JP2011248127A - Development device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、トナーとキャリアを含む現像剤の透磁率を検出してトナー濃度が制御される現像装置、詳しくはトナー濃度の検出精度を高めるトナー濃度センサの配置構造に関する。 The present invention relates to a developing device that controls the toner density by detecting the magnetic permeability of a developer including toner and a carrier, and more particularly to an arrangement structure of a toner density sensor that increases the detection accuracy of the toner density.
トナーとキャリアを含む現像剤(二成分現像剤)を、回転する現像剤担持体に担持させて、像担持体の静電像を現像する画像形成装置が広く用いられている。二成分現像剤を用いる画像形成装置では、画像形成に伴って現像剤中のトナーだけが消費されるため、現像剤に占めるトナーの比率(トナー濃度)が低下する。このため、画像形成中、現像装置には、画像形成に伴うトナー濃度の低下を補うだけのトナーが補給される。 2. Description of the Related Art Image forming apparatuses that develop an electrostatic image on an image carrier by causing a developer (two-component developer) including a toner and a carrier to be carried on a rotating developer carrier are widely used. In an image forming apparatus using a two-component developer, only the toner in the developer is consumed as the image is formed, so the ratio of the toner to the developer (toner concentration) is reduced. For this reason, during image formation, the developing device is replenished with toner sufficient to compensate for the decrease in toner density associated with image formation.
ここで、二成分現像剤を用いる現像装置では、現像容器内で現像剤を攪拌しつつ循環させてトナーとキャリアを摩擦帯電させ、これにより、トナーに所定の帯電量を付与している。このため、現像剤に占めるトナーの重量比であるトナー濃度が低下すると、トナーの摩擦機会が増えてトナーの帯電量が高まり、等しい静電像に付着するトナー量が減って画像濃度が低下する。逆に、現像剤のトナー濃度が上昇すると、トナーの摩擦機会が減ってトナーの帯電量が低下し、等しい静電像に付着するトナー量が増えて画像濃度が高くなる。 Here, in a developing device using a two-component developer, the developer and the carrier are circulated while stirring in the developer container to frictionally charge the toner and the carrier, thereby giving the toner a predetermined charge amount. For this reason, when the toner concentration, which is the weight ratio of the toner to the developer, decreases, the chance of toner friction increases, the toner charge amount increases, the amount of toner adhering to the same electrostatic image decreases, and the image density decreases. . On the contrary, when the toner concentration of the developer increases, the chance of friction of the toner decreases and the charge amount of the toner decreases, the amount of toner adhering to the same electrostatic image increases, and the image density increases.
このため、現像装置では、現像容器内を循環する現像剤の透磁率を検出するトナー濃度センサを設けて、トナー濃度を継続的に測定し、トナー濃度が所定範囲に維持されるようにリアルタイムにトナー補給量を制御している。 For this reason, the developing device is provided with a toner concentration sensor that detects the magnetic permeability of the developer circulating in the developing container, continuously measures the toner concentration, and maintains the toner concentration within a predetermined range in real time. The toner replenishment amount is controlled.
しかし、トナー濃度センサは、透磁率の検出面に位置するキャリア(磁性体)の密度に応じた出力を発生するため、透磁率の検出面に位置する現像剤の密度が変化すると出力が安定しない。スクリュー羽根の回転に伴って透磁率の検出面に位置する現像剤の圧力状態が変化して現像剤のかさ密度が変化すると、トナー濃度が変化しなくても出力が変化して、トナー濃度の検出精度が低下する。 However, since the toner concentration sensor generates an output corresponding to the density of the carrier (magnetic material) located on the magnetic permeability detection surface, the output is not stable when the density of the developer located on the magnetic permeability detection surface changes. . When the developer pressure state changes on the magnetic permeability detection surface as the screw blades rotate and the bulk density of the developer changes, the output changes even if the toner concentration does not change. Detection accuracy decreases.
そのため、従来の現像装置では、現像容器内を循環する現像剤がある程度圧縮されてかさ密度が安定するような位置を選んで、トナー濃度センサを配置している(特許文献1、2)。
Therefore, in the conventional developing device, the toner density sensor is arranged by selecting a position where the developer circulating in the developing container is compressed to some extent and the bulk density is stabilized (
特許文献1には、現像剤をスクリュー羽根で搬送して現像容器内に循環経路を構成する第1搬送経路と第2搬送経路とを縦に重ねて配置した現像装置が示される。ここでは、下側に配置された第2搬送経路の下流側で現像剤を押し上げて第1搬送経路へ受け渡す位置にトナー濃度センサが配置される。第2搬送経路の下流側では、天井まで現像剤が詰まって加圧状態となり、スクリュー羽根の回転に伴って発生する現像剤の隙間が速やかに解消される。このため、透磁率の検出面に隣接する現像剤のかさ密度が比較的に安定するからである。
特許文献2には、現像剤をスクリュー羽根で搬送して現像容器内に循環経路を構成する第1搬送経路と第2搬送経路とを水平に並べて配置した現像装置が示される。ここでは、スクリュー羽根の長手方向の一部に搬送方向が逆向きの攪拌羽根を配置して現像剤の意図的な滞留部を形成し、ここにトナー濃度センサを配置している。現像剤の滞留部では、天井まで現像剤が詰まって加圧状態となり、スクリュー羽根の回転に伴って発生する現像剤の隙間が速やかに解消される。このため、透磁率の検出面に隣接する現像剤のかさ密度が比較的に安定するからである。
特許文献1、2に示されるようにトナー濃度センサを配置した場合、現像剤が古くなったり、高温高湿度環境で運転したりして現像剤の流動性が低下すると、現像剤のトナー濃度を精度良く制御できなくなることが判明した。
When the toner concentration sensor is disposed as shown in
現像剤の流れが停滞する位置にトナー濃度センサを配置した場合、スクリュー羽根の回転に伴って発生する現像剤の隙間、すなわちかさ密度の低下は、圧力差に伴う現像剤の流動に頼って埋め合わせられる。このため、現像剤の流動性が低下した場合、発生したかさ密度の低下を速やかに埋め切ることができず、透磁率の検出面に隣接する現像剤現像剤のかさ密度の変動が大きくなって、トナー濃度センサの出力が不安定になる(図10の(c)参照)。 When the toner density sensor is placed at a position where the developer flow stagnate, the developer gap generated by the rotation of the screw blades, that is, the decrease in bulk density, can be compensated by relying on the developer flow due to the pressure difference. It is done. For this reason, when the flowability of the developer decreases, the generated decrease in the bulk density cannot be filled quickly, and the variation in the bulk density of the developer developer adjacent to the magnetic permeability detection surface increases. The output of the toner density sensor becomes unstable (see (c) of FIG. 10).
本発明は、現像剤の流動性が低下してもトナー濃度センサの検出位置の周囲の現像剤のかさ密度の変動を抑制して、トナー濃度を精密に制御できる現像装置を提供することを目的としている。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a developing device capable of controlling the toner density precisely by suppressing the fluctuation of the bulk density of the developer around the detection position of the toner density sensor even if the developer fluidity is lowered. It is said.
本発明の現像装置は、現像剤担持体と、トナーとキャリアを含む現像剤を現像容器内で攪拌しつつ前記現像剤担持体に沿って循環させる循環経路の一部を構成する搬送路と、スクリュー羽根を有して回転することにより長手方向に等しい搬送速度が得られるように前記搬送路の現像剤を搬送する搬送部材と、前記スクリュー羽根の稜線の包絡面に透磁率の検出面を対向させて配置したトナー濃度センサとを備える。そして、前記スクリュー羽根は、前記透磁率の検出面を含む搬送方向の所定範囲について前記スクリュー羽根の1ピッチ当たりの空間体積がその上流側における前記空間体積よりも小さい。 The developing device of the present invention includes a developer carrying member, a conveyance path that constitutes a part of a circulation path that circulates the developer including toner and carrier along the developer carrying member while stirring the developer in the developing container, A conveyance member that conveys the developer in the conveyance path and a magnetic permeability detection surface are opposed to the envelope surface of the ridge line of the screw blade so that the conveyance speed equal to the longitudinal direction can be obtained by rotating with screw blades And a toner density sensor arranged in such a manner. And as for the said screw blade, the space volume per pitch of the said screw blade is smaller than the said space volume in the upstream about the predetermined range of the conveyance direction containing the said magnetic permeability detection surface.
本発明の現像装置では、現像剤を搬送路に沿った一定の搬送速度が得られるように搬送させる一方で、スクリュー羽根の1ピッチにおける空間体積を小さくすることで、停滞を伴わない現像剤の加圧状態が形成される。スクリュー羽根が透磁率の検出面の対向位置で現像剤を搬送方向に加圧しつつ搬送することで、スクリュー羽根の回転に伴って発生したかさ密度の低下が、現像剤の流動性に頼ることなく速やかに埋め合わされる。 In the developing device of the present invention, the developer is transported so as to obtain a constant transport speed along the transport path, while the space volume in one pitch of the screw blades is reduced so that the developer without stagnation can be obtained. A pressurized state is formed. The screw blade conveys the developer while pressing it in the conveying direction at a position opposite to the magnetic permeability detection surface, so that the decrease in bulk density caused by the rotation of the screw blade does not depend on the fluidity of the developer. It will be made up quickly.
従って、現像剤が古くなったり、高温高湿度環境で運転したりして、現像剤の流動性が低下しても、トナー濃度センサの検出位置の周囲の現像剤のかさ密度の変動を抑制してトナー濃度を正確に検出し、精密に制御できる。 Therefore, even if the developer becomes old or is operated in a high-temperature and high-humidity environment and the fluidity of the developer decreases, fluctuations in the bulk density of the developer around the detection position of the toner density sensor are suppressed. The toner density can be accurately detected and precisely controlled.
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、トナー濃度センサ対向領域のスクリュー羽根の1ピッチにおける空間体積がその上流側よりも小さい限りにおいて、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. The present invention is another implementation in which part or all of the configuration of the embodiment is replaced with the alternative configuration as long as the spatial volume at one pitch of the screw blades in the toner density sensor facing region is smaller than the upstream side. It can also be implemented in the form.
従って、第1搬送路と第2搬送路を上下に配置する縦型(図5)のみならず、第1搬送路と第2搬送路を水平に並べる横型の現像装置(図9)でも実施できる。そのような現像装置は、タンデム型/1ドラム型、中間転写型/直接転写型の画像形成装置において、区別無く実施できる。 Therefore, not only the vertical type (FIG. 5) in which the first conveyance path and the second conveyance path are arranged above and below, but also a horizontal developing device (FIG. 9) in which the first conveyance path and the second conveyance path are arranged horizontally. . Such a developing apparatus can be implemented without distinction in a tandem type / 1 drum type, intermediate transfer type / direct transfer type image forming apparatus.
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、種々の用途の画像形成装置で実施できる。 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. The image forming apparatus can be used for various purposes such as a printer.
なお、特許文献1、2に示される現像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 developing device shown by
<画像形成装置>
図1は画像形成装置の構成の説明図である。図2は画像形成部の構成の説明図である。
<Image forming apparatus>
FIG. 1 is an explanatory diagram of the configuration of the image forming apparatus. FIG. 2 is an explanatory diagram of the configuration of the image forming unit.
図1に示すように、画像形成装置100は、中間転写ベルト51に沿ってイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの画像形成部PY、PM、PC、PK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PYでは、感光ドラム1Yにイエロートナー像が形成されて中間転写ベルト51に転写される。画像形成部PMでは、感光ドラム1Mにマゼンタトナー像が形成されて中間転写ベルト51上のイエロートナー像に重ねて転写される。画像形成部PC、PKでは、それぞれ感光ドラム1C、1Kにシアントナー像、ブラックトナー像が形成されて中間転写ベルト51上に転写される。
In the image forming unit PY, a yellow toner image is formed on the
中間転写ベルト51に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へ二次転写される。ピックアップローラ12によって記録材カセット11から取り出された記録材Pは、分離ローラ13で1枚ずつに分離してレジストローラ14へ給送される。レジストローラ14は、中間転写ベルト51のトナー像にタイミングを合わせて二次転写部T2へ記録材を送り出す。トナー像を転写された記録材Pは、定着装置7で加熱加圧を受けて表面にトナー像を定着された後に、機体外部へ排出される。
The four-color toner images transferred to the
画像形成部PY、PM、PC、PKは、現像装置4Y、4M、4C、4Kで用いるトナーの色が異なる以外は、ほぼ同一に構成される。以下では、画像形成部PYについて説明し、画像形成部PM、PC、PKについては、画像形成部PYの構成部材に付した符号末尾のYをM、C、Kに読み替えて説明されるものとする。
The image forming units PY, PM, PC, and PK are substantially the same except that the toner colors used in the developing
図2に示すように、画像形成部PYは、感光ドラム1Yの周囲に、コロナ帯電器2Y、露光装置3、現像装置4Y、一次転写ローラ5Y、ドラムクリーニング装置6Yを配置している。
As shown in FIG. 2, the image forming unit PY includes a
像担持体の一例である感光ドラム1Yは、アルミニウムシリンダの外周面に負極性の帯電極性を持たせた感光層が形成され、所定のプロセススピードで矢印R1方向に回転する。コロナ帯電器2Yは、感光ドラム1Yの表面を一様な負極性の電位に帯電させる。露光装置3Yは、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1Yの表面に画像の静電像を書き込む。現像装置4Yは、トナーとキャリアを含む現像剤を用いて静電像を現像して感光ドラム1Yにトナー像を形成する。
A
一次転写ローラ5Yは、中間転写ベルト51の内側面を押圧して、感光ドラム1Yと中間転写ベルト51との間に一次転写部T1を形成する。一次転写ローラ5Yに正極性の直流電圧を印加することにより、感光ドラム1Yに担持された負極性のトナー像が中間転写ベルト51へ一次転写される。ドラムクリーニング装置6Yは、記録材Pへの転写を逃れて感光ドラム1Yに残った転写残トナーを回収する。
The
タンデム型の画像形成装置は、一つの感光ドラムに対して各色トナー像を順番に現像する1ドラム型に比べて、スペースやコストなどが不利であるものの、画像形成速度の高速化が容易であるというメリットがある。そのため、フルカラー画像形成装置の高速化のニーズが高い近年では1ドラム型よりも注目されている。 The tandem type image forming apparatus has a disadvantage in terms of space and cost as compared with the one-drum type that sequentially develops each color toner image on one photosensitive drum, but can easily increase the image forming speed. There is a merit. For this reason, in recent years, there is a high need for speeding up full-color image forming apparatuses.
<現像装置>
図3は現像装置の斜視図である。図4は現像装置の長手方向に沿った断面構成の説明図である。図5は現像装置の長手方向に垂直な断面構成の説明図である。
<Developing device>
FIG. 3 is a perspective view of the developing device. FIG. 4 is an explanatory diagram of a cross-sectional configuration along the longitudinal direction of the developing device. FIG. 5 is an explanatory diagram of a cross-sectional configuration perpendicular to the longitudinal direction of the developing device.
図3に示すように、現像装置4Yは、現像剤担持体の一例である現像スリーブ44にトナーとキャリアを含む現像剤を担持させて感光ドラム(1Y:図2)の静電像を現像する。現像装置4Yは、現像剤として非磁性トナー粒子(トナー)と磁性キャリア粒子(キャリア)とを混合した二成分現像剤を使用する。二成分現像剤を使用する場合、トナーに磁性体を含ませなくてもよいため、カラー画像形成において色味が良好である。
As shown in FIG. 3, the developing
図4に示すように、現像容器41は、第1搬送路の一例である現像室41aと第2搬送路の一例である攪拌室41bとを縦に並べて有する。攪拌室41bは、現像室41aに並行して両端部を現像室41aに連通させている。第1搬送部材の一例である現像スクリュー42は、現像室41aの現像剤を搬送しつつ現像スリーブ44に供給する。第2搬送部材の一例である攪拌スクリュー43は、攪拌室41bの現像剤を現像スクリュー42とは逆方向に搬送して現像室41aとの間で現像剤を循環させる。
As illustrated in FIG. 4, the developing
隔壁41cの長手方向の両端部には、垂直方向の現像剤の通過を許す受け渡し開口部41d、41eが設けられている。現像スクリュー42と攪拌スクリュー43は、現像剤を攪拌搬送しながら現像容器41内を循環させる。攪拌室41bから現像室41aへ現像剤を受け渡している受け渡し部41eの近傍には、攪拌室41bを搬送される現像剤のトナー濃度を検出するためのトナー濃度センサ47が設けられている。
図5に示すように、現像剤が収容された現像容器41における感光ドラム1Yに対向する位置に現像スリーブ44が回転可能に配置されている。現像スリーブ44が感光ドラム1に対向する現像領域の回転方向上流には層厚規制ブレード46が配置され、現像スリーブ44に担持される現像剤の厚さを規制している。
As shown in FIG. 5, the developing
現像容器41内は、水平に設けた隔壁41cによって現像室41aと攪拌室41bとに仕切られ、現像室41aの下方に攪拌室41bが配置されている。現像室41aには現像スクリュー42が回転可能に設けられ、攪拌室41bには攪拌スクリュー43が回転可能に設けられている。トナー濃度センサ47は、攪拌スクリュー43のスクリュー羽根の稜線に対向する位置で攪拌室41bを搬送される現像剤の透磁率を検出する。
The developing
現像スリーブ44の内側には、図9を参照して示すように、表面に複数の磁極N1、S1、N3、N2、S2を配置して非回転に支持されたマグネット45が配置される。現像剤は、磁性体のキャリアがマグネット45の磁極間に形成された磁束に拘束されて現像スリーブ44の表面に担持され、正極性に帯電したキャリアの表面に負極性に帯電したトナーが静電気的に拘束されて磁気ブラシを形成している。
Inside the developing
<トナー補給制御>
図2に示すように、画像形成に伴ってトナーが消費されると、制御部30は、現像で消費されたトナー量に応じてホッパ20Yから補給トナーを取り出して現像装置4Yへ供給する。制御部30は、いわゆるビデオカウント方式のトナー補給制御を行っており、露光に用いた画像データに基づいて1枚の画像ごとに消費されるトナー量を演算して、次の1枚の画像形成時に演算しただけの補給トナーを現像装置4Yへ補給している。
<Toner supply control>
As shown in FIG. 2, when the toner is consumed as the image is formed, the
しかし、ビデオカウント方式だけでは、トナー補給量の誤差が累積して、現像剤に占めるトナー重量比率(トナー濃度)が適正範囲から外れる可能性がある。このため、トナー濃度センサ47を現像装置4Yに設けてトナー濃度を実測し、トナー濃度が適正範囲を割り込むとビデオカウント方式によるトナー補給量を割り増し、トナー濃度が適正範囲を超えるとビデオカウント方式によるトナー補給量を削減している。
However, with the video count method alone, errors in the toner replenishment amount may accumulate, and the toner weight ratio (toner concentration) in the developer may deviate from the appropriate range. For this reason, the
また、制御部30は、所定枚数の画像形成ごとに、露光装置3Yを制御して感光ドラム1Yに所定の静電像を形成し、現像装置4Yで現像してトナー現像量測定用のカラーパッチを形成する。そして、制御部30は、反射光センサ31によるカラーパッチの測定結果に基いて、トナー現像量が所定値となるように、トナー濃度センサ47を用いたトナー濃度の誘導目標値を変化させている。
In addition, the
トナー濃度センサ47は、現像装置4Y内の現像剤のトナー濃度を検出し、制御部30は、トナー濃度センサ47が測定する現像装置4Y内のトナー濃度が、所望のトナー濃度となるようホッパ20Yを制御する。
The
現像剤のトナー濃度検出方式としては、これまでいくつかの方式が提案されているが、従来から広く普及している方式として磁気検知方式があげられる。磁気検知方式は、現像装置内に磁気センサを設け、磁気センサの検知面近傍の現像剤のトナー濃度の違いによる透磁率の変化を検知することにより、現像剤のトナー濃度を検出する。磁気センサは、磁性体の磁束密度の違いに応答して出力を変化させるため、磁気センサの検出面にどの程度の密度で磁性体が存在しているかを検出できる。 As a developer toner concentration detection method, several methods have been proposed so far, and a magnetic detection method has been widely used. In the magnetic detection system, a magnetic sensor is provided in the developing device, and the toner concentration of the developer is detected by detecting a change in magnetic permeability due to a difference in the toner concentration of the developer near the detection surface of the magnetic sensor. Since the magnetic sensor changes its output in response to the difference in magnetic flux density of the magnetic material, it can detect the density of the magnetic material on the detection surface of the magnetic sensor.
現像剤中のトナーは非磁性であるがキャリアが磁性体であるため、磁気センサは、現像剤中のキャリアの存在確率に応じた出力を発生する。その結果として、磁気センサの出力から相対的にトナー濃度を検出することができる。 Since the toner in the developer is non-magnetic but the carrier is a magnetic material, the magnetic sensor generates an output corresponding to the probability of the carrier in the developer. As a result, the toner density can be detected relatively from the output of the magnetic sensor.
しかし、磁気検知方式では、直接的には、トナーの量ではなくキャリアの量を検知しているため、現像剤中のトナー濃度が変化した場合だけではなく、現像剤のかさ密度が変化した場合にも磁気センサの出力が変化する。そのため、磁気センサの検出面の近傍では、現像剤をある程度圧縮し、現像剤のかさ密度の変化を少なくする必要がある。 However, since the magnetic detection method directly detects the amount of carrier, not the amount of toner, not only when the toner concentration in the developer changes, but also when the bulk density of the developer changes. In addition, the output of the magnetic sensor changes. Therefore, in the vicinity of the detection surface of the magnetic sensor, it is necessary to compress the developer to some extent to reduce the change in the bulk density of the developer.
そのため、特許文献1(特開2003−287950号公報)では、図4の現像剤受け渡し部41eのように現像剤がある程度圧縮されるような場所に磁気センサを設けてトナー濃度の検知を行っていた。
For this reason, in Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 2003-287950), a toner sensor is detected by providing a magnetic sensor in a place where the developer is compressed to some extent as in the
また、特許文献2(特開2008−102492号公報)では、磁気センサの検出面付近のスクリューに逆向きの短いハネを設け、磁気センサの検出面に現像剤を押し付けるようにしていた。 Further, in Patent Document 2 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-102492), a short reverse spring is provided on the screw near the detection surface of the magnetic sensor so that the developer is pressed against the detection surface of the magnetic sensor.
しかし、図4に示す現像剤受け渡し部41eのように、現像スクリュー42と攪拌スクリュー43の中間位置に磁気センサを設ける特許文献1では、磁気センサの配置に制約が出てしまうことがある。さらに、現像装置4Y内のトナーが消費されて現像剤の剤面が低くなってきた際に、現像剤受け渡し部41eでは、現像剤の圧縮が弱くなってかさ密度が下がり、トナー濃度の検出精度が落ちてしまうことがある。
However, in
また、磁気センサの検出面の付近に逆向きの短いハネを設けた特許文献2では、短いハネを設けた部分で現像剤が停滞するため、滞留した箇所でスクリューに現像剤が付着して現像剤の詰まりや現像剤の凝集が生じ易くなる。その結果、現像剤の攪拌不良や搬送不良が起こり、画像の濃度ムラや濃度変動が生じる場合がある。
Further, in
以下の実施例では、スクリュー羽根の稜線が至近距離で通過する位置へトナー濃度センサの検出面を配置することで、トナー濃度センサの検出面に搬送方向の加圧状態を形成している。スクリュー羽根を一定の螺旋ピッチとすることで現像剤に一定の搬送速度を保ちつつ、スクリュー羽根の1ピッチにおける空間体積を小さくすることで、停滞を伴わない現像剤の加圧状態を実現している。このため、スクリュー羽根の移動を追うように発生するかさ密度の低下は、現像剤の流動性に頼ることなく速やかに搬送方向に埋め合わされる。 In the following embodiments, the detection surface of the toner concentration sensor is disposed at a position where the ridge line of the screw blade passes at a close distance, thereby forming a pressure state in the transport direction on the detection surface of the toner concentration sensor. By keeping the screw blades at a constant spiral pitch and maintaining a constant conveying speed for the developer, the space volume at one pitch of the screw blades is reduced to realize a developer pressure state without stagnation. Yes. For this reason, the decrease in the bulk density generated so as to follow the movement of the screw blades is quickly compensated in the transport direction without depending on the fluidity of the developer.
<実施例1>
図6は実施例1の現像装置の構成の説明図である。図6は図4の長手方向断面におけるトナー濃度センサ近傍の拡大図である。実施例1では、トナー濃度センサの検出面近傍の攪拌スクリューは、他の部分に比べてスクリューの条数が多い。
<Example 1>
FIG. 6 is an explanatory diagram of the configuration of the developing device according to the first embodiment. FIG. 6 is an enlarged view of the vicinity of the toner density sensor in the longitudinal section of FIG. In Example 1, the number of screws in the stirring screw near the detection surface of the toner concentration sensor is larger than in other portions.
図4に示すように、搬送路の一例である攪拌室41bは、トナーとキャリアを含む現像剤を攪拌しつつ循環させる現像容器内の循環経路の一部を構成する。搬送部材の一例である攪拌スクリュー43は、スクリュー羽根を有して回転することにより長手方向に等しい搬送速度が得られるように攪拌室41bの現像剤を搬送する。ただし、実際の搬送速度は、現像剤の状態や循環経路の分岐、合流等の影響を受けるため、長手方向で厳密に一定になるとは限らない。
As shown in FIG. 4, the
図5に示すように、トナー濃度センサ47は、回転に伴うスクリュー羽根の稜線の包絡面に透磁率の検出面を対向させて現像容器41に配置される。
As shown in FIG. 5, the
図6に示すように、実施例1では、攪拌スクリュー43のスクリュー羽根は、透磁率の検出面に対応させた所定範囲についてスクリュー羽根の1ピッチ当たりの空間体積がその上流側における1ピッチ当たりの空間体積よりも小さい。具体的には、一定の螺旋ピッチに形成されたスクリュー羽根の間隔に、同一の螺旋ピッチに形成された別のスクリュー羽根が配置されている。また、攪拌スクリュー43の長手方向の下流側で現像剤を持ち上げて別の搬送部材の一例である現像スクリュー42が配置された別の搬送路の一例である現像室41aへ受け渡す位置にトナー濃度センサ47を配置している。
As shown in FIG. 6, in Example 1, the screw blades of the stirring
実施例1では、現像スクリュー42及び攪拌スクリュー43の回転速度は370rpm、スクリュー口径はφ27.6mm、攪拌室41bの内径はφ30mmである。スクリュー羽根の1ピッチは30mm、スクリュー羽根の厚みは先端部分が0.6mm、根本部分が6.2mm、スクリュー軸径がφ8mmである。
In Example 1, the rotation speed of the developing
実施例1では、攪拌室41bから現像室41aへ現像剤を持ち上げて受け渡す受け渡し部41eの攪拌室41bにトナー濃度センサ47が設けられている。トナー濃度センサ47の配置領域では、攪拌スクリュー43の1回転当たりの進み量(リード)が等しいスクリュー羽根が2条並列に設けられている。攪拌スクリュー43のスクリュー羽根を2条にすることにより、現像剤の搬送速度を落すことなくトナー濃度センサ47近傍の攪拌室41bの空間体積を約50%にしてある。トナー濃度センサ47近傍の空間体積を50%にすることで、トナー濃度センサ47近傍まで広い体積を使って搬送されてきた現像剤が、トナー濃度センサ47近傍で同じ搬送速度のまま搬送方向に50%の体積に圧縮される。これにより、トナー濃度センサ47の検知面に位置する現像剤のかさ密度を高くすることが可能となる。
In the first exemplary embodiment, a
実施例1では、攪拌スクリュー43のスクリュー羽根の稜線がトナー濃度センサ47の検出面を通過する際にはトナー濃度センサ47の出力値が変動する(図10の(b)参照)。しかし、それ以外のスクリュー羽根の間隔では、現像剤が搬送方向に圧縮されてトナー濃度センサ47の出力値が安定するため、トナー濃度の測定精度を高めることが可能である。
In Example 1, when the ridge line of the screw blade of the stirring
実施例1によれば、攪拌スクリュー43のスクリュー羽根を2条にした領域では、現像剤の循環経路内の場所にかかわらず、現像剤を搬送する速度を落すことなく現像剤の圧縮量を高めることができる。このため、トナー濃度センサ47を設置する場所の自由度を広げることが可能となり、現像装置4Yをさらに小型化できる可能性がでてくる。
According to the first embodiment, in the region where the screw blades of the stirring
また、現像剤の受け渡し部の近傍に配置した場合でも、スクリュー羽根を2条にした領域では現像剤の搬送方向の圧縮速度を高めることができるため、トナーが消費されて現像剤が少なくなった場合でも、トナー濃度をより正確に測定可能となる。 Further, even when the developer is disposed in the vicinity of the delivery section of the developer, since the compression speed in the developer transport direction can be increased in the area where the screw blades are formed in two strips, the toner is consumed and the developer is reduced. Even in this case, the toner density can be measured more accurately.
そして、現像装置4Y内の現像剤の量にかかわらずトナー濃度を正確に測定できることで、トナー濃度を最適に保つことができる温度湿度の許容範囲が広くなる。現像装置4Y内の現像剤の量や流動性が変化することで発生する濃度ムラ等の現像不良を削減できる。
In addition, since the toner concentration can be accurately measured regardless of the amount of the developer in the developing
<実施例2>
図7は実施例2の現像装置の構成の説明図である。図7は図4の長手方向断面におけるトナー濃度センサ近傍の拡大図である。図7に示すように、現像装置4Yの基本構成は実施例1と同様であるため、実施例1と共通する構成には図6と共通の符号を付して重複する説明を省略する。
<Example 2>
FIG. 7 is an explanatory diagram of a configuration of the developing device according to the second embodiment. FIG. 7 is an enlarged view of the vicinity of the toner density sensor in the longitudinal section of FIG. As shown in FIG. 7, since the basic configuration of the developing
実施例2では、トナー濃度センサ47を配置した所定範囲では、所定範囲の上流側よりもスクリュー羽根のスクリュー軸径が大きい。トナー濃度センサの検出面近傍の攪拌スクリュー43の軸径を前後の部分に比べて大きくすることで、スクリュー羽根の1ピッチに占める空間体積を小さく設定している。実施例2の特徴とするところは、攪拌スクリュー43のトナー濃度センサ47近傍の軸径が回りの部分に比べて太くなっていることである。
In the second embodiment, the screw shaft diameter of the screw blade is larger in the predetermined range where the
具体的には、攪拌スクリュー43の軸径が8mmに対し、トナー濃度センサ47近傍の軸径は18mmとなっている。これにより、空間体積を約35%減らすことができ、トナー濃度センサ47近傍まで広い体積を使って搬送されてきた現像剤が、トナー濃度センサ47近傍で同じ搬送速度のまま65%の体積に圧縮されることにより、現像剤のかさ密度を高くすることが可能となる。
Specifically, the shaft diameter of the stirring
実施例2では、現像剤の搬送速度を変更することなく、トナー濃度の検知時間の短縮を最小限として、スクリュー羽根の1ピッチに占める空間体積を小さくすることが可能となる。このことから、滞留する現像剤の量は最小限に押えながら、現像剤のかさ密度を高くし、トナー濃度センサ47の出力を安定させることが可能となる。
In the second embodiment, it is possible to reduce the space volume occupied by one pitch of the screw blades while minimizing the shortening of the toner density detection time without changing the developer conveyance speed. Therefore, it is possible to increase the bulk density of the developer and stabilize the output of the
<比較例>
(1)攪拌スクリュー43の1ピッチに占める空間体積を小さくする方法としては、他に、攪拌スクリュー43のピッチ間にパドルを設ける方法も考えられる。しかし、パドルを設ける場合は、特許文献2のように、パドル前後で現像剤のかさ密度が変化するため、トナー濃度センサ47の出力値にパドルによる変動が生じてしまい、トナー濃度の測定精度が良くない。
<Comparative example>
(1) As a method for reducing the space volume occupied by one pitch of the stirring
(2)攪拌スクリュー43の1ピッチに占める空間体積を小さくする方法としては、他に、トナー濃度センサ47近傍で攪拌スクリュー43のスクリュー羽根の螺旋ピッチを小さくする方法も考えられる。しかし、攪拌スクリュー43のピッチを小さくすると現像剤の搬送速度も小さくなるため、攪拌スクリュー43のピッチが小さくなった直後で現像剤の滞留が起こり易くなる。結果として、特許文献2と同様に、現像剤の劣化や詰まりの可能性が高くなる。
(2) As another method of reducing the space volume occupied by one pitch of the stirring
(3)攪拌スクリュー43の1ピッチに占める空間体積を小さくする方法としては、他に、攪拌スクリュー43のスパイラルオーガの厚みを大きくする方法がある。確かに、攪拌スクリュー43のスパイラルオーガの厚みを大きくする方法によれば、搬送速度を落さずに現像剤を圧縮することが可能である。しかし、攪拌スクリュー43は回転するため、トナー濃度センサ47の検出面に対して、攪拌スクリュー43のスパイラルオーガの厚みが増した分、スパイラルオーガに対向する時間が長くなる。そして、攪拌スクリュー43のスパイラルオーガがトナー濃度センサ47の検出面に対向している間は、正確なトナー濃度を測定することが出来ないため、トナー濃度を検知するための検知時間が短縮される。その結果、トナー濃度の検出精度が悪くなってしまう。
(3) As another method of reducing the space volume occupied by one pitch of the stirring
<実施例3>
図8は実施例3の現像装置の水平断面構成の説明図である。図9は実施例3の現像装置の長手方向に垂直な断面構成の説明図である。
<Example 3>
FIG. 8 is an explanatory diagram of a horizontal sectional configuration of the developing device according to the third embodiment. FIG. 9 is an explanatory diagram of a cross-sectional configuration perpendicular to the longitudinal direction of the developing device of Example 3.
実施例1、2では、現像スクリュー42を配置した現像室41aと攪拌スクリュー43を配置した攪拌室41bとを上下に配置しているが、その配置は上下の配置には限定されない。
In the first and second embodiments, the developing
図8を参照して図9に示すように、実施例3の現像装置4Yは、現像室41aと攪拌室41bとを水平に配置して、現像剤を循環させる現像容器41を有する。現像容器41は、垂直方向に延在する隔壁41cによって現像室41aと攪拌室41bとに仕切られる。現像室41aには現像スクリュー42が配され、攪拌室41bには攪拌スクリュー43が配される。隔壁41cの長手方向の両端部には、現像室41aと攪拌室41bの間で現像剤の水平な通過を許す受け渡し部41d、41eが設けられている。
As shown in FIG. 9 with reference to FIG. 8, the developing
現像スクリュー42と攪拌スクリュー43は、現像剤を攪拌しながら搬送して現像容器41内を水平に循環させる。現像容器41の感光ドラム(1:図1)に対向する位置には、現像スリーブ44が回転可能に配置されている。
The developing
実施例3の現像装置4Yにおいても実施例1と同様に、トナー濃度センサ47の検出面近傍の攪拌スクリュー43を、他の部分に比べてスクリュー羽根の条数が多いものとすることができる。これにより、トナー濃度センサ47の検知面に位置する現像剤のかさ密度を高くして、トナー濃度センサ47の出力を安定させることが可能となる。
In the developing
実施例3の現像装置4Yにおいても実施例2と同様に、トナー濃度センサ47の検出面近傍の攪拌スクリュー43を、他の部分に比べてスクリュー軸の口径が大きいものとすることができる。これにより、トナー濃度センサ47の検知面に位置する現像剤のかさ密度を高くして、トナー濃度センサ47の出力を安定させることが可能となる。
Also in the developing
<実施例4>
図10は実施例4の現像装置における現像剤の搬送状態の説明図である。実施例4の現像装置は、実施例1と同様な構成を、攪拌スクリューの長手方向の中間位置に配置している。図10中、(a)はスクリュー羽根の長手方向の断面、(b)はトナー濃度センサの出力の説明図である。
<Example 4>
FIG. 10 is an explanatory diagram of a developer transport state in the developing device according to the fourth embodiment. In the developing device of Example 4, the same configuration as that of Example 1 is arranged at an intermediate position in the longitudinal direction of the stirring screw. 10, (a) is a cross section in the longitudinal direction of the screw blade, and (b) is an explanatory view of the output of the toner density sensor.
図10の(a)に示すように、実施例4では、搬送部材の一例である攪拌スクリュー43の長手方向の中間位置にトナー濃度センサ47が配置される。スクリュー羽根を2条にした所定範囲の上流側と下流側とは、スクリュー羽根の1ピッチ当たりの空間体積が等しい。攪拌室41bの途中にトナー濃度センサ47を設置し、トナー濃度センサ47の対向位置で攪拌スクリュー43のスクリュー羽根を2条にして、1ピッチ当たりの空間体積を50%以下にしている。
As shown in FIG. 10A, in the fourth embodiment, a
図10の(b)に示すように、実施例4(A)では、スクリュー羽根を2条にしていない場合(B)よりもトナー濃度センサ47の出力が安定する。このため、トナー濃度の検出精度が高くなってトナー濃度を精密に制御できる。
As shown in FIG. 10B, in Example 4A, the output of the
実施例4の現像装置では、特許文献2のようにトナー濃度を正確に測るために攪拌室41b内に現像剤の搬送速度を遅くする部分を設ける必要がない。このため、現像剤が滞留することによって生じる不具合も抑制することが可能となった。
In the developing device of Example 4, there is no need to provide a portion for slowing the developer conveyance speed in the stirring
<実施例5>
カラー画像形成装置では、主に2種類の画像形成装置が知られている。1つ目は1つの感光体の周りに複数色用の現像装置を備え、各現像装置から各々の色のトナーを感光体の静電潜像に供給して合成トナー画像を形成する1ドラム型のカラー画像形成装置である。そして、もう一つは、複数の感光体を隣接配置し、各感光体それぞれに一つの現像装置を有し、それぞれが単色のトナー画像を形成して記録材あるいは中間転写体に合成トナー画像を形成するタンデム型のカラー画像形成装置である。
<Example 5>
As color image forming apparatuses, two types of image forming apparatuses are mainly known. The first is a one-drum type in which a developing device for a plurality of colors is provided around one photosensitive member, and toner of each color is supplied from each developing device to an electrostatic latent image on the photosensitive member to form a composite toner image. The color image forming apparatus. The other is that a plurality of photoconductors are arranged adjacent to each other, and each photoconductor has a developing device, each of which forms a single color toner image and forms a composite toner image on a recording material or an intermediate transfer body. A tandem type color image forming apparatus is formed.
実施例1〜4では、タンデム型のカラー画像形成装置に搭載された現像装置4Yにおける実施形態を説明した。しかし、本発明の現像装置は、1ドラム型のカラー画像形成装置でも実施できる。
In Examples 1 to 4, the embodiments in the developing
1Y、1M、1C、1K 感光ドラム
4Y、4M、4C、4K 現像装置
5Y、5M、5C、5K 一次転写ローラ
20Y、20M、20C、20K ホッパ
41 現像容器
41a 現像室(第1搬送経路)
41b 攪拌室(第2搬送経路)
42 現像スクリュー(第1搬送奉材)
43 攪拌スクリュー(第2搬送奉材)
44 現像スリーブ(現像剤担持体)
45 規制ブレード(現像剤規制部材)
47 トナー濃度センサ
48 マグネットシート(磁力発生部材)
1Y, 1M, 1C, 1K Photosensitive drums 4Y, 4M, 4C,
41b Stir chamber (second transport path)
42 Development screw (1st conveying material)
43 Stirring screw (second transporter)
44 Development sleeve (developer carrier)
45 Regulating blade (Developer regulating member)
47 Toner concentration sensor 48 Magnet sheet (magnetic force generating member)
Claims (5)
トナーとキャリアを含む現像剤を現像容器内で攪拌しつつ前記現像剤担持体に沿って循環させる循環経路の一部を構成する搬送路と、
スクリュー羽根を有して回転することにより長手方向に等しい搬送速度が得られるように前記搬送路の現像剤を搬送する搬送部材と、
前記スクリュー羽根の稜線の包絡面に透磁率の検出面を対向させて配置したトナー濃度センサと、を備え、
前記スクリュー羽根は、前記透磁率の検出面を含む搬送方向の所定範囲について前記スクリュー羽根の1ピッチ当たりの空間体積がその上流側における前記空間体積よりも小さいことを特徴とする現像装置。 A developer carrier;
A conveyance path that constitutes a part of a circulation path that circulates the developer including toner and carrier along the developer carrier while stirring in a developer container;
A transport member that transports the developer in the transport path so as to obtain a transport speed equal to the longitudinal direction by rotating with screw blades;
A toner concentration sensor arranged with a magnetic permeability detecting surface facing the envelope surface of the ridgeline of the screw blade,
The developing device according to claim 1, wherein a space volume per pitch of the screw blades is smaller than a space volume upstream of the screw blades in a predetermined range in the transport direction including the magnetic permeability detection surface.
前記所定範囲の上流側と下流側とは、前記スクリュー羽根の1ピッチ当たりの空間体積が等しいことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の現像装置。 The predetermined range is set at an intermediate position in the longitudinal direction of the conveying member;
4. The developing device according to claim 1, wherein a space volume per pitch of the screw blades is equal between the upstream side and the downstream side of the predetermined range. 5.
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