JP2004205565A

JP2004205565A - Developing device and image forming apparatus using the same

Info

Publication number: JP2004205565A
Application number: JP2002371172A
Authority: JP
Inventors: Shota Oba; 正太大場; Akihiko Noda; 明彦野田; Yoshifumi Ozaki; 善史尾崎; Masaaki Yamaura; 正彰山浦
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 2002-12-20
Filing date: 2002-12-20
Publication date: 2004-07-22

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To rapidly stabilize and keep the mixing rate of a toner in a developer constant without using a toner concentration sensor and a toner replenishing mechanism, and to maintain stable images over a prolonged period of time against the variation of the fluidity of the developer according to circumstances and due to deterioration with time. <P>SOLUTION: In a developing device provided with a developer carrier 1 with a built-in magnetic field generating means 2, a regulating member 3 which regulates the amount of a developer conveyed onto the developer carrier 1, a developer holding part 4 which is adjacent to the developer carrier 1 and holds a developer G on the upper stream side of the regulating member 3, and a toner holding part 5 which is disposed above the developer holding part 4, has a toner replenishing path 6 between the parts 5, 4 and holds a toner T in such a way that the toner T can be supplied to the part 4, a replenishing port 7 of the toner replenishing path 6 is disposed near the upper stream side of the regulating member 3 and the flow of an excess developer stopped by the regulating member 3 toward a return direction is led to a place facing the replenishing port 7. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、像担持体上に形成される静電潜像を可視像化する現像装置に係り、特に、トナーとキャリアとが含まれる二成分現像剤を用い、かつ、トナー濃度制御手段を用いずにトナー濃度を自律的に制御可能な現像装置及びこれを用いた画像形成装置の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、電子写真方式等の画像形成装置で用いられる現像装置としては、感光体ドラム等の像担持体上に形成された静電潜像を現像剤にて可視像化するものが知られている。
この種の現像装置には、現像剤として、トナー及びキャリアが含まれる二成分現像剤を用いる態様、あるいは、トナーのみが含まれる一成分現像剤を用いる態様があるが、二成分現像剤を使用する態様にあっては、トナーの消費量が進むにつれてトナー濃度が低下するため、トナー濃度を維持する上で定期的にトナー補給が行われる。
このようなトナー補給は、例えばトナー濃度センサによりトナー濃度を検知し、この検知情報に基づいてトナー濃度が低下したと判断したときに行われる。
ここで、トナー濃度センサとしては、例えば現像剤のトナーとキャリアとの混合率を測定する磁気センサや、像担持体上に作成された濃度パッチの濃度を検知するセンサなどが用いられる。
【０００３】
ところが、この種の方式にあっては、トナー濃度センサによりトナー濃度を検知し、この検知情報に基づいてトナー補給機構を駆動することによりトナー補給を行なわなければならないため、トナー濃度センサ及びトナー補給機構が必要不可欠であり、その分、装置システムが複雑になり、装置の大型化、高コスト化につながるという不具合がある。
そこで、このような不具合を解決する先行技術として、トナー濃度センサ及びトナー補給機構を用いずに、現像剤の動きによってトナーを取り込み、トナー濃度を自律的に制御するようにした現像装置が既に提供されている。
【０００４】
これらの先行技術は、現像剤担持体に隣接して現像剤収容部（現像剤を収容）を設け、この現像剤収容部にトナー補給路を介してトナー収容部（トナーを収容）を連通配置し、現像剤収容部内の現像剤の嵩変化に伴って、トナー収容部からのトナー補給を自律的に制御するようにしたものである（例えば特許文献１，２参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開平７−３３３９１２号公報（実施例，図１）
【特許文献２】
特開平９−２２１７８号公報（発明の実施の形態，図１）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この種の先行技術にあっては、現像剤収容部に対しトナー収容部からのトナーを取り込む力が弱く、例えば連続的なプリントを行ったような場合には、トナー消費が急激になるため、現像剤中のトナー混合率が回復するまでに時間を要するという技術的課題が見られる。
また、現像剤の流動性が悪い場合には、トナーの補給動作がスムーズに行なわれず、トナー混合率が回復しないという問題が顕著になる。
更にまた、トナーの流動性が悪い場合には、トナー補給口近傍にトナーが堆積してしまい、スムーズなトナー供給がなされないおそれがある。
【０００７】
本発明は、以上の技術的課題を解決するためになされたものであって、トナー濃度センサ及びトナー補給機構を用いずに、現像剤中のトナー混合率を速やかに一定に保ち、環境や経時劣化などによる現像剤の流動性の変化に対し、長期にわたり安定した画像を維持することができる現像装置及びこれを用いた画像形成装置を提供する。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明は、図１に示すように、内部に磁界発生手段２を具備し且つトナーと磁性キャリアとが含まれる二成分現像剤Ｇを搬送担持する現像剤担持体１と、この現像剤担持体１上に搬送される現像剤量を規制する規制部材３と、前記現像剤担持体１に隣接し且つ規制部材３の上流側にて現像剤Ｇを収容する現像剤収容部４と、この現像剤収容部４の上方に設けられ、現像剤収容部４との間にトナー補給路６を有し且つ現像剤収容部４に対してトナーＴを供給可能に収容するトナー収容部５とを備え、前記規制部材３の上流側近傍に前記トナー補給路６の補給口７を配設し、この補給口７に面した箇所に前記規制部材３により塞き止められた余剰現像剤の戻り方向への流れを及ぼすようにしたことを特徴とするものである。
【０００９】
このような技術的手段において、現像剤担持体１は、内部に磁界発生手段２を具備し、二成分現像剤Ｇを担持搬送するものであれば適宜選定して差し支えなく、代表的には、回転可能な非磁性スリーブと、このスリーブ内に固定的に配設される磁石部材とを具備した態様が多く用いられる。
ここで、磁界発生手段２は、例えば磁石部材に設けられる適宜数（図１では４つ）の磁極２ａ〜２ｄにて構成される。
また、規制部材３は、現像剤担持体１上の現像剤量を規制するものであれば、ブレード、ロール等適宜選定して差し支えなく、そのレイアウトについても任意に選定することができる。
【００１０】
更に、現像剤収容部４とトナー収容部５とは連通していればよいが、トナー収容部５が現像剤収容部４の上方にあることが必要である。
これは、規制部材３の上流側近傍にトナーを補給するという要請からくるものであり、トナー収容部５が現像剤収容部４の側方にある態様では、規制部材３の上流側近傍にトナーを補給することが困難であることによる。
ここで、トナー収容部５は、現像剤収容部４に対してトナーを供給可能であればよく、通常はトナーのみを収容するが、一部にキャリアが混入した高濃度トナーを収容するものであってもよい。
更にまた、トナー収容部５又はトナー補給路６は自重によりトナーを移動させる態様は勿論、必要に応じて、内部にトナー補給部材を設けるようにしてもよい。
【００１１】
また、トナー補給路６はトナー収容部５の出口部分に一体的に設けてもよいし、トナー収容部５を別の箇所に設け、トナー収容部５とは別部材で構成するようにしてもよい。
更に、トナー補給路６の区画材として規制部材３を使用するか否かについては任意であるが、トナーの取り込み性を確保するという観点からすれば、規制部材３がトナー補給路６の補給口７上縁側を区画する態様が好ましい。
本態様によれば、部品点数の低減のほか、規制部材３により塞き止められた余剰現像剤の戻り方向への流れを直接的に補給トナーに作用させることが可能になる。
【００１２】
更にまた、規制部材３とトナー補給路６の構成部材とのレイアウト関係については、規制部材３による層厚規制動作に支障を与えないように、トナー補給路６の補給口７下縁と現像剤担持体１との間隔は、規制部材３と現像剤担持体１との間隔よりも大きく設定されることが好ましい。
また、トナー補給路６の補給口７は現像剤担持体１の軸方向全域に亘って設けることが好ましいが、必ずしもこれに限定されず、一部でもよい。
但し、現像剤担持体１の軸方向に対して現像剤中のトナー濃度を均質化するという観点からすれば、後述するように、現像剤収容部４内に積極的に攪拌手段を設けることが必要である。特に、補給口７を軸方向の一部に設ける場合には必要である。
【００１３】
更に、トナー補給路６の補給口７の配設位置は規制部材３の上流側近傍であればよい。
ここでいう近傍とは、少なくとも補給口７に面した箇所に、規制部材３により塞き止められた余剰現像剤Ｇの戻り方向への流れ（図１中矢印で示す）が及ぶ範囲であればよい。
この結果、余剰現像剤Ｇの戻り方向への流れに伴ってトナー補給路６内のトナーＴが掻き込まれ、現像剤収容部４へとトナーＴが取り込まれる。
【００１４】
また、このような現像装置において、トナーに含有される磁性粉内添量の好ましい範囲としては、前記磁性粉の割合が３０％から５０％の間であることが好ましい。
一般的に、トナーＴについては磁性粉内添量が０％（非磁性）〜７５％の範囲で画像形成を行うことが可能である。
しかしながら、内添量が３０％未満である場合、現像装置からトナーこぼれが発生し、エアフローなどにより発生したトナーこぼれを排出する装置が必要となる。
また、５０％を超えた場合、磁気力によりトナーＴが現像剤担持体１から剥がれ難くなることから、より高い現像電界が必要となり、この結果、電源回路の高コスト化、像担持体１１や帯電装置の耐電圧化、高電圧条件による劣化の加速などが懸念される。
このため、トナーＴ中の磁性粉の量は３０％〜５０％が好ましい。
【００１５】
更に、現像剤収容部４でのトナーＴの攪拌性をより高めるという観点からすれば、現像剤収容部４には現像剤Ｇの攪拌装置１０を具備させることが好ましい。
ここで、攪拌装置１０としては、攪拌機能を備えたものを広く含むが、現像剤担持体１の軸方向に対する供給トナーＴの均質性を図るという観点からすれば、現像剤担持体１の軸方向に攪拌搬送機能を具備したものが好ましい。
文字や文字と写真を組み合わせたような画像出力においては、簡単で安価な攪拌装置１０で十分な濃度の均質化を保つことが可能であるが、片側に極端に画像濃度の高いプリントを数十枚連続で出力した場合には、攪拌装置１０の攪拌能力が追いつかず、消費の多い部分の濃度が低下するという問題が発生する。
この問題を解決するには、攪拌搬送機能をもつ攪拌装置１０を用い、現像剤担持体１の軸方向に沿う現像剤Ｇの流れをより大きくすることにより、片側に極端に画像密度の濃いプリントを連続的に出力しても、左右（現像剤担持体１の軸方向に相当）の画像濃度の差を無くすことが可能となる。
【００１６】
このような現像装置においては、以下のような基本的作用を奏する。
すなわち、現像剤収容部４内に収容された現像剤Ｇは、現像剤担持体１の磁力により搬送され、規制部材３により薄層に規制された後現像部へ搬送される。
このとき、規制部材３近傍では、過剰に搬送された余剰現像剤Ｇが規制部材３で掻き取られ、現像剤収容部４へ戻る現像剤Ｇの流れが発生しており、この流れがトナー収容部５に連通するトナー補給路６のトナーＴを現像剤中に掻き込む動作をしている。
【００１７】
ここで、トナーＴが消費されず、一定量のトナーＴが現像剤Ｇ中に取り込まれる場合を想定すると、現像剤Ｇは現像剤収容部４をあふれ、トナー収容部５のトナー補給路６の補給口７近傍にあふれる。すると、現像剤Ｇがあふれることにより、トナー補給路６は閉ざされ、トナーＴの補給は停止される。
一方、画像形成によりトナーＴが消費され、現像剤Ｇ中のトナー濃度が低下する場合を想定すると、現像剤収容部４における現像剤Ｇの体積が減少し、トナー収容部５に連通するトナー補給路６の補給口７が開口する。この結果、規制部材３で塞き止められた現像剤Ｇの戻り方向への流れが再度発生し、この現像剤Ｇの流れに伴ってトナー補給路６内のトナーＴが掻き取られ、現像剤収容部４へのトナーＴの補給が始まる。この動作の連続で、現像剤Ｇ中のトナー濃度が一定に保たれる。
【００１８】
このようなトナー補給過程において、本態様では、トナー収容部５に連通するトナー補給路６の補給口７が現像剤収容部４の上部にあることから、トナーＴは自重により補給口７に移動すると共に、規制部材３で塞き止められた現像剤Ｇの流れに取り込まれる。
このため、現像剤ＧやトナーＴの流動性が経時などにより多少悪化した場合でも良好にトナーＴの補給動作を行なうことが可能である。
【００１９】
また、トナーＴの攪拌、均質性を高める上で好ましい態様としては、規制部材３の上流側に離間配置され且つトナー補給路６の補給口７と現像剤担持体１との間に設けられるトナー誘導部材９を備え、このトナー誘導部材９に沿って現像剤収容部４のうち現像剤担持体１から離れた側にトナー収容部５からのトナーを補給するようにした態様が挙げられる。
【００２０】
このような態様において、トナー誘導部材９は規制部材３の上流側で離間配置されているため、トナー誘導部材９が規制部材３による現像剤Ｇの層厚規制動作を損なうことはない。
このとき、規制部材３とトナー誘導部材９とのレイアウト関係については、トナー誘導部材９と現像剤担持体１との間隔は、規制部材３と現像剤担持体１との間隔よりも大きく設定されることが好ましい。
【００２１】
また、トナー誘導部材９を備えた態様において、トナーの磁性粉内添量の好ましい範囲としては、磁性粉の割合が０％から５０％の間であればよい。
このとき、トナー誘導部材９がない態様に比べて、補給されるべきトナーＴが、現像剤担持体１の現像剤層から離れた側に供給されることから、キャリアと十分攪拌された後に現像剤担持体１に搬送されるため、現像剤Ｇのこぼれが少なく、磁性０％（非磁性）の場合でも特に問題なく用いることができる。
また、５０％を超えた場合、磁気力によりトナーＴが現像剤担持体１から剥がれ難くなることから、より高い現像電界が必要となり、この結果、電源回路の高コスト化、像担持体１１や帯電装置の耐電圧化、高電圧条件による劣化の加速などが懸念される。
このため、本態様では、トナーＴ中の磁性粉の量は０％〜５０％が好ましい。
【００２２】
また、本発明は、上述した現像装置に限られず、これを用いた画像形成装置をも対象とする。
この場合、本発明としては、図１に示すように、静電潜像Ｚが担持される像担持体１１と、この像担持体１１上の静電潜像を可視像化する現像装置１２とを備え、前記現像装置として、上述した現像装置を用いるようにすればよい。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に示す実施の形態に基づいて本発明を詳細に説明する。
◎実施の形態１
図２は本発明が適用される画像形成装置の実施の形態１を示す説明図である。
同図において、画像形成装置は、例えば電子写真方式を採用したものであって、感光体ドラム２０と、この感光体ドラム２０上に形成された静電潜像を可視像化する現像装置３０とを備えている。
【００２４】
本実施の形態において、現像装置３０は、図２に示すように、感光体ドラム２０に向かって開口する現像ハウジング３１を有し、この現像ハウジング３１の開口に面して現像ロール３２を配設し、現像ハウジング３１の開口上縁には現像ロール３２上の二成分現像剤Ｇの層厚が規制せしめられる規制部材３３を設け、前記現像ハウジング３１のうち、現像ロール３２に隣接した部位には現像剤Ｇが収容される現像剤収容部３４と、この現像剤収容部３４の上方に設けられ且つトナーが収容されるトナー収容部３５とを形成したものである。
尚、本実施の形態では、現像剤Ｇのトナーは例えば磁性トナーを用いるようになっている。
【００２５】
本実施の形態において、現像ロール３２は、図２に示すように、回転可能な非磁性スリーブ３２１と、このスリーブ３２１の内部に固定的に配設された磁極ロール３２２とを備えている。
そして、磁極ロール３２２にはロール本体の周囲に所定角度間隔で複数の磁極（本例では４極：Ｓ1（現像極），Ｓ2（搬送極），Ｎ1（トリミング極），Ｎ2（搬送極））が配設されており、トナー及びキャリア（磁性粉）が含まれる二成分現像剤Ｇが現像ロール３２の外周に磁気的に付着するようになっている。
尚、磁極構成は任意であり、現像剤収容部３４に対向する部位に反発磁極を設け、現像ロール３２上の現像剤層を一旦剥離するようにしてもよい。
更に、スリーブ３２１には所定の現像バイアスＶBを印加するためのバイアス電源３９が接続されている。
【００２６】
更に、規制部材３３は、例えばＳＵＳ３０４製の板材からなり、現像ロール３２との間に現像剤Ｇの層厚規制用ギャップｄ１（例えば３００〜６００μｍ）だけ離間配置されている。
そして、この規制部材３３のレイアウトについては適宜選定して差し支えないが、本実施の形態では、規制部材３３はトリミング極（本例ではＮ1）より僅かに下流側に配置されている。
【００２７】
また、本実施の形態において、現像剤収容部３４は現像剤Ｇが収容されるスペースを有し、現像剤収容部３４内のうち現像ロール３２に近接した部位には攪拌装置としての攪拌部材４０が配設されている。
ここで、この攪拌部材４０は、図２（ｂ）に示すように、回転軸４０ａに対し複数の攪拌板４０ｂを傾斜配置した部材で構成されており、この攪拌部材４０を回転することにより、現像剤収容部３４内の現像剤Ｇを現像ロール３２の軸方向に沿って進退移動させ、現像剤Ｇを攪拌するものである。
【００２８】
更に、本実施の形態において、トナー収容部３５は、現像剤収容部３４の上方に設けられ、下方に開口したトナー補給路３６を介して現像剤収容部３４に連通配置されている。
ここで、トナー補給路３６は下方に向かって次第に窄まる形状になっており、このトナー補給路３６の補給口３７の上端縁に前記規制部材３３が取り付けられている。
そして、このトナー補給路３６の補給口３７の下端部は現像ロール３２に対向配置されており、この補給口３７下端部と現像ロール３２との間のギャップｄ2は、前記規制部材３３と現像ロール３２との間のギャップｄ1よりも大きく設定され、規制部材３３による現像剤Ｇの層厚規制動作に支障がないように配慮されている。
尚、本実施の形態では、トナー収容部３５内のトナーＴは自重で下方へ移動するものであるが、必要に応じて、トナー収容部３５内にパドルなどのトナー供給部材を配設しても差し支えない。
【００２９】
次に、本実施の形態に係る画像形成装置の作動を現像装置を中心に説明する。
本実施の形態において、現像剤収容部３４内で充分にトナー濃度の高い現像剤Ｇが収容されていると仮定すると、この現像剤Ｇは、図３（ａ）に示すように、現像剤収容部３４からあふれ、トナー収容部３５のトナー補給路３６の途中まで堆積した状態にある。
このとき、トナー補給路３６の補給口３７は前記現像剤Ｇにて塞がれているため、トナー収容部３５からのトナーＴが現像剤収容部３４に補給されることはない。
【００３０】
この状態において、現像剤収容部３４内に収容された現像剤Ｇは、現像ロール３２の磁力により搬送され、規制部材３３により薄層に規制された後現像部へ搬送される。
そして、規制部材３３近傍では、過剰に搬送された余剰現像剤Ｇが規制部材３３で掻き取られ、現像剤収容部３４へ戻る現像剤Ｇの流れが発生している。
このとき、図３（ａ）に示すように、現像剤Ｇが現像剤収容部３４からあふれた状態にある場合には、前記規制部材３３により塞き止められた余剰現像剤Ｇは、トナー補給路３６の補給口３７部分で滞留している現像剤Ｇと共に現像剤収容部３４側に戻ることになる。
【００３１】
ところが、画像形成によりトナーＴが消費され、現像剤Ｇ中のトナー濃度が低下する場合を想定すると、図３（ｂ）に示すように、現像剤収容部３４における現像剤Ｇの体積が減少し、トナー収容部３５に連通するトナー補給路３６の補給口３７が開口する。
この結果、規制部材３３で塞き止められた現像剤Ｇの戻り方向への流れが発生すると、この現像剤Ｇの流れに伴ってトナー補給路３６内のトナーＴが掻き取られ、現像剤収容部３４へのトナーＴの補給が始まる。
この動作の連続で、現像剤収容部３４内では現像剤Ｇ中にトナーＴが順次補給され、現像剤Ｇの体積が増加すると共に、現像剤Ｇのトナー濃度が一定に保たれる。
【００３２】
このようなトナー補給過程において、補給されるトナーＴは、規制部材３３にて塞き止められた余剰現像剤Ｇの戻り動作に掻き取られながら、現像剤Ｇ中に取り込まれるため、余剰現像剤Ｇとの接触動作時に充分に摩擦帯電されることになり、トナーＴの帯電性は基本的に確保される。
特に、本実施の形態では、現像剤収容部３４に攪拌部材４０が配設されているため、補給されたトナーＴと現像剤Ｇとは攪拌部材４０によって充分に攪拌され、十分に摩擦帯電される。
このため、帯電不足のトナーが現像ロール３２を介して現像部に供される懸念はほとんどない。
本実施の形態に係る現像装置の性能評価については後述する実施例に委ねる。
【００３３】
◎実施の形態２
図４は本発明が適用された画像形成装置の実施の形態２を示す。
同図において、画像形成装置の基本的構成は、実施の形態１と略同様であるが、現像装置３０の構成の一部が実施の形態１と異なる。尚、実施の形態１と同様な構成要素については実施の形態１と同様な符号を付してここではその詳細な説明を省略する。
すなわち、本実施の形態では、現像装置３０は、規制部材３３の上流側にトナー誘導部材５０を備えている。
【００３４】
このトナー誘導部材５０は、規制部材３３と離間配置され、かつ、トナー補給路３６の補給口３７と現像ロール３２の間に配設されている。
このとき、このトナー誘導部材５０の一部は、トナー補給路３６の補給口３７に面して配置される共に、現像ロール３２から離れた側を下方して傾斜配置されている。
そして、前記トナー誘導部材５０と現像ロール３２との間のギャップｄ3は、規制部材３３と現像ロール３２との間のギャップｄ1より大きく設定されており、トナー誘導部材５０が、規制部材３３による現像剤Ｇの層厚規制動作に支障をきたさないように配慮されている。
【００３５】
従って、本実施の形態によれば、実施の形態１と略同様な作用を奏する。
具体的に述べると、今、現像剤収容部３４にトナー濃度の高い現像剤Ｇが十分に収容されているとすると、図５（ａ）に示すように、現像剤収容部３４からあふれ、トナー収容部３５のトナー補給路３６の途中まで堆積した状態にある。
このとき、トナー補給路３６の補給口３７は前記現像剤Ｇにて塞がれているため、トナー収容部３５からのトナーＴが現像剤収容部３４に補給されることはない。
【００３６】
一方、画像形成によりトナーＴが消費され、現像剤Ｇ中のトナー濃度が低下する場合を想定すると、図５（ｂ）に示すように、現像剤収容部３４における現像剤Ｇの体積が減少し、トナー収容部３５に連通するトナー補給路３６の補給口３７が開口する。
この結果、規制部材３３で塞き止められた現像剤Ｇの戻り方向への流れが発生すると、この現像剤Ｇの流れに伴ってトナー補給路３６内のトナーＴが掻き取られ、現像剤収容部３４へのトナーＴの補給が始まる。
特に、本実施の形態では、補給トナーＴは戻り現像剤Ｇと共に、トナー誘導部材５０に沿って現像ロール３２から離れた側の現像剤収容部３４に戻されるため、補給トナーＴの現像剤収容部３４内での攪拌搬送時間は充分に確保される。
このため、補給トナーＴは、現像剤Ｇの戻り動作に伴って掻き取られる際に摩擦帯電されるほか、現像剤収容部３４に戻されてから現像ロール３２に至るまでの間、現像剤収容部３４内で攪拌部材４０にて充分に摩擦帯電されることになり、実施の形態１に比べて、トナーの帯電性はより良好に保たれる。
このような実施の形態２に係る現像装置の性能評価については実施例に委ねる。
【００３７】
◎実施の形態３
図６（ａ）は本発明が適用された画像形成装置の実施の形態３を示す。
同図において、画像形成装置の基本的構成は、実施の形態１と略同様であるが、実施の形態１と異なり、現像装置３０の攪拌装置として、一対の攪拌部材４１，４２を配設したものである。
この一対の攪拌部材４１，４２としては、実施の形態１と同様な構成のものでも差し支えないし、あるいは、搬送方向が相互に逆向きの一対のオーガーを用いるようにしても差し支えない。
【００３８】
従って、本実施の形態によれば、現像剤収容部３４内での攪拌機能がより向上するため、トナーの帯電性と、軸方向での現像剤中のトナー濃度均一性とをより良好に保つことができる。
尚、図６（ｂ）に示すように、実施の形態２の攪拌装置として、一対の攪拌部材４１，４２を配設するようにしてもよいことは勿論である。
【００３９】
◎実施の形態４
図７（ａ）は所謂タンデム型の画像形成装置に本発明を適用した実施の形態４を示す。
同図において、画像形成装置は、例えば各色（イエロ（Ｙ），マゼンタ（Ｍ），シアン（Ｃ），ブラック（Ｋ））の作像ユニット１００（１００Ｙ〜１００Ｋ）を有し、この作像ユニット１００に対向した部位に中間転写ベルト１１０（例えば一対の張架ロール１１１，１１２にて張架）を配設すると共に、中間転写ベルト１１０の一部に記録材としてのシートに転写する一括転写装置１２０を設けたものである。
【００４０】
特に、本実施の形態では、各作像ユニット１００は、図７（ｂ）に示すように、例えば電子写真方式を採用したものであり、感光体ドラム１０１と、この感光体ドラム１０１を帯電する帯電装置１０２と、帯電された感光体ドラム１０１に静電潜像を書き込む潜像書き込み装置１０３と、感光体ドラム１０１上に書き込まれた静電潜像を各色トナーにて可視像化する現像装置１０４と、感光体ドラム１０１上のトナー像を中間転写ベルト１１０に一次転写する一次転写装置１０５と、感光体ドラム１０１上の残留トナーを清掃するクリーナ１０６とを備えている
【００４１】
そして、本実施の形態において、現像装置１０４は、実施の形態１と同様に、現像ハウジング３１の開口に現像ロール３２を配設すると共に、この現像ロール３２に隣接して規制部材３３及び現像剤収容部３４（攪拌部材４０を内蔵）を配設し、更に、現像剤収容部３４の上方にトナー収容部３５を配設し、規制部材３３の上流側近傍にトナー収容部３５のトナー補給路３６の補給口３７を配置するようにしたものである。
尚、実施の形態２のように、トナー誘導部材５０を設けた態様にしてもよいことは勿論である。
【００４２】
従って、本実施の形態では、各作像ユニット１００による作像過程が行われ、感光体ドラム１０１上に各色トナー像が形勢される。
そして、各作像ユニット１００による各色トナー像は、中間転写ベルト１１０に一次転写された後、一括転写装置１２０にてシートに一括転写される。
このような作像過程において、現像装置１０４のトナーの補給動作はスムーズに行われるため、各作像ユニット１００による各色トナー像は濃度ムラなく作成されることになり、これらの色トナー像が多重転写されるため、色ずれすることなく、高品質のカラー画像が得られる。
【００４３】
【実施例】
◎実施例１
本実施例は、実施の形態１に係る現像装置モデル（図２参照）をより具現化したものである。
本実施例において、現像剤Ｇは現像ロール３２の磁力により磁気的に保持され規制部材３３により薄層に規制され、感光体ドラム２０と対向する現像部へ搬送され、現像バイアスＶBにより現像、可視化される。消費したトナーはトナー収容部３５より随時補給され、一定のトナー濃度になるように設定されている。
上記現像装置を用い、画像形成実験を行い現像濃度、及び、現像剤中のトナー濃度の経時的な測定を行なった。
【００４４】
実験は以下のような条件で行なった。
また、比較例として、トナーを側方から補給し、自律的に現像剤中のトナー混合率を一定に保つ現像装置を図８に示す。
同図において、現像装置２００は、現像ハウジング２０１の開口に現像ロール２０２を配設し、これに隣接した箇所に規制部材２０３及び現像剤収容部２０４（現像剤Ｇが収容）を設け、この現像剤収容部２０４に隣接した側方にはトナー収容部２０５（トナーＴが収容）を設けると共に、このトナー収容部２０５内にはトナー供給用のアジテータ２０６を設け、前記現像剤収容部２０４とトナー収容部２０５との間にトナー補給路２０７を開設したものである。尚、符号２０は感光体ドラム、２０８は現像剤収容部２０４内に配設される攪拌部材である。
【００４５】
○現像剤
トナー：磁性粉内添トナー平均粒径６．４μｍ（内添量は図９参照）
キャリア：フェライト表面にトナーと逆極性の帯電をするようなコートを施したもの、平均粒径３５μｍ
○攪拌装置
図２に示す現像装置の攪拌装置は、現像剤を一方向に移動させるようなものではなく、左右（現像ロール３２の軸方向）に振り分けるタイプを用いた。
【００４６】
実験方法：
富士ゼロックス社製ＤｏｃｕＰｒｉｎｔ３６０を改造し、本実施例記載の現像装置を取り付け、各種テストチャートを出力し、現像濃度と現像剤中のトナー濃度の変化とを見た。
・画像密度５％のテキストチャートを連続的に出力し、現像剤中のトナー量の変化を測定したところ、１０万プリントの範囲において、特に大きな変化は見られず、良好な画像を得ることができた。
・片側に画像濃度１００％のベタ、片側に画像濃度０％の白紙部としたサンプルを連続的に出力した場合、１枚から１０枚までは、画像濃度１００％のパッチ画像の左右濃度差が１０％程度であり、特に問題とならないことを確認した。
但し、１０枚以上は濃度の差が大きいことがわかった。また、攪拌装置を変える事で濃度のばらつきを低くできることがわかった。
【００４７】
本実施例では、トナーとして磁性粉の内添量が３０％のものを用いているが、０％から７５％の範囲で同様な評価を行なった場合の結果を図９に示す。
各項目の評価基準を以下に示す。
現像剤トナー濃度安定性：
○ 現像剤中のトナー割合の差が±５％以内
△ 現像像剤中のトナー割合の差が±１０％以内
× 現像剤中のトナー割合の差が±１０％以上
左右濃度差(１０枚)：
○ 濃度差が１０％以内
× 濃度差が１０％以上
機内汚染：
○ なし
△ エアフローなどで除去できるレベル
× エアフローなどで除去できないレベル
現像バイアス：
○ 低コストのものを用いることができる
△ コストの高い電源を用いる必要がある
【００４８】
磁性粉内添量を変化させた実験では、現像バイアスの条件を適切にすることにより、すべての領域で現像剤中のトナー量割合の変化量、現像濃度に関して良好な結果を得ることができた。
しかしながら、内添量が３０％未満の場合、トナーの補給位置が層規制部分であり、トナーが十分にキャリアと混合される前に現像剤担持体上に搬送されてしまうため、トナーこぼれによる機内汚染が発生した。
こぼれトナーを空気流により排出することで、機内汚染を抑制することは可能であるが、コストアップとなるため、３０％以上の内添率のトナーを用いることが好ましい。
内添率が５０％を超えるトナーを用いた場合、現像ロールのトナー保持力が大きくなり、従来に比べより大きな現像電界が必要であることがわかった。現像電界を大きくすることは、電源コストの増加、帯電装置や静電潜像担持体への負荷増大など、コストアップとなるため、好ましくは内添率は５０％以下がよい。
【００４９】
また、極端に濃度の異なるテストチャートを用いた場合、濃度のむらが連続で１０枚以上のプリントを行なった場合に見られたが、攪拌搬送機能をもつ攪拌装置を用い現像剤が現像機内を常に流動するような構成にすることにより、図１０に示すように濃度差を少なくすることができる。
図１０において、攪拌装置のない場合を（●）、簡単な攪拌装置（攪拌部材１本構成）の場合を（▲）、攪拌搬送機能をもつ攪拌装置（攪拌部材２本構成）を用いた場合を（■）で示す。
【００５０】
また、図１１に本実施例と比較例とについて、現像剤の流動性を変えて検討した結果を示す。
比較例では、取り込みのスピードが遅いため、飽和するまでに時間がかかり、現像剤の流動性変化による差も大きい。
これに対し、本実施例では取り込みスピードが速いため、早く安定し、現像剤の流動性の変化に対しても安定していることがわかる。
尚、図１１においては、比較例（図８参照）に係る現像装置で流動性の良い現像剤を用いた場合を（●）、比較例像装置（図８）に係る現像装置で流動性の悪い現像剤を用いた場合を（▲）、本実施例の現像装置(図２参照)で流動性の良い現像剤を用いた場合（○）、本実施例の現像装置(図２参照)で流動性の悪い現像剤を用いた場合を（△）、流動性の良い現像剤は安息角が２８度程度、流動性の悪い現像剤は安息角が３５度程度のものを用いた。
比較例では、安定する濃度差が大きく、さらに流動性の変化により、安定するまでの時間が異なるが、本実施例では、安定する濃度差が小さく、流動性の変化に対する違いがほとんどない。
【００５１】
◎実施例２
本実施例は実施の形態２に係る現像装置モデルをより具現化したものである。
本実施例において、実施例１と同様の条件下で以下の実験を行った。
実験方法：富士ゼロックス社製ＤｏｃｕＰｒｉｎｔ３６０を改造し、本実施例の現像装置を取り付け、各種テストチャートを出力し、現像濃度と現像剤中のトナー濃度の変化とを見た。
・画像密度５％のテキストチャートを連続的に出力し、現像剤中のトナー量の変化を測定したところ、１０万プリントの範囲において、特に大きな変化は見られず、良好な画像を得ることができた。
・片側に画像濃度１００％のベタ、片側に画像濃度0%の白紙部としたサンプルを連続的に出力した場合、１枚から１０枚までは、画像濃度１００％のパッチ画像の左右濃度差が１０％程度であり、特に問題とならないことを確認した。
但し、１０枚以上は濃度の差が大きいことがわかった。また、攪拌装置を変える事で濃度のばらつきを低くできることがわかった。
【００５２】
本実施例では、トナーとして磁性粉の内添量が３０％のものを用いているが、０％から７５％の範囲で同様な評価を行なった場合の結果を図１２に示す。
図中、○は現像装置として十分な性能を示していることを意味し、△は性能が未到達であることを示す。
磁性粉内添量を変化させた実験では、現像バイアスの条件を適切にすることにより、すべての領域で現像剤中のトナー量割合の変化量、現像濃度に関して良好な結果を得ることができた。
この構成では、トナーを現像ロールと離れた部分に供給する構成となっているため、供給されたトナーが現像ロールに到達するまでに十分な時間があることから、内添量０％（非磁性）でも現像剤のこぼれが発生せず、良好な画像を得ることができた。
【００５３】
現像剤トナー濃度安定性：
○ 現像剤中のトナー割合の差が±５％以内
△ 現像剤中のトナー割合の差が±１０％以内
× 現像剤中のトナー割合の差が±１０％以上
左右濃度差(１０枚)：
○ 濃度差が１０％以内
× 濃度差が１０％以上
機内汚染：
○ なし
△ エアフローなどで除去できるレベル
× エアフローなどで除去できないレベル
現像バイアス：
○ 低コストのものを用いることができる
△ コストの高い電源を用いる必要がある
【００５４】
内添率が５０％を超えるトナーを用いた場合、現像ロールのトナー保持力が大きくなり、従来に比べより大きな現像電界が必要であることがわかった。
現像電界を大きくすることは、電源コストの増加、帯電装置や感光体ドラムへの負荷増大など、コストアップとなるため、好ましくは内添率は５０％以下がよい。
【００５５】
また、極端に濃度の異なるテストチャートを用いた場合、濃度のむらが連続で１０枚以上のプリントを行なった場合に見られたが、攪拌搬送機能をもつ攪拌装置を用い現像剤が現像機内を常に流動するような構成にすることにより、図１３に示すように均一な画像を得ることができた。
図１３において、攪拌装置のない場合を（●）、簡単な攪拌装置（攪拌部材１本構成）の場合を（▲）、攪拌搬送機能をもつ攪拌装置（攪拌部材２本構成）を用いた場合を（■）で示す。
【００５６】
図１４に本実施例と比較例とについて、現像剤の流動性を変えて検討した結果を示す。
比較例では、取り込みのスピードが遅いため、飽和するまでに時間がかかり、現像剤の流動性変化による差も大きい。
これに対し、本実施例では取り込みスピードが速いため、早く安定し、現像剤の流動性の変化に対しても安定していることがわかる。
図１４において、比較例に係る現像装置（図８）で流動性の良い現像剤を用いた場合を（●）、比較例を用いた現像装置（図８）で流動性の悪い現像剤を用いた場合を（▲）、本実施例の現像装置（図４）で流動性の良い現像剤を用いた場合を（○）、本実施例の現像装置（図４）で流動性の悪い現像剤を用いた場合を（△）で示し、流動性の良い現像剤は安息角が２８度程度、流動性の悪い現像剤は安息角が３５度程度のものを用いた。
比較例では、安定する濃度差が大きく、さらに流動性の変化により、安定するまでの時間が異なるが、本実施例では、安定する濃度差が小さく、流動性の変化に対する違いがほとんどない。
【００５７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る現像装置によれば、現像剤担持体が過剰に搬送する余剰現像剤を規制部材により規制し、この規制部材近傍において、現像剤収容部へ戻る現像剤の流れを利用してトナーの補給を行うようにしたので、以下のような技術的効果を奏する。
すなわち、現像剤収容部に戻る現像剤の流れは、現像剤の搬送力を利用したものであり、流れの力は強く、速いという特徴がある。このため、現像剤の流動性の変化に対しほとんど影響を受けず、効率よく、現像剤の流動性の変化に対しても安定してトナーを補給することができる。
また、トナーは重力により現像剤収容部上方より供給され、現像剤の流れにより掻き込まれるため、側方からのトナー補給方式に比べ、トナーの流動性の影響を受け難い。
更に、現像剤中のトナー濃度に関しては、現像剤収容部内でトナーの補給動作がトナー消費による嵩変化により行なわれ、一定の割合になると、トナーの補給動作が自律的に停止することから、トナー濃度センサ及びトナー補給機構を必要としない。
更にまた、現像剤担持体近傍のみに現像剤を保持する必要はないため、現像装置内に保持できる現像剤の量を多くすることが可能であることから、現像装置のロングライフ化にも有効である。
【００５８】
また、このような現像装置を用いた画像形成装置にあっては、トナー濃度センサ及びトナー補給機構を用いずに、現像剤中のトナー混合率を速やかに一定に保ち、環境や経時劣化などによる現像剤の流動性の変化に対し、長期にわたり安定した画像を維持することができる現像装置を使用することができので、小型化、低コストで且つトナーによる作像過程が極めて安定した画像形成装置を容易に構築することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る現像装置及びこれを用いた画像形成装置の概要を示す説明図である。
【図２】（ａ）は本発明が適用された画像形成装置の実施の形態１を示す説明図、（ｂ）は攪拌装置の構成例を示す説明図である。
【図３】（ａ）は実施の形態１で用いられる現像装置のトナー補給停止時の状態を示す説明図、（ｂ）は同現像装置のトナー補給時の状態を示す説明図である。
【図４】本発明が適用された画像形成装置の実施の形態１を示す説明図である。
【図５】（ａ）は実施の形態２で用いられる現像装置のトナー補給停止時の状態を示す説明図、（ｂ）は同現像装置のトナー補給時の状態を示す説明図である。
【図６】（ａ）は実施の形態３で用いられる現像装置を示す説明図、（ｂ）はその変形形態を示す説明図である。
【図７】（ａ）は本発明が適用された画像形成装置の実施の形態４を示す説明図、（ｂ）は各作像ユニットの現像装置の構成例を示す説明図である。
【図８】比較例に係る現像装置モデルを示す説明図である。
【図９】実施例１に係る現像装置の性能評価を示す説明図である。
【図１０】実施例１、実施例３、実施例４において、プリント枚数と濃度差との関係を示す説明図である
【図１１】実施例１及び比較例において、流動性の異なる現像剤を使用し、プリント枚数と濃度差とを関係を示す説明図である。
【図１２】実施例２に係る現像装置の性能評価を示す説明図である。
【図１３】実施例２、実施例３、実施例５において、プリント枚数と濃度差との関係を示す説明図である。
【図１４】実施例２及び比較例において、流動性の異なる現像剤を使用し、プリント枚数と濃度差とを関係を示す説明図である。
【符号の説明】
１…現像剤担持体，２…磁界発生手段，２ａ〜２ｄ…磁極，３…規制部材，４…現像剤収容部，５…トナー収容部，６…トナー補給路，７…補給口，９…トナー誘導部材，１０…攪拌装置，１１…像担持体，１２…現像装置，Ｇ…現像剤，Ｔ…トナー，Ｚ…静電潜像[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a developing device for visualizing an electrostatic latent image formed on an image carrier, in particular, a two-component developer containing a toner and a carrier, and a toner concentration control unit. The present invention relates to a developing device capable of autonomously controlling the toner concentration without using the developing device and an improvement in an image forming apparatus using the developing device.
[0002]
[Prior art]
In general, as a developing device used in an image forming apparatus such as an electrophotographic system, there is known a developing device which visualizes an electrostatic latent image formed on an image carrier such as a photosensitive drum with a developer. I have.
This type of developing device has a mode in which a two-component developer containing a toner and a carrier is used as a developer, or a mode in which a one-component developer containing only a toner is used. In this case, the toner density decreases as the toner consumption increases, so that the toner is periodically supplied to maintain the toner density.
Such toner replenishment is performed, for example, when the toner density is detected by a toner density sensor and it is determined that the toner density has decreased based on this detection information.
Here, as the toner density sensor, for example, a magnetic sensor that measures the mixing ratio of the toner and the carrier of the developer, a sensor that detects the density of a density patch created on the image carrier, or the like is used.
[0003]
However, in this type of system, the toner density must be detected by a toner density sensor and the toner replenishment mechanism must be driven based on the detected information to perform toner replenishment. A mechanism is indispensable, and the device system becomes complicated, leading to an increase in the size and cost of the device.
Therefore, as a prior art that solves such a problem, a developing device that takes in toner by the movement of a developer and controls the toner concentration autonomously without using a toner concentration sensor and a toner supply mechanism has already been provided. Have been.
[0004]
In these prior arts, a developer accommodating section (accommodating a developer) is provided adjacent to a developer carrying member, and a toner accommodating section (accommodating a toner) is communicated with the developer accommodating section via a toner supply path. In addition, the toner supply from the toner storage unit is autonomously controlled in accordance with a change in the bulk of the developer in the developer storage unit (for example, see Patent Documents 1 and 2).
[0005]
[Patent Document 1]
JP-A-7-333912 (Example, FIG. 1)
[Patent Document 2]
JP-A-9-22178 (Embodiment of the invention, FIG. 1)
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, in this type of prior art, the force for taking in the toner from the toner storage unit into the developer storage unit is weak. For example, in a case where continuous printing is performed, the toner consumption becomes rapid. Therefore, there is a technical problem that it takes time until the toner mixing ratio in the developer recovers.
Further, when the fluidity of the developer is poor, the problem that the toner replenishing operation is not performed smoothly and the toner mixing ratio does not recover becomes remarkable.
Furthermore, when the fluidity of the toner is poor, the toner is deposited near the toner supply port, and there is a possibility that the toner is not supplied smoothly.
[0007]
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-described technical problems, and without using a toner concentration sensor and a toner replenishing mechanism, quickly maintains a constant toner mixing ratio in a developer, thereby preventing environmental and temporal changes. Provided is a developing device capable of maintaining a stable image for a long period against a change in the fluidity of a developer due to deterioration or the like, and an image forming apparatus using the same.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
That is, as shown in FIG. 1, the present invention provides a developer carrying member 1 having a magnetic field generating means 2 therein and carrying and carrying a two-component developer G containing a toner and a magnetic carrier. A regulating member 3 for regulating the amount of the developer conveyed onto the carrier 1, a developer accommodating portion 4 for accommodating the developer G adjacent to the developer carrier 1 and upstream of the regulating member 3, A toner storage unit 5 provided above the developer storage unit 4, having a toner supply path 6 between the developer storage unit 4 and storing the toner T so that the toner T can be supplied to the developer storage unit 4; A supply port 7 of the toner supply path 6 is provided in the vicinity of the upstream side of the regulation member 3, and a return of the excess developer blocked by the regulation member 3 at a position facing the supply port 7. It is characterized by applying a flow in a direction.
[0009]
In such a technical means, the developer carrier 1 may be appropriately selected as long as it has a magnetic field generating means 2 therein and carries and transports the two-component developer G. An embodiment including a rotatable non-magnetic sleeve and a magnet member fixedly disposed in the sleeve is often used.
Here, the magnetic field generating means 2 includes, for example, an appropriate number (four in FIG. 1) of magnetic poles 2a to 2d provided in a magnet member.
As long as the regulating member 3 regulates the amount of the developer on the developer carrier 1, a blade, a roll, or the like may be appropriately selected, and the layout thereof may be arbitrarily selected.
[0010]
Further, the developer accommodating section 4 and the toner accommodating section 5 may be in communication, but the toner accommodating section 5 needs to be above the developer accommodating section 4.
This comes from a request to supply toner near the upstream side of the regulating member 3. In an embodiment in which the toner container 5 is located on the side of the developer container 4, the toner is located near the upstream side of the regulating member 3. Is difficult to replenish.
Here, the toner storage unit 5 only needs to be able to supply toner to the developer storage unit 4, and normally stores only the toner, but partially stores the high-density toner mixed with the carrier. There may be.
Further, the toner container 5 or the toner supply path 6 may be provided with a toner supply member inside, if necessary, in addition to the mode in which the toner is moved by its own weight.
[0011]
Further, the toner supply path 6 may be provided integrally with the outlet portion of the toner storage section 5, or the toner storage section 5 may be provided at another location, and may be formed of a member different from the toner storage section 5. Good.
Further, whether or not the regulating member 3 is used as a partitioning material of the toner supply path 6 is optional. However, from the viewpoint of securing the toner take-up property, the regulating member 3 is provided with the supply port of the toner supply path 6. 7 It is preferable that the upper edge side is partitioned.
According to this aspect, in addition to the reduction in the number of components, it is possible to cause the flow of the surplus developer blocked by the regulating member 3 in the return direction to directly act on the replenishment toner.
[0012]
Further, regarding the layout relationship between the regulating member 3 and the constituent members of the toner supply path 6, the lower edge of the supply port 7 of the toner supply path 6 and the developer are controlled so as not to hinder the operation of regulating the layer thickness by the regulating member 3. It is preferable that the distance from the carrier 1 is set to be larger than the distance between the regulating member 3 and the developer carrier 1.
Further, the supply port 7 of the toner supply path 6 is preferably provided over the entire area of the developer carrier 1 in the axial direction, but is not necessarily limited to this, and may be a part.
However, from the viewpoint of homogenizing the toner concentration in the developer with respect to the axial direction of the developer carrier 1, as described later, it is necessary to positively provide stirring means in the developer accommodating section 4. is necessary. In particular, it is necessary when the supply port 7 is provided in a part of the axial direction.
[0013]
Further, the supply position of the supply port 7 in the toner supply path 6 may be near the upstream side of the regulating member 3.
Here, the vicinity is a range in which the flow of the surplus developer G blocked by the regulating member 3 in the return direction (indicated by an arrow in FIG. 1) reaches at least the portion facing the supply port 7. Good.
As a result, the toner T in the toner supply path 6 is scraped along with the flow of the surplus developer G in the return direction, and the toner T is taken into the developer accommodating section 4.
[0014]
Further, in such a developing device, as a preferable range of the amount of the magnetic powder contained in the toner, it is preferable that the ratio of the magnetic powder is between 30% and 50%.
Generally, it is possible to form an image with the toner T in the range of 0% (non-magnetic) to 75% in the magnetic powder.
However, when the internal addition amount is less than 30%, toner spills from the developing device, and a device for discharging toner spills generated by airflow or the like is required.
If it exceeds 50%, the toner T is less likely to be peeled off from the developer carrier 1 by a magnetic force, so that a higher developing electric field is required. As a result, the cost of the power supply circuit is increased, and the image carrier 11 and There is a concern that the withstand voltage of the charging device may be increased, and deterioration may be accelerated due to high voltage conditions.
Therefore, the amount of the magnetic powder in the toner T is preferably 30% to 50%.
[0015]
Further, from the viewpoint of further increasing the agitation property of the toner T in the developer accommodating section 4, it is preferable that the developer accommodating section 4 is provided with a stirring device 10 for the developer G.
Here, the stirrer 10 widely includes a stirrer having a stirring function. However, from the viewpoint of ensuring the uniformity of the supplied toner T in the axial direction of the developer carrier 1, the shaft of the developer carrier 1 is Those provided with a stirring and conveying function in the direction are preferable.
In image output such as a combination of characters and characters and photographs, a simple and inexpensive stirrer 10 can maintain sufficient density homogenization. However, tens of prints with extremely high image density can be printed on one side. In the case of continuous output, the stirring ability of the stirrer 10 cannot keep up, and a problem arises in that the density of a portion that consumes a large amount is reduced.
To solve this problem, a stirrer 10 having an agitating and conveying function is used, and the flow of the developer G along the axial direction of the developer carrier 1 is further increased, so that printing with extremely high image density on one side is performed. , It is possible to eliminate the difference between the left and right image densities (corresponding to the axial direction of the developer carrier 1).
[0016]
Such a developing device has the following basic functions.
That is, the developer G accommodated in the developer accommodating section 4 is transported by the magnetic force of the developer carrier 1 and is transported to the developing section after being regulated to a thin layer by the regulating member 3.
At this time, in the vicinity of the regulating member 3, the excess developer G conveyed excessively is scraped off by the regulating member 3, and a flow of the developer G returning to the developer accommodating section 4 is generated. The toner T in the toner supply path 6 communicating with the section 5 is scraped into the developer.
[0017]
Here, assuming that the toner T is not consumed and a certain amount of the toner T is taken into the developer G, the developer G overflows the developer accommodating section 4 and the toner replenishing path 6 of the toner accommodating section 5 It overflows near the supply port 7. Then, when the developer G overflows, the toner supply path 6 is closed, and the supply of the toner T is stopped.
On the other hand, assuming that the toner T is consumed by the image formation and the toner concentration in the developer G decreases, the volume of the developer G in the developer storage unit 4 decreases, and the toner replenishment communicating with the toner storage unit 5 is performed. The supply port 7 of the road 6 opens. As a result, the flow of the developer G blocked by the regulating member 3 in the return direction again occurs, and the toner T in the toner supply path 6 is scraped off with the flow of the developer G, thereby causing the developer G to flow. The supply of the toner T to the container 4 starts. The toner concentration in the developer G is kept constant during the continuous operation.
[0018]
In such a toner supply process, in this embodiment, the toner T moves to the supply port 7 by its own weight because the supply port 7 of the toner supply path 6 communicating with the toner storage section 5 is located above the developer storage section 4. At the same time, the developer G is taken into the flow of the developer G blocked by the regulating member 3.
For this reason, even when the fluidity of the developer G or the toner T is slightly deteriorated due to aging or the like, the toner T can be satisfactorily supplied.
[0019]
In addition, as a preferable mode for improving the stirring and homogeneity of the toner T, a toner provided at a position upstream of the regulating member 3 and provided between the supply port 7 of the toner supply path 6 and the developer carrier 1 is preferred. An embodiment is provided in which a guide member 9 is provided, and the toner from the toner storage section 5 is supplied to the side of the developer storage section 4 away from the developer carrier 1 along the toner guide member 9.
[0020]
In such an embodiment, since the toner guiding member 9 is arranged at a position upstream of the regulating member 3, the toner guiding member 9 does not impair the operation of regulating the layer thickness of the developer G by the regulating member 3.
At this time, with respect to the layout relationship between the regulating member 3 and the toner guiding member 9, the distance between the toner guiding member 9 and the developer carrying member 1 is set to be larger than the distance between the regulating member 3 and the developer carrying member 1. Preferably.
[0021]
Further, in the embodiment provided with the toner guide member 9, a preferable range of the amount of the magnetic powder to be added to the toner is that the ratio of the magnetic powder is between 0% and 50%.
At this time, since the toner T to be replenished is supplied to the side of the developer carrier 1 away from the developer layer, the toner T to be supplied is Since the developer G is conveyed to the developer carrier 1, the developer G is less likely to spill out and can be used without any problem even in the case of 0% magnetic (non-magnetic).
If it exceeds 50%, the toner T is less likely to be peeled off from the developer carrier 1 by a magnetic force, so that a higher developing electric field is required. As a result, the cost of the power supply circuit is increased, and the image carrier 11 and There is a concern that the withstand voltage of the charging device may be increased, and deterioration may be accelerated due to high voltage conditions.
For this reason, in this embodiment, the amount of the magnetic powder in the toner T is preferably 0% to 50%.
[0022]
Further, the present invention is not limited to the above-described developing device, but also applies to an image forming apparatus using the developing device.
In this case, as shown in FIG. 1, an image carrier 11 on which an electrostatic latent image Z is carried, and a developing device 12 for visualizing the electrostatic latent image on the image carrier 11 as shown in FIG. And the above-described developing device may be used as the developing device.
[0023]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail based on embodiments shown in the accompanying drawings.
◎ Embodiment 1
FIG. 2 is an explanatory diagram showing Embodiment 1 of the image forming apparatus to which the present invention is applied.
In FIG. 1, the image forming apparatus employs, for example, an electrophotographic method, and includes a photosensitive drum 20 and a developing device 30 for visualizing an electrostatic latent image formed on the photosensitive drum 20. And
[0024]
In the present embodiment, as shown in FIG. 2, the developing device 30 has a developing housing 31 that opens toward the photosensitive drum 20, and a developing roll 32 is disposed facing the opening of the developing housing 31. A regulating member 33 for regulating the layer thickness of the two-component developer G on the developing roll 32 is provided at the upper edge of the opening of the developing housing 31, and in a part of the developing housing 31 adjacent to the developing roll 32, A developer accommodating section 34 for accommodating the developer G and a toner accommodating section 35 provided above the developer accommodating section 34 and accommodating toner are formed.
In the present embodiment, the toner of the developer G is, for example, a magnetic toner.
[0025]
In this embodiment, as shown in FIG. 2, the developing roll 32 includes a rotatable non-magnetic sleeve 321 and a magnetic pole roll 322 fixedly disposed inside the sleeve 321.
The magnetic pole roll 322 has a plurality of magnetic poles (four poles in this example: S1 (development pole), S2 (transport pole), N1 (trimming pole), N2 (transport pole)) at predetermined angular intervals around the roll body. And a two-component developer G containing a toner and a carrier (magnetic powder) is magnetically attached to the outer periphery of the developing roll 32.
The configuration of the magnetic pole is arbitrary, and a repulsive magnetic pole may be provided at a portion facing the developer accommodating section 34 so that the developer layer on the developing roll 32 is once peeled off.
Further, a bias power supply 39 for applying a predetermined developing bias VB is connected to the sleeve 321.
[0026]
Further, the regulating member 33 is made of, for example, a plate made of SUS304, and is disposed between the developing roller 32 and the developing roller 32 by a gap d1 (for example, 300 to 600 μm) for regulating the thickness of the developer G.
The layout of the regulating member 33 may be appropriately selected, but in the present embodiment, the regulating member 33 is disposed slightly downstream of the trimming pole (N1 in this example).
[0027]
In the present embodiment, the developer accommodating portion 34 has a space for accommodating the developer G, and a portion of the developer accommodating portion 34 that is close to the developing roll 32 is provided with a stirring member 40 as a stirring device. Are arranged.
Here, as shown in FIG. 2 (b), the stirring member 40 is configured by a member in which a plurality of stirring plates 40b are arranged obliquely with respect to a rotation shaft 40a. The developer G in the developer accommodating section 34 is moved forward and backward along the axial direction of the developing roll 32 to agitate the developer G.
[0028]
Further, in the present embodiment, the toner storage unit 35 is provided above the developer storage unit 34 and is communicated with the developer storage unit 34 via a toner supply path 36 that opens downward.
Here, the toner supply path 36 has a shape gradually narrowing downward, and the regulating member 33 is attached to an upper end edge of a supply port 37 of the toner supply path 36.
The lower end of the supply port 37 of the toner supply path 36 is disposed to face the developing roller 32. The gap d2 between the lower end of the supply port 37 and the developing roller 32 is defined by the regulating member 33 and the developing roller 32. The gap d1 is set to be larger than the gap d1 so as not to hinder the operation of regulating the layer thickness of the developer G by the regulating member 33.
In the present embodiment, the toner T in the toner storage unit 35 moves downward by its own weight. However, if necessary, a toner supply member such as a paddle is disposed in the toner storage unit 35. No problem.
[0029]
Next, the operation of the image forming apparatus according to the present embodiment will be described focusing on the developing device.
In this embodiment, assuming that developer G having a sufficiently high toner concentration is stored in developer storage unit 34, as shown in FIG. The toner is overflowed from the unit 34 and is accumulated in the middle of the toner supply path 36 of the toner storage unit 35.
At this time, since the supply port 37 of the toner supply path 36 is closed by the developer G, the toner T from the toner storage section 35 is not supplied to the developer storage section 34.
[0030]
In this state, the developer G accommodated in the developer accommodating section 34 is transported by the magnetic force of the developing roll 32, and is transported to the developing section after being regulated to a thin layer by the regulating member 33.
In the vicinity of the regulating member 33, the excess developer G conveyed excessively is scraped off by the regulating member 33, and the flow of the developer G returning to the developer accommodating portion 34 occurs.
At this time, as shown in FIG. 3A, when the developer G is overflowing from the developer accommodating portion 34, the excess developer G blocked by the regulating member 33 is supplied with toner. The developer G returns to the developer accommodating section 34 together with the developer G staying at the supply port 37 of the path 36.
[0031]
However, assuming that the toner T is consumed by the image formation and the toner concentration in the developer G decreases, as shown in FIG. 3B, the volume of the developer G in the developer container 34 decreases. Then, the supply port 37 of the toner supply path 36 communicating with the toner container 35 is opened.
As a result, when the flow of the developer G blocked by the regulating member 33 in the return direction occurs, the toner T in the toner supply path 36 is scraped off with the flow of the developer G, and the developer is stored. The supply of the toner T to the unit 34 starts.
In this continuous operation, the toner T is sequentially replenished into the developer G in the developer accommodating section 34, so that the volume of the developer G increases and the toner concentration of the developer G is kept constant.
[0032]
In such a toner replenishment process, the replenished toner T is taken into the developer G while being scraped off by the return operation of the surplus developer G blocked by the regulating member 33. At the time of the contact operation with G, the toner is sufficiently frictionally charged, and the chargeability of the toner T is basically secured.
Particularly, in this embodiment, since the stirring member 40 is provided in the developer accommodating portion 34, the supplied toner T and the developer G are sufficiently stirred by the stirring member 40, and are sufficiently triboelectrically charged. You.
For this reason, there is almost no concern that the insufficiently charged toner is supplied to the developing unit via the developing roll 32.
The performance evaluation of the developing device according to the present embodiment will be left to the examples described later.
[0033]
◎ Embodiment 2
FIG. 4 shows an image forming apparatus according to a second embodiment of the present invention.
In the figure, the basic configuration of the image forming apparatus is substantially the same as that of the first embodiment, but a part of the configuration of the developing device 30 is different from that of the first embodiment. Note that components similar to those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals as those of the first embodiment, and detailed description thereof will be omitted.
That is, in the present embodiment, the developing device 30 includes the toner guide member 50 on the upstream side of the regulating member 33.
[0034]
The toner guiding member 50 is disposed apart from the regulating member 33 and is disposed between the supply port 37 of the toner supply path 36 and the developing roll 32.
At this time, a part of the toner guiding member 50 is disposed so as to face the replenishing port 37 of the toner replenishing path 36, and is disposed to be inclined downward on a side remote from the developing roll 32.
The gap d3 between the toner guiding member 50 and the developing roll 32 is set to be larger than the gap d1 between the regulating member 33 and the developing roll 32. Care is taken not to hinder the operation of regulating the layer thickness of the agent G.
[0035]
Therefore, according to the present embodiment, substantially the same operation as in the first embodiment is achieved.
More specifically, assuming that the developer G having a high toner concentration is sufficiently stored in the developer storage 34, the developer overflows from the developer storage 34 as shown in FIG. It is in a state where the toner is partially accumulated in the toner supply path 36 of the storage section 35.
At this time, since the supply port 37 of the toner supply path 36 is closed by the developer G, the toner T from the toner storage section 35 is not supplied to the developer storage section 34.
[0036]
On the other hand, assuming that the toner T is consumed by the image formation and the toner concentration in the developer G decreases, as shown in FIG. 5B, the volume of the developer G in the developer container 34 decreases. Then, the supply port 37 of the toner supply path 36 communicating with the toner container 35 is opened.
As a result, when the flow of the developer G blocked by the regulating member 33 in the return direction occurs, the toner T in the toner supply path 36 is scraped off with the flow of the developer G, and the developer is stored. The supply of the toner T to the unit 34 starts.
In particular, in the present embodiment, the replenishment toner T is returned to the developer accommodating portion 34 on the side away from the developing roll 32 along the toner guide member 50 together with the return developer G. The stirring and conveying time in the section 34 is sufficiently ensured.
For this reason, the replenishment toner T is frictionally charged when the developer G is scraped off in accordance with the return operation of the developer G. In addition, the developer T The toner is sufficiently triboelectrically charged by the stirring member 40 in the portion 34, and the chargeability of the toner is more favorably maintained than in the first embodiment.
The performance evaluation of the developing device according to the second embodiment is left to the examples.
[0037]
◎ Embodiment 3
FIG. 6A shows an image forming apparatus according to a third embodiment of the present invention.
In the figure, the basic configuration of the image forming apparatus is substantially the same as that of the first embodiment, but is different from the first embodiment in that a pair of stirring members 41 and 42 are provided as a stirring device of the developing device 30. Things.
As the pair of agitating members 41 and 42, those having the same configuration as in the first embodiment may be used, or a pair of augers whose transport directions are opposite to each other may be used.
[0038]
Therefore, according to the present embodiment, since the stirring function in the developer accommodating portion 34 is further improved, the chargeability of the toner and the uniformity of the toner concentration in the developer in the axial direction are more preferably maintained. be able to.
In addition, as shown in FIG. 6B, a pair of stirring members 41 and 42 may of course be provided as the stirring device of the second embodiment.
[0039]
◎ Embodiment 4
FIG. 7A shows a fourth embodiment in which the present invention is applied to a so-called tandem type image forming apparatus.
In FIG. 1, the image forming apparatus has an image forming unit 100 (100Y to 100K) for each color (yellow (Y), magenta (M), cyan (C), black (K)). A batch transfer device that arranges an intermediate transfer belt 110 (for example, stretched by a pair of stretch rolls 111 and 112) at a portion facing the intermediate transfer belt 100 and transfers a part of the intermediate transfer belt 110 to a sheet as a recording material 120 are provided.
[0040]
In particular, in the present embodiment, as shown in FIG. 7B, each image forming unit 100 employs, for example, an electrophotographic method, and the photosensitive drum 101 and the photosensitive drum 101 are charged. A charging device 102, a latent image writing device 103 for writing an electrostatic latent image on the charged photosensitive drum 101, and a development for visualizing the electrostatic latent image written on the photosensitive drum 101 with toner of each color The apparatus includes a device 104, a primary transfer device 105 for primarily transferring a toner image on the photosensitive drum 101 to the intermediate transfer belt 110, and a cleaner 106 for cleaning residual toner on the photosensitive drum 101.
[0041]
In the present embodiment, the developing device 104 includes a developing roller 32 disposed in an opening of the developing housing 31 and a regulating member 33 and a developer adjacent to the developing roller 32, similarly to the first embodiment. An accommodating portion 34 (with a built-in stirring member 40) is provided, and a toner accommodating portion 35 is disposed above the developer accommodating portion 34. The toner supply path of the toner accommodating portion 35 is provided near the upstream side of the regulating member 33. 36 supply ports 37 are arranged.
Incidentally, as a matter of course, the toner guiding member 50 may be provided as in the second embodiment.
[0042]
Therefore, in the present embodiment, an image forming process by each image forming unit 100 is performed, and each color toner image is formed on the photosensitive drum 101.
Then, each color toner image by each image forming unit 100 is primary-transferred to the intermediate transfer belt 110, and then collectively transferred to a sheet by the collective transfer device 120.
In such an image forming process, the toner supply operation of the developing device 104 is performed smoothly, so that each color toner image by each image forming unit 100 is created without density unevenness, and these color toner images are multiplexed. Since the image is transferred, a high-quality color image can be obtained without color shift.
[0043]
【Example】
◎ Example 1
In the present embodiment, the developing device model (see FIG. 2) according to the first embodiment is further embodied.
In the present embodiment, the developer G is magnetically held by the magnetic force of the developing roll 32, is regulated to a thin layer by the regulating member 33, is conveyed to the developing section facing the photosensitive drum 20, and is developed and visualized by the developing bias VB. Is done. The consumed toner is replenished as needed from the toner storage unit 35, and is set to have a constant toner density.
Using the above-described developing device, an image forming experiment was performed, and the development density and the toner concentration in the developer were measured over time.
[0044]
The experiment was performed under the following conditions.
As a comparative example, FIG. 8 shows a developing device that replenishes toner from the side and autonomously keeps the toner mixing ratio in the developer constant.
In the drawing, a developing device 200 has a developing roll 202 disposed in an opening of a developing housing 201, and a regulating member 203 and a developer accommodating portion 204 (containing a developer G) provided at a location adjacent thereto. A toner storage unit 205 (containing toner T) is provided on the side adjacent to the developer storage unit 204, and an agitator 206 for supplying toner is provided in the toner storage unit 205. A toner supply path 207 is opened between the storage section 205 and the storage section 205. Reference numeral 20 denotes a photosensitive drum, and reference numeral 208 denotes a stirring member provided in the developer accommodating section 204.
[0045]
○ Developer
Toner: Magnetic powder internally added toner Average particle size: 6.4 μm (see FIG. 9 for internal addition amount)
Carrier: Ferrite surface coated with a coating having the opposite polarity to the toner, average particle size 35 μm
○ Stirrer
The stirring device of the developing device shown in FIG. 2 does not move the developer in one direction, but uses a type in which the developer is distributed right and left (in the axial direction of the developing roll 32).
[0046]
experimental method:
The DocuPrint 360 manufactured by Fuji Xerox Co., Ltd. was modified, the developing device described in this embodiment was attached, various test charts were output, and the development density and the change in the toner density in the developer were observed.
-A text chart with an image density of 5% was continuously output and the change in the amount of toner in the developer was measured. In the range of 100,000 prints, no significant change was observed, and a good image could be obtained. did it.
When continuously outputting a sample in which one side has a solid image density of 100% and one side has a blank paper portion having an image density of 0%, the difference between the left and right density of a patch image having an image density of 100% from one to ten sheets. It was about 10%, and it was confirmed that there was no particular problem.
However, it was found that the difference in density was large for 10 or more sheets. It was also found that the variation in concentration can be reduced by changing the stirring device.
[0047]
In the present embodiment, a toner having a magnetic powder content of 30% is used as the toner. FIG. 9 shows the result when the same evaluation is performed in the range of 0% to 75%.
The evaluation criteria for each item are shown below.
Developer toner concentration stability:
○ Difference of toner ratio in developer is within ± 5%
△ Difference of toner ratio in developer is within ± 10%
× Difference of toner ratio in developer is ± 10% or more
Left and right density difference (10 sheets):
○ Concentration difference is within 10%
× Density difference of 10% or more
Inflight contamination:
○ None
△ Level that can be removed by air flow
× Level that cannot be removed by airflow
Development bias:
○ Low cost ones can be used
△ It is necessary to use expensive power supply
[0048]
In an experiment in which the amount of magnetic powder added was changed, good results were obtained with respect to the amount of change in the amount of toner in the developer and the development density in all regions by adjusting the conditions of the developing bias appropriately. .
However, when the internal addition amount is less than 30%, the toner replenishing position is the layer regulating portion, and the toner is conveyed onto the developer carrier before being sufficiently mixed with the carrier. Contamination has occurred.
By discharging the spilled toner by an air flow, it is possible to suppress contamination inside the apparatus, but since the cost is increased, it is preferable to use a toner having an internal addition ratio of 30% or more.
When a toner having an internal addition ratio of more than 50% is used, it has been found that the toner holding power of the developing roll is increased, and a larger developing electric field is required as compared with the related art. Increasing the developing electric field increases costs such as an increase in power supply costs and an increase in the load on the charging device and the electrostatic latent image carrier, so that the internal addition ratio is preferably 50% or less.
[0049]
In addition, when test charts having extremely different densities were used, uneven density was observed when 10 or more prints were continuously performed. By making the structure flow, the difference in density can be reduced as shown in FIG.
In FIG. 10, a case without a stirrer (●), a case with a simple stirrer (one stirrer configuration) (▲), and a case with a stirrer having a stir and transfer function (two stirrer members) are used. Is indicated by (■).
[0050]
FIG. 11 shows the results of a study on the present example and the comparative example while changing the fluidity of the developer.
In the comparative example, since the take-in speed is slow, it takes time to saturate and the difference due to the change in the fluidity of the developer is large.
On the other hand, in this embodiment, since the take-in speed is high, the stability is fast, and it can be seen that the stability with respect to the change in the fluidity of the developer.
In FIG. 11, the case where a developer having good fluidity is used in the developing device according to the comparative example (see FIG. 8) (●), and the case where fluidity is used in the developing device according to the comparative example image device (FIG. 8). When the bad developer is used (▲), the developing device of this embodiment (see FIG. 2) is used, and when the developer having good fluidity is used (○), the developing device of this embodiment (see FIG. 2) is used. In the case where a developer having poor fluidity was used (△), a developer having good fluidity had a repose angle of about 28 °, and a developer having poor fluidity had a repose angle of about 35 °.
In the comparative example, the stable concentration difference is large, and the time until stabilization is different due to the change in fluidity. However, in this example, the stable concentration difference is small and there is almost no difference in the change in fluidity.
[0051]
◎ Example 2
In the present embodiment, the developing device model according to the second embodiment is further embodied.
In this example, the following experiment was performed under the same conditions as in Example 1.
Experimental method: DocuPrint 360 manufactured by Fuji Xerox Co., Ltd. was modified, the developing device of this embodiment was attached, various test charts were output, and the development density and the change in toner density in the developer were observed.
-A text chart with an image density of 5% was continuously output and the change in the amount of toner in the developer was measured. In the range of 100,000 prints, no significant change was observed, and a good image could be obtained. did it.
When continuously outputting a sample with a solid image density of 100% on one side and a blank paper part with an image density of 0% on one side, the difference between the left and right densities of a 100% image density patch image from 1 to 10 sheets It was about 10%, and it was confirmed that there was no particular problem.
However, it was found that the difference in density was large for 10 or more sheets. It was also found that the variation in concentration can be reduced by changing the stirring device.
[0052]
In this embodiment, the toner having a magnetic powder content of 30% is used. FIG. 12 shows the result when the same evaluation is performed in the range of 0% to 75%.
In the figure, ○ means that the performance is sufficient for the developing device, and △ means that the performance has not been reached.
In an experiment in which the amount of magnetic powder added was changed, good results were obtained with respect to the amount of change in the amount of toner in the developer and the development density in all regions by adjusting the conditions of the developing bias appropriately. .
In this configuration, since the toner is supplied to a portion distant from the developing roll, there is a sufficient time for the supplied toner to reach the developing roll. 3), no spilling of the developer occurred and a good image could be obtained.
[0053]
Developer toner concentration stability:
○ Difference of toner ratio in developer is within ± 5%
△ Difference of toner ratio in developer is within ± 10%
× Difference of toner ratio in developer is ± 10% or more
Left and right density difference (10 sheets):
○ Concentration difference is within 10%
× Density difference of 10% or more
Inflight contamination:
○ None
△ Level that can be removed by air flow
× Level that cannot be removed by airflow
Development bias:
○ Low cost ones can be used
△ It is necessary to use expensive power supply
[0054]
When toner having an internal addition ratio of more than 50% was used, the toner holding power of the developing roll was increased, and it was found that a larger developing electric field was required as compared with the related art.
Increasing the developing electric field increases costs such as an increase in power supply costs and an increase in the load on the charging device and the photosensitive drum. Therefore, the internal addition ratio is preferably 50% or less.
[0055]
In addition, when test charts having extremely different densities were used, uneven density was observed when 10 or more prints were continuously performed. By adopting a configuration in which the fluid flows, a uniform image can be obtained as shown in FIG.
In FIG. 13, a case without a stirrer (●), a case with a simple stirrer (one stirrer configuration) (▲), and a case with a stirrer having a stir and transfer function (two stirrer members) are used. Is indicated by (■).
[0056]
FIG. 14 shows the results of a study on the present example and the comparative example with the fluidity of the developer changed.
In the comparative example, since the take-in speed is slow, it takes time to saturate and the difference due to the change in the fluidity of the developer is large.
On the other hand, in this embodiment, since the take-in speed is high, the stability is fast, and it can be seen that the stability with respect to the change in the fluidity of the developer.
In FIG. 14, the case where a developer having good fluidity is used in the developing device (FIG. 8) according to the comparative example (●), and the case where a developer having poor fluidity is used in the developing device (FIG. 8) using the comparative example. (▲), when the developer having good fluidity was used in the developing device of this embodiment (FIG. 4) (○), developer having poor fluidity in the developing device of this embodiment (FIG. 4) (△), a developer having good fluidity has a repose angle of about 28 °, and a developer having poor fluidity has a repose angle of about 35 °.
In the comparative example, the stable concentration difference is large, and the time until stabilization is different due to the change in fluidity. However, in this example, the stable concentration difference is small and there is almost no difference in the change in fluidity.
[0057]
【The invention's effect】
As described above, according to the developing device of the present invention, the excess developer conveyed by the developer carrier is regulated by the regulating member, and the developer returning to the developer accommodating portion is regulated in the vicinity of the regulating member. Since the toner is supplied by using the flow, the following technical effects can be obtained.
That is, the flow of the developer returning to the developer accommodating portion utilizes the conveying force of the developer, and is characterized in that the flow force is strong and fast. For this reason, the toner can be supplied efficiently and stably with respect to the change in the fluidity of the developer without being substantially affected by the change in the fluidity of the developer.
Further, since the toner is supplied from above the developer accommodating portion by gravity and is scraped by the flow of the developer, the toner is less affected by the fluidity of the toner than the toner replenishment method from the side.
Further, with respect to the toner concentration in the developer, the toner replenishing operation is performed in the developer accommodating section due to a change in volume due to toner consumption, and at a certain rate, the toner replenishing operation stops autonomously. There is no need for a density sensor and a toner supply mechanism.
Furthermore, since it is not necessary to hold the developer only in the vicinity of the developer carrier, it is possible to increase the amount of the developer that can be held in the developing device, which is also effective for extending the life of the developing device. It is.
[0058]
Further, in an image forming apparatus using such a developing device, without using a toner concentration sensor and a toner replenishing mechanism, the mixing ratio of the toner in the developer is quickly kept constant, and due to the environment and deterioration with time, etc. An image forming apparatus capable of maintaining a stable image for a long period of time with respect to a change in the fluidity of the developer can be used. Can be easily constructed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory diagram showing an outline of a developing device according to the present invention and an image forming apparatus using the same.
FIG. 2A is an explanatory diagram illustrating Embodiment 1 of an image forming apparatus to which the present invention is applied, and FIG. 2B is an explanatory diagram illustrating a configuration example of a stirring device.
3A is an explanatory diagram illustrating a state of the developing device used in the first embodiment when toner replenishment is stopped, and FIG. 3B is an explanatory diagram illustrating a state of the developing device when replenishing toner.
FIG. 4 is an explanatory diagram illustrating Embodiment 1 of the image forming apparatus to which the present invention has been applied;
FIG. 5A is an explanatory diagram illustrating a state of a developing device used in a second embodiment when toner supply is stopped, and FIG. 5B is an explanatory diagram illustrating a state of the developing device during toner supply.
FIG. 6A is an explanatory diagram illustrating a developing device used in a third embodiment, and FIG. 6B is an explanatory diagram illustrating a modified embodiment thereof.
FIG. 7A is an explanatory diagram illustrating Embodiment 4 of an image forming apparatus to which the present invention is applied, and FIG. 7B is an explanatory diagram illustrating a configuration example of a developing device of each image forming unit.
FIG. 8 is an explanatory diagram illustrating a developing device model according to a comparative example.
FIG. 9 is an explanatory diagram illustrating performance evaluation of the developing device according to the first embodiment.
FIG. 10 is an explanatory diagram showing the relationship between the number of prints and the density difference in the first, third, and fourth embodiments.
FIG. 11 is an explanatory diagram showing the relationship between the number of prints and the density difference in Examples 1 and Comparative Examples using developers having different fluidities.
FIG. 12 is an explanatory diagram illustrating performance evaluation of the developing device according to the second embodiment.
FIG. 13 is an explanatory diagram showing a relationship between the number of prints and a density difference in the second, third, and fifth embodiments.
FIG. 14 is an explanatory diagram showing the relationship between the number of prints and the density difference in Examples 2 and Comparative Examples using developers having different fluidities.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Developer carrier, 2 ... Magnetic field generation means, 2a-2d ... Magnetic pole, 3 ... Regulatory member, 4 ... Developer storage part, 5 ... Toner storage part, 6 ... Toner supply path, 7 ... Supply port, 9 ... Toner guide member, 10: stirring device, 11: image carrier, 12: developing device, G: developer, T: toner, Z: electrostatic latent image

Claims

A developer carrying member having a magnetic field generating means therein and carrying and carrying a two-component developer containing a toner and a magnetic carrier,
A regulating member for regulating an amount of developer conveyed on the developer carrying member;
A developer accommodating portion that accommodates the developer adjacent to the developer carrier and upstream of the regulating member;
A toner accommodating section provided above the developer accommodating section, having a toner supply path between the developer accommodating section and the toner accommodating section so as to supply toner to the developer accommodating section.
A supply port of the toner supply path is provided near the upstream side of the regulating member so that the excess developer blocked by the regulating member in the direction facing the supply port flows in the return direction. A developing device, comprising:

The developing device according to claim 1,
A toner guide member provided between the supply port of the toner supply path and the developer carrying member at a position upstream of the regulating member and separated from the developer carrying member; A replenishing unit that replenishes toner from the toner storage unit to a side away from the developing unit.

The developing device according to claim 1,
A developing device, wherein the ratio of the magnetic powder contained in the toner is between 30% and 50%.

The developing device according to claim 2,
A developing device wherein the ratio of magnetic powder contained in the toner is between 0% and 50%.

The developing device according to claim 1, wherein
The developing device is characterized in that the regulating member partitions the upper edge side of the supply port of the toner supply path.

The developing device according to claim 1,
A developing device characterized in that the distance between the lower edge of the supply port of the toner supply path and the developer carrier is set larger than the distance between the regulating member and the developer carrier.

The developing device according to claim 2,
The developing device according to claim 1, wherein an interval between the toner guiding member and the developer carrier is set to be larger than an interval between the regulating member and the developer carrier.

The developing device according to claim 1, wherein
A developing device, wherein a developer stirring device is provided in the developer accommodating portion.

The developing device according to claim 8,
The developer stirring device has a stirring and conveying function in the axial direction of the developer carrier.

An image carrier on which the electrostatic latent image is carried, and a developing device for visualizing the electrostatic latent image on the image carrier,
3. An image forming apparatus, wherein the developing device according to claim 1 is used as the developing device.