JP2013020117A - Developing device and image forming apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ又はそれらの機能を併せ持った複合機等の電子写真式画像形成装置に装着される現像装置に関するものであり、特にキャリアとトナーを主成分とする2成分現像剤を用い、軸方向(長手方向)に搬送機能を有さない現像剤攪拌部を備えた現像装置に関するものである。 The present invention relates to a developing device mounted on an electrophotographic image forming apparatus such as a copying machine, a printer, a facsimile machine, or a multifunction machine having both functions, and in particular, two-component development mainly composed of a carrier and toner. The present invention relates to a developing device that includes a developer and includes a developer stirring unit that does not have a conveying function in the axial direction (longitudinal direction).
図7に一般的な2成分現像器の概略的な断面構成を示す。
現像器には現像剤を貯留、攪拌する撹拌部があり、スクリュ13a、13bが配置されている。
FIG. 7 shows a schematic sectional configuration of a general two-component developing device.
The developing unit has an agitation unit for storing and agitating the developer, and
現像器に取り付けられ像担持体たる感光体ドラムに対向する現像スリーブ12の内部にはマグネット9が固定されており、現像器内の現像剤はスクリュ13a、13bを用いて紙面に直交する方向に攪拌搬送され(例えばスクリュ13aによって現像剤は紙面より奥側へ搬送され、不図示の奥側の受け渡し部で現像剤はスクリュ13bによって紙面手前側へ搬送される)、マグネット9の作用で現像スリーブ12に担持される。現像スリーブ12の回転で現像剤はブレード15によって現像スリーブ上に均一に層形成される。図示しない感光体ドラムとの対向部にてトナーが静電潜像に現像された後、再び現像剤は現像器に回収される。
A magnet 9 is fixed inside a developing
現像剤のトナー濃度(全現像剤の量に対するトナー量の比)は図示しないトナー濃度センサーにより検出され、測定されたトナー濃度に応じて現像器内に不図示の別箇所からトナーが補給される。 The toner concentration of the developer (ratio of the toner amount to the total developer amount) is detected by a toner concentration sensor (not shown), and the toner is replenished from another location (not shown) into the developing device according to the measured toner concentration. .
現像剤に補給されたトナーは攪拌部のスクリュ13a、13bによって搬送されながら現像剤中に均一に攪拌される。2本のスクリュ13a、13bによって現像剤は循環しており、またトナーを撹拌する役割を有する。このような構成によって現像剤のトナー濃度を均一にかつ一定に制御し、高品位な画像を長期間維持させることができる。
The toner supplied to the developer is uniformly stirred into the developer while being conveyed by the
しかしながら上記従来例では二本のスクリュを用いるため、現像装置が大型になりコストもアップするという欠点があった。
2成分現像に1成分現像のように一本のみの攪拌手段を用いると、長手方向の攪拌不足により長手方向にムラのある画像になる。これは一成分現像では発生しないトナー濃度が不均一になるという2成分現像特有の性質によるものである。
However, in the above conventional example, since two screws are used, there is a drawback that the developing device becomes large and the cost increases.
When only one stirring means is used for two-component development as in the case of one-component development, an image with unevenness in the longitudinal direction is formed due to insufficient stirring in the longitudinal direction. This is due to the characteristic of two-component development that the toner density that does not occur in one-component development becomes non-uniform.
一本の攪拌部材で通常使用されるのが楕円板を斜めにかつそれぞれが平行になるように配置した攪拌棒である。このような攪拌棒は現像剤を攪拌する能力は大きいが、長手方向に搬送する能力はほとんどなく、長手方向の攪拌能力に劣る。 One stirring member that is usually used is a stirring bar in which elliptical plates are arranged obliquely and parallel to each other. Such a stirrer has a large ability to stir the developer, but has little ability to transport in the longitudinal direction and is inferior to the stirring ability in the longitudinal direction.
このため2成分現像ではスクリュを二本用いることが多く、特にカラー複写機のように高画質を要求される装置では二本スクリュが必要となり、現像装置は大型化してしまうという問題点があった。このような問題点を解決するために特許文献1の提案がある。これによれば、撹拌部上部に、複数のスポンジ供給ローラを設け、各ローラにはギヤボックスが設置され独立に複数の供給ローラを駆動できるようになっている。このような構成では、装置が大がかり(大型化)になると共に、コスト高である。 For this reason, two screws are often used for two-component development. In particular, an apparatus that requires high image quality such as a color copying machine requires two screws, and the developing device becomes large. . In order to solve such problems, there is a proposal of Patent Document 1. According to this, a plurality of sponge supply rollers are provided in the upper part of the agitating unit, and a gear box is installed on each roller so that the plurality of supply rollers can be driven independently. In such a configuration, the apparatus becomes large (larger) and more expensive.
本発明の課題は、撹拌部材が一本で軸方向に搬送機能を有さない2成分現像装置において、低コストで、確実にトナー濃度ムラの発生を抑制することができるトナー補給機構を備えた現像装置を実現することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a toner replenishment mechanism that can reliably suppress the occurrence of uneven toner density at low cost in a two-component developing device that has a single stirring member and does not have an axial conveyance function. It is to realize a developing device.
上記課題は、2成分現像剤を用いて潜像担持体上の静電潜像を可視化するための現像装置にして、ハウジングと、このハウジングの所定位置に配置されるべき現像スリーブ、現像スリーブに平行に位置しハウジング内の現像剤を攪拌して現像スリーブへ供給する一本の攪拌部材、並びに攪拌部材に平行に位置し攪拌部材の領域にトナーを補給するトナー搬送管を備えて構成された、現像装置において、上記トナー搬送管が、周方向に回転可能で任意の回転角度位置に停止可能であり、上記トナー搬送管の周表面には、複数のトナー排出孔が形成されていて、これら複数のトナー排出孔が、トナー搬送管の軸方向に分割された複数領域から夫々攪拌部材の領域にトナーを補給可能とするものであり、排出孔によるトナー搬送管軸方向の開口状態を変更できるように周方向で異なる開口パターンを形成していて、トナー搬送管を所定位置で停止することで、トナー搬送管の軸方向の所望位置にてトナーを補給することによって、解決される。 An object of the present invention is to provide a developing device for visualizing an electrostatic latent image on a latent image carrier using a two-component developer, a housing, a developing sleeve to be disposed at a predetermined position of the housing, and a developing sleeve. A stirring member that is positioned in parallel and stirs the developer in the housing and supplies it to the developing sleeve, and a toner transport pipe that is positioned in parallel to the stirring member and replenishes toner in the region of the stirring member. In the developing device, the toner transport tube is rotatable in the circumferential direction and can be stopped at an arbitrary rotational angle position, and a plurality of toner discharge holes are formed on the peripheral surface of the toner transport tube. A plurality of toner discharge holes can replenish toner from a plurality of regions divided in the axial direction of the toner conveyance tube to the region of the agitating member, respectively, and the toner conveyance tube axial direction opening state by the discharge holes Form a different aperture patterns in the circumferential direction can be changed, by stopping the toner conveying pipe at a predetermined position, by supplying the toner in the axial direction of the desired position of the toner conveying pipe, is solved.
本発明によれば、撹拌部材が一本で軸方向に搬送機能を有さない2成分現像装置において、攪拌部材に平行で、したがって現像スリーブに平行に位置したトナー搬送管が、周方向に回転可能で任意の回転角度位置に停止可能であり、トナー搬送管の周表面には、複数のトナー排出孔が形成されていて、これら複数のトナー排出孔が、トナー搬送管の軸方向に分割された複数領域から夫々攪拌部材の領域にトナーを補給可能とするものであり、排出孔によるトナー搬送管軸方向の開口状態を変更できるように周方向で異なる開口パターンを形成していて、トナー搬送管を所定位置で停止することで、トナー搬送管の軸方向の所望位置にてトナーを補給することができるので、現像スリーブの軸方向の所望位置にトナー補給して、軸方向のトナー濃度偏差を低減することができる。 According to the present invention, in a two-component developing device that has a single stirring member and does not have a transport function in the axial direction, the toner transport pipe positioned parallel to the stirring member and thus parallel to the developing sleeve rotates in the circumferential direction. It is possible to stop at an arbitrary rotational angle position, and a plurality of toner discharge holes are formed on the peripheral surface of the toner transport tube, and these toner discharge holes are divided in the axial direction of the toner transport tube. The toner can be replenished from the plurality of areas to the area of the agitating member, and different opening patterns are formed in the circumferential direction so that the opening state of the toner conveying tube axial direction by the discharge holes can be changed. By stopping the tube at a predetermined position, it is possible to replenish toner at a desired position in the axial direction of the toner conveying tube. It is possible to reduce the degree deviation.
まず、図1にて画像形成装置としてのカラー複写機全体の構成を、通常のカラー画像形成時の動作において説明する。
原稿Dは、原稿搬送部51の搬送ローラによって、原稿台から図中の矢印方向に搬送されて、原稿読込部(スキャナ)55のコンタクトガラス53上に載置される。そして、原稿読込部55で、コンタクトガラス53上に載置された原稿Dの画像情報が光学的に読み取られる。そして、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色の画像情報は、書込み部2に送信される。そして、書込み部2からは、各色の画像情報に基づいたレーザ光(露光光)がそれぞれ、ポリゴンミラー3に入射して反射した後に、レンズ4、5を透過して、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの色成分ごとに別の光路を通過して、対応するプロセスカートリッジ20Y、20M、20C、20BKの像担持体たる感光体ドラム21上に向けて発せられる。
First, the configuration of the entire color copying machine as an image forming apparatus will be described with reference to FIG. 1 in the operation during normal color image formation.
The document D is transported from the document table in the direction of the arrow in the drawing by the transport roller of the
一方、4つの感光体ドラム21は、それぞれ、図1の時計方向に回転していて、その表面が、帯電部22との対向位置で、一様に帯電される(帯電工程)。こうして、感光体ドラム21上には、帯電電位が形成される。その後、帯電された感光体ドラム21表面は、それぞれのレーザ光の照射位置に達する。
On the other hand, each of the four
照射位置に達した感光体ドラム表面に対して、各色成分のレーザ光が、高速回転するポリゴンミラー3により、感光体ドラム21の回転軸方向(主走査方向)に走査され、各色成分に対応した静電潜像がそれぞれの感光体ドラム21上に形成される(露光工程)。
Laser light of each color component is scanned in the rotation axis direction (main scanning direction) of the
その後、各色の静電潜像が形成された感光体ドラム21表面は、それぞれ、現像部(現像装置)23Y、23M、23C、23BKとの対向位置に達する。そして、各現像部23Y、23M、23C、23BKから感光体ドラム21上に各色のトナーが供給されて、感光体ドラム21上の潜像が現像される(現像工程)。
Thereafter, the surface of the
そして、現像工程後の感光体ドラム21表面は、それぞれ、中間転写ベルト27との対向位置に達する。ここで、それぞれの対向位置には、中間転写ベルト27の内周面に当接するように転写バイアスローラ24が設置されている。そして、転写バイアスローラ24の位置で、中間転写ベルト27上に、感光体ドラム21上に形成された各色の画像が、順次重ねて転写される(第1転写工程)。
Then, the surface of the
第1転写工程後の感光体ドラム21表面は、それぞれ、クリーニング部25との対向位置に達する。そして、クリーニング部25で、感光体ドラム21上に残存する未転写トナーが回収される(クリーニング工程)。その後、感光体ドラム21表面は、不図示の除電部を通過して、感光体ドラム21における一連の作像プロセスが終了する。
The surface of the
他方、感光体ドラム21上の各色の画像が重ねて転写された中間転写ベルト27表面は、図中の矢印方向に走行して、第2転写バイアスローラ28の位置に達する。そして、第2転写バイアスローラ28の位置で、給紙部61から搬送ガイド63、レジストローラ64などを経由して搬送された記録媒体P上に中間転写ベルト27上のフルカラーの画像が2次転写される(第2転写工程)。その後、中間転写ベルト27表面は、中間転写ベルトクリーニング部29の位置に達する。そして、中間転写ベルト27上の未転写トナーが中間転写ベルトクリーニング部29に回収されて、中間転写ベルト27上の一連の転写プロセスが完了する。
On the other hand, the surface of the
その後、フルカラー画像が転写された記録媒体Pは、搬送ベルト30により、定着部66に導かれる。定着部66では、加熱ローラ67と加圧ローラ68とのニップにて、カラー画像が記録媒体P上に定着される。そして、定着工程後の記録媒体Pは、排紙ローラ69によって、装置本体外に出力画像として排出されて、一連の画像形成プロセスが完了する。
Thereafter, the recording medium P on which the full-color image is transferred is guided to the
本発明の一つの実施形態に係る現像装置の構成を、図2において説明する。現像装置(現像部)23において、そのハウジング内の感光体ドラムに対向する位置に現像スリーブ12が設けられ、矢印方向に回転している。この現像スリーブ12にはマグネット10が所定位置に内包されている。また攪拌羽根のついた撹拌部材13が図2での現像スリーブ12の斜め下方に配置され、現像スリーブ12と同方向に回転している。攪拌部材13が配された攪拌部の上方には、回転可能で任意回転位置で停止可能なトナー搬送管14が設置され、攪拌部に向く範囲が開放されるようになっている。トナー搬送管14には複数の開口部(トナー排出孔)が設けられており、この開口部を介してトナーが現像装置の攪拌部へ補給される。トナー搬送管表面を展開した状態を図3に示す。搬送管14の開口部は、軸方向(長手方向)に3分割されている(中央、前、奥)。また周方向には45度ずつに分割され、各角度位置で開口部のパターンが異なるようになっている。すなわち、中央、手前、奥の位置に独立または組み合わせで全ての補給パターンを網羅しており、その任意パターンを選択できるようになっている。例えば3箇所全部で補給したい場合は、45°のパターン、中央のみに補給したい場合は270°のパターンが、攪拌部との連通部16に位置するようにトナー搬送管14が回転制御される。本発明に係る現像装置では、撹拌部材13が軸方向に搬送機能を有さないパドル状の部材一本で構成されているため、従来の2本スクリュのように軸方向に現像剤を搬送して循環しない。このような軸方向の搬送機能のない現像装置において、補給位置を軸方向に分割して、低コストでトナー補給制御を行う。本例では、軸方向に3分割しているが、分割数は任意で、2分割であっても十分効果があることが検証されている。
The configuration of the developing device according to one embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the developing device (developing unit) 23, a developing
トナー搬送管14と連通部16の間にはPET等の樹脂製のシール18が配され、トナー搬送管14に接触或いは、微少な空隙で接している。後述するようにトナーはエアーによって現像装置へ搬送されるので、その際、トナーが搬送管14の下向き開口部以外の開口から、現像装置の隙間を通して現像装置に流れ込むのをシールする役割を有している。
A
このような特徴的な補給方法で攪拌部へ補給されたトナーを含む現像剤は、現像スリーブ12に内包されたマグネット10の磁気作用により、攪拌部から現像スリーブ12へ吸着され、規制ブレード15によって現像スリーブ上に薄層形成される。その後、現像剤は、現像スリーブ12と対向する感光体ドラム21に接し、ドラム上の静電潜像にトナーが現像される。現像された後の現像剤は再び現像装置に回収され撹伴部に戻る。
The developer containing the toner replenished to the stirring unit by such a characteristic replenishment method is attracted to the developing
ここで、トナー濃度の検出について説明する。現像剤中のトナー濃度は、従来、現像装置に設置された透磁率センサーなどによって検知され、その検知結果に基づいて消費された分のトナーが補給されるのが一般的である。しかしながら、本例ではこのようなセンサーを備えず、原稿読込部(スキャナ)55などで認識された画像情報に基づいてトナー消費量を推定し、トナー補給量を決定する。さらに軸方向に分割されたトナー消費量情報を得ることにより、軸方向各位置で必要な補給トナー量まで詳細に算出する。例えば奥側に偏った画像が出力し続けると、奥側領域の現像剤のトナー濃度は低下するが、中央や前側の領域のトナー濃度は低下しない。このよう場合、奥側のみにトナーを補給する必要がある。このときトナー搬送管14の開口部のパターンは、図3の225°のパターンが対応しており、このパターンが連通部16に向く位置になるよう搬送管の回転を制御して、奥側領域にのみトナーを補給して、現像スリーブや攪拌部材の軸方向での濃度ムラが生じないように確実にトナー濃度を調整する。このように、軸方向3箇所のうちの任意位置にトナーを補給することができる。図4にトナー搬送管14の断面を示す。この図では、3つの開口部が現れるパターン、すなわち図3の45°のパターンにおいて攪拌部に連通した状態が示されている。トナー搬送管14は、後述するトナー移送機構のトナー移送チューブ33と軸受けを介して接続されギヤ17によって回転する。ギヤは不図示のモータによって駆動伝達される。モータとしては回転角度が制御可能なステッピングモータなどを用いる。
Here, detection of toner density will be described. Conventionally, the toner concentration in the developer is generally detected by a magnetic permeability sensor or the like installed in the developing device, and the consumed toner is generally replenished based on the detection result. However, in this example, such a sensor is not provided, and the toner consumption amount is estimated based on the image information recognized by the document reading unit (scanner) 55 and the toner supply amount is determined. Further, by obtaining toner consumption amount information divided in the axial direction, the required toner amount is calculated in detail at each position in the axial direction. For example, if an image biased toward the back side continues to be output, the toner concentration of the developer in the back side region decreases, but the toner concentration in the center or front side region does not decrease. In such a case, it is necessary to supply toner only to the back side. At this time, the pattern of the opening of the
次に、図5において、トナー移送機構の構成・動作について詳述する。トナー移送機構は、現像装置23(のトナー搬送管14)に連結され、柔軟性と耐トナー性とに優れた材料からなるトナー移送チューブ33、このトナー移送チューブ33の一端に取り付けられたエアーポンプ32、トナー収容部34、トナー収容部34に連結され、スクリュを内包するトナー送出部35、スクリュ駆動用モータ36などで構成されている。このトナー移送機構において、トナー収容部34内のトナーがトナー送出部35へ自重落下すると、モータ36によって駆動されるトナー送出部35内のスクリュによってトナーをトナー移送チューブ33との合流部に送る。エアーポンプ32によってトナー移送チューブ33内に圧力を発生させているので、これによってトナーを現像装置23へ移送する。フレキシブルな移送チューブ33を用いるとともにトナーをエアー搬送することで、トナー搬送経路のレイアウトの自由度が増して、トナー収容部34を現像装置23と離れた場所に設置可能とするとともに画像形成装置を小型化できる。
Next, the configuration and operation of the toner transfer mechanism will be described in detail with reference to FIG. The toner transfer mechanism is connected to the developing device 23 (the toner transfer tube 14), and is composed of a
トナーのエアー搬送の際に、画像読取部で読み取られた原稿の画像情報により算出された必要トナー量分がこのスクリュの駆動時間として決定され、トナー排出される。トナーはエアーに分散されて搬送され、現像装置内のトナー搬送管14に入り、開口部16から現像撹拌部の現像剤に補給される。このようにトナーがエアーに分散されていることにより、現像剤と撹拌され易くなっている。このエアー搬送方式によるトナー補給によって、補給トナーを貯蔵現像剤へより短い時間で均一化できる。本例のように、現像スリーブから回収された現像剤が、撹拌部からすぐ現像スリーブに汲み上がる方式では、すばやくトナーを現像剤と攪拌してトナーに帯電を付与しなければならないが、トナーのエアー搬送は、このような方式に適している。
When the toner is conveyed by air, the necessary toner amount calculated from the image information of the original read by the image reading unit is determined as the drive time of the screw, and the toner is discharged. The toner is dispersed and transported in the air, enters the
最後に改良実施形態に係る現像装置の構成について説明する。既述のように、現像スリーブ上の現像剤は、現像された後に撹拌部に戻るが、撹拌部の現像剤の嵩が多いと、そのまま現像スリーブから離れずに再び汲み上がってしまう虞がある。特にトナー濃度が高い場合、または長期の運転により現像剤が劣化し、流動性が低下すると嵩が増え易い。そこで、図6に示すように現像スリーブ12と攪拌部材13の間に仕切り板19を設ける。この仕切り板19によって、強制的に現像剤を撹拌部側へ流れるようにすることができる。
Finally, the configuration of the developing device according to the improved embodiment will be described. As described above, the developer on the developing sleeve returns to the stirring unit after being developed, but if the developer in the stirring unit is large in volume, it may be pumped up again without leaving the developing sleeve. . In particular, when the toner concentration is high or the developer deteriorates due to long-term operation and the fluidity is lowered, the bulk tends to increase. Therefore, a
このような構成でトナー補給制御を行うことにより、攪拌部材を一本のみ用いる現像装置において、安定して均一な高品位画像を得ると共に、低コストで小型の現像装置を実現できる。 By performing toner replenishment control with such a configuration, in a developing device using only one stirring member, a stable and uniform high-quality image can be obtained, and a small-sized developing device can be realized at low cost.
10 マグネット
12 現像スリーブ
13 攪拌部材
14 トナー搬送管
15 規制ブレード
16 連通部
18 シール
23 現像装置
DESCRIPTION OF
Claims (5)
上記トナー搬送管は、周方向に回転可能で任意の回転角度位置に停止可能であり、上記トナー搬送管の周表面には、複数のトナー排出孔が形成されていて、これら複数のトナー排出孔は、トナー搬送管の軸方向に分割された複数領域から夫々攪拌部材の領域にトナーを補給可能とするものであり、排出孔によるトナー搬送管軸方向の開口状態を変更できるように周方向で異なる開口パターンを形成していて、トナー搬送管を所定位置で停止することで、トナー搬送管の軸方向の所望位置にてトナーを補給することを特徴とする現像装置。 A developing device for visualizing an electrostatic latent image on a latent image carrier using a two-component developer, a housing, a developing sleeve to be disposed at a predetermined position of the housing, and a developing sleeve that is positioned in parallel with the developing sleeve. In a developing device, comprising: a stirring member that stirs developer in a housing and supplies the developer sleeve to a developing sleeve; and a toner transport pipe that is positioned parallel to the stirring member and replenishes toner in the region of the stirring member. ,
The toner transport tube is rotatable in the circumferential direction and can be stopped at an arbitrary rotation angle position. A plurality of toner discharge holes are formed on a peripheral surface of the toner transport tube, and the plurality of toner discharge holes are formed. The toner can be replenished from the plurality of regions divided in the axial direction of the toner conveying tube to the respective regions of the agitating member. In the circumferential direction so that the opening state of the toner conveying tube in the axial direction by the discharge holes can be changed. A developing device having different opening patterns and supplying toner at a desired position in an axial direction of the toner transport tube by stopping the toner transport tube at a predetermined position.
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