JP2007072347A - Developing device, process cartridge and image forming apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ、又は、それらの複合機等の電子写真方式を用いた画像形成装置とそこに設置される現像装置及びプロセスカートリッジとに関し、特に、トナーとキャリアとからなる2成分現像剤を用いた現像装置、プロセスカートリッジ、及び、画像形成装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE
従来から、複写機、プリンタ、ファクシミリ、又は、それらの複合機等の電子写真方式を用いた画像形成装置において、非磁性トナーと磁性キャリアとからなる2成分現像剤(外添剤等を添加する場合も含むものとする。)を収容した現像装置が多く用いられている。
このような2成分現像方式の現像装置において、装置の小型化を目的として、搬送スクリュによって現像剤を現像装置の長手方向に循環させながら、現像ローラに現像剤を供給する技術が知られている(例えば、特許文献1参照。)。
Conventionally, in an image forming apparatus using an electrophotographic system such as a copying machine, a printer, a facsimile, or a composite machine thereof, a two-component developer (added with an external additive or the like) composed of a non-magnetic toner and a magnetic carrier is added. In many cases, a developing device containing the same is used.
In such a two-component developing type developing device, a technique for supplying the developer to the developing roller while circulating the developer in the longitudinal direction of the developing device by a conveying screw is known for the purpose of downsizing the device. (For example, refer to Patent Document 1).
詳しくは、現像装置は、現像ローラ(現像剤担持体)、2つの搬送スクリュ(第1搬送部材及び第2搬送部材)等で構成される。
そして、現像装置内におけるトナー消費に応じて、現像装置の上方に設けられたトナー補給口(補給口)から装置内に適宜にトナーが補給される。補給されたトナーは、現像装置内の現像剤とともに、2つの搬送スクリュによって、装置内を長手方向(現像ローラの回転軸方向と同方向である。)に循環しながら混合される。その混合された現像剤は、その一部が、現像ローラに対向する搬送スクリュによって、現像ローラに供給される。現像ローラに担持された現像剤は、ドクターブレードによって適量に規制された後に、その現像剤中のトナーが感光体ドラム(像担持体)との対向位置で感光体ドラム上の潜像に付着する。
Specifically, the developing device includes a developing roller (developer carrying member), two transport screws (first transport member and second transport member), and the like.
Then, according to toner consumption in the developing device, toner is appropriately replenished into the device from a toner replenishing port (replenishing port) provided above the developing device. The replenished toner is mixed with the developer in the developing device while being circulated in the device in the longitudinal direction (the same direction as the rotation axis of the developing roller) by two transport screws. A part of the mixed developer is supplied to the developing roller by a conveying screw facing the developing roller. After the developer carried on the developing roller is regulated to an appropriate amount by the doctor blade, the toner in the developer adheres to the latent image on the photosensitive drum at a position facing the photosensitive drum (image carrier). .
このような搬送スクリュを搭載した現像装置は、現像剤を装置の長手方向に積極的に循環搬送しているので、現像剤の長手方向の片寄りが発生しにくい。これにより、トナー補給口を、長手方向の全域に設けるのではなく、長手方向の一部に設けることができる。また、搬送スクリュは、短手方向(長手方向に直交する方向である。)の設置スペースをそれほど必要としない。したがって、現像装置及び画像形成装置を小型化することができる。 Since the developing device equipped with such a conveying screw actively circulates and conveys the developer in the longitudinal direction of the device, the deviation of the developer in the longitudinal direction is unlikely to occur. As a result, the toner replenishing port can be provided in a part of the longitudinal direction rather than being provided in the whole area in the longitudinal direction. Further, the conveying screw does not require much installation space in the short direction (the direction perpendicular to the longitudinal direction). Therefore, the developing device and the image forming apparatus can be reduced in size.
その一方で、トナー補給口から補給されたトナーは、その比重が現像剤のものに比べて小さいために、補給直後に装置内を循環する現像剤の上面側を浮遊して、現像剤中に分散(混合)されにくくなるという問題が知られている(例えば、特許文献1参照。)。このように、補給トナー(フレッシュトナー)が現像剤中に分散されないと、キャリアとの摩擦による補給トナーの帯電が不充分になって、地肌汚れ(かぶり)等の画質劣化やトナー飛散が発生する。 On the other hand, since the specific gravity of the toner replenished from the toner replenishing port is smaller than that of the developer, the toner floats on the upper surface side of the developer circulating in the apparatus immediately after replenishment and enters the developer. There is a known problem that it is difficult to be dispersed (mixed) (for example, see Patent Document 1). Thus, if the replenishment toner (fresh toner) is not dispersed in the developer, the replenishment toner is not sufficiently charged due to friction with the carrier, and image quality deterioration such as background stain (fogging) and toner scattering occur. .
これに対して、特許文献1等には、循環経路中におけるトナー補給口の下流側であって、第2搬送スクリュの側方又は下方に、磁界発生手段を設置する技術が開示されている。
すなわち、磁界発生手段によって、現像剤及び補給トナーの循環経路中に現像剤の穂を形成する。そして、この現像剤の穂に補給トナーを衝突させることで、補給トナーを現像剤中に分散させる。
On the other hand, Japanese Patent Application Laid-Open No. H10-260260 discloses a technique for installing a magnetic field generating means downstream of the toner supply port in the circulation path and on the side or lower side of the second conveying screw.
That is, developer spikes are formed in the circulation path of the developer and the replenishment toner by the magnetic field generating means. Then, the replenishment toner is dispersed in the developer by colliding the replenishment toner with the spikes of the developer.
また、特許文献2等には、現像剤の帯電量不足等を抑止することを目的として、搬送部材(現像剤撹拌搬送部材)の回転軸部に複数の突起部材を設ける技術が開示されている。
従来の現像装置は、複雑な構成になっていたり、現像剤に与えるストレスが増大したりしていて、現像剤中に補給トナーを効率的に分散させることができなかった。 The conventional developing device has a complicated configuration or an increased stress applied to the developer, and the replenishment toner cannot be efficiently dispersed in the developer.
特許文献1等の技術は、現像剤中に補給トナーを分散させるために、磁界発生手段を設ける必要があって、現像装置が複雑化、高コスト化していた。
また、磁界発生手段が第2搬送スクリュの側方又は下方に設置されているので、補給トナーの分散性を向上しようとしたときに、磁界発生手段による磁界の強さをかなり大きくする必要があった。そのため、第2搬送スクリュの側方又は下方に強固な現像剤の穂が形成されて現像剤の搬送が停滞してしまう可能性があった。現像剤の搬送が停滞すると、第1搬送スクリュから現像ローラへの現像剤の供給量が減少して出力画像の濃度低下や濃度偏差が発生したり、第2搬送スクリュに大きな負荷がかかったりすることになる。
In the technique of
In addition, since the magnetic field generating means is installed on the side or lower side of the second conveying screw, it is necessary to considerably increase the strength of the magnetic field generated by the magnetic field generating means when trying to improve the dispersibility of the replenishing toner. It was. For this reason, there is a possibility that a strong developer ear is formed on the side or the lower side of the second conveying screw and the developer conveyance is stagnated. When the developer transport is stagnant, the amount of developer supplied from the first transport screw to the developing roller decreases, resulting in a decrease in density or density deviation of the output image, or a heavy load on the second transport screw. It will be.
また、特許文献2等の技術は、搬送部材の回転軸部にスクリュ部とは別に複数の突起部材を設けることで、現像剤の分散性を向上して帯電量不足等を抑止しようというものである。しかし、搬送部材に突起部材を設けることで、現像剤(キャリア)に与えるストレスが増大してしまう。したがって、キャリアの帯電能力が比較的早期に低下してしまい、補給トナーを長期間安定的に帯電させることができなかった。
In addition, the technique disclosed in
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、比較的簡易な構成で、現像剤に与えるストレスを増大することなく、現像剤中に補給トナーを効率的に分散させることができて、地肌汚れ等の画質劣化やトナー飛散の発生が経時においても安定的に抑止される、現像装置、プロセスカートリッジ、及び、画像形成装置を提供することにある。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and can efficiently distribute replenishment toner in a developer with a relatively simple configuration and without increasing the stress applied to the developer. Therefore, it is an object of the present invention to provide a developing device, a process cartridge, and an image forming apparatus in which deterioration of image quality such as background stains and toner scattering are stably suppressed over time.
この発明の請求項1記載の発明にかかる現像装置は、トナー及びキャリアを有する現像剤を収容するとともに、像担持体上に形成される潜像を現像する現像装置であって、前記像担持体に対向するとともに、前記現像剤が担持される現像剤担持体と、前記現像剤担持体に対向するとともに、長手方向に前記現像剤を搬送する第1搬送部材と、仕切部材を介して前記第1搬送部材に対向するとともに、前記第1搬送部材の搬送方向とは逆の方向に前記現像剤を搬送して該第1搬送部材とともに前記現像剤の循環経路を形成する第2搬送部材と、前記循環経路を循環する前記現像剤中にトナーを補給するために前記第2搬送部材の上方に配設された補給口と、を備え、前記第2搬送手段は、前記補給口の下方位置を通過する前記現像剤の高さが少なくとも当該下方位置の下流側を通過する前記現像剤の高さよりも低くなるように前記現像剤を搬送するものである。 A developing device according to a first aspect of the present invention is a developing device that contains a developer having toner and a carrier and that develops a latent image formed on the image carrier, and the image carrier. A developer carrying body that carries the developer, a first carrying member that faces the developer carrying body and carries the developer in the longitudinal direction, and the first member through the partition member. A second conveying member facing the one conveying member and conveying the developer in a direction opposite to the conveying direction of the first conveying member to form a circulation path of the developer together with the first conveying member; A replenishing port disposed above the second conveying member for replenishing toner into the developer that circulates in the circulation path, and the second conveying means has a position below the replenishing port. The height of the developer passing therethrough is small Kutomo is to convey the developer so as to be lower than the height of the developer that passes through the downstream side of the lower position.
また、請求項2記載の発明にかかる現像装置は、前記請求項1に記載の発明において、前記第2搬送手段は、前記補給口の下方位置を通過する前記現像剤の高さが当該下方位置以外の位置を通過する前記現像剤の高さよりも低くなるように前記現像剤を搬送するものである。 According to a second aspect of the present invention, there is provided the developing device according to the first aspect, wherein the height of the developer passing through the lower position of the replenishing port is the lower position. The developer is transported so as to be lower than the height of the developer passing through a position other than.
また、請求項3記載の発明にかかる現像装置は、前記請求項1又は請求項2に記載の発明において、前記第2搬送手段は、前記補給口の下方位置を通過する前記現像剤の搬送速度を速めることで当該下方位置における前記現像剤の高さを低くするものである。 According to a third aspect of the present invention, there is provided the developing device according to the first or second aspect, wherein the second conveying means is a conveying speed of the developer passing through a position below the replenishing port. The height of the developer at the lower position is lowered by speeding up the process.
また、請求項4記載の発明にかかる現像装置は、前記請求項3に記載の発明において、前記第2搬送手段は、軸部とスクリュ部とを具備し、前記補給口の下方位置における前記軸部及び前記スクリュ部のなすスクリュ角度を変化させることで当該下方位置における前記現像剤の搬送速度を速めるものである。 According to a fourth aspect of the present invention, in the developing device according to the third aspect, the second conveying means includes a shaft portion and a screw portion, and the shaft at a position below the supply port. The developer conveying speed at the lower position is increased by changing the screw angle formed by the screw portion and the screw portion.
また、請求項5記載の発明にかかる現像装置は、前記請求項4に記載の発明において、前記第2搬送手段は、前記スクリュ角度が40度以上90度未満となるように構成されるとともに、前記補給口の下方位置における前記スクリュ角度が当該下方位置以外の位置における前記スクリュ角度よりも小さくなるように構成されたものである。 According to a fifth aspect of the present invention, in the developing device according to the fourth aspect, the second conveying means is configured such that the screw angle is not less than 40 degrees and less than 90 degrees. The screw angle at the lower position of the replenishing port is configured to be smaller than the screw angle at a position other than the lower position.
また、請求項6記載の発明にかかる現像装置は、前記請求項1〜請求項5のいずれかに記載の発明において、前記第2搬送手段は、前記補給口の下方位置において占有する体積を小さくすることで当該下方位置における前記現像剤の高さを低くするものである。 According to a sixth aspect of the present invention, there is provided the developing device according to any one of the first to fifth aspects, wherein the second transporting unit occupies a small volume at a position below the replenishing port. By doing so, the height of the developer at the lower position is lowered.
また、請求項7記載の発明にかかる現像装置は、前記請求項6に記載の発明において、前記第2搬送手段は、軸部とスクリュ部とを具備し、前記補給口の下方位置における前記軸部の軸径が小さくなるように構成することで当該下方位置における前記体積を小さくするものである。 According to a seventh aspect of the present invention, in the developing device according to the sixth aspect, the second conveying means includes a shaft portion and a screw portion, and the shaft at a position below the supply port. The volume at the lower position is reduced by constituting the shaft diameter of the portion to be smaller.
また、請求項8記載の発明にかかる現像装置は、前記請求項1〜請求項7のいずれかに記載の発明において、前記補給口は、前記第2搬送手段による前記循環経路の最上流部の上方に配設されたものである。 The developing device according to an eighth aspect of the present invention is the developing device according to any one of the first to seventh aspects, wherein the replenishing port is provided at the most upstream portion of the circulation path by the second conveying means. It is arranged above.
また、請求項9記載の発明にかかる現像装置は、前記請求項1〜請求項8のいずれかに記載の発明において、装置内に新たにキャリアを補給するキャリア補給手段と、装置内に収容された前記現像剤の一部を排出する現像剤排出手段と、をさらに備えたものである。 According to a ninth aspect of the present invention, there is provided a developing device according to any one of the first to eighth aspects, wherein the replenishing device replenishes a carrier into the device, and is accommodated in the device. And a developer discharging means for discharging a part of the developer.
また、請求項10記載の発明にかかる現像装置は、前記請求項9に記載の発明において、前記キャリア補給手段は、キャリアとともにトナーを装置内に新たに補給するものである。 According to a tenth aspect of the present invention, in the developing device according to the ninth aspect, the carrier replenishing means replenishes toner into the apparatus together with the carrier.
また、この発明の請求項11記載の発明にかかるプロセスカートリッジは、画像形成装置の装置本体に対して着脱自在に設置されるプロセスカートリッジであって、請求項1〜請求項10のいずれかに記載の現像装置と前記像担持体とが一体化されたものである。 A process cartridge according to an eleventh aspect of the present invention is a process cartridge that is detachably installed on the apparatus main body of the image forming apparatus, and the process cartridge according to any one of the first to tenth aspects. The developing device and the image carrier are integrated.
また、この発明の請求項12記載の発明にかかる画像形成装置は、請求項1〜請求項10のいずれかに記載の現像装置と前記像担持体とを備えたものである。 An image forming apparatus according to a twelfth aspect of the present invention includes the developing device according to any one of the first to tenth aspects and the image carrier.
なお、本願において、「プロセスカートリッジ」とは、像担持体を帯電する帯電部と、像担持体上に形成された潜像を現像する現像装置(現像部)と、像担持体上をクリーニングするクリーニング部とのうち、少なくとも1つと、像担持体とが、一体化されて、画像形成装置本体に対して着脱自在に構成されたユニットと定義する。 In the present application, the “process cartridge” refers to a charging unit that charges the image carrier, a developing device (developing unit) that develops a latent image formed on the image carrier, and a cleaning on the image carrier. It is defined as a unit in which at least one of the cleaning units and the image carrier are integrated and configured to be detachable from the image forming apparatus main body.
本発明は、補給口の下方位置を通過する現像剤の高さが、下方位置の下流側を通過する現像剤の高さよりも低くなるように、第2搬送手段が現像剤を搬送するものである。これによって、比較的簡易な構成で、現像剤に与えるストレスを増大することなく、現像剤中に補給トナーを効率的に分散させることができて、地肌汚れ等の画質劣化やトナー飛散の発生が経時においても安定的に抑止される、現像装置、プロセスカートリッジ、及び、画像形成装置を提供することができる。 In the present invention, the second conveying means conveys the developer so that the height of the developer passing through the lower position of the replenishing port is lower than the height of the developer passing downstream of the lower position. is there. This makes it possible to disperse the replenishment toner efficiently in the developer with a relatively simple configuration without increasing the stress on the developer, resulting in image quality deterioration such as background stains and toner scattering. It is possible to provide a developing device, a process cartridge, and an image forming apparatus that are stably suppressed even over time.
以下、この発明を実施するための最良の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図中、同一又は相当する部分には同一の符号を付しており、その重複説明は適宜に簡略化ないし省略する。 Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In addition, in each figure, the same code | symbol is attached | subjected to the part which is the same or it corresponds, The duplication description is simplified or abbreviate | omitted suitably.
実施の形態1.
図1〜図8にて、この発明の実施の形態1について詳細に説明する。
まず、図1にて、画像形成装置全体の構成・動作について説明する。
図1において、1は画像形成装置としてのカラー複写機の装置本体、2は入力画像情報に基づいたレーザ光を発する書込み部、20Y、20M、20C、20BKは各色(イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック)に対応したプロセスカートリッジ、21は各プロセスカートリッジ20Y、20M、20C、20BKにそれぞれ収容された像担持体としての感光体ドラム、22は感光体ドラム21上を帯電する帯電部、23Y、23M、23C、23BKは感光体ドラム21上に形成される静電潜像を現像する現像装置(現像部)、24は感光体ドラム21上に形成されたトナー像を中間転写ベルト27に転写する転写バイアスローラ、25は感光体ドラム21上の未転写トナーを回収するクリーニング部を示す。
The first embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS.
First, the configuration and operation of the entire image forming apparatus will be described with reference to FIG.
In FIG. 1, 1 is an apparatus main body of a color copying machine as an image forming apparatus, 2 is a writing unit that emits laser light based on input image information, and 20Y, 20M, 20C, and 20BK are colors (yellow, magenta, cyan, black). ), A photosensitive drum as an image carrier accommodated in each of the
また、27は複数色のトナー像が重ねて転写される中間転写ベルト、28は中間転写ベルト27上に形成されたトナー像を記録媒体Pに転写する第2転写バイアスローラ、29は中間転写ベルト27上の未転写トナーを回収する中間転写ベルトクリーニング部、30は4色カラーのトナー像が転写された記録媒体Pを搬送する搬送ベルト、32Y、32M、32C、32BKは各現像装置23Y、23M、23C、23BKに各色のトナーを補給するトナー補給部、51は原稿Dを原稿読込部55に搬送する原稿搬送部、55は原稿Dの画像情報を読み込む原稿読込部(スキャナ)、61は転写紙等の記録媒体Pが収納される給紙部、66は記録媒体P上の未定着画像を定着する定着部を示す。
In addition, 27 is an intermediate transfer belt on which toner images of a plurality of colors are transferred in an overlapping manner, 28 is a second transfer bias roller for transferring the toner image formed on the
ここで、各プロセスカートリッジ20Y、20M、20C、20BKは、それぞれ、感光体ドラム21、帯電部22、クリーニング部25が、一体化されたものである。
各プロセスカートリッジ20Y、20M、20C、20BKにおける感光体ドラム21上では、それぞれ、各色(イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック)の画像形成がおこなわれる。
Here, each of the
Image formation of each color (yellow, magenta, cyan, black) is performed on the
以下、画像形成装置における、4色フルカラー画像形成時の動作について説明する。
まず、原稿Dは、原稿搬送部51の搬送ローラによって、原稿台から図中の矢印方向に搬送されて、原稿読込部55のコンタクトガラス53上に載置される。そして、原稿読込部55で、コンタクトガラス53上に載置された原稿Dの画像情報が光学的に読み取られる。
Hereinafter, an operation when a four-color full-color image is formed in the image forming apparatus will be described.
First, the document D is transported from the document table in the direction of the arrow in the drawing by the transport roller of the
詳しくは、原稿読込部55は、コンタクトガラス53上の原稿Dの画像に対して、照明ランプから発した光を照射しながら走査させる。そして、原稿Dにて反射した光を、ミラー群及びレンズを介して、カラーセンサに結像する。原稿Dのカラー画像情報は、カラーセンサにてRGB(レッド、グリーン、ブルー)の色分解光ごとに読み取られた後に、電気的な画像信号に変換される。さらに、RGBの色分解画像信号をもとにして画像処理部(不図示である。)で色変換処理、色補正処理、空間周波数補正処理等の処理をおこない、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのカラー画像情報を得る。
Specifically, the
そして、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色の画像情報は、書込み部2に送信される。そして、書込み部2からは、各色の画像情報に基づいたレーザ光(露光光)が、それぞれ、対応するプロセスカートリッジ20Y、20M、20C、20BKの感光体ドラム21(像担持体)上に向けて発せられる。
Then, the image information of each color of yellow, magenta, cyan, and black is transmitted to the
一方、4つの感光体ドラム21は、それぞれ、図1の時計方向に回転している。そして、まず、感光体ドラム21の表面は、帯電部22との対向位置で、一様に帯電される(帯電工程である。)。こうして、感光体ドラム21上には、帯電電位が形成される。その後、帯電された感光体ドラム21表面は、それぞれのレーザ光の照射位置に達する。
書込み部2において、光源から画像信号に対応したレーザ光が各色に対応して射出される。レーザ光は、ポリゴンミラー3に入射して反射した後に、レンズ4、5を透過する。レンズ4、5を透過した後のレーザ光は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの色成分ごとに別の光路を通過することになる(露光工程である。)。
On the other hand, the four
In the
イエロー成分に対応したレーザ光は、ミラー6〜8で反射された後に、紙面左側から1番目のプロセスカートリッジ20Yの感光体ドラム21表面に照射される。このとき、イエロー成分のレーザ光は、高速回転するポリゴンミラー3により、感光体ドラム21の回転軸方向(主走査方向)に走査される。こうして、帯電部22にて帯電された後の感光体ドラム21上には、イエロー成分に対応した静電潜像が形成される。
The laser beam corresponding to the yellow component is reflected by the
同様に、マゼンタ成分に対応したレーザ光は、ミラー9〜11で反射された後に、紙面左から2番目のプロセスカートリッジ20Mの感光体ドラム21表面に照射されて、マゼンタ成分に対応した静電潜像が形成される。シアン成分のレーザ光は、ミラー12〜14で反射された後に、紙面左から3番目のプロセスカートリッジ20Cの感光体ドラム12表面に照射されて、シアン成分の静電潜像が形成される。ブラック成分のレーザ光は、ミラー15で反射された後に、紙面左から4番目のプロセスカートリッジ20BKの感光体ドラム21表面に照射されて、ブラック成分の静電潜像が形成される。
Similarly, the laser beam corresponding to the magenta component is reflected by the
その後、各色の静電潜像が形成された感光体ドラム21表面は、それぞれ、現像装置23Y、23M、23C、23BKとの対向位置に達する。そして、各現像装置23Y、23M、23C、23BKから感光体ドラム21上に各色のトナーが供給されて、感光体ドラム21上の潜像が現像される(現像工程である。)。
その後、現像工程後の感光体ドラム21表面は、それぞれ、中間転写ベルト27との対向位置に達する。ここで、それぞれの対向位置には、中間転写ベルト27の内周面に当接するように転写バイアスローラ24が設置されている。そして、転写バイアスローラ24の位置で、中間転写ベルト27上に、感光体ドラム21上に形成された各色の画像が、順次重ねて転写される(第1転写工程である。)。
Thereafter, the surface of the
Thereafter, the surface of the
そして、第1転写工程後の感光体ドラム21表面は、それぞれ、クリーニング部25との対向位置に達する。そして、クリーニング部25で、感光体ドラム21上に残存する未転写トナーが回収される(クリーニング工程である。)。
その後、感光体ドラム21表面は、不図示の除電部を通過して、感光体ドラム21における一連の作像プロセスが終了する。
Then, the surface of the
Thereafter, the surface of the
他方、感光体ドラム21上の各色の画像が重ねて転写された中間転写ベルト27表面は、図中の矢印方向に走行して、第2転写バイアスローラ28の位置に達する。そして、第2転写バイアスローラ28の位置で、記録媒体P上に中間転写ベルト27上のフルカラーの画像が2次転写される(第2転写工程である。)。
その後、中間転写ベルト27表面は、中間転写ベルトクリーニング部29の位置に達する。そして、中間転写ベルト27上の未転写トナーが中間転写ベルトクリーニング部29に回収されて、中間転写ベルト27上の一連の転写プロセスが完了する。
On the other hand, the surface of the
Thereafter, the surface of the
ここで、第2転写バイアスローラ28位置の記録媒体Pは、給紙部61から搬送ガイド63、レジストローラ64等を経由して搬送されたものである。
詳しくは、記録媒体Pを収納する給紙部61から、給紙ローラ62により給送された転写紙Pが、搬送ガイド63を通過した後に、レジストローラ64に導かれる。レジストローラ64に達した記録媒体Pは、中間転写ベルト27上のトナー像とタイミングを合わせて、第2転写バイアスローラ28の位置に向けて搬送される。
Here, the recording medium P at the position of the second transfer bias roller 28 is transported from the
Specifically, the transfer paper P fed by the
その後、フルカラー画像が転写された記録媒体Pは、搬送ベルト30により、定着部66に導かれる。定着部66では、加熱ローラ67と加圧ローラ68とのニップにて、カラー画像が記録媒体P上に定着される。
そして、定着工程後の記録媒体Pは、排紙ローラ69によって、装置本体1外に出力画像として排出されて、一連の画像形成プロセスが完了する。
なお、モノクロ画像形成時や3色カラー画像形成時における画像形成装置の動作は、画像が形成される作像部の数が異なるだけで、基本的な動作は上述の4色フルカラー画像形成時のものと同様である。
Thereafter, the recording medium P on which the full-color image is transferred is guided to the fixing
Then, the recording medium P after the fixing process is discharged as an output image by the
The operation of the image forming apparatus at the time of monochrome image formation or three-color image formation is different only in the number of image forming portions on which the image is formed, and the basic operation is the same as the above-described four-color full color image formation. It is the same as that.
次に、図2及び図3にて、画像形成装置の作像部について詳述する。
図2は作像部を示す断面図であり、図3はその現像装置を示す長手方向(図2の紙面垂直方向である。)の断面図である。
なお、装置本体1に設置される4つの作像部は、作像プロセスに用いられるトナーTの色が異なる以外はほぼ同一構造であるので、プロセスカートリッジ及び現像装置及びトナー補給部における符号のアルファベット(Y、M、C、BK)を省略して図示する。
Next, the image forming unit of the image forming apparatus will be described in detail with reference to FIGS.
FIG. 2 is a cross-sectional view showing the image forming unit, and FIG. 3 is a cross-sectional view in the longitudinal direction (vertical direction in FIG. 2) showing the developing device.
The four image forming units installed in the apparatus
図2に示すように、プロセスカートリッジ20には、主として、像担持体としての感光体ドラム21と、帯電部22と、クリーニング部25とが、ケース26に一体的に収納されている。クリーニング部25には、感光体ドラム21に当接するクリーニングブレード25a及びクリーニングローラ25bが設置されている。なお、本実施の形態1において、感光体ドラム21の外径は30mmであって、外周面における線速は240mm/秒に設定されている。
As shown in FIG. 2, the
現像装置23は、主として、感光体ドラム21に対向する現像剤担持体としての現像ローラ23aと、現像ローラ23aに対向する第1搬送部材としての第1搬送スクリュ23bと、仕切部材23eを介して第1搬送スクリュ23bに対向する第2搬送部材としての第2搬送スクリュ23cと、現像ローラ23aに対向するドクターブレード23d(現像剤規制部材)と、で構成される。
The developing
また、現像装置23には、仕切部材23eで隔絶された第1現像剤収容部23gと第2現像剤収容部23hとが設けられている。図3を参照して、第1現像剤収容部23gと第2現像剤収容部23hとは長手方向両端部(仕切部材23eが介在しない範囲である。)で連通して、現像剤の循環経路を形成している。第1現像剤収容部23gには、現像ローラ23a、第1搬送スクリュ23b、ドクターブレード23d、等が配設されている。第2現像剤収容部23hには、第2搬送スクリュ23c、磁気センサ40、等が配設されている。
Further, the developing
図3を参照して、現像ローラ23aは、内部に固設されてローラ周面に磁極を形成するマグネット23a1と、非磁性材料からなりマグネット23a1の周囲を回転するスリーブ23a2と、で構成される。マグネット23a1によって現像ローラ23a(スリーブ23a2)上に複数の磁極(主極、搬送極、汲み上げ極、剤切り極等である。)が形成される。
Referring to FIG. 3, the developing
現像ローラ23a(スリーブ23a2)は、装置本体1に設置された不図示の駆動モータに連結されていて、駆動モータによって回転駆動される。また、図示は省略するが、現像ローラ23aと、第1搬送スクリュ23b及び第2搬送スクリュ23cとは、ギア列によって駆動連結されている。これにより、現像ローラ23aが駆動モータによって回転駆動されるのにともない、それに従動して第1搬送スクリュ23b及び第2搬送スクリュ23cも回転駆動される。
The developing
なお、本実施の形態1において、現像ローラ23aの外径は18mmであって、感光体ドラム21とのギャップ(現像ギャップ)は0.3mmであって、現像ローラ23aの外周面における線速は408mm/秒に設定されている。
さらに、第1搬送スクリュ23b及び第2搬送スクリュ23cは、主として軸部とスクリュ部(一条スクリュである。)とで構成されている。第1搬送スクリュ23b及び第2搬送スクリュ23cは、軸部の軸径が6mmになっていて、スクリュ部の外径が12mmになっていて、回転数が400rpmに設定されている。
In the first embodiment, the developing
Furthermore, the
現像装置23内には、トナーTとキャリアCとからなる2成分現像剤Gが収容されている。
本実施の形態1におけるトナーT(現像剤G中のトナーとトナー補給部32内のトナーとである。)は、樹脂及び着色剤からなるトナー母体粒子や添加剤を含有する。トナーTの粒径は、5.5μmになっている。
また、本実施の形態1におけるトナーTは、単量体を使用して乳化重合、懸濁重合等の重合反応によって合成する方法や、樹脂自体を熱等によって熔融し噴霧して微粒子化する方法や、水中等へ分散することによって所定の粒子サイズにして得られる母体粒子に添加剤をヘンシェルミキサー等で混合付着させる方法によって製造することができる。
In the developing
The toner T (the toner in the developer G and the toner in the toner replenishing unit 32) in the first embodiment contains toner base particles and additives made of a resin and a colorant. The particle size of the toner T is 5.5 μm.
In addition, the toner T according to the first exemplary embodiment is synthesized by a polymerization reaction such as emulsion polymerization or suspension polymerization using a monomer, or by a method in which the resin itself is melted and sprayed to form fine particles. Alternatively, it can be produced by a method in which an additive is mixed and adhered to a base particle obtained by dispersing in water or the like to a predetermined particle size using a Henschel mixer or the like.
トナーTに含有される樹脂としては、ポリスチレン、ポリクロロスチレン、ポリビニルトルエン等のスチレン及びその置換体の単重合体;スチレン/p−クロロスチレン共重合体、スチレン/プロピレン共重合体、スチレン/ビニルトルエン共重合体、スチレン/ビニルナフタリン共重合体、スチレン/アクリル酸メチル共重合体、スチレン/アクリル酸エチル共重合体、スチレン/アクリル酸ブチル共重合体、スチレン/アクリル酸オクチル共重合体、スチレン/メタクリル酸メチル共重合体、スチレン/メタクリル酸エチル共重合体、スチレン/メタクリル酸ブチル共重合体、スチレン/α−クロルメタクリル酸メチル共重合体、スチレン/アクリロニトリル共重合体、スチレン/ビニルメチルエーテル共重合体、スチレン/ビニルエチルエーテル共重合体、スチレン/ビニルメチルケトン共重合体、スチレン/ブタジエン共重合体、スチレン/イソプレン共重合体、スチレン/アクリロニトリル/インデン共重合体、スチレン/マレイン酸共重合体、スチレン/マレイン酸エステル共重合体等のスチレン系共重合体;ポリメチルメタクリレート、ポリブチルメタクリレート、ポリ塩化ビニル、ポリ酢酸ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリビニルブチルブチラール、ポリアクリル酸樹脂、ロジン、変性ロジン、テルペン樹脂、フェノール樹脂、脂肪族又は脂環族炭化水素樹脂、芳香族系石油樹脂、塩素化パラフィン、パラフィンワックス等を単独又は2種以上混合して用いることができる。 As the resin contained in the toner T, styrene such as polystyrene, polychlorostyrene, polyvinyltoluene, and the like, and a substituted polymer thereof; styrene / p-chlorostyrene copolymer, styrene / propylene copolymer, styrene / vinyl Toluene copolymer, styrene / vinyl naphthalene copolymer, styrene / methyl acrylate copolymer, styrene / ethyl acrylate copolymer, styrene / butyl acrylate copolymer, styrene / octyl acrylate copolymer, styrene / Methyl methacrylate copolymer, styrene / ethyl methacrylate copolymer, styrene / butyl methacrylate copolymer, styrene / α-chloromethyl methacrylate copolymer, styrene / acrylonitrile copolymer, styrene / vinyl methyl ether Copolymer, styrene / vinyl ethyl Ether copolymer, styrene / vinyl methyl ketone copolymer, styrene / butadiene copolymer, styrene / isoprene copolymer, styrene / acrylonitrile / indene copolymer, styrene / maleic acid copolymer, styrene / maleic acid ester Styrene copolymers such as copolymers; polymethyl methacrylate, polybutyl methacrylate, polyvinyl chloride, polyvinyl acetate, polyethylene, polypropylene, polyester, polyvinyl butyl butyral, polyacrylic acid resin, rosin, modified rosin, terpene resin, A phenol resin, an aliphatic or alicyclic hydrocarbon resin, an aromatic petroleum resin, chlorinated paraffin, paraffin wax and the like can be used alone or in combination of two or more.
トナーTに用いられる黒色の着色剤としては、カーボンブラック、アニリンブラック、ファーネスブラック、ランプブラック等が用いられる。シアンの着色剤としては、フタロシアニンブルー、メチルレンブルー、ビクトリアブルー、メチルバイオレット、アニリンブルー、ウルトラマリンブルー等が用いられる。マゼンタの着色剤としては、ローダミン6Gレーキ、ジメチルキナクリドン、ウォッチングレッド、ローズベンガル、ローダミンB、アリザリンレーキ等が用いられる。イエローの着色剤としては、クロムイエロー、ベンジジンイエロー、ハンザイエロー、ナフトールイエロー、モリブデンオレンジ、キノリンイエロー、タートラジン等が用いられる。 As the black colorant used for the toner T, carbon black, aniline black, furnace black, lamp black, and the like are used. Examples of cyan colorants include phthalocyanine blue, methyllene blue, Victoria blue, methyl violet, aniline blue, and ultramarine blue. As the magenta colorant, rhodamine 6G lake, dimethylquinacridone, watching red, rose bengal, rhodamine B, alizarin lake and the like are used. As the yellow colorant, chrome yellow, benzidine yellow, hansa yellow, naphthol yellow, molybdenum orange, quinoline yellow, tartrazine and the like are used.
これらのトナーTには、効率的に帯電を付与するために、少量の帯電付与剤(例えば、染顔料、極性制御剤等である。)を含有させることができる。極性制御剤としては、モノアゾ染料の金属錯塩、ニトロフミン酸及びその塩、サリチル酸、ナフトエ酸、ジカルボン酸のCo、Cr又はFe等の金属錯体、有機染料、四級アンモニウム塩等を用いることができる。 These toners T can contain a small amount of a charge imparting agent (for example, a dye or pigment, a polarity control agent, etc.) in order to impart the charge efficiently. As the polarity control agent, metal complex salts of monoazo dyes, nitrohumic acid and salts thereof, salicylic acid, naphthoic acid, metal complexes of dicarboxylic acid such as Co, Cr or Fe, organic dyes, quaternary ammonium salts and the like can be used.
添加剤として用いられる無機微粒子としては、シリカ、アルミナ、酸化チタン、チタン酸バリウム、チタン酸マグネシウム、チタン酸カルシウム、チタン酸ストロンチウム、酸化鉄、酸化銅、酸化亜鉛、酸化スズ、ケイ砂、クレー、雲母、ケイ灰石、ケイソウ土、酸化クロム、酸化セリウム、ペンガラ、三酸化アンチモン、酸化マグネシウム、酸化ジルコニウム、硫酸パリウム、炭酸バリウム、炭酸カルシウム、炭化ケイ素、窒化ケイ素等を用いることができる。その中でも、シリカ、酸化チタンの2種を用いる場合には、トナーに対して添加剤の埋没を抑制する効果と、トナーの帯電を安定させる効果と、が特に大きく発揮される。 Examples of inorganic fine particles used as additives include silica, alumina, titanium oxide, barium titanate, magnesium titanate, calcium titanate, strontium titanate, iron oxide, copper oxide, zinc oxide, tin oxide, silica sand, clay, Mica, wollastonite, diatomaceous earth, chromium oxide, cerium oxide, pengala, antimony trioxide, magnesium oxide, zirconium oxide, parium sulfate, barium carbonate, calcium carbonate, silicon carbide, silicon nitride, and the like can be used. Among these, when two types of silica and titanium oxide are used, the effect of suppressing the burying of the additive in the toner and the effect of stabilizing the charging of the toner are particularly exhibited.
また、本実施の形態1における現像剤G中のキャリアCは、磁性を有する核体粒子に被覆層が形成されたものである。キャリアCの粒径は、35μmになっている。
キャリアCの核体粒子としては、鉄、コバルト、ニッケル等の強磁性金属やマグネタイト、ヘマタイト、フェライト等の合金又はその化合物等が用いられる。
Further, the carrier C in the developer G in the first embodiment is one in which a coating layer is formed on magnetic core particles. The particle size of the carrier C is 35 μm.
As the core particles of the carrier C, ferromagnetic metals such as iron, cobalt and nickel, alloys such as magnetite, hematite and ferrite, or compounds thereof are used.
キャリアCの被覆層を形成するための樹脂としては、ポリオレフィン樹脂、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、塩素化ポリエチレン及びクロロスルホン化ポリエチレン;ポリビニル及びポリビニリデン系樹脂、例えばポリスチレン、アクリル樹脂(例えばポリメチルメタクリレート)、ポリアクリロニトリル、ポリビニルアセテート、ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラール、ポリ塩化ビニル、ポリビニルカルバゾール、ポリビニルエーテル及びポリビニルケトン;塩化ビニル/酢酸ビニル共重合体;スチレン/アクリル酸共重合体;オルガノシロキサン結合からなるストレートシリコン樹脂のようなシリコン樹脂又はその変性品(例えばアルキド樹脂、ポリエステル、エポキシ樹脂、ポリウレタン等による変性品);弗素樹脂、例えばポリテトラフルオロエチレン、ポリ弗化ビニル、ポリ弗化ビニリデン、ポリクロロトリフルオロエチレン;ポリアミド;ポリエステル、例えばポリエチレンテレフタレート;ポリウレタン;ポリカーボネート;アミノ樹脂、例えば尿素・ホルムアルデヒド樹脂;エポキシ樹脂等を用いることができる。これらの樹脂の中でも、トナースペントを防止する点で好ましいのは、アクリル樹脂、シリコン樹脂又はその変性品及び弗素樹脂である(特に、シリコン樹脂又はその変性品が好ましい。)。被覆層の形成方法としては、キャリア核体粒子の表面に噴霧法、浸漬法等によって樹脂を塗布するものが用いられる。 Examples of the resin for forming the coating layer of the carrier C include polyolefin resins such as polyethylene, polypropylene, chlorinated polyethylene, and chlorosulfonated polyethylene; polyvinyl and polyvinylidene resins such as polystyrene, acrylic resin (eg, polymethyl methacrylate), Polyacrylonitrile, polyvinyl acetate, polyvinyl alcohol, polyvinyl butyral, polyvinyl chloride, polyvinyl carbazole, polyvinyl ether and polyvinyl ketone; vinyl chloride / vinyl acetate copolymer; styrene / acrylic acid copolymer; straight silicone resin composed of organosiloxane bond Or modified products thereof (for example, modified products by alkyd resin, polyester, epoxy resin, polyurethane, etc.); fluorine resin, For example, polytetrafluoroethylene, polyvinyl fluoride, polyvinylidene fluoride, polychlorotrifluoroethylene; polyamide; polyester, such as polyethylene terephthalate; polyurethane; polycarbonate; amino resin, such as urea / formaldehyde resin; it can. Among these resins, acrylic resin, silicone resin or a modified product thereof, and fluorine resin are preferable from the viewpoint of preventing toner spent (particularly silicone resin or modified product thereof is preferable). As a method for forming the coating layer, a method in which a resin is applied to the surface of the carrier core particles by a spraying method, a dipping method or the like is used.
また、キャリアCには、キャリア抵抗の調整等をおこなうために、被覆層中に微粉末を添加することができる。被覆層中に分散される微粉末は、0.01〜5.0μm程度の粒径のものが好ましい。また、微粉末は、被覆樹脂100重量部に対して2〜30重量部(特に、5〜20重量部)添加されることが好ましい。微粉末としては、シリカ、アルミナ、チタニア等の金属酸化物やカーボンブラック等の顔料を用いることができる。 In addition, a fine powder can be added to the coating layer to the carrier C in order to adjust the carrier resistance. The fine powder dispersed in the coating layer preferably has a particle size of about 0.01 to 5.0 μm. Moreover, it is preferable that 2-30 weight part (especially 5-20 weight part) is added with respect to 100 weight part of coating resin. As the fine powder, metal oxides such as silica, alumina and titania, and pigments such as carbon black can be used.
先に述べた作像プロセスを、現像工程を中心にしてさらに詳しく説明する。
現像ローラ23aは、図2中の矢印方向に回転している。現像装置23内の現像剤Gは、図3に示すように、間に仕切部材23eを介在するように配設された第1搬送スクリュ23b及び第2搬送スクリュ23cの矢印方向の回転によって、トナー補給部32から補給口23fを介して補給されたトナーT(新品トナー)とともに撹拌混合されながら長手方向に循環する(図3中の破線矢印方向の循環である。)。第1搬送スクリュ23b(第1搬送部材)は現像剤Gを図3中の左側に搬送して、第2搬送スクリュ23c(第2搬送部材)は現像剤Gを図3中の右側(第1搬送スクリュ23bの搬送方向とは逆の方向である。)に搬送する。
The above-described image forming process will be described in more detail with a focus on the developing process.
The developing
なお、本実施の形態1において、補給口23fは、第2搬送スクリュ23cによる現像剤の循環経路(搬送経路)の最上流部(図3中の左端であって、第1現像剤収容部23gから第2現像剤収容部23hへの現像剤の受け渡しがおこなわれる位置近傍である。)の上方に配設されている。これによって、補給後のトナーTが、第1現像剤収容部23gに達するまでに、現像剤G中に分散される時間を最大限に確保することができる。したがって、現像剤中に分散されることにともなう補給トナーの摩擦帯電が充分におこなわれて、地肌汚れ等の画質劣化やトナー飛散の発生が抑止される。
In the first embodiment, the replenishing
そして、摩擦帯電してキャリアCに吸着したトナーTは、キャリアCとともに現像ローラ23a上に担持される。現像ローラ23a上に担持された現像剤Gは、その後にドクターブレード23dの位置に達する。そして、現像ローラ23a上の現像剤Gは、ドクターブレード23dの位置で適量に調整された後に、感光体ドラム21との対向位置(現像領域である。)に達する。
Then, the toner T that is frictionally charged and adsorbed on the carrier C is carried on the developing
その後、現像領域において、現像剤G中のトナーTが、感光体ドラム21表面に形成された静電潜像に付着する。詳しくは、レーザ光Lが照射された画像部の潜像電位(露光電位)と、現像ローラ23aに印加された現像バイアスとの、電位差(現像ポテンシャル)によって形成される電界によって、トナーTが潜像に付着する。
Thereafter, in the development area, the toner T in the developer G adheres to the electrostatic latent image formed on the surface of the
その後、現像工程にて感光体ドラム21に付着したトナーTは、そのほとんどが中間転写ベルト27上に転写される。そして、感光体ドラム21上に残存した未転写のトナーTが、クリーニングブレード25a及びクリーニングローラ25bによってクリーニング部25内に回収される。
Thereafter, most of the toner T adhering to the
ここで、装置本体1に設けられたトナー補給部32は、交換自在に構成されたトナーカートリッジ33と、トナーカートリッジ33から排出された新品トナー(補給トナー)Tを現像装置23に導くトナー補給経路34と、で構成されている。また、トナーカートリッジ33内には、新品のトナーT(イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのいずれかである。)が収容されている。
Here, the
なお、トナーカートリッジ33内のトナーTは、現像装置23内のトナーTの消費にともない、補給口23fから現像装置23内に適宜に補給されるものである。現像装置23内のトナーTの消費は、現像装置23の第2搬送スクリュ23cの下方に設置された磁気センサ40(トナー濃度検知手段)や、感光体ドラム21に対向するフォトセンサ(不図示である。)によって検出される。そして、磁気センサ40やフォトセンサの検知結果が狙いのトナー濃度(現像剤G中のトナーTの割合である。)の範囲に対応する出力値になるように、トナー補給部32から補給口23fを介して現像装置23にトナーが補給される。
図示は省略するが、現像装置23に補給するトナー補給量の調整は、トナー補給経路34内に配置したスクリュの回転量をパルス駆動モータ(トナー輸送用モータ)で制御することによっておこなわれる。なお、トナー補給経路34における搬送手段としては、上述したスクリュ機構の他に、粉体ポンプ機構を用いることもできる。
The toner T in the
Although illustration is omitted, adjustment of the amount of toner replenished to the developing
以下、本実施の形態1の現像装置23における、特徴的な構成・動作について説明する。
図3を参照して、第2搬送スクリュ23cは、補給口23fの下方位置Mを通過する現像剤の搬送速度が、下方位置M以外の位置を通過する現像剤の搬送速度よりも速くなるように構成されている。
具体的には、第2搬送スクリュ23cは、補給口23fの下方位置Mにおけるスクリュ角度α2が、下方位置M以外におけるスクリュ角度α1よりも小さくなるように構成されている(α2<α1である。)。また、いずれのスクリュ角度α1、α2も、40度以上90度未満になるように構成されている。詳しくは、補給口23fの下方位置Mにおけるスクリュ角度α2は40度となっていて、下方位置M以外におけるスクリュ角度α1は72度になっている。
なお、「スクリュ角度」とは、第2搬送スクリュ23cにおける軸部(軸線である。)とスクリュ部(外周線である。)とが搬送方向になす角度と定義する。
Hereinafter, a characteristic configuration and operation of the developing
Referring to FIG. 3, in the
Specifically, the
The “screw angle” is defined as an angle formed by the shaft portion (axial line) and the screw portion (periphery line) in the second conveying
ここで、現像剤が搬送される速度(現像剤搬送速度)は、主に、搬送スクリュ(第2搬送スクリュ23c)の回転数とスクリュ角度αとによって決定される。すなわち、回転数が一定であれば、特定位置におけるスクリュ角度αを変化させることでその位置の現像剤搬送速度を可変することができる。
図4は、スクリュ角度αと現像剤搬送速度との関係を模式的に示すグラフである。図4に示すように、スクリュ角度αを小さくすると現像剤搬送速度は上がるが、スクリュ角度αが所定値(本実施の形態1では40度である。)以下になると搬送速度が低下してしまう。これは、スクリュ角度αが所定値以下になると、搬送スクリュが横方向に送る力に対して、縦方向に撹拌する力が上回るようになるためである。
Here, the speed at which the developer is transported (developer transport speed) is mainly determined by the rotational speed of the transport screw (
FIG. 4 is a graph schematically showing the relationship between the screw angle α and the developer conveyance speed. As shown in FIG. 4, when the screw angle α is decreased, the developer conveyance speed is increased. However, when the screw angle α is equal to or smaller than a predetermined value (40 degrees in the first embodiment), the conveyance speed is decreased. . This is because when the screw angle α is equal to or smaller than a predetermined value, the force of stirring in the vertical direction exceeds the force of the conveying screw sending in the horizontal direction.
このような搬送スクリュの特性から、本実施の形態1では、補給口23fの下方位置Mにおけるスクリュ角度α2を40度以上の範囲で小さくすることで、その位置における現像剤搬送速度を高めている。これによって、補給口23fの下方位置Mにおける現像剤の高さ(剤面)は、下方位置M以外の位置における現像剤の高さ(剤面)よりも低くなる(図5を参照できる。)。
Due to such characteristics of the conveying screw, in the first embodiment, the developer conveying speed at that position is increased by reducing the screw angle α2 at the lower position M of the
図5は、第2現像剤収容部23hを長手方向に現像装置23の後方からみた断面図である。
図5を参照して、下方位置Mの下流側には、現像剤搬送速度の速度差によって現像剤の段部Fが形成される。その結果、補給口23fから補給された補給トナーT1は、還流する現像剤T、Cの上面側を浮遊しても、その後に下方位置Mの下流側の段部Fに衝突してその進路が下方に向けられる。さらに、補給口23fから補給された補給トナーT1は、剤面が低くなってスクリュ部の一部が露呈した第2搬送スクリュ23cによって即座に還流する現像剤中に取り込まれる。こうして、補給口23fから補給された補給トナーT1は、現像剤T、C中に短時間に効率的に分散・混合されて、キャリアCとの充分な摩擦帯電がおこなわれる。これにより、地肌汚れ等の画質劣化やトナー飛散の発生を軽減することができる。
FIG. 5 is a cross-sectional view of the second
Referring to FIG. 5, a developer step F is formed on the downstream side of the lower position M due to the difference in developer conveyance speed. As a result, even if the replenishment toner T1 replenished from the replenishing
さらに詳しくは、下方位置Mの剤面が高い場合(従来の構成である。)、剤面上に補給されたトナーT1が第2搬送スクリュ23cのスクリュ部(羽根)による下方向への力を受けにくくなるために、補給トナーT1は現像剤中に潜り込みにくくなる。その結果、補給トナーT1は、第2搬送スクリュ23cの上方を滑って現像剤と混合されないまま搬送されてしまう。
これに対して、本実施の形態1では、下方位置Mの剤面が低くなっているために、補給トナーT1が第2搬送スクリュ23cによる下方向への力を多く受けて、現像剤中に容易に潜り込むことになる。その結果、補給トナーT1と現像剤との混合が促進される。また、現像部23内に収容された現像剤の剤面を全体的に低くしてしまうと現像剤容量が少なくなってしまうので、下方位置Mのみ部分的に現像剤面を低くする本実施の形態1の構成は、現像部の小型化と現像剤容量の多量化とを両立させることになる。
More specifically, when the agent surface at the lower position M is high (conventional configuration), the toner T1 replenished on the agent surface exerts a downward force by the screw portion (blade) of the second conveying
On the other hand, in the first embodiment, since the surface of the lower position M is low, the replenishment toner T1 receives a large amount of downward force from the
なお、本実施の形態1では、スクリュ角度の差異を形成するために、第2搬送スクリュ23cは、補給口23fの下方位置MにおけるスクリュピッチN2が、下方位置M以外におけるスクリュピッチN1よりも大きくなるように構成されている。
また、現像装置内の2つの現像剤収容部23g、23h間における現像剤量のバランスをとるように、2つの搬送スクリュ23b、23cによる平均的な現像剤搬送速度は同等に設定されている。
In the first embodiment, in order to form a difference in screw angle, the screw pitch N2 at the lower position M of the
Further, the average developer conveyance speed by the two
以下、補給トナーとトナー飛散及び地肌汚れとの関係について詳述する。
補給口32fから新たに補給されたトナーは、現像ローラ23a上に汲み上げられるまでに、充分に現像剤中に分散されキャリアと接触して、キャリアとは逆極性に一定値以上の帯電量を有している必要がある。補給トナーが充分に帯電されない場合には、現像ローラ23aに汲み上げられた直後にキャリアから離脱しやすくなって、トナー飛散や地肌汚れの原因となってしまう。
Hereinafter, the relationship between the replenishment toner, the toner scattering, and the background stain will be described in detail.
The newly replenished toner from the replenishing port 32f is sufficiently dispersed in the developer and brought into contact with the carrier until it is pumped onto the developing
図6は、現像剤中のトナーの帯電量分布を示す。トナーの帯電量分布測定には、レーザードップラー速度計を使用したトナー粒子帯電量分布測定装置「Eスパートアナライザ」(ホソカワミクロン社製)を用いた。本実施の形態1で用いているトナーは負極性トナーであるために、マイナス側にあるほどトナーが充分に帯電されていることになる。ここで、帯電量の低い弱帯電トナーを、−1fc/10μm以上のトナー(斜線部の領域にあるトナーである。)とした。
図7は、弱帯電トナーの比率とトナー飛散量との関係を示すグラフである。図7において、横軸は弱帯電トナーの比率を示し、縦軸はトナー飛散の量を示す。弱帯電トナーの比率は、図6で定めた弱帯電トナーの個数を全個数に対する比として百分率で表したものである。図7から、現像剤中における弱帯電トナーの量が増加するにつれて、トナー飛散が増量していることがわかる。
FIG. 6 shows the charge amount distribution of the toner in the developer. For the toner charge amount distribution measurement, a toner particle charge amount distribution measuring apparatus “E-Spart Analyzer” (manufactured by Hosokawa Micron) using a laser Doppler velocimeter was used. Since the toner used in
FIG. 7 is a graph showing the relationship between the ratio of the weakly charged toner and the toner scattering amount. In FIG. 7, the horizontal axis indicates the ratio of the weakly charged toner, and the vertical axis indicates the amount of toner scattering. The ratio of the weakly charged toner is the percentage of the number of weakly charged toners determined in FIG. 6 as a ratio to the total number. FIG. 7 shows that the amount of toner scattering increases as the amount of weakly charged toner in the developer increases.
図8は、トナー補給後の現像装置の駆動時間と、現像ローラ上に担持された現像剤中の弱帯電トナー比率(帯電量分布)と、の関係を示すグラフである。図8から、補給口23fから補給された補給トナーが循環経路に沿って移動して約8秒後に現像ローラ23a上に達して、それと同時に弱帯電トナー量がピーク(図8中の破線丸印部である。)になることがわかる。したがって、このピークの値が図7のトナー飛散許容範囲内(図7中の「OK」と付した矢印の範囲である。)に抑えられれば、トナー補給にともなうトナー飛散の発生を軽減することが可能となる。
FIG. 8 is a graph showing the relationship between the driving time of the developing device after toner replenishment and the ratio of weakly charged toner (charge amount distribution) in the developer carried on the developing roller. From FIG. 8, the replenished toner replenished from the replenishing
本実施の形態1では、上述したように、補給口23fの下方位置Mにおける現像剤の高さが、少なくとも、下方位置Mの下流側における現像剤の高さよりも低くなるように(段部Fが形成されるように)構成されていて、補給トナーの分散性が高められてキャリアとの充分な摩擦帯電がおこなわれる。すなわち、図8における弱帯電トナー率のピークが小さくなるために、トナー補給にともなうトナー飛散の発生量を確実に軽減することができる。
なお、地肌汚れも、トナー飛散と同様に、弱帯電トナー率の増加にともない増加するものであるために、本実施の形態1の構成によってトナー補給にともなう地肌汚れの発生量を確実に軽減することができる。
In the first embodiment, as described above, the height of the developer at the lower position M of the
Since the background contamination increases with an increase in the weakly charged toner rate, as in the case of toner scattering, the amount of generation of background contamination due to toner replenishment is reliably reduced by the configuration of the first embodiment. be able to.
以上説明したように、本実施の形態1の構成によれば、補給口23fの下方位置Mを通過する現像剤Gの高さが、下方位置Mの下流側を通過する現像剤Gの高さよりも低くなるように、第2搬送スクリュ23cが現像剤Gを搬送する。これによって、比較的簡易な構成で、現像剤に与えるストレスを増大することなく、現像剤中に補給トナーを効率的に分散させることができて、地肌汚れ等の画質劣化やトナー飛散の発生を経時においても安定的に抑止することができる。
As described above, according to the configuration of the first embodiment, the height of the developer G passing through the lower position M of the
なお、本実施の形態1では、各プロセスカートリッジ20Y、20M、20C、20BKを、それぞれ、感光体ドラム21、帯電部22、クリーニング部25を一体化して構成した。また、各現像装置23Y、23M、23C、23BKを、単体のユニットとして構成した。これに対して、各現像装置23Y、23M、23C、23BKを、各プロセスカートリッジ20Y、20M、20C、20BKと一体化することもできる。すなわち、プロセスカートリッジ20を、感光体ドラム21、帯電部22、現像装置23、クリーニング部25で構成することもできる。この場合にも、本実施の形態1と同様の効果を奏することになる。さらには、作像部のメンテナンス性が向上する。
In the first embodiment, the
また、本実施の形態1では、第2搬送スクリュ23cによって形成される搬送経路において、補給口23fの下方位置Mを通過する現像剤の搬送速度を速めることで、下方位置Mにおける現像剤の高さを低くして、補給トナーの分散性を高めた。
これに対して、第2搬送スクリュ23cによって形成される搬送経路において、補給口23fの下方位置Mにおいて第2搬送スクリュ23cが占有する体積を小さくすることもできる。例えば、下方位置Mにおいて第2搬送スクリュ23cの軸部の軸径が小さくなるように構成することで、下方位置Mにおける第2搬送スクリュ23cの占有体積を小さくする。この場合にも、下方位置Mにおける現像剤の高さを低くすることができるために、本実施の形態1と同様の効果を得ることができる。
In the first embodiment, the developer transport speed at the lower position M is increased by increasing the transport speed of the developer passing through the lower position M of the
On the other hand, in the transport path formed by the
実施の形態2.
図9にて、この発明の実施の形態2について詳細に説明する。
図9は、実施の形態2における現像装置とその近傍を示す断面図であって、前記実施の形態1における図2に対応するものである。本実施の形態2における画像形成装置は、現像装置23内に新たにキャリアを補給するキャリア補給手段47と現像装置23内に収容された現像剤の一部を排出する現像剤排出手段23kとが設置されている点が、前記実施の形態1のものとは相違する。
A second embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG.
FIG. 9 is a cross-sectional view showing the developing device and its vicinity in the second embodiment, and corresponds to FIG. 2 in the first embodiment. The image forming apparatus according to the second embodiment includes a
本実施の形態2における現像装置23は、トリクル現像方式が用いられている。
図9に示すように、本実施の形態2における画像形成装置には、現像装置23内に収容された現像剤Gの一部を現像装置23外に排出する現像剤排出手段23kと、現像装置23内に新たにキャリアCを補給するキャリア補給手段としてのキャリア補給部47と、が設けられている。
The developing
As shown in FIG. 9, the image forming apparatus according to the second embodiment includes a
詳しくは、第2現像剤収容部23hの上方には、トナー補給部32とは別に、キャリア補給手段としてのキャリア補給部47が設けられている。キャリア補給部47は、交換自在に構成されたキャリアカートリッジ48と、キャリアカートリッジ48から排出された新品キャリアCを補給口23fを介して現像装置23に導くキャリア補給経路49と、で構成されている。キャリアカートリッジ48内には、新品キャリアCが収容されている。そして、所定のタイミングで、キャリア補給部47から現像装置23内に適宜にキャリアが補給されることになる。
図示は省略するが、現像装置23に補給するキャリア補給量の調整は、キャリア補給経路49内に配置したスクリュの稼動時間又は稼動回数をパルス駆動モータで制御することによっておこなわれる。なお、キャリア補給経路49における搬送手段としては、上述したスクリュ機構の他に、粉体ポンプ機構を用いることもできる。
Specifically, a
Although illustration is omitted, adjustment of the carrier replenishment amount to be replenished to the developing
一方、第2現像剤収容部23hにおける壁面の上端近傍であって補給口23fの下流側には、現像剤排出手段としての現像剤排出口23kが設けられている。
そして、キャリア補給部47から現像装置23内に新品キャリアCが補給されて現像装置23内の現像剤量が所定量を超えると、過剰になった現像剤Gが現像剤排出口23kから現像装置23外に排出される。現像剤排出口23kから排出された現像剤Gは、現像剤回収経路43を経由して現像剤回収部44まで搬送される。
このように、新品キャリアCの補給にともない現像剤の剤面(高さ)が上昇して、現像剤排出口23kの高さを超えた現像剤Gが現像装置23外に排出されるので、現像装置23内の現像剤量は常に一定に保たれることになる。
なお、本実施の形態2では、現像装置23から現像剤を排出する現像剤排出手段としてオーバーフロー法を用いたが、現像剤排出口23kに開閉自在なシャッタを設けて、シャッタの開閉によって現像剤の排出をおこなうこともできる。
On the other hand, a
When the new carrier C is supplied from the
In this way, as the new carrier C is replenished, the developer surface (height) rises, and the developer G exceeding the height of the
In the second embodiment, the overflow method is used as the developer discharging means for discharging the developer from the developing
また、本実施の形態2でも、前記実施の形態1と同様に、第2搬送スクリュ23cによって形成される搬送経路において、補給口23fの下方位置Mを通過する現像剤の搬送速度が速められている。これによって、補給トナーの分散性が高められて、弱帯電トナーの発生量を軽減することができる。
また、補給トナーは分散性が高められているために(現像剤上面を浮遊しにくいために)、補給直後のトナーが現像剤排出口23kからオーバーフローして排出される不具合が抑止される。
さらに、本実施の形態2では、トリクル現像方式が用いられていて、帯電能力が低下した劣化キャリアが現像装置23内から適宜に排出されるために、キャリアの経時劣化にともなう弱帯電トナーの発生量を軽減することができる。
Also in the second embodiment, as in the first embodiment, the transport speed of the developer passing through the lower position M of the
Further, since the replenishment toner has improved dispersibility (because it is difficult to float on the upper surface of the developer), the problem that the toner immediately after replenishment overflows and is discharged from the
Further, in the second embodiment, the trickle developing method is used, and the deteriorated carrier whose charging ability is reduced is appropriately discharged from the developing
以上説明したように、本実施の形態2の構成によれば、前記実施の形態1と同様に、比較的簡易な構成で、現像剤に与えるストレスを増大することなく、現像剤中に補給トナーを効率的に分散させることができて、地肌汚れ等の画質劣化やトナー飛散の発生を経時においても安定的に抑止することができる。 As described above, according to the configuration of the second embodiment, as in the first embodiment, the replenishment toner is contained in the developer with a relatively simple configuration and without increasing the stress applied to the developer. Can be efficiently dispersed, and deterioration of image quality such as background stains and toner scattering can be stably suppressed over time.
なお、本実施の形態2では、キャリア補給部47から新品のキャリアCを補給したが、キャリア補給部47から新品の現像剤Gを補給する構成にすることもできる。この場合にも、本実施の形態2と同様の効果を奏することになる。
In the second embodiment, the new carrier C is supplied from the
実施例.
図10及び図11にて、上述した各実施の形態における効果を確認するための実験(実施例及び比較例)について説明する。
図10は、実験機の構成を示す概略断面図であって、第2現像剤収容部23hを長手方向に現像装置23の後方からみた図である。図11は、実験結果を示す表図である。
Example.
With reference to FIGS. 10 and 11, experiments (Examples and Comparative Examples) for confirming the effects of the above-described embodiments will be described.
FIG. 10 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of the experimental machine, and is a view of the second
図10(A)は、比較例に係わる実験機を示す図である。比較例では、実施の形態1の現像装置における第2搬送スクリュ23cのスクリュ角度を72度に均一化したものを用いている(従来の現像装置の構成である。)。
図10(B)は、実施例1に係わる実験機を示す図である。実施例1では、実施の形態1の現像装置における第2搬送スクリュ23cのスクリュ角度α2(下方位置Mのスクリュ角度である。)を50度にするとともに、補給口23fの位置を最上流部よりも下流側に設けたものを用いている。
図10(C)は、実施例2に係わる実験機を示す図である。実施例2では、実施例1の現像装置における第2搬送スクリュ23cの下方位置Mにおける軸部の軸径D2を4mmとしたものを用いている。なお、下方位置M以外の位置における軸部の軸径D1は6mmとなっている。
図10(D)は、実施例3に係わる実験機を示す図である。実施例3では、実施例2の現像装置における第2搬送スクリュ23cのスクリュ角度α2(下方位置Mのスクリュ角度である。)を40度にするとともに、補給口23fの位置を最上流部に設けたものを用いている(実施の形態1の現像装置に対して軸径D2のみ異なる。)。
また、図示は省略するが、実施例4では、実施例3の現像装置においてキャリア補給手段及び現像剤排出手段を設けたものを用いている(実施の形態2の現像装置に対して軸径D2のみ異なる。)。
FIG. 10A is a diagram illustrating an experimental machine according to a comparative example. In the comparative example, the one in which the screw angle of the second conveying
FIG. 10B is a diagram illustrating an experimental machine according to the first embodiment. In Example 1, the screw angle α2 (the screw angle at the lower position M) of the second conveying
FIG. 10C is a diagram illustrating an experimental machine according to the second embodiment. In the second embodiment, the shaft diameter D2 of the shaft portion at the lower position M of the second conveying
FIG. 10D is a diagram illustrating an experimental machine according to the third embodiment. In the third embodiment, the screw angle α2 (the screw angle at the lower position M) of the
Although illustration is omitted, in Example 4, the developing device of Example 3 provided with a carrier replenishing unit and a developer discharging unit (shaft diameter D2 with respect to the developing device of Embodiment 2) is used. Only different.).
図11は、比較例、実施例1〜4の実験機をそれぞれ用いて、画像面積率が5%の画像を10万枚連続的に出力した前後のトナー帯電量分布測定をおこなった結果を示したものである。詳しくは、ランニングテスト前(初期)におけるトナー補給前後の弱帯電トナー量のピーク値(図8の破線丸印部における値である。)と、ランニングテスト後(経時)におけるトナー補給前後の弱帯電トナー量のピーク値と、を測定した。なお、弱帯電トナー量が15個数%以下であればトナー飛散が発生しないことが知得されている。 FIG. 11 shows the results of measurement of toner charge amount distribution before and after the continuous output of 100,000 images with an image area ratio of 5% using the experimental devices of the comparative example and examples 1 to 4, respectively. It is a thing. Specifically, the peak value of the weakly charged toner amount before and after toner replenishment before the running test (initial) (the value at the dotted circle in FIG. 8) and the weakly charged toner before and after toner replenishment after the running test (timed). The peak value of the toner amount was measured. It is known that toner scattering does not occur when the amount of weakly charged toner is 15% by number or less.
図11から、トナー飛散が生じる比較例に比べて、実施例1〜4ではトナー飛散が生じないレベルまで弱帯電トナー量が軽減されていることがわかる。しかも、実施例1〜4にかけて弱帯電トナー量が徐々に軽減されていることがわかる。これらの結果は、先に各実施の形態で述べた理由によるものである。
なお、各実験機における補給口23fの下方位置Mの現像剤高さを目視で確認したところ、比較例は下方位置Mの現像剤高さが他の位置のものと同等であった。また、実施例1は下方位置Mの現像剤高さが他の位置のものよりも低くなっていて、実施例2は下方位置Mの現像剤高さが実施例1よりもさらに低くなっていた。
From FIG. 11, it can be seen that the amount of weakly charged toner is reduced to a level at which toner scattering does not occur in Examples 1 to 4, compared to the comparative example in which toner scattering occurs. In addition, it can be seen that the amount of weakly charged toner is gradually reduced in Examples 1 to 4. These results are due to the reasons described in the respective embodiments.
When the developer height at the lower position M of the
なお、本発明が前記各実施の形態に限定されず、本発明の技術思想の範囲内において、前記各実施の形態の中で示唆した以外にも、前記各実施の形態は適宜変更され得ることは明らかである。また、前記構成部材の数、位置、形状等は前記各実施の形態に限定されず、本発明を実施する上で好適な数、位置、形状等にすることができる。 It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiments, and within the scope of the technical idea of the present invention, the embodiments can be modified as appropriate in addition to those suggested in the embodiments. Is clear. In addition, the number, position, shape, and the like of the constituent members are not limited to the above embodiments, and can be set to a number, position, shape, and the like that are suitable for carrying out the present invention.
1 画像形成装置本体(装置本体)、
20、20Y、20M、20C、20BK プロセスカートリッジ、
21 感光体ドラム(像担持体)、 22 帯電部、
23、23Y、23M、23C、23BK 現像装置(現像部)、
23a 現像ローラ(現像剤担持体)、
23b 第1搬送スクリュ(第1搬送部材)、
23c 第2搬送スクリュ(第2搬送部材)、
23d ドクターブレード、 23f 補給口(トナー補給口)、
23g 第1現像剤収容部、 23h 第2現像剤収容部、
23k 現像剤排出口(現像剤排出手段)、
32、32Y、32M、32C、32BK トナー補給部、
33 トナーカートリッジ、 34 トナー補給経路、
43 現像剤回収経路、 44 現像剤回収部、
47 キャリア補給部(キャリア補給手段)、
48 キャリアカートリッジ、 49 キャリア補給経路、
G 2成分現像剤(現像剤)、 C キャリア、 T トナー。
1 image forming apparatus body (apparatus body),
20, 20Y, 20M, 20C, 20BK Process cartridge,
21 photosensitive drum (image carrier), 22 charging unit,
23, 23Y, 23M, 23C, 23BK Developing device (developing unit),
23a Development roller (developer carrier),
23b 1st conveyance screw (1st conveyance member),
23c 2nd conveyance screw (2nd conveyance member),
23d doctor blade, 23f supply port (toner supply port),
23g first developer accommodating portion, 23h second developer accommodating portion,
23k developer discharge port (developer discharge means),
32, 32Y, 32M, 32C, 32BK toner supply unit,
33 toner cartridge, 34 toner supply path,
43 developer collection path, 44 developer collection section,
47 Carrier supply part (carrier supply means),
48 carrier cartridge, 49 carrier supply route,
G Two-component developer (developer), C carrier, T toner.
Claims (12)
前記像担持体に対向するとともに、前記現像剤が担持される現像剤担持体と、
前記現像剤担持体に対向するとともに、長手方向に前記現像剤を搬送する第1搬送部材と、
仕切部材を介して前記第1搬送部材に対向するとともに、前記第1搬送部材の搬送方向とは逆の方向に前記現像剤を搬送して該第1搬送部材とともに前記現像剤の循環経路を形成する第2搬送部材と、
前記循環経路を循環する前記現像剤中にトナーを補給するために前記第2搬送部材の上方に配設された補給口と、を備え、
前記第2搬送手段は、前記補給口の下方位置を通過する前記現像剤の高さが少なくとも当該下方位置の下流側を通過する前記現像剤の高さよりも低くなるように前記現像剤を搬送することを特徴とする現像装置。 A developing device for containing a developer having toner and a carrier and developing a latent image formed on an image carrier,
A developer carrying body facing the image carrying body and carrying the developer;
A first conveying member facing the developer carrying member and conveying the developer in the longitudinal direction;
Opposite the first conveying member via a partition member, convey the developer in a direction opposite to the conveying direction of the first conveying member, and form a circulation path for the developer together with the first conveying member A second conveying member that
A replenishing port disposed above the second conveying member for replenishing toner into the developer circulating in the circulation path,
The second transport unit transports the developer so that the height of the developer passing through a position below the replenishing port is at least lower than the height of the developer passing through the downstream side of the lower position. A developing device.
装置内に収容された前記現像剤の一部を排出する現像剤排出手段と、
をさらに備えたことを特徴とする請求項1〜請求項8のいずれかに記載の現像装置。 A carrier replenishing means for replenishing a new carrier in the apparatus;
Developer discharging means for discharging a part of the developer accommodated in the apparatus;
The developing device according to claim 1, further comprising:
請求項1〜請求項10のいずれかに記載の現像装置と前記像担持体とが一体化されたことを特徴とするプロセスカートリッジ。 A process cartridge that is detachably installed on the main body of the image forming apparatus,
11. A process cartridge in which the developing device according to claim 1 and the image carrier are integrated.
An image forming apparatus comprising the developing device according to claim 1 and the image carrier.
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