JP2010197592A - Developing device and image forming apparatus - Google Patents
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Description
本発明は複写装置、プリンタ、ファクシミリ、プロッタ及びこれらの複合機等の画像形成装置に用いられる現像装置に関する。 The present invention relates to a developing device used in an image forming apparatus such as a copying machine, a printer, a facsimile machine, a plotter, and a multi-function machine thereof.
画像形成装置に用いられる現像装置として、トナーとキャリアとからなる2成分現像剤を用いて像担持体上に形成された静電潜像を現像して可視化させるものが知られている。この現像装置において、現像領域で現像処理が行われてトナーが消費された現像剤は回収され、補給されたトナーと混合及び撹拌された後に再び現像に供される。このような現像装置に用いられる現像剤は、安定したトナー画像を得るために一定のトナー濃度と帯電量とを維持する必要がある。トナー濃度は現像で消費されたトナーと補給トナー量とにより調整され、帯電量はキャリアとトナーとの混合時における摩擦帯電によって付与される。現像装置はトナーとキャリアとからなる2成分現像剤の撹拌を十分に行い、トナー濃度を均一化すると共にトナーに帯電を行い、トナー画像の安定化を行っている。 As a developing device used in an image forming apparatus, an apparatus that develops and visualizes an electrostatic latent image formed on an image carrier using a two-component developer composed of toner and carrier is known. In this developing device, the developer that has undergone development processing in the development area and has consumed the toner is collected, mixed and stirred with the replenished toner, and again used for development. The developer used in such a developing device needs to maintain a constant toner density and charge amount in order to obtain a stable toner image. The toner density is adjusted by the toner consumed in development and the amount of replenished toner, and the charge amount is given by frictional charging during mixing of the carrier and the toner. The developing device sufficiently stirs the two-component developer composed of toner and carrier to equalize the toner concentration and charge the toner to stabilize the toner image.
一般的な現像装置では、補給されたトナーが現像ローラに汲み上げられるまでの僅かな時間の間に2本のスクリュの回転による撹拌効果を利用してトナーの分散及び帯電付与を行っているため、特にトナーの収支が多い場合には補給されたトナーが十分に分散せず、この状態で現像ローラに汲み上げられて地汚れやトナー飛散といった品質課題が発生している。 In a general developing device, toner is dispersed and charged by utilizing the stirring effect of the rotation of two screws during a short time until the replenished toner is pumped up to the developing roller. In particular, when the toner balance is large, the replenished toner is not sufficiently dispersed. In this state, the toner is pumped up to the developing roller, and quality problems such as background contamination and toner scattering occur.
この課題を解決すべく、現像部から離れた場所に別途撹拌部を設け、現像部と撹拌部とを循環手段によって接続し、撹拌部で現像剤の状態に応じた撹拌を行い、トナー濃度及び帯電量を適切に調整した現像剤を現像部に供給する現像装置が、例えば「特許文献1」、「特許文献2」、「特許文献3」に開示されている。
In order to solve this problem, a separate stirring unit is provided at a location away from the developing unit, the developing unit and the stirring unit are connected by a circulation means, and the stirring unit performs stirring according to the state of the developer, For example, “
上述のように、外部に現像剤の収納部を設け撹拌を行い現像部に現像剤を再び搬送する構成では、現像剤の収納部が1つしかない場合には現像剤が収納部を落下(循環)しながら撹拌されることとなる。ここで、補給されるトナーは現像部に備えられたトナー濃度検知手段からの検知信号または出力された画像パターンに基づいてその補給量が決定されるが、補給トナー量が多い場合にはトナーが十分に分散されずに排出される可能性があると共に、排出された現像剤のトナー濃度が所望の値となっているかを把握することができない。収納部にトナー濃度検知手段を設けても現像剤は循環しているため、その検知結果に基づいて再度調整することはできない。 As described above, in the configuration in which a developer storage unit is provided outside and stirring is performed and the developer is transported again to the development unit, when there is only one developer storage unit, the developer falls down the storage unit ( It is stirred while being circulated). Here, the amount of toner to be replenished is determined based on the detection signal from the toner density detecting means provided in the developing unit or the output image pattern. There is a possibility of being discharged without being sufficiently dispersed, and it is impossible to grasp whether the toner density of the discharged developer has a desired value. Even if the toner density detecting means is provided in the storage section, the developer is circulated and cannot be adjusted again based on the detection result.
本発明は上述した問題点を解決し、現像剤収納部において正確にトナー濃度調整を行うことができる現像装置及びこれを用いた画像形成装置の提供を目的とする。 SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is that it solves the above-described problems and provides a developing device capable of accurately adjusting the toner density in the developer storage unit and an image forming apparatus using the developing device.
請求項1記載の発明は、トナーとキャリアとを有する現像剤により現像を行う現像部と、前記現像部の外部に設けられ現像剤の一部を収容する複数の現像剤収納部とを有し、前記現像剤収納部から空気流により前記現像部に現像剤を供給する現像装置において、前記複数の現像剤収納部のうちの任意の1つと前記現像部との間で現像剤が循環していることを特徴とする。
The invention according to
請求項2記載の発明は、請求項1記載の現像装置において、さらに前記複数の現像剤収納部のうち前記現像部との間で現像剤が循環していない現像剤収納部では、トナー補給及び撹拌によりトナー濃度調整が行われることを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, in the developing device according to the first aspect, in the developer accommodating portion where the developer does not circulate between the developing portions of the plurality of developer accommodating portions, toner replenishment and The toner density is adjusted by stirring.
請求項3記載の発明は、請求項1または2記載の現像装置において、さらに前記現像部から回収された現像剤の流れを変える切替弁を有し、前記切替弁を切り替えることにより前記複数の現像剤収納部の1つに現像剤が流入することを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, in the developing device according to the first or second aspect, the developing device further includes a switching valve that changes a flow of the developer collected from the developing unit, and the plurality of developing units are switched by switching the switching valve. The developer flows into one of the agent storage portions.
請求項4記載の発明は、請求項3記載の現像装置において、さらに前記切替弁の作動は前記現像部において消費されるトナー量に基づいて制御されることを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, in the developing device according to the third aspect, the operation of the switching valve is controlled based on the amount of toner consumed in the developing unit.
請求項5記載の発明は、請求項1ないし4の何れか1つに記載の現像装置において、さらに前記複数の現像剤収納部からの現像剤の流出を制御する開状態と閉状態とを取り得る開閉弁を前記現像剤収納部毎にそれぞれ2つずつ有し、前記各開閉弁は一方が開状態を占めたときに他方が閉状態を占めることを特徴とする。 According to a fifth aspect of the present invention, there is provided the developing device according to any one of the first to fourth aspects, further comprising an open state and a closed state for controlling the outflow of the developer from the plurality of developer accommodating portions. Two opening / closing valves are provided for each developer storage section, and one of the opening / closing valves occupies an open state, and the other occupies a closed state.
請求項6記載の発明は、請求項1ないし5の何れか1つに記載の現像装置において、さらに前記複数の現像剤収納部は少なくとも1つの壁面を有する対称形状となるように形成されていることを特徴とする。 According to a sixth aspect of the present invention, in the developing device according to any one of the first to fifth aspects, the plurality of developer accommodating portions are formed to have a symmetrical shape having at least one wall surface. It is characterized by that.
請求項7記載の発明は、請求項1ないし6の何れか1つに記載の現像装置を有する画像形成装置であることを特徴とする。 A seventh aspect of the invention is an image forming apparatus having the developing device according to any one of the first to sixth aspects.
本発明によれば、複数の現像剤収納部の任意の1つと現像部との間で現像剤を循環し他の現像剤収納部で現像剤の流れを止めて確実にトナー濃度調整を行い、これを交互に切り替えることにより、現像剤を連続的に循環させつつトナー濃度調整を確実に行うことができる。 According to the present invention, the developer is circulated between any one of the plurality of developer accommodating portions and the developing portion, the flow of the developer is stopped in the other developer accommodating portions, and the toner concentration is reliably adjusted. By alternately switching these, it is possible to reliably adjust the toner density while continuously circulating the developer.
図1は本発明の一実施形態を採用した現像装置の概略図である。同図において符号10は現像部としての現像器を構成するケーシングを示しており、ケーシング10の内部にはトナーとキャリアとを混合した2成分現像剤が貯容されている。またケーシング10の内部には、図2に示すように螺旋状のフィンを有する2本の搬送スクリュ11,12と現像ローラ13とが回転自在に配設されている。搬送スクリュ11は図2において手前から奥へと現像剤を搬送し、この一部が磁力によって現像ローラ13の表面に吸着され、吸着した現像剤はドクターブレード14によってその厚みを均一に均された後に図示しない感光体に接することで、感光体上の静電潜像が現像戯れてトナー像が形成される。
FIG. 1 is a schematic view of a developing apparatus employing an embodiment of the present invention. In the figure,
現像後の現像剤は搬送スクリュ12によって図2の奥から手前へと搬送され、搬送スクリュ12の現像剤搬送方向下流側端部に形成された図示しない排出孔から排出された後、循環路30を介して現像剤貯容部40に搬送される。搬送スクリュ12の現像剤搬送方向最下流側位置には図示しないトナー濃度検知手段が設けられており、このトナー濃度検知手段から発せられる信号を元にトナーカートリッジ20からトナー補給が行われる。トナー補給はトナーホッパ22に設けられた2個のモータ21の作動によって行われ、モータ21が作動することによりトナーホッパ22と現像剤貯容部40とを連結する2つのトナー補給路34,35内にそれぞれ設けられた軸なしスクリュが回転し、この回転によってトナーホッパ22から現像剤貯容部40に対してトナー補給が行われる。
The developed developer is transported from the back to the front of FIG. 2 by the
現像剤貯容部40では、現像後の現像剤と補給されたトナーとが混合及び撹拌されて適切なトナー濃度と帯電量とを持つ現像剤となる。現像剤貯容部40内の現像剤は、図3に示すようにその下部に配設された現像剤とエアとの合流部32に落下し、エアポンプ60から循環路33を介して送られるエアにより循環路31を介して再びケーシング10へと戻される。
In the
現像剤貯容部40は、図3に示すように現像剤を収納する2個の現像剤収納部45,46を有しており、各現像剤収納部45,46の上方には実線で示すA位置と破線で示すB位置とを選択的に占める切替弁49が配設されている。循環路30から現像剤貯容部40へと供給された現像剤は、切替弁49がA位置を占めているときに現像剤収納部45へ、切替弁49がB位置を占めているときに現像剤収納部46へそれぞれ供給される。この構成により、容易に現像剤の流れる方向を制御でき、複数の現像剤収納部45,46に対して容易に現像剤を振り分けることができる。
As shown in FIG. 3, the
各現像剤収納部45,46内には、供給された現像剤を撹拌する撹拌部材43,44がそれぞれ2個ずつ配置されており、撹拌部材43,44の回転により現像剤が撹拌されてトナーが分散される。撹拌部材43,44は樹脂または金属等によって構成された板状部材が2枚組み合わされた羽根形状を呈しており、図示しないモータ等の駆動手段によって回転駆動される。各現像剤収納部45,46の上方にはトナー補給口47,48が配設されており、トナー補給口47からはトナー補給路34を介して、トナー補給口48からはトナー補給路35を介してトナーカートリッジ20からのトナーがそれぞれ補給される。各現像剤収納部45,46の下部には、各現像剤収納部45,46内のトナー濃度を検知するトナー濃度検知センサ41,42がそれぞれ配設されている。
Two
各現像剤収納部45,46の下部には、各現像剤収納部45,46からの現像剤の流出を遮断する閉状態と現像剤の流出を許容する開状態とを選択的に占める開閉弁50,51が、各現像剤収納部45,46に2個ずつ上下に配設されている。開閉弁50Aと50B及び開閉弁51Aと51Bとは回転により開閉状態が切り替わるいわゆるバタフライバルブであり、開閉弁50Aと50B及び開閉弁51Aと51Bとはそれぞれ位相が90度ずれて回転する。これにより開閉弁50Aと51B及び開閉弁51Aと51Bとは何れか一方が閉状態を占めるため、合流部32からのエアが各現像剤収納部45,46に流入することを防止することができる。上述の構成では、現像剤貯容部40内の空間を1つの壁面52で分割することによりそれぞれ対称形状を呈する2つの現像剤収納部45,46を形成しているので、省スペース化を図ることができ現像剤貯容部40の体積を小型化することができる。
An opening / closing valve that selectively occupies a closed state that blocks outflow of the developer from the
次に、本発明の特徴部である現像剤の流れ及びトナー濃度調整動作について、図3、図4、図5、図6に基づいて説明する。図3は現像部が停止している状態を示しており、各現像剤収納部45,46内には現像剤が収容され各撹拌部材43,44及び各開閉弁50A,50B,51A,51Bの作動は停止している。この状態は、図6に示すタイミングチャートの状態番号0で示される。
Next, the flow of the developer and the toner density adjusting operation, which are the features of the present invention, will be described with reference to FIGS. 3, 4, 5, and 6. FIG. FIG. 3 shows a state in which the developing section is stopped. Developer is accommodated in the
現像部が駆動されると、開閉弁50A,50B及びエアポンプ60が駆動され、開閉弁50Aと開閉弁50Bとが開状態と閉状態とを相互に取り得ることにより現像剤収納部45内から現像剤が排出され、排出された現像剤はエアポンプ60から発生される空気流によって循環路31を介してケーシング10へと送られる。このとき切替弁49はA位置を占めており、ケーシング10から回収された現像剤は循環路30を介して現像剤収納部45内に供給される。この状態は、図6に状態番号1〜6で示される。このとき現像部において現像が行われてトナーが消費された後に回収された現像剤はトナー濃度が低くなっている。そして現像剤収納部45内に当初収納されていた現像剤が概ね排出されると、図5に示すように切替弁49がB位置に移動し、ケーシング10から回収された現像剤は循環路30を介して現像剤収納部46内に供給される。この状態は、図6に状態番号7で示される。
When the developing unit is driven, the on-off
切替弁49がB位置を占めると、図5に示すように開閉弁50A,50Bが共に閉状態となり現像剤収納部45からの現像剤の排出が停止されると共に撹拌部材43が作動し、現像剤収納部45内における現像剤のトナー濃度調整が行われる。トナー濃度調整は、トナー濃度検知センサ41により現状の現像剤収納部45内におけるトナー濃度を検知し、所望のトナー濃度へと復帰するようにトナー補給口47からトナーを補給しつつ撹拌部材43によって現像剤を撹拌し、トナー濃度検知センサ41の検知結果に基づき現像剤収納部45内のトナー濃度が所望のトナー濃度となった際にトナー補給及び撹拌部材43の作動を停止させることにより完了する。この状態は、図6に状態番号7〜13で示される。このとき最初に補給されるトナー量を、トナー濃度検知センサ41の検知結果のみならず出力された画像による消費トナー量の推定値及びケーシング10に設置されたトナー濃度検知センサの検知結果に基づいて決定することにより、より正確かつ短時間にトナー濃度調整を行うことができる。
When the switching
このとき現像剤収納部46では、開閉弁51A,51Bが動作すると共に撹拌部材44の作動が停止し、現像剤の回収及び排出すなわち現像剤収納部46とケーシング10との間における現像剤の循環が開始される。そして現像剤収納部46内に当初収納されていた現像剤が概ね排出されると、図4に示すように切替弁49がA位置に移動し、ケーシング10から回収された現像剤は循環路30を介して再び現像剤収納部45内に供給される。この状態は、図6に状態番号14で示される。
At this time, in the
上述したように、現像剤貯容部40を2つの現像剤収納部45,46に分割し、その一方で現像剤を循環し他方で現像剤の流れを止めて確実にトナー濃度調整を行い、これを交互に切り替えることにより、現像剤を連続的に循環させつつトナー濃度調整を確実に行うことができる。画像が出力されない場合、例えばフルカラー機において使用されない色の現像部は現像剤が循環しているのみでトナーの消費が行われないため、切替弁49は作動させず一方の現像剤収納部のみを使用することが好ましい。これは、撹拌部材の回転によるトナーの撹拌動作が僅かながら現像剤にダメージを与えるためであり、トナー補給が行われない場合には撹拌部材を動作させない方がよいためである。
As described above, the
図7は、本発明の現像装置を採用可能な画像形成装置を示している。この画像形成装置は、複写機能とこれ以外の機能、例えばプリンタ機能やファクシミリ機能等を有する複合機であり、図示しない操作部に設けられた切替キーにより複写機能、プリンタ機能、ファクシミリ機能を切替可能に構成されている。この画像形成装置は、本体100、本体100の上部に配設された書き込みユニット118、書き込みユニット118の上部に配設された画像読取部106、画像読取部106の上部に配設されたADF101を有している。
FIG. 7 shows an image forming apparatus that can employ the developing device of the present invention. This image forming apparatus is a multifunction machine having a copying function and other functions such as a printer function and a facsimile function, and the copying function, the printer function, and the facsimile function can be switched by a switching key provided in an operation unit (not shown). It is configured. The image forming apparatus includes a
以下に複写機能時における動作を説明する。ADF101の原稿台102に画像面が上となる状態で原稿束が載置され、図示しない操作部上のスタートキーが押下されると、最下位の原稿が給送ローラ103、給送ベルト104によってコンタクトガラス105上の所定位置に給送される。コンタクトガラス105上の原稿は、画像読取部106によって画像情報が読み取られた後に給送ベルト104、排出ローラ107によって排紙台108上に排出される。原稿検知センサ109によって原稿台102上に次の原稿が存在することが検知された場合には、上述と同様にこの原稿がコンタクトガラス105上に給送される。
The operation during the copying function will be described below. When a document bundle is placed on the document table 102 of the
画像読取部106は、コンタクトガラス105上の原稿を2個のランプ128で照射しながら原稿の画像情報を副走査方向にライン走査し、その反射光を画像データとして第1ミラー129、第2ミラー130、第3ミラー131により所定の方向に反射させ、画像を縮小結像させるレンズユニット132を介してCCD133に送る。画像読取部106によって読み込まれた画像データは、図示しない画像処理手段を介してレーザ発光装置134、fθレンズ135、反射ミラー136等を有する書き込みユニット118に送られ、書き込みユニット118によって感光体ドラム117上に原稿画像に対応した静電潜像が形成される。
The
本体100の内部には、感光体ドラム117、ケーシング10を有する現像装置、定着部121、排紙ユニット122、第1〜第3給紙装置110,111,112、縦搬送ユニット116等が配設されている。感光体ドラム117は、図示しない帯電器により一様に帯電された後に書き込みユニット118からの光情報によって露光されて静電潜像が形成され、この静電潜像は現像装置により現像されてトナー像が形成される。
Inside the
感光体ドラム117の下方には搬送ベルト120が配設されている。搬送ベルト120は記録媒体である転写紙の搬送手段及び転写手段を兼ねており、図示しない電源から転写バイアスが印加され、縦搬送ユニット116からの転写紙を感光体ドラム117と等速で搬送しつつ感光体ドラム117上のトナー像を転写紙に転写させる。転写紙に転写されたトナー像は定着部において転写紙上に定着され、画像を定着された転写紙は排紙ユニット122を介して排紙トレイ123上に排出される。感光体ドラム117はトナー像転写後に図示しないクリーニング手段によってクリーニングされ、次の画像形成に備えられる。
A
排紙ユニット122には、その途中から搬送ローラ対124により転写紙を送り込まれる反転ユニット125、反転ユニット125で反転した転写紙を再度縦搬送ユニット116側に搬送する画像形成側搬送路126、反転した転写紙を再度排紙ユニット122側に戻す排紙搬送路127等を有する両面搬送路が配設されている。この両面搬送路により、転写紙の両面に画像を形成しあるいは画像が形成された面を下にして排紙トレイ123上に排出することができる。
The
第1〜第3給紙装置110,111,112は、選択された際にそれぞれ第1トレイ113、第2トレイ114、第3トレイ115に積載された転写紙を給送する。給送された転写紙は、縦搬送ユニット116によって感光体ドラム17に当接する位置まで搬送される。
When selected, the first to third
この画像形成装置において、プリンタ機能時には画像処理手段からの画像データの代わりに外部からの画像データが書き込みユニット118に入力され、画像形成手段によって転写紙上に画像が形成される。ファクシミリ機能時には画像読取部106からの画像データが図示しないファクシミリ送受信部により相手に送信され、相手からの画像データがファクシミリ送受信部で受信されて画像処理手段からの画像データに代えて書き込みユニット118に入力されることにより、画像形成手段が作動して転写紙上に画像が形成される。
In this image forming apparatus, image data from the outside is input to the
上述した構成では、画像形成装置として複合機を用いた例を示したが、本発明が適用可能な画像形成装置はこれに限られず、複写装置、プリンタ、ファクシミリ、プロッタ等の他の画像形成装置にも本発明は適用可能である。 In the above-described configuration, an example in which a multifunction peripheral is used as the image forming apparatus has been described. However, the image forming apparatus to which the present invention can be applied is not limited thereto, and other image forming apparatuses such as a copying apparatus, a printer, a facsimile machine, and a plotter. In addition, the present invention is applicable.
10 現像部(ケーシング)
45,46 現像剤収納部
49 切替弁
50A,50B,51A,51B 開閉弁
10 Development section (casing)
45, 46
Claims (7)
前記複数の現像剤収納部のうちの任意の1つと前記現像部との間で現像剤が循環していることを特徴とする現像装置。 A developing unit that performs development using a developer having toner and a carrier; and a plurality of developer storage units that are provided outside the development unit and store a part of the developer. In the developing device for supplying the developer to the developing unit by flow,
A developing device, wherein the developer circulates between any one of the plurality of developer accommodating portions and the developing portion.
前記複数の現像剤収納部のうち前記現像部との間で現像剤が循環していない現像剤収納部では、トナー補給及び撹拌によりトナー濃度調整が行われることを特徴とする現像装置。 The developing device according to claim 1,
A developing device in which toner concentration is adjusted by toner replenishment and agitation in a developer accommodating portion in which the developer does not circulate among the plurality of developer accommodating portions.
前記現像部から回収された現像剤の流れを変える切替弁を有し、前記切替弁を切り替えることにより前記複数の現像剤収納部の1つに現像剤が流入することを特徴とする現像装置。 The developing device according to claim 1 or 2,
A developing device, comprising: a switching valve that changes a flow of the developer collected from the developing unit, wherein the developer flows into one of the plurality of developer accommodating units by switching the switching valve.
前記切替弁の作動は前記現像部において消費されるトナー量に基づいて制御されることを特徴とする現像装置。 The developing device according to claim 3.
The operation of the switching valve is controlled based on the amount of toner consumed in the developing unit.
前記複数の現像剤収納部からの現像剤の流出を制御する開状態と閉状態とを取り得る開閉弁を前記現像剤収納部毎にそれぞれ2つずつ有し、前記各開閉弁は一方が開状態を占めたときに他方が閉状態を占めることを特徴とする現像装置。 In the developing device according to any one of claims 1 to 4,
Each of the developer storage portions has two open / close valves each capable of taking an open state and a closed state for controlling the outflow of the developer from the plurality of developer storage portions, and one of the open / close valves is opened. A developing device characterized in that when occupied, the other occupies a closed state.
前記複数の現像剤収納部は少なくとも1つの壁面を有する対称形状となるように形成されていることを特徴とする現像装置。 The developing device according to any one of claims 1 to 5,
The developing device, wherein the plurality of developer accommodating portions are formed to have a symmetrical shape having at least one wall surface.
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