JP2012042738A - Development apparatus - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an image forming device capable of efficiently increasing the toner charge amount of a replenishment developer by the timing when the replenishment developer reaches a developer carrier even if the distance between a developer supply position and the developer carrier is short.SOLUTION: An agitation chamber 24 communicates with a developing chamber 23 at both ends thereof and forms a circulating path of developer. The agitation chamber 24 rotates an agitation screw 26 having screw blades so as to transfer the developer in the reverse direction from the developing chamber 23 while collecting the developer from a developing sleeve. The agitation chamber 24 is configured such that the agitation screw 26 is provided with ribs 53 in a region ranging from a developer supply port 30 to a developing sleeve 28 in the agitation chamber 24 so as to increase friction frequency between a circulating developer and a replenished developer by making a developer transportation capacity of the region ranging from the developer supply port 30 to the developing sleeve 28 lower than that of a region along the developing sleeve 28.

Description

本発明は、現像剤担持体に沿って現像剤を循環させつつ撹拌してトナーを帯電させる現像装置、詳しくは補給された現像剤のトナー帯電量を速やかに高めるための構造に関する。   The present invention relates to a developing device that charges toner by stirring while circulating the developer along a developer carrying member, and more particularly, to a structure for quickly increasing the toner charge amount of the replenished developer.

像担持体又は中間転写体に形成したトナー像を、記録材へ電気的に転写して熱定着させる画像形成装置が広く用いられている。画像形成装置の現像装置では、現像剤担持体に沿って現像剤の循環経路が形成され、トナーとキャリアを含むいわゆる二成分現像剤が撹拌を受けつつ循環経路を搬送されることにより、トナーとキャリアが反対極性に摩擦帯電する。   2. Description of the Related Art Image forming apparatuses that electrically transfer and thermally fix a toner image formed on an image carrier or intermediate transfer member to a recording material are widely used. In the developing device of the image forming apparatus, a developer circulation path is formed along the developer carrying member, and a so-called two-component developer including toner and carrier is conveyed through the circulation path while being agitated. The carrier is triboelectrically charged to the opposite polarity.

二成分現像剤の場合、画像形成に伴ってトナーが消費される一方でキャリアは現像装置内を循環し続けるため、現像装置の現像剤補給口には、現像剤補給装置からトナーを主成分とする補給現像剤が供給される。補給されたばかりのトナーは未帯電のため、現像装置内を搬送されて現像剤担持体に達するまでに、循環する現像剤と十分に撹拌されて必要なトナー帯電量を付与される必要がある。   In the case of a two-component developer, toner is consumed as the image is formed, while the carrier continues to circulate in the developing device. Therefore, the developer replenishing port of the developing device contains toner from the developer replenishing device as a main component. The replenishment developer to be supplied is supplied. Since the toner that has just been replenished is uncharged, it needs to be sufficiently agitated with the circulating developer and given the necessary toner charge amount before being transported through the developing device and reaching the developer carrying member.

特許文献1には、現像剤担持体に沿った現像剤の循環経路を形成する第1室(現像室)と第2室(撹拌室)とを縦に重ねて配置した、いわゆる縦撹拌型の現像装置が示される。縦撹拌型の現像装置(図15)は、第1室と第2室とを横に並べて配置する従来の横撹拌型の現像装置(図14)に比較して、現像装置の幅方向の小型化を実現し易い。   Patent Document 1 discloses a so-called vertical stirring type in which a first chamber (developing chamber) and a second chamber (stirring chamber) that form a developer circulation path along a developer carrier are vertically stacked. A developing device is shown. The vertical stirring type developing device (FIG. 15) is smaller in the width direction of the developing device than the conventional horizontal stirring type developing device (FIG. 14) in which the first chamber and the second chamber are arranged side by side. It is easy to realize.

一方、縦攪拌型の現像装置における現像剤補給口は、現像室の上流位置から循環経路に沿って一番搬送距離が確保できる位置に配置することが望ましい。具体的には、横攪拌型の現像装置の場合と同様に、図2を参照して、現像室23における現像剤搬送方向下流側で現像スリーブ28の画像領域端部Aよりも下流の位置またはその近傍が好ましい。   On the other hand, the developer replenishing port in the vertical stirring type developing device is desirably arranged at a position where the transport distance can be secured most along the circulation path from the upstream position of the developing chamber. Specifically, as in the case of the lateral stirring type developing device, referring to FIG. 2, a position downstream of the image area end A of the developing sleeve 28 on the downstream side in the developer transport direction in the developing chamber 23 or Its vicinity is preferable.

しかし、縦撹拌型の現像装置のように、現像スリーブにトナーを供給する現像室と、現像後のトナーを回収する回収室とを分離した機能分離型の現像装置の場合、現像剤補給口の位置によっては、以下のような課題が生じてしまう。   However, in the case of a function separation type developing device in which a developing chamber that supplies toner to the developing sleeve and a recovery chamber that collects the developed toner are separated, such as a vertical stirring type developing device, Depending on the position, the following problems occur.

すなわち、図16に示すように、縦撹拌型の現像装置では、循環する現像剤の一部が現像剤担持体を経由して第1室から第2室へバイパスされるので、第1室(23)の下流では循環する現像剤が少なくなる。このため、第1室(23)の下流で現像剤を補給する場合、補給位置では、「補給現像剤/循環する現像剤」の比が高くなって補給現像剤の摩擦機会が少なくなる。その結果、補給現像剤が現像剤担持体へ達した時点で、トナー帯電量が不足していることがある。トナー帯電量が不足すると、画像の濃度むらや、カブリ画像、飛散トナーなどが発生し易くなって好ましくない。   That is, as shown in FIG. 16, in the vertical stirring type developing device, a part of the circulating developer is bypassed from the first chamber to the second chamber via the developer carrier, so that the first chamber ( Downstream of 23), less developer circulates. For this reason, when the developer is replenished downstream of the first chamber (23), the ratio of “supplemented developer / circulating developer” increases at the replenishment position, and the chance of friction of the replenished developer decreases. As a result, the toner charge amount may be insufficient when the replenishment developer reaches the developer carrying member. If the toner charge amount is insufficient, uneven image density, fogged image, scattered toner, etc. are likely to occur, which is not preferable.

そこで、特許文献1では、図3を参照すれば、現像スクリュー25と撹拌スクリュー26の回転速度を早めて現像剤の搬送性能を高めることで、撹拌スクリュー26の下流側における現像剤を増加させている。しかし、この場合、現像剤に対するストレスが大きくなる。さらに、スクリュー搬送部材の回転速度が増加すると、自己発熱が発生して現像剤の劣化が増長される。   Therefore, in Patent Document 1, referring to FIG. 3, the developer on the downstream side of the agitating screw 26 is increased by increasing the rotation speed of the developing screw 25 and the agitating screw 26 to improve the developer conveying performance. Yes. However, in this case, the stress on the developer increases. Further, when the rotational speed of the screw conveying member is increased, self-heating is generated and the deterioration of the developer is increased.

そこで、特許文献2では、第1室から第2室へ現像剤を受け渡す開口部よりも第2室の上流側に、現像剤補給口を配置して補給現像剤を滞留させている。これにより、補給現像剤が現像剤担持体へ達するまでの時間を引き延ばして、摩擦機会を増やして、トナー帯電量を高めようとしている。   Therefore, in Patent Document 2, a developer replenishing port is disposed upstream of the opening for delivering the developer from the first chamber to the second chamber to retain the replenished developer. As a result, the time until the replenishment developer reaches the developer carrying member is extended, the chance of friction is increased, and the toner charge amount is increased.

特開平5−333961号公報Japanese Patent Laid-Open No. 5-333961 特開平10−149024号公報JP-A-10-149024

しかしながら、特許文献2の構成の場合、現像剤補給口から補給された直後の補給トナーは、トナー凝集体として存在しているものが多い。従って、循環する現像剤のキャリアとの混合が妨げられるため、十分なトナー帯電量が得られにくい。例えば、トナー100%の補給現像剤の場合、補給現像剤だけを撹拌してもトナー帯電量を高めることはできないので、循環する現像剤に補給現像剤を速やかに混合拡散できないと、滞留時間が伸びても、期待したほどトナー帯電量は高まらない。   However, in the case of the configuration of Patent Document 2, the replenished toner immediately after being replenished from the developer replenishing port often exists as a toner aggregate. Accordingly, since mixing of the circulating developer with the carrier is hindered, it is difficult to obtain a sufficient toner charge amount. For example, in the case of a replenishment developer with 100% toner, the charge amount of the toner cannot be increased even if only the replenishment developer is agitated. Even if extended, the toner charge amount does not increase as expected.

また、トナー帯電量は、第2室で現像剤が搬送される過程で徐々に高まるため、第2室の上流側に偏って飛散トナーやカブリ画像が発生することが判明した。特に、図15に示すように、縦撹拌型の現像装置4Nでは、現像スリーブ28に現像剤を供給する現像室23はもちろん、現像スリーブ28から現像剤を回収する撹拌室24も全長が現像スリーブ28の開口部に直接連通している。このため、補給現像剤が補給されて撹拌を受ける初期の過程(撹拌室24の上流側)で発生する未帯電トナーの粉塵が、現像スリーブ28の開口部から飛散し易いことが判明した。   Further, it has been found that the toner charge amount gradually increases in the process of transporting the developer in the second chamber, and therefore, scattered toner and fogged images are generated biased to the upstream side of the second chamber. In particular, as shown in FIG. 15, in the vertical stirring type developing device 4N, not only the developing chamber 23 that supplies the developer to the developing sleeve 28 but also the stirring chamber 24 that collects the developer from the developing sleeve 28 has the entire length of the developing sleeve. It communicates directly with the 28 openings. For this reason, it has been found that dust of uncharged toner generated in the initial process (upstream side of the stirring chamber 24) where the supplied developer is supplied and stirred is easily scattered from the opening of the developing sleeve 28.

本発明は、機能分離型の現像装置において、現像剤補給口の位置を現像位置までの搬送路を極力長い構成にしても、補給直後のトナーが現像剤担持体と対向する開口部から飛散してしまうことを抑制可能な現像装置の提供を目的とする。   According to the present invention, in the function separation type developing device, even if the position of the developer replenishing port is made as long as possible to the developing position, the toner immediately after replenishment is scattered from the opening facing the developer carrying member. It is an object of the present invention to provide a developing device that can suppress the occurrence of the above.

本発明の現像装置は、像担持体に形成された静電像を現像する現像剤担持体と、前記現像剤担持体に現像剤を供給する第1室と、前記第1室に接続して現像剤の循環経路を形成するとともに、前記現像剤担持体から現像剤を回収する第2室と、前記第1室に設けられ、現像剤を搬送する第1の搬送部材と、前記第2室に設けられ、現像剤を搬送する第2の搬送部材と、前記第1室における前記現像剤担持体の現像剤担持領域よりも現像剤搬送方向下流で前記第2室における前記現像剤担持体の現像剤担持領域よりも現像剤搬送方向上流で現像剤を補給する現像剤補給口とを備えるものである。そして、前記現像剤補給口よりも現像剤搬送方向下流で前記第2室における前記現像剤担持体の現像剤担持領域よりも現像剤搬送方向上流の領域の少なくとも一部の現像剤搬送能力を部分的に低下させてある。   The developing device of the present invention includes a developer carrying member for developing an electrostatic image formed on an image carrying member, a first chamber for supplying a developer to the developer carrying member, and a first chamber connected to the first chamber. A developer circulation path is formed, a second chamber for collecting the developer from the developer carrying member, a first transport member provided in the first chamber for transporting the developer, and the second chamber A second conveying member that conveys the developer, and the developer carrying member in the second chamber downstream of the developer carrying region of the developer carrying member in the first chamber in the developer carrying direction. A developer replenishing port for replenishing the developer upstream of the developer carrying area in the developer transport direction; Further, at least a part of the developer carrying capability in a region upstream of the developer carrying direction of the developer carrying member in the second chamber in the second chamber downstream of the developer supply port and in the developer carrying direction of the second chamber. Has been reduced.

本発明の現像装置は、循環する現像剤に現像剤補給口から補給現像剤を補給した後の現像剤の搬送速度を下げて、現像剤担持体に到達するまでの時間を引き延ばして撹拌性を補強することにより、循環する現像剤と補給現像剤の摩擦頻度を高める。第1室における現像剤担持体の現像剤担持領域下流側端部から第2室における現像剤担持体までに存在する現像剤を、前後の速度差で集中させて「補給現像剤/循環する現像剤」の比を局所的に高める。そして、補給現像剤/循環する現像剤の比を高めた状態で長時間撹拌することで、トナー帯電量を急速に高め得る。   In the developing device of the present invention, the developer transport speed after replenishing the replenished developer to the circulating developer from the developer replenishing port is lowered, and the time until the developer reaches the developer carrying member is extended to increase the stirring property. Reinforcement increases the friction frequency between the circulating developer and the replenishment developer. Developers existing from the downstream side end of the developer carrying region of the developer carrying member in the first chamber to the developer carrying member in the second chamber are concentrated by a difference in speed between the front and rear to “replenish developer / circulate development”. Increase the "agent" ratio locally. Then, the toner charge amount can be rapidly increased by stirring for a long time in a state where the ratio of the replenishment developer / circulating developer is increased.

したがって、現像剤補給口から現像剤担持体までの距離が短くても、現像剤担持体に達するまでに補給現像剤のトナー帯電量を効率的に高められる。現像剤担持体の開口部に達するまでに補給現像剤のトナー帯電量を十分に高めることで、上流側に偏った飛散トナーやカブリ画像の発生を防止できる。   Therefore, even if the distance from the developer supply port to the developer carrying member is short, the toner charge amount of the replenishing developer can be efficiently increased before reaching the developer carrying member. By sufficiently increasing the toner charge amount of the replenishment developer before reaching the opening of the developer carrying member, it is possible to prevent the generation of scattered toner and fog image biased upstream.

画像形成装置の構成の説明図である。1 is an explanatory diagram of a configuration of an image forming apparatus. 現像装置の長手方向に直角な断面構成の説明図である。It is explanatory drawing of a cross-sectional structure orthogonal to the longitudinal direction of a developing device. 現像装置の長手方向の平断面図である。FIG. 3 is a plan sectional view in the longitudinal direction of the developing device. 攪拌室における撹拌時間とトナー帯電量の関係の説明図である。It is explanatory drawing of the relationship between the stirring time in a stirring chamber, and a toner charge amount. トナー補給量と補給後のトナー濃度との関係の説明図である。FIG. 6 is an explanatory diagram of a relationship between a toner replenishment amount and a toner density after replenishment. 実施例1におけるトナー帯電量補強構造の説明図である。3 is an explanatory diagram of a toner charge amount reinforcing structure in Embodiment 1. FIG. 実施例2におけるトナー帯電量補強構造の説明図である。FIG. 6 is an explanatory diagram of a toner charge amount reinforcing structure in Embodiment 2. 実施例3におけるトナー帯電量補強構造の説明図である。FIG. 10 is an explanatory diagram of a toner charge amount reinforcing structure in Embodiment 3. 実施例4における現像装置の長手方向に直角な断面構成の説明図である。10 is an explanatory diagram of a cross-sectional configuration perpendicular to the longitudinal direction of a developing device in Embodiment 4. FIG. 実施例5における現像剤補給装置の配置の説明図である。FIG. 10 is an explanatory diagram of an arrangement of a developer supply device in Embodiment 5. 現像剤補給量の誤差によるトナー濃度の経時変化の説明図である。FIG. 6 is an explanatory diagram of a change in toner density with time due to an error in developer replenishment amount. 実施例5におけるトナー帯電量補強構造の説明図である。FIG. 10 is an explanatory diagram of a toner charge amount reinforcing structure in Embodiment 5. トナー帯電量の測定装置の説明図である。It is an explanatory diagram of a toner charge amount measuring device. 横撹拌型の現像装置の構成の説明図である。It is explanatory drawing of a structure of a horizontal stirring type developing apparatus. 縦撹拌型の現像装置の構成の説明図である。It is explanatory drawing of a structure of a vertical stirring type developing device. 縦撹拌型の現像装置における現像剤の循環の説明図である。It is explanatory drawing of the circulation of the developer in a vertical stirring type developing device.

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、機能分離型の現像装置であれば、現像剤補給口の下流側で現像剤の搬送速度を低下させる限りにおいて、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. According to the present invention, in the case of the function separation type developing device, a part or all of the configuration of the embodiment is an alternative configuration as long as the developer transport speed is decreased on the downstream side of the developer supply port. Other alternative embodiments can also be implemented.

従って、第1室と第2室とを上下に配置する構成(図15)のみならず、機能分離型の現像装置であれば、第1室と第2室とを水平又は斜めに並べて配置する構成(図14)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/記録材搬送型/直接転写型、モノクロ/フルカラーの画像形成装置において区別無く実施できる。   Accordingly, not only the configuration in which the first chamber and the second chamber are arranged vertically (FIG. 15) but also the first chamber and the second chamber are arranged horizontally or obliquely in the case of a function separation type developing device. The configuration (FIG. 14) can also be implemented. Such a developing device can be implemented without distinction in a tandem type / 1 drum type, an intermediate transfer type / a recording material conveyance type / a direct transfer type, and a monochrome / full color 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 patent document 1, 2, illustration is abbreviate | omitted and the overlapping description is abbreviate | omitted.

<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1に示すように、画像形成装置100は、中間転写ベルト5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。
<Image forming apparatus>
FIG. 1 is an explanatory diagram of the configuration of the image forming apparatus. As shown in FIG. 1, the image forming apparatus 100 is a tandem intermediate transfer type full color printer in which yellow, magenta, cyan, and black image forming portions Pa, Pb, Pc, and Pd are arranged along an intermediate transfer belt 5. is there.

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5に転写される。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5に転写される。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中間転写ベルト5に転写される。   In the image forming portion Pa, a yellow toner image is formed on the photosensitive drum 1 a and transferred to the intermediate transfer belt 5. In the image forming portion Pb, a magenta toner image is formed on the photosensitive drum 1 b and transferred to the intermediate transfer belt 5. In the image forming portions Pc and Pd, a cyan toner image and a black toner image are formed on the photosensitive drums 1c and 1d, respectively, and transferred to the intermediate transfer belt 5.

中間転写ベルト5は、駆動ローラ61、対向ローラ62、及びテンションローラ63に懸架され、駆動ローラ61に駆動されて矢印R2方向に回転する。中間転写ベルト5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。   The intermediate transfer belt 5 is suspended by a drive roller 61, a counter roller 62, and a tension roller 63, and is driven by the drive roller 61 to rotate in the direction of arrow R2. The four-color toner images transferred to the intermediate transfer belt 5 are conveyed to the secondary transfer portion T2 and secondarily transferred to the recording material P.

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5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Pを送り出す。トナー像を転写された記録材Pは、定着装置16で加熱加圧を受けて表面にトナー像を定着された後に、機体外部のトレイ17へ排出される。   The recording material P taken out from the recording material cassette 11 by the pickup roller 12 is separated one by one by the separation roller 13 and fed to the registration roller 14. The registration roller 14 sends the recording material P to the secondary transfer portion T2 in time with the toner image on the intermediate transfer belt 5. The recording material P to which the toner image has been transferred is heated and pressurized by the fixing device 16 to fix the toner image on the surface, and then is discharged to the tray 17 outside the machine body.

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、画像形成部Pb、Pc、Pdについては、画像形成部Paの構成部材に付した符号末尾の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 toner colors used in the developing devices 4a, 4b, 4c, and 4d are different. Hereinafter, the image forming unit Pa will be described, and the image forming units Pb, Pc, and Pd will be described by replacing “a” at the end of the reference numerals attached to the components of the image forming unit Pa with “b”, “c”, and “d”. To do.

画像形成部Paは、感光ドラム1aの周囲に、コロナ帯電器2a、露光装置3a、現像装置4a、一次転写ローラ6a、ドラムクリーニング装置19aを配置している。像担持体の一例である感光ドラム1a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、300mm/sec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2aは、感光ドラム1aの表面を一様な負極性の暗部電位VDに帯電させる。   In the image forming portion Pa, a corona charger 2a, an exposure device 3a, a developing device 4a, a primary transfer roller 6a, and a drum cleaning device 19a are arranged around the photosensitive drum 1a. A photosensitive drum 1a, which is an example of an image carrier, has a photosensitive layer having a negative polarity on the outer peripheral surface of an aluminum cylinder, and rotates in the direction of arrow R1 at a process speed of 300 mm / sec. The corona charger 2a charges the surface of the photosensitive drum 1a to a uniform dark potential VD having a negative polarity.

露光装置3aは、半導体レーザーを内蔵しており、この半導体レーザーは、CCD等の光電変換素子を有する原稿読み取り装置が出力する原稿画像情報信号に対応して制御され、レーザー光を射出する。露光装置3a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1aの表面に画像の静電像を書き込む。現像装置4aは、トナーとキャリアを含む現像剤を用いて感光ドラム1aの表面の静電像を現像して、トナー像を形成する。   The exposure device 3a has a built-in semiconductor laser, which is controlled in accordance with a document image information signal output from a document reading device having a photoelectric conversion element such as a CCD, and emits a laser beam. The exposure device 3a scans the laser beam with a rotating mirror and writes an electrostatic image of the image on the surface of the charged photosensitive drum 1a. The developing device 4a develops the electrostatic image on the surface of the photosensitive drum 1a using a developer containing toner and a carrier to form a toner image.

一次転写ローラ6aは、中間転写ベルト5の内側面を押圧して、感光ドラム1aと中間転写ベルト5との間に一次転写部T1を形成する。一次転写ローラ6aに正極性の直流電圧を印加することにより、感光ドラム1aに担持された負極性のトナー像が中間転写ベルト5へ一次転写される。ドラムクリーニング装置19aは、記録材Pへの転写を逃れて感光ドラム1aに残った転写残トナーを回収する。   The primary transfer roller 6a presses the inner surface of the intermediate transfer belt 5 to form a primary transfer portion T1 between the photosensitive drum 1a and the intermediate transfer belt 5. By applying a positive DC voltage to the primary transfer roller 6a, a negative toner image carried on the photosensitive drum 1a is primarily transferred to the intermediate transfer belt 5. The drum cleaning device 19a collects the transfer residual toner remaining on the photosensitive drum 1a by escaping from the transfer to the recording material P.

なお、本実施形態では、通常使用されるドラム状の感光ドラム1aを使用したが、アモルファスシリコン感光体等の無機感光体を使用することもでき、ベルト状の感光体を用いることも可能である。帯電方式、静電像の形成方式、転写方式、クリーニング方式、定着方式に関しても、上記方式に限られるものではない。   In this embodiment, the drum-shaped photosensitive drum 1a that is normally used is used. However, an inorganic photosensitive member such as an amorphous silicon photosensitive member can be used, and a belt-shaped photosensitive member can also be used. . The charging method, electrostatic image forming method, transfer method, cleaning method, and fixing method are not limited to the above methods.

<現像装置>
図2は現像装置の長手方向に直角な断面構成の説明図である。図3は現像装置の長手方向の平断面図である。
<Developing device>
FIG. 2 is an explanatory diagram of a cross-sectional configuration perpendicular to the longitudinal direction of the developing device. FIG. 3 is a plan sectional view in the longitudinal direction of the developing device.

図2に示すように、現像装置4aは、トナー(非磁性)とキャリア(磁性)を混合した現像剤(二成分現像剤)を用いて、感光ドラム1aの静電像を現像する。現像装置4aは、現像容器20の内部が、紙面に垂直方向に延在する隔壁27によって第1室の一例である現像室23と第2室の一例である攪拌室24とに区画され、現像剤は、現像室23及び攪拌室24に収容されている。   As shown in FIG. 2, the developing device 4a develops the electrostatic image on the photosensitive drum 1a using a developer (two-component developer) in which toner (non-magnetic) and carrier (magnetic) are mixed. In the developing device 4a, the interior of the developing container 20 is partitioned into a developing chamber 23, which is an example of a first chamber, and a stirring chamber 24, which is an example of a second chamber, by a partition wall 27 extending in a direction perpendicular to the paper surface. The agent is accommodated in the developing chamber 23 and the stirring chamber 24.

現像装置4aでは、現像室23における現像スクリュー25が現像スリーブ28へ現像剤を供給する。一方、攪拌室24における撹拌スクリュー26は、現像スリーブ28からの現像剤を回収・搬送するとともに、補給現像剤を循環する現像剤に混合攪拌させる。このため、常に現像室23内に攪拌室24で十分攪拌されたフレッシュな現像剤のみが存在することとなり、現像スリーブ28には常に均一な濃度の現像剤が供給される利点がある。また、現像スクリュー25と撹拌スクリュー26とを上下方向に配置するため、現像装置4aを小型化し易い。   In the developing device 4 a, the developing screw 25 in the developing chamber 23 supplies the developer to the developing sleeve 28. On the other hand, the agitating screw 26 in the agitating chamber 24 collects and conveys the developer from the developing sleeve 28 and mixes and agitates the replenished developer with the circulating developer. For this reason, there always exists only a fresh developer sufficiently stirred in the stirring chamber 24 in the developing chamber 23, and there is an advantage that a uniform concentration developer is always supplied to the developing sleeve 28. Moreover, since the developing screw 25 and the stirring screw 26 are arranged in the vertical direction, the developing device 4a can be easily downsized.

循環経路の一例である現像室23には、第1の搬送部材の一例である現像スクリュー25が配置され、攪拌室24には第2の搬送部材の一例である撹拌スクリュー26が配置されている。現像スクリュー25は、現像室23の底部に現像スリーブ28の軸方向に沿ってほぼ平行に配置され、回転して現像室23内の現像剤を軸方向に沿って一方向に搬送する。撹拌スクリュー26は、攪拌室24内の底部に現像スクリュー25とほぼ平行に配置され、回転して攪拌室24内の現像剤を現像スクリュー25と逆方向に搬送する。   A developing screw 25, which is an example of a first conveying member, is disposed in the developing chamber 23, which is an example of a circulation path, and an agitating screw 26, which is an example of a second conveying member, is disposed in the stirring chamber 24. . The developing screw 25 is disposed substantially parallel to the bottom of the developing chamber 23 along the axial direction of the developing sleeve 28, and rotates to convey the developer in the developing chamber 23 in one direction along the axial direction. The agitating screw 26 is disposed substantially in parallel with the developing screw 25 at the bottom of the agitating chamber 24, and rotates to convey the developer in the agitating chamber 24 in the opposite direction to the developing screw 25.

現像容器20の感光ドラム1aに対向した現像領域Dに相当する位置に開口部があり、この開口部に現像剤担持体の一例である現像スリーブ28が感光ドラム1aの方向に一部露出して配設される。現像スリーブ28の直径は20mm、感光ドラム1aの直径は80mm、現像スリーブ28と感光ドラム1aとの最近接間隔(SDギャップ)は400μmである。   There is an opening at a position corresponding to the developing area D facing the photosensitive drum 1a of the developing container 20, and a developing sleeve 28, which is an example of a developer carrying member, is partially exposed in the direction of the photosensitive drum 1a. Arranged. The diameter of the developing sleeve 28 is 20 mm, the diameter of the photosensitive drum 1a is 80 mm, and the closest distance (SD gap) between the developing sleeve 28 and the photosensitive drum 1a is 400 μm.

現像スリーブ28は、アルミニウムやステンレスのような非磁性材料で構成され、その内部には、磁界手段であるマグネットローラ28mが非回転に配置される。マグネットローラ28mは、感光ドラム1aの現像領域Dに対向させて現像極S2を配置し、穂切り部材29に対向させて磁極S1を配置し、磁極S1、S2の間に磁極N1を配置している。また、現像室23及び撹拌室24にそれぞれ対向させて磁極N2及びN3が配置される。このような磁極の配置によって、現像領域Dに搬送した現像剤を磁気ブラシ状態で感光ドラム1aと接触させて現像を行うことができる。   The developing sleeve 28 is made of a nonmagnetic material such as aluminum or stainless steel, and a magnet roller 28m, which is a magnetic field means, is non-rotatably disposed therein. The magnet roller 28m has a developing pole S2 disposed opposite the developing area D of the photosensitive drum 1a, a magnetic pole S1 disposed opposite the ear cutting member 29, and a magnetic pole N1 disposed between the magnetic poles S1 and S2. Yes. Further, magnetic poles N2 and N3 are arranged to face the developing chamber 23 and the stirring chamber 24, respectively. With such an arrangement of magnetic poles, the developer conveyed to the development region D can be developed by bringing it into contact with the photosensitive drum 1a in a magnetic brush state.

現像スリーブ28は、矢印R4方向(反時計方向)に回転し、現像室23内の現像剤は、現像スクリュー25の搬送力と磁極N2の磁力により、現像スリーブ28上に汲み上げられてコートされる。   The developing sleeve 28 rotates in the direction of arrow R4 (counterclockwise), and the developer in the developing chamber 23 is pumped and coated on the developing sleeve 28 by the conveying force of the developing screw 25 and the magnetic force of the magnetic pole N2. .

現像スリーブ28の外側へ露出した上流位置に、現像スリーブ28に担持された現像剤の穂を規制する規制ブレードとして穂切り部材29が設けられている。穂切り部材29は、現像スリーブ28に担持された現像剤の穂切りを行って、磁気ブラシの層厚を規制する。穂切り部材29は、現像スリーブ28の長手方向に沿って対向配置した板状のアルミニウムなどで形成された非磁性部材29aと、鉄材のような磁性部材29bとで構成される。穂切り部材29と現像スリーブ28の間隙(SBギャップ)を調整することで、現像領域DのSDギャップへ搬送される現像剤量が調整される。   At the upstream position exposed to the outside of the developing sleeve 28, a spike cutting member 29 is provided as a regulating blade that regulates the spikes of the developer carried on the developing sleeve 28. The ear cutting member 29 cuts the developer carried on the developing sleeve 28 and regulates the layer thickness of the magnetic brush. The ear cutting member 29 is composed of a nonmagnetic member 29a formed of plate-like aluminum or the like opposed to the developing sleeve 28 along the longitudinal direction, and a magnetic member 29b such as an iron material. By adjusting the gap (SB gap) between the ear cutting member 29 and the developing sleeve 28, the amount of developer conveyed to the SD gap in the developing region D is adjusted.

現像領域Dへ搬送される現像剤は、多すぎるとSDギャップで現像剤の滞留が発生して、カキトリ画像といった異常画像が発生する一方、少なすぎると現像性が不足して画像濃度低下が発生する。このため、穂切り部材29と現像スリーブ28の間隙(SBギャップ)を最適な量に調整する必要がある。ここでは、SBギャップを500μmに設定することで、現像スリーブ28上の単位面積当りの現像剤コート量を30mg/cmに規制している。 If too much developer is transported to the development area D, the developer stays in the SD gap and an abnormal image such as a cache image is generated. On the other hand, if it is too small, the developability is insufficient and the image density is lowered. To do. For this reason, it is necessary to adjust the gap (SB gap) between the ear cutting member 29 and the developing sleeve 28 to an optimum amount. Here, the developer coating amount per unit area on the developing sleeve 28 is regulated to 30 mg / cm 2 by setting the SB gap to 500 μm.

現像スリーブ28は、層厚が規制された現像剤を現像領域Dに搬送し、感光ドラム1aに形成された静電像に現像剤を供給して静電像をトナー像に反転現像する。この時、現像効率(静電像へのトナーの付与率)を向上させるために、電源D4は、直流電圧と交流電圧を重畳した振動電圧を現像スリーブ28に印加する。ここでは、−500Vの直流電圧にピーク・ツウ・ピーク電圧Vppが1800V、周波数fが12kHzの方形波の交流電圧を重畳した振動電圧を印加した。しかし、直流電圧と交流電圧と波形の組み合わせはこれに限られない。   The developing sleeve 28 conveys the developer whose layer thickness is regulated to the developing region D, supplies the developer to the electrostatic image formed on the photosensitive drum 1a, and reversely develops the electrostatic image into a toner image. At this time, the power source D4 applies an oscillating voltage obtained by superimposing the DC voltage and the AC voltage to the developing sleeve 28 in order to improve the development efficiency (the rate of toner application to the electrostatic image). Here, an oscillating voltage obtained by superimposing a square-wave AC voltage having a peak-to-peak voltage Vpp of 1800 V and a frequency f of 12 kHz on a DC voltage of −500 V was applied. However, the combination of the DC voltage, the AC voltage, and the waveform is not limited to this.

現像領域Dにおいて、現像スリーブ28は、感光ドラム1aの表面の移動方向と順方向に回転し、対感光ドラム周速比は、1.75倍である。対感光ドラム周速比は、0〜3.0倍の間で任意に設定できる。しかし、対感光ドラム周速比は、大きいほど現像効率がアップするが、大きすぎると、トナー飛散、現像剤劣化等の問題が発生するため、0.5〜2.0倍の間で設定することが好ましい。   In the developing area D, the developing sleeve 28 rotates in the forward direction and the moving direction of the surface of the photosensitive drum 1a, and the circumferential speed ratio with respect to the photosensitive drum is 1.75 times. The photosensitive drum peripheral speed ratio can be arbitrarily set between 0 and 3.0 times. However, the larger the ratio of the peripheral speed of the photosensitive drum, the higher the development efficiency. However, if the ratio is too large, problems such as toner scattering and developer deterioration occur. It is preferable.

現像領域Dで現像工程を終了して現像に供されなかった現像剤は、攪拌室24内に取り込まれ、マグネットローラ28mのN2極とN3極との間に形成される反発磁界に応答して、現像スリーブ28から攪拌室24へ落下する。   The developer which has not been subjected to development after completing the development process in the development region D is taken into the stirring chamber 24 and responds to the repulsive magnetic field formed between the N2 pole and the N3 pole of the magnet roller 28m. Then, it falls from the developing sleeve 28 to the stirring chamber 24.

図3に示すように、現像装置4aは、現像スクリュー25と撹拌スクリュー26とによって搬送される現像剤が、隔壁27の両端の連通部21、22を通じて現像室23と攪拌室24との間で循環する。現像室23を長手方向の最後まで搬送されて現像スリーブ28に供されなかった現像剤が、連通部22で落下して攪拌室24に搬送される。   As shown in FIG. 3, in the developing device 4a, the developer conveyed by the developing screw 25 and the stirring screw 26 passes between the developing chamber 23 and the stirring chamber 24 through the communication portions 21 and 22 at both ends of the partition wall 27. Circulate. The developer that has been transported through the developing chamber 23 to the end in the longitudinal direction and has not been supplied to the developing sleeve 28 falls at the communicating portion 22 and is transported to the stirring chamber 24.

現像容器20内には350gの現像剤が充填されている。現像スクリュー25及び撹拌スクリュー26は同一に構成され、軸径φ8mmの回転軸に、ピッチ30mm、外径20mmの螺旋状のスクリュー羽根を均等に設けてある。現像スクリュー25及び撹拌スクリュー26は、いずれも回転速度を600rpmとすることで、現像剤の循環バランス調整を行った。なお、本実施例では、現像スクリュー25及び撹拌スクリュー26のピッチは同じ場合を例に説明するが、循環バランスが維持できる範囲であれば、異ならせてもよい。   The developer container 20 is filled with 350 g of developer. The developing screw 25 and the stirring screw 26 are configured in the same manner, and spiral screw blades having a pitch of 30 mm and an outer diameter of 20 mm are equally provided on a rotating shaft having a shaft diameter of φ8 mm. The developing screw 25 and the agitating screw 26 both adjusted the developer circulation balance by setting the rotational speed to 600 rpm. In the present embodiment, the case where the pitches of the developing screw 25 and the stirring screw 26 are the same will be described as an example. However, the pitch may be varied as long as the circulation balance can be maintained.

<トナー補給制御>
画像形成によってトナーが消費されると、現像装置4a内の現像剤のトナー濃度(重量比率)が低下して現像性能が低下するため、画像形成中、消費しただけのトナーを現像装置4aに補給する必要がある。現像剤補給装置31は、現像装置4aの上部に設けられ、補給スクリュー32を回転することにより、トナー100%の補給現像剤を現像装置4aに供給する。トナー補給量は、補給スクリュー32の回転数によって制御されるが、この回転数は制御部110によって決定される。
<Toner supply control>
When toner is consumed by image formation, the toner density (weight ratio) of the developer in the developing device 4a is lowered and the developing performance is lowered. Therefore, only the consumed toner is supplied to the developing device 4a during image formation. There is a need to. The developer replenishing device 31 is provided in the upper part of the developing device 4a, and supplies a replenishing developer of 100% toner to the developing device 4a by rotating the replenishing screw 32. The toner replenishment amount is controlled by the rotation speed of the replenishment screw 32, and this rotation speed is determined by the control unit 110.

制御部110は、ビデオカウント方式とパッチ検制御方式とを併用してトナー補給量を求め、トナー補給量に応じた補給スクリュー32の回転数を算出する。   The controller 110 obtains the toner replenishment amount by using both the video count method and the patch detection control method, and calculates the rotation speed of the replenishment screw 32 according to the toner replenishment amount.

ビデオカウント方式は、形成される画像ごとに画像ドット数(画像濃度)を面積積算して1枚当たりのトナー消費量を求める方式である。レーザー等の露光装置で、静電像形成時に発光した露光時間をカウントすることでトナー消費量を予測する。   The video count method is a method in which the number of image dots (image density) for each formed image is integrated to obtain the toner consumption amount per sheet. The amount of toner consumed is predicted by counting the exposure time emitted during electrostatic image formation with an exposure device such as a laser.

パッチ検制御方式は、所定の露光条件で形成したパッチ画像の静電像を実際に現像してトナー載り量を測定し、トナー載り量を所定値に誘導するようにトナー補給量を定める方式である。感光ドラム1a上の基準静電像を現像して、不図示の光学センサを用いてトナー像のトナー載り量を検出する。   The patch detection control method is a method in which an electrostatic image of a patch image formed under a predetermined exposure condition is actually developed to measure a toner application amount, and a toner replenishment amount is determined so as to induce the toner application amount to a predetermined value. is there. The reference electrostatic image on the photosensitive drum 1a is developed, and the toner loading amount of the toner image is detected using an optical sensor (not shown).

その他にも、現像装置内の二成分現像剤のトナー濃度(TD比)を光学的或いは磁気的に検出して、トナー濃度を所定値に保つようにトナー補給量を決定する方式等、さまざまな制御方式がある。いずれかの方法を適宜選択し、単独であるいは複数を組み合わせて、現像装置4a内に補給する必要トナー量を算出することが可能である。   There are various other methods such as a method of optically or magnetically detecting the toner concentration (TD ratio) of the two-component developer in the developing device and determining the toner replenishment amount so as to keep the toner concentration at a predetermined value. There is a control method. Any one of the methods can be selected as appropriate, and the necessary toner amount to be replenished into the developing device 4a can be calculated singly or in combination.

<現像剤の補給と混合>
図4は攪拌室における撹拌時間とトナー帯電量の関係の説明図である。図5はトナー補給量と補給後のトナー濃度との関係の説明図である。図3に示すように、現像装置4aでは、TD比を8%とすることで、気温23℃湿度50%でのトナー帯電量が30μC/gとなる現像剤を用いている。
<Replenishment and mixing of developer>
FIG. 4 is an explanatory diagram of the relationship between the stirring time in the stirring chamber and the toner charge amount. FIG. 5 is an explanatory diagram of the relationship between the toner replenishment amount and the toner density after replenishment. As shown in FIG. 3, in the developing device 4a, a developer having a toner charge amount of 30 μC / g at a temperature of 23 ° C. and a humidity of 50% is used by setting the TD ratio to 8%.

TD比(トナー濃度)とは、二成分現像剤におけるキャリアとトナーの重量比率であり、トナーのキャリアに対する接触面積比率と相関のあるパラメータである。TD比が高くなると、同じ混合撹拌時間でも、トナーのキャリアに対する摩擦機会が減ってトナー帯電量が低下し、静電気的な拘束が失われて飛散トナーが発生し易くなる。一方、TD比が低くなると、同じ混合撹拌時間でも、トナーのキャリアに対する摩擦機会が増えてトナー帯電量が上昇し、キャリア付着等の異常画像が発生し易くなる。TD比は、通常、4〜12%程度が好ましく、6〜10%の範囲内がより好ましい。   The TD ratio (toner concentration) is a weight ratio of the carrier to the toner in the two-component developer, and is a parameter correlated with the contact area ratio of the toner to the carrier. When the TD ratio is increased, even when the mixing and stirring time is the same, the chance of friction of the toner with respect to the carrier is reduced, the toner charge amount is reduced, electrostatic restraint is lost, and scattered toner is likely to be generated. On the other hand, when the TD ratio is lowered, even when the mixing and stirring time is the same, the chance of friction of the toner with respect to the carrier increases, the toner charge amount increases, and an abnormal image such as carrier adhesion tends to occur. The TD ratio is usually preferably about 4 to 12%, and more preferably in the range of 6 to 10%.

現像装置4aにおける現像剤補給口30の最適配置箇所を決定するためには、補給現像剤の混合攪拌時間と現像剤補給口30の近傍の現像剤量とを考慮する必要がある。   In order to determine the optimal location of the developer supply port 30 in the developing device 4a, it is necessary to consider the mixing and stirring time of the supplied developer and the amount of developer in the vicinity of the developer supply port 30.

図4に示すように、気温23℃湿度50%環境で、現像装置4aに未帯電の現像剤を充填して起動後のトナー帯電量の上昇する様子を測定した。その結果、トナー帯電量が30μC/gに達して飽和するまでに必要な撹拌時間は3秒以上であった。   As shown in FIG. 4, in an environment where the temperature is 23 ° C. and the humidity is 50%, an uncharged developer is filled in the developing device 4 a and the state of increase in the toner charge amount after startup is measured. As a result, the stirring time required until the toner charge amount reached 30 μC / g and became saturated was 3 seconds or more.

現像剤補給口30から補給された未帯電のトナーは、現像室23の画像領域端最上流の位置Zに達して現像スリーブ28に供給されるまでに、現像工程で必要なトナー帯電量に達する必要がある。そのため、現像剤補給口30は、トナー補給後の混合攪拌時間を最大限に確保できるように、現像室23の搬送方向下流で画像領域最下流Aの近傍に配置することが望ましい。現像装置4aで現像容器の一部を透明にして、色の異なるトナーを現像剤補給口30から補給して、色の異なるトナーが画像領域Xに到達するまでの時間を実際に測定してみたところ、5.0秒であった。このため、現像剤補給口30から補給されたトナーは、現像スリーブ28に供給されるまでに、現像工程で必要なトナー帯電量に達すると考えられる。   The uncharged toner replenished from the developer replenishing port 30 reaches the toner charge amount required in the developing process until it reaches the most upstream position Z of the image area end of the developing chamber 23 and is supplied to the developing sleeve 28. There is a need. For this reason, the developer replenishing port 30 is desirably arranged in the vicinity of the image region most downstream A downstream of the developing chamber 23 in the transport direction so as to ensure the maximum mixing and stirring time after toner replenishment. A part of the developing container was made transparent by the developing device 4a, toners of different colors were replenished from the developer replenishing port 30, and the time until the toners of different colors reached the image region X was actually measured. However, it was 5.0 seconds. For this reason, it is considered that the toner replenished from the developer replenishing port 30 reaches the toner charge amount required in the developing process before being supplied to the developing sleeve 28.

しかし、現像剤補給口30から補給されたトナーは、循環する現像剤中のキャリアと摩擦することでトナー帯電量を付与される。このため、現像剤補給口30の近傍における現像剤の絶対重量(現像剤中のキャリア量)が少ないと、トナー帯電量が30μC/gに達して飽和するまでの時間が図4に示す3秒以上に伸びる可能性がある。   However, the toner replenished from the developer replenishing port 30 is given a toner charge amount by friction with the carrier in the circulating developer. For this reason, if the absolute weight of the developer in the vicinity of the developer supply port 30 (the amount of carrier in the developer) is small, the time until the toner charge amount reaches 30 μC / g and is saturated is 3 seconds shown in FIG. There is a possibility of extending more than this.

図5に示すように、トナー補給量を変化させて、現像剤補給口30の近傍における現像剤の絶対重量に対する補給後のトナー濃度(TD比)を測定した。その結果、現像剤補給口30の近傍における現像剤の絶対重量が少なくて補給されるトナー量が多い場合、補給直後のTD比が非常に高い状態になって、補給したトナーを十分に混合攪拌できないことが判明した。図5中、補給量0.5gとは、現像装置4aの現像剤補給装置31における1回の最大トナー補給量である。この値は、最大画像面積、最高濃度階調のベタ画像で消費されるトナー量に相当している。ここから、現像剤補給口30の近傍における現像剤の絶対重量としては20g程度は必要であることが判明した。   As shown in FIG. 5, the toner replenishment amount was changed, and the toner concentration (TD ratio) after replenishment with respect to the absolute weight of the developer in the vicinity of the developer replenishment port 30 was measured. As a result, when the absolute weight of the developer in the vicinity of the developer supply port 30 is small and the amount of toner to be replenished is large, the TD ratio immediately after replenishment becomes very high, and the replenished toner is sufficiently mixed and stirred. It turned out not to be possible. In FIG. 5, the replenishment amount of 0.5 g is the maximum toner replenishment amount at one time in the developer replenishing device 31 of the developing device 4a. This value corresponds to the amount of toner consumed by a solid image having the maximum image area and the highest density gradation. From this, it has been found that the absolute weight of the developer in the vicinity of the developer supply port 30 is required to be about 20 g.

ところが、現像装置4aでは、現像室23を現像スクリュー25の軸方向に搬送される現像剤の一部が途中で現像スリーブ28に供給され、感光ドラム1aに対向する現像領域Dを通過して攪拌室24へ回収される。このため、現像室23内を現像スクリュー25によって下流側へ搬送される現像剤の量は、上流端から下流端に行くに従って減少する。このため、現像室23の最も下流位置に当たる現像剤補給口30の近傍における現像剤の絶対重量は、必要な20gを割り込む可能性がある。現像装置4a内の現像剤量が下限値まで減少した状態で現像剤の流動性が低下する等の悪条件が重なると、実際に補給口近傍から現像剤を取り出して重量を測定したところ、10g近くまで減少する場合があった。   However, in the developing device 4a, a part of the developer conveyed in the axial direction of the developing screw 25 through the developing chamber 23 is supplied to the developing sleeve 28 on the way, and passes through the developing region D facing the photosensitive drum 1a and stirred. It is collected in the chamber 24. For this reason, the amount of the developer conveyed downstream in the developing chamber 23 by the developing screw 25 decreases as it goes from the upstream end to the downstream end. For this reason, there is a possibility that the absolute weight of the developer near the developer supply port 30 corresponding to the most downstream position of the developing chamber 23 may cut the necessary 20 g. When an adverse condition such as a decrease in developer fluidity occurs while the developer amount in the developing device 4a is reduced to the lower limit, the developer is actually taken out from the vicinity of the replenishing port and the weight is measured. There was a case where it decreased to near.

すなわち、現像室23内では下流側へ搬送される現像剤の量は、上流端から下流端に行くに従って減少する一方、攪拌室24内では下流側へ搬送される現像剤の量は、上流端から下流端にいくに従って増加する。このため、現像装置4a内を循環する現像剤の分布は、長手方向の現像剤補給装置31が配置される反対側に片寄っている。つまり、現像剤補給装置31によるトナー補給位置は、循環する現像剤量が現像装置4a内で最も少ない位置であり、未帯電トナーを摩擦帯電するためには、最も好ましくない位置である。   That is, the amount of developer conveyed downstream in the developing chamber 23 decreases as it goes from the upstream end to the downstream end, while the amount of developer conveyed downstream in the stirring chamber 24 is the upstream end. It increases as going from the downstream end to the downstream end. For this reason, the distribution of the developer circulating in the developing device 4a is shifted to the opposite side where the developer supply device 31 in the longitudinal direction is arranged. That is, the toner replenishment position by the developer replenishing device 31 is the position where the amount of developer circulating is the smallest in the developing device 4a, and is the most unfavorable position for frictionally charging uncharged toner.

<トナー帯電量の測定方法>
図13はトナー帯電量の測定装置の説明図である。図13に示すように、次の手順で、二成分現像剤のトナーのトナー帯電量(電荷量、摩擦帯電量)が測定装置200を用いて測定される。
(1)トナー帯電量を測定しようとする二成分現像剤を50〜100ml容量のポリエチレン製のビンに入れ、約10〜40秒間手で振って摩擦帯電させる。
(2)底に500メッシュのスクリーン143がある金属製の測定容器142に、摩擦帯電させた二成分現像剤を約0.5〜1.5g入れて金属製の蓋144をする。
(3)このときの測定容器142全体の重量を測定してW1 (kg)とする。
(4)吸引機141(測定容器142と接する部分は少なくとも絶縁体)において、吸引口147から吸引し、風量調節弁146を調節して真空計145の圧力を250(mmAq)とする。この状態で十分、好ましくは2分間吸引を行なってトナーのみを吸引除去して、その過程で電位計149の電位を測定しV(V)とする。
<Measurement method of toner charge amount>
FIG. 13 is an explanatory diagram of a toner charge amount measuring apparatus. As shown in FIG. 13, the toner charge amount (charge amount, triboelectric charge amount) of the toner of the two-component developer is measured using the measuring apparatus 200 in the following procedure.
(1) A two-component developer whose toner charge amount is to be measured is put in a polyethylene bottle having a capacity of 50 to 100 ml, and is shaken and charged by shaking for about 10 to 40 seconds.
(2) About 0.5 to 1.5 g of the frictionally charged two-component developer is put in a metal measuring container 142 having a 500 mesh screen 143 at the bottom, and a metal lid 144 is formed.
(3) The weight of the entire measurement container 142 at this time is measured and is defined as W1 (kg).
(4) In the suction machine 141 (at least the insulator is in contact with the measurement container 142), suction is performed from the suction port 147, and the air volume control valve 146 is adjusted to set the pressure of the vacuum gauge 145 to 250 (mmAq). In this state, suction is sufficiently performed, preferably for 2 minutes, and only the toner is sucked and removed. In this process, the potential of the electrometer 149 is measured and set to V (V).

コンデンサ148の容量をC(F)とし、吸引後の測定容器142全体の重量を量りW2(g)とすると、トナー帯電量(μC/g)は次式のように計算される。
トナー帯電量(μC/g)=C×V×10−3/(W1−W2)
When the capacitance of the capacitor 148 is C (F), and the weight of the entire measurement container 142 after suction is weighed and W2 (g), the toner charge amount (μC / g) is calculated as follows.
Toner charge amount (μC / g) = C × V × 10 −3 / (W1-W2)

現像装置4aから取り出した二成分現像剤については、上記(1)を省略して、(2)〜(4)の手順を行うことによりトナー帯電量を測定した。   With respect to the two-component developer taken out from the developing device 4a, the toner charge amount was measured by performing steps (2) to (4) while omitting the above (1).

<横撹拌型と縦撹拌型>
図14は横撹拌型の現像装置の構成の説明図である。図15は縦撹拌型の現像装置の構成の説明図である。図16は縦撹拌型の現像装置における現像剤の循環の説明図である。
<Horizontal stirring type and vertical stirring type>
FIG. 14 is an explanatory diagram of a configuration of a lateral stirring type developing device. FIG. 15 is an explanatory diagram of a configuration of a vertical stirring type developing device. FIG. 16 is an explanatory diagram of developer circulation in a vertical stirring type developing device.

図14に示すように、従来の横撹拌型の現像装置4Mでは、現像容器20の現像室23と攪拌室24とが隔壁27によって水平方向に分離されていた。そして、現像室23の現像スクリュー25と撹拌室24の撹拌スクリュー26とが反対方向に現像剤を搬送して、隔壁27の両端部に設けられた連通部(開口部)で受け渡して、現像容器20内を循環させていた。   As shown in FIG. 14, in the conventional lateral stirring type developing device 4 </ b> M, the developing chamber 23 and the stirring chamber 24 of the developing container 20 are separated in a horizontal direction by a partition wall 27. The developing screw 25 in the developing chamber 23 and the agitating screw 26 in the agitating chamber 24 convey the developer in the opposite direction, and deliver the developer through communication portions (openings) provided at both ends of the partition wall 27, thereby developing the developer container. 20 was circulated.

このため、現像室23と攪拌室24とは搬送方向に垂直などの断面で見ても一定の現像剤が循環していた。撹拌室24の現像スリーブ28より上流位置でも現像剤が十分に循環しており、この位置で補給現像剤を供給しておけば、撹拌スクリュー26によって下流側へ搬送される間に、補給現像剤に十分なトナー帯電量が付与されていた。補給現像剤は、撹拌スクリュー26に搬送されて現像室23へ受け渡されるまでに、循環する現像剤に対して十分に撹拌混合がされていた。   For this reason, a constant developer circulated between the developing chamber 23 and the stirring chamber 24 even when viewed in a cross section perpendicular to the transport direction. The developer sufficiently circulates even at a position upstream of the developing sleeve 28 in the agitating chamber 24. If the replenishment developer is supplied at this position, the replenishment developer is conveyed while being conveyed downstream by the agitating screw 26. A sufficient toner charge amount was applied. The replenishment developer was sufficiently agitated and mixed with the developer to be circulated until it was conveyed to the agitating screw 26 and delivered to the developing chamber 23.

図15に示すように、縦撹拌型の現像装置4Nでは、現像容器20の現像室23と攪拌室24とが隔壁27によって垂直方向に分離されているが、現像スリーブ28に搬送された現像剤が現像室23から攪拌室24へ流出し続ける。   As shown in FIG. 15, in the vertical stirring type developing device 4N, the developing chamber 23 and the stirring chamber 24 of the developing container 20 are separated in the vertical direction by the partition wall 27, but the developer conveyed to the developing sleeve 28 is used. Continues to flow from the developing chamber 23 to the stirring chamber 24.

図16の(a)に示すように、縦攪拌型の現像装置4Nでは、攪拌室24の下流端部に溜まった現像剤の圧力によって下から上へ押し上げられるように、攪拌室24から現像室23へ現像剤が受け渡される。しかし、循環する現像剤の全てが現像室23において搬送スクリュー25の下流端に到達するわけではなく、途中で現像スリーブ28に供給され、感光ドラムに対向する現像部を通過して現像に供された後、攪拌室24に回収される現像剤(矢印aの経路)が存在する。   As shown in FIG. 16A, in the vertical stirring type developing device 4N, the stirring chamber 24 and the developing chamber are pushed up from the bottom by the pressure of the developer accumulated at the downstream end of the stirring chamber 24. The developer is delivered to 23. However, not all of the circulated developer reaches the downstream end of the conveying screw 25 in the developing chamber 23, but is supplied to the developing sleeve 28 in the middle, and passes through the developing portion facing the photosensitive drum for development. After that, there is a developer (a path indicated by an arrow a) collected in the stirring chamber 24.

図16の(b)に示すように、現像スリーブ28への現像剤の受け渡しは、現像スリーブ28の軸方向における画像領域Xの全体に渡って行われる。このため、現像室23において現像スクリュー25により搬送される現像剤の量は、上流端から下流端に行くに従って徐々に減少する傾向がある。一方、攪拌室24において撹拌スクリュー26により搬送される現像剤の量は、上流端から下流端にいくに従って徐々に増加する傾向がある。つまり、現像装置4N内の現像剤の分布は、現像室23においても攪拌室24においても、現像スリーブ28の軸方向において、片寄りが非常に存在し易い。   As shown in FIG. 16B, the developer is transferred to the developing sleeve 28 over the entire image region X in the axial direction of the developing sleeve 28. For this reason, the amount of developer conveyed by the developing screw 25 in the developing chamber 23 tends to gradually decrease from the upstream end toward the downstream end. On the other hand, the amount of developer conveyed by the stirring screw 26 in the stirring chamber 24 tends to gradually increase from the upstream end to the downstream end. That is, the developer distribution in the developing device 4N is very likely to be offset in the axial direction of the developing sleeve 28 in both the developing chamber 23 and the stirring chamber 24.

このため、横撹拌型の現像装置4Mのように、撹拌室24の現像スリーブ28より上流位置で補給現像剤を補給したのでは、循環する現像剤が少な過ぎて補給現像剤の撹拌混合が不十分となり易い。そして、循環する現像剤と補給現像剤との撹拌混合が不十分な場合、トナー帯電量が不足して、上述したように、飛散トナーやカブリ画像の問題が発生し易くなっている。   For this reason, if the replenishment developer is replenished upstream of the developing sleeve 28 in the agitating chamber 24 as in the case of the lateral agitation type developing device 4M, the amount of developer that circulates is too small to stir and mix the replenishment developer. It tends to be enough. When the stirring and mixing of the circulating developer and the replenishment developer are insufficient, the toner charge amount is insufficient, and as described above, the problem of scattered toner and fogged images is likely to occur.

図16の(b)に示すように、現像スリーブ28に沿って、4箇所の画像領域端の位置A、B、Y、Zを定義する。位置Aと位置Zは現像室側に定め、位置Bと位置Yは攪拌室側に定めている。   As shown in FIG. 16B, four image region end positions A, B, Y, and Z are defined along the developing sleeve 28. Positions A and Z are determined on the developing chamber side, and positions B and Y are determined on the stirring chamber side.

縦攪拌型の現像装置4Nにおける現像剤補給口は、現像室23の上流位置Zから一番搬送距離が確保できる位置、具体的には、現像室23における現像剤搬送方向下流で現像スリーブ28の画像領域端部の位置Aの下流近傍が好ましい。   The developer replenishing port in the vertical stirring type developing device 4N is located at the position where the transport distance can be secured most from the upstream position Z of the developing chamber 23, specifically, in the developing chamber 23 at the downstream side in the developer transport direction. The vicinity in the downstream of the position A at the edge of the image area is preferable.

しかし、現像剤補給口を設ける位置に最適な位置Aの近傍は、現像装置内で現像剤の循環量が最も少なく現像剤の剤面が最も低い領域であるため、十分な撹拌混合が難しいという問題がある。   However, in the vicinity of the position A optimum for the position where the developer replenishment port is provided, it is difficult to sufficiently stir and mix because the developer circulation amount is the smallest in the developing device and the developer surface is the lowest. There's a problem.

特開平10−149024号公報に示される現像装置では、現像剤担持体に達するまでに補給現像剤に十分なトナー帯電量を確保させようとすると、現像剤の補給位置から現像剤担持体までに長い搬送距離が必要となる。上述したように、第2室の上流側では、循環する現像剤が少なくなっているため、循環する現像剤に補給現像剤を混合拡散した後もある程度撹拌し続けないと、必要なトナー帯電量が得られない。そして、現像剤の補給位置から現像剤担持体までに長い搬送距離を設定すると、現像装置の長手方向の長さが長くなって、小型化された筐体構造への収まりが悪くなる。   In the developing device disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-149024, if a sufficient amount of toner charge is ensured in the replenishment developer before reaching the developer carrier, the developer is replenished from the developer replenishment position to the developer carrier. Long transport distance is required. As described above, since the developer circulating in the upstream side of the second chamber is small, it is necessary to keep stirring to some extent even after the replenishment developer is mixed and diffused in the circulating developer. Cannot be obtained. If a long transport distance is set from the developer replenishment position to the developer carrier, the length of the developing device in the longitudinal direction becomes long, and the fit into the miniaturized housing structure becomes worse.

<飛散トナーによる現像容器の汚れ>
また、現像装置4aでは、現像スリーブ28から現像剤を受け渡されるために、撹拌室24が現像スリーブ28に対向しており、これによる別の問題が発生していることが判明した。図3に示す撹拌室24の位置Bで現像スリーブ28と現像容器20との隙間を通じて未帯電トナーが外部へ漏れ出す現象が確認された。
<Contamination of developer container with scattered toner>
Further, in the developing device 4a, since the developer is delivered from the developing sleeve 28, it has been found that the stirring chamber 24 faces the developing sleeve 28, thereby causing another problem. It was confirmed that the uncharged toner leaked to the outside through the gap between the developing sleeve 28 and the developing container 20 at the position B of the stirring chamber 24 shown in FIG.

すなわち、攪拌室24内の現像剤は、攪拌室24内に設けられた撹拌スクリュー26にて混合・攪拌されることにより帯電する。このとき、現像剤補給口30から補給された未帯電トナーが現像領域Bに到達した時点で十分に帯電されていないと、図2に示す現像スリーブ28と現像容器20との間隙(下顎ギャップG)からトナーが飛散して感光ドラム1aにカブリ画像を発生する。また、飛散トナーの一部が現像容器20の下部に付着して塊を形成し、塊がある程度の大きさに成長すると中間転写ベルト5に落下してボタ落ち画像を発生する。   That is, the developer in the stirring chamber 24 is charged by being mixed and stirred by the stirring screw 26 provided in the stirring chamber 24. At this time, if the uncharged toner replenished from the developer replenishing port 30 has not been sufficiently charged when it reaches the developing region B, the gap (lower jaw gap G) between the developing sleeve 28 and the developing container 20 shown in FIG. ) And the toner is scattered to generate a fogged image on the photosensitive drum 1a. Further, part of the scattered toner adheres to the lower part of the developing container 20 to form a lump, and when the lump grows to a certain size, it falls on the intermediate transfer belt 5 to generate a blurred image.

そこで、気温23℃湿度50%で、A3サイズ、画像比率10%の画像について連続100枚の画像形成を行って、直後の飛散トナーの状態を確認した。その結果、現像容器20下部のトナー汚れは、図3に示す画像領域Xのうち位置Bの一番汚れが酷く、撹拌スクリュー26の搬送方向下流に行くに従って徐々に汚れが軽減され、位置Yではほとんど汚れていなかった。   Therefore, 100 continuous images were formed on an image of A3 size and image ratio 10% at an air temperature of 23 ° C. and a humidity of 50%, and the state of the scattered toner immediately after was confirmed. As a result, the toner stain at the lower part of the developing container 20 is most severe at the position B in the image region X shown in FIG. 3, and the stain is gradually reduced toward the downstream of the stirring screw 26 in the transport direction. It was almost unclean.

次に、画像比率を10%から100%(全面ベタ画像:0.5g/枚のトナー補給)に変更して同様な評価を行った。その結果、飛散トナーによる現像容器20の汚れレベルが著しく悪化することが確認された。   Next, the image ratio was changed from 10% to 100% (full-color solid image: 0.5 g / toner replenishment), and the same evaluation was performed. As a result, it was confirmed that the level of contamination of the developing container 20 due to scattered toner was significantly deteriorated.

次に、色違いのトナーを用いて現像剤補給口30から補給されたトナーを抽出する手法を用いて、補給されたトナーのB位置とY位置とにおけるトナー帯電量を実測した。その結果、トナー帯電量が、Y位置では上述した飽和値である30μC/gに達していたが、B位置では20μC/gまでしか達していなかった。また、トナー帯電量の低下は、高温高湿環境下ではより顕著に発生していた。   Next, the toner charge amount at the B position and the Y position of the replenished toner was measured using a method of extracting the replenished toner from the developer replenishing port 30 using different color toners. As a result, the toner charge amount reached the above-mentioned saturation value of 30 μC / g at the Y position, but only reached 20 μC / g at the B position. In addition, the toner charge amount was more significantly reduced in a high temperature and high humidity environment.

以上の結果から、飛散トナーによる現像容器20の汚れは、トナー帯電量が不十分でキャリアとの拘束力が少ないトナーが撹拌スクリュー26の回転力により撹拌室24内で巻き上げられ、下顎ギャップGから噴き出した結果であると結論付けることができた。図2にその状態を示す。   From the above results, the developer container 20 is smeared with the scattered toner because the toner having an insufficient toner charge amount and a little restraining force with the carrier is wound up in the stirring chamber 24 by the rotational force of the stirring screw 26, and from the lower jaw gap G. We could conclude that this was the result of the eruption. FIG. 2 shows the state.

そこで、下顎ギャップ量Gと飛散トナーレベルに関する検討を行った。具体的には、下顎ギャップ量Gを3段階に変更して、それぞれA3サイズ全面ベタ画像を連続100枚の画像形成を行い、その状態で記録材に出力された画像上のカブリ濃度を測定した。カブリ濃度は、色彩色差計(東京電色(株)白色光度計 DENSITOMETER TC−6DS)を用いて測定した。その結果を表1に示す。   Then, examination about the lower jaw gap amount G and the scattering toner level was performed. Specifically, the lower jaw gap amount G was changed in three stages, 100 A3 size full-color images were continuously formed, and the fog density on the image output to the recording material in that state was measured. . The fog density was measured using a color difference meter (Tokyo Denshoku Co., Ltd. white photometer DENSIMETER TC-6DS). The results are shown in Table 1.

Figure 2012042738
Figure 2012042738

表1に示すように、下顎ギャップ量Gを0.5mm程度に設定すれば、カブリレベルは最高濃度(255/255)の1.1%となり、問題無いレベルとなった。しかし、下顎ギャップ量Gが狭くなると、現像後の現像スリーブ28からの現像剤の取り込みに支障をきたして、現像剤が現像容器20から溢れ出す問題が新たに発生した。これに対して、下顎ギャップ量Gを0.8mmに設定した場合、現像剤が現像容器20から溢れ出す問題は発生しなかったが、カブリ濃度は2.7%となり、目標の2.5%を下回れなかった。カブリレベルの判断基準は、1.5%以下であれば全く問題がなく、2.5%以下を製品目標レベルとしている。   As shown in Table 1, when the lower jaw gap amount G was set to about 0.5 mm, the fog level was 1.1% of the maximum density (255/255), which was a problem-free level. However, when the lower jaw gap amount G is narrowed, the developer takes in from the developing sleeve 28 after the development, which causes a problem that the developer overflows from the developing container 20. On the other hand, when the lower jaw gap amount G was set to 0.8 mm, the problem of the developer overflowing from the developing container 20 did not occur, but the fog density was 2.7%, which is 2.5% of the target. Could not fall below. If the fog level is determined to be 1.5% or less, there is no problem. The product target level is 2.5% or less.

以下の実施例では、現像装置内の現像剤を攪拌、搬送する搬送手段が上下に配置された縦攪拌型の現像装置において、現像剤循環特性の大きく変更をすることなく、補給された新しいトナーを十分な現像剤で攪拌・混合できる。   In the following embodiments, a new toner replenished without greatly changing the developer circulation characteristics in a vertical stirring type developing device in which conveying means for stirring and conveying the developer in the developing device is arranged vertically. Can be stirred and mixed with sufficient developer.

<実施例1>
図6は実施例1におけるトナー帯電量補強構造の説明図である。図6は、図3における現像室23の下流側及び撹拌室24の上流側を拡大して示している。
<Example 1>
FIG. 6 is an explanatory diagram of a toner charge amount reinforcing structure in the first embodiment. FIG. 6 shows an enlarged view of the downstream side of the developing chamber 23 and the upstream side of the stirring chamber 24 in FIG.

図6に示すように、第1室の一例である現像室23は、スクリュー羽根を有する現像スクリュー25を回転させて現像スリーブ28に現像剤を供給しつつ現像スリーブ28に沿って現像剤を搬送する。第2室の一例である撹拌室24は、現像室23に両端部で接続して現像剤の循環経路を形成する。撹拌室24は、スクリュー羽根を有する撹拌スクリュー26を回転させて現像スリーブから現像剤を回収しつつ現像室23と逆方向に現像剤を搬送する。   As shown in FIG. 6, the developing chamber 23, which is an example of the first chamber, conveys the developer along the developing sleeve 28 while rotating the developing screw 25 having screw blades to supply the developer to the developing sleeve 28. To do. The stirring chamber 24 as an example of the second chamber is connected to the developing chamber 23 at both ends to form a developer circulation path. The stirring chamber 24 conveys the developer in the direction opposite to the developing chamber 23 while rotating the stirring screw 26 having screw blades to collect the developer from the developing sleeve.

現像剤補給口30は、現像室23における現像スリーブ28の現像剤担持領域下流側端部から撹拌室24における現像スリーブ28までの所定位置に配置される。トナー帯電量補強構造の一例であるリブ53は、現像剤補給口30から撹拌室24における現像スリーブ28までの現像剤搬送性能を、現像スリーブ28に沿った領域よりも低くして、循環する現像剤と補給された現像剤との摩擦頻度を高める。   The developer supply port 30 is disposed at a predetermined position from the downstream end of the developer carrying region of the developing sleeve 28 in the developing chamber 23 to the developing sleeve 28 in the stirring chamber 24. The rib 53, which is an example of a toner charge amount reinforcing structure, circulates development by lowering the developer conveying performance from the developer supply port 30 to the developing sleeve 28 in the stirring chamber 24 as compared with the region along the developing sleeve 28. Increase the frequency of friction between the developer and the replenished developer.

現像剤補給口30は、現像剤の循環経路における所定位置の一例である「現像スリーブ28の現像剤担持領域下流側端部の位置Aより10mm下流」に配置した。現像剤担持領域とは、現像スリーブ28のフランジ端部ではなく、現像スリーブ28上の現像剤コート領域端部である。現像剤補給口30を位置Aより10mm下流に設定したのは、現像剤補給口30から補給された未帯電のトナーが飛散トナーとして逆流して現像スリーブ28上にコートされることを防止するためである。   The developer replenishing port 30 is disposed “at 10 mm downstream from the position A of the downstream end of the developer carrying region of the developing sleeve 28”, which is an example of a predetermined position in the developer circulation path. The developer carrying region is not the end of the flange of the developing sleeve 28 but the end of the developer coating region on the developing sleeve 28. The reason why the developer replenishing port 30 is set 10 mm downstream from the position A is to prevent the uncharged toner replenished from the developer replenishing port 30 from flowing backward as scattered toner and being coated on the developing sleeve 28. It is.

また、現像スリーブ28の位置Aには、現像剤の磁気ブラシを利用して隙間を塞ぐ磁気シールを配置しているため、現像室23の位置Aよりも下流側と攪拌室24の位置Aよりも上流側には、下顎ギャップのようなトナー飛散を発生させる開口部が存在しない。   Further, a magnetic seal that closes the gap using a magnetic brush of developer is disposed at position A of the developing sleeve 28, so that the position is lower than the position A of the developing chamber 23 and the position A of the stirring chamber 24. On the upstream side, there is no opening that causes toner scattering such as the lower jaw gap.

実施例1では、現像剤補給口30から撹拌室24の位置Bまでの現像剤搬送能力を部分的に低下させるために、現像スクリュー25と撹拌スクリュー26のスクリュー羽根51の間に撹拌突起の一例であるリブ53を配置した。撹拌突起の配置密度としては、現像室23の位置Aから攪拌室24の位置Bまで、現像スクリュー25および撹拌スクリュー26のスクリュー羽根のピッチ間隔にスクリュー軸に対して180度ずらしてリブ53を配置している。現像スリーブ28に沿った領域の撹拌突起の配置密度は0である。   In the first embodiment, an example of the stirring protrusion between the developing screw 25 and the screw blade 51 of the stirring screw 26 in order to partially reduce the developer conveying ability from the developer supply port 30 to the position B of the stirring chamber 24. The rib 53 which is is arrange | positioned. As for the arrangement density of the stirring protrusions, the ribs 53 are arranged by being shifted from the position A of the developing chamber 23 to the position B of the stirring chamber 24 by 180 degrees with respect to the screw blade pitch interval of the developing screw 25 and the stirring screw 26. is doing. The arrangement density of the stirring protrusions in the region along the developing sleeve 28 is zero.

スクリュー羽根51のピッチ間隔にリブ53を設けることで、スクリュー羽根51の間隔に位置する現像剤は、リブ53の効果によって搬送方向に対して垂直な方向の力を受けて攪乱される。その結果、現像スクリュー25と撹拌スクリュー26による軸方向の現像剤搬送能力を低下させて、現像剤補給口30から撹拌室24の位置Bまでの間に循環する現像剤を滞留させることができる。と同時に、現像スクリュー25と撹拌スクリュー26の撹拌性能が高まるため、循環する現像剤と補給トナーとが搬送方向と垂直な方向に攪乱されて相互に混合分散され、トナーとキャリアの摩擦頻度が高まってトナー帯電量の立ち上がりが早くなる。   By providing the ribs 53 at the pitch interval of the screw blades 51, the developer positioned at the interval of the screw blades 51 is disturbed by receiving the force in the direction perpendicular to the conveying direction by the effect of the ribs 53. As a result, the developer conveying ability in the axial direction by the developing screw 25 and the agitating screw 26 can be reduced, and the developer circulating between the developer replenishing port 30 and the position B of the agitating chamber 24 can be retained. At the same time, since the developing performance of the developing screw 25 and the stirring screw 26 is enhanced, the developer and the replenishing toner that are circulated are disturbed in the direction perpendicular to the conveying direction and mixed and dispersed with each other, increasing the frequency of friction between the toner and the carrier. As a result, the toner charge amount rises faster.

また、現像スリーブ28の現像剤担持領域については、現像スクリュー25にも撹拌スクリュー26にも、スクリュー羽根51のピッチ間隔にリブ53を設けていない。   In the developer carrying region of the developing sleeve 28, neither the developing screw 25 nor the stirring screw 26 is provided with ribs 53 at the pitch interval of the screw blades 51.

現像スクリュー25によって現像スリーブ28の現像剤担持領域を比較的に高い速度で搬送された循環する現像剤は、現像剤補給口30の直前で減速する。このため、現像剤の質量速度(g/sec)は変化しなくても、搬送速度(mm/sec)が低下した分、循環する現像剤が渋滞して、現像剤補給口30から撹拌室24の位置Bまでの現像剤の量が増大する。増えた現像剤に補給トナーが混合されるため、補給トナーのキャリアに対する摩擦機会が増加する。   The circulating developer conveyed by the developing screw 25 through the developer carrying area of the developing sleeve 28 at a relatively high speed is decelerated immediately before the developer supply port 30. For this reason, even if the developer mass speed (g / sec) does not change, the developer to be circulated is congested as much as the conveyance speed (mm / sec) is reduced, and the stirring chamber 24 is fed from the developer supply port 30. The amount of developer up to position B increases. Since the replenishment toner is mixed with the increased developer, the chance of friction of the replenishment toner against the carrier increases.

実施例1では、リブ53を配置することで、補給トナーと接触可能な現像剤量を確保して、補給トナーにトナー帯電量を付与する性能を高め、トナー帯電量付与性能を向上させている。リブ53を配置することで、現像剤補給口30の近傍の現像剤量は、配置する前の10gから15gへと50%増加し、位置Aから位置Bまでに留まる現像剤量が30gまで増加した。   In the first exemplary embodiment, the ribs 53 are arranged to secure the amount of developer that can come into contact with the replenishing toner, to improve the performance of imparting the toner charge amount to the replenishment toner, and to improve the toner charge amount imparting performance. . By arranging the ribs 53, the developer amount in the vicinity of the developer supply port 30 is increased by 50% from 10 g before arrangement to 15 g, and the developer amount remaining from position A to position B is increased to 30 g. did.

その結果、次のような実験結果が得られた。
(1)撹拌室24の位置Bでトナーを採取してトナー帯電量を測定したところ、リブ53を配置する前の20μC/gが25μC/gまで改善していた。
(2)A3サイズ画像比率100%(全面ベタ画像)の試験画像で連続100枚の画像形成試験を行って確認したところ、カブリレベルは、許容できる2.5%レベルに収まっていた。
(3)A3サイズ画像比率10%の試験画像で連続100枚の画像形成試験を行って確認したところ、カブリレベルは、全く問題とならない1.0%以下に収まっていた。
(4)A3サイズ画像比率10%の試験画像で5万枚の画像出力試験を行って確認したところ、トナー飛散による現像装置周りの汚れは問題とならない水準であった。これに対して、リブ53を設けていない従来の現像装置では、5万枚の画像出力試験を行うと、撹拌室24の位置Bの外側で飛散トナーによる汚れが目立っていた。
As a result, the following experimental results were obtained.
(1) When the toner was collected at the position B of the stirring chamber 24 and the toner charge amount was measured, 20 μC / g before the rib 53 was arranged was improved to 25 μC / g.
(2) When the image formation test of 100 sheets of A3 size image ratio 100% (full-surface solid image) was continuously performed, it was confirmed that the fog level was within the allowable 2.5% level.
(3) When the image formation test of 100 sheets of A3 size image ratio 10% was performed and confirmed, the fog level was kept at 1.0% or less which is not a problem at all.
(4) When an image output test of 50,000 sheets was performed using a test image having an A3 size image ratio of 10%, it was confirmed that contamination around the developing device due to toner scattering was not a problem. On the other hand, in the conventional developing device in which the rib 53 is not provided, when the image output test of 50,000 sheets is performed, the contamination due to the scattered toner is conspicuous outside the position B of the stirring chamber 24.

<実施例2>
図7は実施例2におけるトナー帯電量補強構造の説明図である。図7は、図3における現像室23の下流側及び撹拌室24の上流側を拡大して示している。
<Example 2>
FIG. 7 is an explanatory diagram of a toner charge amount reinforcing structure in the second embodiment. FIG. 7 is an enlarged view of the downstream side of the developing chamber 23 and the upstream side of the stirring chamber 24 in FIG.

図7に示すように、現像室23、撹拌室24、現像スリーブ28、現像剤補給口30の配置及び撹拌スクリュー26のリブ53については実施例と同一に構成されているため、図6と同一符号を付して重複する説明を省略する。   As shown in FIG. 7, the arrangement of the developing chamber 23, the stirring chamber 24, the developing sleeve 28, the developer supply port 30 and the rib 53 of the stirring screw 26 are configured in the same manner as in the embodiment, and therefore the same as in FIG. 6. The description which attaches a code | symbol and overlaps is abbreviate | omitted.

実施例2では、現像室23の位置Aより下流側の現像剤搬送力を部分的に低下させるために、現像剤補給口30よりも現像剤搬送方向下流領域に、現像スクリュー25のスクリュー羽根51に切り欠き部53Eを設けている。切り欠き部53Eのスクリュー羽根51が切除された範囲では、現像剤搬送能力は、実質0となるため、現像剤を切り欠き部53Eで滞留させて、見かけの現像剤量を増やすことが可能となる。   In the second embodiment, the screw blade 51 of the developing screw 25 is disposed in a region downstream of the developer supply port 30 in the developer conveying direction in order to partially reduce the developer conveying force downstream of the position A of the developing chamber 23. Is provided with a notch 53E. In the range where the screw blades 51 of the notch 53E are cut off, the developer conveying ability is substantially 0, and therefore it is possible to increase the apparent amount of developer by retaining the developer in the notch 53E. Become.

実施例2では、切り欠き部53Eを、スクリュー羽根51の1ピッチ分(30mm)とすることで、現像剤補給口30の近傍における現像剤量を切り欠く前の10gから20gに増加することができた。また、撹拌スクリュー26に実施例1と同様なリブ53を配置することで、位置Aから位置Bまでに留まる現像剤量が35gまで増加した。   In the second embodiment, by setting the notch 53E to one pitch (30 mm) of the screw blade 51, the amount of developer in the vicinity of the developer supply port 30 may be increased from 10 g before cutting to 20 g. did it. Further, by disposing the same rib 53 as in Example 1 on the stirring screw 26, the amount of developer remaining from the position A to the position B increased to 35 g.

なお、切り欠き部53Eを現像剤補給口30よりも下流に設けるのは、現像剤補給口30の直下で現像剤を滞留させると、盛り上がった現像剤で現像剤補給口30が塞がれる可能性があるためである。このため、切り欠き部53Eは、現像スクリュー25のスクリュー羽根51が1回転する間に切り欠き部53Eが現像剤補給口30の直下に表れないように、現像剤補給口30よりもスクリュー羽根51の1ピッチ以上下流に設けることが好ましい。   The reason why the notch 53E is provided downstream of the developer supply port 30 is that the developer supply port 30 can be blocked by the swelled developer if the developer is retained immediately below the developer supply port 30. It is because there is sex. For this reason, the notch 53E is more screwed than the developer supply port 30 so that the notch 53E does not appear directly below the developer supply port 30 while the screw blade 51 of the developing screw 25 rotates once. It is preferable to provide at least 1 pitch downstream of the above.

また、スクリュー羽根51の2ピッチ以上に渡って切り欠き部53Eを設けると、現像スクリュー25の現像剤搬送性能が著しく低下して、現像容器20内の現像剤の循環バランスが悪化する。このため、切り欠き部53Eは、スクリュー羽根51の2ピッチ未満とすることが望ましい。   Further, when the notch 53E is provided over two pitches or more of the screw blades 51, the developer conveying performance of the developing screw 25 is remarkably deteriorated, and the circulation balance of the developer in the developing container 20 is deteriorated. For this reason, it is desirable that the notch 53E is less than 2 pitches of the screw blade 51.

実施例2では、次のような実験結果が得られた。
(1)A3サイズ画像比率100%(全面ベタ画像)の試験画像で連続100枚の画像形成試験を行って確認したところ、カブリレベルは2.0%レベルに収まっていた。
(2)A3サイズ画像比率10%の試験画像で5万枚の画像出力試験を行って確認したところ、トナー飛散による現像装置周りの汚れは実施例1よりもさらに少なかった。
In Example 2, the following experimental results were obtained.
(1) When the image formation test of 100 sheets of A3 size image ratio 100% (full-surface solid image) was continuously performed, it was confirmed that the fog level was 2.0%.
(2) As a result of an image output test of 50,000 sheets using a test image with an A3 size image ratio of 10%, it was confirmed that the contamination around the developing device due to toner scattering was even smaller than that in Example 1.

<実施例3>
図8は実施例3におけるトナー帯電量補強構造の説明図である。図8は、図3における現像室23の下流側及び撹拌室24の上流側を拡大して示している。現像室23、撹拌室24、現像スリーブ28、現像剤補給口30の配置及び撹拌スクリュー26のリブ53については実施例と同一に構成されているため、図6と同一符号を付して重複する説明を省略する。
<Example 3>
FIG. 8 is an explanatory diagram of a toner charge amount reinforcing structure in the third embodiment. FIG. 8 is an enlarged view of the downstream side of the developing chamber 23 and the upstream side of the stirring chamber 24 in FIG. The arrangement of the developing chamber 23, the agitating chamber 24, the developing sleeve 28, the developer replenishing port 30, and the rib 53 of the agitating screw 26 are configured in the same manner as in the embodiment. Description is omitted.

図8に示すように、実施例3では、現像剤補給口30から攪拌室24における現像スリーブ28までの現像剤搬送性能が、現像室23における現像スリーブ28の現像剤担持領域下流側端部から現像剤補給口30までよりも部分的に低い。磁力発生部材の一例である永久磁石55は、現像剤補給口30から現像スリーブ28の上流側までに位置する撹拌室24に配置している。永久磁石55は、回転する撹拌スクリュー26のスクリュー羽根に干渉するように現像剤の磁気穂56を撹拌室24の内壁面に形成する。   As shown in FIG. 8, in Example 3, the developer conveying performance from the developer supply port 30 to the developing sleeve 28 in the stirring chamber 24 is from the downstream end of the developer carrying region of the developing sleeve 28 in the developing chamber 23. Partially lower than the developer supply port 30. The permanent magnet 55, which is an example of a magnetic force generating member, is disposed in the stirring chamber 24 located from the developer supply port 30 to the upstream side of the developing sleeve 28. The permanent magnet 55 forms a developer magnetic spike 56 on the inner wall surface of the stirring chamber 24 so as to interfere with the screw blades of the rotating stirring screw 26.

実施例3では、現像室23に配置された現像スクリュー25については、実施例1のようなリブ(53)も切り欠き部(53E)も設けていない。その代わり、撹拌室24の位置Bの上流側に位置させて現像容器20の側面に磁束密度1000Gの永久磁石55を配置した。永久磁石55の磁気力によって、現像容器20の内壁面に現像剤の磁気穂56が形成される。   In the third embodiment, the developing screw 25 disposed in the developing chamber 23 is not provided with the rib (53) and the notch (53E) as in the first embodiment. Instead, a permanent magnet 55 having a magnetic flux density of 1000 G is disposed on the side surface of the developing container 20 so as to be located upstream of the position B of the stirring chamber 24. The magnetic force 56 of the developer is formed on the inner wall surface of the developing container 20 by the magnetic force of the permanent magnet 55.

撹拌スクリュー26によって攪拌室24を搬送される現像剤は、現像剤の磁気穂56に干渉して切り進む過程で補給トナーの凝集が崩される。攪拌スクリュー26のB位置までにはリブ53が配置されているため、凝集が崩された補給トナーが現像剤に効率的に混合撹拌される。   The developer conveyed through the agitating chamber 24 by the agitating screw 26 breaks up the aggregation of the replenishing toner in the process of advancing and cutting through the magnetic spike 56 of the developer. Since the rib 53 is arranged up to the position B of the stirring screw 26, the replenished toner whose aggregation has been broken is efficiently mixed and stirred in the developer.

一般的に、現像剤補給口30から補給された直後の補給トナーは、トナー凝集体として存在しているものが多く、循環する現像剤のキャリアとの混合が妨げられる。しかし、トナー凝集体は、現像剤の磁気穂に押し付けられることで容易に崩されて、循環する現像剤に混ぜ込まれ、キャリアと接触しやすい状態になる。   Generally, the replenished toner immediately after being replenished from the developer replenishing port 30 is often present as a toner aggregate, which prevents mixing of the circulating developer with the carrier. However, the toner aggregates are easily broken by being pressed against the magnetic spikes of the developer, mixed into the circulating developer, and easily brought into contact with the carrier.

実施例3の構成では、位置Aから位置Bまでに留まる現像剤量が実施例1、2ほどには増加せず、従来に比較して5g程度の増加であったが、トナー帯電量が不十分なトナー比率が実施例1、2以上に少なくなった。これは、トナー凝集体が少なくなることで、補給トナーが現像剤中に均一に分散した状態となり、トナーがキャリアと接触する機会が飛躍的に増加したためと考えられる。   In the configuration of Example 3, the amount of developer remaining from position A to position B did not increase as much as in Examples 1 and 2, but increased by about 5 g compared to the conventional case, but the toner charge amount was not good. The sufficient toner ratio was less than that of Examples 1 and 2. This is presumably because the toner aggregates are reduced, so that the replenished toner is uniformly dispersed in the developer, and the opportunity for the toner to come into contact with the carrier is dramatically increased.

なお、永久磁石55の磁束密度は、500G以上あれば、補給トナーの凝集をほぐす効果があり、磁束密度が大きいほどほぐす効果は大きい。しかし、磁束密度が大きくなるにつれて撹拌スクリュー26の回転負荷が大きくなって騒音や振動が発生した。特に3000G以上では、従来の駆動モータでは回転しなくなり、駆動モータを大型化する必要が生じて好ましくなかった。このため、永久磁石55の磁束密度は500〜3000Gが好ましい。   If the magnetic flux density of the permanent magnet 55 is 500 G or more, there is an effect of loosening the aggregation of the replenishing toner, and the effect of loosening the larger the magnetic flux density. However, as the magnetic flux density increased, the rotational load of the stirring screw 26 increased and noise and vibration were generated. In particular, at 3000 G or more, the conventional drive motor does not rotate, and the drive motor needs to be enlarged, which is not preferable. For this reason, the magnetic flux density of the permanent magnet 55 is preferably 500 to 3000 G.

実施例3では、次のような実験結果が得られた。
(1)A3サイズ画像比率100%(全面ベタ画像)の試験画像で連続100枚の画像形成試験を行って確認したところ、カブリレベルは2.0%レベルに収まっていた。
In Example 3, the following experimental results were obtained.
(1) When the image formation test of 100 sheets of A3 size image ratio 100% (full-surface solid image) was continuously performed, it was confirmed that the fog level was 2.0%.

<実施例4>
図9は実施例4における現像装置の長手方向に直角な断面構成の説明図である。実施例4では、ACR方式の現像装置に実施例1と同様のトナー帯電量補強構造を設けた。
<Example 4>
FIG. 9 is an explanatory diagram of a cross-sectional configuration perpendicular to the longitudinal direction of the developing device according to the fourth embodiment. In Example 4, a toner charge amount reinforcement structure similar to that in Example 1 was provided in an ACR type developing device.

二成分現像剤を用いた現像方法では、静電像の現像動作によってトナーが消費されていくのに対して、キャリアは消費されずに現像装置内に残って循環し続ける。このため、長時間使用し続けるとキャリアの表面にトナーの外添剤やトナーの成分が付着して汚染され、その結果、キャリアの帯電能力が低下して、トナー帯電量も低下し、飛散かぶり等の画像劣化が生じる可能性がある。   In the developing method using the two-component developer, the toner is consumed by the developing operation of the electrostatic image, whereas the carrier remains in the developing device without being consumed and continues to circulate. For this reason, if the toner is used for a long time, toner external additives and toner components adhere to the surface of the carrier and become contaminated. As a result, the charging ability of the carrier decreases, the toner charge amount also decreases, and the scattering fogging occurs. Such as image degradation may occur.

そこで、近年、現像装置へトナーだけでなく一緒にキャリアを補給して帯電性能の低下を抑制するようにしたACR(AUTO CARRYER REPURENISHMENNT)方式の現像装置が実用化されている。具体的には、トナーにキャリアを混合した補給現像剤を現像剤補給装置から現像装置へ補給し、補給現像剤の補給よって過剰になった現像装置内の余剰現像剤を、現像装置の壁面の現像剤排出口よりオーバーフローさせている。   Therefore, in recent years, an ACR (AUTO CARRYER REPURENISHMENNT) type developing device in which not only toner but also a carrier is replenished together to suppress a decrease in charging performance has been put into practical use. Specifically, the replenishment developer in which the carrier is mixed with the toner is replenished from the developer replenishment device to the development device, and the excess developer in the development device that has become excessive due to the replenishment of the replenishment developer is removed from the wall surface of the development device. Overflow from the developer outlet.

補給現像剤におけるキャリア濃度はCD比と呼ばれる。CD比とは、補給現像剤におけるキャリアとトナーの重量比である。CD比の高い補給現像剤を用いると、キャリアの交換比率が高まって、現像装置内を循環する現像剤の平均的な現像剤年齢を下げることができるため、トナー飛散レベルを低下させることが可能になる。しかし、捨てる現像剤が増えるため、現像剤のランニングコストが高くなる。そのため、通常、CD比は5〜20%程度で、より好ましくは10〜15%範囲内である。ここでは、10%剤を用いた。   The carrier concentration in the replenishment developer is called the CD ratio. The CD ratio is the weight ratio of carrier to toner in the replenishment developer. When a replenishment developer with a high CD ratio is used, the carrier replacement ratio increases and the average developer age of the developer circulating in the developing device can be lowered, so that the toner scattering level can be lowered. become. However, since the developer to be discarded increases, the running cost of the developer increases. Therefore, the CD ratio is usually about 5 to 20%, more preferably within the range of 10 to 15%. Here, a 10% agent was used.

図9に示すように、現像剤補給装置31からCD比10%の補給現像剤が補給されることと、現像剤排出口40から余剰現像剤が排出されること以外については、現像装置4aは図2のものと同一である。このため、図9中、図1と共通する構成には共通の符号を付して重複する説明を省略する。   As shown in FIG. 9, the developing device 4 a is configured except that the developer developer having a CD ratio of 10% is supplied from the developer supply device 31 and the excess developer is discharged from the developer discharge port 40. It is the same as that of FIG. For this reason, in FIG. 9, the same code | symbol is attached | subjected to the structure which is common in FIG. 1, and the overlapping description is abbreviate | omitted.

現像装置4aの現像室23の壁面には、現像剤排出口40が設けられており、循環する現像剤の一部が現像剤排出口40を通じて矢印R40方向に排出される。補給現像剤の補給によって現像装置4a内を循環する現像剤が増加すると、増加量に応じて、現像室23の剤面が上昇することで、現像剤排出口40より溢れ出るように余剰現像剤が排出される。排出された余剰現像剤は回収スクリュー41によって長手方向の一端に搬送されて、不図示の回収現像剤貯蔵庫へ落とし込まれる。   A developer discharge port 40 is provided on the wall surface of the developing chamber 23 of the developing device 4a, and a part of the circulating developer is discharged in the direction of arrow R40 through the developer discharge port 40. When the developer circulating in the developing device 4a increases due to the replenishment of the replenishment developer, the developer surface in the developing chamber 23 rises according to the increase amount, so that excess developer overflows from the developer discharge port 40. Is discharged. The discharged excess developer is transported to one end in the longitudinal direction by the recovery screw 41 and dropped into a recovery developer storage (not shown).

ここで、現像剤排出口40と現像剤補給口30の位置関係は非常に重要となる。現像剤排出口40の位置は、現像剤補給口30の位置より少し現像剤搬送方向上流側に形成されている。これは、現像剤補給口30を通じて補給された新しい補給現像剤が現像剤排出口40からすぐに排出されないようにするためである。   Here, the positional relationship between the developer discharge port 40 and the developer supply port 30 is very important. The position of the developer discharge port 40 is formed slightly upstream from the position of the developer supply port 30 in the developer transport direction. This is to prevent a new supply developer supplied through the developer supply port 30 from being immediately discharged from the developer discharge port 40.

ところで、ACR構成では、循環する現像剤の剤面が所定高さに達するとオーバーフローすることで排出量を制御するため、比較的容易に現像剤排出口40近傍の剤面をある一定レベルに保つことができる。   By the way, in the ACR configuration, since the discharge amount is controlled by overflowing when the surface of the circulating developer reaches a predetermined height, the surface of the developer near the developer discharge port 40 is relatively easily maintained at a certain level. be able to.

しかし、設置環境の変化に伴うトナー帯電量の変化やキャリアやトナーの劣化に伴う現像剤の凝集度変化により、現像剤の嵩密度が変化する。嵩密度とは、一定容積の容器に粉体を充填した際の密度のことである。具体的には、外添剤等が脱落することで凝集度が上昇した場合や、低温低湿環境下に現像剤が放置されてトナー帯電量が上昇した場合に嵩密度が低下して剤面が上昇する。循環する現像剤の剤面の上昇によって現像剤排出口40からの排出が多くなると、剤面は一定に保ったまま、現像装置4a内の現像剤量(総重量)が低下することになる。   However, the bulk density of the developer changes due to a change in the toner charge amount accompanying a change in the installation environment and a change in the degree of aggregation of the developer accompanying the deterioration of the carrier or toner. The bulk density is a density when a powder of a certain volume is filled with powder. Specifically, when the degree of aggregation is increased due to the removal of external additives, or when the developer is left in a low-temperature and low-humidity environment and the toner charge amount is increased, the bulk density is decreased and the surface of the agent is reduced. To rise. When the developer surface circulating increases and the discharge from the developer discharge port 40 increases, the developer amount (total weight) in the developing device 4a decreases while the surface of the developer is kept constant.

現像装置4a内の現像剤量が低下すると、トナーの攪拌・混合性能が低下して、トナー帯電量が低下して、上述したようにトナー飛散やカブリ画像等が発生する可能性がでてくる。特に、画像形成装置100の設置環境が低温低湿環境から高温高湿環境下に急変した場合、つまり、低温低湿環境下で現像剤量が低下した状態で、環境が高温高湿に変化すると、トナー帯電量の絶対値が低下し易くなる。このとき、トナー帯電量が十分立ち上がらないと、トナー飛散やカブリ画像が現われてしまうことがある。   When the developer amount in the developing device 4a is reduced, the toner agitation / mixing performance is reduced, and the toner charge amount is reduced, and as described above, there is a possibility that toner scattering, fogging image, or the like occurs. . In particular, when the installation environment of the image forming apparatus 100 is suddenly changed from a low temperature and low humidity environment to a high temperature and high humidity environment, that is, when the environment is changed to high temperature and high humidity in a state where the developer amount is reduced in the low temperature and low humidity environment, The absolute value of the charge amount tends to decrease. At this time, if the toner charge amount does not rise sufficiently, toner scattering or a fogged image may appear.

そこで、図6に示すように、実施例1と同様に、現像スクリュー25の現像剤補給口30よりも下流の部分と、撹拌スクリュー26の位置Bよりも上流の部分にリブ53を配置した。   Therefore, as shown in FIG. 6, as in the first embodiment, ribs 53 are arranged in a portion downstream of the developer supply port 30 of the developing screw 25 and a portion upstream of the position B of the stirring screw 26.

実施例4では、高温高湿環境(30℃80%)において、次のような実験結果が得られた。
(1)A3サイズ画像比率100%(全面ベタ画像)の試験画像で連続100枚の画像形成試験を行って確認したところ、カブリレベルは、リブ53を配置しない場合の3.7%から許容範囲の2.5%に改善した。
(2)A3サイズ画像比率10%の試験画像で連続100枚の画像形成試験を行って確認したところ、カブリレベルは、全く問題とならない1.2%であった。
(3)A3サイズ画像比率10%の試験画像で5万枚の画像出力試験を行って確認したところ、トナー飛散による現像装置周りの汚れは問題とならない水準であった。これに対して、リブ53を配置しない現像装置では、5万枚の画像出力試験を行うと、撹拌室24の位置Bの外側で飛散トナーによる汚れが目立っていた。
In Example 4, the following experimental results were obtained in a high temperature and high humidity environment (30 ° C., 80%).
(1) When the image formation test of 100 sheets of A3 size image ratio 100% (full-surface solid image) was continuously performed, it was confirmed that the fog level is within an allowable range from 3.7% when the rib 53 is not disposed. Of 2.5%.
(2) When 100 consecutive image formation tests were performed using test images with an A3 size image ratio of 10%, the fog level was 1.2%, which was not a problem at all.
(3) As a result of an image output test of 50,000 sheets using a test image with an A3 size image ratio of 10%, it was confirmed that contamination around the developing device due to toner scattering was not a problem. On the other hand, in the developing device in which the rib 53 is not disposed, when the image output test of 50,000 sheets is performed, the contamination due to the scattered toner is conspicuous outside the position B of the stirring chamber 24.

したがって、ACR方式の現像装置4aで発生する問題であった環境急変による現像剤の剤面変化に対してもカブリ画像を抑制することができた。   Therefore, it was possible to suppress the fogged image even with respect to a change in the developer surface due to a sudden change in the environment, which was a problem occurring in the ACR type developing device 4a.

<実施例5>
図10は実施例5における現像剤補給装置の配置の説明図である。図11は現像剤補給量の誤差によるトナー濃度の経時変化の説明図である。図12は実施例5におけるトナー帯電量補強構造の説明図である。図12は、図10における現像室23の下流側及び撹拌室24の上流側を拡大して示している。
<Example 5>
FIG. 10 is an explanatory diagram of the arrangement of the developer supply device in the fifth embodiment. FIG. 11 is an explanatory diagram of a change in toner density over time due to an error in the developer replenishment amount. FIG. 12 is an explanatory diagram of a toner charge amount reinforcing structure in the fifth embodiment. FIG. 12 is an enlarged view of the downstream side of the developing chamber 23 and the upstream side of the stirring chamber 24 in FIG.

図3に示す現像装置4aでは、上述したように、ビデオカウント補給制御方式を採用してトナー補給量制御を行っている。ビデオカウント補給制御方式は、総レーザー露光時間(ビデオカウント値)を求めることで画像データからトナー消費量を予測し、トナー補給をおこなう制御方式であるが、その際のトナー補給精度が極めて重要となる。   In the developing device 4a shown in FIG. 3, as described above, the toner supply amount control is performed by adopting the video count supply control system. The video count replenishment control method is a control method in which the toner consumption is predicted from the image data by obtaining the total laser exposure time (video count value), and toner replenishment accuracy is extremely important. Become.

図11に示すように、トナー補給量の誤差によって現像装置4a内トナー濃度(TD比)がどのように変化するかをシミュレーション実験した。現像装置4a内の現像剤量を350g、TD比を8%、補給量は10%画像比率の補給量0.05gを想定し、補給誤差を+10%と+20%とに異ならせた。その結果、+20%の補給誤差でトナー補給制御を行うと、100枚を連続画像形成しただけで、TD比が1.5%も上昇してしまうことが判明した。   As shown in FIG. 11, a simulation experiment was conducted to see how the toner density (TD ratio) in the developing device 4a changes depending on the toner replenishment amount error. Assuming a developer amount in the developing device 4a of 350 g, a TD ratio of 8%, a replenishment amount of 0.05 g with a 10% image ratio, the replenishment error was varied between + 10% and + 20%. As a result, when toner replenishment control is performed with a + 20% replenishment error, it has been found that the TD ratio increases by 1.5% simply by forming 100 continuous images.

そして、現像装置4aの場合、トナー補給誤差の原因として、補給スクリュー32内に充填されたトナーの嵩密度の影響が大きく、温度湿度環境等によってトナーの嵩密度がかなり変化していることが判明した。   In the case of the developing device 4a, it has been found that the cause of the toner replenishment error is that the bulk density of the toner filled in the replenishment screw 32 is greatly affected, and the bulk density of the toner varies considerably depending on the temperature and humidity environment. did.

そこで、実施例5では、図10に示すように、現像剤補給装置31の下部に補助補給槽38を配置し、補助補給槽38内のトナーに対してある程度のせん断圧縮をかけることで嵩密度を安定化させる構成を採用した。補助補給槽38にはせん断スクリューが内蔵され、現像剤補給装置31内の供給スクリューと逆方向に回転して加圧状態で崩れないように補給用現像剤を削り取る。   Therefore, in the fifth embodiment, as shown in FIG. 10, an auxiliary supply tank 38 is disposed below the developer supply device 31, and the toner in the auxiliary supply tank 38 is subjected to a certain amount of shear compression to thereby obtain a bulk density. The structure which stabilizes is adopted. The auxiliary replenishing tank 38 has a built-in shear screw, which rotates in the opposite direction to the supply screw in the developer replenishing device 31 and scrapes off the replenishing developer so as not to collapse in a pressurized state.

その結果、温度湿度環境等による嵩密度の変化が抑制されて、トナー補給量の誤差は±5%以下を達成することができた。しかし、図10に示すように、補助補給槽38の配置スペースを確保するために、現像剤補給装置31の現像剤補給口30は、攪拌室24内の撹拌スクリュー26を上流に延長した位置に配置されることになった。このため、実施例1と比較して、現像室23の下流側での補給現像剤と循環する現像剤との撹拌機会が失われてしまった。   As a result, the change in the bulk density due to the temperature / humidity environment or the like was suppressed, and the error of the toner replenishment amount could be ± 5% or less. However, as shown in FIG. 10, in order to secure the space for arranging the auxiliary replenishment tank 38, the developer replenishing port 30 of the developer replenishing device 31 is at a position where the stirring screw 26 in the stirring chamber 24 is extended upstream. Was to be placed. For this reason, as compared with Example 1, the opportunity to agitate the replenishment developer and the circulating developer on the downstream side of the developing chamber 23 has been lost.

また、現像装置4aは、連通部22を通じて撹拌室24に落下した現像剤が撹拌スクリュー26によって搬送され、反対側の連通部21で現像室23に持ち上げて受け渡される。このため、撹拌スクリュー26の上流側の連通部22近傍は、現像容器20内において現像剤量が一番少ない場所となる。   In the developing device 4a, the developer dropped into the stirring chamber 24 through the communication portion 22 is conveyed by the stirring screw 26, and is lifted and transferred to the developing chamber 23 by the communication portion 21 on the opposite side. Therefore, the vicinity of the communicating portion 22 on the upstream side of the stirring screw 26 is a place where the developer amount is the smallest in the developing container 20.

そして、撹拌室24における連通部22よりも上流側に現像剤補給口30を設けた実施例5の現像装置構成では、現像剤補給口30から連通部22までは補給現像剤のみが存在する部分となる。   In the developing device configuration of the fifth embodiment in which the developer replenishing port 30 is provided on the upstream side of the communicating portion 22 in the stirring chamber 24, a portion where only the replenishing developer exists from the developer replenishing port 30 to the communicating portion 22. It becomes.

実施例5で採用した補給現像剤はCD比10%剤、つまりTD比90%剤であるため、先に説明してきた実施例1〜4に比べて現像剤補給口30から連通部22までの間には、キャリアがほとんど存在しない状態(重量比として10%)が発生してしまった。   Since the replenishment developer used in Example 5 is a 10% CD ratio agent, that is, a 90% TD ratio agent, the developer supply port 30 to the communication portion 22 are compared with those in Examples 1 to 4 described above. In the meantime, a state in which almost no carrier was present (10% by weight) occurred.

そこで、実施例5では、図12に示すように、連通部22から位置Bまでの間の現像剤の撹拌性能を実施例1、実施例3よりも一段と高めた。連通部22の近傍の撹拌スクリュー26に干渉する磁気穂が形成されるように、撹拌室24の外壁に永久磁石55を配置した。また、連通部22と位置Bとの間の撹拌スクリュー26にはリブ53を配置した。特に、リブ53は、実施例1では180度間隔で配置したが、90度間隔で配置することでさらに現像剤を攪拌・混合させ易い構成とした。   Therefore, in Example 5, as shown in FIG. 12, the developer agitation performance between the communication portion 22 and the position B is further improved as compared with Examples 1 and 3. A permanent magnet 55 is disposed on the outer wall of the stirring chamber 24 so that magnetic spikes that interfere with the stirring screw 26 in the vicinity of the communication portion 22 are formed. In addition, a rib 53 is disposed on the stirring screw 26 between the communication portion 22 and the position B. In particular, the ribs 53 are arranged at intervals of 180 degrees in the first embodiment. However, the ribs 53 are arranged at intervals of 90 degrees to make it easier to stir and mix the developer.

図12に示すように、実施例5では、実施例3のような効果を奏する永久磁石55に加えて、撹拌スクリュー26における攪拌室24のB位置よりも上流の部分に実施例1で採用したリブ53を実施例1よりも高い密度で配置した。その結果、実施例4では、高温高湿環境(30℃80%)において、次のような実験結果が得られた。
(1)A3サイズ画像比率100%(全面ベタ画像)の試験画像で連続100枚の画像形成試験を行って確認したところ、カブリレベルは、許容範囲の2.0%以下に改善した。
As shown in FIG. 12, in Example 5, in addition to the permanent magnet 55 having the effect as in Example 3, it was adopted in Example 1 in a portion upstream of the B position of the stirring chamber 24 in the stirring screw 26. The ribs 53 were arranged at a higher density than in Example 1. As a result, in Example 4, the following experimental results were obtained in a high temperature and high humidity environment (30 ° C., 80%).
(1) When the image formation test of 100 sheets of A3 size image ratio 100% (full-surface solid image) was performed continuously, the fog level was improved to 2.0% or less of the allowable range.

以上説明したように、実施例1〜5では、現像室23における現像剤搬送方向下流で現像剤コート領域終了部から攪拌室24における現像剤搬送方向上流で現像剤コート領域直前部までに現像剤搬送力を変更可能な補正手段を配設している。さらに、現像剤補給口30より現像剤搬送方向下流部から攪拌室24における現像剤搬送方向上流で現像剤コート領域直前部までに、現像剤搬送力を変更可能な補正手段を配設している。これにより、縦攪拌型の現像装置で問題が発生し易い飛散トナーやカブリ画像を容易に防止できる現像装置を提供することができた。   As described above, in Embodiments 1 to 5, the developer from the end of the developer coat area downstream in the developer transport direction in the developing chamber 23 to the immediately preceding portion of the developer coat area upstream in the developer transport direction in the stirring chamber 24. Correction means capable of changing the conveying force is provided. Further, a correcting means capable of changing the developer conveying force is disposed from the developer replenishing port 30 to a portion immediately downstream of the developer conveying direction in the stirring chamber 24 and immediately upstream of the developer coating area. . As a result, it is possible to provide a developing device that can easily prevent scattered toner and fogged images that are likely to cause problems in the vertical stirring type developing device.

1a、1b、1c、1d 感光ドラム(像担持体)
2a、2b、2c、2d コロナ帯電器
3a、3b、3c、3d 露光装置
4a、4b、4c、4d 現像装置
20 現像容器、23現像室、24 撹拌室
25 現像スクリュー、26 撹拌スクリュー
28 現像スリーブ(現像剤担持体)、30 現像剤補給口
31 現像剤補給装置、40 現像剤排出口
51 スクリュー羽根(螺旋翼部)、53 リブ
55 磁界発生装置
1a, 1b, 1c, 1d Photosensitive drum (image carrier)
2a, 2b, 2c, 2d Corona chargers 3a, 3b, 3c, 3d Exposure devices 4a, 4b, 4c, 4d Developing device 20 Developing container, 23 developing chamber, 24 stirring chamber 25 developing screw, 26 stirring screw 28 developing sleeve ( (Developer carrier), 30 developer supply port 31 developer supply device, 40 developer discharge port 51 screw blade (spiral blade), 53 rib 55 magnetic field generator

Claims (4)

像担持体に形成された静電像を現像する現像剤担持体と、
前記現像剤担持体に現像剤を供給する第1室と、
前記第1室に接続して現像剤の循環経路を形成するとともに、前記現像剤担持体から現像剤を回収する第2室と、
前記第1室に設けられ、現像剤を搬送する第1の搬送部材と、
前記第2室に設けられ、現像剤を搬送する第2の搬送部材と、
前記第1室における前記現像剤担持体の現像剤担持領域よりも現像剤搬送方向下流で前記第2室における前記現像剤担持体の現像剤担持領域よりも現像剤搬送方向上流で現像剤を補給する現像剤補給口と、を備え、
前記現像剤補給口よりも現像剤搬送方向下流で前記第2室における前記現像剤担持体の現像剤担持領域よりも現像剤搬送方向上流の領域の少なくとも一部の現像剤搬送能力を部分的に低下させてあることを特徴とする現像装置。
A developer carrier for developing an electrostatic image formed on the image carrier;
A first chamber for supplying a developer to the developer carrier;
A second chamber connected to the first chamber to form a developer circulation path and collecting the developer from the developer carrier;
A first conveying member provided in the first chamber for conveying the developer;
A second transport member provided in the second chamber for transporting the developer;
The developer is replenished downstream of the developer carrying area of the developer carrying body in the first chamber in the developer carrying direction and upstream of the developer carrying area of the developer carrying body in the second chamber. A developer replenishing port,
The developer carrying capability of at least a part of a region in the developer carrying direction upstream of the developer carrying member in the second chamber downstream of the developer supply port in the developer carrying direction is partially A developing device characterized by being lowered.
前記第1および第2の搬送部材は、スクリュー羽根を回転させて前記現像剤担持体に沿って現像剤を搬送し、
前記第1もしくは第2の搬送部材における前記現像剤補給口から前記現像剤担持体までに位置する部分では、前記現像剤担持体に沿った領域よりも、前記スクリュー羽根による現像剤搬送性能を低く設定してあることを特徴とする請求項1記載の現像装置。
The first and second transport members rotate the screw blades to transport the developer along the developer carrier,
In the portion of the first or second conveying member located from the developer supply port to the developer carrying member, the developer carrying performance by the screw blades is lower than the region along the developer carrying member. The developing device according to claim 1, wherein the developing device is set.
前記第1もしくは第2の搬送部材における前記現像剤補給口から前記現像剤担持体までに位置する部分では、前記スクリュー羽根の間隔に設けられた撹拌突起の配置密度が、前記現像剤担持体に沿った領域よりも高いことを特徴とする請求項2記載の現像装置。   In the portion of the first or second conveying member located from the developer supply port to the developer carrier, the arrangement density of the stirring protrusions provided in the interval between the screw blades is set in the developer carrier. The developing device according to claim 2, wherein the developing device is higher than a region along the line. 回転する前記第2の搬送部材の前記スクリュー羽根に干渉するように現像剤の磁気穂が内壁面に形成される磁力発生部材を、前記現像剤補給口から前記現像剤担持体の上流側までに位置する前記第2室に配置していることを特徴とする請求項2又は3に記載の現像装置。   A magnetic force generating member in which magnetic spikes of the developer are formed on the inner wall surface so as to interfere with the screw blades of the rotating second conveying member is provided from the developer supply port to the upstream side of the developer carrier. The developing device according to claim 2, wherein the developing device is disposed in the second chamber.
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