JP2008026572A - Developing device - Google Patents

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圭亮 内田
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a developing device that can prevent replenished toner from reaching a developing sleeve directly in a low-charged state or uncharged state, then, prevent image density unevenness, toner scattering, etc., and to provide a developing unit and an image forming apparatus. <P>SOLUTION: The developing device includes: a toner-replenishment-side agitating screw 11 as an agitating means for agitating and dispersing a two-component developer consisting of toner and a carrier in a developer container and conveying it to a predetermined position; a toner replenishing device 30 as a toner replenishing means for replenishing toner consumed for development; and a mono pump as an air replenishing means for replenishing air, wherein an air blast nozzle 32 connected to the mono pump is disposed upstream of the toner replenishment hole 20 to which the toner is replenished, in the conveying direction of the two-component developer. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、電子写真方式の画像形成装置における現像装置に関するものである。   The present invention relates to a developing device in an electrophotographic image forming apparatus.

近年、複写機やプリンタなどの電子写真技術用いた画像形成装置の小型化やパーソナル化の市場要求に伴って、その現像装置の小型化が図られている。また、こうした要求に伴って、トナーが無くなった時点で、現像装置ごと交換する使い捨てタイプの現像装置や、この現像装置の他に、原稿画像の静電潜像が形成される潜像担持体(感光体)、および感光体上に残留したトナーを除去するクリーニング部などが一体化された、いわゆるプロセスカートリッジも一般に広く用いられるようになってきている。   2. Description of the Related Art In recent years, along with market demands for image forming apparatuses using electrophotographic technology such as copiers and printers and for personalization, the developing apparatuses have been downsized. Further, in response to such a request, when the toner runs out, the disposable developing device that is replaced with the developing device, or a latent image carrier (on which an electrostatic latent image of the original image is formed) in addition to the developing device. A so-called process cartridge in which a photosensitive member) and a cleaning unit for removing toner remaining on the photosensitive member are integrated is also widely used.

電子写真画像形成方法の一つ、いわゆる2成分現像方式では、一般に現像剤はキャリア(直径30〜200ミクロンの鉄粉)、トナー(直径10ミクロンの顔料などが分散された微小樹脂粉体)の2種からなっている。両者を混合、攪拌することにより、トナーはキャリアとの摩擦によって帯電される。この摩擦帯電が不均一、もしくは不十分である場合、画質劣化、飛散トナーの増大という問題が発生する。   In one of the electrophotographic image forming methods, the so-called two-component development method, generally, the developer is a carrier (iron powder having a diameter of 30 to 200 microns), toner (a fine resin powder in which a pigment having a diameter of 10 microns is dispersed). It consists of two kinds. By mixing and stirring both, the toner is charged by friction with the carrier. When this triboelectric charge is non-uniform or insufficient, problems such as image quality deterioration and increase in scattered toner occur.

この摩擦帯電が不均一、不十分になる理由の一つとして以下のようなものがある。機械の高速化に伴い現像剤攪拌搬送部材は高速で回転し、かつ、トナーは微小粒子であるため、補給されたトナーの一部が現像剤とうまく攪拌されずに飛散、浮遊あるいは現像剤面を上滑りして移動する。このようなトナーが現像ローラに搬送されて現像領域へ搬送されると、未帯電、逆帯電、弱帯電の帯電不良トナーが、非画像部の地汚れ、濃度ムラ、トナー飛散を生じさせる。   One of the reasons why this triboelectric charge becomes uneven and insufficient is as follows. As the machine speed increases, the developer agitating and conveying member rotates at a high speed, and the toner is fine particles. Therefore, a part of the replenished toner is scattered or floated without being agitated well with the developer. Move up and down. When such toner is transported to the developing roller and transported to the developing area, uncharged, reversely charged, and weakly charged poorly charged toner causes non-image area background contamination, density unevenness, and toner scattering.

この補給トナーの上滑り問題は、特に補給されたトナーの流動特性、表面特性が、既に充填されている現像剤と異なるためにうまく混合できないために生ずるためである、と考えられている。現像剤の表面特性は履歴に依存するものであり、補給トナーと現像剤の流動性などのパラメータを常時等しくさせることは非常に難しい。   It is thought that the problem of the top slip of the replenished toner is caused by the fact that the replenished toner cannot be mixed well because the flow characteristics and surface characteristics of the replenished toner are different from the already filled developer. The surface characteristics of the developer depend on the history, and it is very difficult to always make the parameters such as the fluidity of the replenishment toner and the developer equal.

また、スクリュー形状によってはキャリアとトナーを十分に攪拌することができない場合がある。これは粉体表面とスクリューとの摩擦現象が絡むが、計測、数値シミュレーション共に困難であり、従来設計者の経験に頼っているところが多かった。   Further, depending on the screw shape, the carrier and the toner may not be sufficiently stirred. Although this involves the friction phenomenon between the powder surface and the screw, both measurement and numerical simulation are difficult, and many rely on the experience of conventional designers.

このような問題を解消するために、従来の現像装置では、補給側攪拌室のスクリューの下流に付けるフィンの数を上流側よりも多くすることによって、補給側攪拌室の剤レベルを上流と下流で変化させる構成が提案されている(例えば、特許文献1参照)。これは、スクリュー形状のみの対策であるため、補給トナーと現像剤の混合はフィン回転半径内の領域にとどまり、剤の表面で発生する上滑り対策としては不十分である。   In order to eliminate such a problem, in the conventional developing device, the number of fins attached downstream of the screw in the replenishment side stirring chamber is made larger than that in the upstream side, so that the agent level in the replenishment side stirring chamber is increased between upstream and downstream. The structure to change is proposed (for example, refer patent document 1). Since this is a countermeasure only for the screw shape, the mixing of the replenishing toner and the developer stays in the region within the fin rotation radius, which is insufficient as a countermeasure against the upper slip generated on the surface of the agent.

一方、エアーを用いて現像剤やトナーを搬送しているものがある(例えば、特許文献2、3、4参照)。これらは現像器外に設けられたトナー補給装置に、エアー供給手段を有しており、エアーによって流動性を増加することで搬送効率を向上させ、コスト低減、信頼性向上、設計余裕度向上などに効果を有する。しかしながら、これらの発明においても、現像剤に補給トナーを供給する際に、エアーを多く含み流動性が増加した補給トナーによっても攪拌性が十分向上するとは言えない。   On the other hand, there is one that transports developer and toner using air (see, for example, Patent Documents 2, 3, and 4). These have an air supply means in the toner replenishing device provided outside the developing unit, and increase the fluidity by air to improve the conveyance efficiency, reduce the cost, improve the reliability, improve the design margin, etc. Has an effect. However, even in these inventions, when supplying the replenishment toner to the developer, it cannot be said that the agitation is sufficiently improved even by the replenishment toner that contains a large amount of air and has increased fluidity.

さらに、トナーの帯電量の低下や現像剤としての流動性の低下を防ぐため、現像器内の現像剤の湿度に応じて現像器内に乾燥気体(例えば、窒素ガス)を供給し、現像剤の湿度を一定に保っているものもある(例えば、特許文献5参照)。
特開2004−272017号公報 特開平11−272075号公報 特開2005−141271号公報 特開2005−250508号公報 特開平6−19293号公報
Further, in order to prevent a decrease in the charge amount of the toner and a decrease in the fluidity as the developer, a dry gas (for example, nitrogen gas) is supplied into the developer according to the humidity of the developer in the developer. Some of them maintain a constant humidity (see, for example, Patent Document 5).
JP 2004-272017 A JP-A-11-272075 JP 2005-141271 A JP 2005-250508 A JP-A-6-19293

前述のように、従来の現像装置においては、補給トナーの上滑り防止、トナーの均一分散を図るには不十分な点があった。   As described above, the conventional developing device has insufficient points to prevent the replenishment toner from slipping and to uniformly disperse the toner.

本発明は、従来の問題を解決するためになされたもので、補給されたトナーが低帯電もしくは未帯電状態で直接現像スリーブに到達することを防止でき、画像濃度ムラ、トナー飛散などを防止することのできる現像装置、現像ユニットおよび画像形成装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve the conventional problems, and can prevent the replenished toner from reaching the developing sleeve directly in a low-charged state or an uncharged state, thereby preventing image density unevenness and toner scattering. An object is to provide a developing device, a developing unit, and an image forming apparatus.

本発明は、前記課題を解決するため、現像剤中にエアーを効果的に混入させることにより、トナー補給箇所において現像剤と補給トナーの混合を促進させる状態を作り出し、新規補給トナーが常時現像剤と速やかに十分攪拌するようにしたものである。   In order to solve the above-mentioned problems, the present invention creates a state in which mixing of developer and replenishment toner is promoted at a toner replenishment location by effectively mixing air into the developer, and a new replenishment toner is always used as a developer. And quickly agitate sufficiently.

請求項1に記載の現像装置は、トナーとキャリアからなる2成分現像剤を、現像剤容器内に配設された2本のスクリューの回転によって、攪拌、分散して所定位置に搬送する攪拌手段と、現像によって消費されたトナーを補給するトナー補給手段と、前記トナー補給手段によってトナーが補給される箇所に対して、前記攪拌手段による搬送方向の上流側にエアーを供給するエアー供給手段と、を備え、前記エアー供給手段がエアーを供給するタイミングは、前記箇所にトナーが補給されるタイミングに対して、一定時間早い構成を有している。   The developing device according to claim 1, wherein the two-component developer composed of toner and carrier is stirred and dispersed by rotation of two screws provided in the developer container and conveyed to a predetermined position. A toner replenishing unit that replenishes toner consumed by development, and an air supply unit that supplies air to the upstream side in the transport direction by the agitation unit with respect to a location where the toner is replenished by the toner replenishing unit; The air supply means supplies the air at a timing earlier than the timing at which the toner is replenished by a certain time.

請求項2に記載の現像装置は、請求項1において、前記エアー供給手段のエアー注入口の先端部位置が、2成分現像剤の搬送方向に対して可変である構成を有している。   According to a second aspect of the present invention, there is provided the developing device according to the first aspect, wherein the position of the tip of the air inlet of the air supply means is variable with respect to the conveying direction of the two-component developer.

請求項3に記載の現像装置は、請求項1において、前記エアー供給手段のエアー注入口が複数ある構成を有している。   According to a third aspect of the present invention, there is provided the developing device according to the first aspect, wherein the air supply means has a plurality of air inlets.

請求項4に記載の現像装置は、請求項1において、前記トナー補給手段は、前記エアー供給手段のエアー注入により2成分現像剤の界面に形成されるエアー噴出面に向けてトナーを補給する構成を有している。   According to a fourth aspect of the present invention, there is provided the developing device according to the first aspect, wherein the toner replenishing unit replenishes toner toward an air ejection surface formed at an interface of the two-component developer by air injection of the air supply unit. have.

請求項5に記載の現像装置は、請求項1において、前記攪拌手段のスクリューの軸壁面に、前記エアー供給手段のエアー注入口の先端部を設けた構成を有している。   According to a fifth aspect of the present invention, there is provided the developing device according to the first aspect, wherein the tip of the air inlet of the air supply means is provided on the axial wall surface of the screw of the stirring means.

請求項6に記載の現像装置は、請求項1において、前記攪拌手段のスクリューが所定の条件に応じて順逆方向に回転する構成を有している。   A developing device according to a sixth aspect of the present invention is the developing device according to the first aspect, wherein the screw of the stirring means rotates in a forward and reverse direction according to a predetermined condition.

請求項7に記載の現像装置は、請求項1において、前記箇所に近接する領域における、前記攪拌手段のスクリューの翼形状の一部が、少なくとも前記スクリューの軸方向に対して平行、かつ2成分現像剤の搬送方向に対して垂直である領域を有する形状である構成を有している。   A developing device according to a seventh aspect is the developing device according to the first aspect, wherein a part of the blade shape of the screw of the stirring means in the region close to the location is at least parallel to the axial direction of the screw and has two components It has a configuration having a shape having a region perpendicular to the developer conveyance direction.

請求項8に記載の現像ユニットは、請求項1から請求項7のいずれか1項に記載の現像装置と、潜像担持体と、帯電装置と、前記潜像担持体のクリーニング装置と、の少なくとも2以上を一体形成した構成を有している。   A developing unit according to an eighth aspect includes: the developing device according to any one of the first to seventh aspects; a latent image carrier; a charging device; and a cleaning device for the latent image carrier. At least two or more are integrally formed.

請求項9に記載の画像形成装置は、請求項8に記載の現像ユニットを備えた構成を有している。   An image forming apparatus according to a ninth aspect includes the developing unit according to the eighth aspect.

本発明は、攪拌手段による搬送方向の上流側にエアーを供給するエアー供給手段を備え、前記エアー供給手段がエアーを供給するタイミングは、トナー補給手段によって所定の箇所にトナーが補給されるタイミングよりも一定時間早くすることにより、補給されたトナーが低帯電もしくは未帯電状態で直接現像スリーブに到達することを防止でき、画像濃度ムラ、トナー飛散などを防止することができるという効果を有する現像装置を提供することができる。   The present invention includes an air supply unit that supplies air to the upstream side in the conveyance direction by the stirring unit, and the timing at which the air supply unit supplies the air is higher than the timing at which the toner is supplied to a predetermined location by the toner supply unit. The developing device has the effect of preventing the replenished toner from reaching the developing sleeve directly in a low or uncharged state and preventing unevenness in image density, toner scattering, etc. Can be provided.

以下、本発明の現像装置を適用した画像形成装置について、図面を用いて説明する。   Hereinafter, an image forming apparatus to which a developing device of the present invention is applied will be described with reference to the drawings.

図1は、本発明の実施の一形態としてのカラー画像形成装置を示す断面図である。これは、具体的にはタンデム型間接転写方式の電子写真複写装置(以下「カラー複写装置」ともいう)である。   FIG. 1 is a cross-sectional view showing a color image forming apparatus as an embodiment of the present invention. More specifically, this is a tandem indirect transfer type electrophotographic copying apparatus (hereinafter also referred to as “color copying apparatus”).

図1において、カラー複写装置は、複写装置本体100と、複写装置本体100を載せる給紙テーブル200と、複写装置本体100に取り付けられたスキャナ300と、スキャナ300の上に取り付けられた自動原稿搬送装置(ADF)400と、を有する構成である。   In FIG. 1, a color copying apparatus includes a copying apparatus main body 100, a paper feed table 200 on which the copying apparatus main body 100 is placed, a scanner 300 attached to the copying apparatus main body 100, and an automatic document transport attached on the scanner 300. Device (ADF) 400.

複写装置本体100の中央には、横方向へ延びる無端ベルト状の中間転写体110を設ける。ここでは、中間転写体110を3つ支持ローラ114、115、116に掛け回して、図中、時計回りに回転搬送可能としている。また、3つ支持ローラ114、115、116の中、支持ローラ115の左側に中間転写体クリーニング装置117を設けている。これは、画像転写後に中間転写体110上に残留する残留トナーを除去するものである。   In the center of the copying apparatus main body 100, an endless belt-like intermediate transfer body 110 extending in the lateral direction is provided. Here, the intermediate transfer member 110 is wound around three support rollers 114, 115, and 116 so as to be able to rotate and convey clockwise in the figure. An intermediate transfer member cleaning device 117 is provided on the left side of the support roller 115 among the three support rollers 114, 115, 116. This removes residual toner remaining on the intermediate transfer body 110 after image transfer.

また、3つ支持ローラ114、115、116の中、支持ローラ114と支持ローラ115の間に張り渡した中間転写体110上には、その搬送方向(ベルト移動方向)に沿って、ブラック、イエロー、マゼンタ、シアンの4つの画像形成手段118を横に並べて配置し、タンデム画像形成部120を構成している。タンデム画像形成部120の直上には、露光装置121を設けている。   Of the three support rollers 114, 115, 116, the intermediate transfer body 110 stretched between the support rollers 114 and 115 is black, yellow, and yellow along the transport direction (belt movement direction). , Magenta, and cyan image forming means 118 are arranged side by side to constitute a tandem image forming unit 120. An exposure device 121 is provided immediately above the tandem image forming unit 120.

また、中間転写体110を挟んでタンデム画像形成部120と反対側には、2次転写装置122を設けている。これは、2つのローラ123間に、無端ベルトからなる2次転写ベルト124を掛け渡して構成し、中間転写体110を介して支持ローラ116に押し当てて配置し、中間転写体110上の画像をシートに転写する。   Further, a secondary transfer device 122 is provided on the side opposite to the tandem image forming unit 120 with the intermediate transfer member 110 interposed therebetween. This is formed by suspending a secondary transfer belt 124 formed of an endless belt between two rollers 123 and pressing the support roller 116 via the intermediate transfer body 110 to arrange an image on the intermediate transfer body 110. Is transferred to a sheet.

2次転写装置122の横には、シートに転写された画像を定着する定着装置125を設けている。ここでは、無端ベルトからなる定着ベルト126に加圧ローラ127を押し当てている。2次転写装置122は、画像転写後のシートを定着装置125へと搬送するシート搬送機能も具備している。なお、2次転写装置122および定着装置125の下に、タンデム画像形成部120と平行に、シートの両面に画像を記録するためにシートを反転するシート反転装置128を設けている。   Next to the secondary transfer device 122, a fixing device 125 for fixing the image transferred to the sheet is provided. Here, the pressure roller 127 is pressed against the fixing belt 126 formed of an endless belt. The secondary transfer device 122 also has a sheet conveying function for conveying the image-transferred sheet to the fixing device 125. A sheet reversing device 128 for reversing the sheet for recording images on both sides of the sheet is provided below the secondary transfer device 122 and the fixing device 125 in parallel with the tandem image forming unit 120.

前述のカラー複写装置を用いて複写する場合、ADF400の原稿台130上に原稿をセットする。または、ADF400を開いてスキャナ300のコンタクトガラス132上に原稿をセットし、ADF400を閉じて原稿を押さえる。次いで、不図示のスタートキーを操作すると、原稿台130上にセットされた原稿をコンタクトガラス132上に搬送してから、または直ちにスキャナ300を駆動し、第1走行体133および第2走行体134を走行させる。次いで、第1走行体133で光源から光を射出すると共に、原稿面からのり反射光をさらに反射して第2走行体134に向け、第2走行体134のミラーで反射して結像レンズ135を透して読取センサ136に入射し、原稿の内容を読み取る。   When copying using the above-described color copying apparatus, a document is set on the document table 130 of the ADF 400. Alternatively, the ADF 400 is opened, a document is set on the contact glass 132 of the scanner 300, the ADF 400 is closed, and the document is pressed. Next, when a start key (not shown) is operated, the scanner 300 is driven after the document set on the document table 130 is conveyed onto the contact glass 132 or immediately, and the first traveling body 133 and the second traveling body 134 are driven. To run. Next, the first traveling body 133 emits light from the light source, and reflected light reflected from the document surface is further reflected toward the second traveling body 134 and reflected by the mirror of the second traveling body 134 to form the imaging lens 135. And enters the reading sensor 136 to read the content of the document.

また、不図示のスタートキーを操作すると、給紙テーブル200の給紙ローラ142の1つを選択して回転し、ペーパーバンク143に多段に具備した給紙カセット144の1つからシートを繰り出し、分離ローラ145で1枚ずつ分離して給紙路146に入れ、搬送ローラ147で搬送して複写装置本体100の給紙路148に導き、レジストローラ149に突き当てて止める。次いで、中間転写体110上の合成カラー画像にタイミングを合わせてレジストローラ149を回転し、中間転写体110と2次転写装置122の間にシートを送り込み、2次転写装置122で転写してシート上にカラー画像を記録する。画像転写後のシートは、2次転写装置122から定着装置125へと搬送し、定着装置125で熱と圧力を加えて転写画像を定着した後、切換爪155で切り換えて排出ローラ156で排出し、排紙トレイ157上にスタックする。または、切換爪155で切り換えてシート反転装置128に入れ、ここで反転して再び転写位置へと導き、裏面にも画像を記録してから排出ローラ156で排紙トレイ157に排出する。   Further, when a start key (not shown) is operated, one of the paper feed rollers 142 of the paper feed table 200 is selected and rotated, and a sheet is fed out from one of paper feed cassettes 144 provided in multiple stages in the paper bank 143. The paper is separated one by one by the separation roller 145 and put into the paper feed path 146, transported by the transport roller 147, guided to the paper feed path 148 of the copying apparatus main body 100, and abutted against the registration roller 149 and stopped. Next, the registration roller 149 is rotated in synchronization with the composite color image on the intermediate transfer member 110, and the sheet is fed between the intermediate transfer member 110 and the secondary transfer device 122. The sheet is transferred by the secondary transfer device 122 and transferred. Record a color image on top. The image-transferred sheet is conveyed from the secondary transfer device 122 to the fixing device 125, and heat and pressure are applied by the fixing device 125 to fix the transferred image. Then, the sheet is switched by the switching claw 155 and discharged by the discharge roller 156. And stacked on the paper discharge tray 157. Alternatively, the sheet is switched by the switching claw 155 and is put into the sheet reversing device 128, where it is reversed and guided again to the transfer position, and an image is recorded also on the back surface, and then discharged to the discharge tray 157 by the discharge roller 156.

一方、中間転写体クリーニング装置117では、画像転写後の中間転写体110上に残留する残留トナーを除去し、タンデム画像形成部120による次の画像形成に備える。なお、タンデム画像形成部120において、個々の画像形成手段118は、ドラム状の感光体1の周りに、帯電装置、現像装置、1次転写装置、感光体クリーニング装置、除電装置などを具備している。ここで、感光体1、帯電装置、現像装置、1次転写装置、感光体クリーニング装置、除電装置のいずれか(例えば、感光体1、帯電装置、現像装置、感光体クリーニング装置の少なくとも2以上)は、現像ユニット(いわゆるプロセスカートリッジ)として一体化されている。   On the other hand, the intermediate transfer body cleaning device 117 removes residual toner remaining on the intermediate transfer body 110 after image transfer, and prepares for the next image formation by the tandem image forming unit 120. In the tandem image forming unit 120, each image forming unit 118 includes a charging device, a developing device, a primary transfer device, a photoconductor cleaning device, a static elimination device, and the like around the drum-shaped photoconductor 1. Yes. Here, the photosensitive member 1, the charging device, the developing device, the primary transfer device, the photosensitive member cleaning device, or the charge eliminating device (for example, at least two or more of the photosensitive member 1, the charging device, the developing device, and the photosensitive member cleaning device). Are integrated as a developing unit (so-called process cartridge).

図2は、現像装置を示す断面図である。図3は、前記現像装置における現像剤容器内の構成を示す断面図である。   FIG. 2 is a sectional view showing the developing device. FIG. 3 is a cross-sectional view showing the configuration inside the developer container in the developing device.

図2において、現像装置61は現像剤容器内に、現像剤攪拌手段としてのトナー補給側攪拌スクリュー11、現像剤担持体側攪拌スクリュー12、現像剤担持体(現像ローラ)13を備える。第1の現像剤撹拌室14の容器外壁には不図示のトナー補給口(図3の20に相当する)を設け、不図示のトナー補給装置(図の30に相当する)からトナーを供給するようにしている。以後、第1の現像剤攪拌室を補給側攪拌室14と呼ぶ。トナー補給側攪拌スクリュー11は、トナー補給装置から補給されたトナーと現像剤容器内の現像剤(磁性粒子とトナーとを有する2成分現像剤)とを攪拌、搬送する。また、第2の現像剤撹拌室15(現像剤担持体側)の攪拌スクリュー12は、現像剤容器内の現像剤を攪拌、搬送する。以後、第2の現像剤攪拌室を現像側攪拌室15と呼ぶ。   In FIG. 2, the developing device 61 includes, in a developer container, a toner replenishment side stirring screw 11 as a developer stirring means, a developer carrier side stirring screw 12, and a developer carrier (developing roller) 13. A toner supply port (not shown) (corresponding to 20 in FIG. 3) is provided on the outer wall of the container of the first developer stirring chamber 14, and toner is supplied from a toner supply device (corresponding to 30 in FIG. 3). I am doing so. Hereinafter, the first developer stirring chamber is referred to as a supply side stirring chamber 14. The toner replenishing side agitation screw 11 agitates and conveys the toner replenished from the toner replenishing device and the developer (two-component developer having magnetic particles and toner) in the developer container. Further, the agitation screw 12 in the second developer agitation chamber 15 (developer carrier side) agitates and conveys the developer in the developer container. Hereinafter, the second developer stirring chamber is referred to as a development side stirring chamber 15.

また、図3に示すように、現像剤容器65内の補給側攪拌室14と現像側攪拌室15は仕切り板80で仕切られており、現像剤容器65の両端部には現像剤を受け渡すための開口部がある。また、例えば補給トナーはトナー補給口20の位置で、上方から落下させることで注入される。   Further, as shown in FIG. 3, the replenishment side stirring chamber 14 and the development side stirring chamber 15 in the developer container 65 are partitioned by a partition plate 80, and the developer is delivered to both ends of the developer container 65. There is an opening for. Further, for example, the replenishing toner is injected by dropping from above at the position of the toner replenishing port 20.

[第1の実施例]
図4は、トナー補給装置30から補給側攪拌室14へトナーを補給する様子を示す模式図である。これは、現像剤容器65を視点方向A(図3に示す)から見たものである。また、重力方向は図中、上から下へ向いている。
[First embodiment]
FIG. 4 is a schematic diagram showing how toner is supplied from the toner supply device 30 to the supply side stirring chamber 14. This is the developer container 65 viewed from the viewpoint direction A (shown in FIG. 3). The direction of gravity is from top to bottom in the figure.

図4に示すように、トナー補給装置30は不図示のトナー貯蔵装置から、補給トナーを補給トナー搬送スクリュー31によって搬送し、重力によって開口部(図中、左端側)から補給側攪拌室14に落下させて補給する。補給側攪拌室14において、この補給トナーが現像剤中に落下する領域を、トナー補給口20という。   As shown in FIG. 4, the toner replenishing device 30 conveys replenished toner from a toner storage device (not shown) by a replenishing toner conveying screw 31, and enters the replenishing side stirring chamber 14 from the opening (left side in the figure) by gravity. Drop and replenish. A region where the replenishment toner falls into the developer in the replenishment side stirring chamber 14 is referred to as a toner replenishment port 20.

補給側攪拌室14の下部には、補給側攪拌スクリュー11と接触しない位置、かつ現像剤の搬送方向に対してトナー補給口20より上流側に、エアー噴出口(ノズル)32が挿入されている。エアー噴出口32は、不図示の一軸偏心スクリューによる容積変化型のポンプ(以下「モノポンプ」という)に接続されており、任意のタイミング、任意の時間、エアーを挿入させることができる。モノポンプは高圧力損失の系にも対応し、かつ粉体場でも使用可能なポンプである。モノポンプを用いることにより、例えば0.3(s)間、5k(Pa)の圧力を加えると、補給側攪拌室14の現像剤中において、エアー挿入口付近にかさ密度の小さい粉体領域が生じる。この領域は非常に混合性が高く、この領域を用いて補給トナーを適切に現像剤中に混合することが可能となる。   An air outlet (nozzle) 32 is inserted below the replenishment side stirring chamber 14 at a position not in contact with the replenishment side stirring screw 11 and upstream of the toner replenishment port 20 with respect to the developer transport direction. . The air ejection port 32 is connected to a volume change type pump (hereinafter referred to as “mono pump”) using a single-shaft eccentric screw (not shown), and air can be inserted at an arbitrary timing and an arbitrary time. The mono pump is compatible with high pressure loss systems and can be used in powder fields. For example, when a pressure of 5 k (Pa) is applied for 0.3 (s) by using a monopump, a powder region having a small bulk density is generated in the vicinity of the air insertion port in the developer in the replenishing side stirring chamber 14. . This region has a very high mixing property, and the replenishment toner can be appropriately mixed into the developer using this region.

現像剤内に補給されたトナーがどのように分散していくかを、直接観察することは可視光によっては不可能である。そこで、同一出願人による特願2005−075247号(整理番号:200413529)、特願2005−269535号(整理番号:200504037)に記載の金属トレーサを用いたX線可視化技術を適用してこの効果を検証する。   Direct observation of how the toner replenished in the developer is dispersed is impossible with visible light. Therefore, this effect is achieved by applying the X-ray visualization technique using the metal tracer described in Japanese Patent Application No. 2005-075247 (reference number: 200403529) and Japanese Patent Application No. 2005-269535 (reference number: 200505037) by the same applicant. Validate.

ここで、粉体には現像剤を模擬した「JIS−Z8901」に規定されるグラスビーズ「GBL100」を使用した。また、金属トレーサは同一の平均直径のタングステン粉体を用いた。両者の特性を図5に示す。前記特願2005−075247号に記載のX線可視化技術では、比重の差による剤(例えば、グラスビーズ)と金属トレーサ(例えば、タングステン粉体)との乖離が、このようなスクリュー搬送系では殆ど問題にならないことを証明している。補給トナーが供給される状態と同一の状態で、金属トレーサを注入し、この金属トレーサの挙動を可視化、観察することで混合の状態を評価する。
図6は、グラスビーズと金属トレーサの混合性を評価するのに使用した補給側攪拌スクリュー11と補給側攪拌室14の形状を示す断面図である。
Here, glass beads “GBL100” defined in “JIS-Z8901” simulating a developer was used as the powder. Further, tungsten powder having the same average diameter was used as the metal tracer. The characteristics of both are shown in FIG. In the X-ray visualization technology described in Japanese Patent Application No. 2005-075247, the difference between the agent (for example, glass beads) and the metal tracer (for example, tungsten powder) due to the difference in specific gravity is almost no in such a screw conveyance system. Prove that it doesn't matter. The state of mixing is evaluated by injecting a metal tracer in the same state as the supply of replenishing toner, and visualizing and observing the behavior of the metal tracer.
FIG. 6 is a cross-sectional view showing the shapes of the replenishment side agitation screw 11 and the replenishment side agitation chamber 14 used for evaluating the mixing properties of the glass beads and the metal tracer.

ここで、スクリューピッチは25mm、スクリュー軸径は6mm、スクリュー直径は18mm、攪拌室幅は20mmである。   Here, the screw pitch is 25 mm, the screw shaft diameter is 6 mm, the screw diameter is 18 mm, and the stirring chamber width is 20 mm.

図7は、金属トレーサの混入前後の補給側攪拌室14のX線透過像を示す図である。図8は、前記モノポンプの圧力発生のプロファイルを示す図である。   FIG. 7 is a view showing an X-ray transmission image of the replenishment side stirring chamber 14 before and after mixing of the metal tracer. FIG. 8 is a diagram showing a pressure generation profile of the monopump.

図7(a)はトレーサ混入前の可視化像であり、トレーサ注入装置40とスクリュー11のX線透過像が写っている。ここで、矢印は現像剤を模擬したグラスビーズの搬送方向である。図7(b)は、補給側攪拌室14の下部にエアー噴出口を有しない場合の金属トレーサのパスラインを示している。図7(c)は、補給側攪拌室14の下部にエアー噴出口を有する場合の金属トレーサのパスラインを示している。なお、(b)、(c)ともスクリューの回転数は、24rpmである。前述のパスライン像は、前記特願2005−269535号に記載の手法によって作成する。パスラインとは各時間のトレーサ像を、時間に渡って積分した画像を言う。図7の観察領域は図3中、点線で示す観察範囲に相当し、重力が作用する方向は紙面に垂直方向である。また、図8において、x軸が時間(秒)を示し、y軸が大気との吸気側での圧力差を示す。   FIG. 7A is a visualized image before the tracer is mixed, and X-ray transmission images of the tracer injection device 40 and the screw 11 are shown. Here, the arrow indicates the conveyance direction of the glass beads simulating the developer. FIG. 7 (b) shows a metal tracer pass line in the case where there is no air outlet at the bottom of the replenishment side stirring chamber 14. FIG. 7C shows a pass line of a metal tracer in the case where an air outlet is provided at the lower part of the replenishment side stirring chamber 14. In both (b) and (c), the rotational speed of the screw is 24 rpm. The aforementioned pass line image is created by the method described in Japanese Patent Application No. 2005-269535. The pass line is an image obtained by integrating the tracer image at each time over time. The observation region in FIG. 7 corresponds to the observation range indicated by the dotted line in FIG. 3, and the direction in which gravity acts is the direction perpendicular to the paper surface. In FIG. 8, the x-axis indicates time (seconds), and the y-axis indicates the pressure difference on the intake side from the atmosphere.

ここで、図7(b)と図7(c)のパスラインの挙動を比較する。大きく異なるのは、下記の2点である。1) エアー挿入ありではパスラインが大きく拡散している。2)エアー挿入ありではトレーサ投入直後に図7(c)で○枠で示すように搬送方向と逆方向にわずかに移動している。エアー挿入によってトレーサ注入口付近の剤密度(かさ密度)は低下しており、トレーサは容易に剤中心部にまで到達する。これは、スクリュー翼との位置関係によって搬送方向と逆方向に移動するためと考えられる。さらに、1)の効果であるパスラインの拡散について、系の拡散の大きさを示す拡散係数を、次のような画像計測手法(手順1から手順6)によって定量的に計測した。   Here, the behavior of the pass lines in FIG. 7B and FIG. 7C will be compared. There are two major differences. 1) Pass line is greatly diffused with air insertion. 2) With air insertion, immediately after turning on the tracer, it moves slightly in the direction opposite to the transport direction as shown by the circle in FIG. 7 (c). The agent density (bulk density) in the vicinity of the tracer inlet is lowered by air insertion, and the tracer easily reaches the center of the agent. This is considered to move in the direction opposite to the conveying direction due to the positional relationship with the screw blades. Further, regarding the diffusion of the pass line, which is the effect of 1), the diffusion coefficient indicating the magnitude of the system diffusion was quantitatively measured by the following image measurement technique (procedure 1 to procedure 6).

手順1では、前記特願2005−269535号に記載の手法によって、X線透過像から背景を除去し、トレーサ像のみとなった可視化像を用意する。   In the procedure 1, the background is removed from the X-ray transmission image by the method described in Japanese Patent Application No. 2005-269535, and a visualized image having only a tracer image is prepared.

手順2では、スクリューの中心軸にトレーサ画像領域の重心が位置した状態を、前記可視化像から複数選択する。具体的には、図9(a)、(b)に示す2時刻(time=t1,t2(t2>t1))における可視化像(背景あり)から背景を除去し、図9(c)、(d)に示す可視化像(背景なし)を取得する。   In step 2, a plurality of states in which the center of gravity of the tracer image area is located on the central axis of the screw are selected from the visualized images. Specifically, the background is removed from the visualized image (with background) at two times (time = t1, t2 (t2> t1)) shown in FIGS. 9A and 9B, and FIGS. The visualized image (without background) shown in d) is acquired.

手順3では、手順2で選択した画像の金属トレーサを楕円体と仮定し、長軸方向に各画素(以下「ピクセル」という)ごとに、画素濃度分布を計測する。ここで、図11(a)は前記time=t1における金属トレーサの長軸方向の画素濃度計測直線を示し、図11(b)は前記time=t2における金属トレーサの長軸方向の画素濃度計測直線を示している。   In step 3, the metal tracer of the image selected in step 2 is assumed to be an ellipsoid, and the pixel density distribution is measured for each pixel (hereinafter referred to as “pixel”) in the major axis direction. Here, FIG. 11A shows a pixel density measurement line in the major axis direction of the metal tracer at time = t1, and FIG. 11B shows a pixel density measurement line in the major axis direction of the metal tracer at time = t2. Is shown.

金属トレーサは、スクリューの中心軸を中心として、ほぼ螺旋運動を行っている。X線画像は2次元投影面であるため、トレーサ領域の変化を相対的に比較するためには、投影面とトレーサの位置関係が同じである必要がある。今回は、スクリューの中心軸に位置しているトレーサ像を計測に用いた。ここで、図10は金属トレーサ51、52とX線投影面のスクリュー中心軸上のトレーサ像53、54との対応を示している。なお、さらに(1)トレーサ領域の大きさが螺旋運動の回転半径に対して十分小さいこと、(2)トレーサの楕円長軸方向が螺旋運動の回転方向(回転円の接線方向)に平行に位置してなくてはならないこと、を満たす範囲が、観察上問題無い範囲だと考えられる。   The metal tracer performs a spiral motion about the central axis of the screw. Since the X-ray image is a two-dimensional projection plane, the positional relationship between the projection plane and the tracer needs to be the same in order to relatively compare changes in the tracer area. This time, the tracer image located on the central axis of the screw was used for measurement. Here, FIG. 10 shows the correspondence between the metal tracers 51 and 52 and the tracer images 53 and 54 on the screw central axis of the X-ray projection plane. Furthermore, (1) the size of the tracer region is sufficiently small with respect to the rotational radius of the spiral motion, and (2) the elliptical long axis direction of the tracer is located in parallel with the rotational direction of the spiral motion (tangential direction of the rotational circle). The range that satisfies what must be done is considered to be a range where there is no problem in observation.

手順4では、濃度値に一定の係数を掛けて、各時刻における画素濃度分布がx軸と囲む面積が、それぞれ面積「1」になるようにする。この作業を以下「規格化」という。
トレーサ領域は拡散していくが、全体の質量(画素濃度=密度を領域に渡って積分した値)は変わらない。一方、トレーサ楕円体の体積Vは「V=4π(abc)/3」で表される(a、b、cは楕円体のx、y、z軸方向の長さを示す)。ここで、長軸方向をx方向とする。また、X線透過画像では、画素濃度「u」とX線透過方向に位置する透過物質の密度「d」、透過距離「D」は指数関数の関係となっているが、今回の金属トレーサのように透過距離が非常に小さい場合、「d=ku(k:係数)」のような一次式で近似できる。
In step 4, the density value is multiplied by a certain coefficient so that the area surrounding the pixel density distribution at each time and the x-axis becomes the area “1”. This operation is hereinafter referred to as “standardization”.
Although the tracer area is diffused, the overall mass (pixel density = a value obtained by integrating the density over the area) does not change. On the other hand, the volume V of the tracer ellipsoid is represented by “V = 4π (abc) / 3” (a, b, and c indicate the lengths of the ellipsoid in the x, y, and z axis directions). Here, the major axis direction is the x direction. In the X-ray transmission image, the pixel density “u” and the density “d” and transmission distance “D” of the transmissive substance located in the X-ray transmission direction have an exponential relationship. Thus, when the transmission distance is very small, it can be approximated by a linear expression such as “d = ku (k: coefficient)”.

すると、長軸のx方向の濃度分布をu(x)、y方向をu(y)、z方向をu(z)とすると、トレーサ楕円体の質量としての「m」は式(1)で示される。   Then, if the concentration distribution in the x direction of the major axis is u (x), the y direction is u (y), and the z direction is u (z), then “m” as the mass of the tracer ellipsoid is given by equation (1). Indicated.

Figure 2008026572
Figure 2008026572

簡単のためにトレーサの拡散は長軸方向に伸びることで行われ、他の2方向の長さ変化、密度変化は無いと仮定すると、前記式(1)は下記の式(2)に近似できる(k′:定数)。   For the sake of simplicity, tracer diffusion is performed by extending in the major axis direction, and assuming that there is no change in length or density in the other two directions, the above equation (1) can be approximated by the following equation (2). (K ′: constant).

Figure 2008026572
Figure 2008026572

前述のように、トレーサの全質量は変わらないので、前記質量mが各時刻において一定値をとる。   As described above, since the total mass of the tracer does not change, the mass m takes a constant value at each time.

Figure 2008026572
Figure 2008026572

この式(3)はx方向の濃度分布を示すu(x)とx軸とが囲む面積を示す。この値は、時刻に依存せず、式(4)に示すように常に一定値をとる。   This expression (3) represents the area surrounded by u (x) indicating the concentration distribution in the x direction and the x axis. This value does not depend on time, and always takes a constant value as shown in Expression (4).

Figure 2008026572
Figure 2008026572

以後、u(x)の分布を正規分布で近似するために式(5)を示すグラフを考える。   Hereinafter, in order to approximate the distribution of u (x) with a normal distribution, a graph showing the equation (5) will be considered.

Figure 2008026572
Figure 2008026572

手順5では、手順4で得られたトレーサの長軸方向の濃度分布を正規分布と仮定し、最小二乗法によって適切な分散を求める。ここで、一般的な正規分布の確率密度関数式として式(6)を示す。但し、Uは濃度相対値、xは画素位置、σ2は分散を示す。 In step 5, the concentration distribution in the major axis direction of the tracer obtained in step 4 is assumed to be a normal distribution, and an appropriate variance is obtained by the least square method. Here, Equation (6) is shown as a probability density function equation of a general normal distribution. However, U is a density relative value, x is a pixel position, and σ 2 is variance.

Figure 2008026572
Figure 2008026572

これにより得られた結果の一例を、図12に示す。図12において、グラフのx軸は、トレーサ長軸における重心位置を原点(x=0)とした場合の画素距離(pixel)、y軸は規格化された画素濃度相対値である。なお、画素距離は補正係数「c」を掛けることで実際の空間距離(mm)に変換することができる。ここではc=0.166であった。   An example of the result obtained by this is shown in FIG. In FIG. 12, the x-axis of the graph is a pixel distance (pixel) when the center of gravity position on the tracer long axis is the origin (x = 0), and the y-axis is a normalized pixel density relative value. The pixel distance can be converted to an actual spatial distance (mm) by multiplying the correction coefficient “c”. Here, c = 0.166.

手順6では、好ましいエアー噴出タイミングを求める。一般的な1次元拡散方程式として式(7)を示す。但し、Uは濃度相対値、xは画素位置、tは時間、κ2は拡散係数を示す。 In step 6, a preferable air ejection timing is obtained. Equation (7) is shown as a general one-dimensional diffusion equation. However, U is a density relative value, x is a pixel position, t is time, and κ 2 is a diffusion coefficient.

Figure 2008026572
Figure 2008026572

ここで、t=0において原点(x=0)におかれた強度「1」の点源の時間的な強度分布は式(8)で表される。これは、拡散方程式の境界条件が正規分布型の特殊解である。   Here, the temporal intensity distribution of the point source having the intensity “1” placed at the origin (x = 0) at t = 0 is expressed by Expression (8). This is a special solution in which the boundary condition of the diffusion equation is a normal distribution type.

Figure 2008026572
Figure 2008026572

ここで、κ2は拡散係数であり、この値が大きいほど系の拡散は大きくなる。式(8)は式(6)と等価である。すなわち、金属トレーサが正規分布に沿った変化をすると仮定すると、この変化の大きさは拡散方程式の拡散係数によって表現できる。双方の式を比較すると、σ2=2κ2tである。よって、図12の正規分布曲線において、最小自乗法近似で得られたtime = t1、 t2 におけるσ2をσ1 2、σ2 2とすると、拡散係数κ2は式(9)で与えられる。 Here, κ 2 is a diffusion coefficient, and the larger the value, the larger the diffusion of the system. Equation (8) is equivalent to Equation (6). That is, assuming that the metal tracer changes along a normal distribution, the magnitude of this change can be expressed by the diffusion coefficient of the diffusion equation. Comparing both equations, σ 2 = 2κ 2 t. Therefore, in the normal distribution curve of FIG. 12, assuming that σ 2 at time = t1, t2 obtained by least square method approximation is σ 1 2 , σ 2 2 , the diffusion coefficient κ 2 is given by equation (9).

Figure 2008026572
Figure 2008026572

これにより、系の拡散の大きさを示す拡散方程式の拡散項κ2を求めることができる。
なお、拡散係数の導出には、同一条件でそれぞれ10回可視化を行って得られた計測データを用いた。また、前記手順3で計測した画素濃度分布とx軸とが囲む面積(式(3)参照)が、大きく異なる場合(ここでは20%以上)、異常データと判断して計測から除外した。
Thereby, the diffusion term κ 2 of the diffusion equation indicating the magnitude of the system diffusion can be obtained.
For the derivation of the diffusion coefficient, measurement data obtained by performing visualization 10 times under the same conditions were used. Further, when the area surrounded by the pixel density distribution measured in the procedure 3 and the x-axis (see formula (3)) is significantly different (here, 20% or more), it is determined as abnormal data and excluded from the measurement.

本計測の結果、「エアー挿入なし」の場合はκ2=0.23(mm/s)、「エアー挿入あり」の場合にはκ2=1.23(mm/s)であり、5倍以上拡散が大きくなる、という結果が得られ、十分誤差範囲を超える有意性が計測された。 As a result of this measurement, κ 2 = 0.23 (mm 2 / s) in the case of “without air insertion”, κ 2 = 1.23 (mm 2 / s) in the case of “with air insertion”, The result that diffusion was increased by 5 times or more was obtained, and the significance exceeding the sufficient error range was measured.

なお、このエアー挿入のタイミングはトナー補給のタイミングから0.5(s)後であった。エアー挿入のタイミングがトナー補給から0.0(s)、1.0(s)における拡散係数κ2の平均値はそれぞれ0.225(mm/s)、0.5(mm/s)であった。これらの値はエアープロファイル(モノポンプの圧力発生のプロファイル)やエアー噴出口32とトナー補給口20との位置関係などがそれぞれ、関係してくる可能性があるが、少なくともエアー挿入のタイミングはトナー補給に対して、一定時間遅らせることが望ましい。ここで、エアー挿入のタイミング制御は、トナー補給装置30からの情報(例えば、トナー補給タイミングを示す信号)に基づいて、カラー複写装置の制御部がエアー供給手段に対して行うようにしてもよい。 The air insertion timing was 0.5 (s) after the toner replenishment timing. 0.0 Timing of air inserted from the toner supply (s), 1.0 average value of the diffusion coefficient kappa 2 in (s), respectively 0.225 (mm 2 /s),0.5(mm 2 / s ) Met. These values may be related to the air profile (monopump pressure generation profile) and the positional relationship between the air outlet 32 and the toner replenishing port 20, respectively, but at least the timing of air insertion is toner replenishment. However, it is desirable to delay for a certain time. Here, the air insertion timing control may be performed by the controller of the color copying apparatus on the air supply unit based on information from the toner supply device 30 (for example, a signal indicating the toner supply timing). .

また、エアーの噴出量が大きすぎた場合、現像剤表面が大きく突沸し、大きくその剤バランスが変化してしまうことがある。そのよう剤バランスの変化を検知した場合は、適宜、トナー補給側攪拌スクリュー11と現像剤担持体側攪拌スクリュー12を逆回転可能な設定とし、剤バランスを回復させるような機能を有することが望ましい。例えば、トナー補給側攪拌スクリュー11と現像剤担持体側攪拌スクリュー12を駆動する駆動手段としての駆動モータ(不図示)と、この駆動モータの駆動を制御する駆動制御手段としてのマイクロコンピュータ(カラー複写装置の制御部に相当する)とを有し、このマイクロコンピュータが所定の条件に基づいて前記駆動モータを順方向または逆方向に回転させるようにしてもよい。   Further, if the amount of air jetted is too large, the developer surface may suddenly boil, and the agent balance may change greatly. When such a change in the agent balance is detected, it is desirable that the toner replenishing side agitation screw 11 and the developer carrier agitation screw 12 are appropriately set so as to be able to reversely rotate and have a function of restoring the agent balance. For example, a drive motor (not shown) as drive means for driving the toner replenishment side agitation screw 11 and developer carrier side agitation screw 12, and a microcomputer (color copying apparatus) as drive control means for controlling the drive of the drive motor The microcomputer may rotate the drive motor in the forward direction or the reverse direction based on a predetermined condition.

このような本発明の実施の一形態における第1の実施例としてのカラー複写装置によれば、トナーとキャリアからなる2成分現像剤を、現像剤容器内で攪拌、分散して所定位置に搬送する攪拌手段としてのトナー補給側攪拌スクリュー11および現像剤担持体側攪拌スクリュー12と、現像によって消費されたトナーを補給するトナー補給手段としてのトナー補給装置30と、トナーが補給される箇所としてのトナー補給口20に対して、現像剤の搬送方向の上流側でエアーを供給する、エアー供給手段としてのモノポンプに接続されたエアー噴出口32(前記エアー注入口に相当する)と、を設けることにより、現像剤中のエアー挿入口付近にかさ密度の小さい粉体領域が生じる。この領域は非常に混合性が高く、この領域を用いて補給トナーを適切に現像剤中に混合することが可能となり、結果としてトナーの上滑り現象を防止し、画質劣化、飛散トナーを防止するという効果が得られる。また、エアー噴出口32からエアーを供給するタイミングは、トナー補給口20に対して新規にトナーが供給されるタイミングより一定時間早いので、間欠的なエアー挿入に対して適切な補給タイミングを規定することにより、前述の効果をより向上させることができる。この構成は、請求項1の実施の一形態に相当する。   According to the color copying apparatus as the first example of the embodiment of the present invention, the two-component developer composed of the toner and the carrier is stirred and dispersed in the developer container and conveyed to a predetermined position. Toner replenishment side agitating screw 11 and developer carrier side agitating screw 12 as the agitating means, toner replenishing device 30 as the toner replenishing means for replenishing the toner consumed by the development, and toner as a location where the toner is replenished By providing an air outlet 32 (corresponding to the air inlet) connected to a monopump serving as an air supply means for supplying air to the replenishment port 20 upstream in the developer conveying direction. A powder region having a small bulk density is generated near the air insertion opening in the developer. This area has a very high mixing property, and it is possible to appropriately mix the replenishment toner into the developer by using this area. As a result, the toner is prevented from slipping and the image quality is deteriorated and the scattered toner is prevented. An effect is obtained. In addition, since the timing of supplying air from the air ejection port 32 is a predetermined time earlier than the timing of newly supplying toner to the toner replenishing port 20, an appropriate replenishment timing for intermittent air insertion is defined. As a result, the above-described effects can be further improved. This configuration corresponds to an embodiment of claim 1.

また、本実施例によれば、例えば、トナー補給側攪拌スクリュー11と現像剤担持体側攪拌スクリュー12を駆動する駆動手段としての駆動モータ(不図示)と、この駆動モータの駆動を制御する駆動制御手段としてのマイクロコンピュータとを設け、所定の条件として例えば、エアーの噴出量が予め設定した値よりも大きい場合に、前記駆動モータを順方向または逆方向に回転させることにより、現像剤表面が大きく突沸し、大きくその剤バランスが変化してしまうという不具合を回避することができる。すなわち、前述の間欠的なエアー挿入に伴う副作用を抑制することが可能となる。この構成は、請求項6の実施の一形態に相当する。
[第2の実施例]
図13は、現像装置61における現像剤容器内の構成を示す断面図である。これは、図3と同様に、重力に対して平行に俯瞰した図である。
Further, according to the present embodiment, for example, a drive motor (not shown) as drive means for driving the toner replenishment side stirring screw 11 and the developer carrier side stirring screw 12 and drive control for controlling the drive of the drive motor. A microcomputer is provided as a means, and as a predetermined condition, for example, when the air ejection amount is larger than a preset value, the developer motor surface is increased by rotating the drive motor in the forward direction or the reverse direction. It is possible to avoid the problem of sudden boiling and a large change in the agent balance. That is, it is possible to suppress side effects associated with the intermittent air insertion described above. This configuration corresponds to an embodiment of claim 6.
[Second Embodiment]
FIG. 13 is a cross-sectional view showing a configuration inside the developer container in the developing device 61. As in FIG. 3, this is a view looking down in parallel to gravity.

図13において、エアー噴出口32aは、スクリューに対して下部の壁面に接触するように設置されている。また、エアー噴出口32aの先端部(前記エアー注入口の先端部に相当する)は、トナー補給側攪拌スクリュー11の中心軸に平行に、トナー補給口20に対して下流側の領域内で任意にその場所を移動させることができるように構成されている。また、別のエアー噴出口32bは、エアー噴出口32aに対して垂直方向に、現像剤容器の壁面に噴出口の端部が一致するように設置されている。ここで、補給されるトナーの流動性は大気中の湿度や、温度によって大きく異なる場合がある。その場合、トナー補給口との位置関係によっては実際の現像剤に落下する領域が異なってくる。よって、補給トナーの流動性に応じて動的にエアー噴出口32aの位置を変化させることによって、攪拌効率を一定に保つことが可能となる。一方、エアー噴出口32bは同様に、特に現像剤の劣化によって流動性に著しい変化が生じた場合、垂直方向からエアーを噴出させることによって現像剤側の混合効率の、適切なかさ密度を保つことが可能となる。   In FIG. 13, the air jet 32a is installed so that the lower wall surface may be contacted with respect to the screw. Further, the front end portion of the air ejection port 32a (corresponding to the front end portion of the air injection port) is arbitrary in a region downstream of the toner supply port 20 in parallel with the central axis of the toner supply side stirring screw 11. It is configured to be able to move its location. The other air jet 32b is installed in the direction perpendicular to the air jet 32a so that the end of the jet coincides with the wall surface of the developer container. Here, the fluidity of the replenished toner may vary greatly depending on the humidity and temperature in the atmosphere. In such a case, the area where the toner drops onto the actual developer varies depending on the positional relationship with the toner supply port. Therefore, the stirring efficiency can be kept constant by dynamically changing the position of the air outlet 32a according to the fluidity of the replenishing toner. On the other hand, the air jet port 32b similarly maintains an appropriate bulk density of the mixing efficiency on the developer side by ejecting air from the vertical direction, particularly when the fluidity is significantly changed due to the deterioration of the developer. It becomes possible.

このような本発明の第2の実施例としてのカラー複写装置によれば、エアー供給手段としてのモノポンプに接続されたエアー噴出口32aと、エアー噴出口32aを中心軸方向(例えば、現像剤の搬送方向)に移動する移動手段(例えば、ラックアンドピニオンなどの駆動機構)と、この移動手段を駆動する移動駆動手段(例えば、ステッピングモータなどの駆動モータ)と、この移動駆動手段を制御する移動制御手段(例えば、前記マイクロコンピュータ)と、を設け、エアー噴出口32aの先端部を2成分現像剤の搬送方向に対して移動可能したことにより、補給されるトナーの流動性が大気中の湿度や、温度によって大きく異なる場合にも、トナー補給口付近の現像剤に適切なかさ密度を保つことができる。この構成は、請求項2の実施の一形態に相当する。   According to the color copying apparatus as the second embodiment of the present invention, the air outlet 32a connected to the monopump as the air supply means and the air outlet 32a are arranged in the central axis direction (for example, developer Moving means (for example, a driving mechanism such as a rack and pinion) that moves in the transport direction), a moving driving means that drives the moving means (for example, a driving motor such as a stepping motor), and a movement that controls the moving driving means Control means (for example, the microcomputer), and the fluidity of the toner to be replenished is controlled by the humidity in the atmosphere by allowing the tip of the air jet port 32a to move in the transport direction of the two-component developer. Even when the temperature varies greatly depending on the temperature, it is possible to maintain an appropriate bulk density for the developer near the toner supply port. This configuration corresponds to an embodiment of the second aspect.

また、本実施例によれば、トナー補給口20に対して異なる方向からエアー挿入を行うために複数のエアー噴出口32a、32bを設けたことにより、補給されるトナーの流動性が大気中の湿度や、温度によって大きく異なる場合にも、トナー補給口付近の現像剤に適切なかさ密度を保つことができる。この構成は、請求項3の実施の一形態に相当する。   In addition, according to the present embodiment, the plurality of air ejection ports 32a and 32b are provided in order to perform air insertion from different directions with respect to the toner replenishing port 20, so that the fluidity of the replenished toner is in the atmosphere. Even when it varies greatly depending on humidity and temperature, it is possible to maintain an appropriate bulk density for the developer near the toner supply port. This configuration corresponds to an embodiment of the third aspect.

[第3の実施例]
図14は、現像装置61における現像剤容器内の構成を示す断面図である。図15は、現像装置61を示す断面図である。図14は現像剤容器65を側面から見たものであり、図15は上面から俯瞰したものである。
[Third embodiment]
FIG. 14 is a cross-sectional view showing a configuration inside the developer container in the developing device 61. FIG. 15 is a cross-sectional view showing the developing device 61. 14 is a side view of the developer container 65, and FIG. 15 is an overhead view of the developer container 65.

図14、図15において、エアー噴出口32の中心軸の延長線上にトナー補給口20が位置し、かつ、エアー噴出口32の中心軸はトナー補給側攪拌スクリュー11の軸とは交差しないように、設定されている。   14 and 15, the toner replenishing port 20 is positioned on the extended line of the central axis of the air ejection port 32, and the central axis of the air ejection port 32 does not intersect the axis of the toner replenishing side stirring screw 11. Is set.

このような本発明の第3の実施例としてのカラー複写装置によれば、トナー補給手段としてのトナー補給装置30は、エアー供給手段としてのモノポンプに接続されたエアー噴出口32からエアー注入により2成分現像剤界面に形成されるエアー噴出面において、新規トナーを供給することになり、現像剤内部に送気されたエアーの噴出面がトナー補給口20と一致する。したがって、この領域の混合効率は最大となり、かつ他の現像剤領域への噴出面の影響を小さくすることができるために、結果的に剤バランスの不均衡や飛散といった不都合の発生を抑制することが可能となる。この構成は、請求項4の実施の一形態に相当する。   According to such a color copying apparatus as the third embodiment of the present invention, the toner replenishing device 30 as the toner replenishing means 2 is supplied by air injection from the air outlet 32 connected to the monopump as the air supplying means. New toner is supplied on the air ejection surface formed at the component developer interface, and the ejection surface of the air fed into the developer coincides with the toner supply port 20. Therefore, the mixing efficiency in this region is maximized, and the influence of the ejection surface on the other developer regions can be reduced. As a result, the occurrence of inconveniences such as imbalance and scattering of the agent balance is suppressed. Is possible. This configuration corresponds to an embodiment of the fourth aspect.

[第4の実施例]
図16は、現像装置61における現像剤容器内の構成を示す断面図である。
[Fourth embodiment]
FIG. 16 is a cross-sectional view showing the configuration inside the developer container in the developing device 61.

図16において、トナー補給側攪拌スクリュー11の軸は、トナー補給口20付近が中空となっており、中空箇所にエアー噴出口32が接続されており、トナー補給側攪拌スクリュー11の軸上に設けられた開口部32′からエアーが現像剤中に噴出する構造となっている。トナー補給側攪拌スクリュー11は回転しているので、噴出されたエアーは回転方向に存在する現像剤に対して均などにかさ密度を上昇させることになる。すなわち、混合効率を向上させることが可能となる。   In FIG. 16, the shaft of the toner supply side stirring screw 11 is hollow in the vicinity of the toner supply port 20, and the air outlet 32 is connected to the hollow portion, and is provided on the shaft of the toner supply side stirring screw 11. Air is jetted into the developer from the opening 32 '. Since the toner replenishing side agitating screw 11 is rotating, the jetted air increases the bulk density evenly with respect to the developer present in the rotating direction. That is, the mixing efficiency can be improved.

このような本発明の第4の実施例としてのカラー複写装置によれば、エアー供給手段としてのモノポンプに接続されたエアー噴出口32の開口部32′(前記エアー注入口の先端部に相当する)が、攪拌手段としてのトナー補給側攪拌スクリュー11の軸壁面に設けられているので、トナー補給側攪拌スクリュー11の回転に伴い、トナー補給口付近の現像剤を均などに混合効率を向上させることが可能となる。この構成は、請求項5の実施の一形態に相当する。   According to such a color copying apparatus as the fourth embodiment of the present invention, the opening 32 'of the air outlet 32 connected to the monopump as the air supply means (corresponding to the tip of the air inlet). ) Is provided on the shaft wall surface of the toner replenishing side agitating screw 11 as the agitating means, so that the mixing efficiency of the developer near the toner replenishing port is improved evenly as the toner replenishing side agitating screw 11 rotates. It becomes possible. This configuration corresponds to an embodiment of the fifth aspect.

[第5の実施例]
図17は、現像装置61における現像剤容器内の構成を示す断面図である。
[Fifth embodiment]
FIG. 17 is a cross-sectional view showing a configuration inside the developer container in the developing device 61.

図17において、トナー補給側攪拌スクリュー11の中心軸外周面には、径方向に延在する板状の突起(長方形プレート)11aが形成されている。すなわち、トナー補給側攪拌スクリュー11は、補給トナーが供給される領域に特徴的に、翼形状の一部が、少なくとも搬送軸(中心軸)方向に対して平行、現像剤の搬送方向に対して垂直である領域を有する形状を有している。2成分現像の課題として、これまで述べてきたように、1)拡散係数という指針で表現される新規補給トナーの現像剤への混合促進という点、2)キャリアとトナーの攪拌による摩擦帯電という点があるが、本実施例によれば、1)、2)の課題について適切なスクリューを用いた現像装置が得られる。   In FIG. 17, a plate-like protrusion (rectangular plate) 11 a extending in the radial direction is formed on the outer peripheral surface of the central axis of the toner supply side stirring screw 11. That is, the toner replenishment side agitation screw 11 is characterized in that the replenishment toner is supplied in a region where a part of the wing shape is at least parallel to the transport axis (center axis) direction and to the developer transport direction. It has a shape with a region that is vertical. As described above, the two-component development issues are as follows: 1) the promotion of mixing of newly supplied toner into the developer expressed by the guideline of diffusion coefficient, and 2) the point of frictional charging by stirring the carrier and toner. However, according to the present embodiment, a developing device using a screw suitable for the problems 1) and 2) can be obtained.

ここで、本実施例の効果を確認するために、図18の(a)〜(e)に示す5種類のスクリューについて、拡散係数および搬送速度について評価した。なお、前記5種類のスクリューを用いた場合の拡散係数を後述の図20(a)に示し、搬送速度を後述の図20(b)に示している。   Here, in order to confirm the effect of the present example, the diffusion coefficient and the conveyance speed were evaluated for the five types of screws shown in FIGS. In addition, the diffusion coefficient at the time of using the said 5 types of screw is shown in below-mentioned Fig.20 (a), and the conveyance speed is shown in below-mentioned FIG.20 (b).

図18に示す各スクリューは以下のようなパラメータを有している。図18(a)は、標準スクリュー(Normal)であり、スクリューピッチ幅:D=25.0mmである。図18(b)は、広幅スクリュー(中)(Broad)であり、スクリューピッチ幅:D=37.5mmである。このBroadのスクリューピッチ幅はNormalの1.5倍である。図18(c)は、広幅スクリュー(大)(Sbroad)であり、スクリューピッチ幅:D=57.5mmである。このSbroadのスクリューピッチ幅はNormalの2.3倍である。図18(d)は、2条スクリュー(Double)であり、スクリューピッチ幅:D=25mmである。このDoubleのスクリューピッチ幅はNormalと同一である。図18(e)は、180度の位相差をもって長方形プレート(突起)が設置された突起付スクリュー(Prot)であり、スクリューピッチ幅:D=25mmである。このProtのスクリューピッチ幅はNormalと同一である。なお、図18中にはトレーサ補給箇所としてのトナー補給口20を示している。   Each screw shown in FIG. 18 has the following parameters. FIG. 18A shows a standard screw (Normal), and the screw pitch width is D = 25.0 mm. FIG. 18B shows a wide screw (Broad) and a screw pitch width: D = 37.5 mm. The screw has a screw pitch width 1.5 times that of Normal. FIG. 18C shows a wide screw (large) (Sbroad) and a screw pitch width: D = 57.5 mm. The screw pitch width of this Sbroad is 2.3 times that of Normal. FIG. 18D shows a double screw (Double), and the screw pitch width is D = 25 mm. The screw pitch width of this Double is the same as that of Normal. FIG. 18E shows a protrusion-equipped screw (Prot) in which a rectangular plate (protrusion) is installed with a phase difference of 180 degrees, and the screw pitch width is D = 25 mm. The screw pitch width of this Prot is the same as Normal. FIG. 18 shows a toner supply port 20 as a tracer supply location.

図20(a)の拡散係数、(b)の搬送速度によれば、拡散係数は広幅スクリュー(中)(Broad)、広幅スクリュー(大)(Sbroad)、突起付スクリュー(Prot)が大きい。また、搬送速度は二条スクリュー(Double)が大きい。この理由であるが、次のように考える。   According to the diffusion coefficient in FIG. 20A and the conveying speed in FIG. 20B, the diffusion coefficient is large for the wide screw (medium) (Broad), the wide screw (large) (Sbroad), and the screw with protrusion (Prot). In addition, the conveyance speed is large for a double screw. The reason is as follows.

広幅スクリュー(中)、(大)のようにスクリューピッチが大きくなると、スクリューの移動速度(スクリューピッチ×回転数)はスクリューピッチと比例して大きくなる。これにも拘らず、剤の搬送速度がスクリューの移動速度に応じて大きくならないのは、スクリュー表面と剤との摩擦が変化するためと考えられる。すなわち、スクリューピッチが大きくなると、現像剤の搬送方向に対しての翼の傾き角度が大きくなるために、スクリュー翼面による粉体を搬送方向に押す力が減少してしまうからである。例えば、図21に示すように、スクリュー翼面に接している微小な粉体領域を考える。ここで、翼面から受ける抗力を「N」とし、翼面が搬送方向となす角度を「α」とすると、搬送方向に受ける力「Nh」は、式(10)で示される。   When the screw pitch becomes large like the wide screw (medium) and (large), the moving speed of the screw (screw pitch × rotational speed) increases in proportion to the screw pitch. Despite this, the reason why the conveying speed of the agent does not increase in accordance with the moving speed of the screw is considered to be because the friction between the screw surface and the agent changes. That is, when the screw pitch is increased, the inclination angle of the blade with respect to the developer conveyance direction is increased, and thus the force pushing the powder on the screw blade surface in the conveyance direction is decreased. For example, as shown in FIG. 21, consider a minute powder region in contact with the screw blade surface. Here, when the drag force received from the blade surface is “N” and the angle formed by the blade surface with respect to the transport direction is “α”, the force “Nh” received in the transport direction is expressed by Expression (10).

Figure 2008026572
Figure 2008026572

ここで、スクリューピッチ幅を「D」とし、各スクリューの形状を原点を通る式(11)の型の正弦関数(A:スクリュー直径)と考えると、原点におけるスクリューの傾きは式(12)となる。   Here, assuming that the screw pitch width is “D” and the shape of each screw is considered as a sine function (A: screw diameter) of the formula (11) passing through the origin, the inclination of the screw at the origin is represented by the formula (12). Become.

Figure 2008026572
Figure 2008026572

Figure 2008026572
Figure 2008026572

すなわち、各スクリューの中心軸における傾きは、標準スクリュー(Normal)では4.52(=Double、Prot)、Broadでは3.02、Sbroadでは1.97である。また、スクリュー移動速度(mm/s)は、Normalでは10.0(=Double、Prot)、Broadでは15.0、Sbroadでは23.0である。ここで、スリップ係数を「粉体の移動速度/スクリュー移動速度」と定義する。Normalのスリップ係数を「1」とした際の相対スリップ係数と、Normalの中心軸における傾きを同様にNormalを「1」とした際の相対値の比較を図22に示す。
図22において、Normal、Broad、Sbroadに関しては、ほぼ相関関係にあることが分かる。すなわち、スクリューピッチが大きくなると(中心軸の傾きが小さくなると)スリップ率が小さくなる(スリップが大きくなる)傾向になる。一方、Normalと同じスクリューピッチのDouble、Protではこの傾向が当てはまらない。これは、Doubleでは、翼が2重になっているために、翼から抗力の影響を受ける領域が倍になっているために搬送速度が速くなる。Protでは、現像剤の搬送方向に対して垂直方向に抗力を与える、翼形状が付加されているために、搬送方向への抗力の影響が分散されているためと考えられる。
That is, the inclination of each screw at the central axis is 4.52 (= Double, Prot) for the standard screw (Normal), 3.02 for Broad, and 1.97 for Sroad. The screw moving speed (mm / s) is 10.0 (= Double, Prot) for Normal, 15.0 for Broad, and 23.0 for Sbroad. Here, the slip coefficient is defined as “powder moving speed / screw moving speed”. FIG. 22 shows a comparison between the relative slip coefficient when the normal slip coefficient is “1” and the relative value when the normal is set to “1” with respect to the inclination in the central axis of the normal.
In FIG. 22, it can be seen that Normal, Broad, and Sbroad are substantially correlated. That is, when the screw pitch increases (when the inclination of the central axis decreases), the slip ratio tends to decrease (slip increases). On the other hand, this tendency does not apply to Double and Prot having the same screw pitch as that of Normal. This is because in Double, since the wings are doubled, the area affected by the drag from the wings is doubled, so the conveying speed is increased. In Prot, it is considered that the influence of the drag in the transport direction is dispersed because the wing shape is added which gives a drag in the direction perpendicular to the transport direction of the developer.

さらに、同一出願人による特願2005−075247号、特願2005−269535号に記載されている手法によって、前述した5種類のスクリューを用いた場合の補給後の金属トレーサの挙動(パスライン)を可視化したものを図19に示す。
図19のパスラインを観察すると、広幅スクリュー(大)(Sbroad)、突起付スクリュー(Prot)では、現像剤の搬送方向と垂直方向に大きく新規補給トナーを模擬した金属トレーサが運動していることが判る。これらは、摩擦帯電の促進という観点からは有利なスクリューである。また、混合度合いの指針たる拡散係数も両者は大きい。しかし、図22に示したように、Sbroadではスリップ係数が非常に小さく、搬送の効率が非常に悪いという問題がある。
Furthermore, the behavior (pass line) of the metal tracer after replenishment when the above-mentioned five types of screws are used by the method described in Japanese Patent Application Nos. 2005-075247 and 2005-269535 by the same applicant. What was visualized is shown in FIG.
When the pass line in FIG. 19 is observed, a metal tracer simulating a large amount of newly supplied toner is moving in the direction perpendicular to the developer conveyance direction in the wide screw (Sroad) and the screw with protrusion (Prot). I understand. These are advantageous screws from the viewpoint of promoting frictional charging. In addition, both have a large diffusion coefficient as a guide for the degree of mixing. However, as shown in FIG. 22, Sbroad has a problem that the slip coefficient is very small and the conveyance efficiency is very poor.

よって、すなわち新規補給トナーの供給場所に翼形状の一部(例えば、図17の11a)が、搬送軸(中心軸)方向に対して平行、現像剤の搬送方向に対して垂直である領域を有する形状を有している、Protによれば、前述の1)、2)の課題について適切なスクリューを用いた現像装置が得られる。   Therefore, that is, a region where a part of the blade shape (for example, 11a in FIG. 17) is parallel to the transport axis (center axis) direction and perpendicular to the developer transport direction at the supply location of the new replenishment toner. According to Prot having a shape having a developing device, a developing device using a screw suitable for the problems 1) and 2) described above can be obtained.

このような本発明の第5の実施例としてのカラー複写装置によれば、エアー供給手段を設けず、トナーとキャリアからなる2成分現像剤を現像剤容器内で攪拌、分散して所定位置に搬送する攪拌手段としてのトナー補給側攪拌スクリュー11および現像剤担持体側攪拌スクリュー12と、現像によって消費されたトナーを補給するトナー補給手段としてのトナー補給装置30と、を設け、トナー補給側攪拌スクリュー11として突起付スクリュー(Prot)を用いた構成としている。この構成により、トナー補給口20に近接する領域における、突起付スクリューの翼形状の一部が、少なくとも突起付スクリューの中心軸方向に対して平行、かつ2成分現像剤の搬送方向に対して垂直である領域を有するので、2成分現像の課題(前述の1)、2)の課題)、混合促進、摩擦帯電について適切なスクリュー形状を実現することができる。   According to the color copying apparatus as the fifth embodiment of the present invention, the air supply means is not provided, and the two-component developer composed of the toner and the carrier is stirred and dispersed in the developer container to be in a predetermined position. A toner replenishment side agitating screw 11 and a developer carrier side agitating screw 12 as the agitating means for conveying, and a toner replenishing device 30 as a toner replenishing means for replenishing the toner consumed by the development are provided, and the toner replenishing side agitating screw 11 is a structure using a screw with a protrusion (Prot). With this configuration, a part of the blade shape of the protruding screw in a region close to the toner supply port 20 is at least parallel to the central axis direction of the protruding screw and perpendicular to the transport direction of the two-component developer. Therefore, it is possible to realize an appropriate screw shape with respect to the problems of the two-component development (problems of the above 1) and 2), the acceleration of mixing, and the tribocharging.

[第6の実施例]
図23は、現像装置61における現像剤容器内の構成を示す断面図である。
[Sixth embodiment]
FIG. 23 is a cross-sectional view showing a configuration inside the developer container in the developing device 61.

図23において、補給側攪拌室14の下部には、補給側攪拌スクリュー11と接触しない位置、かつ現像剤の搬送方向に対してトナー補給口20の上流側にエアー噴出口32が挿入されている。前述のように突起付スクリュー(Prot)によって、混合効率、攪拌効率は向上しているが、さらにエアーを噴出させることで、さらに混合効率を向上させることが可能となる。   In FIG. 23, an air outlet 32 is inserted in a lower portion of the replenishment side stirring chamber 14 at a position not in contact with the replenishment side stirring screw 11 and upstream of the toner replenishment port 20 with respect to the developer transport direction. . As described above, the mixing efficiency and the stirring efficiency are improved by the projection screw (Prot). However, the mixing efficiency can be further improved by ejecting air.

このような本発明の第6の実施例としてのカラー複写装置によれば、補給側攪拌スクリュー11として突起付スクリュー(Prot)を用い、かつエアー供給手段としてのモノポンプに接続されたエアー噴出口32を設けることにより、トナーが新規に供給される箇所(例えば、トナー補給口20)に近接する領域における、突起付スクリューの翼形状の一部が、少なくとも突起付スクリューの中心軸方向に対して平行、かつ2成分現像剤の搬送方向に対して垂直である領域を有する形状とし、2成分現像の課題(前述の1)、2)の課題)、混合促進、摩擦帯電について適切なスクリュー形状を規定している。この構成により、第5の実施例に比べ、混合効率がより向上することになる。この構成は、請求項7の実施の一形態に相当する。   According to such a color copying apparatus as the sixth embodiment of the present invention, the air jet 32 using a protrusion-equipped screw (Prot) as the replenishing-side stirring screw 11 and connected to the monopump as the air supply means. By providing this, a part of the wing shape of the protruding screw is parallel to at least the central axis direction of the protruding screw in a region close to a location where the toner is newly supplied (for example, the toner supply port 20). And a shape that has a region that is perpendicular to the transport direction of the two-component developer, and defines an appropriate screw shape for two-component development issues (1) and (2) above, mixing acceleration, and tribocharging is doing. With this configuration, the mixing efficiency is further improved as compared with the fifth embodiment. This configuration corresponds to an embodiment of claim 7.

さらに、前述した第1から第6の実施例によれば、各実施例に特有の効果を奏する現像装置を具備した現像ユニットとしてのプロセスカートリッジ、および画像形成装置としてのカラー複写装置を提供することができる。この構成は、請求項8、9の実施の一形態に相当する。   Furthermore, according to the first to sixth embodiments described above, it is possible to provide a process cartridge as a developing unit provided with a developing device having effects peculiar to each embodiment, and a color copying apparatus as an image forming apparatus. Can do. This configuration corresponds to one embodiment of claims 8 and 9.

なお、今回使用した拡散係数の測定法であるが、不確かさ(95%包括度)は相対値として18.7%であり比較的誤差が大きいが、図20に示すスクリュー形状による傾向などは有意に議論することができる範囲である。不確かさの導出方法を以下に述べる。
ここで、換算係数を考慮すると、拡散係数κ2(mm/s)、換算係数α(mm/pix)、時間t、t(s)におけるトレーサ画素分布の近似されたガウス分布の分散σ1 2、σ2 2、拡散係数計測に伴う誤差ε(mm/s)とすると式(13)が成り立つ。
The diffusion coefficient measurement method used this time is uncertain (95% inclusiveness) as a relative value of 18.7%, which is relatively large, but the tendency due to the screw shape shown in FIG. 20 is significant. This is the range that can be discussed. The method for deriving uncertainty is described below.
Here, considering the conversion factor, the Gaussian distribution approximated to the tracer pixel distribution at the diffusion coefficient κ 2 (mm 2 / s), the conversion factor α (mm 2 / pix 2 ), and the times t 1 and t 2 (s). If the variances σ 1 2 , σ 2 2 and the error ε (mm 2 / s) associated with the measurement of the diffusion coefficient are satisfied, Equation (13) is established.

Figure 2008026572
Figure 2008026572

また、トレーサ粒子領域の拡散を捉えて拡散係数としているので、実際の粉体とトレーサとの挙動は異なる。このように計測原理そのものに起因して生じる拡散係数の差をここではδκ2と表記し、この誤差要因についても考察する。すなわち、δκ2、Δσ2、Δt、αに関連する誤差要因を考慮する。 In addition, since the diffusion coefficient is obtained by capturing the diffusion of the tracer particle region, the actual behavior of the powder and the tracer are different. In this way, the difference in the diffusion coefficient caused by the measurement principle itself is expressed as δκ 2, and this error factor is also considered. That is, error factors related to δκ 2 , Δσ 2 , Δt, and α are considered.

図24は、各誤差要因とその伝播経路図である。本誤差要因は典型的な誤差要因を列挙して構成したものであり、細部については研究途上のものが存在する。例えば、後述するトレーサの粉体追随性などである。   FIG. 24 is a diagram showing each error factor and its propagation path. This error factor is a list of typical error factors, and there are some details that are still under study. For example, the traceability of the tracer described later.

一般的な不確かさ解析は、誤差要因から正確度と精密度を算出し、単位換算のための感度係数を掛けて二乗和をとることで評価するが、今回は全ての誤差要因を正確度に計上した。誤差要因を正確度、精密度のいずれに計上するかは、今回の場合は最終結果の不確かさに殆ど影響を及ぼさない。前記感度係数は、式(13)について誤差評価を行うパラメータで微分して得る。ここで、要因「i」の単位をもった正確度を「Bi」、その感度係数を「θi」、全体の正確度を「B」とすると式(14)が成り立つ。   In general uncertainty analysis, accuracy and precision are calculated from error factors, and evaluated by multiplying the sensitivity coefficient for unit conversion and taking the sum of squares. Recorded. Whether the error factor is counted as accuracy or precision has little effect on the uncertainty of the final result in this case. The sensitivity coefficient is obtained by differentiating the equation (13) with a parameter for error evaluation. Here, if the accuracy with the unit of the factor “i” is “Bi”, the sensitivity coefficient is “θi”, and the overall accuracy is “B”, Expression (14) is established.

Figure 2008026572
Figure 2008026572

以下、標準スクリュー(Normal)の拡散係数計測値(図25に示す)を用いて不確かさ解析を行った結果を簡単に述べる。
(1)Δtに伝播する誤差
ビデオ信号レート誤差1msを正確度に計上する。
(2)Δσ2に伝播する誤差
撮像系や画像解析に起因する誤差など非常に複雑なため、下記のように評価した。同一のトレーサ像を視野中心、視野周辺で撮影し、それぞれσ2を算出する。図26のように周辺では減光、歪みの影響からσ2に18%の誤差が生じていた。この値を正確度に計上する。感度係数はこの場合「1」である。
(3)変換係数αに伝播する誤差
変換係数αは、画像上の長さ単位である、pixで得られたκ2(pix/s)を、κ2(mm/s)で表すために乗ずる係数である。計算途中は略すが、基準スケール、物理長計測誤差をそれぞれ0.5pix、0.1mmとするとαの正確度は0.00027(mm/pix)であった。
(4)δκ2に伝播する誤差
δκ2に伝播する誤差として、トレーサ粒子の粉体場への追随性とトレーサの3次元性の問題がある。前者については、金属トレーサの搬送方向(現像剤の搬送方向に相当する)への粉体粒子の移動速度とトレーサの移動速度がほぼ一致していること確認したが、不明な部分が多い分野である。そこで、今回は正確度として保守側に見積もって5%=0.0155(pix/s)を計上する。
Hereinafter, the result of the uncertainty analysis using the standard diffusion coefficient measurement values (shown in FIG. 25) will be briefly described.
(1) The error video signal rate error of 1 ms propagating to Δt is counted as accuracy.
(2) Since the error imaging system propagating to Δσ 2 and the error due to image analysis are very complicated, the evaluation was performed as follows. The same tracer image is taken at the center of the field of view and around the field of view, and σ 2 is calculated for each. As shown in FIG. 26, an error of 18% occurred in σ 2 due to the effects of light attenuation and distortion in the periphery. This value is included in the accuracy. In this case, the sensitivity coefficient is “1”.
(3) The error conversion coefficient α propagated to the conversion coefficient α represents κ 2 (pix 2 / s) obtained by pix, which is a unit of length on the image, by κ 2 (mm 2 / s). Is a coefficient multiplied by. Although omitted during calculation, the accuracy of α was 0.00027 (mm 2 / pix 2 ) when the reference scale and physical length measurement errors were 0.5 pix and 0.1 mm, respectively.
(4) as an error propagating in error Derutakappa 2 propagating in δκ 2, there is a follow-up property and the three-dimensional properties of the tracer issues into powder field tracer particles. Regarding the former, it was confirmed that the moving speed of the powder particles in the metal tracer transport direction (corresponding to the developer transport direction) and the tracer moving speed were almost the same. is there. Therefore, this time, 5% = 0.155 (pix 2 / s) is counted as the accuracy estimated on the maintenance side.

図27は、各感度係数を示している。   FIG. 27 shows each sensitivity coefficient.

全体の正確度を「B」とすると不確かさ(95%包括度)は、
B=( BΔt+BΔσ+ Bα+ Bκ1/2=0.045
であり、相対値として18.7%であった。
If the overall accuracy is “B”, the uncertainty (95% inclusiveness) is
B = (BΔt 2 + BΔσ 2 + 2 + Bκ 2) 1/2 = 0.045
The relative value was 18.7%.

これは、かなり大きい不確かさと思われるが、最も大きい誤差要因はΔσ2に伝播するフィッティング誤差であった。値計上には視野中心と周辺を比較したが、実際の測定は中心付近の2点を使用することが多く、これほど大きい不確かさが生じることは無いと思われるが、今後この部分に改良を加えることで効果的に精度を向上させることができると考える。 This appears to be a fairly large uncertainty, but the largest error factor was the fitting error propagating to Δσ 2 . Although the center of the field of view was compared with the periphery for value counting, the actual measurement often uses two points near the center, and it seems that such a large uncertainty will not occur, but this part will be improved in the future. I think that the accuracy can be improved effectively by adding.

本発明の実施の一形態としてのカラー複写装置の断面図である。1 is a cross-sectional view of a color copying apparatus as an embodiment of the present invention. 本発明の実施の一形態としての現像装置の断面図である。1 is a cross-sectional view of a developing device as an embodiment of the present invention. 本発明の実施の一形態としての現像装置における現像剤容器の断面図である。It is sectional drawing of the developer container in the image development apparatus as one Embodiment of this invention. 本発明の実施の一形態(第1の実施例)としてのトナーの補給方法を示す模式図である。FIG. 5 is a schematic diagram illustrating a toner replenishing method according to an embodiment (first example) of the invention. 本発明の実施の一形態(第1の実施例)としての補給トナーの分散を検証するためのグラスビーズとタングステン粉体の特性を示す図である。It is a figure which shows the characteristic of the glass bead and tungsten powder for verifying dispersion | distribution of the replenishment toner as one Embodiment (1st Example) of this invention. 本発明の実施の一形態(第1の実施例)としての補給側攪拌スクリューと補給側攪拌室の形状を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the shape of the supply side stirring screw and supply side stirring chamber as one form (1st Example) of this invention. 本発明の実施の一形態(第1の実施例)としての金属トレーサの混入前後の補給側攪拌室のX線可視化画像を示す図である。It is a figure which shows the X-ray visualization image of the replenishment side stirring chamber before and behind mixing of the metal tracer as one Embodiment (1st Example) of this invention. 本発明の実施の一形態(第1の実施例)としてのモノポンプの圧力発生のプロファイルを示す図である。It is a figure which shows the pressure generation profile of the monopump as one form (1st Example) of embodiment of this invention. 本発明の実施の一形態(第1の実施例)としての金属トレーサのX線可視化画像((a)、(b)は背景あり、(c)、(d)は背景なし)を示す図である。The figure which shows the X-ray visualization image ((a), (b) has a background, (c), (d) has no background) of the metal tracer as one embodiment (first example) of the present invention. is there. 本発明の実施の一形態(第1の実施例)としてのX線投影面と金属トレーサの位置関係を示す図である。It is a figure which shows the positional relationship of the X-ray projection surface and metal tracer as one form (1st Example) of embodiment of this invention. 本発明の実施の一形態(第1の実施例)としての金属トレーサの長軸方向の画素濃度計測直線を示す図である。It is a figure which shows the pixel density | concentration measurement straight line of the major axis direction of the metal tracer as one form (1st Example) of this invention. 本発明の実施の一形態(第1の実施例)としての補給側攪拌スクリューの中心軸における重心位置を原点とした場合の画素濃度値(画素分布を近似させた正規分布曲線)を示す図である。It is a figure which shows the pixel density value (normal distribution curve which approximated pixel distribution) at the time of making the origin into the origin the gravity center position in the center axis | shaft of the supply side stirring screw as one form (1st Example) of embodiment of this invention. is there. 本発明の実施の一形態(第2の実施例)としての現像装置の断面図である。It is sectional drawing of the image development apparatus as one Embodiment (2nd Example) of this invention. 本発明の実施の一形態(第3の実施例)としてのトナーの補給方法を示す模式図である。FIG. 10 is a schematic diagram illustrating a toner replenishing method according to an embodiment (third example) of the invention. 本発明の実施の一形態(第3の実施例)としての現像装置の断面図である。It is sectional drawing of the developing device as one Embodiment (3rd Example) of this invention. 本発明の実施の一形態(第4の実施例)としてのトナーの補給方法を示す模式図である。FIG. 10 is a schematic diagram illustrating a toner replenishing method according to an embodiment (fourth example) of the invention. 本発明の実施の一形態(第5の実施例)としてのトナーの補給方法を示す模式図である。FIG. 10 is a schematic diagram illustrating a toner replenishing method according to an embodiment (fifth example) of the invention. 本発明の実施の一形態(第5の実施例)としての拡散係数および搬送速度の評価対象の5種類のスクリューの側面図である。It is a side view of five kinds of screws for evaluation of a diffusion coefficient and a conveyance speed as an embodiment of the present invention (fifth example). 図18における5種類のスクリューを用いた場合の金属トレーサのパスラインのX線可視化画像を示す図である。It is a figure which shows the X-ray visualization image of the pass line of a metal tracer at the time of using 5 types of screws in FIG. 図18における5種類のスクリューを用いた場合の拡散係数および搬送速度を示す図である。It is a figure which shows the diffusion coefficient and conveyance speed at the time of using 5 types of screws in FIG. 本発明の実施の一形態(第5の実施例)としてのスクリューの微小翼面が微小粉体領域に及ぼす力を示す図である。It is a figure which shows the force which the micro blade surface of the screw as one form (5th Example) of this invention exerts on a micropowder area | region. 本発明の実施の一形態(第5の実施例)としての標準スクリューのスリップ係数および中心軸における傾きを1とした場合の各スクリューのスリップ係数および傾きを示す図である。It is a figure which shows the slip coefficient and inclination of each screw when the slip coefficient of the standard screw as one mode of implementation of the present invention (fifth example) and the inclination at the central axis are 1. 本発明の実施の一形態(第6の実施例)としてのトナーの補給方法を示す模式図である。FIG. 10 is a schematic diagram illustrating a toner replenishing method according to an embodiment (sixth example) of the present invention. 本発明の実施の一形態としての金属トレーサの拡散係数の測定における誤差要因と伝播経路を示す図である。It is a figure which shows the error factor and propagation path in the measurement of the diffusion coefficient of the metal tracer as one embodiment of the present invention. 本発明の実施の一形態としての標準スクリューを用いた場合の金属トレーサの拡散係数の計測値を示す図である。It is a figure which shows the measured value of the diffusion coefficient of the metal tracer at the time of using the standard screw as one Embodiment of this invention. 本発明の実施の一形態としてのトレーサ像を視野中心および周辺で撮影した場合のΔσ2に伝播する誤差を示す図である。It is a figure which shows the error propagated to (DELTA) (sigma) 2 at the time of image | photographing the tracer image as one Embodiment of this invention in the visual field center and periphery. 本発明の実施の一形態としてのδκ2、Δσ2、Δt、αの感度係数を示す図である。Derutakappa 2 as one embodiment of the present invention, Δσ 2, Δt, is a diagram illustrating the sensitivity coefficient alpha.

符号の説明Explanation of symbols

1:像担持体(感光体)
11:トナー補給側攪拌スクリュー
12:現像剤担持体側攪拌スクリュー
13:現像ローラ
14:補給側攪拌室
15:現像側攪拌室
16:現像スリーブ
20:トナー補給口
50:ドクターブレード
30:トナー補給装置
31:補給トナー搬送スクリュー
32、32a、32b:エアー噴出口
40:トレーサ注入装置
41:スクリュー像
51:第1のトレーサ
52:第2のトレーサ
61:現像装置
65:現像剤容器
80:仕切り板
1: Image carrier (photosensitive member)
11: Toner supply side stirring screw 12: Developer carrier side stirring screw 13: Developing roller 14: Supply side stirring chamber 15: Development side stirring chamber 16: Development sleeve 20: Toner supply port 50: Doctor blade 30: Toner supply device 31 : Replenishing toner conveying screw 32, 32a, 32b: Air outlet 40: Tracer injection device 41: Screw image 51: First tracer 52: Second tracer 61: Developing device 65: Developer container 80: Partition plate

Claims (9)

トナーとキャリアからなる2成分現像剤を、現像剤容器内に配設された2本のスクリューの回転によって、攪拌、分散して所定位置に搬送する攪拌手段と、現像によって消費されたトナーを補給するトナー補給手段と、前記トナー補給手段によってトナーが補給される箇所に対して、前記攪拌手段による搬送方向の上流側にエアーを供給するエアー供給手段と、を備え、
前記エアー供給手段がエアーを供給するタイミングは、前記箇所にトナーが補給されるタイミングに対して、一定時間早いことを特徴とする現像装置。
Agitating means that agitates and disperses the two-component developer composed of toner and carrier by rotation of two screws disposed in the developer container and conveys the toner to a predetermined position, and replenishes the toner consumed by the development. Toner supply means, and air supply means for supplying air to the upstream side in the transport direction by the agitation means to a location where toner is supplied by the toner supply means,
The developing device according to claim 1, wherein the air supply means supplies air at a certain time earlier than the timing at which toner is supplied to the location.
請求項1に記載の現像装置において、
前記エアー供給手段のエアー注入口の先端部位置が、2成分現像剤の搬送方向に対して可変であることを特徴とする現像装置。
The developing device according to claim 1,
The developing device characterized in that the position of the tip of the air inlet of the air supply means is variable with respect to the transport direction of the two-component developer.
請求項1に記載の現像装置において、
前記エアー供給手段のエアー注入口が複数あることを特徴とする現像装置。
The developing device according to claim 1,
A developing device comprising a plurality of air inlets of the air supply means.
請求項1に記載の現像装置において、
前記トナー補給手段は、前記エアー供給手段のエアー注入により2成分現像剤の界面に形成されるエアー噴出面に向けてトナーを補給することを特徴とした現像装置。
The developing device according to claim 1,
The developing device according to claim 1, wherein the toner replenishing unit replenishes toner toward an air ejection surface formed at an interface of the two-component developer by injecting air from the air supply unit.
請求項1に記載の現像装置において、
前記攪拌手段のスクリューの軸壁面に、前記エアー供給手段のエアー注入口の先端部を設けたことを特徴とした現像装置。
The developing device according to claim 1,
2. A developing device according to claim 1, wherein a tip of an air inlet of the air supply means is provided on a shaft wall surface of the screw of the stirring means.
請求項1に記載の現像装置において、
前記攪拌手段のスクリューが所定の条件に応じて順逆方向に回転することを特徴とする現像装置。
The developing device according to claim 1,
The developing device according to claim 1, wherein the screw of the stirring means rotates in the forward and reverse directions according to a predetermined condition.
請求項1に記載の現像装置において、
前記箇所に近接する領域における、前記攪拌手段のスクリューの翼形状の一部が、少なくとも前記スクリューの軸方向に対して平行、かつ2成分現像剤の搬送方向に対して垂直である領域を有する形状であることを特徴とする現像装置。
The developing device according to claim 1,
A shape in which a part of the blade shape of the screw of the stirring means in a region close to the portion has a region that is at least parallel to the axial direction of the screw and perpendicular to the conveying direction of the two-component developer. A developing device characterized by the above.
請求項1から請求項7のいずれか1項に記載の現像装置と、潜像担持体と、帯電装置と、前記潜像担持体のクリーニング装置と、の少なくとも2以上を一体形成したことを特徴とする現像ユニット。   8. The developing device according to claim 1, at least two of the latent image carrier, the charging device, and the cleaning device for the latent image carrier are integrally formed. Development unit. 請求項8に記載の現像ユニットを備えたことを特徴とする画像形成装置。   An image forming apparatus comprising the developing unit according to claim 8.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2016206325A (en) * 2015-04-20 2016-12-08 富士ゼロックス株式会社 Developing device and image formation device

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