JP2014191241A - Developing device and image forming apparatus using the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は現像装置及びそれを用いた画像形成装置に関し、より詳細には、劣化した現像剤を少しずつ排出すると同時に新しい現像剤を補給するいわゆるトリクル方式の現像装置及びそれを用いた画像形成装置に関するものである。 BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a developing device and an image forming apparatus using the same, and more specifically, a so-called trickle type developing device that discharges a deteriorated developer little by little and replenishes a new developer, and an image forming device using the same. It is about.
トナーとキャリアとを含む二成分現像剤を用いた現像器では、画像形成によってトナーが消費されるのに対し、キャリアは現像器内に留まり続けるため、キャリアの経時劣化が生じる。そこで、キャリアを含む現像剤を少しずつ現像器から廃棄しながら、新しい現像剤を現像器に補給するいわゆるトリクル方式が近年注目されつつあり、種々の提案もなされている（例えば、特許文献１を参照）。 In a developing device using a two-component developer including a toner and a carrier, the toner is consumed by image formation, whereas the carrier continues to remain in the developing device, so that the carrier deteriorates with time. Therefore, a so-called trickle system in which a developer containing a carrier is gradually discarded from the developing device and a new developer is replenished to the developing device has been attracting attention in recent years, and various proposals have been made (for example, Patent Document 1). reference).
また、新しいキャリアが現像器に補給されることによるトナー帯電性の変化を抑えるために、現像器内のキャリアと抵抗の異なるキャリアを含む現像剤を現像器に補給することも提案されている（例えば、特許文献２を参照）。 In addition, in order to suppress a change in toner charging property due to replenishment of a new carrier to the developing device, it has also been proposed to replenish the developing device with a developer containing a carrier having a resistance different from that of the carrier in the developing device ( For example, see Patent Document 2).
現像器内のトナー濃度は、例えば透磁率センサーなどの検知手段によって検知され、この検知値に基づいてトナー濃度が所定範囲内を保つように補給容器からの現像剤の補給が制御される。ところが、現像器に補給されるキャリアが現像器内のキャリアの物性と異なっていると、現像器内の実際のトナー濃度と透磁率センサーの検知値との相関関係が崩れて、透磁率センサーの検知値が同じであっても現像器内の実際のトナー濃度が変化する場合がある。現像器内のトナー濃度が変化すると、トナー帯電量が変化し、カブリや濃度ムラなどの画像ノイズが生じるおそれがある。 The toner concentration in the developing device is detected by a detection unit such as a magnetic permeability sensor, and the supply of the developer from the supply container is controlled based on this detection value so that the toner concentration is kept within a predetermined range. However, if the carrier replenished to the developing device is different from the physical properties of the carrier in the developing device, the correlation between the actual toner concentration in the developing device and the detected value of the magnetic permeability sensor is lost, and the permeability sensor Even if the detection value is the same, the actual toner density in the developing device may change. When the toner density in the developing device changes, the toner charge amount changes, and image noise such as fogging and density unevenness may occur.
本発明は、このような従来の問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、現像器内のキャリアと嵩密度の異なるキャリアを現像器に補給した場合であっても、現像器内のトナー濃度を所定範囲内に保つことができる現像装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of such a conventional problem, and the object of the present invention is to provide a developer having a different bulk density from the carrier in the developer, even if the developer is replenished. An object of the present invention is to provide a developing device capable of maintaining the toner concentration within a predetermined range.
また本発明の目的は、トナー帯電量の変化に起因するカブリや濃度ムラなどの画像ノイズが生じない画像形成装置を提供することにある。 Another object of the present invention is to provide an image forming apparatus in which image noise such as fogging and density unevenness due to a change in toner charge amount does not occur.
本発明によれば、第１キャリアとトナーとを含む現像剤を収容する現像器と、第１キャリアと嵩密度が異なる第２キャリアとトナーとを含む補給用現像剤を収容する補給容器と、前記現像器内のトナー濃度を検知するトナー濃度検知手段とを備え、前記トナー濃度検知手段による検知値に基づいて、補給用現像剤を前記補給容器から前記現像器に補給するとともに、前記現像器内で過剰になった現像剤を前記現像器から排出する現像装置であって、前記現像器内の第２キャリアの存在比率を検知するキャリア比率検知手段をさらに備え、前記キャリア比率検知手段で検知された第２キャリアの存在比率に基づいて前記トナー濃度検知手段の検知値を補正することを特徴とする現像装置が提供される。 According to the present invention, a developer that contains a developer containing a first carrier and a toner, a replenishment container that contains a replenishment developer containing a second carrier and toner having a bulk density different from that of the first carrier, and A toner concentration detecting means for detecting a toner concentration in the developing device, and replenishing a developer for replenishment from the replenishing container to the developing device based on a value detected by the toner concentration detecting means, and the developing device. A developing device that discharges excess developer from the developing device, further comprising carrier ratio detecting means for detecting the abundance ratio of the second carrier in the developing device, and detecting by the carrier ratio detecting means. A developing device is provided that corrects the detected value of the toner density detecting means based on the abundance ratio of the second carrier.
ここで、第２キャリアの嵩密度が、第１キャリアの嵩密度に対して０．６倍〜０．９５倍であるのが好ましい。 Here, it is preferable that the bulk density of the second carrier is 0.6 to 0.95 times the bulk density of the first carrier.
前記キャリア比率検知手段としては、蛍光Ｘ線検知器であってもよい。 The carrier ratio detection means may be a fluorescent X-ray detector.
また、前記現像器内に、現像剤を撹拌する撹拌部材を備える場合は、前記キャリア比率検知手段としては、前記撹拌部材の撹拌トルクを検知するものであってもよい。 When the developing device includes a stirring member that stirs the developer, the carrier ratio detection unit may detect a stirring torque of the stirring member.
本発明によれば、前記のいずれかに記載の現像装置を備えたことを特徴とする画像形成装置が提供される。 According to the present invention, there is provided an image forming apparatus comprising any one of the developing devices described above.
本発明の現像装置では、前記現像器内の第２キャリアの存在比率をキャリア比率検知手段で検知し、前記キャリア比率検知手段で検知された第２キャリアの存在比率に基づいて前記トナー濃度検知手段の検知値を補正するので、現像器内のトナー濃度を常に所定範囲内に保つことができる。これにより、トナー帯電量の変化に起因するカブリや濃度ムラなどの画像ノイズを効果的に防止できる。 In the developing device of the present invention, the carrier ratio detection means detects the abundance ratio of the second carrier in the developing device, and the toner density detection means based on the abundance ratio of the second carrier detected by the carrier ratio detection means. Therefore, the toner density in the developing device can always be kept within a predetermined range. Thereby, image noise such as fogging and density unevenness due to a change in the toner charge amount can be effectively prevented.
以下、本発明に係る現像装置及び画像形成装置について図に基づいてさらに詳しく説明するが本発明はこれらの実施形態に何ら限定されるものではない。 Hereinafter, the developing device and the image forming apparatus according to the present invention will be described in more detail with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to these embodiments.
図１に、本発明に係る画像形成装置の一例を示す所謂タンデム方式のカラープリンターの概説図を示す。この図に示すプリンターは、導電性を有する無端状の中間転写ベルト３０を有する。中間転写ベルト３０は、ローラ３１，３２，３３に張架されている。ローラ３１は不図示のモータに連結されており、モータの駆動によってローラ３１は反時計回りに回転し、これによって中間転写ベルト３０とこれに接するローラ３２，３３は従動回転する。ローラ３３は、不図示の付勢手段によって中間転写ベルト３０を外方へ付勢し中間転写ベルト３０に張力を与えている。ローラ３１に支持されているベルト部分の外側には、２次転写ローラ３４が圧接している。この２次転写ローラ３４と中間転写ベルト３０とのニップ部（２次転写領域）において中間転写ベルト３０上に形成されたトナー画像が、搬送されてきた用紙Ｐに転写される。 FIG. 1 is a schematic view of a so-called tandem color printer showing an example of an image forming apparatus according to the present invention. The printer shown in this figure has an endless intermediate transfer belt 30 having conductivity. The intermediate transfer belt 30 is stretched around rollers 31, 32, and 33. The roller 31 is connected to a motor (not shown). When the motor is driven, the roller 31 rotates counterclockwise, whereby the intermediate transfer belt 30 and the rollers 32 and 33 in contact with the intermediate transfer belt 30 are driven to rotate. The roller 33 urges the intermediate transfer belt 30 outward by urging means (not shown) to apply tension to the intermediate transfer belt 30. A secondary transfer roller 34 is in pressure contact with the outside of the belt portion supported by the roller 31. The toner image formed on the intermediate transfer belt 30 at the nip portion (secondary transfer region) between the secondary transfer roller 34 and the intermediate transfer belt 30 is transferred onto the conveyed paper P.
また、ローラ３２に支持されているベルト部分の外側には、中間転写ベルト３０の表面をクリーニングするベルトクリーニングブレード３５が設けられている。ベルトクリーニングブレード３５は、中間転写ベルト３０を介してローラ３２に圧接し、中間転写ベルト３０との当接部で未転写の残留トナーを除去・回収する。 A belt cleaning blade 35 for cleaning the surface of the intermediate transfer belt 30 is provided outside the belt portion supported by the roller 32. The belt cleaning blade 35 is in pressure contact with the roller 32 via the intermediate transfer belt 30, and removes and collects untransferred residual toner at a contact portion with the intermediate transfer belt 30.
中間転写ベルト３０の下側には、中間転写ベルト３０の回転方向上流側から順に、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の４つの作像ユニット１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋ（以下、「作像ユニット１０」と総称することがある）が、装置本体１に対して着脱自在に配置されている。これらの作像ユニット１０では、各色の現像剤をそれぞれ用いて対応する色のトナー画像が作成される。 Below the intermediate transfer belt 30, four image forming units 10Y and 10M of yellow (Y), magenta (M), cyan (C), and black (K) are sequentially arranged from the upstream side in the rotation direction of the intermediate transfer belt 30. , 10C, 10K (hereinafter, sometimes collectively referred to as “image forming unit 10”) are detachably disposed on the apparatus main body 1. In these image forming units 10, a toner image of a corresponding color is created using each color developer.
図２に、作像ユニット１０の概説図を示す。作像ユニット１０は、静電潜像担持体としての円筒状の感光体１１を有する。そして、感光体１１の周囲には、その回転方向（時計回り方向）に沿って順に、帯電装置１２、露光装置１３、現像装置２、１次転写ローラ１４、およびクリーニング装置１５が配置されている。１次転写ローラ１４は中間転写ベルト３０を挟んで感光体１１に圧接し、ニップ部（１次転写領域）を形成している。 FIG. 2 shows a schematic diagram of the image forming unit 10. The image forming unit 10 has a cylindrical photoconductor 11 as an electrostatic latent image carrier. Around the photoconductor 11, a charging device 12, an exposure device 13, a developing device 2, a primary transfer roller 14, and a cleaning device 15 are arranged in this order along the rotation direction (clockwise direction). . The primary transfer roller 14 is in pressure contact with the photoconductor 11 with the intermediate transfer belt 30 interposed therebetween to form a nip portion (primary transfer region).
図１に示すように、作像ユニット１０の下部には、給紙装置として給紙カセット４１が着脱可能に配置されている。給紙カセット４１内に積載収容された用紙Ｐは、給紙カセット４１の近傍に配置された給紙ローラの回転によって最上紙から順に１枚ずつ搬送路Ｒに送り出される。給紙カセット４１から送り出された用紙Ｐは、レジストローラ対４２に搬送され、ここで所定のタイミングで２次転写領域に送り出される。 As shown in FIG. 1, a paper feed cassette 41 is detachably disposed as a paper feed device below the image forming unit 10. The sheets P stacked and accommodated in the sheet cassette 41 are sent out one by one to the transport path R one by one from the uppermost sheet by the rotation of a sheet feed roller disposed in the vicinity of the sheet cassette 41. The paper P sent out from the paper feed cassette 41 is conveyed to the registration roller pair 42 and is sent out to the secondary transfer area at a predetermined timing.
画像形成装置は、１色のトナー（例えばブラック）を用いてモノクロ画像を形成するモノクロモードと、４色のトナーを用いてカラー画像を形成するカラーモードとに切り替え可能となっている。 The image forming apparatus can be switched between a monochrome mode in which a monochrome image is formed using one color toner (for example, black) and a color mode in which a color image is formed using four color toners.
カラーモードにおける画像形成動作例について簡単に説明すると、まず、各作像ユニット１０において、所定の周速度で回転駆動される感光体１１の外周面が帯電装置１２により帯電される。次に、帯電された感光体１１の表面に、画像情報に応じた光が露光装置１３から投射されて静電潜像が形成される。続いて、この静電潜像は、現像装置２から供給される現像剤としてのトナーにより顕在化される。このようにして感光体１１の表面に形成された各色のトナー画像は、感光体１１の回転によって１次転写領域に達すると、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの順で、感光体１１から中間転写ベルト３０上へ転写（１次転写）されて重ねられる。 An image forming operation example in the color mode will be briefly described. First, in each image forming unit 10, the outer peripheral surface of the photoreceptor 11 that is rotationally driven at a predetermined peripheral speed is charged by the charging device 12. Next, light corresponding to image information is projected from the exposure device 13 on the surface of the charged photoconductor 11 to form an electrostatic latent image. Subsequently, the electrostatic latent image is made visible by toner as a developer supplied from the developing device 2. When the toner image of each color formed on the surface of the photoconductor 11 reaches the primary transfer area by the rotation of the photoconductor 11, the intermediate transfer is performed from the photoconductor 11 in the order of yellow, magenta, cyan, and black. Transfer (primary transfer) is performed on the belt 30 and superimposed.
中間転写ベルト３０に転写されることなく感光体１１上に残った残留トナーは、クリーニング装置１５で掻き取られ、感光体１１の外周面から除去される。 Residual toner remaining on the photoconductor 11 without being transferred to the intermediate transfer belt 30 is scraped off by the cleaning device 15 and removed from the outer peripheral surface of the photoconductor 11.
重ね合わされた４色のトナー画像は、中間転写ベルト３０によって２次転写領域に搬送される。一方、そのタイミングに合わせて、レジストローラ対４２から２次転写領域に用紙Ｐが搬送される。そして、４色のトナー画像が、２次転写領域において中間転写ベルト３０から用紙Ｐに転写（２次転写）される。４色のトナー画像が転写された用紙Ｐは、定着ローラ対４３へ搬送される。定着ローラ対４３において用紙Ｐは、定着ローラと加圧ローラとのニップ部を通過する。この間に用紙Ｐは加熱・加圧され、用紙Ｐ上のトナー画像は用紙Ｐに溶融定着する。トナー画像が定着した用紙Ｐは排出ローラ対によって排紙トレイに排出される。 The superimposed four color toner images are conveyed to the secondary transfer region by the intermediate transfer belt 30. On the other hand, the sheet P is conveyed from the registration roller pair 42 to the secondary transfer area in accordance with the timing. Then, the four color toner images are transferred (secondary transfer) from the intermediate transfer belt 30 to the paper P in the secondary transfer region. The sheet P on which the four color toner images are transferred is conveyed to the fixing roller pair 43. In the fixing roller pair 43, the sheet P passes through the nip portion between the fixing roller and the pressure roller. During this time, the paper P is heated and pressurized, and the toner image on the paper P is melted and fixed on the paper P. The paper P on which the toner image is fixed is discharged to a paper discharge tray by a pair of discharge rollers.
一方、用紙Ｐに転写されることなく中間転写ベルト３０上に残った残留トナーは、クリーニングブレード３５で掻き取られ、中間転写ベルト３０の外周面から除去される。その後、各感光体１１及び中間転写ベルト３０の回転駆動が停止される。 On the other hand, residual toner remaining on the intermediate transfer belt 30 without being transferred onto the paper P is scraped off by the cleaning blade 35 and removed from the outer peripheral surface of the intermediate transfer belt 30. Thereafter, the rotational drive of each photoconductor 11 and the intermediate transfer belt 30 is stopped.
図３及び図４に、現像装置２の垂直断面図及び水平断面図をそれぞれ示す。これらの図に示す現像装置２は、現像器２０と現像剤ホッパー（補給容器）５（図４に図示）とを備え、磁性粒子からなる第１キャリアとトナーとを有する二成分系現像剤Ｄ１を用いて感光体１１の静電潜像を現像するものである。この現像器２０は、回転自在の現像ローラ２１と、現像部に搬送される現像剤量を規制する板状の規制部材２２と、現像ローラ２１に沿って形成された第１搬送路２３と、第１搬送路２３と仕切り板２７を隔てて平行に形成された第２搬送路２４と、第１搬送路２３及び第２搬送路２４に配置された第１搬送スクリュー２５及び第２搬送スクリュー２６を備える。仕切り板２７の長手方向両端部には第１連通口２７１及び第２連通口２７２（図４に図示）が形成され、第１搬送路２３と第２搬送路２４とは長手方向両端部において連通している。また、第２搬送路２４の現像剤搬送方向上流端には、現像剤ホッパー（現像剤収納部）５から補給される補給現像剤Ｄ２を受け入れるための補給開口２７３が形成されている。さらに、第１搬送路２３の現像剤搬送方向下流端には、現像器２０内の現像剤Ｄ１を排出するための排出口２７４が形成されている。そして、第２搬送路２４の底面には、現像剤Ｄ１のトナー濃度を検知する透磁率センサー（トナー濃度検知手段）Ｓ１が設けられ、第１搬送路２３の上部には、現像器２０内における第２キャリアの存在比率を検知する蛍光Ｘ線検知器Ｓ２が設けられている。 3 and 4 show a vertical sectional view and a horizontal sectional view of the developing device 2, respectively. The developing device 2 shown in these drawings includes a developing device 20 and a developer hopper (replenishment container) 5 (shown in FIG. 4), and a two-component developer D1 having a first carrier made of magnetic particles and toner. Is used to develop the electrostatic latent image on the photoreceptor 11. The developing device 20 includes a rotatable developing roller 21, a plate-like regulating member 22 that regulates the amount of developer conveyed to the developing unit, a first conveying path 23 formed along the developing roller 21, A second conveyance path 24 formed in parallel across the first conveyance path 23 and the partition plate 27, and a first conveyance screw 25 and a second conveyance screw 26 disposed in the first conveyance path 23 and the second conveyance path 24. Is provided. A first communication port 271 and a second communication port 272 (shown in FIG. 4) are formed at both longitudinal ends of the partition plate 27, and the first transport path 23 and the second transport path 24 communicate with each other at both longitudinal ends. doing. A replenishment opening 273 for receiving a replenishment developer D2 replenished from the developer hopper (developer storage unit) 5 is formed at the upstream end of the second transport path 24 in the developer transport direction. Further, a discharge port 274 for discharging the developer D1 in the developing device 20 is formed at the downstream end of the first transport path 23 in the developer transport direction. A magnetic permeability sensor (toner concentration detection means) S1 for detecting the toner concentration of the developer D1 is provided on the bottom surface of the second conveyance path 24, and an upper portion of the first conveyance path 23 in the developing device 20 is provided. A fluorescent X-ray detector S2 for detecting the abundance ratio of the second carrier is provided.
現像ローラ２１は、不図示の駆動機構によって図３において時計回りに回転する筒状体２１ａと、筒状体２１ａの内部に設けられた複数の磁極から構成される磁界発生手段２１ｂとを有する。磁界発生手段２１ｂを構成する各磁極はそれぞれ次のような働きをする。まず、磁極（汲み上げ極）Ｎ１は、現像剤Ｄ１を筒状体２１ａに汲み上げる働きを奏する。磁極Ｓ１は、規制部材２２と共に現像部に搬送する現像剤Ｄ１の量を制御する働きを奏する。そして、磁極Ｎ２は、現像剤Ｄ１をブラシ状に穂立ちさせて感光体１１表面の静電潜像をトナーで現像する働きを奏する。磁極Ｓ２は、現像剤Ｄ１を現像装置内に搬送する働きを奏する。磁極Ｎ３は、現像器２０内に現像剤Ｄ１を搬送すると共に、隣り合う磁極Ｎ１との間で発生する反発磁界によって現像剤Ｄ１を円筒体２１ａから剥離させて第１搬送スクリュー２５による撹拌部に戻す働きを奏する。 The developing roller 21 includes a cylindrical body 21a that rotates clockwise in FIG. 3 by a drive mechanism (not shown), and a magnetic field generation unit 21b that includes a plurality of magnetic poles provided inside the cylindrical body 21a. The magnetic poles constituting the magnetic field generating means 21b function as follows. First, the magnetic pole (scooping pole) N 1 exhibits the function of pumping developer D1 to the tubular body 21a. Pole S 1 exhibits the function of controlling the amount of developer D1 for conveying the developing unit together with regulating member 22. Then, the magnetic poles N 2 exhibits the function of developing an electrostatic latent image developer D1 is napped in a brush-like photoreceptor 11 surface with toner. Pole S 2 exhibits the function of conveying the developer D1 in the developing device. Pole N 3 is configured to convey the developer D1 to the developing device 20, stirred by the first conveying screw 25 by peeling off the developer D1 from the cylindrical body 21a by the repulsive magnetic field generated between the magnetic poles N 1 adjacent Plays back to the club.
第１搬送スクリュー２５及び第２搬送スクリュー２６は、軸部材２５ａ，２６ａの外周に螺旋状の羽根２５ｂ，２６ｂが設けられ、第１搬送スクリュー２５の、第２連通口２７２よりも現像剤搬送方向やや下流側には、羽根の傾斜方向が逆方向の逆流発生部２８が設けられている。そして、第１搬送スクリュー２５及び第２搬送スクリュー２６は、不図示の駆動機構によって互いに逆方向に回転する。 The first conveying screw 25 and the second conveying screw 26 are provided with spiral blades 25b and 26b on the outer circumferences of the shaft members 25a and 26a, and the developer conveying direction of the first conveying screw 25 is more than the second communication port 272. On the slightly downstream side, there is provided a backflow generating portion 28 in which the blade inclination direction is reverse. And the 1st conveyance screw 25 and the 2nd conveyance screw 26 rotate in the mutually opposite direction by the drive mechanism not shown.
図４に示すように、現像器２０には現像剤ホッパー５が接続している。現像剤ホッパー５は、第２キャリアとトナーとを有する補給現像剤Ｄ２を収納する収納部５１と、補給現像剤Ｄ２を補給する補給スクリュー５２とを有する。補給スクリュー５２は、不図示のモータによって回転し、回転数は変動可能である。補給スクリュー５２の回転数を制御することによって、現像器２０への補給現像剤Ｄ２の補給量を調整できる。現像によってトナーが消費され現像器２０内のトナー濃度が低下し、透磁率センサーＳ１による検知値が閾値を超えると、現像剤ホッパー５から補給現像剤Ｄ２が現像器２０に補給される。 As shown in FIG. 4, a developer hopper 5 is connected to the developing device 20. The developer hopper 5 includes a storage unit 51 that stores a replenishment developer D2 having a second carrier and toner, and a replenishment screw 52 that replenishes the replenishment developer D2. The replenishment screw 52 is rotated by a motor (not shown), and the rotation speed can be varied. By controlling the rotation speed of the replenishment screw 52, the replenishment amount of the replenishment developer D2 to the developing device 20 can be adjusted. When the toner is consumed by the development, the toner concentration in the developing device 20 is lowered, and the value detected by the magnetic permeability sensor S1 exceeds the threshold value, the replenishment developer D2 is replenished to the developing device 20 from the developer hopper 5.
現像剤ホッパー５から補給される補給現像剤Ｄ２は、第２搬送路２４の現像剤搬送方向上流端に形成された補給開口２７３から現像器２０内に受け入れられる。なお、補給開口２７３の形成位置は、第２搬送路２４上であれば特に限定はないが、現像ローラ２１に供給されるまでの間に十分な撹拌混合を行うためには、第２搬送路２４の現像剤搬送方向上流端に形成するのが好ましい。補給開口２７３から現像器２０に補給された現像剤は、第２搬送スクリュー２６の回転によって図の左方向に撹拌されながら搬送された後、第１連通口２７１を通って第１搬送路２３へ搬送される。第１搬送路２３では、第１搬送スクリュー２５の回転によって現像剤Ｄ１は図の右方向に撹拌されながら搬送される。そして、逆流発生部２８において、現像剤Ｄ１は図の右方向への搬送が妨げられるので、第２連通口２７２を通って再び第２搬送路２４へ搬送される。これにより、現像剤Ｄ１は、第１搬送路２３と第２搬送路２４とで構成される循環路内を循環し撹拌される。 The replenishment developer D2 replenished from the developer hopper 5 is received into the developing device 20 from a replenishment opening 273 formed at the upstream end of the second transport path 24 in the developer transport direction. The formation position of the replenishment opening 273 is not particularly limited as long as it is on the second conveyance path 24. However, in order to perform sufficient agitation and mixing until the developing roller 21 is supplied, the second conveyance path 24 is preferably formed at the upstream end in the developer conveyance direction. The developer replenished to the developing device 20 from the replenishment opening 273 is conveyed while being stirred in the left direction in the drawing by the rotation of the second conveying screw 26, and then to the first conveying path 23 through the first communication port 271. Be transported. In the first conveyance path 23, the developer D <b> 1 is conveyed while being stirred in the right direction in the drawing by the rotation of the first conveyance screw 25. In the backflow generation unit 28, the developer D <b> 1 is prevented from being conveyed in the right direction in the drawing, and is thus conveyed again to the second conveyance path 24 through the second communication port 272. As a result, the developer D1 is circulated and agitated in the circulation path constituted by the first conveyance path 23 and the second conveyance path 24.
トナーの補給と共に第２キャリアが補給されて、現像器２０内の現像剤量が増えてくると、逆流発生部２８における現像剤の滞留量が多くなり、現像剤の一部は逆流発生部２８を乗り越えるようになる。そして、逆流発生部２８を乗り越えた現像剤は、図４の右方向に搬送されて、排出口２７４から現像器２０外へ排出される。このように、現像剤ホッパー５から補給現像剤Ｄ２を現像器２０に補給しながら、使用によって劣化した現像剤を現像器２０から排出することにより、現像剤の劣化に起因するカブリや文字散りなどの画像不良の発生が抑制される。 When the second carrier is replenished together with the replenishment of the toner and the amount of developer in the developing device 20 increases, the amount of developer staying in the backflow generation unit 28 increases, and a part of the developer is backflow generation unit 28. Get over. The developer that has passed over the backflow generation unit 28 is conveyed rightward in FIG. 4 and discharged out of the developing device 20 from the discharge port 274. In this way, while supplying the replenishment developer D2 from the developer hopper 5 to the developing device 20, the developer deteriorated by use is discharged from the developing device 20, thereby causing fogging or character scattering due to the deterioration of the developer. The occurrence of image defects is suppressed.
ここで、本発明の現像装置では、現像剤ホッパー５内の第２キャリアとして、現像器２０内の第１キャリアと嵩密度が異なるキャリアを用いる。具体的には、第２キャリアとして第１キャリアよりも嵩密度の小さいキャリアを用いる。これにより、補給現像剤Ｄ２の軽量化を図ることができる。第２キャリアの嵩密度としては第１キャリアの嵩密度の０．６倍〜０．９５倍が好ましい。 Here, in the developing device of the present invention, a carrier having a bulk density different from that of the first carrier in the developing device 20 is used as the second carrier in the developer hopper 5. Specifically, a carrier having a smaller bulk density than the first carrier is used as the second carrier. Thereby, the weight of the replenishment developer D2 can be reduced. The bulk density of the second carrier is preferably 0.6 to 0.95 times the bulk density of the first carrier.
ところが、補給現像剤Ｄ２の第２キャリアと現像剤Ｄ１の第１キャリアとの嵩密度が異なると、現像器２０内の第２キャリアの存在比率によって、透磁率センサーＳ１の検知値が同じ値であっても現像器２０内のトナー濃度が変化する。そこで、本発明では、現像器２０内における第２キャリアの存在比率を蛍光Ｘ線検知器Ｓ２によって検知し、第２キャリアの存在比率に基づいて透磁率センサーＳ１の検知値を補正して、現像器２０内のトナー濃度が一定となるようにした。 However, if the bulk density of the second carrier of the replenishment developer D2 and the first carrier of the developer D1 are different, the detected value of the permeability sensor S1 is the same value depending on the presence ratio of the second carrier in the developing device 20. Even if it exists, the toner density in the developing device 20 changes. Therefore, in the present invention, the abundance ratio of the second carrier in the developing device 20 is detected by the fluorescent X-ray detector S2, and the detection value of the magnetic permeability sensor S1 is corrected based on the abundance ratio of the second carrier. The toner concentration in the container 20 was made constant.
図５に、蛍光Ｘ線検知器Ｓ２による蛍光Ｘ線スペクトルの強度測定の一例を示す。これはＭｎ−Ｍｇ系フェライトキャリアの蛍光Ｘ線スペクトルデータである。Ｍｎ−Ｍｇ系フェライトキャリアでは、Ｍｇに対するＭｎの割合が大きくなるほど嵩密度は小さくなる。したがって、第１キャリアとしてＭｇに対するＭｎの割合が小さいＭｎ−Ｍｇ系フェライトキャリアを用い、第２キャリアとしてＭｇに対するＭｎの割合が大きいＭｎ−Ｍｇ系フェライトキャリアを用いた場合、現像器２０内の第２キャリアの存在比率は、蛍光Ｘ線スペクトルデータにおけるＭｇに対するＭｎの割合から検知することができる。 FIG. 5 shows an example of intensity measurement of the fluorescent X-ray spectrum by the fluorescent X-ray detector S2. This is fluorescent X-ray spectrum data of a Mn—Mg ferrite carrier. In the Mn—Mg-based ferrite carrier, the bulk density decreases as the ratio of Mn to Mg increases. Therefore, when the Mn—Mg ferrite carrier having a small Mn to Mg ratio is used as the first carrier and the Mn—Mg ferrite carrier having a large Mn to Mg ratio is used as the second carrier, the first carrier in the developing device 20 is used. The abundance ratio of the two carriers can be detected from the ratio of Mn to Mg in the fluorescent X-ray spectrum data.
表１に、Ｍｇに対するＭｎの割合Ｘと、現像器２０内の第２キャリアの存在比率αとの関係を示す。Ｍｇに対するＭｎの割合Ｘが２０以上であると、現像器２０内のキャリアはすべて第２キャリアと判断され、逆に、Ｍｇに対するＭｎの割合Ｘが１未満以上であると、現像器２０内には第２キャリアは１０％しか存在しないと判断される。 Table 1 shows the relationship between the ratio X of Mn to Mg and the abundance ratio α of the second carrier in the developing device 20. If the ratio X of Mn to Mg is 20 or more, all the carriers in the developing device 20 are judged as second carriers, and conversely, if the ratio X of Mn to Mg is less than 1 or more, It is determined that there is only 10% of the second carrier.
嵩密度の小さい第２キャリアが現像器２０内に多く存在するほど、透磁率センサーＳ１の検知値は高くなる。そして、透磁率センサーＳ１の検知値が高いと、現像器２０内のトナー濃度は低いと判断され現像剤ホッパー５から現像剤が補給される。これにより、現像器２０内の実際のトナー濃度が高くなりすぎる場合が生じる。そこで、本発明では、第２キャリアの存在比率αによって、透磁率センサーＳ１の検知値を補正することとした。表２に一例を示す。 The more second carriers having a lower bulk density are present in the developing device 20, the higher the detected value of the magnetic permeability sensor S1. When the detected value of the magnetic permeability sensor S1 is high, it is determined that the toner concentration in the developing device 20 is low, and the developer is replenished from the developer hopper 5. As a result, the actual toner density in the developing device 20 may become too high. Therefore, in the present invention, the detection value of the magnetic permeability sensor S1 is corrected by the existence ratio α of the second carrier. Table 2 shows an example.
表２から理解されるように、トナー濃度Ｔｃが同じであれば、第２キャリアの存在比率αが大きくなるほど、透磁率センサーＳ１の検知値から減じる補正値を大きくする。また、第２キャリアの存在比率αが同じであれば、トナー濃度Ｔｃが高いほど、透磁率センサーＳ１の検知値から減じる補正値を大きくする。これにより、第１キャリアよりも嵩密度の小さい第２キャリアが現像器２０内に補給されても、現像器２０内のトナー濃度を一定に保つことができるようになる。なお、第２キャリアの存在比率αが２０％未満の場合は、透磁率センサーＳ１の検知値を補正せず、透磁率センサーＳ１の検知値をそのまま用いる。 As understood from Table 2, when the toner concentration Tc is the same, the correction value subtracted from the detected value of the magnetic permeability sensor S1 is increased as the second carrier existence ratio α increases. If the second carrier existence ratio α is the same, the correction value subtracted from the detected value of the magnetic permeability sensor S1 is increased as the toner concentration Tc is higher. As a result, even when the second carrier having a lower bulk density than the first carrier is supplied into the developing device 20, the toner concentration in the developing device 20 can be kept constant. In addition, when the abundance ratio α of the second carrier is less than 20%, the detection value of the magnetic permeability sensor S1 is not corrected and the detection value of the magnetic permeability sensor S1 is used as it is.
図６に、第２キャリアの存在比率αに基づく透磁率センサーＳ１の検知値の補正制御フローチャートを示す。まず、透磁率センサーＳ１によって現像器２０内のトナー濃度を検知する（ステップＳ１０１）。次いで、蛍光Ｘ線検知器Ｓ２による蛍光Ｘ線スペクトルデータから現像器２０内の第２キャリアの存在比率αを求める（ステップＳ１０２）。そして、第２キャリアの存在比率αが２０％以上かどうかが判断される（ステップＳ１０３）。第２キャリアの存在比率αが２０％以上の場合は、表２に示される、第２キャリアの存在比率αとトナー濃度とから、透磁率センサーＳ１の検知値の補正値を決定し（ステップＳ１０４）、透磁率センサーＳ１の検知値を補正する（ステップＳ１０５）。一方、第２キャリアの存在比率αが２０％未満の場合は（ステップＳ１０３）、透磁率センサーＳ１の検知値を補正せず、そのまま用いる。 FIG. 6 shows a correction control flowchart of the detection value of the magnetic permeability sensor S1 based on the existence ratio α of the second carrier. First, the toner density in the developing device 20 is detected by the magnetic permeability sensor S1 (step S101). Next, the abundance ratio α of the second carrier in the developing device 20 is obtained from the fluorescent X-ray spectrum data obtained by the fluorescent X-ray detector S2 (step S102). Then, it is determined whether the abundance ratio α of the second carrier is 20% or more (step S103). If the abundance ratio α of the second carrier is 20% or more, the correction value of the detected value of the magnetic permeability sensor S1 is determined from the abundance ratio α of the second carrier and the toner concentration shown in Table 2 (step S104). ), The detection value of the magnetic permeability sensor S1 is corrected (step S105). On the other hand, when the abundance ratio α of the second carrier is less than 20% (step S103), the detection value of the magnetic permeability sensor S1 is not corrected and is used as it is.
現像器２０内の第２キャリアの存在比率を検知するキャリア比率検知手段としては、蛍光Ｘ線検知器Ｓ２の他にトルク検知器を用いることができる。具体的には、現像器２０内の現像剤を撹拌・搬送する第１搬送スクリュー２５及び第２搬送スクリュー２６の少なくとも一方に撹拌トルクを検知するトルク検知器を設ける。嵩密度の大きい第１キャリアに、嵩密度の小さい第２キャリアを供給するほど、搬送スクリューの撹拌トルクは小さくなる。したがって、搬送スクリューの撹拌トルクから現像器２０内の第２キャリアの存在比率αが検知できる。 As a carrier ratio detection means for detecting the existence ratio of the second carrier in the developing device 20, a torque detector can be used in addition to the fluorescent X-ray detector S2. Specifically, a torque detector that detects agitation torque is provided in at least one of the first conveyance screw 25 and the second conveyance screw 26 that stir and convey the developer in the developing device 20. As the second carrier having a lower bulk density is supplied to the first carrier having a higher bulk density, the stirring torque of the conveying screw becomes smaller. Therefore, the abundance ratio α of the second carrier in the developing device 20 can be detected from the stirring torque of the conveying screw.
表３に、搬送スクリューの撹拌トルクＹと、現像器２０内の第２キャリアの存在比率αとの関係を示す。例えば、撹拌トルクＹが０．３０（Ｎ・ｍ）以上であると、現像器２０内の第２キャリアの存在比率αは１０％と判断され、逆に、撹拌トルクＹが０．１０（Ｎ・ｍ）未満であると、現像器２０内のキャリアはすべて第２キャリアであると判断される。 Table 3 shows the relationship between the stirring torque Y of the conveying screw and the abundance ratio α of the second carrier in the developing device 20. For example, if the stirring torque Y is 0.30 (N · m) or more, the existence ratio α of the second carrier in the developing device 20 is determined to be 10%, and conversely, the stirring torque Y is 0.10 (N If it is less than m), it is determined that all the carriers in the developing device 20 are the second carriers.
前述のように、嵩密度の小さい第２キャリアが現像器２０内に多く存在するほど、透磁率センサーＳ１の検知値は高くなるので、表２に示した、第２キャリアの存在比率αと透磁率センサーＳ１の検知値の補正値との関係を使用して、透磁率センサーＳ１の検知値を補正する。 As described above, the more the second carrier having a smaller bulk density is present in the developing device 20, the higher the detected value of the magnetic permeability sensor S1, and therefore the second carrier existing ratio α and the permeability shown in Table 2 are increased. The detection value of the magnetic permeability sensor S1 is corrected using the relationship with the correction value of the detection value of the magnetic permeability sensor S1.
（実施例１）
図１に示したカラープリンター（３８枚／ｍｉｎ，用紙搬送速度１８０ｍｍ／ｓ）を用いて、Ａ４サイズ用紙でカラー画像（印字率：各色５％）を連続１０万枚耐刷試験を行い、感光体の表面電位Ｖ０と現像ローラに印加される現像バイアス電圧Ｖｄｃとの差を変えて、かぶりが生じない範囲（「かぶりマージン」）を調べた。結果を表４に示す。また、２万枚毎にトナーかぶり及び濃度ムラを程度を調べた。結果を表６に示す。トナーかぶり及び濃度ムラの評価基準はＲａｎｋ５（良）←Ｒａｎｋ１（悪）である。
Example 1
Using the color printer shown in FIG. 1 (38 sheets / min, sheet conveyance speed 180 mm / s), a continuous printing test of 100,000 sheets of color images (printing rate: 5% for each color) was performed on A4 size paper. By changing the difference between the body surface potential V 0 and the developing bias voltage V dc applied to the developing roller, the range in which fog does not occur (“fogging margin”) was examined. The results are shown in Table 4. The degree of toner fog and density unevenness was examined every 20,000 sheets. The results are shown in Table 6. The evaluation criteria for toner fog and density unevenness are Rank5 (good) ← Rank1 (bad).
なお、かぶりマージンは、表面電位Ｖ０は−２００Ｖ〜−８００Ｖの範囲、現像バイアス電圧Ｖｄｃは−２００Ｖ〜−６００Ｖの範囲で変化させて調べた。また、トナーかぶり及び濃度ムラは、表面電位Ｖ０を−４５０Ｖとし、現像バイアス電圧Ｖｄｃを−３００Ｖとして画像形成を行って調査した。 The fog margin was examined by changing the surface potential V 0 in the range of −200 V to −800 V and the development bias voltage V dc in the range of −200 V to −600 V. Further, the toner fog and density unevenness were investigated by performing image formation with the surface potential V 0 being −450 V and the developing bias voltage V dc being −300 V.
（比較例１）
蛍光Ｘ線検知器を設けず、透磁率センサーの検知値を補正しなかった以外は、実施例１と同様にして連続１０万枚の耐刷試験を行い、かぶりマージン、トナーかぶり及び濃度ムラの程度を調べた。結果を表５及び表６に合わせて示す。
(Comparative Example 1)
A continuous printing test of 100,000 sheets was performed in the same manner as in Example 1 except that the fluorescent X-ray detector was not provided and the detection value of the magnetic permeability sensor was not corrected, and fogging margin, toner fogging and density unevenness were observed. I examined the degree. The results are shown in Table 5 and Table 6.
表４及び表５から明らかなように、かぶりマージンは、実施例１のカラープリンターの方が、比較例１のカラープリンターよりも安定していた。また、表６から明らかなように、実施例１のカラープリンターでは、トナーかぶり及び濃度ムラはいずれも抑えられ良好な画像が得られた。これに対し、比較例１のカラープリンターでは、耐刷によってトナーかぶり及び濃度ムラが生じ、画質が悪くなった。 As apparent from Tables 4 and 5, the fog margin was more stable in the color printer of Example 1 than in the color printer of Comparative Example 1. Further, as apparent from Table 6, in the color printer of Example 1, both the toner fog and the density unevenness were suppressed, and a good image was obtained. On the other hand, in the color printer of Comparative Example 1, toner fog and density unevenness occurred due to printing durability, and the image quality deteriorated.
本発明の現像装置では、補給容器から現像器に補給された第２キャリアの、現像器内の存在比率をキャリア比率検知手段で検知し、検知された第２キャリアの存在比率に基づいてトナー濃度検知手段の検知値を補正するので、現像器内のトナー濃度を常に所定範囲内に保つことができ、トナー帯電量の変化に起因するカブリや濃度ムラなどの画像ノイズを効果的に防止でき有用である。 In the developing device of the present invention, the carrier ratio detection means detects the abundance ratio of the second carrier replenished from the replenishing container to the developing device, and the toner concentration is determined based on the detected abundance ratio of the second carrier. Since the detection value of the detection means is corrected, the toner density in the developing device can always be kept within a predetermined range, and image noise such as fogging and density unevenness due to changes in the toner charge amount can be effectively prevented and useful. It is.
２ 現像装置
５ 現像剤ホッパー（補給容器）
Ｄ１ 現像剤
Ｄ２ 補給現像剤
Ｓ１ 透磁率センサー（トナー濃度検知手段）
Ｓ２ 蛍光Ｘ線検知器（キャリア比率検知手段）
２０ 現像器
２５ 第１搬送スクリュー（撹拌部材）
２６ 第２搬送スクリュー（撹拌部材）
2 Developing device 5 Developer hopper (supplement container)
D1 developer D2 replenishment developer S1 permeability sensor (toner density detection means)
S2 X-ray fluorescence detector (carrier ratio detection means)
20 Developer 25 First conveying screw (stirring member)
26 Second conveying screw (stirring member)
Claims (5)
前記現像器内の第２キャリアの存在比率を検知するキャリア比率検知手段をさらに備え、
前記キャリア比率検知手段で検知された第２キャリアの存在比率に基づいて前記トナー濃度検知手段の検知値を補正することを特徴とする現像装置。 A developer containing a developer containing a first carrier and toner, a replenishment container containing a replenishment developer containing a second carrier and toner having a different bulk density from the first carrier, and toner in the developer And a toner density detecting means for detecting the density, and based on the detection value by the toner density detecting means, the replenishment developer is replenished from the replenishing container to the developing device and becomes excessive in the developing device. A developing device for discharging the developer from the developing device,
A carrier ratio detecting means for detecting a presence ratio of the second carrier in the developing unit;
A developing device that corrects the detection value of the toner density detection means based on the presence ratio of the second carrier detected by the carrier ratio detection means.
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