JP2008275745A - Developing device, process cartridge, and image forming apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、記録材(記録媒体)上に画像を形成する機能を備えた画像形成装置に関し、特に、これらの装置に備えられる現像装置、プロセスカートリッジに関するものである。 The present invention relates to an image forming apparatus having a function of forming an image on a recording material (recording medium), and more particularly to a developing device and a process cartridge provided in these apparatuses.
従来の電子写真方式の画像形成装置にあっては、次のようなものが知られている。それは、現像剤としてのトナーが使用され画像形成装置のトナーが消費された場合に、画像形成装置に着脱可能なトナー補給容器を新たなトナー補給容器に交換することにより装置にトナーを補給するものである。 Conventional electrophotographic image forming apparatuses are known as follows. When the toner as the developer is used and the toner of the image forming apparatus is consumed, the toner is replenished to the apparatus by replacing the toner replenishing container that can be attached to and detached from the image forming apparatus with a new toner replenishing container. It is.
図10は、従来の画像形成装置の概略構成の一例を示す縦断面図である。 FIG. 10 is a longitudinal sectional view showing an example of a schematic configuration of a conventional image forming apparatus.
図10に示すように、従来の画像形成装置のほぼ中心部には、像担持体としての例えばドラム状の電子写真感光体(以下、単に「感光ドラム」と称す)、即ち、感光ドラム100が矢印方向に回転可能に支持されている。 As shown in FIG. 10, for example, a drum-shaped electrophotographic photosensitive member (hereinafter simply referred to as “photosensitive drum”) as an image carrier, that is, a photosensitive drum 100, is provided at the substantially central portion of the conventional image forming apparatus. It is supported rotatably in the direction of the arrow.
画像形成動作が開始すると、帯電手段200は、感光ドラム100の表面を一様に帯電する。その後、露光手段としての例えばレーザ照射手段300は、画像情報に応じたレーザにより帯電された表面を露光し、表面に静電潜像を形成する。現像装置400は、形成された静電潜像を供給するトナーにより可視化し、所謂、トナー像を形成する。
When the image forming operation is started, the
このトナー像は、転写手段としての例えば転写ローラ600によって感光ドラム100と転写ローラ600との間に形成される転写電界により静電的に記録材P上に転写される。その後、記録材P上の未定着トナー像は定着装置800(加熱ローラ800a、加圧ローラ800b)において熱及び圧力によって記録材P上に定着される。
This toner image is electrostatically transferred onto the recording material P by a transfer electric field formed between the photosensitive drum 100 and the
又、トナー像の転写を終了した感光ドラム100の表面に残留する転写残トナーなどは、例えば、ブレード状のクリーニング部材を備えるクリーニング装置700により除去され、感光ドラム100は引き続き画像形成を行える状態となる。
In addition, transfer residual toner or the like remaining on the surface of the photosensitive drum 100 after the transfer of the toner image is removed by, for example, a
次に、上記従来の画像形成装置にて用いられる現像装置400について更に説明する。
Next, the developing
現像装置400は、トナーを感光ドラム100へと搬送する、弾性体からなる現像剤担持体401を有する。そして、現像剤担持体401を感光ドラム100の表面に接触させて静電潜像の現像を行う。このような構成は、いわゆる接触現像方式として知られている。
The developing
また、現像装置に対し、現像室内のトナーの減少に応じて、逐次又は一括してトナーを補給する方式も知られている。現像装置400は、現像剤として一成分現像剤を用いるものであり、特に、非磁性一成分現像剤を用いる。尚、以下、特に言及しない場合には、一成分現像剤を単に「トナー」と称す。
There is also known a system in which toner is replenished sequentially or collectively to the developing device in accordance with a decrease in toner in the developing chamber. The developing
現像装置400において、現像容器406にはトナーが収容されている。又、現像容器406は、感光ドラム100と対向する側の一部が開口しており、この開口部から一部露出するようにして、現像剤担持体としての現像ローラ401が矢印R5方向に回転可能に支持されている。
In the developing
現像容器406の開口部と反対側の奥部には、現像剤を攪拌及び搬送する手段である攪拌パドル404が、矢印R6方向に回転可能に設けられている。攪拌パドル404は、トナーを攪拌すると共に、現像ローラ401と後述の供給ローラ403との当接部近傍の領域Dへとトナーを搬送する。
An
現像剤供給手段としての供給ローラ403は、弾性体にて形成され、現像ローラ401に当接回転するように設けられている。攪拌パドル404によって搬送されたトナーは、供給ローラ403の矢印R7方向の回転に伴って、領域Dにおいて一度密な状態となることで均一化される。その後、互いにカウンタ回転にて当接する現像ローラ401と供給ローラ403との摺擦に伴い、トナーには摩擦により電荷が付与される。ここで、カウンタ回転とは、対向面(摺擦面)が互いに逆方向に進行する回転をいう。
A
現像ローラ401と供給ローラ403との摺擦域にて電荷を付与されたトナーは、この帯電電荷により鏡映力を受けて現像ローラ401上へと供給される。更に、現像容器406には、現像剤層厚規制部材としてのブレード402が現像ローラ401に押圧して設けられている。現像ローラ401上のトナーは、現像ローラ401の回転に伴ってブレード402との当接域を通り抜けることで層厚を規制されて現像ローラ401上に薄層状に塗布される。この際、トナーは、現像ローラ401及びブレード402との摩擦によって現像に十分な電荷を付与される。
The toner to which electric charge is applied in the rubbing region between the developing
その後、トナーは、現像ローラ401の回転に伴って、感光ドラム100と現像ローラ401とが当接する現像領域(現像ニップ)Nへと搬送される。一方、感光ドラム100と現像ローラ401との間には、電源(図示せず)から現像ローラ401へ電圧が印加され、現像電界が形成される。従って、現像ローラ401上のトナーは、この現像電界の作用によって感光ドラム100上の静電潜像に転移し、トナー像が形成される。
Thereafter, as the developing
このとき、図10に示すように、例えば感光ドラム100表面に現像ローラ401が当接回転する方式を採用する現像装置の場合、次に示すようなトナーが感光ドラム100との摺擦を受けることになる。すなわち、潜像に選択的に付着しトナー像を形成するトナー、即ち現像に寄与するトナーのみならず、現像ローラ401上に担持されたトナーが、感光ドラム100との摺擦を受けることになる。このような状態を、以下、トナー(現像剤)を感光ドラム100上に「接触」させた状態という。
At this time, as shown in FIG. 10, for example, in the case of a developing device that employs a method in which the developing
現像ローラ401上に塗布されて現像ニップNへと担持搬送されたトナーの内、現像に寄与せずに現像ローラ401上に残留したトナーは、供給ローラ(現像剤供給及び剥ぎ取り手段)403による摺擦で現像ローラ401上から剥ぎ取られる。剥ぎ取られたトナーの一部は新たに供給ローラ403に供給されたトナーと共に、再び供給ローラ403によって現像ローラ401上へと供給され、残りは現像容器406内へと戻される。
Of the toner applied to the developing
また、現像容器406上方には、取り外し可能なトナーホッパー500が設けられており、必要に応じてトナーが補給可能な構成となっている。
Further, a
しかしながら、例えば上記従来の画像形成装置のように、トナーを像担持体に接触させた状態で現像を行う構成を有する画像形成装置などでは、以下のような問題点がある。 However, an image forming apparatus having a configuration in which development is performed in a state where toner is in contact with an image carrier, such as the conventional image forming apparatus described above, has the following problems.
即ち、トナーは現像容器406から搬送される順に、次に示すような摺擦をそれぞれ受けて現像に供される。すなわち、供給ローラ403と現像ローラ401との間の摺擦、現像ローラ401とブレード402との間でトナーの層厚を規制される際の摺擦、及び感光ドラム100と現像ローラ401との間で現像される際の摺擦をそれぞれ受けて現像に供される。更に、現像に寄与しなかったトナーは、現像ローラ401から剥ぎ取られて現像
容器406に回収されるために、供給ローラ403による摺擦を再び受ける。
That is, the toner is subjected to the following rubbing in the order in which it is conveyed from the developing
このように、画像形成動作に伴うこれら一連の動作は、いずれもトナーと部材との接触を伴うものであり、このような接触の度にトナーは負荷を繰り返し受ける。このような負荷により、現像容器406内のトナーの一部或は全部が損傷を受けて、トナー表面に外添されたシリカなどの添加剤がトナー粒子自体に埋め込まれたり、或は遊離したりする。そのため、トナーは現像剤として求められる流動性、帯電性などの性能が次第に劣化してくる。
As described above, each of the series of operations accompanying the image forming operation involves the contact between the toner and the member, and the toner repeatedly receives a load at each contact. Due to such a load, a part or all of the toner in the developing
本発明者らの検討によれば、このように劣化したトナーは、帯電性、流動性などが低下することにより、劣化していないトナーを補給した際に、相互のトナーによる凝集を引き起こす可能性があることがわかった。そして、劣化していないトナーを補給することにより、相互のトナーによる凝集を引き起こした場合には、画像上において濃度ムラ、カブリ、トナーボタ落ち(斑点上にトナー塊が画像上に落下する)が発生する場合があった。 According to the study by the present inventors, such deteriorated toner may cause aggregation due to mutual toner when replenishing non-deteriorated toner due to decrease in chargeability, fluidity, and the like. I found out that Then, when replenishing toner that has not deteriorated causes aggregation due to mutual toner, density unevenness, fogging, and toner blurring occur on the image (toner lump drops on the image). There was a case.
特にこの現象は、近年の画像形成装置のプリントスピードの高速化、省エネルギー化に対する要求により、特に定着特性の観点から、トナー特性としてトナーの融点を低下させることで現れる可能性がある。また、シリカ等の外添剤により、トナー自体に流動性や帯電性等を大きく付与している場合にも現れる可能性がある。 In particular, this phenomenon may appear by lowering the melting point of the toner as a toner characteristic, particularly from the viewpoint of the fixing characteristic, due to the recent demand for higher printing speed and energy saving of the image forming apparatus. Further, it may also appear when an external additive such as silica gives a large fluidity or chargeability to the toner itself.
この問題点を防止する為には、現像容器内のトナーと補給されたトナーの混合攪拌を十分に行うこと、一度に補給するトナー量を極力少なくすること、が必要である。前者に関しては、攪拌部材に対するトナーの剤面を適正範囲に制御しそこにトナーを補給すること、後者に対してはトナー量の変化を正確に検知しそれに応じて細かく補給制御を行うこと、が非常に有効である(特許文献1参照)。 In order to prevent this problem, it is necessary to sufficiently mix and agitate the toner in the developing container and the replenished toner and to reduce the amount of toner replenished at a time as much as possible. For the former, the toner surface with respect to the agitating member is controlled within an appropriate range and toner is replenished there, and for the latter, changes in the toner amount are accurately detected and replenishment control is performed accordingly. It is very effective (see Patent Document 1).
現像容器内の1成分トナーの量を検知する方法としては、次のようなものが挙げられる。それは、ピエゾ素子を用いる方法、電極間の静電容量の変化を測定する静電アンテナ方式、攪拌部材等のトルクを検知する方法、そして現像容器内を通る光路を設け、その透過光の状態によりトナー量を判断する光検知方式である。 Examples of the method for detecting the amount of one-component toner in the developing container include the following. It includes a method using a piezo element, an electrostatic antenna method for measuring a change in capacitance between electrodes, a method for detecting torque of a stirring member, etc., and an optical path passing through the developing container, and depending on the state of transmitted light. This is a light detection method for determining the toner amount.
この光検知方式の1つとして、現像容器に光透過用の窓を設け、現像容器内の攪拌部材等に連動して窓内面のトナーを清掃しつつトナーを流動させ、現像容器内のトナー量により変化する光の透過時間をカウントすることにより、トナー量を検知するものがある。これは、トナー量の変化を正確に検知する上で非常に有効である。
ところで、前記現像装置では、補給されるトナーを十分に攪拌する為、また攪拌部材に対するトナー量を正確に検知するために、トナー補給口とトナー量検知手段が比較的近い位置に配置されることとなる。 By the way, in the developing device, in order to sufficiently stir the replenished toner and to accurately detect the toner amount with respect to the agitating member, the toner replenishing port and the toner amount detecting means are disposed relatively close to each other. It becomes.
さらに発明者らの検討では、補給後のトナーが迅速且つ十分に攪拌される為には、補給されるトナーが予め細かく分散された状態で補給されることが望ましいことが分かっている。 Further, the inventors have found that it is desirable to replenish the replenished toner in a finely dispersed state in order for the replenished toner to be rapidly and sufficiently stirred.
このような改良を加えた構成において、高濃度の画像を連続して出力し一時的にトナー補給量が増えた場合、この細かい補給トナーの拡散、飛散が霧状に発生する可能性がある。そして、前記したように光検知方式を用いてトナー量を検知する場合、光検知用の光路
がこの霧状の補給トナーにより遮光されてしまうという新たな懸念点が発生した。
In such an improved configuration, when a high-density image is continuously output and the toner replenishment amount temporarily increases, the fine replenishment toner may be diffused and scattered in the form of a mist. As described above, when the amount of toner is detected using the light detection method, there is a new concern that the light path for light detection is blocked by the mist-like supply toner.
このような場合には、トナーの消費が多いにもかかわらず、逆にトナー量検知としてはトナーが多いと誤判断してしまい、トナー補給を減らしてしまう事となる。 In such a case, in spite of the large amount of toner consumption, conversely, as the toner amount detection, it is erroneously determined that the amount of toner is large, and toner replenishment is reduced.
現像容器内トナー量の過度の減少は、トナーの攪拌混合の不足を引き起こし、濃度ムラ、カブリ、トナーボタ落ちなどの画像不良となってしまう。 An excessive reduction in the toner amount in the developing container causes insufficient stirring and mixing of toner, resulting in image defects such as density unevenness, fogging, and toner blurring.
本発明は上記したような事情に鑑みてなされたものであり、いかなる場合も現像装置内のトナー量を正確に検知し、結果補給される現像剤と現像装置内にある現像剤との混合を適切に行い、高品質の画像を得ることを目的とする。 The present invention has been made in view of the circumstances as described above. In any case, the amount of toner in the developing device is accurately detected, and as a result, the replenished developer and the developer in the developing device are mixed. The aim is to do it properly and to obtain high quality images.
上記目的を達成するために本発明にあっては、
現像剤補給手段により現像剤が補給される現像剤補給口と、
前記現像剤補給口から補給された現像剤と現像装置内に存在していた現像剤とを混合するために可動する現像剤攪拌手段と、
前記現像剤攪拌手段近傍に向けて光を照射し、光透過の状態により前記現像剤攪拌手段近傍の現像剤の剤面高さを検知する光学式の剤面検知手段と、
を備え、
前記剤面検知手段の検知結果に基づいて、前記現像剤補給手段により現像剤が補給され、像担持体上に形成された静電潜像を現像剤により現像する現像装置において、
前記現像剤補給口と前記剤面検知手段との間に設けられ、前記現像剤補給口から補給された現像剤が、前記剤面検知手段の光透過の状態に影響を及ぼすことを防ぐ隔壁を備えることを特徴とする。
In order to achieve the above object, the present invention provides:
A developer supply port through which developer is supplied by the developer supply means;
Developer agitation means movable to mix the developer replenished from the developer replenishing port and the developer present in the developing device;
Optical agent level detecting means for irradiating light near the developer agitating means and detecting the developer surface height of the developer in the vicinity of the developer agitating means by light transmission state;
With
In the developing device for developing the electrostatic latent image formed on the image carrier with the developer replenished by the developer replenishing unit based on the detection result of the agent surface detecting unit,
A partition wall provided between the developer replenishing port and the agent surface detecting unit, and preventing a developer replenished from the developer replenishing port from affecting the light transmission state of the agent surface detecting unit. It is characterized by providing.
また、現像剤補給手段により現像剤が補給される現像剤補給口と、
前記現像剤補給口から補給された現像剤と現像装置内に存在していた現像剤とを混合するために可動する現像剤攪拌手段と、
前記現像剤攪拌手段近傍に向けて光を照射し、光透過の状態により前記現像剤攪拌手段近傍の現像剤の剤面高さを検知する光学式の剤面検知手段と、
を備え、
前記剤面検知手段の検知結果に基づいて、前記現像剤補給手段により現像剤が補給され、像担持体上に形成された静電潜像を現像剤により現像する現像装置において、
前記現像剤補給口、前記現像剤攪拌手段及び前記剤面検知手段を含む攪拌室と、
現像剤を担持搬送する現像剤担持体を含む現像室と、
前記現像室に設けられ、前記現像室内の現像剤を前記攪拌室へ搬送する現像剤搬送手段と、
前記攪拌室内において前記現像剤補給口と前記剤面検知手段との間に設けられ、前記現像剤補給口から補給された現像剤が、前記剤面検知手段の光透過の状態に影響を及ぼすことを防ぐ隔壁と、
を備え、
前記現像剤搬送手段により搬送される前記現像室内の現像剤が、前記攪拌室内において前記剤面検知手段により検知される領域、前記攪拌室内の前記隔壁近傍の領域、前記攪拌室内の前記現像剤補給口近傍の領域、前記現像室の順番に循環する構成となっていることを特徴とする。
A developer supply port for supplying the developer by the developer supply means;
Developer agitation means movable to mix the developer replenished from the developer replenishing port and the developer present in the developing device;
Optical agent level detecting means for irradiating light near the developer agitating means and detecting the developer surface height of the developer in the vicinity of the developer agitating means by light transmission state;
With
In the developing device for developing the electrostatic latent image formed on the image carrier with the developer replenished by the developer replenishing unit based on the detection result of the agent surface detecting unit,
A stirring chamber including the developer replenishing port, the developer stirring means, and the agent level detection means;
A developing chamber including a developer carrier for carrying and conveying the developer;
A developer conveying means provided in the developing chamber for conveying the developer in the developing chamber to the stirring chamber;
Provided between the developer replenishing port and the agent surface detecting means in the stirring chamber, the developer replenished from the developer replenishing port affects the light transmission state of the agent surface detecting unit. Prevent the partition wall,
With
An area in which the developer in the developing chamber conveyed by the developer conveying means is detected by the agent level detecting means in the stirring chamber, an area in the vicinity of the partition in the stirring chamber, and the developer replenishment in the stirring chamber The structure is such that the region in the vicinity of the mouth circulates in the order of the developing chamber.
本発明によれば、いかなる場合も現像装置内のトナー量を正確に検知し、結果補給される現像剤と現像装置内にある現像剤との混合を適切に行い、高品質の画像を得ることが可
能となる。
According to the present invention, in any case, the amount of toner in the developing device is accurately detected, and as a result, the developer to be replenished and the developer in the developing device are appropriately mixed to obtain a high-quality image. Is possible.
以下に図面を参照して、この発明を実施するための最良の形態を例示的に詳しく説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状それらの相対配置などは、発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるべきものであり、この発明の範囲を以下の実施の形態に限定する趣旨のものではない。また、以下の説明で一度説明した部材についての材質、形状などは、特に改めて記載しない限り初めの説明と同様のものである。 The best mode for carrying out the present invention will be exemplarily described in detail below with reference to the drawings. However, the dimensions, materials, shapes, and relative arrangements of the components described in this embodiment should be appropriately changed according to the configuration of the apparatus to which the invention is applied and various conditions. It is not intended to limit the scope to the following embodiments. Further, the materials, shapes, etc. of the members once described in the following description are the same as those in the first description unless otherwise described.
本発明は、例えば電子写真方式或は静電記録方式を用いて像担持体上に形成した静電潜像を現像装置の現像作用により可視化して顕画像を形成し、その後この顕画像を記録材上に転写及び定着して永久画像を得る画像形成装置に関する。特には、このような画像形成装置にて用いられる現像装置及びプロセスカートリッジに関する。 In the present invention, for example, an electrostatic latent image formed on an image carrier using an electrophotographic system or an electrostatic recording system is visualized by a developing action of a developing device to form a visible image, and then the visible image is recorded. The present invention relates to an image forming apparatus that obtains a permanent image by transferring and fixing on a material. In particular, the present invention relates to a developing device and a process cartridge used in such an image forming apparatus.
ここで、電子写真方式の画像形成装置としては、例えば複写機、プリンタ(例えば、LEDプリンタ、レーザビームプリンタ等)、ファクシミリ装置、及び、ワードプロセッサ等が含まれる。 Here, the electrophotographic image forming apparatus includes, for example, a copying machine, a printer (for example, an LED printer, a laser beam printer, etc.), a facsimile apparatus, and a word processor.
又、プロセスカートリッジとは、帯電手段、現像剤担持体又はクリーニング手段と電子写真感光体とを一体的にカートリッジ化し、このカートリッジを画像形成装置本体に対して着脱可能とするものである。あるいは、帯電手段、現像剤担持体、クリーニング手段の少なくとも一つと電子写真感光体とを一体的にカートリッジ化して画像形成装置本体に着脱可能とするものである。あるいは、少なくとも現像剤担持体と電子写真感光体とを一体的にカートリッジ化して画像形成装置本体に着脱可能とするものをいう。 The process cartridge is a cartridge in which a charging unit, a developer carrying member or a cleaning unit, and an electrophotographic photosensitive member are integrally formed, and the cartridge can be attached to and detached from the image forming apparatus main body. Alternatively, at least one of the charging unit, the developer carrying member, and the cleaning unit and the electrophotographic photosensitive member are integrally formed into a cartridge that can be attached to and detached from the image forming apparatus main body. Alternatively, it means that at least the developer carrying member and the electrophotographic photosensitive member are integrated into a cartridge so as to be detachable from the image forming apparatus main body.
図1は、本発明の実施例1に係る画像形成装置の概略構成を示す概略断面図である。本実施例においては、黒単色の画像形成を行う画像形成装置について説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではなく、複数色の画像形成を行うカラー画像形成装置にも適用出来る。
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view illustrating a schematic configuration of an image forming apparatus according to
本実施例に係る画像形成装置Xは、静電潜像が形成される像担持体と、静電潜像を現像する現像装置と、現像装置に現像剤を補給する現像剤補給手段と、現像剤補給手段からの現像剤の補給を制御する制御手段と、を備える。ここで、本実施例では、像担持体として感光ドラム110を例示し、現像剤補給手段としてトナーホッパー510を例示する。
The image forming apparatus X according to the present embodiment includes an image carrier on which an electrostatic latent image is formed, a developing device that develops the electrostatic latent image, a developer replenishing unit that replenishes the developer to the developing device, and development Control means for controlling the replenishment of developer from the agent replenishing means. Here, in this embodiment, the
画像形成装置Xは、そのほぼ中心部に、ドラム状の電子写真感光体、即ち、感光ドラム110を、矢印R1方向に回転可能に支持している。画像形成動作が開始すると、帯電手段としての帯電ローラ210は、感光ドラム110の表面を一様に帯電する。その後、露光手段としてのレーザ照射手段310が、感光ドラム110表面を画像情報に対応したレーザ光により露光を行い、感光ドラム110上に静電潜像を形成する。
In the image forming apparatus X, a drum-shaped electrophotographic photosensitive member, that is, a
本実施例では、感光ドラム110の帯電電荷は負極性である。そして、画像情報に対応した静電潜像は、レーザ照射手段310からのレーザ光による露光によって、負極性の帯電電荷が減衰した部分に形成される。
In this embodiment, the charged charge on the
その後、静電潜像は、感光ドラム110の回転に伴って、現像装置410の現像作用により現像装置410が供給する現像剤の一種であるトナーにより可視化されて、感光ドラム110上にトナー像が形成される。
Thereafter, as the
本実施例では、現像方式は反転現像方式である。そのため、帯電電荷と同極性(負極性)のトナーが、感光ドラム110上の負極性の帯電電荷が減衰した部分(画像部)に付着する。又、トナーは、現像剤収容手段としてのトナーホッパー510から現像装置410へ補給される。
In this embodiment, the developing method is a reversal developing method. Therefore, the toner having the same polarity (negative polarity) as the charged charge adheres to the portion (image portion) where the negative charged charge on the
一方、不図示のカセットに収容された記録材Pは、給送ローラ910によって感光ドラム110と転写手段としての転写ローラ610とが当接する転写領域へと、感光ドラム110上のトナー像が転写領域に至るのに同期して搬送される。
On the other hand, the recording material P stored in a cassette (not shown) is transferred from the toner image on the
そして、感光ドラム110上のトナー像と記録材Pとが転写領域に至ると、転写ローラ610によって転写領域に形成される転写電界により、トナー像が記録材P上に転写される。その後、記録材Pに担持された未定着トナー像は、定着装置810の備える定着手段(ヒートローラ)810aによる加熱、及び、加圧手段810bによる加圧を受けて、記録材P上に永久画像として定着される。
When the toner image on the
又、トナー像の転写を終了した感光ドラム110は、ブレード状のクリーニング手段を備えるクリーニング装置710によって、感光ドラム110表面に残留する転写残トナーが除去され、続く画像形成動作に備える。
In addition, the
次に、現像装置410、トナーホッパー510について更に説明する。
Next, the developing
図2は、本実施例に係る現像装置410、トナーホッパー510の概略構成を示す要部断面図である。
FIG. 2 is a cross-sectional view of a main part illustrating a schematic configuration of the developing
本実施例では、現像装置410は、現像剤担持体と、現像剤供給手段と、現像剤規制手段と、現像剤攪拌手段と、剤面検知手段と、を有する。ここで、現像剤担持体としての現像ローラ411は、トナーを担持搬送し、トナーを感光ドラム110に接触させて静電潜像を現像する。現像剤供給手段としての供給ローラ413は、現像ローラ411へトナーを供給する。現像剤規制手段としてのブレード412は、供給ローラ413により供給されたトナーを規制して現像ローラ411上にトナーの薄層を形成する。現像剤攪拌手段は、攪拌部材414と、攪拌部材414を回転可能に支持する回転軸414aと、を有し、現像剤補給手段から補給されたトナーと、前記現像装置内に存在していたトナーとを混合するために可動する。剤面検知手段としてのトナー面検知手段415は、攪拌部材414近傍に向けて光を照射し、光透過の状態により攪拌部材414近傍のトナーの剤面高さを検知する光学式の検知手段である。
In the present embodiment, the developing
また、現像装置410は、現像ローラ411を感光ドラム110に当接させ、トナーを感光ドラム110と「接触」させた状態で現像を行う接触現像方式を採用している。
Further, the developing
また、本実施例にて用いられるトナーは、負帯電性の非磁性一成分現像剤(トナー)である。更に詳しくは、低軟化点物質を内包する内部構造を形成することで、定着装置における省エネルギー化を図ったトナーである。トナーの作製方法としては、例えば、特公昭63−10231号公報、特開昭59−53856号公報、特開昭59−61842号公報などに記載の懸濁重合方法による現像剤作製方法を用いることが出来る。トナーの一部又は全部が、このような重合方法により形成されている。 The toner used in this embodiment is a negatively charged nonmagnetic one-component developer (toner). More specifically, the toner is intended to save energy in the fixing device by forming an internal structure containing a low softening point substance. As a toner production method, for example, a developer production method by a suspension polymerization method described in JP-B-63-10231, JP-A-59-53856, JP-A-59-61842, or the like is used. I can do it. Part or all of the toner is formed by such a polymerization method.
また、トナーは、体積平均粒径6μmの球形トナーである。このトナーは、低軟化点物質を外殻樹脂で被覆した、所謂、コア/シェルの内部構造を有し、この構造中のシェル部分を重合法により形成したものである。 The toner is a spherical toner having a volume average particle diameter of 6 μm. This toner has a so-called core / shell internal structure in which a low softening point substance is coated with an outer shell resin, and the shell portion in this structure is formed by a polymerization method.
常温下或は加圧下での懸濁重合方式によれば、粒径が3〜8μmの球形微粒子をシャープな粒度分布で、比較的容易に得られる。そのため、重量比電荷の分布もシャープなものとなり、現像コントラストに応じた一様な現像が行われる。 According to the suspension polymerization system at room temperature or under pressure, spherical fine particles having a particle size of 3 to 8 μm can be obtained relatively easily with a sharp particle size distribution. For this reason, the distribution of the weight specific charge becomes sharp, and uniform development according to the development contrast is performed.
また、懸濁重合法以外にも、次のような方法を用いて製造したトナーの使用が可能である。それは、単量体は可溶で、重合して得られる重合体は不溶であるような水系有機溶剤を用いて直接トナーを生成する分散重合方法、又は水溶性極性重合開始剤の存在下で直接重合してトナーを生成する、ソープフリー重合方法に代表される乳化重合方法等である。 In addition to the suspension polymerization method, it is possible to use a toner manufactured using the following method. It is a dispersion polymerization method in which a toner is directly produced using an aqueous organic solvent in which the monomer is soluble and the polymer obtained by polymerization is insoluble, or directly in the presence of a water-soluble polar polymerization initiator. For example, an emulsion polymerization method represented by a soap-free polymerization method that forms a toner by polymerization.
尚、本実施例にて現像剤として使用するトナーは、その形状係数SF−1が100〜140、形状係数SF−2が100〜120の範囲にある実質的に球状形状である。 The toner used as a developer in this embodiment has a substantially spherical shape with a shape factor SF-1 in the range of 100 to 140 and a shape factor SF-2 in the range of 100 to 120.
ここで、形状係数SF−1及びSF−2とは、次のように定義する。まず、日立製作所製FE−SEM(S−800)を用いてトナー像を100個無作為にサンプリングする。そして、その画像情報をインターフェースを介してニコレ社製画像解析装置(Luzex3)に入力して解析を行い、以下の式(1)、式(2)より算出して得られた値と定義する。即ち、
SF−1=(MXLNG)2/AREA×(π/4)×100 式(1)
SF−2=(PERI)2/AREA×(1/4π)×100 式(2)
Here, the shape factors SF-1 and SF-2 are defined as follows. First, 100 toner images are randomly sampled using FE-SEM (S-800) manufactured by Hitachi. Then, the image information is input into the image analysis apparatus (Luxex 3) manufactured by Nicole via the interface and analyzed, and is defined as a value obtained by calculating from the following equations (1) and (2). That is,
SF-1 = (MXLNG) 2 / AREA × (π / 4) × 100 Formula (1)
SF-2 = (PERI) 2 / AREA × (1 / 4π) × 100 Formula (2)
ここで、AREAとはトナー投影面積、MXLNGは投影像の絶対最大長、PERIは投影像の周長を意味する。また、形状係数SF−1は球形度合いを示し、これが140より大きいと球形から除々に離れ不定形となる。一方、形状係数SF−2は凹凸度合いを示し、これが120より大きいと表面の凹凸が顕著となる。 Here, AREA means the toner projection area, MXLNG means the absolute maximum length of the projection image, and PERI means the circumference of the projection image. The shape factor SF-1 indicates the degree of sphere, and when it is larger than 140, it gradually leaves the sphere and becomes indefinite. On the other hand, the shape factor SF-2 indicates the degree of unevenness, and if it is larger than 120, the surface unevenness becomes remarkable.
また、本実施例においては、上記のトナーには、帯電性及び流動性などの特性改善のために、シリカなどの添加剤を外添している。あるいは、同様の機能を有するものであれば別種の添加剤も適宜選択可能である。例えば、酸化アルミニウム、酸化スズ、チタン酸ストロンチウム、酸化亜鉛、酸化マグネシウムなどの金属酸化物、窒化ケイ素などの窒化物、炭化ケイ素などの炭化物及びカーボンブラック、グラファイトなどの炭素同素体も選択可能である。また、硫酸カルシウム、硫酸バリウム、炭酸カルシウムなどの金属塩、及び脂肪酸金属塩なども選択可能である。 Further, in this embodiment, an additive such as silica is externally added to the above toner in order to improve characteristics such as chargeability and fluidity. Alternatively, other types of additives can be appropriately selected as long as they have similar functions. For example, metal oxides such as aluminum oxide, tin oxide, strontium titanate, zinc oxide and magnesium oxide, nitrides such as silicon nitride, carbides such as silicon carbide, and carbon allotropes such as carbon black and graphite can be selected. Also, metal salts such as calcium sulfate, barium sulfate, calcium carbonate, and fatty acid metal salts can be selected.
前述したように、コア/シェル構造を含む、内部構造を有するトナーは、画像形成動作に伴う負荷によってその構造が破壊されることがある。その場合、トナーは、その剛性が失われて、現像ローラ411及びブレード412などに融着し易くなる。
As described above, a toner having an internal structure including a core / shell structure may be destroyed by a load accompanying an image forming operation. In that case, the toner loses its rigidity and is easily fused to the developing
次に、現像装置410に配置されている各部材について説明する。
Next, each member arranged in the developing
現像装置410は、現像容器416内にトナーを有している。現像容器416は、現像ローラ411と供給ローラ413とブレード412とが配置されている現像室416a、攪拌部材414が配置されている攪拌室416b、攪拌室416bから現像室416aへトナーが移動するために設けられた開口部416c、を有する。ここで、攪拌室416bは、開口部416cを挟んで現像室416aの上方に配置されている。
The developing
また、現像容器416は、感光ドラム110と対向する側の一部に開口部416dが設けられている。現像ローラ411は、開口部416dから一部露出し、かつ、矢印R2方向に回転可能なように現像容器416に支持されている。現像ローラ411は弾性体を含み所定の当接圧にて感光ドラム110に当接している。又、開口部416dには、現像ロ
ーラ411の下方からのトナーの飛散を防止するために、吹き出し防止シート419が設けられている。
Further, the developing
現像ローラ411は、導電剤(カーボン等)を分散させた低硬度のゴム材(シリコーン、ウレタン等)或は発泡体、及びその組み合わせにより構成された半導電性弾性体ローラである。
The developing
攪拌部材414は、開口部416dと反対側の上部に、回転軸414aを回転中心として、矢印R3方向に回転可能に設けられている。また、現像容器416内には、現像容器416内のトナーとトナーホッパー510から補給されるトナーを攪拌混合する攪拌領域Mが形成されている。
The stirring
現像装置410は、攪拌領域Mのトナー面の高さを検知するための、発光部415a、透過窓415b、受光部415cからなる光学方式を用いたトナー面検知手段415を備えている。発光部415a及び受光部415cは攪拌領域Mを挟んでそれぞれ反対側に設けられている。また、透過窓415bは、発光部415aから発する光を攪拌領域Mに導き、更に、受光部415cに導くために、現像容器416に設けられている。その際、2つの透過窓415bは、発光部415aと受光部415cとを結ぶ直線上に設けられている。このように配置されたトナー面検知手段415は、光透過の状態、すなわち、攪拌部材414の回転に伴ってトナーの剤面が変化するときの光の透過時間の割合を測定し、攪拌領域Mにおけるトナー面の高さを検知している。
The developing
攪拌領域Mの下方には、トナーの供給及び回収を行う供給ローラ413が現像ローラ411に当接するように配置されている。供給ローラ413は弾性発泡体からなる弾性ローラであり、現像ローラ411に対し当接点において逆方向に回転している。
Below the stirring region M, a
トナーは攪拌領域Mにおいて攪拌部材414により十分に攪拌され、その後、主に重力による移動により開口部416cを通過し、供給ローラ413により搬送され、現像ローラ411に供給される。
The toner is sufficiently agitated by the agitating
現像容器416には、トナーの層厚を規制する規制部材としてのブレード412が、現像ローラ411を加圧するように設けられている。ブレード412は、板バネ状の金属薄板412bに現像ローラ411当接面側表面に絶縁層412aを設けた弾性規制部材である。現像ローラ411上に供給されたトナーは、ブレード412によって層厚を規制され、且つ、塗布されて現像ローラ411上にトナーの薄層が形成する。更に、このときの現像ローラ411及びブレード412それぞれの表面との摩擦によって、トナーには現像に供するのに十分な電荷が付与される。
The developing
その後、現像ローラ411上のトナーの薄層は、現像ローラ411の回転に伴って、感光ドラム110と現像ローラ411とが当接する現像領域(現像ニップ)へと搬送される。そして、トナーは感光ドラム110に接触した状態で現像に供される。即ち、感光ドラム110と現像ローラ411との間に現像電界を形成するために、電源(図示せず)が接続されている。その結果、現像電界の作用により現像ローラ411上のトナーは感光ドラム110上に転移し、感光ドラム110表面の静電潜像に対応してトナー像を形成し、静電潜像を可視化する。
Thereafter, the toner thin layer on the developing
又、現像ローラ411上に塗布され、現像ニップへと担持搬送されたが、現像には寄与せず、現像ローラ411上に更に担持されたままのトナーは、供給ローラ413による摺擦で現像ローラ411上から剥ぎ取られる。その後、剥ぎ取られたトナーの一部は、新たに供給ローラ413上に供給されたトナーと共に再び供給ローラ413によって現像ロー
ラ411上へと供給され、残りは現像容器416内へと戻される。
Further, the toner applied on the developing
尚、本実施例では、供給ローラ413は、トナー供給及び回収手段として2つの機能を兼ねているが、本実施例はこれに限定されるものではなく、現像剤供給手段と現像剤回収手段とを別個に設けることも可能である。
In this embodiment, the
本実施例における画像形成装置のプロセススピードは150mm/secであり、これに対する、現像ローラ411の周速は225mm/secである。
In this embodiment, the process speed of the image forming apparatus is 150 mm / sec, and the peripheral speed of the developing
また、現像装置410は画像形成装置Xに対し着脱可能に構成されており、所定の寿命(本実施例ではA4サイズ換算にて3万枚が印刷された時点)に達すると交換される。
Further, the developing
図3に現像装置410の長手方向の配置を示す。以下の説明では、現像装置410すなわち画像形成装置Xが使用される(動作する)場合(使用時)にとる姿勢(使用するために設置された状態)に対する鉛直方向を上下方向というものとする。また、現像ローラ411の回転軸の軸方向(記録材の搬送方向に直交する方向)を長手方向というものとする。
FIG. 3 shows the arrangement of the developing
本実施例においては、図3に示すように、攪拌室416bには長手方向に、トナー面検知手段415、隔壁(遮断部、遮蔽部)417、トナーホッパー510によりトナーが補給される現像剤補給口としてのトナー補給口418が順に配置されている。すなわち、トナー面検知手段415とトナー補給口418の間に隔壁417が配置される。
In this embodiment, as shown in FIG. 3, developer replenishment in which toner is replenished in the agitating
隔壁417は、本実施例の特徴的な構成であり、トナー補給口418から補給されたトナーが、トナー面検知手段415の光透過の状態に影響を及ぼすことを防ぐために設けられたものである。
The
各構成要素の配置において、トナー面検知手段415の検知結果に基づいて画像形成装置のトナー補給制御手段により制御(保持)されるトナーの剤面高さの範囲のうち下端をα(以下、剤面範囲下端αと称す)、上端をβ(以下、剤面範囲上端βと称す)とする。さらに、トナー面検知手段415の光路の上下方向光路幅下端ライン415dの攪拌室416b内での最下点をγ、上下方向光路幅上端ライン415eの攪拌室416b内での最下点をδ、とする。
In the arrangement of each component, the lower end of the toner surface height range controlled (held) by the toner replenishment control unit of the image forming apparatus based on the detection result of the toner
このとき、現像容器416の上方壁(上部)から下方へ延出するように下ろされる隔壁417の下端417aは、次のような位置に配置されている。それは、トナーの剤面範囲下端αとトナー面検知手段415の光路の上下方向光路幅上端ライン415eの攪拌室416b内での最下点δのいずれか高い方(本実施例ではδ)よりも下方(低い)である。さらに、トナー面検知手段415の光路の上下方向光路幅下端ライン415dの攪拌室416b内での最下点γよりも上方(高い)である。
At this time, the
ここで、トナー面高さの制御手段としては、例えば、CPUや専用の電気回路を用いることが出来る。 Here, as the toner surface height control means, for example, a CPU or a dedicated electric circuit can be used.
トナーホッパー510内には、トナーホッパー510内のトナーをほぐすための攪拌部材514と、トナーホッパー510から現像装置410にトナーを補給するための補給ローラ513が配置されている。そして、補給ローラ513は、制御手段からの補給指令により、所定駆動時間当たり一定量のトナーを現像装置410に補給する。
In the
次に、トナー量の検出及びトナーの補給動作について説明する。 Next, toner amount detection and toner replenishment operations will be described.
本実施例において、トナー面検知手段415は、少なくとも2つのトナー面高さ(トナーの剤面高さ)のレベル(本実施例においては、図2に示すα及びβであり、以下の説明ではレベルα,レベルβという場合もある)を検知可能である。 In the present embodiment, the toner surface detecting means 415 has at least two toner surface heights (toner agent surface height) levels (in this embodiment, α and β shown in FIG. Level α and level β).
画像形成装置Xが備える制御手段は、基本的に画像情報から推測されるトナー使用量推測値に基づいてトナー補給の制御を行う。更に、制御手段は、トナー面検知手段415の検知結果に基づいて、トナーホッパー510によりトナーを現像装置410に補給する制御を行う。すなわち、画像形成動作によりトナー面高さが変化し、トナー面検知手段415が前記2つの剤面高さのレベルのうち低いレベルαを検知した際に、トナー補給制御パラメータを変更して、トナー使用量推測値当たりの補給ローラ513駆動量を増加させる。また、逆に補給過多となりトナー面検知手段415が前記2つの剤面高さのレベルのうち高いレベルβを検知した際に、トナー補給制御パラメータを再び変更して、トナー使用量推測値当たりの補給ローラ513駆動量を減少させる。
The control means provided in the image forming apparatus X basically controls toner replenishment based on the estimated toner usage amount estimated from the image information. Further, the control unit performs control for supplying toner to the developing
これにより現像容器416内のトナー面の高さは、図2に示すαからβの一定範囲に保たれるように制御される。
Thus, the height of the toner surface in the developing
本実施例では、レベルαは攪拌部材414の可動範囲の中心より高い位置、レベルβは攪拌部材414の可動範囲の鉛直方向上端より低い位置に設定されている。
In this embodiment, the level α is set to a position higher than the center of the movable range of the stirring
補給ローラ513は、攪拌領域Mの鉛直上方に配置されており、補給されたトナーが攪拌領域Mを確実に通過するように構成されている。
The replenishing
補給ローラ513からは、その後の現像容器内のトナーとの混合をしやすくする為に、トナーが細かく霧状に落下補給するように構成されている。
The replenishing
このような構成より、前記したように現像装置410内の攪拌領域Mにおいて、トナー面の高さは、攪拌部材414により現像装置内トナーと補給トナーとの混合攪拌が十分に行われる高さになるように制御されている。
With this configuration, as described above, in the stirring region M in the developing
また、補給されたトナーは、混合攪拌が十分なされた後に、攪拌領域Mと供給ローラ413、ブレード412の位置関係から画像形成によるトナー消費と主に重力による移動により供給ローラ413近傍にゆっくりと供給される。これにより、補給されたトナーが現像装置410内のトナーと十分に混合されない状態で現像ローラ411に供給されてしまうことがなく、濃度ムラ、カブリ、トナーボタ落ちの発生を防止することが出来る。
In addition, after sufficient mixing and stirring, the replenished toner is slowly supplied to the vicinity of the
ここで、トナー面高さとトナー面検知手段415の出力(光透過時間)の関係、及びトナー面検知手段415とトナー補給口418の間の隔壁417の関係について図4を用いて述べる。
Here, the relationship between the toner surface height and the output (light transmission time) of the toner surface detecting means 415 and the relationship between the toner surface detecting means 415 and the
トナー面検知手段415の各構成要素の配置は、従来構成、実施例でほぼ同じ構成の為、トナー補給が無い状態でのトナー面検知結果もほぼ同じである。 Since the arrangement of each component of the toner surface detecting means 415 is substantially the same in the conventional configuration and the embodiment, the toner surface detection result in the state without toner replenishment is also substantially the same.
ここで、従来構成に対しトナー補給を行うと、前記したようにトナー混合性を優先させてトナーを霧状に落下させた場合などは特に、トナー面検知手段415の光路(415dから415eの間)にこの補給トナーの細かい霧が入り込むことが懸念されていた。このような場合、光の透過が妨げられてしまい、出力結果が大きくばらついてしまうこととなった。 Here, when the toner is replenished with respect to the conventional configuration, the optical path of the toner surface detecting unit 415 (between 415d and 415e) is particularly obtained when the toner is dropped in the form of a mist with priority on the toner mixing property as described above. ) Was concerned about the fine mist of the replenishing toner. In such a case, the transmission of light is hindered, and output results vary greatly.
光透過がほぼ無くなるような場合には、トナー面がβ以上であると誤検知してしまうことなる。結果制御手段は、トナー補給制御パラメータを変更して、トナー使用量推測値当たりの補給ローラ513駆動量を減少させてしまい、トナー使用量に応じたトナー補給が出来なくなる。トナー補給量を誤って減少させてしまうと、現像容器内トナー量の過度の減少につながり、トナーの攪拌混合の不足を引き起こし、濃度ムラ、カブリ、トナーボタ落ちなどの画像不良となってしまった。
When light transmission is almost eliminated, it is erroneously detected that the toner surface is β or more. The result control means changes the toner replenishment control parameter to decrease the driving amount of the replenishing
これに対し、本実施例では、トナー面検知手段415とトナー補給口418の間に隔壁417を配置している。そして、隔壁417の下端417aが、トナーの剤面範囲下端αとトナー面検知手段415の光路の上下方向光路幅上端ライン415eの攪拌室416b内での最下点δのいずれか高い方(本実施例ではδ)よりも下方となるように配置している。さらに、隔壁417の下端417aが、トナー面検知手段415の光路の上下方向光路幅下端ライン415dの攪拌室416b内での最下点γよりも上方になるように配置している。これにより、この補給トナーに影響されること無くトナー面高さを検知することが出来る。
On the other hand, in this embodiment, a
本実施例の構成を用い、現像装置の耐久寿命である3万枚の耐久試験を行った。その耐久試験では、トナー面検知手段のトナー面誤検知、トナー補給誤制御も発生することなく、画像上補給トナーの混合不良による濃度ムラ、カブリ、トナーボタ落ちの発生なく、良好な画像を維持することが出来た。 Using the configuration of this example, a durability test of 30,000 sheets, which is the durability life of the developing device, was performed. In the endurance test, the toner surface detection means does not cause erroneous toner surface detection or toner replenishment control, and a good image is maintained without occurrence of density unevenness, fogging, or toner blurring due to poor mixing of replenishment toner on the image. I was able to.
本実施例の効果を得る為には、トナー補給制御手段の制御するトナー面の高さとトナー面検知手段の光路に対する隔壁下端の高さが非常に重要である。 In order to obtain the effect of this embodiment, the height of the toner surface controlled by the toner replenishment control means and the height of the lower end of the partition wall with respect to the optical path of the toner surface detection means are very important.
少なくとも光路の一部は隔壁によりトナー補給口側と隔てられている必要がある為、
<条件1> 隔壁417の下端417aは、トナー面検知手段415の光路の上下方向光路幅上端ライン415eの攪拌室416b内での最下点δよりも下方
である必要がある。
Since at least a part of the optical path needs to be separated from the toner supply port side by a partition,
<
ここで、トナー面の制御範囲の下端αが、トナー面検知手段415の光路の上下方向光路幅上端ライン415eの攪拌室416b内での最下点δよりも上にある場合について説明する。この場合、正常動作中はこのδ高さ以上にトナーがある為、隔壁417の下端417aがδ間であっても、補給トナーの霧がトナー面検知手段側に影響することは無い。
Here, the case where the lower end α of the toner surface control range is above the lowest point δ in the stirring
すなわち、隔壁又は現像容器内トナーによって、トナー面検知手段への補給トナーの影響を抑制する条件としては、次のようになる。すなわち、
<条件2> 隔壁417の下端417aは、トナーの剤面範囲下端αとトナー面検知手段415の光路の上下方向光路幅上端ライン415eの攪拌室416b内での最下点δのいずれか高い方(本実施例ではδ)よりも下方
ということとなる。
That is, the conditions for suppressing the influence of the replenishing toner on the toner surface detecting means by the partition wall or the toner in the developing container are as follows. That is,
<Condition 2> The
また、攪拌部材に対するトナー面の高さを正確に検知するという目的において、トナー面検知手段側とトナー補給口側のトナーの行き来はある程度自由なほうが良い為、本実施例の効果を得られる範囲で隔壁417の下端417aは上にあるほうが望ましい。トナー面検知手段の光路に落下する補給トナーが影響しない、という条件を加えて、
<条件3> 隔壁417の下端417aは、トナー面検知手段415の光路の上下方向光路幅下端ライン415dの攪拌室416b内での最下点γよりも上方
であることが望ましい。
Further, for the purpose of accurately detecting the height of the toner surface with respect to the stirring member, it is preferable that the toner between the toner surface detecting means side and the toner replenishing port side be freely transferred to some extent, and therefore the range in which the effect of this embodiment can be obtained. Therefore, it is desirable that the
<Condition 3> The
よって、本実施例の効果を有する各構成要素の位置関係に関しては、次に示す(1)〜
(3)のようになる。
(1)トナー面検知手段415とトナー補給口418の間に隔壁417を配置する。
(2)隔壁417の下端417aをトナーの剤面範囲下端αとトナー面検知手段415の光路の上下方向光路幅上端ライン415eの攪拌室416b内での最下点δのいずれか高い方(本実施例ではδ)よりも下方になるように配置する。
(3)更には、トナー面検知手段415の光路の上下方向光路幅下端ライン415dの攪拌室416b内での最下点γよりも上方になるように配置する。
Therefore, regarding the positional relationship of each component having the effect of the present embodiment, the following (1) to (1) to
(3)
(1) A
(2) The
(3) Further, the upper and lower direction optical path width
ここで、補給ローラ513の攪拌領域Mに対する位置も、本実施例のように攪拌領域Mの鉛直上方だけに限るものではない。すなわち、補給ローラ513の攪拌領域Mに対する位置は、現像容器416の壁等により補給されたトナーが攪拌領域Mに導かれ、確実に攪拌領域Mを通過する構成であれば断面方向斜め上方等にずらして配置することも可能である。
Here, the position of the replenishing
このように、本実施例によれば、補給トナーのトナー面検知への影響(光透過の状態に影響を及ぼすこと)を防止し、正確なトナー面検知、トナー補給制御が行えるようになる。したがって、画像不良を低減することが可能な現像装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置を提供することが可能となる。 As described above, according to this embodiment, it is possible to prevent the supply toner from affecting the toner surface detection (influencing the light transmission state), and to perform accurate toner surface detection and toner supply control. Therefore, it is possible to provide a developing device, a process cartridge, and an image forming apparatus that can reduce image defects.
次に、本発明の他の態様である実施例2について説明する。なお、本実施例においては、実施例1と同様の構成部分については同一の符号を用い、その説明は省略する。 Next, Example 2 which is another aspect of the present invention will be described. In the present embodiment, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
実施例2は、実施例1に対し、主に次に示す(1)〜(4)の点で異なっている。
(1)現像装置が感光ドラム、帯電ローラ、クリーナーユニットと一体的に構成され、所定の耐久寿命に達すると、画像形成装置Xに対し交換可能とされているプロセスカートリッジとして構成されていること。
(2)画像形成装置が、イエロー(Y)、シアン(C)、マゼンタ(M)、ブラック(K)の4色のプロセスカートリッジが一列に並び、画像を形成するインラインフルカラー画像形成装置であること。
(3)現像装置が現像室と攪拌室に分けられており、現像室より攪拌室が上方に配置していること。
(4)現像装置内でトナーが現像室、攪拌室トナー面検知部(トナー面検知手段により検知される領域)、攪拌室隔壁部(隔壁近傍の領域)、攪拌室補給口部(トナー補給口近傍の領域)、現像室の順番に循環していること。
The second embodiment is different from the first embodiment mainly in the following points (1) to (4).
(1) The developing device is configured integrally with the photosensitive drum, the charging roller, and the cleaner unit, and is configured as a process cartridge that can be replaced with the image forming apparatus X when a predetermined endurance life is reached.
(2) The image forming apparatus is an inline full-color image forming apparatus in which four (4) process cartridges of yellow (Y), cyan (C), magenta (M), and black (K) are arranged in a line to form an image. .
(3) The developing device is divided into a developing chamber and a stirring chamber, and the stirring chamber is disposed above the developing chamber.
(4) In the developing device, the toner is in the developing chamber, the stirring chamber toner surface detecting portion (the region detected by the toner surface detecting means), the stirring chamber partition wall (the region in the vicinity of the partition wall), the stirring chamber supply port (toner supply port) It must circulate in the order of the neighboring area) and the developing chamber.
図5は、本実施例に係る画像形成装置Yを示す概略断面図である。 FIG. 5 is a schematic cross-sectional view illustrating the image forming apparatus Y according to the present embodiment.
図5に示す画像形成装置Yはフルカラーレーザビームプリンタであり、感光ドラム上に形成された各色トナー像を多重転写しフルカラートナー像を形成する第二の像担持体である中間転写体620が配置されている。
The image forming apparatus Y shown in FIG. 5 is a full-color laser beam printer, and an
プロセスカートリッジPCは、所定の耐久寿命で画像形成装置Yに対し交換可能に構成されている。画像形成装置Yは、画像形成装置本体に着脱可能な、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの4色のトナーをそれぞれ収容した4つのプロセスカートリッジPC(Y、M、C、K)を備えている。 The process cartridge PC is configured to be replaceable with respect to the image forming apparatus Y with a predetermined durability life. The image forming apparatus Y includes four process cartridges PC (Y, M, C, and K) that respectively contain four color toners of yellow, magenta, cyan, and black that can be attached to and detached from the image forming apparatus main body.
プロセスカートリッジPC(Y、M、C、K)は、現像装置420(Y、M、C、K)と、感光ドラム120(Y、M、C、K)と、帯電ローラ220(Y、M、C、K)と、クリーナーユニット720(Y、M、C、K)とが一体となって構成されている。ここで
、図6にはブラック(K)のプロセスカートリッジを示している。また、感光ドラム120(Y、M、C、K)は、それぞれ転写ローラ621(Y、M、C、K)と転写部を構成している。
The process cartridge PC (Y, M, C, K) includes a developing device 420 (Y, M, C, K), a photosensitive drum 120 (Y, M, C, K), and a charging roller 220 (Y, M, K). C, K) and a cleaner unit 720 (Y, M, C, K) are integrally formed. Here, FIG. 6 shows a black (K) process cartridge. The photosensitive drum 120 (Y, M, C, K) constitutes a transfer roller 621 (Y, M, C, K) and a transfer unit, respectively.
感光ドラム120(Y、M、C、K)表面に形成されたトナー像はイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのプロセスカートリッジPC(Y、M、C、K)の配置順に従い中間転写体620上にカラートナー像として多重転写される。中間転写体620上のカラートナー像は、給送ローラ920により搬送される記録材に転写部622で転写され、次いで不図示の定着装置によって加熱・加圧定着されフルカラー画像となって排出される。
The toner image formed on the surface of the photosensitive drum 120 (Y, M, C, K) is transferred onto the
各プロセスカートリッジPC内の主な構成要素は、実施例1と同じため説明を省略する。すなわち、感光ドラム120、現像剤担持体としての現像ローラ421、帯電ローラ220、トナー面検知手段425等の構成や、その動作等は、実施例1の感光ドラム110、現像ローラ411、帯電ローラ210、トナー面検知手段415等と同じである。また、以下の説明において、イエロー(Y)、シアン(C)、マゼンタ(M)、ブラック(K)の4色のプロセスカートリッジは、同様の構成のため、Y、M、C、Kを省略した符号を用いて説明する。
Since the main components in each process cartridge PC are the same as those in the first embodiment, description thereof is omitted. That is, the configuration and operation of the photosensitive drum 120, the developing
図7は、画像形成装置に着脱可能に設けられた、実施例1と同様のトナーホッパー520を示す図であり、図7ではブラック(K)のトナーホッパー520Kについて示している。
FIG. 7 is a view showing a
トナーホッパー520内には、トナーホッパー520内のトナーをほぐすための攪拌部材524と、トナーホッパー520から現像装置420にトナーを補給するための補給ローラ523が配置されている。そして、補給ローラ523は、制御手段からの補給指令により、トナーを現像装置420に補給する。
In the
次に、現像装置420の構成について、図8、9を用いて説明する。
Next, the configuration of the developing
本実施例に係る現像装置420では、現像容器が現像室426aと攪拌室426bとに分けられており、現像室426aと攪拌室426bとの間に仕切り426gが設けられている。攪拌室426bには、トナー補給口428、回転軸424aに回転可能に支持された攪拌部材424、トナー面検知手段425が設けられている。また、現像室426aには、現像ローラ421が設けられている。
In the developing
仕切り426gの長手両端には攪拌室426bから現像室426aへとトナーが移動する為の開口426fと、現像室426aから攪拌室426bへとトナーが移動する為の開口426eがある。また、現像室426a内には、長手方向にトナーを搬送するとともに、仕切り426gに開口426eが設けられたことにより現像室426aから攪拌室426bにトナーを移動(搬送)させる現像剤搬送手段としての搬送スクリュー429が設けられている。これにより、トナーは現像室426a、開口426e、攪拌室内においてトナー面検知手段425により検知される領域、攪拌室内の隔壁427近傍の領域、攪拌室内の補給口428近傍の領域、開口426f、現像室426aの順に循環する構成となっている。
At both longitudinal ends of the
本実施例では、現像室426aの内壁面の最上点(最上部)426hに対し、攪拌室426bのトナー面(トナーの剤面高さ(剤面範囲下端α〜剤面範囲上端β))が高く制御できるように、現像室426a及び攪拌室426bが構成されている。このため、現像室426a内のトナーが減ると攪拌室426bからは重力によりトナーが移動することができる。
In this embodiment, the toner surface of the stirring
現像剤攪拌手段は、攪拌部材424と、攪拌部材424を回転可能に支持する回転軸424aと、を有して攪拌室426bに設けられている。そして、攪拌室426b内の攪拌部材424は特にトナーを長手方向(回転軸424aの軸方向)に搬送する力を持っていないが、長手方向のトナー面を馴らす効果は高い。実際には、現像室426a内の搬送スクリュー429により搬送されたトナーが攪拌室426b側に盛り上がることで出来る攪拌室426b内の長手方向トナー面高さの違いを、攪拌部材424が馴らすことによりトナーが攪拌室426b内を長手方向に移動する。また現像室426a内のトナーが減少することにより開口426fから攪拌室426bのトナーが重力落下することで出来る攪拌室426b内の長手方向トナー面高さの違いを、攪拌部材424が馴らすことによりトナーが攪拌室426b内を長手方向に移動する。
The developer stirring means has a stirring
このように、トナーが長手方向に循環する構成においては、その長手の長さを利用して攪拌時間を長くすることが出来るが、さらに上記のように攪拌室を現像室の上方に配置し、攪拌室の搬送力を小さくすると、より効果的である。すなわち、このような構成により、機械的にトナーを搬送させることに比べ、攪拌室426b内のトナーの移動を非常にゆっくりとさせることが出来、さらに長い時間トナー攪拌を行うことが出来るようになる。
As described above, in the configuration in which the toner circulates in the longitudinal direction, the agitation time can be increased by utilizing the length of the longitudinal direction, but the agitation chamber is further disposed above the developing chamber as described above. It is more effective to reduce the conveying force of the stirring chamber. That is, with such a configuration, it is possible to move the toner in the agitating
このような、トナー攪拌時間を長くとる利点を最大限に利用する為には、トナー補給口428は攪拌室426bにおいて循環方向の上流側に無くてはならない。従って、現像室内からのトナー戻り量を反映させてトナー面を検知したいために攪拌室426bの最上流に配置されているトナー面検知手段425と、トナー補給口428とが隣接することとなる。よって、補給トナーの影響をトナー面検知手段425が受けやすくなる(実施例1と同様)。
In order to make full use of the advantage of taking a long toner stirring time, the
本実施例においても、攪拌室426b内での各構成要素、すなわち、隔壁427、隔壁427の下端427a、トナーの剤面範囲下端α、最下点δ、最下点γの位置関係に関しては、次に示す(1)〜(3)のようになる。ここで、最下点δは、トナー面検知手段425の光路の上下方向光路幅上端ライン425eの攪拌室426b内での最下点であり、最下点γは、トナー面検知手段425の光路の上下方向光路幅下端ライン425dの攪拌室426b内での最下点である。
(1)トナー面検知手段425とトナー補給口428の間に隔壁427を配置する。
(2)隔壁427の下端427aをトナーの剤面範囲下端αとトナー面検知手段425の光路の上下方向光路幅上端ライン425eの攪拌室426b内での最下点δのいずれか高い方(本実施例ではδ)よりも下方になるように配置する。
(3)且つ、トナー面検知手段425の光路の上下方向光路幅下端ライン425dの攪拌室426b内での最下点γよりも上方になるように配置している。
これにより、この補給トナーに影響されること無くトナー面高さを検知することが出来る。
Also in this embodiment, regarding the components in the stirring
(1) A
(2) The
(3) Further, the upper and lower optical path width
As a result, the toner surface height can be detected without being affected by the replenishing toner.
本実施例の構成を用い、現像装置の耐久寿命である3万枚の耐久試験を行った。その耐久試験では、トナー面検知手段のトナー面誤検知、トナー補給誤制御も発生することなく、画像上補給トナーの混合不良による濃度ムラ、カブリ、トナーボタ落ちの発生なく、良好な画像を維持することが出来た。 Using the configuration of this example, a durability test of 30,000 sheets, which is the durability life of the developing device, was performed. In the endurance test, the toner surface detection means does not cause erroneous toner surface detection or toner replenishment control, and maintains a good image without occurrence of density unevenness, fogging, and toner blurring due to poor mixing of replenishing toner on the image. I was able to.
このように、本実施例によれば、補給トナーのトナー面検知への影響を防止し、正確なトナー面検知、トナー補給制御が行えるようになる。したがって、画像不良を低減することが可能な現像装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置を提供することが可能となる。 As described above, according to this embodiment, the influence of the replenishment toner on the toner surface detection can be prevented, and accurate toner surface detection and toner replenishment control can be performed. Therefore, it is possible to provide a developing device, a process cartridge, and an image forming apparatus that can reduce image defects.
110、120 感光ドラム(像担持体)
410、420 現像装置
411 現像ローラ(現像剤担持体)
412 ブレード
413 供給ローラ
414、424 攪拌部材(現像剤攪拌手段)
415、425 トナー面検知手段(剤面検知手段)
415a、425a 発光部
415b、425b 透過窓
415c、425c 受光部
416、426 現像容器
416a 現像室
416b 攪拌室
416c、416d、426c、426d、426e、426f 開口部
426g 現像室−攪拌室仕切り
417、427 隔壁
418、428 トナー補給口(現像剤補給口)
429 搬送スクリュー(現像剤搬送手段)
510、520 トナーホッパー(現像剤補給手段)
P 記録材
PC プロセスカートリッジ
X、Y 画像形成装置
110, 120 Photosensitive drum (image carrier)
410, 420
412
415, 425 Toner surface detection means (agent surface detection means)
415a, 425a
429 conveying screw (developer conveying means)
510, 520 toner hopper (developer supply means)
P Recording material PC Process cartridge X, Y Image forming device
Claims (12)
前記現像剤補給口から補給された現像剤と現像装置内に存在していた現像剤とを混合するために可動する現像剤攪拌手段と、
前記現像剤攪拌手段の近傍に向けて光を照射し、光透過の状態により前記現像剤攪拌手段の近傍の現像剤の剤面高さを検知する光学式の剤面検知手段と、
を備え、
前記剤面検知手段の検知結果に基づいて、前記現像剤補給手段により現像剤が補給され、像担持体上に形成された静電潜像を現像剤により現像する現像装置において、
前記現像剤補給口と前記剤面検知手段との間に設けられ、前記現像剤補給口から補給された現像剤が、前記剤面検知手段の光透過の状態に影響を及ぼすことを防ぐ隔壁を備えることを特徴とする現像装置。 A developer supply port through which developer is supplied by the developer supply means;
Developer agitation means movable to mix the developer replenished from the developer replenishing port and the developer present in the developing device;
Optical agent level detecting means for irradiating light toward the vicinity of the developer agitating means and detecting the developer level in the vicinity of the developer agitating means according to the light transmission state;
With
In the developing device for developing the electrostatic latent image formed on the image carrier with the developer replenished by the developer replenishing unit based on the detection result of the agent surface detecting unit,
A partition wall provided between the developer replenishing port and the agent surface detecting unit, and preventing a developer replenished from the developer replenishing port from affecting the light transmission state of the agent surface detecting unit. A developing device.
前記隔壁は、前記現像剤攪拌手段が設けられた現像容器の上部から下方へ延出するように設けられ、
前記隔壁の下端の高さが、
前記剤面検知手段により照射された光の光路における上下方向の光路幅のうちの上端が前記現像容器内でとる位置のうちの最下点、
又は、
前記隔壁の上下方向の領域のうち、前記現像剤補給手段により現像剤が補給されることにより保持される現像剤の剤面高さの最下点、
のうちいずれか高い方よりも低いことを特徴とする請求項1に記載の現像装置。 In the posture when using the developing device,
The partition wall is provided so as to extend downward from the upper part of the developer container provided with the developer stirring means,
The height of the lower end of the partition wall is
The lowermost point of the positions that the upper end of the optical path width in the vertical direction of the light path of the light irradiated by the agent surface detecting means takes in the developing container,
Or
Of the vertical region of the partition wall, the lowest point of the developer surface height of the developer held by the developer replenishing means being replenished by the developer,
The developing device according to claim 1, wherein one of the two is lower than the higher one.
前記現像剤補給口から補給された現像剤と現像装置内に存在していた現像剤とを混合するために可動する現像剤攪拌手段と、
前記現像剤攪拌手段の近傍に向けて光を照射し、光透過の状態により前記現像剤攪拌手段の近傍の現像剤の剤面高さを検知する光学式の剤面検知手段と、
を備え、
前記剤面検知手段の検知結果に基づいて、前記現像剤補給手段により現像剤が補給され、像担持体上に形成された静電潜像を現像剤により現像する現像装置において、
前記現像剤補給口、前記現像剤攪拌手段及び前記剤面検知手段を含む攪拌室と、
現像剤を担持搬送する現像剤担持体を含む現像室と、
前記現像室に設けられ、前記現像室内の現像剤を前記攪拌室へ搬送する現像剤搬送手段と、
前記攪拌室内において前記現像剤補給口と前記剤面検知手段との間に設けられ、前記現像剤補給口から補給された現像剤が、前記剤面検知手段の光透過の状態に影響を及ぼすことを防ぐ隔壁と、
を備え、
前記現像剤搬送手段により搬送される前記現像室内の現像剤が、前記攪拌室内において前記剤面検知手段により検知される領域、前記攪拌室内の前記隔壁近傍の領域、前記攪拌室内の前記現像剤補給口の近傍の領域、前記現像室の順番に循環する構成となっていることを特徴とする現像装置。 A developer supply port through which developer is supplied by the developer supply means;
Developer agitation means movable to mix the developer replenished from the developer replenishing port and the developer present in the developing device;
Optical agent level detecting means for irradiating light toward the vicinity of the developer agitating means and detecting the developer level in the vicinity of the developer agitating means according to the light transmission state;
With
In the developing device for developing the electrostatic latent image formed on the image carrier with the developer replenished by the developer replenishing unit based on the detection result of the agent surface detecting unit,
A stirring chamber including the developer replenishing port, the developer stirring means, and the agent level detection means;
A developing chamber including a developer carrier for carrying and conveying the developer;
A developer conveying means provided in the developing chamber for conveying the developer in the developing chamber to the stirring chamber;
Provided between the developer replenishing port and the agent surface detecting means in the stirring chamber, the developer replenished from the developer replenishing port affects the light transmission state of the agent surface detecting unit. Prevent the partition wall,
With
An area in which the developer in the developing chamber conveyed by the developer conveying means is detected by the agent level detecting means in the stirring chamber, an area in the vicinity of the partition in the stirring chamber, and the developer replenishment in the stirring chamber A developing device characterized in that it is configured to circulate in the order of the area near the mouth and the developing chamber.
前記隔壁は、前記攪拌室の上部から下方へ延出するように設けられ、
前記隔壁の下端の高さが、
前記剤面検知手段により照射された光の光路における上下方向の光路幅のうちの上端が前記攪拌室内でとる位置のうちの最下点、
又は、
前記隔壁の上下方向の領域のうち、前記現像剤補給手段により現像剤が補給されることにより保持される現像剤の剤面高さの最下点、
のうちいずれか高い方よりも低いことを特徴とする請求項4に記載の現像装置。 In the posture when using the developing device,
The partition is provided to extend downward from the upper part of the stirring chamber,
The height of the lower end of the partition wall is
The lowest point of the positions taken by the upper end of the optical path width in the vertical direction in the optical path of the light irradiated by the agent surface detecting means, in the stirring chamber,
Or
Of the vertical region of the partition wall, the lowest point of the developer surface height of the developer held by the developer replenishing means being replenished by the developer,
The developing device according to claim 4, wherein one of the two is lower than the higher one.
前記攪拌部材は、前記回転軸の軸方向に現像剤を搬送する搬送力を持たないことを特徴とする請求項7に記載の現像装置。 The developer stirring means includes a stirring member that stirs the developer, and a rotating shaft that rotatably supports the stirring member,
The developing device according to claim 7, wherein the agitating member does not have a conveyance force for conveying the developer in an axial direction of the rotation shaft.
An image forming apparatus comprising: an image carrier; and the developing device according to claim 1 that performs a developing action on the image carrier.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007116862A JP2008275745A (en) | 2007-04-26 | 2007-04-26 | Developing device, process cartridge, and image forming apparatus |
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Publications (1)
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2014170155A (en) * | 2013-03-05 | 2014-09-18 | Ricoh Co Ltd | Developing device, process unit, and image forming apparatus |
CN110549869A (en) * | 2013-12-20 | 2019-12-10 | 法雷奥电机控制系统公司 | rotary drive system, inverter control method, and related computer program |
-
2007
- 2007-04-26 JP JP2007116862A patent/JP2008275745A/en not_active Withdrawn
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