JP2010237329A - Developing device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、現像容器内の長手方向の突き当たりに配置された排出開口から古くなった二成分現像剤を少しずつ排出する現像装置、詳しくは二成分現像剤の搬送部材の回転速度を上昇させた際の過剰な排出を抑制する構造に関する。 The present invention increases the rotational speed of a developing device that discharges an old two-component developer little by little from a discharge opening arranged at the end in the longitudinal direction in the developing container, more specifically, a two-component developer conveying member. The present invention relates to a structure that suppresses excessive discharge.
隔壁を挟んで現像容器の長手方向に配置した一対の搬送スクリューを用いて、非磁性トナーに磁性キャリアを混合した二成分現像剤を攪拌しつつ循環させる現像装置が広く用いられている。 2. Description of the Related Art Developing devices that circulate while stirring a two-component developer in which a magnetic carrier is mixed with nonmagnetic toner using a pair of conveying screws arranged in the longitudinal direction of a developing container with a partition wall in between are widely used.
このような現像装置では、非磁性トナーの消費に伴って新しい非磁性トナーが供給される一方で、古い磁性キャリアが現像容器内を循環し続けるため、次第に二成分現像剤の帯電性能が低下することが知られている。このため、現像容器内の磁性キャリアについても、古いものを少しずつ排出して新しいものに入れ替えることで、現像容器内の磁性キャリアの帯電性能を一定に維持する制御が取り入れられている。 In such a developing device, new non-magnetic toner is supplied as the non-magnetic toner is consumed. On the other hand, since the old magnetic carrier continues to circulate in the developing container, the charging performance of the two-component developer gradually decreases. It is known. For this reason, control is also taken to maintain the charging performance of the magnetic carrier in the developing container constant by discharging the old one little by little and replacing it with a new one.
特許文献1には、画像形成に伴って、非磁性トナーに磁性キャリアを所定割合で混合した補給用二成分現像剤を現像装置に供給して、現像容器内の古くなった磁性キャリアを少しずつ入れ替える現像装置が示される。図2を参照して説明すれば、搬送スクリュー(46)の搬送方向の突き当たり面に配置した排出開口(53)を通じて、現像容器(42)内を循環している二成分現像剤が少しずつ排出される。 In Patent Document 1, a two-component developer for replenishment in which a magnetic carrier is mixed with a non-magnetic toner at a predetermined ratio is supplied to a developing device along with image formation, and an old magnetic carrier in a developing container is gradually added. The developing device to be replaced is shown. Referring to FIG. 2, the two-component developer circulating in the developing container (42) is discharged little by little through the discharge opening (53) arranged at the abutting surface in the conveying direction of the conveying screw (46). Is done.
搬送スクリュー(46)は、二成分現像剤を循環させる方向(C)に搬送して排出開口(53)へ送り込む主スパイラル部の下流側に、回転に伴う搬送方向が主スパイラル部とは逆方向の副スパイラル部(50)が連結されている。副スパイラル部(50)は、主スパイラル部に搬送されて排出開口(53)へ向かって移動する二成分現像剤の大部分を押し戻して、排出開口(53)を通じて排出される二成分現像剤が過剰にならないようにしている。 The transport screw (46) is transported in the direction (C) in which the two-component developer is circulated, and is downstream of the main spiral portion that feeds into the discharge opening (53). Are connected to each other. The sub-spiral portion (50) pushes back most of the two-component developer conveyed to the main spiral portion and moves toward the discharge opening (53), and the two-component developer discharged through the discharge opening (53) I try not to get too much.
特許文献1に示される搬送スクリューの場合、排出開口を通じて排出される二成分現像剤の量が搬送スクリューの回転速度に応じた所定量となるように、主スパイラル部の搬送能力と副スパイラル部の搬送能力とが設定されている。これにより、搬送スクリューの回転速度が変化しても、現像容器内を循環する二成分現像剤の一定割合が毎回の循環を通じて排出される。 In the case of the conveying screw shown in Patent Document 1, the conveying ability of the main spiral portion and the auxiliary spiral portion are adjusted so that the amount of the two-component developer discharged through the discharging opening becomes a predetermined amount corresponding to the rotation speed of the conveying screw. Carrying capacity is set. Thereby, even if the rotational speed of the conveying screw changes, a fixed ratio of the two-component developer circulating in the developing container is discharged through each circulation.
しかし、搬送スクリューの回転速度を大きく高めて実験したところ、搬送スクリューの回転速度が高くなるほど、設計値以上の二成分現像剤が排出開口を通じて排出されてしまうことが判明した。 However, an experiment was carried out with the rotational speed of the conveying screw being greatly increased, and it was found that the higher the rotational speed of the conveying screw, the more the two-component developer above the design value is discharged through the discharge opening.
そこで、現像容器(42)内の二成分現像剤の流れを高速撮影して観察してみた。すると、搬送スクリュー(46)の回転速度が低い場合には、現像容器(42)と副スパイラル部(50)とに挟まれた空間とほぼ同程度に、隔壁(47)と副スパイラル部(50)とに挟まれた空間を二成分現像剤が流れていた。しかし、搬送スクリュー(46)の回転速度が高くなると、隔壁(47)と副スパイラル部(50)とに挟まれた空間を通じて排出開口(53)へ向かって移動する二成分現像剤の流れのほうが次第に顕著になった。 Therefore, the flow of the two-component developer in the developing container (42) was observed with high-speed photography. Then, when the rotational speed of the conveying screw (46) is low, the partition wall (47) and the sub-spiral portion (50) are almost the same as the space between the developing container (42) and the sub-spiral portion (50). ) Was flowing in the space between the two. However, when the rotation speed of the conveying screw (46) increases, the flow of the two-component developer that moves toward the discharge opening (53) through the space sandwiched between the partition wall (47) and the sub-spiral portion (50) is better. It became increasingly prominent.
このため、高速回転時に合わせて排出量が適正になるように主スパイラル部と副スパイラル部とを設計すると、低速回転時に必要な排出量を確保できず、現像装置内に二成分現像剤が停滞して帯電性能が低下してしまう。逆に低速回転時に合わせて排出量が適正になるように主スパイラル部と副スパイラル部とを設計すると、高速回転時に排出量が過剰になって補給用二成分現像剤の消費量が増えてしまう。 For this reason, if the main spiral part and the sub spiral part are designed so that the discharge amount becomes appropriate in accordance with the high-speed rotation, the required discharge amount cannot be secured during the low-speed rotation, and the two-component developer stagnates in the developing device. As a result, the charging performance deteriorates. Conversely, if the main spiral part and the sub-spiral part are designed so that the discharge amount is appropriate in accordance with the low-speed rotation, the discharge amount becomes excessive during the high-speed rotation and the consumption amount of the two-component developer for replenishment increases. .
本発明は、搬送部材の回転速度が変化しても排出開口を通じた二成分現像剤の排出量が安定して適正に維持される現像装置を提供することを目的としている。 An object of the present invention is to provide a developing device in which the discharge amount of the two-component developer through the discharge opening is stably maintained properly even when the rotation speed of the conveying member is changed.
長手方向の一方の突き当たり面に現像剤の排出開口が配置され、現像剤を受け渡す開口部を両端に有する長手方向の隔壁で内部が仕切られた現像容器と、前記隔壁の一方の側に配置され、現像剤を前記排出開口へ向かって長手方向に搬送する主スパイラル部に、前記排出開口へ向かう現像剤の流れを逆方向に付勢する副スパイラル部を連結された第1搬送部材と、前記隔壁の他方の側に配置され、前記副スパイラル部側の前記開口部を通じて前記第1搬送部材から受け渡された現像剤を前記第1搬送部材による搬送方向と逆方向に搬送する第2搬送部材と、を備える現像装置において、前記隔壁と前記副スパイラル部とに挟まれた空間を通じて前記排出開口部へ向かう現像剤の流れを制限する制限手段を備える。 A developer discharge opening is disposed on one abutting surface in the longitudinal direction, and a developer container is internally partitioned by a longitudinal partition having openings at both ends for delivering the developer, and disposed on one side of the partition A first conveying member connected to a main spiral portion that conveys the developer in the longitudinal direction toward the discharge opening, and a sub spiral portion that urges the developer flow toward the discharge opening in the reverse direction; Second transport that is disposed on the other side of the partition wall and transports the developer transferred from the first transport member through the opening on the side of the sub spiral portion in a direction opposite to the transport direction by the first transport member. And a restricting means for restricting the flow of the developer toward the discharge opening through a space sandwiched between the partition wall and the sub spiral portion.
本発明の現像装置では、第1搬送部材と第2搬送部材の高速回転によって顕著となる現像剤の流れを、隔壁と副スパイラル部とに挟まれた空間に配置した制限手段によって抑制する。回転速度によって現像剤の流れが大きく変動する隔壁と前記副スパイラル部とに挟まれた空間を通じてでなく、回転速度によって現像剤の流れが大きく変動しない現像容器と副スパイラル部とに挟まれた空間を通じて排出開口部へ現像剤を導く。 In the developing device of the present invention, the developer flow that becomes noticeable due to the high-speed rotation of the first conveying member and the second conveying member is suppressed by the limiting means arranged in the space sandwiched between the partition wall and the sub spiral portion. The space sandwiched between the developer container and the sub-spiral portion where the developer flow does not vary greatly due to the rotational speed, not through the space sandwiched between the partition wall and the sub-spiral portion where the developer flow largely varies depending on the rotational speed. Through to the discharge opening.
このため、制限手段によって妨げられただけ、高速回転時に排出開口部を通じて排出される二成分現像剤が少なくなる。低速回転時には、同じ空間を通じて排出開口へ向かう二成分現像剤の流れが顕著でないため、排出開口部を通じて排出される二成分現像剤は高速回転時ほどには削減されない。 For this reason, the two-component developer discharged through the discharge opening at the time of high speed rotation is reduced only by being hindered by the limiting means. At the time of low-speed rotation, the flow of the two-component developer toward the discharge opening through the same space is not remarkable, so the two-component developer discharged through the discharge opening is not reduced as much as at the time of high-speed rotation.
従って、搬送部材の回転速度が変化しても排出開口を通じた二成分現像剤の排出量が安定して適正に制御される。なお、第1搬送部材と第2搬送部材の高速回転によって排出開口へ向かう二成分現像剤の流れが顕著となるメカニズムについては後述する。 Therefore, even if the rotation speed of the conveying member changes, the discharge amount of the two-component developer through the discharge opening is stably and appropriately controlled. Note that the mechanism by which the flow of the two-component developer toward the discharge opening becomes remarkable due to the high-speed rotation of the first transport member and the second transport member will be described later.
以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。本発明は、各壁と搬送部材とに挟まれた空間を通じて排出開口へ向かう二成分現像剤の流れが制限されている限りにおいて、実施形態の構成の一部または全部を、その代替的な構成で置き換えた別の実施形態でも実施できる。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the present invention, as long as the flow of the two-component developer toward the discharge opening through the space sandwiched between the walls and the conveying member is limited, a part or all of the configuration of the embodiment is replaced with the alternative configuration. Other embodiments replaced with can also be implemented.
従って、現像装置を共通とする種々の形態の画像形成装置で同様に実施できる。中間転写型、記録材搬送体型、タンデム型、1ドラム型、フルカラー、モノクロの区別無く実施できる。二成分現像剤を用いる現像装置のみならず、長時間の攪拌によって帯電性能が低下するような一成分現像剤を用いる現像装置でも実施できる。 Therefore, the present invention can be similarly implemented in various types of image forming apparatuses that share a developing device. It can be carried out without distinction between an intermediate transfer type, a recording material conveyance type, a tandem type, a single drum type, full color, and monochrome. Not only a developing device using a two-component developer but also a developing device using a one-component developer whose charging performance is lowered by stirring for a long time.
本実施形態では、トナー像の形成/転写に係る主要部のみを説明するが、本発明は、必要な機器、装備、筐体構造を加えて、プリンタ、各種印刷機、複写機、FAX、複合機等、種々の用途で実施できる。 In the present embodiment, only main parts related to toner image formation / transfer will be described. However, the present invention includes a printer, various printing machines, a copier, a fax machine, a composite machine, in addition to necessary equipment, equipment, and a housing structure. It can be implemented in various applications such as a machine.
なお、特許文献1に示される画像形成装置の一般的な事項については、図示を省略して重複する説明を省略する。 In addition, about the general matter of the image forming apparatus shown by patent document 1, illustration is abbreviate | omitted and the overlapping description is abbreviate | omitted.
<画像形成装置>
図1は第1実施形態の画像形成装置の構成の説明図である。
<Image forming apparatus>
FIG. 1 is an explanatory diagram of a configuration of the image forming apparatus according to the first embodiment.
図1に示すように、画像形成装置100は、中間転写ベルト10の下向き面に沿って画像形成部Pa、Pb、Pc、Pdを配列したタンデム型中間転写方式のフルカラープリンタである。
As shown in FIG. 1, the
画像形成部Paでは、感光ドラム1aにイエロートナー像が形成されて中間転写ベルト10に一次転写される。画像形成部Pbでは、感光ドラム1bにマゼンタトナー像が形成されて中間転写ベルト10のイエロートナー像に重ねて一次転写される。画像形成部Pc、Pdでは、それぞれ感光ドラム1c、1dにシアントナー像、ブラックトナー像が形成されて同様に中間転写ベルト10に順次重ねて一次転写される。
In the image forming portion Pa, a yellow toner image is formed on the
中間転写ベルト10に一次転写された四色のトナー像は、二次転写部T2へ搬送されて記録材Pへ一括二次転写される。四色のトナー像を二次転写された記録材Pは、定着装置15で加熱加圧を受けて表面にトナー像を定着された後に、排出ローラ16を通じて上部トレイ17へ排出される。
The four-color toner images primarily transferred to the
分離ローラ21は、記録材カセット20から引き出した記録材Pを1枚ずつに分離して、レジストローラ22へ送り出す。レジストローラ22は、停止状態で記録材Pを受け入れて待機させ、中間転写ベルト10のトナー像にタイミングを合わせて記録材Pを二次転写部T2へ送り込む。
The
定着装置15は、ヒータを設けた定着ローラ15aに加圧ローラ15bを圧接して加熱ニップを形成する。記録材Pは、加熱ニップで挟持搬送される過程で、加熱加圧を受けてトナー像を溶融させ、フルカラー画像を表面に定着される。
The fixing device 15 presses the
画像形成部Pa、Pb、Pc、Pdは、現像装置4a、4b、4c、4dで用いるトナーの色がイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックと異なる以外は、ほぼ同一に構成される。以下では、画像形成部Paについて説明し、他の画像形成部Pb、Pc、Pdについては、説明中の符号末尾のaを、b、c、dに読み替えて説明されるものとする。
The image forming portions Pa, Pb, Pc, and Pd are substantially the same except that the color of toner used in the developing
画像形成部Paは、感光ドラム1aを囲んで帯電ローラ2a、露光装置3、現像装置4a、一次転写ローラ5a、クリーニング装置6aを配置している。
The image forming unit Pa surrounds the
感光ドラム1aは、アルミニウム製シリンダの外周面に帯電極性が負極性の感光層を形成しており、切り替え可能な複数段階のプロセススピードで回転する。帯電ローラ2aは、直流電圧に交流電圧を重畳した振動電圧を印加されて感光ドラム1aに従動回転することにより、感光ドラム1aの表面を一様な負極性の電位に帯電させる。
The
露光装置3は、イエローの分解色画像を展開した走査線画像データをON−OFF変調したレーザービームを回転ミラーで走査して、帯電した感光ドラム1aの表面に画像の静電像を書き込む。現像装置4aは、二成分現像剤を攪拌して帯電させ、穂立ち状態で現像スリーブ43に担持させて、感光ドラム1aを摺擦する。直流電圧に交流電圧を重畳した振動電圧を現像スリーブ43に印加することで、現像スリーブ43に対して相対的に正極性になった静電像(露光部)に負極性に帯電した非磁性トナーが移転して、静電像が反転現像される。
The
一次転写ローラ5aは、中間転写ベルト10の内側面を押圧して、感光ドラム1aと中間転写ベルト10との間に一次転写部を形成する。一次転写ローラ5aに正極性の直流電圧が印加されることにより、感光ドラム1aに担持された負極性のトナー像が、一次転写部を通過する中間転写ベルト10へ一次転写される。
The
中間転写ベルト10は、テンションローラ12、駆動ローラ11、張架ローラ13に掛け渡して支持され、駆動ローラ11に駆動されて矢印R2方向に回転する。二次転写ローラ14は、接地電位に接続された張架ローラ13によって内側面を張架された中間転写ベルト10に当接して二次転写部T2を形成する。二次転写ローラ14に正極性の直流電圧が印加されることで、中間転写ベルト10に担持されたトナー像が記録材Pに二次転写される。
The
<現像装置>
図2は現像装置の内部構造を説明する斜視図である。図3は画像形成装置の奥側から見た現像装置の断面図である。図4は現像剤排出口の付近を拡大した断面図である。図5は副スパイラル部を設けた搬送スクリューの斜視図である。
<Developing device>
FIG. 2 is a perspective view illustrating the internal structure of the developing device. FIG. 3 is a cross-sectional view of the developing device viewed from the back side of the image forming apparatus. FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view of the vicinity of the developer discharge port. FIG. 5 is a perspective view of a conveying screw provided with a sub spiral portion.
図2に示すように、現像容器42は、非磁性トナーと磁性キャリアとからなる二成分現像剤を収容しており、非磁性トナーと磁性キャリアの混合比は重量比で1:9程度である。ここで、非磁性トナーと磁性キャリアの混合比は、トナーの帯電量、キャリアの粒径、画像形成装置(100:図1)の構成等に応じて適正に調整されているが、必ずしもこの数値には限定されない。
As shown in FIG. 2, the developing
図3は、画像形成装置(100:図1)の奥側から現像装置4aを見た断面を示しており、紙面の奥側が二成分現像剤が排出される正面側に対応している。図3に示すように、現像装置4aは、現像容器42の感光ドラム1aに対向した現像領域の部分が開口しており、開口部から一部露出するように、現像スリーブ43が回転可能に設置されている。現像スリーブ43の内部には、複数の固定磁極を設けたマグネット44が非回転に配置されている。現像スリーブ43は、非磁性材料で形成され、現像動作時には矢印A方向に回転して、現像容器42内の二成分現像剤をマグネット44の磁力で層状に保持して現像領域に搬送する。現像スリーブ43は、現像領域で感光ドラム1aに非磁性トナーだけを供給して、感光ドラム1a上に形成されている静電像を現像する。静電像を現像した後、現像スリーブ43上の二成分現像剤は、現像スリーブ43の回転に従って現像容器42内に回収される。
FIG. 3 shows a cross section when the developing
現像装置4aは、第1搬送部材の一例である搬送スクリュー46の回転速度が切り替えられても、現像容器42内部の二成分現像剤を一定量に保つ現像剤自動排出機能を有する。
The developing
図2に示すように、現像容器42の内部は、二成分現像剤を受け渡すための開口部47a、47bが両端に形成された長手方向の隔壁47によって仕切られる。隔壁47を挟んで、二成分現像剤の搬送方向が逆方向に設定された一対の搬送スクリュー45、46が配置されている。第1搬送部材の一例である搬送スクリュー46が矢印C方向に二成分現像剤を攪拌しつつ搬送し、第2搬送部材の一例である搬送スクリュー45が矢印B方向に二成分現像剤を攪拌しつつ搬送する。隔壁47の一方の側に搬送スクリュー46が配置され、他方の側に搬送スクリュー45が配置される。隔壁47の長手方向の両端に形成された開口部47a、47bを通じて、一方の搬送スクリュー46と他方の搬送スクリュー45とが二成分現像剤をスムーズに受け渡すことで、二成分現像剤が現像容器42の内部を循環する。
As shown in FIG. 2, the inside of the developing
副スパイラル部側の開口部47aを通じて、搬送スクリュー46から搬送スクリュー45へ二成分現像剤が受け渡され、搬送スクリュー45に搬送される過程で二成分現像剤が現像スリーブ43へ撒き散らされるように受け渡される。
The two-component developer is transferred from the conveying
搬送スクリュー46における二成分現像剤の搬送方向の下流側には、二成分現像剤の循環経路外から循環経路内に押し戻すように二成分現像剤を搬送する返しスクリュー50が接続されている。そして、搬送スクリュー46の主スパイラル部(46m:図5)と返しスクリュー50(副スパイラル部)の継ぎ目に対向する位置に、搬送スクリュー46から搬送スクリュー45へ二成分現像剤を受け渡すための開口部47aがある。
A
図4に示すように、返しスクリュー50による二成分現像剤の搬送方向の上流に、循環する二成分現像剤の一部を現像容器42の外へ排出するための排出開口53が設けられている。搬送スクリュー46の主スパイラル部によって排出開口53へ向かって搬送される二成分現像剤の大部分は、返しスクリュー50に押し戻されて排出開口53からの排出を逃れる。そして、返しスクリュー50に押し戻されなかった二成分現像剤が排出開口53を通じて現像容器42の循環経路から排出される。
As shown in FIG. 4, a
返しスクリュー50の長さ、直径、ピッチは、現像装置4aの構成や排出条件、現像容器42内の二成分現像剤量、目標とする排出量に応じて適宜変更される。例えば、返しスクリュー50の長さが長過ぎると、必要以上に二成分現像剤の排出が抑制される結果、現像容器42内の二成分現像剤の帯電性能の低下が進行してしまう。逆に、返しスクリュー50の長さが短か過ぎると、必要以上に二成分現像剤が排出されて現像容器42内の二成分現像剤量が不足して現像に支障をきたす。
The length, diameter, and pitch of the
返しスクリュー50の搬送方向の最上流に、排出開口53を覆い隠すように円板状のつば部51が設けられている。長手方向で排出開口53に重なるように排出開口53に対向する円板部(51)が副スパイラル部に連結されている。
A disc-shaped
つば部51は、搬送スクリュー46の主スパイラル部と返しスクリュー50との搬送能力差によって排出開口53に向かって搬送されてきた二成分現像剤の慣性力差を低減させる。つば部51は、返しスクリュー50の搬送羽根の末端の谷を通じて排出開口53へ落ち込む二成分現像剤を無くして、二成分現像剤の排出量を安定させる。
The
つば部51は、返しスクリュー50の排出開口53に対向する末端を覆ってスクリューの谷を排出開口53側へ露出させない。つば部51を設けた返しスクリューを採用することで、搬送スクリュー46の回転速度を遅い側に切り替えても必要な排出量が確保されるとともに、搬送スクリュー46の回転速度を速い側に切り替えても二成分現像剤の排出量が急増しなくなる。
The
排出開口53の中心を貫通して、返しスクリュー50に連結された排出スクリュー49が配置されている。排出スクリュー49は、つば部51を乗り越えて落下してきた二成分現像剤を排出開口53を通じて運び出し、現像剤排出口48へ搬送して現像装置4a外へ排出する。
A
図2を参照して図5に示すように、第1搬送部材の一例である搬送スクリュー46は、排出開口53へ向かう現像剤の流れを逆方向に付勢する副スパイラル部(50)を主スパイラル部46mに連結している。主スパイラル部46mは、二成分現像剤の循環経路の現像剤を排出開口53へ向かって搬送する。
As shown in FIG. 5 with reference to FIG. 2, the conveying
<補給用二成分現像剤の補給制御>
図6は遮蔽部が無い比較例の現像装置における二成分現像剤の流れの説明図である。
<Supply control of replenishment two-component developer>
FIG. 6 is an explanatory diagram of the flow of the two-component developer in the developing device of the comparative example having no shielding part.
図3に示すように、画像形成によって消費された非磁性トナーは、新品の磁性キャリアを一定の割合で含んだ補給用二成分現像剤として、補給機構31により現像容器42の搬送スクリュー46の上流側(本体奥側)に補給される。現像装置4aへの補給用二成分現像剤の補給は、補給機構31のホッパーから補給スクリュー32の回転によって行なわれ、現像容器42上側の補給口から受け取る。補給用二成分現像剤は、補給用の非磁性トナー中に、一定の割合(重量比にして10%程度)で磁性キャリアを含んだ二成分現像剤を使用しているが、磁性キャリアの混合比率はこれに限定されるものではない。
As shown in FIG. 3, the non-magnetic toner consumed by the image formation is supplied upstream of the conveying
補給用二成分現像剤の補給量は、補給機構31の補給スクリュー32の回転数によっておおよそ定められる。制御部30は、補給スクリュー32の回転のON/OFF、回転速度を制御して、現像容器42内部の二成分現像剤のトナー濃度を一定に保つように補給用二成分現像剤の補給を行う。
The replenishment amount of the replenishment two-component developer is roughly determined by the rotation speed of the
このとき、現像容器42内の二成分現像剤の量は、画像形成にともなって次第に増加する。画像形成によって非磁性トナーは消費されるが、磁性キャリアは消費されずに現像容器42内部に残って循環し続けるため、現像容器42内の二成分現像剤量が増加してしまう。二成分現像剤量が増加した場合、図4に示す返しスクリュー50およびつば部51を現像剤が乗り越えて排出開口53へ落ち込んで排出スクリュー49へ受け渡され、現像剤排出口48に搬送される。現像剤排出口48に搬送された回収現像剤は、現像剤排出口48から排出されて不図示の現像剤回収パイプに合流し、現像剤回収パイプを通じて不図示の回収容器にまとめて回収貯蔵される。
At this time, the amount of the two-component developer in the developing
このようにして、消費された非磁性トナーが補給用二成分現像剤によって補給される一方で、並行して、磁性キャリアが過剰になった現像容器42内の二成分現像剤が少しずつ排出される。現像容器42内の二成分現像剤量を一定に保つように、二成分現像剤の入れ替えが自動的に徐々に行われることで現像剤自動排出機能が実現される。
In this way, the consumed non-magnetic toner is replenished by the replenishing two-component developer, and in parallel, the two-component developer in the developing
現像装置4aでは、搬送スクリュー45、46が等速で回転し続け、現像容器42内の二成分現像剤の循環速度が常に一定であれば、二成分現像剤の入れ替えプロセスが安定して問題なく行われる。
In the developing
しかし、図1を参照して図3に示すように、画像形成装置100では、プロセススピードを等速=120mm/sec、1/2速=60mm/sec、1/3速=40mm/secに切り替えて厚紙対応や高解像度対応を行っている。例えば、厚紙モードでは、トナー像を定着させる際の記録材の熱吸収量が大きくて定着装置15では十分な加熱ができなくなるため、厚さ段階に応じてプロセススピードを1/2速又は1/3速に低下させる。また、高解像度モードでは、プロセススピードを1/2速に低下させて、副走査方向の走査線密度を2倍に増加させる。
However, as shown in FIG. 3 with reference to FIG. 1, in the
そして、プロセススピードの切り替えに伴って、搬送スクリュー45、46の回転速度は、等速=300rpm、1/2速=150rpm、1/3速=100rpmに切り替えられる。搬送スクリュー45、46がこのように複数の回転速度を持つ場合、搬送スクリュー46によって搬送されて返しスクリュー50の終端部まで到達する二成分現像剤量が変動するため、現像剤自動排出機能についても、複数の回転速度に対応させる必要がある。
As the process speed is switched, the rotation speeds of the conveying
図6に示すように、搬送スクリュー45、46が矢印のように回転して、副スパイラル(50)側の開口部47aを通じて搬送スクリュー46から搬送スクリュー45へ矢印F1のように二成分現像剤が流れて受け渡される。複数のプロセススピードを同一の現像装置4aで使用する場合、次のような現象が起きる。
As shown in FIG. 6, the conveying
搬送スクリュー45、46の回転速度が等速=300rpmになると、開口部47aを通じて搬送スクリュー45へ受け渡されるべき二成分現像剤の一部が開口部47aを通じて矢印F2のように搬送スクリュー46へ押し戻される傾向が高まる。搬送スクリュー45から搬送スクリュー46へ逆流した二成分現像剤は、搬送スクリュー46に搬送されて排出開口53へ向かう二成分現像剤の流れに合流して排出開口53へ押し寄せる。その結果、つば部51を乗り越えて排出開口53へ落ち込む二成分現像剤が急増するという現象が起きる。一方、搬送スクリュー45、46の回転速度が1/2速=150rpm、1/3速=100rpmになると、この現象は発生しないことが確認されている。
When the rotational speeds of the conveying
すなわち、等速の場合は、1/2速の場合と比較して搬送スクリュー45、46の回転速度及び搬送速度が高速となる。そして、搬送スクリュー45には、スクリューの羽根に傾斜がついているため、二成分現像剤の搬送方向(矢印B)以外に、スクリュー断面半径方向にも二成分現像剤を搬送しようとする力が働く。スクリュー断面半径方向に搬送された二成分現像剤は、開口部47aを通じて搬送スクリュー46から搬送スクリュー45へ受け渡される二成分現像剤の流れと衝突して、二成分現像剤の界面高さが盛り上がる。そのように盛り上がった二成分現像剤が返しスクリュー50の外側を流れてつば部51を乗り越えることにより、排出開口53へ落ち込んで排出スクリュー49に到達する。
That is, in the case of the constant speed, the rotational speed and the transport speed of the transport screws 45 and 46 are higher than in the case of the 1/2 speed. Since the screw blades are inclined on the conveying
一方、搬送スクリュー45、46の回転数が低い場合は、スクリュー断面半径方向に現像剤を搬送しようとする力が小さいため、矢印F2のような二成分現像剤の流れは発生せず、搬送スクリュー45から搬送スクリュー46への逆流は生じない。よって、搬送スクリュー45から搬送スクリュー46へ戻る二成分現像剤の流れは、高速回転の方が大きくなり、1/2速に比べ等速の方がより多くの二成分現像剤が返しスクリュー50の終端まで到達する。
On the other hand, when the number of rotations of the conveying
このため、等速、1/2速、1/3速の差による排出開口53へ向かう二成分現像剤の流れの差によって、全てのプロセススピードにて適切な現像剤排出量を確保できないという問題点があった。
For this reason, there is a problem in that an appropriate developer discharge amount cannot be secured at all process speeds due to the difference in the flow of the two-component developer toward the
そこで、以下の実施例では、隔壁47と返しスクリュー50とに挟まれた空間をせき止めて、専ら現像容器42と返しスクリュー50とに挟まれた空間を通じて排出開口53へ二成分現像剤を導いている。現像容器42と返しスクリュー50とに挟まれた空間を通じた二成分現像剤の流れは、隔壁47と返しスクリュー50とに挟まれた空間を流れる二成分現像剤の流れほど搬送スクリュー45、46の回転数に影響されないからである。
Therefore, in the following embodiment, the space sandwiched between the
<実施例1>
図7は遮蔽部を設けた実施例1の現像装置における二成分現像剤の流れの説明図である。
<Example 1>
FIG. 7 is an explanatory diagram of the flow of the two-component developer in the developing device of Example 1 provided with a shielding portion.
図3に示すように、実施例1では、開口部47aの縁に位置させて隔壁47と一体に遮蔽部52を形成している。遮蔽部52は、返しスクリュー50の中心高さよりも高い位置で二成分現像剤の流れをせき止める壁構造である。制限手段の一例である遮蔽部52は、隔壁47と返しスクリュー50とに挟まれた空間を通じて排出開口部53へ向かう二成分現像剤の流れを制限する。遮蔽部52は、現像容器42と返しスクリュー50とに挟まれた空間に、隔壁47と返しスクリュー50とに挟まれた空間より多く二成分現像剤が流れるように排出開口部53へ向かう二成分現像剤の流れを制御する。
As shown in FIG. 3, in Example 1, the shielding
図7に示すように、隔壁47の壁面に返しスクリュー50の外径に対して1.0mmの隙間を確保して、返しスクリュー50の外周に沿った輪郭の遮蔽部52を設けている。搬送スクリュー45から搬送スクリュー46へ戻されて排出開口53へ向かう二成分現像剤現像剤の流れ(矢印F2)は、遮蔽部52に衝突して流れを遮断される。その後、遮断された二成分現像剤は、返しスクリュー50に付勢されて矢印F3のように開口部47aを通じて搬送スクリュー45へ向かう流れ(矢印F1)に再合流して、現像容器42内の二成分現像剤の循環経路に戻される。
As shown in FIG. 7, a clearance of 1.0 mm is secured on the wall surface of the
遮蔽部52は、逆流の流れが排出スクリュー49へ到達されるのを防ぐことができればよいので、開口部47aから排出スクリュー49の搬送方向最上流までの間に設置すればどの位置でも効果を発揮する。遮蔽部52のスクリュースラスト方向の長さは規定されない。遮蔽部52の高さは現像装置4aの構成や排出条件、目標とする現像容器42の二成分現像剤量により適宜変更される。仮に目標とする現像容器42の二成分現像剤量に対して遮蔽部52の高さが低すぎると逆流を遮蔽することが難しくなり、十分な効果がえられない。
Since the shielding
以上のことから搬送スクリュー45、46の回転速度変化による二成分現像剤の流れの変化を減少できる。従って、等速から1/3速まで、速度差によってつば部51を乗り越えて排出スクリュー49に到達する二成分現像剤量が変動することを抑制できる。結果、現像剤排出口48からの二成分現像剤排出量の変動を抑制できる。
From the above, the change in the flow of the two-component developer due to the change in the rotation speed of the conveying
以上説明したように、本発明では現像容器42や搬送スクリュー45、46、隔壁47などの基本構成には変更を加えず、隔壁47のごく一部分のみの変更で現像剤自動排出機能を改善している。複数の攪拌速度において、二成分現像剤の排出量を安定させて、現像容器42内の二成分現像剤量を一定に保つことができる。簡単な構成で二成分現像剤を徐々に自動交換してメンテナンス性を上げることができ、且つ、様々な現像攪拌速度に対応できる低価格の長寿命な現像装置を実現している。
As described above, in the present invention, the developer automatic discharge function is improved by changing only a small part of the
攪拌速度が切り替わった際に、現像剤排出口48から排出される二成分現像剤量が過剰に変化しないため、現像容器42内の現像剤量が一定に保たれる。複数の画像形成プロセススピードに対応できる現像装置を実現して、複数の紙搬送速度に対応可能、且つ現像剤自動排出機能を有する画像形成装置100が提供される。
When the stirring speed is switched, the amount of the two-component developer discharged from the
<実施例2>
図8は排出開口へ落ち込む二成分現像剤の流れの説明図である。図9は実施例2における遮蔽部の厚みの説明図である。
<Example 2>
FIG. 8 is an explanatory diagram of the flow of the two-component developer falling into the discharge opening. FIG. 9 is an explanatory diagram of the thickness of the shielding portion in the second embodiment.
図8の(a)に示すように、実施例2でも、開口部47aの縁に位置させて、隔壁47と一体に遮蔽部52を形成している。遮蔽部52は、返しスクリュー50の中心高さよりも高い位置で二成分現像剤の流れをせき止める壁構造である。制限手段の一例である遮蔽部52は、隔壁47と返しスクリュー50とに挟まれた空間を通じて排出開口部53へ向かう二成分現像剤の流れを制限する。
As shown in FIG. 8A, also in the second embodiment, the shielding
遮蔽部52は、隔壁47と返しスクリュー50とに挟まれた空間を通じて排出開口53へ向かう二成分現像剤の流れをせき止める。このため、隔壁47と返しスクリュー50とに挟まれた空間を通じて排出開口53へ向かう二成分現像剤の流れの増減が、図中に黒く塗り潰した矢印で示すように排出開口53へ落ち込む二成分現像剤の量に影響しなくなる。このため、つば部51を超えて排出開口へ落ち込む二成分現像剤は、専ら現像容器42と返しスクリュー50とに挟まれた空間を通じて排出開口53へ向かって搬送される。現像容器42と返しスクリュー50とに挟まれた空間の流れは、隔壁47と返しスクリュー50とに挟まれた空間の流れほど搬送スクリュー45、46の回転数に影響されないので、回転数を切り替えても期待どおりの排出量(排出割合)を確保できる。
The shielding
図3の(b)に示すように、これに対して、遮蔽部を設けていない比較例では、搬送スクリュー45、46の回転数に大きく影響される隔壁47と返しスクリュー50とに挟まれた空間の流れがつば部51を超えて排出開口へ落ち込む。このため、実施例2に比較して、搬送スクリュー45、46の回転数を切り替えた際の排出量(排出割合)を制御できなくなる。
On the other hand, as shown in FIG. 3B, in the comparative example in which the shielding portion is not provided, it is sandwiched between the
図9に示すように、実施例2では、二成分現像剤の搬送方向における遮蔽部52の厚みは、副スパイラル部の一例である返しスクリュー50の1ピッチよりも大きい。このため、返しスクリュー50の360度の回転中、どの回転角度であっても、遮蔽部52が二成分現像剤の流れを排出開口53側へ漏らさない。
As shown in FIG. 9, in Example 2, the thickness of the shielding
<実施例3>
図2に示すように、実施例1、2では、現像スリーブ43から遠い側の搬送スクリュー46に副スパイラルを設けて二成分現像剤の排出量を制御していた。これに対して実施例3では、現像スリーブ43に近い側の搬送スクリュー45の下流側に副スパイラルを設けて二成分現像剤の排出量を制御する。すなわち、現像スリーブ43で非磁性トナーが消費された直後の二成分現像剤を、搬送スクリュー45の下流側の突き当たりに設けた排出開口から排出させる。
<Example 3>
As shown in FIG. 2, in the first and second embodiments, the auxiliary screw is provided in the
1a、1b、1c、1d 感光ドラム
2a、2b、2c、2d 帯電ローラ
3 露光装置
4a、4b、4c、4d 現像装置
5a、5b、5c、5d 一次転写ローラ
10 中間転写ベルト
14 二次転写ローラ
15 定着装置
42 現像容器
43 現像スリーブ(現像剤担持体)
45 搬送スクリュー(第2搬送部材)
46 搬送スクリュー(第1搬送部材)
47 隔壁
47a、47b 開口部
48 現像剤排出口
49 排出スクリュー
50 返しスクリュー(副スパイラル部)
51 つば部
52 遮蔽部(制限手段)
53 排出開口
1a, 1b, 1c, 1d Photosensitive
45 Conveying screw (second conveying member)
46 Conveying screw (first conveying member)
47
51
53 Discharge opening
Claims (5)
前記隔壁の一方の側に配置され、現像剤を前記排出開口へ向かって長手方向に搬送する主スパイラル部に、前記排出開口へ向かう現像剤の流れを逆方向に付勢する副スパイラル部を連結された第1搬送部材と、
前記隔壁の他方の側に配置され、前記副スパイラル部側の前記開口部を通じて前記第1搬送部材から受け渡された現像剤を前記第1搬送部材による搬送方向と逆方向に搬送する第2搬送部材と、を備える現像装置において、
前記隔壁と前記副スパイラル部とに挟まれた空間を通じて前記排出開口部へ向かう現像剤の流れを制限する制限手段を備えたことを特徴とする現像装置。 A developer container in which a developer discharge opening is disposed on one abutting surface in the longitudinal direction, and the interior is partitioned by a longitudinal partition having openings at both ends for delivering the developer;
Connected to the main spiral part that is arranged on one side of the partition wall and conveys the developer in the longitudinal direction toward the discharge opening, and a sub spiral part that urges the developer flow toward the discharge opening in the reverse direction A first conveying member,
Second transport that is disposed on the other side of the partition wall and transports the developer transferred from the first transport member through the opening on the sub spiral portion side in a direction opposite to the transport direction by the first transport member. A developing device comprising: a member;
A developing device, comprising: a restricting unit that restricts a flow of the developer toward the discharge opening through a space sandwiched between the partition wall and the sub spiral portion.
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