JP2011128248A - Developing device, and process cartridge and image forming apparatus employing the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、トナーとキャリアとを含む二成分現像剤を用いる現像装置、並びにこれを用いたプロセスカートリッジ及び画像形成装置に関するものである。 The present invention relates to a developing device using a two-component developer containing toner and a carrier, and a process cartridge and an image forming apparatus using the developing device.
従来電子写真方式の画像形成装置においては、トナーとキャリアとを含む二成分現像剤を用いた現像装置を小型化する手段として、2つの撹拌搬送部材を上下方向に配置し、水平方向の幅を小さくした構成が知られている。この構成は、例えば、上方に配置された第一攪拌搬送部材によって現像剤担持体に現像剤を供給する供給搬送路と、下方に配置された第二攪拌搬送部材によって現像剤担持体から現像剤を回収する回収搬送路とからなる。供給搬送路の下流側と回収搬送路の上流側とは開口を介して連通しており、供給搬送路の上流側と回収搬送路の下流側とは開口を介して連通しており、現像剤が循環する。供給搬送路から供給され現像領域を通過しトナー濃度が低下した現像剤は、供給搬送路内に戻らず回収搬送路内に回収され再度新しいトナーと十分に攪拌されるまで供給搬送路(現像領域)に戻ってこない。そのため、現像剤担持体上のトナー濃度変動を小さくできる構成である。 In a conventional electrophotographic image forming apparatus, as a means for downsizing a developing device using a two-component developer including toner and a carrier, two agitating and conveying members are arranged in the vertical direction, and the horizontal width is increased. A small configuration is known. In this configuration, for example, a developer conveying member is supplied from the developer carrying member to the developer carrying member by the first agitating and conveying member disposed above, and the developer conveying member is disposed to the developer by the second stirring and conveying member disposed below. And a recovery conveyance path for recovering. The downstream side of the supply conveyance path and the upstream side of the collection conveyance path communicate with each other through an opening, and the upstream side of the supply conveyance path and the downstream side of the collection conveyance path communicate with each other via an opening. Circulates. The developer that has been supplied from the supply conveyance path and has passed through the development area and has a reduced toner concentration is not returned to the supply conveyance path, but is collected in the collection conveyance path and is sufficiently stirred with new toner again. ) Will not return. Therefore, the toner density fluctuation on the developer carrying member can be reduced.
二成分現像剤を用いた現像装置は、現像装置内におけるトナー消費に応じて現像装置の一部に設けられたトナー補給口から適宜トナーが補給される。例えば、トナー補給量の制御は、現像剤のトナー濃度(現像剤(トナー+キャリア)に対するトナーの割合)に基づき行われる。トナー濃度は透磁率を測定するセンサを用いて磁化を有するキャリアの量を測定し、その出力結果から推定することができる。トナー濃度を精度よく検知するためには、センサ検知部付近の現像剤を圧縮してやることが必要である。そのために、例えばセンサ検知部に近接する位置で攪拌搬送部材にフィンを立て、センサ検知部付近の現像剤を圧縮する手段等が既に知られている。 In a developing device using a two-component developer, toner is appropriately supplied from a toner supply port provided in a part of the developing device according to toner consumption in the developing device. For example, the toner replenishment amount is controlled based on the toner concentration of the developer (ratio of toner to developer (toner + carrier)). The toner concentration can be estimated from the output result of measuring the amount of carriers having magnetization using a sensor for measuring magnetic permeability. In order to accurately detect the toner density, it is necessary to compress the developer near the sensor detection unit. For this purpose, for example, a means for raising a fin on the agitating / conveying member at a position close to the sensor detection unit and compressing the developer near the sensor detection unit is already known.
また、特許文献1には、適正なトナー濃度を検知する目的で、現像剤担持体と攪拌搬送部材との間の現像剤搬送路内に傾斜面をつけ、この傾斜面上の現像剤のトナー濃度を検知するトナー濃度検知手段を設けた現像装置が開示されている。この現像装置においては、現像剤攪拌搬送部材が現像剤を常時掻き取ることにより、傾斜面上の現像剤が流下し滞留することがない。そのため、適正な現像剤のトナー濃度を検知することができる。
Further, in
ところで、二成分現像剤を用いた現像装置において、装置を小型化し、且つプロセス速度を速くするためには、現像剤担持体の回転数を速くする必要がある。また、現像領域で消費される現像剤量と現像剤担持体に供給される現像剤量とのバランスを成立させるためには、必然的に攪拌搬送部材の回転数も速くする必要がある。しかしながら、攪拌搬送部材の回転数を速くすると、現像剤中の空隙率(空気の割合)が増えて現像剤を圧縮することが難しくなり、トナー濃度検知の感度が鈍くなるという問題があった。攪拌搬送部材の回転数が速くなると、センサ検知部に近接する位置で攪拌搬送部材にフィンを立てても、センサ検知部付近の現像剤の空隙率が高くなってしまう。 Incidentally, in a developing device using a two-component developer, in order to reduce the size of the device and increase the process speed, it is necessary to increase the rotational speed of the developer carrier. Further, in order to establish a balance between the amount of developer consumed in the developing region and the amount of developer supplied to the developer carrying member, it is inevitably necessary to increase the rotational speed of the agitating and conveying member. However, if the rotational speed of the agitating and conveying member is increased, the void ratio (air ratio) in the developer increases and it becomes difficult to compress the developer, and there is a problem that the sensitivity of toner density detection becomes dull. When the rotation speed of the agitating / conveying member is increased, the porosity of the developer in the vicinity of the sensor detecting unit is increased even if the fin is set up on the agitating / conveying member at a position close to the sensor detecting unit.
また、特許文献1に開示されている現像装置では、適正なトナー濃度を検知するために傾斜面上にある現像剤のトナー濃度を検知している。しかしながら、特許文献1に開示されている現像装置においても、攪拌搬送部材の回転数が速くなると、現像剤搬送路内の傾斜面上にある現像剤にも攪拌搬送部材による搬送力が及んで空隙率が高くなり、やはりトナー濃度の検知精度が低下してしまう。
In the developing device disclosed in
本発明は以上の問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、現像装置を小型化して現像剤担持体や攪拌搬送部材の回転数を速くしても、トナー濃度の検知精度が高い現像装置、及びこれを用いた画像形成装置を提供することである。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to develop with high toner density detection accuracy even if the developing device is downsized and the number of rotations of the developer carrier and the agitation transport member is increased. And an image forming apparatus using the same.
上記課題を解決するため、請求項1の発明は、トナーと磁性キャリアとを含む二成分現像剤を表面上に担持して回転し、潜像担持体と対向する箇所で該潜像担持体の表面の潜像にトナーを供給して現像する現像剤担持体と、該現像剤担持体の軸線方向に沿って現像剤を搬送する第1攪拌搬送部材を配置した第1搬送路と、該第1搬送路の下方に配置されると共に、現像剤を該第1攪拌搬送部材による搬送方向とは逆方向に搬送する第2攪拌搬送部材を配置した第2搬送路と、第1搬送路の搬送方向上流側と第2搬送路の搬送方向下流側を連通する第1連通口と、第1搬送路の搬送方向下流側と第2搬送路の搬送方向上流側を連通する第2連通口とを備える現像装置において、上記第2連通口から落下する現像剤を受けるために傾斜して形成された剤受面と、該剤受面で現像剤のトナー濃度を検知するトナー濃度検知手段とを備えることを特徴するものである。
請求項2の発明は、請求項1の現像装置において、上記第2攪拌搬送部材は、上記剤受面に近接する位置では当該位置の搬送方向下流側に比べ搬送力が低減することを特徴とするものである。
請求項3の発明は、請求項1の現像装置において、上記第2攪拌搬送部材による搬送力が上記剤受面上の現像剤に及ばないことを特徴とするものである。
請求項4の発明は、請求項1、2、又は3の現像装置において、上記剤受面の水平面からの傾斜角度は30度以上であることを特徴とするものである。
請求項5の発明は、請求項4の現像装置において、上記剤受面の水平面からの傾斜角度は、60度以下であることを特徴とするものである。
請求項6の発明は、請求項1、2、3、4又は5の現像装置において、当該現像装置にトナーを補給するトナー補給位置は、上記トナー濃度検知手段よりも現像剤搬送方向下流側であって、且つ上記現像剤担持体から現像剤を回収する回収搬送路の現像剤搬送方向上流側であることを特徴とするものである。
請求項7の発明は、少なくとも潜像担持体と該潜像担持体上の潜像を現像する現像手段とが一体的に支持され、画像形成装置本体に対して着脱可能に構成されるプロセスカートリッジにおいて、上記現像手段として、請求項1、2、3、4、5、又は6の現像装置を用いることを特徴とするものである。
請求項8の発明は、少なくとも潜像担持体と、該潜像担持体表面を帯電させる帯電手段と、該潜像担持体上に静電潜像を形成する潜像形成手段と、該静電潜像を現像する現像手段とを有する画像形成装置において、該現像手段として、請求項1、2、3、4、5、又は6の現像装置を用いることを特徴とするものである。
本発明においては、剤受面上に落下する現像剤は、剤受面が傾斜しているため剤受面上に滞留することなく常に流動している。そして、剤受面上に突き当たった現像剤は、落下(重力)により圧縮され空隙率が低減する。そのため、第1攪拌搬送部材及び第2攪拌搬送部材の回転数を速くして第1搬送路及び第2搬送路内の現像剤の空隙率が増大しても、剤受面上に落下した現像剤は空隙率が低減される。トナー濃度検知手段は、剤受面上の空隙率の低減した現像剤のトナー濃度を検知するので、精度良くトナー濃度を検知することができる。
In order to solve the above-mentioned problems, the invention of
According to a second aspect of the present invention, in the developing device according to the first aspect, the second stirring and conveying member has a conveying force that is reduced at a position close to the agent receiving surface compared to the downstream side in the conveying direction of the position. To do.
According to a third aspect of the present invention, in the developing device of the first aspect, the conveying force by the second agitating / conveying member does not reach the developer on the agent receiving surface.
According to a fourth aspect of the present invention, in the developing device according to the first, second, or third aspect, an inclination angle of the agent receiving surface from a horizontal plane is 30 degrees or more.
According to a fifth aspect of the present invention, in the developing device of the fourth aspect, an inclination angle of the agent receiving surface from a horizontal plane is 60 degrees or less.
According to a sixth aspect of the present invention, in the developing device of the first, second, third, fourth or fifth aspect, the toner replenishing position for replenishing toner to the developing device is downstream of the toner density detecting means in the developer transport direction. In addition, it is an upstream side in the developer conveyance direction of the collection conveyance path for collecting the developer from the developer carrying member.
According to a seventh aspect of the present invention, at least the latent image carrier and the developing means for developing the latent image on the latent image carrier are integrally supported, and the process cartridge is configured to be detachable from the image forming apparatus main body. In the above, the developing device of
The invention of claim 8 includes at least a latent image carrier, charging means for charging the surface of the latent image carrier, latent image forming means for forming an electrostatic latent image on the latent image carrier, and the electrostatic An image forming apparatus having a developing unit that develops a latent image uses the developing device according to
In the present invention, the developer falling on the agent receiving surface always flows without staying on the agent receiving surface because the agent receiving surface is inclined. Then, the developer hitting on the agent receiving surface is compressed by dropping (gravity) and the porosity is reduced. Therefore, even if the rotation speed of the first agitation conveyance member and the second agitation conveyance member is increased to increase the porosity of the developer in the first conveyance path and the second conveyance path, the development dropped on the agent receiving surface. The agent has a reduced porosity. Since the toner concentration detection means detects the toner concentration of the developer having a reduced porosity on the agent receiving surface, the toner concentration can be detected with high accuracy.
本発明は、現像装置を小型化して現像剤担持体や攪拌搬送部材の回転数を速くしても、トナー濃度の検知精度が高い現像装置、及びこれを用いた画像形成装置を提供できるという優れた効果がある。 The present invention is excellent in that it can provide a developing device with high toner density detection accuracy and an image forming apparatus using the same even if the developing device is downsized and the rotation speed of the developer carrying member and the agitating and conveying member is increased. There is an effect.
以下、本発明を画像形成装置として、タンデム方式のプリンタに適用した実施形態について説明する。図1は、本実施形態に係るプリンタの概略構成を説明する構成図である。このプリンタは、図1に示すように、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色のトナー像を形成する4つの作像ユニット10C、10Y、10M、10Kを備えている(以下添字C、Y、M、Kはシアン、イエロー、マゼンタ、ブラックの各色をそれぞれ示す)。この作像ユニット10C、10Y、10M、10Kは、それぞれ各色のトナー像を担持する像担持体である感光体1C、1Y、1M、1Kを備えている。これら各感光体1の周囲には、各感光体1表面を一様に帯電する帯電装置2C、2Y、2M、2K、各感光体1表面に形成される静電潜像を現像する現像装置3C、3Y、3M、3K、トナー像転写後の各感光体1表面をクリーニングする感光体クリーニング装置4C、4Y、4M、4K等を備えている。また、上記作像ユニット10C、10Y、10M、10Kは、各感光体1の一様に帯電された表面に画像情報に応じたレーザ光を照射して静電潜像を形成する露光装置5C、5Y、5M、5Kを備えている。なお、感光体1は、ドラム状ではなく、ベルト状であってもよい。
Hereinafter, an embodiment in which the present invention is applied to a tandem printer as an image forming apparatus will be described. FIG. 1 is a configuration diagram illustrating a schematic configuration of a printer according to the present embodiment. As shown in FIG. 1, the printer includes four
上記作像ユニット10C、10Y、10M、10Kの下方には、下流側張架ローラ6及び上流側張架ローラ7に掛け回されて記録紙Pを表面に担持して表面移動する転写搬送ベルト8を備えている。転写搬送ベルト8を挟んで各作像ユニット10の感光体1C、1Y、1M、1Kと対向する位置には、転写バイアスローラ9C、9Y、9M、9Kを備えている。下流側張架ローラ6よりも転写搬送ベルト8による記録紙搬送方向下流側には、転写搬送ベルト8から分離した記録紙P上の未定着トナーを定着する定着装置11を備えている。また、プリンタの本体上部には、定着装置11を通過しトナー像が定着した記録紙Pを積載するための排紙トレイ12を備えている。
Below the
上記転写搬送ベルト8の下方には、記録紙Pを収容する複数の給紙カセット13、14、15を備えている。給紙カセット13、14、15と転写搬送ベルト8との間には、転写搬送ベルト8と感光体1C、1Y、1M、1Kとが対向する転写領域に向けて各給紙カセット13、14、15から記録紙Pを供給する給紙搬送装置16を備えている。そして、給紙搬送装置16の用紙搬送方向最下流側には、搬送されてきた記録紙Pを作像ユニット10C、10Y、10M、10Kによる作像タイミングに合わせて供給するレジストローラ対17を備えている。
A plurality of
なお、上記プリンタは、図1中の左右方向において小型になるよう、転写搬送ベルト8が斜め方向に配設され、記録紙Pの搬送方向が斜め方向となっている。これにより、プリンタは、図1中の左右方向における筐体の幅が、A3サイズの記録紙長手方向の長さよりも僅かに長い大きさとなっている。すなわち、プリンタは、内部に記録紙Pを収容するために最低限必要な大きさとされることで大幅に小型化されている。 In the printer, the transfer conveyance belt 8 is disposed in an oblique direction so that the printer is small in the left-right direction in FIG. 1, and the conveyance direction of the recording paper P is oblique. Thereby, the width of the housing in the left-right direction in FIG. 1 is slightly longer than the length in the longitudinal direction of the A3 size recording paper. That is, the printer is greatly reduced in size by being the minimum size required to accommodate the recording paper P therein.
上記構成のプリンタは、画像形成スタートとともに、各作像ユニット10C、10Y、10M、10Kで各色トナー像が形成される。各作像ユニット10C、10Y、10M、10Kでは、感光体1C、1Y、1M、1Kが、図示されないメインモータにより回転駆動され、帯電装置2C、2Y、2M、2Kによって一様帯電された後、露光装置5C、5Y、5M、5Kより、画像を色分解した色毎の画像情報に応じて書込み光Lが照射され、静電潜像が形成される。感光体1C、1Y、1M、1K上に形成された静電潜像は、現像装置3C、3Y、3M、3Kにより現像され、各感光体1C、1Y、1M、1Kの表面上に各色トナー像が形成される。一方、給紙カセット13、14、15のうち選択された給紙カセットから給紙搬送装置16により給紙搬送された記録紙Pは、レジストローラ17によって作像ユニット10C、10Y、10M、10Kによる作像タイミングに合わせて、転写搬送ベルト8の表面上に供給される。そして、転写搬送ベルト8に担持された記録紙Pは転写搬送ベルト8の表面移動によって各色の転写領域に搬送される。
In the printer having the above-described configuration, each color toner image is formed by the
各感光体1C、1Y、1M、1K上に形成されたトナー像は、感光体1C、1Y、1M、1Kと転写搬送ベルト8との対向部となる転写領域で転写バイアスローラ9C、9Y、9M、9Kによって転写搬送ベルト8上に担持された記録紙Pに順次転写される。このようにしてC(シアン)、Y(イエロー)、M(マゼンタ)、K(ブラック)の順で各感光体1C、1Y、1M、1K上に形成されたトナー像が転写され、重ね合わせカラートナー像が記録紙P上に形成される。トナー像を転写された記録紙Pは、転写搬送ベルト8から分離され、定着装置11に搬送され、トナー像が定着されて機外の排紙トレイ12に排出される。一方、記録紙P上にトナー像を転写した後の感光体1C、1Y、1M、1Kは、クリーニング装置4C、4Y、4M、4Kによって転写残トナーの除去がなされ、必要に応じて図示しない除電ランプで除電された後、再度、帯電装置2C、2Y、2M、2Kで一様に帯電される動作を繰り返す。
The toner images formed on the photoconductors 1C, 1Y, 1M, and 1K are transferred to transfer
次に、本発明の特徴部となる現像装置3について詳しく説明する。現像装置3C、3Y、3M、3Kは、画像形成物質として、互いに異なる色のトナーを用いるが、それ以外は同様の構成になっている。このため、以下、添字C、Y、M、Kを省略し、現像装置3として説明する。図2は、現像装置の概略構成を説明する構成図である。図3は、現像装置を図2中矢印C方向から見た、現像容器中の現像剤の流れを説明する模式図である。図4は、現像装置を図2中矢印C方向から見た構成を説明する断面構成図である。図5は、現像装置を図2中矢印方向から見た、現像容器内の現像剤量の分布を説明する模式図である。
Next, the developing
現像装置3は、図2に示すように、現像容器33内に磁性キャリアと磁性又は非磁性のトナーとを含む二成分現像剤である現像剤32を収容している。そして、この現像装置3の現像容器33は、図2中矢印A方向(時計回り方向)に回転駆動する感光体1に対向する位置に開口部を有し、該開口部から現像ローラ34の一部を露出させている。現像ローラ34は、感光体1の表面に形成された静電潜像にトナーを供給して現像を行う現像領域31まで現像容器33内の現像剤32を担持して、図2中矢印B方向(反時計回り方向)に表面移動する現像剤担持体としての現像スリーブ34aを備える。また、現像スリーブ34aの内部には、現像装置3に対して固定された複数の磁石(N1、N2、S1)からなるマグネットローラ34bを備えている。さらに、現像容器33の開口部には、現像スリーブ34a上に担持された現像剤32の層厚規制する剤規制部材35を有している。
As shown in FIG. 2, the developing
現像剤32を収容する現像容器33は、内壁と仕切り板36によって第1搬送路たる供給搬送路37と、第2搬送路たる供給搬送路38とが上下に形成されている。供給搬送路37は、現像スリーブ34aの軸線方向に沿って現像剤32を搬送し、現像スリーブ34aに現像剤32を供給する第1攪拌搬送部材たる供給スクリュ39を備える。回収搬送路38は、現像領域31通過後の現像スリーブ34a上から回収された現像剤32を供給スクリュ39による搬送方向とは逆方向に搬送する第2攪拌搬送部材たる回収スクリュ40を備える。供給スクリュ39は現像ローラ5に対しやや上方、且つ現像スリーブ34aの回転軸に対し回転軸が平行になるように配置され、図2中時計回り方向に回転する。回収スクリュ40は、供給スクリュ39の下方、且つ現像スリーブ34aの回転軸に対し回転軸が平行になるように配置され、現像スリーブ34aと同様に反時計回り方向に回転する。供給スクリュ39と回収スクリュ40とは互いに逆方向に現像剤32を搬送する。また、仕切板36の回転軸方向両端部には、第1連通口たる押上口41及び第2連通口たる落下口42が形成される。
In the
図3に示すように、現像容器33内の現像剤32は、供給スクリュ39及び回収スクリュ40による搬送によって供給搬送路37と回収搬送路38との間を仕切り板36に設けられた押上口41及び落下口42を通じて循環する。供給搬送路37内で供給スクリュ39の搬送方向下流端に到達した現像剤32は、落下口42より落下し、回収搬送路38内の回収スクリュ40の搬送方向上流端に受け渡される。回収搬送路38内の回収スクリュ40の搬送方向下流端に到達した現像剤32は、押上口41より持ち上げられ、供給搬送路37内の供給スクリュ39の搬送方向上流端に受け渡される。
As shown in FIG. 3, the
また、仕切り板36は、現像スリーブ34a側の端部が供給スクリュ39を囲むように立設され後述する障壁43を形成している。障壁43の端部と現像容器33の内壁とで現像スリーブ34a側に開口部が形成されており、供給搬送路37内の現像剤32は該開口部から現像スリーブ34aへ供給される。この開口部は、現像スリーブ34aの軸線方向に延びており、現像幅に亘って現像スリーブ34aへ現像剤32が供給可能にされている。なお、現像装置3においては、後述するように供給搬送路37中の現像剤32の量が搬送方向下流側に行くほど少なくなる傾向があるため、その量の減少に従うように障壁43の端部の高さが搬送方向上流から下流に行くにしたがって低くなるように形成されている。
The
上記構成の現像装置3において、供給搬送路37内の現像剤32は、供給スクリュ39によって軸線方向に搬送されつつ、障壁43を越えて、現像スリーブ34a上に上から落ちるようにして供給される。現像スリーブ34aに供給されずに供給搬送路37内の供給スクリュ39の搬送方向下流端部まで搬送された現像剤32は、仕切り板36に設けられた落下口42から下方の回収搬送路38へ落ちていく。現像スリーブ34aに供給された現像剤32は、現像スリーブ34aの回転と、内設されたマグネットローラ34bの汲み上げ極N1の磁力とによって、現像スリーブ34aの表面に担持されつつ、図2中の矢印B方向に搬送される。すなわち、現像スリーブ34aに供給されて担持された現像剤32のうちの一定量が、現像スリーブ34aに担持されつつ矢印B方向で示すように剤規制部材35との対向部を通過する。このとき、現像スリーブ34aの表面に担持された現像剤32のうち余分な現像剤32は、図2中の矢印B1で示すように剤規制部材35との対向部を通過するときに剤規制部材35によって掻き取られる。
In the developing
剤規制部材35との対向部を通過した適正量の現像剤32は、図2中矢印B2で示すように現像スリーブ34aと感光体1との間の現像領域31を通過したのち、現像スリーブ34aから離れ、現像容器33の底部33bへ流れて回収搬送路38へと受け渡される。すなわち、現像スリーブ34a上に担持されて現像領域31に搬送され、現像領域31において感光体1の表面の供給されずに現像スリーブ34a上に残った現像剤32は、現像スリーブ34aの回転に伴って供給搬送路37に回収されるのではなく、回収搬送路38に回収される。
An appropriate amount of the
供給搬送路37の下流端に到達した現像剤32と、現像領域31を通過して現像スリーブ34aの表面から離脱した現像剤32は、回収搬送路38によって搬送され押上口を通じて供給搬送路37の上流端に受け渡される。回収搬送路38内の現像剤32は現像領域31を通過してトナー濃度が低下した現像剤32を含むため、トナーを補給する必要がある。よって、後述するように、透磁率センサ45の検知結果に応じて図示しないトナー補給機構によりトナーが回収搬送路38内に補給される。
The
回収搬送路38内では、供給搬送路37内で搬送方向下流端に到達し仕切り板36の落下口42を通過した現像剤32と、トナー補給口46から補給されたトナーと、現像スリーブ34a表面から離脱した現像剤32とが回収スクリュ40によって攪拌されながら搬送される。回収搬送路38内で搬送方向下流端部に到達した現像剤32は、仕切り板36に設けられた押上口41を通して持ち上げられ、供給搬送路37内の搬送方向上流端部に受け渡される。押上口41での回収搬送路38から供給搬送路37への現像剤32の移動は、回収搬送路38内の搬送方向下流端に溜まった現像剤32の圧力により下から上と押し上げられるようにして現像剤32が受け渡される。
In the
このように、図2乃至図5に示した現像装置3では、供給搬送路37から現像スリーブ34aに供給され現像領域31を通過してトナー濃度が低下した現像剤32は、回収搬送路38と対向する位置で現像スリーブ34aの表面から離脱し回収搬送路38内に回収される。また、回収搬送路38内に回収された現像剤32は図示しないトナー補給機構から補給されるトナーと回収搬送路38内で攪拌され、所望のトナー濃度となった状態で供給搬送路37に供給される。つまり、現像領域31を通過してトナー濃度が低下した現像剤32は供給搬送路37には回収されない。よって、供給搬送路37内での現像剤32のトナー濃度は、供給スクリュ39による搬送方向上流側と下流側とで変化しない。
As described above, in the developing
なお、現像装置3では、回収搬送路38から供給搬送路37へと受け渡された現像剤32のすべてが供給搬送路37内の搬送方向下流端に到達するわけではない。図3中の矢印Bで示すように、供給搬送路37内を搬送される途中で現像スリーブ34aの表面に供給され、現像領域31を通過した後、回収搬送路38に回収される成分が存在する。このような現像スリーブ34aの表面への現像剤32の受渡しは、現像スリーブ34aの軸線方向の略全域に渡ってなされる。このため、図5に示すように、供給搬送路37内で供給スクリュ39によって搬送力が付与されて搬送される現像剤32の量は、供給搬送路37内の上流端から下流端に向かうに従い徐々に減少する傾向がある。一方、回収搬送路38内で循環スクリュ40によって搬送力が付与されて搬送される現像剤32の量は、回収搬送路38内の上流端から下流端に向かうに従い徐々に増加する傾向がある。即ち、現像装置3内の現像剤32の量の分布には片寄りが存在する。
In the developing
次に、本実施形態に係る現像装置のトナー濃度検知について詳細に説明する。現像装置3では、図5に示すように、供給搬送路37から現像スリーブ34aに供給されなかった現像剤32は、図右側の落下口42から重力によって回収搬送路38内に落下する。現像装置3の現像容器33には、この落下口42から落下した現像剤32を受けるための傾斜した剤受面44が形成される。そして、現像容器33には、この剤受面44上の現像剤のトナー濃度を検知するトナー濃度検知手段である透磁率センサ45が取り付けられている。
Next, the toner density detection of the developing device according to the present embodiment will be described in detail. In the developing
落下口42を落下する現像剤32は、傾斜した剤受面44に突き当たって剤受面44をすべり落ちる形で流れる。透磁率センサ45は、この剤受面44を検知面とするため、滞留することなく流動する剤受面44上の現像剤32のトナー濃度を検知することができる。検知面となる剤受面44が傾斜していない場合、最初に落下した現像剤32が剤受面44の上方に溜り、後から落下してきた現像剤32は最初の現像剤32の上に溜まって滞留する。そのため、透磁率センサ45は最新のトナー濃度を検知することができなくなる。通常、透磁率センサ45は剤受面44の上方2〜5mm程度の現像剤32までしか検知できない。
The
また、剤受面44に突き当たった現像剤32は落下(重力)により圧縮されるため、供給搬送路37を搬送される現像剤32に比べ空隙率が小さくなる。そのため、剤受面44を検知面とする透磁率センサ45は、検知感度を低下させることなくトナー濃度を検知することができる。上述したように、現像装置3の小型化、高速化を図るために供給スクリュ39、回収スクリュ40の回転数を速くしても、剤受面44上の現像剤32の空隙率を低減させることができるため、透磁率センサ45はトナー濃度を精度よく検知することが可能である。
Further, since the
ここで、図4及び図5に示す現像装置3では、回収スクリュ40は、剤受面44に近接する位置に羽根部が形成されず、搬送力が低減されている。剤受面44の傾斜により透磁率センサ45のトナー濃度検知を安定させたいが、剤受面44(検知面)に回収スクリュ40による搬送力が及ぶとトナー濃度検知が安定しなくなる。よって、剤受面44(検知面)近傍の現像剤に及ぶ回収スクリュ40の搬送力の影響をできるだけ低減させる。
Here, in the developing
また、図4及び図5に示す現像装置3では、剤受面44の傾斜が回収スクリュ40の軸付近で終わっているが、傾斜は現像器33の底部まで続いていても問題ない。また透磁率センサ45の設置位置についても、剤受面44を検知面とし回収スクリュ40の軸と接触しない位置で、且つ現像剤32の流れを検知できる部分に設置すれば、図5と必ずしも同じ位置である必要はない。
In the developing
また、図5に示すように、現像装置3に補給するトナーTの補給位置は、図5中点線46で示すように、剤受面44よりも回収スクリュ40の搬送方向下流側であって、且つ回収搬送路38の上流側であることが好ましい。これにより、透磁率センサ45によるトナー濃度検知を安定して行うことができる。また、図示しないトナー補給機構は、この透磁率センサ45の検知結果に基づき適正量のトナー補給を行うことができる。仮にトナー補給位置が剤受面上やその直前に設置された場合には、トナー濃度検知時には補給トナーがまだ現像剤に完全に混ざっていない虞がある。そのため、トナー補給位置を剤受面上や直前に配置すると、透磁率センサによる検知結果が補給有り無しによってばらつきが生じてしまい安定しない。なお、図示しないトナー補給機構によるトナー補給は、透磁率センサ45の検知結果のみに基づいて行われることに限定されず、潜像の画像情報から求めるトナー消費量等に基づいて行われてもよいことは勿論である。
Further, as shown in FIG. 5, the replenishment position of the toner T to be replenished to the developing
ここで、図12に示す現像装置(従来構成)でのスクリュ回転数とトナー濃度検知感度との関係について説明する。なお、図12中、現像装置3と同一構成部材には同一符号を付し説明を省略する。図12に示す現像装置100では、落下口42の上方にトナー補給口101が設置され、現像器33に剤受面44が形成されず、透磁率センサ45が回収搬送路38の下流側に設置されている。図13は、図12に示す現像装置100におけるスクリュ回転数とセンサ出力感度との関係を示す特性図である。なお、透磁率センサ45は、現像剤32のキャリアの磁化を測定しているため、トナー濃度が小さい(キャリアの割合が多い)ほど出力が大きくなる。トナー濃度使用範囲は4wt%から10wt%の範囲とした。透磁率センサ45はトナー濃度を検知するために設置しているため、トナー濃度が変わった場合にセンサ出力が大きく変わった方が検知精度は高いことになる。具体的にはトナー濃度変化に対してセンサ出力の傾き(以下、センサ出力感度という)が0.2[V/wt%]以上であれば安定して用いることができる。
Here, the relationship between the screw rotation speed and the toner density detection sensitivity in the developing device (conventional configuration) shown in FIG. 12 will be described. In FIG. 12, the same components as those of the developing
図13に示すように、従来構成の現像装置100では、供給・回収スクリュ39・40のスクリュ回転数が500rpm(1分間に500回転)の場合にセンサ出力感度が0.3[V/wt%]あった。一方、スクリュ回転数が1500rpmの場合にはセンサ出力感度が0.1[V/wt%]だった。供給・回収スクリュ39・40のスクリュ回転数が1500rpmではトナー濃度を検知できないことになる。本実施例では最高線速でのスクリュ回転数は1500rpmで用いるため、図13に示したようなセンサ出力感度ではトナー濃度を検知することができない。
As shown in FIG. 13, in the developing
次に、図2乃至図5に示す現像装置(本実施例)でのスクリュ回転数とセンサ出力感度との関係について説明する。図6は、図4に示す現像装置におけるスクリュ回転数とトナー濃度検知感度との関係を示す特性図である。図6に示すように、本実施例では、供給・回収スクリュ39・40のスクリュ回転数が1500rpmの場合、センサ出力感度が0.25[V/wt%]だった。一方、スクリュ回転数が500rpmの場合には、センサ出力感度が0.27[V/wt%]に低下したが、トナー濃度のセンサ出力感度としては問題ないレベルである。また図6において、スクリュ回転数によって出力値の大きさが0.2〜0.3V程度異なっている。これは高スクリュ回転数の方が現像剤32の搬送速度が速いために剤受面44での落下直後の空隙率が若干大きくなっているためである。しかしこの程度の差であれば出力値を補正することで、正確なトナー濃度を検知することが可能である。
Next, the relationship between the screw rotation speed and the sensor output sensitivity in the developing device (this embodiment) shown in FIGS. 2 to 5 will be described. FIG. 6 is a characteristic diagram showing the relationship between the screw rotation speed and the toner density detection sensitivity in the developing device shown in FIG. As shown in FIG. 6, in this example, when the screw rotation speed of the supply / recovery screws 39 and 40 was 1500 rpm, the sensor output sensitivity was 0.25 [V / wt%]. On the other hand, when the screw rotation speed is 500 rpm, the sensor output sensitivity is lowered to 0.27 [V / wt%], but the sensor output sensitivity of the toner density is at a level that does not cause any problem. In FIG. 6, the magnitude of the output value differs by about 0.2 to 0.3 V depending on the screw rotation speed. This is because the void rate immediately after dropping on the
図7は、透磁率センサの検知面傾斜角度とセンサ出力感度との関係を示す特性図である。図7に示すように、剤受面44(検知面)の傾斜がたってくるとセンサ出力感度が下がり、60度を超えるとセンサ出力感度の上限0.2[V/wt%]を下回ってしまう。剤受面44(検知面)が立ってくると重力による現像剤32の移動はしやすくなるが、落下による現像剤32の圧縮が小さくなるために空隙率が大きくなり、センサ出力感度が低下してしまう。なお、剤受面44の傾斜角度は、35度以上傾ければ、現像剤32が滞留せず流れる。これは特許文献1(実開平8−191号公報)に記載される方法と同様の方法により測定したところ、落下高さ0でも剤受面44を35度以上傾ければ現像剤32が滞留せずに流れることが確認されている。
FIG. 7 is a characteristic diagram showing the relationship between the detection surface inclination angle of the magnetic permeability sensor and the sensor output sensitivity. As shown in FIG. 7, if the inclination of the agent receiving surface 44 (detection surface) is increased, the sensor output sensitivity is lowered, and if it exceeds 60 degrees, the upper limit of the sensor output sensitivity is 0.2 [V / wt%]. . When the agent receiving surface 44 (detection surface) stands, the
次に、別の実施形態に係る現像装置の構成を説明する。図5に示す剤受面44は、現像剤32が回収スクリュ40の搬送方向と同方向に流れるように傾斜していたが、剤受面の傾斜方向はこれに限られない。図8(a)は、落下口付近の構成を説明する断面図(図5に示す矢印D方向からみたもの)、(b)は落下口付近の構成を説明する斜視図である。なお、図8中、現像装置3の部材と同一部材には同一符号を付し、説明を省略する。図8(a)に示すように、この現像容器50は、剤受面51が軸線方向と直交する方向に傾斜を持つように構成されている。ただし落下した現像剤32が傾斜によって軸線方向に移動できる構成にする必要があるため、図6(a)(b)に示すように、剤受面51は徐々に点線で示した円弧形状になるように、軸線方向に傾斜をもつように構成されている。このような構成にすることで剤受面51に落下した現像剤32は重力により滞留することなく流れるので、透磁率センサ45は最新のトナー濃度を検知することができる。なお、図6中点線で現像スリーブ34aを図示しているが、落下口42付近には現像スリーブ34aがない構成のほうがよい。なぜなら、回収搬送路38で現像スリーブ34aから落下する現像剤32を搬送する必要があるのに、本構成では落下口42付近の回収スクリュ40の搬送能力が小さいために、落下口付近に極端に現像剤32が溜まる場合があるためである。
Next, a configuration of a developing device according to another embodiment will be described. Although the
また、別の実施形態に係る現像装置の構成を説明する。図5に示す剤受面44は、回収搬送路38内にあったが、剤受面は供給搬送路37と回収搬送路38との間の落下路に形成されてもよい。落下路には搬送部材は設置されず、搬送部材の搬送力が及ばない。図9及び図10は、別の実施形態に係る現像装置の概略構成を説明する構成図である。図9に示す現像装置では、図中右端部における回収スクリュ40の軸線方向長さが供給スクリュ39の軸線方向長さよりも短く形成され、供給搬送路37と回収搬送路38との間に傾斜する落下路52が形成される。そして、この落下路52の一面を剤受面53とし、剤受面53を検知面とする透磁率センサ45が設置されている。この透磁率センサ45は、この剤受面53を検知面とするため、上述したように最新のトナー濃度を検知することができる。そして、現像スリーブ34aや、供給・回収スクリュ39・40の回転数が速くなっても、剤受面53に落下する現像剤32の空隙率が増大することがないので、透磁率センサ45は精度よくトナー濃度を検知することができる。また、この落下路52には、供給スクリュ39及び回収スクリュ40の搬送力が及ばないため、トナー濃度検知を安定して行うことができる。なお、図9に示す現像装置では、回収スクリュ40の攪拌搬送力の影響が透磁率センサ45付近の現像剤32に及ばないので、回収スクリュ40の搬送方向上流側端部の搬送力を該端部の下流側となる部分と同様にしている。
In addition, a configuration of a developing device according to another embodiment will be described. Although the
図10に示す現像装置では、供給搬送路37と回収搬送路38との間に断面くの字形状の落下路54が形成される。そして、この落下路54の一面を剤受面55とし、剤受面55を検知面とする透磁率センサ45が設置されている。この透磁率センサ45は、この剤受面55を検知面とするため、上述したように精度良くトナー濃度を検知することができる。現像スリーブ34aや、供給スクリュ39、回収スクリュ40の回転数が速くなっても、剤受面55に落下する現像剤32の空隙率が増大することがないので、透磁率センサ45は精度良くトナー濃度を検知することができる。また、この落下路54には、供給スクリュ39及び回収スクリュ40の搬送力が及ばないため、トナー濃度検知を安定して行うことができる。なお、図10に示す現像装置では、回収スクリュ40の攪拌搬送力の影響が透磁率センサ45付近の現像剤32に及ばないので、回収スクリュ40の搬送方向上流側端部の搬送力を該端部の下流側となる部分と同様にしている。
In the developing device shown in FIG. 10, a
また、図5に示す現像装置では、供給搬送路37が上方にあり、回収搬送路38が下方にある構成であったが、供給搬送路と回収搬送路の上下関係が逆であってもよい。図11は、さらに別の実施形態に係る現像装置の概略構成を説明する構成図である。なお、図11中、現像装置3の部材と同一部材には同一符号を付し説明を省略する。図11に示す現像装置60では、現像スリーブ34aに現像剤32を供給する供給搬送路37の上方に、現像スリーブ34a上の現像剤32を回収する回収搬送路38が構成されるが、この場合も重力を使って現像剤32を搬送する落下口42が図右側に存在する。透磁率センサ45は、この落下口42に形成される剤受面44を検知面としてトナー濃度を検知することで、精度よくトナー濃度を検知することができる。このように本発明は図2乃至図5で示したように現像領域31を通過する現像剤32の向きが上から下向きの構成のみではなく、搬送スクリュが上下に配置されており、かつ重力を用いて現像剤を搬送する領域がある構成においても適用することが可能である。
In the developing device shown in FIG. 5, the
以上、本実施形態に係る現像装置3においては、第2連通口たる落下口42を落下する現像剤を受けるための傾斜した剤受面44(51、53、55)が形成される。剤受面44上に落下する現像剤は、剤受面44が傾斜しているため滞留することなく常に流動している。そして、剤受面44(51、53、55)上に突き当たった現像剤は、落下(重力)により圧縮され空隙率が低減する。そのため、供給スクリュ39及び回収スクリュ40の回転数を速くして供給搬送路37及び回収搬送路38内の現像剤の空隙率が増大しても、剤受面44上に落下した現像剤は空隙率が低減される。透磁率センサ45は剤受面33上の空隙率の低減した現像剤のトナー濃度を検知するので、精度よくトナー濃度を検知することができる。
また、本実施形態に係る現像装置3においては、剤受面44、51近傍では回収スクリュ40の搬送力が低減される。よって、剤受面44、51近傍の現像剤には回収スクリュ40の搬送力(回転数)の影響が及びにくく、透磁率センサ45はトナー濃度検知を安定して行うことができる。
また、本実施形態に係る現像装置3においては、落下路52、54には搬送スクリュが設けられていない。よって、剤受面53、55上の現像剤には回収スクリュ49による搬送力(回転数)の影響が及ばず、透磁率センサ45はトナー濃度検知を安定して行うことができる。
また、本実施形態に係る現像装置3においては、剤受面44(51、53、55)の水平面からの傾斜角度は30度以上である。これにより、剤受面44上の現像剤は滞留することなく常に流動している状態である。
また、本実施形態に係る現像装置3においては、剤受面44(51、53、55)の水平面からの傾斜角度は60度以下である。これにより、剤受面44上の現像剤は落下(重力)により空隙率が低減される。
また、本実施形態に係る現像装置3においては、トナー補給位置46は、透磁率センサ45よりも現像剤搬送方向下流側であって、回収搬送路40の搬送方向上流側となっている。これにより、透磁率センサ45は、トナー補給の影響を受けずにトナー濃度検知を安定して行うことができる。
As described above, in the developing
In the developing
Further, in the developing
Further, in the developing
In the developing
In the developing
3 現像装置
32 現像剤
33 現像容器
34 現像ローラ
34a 現像スリーブ
35 剤規制部材
36 仕切り板
37 供給搬送路
38 回収搬送路
39 供給スクリュ
40 回収スクリュ
41 押上口
42 落下口
43 障壁
44、51、53、55 剤受面
45 透磁率センサ
52、54 落下路
3 Developing
Claims (8)
上記第2連通口から落下する現像剤を受けるために傾斜して形成された剤受面と、該剤受面で現像剤のトナー濃度を検知するトナー濃度検知手段とを備えることを特徴する現像装置。 A developer that rotates by supporting a two-component developer containing toner and a magnetic carrier on the surface, and supplies the toner to the latent image on the surface of the latent image carrier at a position facing the latent image carrier. A first conveying path in which a carrier, a first agitating and conveying member that conveys the developer along the axial direction of the developer carrier, and a developer is disposed below the first conveying path. A second conveying path in which a second agitating and conveying member that conveys in a direction opposite to the conveying direction by the first agitating and conveying member is disposed; an upstream side in the conveying direction of the first conveying path; and a downstream side in the conveying direction of the second conveying path. In a developing device, comprising: a first communication port that communicates; and a second communication port that communicates the downstream side in the transport direction of the first transport path and the upstream side in the transport direction of the second transport path.
Development comprising: an agent receiving surface formed to be inclined to receive the developer falling from the second communication port; and a toner concentration detecting means for detecting the toner concentration of the developer on the agent receiving surface. apparatus.
上記第2攪拌搬送部材は、上記剤受面に近接する位置では当該位置の搬送方向下流側に比べ搬送力が低減することを特徴とする現像装置。 The developing device according to claim 1.
The developing device, wherein the second agitating and conveying member has a conveying force that is reduced at a position close to the agent receiving surface as compared with a downstream side of the position in the conveying direction.
上記第2攪拌搬送部材による搬送力が上記剤受面上の現像剤に及ばないことを特徴とする現像装置。 The developing device according to claim 1.
2. A developing device according to claim 1, wherein the conveying force of the second agitating / conveying member does not reach the developer on the agent receiving surface.
請求項1、2、又は3の現像装置において、上記剤受面の水平面からの傾斜角度は30度以上であることを特徴とする現像装置。 The invention of claim 4
4. The developing device according to claim 1, wherein an inclination angle of the agent receiving surface from a horizontal plane is 30 degrees or more.
請求項4の現像装置において、上記剤受面の水平面からの傾斜角度は、60度以下であることを特徴とする現像装置。 The invention of claim 5
5. The developing device according to claim 4, wherein an inclination angle of the agent receiving surface from a horizontal plane is 60 degrees or less.
当該現像装置にトナーを補給するトナー補給位置は、上記トナー濃度検知手段よりも現像剤搬送方向下流側であって、且つ上記現像剤担持体から現像剤を回収する回収搬送路の現像剤搬送方向上流側であることを特徴とする現像装置。 The developing device according to claim 1, 2, 3, 4 or 5.
The toner replenishment position for replenishing toner to the developing device is downstream in the developer transport direction with respect to the toner density detecting means, and the developer transport direction of the recovery transport path for recovering the developer from the developer carrier. A developing device which is on the upstream side.
上記現像手段として、請求項1、2、3、4、5、又は6の現像装置を用いることを特徴とするプロセスカートリッジ。 In a process cartridge in which at least a latent image carrier and a developing unit for developing a latent image on the latent image carrier are integrally supported and configured to be detachable from the image forming apparatus main body.
A process cartridge using the developing device according to claim 1, 2, 3, 4, 5, or 6 as the developing means.
該現像手段として、請求項1、2、3、4、5、又は6の現像装置を用いることを特徴とする画像形成装置。 At least a latent image carrier, charging means for charging the surface of the latent image carrier, latent image forming means for forming an electrostatic latent image on the latent image carrier, and developing means for developing the electrostatic latent image In an image forming apparatus having
An image forming apparatus using the developing device according to claim 1, 2, 3, 4, 5, or 6 as the developing means.
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