【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機やプリンタ等の画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の画像形成装置において、その中でも特に有彩色の画像形成を行う電子写真方式の画像形成装置において、非磁性トナーと磁性キャリアとを混合して現像剤として使用する二成分現像方式が広く利用されている。
【０００３】
二成分現像方式は現在提案されている他の現像方式に比較して、画質の安定性、装置の耐久性などの長所を備えている一方、長期の耐久による現像剤の劣化、特にキャリアの劣化が不可避であるため現像剤の交換が必要である。
【０００４】
そのため近年、キャリアの劣化を防止する方法として、現像剤を像担持体である電子写真感光体表面に搬送する現像剤担持体、例えば現像スリーブの回転方向で、現像容器内の現像剤層厚規制部材の上流側に溜る二成分現像剤の溜り量を少なくし、次々と現像剤が搬送されてくるのを防ぐことで、現像剤にかかる圧力を軽減して現像剤の劣化を防止する手段として、所謂、軽負荷構成の現像装置が提案され、実施されている。
【０００５】
この現像装置に用いられる、現像スリーブ内にその回転方向に対して固定して設置された磁界発生手段であるマグネットローラは、層厚規制部材近傍に配設された第一の磁極と、第一の磁極の現像スリーブ回転方向上流で隣接する同極性の第二の磁極と、を有し、この２つの同極の磁極のうち、第一の磁極の対向位置近傍で層厚規制部材により現像剤を規制することによって、現像スリーブ上に塗布されずに余った現像剤のうち、第一の磁極で保持できない現像剤は速やかに搬送スクリュー等の搬送部材へと落下するので、層厚規制部材の現像スリーブの回転方向上流側の近傍に現像剤の大きな溜りが発生することはない。
【０００６】
又、第一、第二の反発極間で現像剤が落下除去されているので、従来のように次々と現像剤が搬送されてきて大きな圧力が現像剤にかかることはない。そのため、現像剤の劣化が生じるのを防ぐことができる。
【０００７】
一方、近年のフルカラー複写機／プリンタでは、ランニングコスト削減のために、現像剤の交換作業を行わずに高画質を維持する方法として、上記現像装置構成に加えて以下のような技術の導入が進んでいる。
【０００８】
例えば、特許文献１によると、「キヤリアとトナーを撹拌する撹拌手段と、同撹拌手段で撹拌された現像剤を感光体へ供給する現像ロールとを備えた電子写真複写機用現像装置において、前記撹拌手段の上方にキヤリア補給装置とトナー補給装置とを分離し又は一体化して設け、現像装置ハウジングの側壁に現像剤溢出部を設けたため、新しい現像剤を前記補給装置により少しづつ補給するとともに前記現像剤溢出部より排出することができ、前記現像装置ハウジング内の現像剤の特性を一定に維持させることができ、その結果、複写物の画質も一定に保持させることができる。」とされ、又、「前記現像装置ハウジング内の古くなつた現像剤は前記現像剤溢出部より順次自動的に排出されるため、従来のもののように、現像装置を複写機より外し、同装置のハウジング内の古い現像剤を取出し、新しい現像剤を再充填した後、再び現像装置を取付けるといつた面倒な現像剤交換作業が不必要となり、しかも現像剤飛散が防止されて衛生的である。」とされる。
【０００９】
つまり、劣化した現像剤（キャリア）を新しいものと徐々に入れ替えていくことで、見かけ上のキャリアの劣化進行が止まり、現像剤全体としては特性が安定する。これによって現像剤交換という作業を不要にし、メンテナンス性を向上させているのである。
【００１０】
【特許文献１】
特公平２−２１５９１号公報
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の技術では、上述したように現像装置の側壁に現像剤溢出部を設け、オーバーフローによって現像剤の排出を行ない、現像剤面を一定に維持しようとする方法である。よって、現像剤排出口から現像剤が排出される際、排出口以外の場所の現像剤面が不安定になる場合等に、現像剤量や嵩密度が変化し、特に現像スリーブ側の現像剤面が変化すると、現像スリーブ側の現像剤を攪拌、搬送する搬送部材である搬送スクリューによるトナー攪拌不良が発生しやすくなり、その結果、ベタ画像にスクリューピッチ形状で濃度ムラが発生する、所謂スクリュー跡が発生する場合があった。
【００１２】
そこで、本発明の目的は、単色画像形成装置や、ロータリー方式をはじめとする様々な構成のフルカラー画像形成装置において、現像剤を徐々に自動交換してメンテナンス性を上げ、スクリュー跡を防止し、高画質を維持する現像装置、及びそれを備えた現像カートリッジ、画像形成装置を提供することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的は本発明に係る現像装置、現像カートリッジ、及び画像形成装置にて達成される。要約すれば、本発明は、下記の構成を特徴を有する現像装置、現像カートリッジ、及び画像形成装置を提供する。
【００１４】
（１）像担持体上に形成された静電潜像を現像する、トナーとキャリアを含む現像剤を収容する、現像室と攪拌室とで構成される現像容器と、前記現像室に設置され、磁界発生手段を内包し、前記像担持体と対向して回転する現像剤担持体と、該現像剤担持体が担持する前記現像剤の層厚を規制する層厚規制部材と、前記現像剤を攪拌／搬送するために、前記現像室内部に設置された第一の搬送部材と、前記攪拌室に設けられた第二の搬送部材と、を有し、前記磁界発生手段は、前記層厚規制部材との対向近傍に位置する第一の磁極、及び該第一の磁極と前記現像剤担持体回転方向上流で隣接する同極性の第二の磁極、を備えた現像装置であって、
更に、前記トナー及び／又は前記キャリアが補給される現像剤補給口と、前記攪拌室に設けられた過剰現像剤を排出するための現像剤排出口と、が設置され、前記現像剤補給口から前記トナー及び／又は前記キャリアが補給され、該現像剤排出口からのオーバーフローによって過剰現像剤の排出を行う現像装置において、
前記現像剤搬送中の前記現像剤排出口部分及びその上下部分の現像剤面の変化を、前記現像容器内のその他の場所の現像剤面の変化よりも大きくし、前記現像容器における現像剤面を、前記第一の搬送部材の最上部分の高さ以下且つ前記第一の搬送部材の回転軸の高さ以上に維持することを特徴とする現像装置。
【００１５】
（２）前記現像剤排出口部分及びその上下部分における前記現像剤の搬送力が、前記現像剤搬送方向において前記現像剤排出口の上流及び下流の位置における搬送力と異なるものであることを特徴とする（１）の現像装置。
【００１６】
（３）前記第二の搬送部材の前記現像剤排出口に対向する部分の形状が、前記第一の搬送部材、及び前記第二の搬送部材のそれ以外の部分の形状と異なるものであることを特徴とする（２）の現像装置。
【００１７】
（４）前記第一及び第二の搬送部材は、回転軸に攪拌羽根が放射状に取り付けられた構成であり、更に、前記回転軸の前記現像剤排出口に対向する部分以外においては、リブが複数個取り付けられ、前記第二の搬送部材の前記現像剤排出口に対向する部分においては、前記リブが設置されないことを特徴とする（３）の現像装置。
【００１８】
（５）前記第一及び第二の搬送部材は、回転軸に攪拌羽根が放射状に取り付けられた構成であり、更に、前記回転軸の前記現像剤排出口に対向する部分以外においては、リブが軸方向にわたって均等に複数個取り付けられ、前記第二の搬送部材の前記現像剤排出口に対向する部分においては、前記リブが設置されないか、又は、取り付け間隔が他の部分とは異なるように前記リブが設置されることを特徴とする（３）の現像装置。
【００１９】
（６）前記第一及び第二の搬送部材は、回転軸に攪拌羽根が放射状に取り付けられた構成であり、前記第二の搬送部材の前記現像剤排出口に対向する部分は、前記攪拌羽根による攪拌ピッチが、該第二の搬送部材のそれ以外の部分及び前記第一の搬送部材と異なるものであることを特徴とする（３）の現像装置。
【００２０】
（７）画像形成装置に着脱自在であり、（１）〜（６）のいずれかの現像装置と、該現像装置が有する現像容器に補給するトナー及び／又はキャリアを収容した補給容器と、前記現像装置より排出される現像剤を回収する回収容器と、が一体となって構成されたことを特徴とする現像カートリッジ。
【００２１】
（８）表面に静電潜像が形成される像担持体と、前記静電潜像を現像する（１）〜（６）のいずれかの現像装置と、該現像装置が有する現像容器に補給するトナー及び／又はキャリアを収容した補給容器と、前記現像装置より排出される現像剤を回収する回収容器と、を有することを特徴とする画像形成装置。
【００２２】
（９）前記現像装置、前記補給容器、及び前記回収容器をそれぞれ複数個有し、それらが回転体に搭載され、該回転体の回転運動により前記現像装置を順次前記像担持体に対向させて現像動作を行うことを特徴とする（８）の画像形成装置。
【００２３】
（１０）表面に静電潜像が形成される像担持体と、前記静電潜像を現像する（７）の現像カートリッジと、を有することを特徴とする画像形成装置。
【００２４】
（１１）複数の前記現像カートリッジが回転体に搭載され、前記回転体の回転運動により前記現像装置を順次前記像担持体に対向させて現像動作を行うことを特徴とする（１０）の画像形成装置。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る現像装置、現像カートリッジ、及び画像形成装置を図面に則して更に詳しく説明する。
【００２６】
実施例１
図１は本実施例の現像装置を説明する図、又、図６はこの現像装置を用いた画像形成装置の一例を説明する図である。
【００２７】
まず、画像形成装置全体の動作について説明する。本実施例の画像形成装置は、像担持体として、ドラム状の電子写真感光体（感光ドラム）１２８を有し、図６において、まず帯電器１２１によって帯電された感光ドラム１２８表面をレーザー１２２によって露光することで感光ドラム１２８上に静電潜像を形成し、この潜像を現像装置１によって現像することで感光ドラム１２８上に現像剤像（トナー像）を形成する。
【００２８】
このトナー像が転写帯電器１２３による転写バイアスによって、転写ベルト１２４によって搬送される記録紙１２７に転写された後、記録紙１２７は転写ベルト１２４から剥離され、定着器１２５によって加圧／加熱され、永久画像を得る。又、転写後に感光ドラム１２８上に残った残トナーはクリーナー１２６により除去され、次の画像形成に備える。
【００２９】
次に図１によって、現像装置１について詳しく説明する。
【００３０】
現像装置１には、非磁性トナーと磁性キャリアを含む二成分現像剤が収容されており、その混合比は重量比でおおよそ１：９程度である。この比はトナーの帯電量、キャリア粒径、画像形成装置の構成などで適正に調整されるべきものであって、必ずしもこの数値に従わなければいけないものではない。
【００３１】
現像装置１は、感光ドラム１２８に対向した現像領域が開口しており、この開口部に一部露出するようにして現像剤担持体である現像スリーブ３が回転可能に配置されている。磁界発生手段である固定のマグネット４を内包する現像スリーブ３は非磁性材料で構成され、現像動作時には図１に示す矢印方向、現像領域を下から上に移動する方向に回転し、現像容器２内の二成分現像剤を層状に保持して担持搬送し、感光ドラム１２８と対向する現像領域に供給して、感光ドラム１２８に形成されている静電潜像を現像する。
【００３２】
マグネット４は、５つの磁極、即ち、感光ドラム１２８に対向配置された現像主極、本実施例では磁極Ｓ１と、現像スリーブ３の回転方向に順にＮ１、Ｓ２、Ｎ２、Ｎ３の各磁極を有し、非回転である。
【００３３】
現像容器２は、隔壁２ｇにより現像スリーブ３がある側の現像室である第１室２ｅと攪拌室である第２室２ｆとに区画され、第１室２ｅと第２室２ｆにはそれぞれ、第一の搬送部材、第二の搬送部材である第一搬送スクリュー２ａ、第二搬送スクリュー２ｂが配置されている。又、現像室である第１室２ｅには、層厚規制部材である規制ブレード２ｈが、現像スリーブ３の回転方向において、Ｎ３極の５°下流側に現像スリーブ３と５００μｍの間隔を開けて、最近接点が位置するように配置されている。ここでは、現像スリーブ３に対して下側に配置されている。規制ブレード２ｈは、磁性材料のみで構成され、厚さ１．５ｍｍの板状に成形されている。
【００３４】
現像容器２内の現像剤は、現像容器２の現像室２ｅに設けられた第一搬送スクリュー２ａによって撹拌されながら画像形成装置の手前側から奥側に、第二搬送スクリュー２ｂにより撹拌されながら奥側から手前側に搬送されるが、このとき現像室２ｅにおいて、一部の現像剤がマグネットローラ４のＮ３極（第一の磁極）により汲み上げられる。ここでＮ３極の現像スリーブ表面の最大磁束密度は６５０ガウス、磁束密度の半値幅は３７°である。汲み上げられた現像剤は、規制ブレード２ｈとＮ３極間の磁界によって、約３０ｍｇ／ｃｍ2の層厚に規制される。
【００３５】
規制ブレード２ｈによって層厚が規制された現像剤は、スリーブ３の回転によってマグネット４の現像極であるＳ１極近傍に搬送され、Ｓ１極において、感光ドラム１２８表面に移動し、感光ドラム１２８表面に形成されている静電潜像が現像される。現像部を通過した現像剤は、Ｎ１極、Ｓ２極、Ｎ２極、（磁束密度は例えば４００〜５００ガウス）へと搬送され、Ｎ２極（第二の磁極）とＮ３極（第一の磁極）との間の現像スリーブ３上の垂直方向の磁束密度Ｂｒが１０ｍＴ以下且つ水平方向の磁束密度Ｂθが１０ｍＴ以下の領域で、現像スリーブ３から落下し、現像スリーブ３下方に位置する搬送スクリュー２ａによって奥側に搬送され、図に示されない開口を通じて搬送スクリュー２ｂに受け渡される。搬送スクリュー２ｂは手前側に現像剤を搬送し、隔壁２ｇの手前側に設けられた開口を通じて、再び現像室の搬送スクリュー２ａに受け渡され、現像剤は現像容器２内を循環する。
【００３６】
この現像装置１では、現像スリーブ３内のマグネットローラ４は、規制ブレード２ｈ近傍に配設された第一の磁極であるＮ３極と、その現像スリーブ３回転方向上流で隣接する同極性の第二の磁極であるＮ２極と、を有し、この２つの同極の磁極のうち、第一の磁極Ｎ３極の対向位置近傍で規制ブレード２ｈにより現像剤を規制することによって、現像スリーブ３上に塗布されずに余った現像剤のうち、第一の磁極Ｎ３極で保持できない現像剤は速やかに第一搬送スクリュー２ａへと落下させて、規制ブレード２ｈの現像スリーブ３の回転方向上流側の近傍における現像剤の大きな溜りの発生を回避する。又、第一、第二の反発極Ｎ３極とＮ２極間で現像剤が落下除去されているので、従来のように次々と現像剤が搬送されてきて大きな圧力が現像剤にかかることはなく、現像剤の劣化を防ぐ。つまり、この現像装置１は、軽負荷構成の現像装置である。
【００３７】
更に、現像装置１は、規制ブレード２ｈを現像スリーブ３の重力方向下方に設け、少ない現像剤量でも安定した現像スリーブ３への汲み上げができる構成の現像装置である。
【００３８】
画像形成によって消費された分のトナーは、現像装置１の近傍に設けられた現補給容器５ａから、現像容器２に配設された補給スクリュー８へと搬送され、補給スクリュー８の回転に従い現像容器２内に補給される。
【００３９】
この補給現像剤のトナー及びキャリアの混合比は、重量比で９：１程度であるが、特にこの数値に限定されるものではない。即ち現像容器２内の二成分現像剤の比に対してトナー量が圧倒的に多く、体積比を考えればトナー中にキャリアが微量混合されているものと考えることもできる。つまり、画像形成によって消費されたトナーを補う際に、微量のキャリアを徐々に補給していくことになる。
【００４０】
補給される現像剤のキャリアの比が多くなれば同じ量のトナー補給でキャリアの入れ替わり量が多くなり、現像装置１内の二成分現像剤はフレッシュな状態に近づくが、その分キャリアの消費量が多くなる。このためそれぞれの装置において適当な混合比を別途定めるのが好ましい。
【００４１】
画像形成によるトナー消費とトナー補給量制御手段による補給を繰り返すと、現像容器２内にはトナー補給時に共に補給されたキャリアが増加する。二成分現像剤のトナー濃度はトナー補給量制御手段によって略一定に保たれているので、現像容器２中の現像剤量が増加することになる。過剰になった二成分現像剤は、現像剤排出口２ｄの開口部を超えた分が補給容器５ａと一体化された回収容器５ｂに回収される。
【００４２】
次に、現像剤の補給と、現像剤の回収について詳しく説明する。
【００４３】
ここでは、補給トナー及びキャリアが収容された補給容器５ａと現像容器２内の過剰現像剤を回収するための回収容器５ｂとは、一体化されて現像剤カートリッジ５を構成している。
【００４４】
現像剤カートリッジ５は、図４に示すように、補給容器部分である略円筒形の補給現像剤収容部５ａと、回収容器部分である回収現像剤収容部５ｂと、で構成され、画像形成装置本体から容易に脱着可能である。
【００４５】
現像剤カートリッジ５を画像形成装置に手前側から挿入すると、シャッター機構６ｂ’がスライドして、現像剤回収口６ｂが開口し、更に手前側の把手５ｃを右側にひねることで、回収現像剤収容部５ｂが画像形成装置本体に固定されたまま補給現像剤収容部５ａが回転し、現像容器２側の現像剤補給口２ｉと連絡した現像剤補給口６ａが開口する。
【００４６】
尚、現像剤カートリッジ５を画像形成装置から離脱する際には把手５ｃを左側にひねることで両開口部が閉じ、内包する粉体が外部にもれることはない。
【００４７】
又、補給現像剤収容部５ａ内には、補給される現像剤を攪拌するための攪拌部材７が内蔵されている。図４に現像剤カートリッジ５の内部が一部示されているが、攪拌部材７はこれに示したように樹脂フィルム等をらせん状にしたものを剛体の軸で回転駆動するようにしたもので、適宜回転することで補給現像剤収容部５ａ内の現像剤を攪拌し、又、現像剤の補給を補助する。
【００４８】
画像形成によって消費された分のトナーは、攪拌部材７の回転力と重力によって、補給現像剤収容部５ａから現像剤補給口６ａを通過して、図１に示されるように現像容器２の現像剤補給口２ｉに配設された補給スクリュー８へと搬送され、補給スクリュー８の回転に従い現像容器２内の現像スリーブ３が設置されていない攪拌室２ｆ側に補給される。
【００４９】
このようにして現像剤カートリッジ５から現像装置１に補給現像剤が補給される。
【００５０】
又、トナー（及びキャリア）の補給量は補給スクリュー８の回転数によっておおよそ定められるが、この回転数は図示しないトナー補給量制御手段によって定められる。トナー補給量制御の方法としては二成分現像剤のトナー濃度を光学的あるいは磁気的に検知するものや、感光ドラム１２８上の基準潜像を現像してそのトナー像の濃度を検知する方法など様々な方法が知られているので、いずれかの方法を適宜選択することが可能である。
【００５１】
画像形成によるトナー消費とトナー補給量制御手段による補給によって過剰になった二成分現像剤は、攪拌室２ｆ側に設けられた現像剤排出口２ｄの開口部を超えた分が、現像剤回収口６ｂから回収現像剤収容部５ｂへと落下することで回収される。
【００５２】
ここで、現像剤補給口６ａ及び現像容器２の現像剤補給口２ｉは、現像剤カートリッジ５差し込み方向で現像容器２の軸方向奥側よりにあり、現像剤回収口６ｂ及び現像容器２の現像剤排出口２ｄは現像剤補給口６ａよりも更にやや奥側に位置する。
【００５３】
即ち、攪拌室２ｆに側に設けられた現像剤排出口２ｄは現像容器２内の現像剤の循環方向に関し、現像剤補給口２ｉの上流側に位置しており、現像剤補給口２ｉから補給されたフレッシュなキャリアは現像容器２内に収容され、攪拌室２ｆに循環されてきた二成分現像剤と、少なくとも現像容器２内での循環１周分混合攪拌されており、現像剤排出口２ｄから排出され現像剤回収口６ｂより回収現像剤収容部５ｂに回収される現像剤は大半が現像装置１内で画像形成を繰り返した古い現像剤である。このようにして二成分現像剤の入れ替えが徐々に行われる。
【００５４】
こうした現像装置においては、従来例にて説明したように、現像剤量や嵩密度が変化し、排出口以外の場所の現像剤面が不安定になる場合等に、特に現像スリーブ側の現像剤面が変化すると、搬送スクリューによるトナー攪拌不良が発生しやすくなり、スクリュー跡が発生する場合があった。
【００５５】
本発明においては、現像剤量や現像剤の嵩密度変化に対する、現像剤搬送中の排出口近傍の現像剤面の変化を、現像装置内のその他の場所の現像剤面の変化よりも大きくすることで、現像装置内、特に現像スリーブ側の現像剤面を、攪拌／搬送スクリュー上面以下且つスクリュー軸上面以上に維持することができ、現像剤の攪拌不良によるスクリュー跡が発生しないようにしたことが特徴である。
【００５６】
次に、本実施例の特徴的な部分である、現像剤量や嵩密度が変わったために、排出口以外の場所の現像剤面が不安定になった場合等の、現像剤排出口から現像剤が排出される際の現像剤面の変化について説明する。
【００５７】
本実施例においては、現像剤が補給及び排出される攪拌室２ｆにおいて、現像剤を攪拌搬送する第二搬送スクリューの構造を工夫することによって、現像剤面を調整する。
【００５８】
図２は、現像装置１の現像剤排出口２ｄ付近を攪拌室２ｆ側から見たものである。
【００５９】
第一搬送スクリュー２ａ及び第二搬送スクリュー２ｂは、外径２０μｍの回転軸２１に、軸方向にわたって、ピッチ２４ｍｍの攪拌羽根であるスクリュー羽２２が複数均等に設けられ、スクリュー羽２２間に、一様に攪拌促進部材としてのリブ２ｃが等間隔で配置している。ただし、第二搬送スクリュー２ｂの現像剤排出口２ｄ近傍のみリブ２ｃは配置していない。
【００６０】
このような構成において、スクリューを回転させて現像剤を搬送すると、通常の現像剤量の時は実線Ａのような現像剤面になる。即ち、現像剤排出口２ｄの近傍のみ現像剤面が下がっている。この状態から、現像剤量を増加又は嵩密度を小さくすると、現像剤面は破線Ｂのように変化する。即ち、現像剤排出口２ｄ近傍のみ現像剤面が敏感に上昇し、その他の場所の現像剤面の変化は少ない。
【００６１】
従って、他の場所の現像剤面が異常に上昇し、トナーの攪拌不良やトルクＵＰ等の問題が発生する前に、現像剤排出口２ｄから現像剤が排出され、常に適正な現像剤面を保つことができる。
【００６２】
その結果、第一搬送スクリュー２ａの高さは図２に示す第二搬送スクリュー２ｂの高さと同じであるので、現像スリーブ３側の第１室２ｅの現像剤面は、破線で示すように第一現像剤搬送スクリュー２ａの最上部分の高さ以下、且つ第一現像剤搬送スクリュー２ａの回転軸の高さ以上で安定する。
【００６３】
本実施例では、現像剤量に対する現像剤面の変化の大きさを、リブ２ｃの有り無しで調整しているが、第１搬送スクリュー２ａ、及び第二搬送スクリュー２ｂの排出口２ｄに対向する部分以外において軸方向にわたって均等にリブ２ｃが設置されているときは、排出口２ｄに対向する部分において、取り付け間隔が他の部分とは異なるようにリブ２ｃが設置される構成であれば、排出口２ｄに対向する部分の現像剤搬送力を、他の部分と異なるものにすることができ、本発明の目的が達成される。
【００６４】
以上説明したように、本発明の実施例１による現像装置によって、現像剤を徐々に自動交換してメンテナンス性を上げ、且つ、現像剤の攪拌不良によるスクリュー跡が発生せず、様々な環境で高画質を維持する現像装置を実現し提供するという、本発明の目的が達成できる。
【００６５】
尚、本発明においては、現像装置が有する現像剤収容部のうち、現像スリーブを設置していない側の攪拌室に、現像剤補給口及び排出口を設置し、搬送スクリューの構造を工夫することによって、目的を達成したが、本発明を適用する現像装置の構成は、これに限らず、現像剤の補給排出の現像剤交換が行われる現像剤収容部において適用でき、現像容器が上下に仕切られているものにおいても、攪拌室が複数室設けられたものにおいても適用できる。攪拌室が複数設けられた場合、現像スリーブのある現像室の攪拌／搬送部材が第一の搬送部材であり、現像剤排出口が設けられた攪拌室にある攪拌／搬送部材が第二の搬送部材とする。
【００６６】
又、本発明が適用される画像形成装置は、図６に示されるものに限らない。
【００６７】
実施例２
実施例１では、現像剤量に対する現像剤面の変化の大きさを、リブの有り無しで調整しているが、第二の搬送スクリューの排出口に対向する部分の形状を、第一搬送スクリュー、及び第二搬送スクリューのそれ以外の部分の形状と異なるものにする方法としては、この方法に限ったものではない。
【００６８】
例えば、図３のように、第二の搬送スクリュー２ｂの排出口２ｄに対向する部分のみ他の部分と攪拌羽根であるスクリュー羽２２の取り付け間隔を変えて、スクリューピッチを変更する方法がある。本実施例においては、排出口２ｄ部分には、スクリュー羽２２を設けていない。
【００６９】
尚、実施例１、２においては、プロペラ状のスクリュー羽２２を複数個、回転軸２１に設けたスクリューを用いているが、螺旋状の攪拌羽根が設けられたものでも同様の効果が上げられる。この場合も、第二搬送スクリュー２ｂの排出口２ｄに対向する部分の攪拌羽根の取り付けを工夫することによって、スクリューピッチを変更する。このように、その排出口に対向する部分のスクリューピッチを変更すれば、攪拌羽根の形状はどのようなものでもよい。
【００７０】
又、本実施例のように、搬送スクリューのスクリューピッチを変えて、排出口部分の搬送力を他の部分と異なるものとして、更に実施例１のように、リブの取り付け方を他の部分と異なるものにすれば、効果が上がる。
【００７１】
実施例１、２では、現像剤量に対する現像剤面の変化の大きさを、搬送スクリューのリブの有り無し又ピッチの変更で調整しているが、この方法に限ったものではなく、他にスクリュー径や軸径等で調整する方法もる。
【００７２】
実施例３
次に図５を用いて、本発明の実施例３である現像カートリッジについて説明する。
【００７３】
図５に示したように、本実施例の現像カートリッジ９は、実施例１における現像装置１と現像剤カートリッジ５を一体として画像形成装置本体から容易に脱着可能としたものである。
【００７４】
補給現像剤収容部５ａは、実施例１のように回転せず固定されている。又、画像形成装置に装着する前の状態では、現像剤補給口６ａ及び現像剤回収口６ｂはシール部材６ｃによってシールされている。シール部材６ｃの端部は現像カートリッジ９の手前から一部突出しており、現像カートリッジ９を画像形成装置本体に手前から挿入した後、シール部材６ｃの突出部を手前側に引き出すことで現像剤補給口６ａおよび現像剤回収口６ｂが開口する。
【００７５】
その他の構成および現像剤の回収方法などは実施例１での説明と同様である。
【００７６】
実施例４
次に図７を用いて、本発明の実施例４である、実施例１における現像装置１を複数個、回転体（ロータリー）内部に配置した、回転切り替え現像方式の画像形成装置について説明する。
【００７７】
本実施例に係る電子写真画像形成装置は、円筒状の基体上に有機感光体でできた感光層を形成した電子写真感光体である感光ドラム１２８が図７の矢印方向に所定の周速度をもって回転可能に取り付けられている。
【００７８】
尚、本実施例では外径５０ｍｍのアルミ製シリンダー状に有機感光材料による感光層を形成し、更にトナーの離型性を向上させ、感光層の削れ防止のための表面保護層を設けている。
【００７９】
感光ドラム１２８は帯電手段である帯電器１２１によりその周面が所定の極性・電位に帯電される。そしてその帯電面に、露光手段１２２から出力される、図示しない画像読み取り装置やパーソナルコンピュータ等の画像信号発生装置等からプリントインターフェースを介して入力された画像情報の画素信号に対応して変調（オン／オフ変換）されたレーザー光３０による走査露光がなされることで、画像情報の静電潜像が形成される。
【００８０】
レーザー光反射ミラー３１は、露光手段１２２からの出力レーザー光３０を感光ドラム１２８に対して偏向する。
【００８１】
現像手段１００は、実施例１における現像装置１と同様の構成のイエロー現像装置１Ｙ、マゼンタ現像装置１Ｍ、シアン現像装置１Ｃ、ブラック現像装置１Ｋを内臓した、回転切り替え式の回転体（ロータリー、回転現像手段）１ａから構成されている。
【００８２】
回転現像手段１ａは、回転支持装置１ｃによって図７の矢印方向へ回転可能に支持され、前述したカラー現像装置１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ、１Ｋが順次感光ドラム１２８に対向して各色トナーによる現像が行われるようになっている。
【００８３】
感光ドラム１２８の表面が帯電器１２１によって帯電されると、次に、第１色目（例えばイエロー）の画像データに応じてＯＮ／ＯＦＦ制御された露光手段１２２による露光走査がなされ、第１色目の静電潜像が感光ドラム１２８に形成される。この第１色目の静電潜像は第１色目のイエロー剤を内包したイエロー現像器１Ｙによって現像、可視像化される。そして、この可視像化された第１のトナー像は、感光ドラム１２８に所定の押圧力を持って圧接され、感光ドラム１２８の周速度と略等速の速度（本実施例にあっては１００ｍｍ／ｓ）をもって矢印方向へ回転駆動される中間転写体３５とのニップ部において、該中間転写体３５表面に転写される。
【００８４】
中間転写体３５への転写の際、該中間転写体３５に対しては、トナーの帯電極性とは逆極性で、予め設定された電圧が印加される。この転写の際に中間転写体３５に転写されずに感光ドラム１２８上に残ったトナーは、感光ドラム１２８に圧接されたクリーニング手段１２６であるクリーニングブレード２６ａにより掻き取られ、廃トナー容器に回収される。
【００８５】
そして、上記転写工程を他のトナー（マゼンタ、シアン、ブラック）についても同様に繰り返し、その都度各々の現像装置に内包された色の異なるトナーによるトナー像を中間転写体３５に順次転写、積層することによりカラー画像が合成形成される。
【００８６】
又、図７において、中間転写体３５から転写材１２７に転写されずに残ったトナーを中間転写体３５から除去するためのクリーナー１２９が設置されている。
【００８７】
中間転写体３５に対して、給送カセット１１から被記録材としての転写材１２７が給送ローラ１２ａ及び搬送ローラ１２ｂにより一枚ずつ給送され、転写ローラ１３へ転写材１２７の背面からトナーと逆極性の電圧を印加することによって転写材１２７に対して中間転写体３５側のフルカラートナー像が転写形成される。
【００８８】
そして、フルカラートナー像の転写を受けた転写材１２７は中間転写体３５から分離されて定着手段１２５へ導入され、トナー像の加熱定着を受けて排出トレー１５へ排出されるように構成されている。
【００８９】
こうした回転体に現像装置及び現像剤カートリッジを搭載することで、カラー画像形成装置においても本発明は適用できる。又、現像剤補給口及び現像剤排出口の開閉を工夫することによって、回転体に実施例３に説明した、現像容器及び回収容器と現像装置が一体となった現像カートリッジを搭載することも可能である。
【００９０】
又、本発明は、各色毎に感光ドラムを設置し、その感光ドラム毎に画像形成手段を設置したインライン方式の画像形成装置においても適用できる。
【００９１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、現像剤担持体のある現像室とそれ以外の攪拌室とで構成される現像容器と、現像剤を攪拌／搬送するために、現像室内部に設置された第一の搬送部材と、攪拌室に設けられた第二の搬送部材と、を有し、現像剤担持体に内蔵された磁界発生手段は、層厚規制部材との対向近傍に位置する第一の磁極、及び第一の磁極と現像剤担持体回転方向上流で隣接する同極性の第二の磁極、が備えられた現像装置であって、トナー及び／又はキャリアの現像剤が補給される現像剤補給口と、攪拌室に設けられた過剰現像剤を排出するための現像剤排出口と、が設置され、現像剤補給口から現像剤が補給され、現像剤排出口からのオーバーフローによって過剰現像剤の排出を行う現像装置において、現像剤搬送中の現像剤排出口部分及びその上下部分の現像剤面の変化を、現像容器内のその他の場所の現像剤面の変化よりも大きくし、現像室における現像剤面を、第一の搬送部材の最上部分の高さ以下且つ第一の搬送部材の回転軸の高さ以上に維持する現像装置、及びそれを備えた現像カートリッジ、画像形成装置であるので、単色画像形成装置や、ロータリー方式をはじめとする様々な構成のフルカラー画像形成装置において、現像剤を徐々に自動交換してメンテナンス性を上げ、且つ、現像剤の攪拌不良によるスクリュー跡が発生せず、高画質を維持するといった効果が期待できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る現像装置、補給容器及び回収容器の一例を示す断面図である。
【図２】本発明に係る攪拌室の一例を示す長手方向の断面図である。
【図３】本発明に係る攪拌室の他の例を示す長手方向の断面図である。
【図４】本発明に係る補給容器及び回収容器の一例を示す斜視図である。
【図５】本発明に係る現像カートリッジの一例を示す断面図である。
【図６】本発明に係る画像形成装置の一例を示す概略構成図である。
【図７】本発明に係る画像形成装置の他の例を示す概略構成図である。
【符号の説明】
１ 現像装置
１ａ ロータリー、回転現像手段（回転体）
２ 現像容器
２ａ 第一搬送スクリュー（第一の搬送部材）
２ｂ 第二搬送スクリュー（第二の搬送部材）
２ｃ リブ
２ｄ 現像剤排出口
２ｅ 現像室
２ｆ 攪拌室
２ｈ 規制ブレード（層厚規制部材）
３ 現像スリーブ（現像剤担持体）
４ マグネットローラ（磁界発生手段）
５ 現像剤カートリッジ
５ａ 補給現像剤収容部（補給容器）
５ｂ 回収現像剤収容部（回収容器）
６ａ 現像剤補給口
９ 現像カートリッジ
２１ 回転軸
２２ 攪拌羽根
１２８ 感光ドラム（像担持体）[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an image forming apparatus such as a copying machine and a printer.
[0002]
[Prior art]
In a conventional image forming apparatus, a two-component developing method in which a non-magnetic toner and a magnetic carrier are mixed and used as a developer is widely used especially in an electrophotographic image forming apparatus for forming a chromatic image. ing.
[0003]
The two-component development method has advantages over other currently proposed development methods, such as stability of image quality and durability of the apparatus, but also deterioration of the developer due to long-term durability, especially deterioration of the carrier. Is inevitable, the developer needs to be replaced.
[0004]
Therefore, in recent years, as a method for preventing the deterioration of the carrier, a developer carrier for transporting the developer to the surface of the electrophotographic photosensitive member serving as an image carrier, for example, a developer layer thickness regulation in a developing container in a rotation direction of a developing sleeve is regulated. As a means to reduce the amount of two-component developer pooling on the upstream side of the member and prevent the developer from being transported one after another, thereby reducing the pressure on the developer and preventing the deterioration of the developer. A developing device having a so-called light load configuration has been proposed and implemented.
[0005]
The magnet roller, which is a magnetic field generating means fixed in the developing sleeve with respect to the rotation direction and used in the developing device, includes a first magnetic pole provided near the layer thickness regulating member, and a first magnetic pole. And a second magnetic pole of the same polarity that is adjacent to the magnetic pole of the developing sleeve in the upstream direction in the rotation direction of the developing sleeve. Of the developer that is not applied on the developing sleeve and cannot be retained by the first magnetic pole, quickly falls onto a conveying member such as a conveying screw. A large pool of developer does not occur near the upstream side in the rotation direction of the developing sleeve.
[0006]
Further, since the developer is dropped and removed between the first and second repulsion poles, the developer is conveyed one after another as in the related art, so that a large pressure is not applied to the developer. Therefore, it is possible to prevent the developer from being deteriorated.
[0007]
On the other hand, in recent full-color copiers / printers, in order to reduce running costs, as a method of maintaining high image quality without replacing the developer, the following technology has been introduced in addition to the above-described developing device configuration. I'm advancing.
[0008]
For example, according to Japanese Patent Application Laid-Open Publication No. H11-163, "In a developing apparatus for an electrophotographic copying machine, comprising: a stirring unit for stirring a carrier and a toner; and a developing roll for supplying a developer stirred by the stirring unit to a photoconductor. A carrier replenishing device and a toner replenishing device are separately or integrally provided above the stirring means, and a developer overflow portion is provided on a side wall of the developing device housing. Thus, new developer is supplied little by little by the replenishing device. The developer can be discharged from the overflow portion, and the characteristics of the developer in the developing device housing can be kept constant. As a result, the image quality of the copy can be kept constant. " In addition, "the old developer in the developing device housing is automatically discharged sequentially from the developer overflow portion, so that the developing device is controlled by a copier as in a conventional device. Remove the old developer from the housing of the device, refill it with new developer, and then re-attach the developing device, eliminating the need for troublesome developer replacement work, and also prevent the developer from scattering. It is hygienic. "
[0009]
That is, by gradually replacing the deteriorated developer (carrier) with a new one, the apparent progress of deterioration of the carrier is stopped, and the characteristics of the entire developer are stabilized. As a result, the operation of replacing the developer is not required, and the maintainability is improved.
[0010]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Publication No. 2-15991
[0011]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional technique, as described above, a developer overflow portion is provided on the side wall of the developing device, and the developer is discharged by overflow to maintain the developer surface constant. Therefore, when the developer is discharged from the developer discharge port, the amount and bulk density of the developer change when the surface of the developer becomes unstable at a location other than the discharge port, and particularly, the developer on the developing sleeve side. When the surface changes, toner agitation failure is likely to occur due to a transport screw that is a transport member that agitates and transports the developer on the developing sleeve side, and as a result, a so-called screw in which a solid image has a density unevenness in a screw pitch shape. Traces sometimes occurred.
[0012]
Accordingly, an object of the present invention is to provide a single-color image forming apparatus or a full-color image forming apparatus having various configurations including a rotary system, in which the developer is gradually and automatically replaced to improve maintainability and prevent screw marks, An object of the present invention is to provide a developing device that maintains high image quality, a developing cartridge including the same, and an image forming apparatus.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
The above object is achieved by a developing device, a developing cartridge, and an image forming apparatus according to the present invention. In summary, the present invention provides a developing device, a developing cartridge, and an image forming apparatus having the following features.
[0014]
(1) A developing container for developing an electrostatic latent image formed on an image carrier, containing a developer containing a toner and a carrier, comprising a developing chamber and a stirring chamber, and being provided in the developing chamber. A developer carrying member that includes a magnetic field generating means and rotates in opposition to the image carrying member; a layer thickness regulating member that regulates a layer thickness of the developer carried by the developer carrying member; And a second conveying member provided in the agitating chamber to stir / convey the magnetic layer. A developing device comprising: a first magnetic pole located in the vicinity of facing the regulating member, and a second magnetic pole of the same polarity adjacent to the first magnetic pole upstream of the developer carrier in the rotation direction,
Further, a developer supply port for replenishing the toner and / or the carrier and a developer discharge port for discharging excess developer provided in the stirring chamber are provided. A developing device for replenishing the toner and / or the carrier and discharging excess developer by overflow from the developer discharge port;
A change in the developer surface at the developer outlet portion and upper and lower portions thereof during the transport of the developer is made larger than a change in the developer surface at other locations in the developer container, and the developer surface in the developer container is changed. Is maintained at a height equal to or less than the height of the uppermost portion of the first transport member and equal to or greater than the height of the rotating shaft of the first transport member.
[0015]
(2) The developer conveying force at the developer outlet portion and the upper and lower portions thereof is different from the conveying force at a position upstream and downstream of the developer outlet in the developer conveying direction. (1).
[0016]
(3) The shape of the portion of the second transport member facing the developer discharge port is different from the shapes of the other portions of the first transport member and the second transport member. (2) The developing device according to (2).
[0017]
(4) The first and second transport members have a configuration in which stirring blades are radially attached to a rotating shaft, and further, a rib is formed on a portion of the rotating shaft other than the portion facing the developer discharge port. The developing device according to (3), wherein a plurality of the ribs are not provided at a portion of the second conveying member facing the developer discharge port.
[0018]
(5) The first and second transport members have a configuration in which stirring blades are radially attached to a rotating shaft, and a rib is formed on a portion of the rotating shaft other than the portion facing the developer discharge port. A plurality of the ribs are attached evenly in the axial direction, and the rib is not provided at a portion of the second transport member facing the developer discharge port, or the mounting interval is different from other portions. The developing device according to (3), wherein a rib is provided.
[0019]
(6) The first and second transport members are configured such that stirring blades are radially attached to a rotating shaft, and a portion of the second transport member facing the developer outlet is the stirring blade. Wherein the agitation pitch is different from that of the other portion of the second transport member and that of the first transport member.
[0020]
(7) a developing device that is detachable from the image forming apparatus, and includes a developing device according to any one of (1) to (6), a replenishing container containing toner and / or a carrier to be replenished in a developing container of the developing device; A developing cartridge, wherein a collecting container for collecting a developer discharged from the developing device is integrally formed.
[0021]
(8) An image carrier on which an electrostatic latent image is formed on the surface, a developing device for developing the electrostatic latent image according to any one of (1) to (6), and replenishment to a developing container of the developing device An image forming apparatus comprising: a supply container that stores toner and / or a carrier to be cleaned; and a collection container that collects a developer discharged from the developing device.
[0022]
(9) The developing device, the replenishing container, and the collection container each include a plurality of components, which are mounted on a rotating body, and the developing device is sequentially opposed to the image carrier by the rotating motion of the rotating body. The image forming apparatus according to (8), wherein the image forming apparatus performs a developing operation.
[0023]
(10) An image forming apparatus comprising: an image carrier having an electrostatic latent image formed on a surface thereof; and a developing cartridge (7) for developing the electrostatic latent image.
[0024]
(11) The image forming method according to (10), wherein a plurality of the developing cartridges are mounted on a rotating body, and the developing operation is sequentially performed by causing the developing device to face the image carrier by the rotational movement of the rotating body. apparatus.
[0025]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, a developing device, a developing cartridge, and an image forming apparatus according to the present invention will be described in more detail with reference to the drawings.
[0026]
Example 1
FIG. 1 is a diagram illustrating a developing device of the present embodiment, and FIG. 6 is a diagram illustrating an example of an image forming apparatus using the developing device.
[0027]
First, the operation of the entire image forming apparatus will be described. The image forming apparatus of this embodiment has a drum-shaped electrophotographic photosensitive member (photosensitive drum) 128 as an image carrier. In FIG. 6, first, the surface of the photosensitive drum 128 charged by a charger 121 is irradiated with a laser 122. By exposing, an electrostatic latent image is formed on the photosensitive drum 128, and this latent image is developed by the developing device 1 to form a developer image (toner image) on the photosensitive drum 128.
[0028]
After the toner image is transferred to the recording paper 127 conveyed by the transfer belt 124 by the transfer bias by the transfer charger 123, the recording paper 127 is separated from the transfer belt 124, and is pressed / heated by the fixing device 125. Obtain a permanent image. The residual toner remaining on the photosensitive drum 128 after the transfer is removed by the cleaner 126 to prepare for the next image formation.
[0029]
Next, the developing device 1 will be described in detail with reference to FIG.
[0030]
The developing device 1 contains a two-component developer containing a non-magnetic toner and a magnetic carrier, and the mixing ratio thereof is about 1: 9 by weight. This ratio should be properly adjusted in accordance with the charge amount of the toner, the particle size of the carrier, the configuration of the image forming apparatus, and the like, and does not necessarily have to follow this numerical value.
[0031]
The developing device 1 has an opening in a developing region facing the photosensitive drum 128, and a developing sleeve 3 as a developer carrier is rotatably arranged so as to be partially exposed at the opening. The developing sleeve 3 enclosing a fixed magnet 4 serving as a magnetic field generating means is made of a non-magnetic material, and rotates during the developing operation in the direction of the arrow shown in FIG. The two-component developer therein is held and transported in a layered state, and is supplied to a development area facing the photosensitive drum 128 to develop the electrostatic latent image formed on the photosensitive drum 128.
[0032]
The magnet 4 has five magnetic poles, that is, a developing main pole arranged opposite to the photosensitive drum 128, in this embodiment, a magnetic pole S1, and N1, S2, N2, and N3 magnetic poles in the rotation direction of the developing sleeve 3 in order. And is non-rotating.
[0033]
The developing container 2 is partitioned by a partition 2g into a first chamber 2e, which is a developing chamber on the side where the developing sleeve 3 is located, and a second chamber 2f, which is a stirring chamber. The first chamber 2e and the second chamber 2f are respectively provided. A first transport member, a first transport screw 2a and a second transport screw 2b, which are second transport members, are arranged. In the first chamber 2e, which is a developing chamber, a regulating blade 2h, which is a layer thickness regulating member, is provided at a distance of 500 μm from the developing sleeve 3 at 5 ° downstream of the N3 pole in the rotation direction of the developing sleeve 3. , The closest contact is located. Here, it is arranged below the developing sleeve 3. The regulating blade 2h is made of only a magnetic material, and is formed into a plate having a thickness of 1.5 mm.
[0034]
The developer in the developing container 2 is agitated by the first conveying screw 2a provided in the developing chamber 2e of the developing container 2 from the near side to the back side of the image forming apparatus while being stirred by the second conveying screw 2b. At this time, a part of the developer is pumped by the N3 pole (first magnetic pole) of the magnet roller 4 in the developing chamber 2e. Here, the maximum magnetic flux density on the surface of the developing sleeve of the N3 pole is 650 gauss, and the half width of the magnetic flux density is 37 °. The pumped-up developer is about 30 mg / cm 2 by the magnetic field between the regulating blade 2h and the N3 pole. Two Is regulated by the layer thickness.
[0035]
The developer whose layer thickness is regulated by the regulating blade 2h is conveyed by the rotation of the sleeve 3 to the vicinity of the S1 pole, which is the developing pole of the magnet 4, and moves to the surface of the photosensitive drum 128 at the S1 pole, where The formed electrostatic latent image is developed. The developer that has passed through the developing unit is transported to the N1 pole, the S2 pole, the N2 pole (magnetic flux density is, for example, 400 to 500 gauss), and the N2 pole (second magnetic pole) and the N3 pole (first magnetic pole). In the region where the magnetic flux density Br in the vertical direction on the developing sleeve 3 is 10 mT or less and the magnetic flux density Bθ in the horizontal direction is 10 mT or less, the transfer screw 2a that falls from the developing sleeve 3 and is located below the developing sleeve 3 The sheet is conveyed to the back side and transferred to the conveying screw 2b through an opening (not shown). The transport screw 2b transports the developer to the near side, and is transferred again to the transport screw 2a in the developing chamber through an opening provided on the near side of the partition wall 2g, and the developer circulates in the developing container 2.
[0036]
In the developing device 1, the magnet roller 4 in the developing sleeve 3 is configured such that an N3 pole, which is a first magnetic pole disposed in the vicinity of the regulating blade 2 h, and a second pole of the same polarity adjacent to the N3 pole upstream of the developing sleeve 3 in the rotation direction. N2 pole, which is a magnetic pole of the same, and of the two same magnetic poles, the developer is regulated on the developing sleeve 3 by the regulating blade 2h in the vicinity of the position facing the first magnetic pole N3. Of the remaining developer that has not been applied, the developer that cannot be held by the first magnetic pole N3 is immediately dropped onto the first transport screw 2a, and is located near the upstream side in the rotation direction of the developing sleeve 3 of the regulating blade 2h. Avoids the occurrence of a large pool of developer in the above. Further, since the developer is dropped and removed between the first and second repulsive poles N3 and N2, the developer is conveyed one after another as in the related art, so that a large pressure is not applied to the developer. And prevent the deterioration of the developer. That is, the developing device 1 is a developing device having a light load configuration.
[0037]
Further, the developing device 1 is a developing device having a configuration in which the regulating blade 2h is provided below the developing sleeve 3 in the direction of gravity, and can be stably pumped to the developing sleeve 3 with a small amount of developer.
[0038]
The toner consumed by the image formation is transported from the current supply container 5 a provided near the developing device 1 to the supply screw 8 provided in the development container 2, and the development container is rotated according to the rotation of the supply screw 8. It is replenished in 2.
[0039]
The mixing ratio of the toner and the carrier of the replenishment developer is about 9: 1 by weight, but is not particularly limited to this value. That is, the amount of toner is overwhelmingly larger than the ratio of the two-component developer in the developing container 2, and considering the volume ratio, it can be considered that a small amount of carrier is mixed in the toner. That is, a small amount of carrier is gradually supplied when supplementing the toner consumed by image formation.
[0040]
When the ratio of the carrier of the developer to be replenished increases, the replacement amount of the carrier increases with the same amount of toner replenishment, and the two-component developer in the developing device 1 approaches a fresh state. Increase. For this reason, it is preferable to determine an appropriate mixing ratio separately for each device.
[0041]
When the toner consumption by the image formation and the replenishment by the toner replenishment amount control means are repeated, the number of carriers replenished together with the toner replenishment in the developing container 2 increases. Since the toner concentration of the two-component developer is kept substantially constant by the toner supply amount control means, the amount of the developer in the developing container 2 increases. The excess two-component developer is collected in a collection container 5b integrated with the replenishing container 5a, beyond the opening of the developer discharge port 2d.
[0042]
Next, replenishment of the developer and collection of the developer will be described in detail.
[0043]
Here, the supply container 5 a containing the supply toner and the carrier and the collection container 5 b for collecting the excess developer in the development container 2 are integrated to constitute the developer cartridge 5.
[0044]
As shown in FIG. 4, the developer cartridge 5 includes a substantially cylindrical replenishment developer accommodating portion 5a as a replenishing container portion and a collected developer accommodating portion 5b as a collecting container portion. It can be easily detached from the main body.
[0045]
When the developer cartridge 5 is inserted into the image forming apparatus from the near side, the shutter mechanism 6b 'slides, the developer collecting port 6b is opened, and the handle 5c on the near side is twisted to the right to store the collected developer. With the portion 5b fixed to the image forming apparatus main body, the replenishment developer accommodating portion 5a rotates, and the developer replenishment port 6a communicating with the developer replenishment port 2i on the developing container 2 side is opened.
[0046]
When the developer cartridge 5 is detached from the image forming apparatus, the opening is closed by twisting the handle 5c to the left, so that the contained powder does not leak to the outside.
[0047]
Further, a stirring member 7 for stirring the replenished developer is built in the replenishment developer container 5a. FIG. 4 shows a part of the inside of the developer cartridge 5. The stirring member 7 is formed by spirally rotating a resin film or the like as shown in FIG. By appropriately rotating, the developer in the replenishment developer accommodating portion 5a is agitated, and the replenishment of the developer is assisted.
[0048]
The toner consumed by the image formation passes through the developer supply port 6a from the supply developer container 5a due to the rotational force and the gravity of the stirring member 7, and is developed into the developing container 2 as shown in FIG. The developer is conveyed to a replenishing screw 8 provided in the agent replenishing port 2i, and replenished with the rotation of the replenishing screw 8 into the stirring chamber 2f in the developing container 2 where the developing sleeve 3 is not installed.
[0049]
Thus, the supply developer is supplied from the developer cartridge 5 to the developing device 1.
[0050]
The replenishment amount of the toner (and the carrier) is roughly determined by the number of rotations of the replenishing screw 8, and the number of rotations is determined by a toner supply amount control unit (not shown). There are various methods of controlling the toner supply amount, such as a method of optically or magnetically detecting the toner density of the two-component developer, a method of developing a reference latent image on the photosensitive drum 128 and detecting the density of the toner image, and the like. Since such methods are known, any one of the methods can be appropriately selected.
[0051]
The excess amount of the two-component developer due to the toner consumption due to the image formation and the replenishment by the toner replenishment amount control means exceeds the opening of the developer discharge port 2d provided on the stirring chamber 2f side by a developer collection port. The toner is collected by dropping from the collection developer container 6b into the collection developer container 5b.
[0052]
Here, the developer supply port 6a and the developer supply port 2i of the developer container 2 are located at the back side in the axial direction of the developer container 2 in the direction in which the developer cartridge 5 is inserted. The developer discharge port 2d is located slightly further behind the developer supply port 6a.
[0053]
That is, the developer discharge port 2d provided on the side of the stirring chamber 2f is located upstream of the developer supply port 2i with respect to the direction of circulation of the developer in the developer container 2, and is supplied from the developer supply port 2i. The fresh carrier thus obtained is accommodated in the developing container 2 and mixed and stirred with the two-component developer circulated in the stirring chamber 2f for at least one round of circulation in the developing container 2, and the developer outlet 2d Most of the developer discharged from the developer collecting port 6b and collected in the collected developer accommodating portion 5b is an old developer that has repeatedly formed an image in the developing device 1. In this way, the replacement of the two-component developer is performed gradually.
[0054]
In such a developing device, as described in the conventional example, when the developer amount and the bulk density change and the developer surface becomes unstable at a place other than the discharge port, the developer particularly on the developing sleeve side is used. When the surface changes, poor toner agitation due to the conveyance screw is likely to occur, and a screw mark may be generated.
[0055]
In the present invention, the change in the developer surface near the discharge port during the conveyance of the developer with respect to the change in the amount of the developer or the bulk density of the developer is made larger than the change in the developer surface in other places in the developing device. Thereby, the developer surface in the developing device, particularly on the developing sleeve side, can be maintained below the upper surface of the stirring / conveying screw and higher than the upper surface of the screw shaft, so that screw marks due to insufficient stirring of the developer are prevented. Is the feature.
[0056]
Next, when the amount of the developer or the bulk density, which is a characteristic part of the present embodiment, is changed, and the surface of the developer other than the outlet becomes unstable, the developer is discharged from the developer outlet. The change of the developer surface when the developer is discharged will be described.
[0057]
In the present embodiment, the developer surface is adjusted by devising the structure of the second transport screw that agitates and transports the developer in the stirring chamber 2f where the developer is supplied and discharged.
[0058]
FIG. 2 shows the vicinity of the developer outlet 2d of the developing device 1 as viewed from the stirring chamber 2f side.
[0059]
The first transport screw 2a and the second transport screw 2b are provided with a plurality of screw blades 22, which are agitating blades having a pitch of 24 mm, are uniformly provided on a rotating shaft 21 having an outer diameter of 20 μm in the axial direction. As described above, ribs 2c as agitation promoting members are arranged at equal intervals. However, the rib 2c is not disposed only in the vicinity of the developer outlet 2d of the second transport screw 2b.
[0060]
In such a configuration, when the developer is transported by rotating the screw, the developer surface becomes as indicated by the solid line A when the amount of the developer is normal. That is, the developer surface is lowered only in the vicinity of the developer discharge port 2d. When the developer amount is increased or the bulk density is reduced from this state, the developer surface changes as indicated by a broken line B. That is, the developer surface rises sensitively only in the vicinity of the developer discharge port 2d, and there is little change in the developer surface in other places.
[0061]
Therefore, before the developer surface in other places rises abnormally and problems such as insufficient toner agitation and torque UP occur, the developer is discharged from the developer discharge port 2d, and the proper developer surface is always maintained. Can be kept.
[0062]
As a result, since the height of the first transport screw 2a is the same as the height of the second transport screw 2b shown in FIG. 2, the developer surface of the first chamber 2e on the developing sleeve 3 side is the It is stable below the height of the uppermost part of one developer transport screw 2a and above the height of the rotating shaft of the first developer transport screw 2a.
[0063]
In the present embodiment, the magnitude of the change of the developer surface with respect to the amount of the developer is adjusted with or without the rib 2c, but is opposed to the discharge port 2d of the first transport screw 2a and the second transport screw 2b. When the ribs 2c are installed evenly in the axial direction other than in the portion, if the ribs 2c are installed so that the attachment interval is different from the other portions in the portion facing the outlet 2d, the drainage is performed. The developer conveying force of the portion facing the outlet 2d can be different from that of the other portions, and the object of the present invention is achieved.
[0064]
As described above, with the developing device according to the first embodiment of the present invention, the developer is gradually changed automatically to improve maintainability, and screw marks due to poor stirring of the developer are not generated, and in various environments. The object of the present invention to realize and provide a developing device that maintains high image quality can be achieved.
[0065]
In the present invention, the developer supply port and the discharge port are installed in the stirring chamber on the side where the developing sleeve is not installed in the developer accommodating section of the developing device, and the structure of the transport screw is devised. However, the configuration of the developing device to which the present invention is applied is not limited to this, and can be applied to a developer accommodating section in which a developer is exchanged for supplying and discharging the developer, and the developing container is vertically divided. The present invention can be applied to a case where a plurality of stirring chambers are provided. When a plurality of stirring chambers are provided, the stirring / conveying member of the developing chamber having the developing sleeve is the first conveying member, and the stirring / conveying member of the stirring chamber provided with the developer discharge port is the second conveying member. It is a member.
[0066]
The image forming apparatus to which the present invention is applied is not limited to the one shown in FIG.
[0067]
Example 2
In the first embodiment, the magnitude of the change of the developer surface with respect to the developer amount is adjusted with or without the rib. However, the shape of the portion facing the discharge port of the second transport screw is changed to the first transport screw. The method for making the shape different from that of the other portions of the second conveying screw is not limited to this method.
[0068]
For example, as shown in FIG. 3, there is a method of changing the screw pitch by changing the mounting interval between the other portion of the second conveying screw 2b facing the discharge port 2d and the screw blade 22 as the stirring blade. In this embodiment, the screw blade 22 is not provided at the outlet 2d.
[0069]
In the first and second embodiments, a plurality of propeller-shaped screw blades 22 and a screw provided on the rotating shaft 21 are used. However, a similar effect can be obtained even when a spiral stirring blade is provided. . Also in this case, the screw pitch is changed by devising the attachment of the stirring blade at the portion facing the outlet 2d of the second transport screw 2b. As described above, the shape of the stirring blade may be any shape as long as the screw pitch of the portion facing the discharge port is changed.
[0070]
Also, as in the present embodiment, the screw pitch of the conveying screw is changed so that the conveying force at the discharge port portion is different from that of the other portions. If different, the effect will increase.
[0071]
In the first and second embodiments, the magnitude of the change in the developer surface with respect to the amount of the developer is adjusted by the presence or absence of the ribs of the transport screw or by changing the pitch. However, the present invention is not limited to this method. There is also a method of adjusting with the screw diameter, shaft diameter and the like.
[0072]
Example 3
Next, a developing cartridge according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
[0073]
As shown in FIG. 5, the developing cartridge 9 of the present embodiment is such that the developing device 1 and the developer cartridge 5 of the first embodiment are integrated and easily detachable from the image forming apparatus main body.
[0074]
The replenishment developer container 5a is fixed without rotating as in the first embodiment. Before being mounted on the image forming apparatus, the developer supply port 6a and the developer recovery port 6b are sealed by a seal member 6c. The end of the seal member 6c partially protrudes from the front of the developing cartridge 9, and after the developing cartridge 9 is inserted into the main body of the image forming apparatus, the protruding portion of the seal member 6c is pulled out toward the front to supply the developer. The opening 6a and the developer collecting opening 6b are opened.
[0075]
Other configurations and a method of collecting the developer are the same as those described in the first embodiment.
[0076]
Example 4
Next, with reference to FIG. 7, a description will be given of a rotation switching development type image forming apparatus in which a plurality of developing devices 1 according to the first embodiment, which are a fourth embodiment of the present invention, are arranged inside a rotating body (rotary).
[0077]
In the electrophotographic image forming apparatus according to the present embodiment, the photosensitive drum 128, which is an electrophotographic photosensitive member having a photosensitive layer made of an organic photosensitive member formed on a cylindrical substrate, has a predetermined peripheral speed in a direction indicated by an arrow in FIG. It is rotatably mounted.
[0078]
In this embodiment, a photosensitive layer made of an organic photosensitive material is formed in an aluminum cylinder having an outer diameter of 50 mm, and a surface protective layer is provided for improving the releasability of the toner and preventing the photosensitive layer from being scraped. .
[0079]
The peripheral surface of the photosensitive drum 128 is charged to a predetermined polarity and potential by a charger 121 as charging means. Then, the charged surface is modulated (turned on) in accordance with the pixel signal of the image information output from the exposure unit 122 and input from a not-shown image reading device or an image signal generating device such as a personal computer via a print interface. By performing scanning exposure with the laser light 30 that has been subjected to (/ off conversion), an electrostatic latent image of image information is formed.
[0080]
The laser light reflecting mirror 31 deflects the output laser light 30 from the exposure unit 122 with respect to the photosensitive drum 128.
[0081]
The developing unit 100 includes a yellow developing device 1Y, a magenta developing device 1M, a cyan developing device 1C, and a black developing device 1K having the same configuration as the developing device 1 in the first embodiment. (Developing means) 1a.
[0082]
The rotary developing device 1a is rotatably supported in the direction of the arrow in FIG. 7 by a rotary support device 1c, and the above-described color developing devices 1Y, 1M, 1C, and 1K are sequentially opposed to the photosensitive drum 128 to perform development with toner of each color. It has become to be.
[0083]
When the surface of the photosensitive drum 128 is charged by the charger 121, next, exposure scanning is performed by the exposure unit 122 that is ON / OFF controlled according to the image data of the first color (for example, yellow), and the first color is scanned. An electrostatic latent image is formed on the photosensitive drum 128. The first-color electrostatic latent image is developed and visualized by a yellow developing device 1Y containing the first-color yellow agent. Then, the visualized first toner image is pressed against the photosensitive drum 128 with a predetermined pressing force, and a speed substantially equal to the peripheral speed of the photosensitive drum 128 (in this embodiment, In the nip portion with the intermediate transfer member 35 that is driven to rotate at 100 mm / s) in the direction of the arrow, the image is transferred onto the surface of the intermediate transfer member 35.
[0084]
At the time of transfer to the intermediate transfer member 35, a predetermined voltage having a polarity opposite to the charging polarity of the toner is applied to the intermediate transfer member 35. During this transfer, the toner remaining on the photosensitive drum 128 without being transferred to the intermediate transfer body 35 is scraped off by a cleaning blade 26a, which is a cleaning unit 126 pressed against the photosensitive drum 128, and collected in a waste toner container. You.
[0085]
Then, the above-described transfer process is repeated for other toners (magenta, cyan, and black) in the same manner, and each time, a toner image of a different color included in each developing device is sequentially transferred and laminated on the intermediate transfer body 35. Thus, a color image is synthesized and formed.
[0086]
In FIG. 7, a cleaner 129 is provided for removing toner remaining from the intermediate transfer member 35 without being transferred from the intermediate transfer member 35 to the transfer material 127.
[0087]
The transfer material 127 as a recording material is fed one by one from the feed cassette 11 to the intermediate transfer body 35 by the feed roller 12a and the transport roller 12b, and the toner is transferred to the transfer roller 13 from the back surface of the transfer material 127 with toner. By applying a voltage of the opposite polarity, a full-color toner image on the intermediate transfer body 35 side is transferred and formed on the transfer material 127.
[0088]
Then, the transfer material 127 to which the full-color toner image has been transferred is separated from the intermediate transfer body 35, introduced into the fixing unit 125, and is heated and fixed to the toner image and discharged to the discharge tray 15. .
[0089]
By mounting the developing device and the developer cartridge on such a rotating body, the present invention can be applied to a color image forming apparatus. By devising the opening and closing of the developer supply port and the developer discharge port, it is also possible to mount the developing cartridge described in the third embodiment, in which the developing container and the collecting container are integrated with the developing device, on the rotating body. It is.
[0090]
The present invention is also applicable to an in-line type image forming apparatus in which a photosensitive drum is provided for each color and an image forming unit is provided for each photosensitive drum.
[0091]
【The invention's effect】
As described above, the present invention is provided inside the developing chamber for agitating / conveying the developer and the developing container including the developing chamber having the developer carrier and the other stirring chamber. A magnetic field generating means, which has a first conveying member and a second conveying member provided in the stirring chamber and is built in the developer carrier, is located near the layer thickness regulating member. And a second magnetic pole of the same polarity that is adjacent to the first magnetic pole and upstream of the developer carrier in the rotational direction of the developer carrier, wherein the developer of the toner and / or the carrier is replenished. A developer supply port and a developer discharge port provided in the stirring chamber for discharging the excess developer are provided. The developer is supplied from the developer supply port, and the excess development is caused by overflow from the developer discharge port. In the developing device that discharges the developer, the developer The change in the developer surface at the opening and the upper and lower portions thereof is made larger than the change in the developer surface at other places in the developing container, and the developer surface in the developing chamber is raised to the height of the uppermost portion of the first conveying member. And a developing cartridge for maintaining the height of the rotating shaft of the first conveying member or higher, and a developing cartridge and an image forming apparatus including the developing apparatus. In the full-color image forming apparatus having the configuration, it is possible to expect an effect that the developer is gradually changed automatically to improve maintainability, and that a screw mark due to poor stirring of the developer does not occur and high image quality is maintained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating an example of a developing device, a supply container, and a collection container according to the present invention.
FIG. 2 is a longitudinal sectional view showing an example of a stirring chamber according to the present invention.
FIG. 3 is a longitudinal sectional view showing another example of the stirring chamber according to the present invention.
FIG. 4 is a perspective view showing an example of a supply container and a collection container according to the present invention.
FIG. 5 is a sectional view illustrating an example of a developing cartridge according to the present invention.
FIG. 6 is a schematic configuration diagram illustrating an example of an image forming apparatus according to the present invention.
FIG. 7 is a schematic configuration diagram illustrating another example of the image forming apparatus according to the present invention.
[Explanation of symbols]
1 Developing device
1a Rotary, rotary developing means (rotary body)
2 Developing container
2a First transport screw (first transport member)
2b Second transport screw (second transport member)
2c rib
2d developer outlet
2e Development room
2f stirring room
2h regulating blade (layer thickness regulating member)
3 Developing sleeve (developer carrier)
4 Magnet roller (magnetic field generating means)
5 Developer cartridge
5a Supply developer container (supply container)
5b Collected developer container (collection container)
6a Developer supply port
9 Developing cartridge
21 Rotation axis
22 stirring blades
128 Photosensitive drum (image carrier)
