JP2008107427A - One-component developing device, process cartridge and image forming apparatus - Google Patents

One-component developing device, process cartridge and image forming apparatus Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a long-life developing device causing no image quality deterioration over a long period by effectively using a doctor roller without continuously using the same surface of the doctor roller, and to provide a process cartridge and an image forming apparatus. <P>SOLUTION: The one-component developing device 30 includes: a developing sleeve 31a configured to stick one-component toner to a photoreceptor 10 formed with an electrostatic latent image to thereby visualize the electrostatic latent image; a toner supply roller 31b that rotates in contact with the developing sleeve 31a to supply the toner; and the doctor roller 31c that controls the sticking amount of the toner applied on the developing sleeve 31a, wherein the one-component developing device 30 is provided with a means for detecting the position of the doctor roller 31a, and a means for storing the number of used sheets of toner cartridges at the contact position detected by the means. When a predetermined number of sheets are used at the contact position detected by the means, the contact position of the doctor roller 31c is changed. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、複写機、ファクシミリ、プリンター等の静電複写プロセスによる画像形成に用いられる一成分現像装置に関するものであり、また、この一成分現像装置を用いる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。   The present invention relates to a one-component developing device used for image formation by an electrostatic copying process such as a copying machine, a facsimile machine, and a printer, and also relates to a process cartridge and an image forming apparatus using the one-component developing device. .

近年、オフィスにおけるOA化、カラー化が一段と進み、従来の文字のみからなる原稿の複写だけではなく、パーソナルコンピュータで作成したグラフ等を含む原稿をプリンターにて出力し、プレゼンテーション用の資料等として多数枚複写する機会が増している。プリンター出力画像は、ベタ画像、ライン画像、ハーフトーン画像が多く、それにともない画像品質に求められる市場の要求が変化しつつあり、また、高信頼性等の要求も更に高まっている。
電子写真、静電記録、静電印刷等の電子写真方式に使用される現像剤は、その現像工程において、例えば、静電潜像が形成されている像担持体(代表的には感光体)に一旦付着され、次に転写工程において感光体から転写紙等の転写媒体に転写された後、定着工程において紙面に定着される。その際、像担持体上に形成される静電潜像を現像するための現像剤としては、キャリアとトナーから成る二成分系現像剤及び、キャリアを必要としないでトナーのみからなる一成分系現像剤(磁性トナー、非磁性トナー)が知られている。二成分系現像剤は、トナー粒子がキャリア表面に付着することにより現像剤が劣化し、また、トナーのみが消費されるため現像剤中のトナー濃度が低下するので、キャリアとトナーとの混合比を一定割合に保持しなければならず、そのため現像装置が大型化するといった欠点がある。一方、一成分系現像剤は、装置が小型化が可能等の利点を有しており、あらゆる環境下(低温低湿、高温高湿)での使用が容易であるなどの理由から現像方式の主流になりつつある。
In recent years, office automation and colorization have further progressed in offices, and in addition to copying originals consisting only of conventional characters, originals including graphs created with a personal computer are output by a printer and used as presentation materials. Opportunities to copy sheets are increasing. Printer output images are mostly solid images, line images, and halftone images. Accordingly, market demands for image quality are changing, and demands for high reliability and the like are further increasing.
Developers used in electrophotographic systems such as electrophotography, electrostatic recording, and electrostatic printing are, for example, an image carrier (typically a photoreceptor) on which an electrostatic latent image is formed in the developing process. Then, the toner is transferred from the photosensitive member to a transfer medium such as transfer paper in the transfer process, and then fixed on the paper surface in the fixing process. At that time, as a developer for developing the electrostatic latent image formed on the image carrier, a two-component developer composed of a carrier and a toner, and a one-component system composed of only a toner without requiring a carrier. Developers (magnetic toner, non-magnetic toner) are known. In the two-component developer, the developer deteriorates due to the toner particles adhering to the carrier surface, and the toner concentration in the developer decreases because only the toner is consumed. Must be maintained at a constant rate, and therefore, there is a drawback that the developing device is increased in size. On the other hand, one-component developers have the advantage that the device can be miniaturized, etc., and are easy to use in any environment (low temperature, low humidity, high temperature, high humidity), etc. It is becoming.

ところで、一成分系現像剤は、磁性トナーを用いる磁性一成分現像剤と、非磁性トナーを用いる非磁性一成分現像剤とに分類される。磁性一成分現像剤を用いる磁性一成分現像方式は、内部にマグネットなどの磁界発生手段を設けた現像スリーブを用いて、マグネタイトなどの磁性体を含有する磁性トナーを保持し、層厚規制部材により、薄層化し現像するもので、近年小型プリンターなどで多数実用化されている。これに対して、非磁性一成分剤を用いる非磁性一成分現像方式は、トナーが磁気力を持たないため、現像スリーブにトナー補給ローラなどを圧接して現像スリーブ上にトナーを供給し、静電気的に保持させ、層厚規制部材により、薄層化して現像するものであり、有色の磁性体を含有しないためカラー化に対応できるという利点があり、また現像スリーブにマグネットを用いないため、装置のより軽量化、低コスト化が可能となり、近年小型フルカラープリンター等で実用化されている。   By the way, the one-component developer is classified into a magnetic one-component developer using a magnetic toner and a non-magnetic one-component developer using a non-magnetic toner. A magnetic one-component developing method using a magnetic one-component developer uses a developing sleeve provided with a magnetic field generating means such as a magnet inside to hold magnetic toner containing a magnetic material such as magnetite, and a layer thickness regulating member In many cases, it has been put into practical use in small printers. In contrast, in the non-magnetic one-component development method using a non-magnetic one-component agent, since the toner does not have a magnetic force, the toner supply roller or the like is pressed against the developing sleeve to supply the toner onto the developing sleeve, and electrostatic Since it does not contain a colored magnetic material, it has the advantage that it can be colorized and does not use a magnet for the developing sleeve. In recent years, it has been put to practical use in small full-color printers and the like.

しかしながら、一成分現像方式では、未だ改善すべき課題が多いのが現状である。二成分現像方式では、トナーの帯電、搬送手段としてキャリアを用い、トナーとキャリアは現像装置内部において十分撹拌、混合された後現像スリーブに搬送され現像に供されるため比較的長時間の使用においても安定した帯電、搬送を持続することが可能であり、また、高速の現像装置にも対応しやすい。これに比べ、一成分現像方式ではキャリアのような安定した帯電、搬送手段がないため、長時間使用や高速化による帯電、搬送不良が起こりやすい。特に、非一成分現像方式は現像スリーブ上へトナーを搬送した後、層厚規制部材にてトナーを薄層化させて現像するが、トナーと現像スリーブ又は層厚規制部材などの摩擦帯電部材との接触・摩擦帯電時間が非常に短いため、キャリアを用いた二成分現像方式より低帯電、逆帯電トナーが多くなりやすい。また、少なくとも1つのトナー搬送部材によってトナーを搬送し、かつ、搬送されたトナーによって像担持体に形成された静電潜像を現像する手段が採られているが、その際、トナー搬送部材表面のトナーの層厚は極力薄くしなければならない。このために、層厚規制部材による押圧力を受けるために、トナー表面に外添された外添剤のトナー内部への埋没が激しく、トナーの帯電性、流動性が大きく低下するという不具合がある。   However, in the one-component development system, there are still many problems to be improved. In the two-component development system, a carrier is used as a means for charging and transporting toner, and the toner and the carrier are sufficiently stirred and mixed in the developing device and then transported to the developing sleeve for development. However, it is possible to maintain stable charging and conveyance, and it is easy to cope with a high-speed developing device. Compared to this, the one-component development method does not have a stable charging / conveying means such as a carrier, and therefore, charging and conveyance defects are likely to occur due to long-term use and high speed. In particular, in the non-one-component development method, after the toner is conveyed onto the developing sleeve, the toner is thinned by the layer thickness regulating member and developed, and the toner and the friction charging member such as the developing sleeve or the layer thickness regulating member are used. Since the contact / friction charging time of the toner is very short, the amount of low-charged and reverse-charged toner tends to be larger than that in the two-component developing method using a carrier. In addition, means for transporting the toner by at least one toner transport member and developing the electrostatic latent image formed on the image carrier by the transported toner is employed. The toner layer thickness must be as thin as possible. For this reason, in order to receive a pressing force by the layer thickness regulating member, there is a problem that the external additive added to the toner surface is embedded in the toner and the chargeability and fluidity of the toner are greatly reduced. .

この不具合を解消するために、特許文献1では、現像スリーブは、表面に現像剤の帯電極性と同極性の帯電極性を有する導電性樹脂層が備えられ、導電性樹脂層は、少なくとも結着樹脂、導電性微粉末、及び荷電制御剤を含有し、撹拌部材の回転中心Xが、現像スリーブの回転中心を横切る水平面Hに対して下側に位置する現像装置が開示されている。
また、特許文献2では、トナー補給口に逆支弁を設けて、カートリッジ側にトナーが戻る(逆流する)のを防止する構成を示している。
しかし、上述に開示された技術では、現像装置内にあるトナーの帯電性、流動性を長期にわたって安定化させることは困難であるという問題点がある。
また、最近の検討では、カートリッジのトナーが現像ユニット31に流入したときに、カートリッジのトナーの特性によって、トナーが逆帯電を起こして地肌汚れを発生させたり、現像ユニットの現像スリーブや入り口シール、トナー規制部材などの表面性のわずかな違いを拾って縦スジ状のトナー層ムラを起こし、画像にスジムラを発生させるなどの原因になっている事が、判明してきた。そこで、カートリッジのトナーの特性に応じて、カートリッジ交換時のリカバリ動作や、経時の補給動作を調整する必要がある。
In order to solve this problem, in Patent Document 1, the developing sleeve is provided with a conductive resin layer having the same charging polarity as the charging polarity of the developer on the surface, and the conductive resin layer is at least a binder resin. , A developing device containing a conductive fine powder and a charge control agent, wherein the rotation center X of the stirring member is located below the horizontal plane H crossing the rotation center of the developing sleeve.
Patent Document 2 shows a configuration in which a reverse support valve is provided at the toner replenishing port to prevent the toner from returning (reversely flowing) to the cartridge side.
However, the technique disclosed above has a problem that it is difficult to stabilize the charging property and fluidity of the toner in the developing device over a long period of time.
Further, according to recent studies, when the toner in the cartridge flows into the developing unit 31, the toner is reversely charged due to the characteristics of the toner in the cartridge to cause background contamination, the developing sleeve of the developing unit, the entrance seal, It has been found that a slight difference in surface properties such as a toner regulating member is picked up to cause vertical streaky toner layer unevenness and cause unevenness in the image. Therefore, it is necessary to adjust the recovery operation at the time of cartridge replacement and the replenishment operation over time according to the characteristics of the toner of the cartridge.

以下の文献は円筒形状トナー規制部材を備える一成分現像装置の例であるが、特許文献3では、トナー規制部材を円筒形状として、現像スリーブと接触させてトナーを規制してトナー薄層を形成するが、非現像動作時に現像スリーブとつれ回りで回転させ、外周面の接触位置を変えて使用する方法が提案されている。
円筒形状トナー規制部材(ドクタローラ)の使用位置を規定しているわけではなく、現像スリーブの回転した距離によって、停止して次の接触面として使用される位置が変わるので、一様にかつ有効にドクタローラ表面を使用できない。特に、経時でドクタローラ表面に凹凸が生じてきたときに、ドクタローラの止まりやすい位置、止まりにくい位置ができて、止まりやすい位置がもっぱら使用されるため、そこでの磨耗が促進してしまう。
それゆえ一部の個所が磨耗してしまい、それがローラ全体の寿命を左右する事になり、少ない使用枚数で、白スジの発生など異常画像が出てくるようになり、ユニット全体の寿命を決定付けてしまっていた。
The following document is an example of a one-component developing device provided with a cylindrical toner regulating member. However, in Patent Document 3, the toner regulating member is formed into a cylindrical shape, and the toner is regulated by contacting the developing sleeve to form a thin toner layer. However, a method has been proposed in which the contact position on the outer peripheral surface is changed by rotating the developing sleeve along with the developing sleeve during non-development operation.
The position where the cylindrical toner regulating member (doctor roller) is used is not specified, and the position used as the next contact surface changes depending on the distance the developing sleeve rotates. The doctor roller surface cannot be used. In particular, when unevenness occurs on the surface of the doctor roller over time, a position where the doctor roller is easy to stop and a position where it is difficult to stop is formed, and the position where the doctor roller is easy to stop is used exclusively.
Therefore, some parts will be worn, which will affect the life of the entire roller, and with a small number of sheets used, abnormal images such as white streaks will appear and the life of the entire unit will be reduced. I had decided.

また、現像スリーブでつれまわり駆動させる方式で、現像スリーブの回転角をおおむね一定とする方法が、提案されている。
しかし、ドクタローラの表面接触位置を決められる精度ではなく、
またどの表面位置を使用したか管理されていないので、上の文献と同じ動作となり、結局ドクタローラの位置がランダムに切り替わるものと考えられる。
ドクタローラの表面の磨耗について説明を続けると、磨耗量や磨耗粗さはトナーの状態が大きく効いていることがわかってきた。
トナーは未使用に近い状態は適正な粒径分布を持ち、その表面にはシリカなどの外添剤に被覆されて、トナー同士の凝集が起こらないような状態にある。その場合はドクタの表面の磨耗は、接触面全体に均一に磨耗し、またドクタへの食い込みが少ないため磨耗量が小さく抑えられている。
しかし、一方、トナーが劣化していった状態、すなわち、粒径が大きいものが増えてきて、表面の外添剤量は減少してきてトナー粒子同士の凝集が起こりやすくなってくると、ドクタローラ表面の磨耗が急速に増大し、また、不均一な磨耗になってくる。
トナーの劣化した状態で、同一表面位置だけ使用されると、その部分の粗さ(凹凸)が粗くなり、トナー層にスジムラを生じ、画像に重度のスジムラや、地肌汚れを発生させてしまう。もちろん一旦そのような状態に、ドクタローラの表面がなった場合には、修復はされないので、ドクタローラ表面の接触位置を変えていっても、再度その位置が使用されると、画像にスジムラが再発する事になる。
In addition, there has been proposed a method in which the rotation angle of the developing sleeve is made substantially constant by driving the developing sleeve around.
However, it is not the accuracy that can determine the surface contact position of the doctor roller,
Moreover, since it is not managed which surface position is used, it becomes the same operation | movement as the above literature, and it is thought that the position of a doctor roller switches randomly after all.
Continuing the explanation about the wear on the surface of the doctor roller, it has been found that the amount of wear and the roughness of the wear are greatly affected by the state of the toner.
When the toner is almost unused, the toner has an appropriate particle size distribution, and its surface is coated with an external additive such as silica so that the toner does not aggregate. In this case, the wear on the surface of the doctor is uniformly worn on the entire contact surface, and the amount of wear is kept small because the bite into the doctor is small.
However, on the other hand, when the toner is deteriorated, that is, the number of particles having a large particle size increases, the amount of the external additive on the surface decreases and the toner particles are likely to aggregate. Wear increases rapidly and results in uneven wear.
When only the same surface position is used in a state where the toner is deteriorated, the roughness (unevenness) of the portion becomes rough, causing unevenness in the toner layer, causing severe unevenness and background stains in the image. Of course, once the surface of the doctor roller becomes in such a state, it will not be repaired, so even if the contact position on the surface of the doctor roller is changed, if the position is used again, stripes reappear in the image. It will be a thing.

そこで、ドクタローラの外周面を満遍なく使用するためには、ドクタローラを現像動作中、常時回転させながら使用することで、トナー規制部材の寿命を延ばす方法が、文献5で提示されているが、この方法では、現像ユニットの不可トルクが格段に増加するため、ユニットの強度、駆動系の強度を強くしなくてはならず、ユニット自体の大きさが大きくなり、強力なモータが必要になるなど、部品のコストも格段に上がってしまう。   Therefore, in order to use the outer peripheral surface of the doctor roller evenly, a method for extending the life of the toner regulating member by always rotating the doctor roller during the developing operation is proposed in Reference 5. Then, since the impossibility torque of the development unit increases dramatically, the strength of the unit and the drive system must be increased, the size of the unit itself increases, and a powerful motor is required. The cost of will also rise dramatically.

特開2005−062215号公報JP 2005-062215 A 特開2002−162817号公報JP 2002-162817 A 特開2004−271911号公報JP 2004-271911 A 特開2002−372861号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2002-372861 特開2001−253110号公報JP 2001-253110 A

そこで、本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、その課題は、同一面を使用し続けることなくドクタローラを有効に使用して、長期間にわたって画質の劣化の無い、高寿命の現像装置、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である。   Therefore, the present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and the problem is that a long-lasting development without deterioration of image quality over a long period of time can be achieved by effectively using a doctor roller without using the same surface. An apparatus, a process cartridge, and an image forming apparatus are provided.

上記課題を解決する手段である本発明の特徴を以下に挙げる。
本発明の一成分現像装置は、静電潜像が形成された像担持体に一成分トナーを付着させて、前記静電潜像を可視化させるためのトナー担持体と、該トナー担持体に接触して回転し、トナーを該トナー担持体に供給するトナー供給回転体と、該トナー供給回転体にトナーを送り込むトナー搬送手段と、前記トナー供給回転体から前記トナー担持体に与えられたトナーの付着量を規制すべく該トナー担持体に接触する円筒形状付着量規制部材と を備える一成分現像装置において、前記一成分現像装置は、前記付着量規制部材の位置を検出する手段とその検出した接触位置での使用枚数を記憶する手段とを有し、その検出した接触位置での使用枚数が所定枚数を使用したときに、前記付着量規制部材の接触位置を変化させることを特徴とする。
また、本発明の一成分現像装置は、さらに、着脱可能な補給トナーを収容するトナーカートリッジを有し、装着しているトナーカートリッジ使用後に、新しトナーカートリッジに交換が可能であって、そのカートリッジの使用枚数を記憶する手段を有し、トナーカートリッジの使用枚数が予め定めた値以上になったときに、該所定枚数より少ない使用枚数で接触位置を変化させる動作を行うことを特徴とする。
また、本発明の一成分現像装置は、さらに、そのカートリッジの使用枚数を記憶する手段を有し、トナーカートリッジの使用枚数が予め定めた値以上になったときに、接触位置を変化させるための動作距離を長くすることを特徴とする。
また、本発明の一成分現像装置は、さらに、出力する画像の画像面積率を検出・記憶する手段を有し、その画像面積率が予め定めた値以下のときに、該所定枚数より少ない使用枚数で接触位置を変化させる動作を行うことを特徴とする。
また、本発明の一成分現像装置は、さらに、連続印刷動作する場合に、その連続枚数を検出・記憶する手段を有し、その連続枚数が予め定めた値以上のときに、該所定枚数より少ない使用枚数で接触位置を変化させる動作を行うことを特徴とする。
また、本発明の一成分現像装置は、さらに、周囲の温度を検出・記憶する手段を有し、その検出温度が予め定めた値以上のときに、該所定枚数より少ない使用枚数で接触位置を変化させる動作を行うことを特徴とする。
また、本発明の一成分現像装置は、さらに、周囲の温度・湿度を検出・記憶する手段を有し、その検出湿度が予め定めた値以上のときに、該所定枚数より少ない使用枚数で接触位置を変化させる動作を行うことを特徴とする。
また、本発明の一成分現像装置は、さらに、前記付着量規制部材を、芯金にゴム層、または、ゴム層とその上に樹脂コート層を被覆したことを特徴とする。
また、本発明の一成分現像装置は、さらに、前記付着量規制部材の最外層が、フッ素ゴム又はフッ素樹脂を含むことを特徴とする。
また、本発明の一成分現像装置は、さらに、前記付着量規制部材の形状が、軸線に対して2次曲線、又は、4次曲線であることを特徴とする。
また、本発明の一成分現像装置は、さらに、前記トナー供給回転体は、前記トナー担持体との接触位置で、トナー供給回転体の回転方向がトナー担持体の回転方向と同じであることを特徴とする。
The features of the present invention, which is a means for solving the above problems, are listed below.
The one-component developing device of the present invention is configured to attach a one-component toner to an image carrier on which an electrostatic latent image is formed and to make the electrostatic latent image visible, and to contact the toner carrier. The toner supply rotating body for supplying the toner to the toner carrier, the toner conveying means for feeding the toner to the toner supply rotor, and the toner supplied from the toner supply rotor to the toner carrier. A one-component developing device comprising a cylindrical adhesion amount regulating member that contacts the toner carrier to regulate the adhesion amount, wherein the one-component developing device detects means for detecting the position of the adhesion amount regulating member; And a means for storing the number of sheets used at the contact position, and when the predetermined number of sheets used at the detected contact position is used, the contact position of the adhesion amount regulating member is changed.
The one-component developing device of the present invention further has a toner cartridge for storing a detachable replenishing toner, and can be replaced with a new toner cartridge after using the mounted toner cartridge. Means for storing the number of used sheets, and when the number of used toner cartridges exceeds a predetermined value, an operation of changing the contact position with a smaller number of used sheets is performed.
Further, the one-component developing device of the present invention further has means for storing the number of used cartridges for changing the contact position when the number of used toner cartridges exceeds a predetermined value. It is characterized by a long operating distance.
The one-component developing device of the present invention further includes means for detecting and storing the image area ratio of the output image, and when the image area ratio is equal to or less than a predetermined value, the use is less than the predetermined number. The operation of changing the contact position by the number of sheets is performed.
Further, the one-component developing device of the present invention further has means for detecting and storing the continuous number of sheets when performing continuous printing operation, and when the continuous number of sheets is equal to or greater than a predetermined value, It is characterized in that the operation of changing the contact position is performed with a small number of sheets used.
The one-component developing device of the present invention further includes means for detecting and storing the ambient temperature, and when the detected temperature is equal to or higher than a predetermined value, the contact position can be set with a smaller number of sheets used than the predetermined number. It is characterized by performing a changing operation.
The one-component developing device of the present invention further has means for detecting and storing the ambient temperature and humidity. When the detected humidity is a predetermined value or more, the contact is made with a smaller number than the predetermined number. An operation for changing the position is performed.
In the one-component developing device of the invention, the adhesion amount regulating member is further characterized in that a core layer is covered with a rubber layer, or a rubber layer and a resin coat layer thereon.
The one-component developing device of the present invention is further characterized in that the outermost layer of the adhesion amount regulating member contains fluororubber or fluororesin.
The one-component developing device of the present invention is further characterized in that the adhesion amount regulating member has a quadratic curve or a quartic curve with respect to the axis.
In the one-component developing device of the invention, it is further preferable that the rotation direction of the toner supply rotator is the same as the rotation direction of the toner carrier at a position where the toner supply rotator is in contact with the toner carrier. Features.

本発明のプロセスカートリッジは、少なくとも、像担持体と現像装置とを一体に支持し、画像形成装置本体に着脱自在であるプロセスカ−トリッジにおいて、上述したいずれかに記載の一成分現像装置を用いることを特徴とする。
本発明の画像形成装置は、潜像を担持する像担持体と、像担持体表面に均一に帯電を施す帯電装置と、帯電した像担持体の表面に静電潜像を書き込む露光装置と、像担持体表面に形成された静電潜像を可視像化する現像装置と、像担持体表面の可視像を直接又は中間転写体を介して記録部材に転写する転写装置と、像担持体上のトナ−をクリ−ニングするクリ−ニング装置と、記録部材上の可視像を熱及び又は圧力で定着させる定着装置とを備える画像形成装置において、上述したいずれかに記載の一成分現像装置を用いることを特徴とする。
The process cartridge of the present invention uses at least the one-component developing device described above in a process cartridge that integrally supports at least the image carrier and the developing device and is detachable from the main body of the image forming device. It is characterized by that.
An image forming apparatus of the present invention includes an image carrier that carries a latent image, a charging device that uniformly charges the surface of the image carrier, an exposure device that writes an electrostatic latent image on the surface of the charged image carrier, A developing device that visualizes the electrostatic latent image formed on the surface of the image carrier, a transfer device that transfers the visible image on the surface of the image carrier directly or via an intermediate transfer member, and an image carrier An image forming apparatus comprising: a cleaning device that cleans a toner on a body; and a fixing device that fixes a visible image on a recording member with heat and / or pressure. A developing device is used.

以上説明したように、本発明の一成分現像装置では、規制部材の外周面に均一に使用して、偏磨耗を防止し、付着量規制部材及び一成分現像装置の寿命を延ばすことができる。
また、本発明のトナーカートリッジがでは、一成分現像装置を像担持体と一体に支持したプロセスカートリッジとすることにより、トナーカートリッジが交換可能で、寿命を長くすることができる。
また、本発明の画像形成装置では、この一成分現像装置を用いることで、長期にわたって画質を安定させることができる。
As described above, the one-component developing device of the present invention can be used uniformly on the outer peripheral surface of the regulating member to prevent uneven wear and extend the life of the adhesion amount regulating member and the one-component developing device.
In the toner cartridge of the present invention, the toner cartridge can be replaced and the life can be extended by using a process cartridge in which the one-component developing device is integrally supported with the image carrier.
In the image forming apparatus of the present invention, the image quality can be stabilized over a long period of time by using this one-component developing device.

以下に、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。なお、いわゆる当業者は特許請求の範囲内における本発明を変更・修正をして他の実施形態をなすことは容易であり、これらの変更・修正はこの特許請求の範囲に含まれるものであり、以下の説明はこの発明における最良の形態の例であって、この特許請求の範囲を限定するものではない。   The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings. Note that it is easy for a person skilled in the art to make other embodiments by changing or correcting the present invention within the scope of the claims, and these changes and modifications are included in the scope of the claims. The following description is an example of the best mode of the present invention, and does not limit the scope of the claims.

図1は、本発明に係る一成分現像装置の構成を示す概略図である。
図1は、制御弁34をつけて、トナーカートリッジ32と現像ユニット31とのトナーの循環性を改良したタイプである。この循環タイプでは、トナーカートリッジ32と現像ユニット31間でトナーを循環して攪拌するため、劣化度合いが均一化され、極度に劣化が進むことなく、最小限のトナー劣化で抑えられるため、トナーの特性の安定性については、こちらの方が優れている。なお、現像ユニット31の基本的な構成に関して、制御弁34の無いタイプで、逆支弁により、トナーカートリッジ32への戻りを少なくしたタイプもある。いずれを用いても良い。
この一成分現像装置(以下、特に断らない限り「現像装置」と記す。)30は、像担持体である感光体11の潜像を現像剤であるトナーで現像する現像ユニット31と現像ユニット31にトナーを補給するトナーカートリッジ32とを備える。
現像ユニット31は、感光体11に対向していて、感光体11との間に形成される現像領域にトナーを搬送する現像剤担持体である現像スリーブ31aと、現像スリーブ31a上にトナーを供給するトナー供給回転体である供給ローラ31bと、現像スリーブ31a上のトナー量を規制する円筒形状付着量規制部材であるドクタローラ31cと、トナーを搬送する第1搬送パドル31dとを備える。
FIG. 1 is a schematic diagram showing the configuration of a one-component developing apparatus according to the present invention.
FIG. 1 shows a type in which a control valve 34 is attached to improve the toner circulation between the toner cartridge 32 and the developing unit 31. In this circulation type, the toner is circulated and agitated between the toner cartridge 32 and the developing unit 31, so that the degree of deterioration is made uniform, and the deterioration of the toner can be suppressed with minimal toner deterioration without excessive deterioration. This is better for stability of properties. In addition, regarding the basic configuration of the developing unit 31, there is a type without the control valve 34 and a type in which the return to the toner cartridge 32 is reduced by a reversely supported valve. Either may be used.
This one-component developing device (hereinafter referred to as “developing device” unless otherwise specified) 30 includes a developing unit 31 and a developing unit 31 that develop the latent image of the photoconductor 11 as an image carrier with toner as a developer. And a toner cartridge 32 for supplying toner.
The developing unit 31 is opposed to the photosensitive member 11 and supplies a toner onto the developing sleeve 31a, which is a developer carrying member that conveys the toner to a developing region formed between the developing unit 31 and the developing sleeve 31a. A supply roller 31b that is a toner supply rotating body, a doctor roller 31c that is a cylindrical adhesion amount regulating member that regulates the amount of toner on the developing sleeve 31a, and a first conveyance paddle 31d that conveys toner.

トナーカートリッジ32は、トナーを収納している第1及び第2収納室321、322と、現像ユニット31へトナーを搬送する第2及び第3搬送パドル32a、32bと、また、第2搬送パドル32aが回転している部分のトナーカートリッジ32の底部には突き出たリブ35を備えている。
ここで、現像剤としては、一成分現像剤を用いる。後述するように現像剤を入れ替えることに対して、二成分現像剤では一旦混合した後にキャリアからトナーを分離するのは非常に困難である。一成分現像剤であればトナーカートリッジ32と現像ユニット31内にある現像剤は基本的には同じで、入れ替えすることが可能であり、本発明の現像装置30に適用させることができる。特に、一成分現像剤でも非磁性一成分現像剤を用いることが好ましい。磁性一成分現像剤では、磁性材料の量による磁化の強さで現像性を制御することができるが、非磁性一成分現像剤では、外添剤による帯電量、流動性によって現像性が大きく影響される。このために、トナー表面の外添剤の存在量で現像特性が大きく変動し、長期にわたって安定した特性を維持することが困難である。そこで、本発明の現像装置30に用いることで、安定したトナー表面状態を得ることができる。
The toner cartridge 32 includes first and second storage chambers 321 and 322 that store toner, second and third transport paddles 32a and 32b that transport the toner to the developing unit 31, and a second transport paddle 32a. A protruding rib 35 is provided at the bottom of the toner cartridge 32 where the toner cartridge rotates.
Here, a one-component developer is used as the developer. In contrast to replacing the developer as will be described later, it is very difficult to separate the toner from the carrier once mixed with the two-component developer. In the case of a one-component developer, the developer in the toner cartridge 32 and the developing unit 31 is basically the same and can be replaced, and can be applied to the developing device 30 of the present invention. In particular, it is preferable to use a non-magnetic one-component developer even for a one-component developer. With magnetic one-component developers, developability can be controlled by the strength of magnetization depending on the amount of magnetic material, but with non-magnetic one-component developers, developability is greatly affected by the charge amount and fluidity of external additives. Is done. For this reason, the development characteristics vary greatly depending on the amount of the external additive on the toner surface, and it is difficult to maintain stable characteristics over a long period of time. Therefore, by using the developing device 30 of the present invention, a stable toner surface state can be obtained.

また、この現像装置30は、現像ユニット31とトナーカートリッジ32とを水平方向の横方向に並列させて配置している。さらに、トナーカートリッジ32と現像ユニット31とには、トナーカートリッジ32と現像ユニット31との間をトナーが通過する連通口33が設けられている。さらに、現像ユニット31側の連通口33に制御弁34が設けられている。
本発明の現像装置30は、この連通口33を介してトナーを通過させる。これによって、現像ユニット31で消費されたトナーをトナーカートリッジ32から現像ユニット31へ補給し、また、この連通口33を介して、現像ユニット31で劣化したトナーを現像ユニット31からトナーカートリッジ32へを排出する。また、このトナーカートリッジ32は、現像ユニット31とは別に単独で独立して交換することが可能である。
トナーは、現像ユニット31におけるトナー供給ローラ31b、ドクタローラ31cで押圧力を受ける。この押圧力を受けることで、トナー表面の凸凹が欠けて表面が滑らかになり、感光体との付着力が大きくなりクリーニングされにくくなる。そのために、環境が低湿になるとクリーニング不良が発生することがある。また、転写性は向上するが、従来転写されても目視上表れなかった白地背景部にカブリが表れるようになる。また、トナーが押圧を受けることで、トナー表面に存在する外添剤がトナー内部に埋没する。これは、後で外添剤に関しては詳説するが、外添剤はトナーより硬度が高いために、トナー内部に埋没する。トナー表面に存在する外添剤が少なくなることで、トナーの帯電性が変わる。特に、外添剤として用いるシリカは、比表面積が大きいので帯電量が高く埋没によるトナー表面の外添剤量によってトナーの帯電量は大きく変化する。また、もう一つの影響として、外添剤埋没によってトナーの流動性が低下する。この流動性は、トナーの付着力を示すもので、流動性が高ければ、トナーと例えば感光体等との間の付着力を小さくする。同様に、現像スリーブ31aとトナーとの間の付着力を小さくして現像性を高める。逆に、埋没でトナー表面に存在する外添剤量が少なくなると、即ち、トナーの流動性が低下し、現像性が低下する。
そこで、本発明の現像装置30では、現像ユニット31内の劣化したトナーを、トナーカートリッジ32から現像ユニット31へトナーを補給する連通口33を介して、現像ユニット31にあるトナーをいったんトナーカートリッジ32に排出して戻して、トナーカートリッジ32にある劣化していないトナーと混合して、劣化したトナーに添加剤を移行して回復させると同時に、劣化したトナー量の存在比率を低下させた上で再度現像ユニット31に連通口33を介して供給して補給して、現像ユニット31内トナーの帯電の安定化を図る。
In the developing device 30, the developing unit 31 and the toner cartridge 32 are arranged in parallel in the horizontal direction. Further, the toner cartridge 32 and the developing unit 31 are provided with a communication port 33 through which the toner passes between the toner cartridge 32 and the developing unit 31. Further, a control valve 34 is provided at the communication port 33 on the developing unit 31 side.
The developing device 30 of the present invention allows the toner to pass through the communication port 33. As a result, the toner consumed in the developing unit 31 is supplied from the toner cartridge 32 to the developing unit 31, and the toner deteriorated in the developing unit 31 is transferred from the developing unit 31 to the toner cartridge 32 through the communication port 33. Discharge. The toner cartridge 32 can be replaced independently of the developing unit 31 independently.
The toner receives a pressing force by the toner supply roller 31b and the doctor roller 31c in the developing unit 31. By receiving this pressing force, irregularities on the surface of the toner are chipped and the surface becomes smooth, and the adhesion to the photoconductor increases, making cleaning difficult. Therefore, when the environment becomes low humidity, cleaning failure may occur. In addition, although transferability is improved, fogging appears on a white background portion that has not been visually observed even if it has been transferred conventionally. Further, when the toner is pressed, the external additive present on the toner surface is buried inside the toner. This will be described in detail later with regard to the external additive, but the external additive is harder than the toner, and is therefore buried in the toner. As the external additive present on the toner surface decreases, the chargeability of the toner changes. In particular, since silica used as an external additive has a large specific surface area, the charge amount is high, and the charge amount of the toner varies greatly depending on the amount of the external additive on the toner surface due to burying. Another effect is that the fluidity of the toner is reduced by burying the external additive. This fluidity indicates the adhesion force of the toner. If the fluidity is high, the adhesion force between the toner and, for example, the photoreceptor is reduced. Similarly, the developability is improved by reducing the adhesion between the developing sleeve 31a and the toner. On the contrary, when the amount of the external additive existing on the toner surface is reduced due to the embedding, that is, the fluidity of the toner is lowered and the developability is lowered.
Therefore, in the developing device 30 of the present invention, the toner in the developing unit 31 is temporarily removed from the toner cartridge 32 through the communication port 33 for supplying the deteriorated toner in the developing unit 31 from the toner cartridge 32 to the developing unit 31. The toner cartridge 32 is mixed with non-deteriorated toner in the toner cartridge 32, the additive is transferred to the deteriorated toner and recovered, and at the same time, the ratio of the deteriorated toner amount is reduced. The developing unit 31 is supplied again through the communication port 33 and replenished to stabilize the charging of the toner in the developing unit 31.

図2は、本発明の一成分現像装置における現像ユニットに配置される制御弁の構造を示す概略図である。制御弁34は、現像ユニット31の連通口33に対応して設けられ、制御弁34を支持部34aに貼着されていて、筐体に配置されている。制御弁34の形態は、図2に示すように、各連通口33に対応して矩形状にして連通口33がない部分は制御弁34を設けず交互にする。支持部34aは、剛性を有する金属製でSUS、Cu、Alを用いる。制御弁34は、弾性のある樹脂フィルム34bで、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリエステル樹脂、フッ素樹脂を用いる。
現像ユニット31の第1搬送パドル31dは、パドル用フィルムを備える。このフィルムは、1枚であっても、複数枚設けてもよい。第1搬送パドル31dは、回転してトナーカートリッジ32側から供給されたトナーを現像スリーブ31aに供給する。また、このフィルムは、板状であってもよい。また、連通口33に対応して設けられた櫛歯状の矩形状の制御弁34に対して、同様に制御弁34に当たる部分をのみを矩形形状にしたものであってもよい。また、複数枚設けるときはこれらを組み合わせて用いてもよい。
FIG. 2 is a schematic view showing the structure of a control valve arranged in the developing unit in the one-component developing device of the present invention. The control valve 34 is provided corresponding to the communication port 33 of the developing unit 31, and the control valve 34 is attached to the support portion 34a and disposed in the housing. As shown in FIG. 2, the control valve 34 has a rectangular shape corresponding to each communication port 33, and the portions without the communication port 33 are alternately provided without the control valve 34. The support portion 34a is made of a metal having rigidity and uses SUS, Cu, or Al. The control valve 34 is an elastic resin film 34b and uses polypropylene, polyethylene, polyester resin, or fluororesin.
The first transport paddle 31d of the developing unit 31 includes a paddle film. This film may be a single film or a plurality of films. The first transport paddle 31d rotates and supplies the toner supplied from the toner cartridge 32 side to the developing sleeve 31a. The film may be plate-shaped. In addition, for the comb-like rectangular control valve 34 provided corresponding to the communication port 33, only the portion corresponding to the control valve 34 may be rectangular. Moreover, when providing two or more sheets, you may use combining these.

図3は、トナーカートリッジ側から現像ユニットにトナーが供給される状態を模式的に説明するための図である。第1搬送パドル31dは、回転して制御弁34に当たり、制御弁34が押さえられる。その後、第1搬送パドル31dが通過して、弾性を有する制御弁34が素早く弾かれて戻り、そのときに同時に、トナーカートリッジ32側から押し込まれていたトナーが連通口33を介して現像ユニット31側に引きつけられて、トナーが供給される。
図4は、現像ユニット側からトナーカートリッジにトナーが戻される状態を模式的に説明するための図である。このトナーカートリッジ32には、第2収納室322の第3搬送パドルで第1収納室321に搬送して、さらに、第2搬送パドルで現像ユニット31側に搬送する。第2搬送パドルは、単数のパドル用フィルムを備えていて、このフィルムを回転させることでトナーを現像ユニット31側に搬送する。
FIG. 3 is a diagram for schematically explaining a state in which toner is supplied from the toner cartridge side to the developing unit. The first transport paddle 31d rotates to hit the control valve 34, and the control valve 34 is pressed. Thereafter, the first transport paddle 31d passes, and the elastic control valve 34 is quickly bounced back, and at the same time, the toner pushed in from the toner cartridge 32 side passes through the communication port 33 and the developing unit 31. The toner is supplied by being attracted to the side.
FIG. 4 is a diagram for schematically explaining a state in which the toner is returned from the developing unit side to the toner cartridge. The toner cartridge 32 is transported to the first storage chamber 321 by the third transport paddle of the second storage chamber 322, and further transported to the developing unit 31 side by the second transport paddle. The second transport paddle includes a single paddle film, and transports the toner toward the developing unit 31 by rotating the film.

さらに、第1収納室321にリブ35を設けておくことで、先のパドル用フィルムがリブ35に当たると、リブ35の部分でトナーが堰き止められ、リブ35とパドル用フィルムとの間にトナーの無い空間が形成される。この空間は、流動性のよいトナーの侵入によって少しずつ埋められていくが、ある一定時間はトナー内部に空間が形成される。さらに、パドル用フィルムが回転すると上部からもトナーが空間に侵入するために、トナー内部に空間のない状態になる。
この状態で回転してゆくとパドル用フィルムは、トナーを現像ユニット31側に押し込む状態になっている時と、現像ユニット31の制御弁34が第1搬送パドル31dのパドル用フィルムに押さえられていなくて制御弁34が開放されている時と重なることでトナーは、連通口33を通してトナーカートリッジ32側から現像ユニット31側に移動して供給される。
次に、開放された制御弁34には現像ユニット31にあるトナーが入り込んでくる。その後、第1搬送パドル31dのパドル用フィルムが回転して制御弁34を押し込むトナーを現像ユニット31側からトナーカートリッジ32側に押し込んでいる時と第1収納室321で第2搬送パドルのパドル用フィルムによってトナー内部に空間ができ、その空間がちょうど連通口33にかかった時が重なることでトナーは、連通口33を通して現像ユニット31側からトナーカートリッジ32側に移動して排出される。
Further, by providing the rib 35 in the first storage chamber 321, when the previous paddle film hits the rib 35, the toner is blocked by the rib 35, and the toner is interposed between the rib 35 and the paddle film. A space without a gap is formed. This space is gradually filled by the intrusion of toner with good fluidity, but a space is formed inside the toner for a certain period of time. Further, when the paddle film rotates, the toner also enters the space from above, so that there is no space inside the toner.
As the paddle film rotates in this state, the control valve 34 of the developing unit 31 is pressed against the paddle film of the first transport paddle 31d when the toner is pushed into the developing unit 31 side. Without overlapping the control valve 34 being opened, the toner is supplied from the toner cartridge 32 side to the developing unit 31 side through the communication port 33.
Next, the toner in the developing unit 31 enters the opened control valve 34. After that, the paddle film of the first transport paddle 31d rotates and the toner that pushes the control valve 34 is pushed from the developing unit 31 side to the toner cartridge 32 side and the paddle for the second transport paddle in the first storage chamber 321. A space is formed inside the toner by the film, and the toner is moved and discharged from the developing unit 31 side to the toner cartridge 32 side through the communication port 33 by overlapping when the space reaches the communication port 33.

このときの現像装置30における現像ユニット31とトナーカートリッジ32との第1、第2及び第3搬送パドルの動きとトナーの移動についてさらに詳細に説明する。
図5は、現像ユニットとトナーカートリッジとの間におけるトナーの移動について模式的に示した図である。なお、ここでは、現像ユニット31内の現像スリーブ31a等は省略してある。
現像装置30では、図5(1)に示すように、現像ユニット31内にある制御弁34は、支持体に貼着されていて一定の角度を有している。第1搬送パドル31dは複数のパドル用フィルムを回転させている。また、トナーカートリッジ32内の第2及び第3搬送パドルは、単数のパドル用フィルムを回転させている。図5(2)に示すように、現像ユニット31内で、第1搬送パドル31dは複数のパドル用フィルムが制御弁34を押し込み、このときに、制御弁34と連通口33との間にあるトナーは、トナーカートリッジ32側もトナーで満たされていることで、連通口33を移動することができず、現像ユニット31内の制御弁34から横方向で、現像ユニット31内に戻る。次に、図5(3)に示すように、第1搬送パドル31dは複数のパドル用フィルムが制御弁34をさらに押し込み、制御弁34と連通口33との間にはほとんど隙間がない状態になる。次に、図5(4)及び図5(5)に示すように、第1搬送パドル31dは複数のパドル用フィルムが制御弁34からはずれることで、制御弁34が元の角度まで戻り、このときに、大きな隙間ができ、空間を形成することでトナーカートリッジ32側から連通口33を通してトナーが移動して供給される。
The movement of the first, second and third transport paddles and the movement of the toner between the developing unit 31 and the toner cartridge 32 in the developing device 30 at this time will be described in more detail.
FIG. 5 is a diagram schematically illustrating toner movement between the developing unit and the toner cartridge. Here, the developing sleeve 31a and the like in the developing unit 31 are omitted.
In the developing device 30, as shown in FIG. 5 (1), the control valve 34 in the developing unit 31 is adhered to the support and has a certain angle. The first transport paddle 31d rotates a plurality of paddle films. The second and third transport paddles in the toner cartridge 32 rotate a single paddle film. As shown in FIG. 5 (2), in the developing unit 31, a plurality of paddle films push the control valve 34 in the first transport paddle 31 d, and at this time, the first transport paddle 31 d is between the control valve 34 and the communication port 33. Since the toner cartridge 32 side is also filled with toner, the toner cannot move through the communication port 33 and returns from the control valve 34 in the developing unit 31 into the developing unit 31 in the lateral direction. Next, as shown in FIG. 5 (3), in the first transport paddle 31 d, the plurality of paddle films push the control valve 34 further, and there is almost no gap between the control valve 34 and the communication port 33. Become. Next, as shown in FIG. 5 (4) and FIG. 5 (5), the first transport paddle 31d has the control valve 34 returned to its original angle as the plurality of paddle films are separated from the control valve 34. Sometimes, a large gap is formed, and the toner is moved and supplied from the toner cartridge 32 side through the communication port 33 by forming a space.

さらに、図5(6)に示すように、複数枚有することで第1搬送パドル31dのパドル用フィルムが、再度制御弁34を押し込んでいく。このときに、トナーカートリッジ32内の第2収納室322で第2搬送パドルのパドル用フィルムがリブ35に当たっている。さらに回転すると、図5(7)に示すように、第1搬送パドル31dのパドル用フィルムが制御弁34をさらに押し込み、制御弁34と連通口33で隙間のない状態を形成してゆく。このときに、第2搬送パドルのパドル用フィルムがリブ35から先に回転したときにリブ35が障害になってトナーが搬送されないために、トナー内部に空間を形成する。さらに、図5(8)及び図5(9)に示すように、第1搬送パドル31dは複数のパドル用フィルムが制御弁34からはずれることで、制御弁34が元の角度まで戻り、このときに、大きな隙間ができ空間を形成することで、さらに、第2搬送パドルのパドル用フィルムによって持ち上げられたトナーが、トナーカートリッジ32側から連通口33を通してトナーが移動して供給される。
しかし、次に、図5(10)に示すように、複数枚有することで第1搬送パドル31dのパドル用フィルムが、再度制御弁34を押し込んでいく。これまでは、トナーカートリッジ32側の連通口33付近にはトナーがあったが、トナー内部に形成された空間が存在する場合は、現像ユニット31内の制御弁34から横方向で、現像ユニット31内に戻るのではなく、連通口33を通して現像ユニット31側からトナーカートリッジ32側に移動して排出される。
Further, as shown in FIG. 5 (6), the paddle film of the first transport paddle 31d pushes the control valve 34 again by having a plurality of sheets. At this time, the paddle film of the second transport paddle is in contact with the rib 35 in the second storage chamber 322 in the toner cartridge 32. When further rotated, as shown in FIG. 5 (7), the paddle film of the first transport paddle 31 d further pushes the control valve 34, and a state without a gap is formed between the control valve 34 and the communication port 33. At this time, when the paddle film of the second transport paddle is rotated first from the rib 35, the rib 35 becomes an obstacle and the toner is not transported, so that a space is formed inside the toner. Further, as shown in FIGS. 5 (8) and 5 (9), the first transport paddle 31d is moved back to the original angle when the plurality of paddle films are separated from the control valve 34. In addition, by forming a space with a large gap, the toner lifted by the paddle film of the second transport paddle is further moved and supplied from the toner cartridge 32 side through the communication port 33.
However, next, as shown in FIG. 5 (10), the paddle film of the first transport paddle 31d pushes the control valve 34 again by having a plurality of sheets. Until now, there has been toner in the vicinity of the communication port 33 on the toner cartridge 32 side. However, when there is a space formed inside the toner, the developing unit 31 extends laterally from the control valve 34 in the developing unit 31. Instead of returning to the inside, the toner moves from the developing unit 31 side to the toner cartridge 32 side through the communication port 33 and is discharged.

図5(11)及び図5(12)に示すように、第1搬送パドル31dのパドル用フィルムが、再度制御弁34を押し込んでいくことで、さらに、現像ユニット31側からトナーカートリッジ32側に移動して排出される。
さらに、第1搬送パドル31dの回転スピードを第2搬送パドルより早くすることで、図5(13)から図5(16)に示すように、現像ユニット31側からトナーカートリッジ32側に移動して排出させることができる。
これを繰り返すことで、現像ユニット31とトナーカートリッジ32との間で連通口33を通してトナーを移動させることができる。
As shown in FIGS. 5 (11) and 5 (12), the paddle film of the first transport paddle 31 d pushes the control valve 34 again to further move from the developing unit 31 side to the toner cartridge 32 side. It is moved and discharged.
Further, by making the rotation speed of the first transport paddle 31d faster than that of the second transport paddle, as shown in FIGS. 5 (13) to 5 (16), the first transport paddle 31d moves from the developing unit 31 side to the toner cartridge 32 side. It can be discharged.
By repeating this, the toner can be moved through the communication port 33 between the developing unit 31 and the toner cartridge 32.

ここでは、現像ユニット31内の第1搬送パドル31dとトナーカートリッジ32内の第2搬送パドルの回転数を制御することでトナーの移動による供給・排出の量を調整することができる。特に、現像ユニット31内の第1搬送パドル31dの回転数をトナーカートリッジ32内の第2搬送パドルよりも早くすることで、トナー内部に形成される空間が連通口33に接する回数を少なくして、第1搬送パドル31dが制御弁34を押し込む回数を多くすることで、連通口33を通してトナーを供給させる回数を多くすることができる。
また、トナーの移動による供給・排出の量は、連通口33の数によって調整することができ、したがって、連通口33は、1以上設けることができる。この連通口33は、画像形成装置本体の画像形成する速度によって適宜数を決定する。
また、連通口33に対応して設けられる制御弁34は、櫛の歯状に設け、隣り合う制御弁34を交互に動作させることができる。これは、第1搬送パドル31dのパドル用フィルムを櫛の歯状の制御弁34に対応させて櫛の歯状に1つおきに設け、それを2数のパドル用フィルムですべての制御弁34に対応させて制御弁34を交互に動作させることができる。交互に動作させることで、現像ユニット31内のトナーのデッドスペースを形成することなく、均等に排出させることができる。
Here, by controlling the rotational speeds of the first transport paddle 31d in the developing unit 31 and the second transport paddle in the toner cartridge 32, the amount of supply / discharge due to the movement of the toner can be adjusted. In particular, by making the rotation speed of the first transport paddle 31d in the developing unit 31 faster than the second transport paddle in the toner cartridge 32, the number of times the space formed inside the toner contacts the communication port 33 can be reduced. By increasing the number of times the first transport paddle 31d pushes the control valve 34, the number of times of supplying the toner through the communication port 33 can be increased.
Further, the amount of supply / discharge due to the movement of the toner can be adjusted by the number of communication ports 33, and therefore one or more communication ports 33 can be provided. The number of the communication ports 33 is appropriately determined according to the image forming speed of the image forming apparatus main body.
Moreover, the control valve 34 provided corresponding to the communication port 33 is provided in the shape of a comb, and the adjacent control valves 34 can be operated alternately. This is because the paddle film of the first transport paddle 31d is provided in every other comb tooth shape corresponding to the comb tooth shaped control valve 34, and all the control valves 34 are composed of two paddle films. The control valves 34 can be operated alternately corresponding to the above. By alternately operating, the toner can be discharged evenly without forming a dead space of toner in the developing unit 31.

図6は、本発明に係る一成分現像装置に用いる第1搬送パドルを示す図である。本発明に好適に用いる第1搬送パドルの斜視図である。第1搬送パドル31dは、断面4角形の軸にフィルム311、312が取りつけられており、そのうち2枚は対向する面に、それぞれ逆方向に伸びている。この対向するフィルム311は凹凸形状(櫛歯状)であり、2枚の凸部をずらすような形状である。このようにすることで隣り合う制御弁34を交互に駆動させることが可能になる。この凹凸部は連通口33の位置に対応しており、連通口33に設けた制御弁34をフィルムの凸部が押し込める長さとし、また凹部においては制御弁34に接触しないような形状とする。
さらに、フィルムの凸部の根元部分は、先端部分よりも広くなるよう「ハの字型」にしてあり、第1搬送パドル31dが回転することによって、フィルムの凸部でトナーを横方向にも移動させる力を発生させ、現像ユニット31内の横方向の攪拌を生じさせている。
FIG. 6 is a view showing a first transport paddle used in the one-component developing device according to the present invention. It is a perspective view of the 1st conveyance paddle used suitably for the present invention. The first conveyance paddle 31d has films 311 and 312 attached to a shaft having a quadrangular cross section, and two of the films extend in opposite directions on opposite surfaces. The opposing film 311 has a concavo-convex shape (comb shape), and is a shape that shifts the two convex portions. In this way, adjacent control valves 34 can be driven alternately. The uneven portion corresponds to the position of the communication port 33, and the control valve 34 provided at the communication port 33 has a length that allows the convex portion of the film to be pushed in, and the concave portion does not contact the control valve 34.
Further, the base portion of the convex portion of the film is formed in a “C” shape so as to be wider than the leading end portion, and the first conveying paddle 31d rotates, so that the toner is also transferred laterally by the convex portion of the film. A moving force is generated to cause horizontal agitation in the developing unit 31.

また、第1搬送パドル31dの回転で、フィルムの凸部が上記制御弁34を押して、制御弁34下のトナーをトナーカートリッジ32側に戻す作用をする。この動きは後述する。
第1搬送パドル31dは、第2搬送パドル32aより速く回転するように設定しているので、トナーカートリッジに空間ができている時間内に第1搬送パドル31dで何度か制御弁34を動作させることができ、効率良くトナーをトナーカートリッジ32に戻すができる。
フィルムの凸部が制御弁34を通過すると、制御弁34は押圧力から解放され、弾性によって元に戻り、制御弁34上のトナーを現像ユニット31側に送ると共に、制御弁34下側にトナーカートリッジ32のトナーを引き込む空間を形成する。
第1搬送パドル31dの2枚のフィルム311の凸部をずらすことで、制御弁34の押し込み・解放動作を交互に行う、即ち、隣り合う制御弁34を交互に駆動させることで現像ユニット31内のトナーの動きが良くなり、トナーカートリッジ32内のトナーとの循環性を向上させることができる。
Further, by the rotation of the first transport paddle 31d, the convex portion of the film pushes the control valve 34 and returns the toner under the control valve 34 to the toner cartridge 32 side. This movement will be described later.
Since the first transport paddle 31d is set to rotate faster than the second transport paddle 32a, the control valve 34 is operated several times by the first transport paddle 31d within the time when the toner cartridge has a space. The toner can be returned to the toner cartridge 32 efficiently.
When the convex portion of the film passes through the control valve 34, the control valve 34 is released from the pressing force and returns to its original state by elasticity, and the toner on the control valve 34 is sent to the developing unit 31 side, and the toner is placed below the control valve 34. A space for drawing the toner in the cartridge 32 is formed.
By shifting the convex portions of the two films 311 of the first transport paddle 31d, the control valves 34 are alternately pushed and released, that is, the adjacent control valves 34 are driven alternately to develop the inside of the developing unit 31. The movement of the toner is improved, and the circulation property with the toner in the toner cartridge 32 can be improved.

ここで、上記のような櫛歯状のフィルム2枚構成のパドルを採用することにより、トナーの循環、横攪拌性が向上したが、この2枚のみの構成では、連通口33にトナーが多くなる傾向があり、現像ユニット31内のトナー面が上下方向に波打ち、山と谷ができる。連通口33に山ができるとトナーカートリッジ32からのトナーの供給が阻害されるので、現像ユニット31全体へのトナーの供給量が低下する。さらに、トナーの山の裾野付近にトナーカートリッジ32からのトナーの流れができるため、若干ではあるが、トナー攪拌の均一性が確保されないという現象が見られた。この点を改善する為に、検討した結果、櫛歯状の2枚のフィルムの間に、櫛歯状フィルム311と90度の角度で、櫛歯状フィルムの凸部より短い長さで凹凸の無いフィルム、即ち、矩形状のフィルム312を第1搬送パドル31dに追加することにより、連通口33のトナーの山を崩し、現像ユニット31内のトナー面をほぼ水平にすることができた。
このように、第1搬送パドルにおいて、櫛歯状の2枚のフィルム311の間に、矩形状のフィルム312を配置することにより、トナーカートリッジ312からのトナーの補給量及びトナーカートリッジ32へのトナーの戻し量ともに安定し、十分な循環作用を達成することができる。また、局所的なトナーの流れを形成しないので、現像ユニット31内で均一な攪拌性を維持することができる。
Here, the adoption of the paddle having the two comb-shaped films as described above improves the circulation and lateral agitation of the toner. However, with only the two sheets, the communication port 33 has a large amount of toner. The toner surface in the developing unit 31 undulates vertically and peaks and valleys are formed. If the communication port 33 is clogged, the supply of toner from the toner cartridge 32 is hindered, so that the amount of toner supplied to the entire developing unit 31 is reduced. Further, since toner flows from the toner cartridge 32 in the vicinity of the bottom of the toner peak, a phenomenon that uniformity of toner agitation is not ensured is observed. In order to improve this point, as a result of the examination, the interdigital film 311 and the interdigital film 311 are at an angle of 90 degrees between the two interdigital films and are shorter than the convex parts of the interdigital film. By adding a non-existing film, that is, a rectangular film 312 to the first conveyance paddle 31d, the toner pile at the communication port 33 was broken, and the toner surface in the developing unit 31 could be made almost horizontal.
As described above, by arranging the rectangular film 312 between the two comb-shaped films 311 in the first transport paddle, the amount of toner supplied from the toner cartridge 312 and the toner to the toner cartridge 32 are set. It is possible to achieve a sufficient circulatory action with a stable return amount. In addition, since a local toner flow is not formed, uniform agitation can be maintained in the developing unit 31.

制御弁34の幅は、連通口33の幅より0mm〜20mm大きくする。制御弁34が連通口33より小さいとトナーが供給される連通口33を現像ユニット31側のトナーで塞がれるためにトナーが供給されにくくなる。また、トナーの排出においても、制御弁34と連通口33との間にトナーが入り込み、その入り込んだトナーを排出することで、連通口33を通して大量のトナーが現像ユニット31側からトナーカートリッジ32側に排出されるのを防止しているが、制御弁34の幅が小さくなることで大量のトナーが排出され、現像ユニット31内のトナーが少なくなる。
一方、トナーの排出は、制御弁34の脇から制御弁34と連通口33との間に入ったトナーが第1搬送パドル31dの押し込みで連通口33を通して排出される。このために、制御弁34の幅が連通口33より大きくなると、連通口33付近に回り込むトナー量が少なくなり排出されるトナー量が少なくなり、トナーの入れ替えが少なくなる。また、連通口33から供給されたトナーは、連通口33から下の方に移動して、制御弁34の下にあるトナーと混合される。したがって、制御弁34の幅が大きくなると供給されるトナーの箇所が少なくなり、トナーの混合による均質性が低下する。
これらのために、制御弁34の幅は、少なくとも連通口33の幅以上であって、20mm未満にする。この幅にすることで、トナーの供給・排出の制御を容易にし、さらに、供給後のトナーの混合による均質性を高めることができる。
The width of the control valve 34 is 0 mm to 20 mm larger than the width of the communication port 33. If the control valve 34 is smaller than the communication port 33, the communication port 33 to which toner is supplied is blocked with toner on the developing unit 31 side, so that it is difficult to supply toner. Further, in discharging the toner, toner enters between the control valve 34 and the communication port 33, and a large amount of toner is discharged from the developing unit 31 side to the toner cartridge 32 side through the communication port 33 by discharging the inserted toner. However, since the width of the control valve 34 is reduced, a large amount of toner is discharged and the toner in the developing unit 31 is reduced.
On the other hand, toner is discharged from the side of the control valve 34 between the control valve 34 and the communication port 33 through the communication port 33 when the first transport paddle 31d is pushed. For this reason, when the width of the control valve 34 is larger than the communication port 33, the amount of toner that wraps around the communication port 33 is reduced, the amount of discharged toner is reduced, and toner replacement is reduced. The toner supplied from the communication port 33 moves downward from the communication port 33 and is mixed with the toner under the control valve 34. Therefore, when the width of the control valve 34 is increased, the number of supplied toners is reduced, and the homogeneity due to the mixing of the toner is lowered.
For these reasons, the width of the control valve 34 is at least the width of the communication port 33 and less than 20 mm. By setting this width, it is possible to easily control the supply / discharge of the toner, and to improve the homogeneity due to the mixing of the toner after the supply.

また、制御弁34の間隔を、2mm〜20mmとする。制御弁34の間隔が、2mm未満では制御弁34と連通口33との間に入り込む量が少なくなるために、排出できるトナー量が少なくなる。また、20mmを越えると、設けることができる連通口33が少なくなり、トナーの供給・排出する量が少なくなる。
また、制御弁34の長さを、10mm〜25mmとする。制御弁34の長さによって、制御弁34と連通口33との間にできる空間の大きさが決定される。したがって、制御弁34が10mm未満では、排出されるトナー量が少なくなるために、トナーの入れ替えが不十分になる。25mmを越えると排出する量が多くなり、現像ユニット31内のトナー量が少なくなる。
また、制御弁34の角度を、10°〜45°とする。制御弁34の角度によって、制御弁34と連通口33との間にできる空間の大きさが決定される。したがって、制御弁34の角度が10°未満では、排出されるトナー量が少なくなるために、トナーの入れ替えが不十分になる。45°を越えると排出する量が多くなり、現像ユニット31内のトナー量が少なくなる。
The interval between the control valves 34 is 2 mm to 20 mm. When the distance between the control valves 34 is less than 2 mm, the amount of toner entering between the control valve 34 and the communication port 33 is small, and the amount of toner that can be discharged is small. Further, if it exceeds 20 mm, the number of communication ports 33 that can be provided decreases, and the amount of toner supplied and discharged decreases.
The length of the control valve 34 is 10 mm to 25 mm. The size of the space formed between the control valve 34 and the communication port 33 is determined by the length of the control valve 34. Therefore, if the control valve 34 is less than 10 mm, the amount of discharged toner is reduced, and toner replacement is insufficient. If it exceeds 25 mm, the amount to be discharged increases and the amount of toner in the developing unit 31 decreases.
Further, the angle of the control valve 34 is set to 10 ° to 45 °. The size of the space formed between the control valve 34 and the communication port 33 is determined by the angle of the control valve 34. Therefore, if the angle of the control valve 34 is less than 10 °, the amount of toner discharged becomes small, and the replacement of toner becomes insufficient. When the angle exceeds 45 °, the amount to be discharged increases and the amount of toner in the developing unit 31 decreases.

図7は、現像ユニットに設けられた連通口部分を示す正面図である。図7に示すように、連通口33は、現像ユニット31の長手方向の中心部を基準としてその左右両方向に同一形状のものが同一数だけ、線対称となるように配置されている。各連通口33をこのように配置することによって、トナー流通方向に直交する断面における均一流通性をより性格に確保することができる。また、長手方向両端部の制御弁34をそれ以外の制御弁34よりも20%以上幅広とすることに代えて、複数配置した制御弁のうち、両端部の連通口33に対応した制御弁34に隣接してその外側に、即ち連通口33が設けられていない部分に対応して、前記複数の制御弁34と同一形状の制御弁34を設けることもできる。このようにすることによって、両端部の連通口33に対応する制御弁を、それ以外の制御弁34と同様、両側に同様の制御弁34が配置されたものと同一の条件とすることができるので、両端部の連通口33を含めて各連通口33におけるトナーの均一流通性をより確実に確保することができる。   FIG. 7 is a front view showing a communication port portion provided in the developing unit. As shown in FIG. 7, the communication ports 33 are arranged so that the same number of the same shape in both the left and right directions is line symmetric with respect to the central portion in the longitudinal direction of the developing unit 31. By disposing each communication port 33 in this way, it is possible to more reliably ensure uniform flowability in a cross section perpendicular to the toner flow direction. Moreover, instead of making the control valves 34 at both ends in the longitudinal direction wider than the other control valves 34 by 20% or more, among the plurality of arranged control valves, the control valves 34 corresponding to the communication ports 33 at both ends. A control valve 34 having the same shape as the plurality of control valves 34 may be provided adjacent to the outside, that is, corresponding to a portion where the communication port 33 is not provided. By doing in this way, the control valve corresponding to the communication port 33 of both ends can be made into the same conditions as the thing with the same control valve 34 arrange | positioned on both sides like the other control valves 34. Therefore, it is possible to more reliably ensure the uniform flowability of the toner at each communication port 33 including the communication ports 33 at both ends.

また、図8は、本発明の画像形成装置の構成を示す概略図である。
この画像形成装置1は、感光体ユニット10、書き込み光学ユニット20、現像ユニット30、中間転写ユニット40、2次転写ユニット50、定着ユニット60、両面印刷用紙反転ユニット70等で構成されている。そして、黒(以下、Bkという)、シアン(以下、Cという)、マゼンタ(以下、Mという)、イエロー(以下、Yという)のカラー画像を感光体ユニット10の感光体ベルト11上に順次顕像化し、これらを重ね合わせて最終的な4色フルカラー画像を形成する。感光体ベルト11の周りには、感光体クリーニング装置12、帯電ローラ13、複数の現像装置30、中間転写ユニット40の中間転写ベルト41などが配置されている。感光体ベルト11は、駆動ローラ14、1次転写対向ローラ15、張架ローラ16間に張架され、駆動モータによって回転する。また、上記書き込み光学ユニット20は、カラー画像データを光信号に変換して、各色画像に対応した光書き込みを行い、感光体ベルト11に静電潜像を形成する。この書き込み光学ユニット20は、光源としての半導体レーザ21、ポリゴンミラー22、3つの反射ミラー23などで構成されている。
また、上記現像装置30は、画像形成装置1本体の下側から順に、黒トナーを収容したBk現像装置30K、シアントナーを収容したC現像装置30C、マゼンタトナーを収容したM現像装置30M、イエロートナーを収容したY現像装置30Yとなっている。ここでは、さらに、各現像装置を図中左右方向に移動させ感光体ベルト11に対し、接離動作を行う接離機構を備える。
FIG. 8 is a schematic diagram showing the configuration of the image forming apparatus of the present invention.
The image forming apparatus 1 includes a photosensitive unit 10, a writing optical unit 20, a developing unit 30, an intermediate transfer unit 40, a secondary transfer unit 50, a fixing unit 60, a duplex printing paper reversing unit 70, and the like. Then, black (hereinafter referred to as Bk), cyan (hereinafter referred to as C), magenta (hereinafter referred to as M), and yellow (hereinafter referred to as Y) color images are successively developed on the photoreceptor belt 11 of the photoreceptor unit 10. These are then superimposed to form the final four-color full color image. Around the photoreceptor belt 11, a photoreceptor cleaning device 12, a charging roller 13, a plurality of developing devices 30, an intermediate transfer belt 41 of an intermediate transfer unit 40, and the like are disposed. The photosensitive belt 11 is stretched between a driving roller 14, a primary transfer counter roller 15, and a stretching roller 16, and is rotated by a driving motor. The writing optical unit 20 converts the color image data into an optical signal, performs optical writing corresponding to each color image, and forms an electrostatic latent image on the photosensitive belt 11. The writing optical unit 20 includes a semiconductor laser 21 as a light source, a polygon mirror 22, three reflecting mirrors 23, and the like.
The developing device 30 includes, in order from the lower side of the main body of the image forming apparatus 1, a Bk developing device 30K containing black toner, a C developing device 30C containing cyan toner, an M developing device 30M containing magenta toner, and a yellow. A Y developing device 30Y containing toner is provided. Here, a contact / separation mechanism for moving the developing devices in the left-right direction in the drawing to perform the contact / separation operation with respect to the photosensitive belt 11 is further provided.

現像装置30内のトナーは所定の極性に帯電され、現像スリーブ31aには、現像バイアス電源によって現像バイアスが印加され、現像スリーブ31aが感光体ベルト11に対して所定電位にバイアスされている。また、接離機構は、モータから各現像装置30に駆動を伝達するための図示しない電磁クラッチがオンになるとその駆動力で現像装置30を感光体ベルト11側に移動させるようになっている。現像時には、現像装置30のうち選択されたいずれか一つが移動し、感光体ベルト11に当接する。一方、電磁クラッチをオフにして駆動伝達を解除すると感光体ベルト11に当接していた現像装置が感光体ベルト11から離間する方向に移動する。
画像形成装置1本体の待機状態では、現像装置30K、C、M、Yも感光体ベルト11と離間した位置にセットされており、画像形成動作が開始されると、カラー画像データに基づきレーザ光による光書き込み、静電潜像の形成が開始される(以下、Bk 画像データによる静電潜像をBk静電潜像という。C、M、Yについても同様)。このBk静電潜像の先端部から現像可能とすべくBk現像位置に静電潜像先端部が到達する前に、Bk現像スリーブ31aを回転開始して、Bk静電潜像をBkトナーで現像する。そして、以後、Bk静電潜像領域の現像動作が続行されるが、Bk静電潜像後端部がBk現像位置を通過した時点で、K現像装置30Kが感光体ベルト11から離間し、次の色の現像に備えて該当する色の現像装置が感光体ベルト11に当接する。これは少なくとも、次の画像データによる静電潜像先端部が現像位置に到達する前に完了される。
The toner in the developing device 30 is charged to a predetermined polarity, and a developing bias is applied to the developing sleeve 31 a by a developing bias power source, and the developing sleeve 31 a is biased to a predetermined potential with respect to the photosensitive belt 11. The contact / separation mechanism moves the developing device 30 toward the photosensitive belt 11 by the driving force when an electromagnetic clutch (not shown) for transmitting driving from the motor to each developing device 30 is turned on. At the time of development, any one selected from the developing device 30 moves and contacts the photosensitive belt 11. On the other hand, when the electromagnetic clutch is turned off to cancel the drive transmission, the developing device that has been in contact with the photosensitive belt 11 moves away from the photosensitive belt 11.
In the standby state of the main body of the image forming apparatus 1, the developing devices 30K, C, M, and Y are also set at positions separated from the photosensitive belt 11, and when the image forming operation is started, the laser beam is based on the color image data. Is started, and electrostatic latent image formation is started (hereinafter, an electrostatic latent image based on Bk image data is referred to as a Bk electrostatic latent image; the same applies to C, M, and Y). Before the leading edge of the electrostatic latent image reaches the Bk developing position so that the leading edge of the Bk electrostatic latent image can be developed, the Bk developing sleeve 31a starts to rotate, and the Bk electrostatic latent image is transformed with Bk toner. develop. Thereafter, the developing operation of the Bk electrostatic latent image area is continued, but when the rear end portion of the Bk electrostatic latent image passes the Bk developing position, the K developing device 30K is separated from the photosensitive belt 11, The developing device of the corresponding color comes into contact with the photosensitive belt 11 in preparation for the development of the next color. This is completed at least before the leading edge of the electrostatic latent image based on the next image data reaches the developing position.

また、上記中間転写ユニット40は、中間転写ベルト41、ベルトクリーニング装置42、位置検出用センサ43などで構成されている。中間転写ベルト41は駆動ローラ44、1次転写ローラ45、2次転写対向ローラ46、クリーニング対向ローラ47及びテンションローラ48に張架されており、図示しない駆動モータによりに駆動制御される。中間転写ベルト41端部の非画像形成領域には複数の位置検出用マークが設けられており、これらの位置検出用マークのうちのいずれか一つを位置出用センサ43で検出し、この検出タイミングで画像形成を開始する。また、ベルトクリーニング装置42は、クリーニングブラシ42a、接離機構等で構成されており、1色目のBk画像を中間転写ベルト41に転写している間、及び、2、3、4色目の画像を中間転写ベルト41に転写している間は接離機構によって中間転写ベルト41面からクリーニングブラシ42aを離間させておく。
さらに、2次転写ユニット50は、2次転写ローラ51、2次転写ローラ51を中間転写ベルト41に対して接離するためのクラッチ等を備えた接離機構等で構成されている。転写紙が転写位置に到達するタイミングに合致させて2次転写ローラ51が接離機構の回転軸を中心に揺動する。この2次転写ローラ51と2次転写対向ローラ46とにより転写紙と中間転写ベルト41とを一定の圧力で接触させる。2次転写ローラ51は中間転写ユニット40に設けられた図示しない位置決め部材により2次転写対向ローラ46との平行度の位置精度が保たれている。また、2次転写ローラ51に設けた図示しない位置決めコロにより中間転写ベルト41に対する2 次転写ローラ51の接触圧を一定にしている。2次転写ローラ51を中間転写ベルト41に接触させると同時に、2次転写ローラ51はトナーと逆極性の転写バイアスが印加され、中間転写ベルト41上の重ねトナー像を転写紙に一括転写する。
The intermediate transfer unit 40 includes an intermediate transfer belt 41, a belt cleaning device 42, a position detection sensor 43, and the like. The intermediate transfer belt 41 is stretched around a drive roller 44, a primary transfer roller 45, a secondary transfer counter roller 46, a cleaning counter roller 47, and a tension roller 48, and is driven and controlled by a drive motor (not shown). A plurality of position detection marks are provided in the non-image forming area at the end of the intermediate transfer belt 41, and any one of these position detection marks is detected by the position detection sensor 43, and this detection is performed. Image formation starts at the timing. Further, the belt cleaning device 42 includes a cleaning brush 42a, a contact / separation mechanism, and the like, while transferring the Bk image of the first color to the intermediate transfer belt 41 and the images of the second, third, and fourth colors. During the transfer to the intermediate transfer belt 41, the cleaning brush 42a is separated from the surface of the intermediate transfer belt 41 by the contact / separation mechanism.
Further, the secondary transfer unit 50 includes a contact / separation mechanism including a clutch or the like for contacting / separating the secondary transfer roller 51, the secondary transfer roller 51 with the intermediate transfer belt 41. The secondary transfer roller 51 swings about the rotation axis of the contact / separation mechanism in accordance with the timing when the transfer paper reaches the transfer position. The secondary transfer roller 51 and the secondary transfer counter roller 46 bring the transfer paper and the intermediate transfer belt 41 into contact with each other with a constant pressure. The secondary transfer roller 51 has a positional accuracy of parallelism with the secondary transfer counter roller 46 by a positioning member (not shown) provided in the intermediate transfer unit 40. Further, the contact pressure of the secondary transfer roller 51 with respect to the intermediate transfer belt 41 is made constant by a positioning roller (not shown) provided on the secondary transfer roller 51. At the same time as the secondary transfer roller 51 is brought into contact with the intermediate transfer belt 41, a transfer bias having a polarity opposite to that of the toner is applied to the secondary transfer roller 51, and the superimposed toner images on the intermediate transfer belt 41 are collectively transferred onto the transfer paper.

一方、画像形成動作が開始される時期に、転写紙は上記転写紙カセット80又は手差しトレイ83のいずれかから給送され、レジストローラ82対のニップで待機している。そして、2次転写ローラ51に中間転写ベルト41上の4色重ねのトナー像先端がさしかかるときに、ちょうど転写紙の先端がこのトナー像の先端に一致するようにレジストローラ対82が駆動され、転写紙とトナー像との位置合わせが行われる。そして、転写紙が中間転写ベルト41上のトナー像と重ねられて2次転写位置を通過する。このとき2次転写ローラ51による転写バイアスで転写紙が荷電され、トナー画像のほとんどが転写紙上に転写される。そして、中間転写ベルト41から4色重ねトナー像を一括転写された転写紙は、定着ユニット60に搬送され、所定温度に制御された定着ベルト61と加圧ローラ62のニップ部でトナー像が溶融定着され、装置本体外に送り出され、排紙トレイ84 に裏向きにスタックされ、フルカラーコピーを得る。   On the other hand, at the time when the image forming operation is started, the transfer paper is fed from either the transfer paper cassette 80 or the manual feed tray 83 and is waiting at the nip of the pair of registration rollers 82. Then, when the leading edge of the four-color superimposed toner image on the intermediate transfer belt 41 approaches the secondary transfer roller 51, the registration roller pair 82 is driven so that the leading edge of the transfer paper coincides with the leading edge of the toner image. The transfer paper and the toner image are aligned. Then, the transfer paper is superimposed on the toner image on the intermediate transfer belt 41 and passes through the secondary transfer position. At this time, the transfer paper is charged by the transfer bias by the secondary transfer roller 51, and most of the toner image is transferred onto the transfer paper. Then, the transfer paper onto which the four-color superimposed toner images are collectively transferred from the intermediate transfer belt 41 is conveyed to the fixing unit 60, and the toner image is melted at the nip portion between the fixing belt 61 and the pressure roller 62 controlled to a predetermined temperature. It is fixed, sent out of the apparatus main body, and stacked face down on the paper discharge tray 84 to obtain a full color copy.

更に、両面印刷を行う場合には、定着ユニット60を通過した転写紙は両面切替爪85により両面印刷用紙反転ユニット70に送られる。両面印刷用紙反転ユニット70においては、転写紙はまず反転切替爪71によって矢印D方向に案内され、転写紙後端が反転切替爪71を通過した後、反転ローラ対72が停止し、転写紙も停止する。そして、反転ローラ対72が一定のブランク時間ののち逆転を開始し、転写紙はスイッチバックを始める。このときに、反転切替爪71が切り替わり、転写紙はレジストローラ対82に送られる。レジストローラ対82に送られた転写紙は表裏反転した状態でレジストローラ対82のニップで待機する。そして、所定のタイミングでレジストローラ対82が駆動され、転写紙は2次転写位置に送られて中間転写ベルト41から4色重ねトナー像を一括転写された後、定着ユニット60でトナー像が溶融定着され、装置本体外に送り出される。
一方、1次転写後の感光体ベルト11の表面は、感光体クリーニング装置12でクリーニングされ、除電ランプ等で均一に除電して、クリーニングしやすくすることもできる。また、転写紙にトナー像を転写した後の中間転写ベルト41の表面は、ベルトクリーニング装置42のクリーニングブラシ42aを接離機構で押圧することによってクリーニングされる。中間転写ベルト41からクリーングされたトナーは廃トナータンク49に蓄えられる。
Furthermore, when performing duplex printing, the transfer paper that has passed through the fixing unit 60 is sent to the duplex printing paper reversing unit 70 by the duplex switching claw 85. In the double-sided printing paper reversing unit 70, the transfer paper is first guided in the direction of arrow D by the reversal switching claw 71, and after the rear end of the transfer paper passes through the reversal switching claw 71, the reversing roller pair 72 stops and the transfer paper also Stop. Then, the reverse roller pair 72 starts reverse rotation after a certain blank time, and the transfer paper starts to switch back. At this time, the reverse switching claw 71 is switched, and the transfer paper is sent to the registration roller pair 82. The transfer sheet sent to the registration roller pair 82 stands by at the nip of the registration roller pair 82 with the front and back reversed. Then, the registration roller pair 82 is driven at a predetermined timing, the transfer paper is sent to the secondary transfer position, and the four-color superimposed toner image is collectively transferred from the intermediate transfer belt 41, and then the toner image is melted by the fixing unit 60. It is fixed and sent out of the main body.
On the other hand, the surface of the photoconductor belt 11 after the primary transfer can be cleaned by the photoconductor cleaning device 12 and uniformly discharged with a charge removal lamp or the like to facilitate cleaning. Further, the surface of the intermediate transfer belt 41 after the toner image is transferred onto the transfer paper is cleaned by pressing the cleaning brush 42a of the belt cleaning device 42 with a contact / separation mechanism. The toner cleaned from the intermediate transfer belt 41 is stored in a waste toner tank 49.

ここで、現像装置30についてさらに詳述する。現像装置30は、感光体ベルト11表面の静電潜像を現像するためにトナーを表面に担持して回転する現像スリーブ31aと、トナーを汲み上げて撹拌するために回転するトナー第1搬送パドル31dとを含む現像ユニット31と、トナーを収容するトナーカートリッジ32で構成されている。このように2つのユニットに分割されている理由は、現像ユニット31は、トナーカートリッジ32を数回交換して使用しても耐えうる耐久性を有しているからである。
図9は、本発明の一成分現像装置における連通口の構成を示した概略図である。連通口33は、現像ユニット31の長手方向の中心部を基準としてその左右両方向に同一形状のものが同一数だけ、線対称となるように配置されている。各連通口33をこのように配置することによって、トナー流通方向に直交する断面における均一流通性をより性格に確保することができる。また、長手方向両端部の制御弁34をそれ以外の制御弁34よりも20%以上幅広とすることに代えて、複数配置した制御弁34のうち、両端部の連通口33に対応した制御弁34に隣接してその外側に、即ち連通口33が設けられていない部分に対応して、前記複数の制御弁34と同一形状の制御弁34を設けることもできる。このようにすることによって、両端部の連通口33に対応する制御弁34を、それ以外の制御弁34と同様、両側に同様の制御弁34が配置されたものと同一の条件とすることができるので、両端部の連通口33を含めて各連通口33におけるトナーの均一流通性をより確実に確保することができる。
Here, the developing device 30 will be further described in detail. The developing device 30 includes a developing sleeve 31a that rotates while carrying toner on the surface to develop an electrostatic latent image on the surface of the photoreceptor belt 11, and a toner first conveyance paddle 31d that rotates to pump up and stir the toner. And a toner cartridge 32 for containing toner. The reason why it is divided into two units in this way is that the developing unit 31 has durability that can withstand even if the toner cartridge 32 is replaced several times.
FIG. 9 is a schematic diagram showing the configuration of the communication port in the one-component developing device of the present invention. The communication ports 33 are arranged so that the same number of the same shapes in the left and right directions are line symmetric with respect to the central portion of the developing unit 31 in the longitudinal direction. By disposing each communication port 33 in this way, it is possible to more reliably ensure uniform flowability in a cross section perpendicular to the toner flow direction. Moreover, instead of making the control valves 34 at both ends in the longitudinal direction 20% or more wider than the other control valves 34, among the plurality of arranged control valves 34, control valves corresponding to the communication ports 33 at both ends. A control valve 34 having the same shape as that of the plurality of control valves 34 can be provided adjacent to 34 and outside thereof, that is, corresponding to a portion where the communication port 33 is not provided. By doing in this way, the control valve 34 corresponding to the communication port 33 of both ends can be made into the same conditions as the thing with the same control valve 34 arrange | positioned on both sides like the other control valves 34. Therefore, it is possible to more reliably ensure the uniform flowability of the toner in each communication port 33 including the communication ports 33 at both ends.

現像ユニット31側の連通口33は複数あり、現像ユニット31とトナーカートリッジ32との間には弾性部材を貼着したスライドシャッターを設けている。このスライドシャッターを移動させることで、現像ユニット31筐体に設けた連通口33の開閉を行う。トナーカートリッジ32がない場合又は画像形成装置本体に装着していない場合は、スライドシャッターで連通口33を閉じておくことで現像ユニット31からのトナーのこぼれるのを防止する。
また、トナーカートリッジ32も、現像ユニット31がない場合又は画像形成装置本体に装着していない場合は、トナーカートリッジ32からのトナーのこぼれるのを防止するために、連通口33を閉じておくためにスライドシャッターを設ける。トナーカートリッジ32に対して、弾性部材、スライドシャッター、固定シールを設ける。弾性部材は、ウレタン樹脂、シリコーン樹脂等の発泡材が好ましい。
図9に示すように、現像ユニット31とトナーカートリッジ32に設けられた連通口33に対応してスライドシャッターに開放した窓部を設ける。連通口33を閉じるときはスライドシャッターの窓部のないところで連通口33を塞ぎ、連通口33を開放するときはスライドシャッターを移動させて、窓部と連通口33を合わせて、連通口33全体を連通させる。
There are a plurality of communication ports 33 on the developing unit 31 side, and a slide shutter with an elastic member attached is provided between the developing unit 31 and the toner cartridge 32. By moving the slide shutter, the communication port 33 provided in the housing of the developing unit 31 is opened and closed. When there is no toner cartridge 32 or when it is not attached to the image forming apparatus main body, the communication port 33 is closed with a slide shutter to prevent toner from spilling from the developing unit 31.
Further, when the developing unit 31 is not provided or the toner cartridge 32 is not attached to the main body of the image forming apparatus, the communication port 33 is closed in order to prevent the toner from spilling out from the toner cartridge 32. Provide a slide shutter. An elastic member, a slide shutter, and a fixed seal are provided for the toner cartridge 32. The elastic member is preferably a foamed material such as urethane resin or silicone resin.
As shown in FIG. 9, a window portion opened to the slide shutter is provided corresponding to the communication port 33 provided in the developing unit 31 and the toner cartridge 32. When the communication port 33 is closed, the communication port 33 is closed where there is no window portion of the slide shutter, and when the communication port 33 is opened, the slide shutter is moved so that the window portion and the communication port 33 are aligned with each other. To communicate.

画像形成装置1において現像装置30は、現像ユニット31内にある第1搬送パドル31dで、トナーを攪拌しつつ現像剤供給ローラ31bに搬送し、供給ローラ31bが現像スリーブ31aに摺擦しながら、同時にトナーを摺擦させて摩擦帯電させて、トナーを帯電させる。帯電したトナーは、現像スリーブ31aに鏡像力で吸着されて搬送される。その後、ドクタローラ31cで現像領域に搬送されるトナー量を規制する。現像スリーブ31a上に形成されるトナー薄層が現像領域における現像バイアスで感光体ベルトに現像される。
このときに、供給ローラ31bで現像スリーブ31aに摺擦されたトナーは大きな押圧力を受けて、トナー表面の凸凹が削られて球形化しトナーの付着力が大きくなる。また、この押圧力でトナー表面の外添剤が埋没して流動性が低下し、さらに、外添剤による帯電量調整ができなくなるために帯電量が変わってくる。これらの影響でトナーの現像性が低下し、さらに、転写性、クリーニング性が低下する。
このように、現像ユニット31内に劣化したトナーが多くなり、また、トナーが現像によって消費されるために現像ユニット31内のトナーが少なくなる。そこで、連通口33を通過してトナーカートリッジ32から、現像ユニット31へとトナーが補給される。トナーカートリッジ32内には、トナーカートリッジ32本体の内壁に先端が摺接する第2搬送パドル32a、第3搬送パドル32bがそれぞれ第1収納室321と第2収納室322に設けられており、第2又は第3搬送パドル32a,32bが回転することによりトナーを現像ユニット31側に押し込んで、現像ユニット31に連通口33からトナーが補給される。
In the image forming apparatus 1, the developing device 30 transports the toner to the developer supply roller 31b while stirring the toner with the first transport paddle 31d in the developing unit 31, and the supply roller 31b rubs against the developing sleeve 31a. At the same time, the toner is rubbed and frictionally charged to charge the toner. The charged toner is attracted to the developing sleeve 31a with a mirror image force and conveyed. Thereafter, the amount of toner conveyed to the developing area is regulated by the doctor roller 31c. A thin toner layer formed on the developing sleeve 31a is developed on the photosensitive belt with a developing bias in the developing region.
At this time, the toner rubbed against the developing sleeve 31a by the supply roller 31b receives a large pressing force, and the irregularities on the surface of the toner are scraped to become spherical and increase the adhesion force of the toner. Further, the external additive on the surface of the toner is buried by this pressing force and the fluidity is lowered, and further, the charge amount cannot be adjusted by the external additive, so that the charge amount is changed. Under these influences, the developing property of the toner is lowered, and further, the transfer property and the cleaning property are lowered.
As described above, the deteriorated toner increases in the developing unit 31, and the toner in the developing unit 31 decreases because the toner is consumed by the development. Therefore, the toner is supplied from the toner cartridge 32 to the developing unit 31 through the communication port 33. In the toner cartridge 32, a second transport paddle 32a and a third transport paddle 32b whose tips are in sliding contact with the inner wall of the main body of the toner cartridge 32 are provided in the first storage chamber 321 and the second storage chamber 322, respectively. Alternatively, the third transport paddles 32 a and 32 b rotate to push the toner into the developing unit 31, and the toner is supplied to the developing unit 31 from the communication port 33.

さらに、この連通口33を通して現像ユニット31内のトナーがトナーカートリッジ32側に排出されて、このトナーがトナーカートリッジ32内のトナーと混合される。トナーカートリッジ32内には、未使用のトナーが多く収納されており、現像ユニット31内で劣化したトナーと混合される。この混合によって、未使用トナーの表面に多く存在する外添剤が劣化したトナーに再分配されることで、劣化したトナーの帯電量、流動性が元の未使用トナーの状態に近くなる。これは、現像ユニット31から第1収納室321に排出されたトナーは、さらに、第2搬送パドルで第2収納室322に搬送されて、次に、第3搬送パドルで第1収納室321に戻される。この間に、外添剤の再分配を受けることになる。
この元の未使用の状態に近づいたトナーを、トナーカートリッジ32の第1収納室321から現像ユニット31に、再度供給する。この元の状態に近づいたトナーと未使用のトナーで、現像スリーブ31aに薄層を形成してトナーを現像することで、長期にわたって高品位の画像を得ることができる。
Further, the toner in the developing unit 31 is discharged to the toner cartridge 32 through the communication port 33, and the toner is mixed with the toner in the toner cartridge 32. A large amount of unused toner is stored in the toner cartridge 32 and is mixed with the deteriorated toner in the developing unit 31. As a result of this mixing, the external additive present in large amounts on the surface of the unused toner is redistributed to the deteriorated toner, whereby the charge amount and fluidity of the deteriorated toner become close to those of the original unused toner. This is because the toner discharged from the developing unit 31 to the first storage chamber 321 is further transported to the second storage chamber 322 by the second transport paddle, and then to the first storage chamber 321 by the third transport paddle. Returned. During this time, the external additive is redistributed.
The toner approaching the original unused state is supplied again from the first storage chamber 321 of the toner cartridge 32 to the developing unit 31. A high-quality image can be obtained over a long period of time by forming a thin layer on the developing sleeve 31a and developing the toner with the toner that has approached the original state and the unused toner.

次に、ドクタローラの駆動について説明する。
ドクタローラ31cの軸とステッピングモータのロータをダイレクトに接続し、ステッピングモータにパルスを入力して、ドクタローラ31cと現像スリーブ31aの接触位置を変化させる。ドクタローラ31cの芯金の一部に、位置を検出する手段を設けて、現在の接触位置を検出する。ドクタローラ31cの軸に対してステッピングモータなどのモータからの駆動力を、高減速比のギア伝達系(遊星歯車、ウォームギアとホイールギアなど)を介して接続し、ドクタローラ31cの位置を検出しながらモータを駆動・停止して、ドクタローラ31cと現像スリーブ31aの特定の接触位置に変化させる。
このドクタローラ31cの位置の検出手段については、以下のような手段を設けることができる。おおむねニップ幅と同じ寸法の反射体をドクタローラ31cに設けて、光学的に検出する、おおむねニップ幅と同じ寸法の磁気記録手段をドクタローラ31cに設けて、磁気的に検出する、さらに、ドクタローラ31cに直結するエンコーダで位置を検出する等の手段があり、いずれも適宜選択して用いる。
また、このドクタローラ31cの大きさと使用表面の分割形態の例として、例えば、ドクタローラ31cの外径をφ14.5とすると、外周は、45.5mmとなり、ドクタローラ31cと現像スリーブ31aのニップ幅が、0.5mmとすると外周面を90分割できる。これは、1箇所につき2000枚の印刷が可能とすると、ドクタローラ31cで、18万枚の印刷ができる。
Next, the driving of the doctor roller will be described.
The shaft of the doctor roller 31c and the rotor of the stepping motor are directly connected, and a pulse is input to the stepping motor to change the contact position between the doctor roller 31c and the developing sleeve 31a. A part for detecting the position is provided on a part of the core of the doctor roller 31c to detect the current contact position. A driving force from a motor such as a stepping motor is connected to the axis of the doctor roller 31c via a gear transmission system (planetary gear, worm gear, wheel gear, etc.) with a high reduction ratio, and the motor is detected while detecting the position of the doctor roller 31c. Is driven / stopped to change to a specific contact position between the doctor roller 31c and the developing sleeve 31a.
As the means for detecting the position of the doctor roller 31c, the following means can be provided. A reflector having approximately the same size as the nip width is provided on the doctor roller 31c for optical detection. A magnetic recording means having approximately the same size as the nip width is provided on the doctor roller 31c for magnetic detection. Further, the doctor roller 31c There are means such as detecting the position with an encoder that is directly connected, and any of them is appropriately selected and used.
Further, as an example of the size of the doctor roller 31c and the form of division of the use surface, for example, if the outer diameter of the doctor roller 31c is φ14.5, the outer periphery is 45.5 mm, and the nip width between the doctor roller 31c and the developing sleeve 31a is If it is 0.5 mm, the outer peripheral surface can be divided into 90 parts. If 2000 sheets can be printed at one place, 180,000 sheets can be printed by the doctor roller 31c.

次に、ドクタローラの動作について説明する。
ドクタローラ31c表面のある位置で、現像スリーブ31aと接触させて、現像スリーブ31a表面にトナー層を形成する。一例としてA4横相当で50枚現像したら、ドクタローラ31c表面の別の当接面とするように、ドクタローラ31cを回転させる。回転角は上記例に沿って、90分割するので、4°とする。360°回転したら、もちろん同じ位置で現像スリーブ31aと接触する。ドクタローラ31cの分割ごとの位置を、n1、n2、・・・n90とし、それぞれの位置の使用枚数を記憶手段に記憶する。記憶手段は現像ユニットの設置しても良いし、本体の制御部に内蔵しても、どちらでも良い。したがって、本例では、各位置について50枚ずつ、カウントアップしていく。ここでは、n1、n2、・・・n90、(n1に戻る)と、順番で使用していき、それぞれが2000カウントしたら、合計18万枚印刷した事になる。現像ユニット31の仕様はそれよりも少ない枚数、例えば15万枚寿命(ドクタローラ31c各位置で、だいたい1700カウント)とすれば、ドクタローラ31cはまだ十分使用できる状態を保っているので、スジムラなどの問題を起こさず、安定した画質を維持できる。この状態では、現像ユニット31は少なくとも、3万枚の余裕があるので、強制交換とはせずに継続使用した方が、枚数あたりの経費が低減でき、ユーザーのメリットが出てくるので、このようなメッセージのみ定期的に知らせる方法を取る。このようにする事で、ドクタローラ31cの表面が一様な磨耗をさせることができるため、どの位置に変えても画質が変わる事が無い。
今までの位置が特定できない使用方法では、ある場所のみ磨耗していって、またその位置でドクタの回転が止まり、さらのその位置の磨耗を促進していくと言う事が起きていた。そのような状況では、ドクタローラ31c表面の数箇所の磨耗が特に進んで、その位置に来たときにはスジムラが発生しやすく、また別の場所でもトナー層の状態(帯電量、帯電分布)が使用するドクタローラ31cの表面状態が場所によって変わってしまうので、画質の変化が生じていた。
Next, the operation of the doctor roller will be described.
A toner layer is formed on the surface of the developing sleeve 31a by contacting the developing sleeve 31a at a position on the surface of the doctor roller 31c. As an example, after developing 50 sheets corresponding to the A4 width, the doctor roller 31c is rotated so as to be another contact surface on the surface of the doctor roller 31c. Since the rotation angle is divided into 90 along the above example, it is set to 4 °. If it rotates 360 °, of course, it contacts the developing sleeve 31a at the same position. The positions for each division of the doctor roller 31c are n1, n2,..., N90, and the number of sheets used at each position is stored in the storage means. The storage means may be installed in the developing unit, or may be built in the control unit of the main body. Therefore, in this example, 50 sheets are counted up for each position. Here, n1, n2,..., N90, (return to n1) are used in order, and when each counts 2000, a total of 180,000 sheets are printed. If the specification of the developing unit 31 is less than that, for example, 150,000 sheets of life (about 1700 counts at each position of the doctor roller 31c), the doctor roller 31c is still in a sufficiently usable state. Can maintain stable image quality. In this state, the development unit 31 has at least 30,000 sheets, so if you continue to use it without forced replacement, the cost per sheet can be reduced and the user's merit will come out. Take a method to notify only such messages periodically. By doing in this way, since the surface of the doctor roller 31c can be uniformly worn, the image quality does not change regardless of the position.
In the usage method in which the position cannot be specified so far, the wear of only a certain place has occurred, and the rotation of the doctor stops at that position, and further wear of that position has been promoted. In such a situation, the wear on the surface of the doctor roller 31c is particularly advanced, and when it comes to that position, uneven stripes are likely to occur, and the state of the toner layer (charge amount, charge distribution) is also used in another place. Since the surface state of the doctor roller 31c changes depending on the location, the image quality has changed.

つづいて、交換可能なトナーカートリッジ32を装着した場合を説明する。
トナーカートリッジ32には必要量のトナーを充填し、そのトナーの残量が少なくなったら、新しいトナーカートリッジ32に交換する。一例として、充填量 500gで、狙いの使用するトナー量を450gとし、(トナーカートリッジ32に50g残し)、A4 5%画像で、平均0.018g消費するとすると、このトナーカートリッジ32では25000枚(5%画像)印刷する事ができる。課題の項で述べたが、トナーカートリッジ32のトナーを使用し消費していくにしたがって、トナーカートリッジ32内のトナーおよび現像ユニット31内のトナーは、トナー表面の添加剤が減少、トナー凝集性が上がってくる、トナー粒子の粒径が大きいものの比率が増えてくる、トナーの帯電能力が低下してくる、のように特性が変化してくる。それに応じて、ドクタローラ31cの表面の磨耗スピードが上昇してくる。
図10は、トナーカートリッジのトナー使用量に対するトナー表面の外添剤量、大粒径トナーの比率、ドクターローラ表面の摩耗量を示すグラフである。図10−1が、トナーカートリッジ32のトナー使用量に対して、現像ユニット31のトナー(ここでは、ドクタローラ31cに近いところのトナー)表面の外添剤量(シリカや、チタンなど)の減少の様子を示している。大半の範囲では勾配の緩やかな直線状に減少が見られるが、これはトナーカートリッジ32から劣化の少ないトナーが供給され、供給されたトナーから現像ユニット31のトナーへ添加剤の移行が起きているためと、トナーカートリッジ32と現像ユニット31の間でトナーの循環があり、現像ユニット31の劣化したトナーをトナーカートリッジ32に戻してトナーカートリッジ32内豊富にあるフレッシュトナーによって添加剤を供給するためである。この範囲では、添加剤がまだ表面に十分存在するので、トナーの凝集度がさほど上昇していない。
Next, a case where a replaceable toner cartridge 32 is mounted will be described.
The toner cartridge 32 is filled with a necessary amount of toner, and is replaced with a new toner cartridge 32 when the remaining amount of the toner becomes low. As an example, if the amount of toner to be used is 450 g and the target toner amount is 450 g (50 g left in the toner cartridge 32), and an A4 5% image consumes an average of 0.018 g, this toner cartridge 32 has 25,000 sheets (5 % Image) can be printed. As described in the problem section, as the toner in the toner cartridge 32 is used and consumed, the toner in the toner cartridge 32 and the toner in the developing unit 31 are reduced in the amount of additives on the toner surface, and the toner cohesiveness is increased. The characteristics change such that the ratio of toner particles having a large particle size increases, the charging ability of the toner decreases, and the like. Accordingly, the wear speed of the surface of the doctor roller 31c increases.
FIG. 10 is a graph showing the amount of external additive on the toner surface, the ratio of the large particle toner, and the amount of wear on the doctor roller surface with respect to the amount of toner used in the toner cartridge. FIG. 10-1 shows a decrease in the amount of external additive (silica, titanium, etc.) on the surface of the toner of the developing unit 31 (here, the toner near the doctor roller 31c) with respect to the amount of toner used in the toner cartridge 32. It shows a state. In most of the range, a linear decrease with a gentle gradient is observed. This is because toner with little deterioration is supplied from the toner cartridge 32, and the transfer of the additive from the supplied toner to the toner of the developing unit 31 occurs. For this reason, there is toner circulation between the toner cartridge 32 and the developing unit 31, and the deteriorated toner in the developing unit 31 is returned to the toner cartridge 32 and the additive is supplied by the fresh toner abundant in the toner cartridge 32. is there. In this range, since the additive is still sufficiently present on the surface, the degree of aggregation of the toner has not increased so much.

次に、図10−2に現像ユニット31内のトナーについて、大粒径トナーの割合の変化を示す。
粉体トナーを用いる現像方式では、トナーにもともとの粒径のばらつき(粒径分布)を持っているので、そのなかで比較的小さいものが先に消費されていく傾向がある。(完全な選択性と言う程ではないが、そのような傾向があるため、小粒径トナーの減少が早く、大粒径の減少が遅くなっている。)この粒径選択性で使用するにしたがって、平均粒径は大きくなっていき、大粒径のトナーの比率が多くなってくる。トナーカートリッジ32のトナーの消費に応じて現像ユニット31のトナー量が減少し始めると、大粒径のトナーの割合は(分母が小さくなるために)最後の方で上昇の傾きが上がり、それだけドクタローラ31cと現像スリーブ31aにそのような大粒径トナーが入り込む確率が上がる。このようなトナーは、ドクタニップを通過しずらく、またニップ部から現像ユニット31に戻りにくいので、ニップ部に滞留しやすくそこでドクタローラ31cを磨耗させやすくなる。
このようにトナーの凝集性の上昇と、大粒径トナーの比率の上昇がトナーカートリッジ32のトナーの使用量に対して使用上限量に近づいたところで相乗的に作用して、ドクタローラ31cの磨耗スピードは、図10−3のようにカートリッジトナーの使用量に対して、使用上限量付近で急激に増大する。
そこで、ドクタローラ31cの磨耗を全周の各位置で均一にするために、トナーカートリッジ32の使用枚数を記憶し、その使用枚数が規定値以上になったときに、ドクタローラ31cの位置を動かす動作を、所定の枚数(今までの説明では50枚ごとに移動を行ってきた)より少ない枚数、例えば20枚ごと変える、磨耗量のカーブが最後の方で急上昇するのでさらに二段階で変更して10枚ごとで行わせるというようにする。
ただし、トナーの劣化度合いはトナーカートリッジ32の使用量により正確に対応するものなので、定型文書など出力画像の大半が、ある一定範囲の画像面積率である場合は、使用枚数で上記制御を切り替えることで良い。
ただし、出力する画像面積率が平均的なものから大きくずれている場合には、トナーの使用量と使用枚数で食い違いが生じてくるので、それに対応する必要がある。
現在、装置内に設置した状態でトナーカートリッジ32に残っているトナーの量をモニタする事は実際には困難で、そのような実現例は無い。ここでは、上記使用枚数と出力した画像の画像面積率(画素カウントで代用可)を記憶手段で記憶して、それらからトナーカートリッジ32のトナー使用量を計算し、それらの数値から、上記ドクタの移動を行わせるタイミングを調整することで、あらゆる面積率の画像でも対応可能となる。
Next, FIG. 10-2 shows a change in the ratio of the large particle size toner with respect to the toner in the developing unit 31.
In the developing method using powder toner, since the toner has original particle size variation (particle size distribution), a relatively small one tends to be consumed first. (Although it is not perfect selectivity, because of such a tendency, the decrease in the small particle size toner is fast and the decrease in the large particle size is slow.) Therefore, the average particle diameter increases and the ratio of toner having a large particle diameter increases. When the toner amount of the developing unit 31 starts to decrease in accordance with the consumption of the toner in the toner cartridge 32, the ratio of the large particle size toner increases toward the end (because the denominator becomes small), and the doctor roller increases accordingly. The probability that such large-diameter toner enters 31c and developing sleeve 31a increases. Such toner is difficult to pass through the doctor nip and is difficult to return to the developing unit 31 from the nip portion, so that the toner tends to stay in the nip portion, and the doctor roller 31c is easily worn there.
As described above, the increase in the toner cohesion and the increase in the ratio of the large particle size toner act synergistically when the toner usage amount of the toner cartridge 32 approaches the upper limit of use, and the wear speed of the doctor roller 31c. As shown in FIG. 10-3, the amount rapidly increases near the upper limit of use with respect to the amount of use of cartridge toner.
Therefore, in order to make the wear of the doctor roller 31c uniform at each position on the entire circumference, the number of used toner cartridges 32 is stored, and when the used number exceeds a specified value, the operation of moving the position of the doctor roller 31c is performed. If the number of sheets is smaller than a predetermined number (in the above description, the movement has been performed every 50 sheets), for example, every 20 sheets, the curve of the amount of wear increases rapidly in the last direction. Let it be done on a sheet-by-sheet basis.
However, since the degree of toner deterioration accurately corresponds to the usage amount of the toner cartridge 32, when the majority of output images such as standard documents have an image area ratio within a certain range, the above control is switched depending on the number of used sheets. Good.
However, if the image area ratio to be output is greatly deviated from the average, there is a discrepancy between the amount of toner used and the number of toner used, and it is necessary to cope with this.
At present, it is actually difficult to monitor the amount of toner remaining in the toner cartridge 32 in a state where it is installed in the apparatus, and there is no such implementation. Here, the number of used sheets and the image area ratio of the output image (pixel count can be substituted) are stored in the storage means, and the toner usage amount of the toner cartridge 32 is calculated therefrom. By adjusting the timing at which the movement is performed, an image with any area ratio can be handled.

ドクタローラ31cの磨耗の説明で、ドクタニップ部にトナーが滞留する事を述べた。磨耗の速度を緩和するためには、ドクタニップ部のトナーをなるべく現像ユニット31側に移動して、滞留を防ぐ事が有効である。その場合は、ドクタローラ31cの接触位置を変える際に、通常より回転角を大きくして、上記滞留トナーをドクタローラ31cに載せて搬送し、ドクタローラ31cに接触しているスクレーパで掻き落とす。いままで説明してきた一連の例では、ステップ角4°としているが、トナーカートリッジ32の使用枚数が規定値以上になったときに、ステップ角をその整数倍、例えば24°動かし、まずドクタローラ31cのニップ部から磨耗を助長する劣化トナーをニップに再び噛み込まれる事が無いように遠ざけ、少ない移動回数で、スクレーパ部まで運ぶようにする。ドクタローラ31cの表面の各位置での使用枚数はそれぞれ記憶手段に記憶してあるので、それに応じて枚数の多い位置が次の当接位置に選択されないように調整しながら、次の当接位置を決めるように回転角移動量を設定する。   In the explanation of the wear of the doctor roller 31c, it was described that the toner stays in the doctor nip portion. In order to reduce the wear rate, it is effective to move the toner in the doctor nip portion to the developing unit 31 side as much as possible to prevent stagnation. In that case, when changing the contact position of the doctor roller 31c, the rotation angle is made larger than usual, and the staying toner is carried on the doctor roller 31c and scraped off by a scraper in contact with the doctor roller 31c. In the series of examples described so far, the step angle is set to 4 °. However, when the number of used toner cartridges 32 exceeds a specified value, the step angle is moved by an integral multiple thereof, for example, 24 °. The deteriorated toner that promotes wear from the nip portion is moved away from the nip so as not to be caught again, and is transported to the scraper portion with a small number of movements. Since the number of sheets used at each position on the surface of the doctor roller 31c is stored in the storage means, the next contact position is adjusted while adjusting so that a position with a large number of sheets is not selected as the next contact position. Set the rotation angle movement amount to decide.

続いて、画像面積率についての動作例を説明する。
低画像面積がとり続けられたら、トナーの劣化が進み、上で説明した磨耗曲線の最後の上昇がより加速される。したがって、ドクタローラ31cの移動を行わせる印刷枚数(サイクル)をより短くする必要がある。また、トナーカートリッジ32の使用枚数についても、より早期に磨耗量が増加し始めるので、同様により少ないトナーカートリッジ32の使用枚数の時点で、上記動作サイクルを短くし始める事が必要となる。低画像面積率とトナーの劣化度は、使われる方式、システムにもよるが、トナーの粒径、添加剤量、帯電性を測定して、画像面積率が10%以上ならばさほど変わらず、それ以下の画像面積率で面積率の低下とともに劣化度が増してくる。通常幅広いユーザで平均的な使用の場合、画像面積率が4〜5%程度である。それより平均の画像面積が少なく例えば、1%画像で使用している場合には、かなりトナーカートリッジ32の最終段階での劣化度が増してくる。このような使用条件では通常の使用に較べて実質的な現像ユニット31の実働が、4〜5倍になる事も原因の一つである。
Subsequently, an operation example regarding the image area ratio will be described.
If low image area continues to be taken, toner degradation will progress and the last rise in the wear curve described above will be accelerated. Therefore, it is necessary to shorten the number of printed sheets (cycle) for moving the doctor roller 31c. Further, since the amount of wear of the toner cartridge 32 starts to increase earlier, it is necessary to start shortening the operation cycle when the number of used toner cartridges 32 is similarly small. The low image area ratio and the degree of deterioration of the toner depend on the method and system used, but the toner particle size, the amount of additive, and the chargeability are measured. The degree of deterioration increases as the area ratio decreases at an image area ratio below that. Usually, in the case of average use by a wide range of users, the image area ratio is about 4 to 5%. When the average image area is smaller than that, for example, when the image is used with a 1% image, the degree of deterioration of the toner cartridge 32 at the final stage is considerably increased. One of the causes is that the actual operation of the developing unit 31 is 4 to 5 times as much as that in normal use under such use conditions.

トナーカートリッジ32の消費寿命に対して現像ユニット31の実働時間があまりにも延びてしまうのは、そのために問題が発生してくるので、極度な低画像の使用のときは、トナーの劣化、現像ユニット31の実働時間を延ばし過ぎないように、ある程度トナーを消費して、問題の発生を防ぐ。例えば、画像面積3%を一つの基準として、3%以下の画像の印刷時は、それに満たない分現像動作時以外でトナーを消費する。3%以上の条件では、そのような消費を行わず、画像面積どおりのトナー消費率とする。
しかし、この場合でも、上記で述べたように、3%から10%の間で、トナーの劣化度合いの違いが生じてきて、それにより磨耗カーブも若干変わってくる。
そこで、3%から10%の間で1%刻みにトナー劣化と磨耗状態を調べ、磨耗量が調整できるように、ドクタローラ31cの移動サイクルを制御する事で、画像面積によるドクタローラ31c磨耗のバラツキを補正する事ができる。
さらに、使用形態が、1枚ごと出力や、2枚ごとの出力のように間欠的に行う場合と、コピーでのリピート複写や、プリンタでの連続印刷のように、連続的に使用される場合とでは、同じ枚数の使用であってもドクタローラ31c表面の磨耗量に差が出る。
すなわち、連続印刷されたときに、現像スリーブ31aなど回転部材が摩擦熱の発生により、表面温度が上昇し、それに応じてドクタローラ31cの接触位置も摺擦と熱伝導で温度が上昇し、磨耗が進行するようになる。
したがって、連続での使用のときは、磨耗量を同じレベルにするために、ドクタローラ31cの移動動作を通常よりも少ない枚数で行う必要がある。
If the working time of the developing unit 31 is excessively extended with respect to the consumption life of the toner cartridge 32, this causes a problem. Therefore, when an extremely low image is used, the toner deteriorates and the developing unit In order not to prolong the actual working time 31, toner is consumed to some extent to prevent problems. For example, with an image area of 3% as a reference, when an image of 3% or less is printed, the toner is consumed except for during the developing operation when the image is less than 3%. Under the condition of 3% or more, such consumption is not performed, and the toner consumption rate is set to the image area.
However, even in this case, as described above, there is a difference in the degree of deterioration of the toner between 3% and 10%, and the wear curve also slightly changes.
Therefore, by examining the toner deterioration and the wear state in increments of 1% between 3% and 10%, and controlling the movement cycle of the doctor roller 31c so that the wear amount can be adjusted, the variation in the wear of the doctor roller 31c depending on the image area can be reduced. It can be corrected.
Furthermore, when the usage pattern is intermittent, such as output for every single sheet or output for every two sheets, or when used continuously, such as repeat copying in copying or continuous printing on a printer. Therefore, even if the same number of sheets is used, there is a difference in the amount of wear on the surface of the doctor roller 31c.
That is, when continuous printing is performed, the surface temperature of the rotating member such as the developing sleeve 31a is increased due to the generation of frictional heat, and accordingly the contact position of the doctor roller 31c is also increased due to friction and heat conduction, resulting in wear. To progress.
Therefore, in the case of continuous use, it is necessary to perform the movement operation of the doctor roller 31c with a smaller number than usual in order to keep the wear amount at the same level.

ここでは、例として、平均P/J(プリント パー ジョブ)が、5以下ならば所定の枚数 50枚ごとに移動の動作を実行する。
平均10P/J以下ならば、40枚を超えたところで移動動作を実行し、平均15P/J以下ならば、30枚を超えたところで移動動作を実行する。こうすることによって、一箇所での磨耗の促進を抑える事ができる。
ただし、50P/J以上の連続使用や、10P/Jを3回繰り返した後に30枚連続使用された場合など、どうしても移動サイクルの所定枚数を超える場合が想定される。ドクタローラ31cの移動に必要な時間はそれほど掛からないので、現像動作に割り込みを掛ける事も可能である。現像駆動を停止した後の立下り時間中に、ドクタローラ31cを移動させ、その後、現像駆動を開始して、実際に立ち上がるまでの立ち上がり時間中に、多くて2〜3秒程度で、現像スリーブ31aのトナー層を安定化させることが可能である。
しかし、印刷ジョブを停止する事に抵抗を感じる場合もあり、そのときは止む終えずドクタローラ31cの同位置での使用を継続するが、その位置の磨耗量に対して他の位置より若干進む事になるので、その使用枚数や、連続使用条件、トナーカートリッジ32の使用枚数、平均画像面積率などの情報から、次の使用タイミングをスキップするなど、磨耗量の調整を行う。
Here, as an example, if the average P / J (print per job) is 5 or less, the movement operation is executed every 50 predetermined sheets.
If the average is 10 P / J or less, the moving operation is executed when 40 sheets are exceeded, and if the average is 15 P / J or less, the moving operation is executed when 30 sheets are exceeded. By doing so, it is possible to suppress the promotion of wear at one place.
However, there are cases where the predetermined number of moving cycles is inevitably exceeded, such as continuous use of 50 P / J or more, or when 30 sheets are used continuously after repeating 10 P / J three times. Since the time required for the movement of the doctor roller 31c does not take much, it is possible to interrupt the developing operation. During the fall time after the development drive is stopped, the doctor roller 31c is moved, and after that, the development sleeve 31a is started in about 2 to 3 seconds at the most during the rise time until the development drive is actually started. It is possible to stabilize the toner layer.
However, there is a case where the user feels resistance to stopping the print job. In this case, the use of the doctor roller 31c is continued at the same position without stopping, but the wear amount at the position is slightly advanced from the other positions. Therefore, the wear amount is adjusted by skipping the next use timing based on information such as the number of used sheets, continuous use conditions, number of used toner cartridges 32, and average image area ratio.

また、磨耗に関しては、連続印刷時で温度上昇を取り上げたが、同様に周囲の環境にも影響を受けることとなる。
周囲温度が高い場合は、ドクタローラ31cの磨耗が促進される温度に短時間で到達するし、逆に低い場合は放熱して、上記温度への到達に時間が掛かる事になる。したがって、5P/J程度でも短いサイクルでドクタローラ31cの接触位置を変える必要が出てくる場合も発生する。同様に、湿度の影響としては、トナーの凝集度が高湿度環境では上がってきて、それによってドクタローラ31cの磨耗が促進されるケースがある。すなわち、周囲温度、湿度をモニタし、それによってドクタローラ31cの接触位置を変える動作の枚数を調整する事が必要となってくる。具体的な例として、周囲の温度が30℃を超えたとき、また周囲の湿度が70%を超えたとき、通常のドクタローラ31c移動が50枚ごとに行うのに対して、40枚ごとに行うように設定を変える。さらに、連続使用条件、トナーカートリッジ32の使用枚数、平均画像面積率などの情報から、磨耗量増加が予測さえる場合には、ドクタローラ31cの接触位置をかえる動作サイクルの設定枚数を低減して、ドクタローラ31cが全周で同じように磨耗していくよう制御する事で、不均一な磨耗や、局所的な磨耗の進行が起きないようする事ができる。
As for wear, the temperature rise was taken up during continuous printing, but it is also affected by the surrounding environment.
When the ambient temperature is high, the temperature at which the wear of the doctor roller 31c is promoted is reached in a short time. On the other hand, when the ambient temperature is low, heat is released and it takes time to reach the temperature. Therefore, even if it is about 5 P / J, it may be necessary to change the contact position of the doctor roller 31 c in a short cycle. Similarly, as an influence of humidity, there is a case where the degree of toner aggregation increases in a high humidity environment, thereby promoting the wear of the doctor roller 31c. That is, it is necessary to monitor the ambient temperature and humidity and thereby adjust the number of operations for changing the contact position of the doctor roller 31c. As a specific example, when the ambient temperature exceeds 30 ° C. and the ambient humidity exceeds 70%, the normal movement of the doctor roller 31c is performed every 50 sheets, whereas it is performed every 40 sheets. Change the setting as follows. Further, when an increase in the amount of wear can be predicted from information such as the continuous use condition, the number of toner cartridges 32 used, and the average image area ratio, the set number of operation cycles for changing the contact position of the doctor roller 31c is reduced. By controlling 31c to wear in the same way around the entire circumference, it is possible to prevent uneven wear and local wear from occurring.

ドクタローラ31cの具体的な構成は従来では金属ローラ(SUSなど)の例もあったが、現像スリーブ31aとの軸方向で接触圧力を均一化するために、ドクタローラ31cがその表面である程度変形してニップを形成する方が望ましく、ここでは芯金にゴム層(ウレタンゴム、EPDM、NBR、シリコンゴムなど)を形成したものさらにトナーへの帯電付与をし易い樹脂材料を表面にコーティングしたもの(ナイロン系、ウレタン樹脂、)、また、さらに、ドクタローラ31c表面へのトナー固着の防止のために、フッ素ゴムで形成したもの、コーティング材料として、フッ素樹脂(ETFE、ルミフロン:旭硝子)を使用したものが実施例として挙げられる。表面材料として、硬度の硬いものは磨耗には優れるが、一般的にトナー固着の問題がおきやすい。一方低表面エネルギで固着しにくいフッ素樹脂ならびに、ゴム材料は逆に磨耗がしやすい面があるが、それでも固着し易い系では、使用条件によってはきわめて短時間で固着してしまい、短寿命である。ある程度の磨耗を考慮に入れて、(磨耗しながら使用していくと、さらに固着しずらくなる)使用していく形態が、寿命を延ばす方法の一つである。したがって、固着に対して有利なドクタローラ31cを本発明の使用方法で使用する形態が最も、寿命を延ばし、画質の低下の少ない方法と言える。   Although the specific configuration of the doctor roller 31c has conventionally been an example of a metal roller (SUS, etc.), the doctor roller 31c is deformed to some extent on its surface in order to make the contact pressure uniform in the axial direction with the developing sleeve 31a. It is preferable to form a nip. Here, a core layer with a rubber layer (urethane rubber, EPDM, NBR, silicon rubber, etc.), and a surface coated with a resin material that can easily impart charge to toner (nylon) System, urethane resin), and also made of fluoro rubber to prevent toner sticking to the surface of the doctor roller 31c, and using fluoro resin (ETFE, Lumiflon: Asahi Glass) as coating material Take as an example. As a surface material, a hard material is excellent in wear, but in general, a problem of toner fixation is likely to occur. On the other hand, fluororesin and rubber materials that are hard to stick with low surface energy, on the other hand, have a surface that is easy to wear. . One of the methods for extending the service life is to take a certain amount of wear into account (when it is used while being worn, it becomes difficult to fix). Accordingly, it can be said that the form in which the doctor roller 31c advantageous for fixing is used in the usage method of the present invention is the method that extends the life and causes little deterioration in image quality.

さらに、上記接触圧を均一化して、軸方向での磨耗ムラを防止するのが望ましく、そのためにドクタローラ31cの軸線方向の形状を純粋な円筒ではなく中央部がやや太くなるような樽型、さらにその曲線が2次曲線もしくは4次曲線となっているのが好ましい。これは、ドクタローラ31cを所定の圧力で現像スリーブ31aに当接する際、ドクタローラ31cが軸線方向でたわみを生じるが、それによる接触圧を調整可能とするものである。このような形状のドクタローラ31cを本発明の使用方法で使用する形態、長寿命および画質低下を起こさないためにも望ましい組み合わせである。
また、供給ローラ31bは金属の芯金の上に発泡ウレタンなどの層を形成して構成するが、現像スリーブ31aとの接触位置において、現像スリーブ31aの移動方向と逆方向に移動するように回転させる方法と、現像スリーブ31aとの接触位置において、現像スリーブ31aの移動方向と同方向に移動するように回転させる方法の2通りが選択できる。前者では、現像スリーブ31aから余剰なトナーをはぎ落として、供給したトナーでトナー層を形成するので(リフレッシュする作用がある)、残像の防止や帯電の安定性が良好であるが、現像スリーブ31a、供給ローラ31bの寿命および、回転を支持する回転軸受け部の寿命が短くなり、ユニット全体では寿命を延ばすことが難しい。後者では、ユニットの構成部品の寿命が確保でき、上記リフレッシュ作用が無いので、同じトナーが現像スリーブ31a上に残りそこで、ストレスを受ける場合があるが、本発明の組み合わせで、ドクタローラ31cのニップ部から現像ユニット31への戻し作用を利用すれば、全体的にみてより寿命を延ばす構成とすることができる。
Furthermore, it is desirable to make the contact pressure uniform so as to prevent uneven wear in the axial direction. For this reason, the shape of the doctor roller 31c in the axial direction is not a pure cylinder but a barrel shape in which the central part is slightly thicker. The curve is preferably a quadratic curve or a quartic curve. This is because when the doctor roller 31c is brought into contact with the developing sleeve 31a with a predetermined pressure, the doctor roller 31c is deflected in the axial direction, but the contact pressure can be adjusted. This is a desirable combination so that the doctor roller 31c having such a shape is used in the method of use of the present invention, long life, and image quality is not deteriorated.
The supply roller 31b is formed by forming a layer of foamed urethane or the like on a metal core, but rotates so as to move in a direction opposite to the moving direction of the developing sleeve 31a at the contact position with the developing sleeve 31a. And a method of rotating the developing sleeve 31a so as to move in the same direction as the moving direction of the developing sleeve 31a can be selected. In the former, excess toner is peeled off from the developing sleeve 31a and a toner layer is formed with the supplied toner (has a refreshing effect), so that afterimage prevention and charging stability are good, but the developing sleeve 31a. The life of the supply roller 31b and the life of the rotary bearing that supports the rotation are shortened, and it is difficult to extend the life of the entire unit. In the latter case, the lifetime of the component parts of the unit can be ensured, and since there is no refreshing action, the same toner may remain on the developing sleeve 31a and may be stressed there. However, in the combination of the present invention, the nip portion of the doctor roller 31c If the return action from the toner to the developing unit 31 is utilized, the overall life can be extended.

また、上記現像装置30は、ドラム状の感光体11と共に一体に支持され、画像形成装置1本体に対し着脱自在に形成されるプロセスカートリッジとすることができる。このプロセスカートリッジは、この他に帯電手段、クリーニング手段を含んで構成してもよい。   The developing device 30 can be a process cartridge that is integrally supported together with the drum-shaped photoconductor 11 and is detachably formed on the main body of the image forming apparatus 1. In addition, the process cartridge may include a charging unit and a cleaning unit.

本発明に係る一成分現像装置の構成を示す概略図である。1 is a schematic diagram illustrating a configuration of a one-component developing device according to the present invention. 本発明の一成分現像装置における現像ユニットに配置される制御弁の構造を示す概略図である。FIG. 3 is a schematic diagram illustrating a structure of a control valve disposed in a developing unit in the one-component developing device of the present invention. トナーカートリッジ側から現像ユニットにトナーが供給される状態を模式的に説明するための図である。FIG. 6 is a diagram for schematically explaining a state in which toner is supplied from a toner cartridge side to a developing unit. 現像ユニット側からトナーカートリッジにトナーが戻される状態を模式的に説明するための図である。FIG. 6 is a diagram for schematically illustrating a state in which toner is returned from a developing unit side to a toner cartridge. 現像ユニットとトナーカートリッジとの間におけるトナーの移動について模式的に示した図である。FIG. 5 is a diagram schematically illustrating toner movement between a developing unit and a toner cartridge. 現像ユニットとトナーカートリッジとの間におけるトナーの移動について模式的に示した図である。FIG. 5 is a diagram schematically illustrating toner movement between a developing unit and a toner cartridge. 現像ユニットとトナーカートリッジとの間におけるトナーの移動について模式的に示した図である。FIG. 5 is a diagram schematically illustrating toner movement between a developing unit and a toner cartridge. 本発明に係る一成分現像装置に用いる第1搬送パドルを示す図であるFIG. 4 is a diagram illustrating a first transport paddle used in the one-component developing device according to the present invention. 現像ユニットに設けられた連通口部分を示す正面図である。FIG. 6 is a front view showing a communication port portion provided in the developing unit. 本発明の画像形成装置の構成を示す概略図である。1 is a schematic diagram illustrating a configuration of an image forming apparatus of the present invention. 本発明の一成分現像装置における連通口の構成を示した概略図である。FIG. 2 is a schematic diagram illustrating a configuration of a communication port in the one-component developing device of the present invention. トナーカートリッジのトナー使用量に対するトナー表面の外添剤量、大粒径トナーの比率、ドクターローラ表面の摩耗量を示すグラフである。5 is a graph showing the amount of external additive on the toner surface, the ratio of large particle toner, and the amount of wear on the surface of the doctor roller with respect to the amount of toner used in the toner cartridge.

符号の説明Explanation of symbols

1 画像形成装置
10 感光体ユニット
11 感光体ベルト
12 感光体クリーニング装置
13 帯電ローラ
14 駆動ローラ(感光体)
15、16 従動ローラ(感光体)
20 書き込み光学ユニット
21 半導体レーザ
22 ポリゴンミラー
23 反射ミラー
25 給紙ローラ
26 接離機構
30 現像装置
31 現像ユニット
31a 現像スリーブ
31b 供給ローラ
31c ドクタローラ
31d 第1搬送パドル
31e スライドシャッター
31f 弾性部材
31g 窓部
32 トナーカートリッジ
321 第1収納室
322 第2収納室
32a 第2搬送パドル
32b 第3搬送パドル
32c スライドシャッター
32d 弾性部材
32e 固定シール
33 連通口
34 制御弁
34a 支持部
34b フィルム
34c 幅広のフィルム(幅広の制御弁)
34d 連通口に対応しないフィルム(連通口に対応しない制御弁)
35 リブ
40 中間転写ユニット
41 中間転写ベルト
42 ベルトクリーニング装置
43 マークセンサ
44 駆動ローラ(中間転写ベルト)
45 1次転写ローラ
46、47、48 従動ローラ
49 廃トナータンク
50 二次転写ユニット
51 二次転写ローラ
60 定着ユニット
61 定着ベルト
62 加圧ローラ
65 両面切替爪
70 両面印刷用紙反転ユニット
71 反転切替爪
72 反転ローラ
80 給紙装置
81 給紙ローラ
82 レジストローラ
83 手差しトレイ
84 排紙トレイ
90 転写材
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Image forming apparatus 10 Photoconductor unit 11 Photoconductor belt 12 Photoconductor cleaning apparatus 13 Charging roller 14 Drive roller (photoconductor)
15, 16 Followed roller (photosensitive member)
20 Writing Optical Unit 21 Semiconductor Laser 22 Polygon Mirror 23 Reflecting Mirror 25 Feeding Roller 26 Contacting / Separating Mechanism 30 Developing Device 31 Developing Unit 31a Developing Sleeve 31b Supply Roller 31c Doctor Roller 31d First Conveying Paddle 31e Slide Shutter 31f Elastic Member 31g Window Portion 32 Toner cartridge 321 First storage chamber 322 Second storage chamber 32a Second transport paddle 32b Third transport paddle 32c Slide shutter 32d Elastic member 32e Fixed seal 33 Communication port 34 Control valve 34a Support section 34b Film 34c Wide film (wide control) valve)
34d Film not compatible with communication port (control valve not compatible with communication port)
35 Rib 40 Intermediate transfer unit 41 Intermediate transfer belt 42 Belt cleaning device 43 Mark sensor 44 Drive roller (intermediate transfer belt)
45 Primary transfer rollers 46, 47, 48 Driven roller 49 Waste toner tank 50 Secondary transfer unit 51 Secondary transfer roller 60 Fixing unit 61 Fixing belt 62 Pressure roller 65 Duplex switching claw 70 Duplex printing paper reversing unit 71 Reverse switching claw 72 Reverse roller 80 Paper feed device 81 Paper feed roller 82 Registration roller 83 Manual feed tray 84 Paper discharge tray 90 Transfer material

Claims (13)

静電潜像が形成された像担持体に一成分トナーを付着させて、前記静電潜像を可視化させるためのトナー担持体と、
該トナー担持体に接触して回転し、トナーを該トナー担持体に供給するトナー供給回転体と、
該トナー供給回転体にトナーを送り込むトナー搬送手段と、
前記トナー供給回転体から前記トナー担持体に与えられたトナーの付着量を規制すべく該トナー担持体に接触する円筒形状付着量規制部材と を備える一成分現像装置において、
前記一成分現像装置は、
前記付着量規制部材の位置を検出する手段とその検出した接触位置での使用枚数を記憶する手段とを有し、
その検出した接触位置での使用枚数が所定枚数を使用したときに、前記付着量規制部材の接触位置を変化させる
ことを特徴とする一成分現像装置。
A toner carrier for visualizing the electrostatic latent image by attaching a one-component toner to the image carrier on which the electrostatic latent image is formed;
A toner supply rotator that rotates in contact with the toner carrier and supplies toner to the toner carrier;
Toner conveying means for feeding toner to the toner supply rotating body;
In a one-component developing device comprising: a cylindrical adhesion amount regulating member that contacts the toner carrier to regulate the amount of toner applied to the toner carrier from the toner supply rotating body;
The one-component developing device is
Means for detecting the position of the adhesion amount regulating member and means for storing the number of sheets used at the detected contact position;
The one-component developing device, wherein the contact position of the adhesion amount regulating member is changed when a predetermined number of sheets are used at the detected contact position.
前記一成分現像装置は、着脱可能な補給トナーを収容するトナーカートリッジを有し、装着しているトナーカートリッジ使用後に、新しトナーカートリッジに交換が可能であって、
そのカートリッジの使用枚数を記憶する手段を有し、トナーカートリッジの使用枚数が予め定めた値以上になったときに、該所定枚数より少ない使用枚数で接触位置を変化させる動作を行う
ことを特徴とする請求項1に記載の一成分現像装置。
The one-component developing device has a toner cartridge for storing a detachable replenishing toner, and can be replaced with a new toner cartridge after using the mounted toner cartridge,
It has means for storing the number of used cartridges, and when the number of used toner cartridges exceeds a predetermined value, the operation of changing the contact position with a smaller number of used sheets is performed. The one-component developing device according to claim 1.
前記一成分現像装置は、そのカートリッジの使用枚数を記憶する手段を有し、トナーカートリッジの使用枚数が予め定めた値以上になったときに、接触位置を変化させるための動作距離を長くする
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の一成分現像装置。
The one-component developing device has means for storing the number of used cartridges, and lengthens the operating distance for changing the contact position when the number of used toner cartridges exceeds a predetermined value. The one-component developing device according to claim 1, wherein:
前記一成分現像装置は、出力する画像の画像面積率を検出・記憶する手段を有し、
その画像面積率が予め定めた値以下のときに、該所定枚数より少ない使用枚数で接触位置を変化させる動作を行う
ことを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載の一成分現像装置。
The one-component developing device has means for detecting and storing the image area ratio of the output image,
4. The one-component developing device according to claim 1, wherein when the image area ratio is equal to or less than a predetermined value, the operation of changing the contact position is performed with a smaller number of sheets used than the predetermined number. .
前記一成分現像装置は、連続印刷動作する場合に、その連続枚数を検出・記憶する手段を有し、
その連続枚数が予め定めた値以上のときに、該所定枚数より少ない使用枚数で接触位置を変化させる動作を行う
ことを特徴とする請求項1ないし4のいずれかに記載の一成分現像装置。
The one-component developing device has means for detecting and storing the continuous number of sheets when performing a continuous printing operation,
5. The one-component developing device according to claim 1, wherein when the continuous number is equal to or greater than a predetermined value, the operation of changing the contact position is performed with a smaller number than the predetermined number.
前記一成分現像装置は、周囲の温度を検出・記憶する手段を有し、
その検出温度が予め定めた値以上のときに、該所定枚数より少ない使用枚数で接触位置を変化させる動作を行う
ことを特徴とする請求項1ないし5のいずれかに記載の一成分現像装置。
The one-component developing device has means for detecting and storing the ambient temperature,
6. The one-component developing device according to claim 1, wherein when the detected temperature is equal to or higher than a predetermined value, the operation of changing the contact position is performed with a smaller number of sheets used than the predetermined number.
前記一成分現像装置は、周囲の温度・湿度を検出・記憶する手段を有し、
その検出湿度が予め定めた値以上のときに、該所定枚数より少ない使用枚数で接触位置を変化させる動作を行う
ことを特徴とする請求項1ないし6のいずれかに記載の一成分現像装置。
The one-component developing device has means for detecting and storing ambient temperature and humidity,
7. The one-component developing device according to claim 1, wherein when the detected humidity is equal to or higher than a predetermined value, an operation of changing the contact position with a smaller number of sheets used than the predetermined number is performed.
前記付着量規制部材を、芯金にゴム層、または、ゴム層とその上に樹脂コート層を被覆した
ことを特徴とする請求項1ないし7のいずれかに記載の一成分現像装置。
The one-component developing device according to any one of claims 1 to 7, wherein the adhesion amount regulating member includes a core metal covered with a rubber layer or a rubber layer and a resin coat layer thereon.
前記付着量規制部材の最外層が、フッ素ゴム又はフッ素樹脂を含む
ことを特徴とする請求項第8に記載の一成分現像装置。
The one-component developing device according to claim 8, wherein the outermost layer of the adhesion amount regulating member includes fluororubber or fluororesin.
前記付着量規制部材の形状が、軸線に対して2次曲線、又は、4次曲線である
ことを特徴とする請求項第8および9の一成分現像装置。
10. The one-component developing device according to claim 8, wherein a shape of the adhesion amount regulating member is a quadratic curve or a quartic curve with respect to an axis.
前記トナー供給回転体は、前記トナー担持体との接触位置で、トナー供給回転体の回転方向がトナー担持体の回転方向と同じである
ことを特徴とする請求項第1ないし10のいずれかに記載の一成分現像装置。
11. The toner supply rotating body according to claim 1, wherein a rotation direction of the toner supply rotating body is the same as a rotation direction of the toner carrying body at a position where the toner supply rotating body is in contact with the toner carrying body. The one-component developing device described.
少なくとも、像担持体と現像装置とを一体に支持し、画像形成装置本体に着脱自在であるプロセスカ−トリッジにおいて、
前記プロセスカートリッジは、請求項1ないし11のいずれかに記載の一成分現像装置を用いる
ことを特徴とするプロセスカ−トリッジ。
At least in the process cartridge that integrally supports the image carrier and the developing device and is detachable from the image forming apparatus main body,
A process cartridge using the one-component developing device according to claim 1.
潜像を担持する像担持体と、像担持体表面に均一に帯電を施す帯電装置と、帯電した像担持体の表面に静電潜像を書き込む露光装置と、像担持体表面に形成された静電潜像を可視像化する現像装置と、像担持体表面の可視像を直接又は中間転写体を介して記録部材に転写する転写装置と、像担持体上のトナ−をクリ−ニングするクリ−ニング装置と、記録部材上の可視像を熱及び又は圧力で定着させる定着装置とを備える画像形成装置において、
前記画像形成装置は、現像装置が請求項1ないし11のいずれかに記載の一成分現像装置を用いる
ことを特徴とする画像形成装置。
An image carrier that carries a latent image, a charging device that uniformly charges the surface of the image carrier, an exposure device that writes an electrostatic latent image on the surface of the charged image carrier, and a surface formed on the surface of the image carrier. A developing device that visualizes the electrostatic latent image, a transfer device that transfers the visible image on the surface of the image carrier directly or via an intermediate transfer member, and a toner on the image carrier. In an image forming apparatus comprising a cleaning device for performing a fixing and a fixing device for fixing a visible image on a recording member with heat and / or pressure,
The image forming apparatus according to claim 1, wherein the image forming apparatus uses a one-component developing device according to claim 1.
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