JP3814427B2

JP3814427B2 - Developing device, process cartridge, and image forming apparatus

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Publication number: JP3814427B2
Application number: JP30253798A
Authority: JP
Inventors: 雅弘吉田; 啓司岡野; 貢一諏訪; 英樹松本
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1998-10-23
Filing date: 1998-10-23
Publication date: 2006-08-30
Anticipated expiration: 2018-10-23
Also published as: JP2000131930A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真方式の画像形成に用いられる、現像装置、プロセスカートリッジ、及び画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図９に、従来の現像装置を備えた画像形成装置の一例を示す。同図は概略構成を示す縦断面図であり、同図を参照しながら、従来の画像形成装置の概略を説明する。
【０００３】
感光ドラム（像担持体）１１１は、矢印Ｒ１方向に回転駆動され、その表面が帯電ローラ（帯電装置）１０３によって一様に帯電された後、露光装置１０２による露光を受けて表面に静電潜像が形成される。静電潜像は、現像装置２０８によってトナー像として現像される。感光ドラム１１１上のトナー像は、転写ローラ（転写装置）１１０によって転写材１１４上に転写される。この転写材１１４は、給紙カセット１１７に収納されていたものが、給紙ローラ１１６等によって供給されたものである。トナー像転写後の感光ドラム１１１は、転写材１１４に転写されないで表面に残ったトナーがクリーニング装置１１２のクリーニングブレード１１３によって除去されて次の画像形成に供される。一方、トナー像転写後の転写材１１４は、定着装置１１５によって表面にトナー像が定着された後、画像形成装置本体１０１外部に排出される。これにより画像形成が完了する。
【０００４】
図１０に、従来の現像装置の一例を示す。同図は、上述の図９中の現像装置２０８の拡大図である。同図を参照しながら、従来の現像装置の概略を説明する。
【０００５】
同図に示す現像装置２０８は、磁性一成分トナーを用いた現像装置である。現像スリーブ（現像剤担持体）１０５は、アルミニウムやステンレススチールのパイプから形成された非磁性スリーブであり、矢印Ｒ２方向に回転自在に支持されている。現像スリーブ１０５の内側には、Ｎ極とＳ極とが交互に複数個形成されたマグネット１０６が固定的に配置されている。現像スリーブ１０５の表面は、所望量のトナーが搬送できるように、適切な表面粗さに加工されている。この現像スリーブ１０５表面には、弾性ブレード（現像剤規制部材）１０７ａが所定の圧力で当接されている。弾性ブレード１０７ａは、例えばウレタンゴムやシリコーンゴム等によって形成されており、支持板金１０７ｂに固定されている。マグネット１０６の磁力によって現像スリーブ１０５表面に引き付けられたトナー１０９は、現像スリーブ１０５上にて担持搬送されることによる摩擦帯電、及び弾性ブレード１０７ａによって適量が規制される際の現像スリーブ１０５と弾性ブレード１０７ａ間での摺擦による摩擦帯電で、適切な電荷を与えられて現像領域へと搬送される。
【０００６】
また、現像装置２０８は、図１５に示すように、現像スリーブ１０５の両端部にコロ２０９が固定されており、コロ２０９を感光ドラム１１１に当接させることにより、現像スリーブ１０５表面と感光ドラム１１１表面との間が所定の間隔となるようにしている。現像スリーブ１０５は、一方の端部に現像スリーブギヤ２１２が固定されており、この現像スリーブギヤ２１２に、感光ドラム１１１と一体の感光ドラムギヤ２１１から伝達される駆動力によって回転駆動される。
【０００７】
このような現像装置２０８におけるトナー残量検知の手段としては、現像スリーブ１０５に対して平行に配置されたアンテナ部材１０８により、現像スリーブ−アンテナ間のトナー量の変化に伴うインピーダンスの変化を利用し、交流の現像バイアス印加電源１１８によりアンテナ部材１０８に誘起される電流変化を検知してトナー残量を推測するもの（以下「誘起電流検知手段」という。）が従来から知られている。現像バイアスを印加する電源としては、上述の交流の現像バイアス印加電源１１８の他に、直流の現像バイアス印加電源１１９も有しており、これらにより、上述の現像スリーブ１０５に交流と直流とが重畳された現像バイアスを印加するようになっている。
【０００８】
誘起電流検知手段は、図中１２０〜１２３の各部材によって構成されている。１２０は、トナーが無い状態と同等の静電容量を持つコンデンサで、この静電容量とアンテナ部材１０８から検出された静電容量とを、それぞれダイオード１２１、１２２を介した後、コンパレータ１２３で比較することでトナー有無を判断する。
【０００９】
トナー残量検知を行う場合、現像容器１０４内部の長手方向に配置されたアンテナ部材１０８は、トナーの動きを妨げる作用をもたらすことがある。特にアンテナ部材１０８の下部は、現像容器１０４下部とアンテナ部材１０８との間にトナーの壁が形成されやすいため、攪拌部材１３０を設け、トナーをほぐしながら、現像スリーブ１０５へのトナー供給をスムーズにする方法が従来用いられてきた。
【００１０】
攪拌部材１３０としては、図１１に示すような、クランク形の棒部材が用いられ、その両端部を回転中心とし、図１０中の矢印Ｒ３方向に回転させて用いる方法が従来からある。
【００１１】
また、攪拌部材７が現像容器１０４内のトナーをほぐし、かつ、攪拌部材１３０にトナーを受け渡すべく、配置されている。攪拌部材７は、図１２に示すように、攪拌部材１３０と同様のクランク形の棒部材であり、その両端部を回転中心とし、図１０中の矢印Ｒ４方向に回転させて用いている。攪拌部材１３０及び攪拌部材７を回転させるための駆動力は、例えば、上述の現像スリーブギヤ２１２（図１５参照）からギヤ列で適当な回転速度に落とすことで利用するのが一般的である。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、例えば、レーザビームによって露光を行うデジタル方式の画像形成装置においての、１ドット再現性の向上を目的としたトナーの小粒径化に伴い、上述構成の現像装置２０８の使用開始からしばらくの間、画像濃度が薄くなる傾向が見られるようになってきた。
【００１３】
図１３は、トナー平均（中心）粒径の違いによる、初期の画像濃度推移を表した図である。平均粒径が６μｍと８μｍのいずれも初期の濃度は薄い傾向があるが、平均粒径が小さい６μｍの方がより顕著となる。初期濃度薄のレベルについては、平均粒径が８μｍ以上の場合には、濃度１．４以上と問題になる程のレベルではないが、それ未満の平均粒径のトナーを用いる場合には、改善する方が望ましいレベルになると考えられる。
【００１４】
本出願人らの検討によれば、この濃度低下の原因は、図１６に示すように、トナー中の比較的粒径の小さな微粉量と初期のべた黒濃度（濃度測定は、マクベス反射濃度計（マクベス社製）を用いた）には相関関係があり、微粒量が多いほど濃度薄になることがわかった。すなわち、初期においては、使い始めの時期に現像装置２０８内のトナー中の比較的粒径の小さなものが現像スリーブ１０５近傍に集まる傾向があり、これによって現像スリーブ１０５上にコートされたトナーのトリボ分布がブロード化（現像するのに最適なトリボを持ったトナーの割合が減少する）し、現像能力が低下していることがわかった。そして、小さい粒径のトナーの存在が問題となるため、当然、トナーの平均粒径が小さくなる程、顕著に現れやすくなる現象でもある。さらに、本現象は、トナー消費が少ないパターンを印字し続けるほど顕著になる（例えばべた白を続けて印字した直後のべた黒はより薄くなる）こともわかった。これはトナー消費が少ないほど、現像スリーブ１０５近傍の微粉量が増加していくためである。
【００１５】
図１４（ａ）は、従来のクランク形の攪拌部材１３０を用いた現像装置２０８内のトナーの動きを表した図である。同図において、現像容器１０４側からの新しいトナーの供給は、矢印４のように攪拌部材１３０の下方を経由して行われるものと、図１４（ｂ）に示すようにトナーの自重作用により矢印５のように攪拌部材１３０とアンテナ部材１０８との間に流れ込んで行われるものとがある。矢印４、５の流れで現像スリーブ１０５近傍に流れたトナーは、現像スリーブ１０５内部のマグネット１０６の磁力によって引き付けられた後、弾性ブレード１０７で現像スリーブ１０５上コートされることになるが、コートされたもの以外は、矢印２又は矢印３の方向に循環していく。この循環はトナーのトリボ付与に寄与している。そして出願人らの検討によれば、攪拌部材１３０が回転することで回転進行方向に押されて供給されるトナーよりも、攪拌部材１３０とアンテナ部材１０８との空間が広くなったとき、その空間部に流れ込む量の方がはるかに多く、この大量な流れが初期濃度薄発生の原因となっていることもわかった。つまり、前述の現像装置２０８構成のようにアンテナ部材１０８を有する構成においては、クランク形の攪拌部材１３０とアンテナ部材１０８と間のトナー流入を制御し、現像スリーブ１０５側へのトナー供給を最適化した構成が必要であると判明した。
【００１６】
この問題を防止する手段として、まずトナーの粒径を揃える（微粉側を製造時にカットする）ことが考えられるが、トナー製造時の歩留まりが非常に悪化し、高コストを招くため、現実的な手段になり得ない。
【００１７】
また、特許番号第２６８２００３号では、現像装置内のトナー収容槽内の現像スリーブ側に、現像装置内下側に仕切り部材を設け、その仕切り部材と現像スリーブ間にあるトナー収容槽内の小室に、攪拌部材によってトナーを補給する補給室を設ける構成を有し、その小室内のトナーから優先的に現像させることにより、均一な粒径のトナーを安定して供給する提案がなされている。しかしながら、下側からの壁を乗り越えるだけのトナー搬送力が求められているため、攪拌構成に対する性能要求が厳しく、コストアップを招きやすい。また、現像スリーブの回転中心より現像容器の重心が上方に位置する系においては、図１４（ａ）、（ｂ）における矢印４、５からのトナー流入は、抑制することができるものの、攪拌部材として、回転トルクが軽くコストのかからない攪拌部材を使用する場合や、攪拌部材を持たずにトナーの自重落下のみでトナー供給を行う場合においては、上述の小室内へのトナーの絶対供給量が不足しやすく、現像スリーブへのトナー供給が不安定になり、現像容器中にトナーが大量にあるにもかかわらず、画像上、白抜けを発生させる可能性があった。
【００１８】
また、特開平１０−１０４９４３号公報では、トナー層規制部材の極近傍に、現像室の上壁部から下方に向かって防御壁を、トナー層規制部材と同程度突出させるという提案があるが、この構成においても、図１４（ｂ）に示す矢印５のトナーの流れ込みを抑制することができず、初期濃度薄を防止することができない。
【００１９】
本発明は、上述事情に鑑みてなされたものであり、現像剤担持体に対するトナーの供給量過多に起因する初期濃度薄の防止と、現像剤担持体に対するトナーの供給量不足に起因する白抜け画像の防止とを両立させるようにした、現像装置、プロセスカートリッジ、及び画像形成装置を提供することを目的とするものである。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するための請求項１の発明は、画像形成装置の装置本体に設けられる現像装置であって、現像剤を収納するとともに前記現像装置が前記装置本体内に設けられた状態で前側の下部に開口部を有する現像容器と、前記現像剤を担持する前記開口部に回転自在に配置された現像剤担持体と、前記現像容器内に収納された前記現像剤の残量を検知するために前記現像容器内で前記現像剤担持体の長手方向に平行に配置された現像剤残量検知部材と、前記現像剤を攪拌する前記現像容器内に配置された攪拌部材とを備えた現像装置において、前記現像装置が前記装置本体内に設けられた状態で、前記現像剤残量検知部材を前記現像剤担持体の後方における斜め上方に配置し、前記現像装置が前記装置本体内に設けられた状態で、前記攪拌部材を前記現像剤残量検知部材の後方における斜め下方に回転自在に配置し、前記現像装置が前記装置本体内に設けられた状態で、前記現像剤残量検知部材における前側の鉛直方向の接線を第１の接線として、前記攪拌部材の回転軌跡における後側の鉛直方向の接線を第２の接線としたときに、前記第１の接線が前記第２の接線よりも前方に位置するようにし、前記現像装置が前記装置本体内に設けられた状態で、前記現像容器の上部内側から仕切り部材を突設し、該仕切り部材の先端を、前記第１の接線と前記第２の接線との間に配置することにより、前記現像剤が自重によって前記現像剤残量検知部材と前記攪拌部材との間の領域を通過して前記現像剤担持体の設けられた方向へ移動するのを抑制するように構成したことを特徴とする。
【００２１】
請求項２の発明は、請求項１の現像装置において、前記仕切り部材を前記現像剤前記量検知部材に沿って長く形成するとともに、長手方向中央部における先端の高さ位置を、長手方向両端部における先端の高さ位置よりも高く設定する、ことを特徴とする。
【００２２】
請求項３の発明は、画像形成装置の装置本体に対して着脱自在なカートリッジ容器に、少なくとも像担持体と現像装置とを組み込んで構成したプロセスカートリッジにおいて、前記現像装置が、前記像担持体上に形成された静電潜像を現像剤によって現像する請求項１又は２に記載の現像装置であることを特徴とする。
【００２３】
請求項４の発明は、像担持体と、該像担持体上に形成された静電潜像を現像剤によって現像する現像装置とを備えた画像形成装置において、前記現像装置が、請求項１又は２に記載の現像装置である、ことを特徴とする。
【００２４】
請求項５の発明は、転写材に画像形成する装置本体と、該装置本体に対して着脱自在なプロセスカートリッジとを備えた画像形成装置において、前記プロセスカートリッジが、請求項３に記載のプロセスカートリッジであることを特徴とする。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、図面に沿って、本発明の実施の形態について説明する。
【００２６】
〈実施の形態１〉
図１に、本発明に係る現像装置の一例を示す。同図は、現像装置の概略構成を示す縦断面図である。また、図３に、この現像装置を備えた、本発明に係る画像形成装置の一例を示す。同図は、画像形成装置の概略構成を示す縦断面図である。
【００２７】
まず、図３を参照しながら、画像形成装置全体について説明し、つづいて、図１を参照しながら定着装置について詳述する。
【００２８】
図３に示す画像形成装置は、プリンタエンジンとしての画像形成装置本体（以下単に「装置本体」という。）１０１を備えている。
【００２９】
装置本体１０１の内側には、像担持体としてドラム形の電子写真感光体（以下「感光ドラム」という。）を備えている。感光ドラム１１１は、前述の図１５に示すように、長手方向（軸方向）の一方の端部に感光ドラムギヤ２１１が固定されている。感光ドラム１１１は、この感光ドラムギヤ２１１に駆動手段（不図示）から駆動力が伝達されることにより、軸を中心に図３中の矢印Ｒ１方向に所定のプロセススピード（周速度）で回転駆動される。
【００３０】
感光ドラム１１１は、その表面が帯電装置としての帯電ローラ１０３によって帯電される。帯電ローラ１０３は、感光ドラム１１１表面に接触配置されており、感光ドラム１１１の矢印Ｒ１方向の回転に伴って矢印Ｒ５方向に従動回転する。帯電ローラ１０３には、帯電バイアス印加電源（不図示）によって、例えば交流電圧と直流電圧とが重畳された帯電バイアスが印加される。これにより、感光ドラム１１１表面が所定の極性、所定の電位に均一に帯電される。
【００３１】
帯電後の感光ドラム１１１表面は、露光装置１０２によって静電潜像が形成される。露光装置１０２は、レーザスキャナ１０２ａ、ポリゴンミラー（不図示）、反射レンズ１０２ｂ等を有しており、画像情報に基づいたレーザ光を感光ドラム１１１表面に照射して照射部分の電荷を除去し、静電潜像を形成するものである。
【００３２】
こうして感光ドラム１１１表面に形成された静電潜像は、本発明に係る現像装置８によってトナーが付着され、トナー像として現像される。なお、現像装置８については、後に詳述する。
【００３３】
感光ドラム１１１表面に形成されたトナー像は、転写装置としての転写ローラ１１０によって転写材１１４上に転写される。転写ローラ１１０は、感光ドラム１１１表面に圧接されて転写ニップ部を構成し、感光ドラム１１１の矢印Ｒ１方向の回転に伴って矢印Ｒ６方向に従動回転する。この転写ニップ部によって転写材１１４を挟持搬送する。この転写材１１４は、給紙カセット１１７に収納され給紙ローラ１１６やレジストローラ（不図示）等によって感光ドラム１１１上のトナー像と同期をとって転写ニップ部に供給されたものである。転写材１１４の挟持搬送と同時に、転写ローラ１１０に、転写バイアス印加電源（不図示）によって感光ドラム１１１上のトナー像と逆極性の転写バイアスが印加され、これにより、感光ドラム１１１上のトナー像が転写材１１４上に転写される。
【００３４】
感光ドラム１１１は、転写材１１４に対するトナー像の転写後に表面に残ったトナーがクリーニング装置１１２のクリーニングブレード１１３によって除去され、次の画像形成に供される。
【００３５】
一方、トナー像転写後の転写材１１４は、定着装置１１５に搬送され、定着ローラ１１５ａ、加圧ローラ１１５ｂによる加熱、加圧を受けて、表面のトナー像が定着される。
【００３６】
トナー像定着後の転写材１１４は、装置本体１０１外部に排出され、これにより、画像形成が完了する。
【００３７】
つづいて、図１を中心に、適宜図１０〜１２を参照しながら、本発明に係る現像装置８について詳述する。
【００３８】
同図に示す現像装置８は、磁性一成分トナーを用いた現像装置であり、内部にトナーを収納する現像容器１０４を備えている。現像容器１０４は、前側の下部に開口部１０４ａを有し、ここに現像剤担持体としての現像スリーブ１０５が配設されている。なお、以下の説明では、現像装置８における感光ドラム１１１に対向する側（図１中の左側）を前側、また、感光ドラム１１１から遠い側を後ろ側（図１中の右側）というものとする。
【００３９】
現像スリーブ１０５は、アルミニウムやステンレススチールのパイプによって形成された非磁性スリーブであり、現像容器１０４によって矢印Ｒ２方向に回転自在に支持されている。現像スリーブ１０５は、その長手方向（軸方向）の両端部に、図１５で説明したように、コロ２０９が固定されており、これらコロ２０９を感光ドラム１１１に当接させることにより、感光ドラム１１１表面との間に所定のギャップ（間隙）を確保するようにしている。現像スリーブ１０５の一方の端部には、現像スリーブギヤ２１２が固定されており、この現像スリーブギヤ２１２に、前述の感光ドラムギヤ２１１から駆動力が伝達され、これにより、現像スリーブ１０５は、矢印Ｒ２方向に回転駆動される。現像スリーブ１０５の表面は、所望量のトナーを担持し搬送することができるように、適切な表面粗さに加工されている。また、現像スリーブ１０５の内側には、マグネット１０６が配設されている。
【００４０】
マグネット１０６は、円筒状に形成されており、その周方向にＮ極とＳ極とが交互に複数個形成されている。マグネット１０６は、現像スリーブ１０５が矢印Ｒ２方向に回転するのとは異なり、現像スリーブ１０５の内側に固定的に配置されている。
【００４１】
上述の現像スリーブ１０５表面には、現像剤規制部材としての弾性ブレード１０７ａが当接されている。弾性ブレード１０７ａは、例えばウレタンゴムやシリコーンゴム等によって板状に形成されたものであり、その基端部が支持板金１０７ｂに固定されるとともに、その先端部を現像スリーブ１０５表面に所定の圧力で当接させて弾性変形している。弾性ブレード１０７ａは、上述のマグネット１０６の磁力によって現像スリーブ１０５表面に引き付けられたトナー１０９の層厚を規制するものである。現像スリーブ１０５表面に担持されたトナーは、現像スリーブ１０５の矢印Ｒ２方向の回転によって搬送されることによるトナー相互の摩擦帯電、及び弾性ブレード１０７ａによって層厚が規制される際の現像スリーブ１０５と弾性ブレード１０７ａ間での摺擦による摩擦帯電により、適切な電荷が付与され、さらに、感光ドラム１１１表面に対向する現像領域へと搬送されていく。このとき、現像スリーブ１０５には、図１０で前述したように、交流の現像バイアス印加電源１１８（図と直流の現像バイアス印加電源１１９とによって、交流と直流とが重畳された現像バイアスが摺動接点（不図示）を介して印加される。これにより、現像スリーブ１０５上のトナーが、現像領域において、感光ドラム１１１に飛翔して静電的に静電潜像に付着され、静電潜像をトナー像として現像するものである。
【００４２】
上述構成の現像装置８におけるトナー残量検知の手段としては、図１０で前述したように、現像スリーブ１０５に対して平行に配置されたアンテナ部材１０８により、現像スリーブ−アンテナ間のトナー量の変化に伴うインピーダンスの変化を利用し、交流の現像バイアス印加電源１１８によりアンテナ部材１０８に誘起される電流変化を検知してトナー残量を推測するようにしている。この誘起電流検知手段は、符号１２０〜１２３の各部材によって構成されている。１２０は、トナーが無い状態と同等の静電容量を持つコンデンサで、この静電容量とアンテナ部材１０８から検出された静電容量とを、それぞれダイオード１２１、１２２を介した後、コンパレータ１２３で比較することでトナー有無を判断する。
【００４３】
トナー残量検知を行う場合、現像容器１０４内部の長手方向に配置されたアンテナ部材１０８は、トナーの動きを妨げる作用をもたらすことがある。特にアンテナ部材１０８の下部は、現像容器１０４下部とアンテナ部材１０８との間にトナーの壁が形成されやすいため、第２の攪拌部材１３０を設け、トナーをほぐしながら、現像スリーブ１０５へのトナー供給をスムーズにするようにしている。
【００４４】
第２の攪拌部材１３０としては、前述したように、図１１に示すような、クランク形の棒部材が用いられ、その両端部を回転中心とし、図１中の矢印Ｒ３方向に回転させる。また、第１の攪拌部材７が現像容器１０４内のトナーをほぐし、かつ、攪拌部材１３０にトナーを受け渡すべく、配置されている。第１の攪拌部材７は、前述の図１２に示すように、第２の攪拌部材１３０と同様のクランク形の棒部材であり、その両端部を回転中心とし、図１中の矢印Ｒ４方向に回転させる。第２の攪拌部材１３０及び第１の攪拌部材７を回転させるための駆動力は、例えば、上述の現像スリーブギヤ２１２（図１５参照）からギヤ列で適当な回転速度に落とすことで利用するのが一般的である。
【００４５】
次に、本実施の形態における現像装置８の構成部材の一例を、具体的な数値をあげながら詳述する。
【００４６】
現像スリーブ１０５は、直径１６mmの非磁性アルミスリーブである。現像スリーブ１０５の表面は、トナーの搬送及びトリボ付与を行うために導電性粒子を含有する樹脂層でコートされており、表面粗さがＪＩＳ規格のＲａで、通常、平均０．４〜３．５μｍとなるように形成されている。本実施の形態では平均Ｒａ０．９５μｍのものを用いた。
【００４７】
マグネット１０６としては、その周方向にＮ極とＳ極とが交互に配置された４極のマグネットロールが使用され、現像スリーブ１０５の内部に固定的に配置されている。
【００４８】
弾性ブレード１０７ａとしては、ＪＩＳ硬度４０゜程度のシリコーンゴムを現像スリーブ１０５表面に対して当接力が２０〜４０gf／cm（現像スリーブ１０５の長手方向についての１cm当たりの当接荷重）となるように当接されている。
【００４９】
トナーは負帯電性の磁性一成分トナーが用いられる。成分としては、結着樹脂としてスチレンｎ−ブチルアクリレート共重合体１００重量部に、磁性体粒子８０重量部、モノアゾ系鉄錯体の負荷電制御剤２部、ワックスとして低分子量ポリプロピレン３部を１４０℃に加熱された２軸エクストルーダーで溶融混練し、冷却した混練物をハンマーミルで粗粉砕し、粗粉砕物をジェットミルで微粉砕し、得られた微粉砕物を風力分級して、重量平均径５．０μｍの分級粉を得る。平均粒径５．０μｍの分級品に疎水性シリカ微粉体１．０重量部をヘンシェルミキサーで混合し、現像剤を得る。そして、重量平均粒径が３．５〜７．０μｍの範囲（主に６μｍ程度）のものが用いられる。このようなトナーを、上述構成の現像装置８に使用した場合、現像スリーブ１０５上のトナーのコート量は、０．５〜２．０mg／cm² 程度になる。
【００５０】
ここで、重量平均粒径について説明する。
【００５１】
測定装置としては、コールターカウンターＴＡ−II型（コールター社製）を用い、電解液は１級塩化ナトリウムを用いて１％ＮａＣｌ水溶液を調整する。測定方法としては、上述の電解液水溶液１００〜１５０ml中に分散剤として界面活性剤を０．１〜０．５ml加え、さらに、測定試料を２〜２０ml加える。試料を懸濁した電解液は、超音波分散器で分散処理を行い、上述のコールターカウンターにより、アパーチャーとして１００μｍアパーチャーを用いて、個数を基準として粒度分布を測定する。これにより、重量平均粒径が求められる。
【００５２】
また、現像容器１０４は、現像スリーブ１０５の回転中心１０５ａに対し、鉛直方向斜め上方に位置している。このため、現像容器１０４中のトナーの重心Ｇ（初期のトナー満載時の重心）が現像スリーブ１０５に対し鉛直方向斜め上方に位置し、重力を有効に利用してトナーを現像スリーブ１０５近傍に搬送しやすく、また、攪拌部材７のトルクも小さくすることができる。したがって、本実施の形態で用いるような簡略な構成でも充分に搬送可能となる。現像容器１０４中のトナーの重心Ｇの現像スリーブ１０５回転中心１０５ａに対する角度αは水平を基準として５〜７０度ほどであれば、トナーを現像スリーブ１０５近傍に搬送することは可能であるが、本実施の形態においては、重心Ｇが現像スリーブ１０５の回転中心１０５ａに対し、斜め４０゜上方に位置するようにしている。
【００５３】
なお、上述の角度がおよそ５０°以上になれば、現像容器１０４の底面のトナーは、自重での落下が容易になるため、現像容器１０４中の攪拌部材７は、必ずしも必要でなくなる。
【００５４】
現像スリーブ１０５に印加される現像バイアスは、例えば感光ドラム１１１と現像スリーブ１０５との間のギャップが３００μｍ程度であった場合、直流電圧：−５５０Ｖと、交流電圧：矩形波Ｖ_PP＝１５００Ｖ、周波数２２００Hzとを印加する。
【００５５】
なお、感光ドラム１１１表面は、帯電ローラ１０３によって、暗部電位Ｖ_D ＝−６５０Ｖに帯電され、その後のレーザ露光により露光部の電位、つまり明部電位Ｖ_L が−１５０Ｖとなるようにした。これにより感光ドラム１１１表面のうちの明部電位Ｖ_L の部分に、上述の負帯性のトナーを付着させる、いわゆる反転現像を行った。
【００５６】
次に、本実施の形態の特徴である初期濃度薄防止手段について詳述する。
【００５７】
本実施の形態では、現像容器１０４の内部の現像スリーブ１０５側に、現像容器１０４の上部からほぼ下方に向けて仕切り部材を設け、アンテナ部材１０８と攪拌部材１３０間へのトナーの自重作用による大量の流れ込み防止を行っているのが大きな特徴である。
【００５８】
初期濃度薄は、前述したように、図１４（ｂ）に示す矢印５のトナーの流れ込みが原因であり、これは主に、アンテナ部材１０８と攪拌部材１３０上部からのトナー落下により発生する。このため、このトナー落下を防ぐべく、図２に示した現像装置８において、現像容器１０４内上部に仕切り部材１を設け、その仕切り部材１の先端１ａを、アンテナ部材１０８の現像スリーブ１０５側に接する鉛直方向に引かれた接線（第１の接線）Ｃ１と、攪拌部材１３０の回転軌跡の現像スリーブ遠側に接する鉛直方向に引かれた接線（第２の接線）Ｃ２とに挟まれた領域Ｘ内に位置させるようにすることが有効な手段となる。
【００５９】
次に、仕切り部材１の最適構成を設計する上での一例である、仕切り部材１を設けた現像装置８の検討結果を述べる。
【００６０】
この仕切り部材１の高さを種々に変化させ、すなわち、仕切り部材１の先端１ａの位置を（ア）、（イ）、（ウ）、（エ）と変化させて、各位置での現像装置８の初期濃度等の現像特性を、レファレンスとして、仕切り部材１のない従来例の現像装置２０８と比較した。
【００６１】
実験においては、仕切り部材１の高さによる初期濃度薄への効果と、仕切り部材１を設けたことにより予想される弊害である現像スリーブ１０５へのトナー供給不足から生ずるフェーディングの発生に着目した。
【００６２】
詳細な実験内容は以下のとおりである。
【００６３】
（実験条件）
実験環境：温度２３℃、湿度６０％
画像形成装置（感光ドラム１１１）のプロセススピード：８０mm／sec
アンテナ部材１０８の直径：２．０mm
アンテナ部材１０８下部〜攪拌部材１３０の回転中心間距離：６．０mm
攪拌部材１３０の回転軌跡直径：６．５mm
攪拌部材１３０の回転速度：３５ｒｐｍ
仕切り部材１の先端１ａの位置（ア）
：Ｘ領域外であって、接線Ｃ２より現像スリーブ遠側
仕切り部材１の先端１ａの位置（イ）
：Ｘ領域内であって、接線Ｃ２近傍
仕切り部材１の先端１ａの位置（ウ）
：Ｘ領域内であって、接線Ｃ１近傍
仕切り部材１の先端１ａの位置（エ）
：Ｘ領域外であって、接線Ｃ１より現像スリーブ近側
（実験方法）
１．仕切り部材１の高さを変化させて各位置での現像装置８において、まず、べた白画像を１０枚出力する。目的は、現像スリーブ１０５近傍の微粉量を増やし、濃度薄を顕著にするためである。
２．べた黒を１枚出力し、画像濃度を測定する。目的は、初期濃度薄に対する効果確認のためである。濃度測定は、マクベス反射濃度計（マクベス社製）を用いた。
３．再度べた白画像を１０枚出力した後、現像スリーブ１０５上のトナーサンプルを採取し、その中の微粉量を測定する。目的は、濃度薄の直接的原因となっている微粉量の量で、効果の判断を行うためである。トナーの粒径測定は、コールタールマルチライザー（コールタール社製）を用い、３．２μｍ以下の粒径のものを微粉と判断し、その割合を計算する。なお、本実験で用いたトナーでは、製造時の段階での３．２μｍ以下の微粉量の含有率は約１３％であった。
４．その後、べた黒を３０枚出力し、フェーディング発生の有無、及びその程度をサンプルを見て判断する。
【００６４】
上述の実験における結果を、以下の図１７にまとめた。
【００６５】
同図から、仕切り部材１の先端１ａの各位置と濃度との関係は、（ア）、（イ）はともに大きな効果があり、その効果もほぼ同等であった。現像スリーブ１０５上の微粉量も（ア）、（イ）では製造時の含有率の約１３％に近い値になっている。（ウ）の位置においては、微粉量が増加した分、濃度が若干低くなったが、効果が認められる領域である。（エ）の位置においては、濃度、微粉量ともにレファレンスと同等であり、初期濃度薄への効果はなかった。
【００６６】
仕切り部材１の先端１ａの各位置とフェーディングの関係は、（ア）の位置で発生しており、（イ）、（ウ）、（エ）の位置においての発生はなかった。
【００６７】
次に、（ア）、（イ）、（ウ）、（エ）の各位置でのトナー循環を観察した。
【００６８】
（ア）の位置でのトナー循環は、図４（ａ）に示すように、仕切り部材１から現像スリーブ１０５側の空間３１０でトナーが矢印３０１→３０２→３０３へと大きな循環があり、また、若干ではあるが、空間３１０から空間３１１へと流れていく３０５の循環もあった。また、（ア）の位置の仕切り部材１の先端１ａ位置が、接線Ｃ２から現像容器１０４後方側（図２の右側）にあるため、図１４（ｂ）に示す、矢印５のようなアンテナ部材１０８と攪拌部材１３０との間へのトナーの流れ込みを防止していた。このため、現像スリーブ１０５上での微粉量増加を防止していることがわかった。しかしながら、仕切り部材１による攪拌部材７側の空間３１１から空間３１０への開口面積が小さいため、矢印３０４による攪拌部材７から攪拌部材１３０へのトナー受け渡しが充分に行われておらず、このため、べた黒連続印字の際のトナー供給が間に合わなくなりフェーディングを発生させたものとわかった。
【００６９】
ここで、フェーディングを発生しないためには、攪拌部材７から攪拌部材１３０へとトナーが次々と充分に受け渡される必要があり、そのためには、攪拌部材１３０の回転軌跡以内にトナーが受け渡されなければならない。そのためには、仕切り部材１の先端１ａ位置が、少なくとも攪拌部材１３０の回転軌跡の接線Ｃ２より現像スリーブ１０５側に位置すれば、攪拌部材７から攪拌部材１３０へのトナーの受け渡しは可能であると考えられる。つまり、（ア）の位置でフェーディングが発生したのは、仕切り部材１の先端１ａが、攪拌部材７から攪拌部材１３０へのトナー供給量を下げていたために発生したのであり、仕切り部材１の先端１ａ位置が接線Ｃ２より現像容器１０５後方側に位置していたためであったと考えられる。
【００７０】
（イ）の位置でのトナー循環は、図４（ｂ）に示すように、空間３１０において、トナーが矢印３０１→３０２へと循環し、その後、攪拌部材１３０側へ流れていく矢印３０３の流れと、空間３１１へと流れていく矢印３０５の流れがあった。また、（イ）の位置の仕切り部材１の先端１ａ位置は、領域Ｘ内であるため、図１４（ｂ）に示す、矢印５のようなアンテナ部材１０８と攪拌部材１３０との間へのトナーの流れ込みを大きく抑制していた。このため、（ア）の位置同様、（イ）の位置においても、このことで必要以上の、空間３１１からのトナー供給がなされないため、現像スリーブ１０５上での微粉量増加を防止していることがわかった。さらには、仕切り部材１の先端１ａ位置が接線Ｃ２より現像スリーブ１０５側に存在するため、空間３１１から空間３１０への矢印３０４のトナー供給は充分行われており、べた黒連続印字においても充分、現像スリーブ１０５上にトナー供給できていることがわかった。
【００７１】
（ウ）の位置でのトナー循環を、図４（ｃ）に示す。この位置では（イ）位置のときよりも、上部からのトナーが落下しやすい状況がある。さらに、アンテナ部材１０８と仕切り部材１との間隔が広まったことにより、矢印３０３のトナーの流れ、又は空間３１０から空間３１１へと循環していく矢印３０５の流れが（イ）位置よりも分散して弱くなることでトナー流れ込み抑制効果が弱くなり、空間３１１からのトナー供給がやや多くなってしまい、現像スリーブ１０５上での微粉量が（イ）位置よりも若干増加したものとわかった。
【００７２】
（エ）の位置でのトナー循環を、図４（ｄ）に示す。この位置では（ウ）位置よりもさらにトナーが落下しやすいことと、トナー流れ込み抑制効果のある矢印３０５及び矢印３０３の流れがさらに弱まったため、アンテナ部材１０８と撹拌部材１３０との間への矢印５のトナーの流れ込みが増加していた。このため、空間３１１からのトナー供給が多くなってしまい、現像スリーブ１０５上での微粉量も増加してしまったものとわかった。
【００７３】
しかしながら、（エ）位置では、空間３１１から空間３１０への矢印３０４のトナー供給は充分おこなわれており、べた黒連続印字においても充分、現像スリーブ１０５上にトナー供給できていることがわかった。
【００７４】
以上の検討結果から、仕切り部材１を現像容器１０４上部から下方に向けて設け、しかも、仕切り部材１の先端１ａ位置を接線Ｃ１と接線Ｃ２とに挟まれた領域Ｘに配置させることにより、アンテナ部材１０８と攪拌部材１３０との間への大量のトナーの流れ込みを抑制でき、現像スリーブ１０５上の微粉量増加を防ぎ、初期濃度薄に対し効果を持たせ、かつ、現像スリーブ１０５へのトナー供給も十分に行って問題のない現像装置を構成することができた。
【００７５】
また、仕切り部材１の先端１ａの位置を（イ）にした現像装置８を用いて画像白抜けが発生するまで印字試験を行ったところ、現像容器１０４内のトナーがほぼ無くなるまで高濃度で印字することができた。また画像白抜けが発生するフェーディング、画像欠落等の弊害の発生もなく安定して良好な画像を得ることができた。
【００７６】
なお、本実施の形態は仕切り部材１の最適構成を求める上での一例を示したのであって、他の現像系においては、本実施の形態に限定されることなく、その系に適した仕切り部材を設けることで対応してももちろんよい。
【００７７】
〈実施の形態２〉
本実施の形態の特徴は、上述の実施の形態１で説明した現像装置を、感光ドラム、クリーニング装置、帯電ローラ（帯電装置）とともに一体型のカートリッジ容器内に設けてプロセスカートリッジを構成し、このプロセスカートリッジを装置本体に対して着脱自在に装着することにある。
【００７８】
図５は、プロセスカートリッジＰＣの一例を示す縦断面図であり、また、図６は、このプロセスカートリッジＰＣを画像形成装置の装置本体１０１に装着したようすを示す縦断面図である。いずれも上述の実施の形態１で述べたものと同じ構成のものには同符号を付してその重複説明は省略する。
【００７９】
本実施の形態では、現像装置８と感光ドラム１１１とクリーニング装置１１２と帯電ローラ（帯電装置）１０３とを、一体型のカートリッジ容器６によって統合しプロセスカートリッジＰＣを構成している。このプロセスカートリッジＰＣの場合は、現像装置８がトナー１０９を使い切ったときに、他の感光ドラム１１１や帯電ローラ１０３やクリーニング装置１１２もほぼ同時に寿命を迎えるよう設計されている。したがって、ユーザはプロセスカートリッジＰＣ内のトナーがある間は常に安定した画像を得ることができ、しかも一体型であるために、その交換も容易に行うことができるという利点がある。
【００８０】
そして、プロセスカートリッジＰＣ内の現像装置８に、前述の実施の形態１で説明した仕切り部材１を適正な高さで設けることで、プロセスカートリッジＰＣ本来の利点に加えて、初期から安定した濃度が得られるという利点が加わるのである。
【００８１】
なお、上述では、プロセスカートリッジＰＣの一例として、カートリッジ容器６に対して、感光ドラム１１１、帯電ローラ１０３、現像装置８、クリーニング装置１１２の各プロセス機器を備えたものについて説明したが、本発明に係るプロセスカートリッジとしては、これに限定されるものではなく、少なくとも像担持体としての感光ドラム１１１と現像装置８とを備えていれば充分である。
【００８２】
〈実施の形態３〉
本実施の形態の特徴は、現像装置自身が最初から長手中央部に比して端部で薄くなりやすい構成を有している場合での初期濃度薄に対し有効な手段で、現像容器上部に設けた仕切り部材の高さを長手方向端部と中央部とで変えて、中央部に対し比較的濃度の低い端部の濃度を上げ、長手方向の濃度の均一化を行っていることにある。
【００８３】
端部が中央部に比して薄くなりやすい一例としては以下のケースのようなものがある。
【００８４】
Ａ３サイズ、ＬＤＲ紙等が印字可能な現像スリーブ１０５、感光ドラム等の長手方向の長さが長い場合の現像装置において、現像スリーブ１０５と感光ドラムとの所定のギャップが、端部に対し、中央部で近くなってしまうケースがある。つまり、図１５において、コロ２０９が両端部において感光ドラム１１１に接しているため、現像装置の重量が両端部にて支えられている。そのため支えのない現像スリーブ１０５の中央部においては、さらに感光ドラム１１１側に押し出されてしまい、端部に比して中央部の感光ドラム１１１との間隔が狭くなってしまう。このため、現像スリーブ１０５の端部は中央部に比して現像バイアス印加における電界強度が小さくなっており、現像性の低い初期には顕著にその差が出てしまう。
【００８５】
図７に、本実施の形態の特徴を示す現像装置４０８を示す。同図において、前述の従来例、実施の形態１、２と構成上同一のものについては同一の符号を付して重複説明は省略する。
【００８６】
図８に、図７における矢印Ａ方向からみた仕切り部材２を示す。同図において、仕切り部材２の高さ、つまり仕切り部材２の先端２ａの位置が長手方向で異なっている。そして、この仕切り部材２を現像装置４０８に設けた状態での端部において先端２ａが図２中（イ）の位置に配置され、また中央部における先端２ａが図２中（ウ）の位置に配置されるようにしたものである。
【００８７】
このような仕切り部材２を設けた現像装置４０８で実施の形態１と同様の実験を行った。本実施の形態における検討では、現像スリーブ１０５長手方向の端部、及び中央部の２箇所に相当する位置でべた黒の濃度測定を行った。
【００８８】
この結果を図１８に示す。
【００８９】
図１８において、端部においては、実施の形態１と同様、初期から充分な高濃度の画像を得ることができる。また中央部においても濃度アップ効果が端部ほどではないにしても、元々、感光ドラムと現像スリーブ１０５との間が端部より近い分、濃度に対し有利であり、このため、仕切り部材２の長手方向における画像上の濃度均一化を図ることができるのである。なお、中央部と端部とで濃度差がさらに大きい系においては、中央部と端部との仕切り部材２の高さの差をさらに大きくしてもよく、また、端部のみ仕切り部材を設け、端部のみ濃度アップを行い、長手方向の濃度の均一化を図るようにしてもよい。さらに、端部の仕切り部材の高さも、本実施の形態での位置に限定されることなく、仕切り部材を設ける前の現像装置の能力により適正な位置にしてももちろんよい。
【００９０】
以上のように、本実施の形態によれば、仕切り部材２の高さを長手方向の中央部と端部とで異ならせることで、初期における、中央部と端部とでそれぞれ適度の濃度アップを行うことができ、仕切り部材２の長手方向の画像上の濃度の均一化が可能となるのである。
【００９１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によると、フェーディングを抑制しつつ初期濃度の低下を防止することができ、かつ、現像剤担持体に対して充分な現像剤を供給することができるので、耐久に対して安定した画像濃度を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態１の現像装置の縦断面図。
【図２】実施の形態１の現像装置における仕切り部材の先端の位置を説明する図。
【図３】実施の形態１の画像形成装置の縦断面図。
【図４】（ａ）は実施の形態１において、仕切り部材の先端の位置が図２中の（ア）である場合のトナーの流れを説明する図。
（ｂ）は実施の形態１において、仕切り部材の先端の位置が図２中の（イ）である場合のトナーの流れを説明する図。
（ｃ）は実施の形態１において、仕切り部材の先端の位置が図２中の（ウ）である場合のトナーの流れを説明する図。
（ｄ）は実施の形態１において、仕切り部材の先端の位置が図２中の（エ）である場合のトナーの流れを説明する図。
【図５】実施の形態２のプロセスカートリッジの縦断面図。
【図６】プロセスカートリッジを装着した状態の画像形成装置の縦断面図。
【図７】実施の形態３の現像装置の縦断面図。
【図８】実施の形態３における仕切り部材を図７の矢印Ａ方向から見た図。
【図９】従来の画像形成装置の縦断面図。
【図１０】従来の現像装置の縦断面図。
【図１１】第２の攪拌部材の長手方向の形状を示す図。
【図１２】第１の攪拌部材の長手方向の形状を示す図。
【図１３】トナーの平均粒径の違いによる、枚数と濃度との関係を示す図。
【図１４】（ａ）は、従来の現像装置内のトナーの流れを示す図。
（ｂ）は、従来の現像装置内のトナーの流れを示す図。
【図１５】感光ドラムと現像スリーブとの関係を示す図。
【図１６】トナーの微粉量とベタ黒濃度との関係を示す図。
【図１７】仕切り部材の先端の高さの違いによる、べた濃度、微粉量、フェーディングの違いを説明する図。
【図１８】仕切り部材の先端の高さを中央部と端部とで変化させたときの、べた濃度、微粉量、フェーディングの違いを説明する図。
【符号の説明】
１、２仕切り部材
１ａ、２ａ仕切り部材の先端
６カートリッジ容器
８、４０８現像装置
１０９現像剤（トナー）
１０４現像容器
１０４ａ開口部
１０５現像剤担持体（現像スリーブ）
１０６磁界発生部材（マグネット）
１０７ａ現像剤規制部材（弾性ブレード）
１０８現像剤残量検知部材（アンテナ部材）
１１１像担持体（感光ドラム）
１３０攪拌部材（第２の攪拌部材）
Ｃ１第１の接線
Ｃ２第２の接線
ＰＣプロセスカートリッジ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a developing device, a process cartridge, and an image forming apparatus used for electrophotographic image formation.
[0002]
[Prior art]
FIG. 9 shows an example of an image forming apparatus provided with a conventional developing device. FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing a schematic configuration, and an outline of a conventional image forming apparatus will be described with reference to FIG.
[0003]
The photosensitive drum (image carrier) 111 is rotationally driven in the direction of arrow R1, and its surface is uniformly charged by a charging roller (charging device) 103, and then exposed to exposure by the exposure device 102, and electrostatic latent image is formed on the surface. An image is formed. The electrostatic latent image is developed as a toner image by the developing device 208. The toner image on the photosensitive drum 111 is transferred onto a transfer material 114 by a transfer roller (transfer device) 110. The transfer material 114 stored in the paper feed cassette 117 is supplied by the paper feed roller 116 or the like. After the toner image has been transferred, the toner remaining on the surface of the photosensitive drum 111 without being transferred to the transfer material 114 is removed by the cleaning blade 113 of the cleaning device 112 and used for the next image formation. On the other hand, after the toner image is transferred, the transfer material 114 is discharged to the outside of the image forming apparatus main body 101 after the toner image is fixed on the surface by the fixing device 115. This completes image formation.
[0004]
FIG. 10 shows an example of a conventional developing device. This figure is an enlarged view of the developing device 208 in FIG. 9 described above. An outline of a conventional developing device will be described with reference to FIG.
[0005]
A developing device 208 shown in the figure is a developing device using a magnetic one-component toner. The developing sleeve (developer carrier) 105 is a non-magnetic sleeve formed from an aluminum or stainless steel pipe, and is rotatably supported in the direction of arrow R2. Inside the developing sleeve 105, a magnet 106 in which a plurality of N poles and S poles are alternately formed is fixedly disposed. The surface of the developing sleeve 105 is processed to an appropriate surface roughness so that a desired amount of toner can be conveyed. An elastic blade (developer regulating member) 107a is in contact with the surface of the developing sleeve 105 with a predetermined pressure. The elastic blade 107a is made of, for example, urethane rubber or silicone rubber, and is fixed to the support metal plate 107b. The toner 109 attracted to the surface of the developing sleeve 105 by the magnetic force of the magnet 106 is frictionally charged by being carried on the developing sleeve 105, and the developing sleeve 105 and the elastic blade when an appropriate amount is regulated by the elastic blade 107a. By frictional charging by rubbing between 107a, an appropriate charge is given and the sheet is conveyed to the development area.
[0006]
As shown in FIG. 15, the developing device 208 has rollers 209 fixed to both ends of the developing sleeve 105, and the surface of the developing sleeve 105 and the photosensitive drum 111 are brought into contact with the photosensitive drum 111. A predetermined distance is provided between the surface and the surface. A developing sleeve gear 212 is fixed to one end of the developing sleeve 105, and the developing sleeve gear 212 is rotationally driven by the driving force transmitted from the photosensitive drum gear 211 integrated with the photosensitive drum 111.
[0007]
As a means for detecting the remaining amount of toner in such a developing device 208, an antenna member 108 arranged in parallel to the developing sleeve 105 is used to utilize a change in impedance accompanying a change in the toner amount between the developing sleeve and the antenna. Conventionally, a method for estimating the remaining amount of toner by detecting a change in current induced in the antenna member 108 by an AC developing bias applying power source 118 (hereinafter referred to as “induced current detecting means”) has been known. As a power source for applying the developing bias, in addition to the above-described AC developing bias applying power source 118, a DC developing bias applying power source 119 is also provided. By these, AC and DC are superimposed on the developing sleeve 105. The developed developing bias is applied.
[0008]
The induced current detection means is constituted by members 120 to 123 in the figure. Reference numeral 120 denotes a capacitor having a capacitance equivalent to that in the absence of toner, and this capacitance and the capacitance detected from the antenna member 108 are compared by the comparator 123 after passing through the diodes 121 and 122, respectively. This determines the presence or absence of toner.
[0009]
When detecting the remaining amount of toner, the antenna member 108 disposed in the longitudinal direction inside the developing container 104 may cause an action of hindering the movement of the toner. In particular, since a toner wall is easily formed between the lower portion of the developing container 104 and the antenna member 108 at the lower portion of the antenna member 108, a stirring member 130 is provided to smoothly supply the toner to the developing sleeve 105 while loosening the toner. This method has been used in the past.
[0010]
As the stirring member 130, a crank-shaped rod member as shown in FIG. 11 is used, and there is a conventional method in which both ends are rotated in the direction of arrow R3 in FIG.
[0011]
Further, the stirring member 7 is disposed so as to loosen the toner in the developing container 104 and deliver the toner to the stirring member 130. As shown in FIG. 12, the stirring member 7 is a crank-shaped rod member similar to the stirring member 130, and is used by rotating both ends thereof in the direction of arrow R4 in FIG. The driving force for rotating the stirring member 130 and the stirring member 7 is generally used, for example, by dropping the developing sleeve gear 212 (see FIG. 15) to an appropriate rotational speed with a gear train.
[0012]
[Problems to be solved by the invention]
However, for example, in a digital image forming apparatus that performs exposure with a laser beam, along with the reduction in the particle size of toner for the purpose of improving the dot reproducibility, it has been a while since the start of use of the developing device 208 configured as described above. In the meantime, there has been a tendency for the image density to become thin.
[0013]
FIG. 13 is a diagram showing an initial image density transition due to a difference in toner average (center) particle diameter. Although the initial concentration tends to be low for both the average particle diameter of 6 μm and 8 μm, the average particle diameter of 6 μm is more prominent. The level of the initial low density is not so high that the density is 1.4 or more when the average particle diameter is 8 μm or more, but it is improved when the toner having an average particle diameter of less than that is used. It is considered to be a desirable level.
[0014]
According to the study by the present applicants, as shown in FIG. 16, the cause of the decrease in the density is the amount of fine powder having a relatively small particle diameter in the toner and the initial solid black density (the density measurement is performed by the Macbeth reflection densitometer). (Macbeth Co., Ltd.) was correlated, and it was found that the concentration was decreased as the amount of fine particles increased. That is, in the initial stage, toner having a relatively small particle size in the toner in the developing device 208 tends to gather near the developing sleeve 105 at the beginning of use, and thus tribo of the toner coated on the developing sleeve 105 is collected. It was found that the distribution was broadened (the ratio of the toner having the most suitable tribo for development was decreased), and the developing ability was lowered. In addition, since the presence of a toner having a small particle size becomes a problem, it is a phenomenon that, as a matter of course, the smaller the average particle size of the toner, the more easily it appears. Further, it has been found that this phenomenon becomes more prominent as a pattern with less toner consumption is printed (for example, solid black immediately after printing solid white becomes lighter). This is because the amount of fine powder near the developing sleeve 105 increases as the toner consumption decreases.
[0015]
FIG. 14A is a diagram illustrating the movement of toner in the developing device 208 using the conventional crank-shaped stirring member 130. In the figure, the supply of new toner from the developing container 104 side is performed via the lower part of the agitating member 130 as shown by the arrow 4 and the arrow due to the self-weighting action of the toner as shown in FIG. As shown in FIG. 5, there are some which are performed by flowing between the stirring member 130 and the antenna member 108. The toner that flows in the vicinity of the developing sleeve 105 by the flow of the arrows 4 and 5 is attracted by the magnetic force of the magnet 106 inside the developing sleeve 105 and is then coated on the developing sleeve 105 by the elastic blade 107. Other than the above, it circulates in the direction of arrow 2 or arrow 3. This circulation contributes to toner tribo application. According to the examination by the applicants, when the space between the agitating member 130 and the antenna member 108 becomes wider than the toner supplied by being pushed in the rotation direction by rotating the agitating member 130, the space It was also found that the amount flowing into the part was much larger, and this large amount of flow caused the initial thin concentration. In other words, in the configuration having the antenna member 108 as in the configuration of the developing device 208 described above, the toner inflow between the crank-shaped stirring member 130 and the antenna member 108 is controlled to optimize the toner supply to the developing sleeve 105 side. Was found to be necessary.
[0016]
As a means for preventing this problem, it is conceivable that the toner particle diameter is first made uniform (the fine powder side is cut at the time of manufacture). However, since the yield at the time of toner manufacture is extremely deteriorated and the cost is increased, it is realistic. It cannot be a means.
[0017]
In Japanese Patent No. 2682003, a partition member is provided on the lower side in the developing device on the developing sleeve side in the toner accommodating tank in the developing device, and a small chamber in the toner accommodating tank between the partition member and the developing sleeve is provided. A proposal has been made to provide a replenishing chamber for replenishing toner by a stirring member, and to stably supply toner having a uniform particle diameter by developing preferentially from the toner in the small chamber. However, since a toner conveying force enough to overcome the wall from the lower side is required, the performance requirement for the stirring configuration is severe, and the cost is likely to increase. Further, in the system in which the center of gravity of the developing container is located above the rotation center of the developing sleeve, although the toner inflow from the arrows 4 and 5 in FIGS. 14A and 14B can be suppressed, the stirring member When using a stirrer with low rotational torque and low cost, or when supplying toner only by dropping the toner by its own weight without having a stirrer, the absolute supply amount of toner into the small chamber is insufficient. The toner supply to the developing sleeve becomes unstable, and there is a possibility that white spots may occur on the image despite the large amount of toner in the developing container.
[0018]
Japanese Patent Laid-Open No. 10-104943 proposes that a protective wall protrudes from the upper wall portion of the developing chamber in the vicinity of the toner layer restricting member to the same extent as the toner layer restricting member. Even in this configuration, the flow of toner indicated by the arrow 5 shown in FIG. 14B cannot be suppressed, and the initial density thinning cannot be prevented.
[0019]
The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and prevents the initial density thinning caused by an excessive supply amount of toner to the developer carrying member, and white spots caused by an insufficient supply amount of toner to the developer carrying member. It is an object of the present invention to provide a developing device, a process cartridge, and an image forming apparatus that are compatible with image prevention.
[0020]
[Means for Solving the Problems]
The invention of claim 1 for achieving the above object is as follows. A developing device provided in the apparatus main body of the image forming apparatus, While storing developer With the developing device provided in the apparatus main body A developer container having an opening in the lower part on the front side; Carrying the developer A developer carrying member rotatably disposed in the opening; In order to detect the remaining amount of the developer stored in the developer container A developer remaining amount detecting member disposed in parallel to the longitudinal direction of the developer carrier in the developer container; Arranged in the developer container for stirring the developer In a developing device provided with a stirring member, With the developing device provided in the apparatus main body, The developer remaining amount detecting member is disposed obliquely above and behind the developer carrier, With the developing device provided in the apparatus main body, The stirring member is connected to the developer remaining amount detecting member. Diagonally backward The first vertical tangent is defined as the front tangent of the developer remaining amount detecting member with the developing device disposed in the apparatus main body so as to be rotatable downward. As When the rear vertical tangent in the rotation trajectory of the stirring member is the second tangent, the first tangent is positioned forward of the second tangent, With the developing device provided in the apparatus main body, A partition member projects from the inside of the upper portion of the developing container, and the tip of the partition member is disposed between the first tangent and the second tangent. Thus, the developer is prevented from moving in the direction in which the developer carrying member is provided by passing through a region between the developer remaining amount detecting member and the stirring member by its own weight. It is characterized by that.
[0021]
According to a second aspect of the present invention, in the developing device of the first aspect, the partition member is formed long along the developer and the amount detection member, and the height position of the tip at the central portion in the longitudinal direction is set at both end portions in the longitudinal direction. It is characterized in that the height is set higher than the height position of the tip.
[0022]
The invention of claim 3 is an image forming apparatus. Equipment In a process cartridge in which at least an image carrier and a developing device are incorporated in a cartridge container that is detachable from a main body, the developing device uses an electrostatic latent image formed on the image carrier with a developer. The developing device according to claim 1, wherein the developing device is developed.
[0023]
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided an image forming apparatus comprising: an image carrier; and a developing device that develops the electrostatic latent image formed on the image carrier with a developer. Or a developing device described in 2 above.
[0024]
The invention of claim 5 Apparatus main body for forming an image on a transfer material, and the apparatus main body An image forming apparatus provided with a process cartridge that is detachable from the image forming apparatus, wherein the process cartridge is the process cartridge according to claim 3.
[0025]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0026]
<Embodiment 1>
FIG. 1 shows an example of a developing device according to the present invention. FIG. 2 is a longitudinal sectional view showing a schematic configuration of the developing device. FIG. 3 shows an example of an image forming apparatus according to the present invention provided with the developing device. FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing a schematic configuration of the image forming apparatus.
[0027]
First, the entire image forming apparatus will be described with reference to FIG. 3, and then the fixing device will be described in detail with reference to FIG.
[0028]
The image forming apparatus shown in FIG. 3 includes an image forming apparatus main body (hereinafter simply referred to as “apparatus main body”) 101 as a printer engine.
[0029]
Inside the apparatus main body 101, a drum-shaped electrophotographic photosensitive member (hereinafter referred to as “photosensitive drum”) is provided as an image carrier. As shown in FIG. 15 described above, the photosensitive drum 111 has a photosensitive drum gear 211 fixed to one end portion in the longitudinal direction (axial direction). The photosensitive drum 111 is rotationally driven at a predetermined process speed (circumferential speed) in the direction of arrow R1 in FIG. 3 around the axis by transmitting a driving force from the driving means (not shown) to the photosensitive drum gear 211. The
[0030]
The surface of the photosensitive drum 111 is charged by a charging roller 103 as a charging device. The charging roller 103 is disposed in contact with the surface of the photosensitive drum 111 and is driven to rotate in the direction of arrow R5 as the photosensitive drum 111 rotates in the direction of arrow R1. For example, a charging bias in which an AC voltage and a DC voltage are superimposed is applied to the charging roller 103 by a charging bias application power source (not shown). As a result, the surface of the photosensitive drum 111 is uniformly charged to a predetermined polarity and a predetermined potential.
[0031]
An electrostatic latent image is formed on the surface of the charged photosensitive drum 111 by the exposure device 102. The exposure apparatus 102 includes a laser scanner 102a, a polygon mirror (not shown), a reflection lens 102b, and the like, and irradiates the surface of the photosensitive drum 111 with laser light based on image information to remove charges on the irradiated portion. An electrostatic latent image is formed.
[0032]
The electrostatic latent image thus formed on the surface of the photosensitive drum 111 is developed as a toner image by being attached with toner by the developing device 8 according to the present invention. The developing device 8 will be described in detail later.
[0033]
The toner image formed on the surface of the photosensitive drum 111 is transferred onto the transfer material 114 by a transfer roller 110 as a transfer device. The transfer roller 110 is pressed against the surface of the photosensitive drum 111 to form a transfer nip portion, and is driven to rotate in the direction of arrow R6 as the photosensitive drum 111 rotates in the direction of arrow R1. The transfer material 114 is nipped and conveyed by the transfer nip portion. The transfer material 114 is stored in the paper feed cassette 117 and supplied to the transfer nip portion in synchronization with the toner image on the photosensitive drum 111 by a paper feed roller 116, a registration roller (not shown), or the like. Simultaneously with the nipping and conveying of the transfer material 114, a transfer bias having a polarity opposite to that of the toner image on the photosensitive drum 111 is applied to the transfer roller 110 by a transfer bias application power source (not shown). Is transferred onto the transfer material 114.
[0034]
The toner remaining on the surface of the photosensitive drum 111 after the transfer of the toner image to the transfer material 114 is removed by the cleaning blade 113 of the cleaning device 112 and is used for the next image formation.
[0035]
On the other hand, the transfer material 114 after transfer of the toner image is conveyed to the fixing device 115 and is heated and pressed by the fixing roller 115a and the pressure roller 115b to fix the toner image on the surface.
[0036]
After the toner image is fixed, the transfer material 114 is discharged to the outside of the apparatus main body 101, thereby completing the image formation.
[0037]
Next, the developing device 8 according to the present invention will be described in detail with reference to FIGS.
[0038]
The developing device 8 shown in the figure is a developing device using magnetic one-component toner, and includes a developing container 104 that stores toner therein. The developing container 104 has an opening 104a in a lower portion on the front side, and a developing sleeve 105 as a developer carrier is disposed therein. In the following description, the side facing the photosensitive drum 111 in the developing device 8 (left side in FIG. 1) is referred to as the front side, and the side far from the photosensitive drum 111 is referred to as the rear side (right side in FIG. 1). .
[0039]
The developing sleeve 105 is a non-magnetic sleeve formed of aluminum or stainless steel pipe, and is supported by the developing container 104 so as to be rotatable in the direction of arrow R2. As described with reference to FIG. 15, the developing sleeve 105 has rollers 209 fixed to both ends in the longitudinal direction (axial direction), and the photosensitive drum 111 is brought into contact with the photosensitive drum 111 by contacting the rollers 209 with each other. A predetermined gap (gap) is ensured between the surface and the surface. A developing sleeve gear 212 is fixed to one end portion of the developing sleeve 105, and a driving force is transmitted to the developing sleeve gear 212 from the photosensitive drum gear 211, whereby the developing sleeve 105 is moved to an arrow R2. It is rotationally driven in the direction. The surface of the developing sleeve 105 is processed to have an appropriate surface roughness so that a desired amount of toner can be carried and conveyed. A magnet 106 is disposed inside the developing sleeve 105.
[0040]
The magnet 106 is formed in a cylindrical shape, and a plurality of N poles and S poles are alternately formed in the circumferential direction. Unlike the rotation of the developing sleeve 105 in the direction of the arrow R2, the magnet 106 is fixedly disposed inside the developing sleeve 105.
[0041]
An elastic blade 107a as a developer regulating member is in contact with the surface of the developing sleeve 105 described above. The elastic blade 107a is formed in a plate shape by, for example, urethane rubber, silicone rubber, or the like, and its base end is fixed to the support metal plate 107b, and its tip is applied to the surface of the developing sleeve 105 with a predetermined pressure. It is elastically deformed by contact. The elastic blade 107 a regulates the layer thickness of the toner 109 attracted to the surface of the developing sleeve 105 by the magnetic force of the magnet 106 described above. The toner carried on the surface of the developing sleeve 105 is elastically charged with the toner when the developing sleeve 105 is rotated by the rotation of the developing sleeve 105 in the direction of the arrow R2, and the elasticity of the developing sleeve 105 when the layer thickness is regulated by the elastic blade 107a. Appropriate charges are imparted by frictional charging caused by rubbing between the blades 107 a, and the toner is further conveyed to a developing region facing the surface of the photosensitive drum 111. At this time, as described above with reference to FIG. 10, the developing sleeve 105 is slid by a developing bias in which alternating current and direct current are superimposed by the alternating current developing bias applying power source 118 (the drawing and the direct current developing bias applying power source 119). This is applied via a contact (not shown), so that the toner on the developing sleeve 105 flies to the photosensitive drum 111 in the developing region and electrostatically adheres to the electrostatic latent image. Is developed as a toner image.
[0042]
As the means for detecting the remaining amount of toner in the developing device 8 configured as described above, as described above with reference to FIG. 10, the change in the toner amount between the developing sleeve and the antenna is achieved by the antenna member 108 arranged in parallel to the developing sleeve 105. The remaining amount of toner is estimated by detecting the change in current induced in the antenna member 108 by the AC developing bias applying power source 118 using the change in impedance accompanying this. This induced current detection means is constituted by members 120 to 123. Reference numeral 120 denotes a capacitor having a capacitance equivalent to that in the absence of toner, and this capacitance and the capacitance detected from the antenna member 108 are compared by the comparator 123 after passing through the diodes 121 and 122, respectively. This determines the presence or absence of toner.
[0043]
When detecting the remaining amount of toner, the antenna member 108 disposed in the longitudinal direction inside the developing container 104 may cause an action of hindering the movement of the toner. In particular, since a toner wall is easily formed between the lower portion of the developing container 104 and the antenna member 108 at the lower portion of the antenna member 108, the second stirring member 130 is provided to supply the toner to the developing sleeve 105 while loosening the toner. To make it smooth.
[0044]
As described above, a crank-shaped rod member as shown in FIG. 11 is used as the second agitating member 130, and both ends thereof are rotated in the direction of arrow R3 in FIG. The first stirring member 7 is disposed so as to loosen the toner in the developing container 104 and deliver the toner to the stirring member 130. As shown in FIG. 12, the first stirring member 7 is a crank-shaped rod member similar to the second stirring member 130, and has both ends thereof as rotation centers in the direction of the arrow R4 in FIG. Rotate. The driving force for rotating the second stirring member 130 and the first stirring member 7 is used by, for example, dropping the developing sleeve gear 212 (see FIG. 15) from the above-described developing sleeve gear 212 (see FIG. 15) to an appropriate rotational speed. Is common.
[0045]
Next, an example of the constituent members of the developing device 8 in the present embodiment will be described in detail with specific numerical values.
[0046]
The developing sleeve 105 is a nonmagnetic aluminum sleeve having a diameter of 16 mm. The surface of the developing sleeve 105 is coated with a resin layer containing conductive particles in order to carry toner and apply tribo, and the surface roughness is JIS standard Ra. It is formed to be 5 μm. In this embodiment, an average Ra of 0.95 μm is used.
[0047]
As the magnet 106, a four-pole magnet roll in which N poles and S poles are alternately arranged in the circumferential direction is used, and is fixedly arranged inside the developing sleeve 105.
[0048]
As the elastic blade 107 a, a silicone rubber having a JIS hardness of about 40 ° has a contact force of 20 to 40 gf / cm (contact load per 1 cm in the longitudinal direction of the developing sleeve 105) with respect to the surface of the developing sleeve 105. It is in contact.
[0049]
As the toner, a negatively chargeable magnetic one-component toner is used. As components, 100 parts by weight of a styrene n-butyl acrylate copolymer as a binder resin, 80 parts by weight of magnetic particles, 2 parts of a negative charge control agent of a monoazo iron complex, and 3 parts of a low molecular weight polypropylene as a wax are 140 ° C. The mixture was melt kneaded with a twin-screw extruder heated to a high temperature, the cooled kneaded product was coarsely pulverized with a hammer mill, the coarsely pulverized product was finely pulverized with a jet mill, and the resulting finely pulverized product was subjected to air classification and weight average A classified powder having a diameter of 5.0 μm is obtained. 1.0 part by weight of hydrophobic silica fine powder is mixed with a classified product having an average particle diameter of 5.0 μm with a Henschel mixer to obtain a developer. And a thing with a weight average particle diameter of the range of 3.5-7.0 micrometers (mainly about 6 micrometers) is used. When such a toner is used in the developing device 8 having the above-described configuration, the coating amount of the toner on the developing sleeve 105 is 0.5 to 2.0 mg / cm. ² It will be about.
[0050]
Here, the weight average particle diameter will be described.
[0051]
A Coulter Counter TA-II type (manufactured by Coulter Inc.) is used as a measuring device, and a 1% NaCl aqueous solution is prepared using first grade sodium chloride as the electrolyte. As a measuring method, 0.1 to 0.5 ml of a surfactant is added as a dispersing agent to 100 to 150 ml of the above aqueous electrolyte solution, and 2 to 20 ml of a measurement sample is further added. The electrolytic solution in which the sample is suspended is subjected to dispersion treatment with an ultrasonic disperser, and the particle size distribution is measured with the above-mentioned Coulter counter using a 100 μm aperture as an aperture and the number as a reference. Thereby, a weight average particle diameter is calculated | required.
[0052]
Further, the developing container 104 is positioned obliquely upward in the vertical direction with respect to the rotation center 105 a of the developing sleeve 105. Therefore, the center of gravity G of the toner in the developing container 104 (the center of gravity when the initial toner is fully loaded) is located obliquely upward in the vertical direction with respect to the developing sleeve 105, and the toner is conveyed to the vicinity of the developing sleeve 105 by effectively using gravity. In addition, the torque of the stirring member 7 can be reduced. Therefore, even a simple configuration such as that used in this embodiment can be sufficiently conveyed. The toner can be transported to the vicinity of the developing sleeve 105 if the angle α of the center of gravity G of the toner in the developing container 104 with respect to the rotation center 105a of the developing sleeve 105 is about 5 to 70 degrees with respect to the horizontal. In the embodiment, the center of gravity G is positioned 40 ° obliquely above the rotation center 105 a of the developing sleeve 105.
[0053]
If the above-mentioned angle is about 50 ° or more, the toner on the bottom surface of the developing container 104 can be easily dropped by its own weight, and thus the stirring member 7 in the developing container 104 is not necessarily required.
[0054]
For example, when the gap between the photosensitive drum 111 and the developing sleeve 105 is about 300 μm, the developing bias applied to the developing sleeve 105 is DC voltage: −550 V and AC voltage: rectangular wave V. _PP = 1500V and a frequency of 2200 Hz are applied.
[0055]
The surface of the photosensitive drum 111 is darkened by the charging roller 103 with a dark portion potential V. _D = -650 V charged, and then the potential of the exposed portion by laser exposure, that is, the bright portion potential V _L Was set to −150V. As a result, the light portion potential V on the surface of the photosensitive drum 111. _L In this part, so-called reversal development was performed, in which the above-described negative belt toner was adhered.
[0056]
Next, the initial density thinning prevention means that is a feature of the present embodiment will be described in detail.
[0057]
In the present embodiment, a partition member is provided on the side of the developing sleeve 105 inside the developing container 104 from the upper part of the developing container 104 substantially downward, and a large amount of toner due to the self-weight action between the antenna member 108 and the stirring member 130 is provided. The main feature is to prevent the inflow of water.
[0058]
As described above, the low initial density is caused by the toner flowing in the direction of the arrow 5 shown in FIG. 14B, and this is mainly caused by the toner dropping from the upper part of the antenna member 108 and the stirring member 130. Therefore, in order to prevent the toner from dropping, the partition member 1 is provided in the upper part of the developing container 104 in the developing device 8 shown in FIG. 2, and the tip 1a of the partition member 1 is placed on the developing sleeve 105 side of the antenna member 108. A region sandwiched between a tangent line (first tangent line) C1 drawn in contact with the vertical direction and a tangent line (second tangent line) C2 drawn in the vertical direction in contact with the far side of the developing sleeve of the rotation locus of the stirring member 130 It is an effective means to be located within X.
[0059]
Next, the result of examination of the developing device 8 provided with the partition member 1 as an example in designing the optimum configuration of the partition member 1 will be described.
[0060]
The height of the partition member 1 is changed variously, that is, the position of the tip 1a of the partition member 1 is changed to (a), (b), (c), (d), and the developing device at each position The development characteristics such as the initial density of 8 were compared with the developing device 208 of the conventional example without the partition member 1 as a reference.
[0061]
In the experiment, attention was paid to the effect of reducing the initial density due to the height of the partition member 1 and the occurrence of fading caused by the insufficient supply of toner to the developing sleeve 105, which is expected to be caused by providing the partition member 1. .
[0062]
The details of the experiment are as follows.
[0063]
(Experimental conditions)
Experimental environment: temperature 23 ° C, humidity 60%
Process speed of image forming apparatus (photosensitive drum 111): 80 mm / sec
Diameter of antenna member 108: 2.0 mm
Distance between the lower part of the antenna member 108 and the rotation center of the stirring member 130: 6.0 mm
Rotation locus diameter of stirring member 130: 6.5 mm
Rotation speed of stirring member 130: 35 rpm
Position of tip 1a of partition member 1 (a)
: Outside the X region and farther from the tangent line C2 than the developing sleeve
Position of the tip 1a of the partition member 1 (A)
: Within the X region and near the tangent line C2
Position of tip 1a of partition member 1 (c)
: Within the X region and near the tangent line C1
Position (i) of tip 1a of partition member 1
: Outside the X region and closer to the developing sleeve than the tangent line C1
(experimental method)
1. First, ten solid white images are output in the developing device 8 at each position by changing the height of the partition member 1. The purpose is to increase the amount of fine powder in the vicinity of the developing sleeve 105 and to make the density thin remarkable.
2. Output one solid black and measure the image density. The purpose is to confirm the effect on the initial low concentration. For the density measurement, a Macbeth reflection densitometer (manufactured by Macbeth) was used.
3. After 10 solid white images are output again, a toner sample on the developing sleeve 105 is collected, and the amount of fine powder in the toner sample is measured. The purpose is to determine the effect by the amount of fine powder that is the direct cause of low concentration. To measure the particle size of the toner, a coal tar multi riser (manufactured by Coal Tar Co., Ltd.) is used. In the toner used in this experiment, the content of fine powder of 3.2 μm or less at the manufacturing stage was about 13%.
4). Thereafter, 30 sheets of solid black are output, and the presence or absence and the extent of fading are judged by looking at the samples.
[0064]
The results of the above-described experiment are summarized in FIG.
[0065]
From the figure, as for the relationship between the position and the concentration of the tip 1a of the partition member 1, both (a) and (b) had a great effect, and the effects were almost the same. The amount of fine powder on the developing sleeve 105 is also a value close to about 13% of the content at the time of manufacture in (a) and (b). At the position of (c), the concentration is slightly lower because the amount of fine powder is increased, but this is an area where the effect is recognized. At the position (d), both the concentration and the amount of fine powder were equivalent to the reference, and there was no effect on the initial concentration thinning.
[0066]
The relationship between each position of the tip 1a of the partition member 1 and the fading occurred at the position (a), and there was no occurrence at the positions (b), (c), and (d).
[0067]
Next, the toner circulation at each of the positions (a), (b), (c), and (d) was observed.
[0068]
As shown in FIG. 4A, the toner circulation at the position (a) is largely circulated from the partition member 1 to the arrow 310 → 302 → 303 in the space 310 on the developing sleeve 105 side. There were also 305 circulations flowing from space 310 to space 311 to a slight degree. Further, since the position of the tip 1a of the partition member 1 at the position (a) is on the rear side (right side in FIG. 2) of the developing container 104 from the tangent line C2, the antenna member as indicated by the arrow 5 shown in FIG. Thus, the flow of toner between 108 and the stirring member 130 is prevented. For this reason, it was found that an increase in the amount of fine powder on the developing sleeve 105 was prevented. However, since the opening area from the space 311 on the stirring member 7 side to the space 310 by the partition member 1 is small, toner transfer from the stirring member 7 to the stirring member 130 by the arrow 304 is not sufficiently performed. It was found that fading occurred because the toner supply during solid black continuous printing was not in time.
[0069]
Here, in order to prevent fading, it is necessary to sufficiently transfer the toner from the agitating member 7 to the agitating member 130 one after another. For this purpose, the toner is delivered within the rotation trajectory of the agitating member 130. It must be. For this purpose, toner can be transferred from the stirring member 7 to the stirring member 130 as long as the position of the tip 1a of the partition member 1 is located at least on the developing sleeve 105 side with respect to the tangent line C2 of the rotation locus of the stirring member 130. Conceivable. That is, the fading occurred at the position (a) because the tip 1a of the partition member 1 was lowered because the amount of toner supplied from the stirring member 7 to the stirring member 130 was lowered. This is considered to be because the position of the tip 1a was located on the rear side of the developing container 105 from the tangent line C2.
[0070]
As shown in FIG. 4B, the toner circulation at the position (a) is a flow of an arrow 303 in which the toner circulates in the space 310 from arrow 301 to 302 and then flows to the stirring member 130 side. There was a flow of an arrow 305 flowing into the space 311. Further, the position of the tip 1a of the partition member 1 at the position (a) is within the region X, and therefore the toner between the antenna member 108 and the stirring member 130 as indicated by the arrow 5 shown in FIG. Was greatly suppressed. For this reason, since the toner is not supplied from the space 311 more than necessary at the position (a) as well as the position (a), an increase in the amount of fine powder on the developing sleeve 105 is prevented. I understood it. Furthermore, since the position of the leading end 1a of the partition member 1 is present on the developing sleeve 105 side from the tangent line C2, the toner is sufficiently supplied from the space 311 to the space 310 by the arrow 304, which is sufficient for solid black continuous printing. It was found that the toner could be supplied onto the developing sleeve 105.
[0071]
The toner circulation at the position (c) is shown in FIG. In this position, there is a situation in which the toner from the upper part is more likely to fall than in the (A) position. Further, since the distance between the antenna member 108 and the partition member 1 is widened, the toner flow indicated by the arrow 303 or the flow indicated by the arrow 305 circulating from the space 310 to the space 311 is more dispersed than the position (A). As a result, the toner flow suppression effect is weakened, the toner supply from the space 311 is slightly increased, and the amount of fine powder on the developing sleeve 105 is slightly increased from the position (a).
[0072]
The toner circulation at the position (d) is shown in FIG. At this position, the toner is more likely to drop than the position (C), and the flow of the arrow 305 and the arrow 303 that has the effect of suppressing the toner flow is further weakened, so the arrow 5 between the antenna member 108 and the stirring member 130 The toner flow increased. For this reason, it was found that the toner supply from the space 311 increased and the amount of fine powder on the developing sleeve 105 also increased.
[0073]
However, at the position (d), the toner supplied by the arrow 304 from the space 311 to the space 310 is sufficiently supplied, and it has been found that the toner can be sufficiently supplied onto the developing sleeve 105 even in solid black continuous printing.
[0074]
From the above examination results, the partition member 1 is provided downward from the upper part of the developing container 104, and the position of the tip 1a of the partition member 1 is disposed in the region X sandwiched between the tangent line C1 and the tangent line C2, thereby providing an antenna. The flow of a large amount of toner between the member 108 and the stirring member 130 can be suppressed, the increase in the amount of fine powder on the developing sleeve 105 can be prevented, the initial density can be reduced, and the toner can be supplied to the developing sleeve 105 It was possible to construct a developing device that was sufficiently satisfactory.
[0075]
Further, when a printing test was performed using the developing device 8 in which the position of the tip 1a of the partition member 1 was set to (a) until image whiteout occurred, printing was performed at a high density until the toner in the developing container 104 almost disappeared. We were able to. In addition, it was possible to obtain a stable and good image without the occurrence of adverse effects such as fading and image loss.
[0076]
Note that this embodiment shows an example for obtaining the optimum configuration of the partition member 1. In other development systems, the present invention is not limited to this embodiment, and the partition suitable for the system is used. Of course, it is possible to cope by providing a member.
[0077]
<Embodiment 2>
The feature of the present embodiment is that the developing device described in the first embodiment is provided in an integrated cartridge container together with a photosensitive drum, a cleaning device, and a charging roller (charging device) to constitute a process cartridge. The process cartridge is detachably attached to the apparatus main body.
[0078]
FIG. 5 is a longitudinal sectional view showing an example of the process cartridge PC, and FIG. 6 is a longitudinal sectional view showing the process cartridge PC mounted on the apparatus main body 101 of the image forming apparatus. In any case, the same components as those described in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and redundant description thereof is omitted.
[0079]
In the present embodiment, the developing device 8, the photosensitive drum 111, the cleaning device 112, and the charging roller (charging device) 103 are integrated by an integrated cartridge container 6 to constitute a process cartridge PC. In the case of this process cartridge PC, when the developing device 8 uses up the toner 109, the other photosensitive drum 111, the charging roller 103, and the cleaning device 112 are designed to reach the end of their life almost simultaneously. Therefore, the user can always obtain a stable image while the toner in the process cartridge PC is present, and since it is an integral type, there is an advantage that it can be easily replaced.
[0080]
Further, by providing the developing device 8 in the process cartridge PC with the partition member 1 described in the first embodiment at an appropriate height, in addition to the advantages inherent in the process cartridge PC, a stable concentration can be obtained from the beginning. The advantage of being obtained is added.
[0081]
In the above description, as an example of the process cartridge PC, the cartridge container 6 including the photosensitive drum 111, the charging roller 103, the developing device 8, and the cleaning device 112 has been described. The process cartridge is not limited to this, and it is sufficient that at least the photosensitive drum 111 as the image carrier and the developing device 8 are provided.
[0082]
<Embodiment 3>
The feature of the present embodiment is an effective means for the initial density thinning when the developing device itself has a configuration that tends to be thinner at the end than at the center of the longitudinal portion from the beginning. The height of the partition member provided is changed between the longitudinal end portion and the central portion, and the concentration of the end portion having a relatively low concentration relative to the central portion is increased to make the concentration in the longitudinal direction uniform. .
[0083]
An example of the following case is an example in which the end portion is likely to be thinner than the central portion.
[0084]
In the developing device in which the length in the longitudinal direction of the developing sleeve 105, the photosensitive drum or the like capable of printing A3 size, LDR paper or the like is long, the predetermined gap between the developing sleeve 105 and the photosensitive drum is the center with respect to the end. There is a case that becomes close in the part. That is, in FIG. 15, since the roller 209 is in contact with the photosensitive drum 111 at both ends, the weight of the developing device is supported at both ends. Therefore, the unsupported central portion of the developing sleeve 105 is further pushed out toward the photosensitive drum 111, and the distance from the central photosensitive drum 111 is narrower than the end portion. For this reason, the end portion of the developing sleeve 105 has a smaller electric field strength when a developing bias is applied than the central portion, and the difference is noticeable in the initial stage when the developing property is low.
[0085]
FIG. 7 shows a developing device 408 showing the features of this embodiment. In the figure, the same reference numerals are given to the same components as those of the conventional example and the first and second embodiments, and the duplicated explanation is omitted.
[0086]
FIG. 8 shows the partition member 2 viewed from the direction of arrow A in FIG. In the figure, the height of the partition member 2, that is, the position of the tip 2a of the partition member 2 is different in the longitudinal direction. The tip 2a is arranged at the position (a) in FIG. 2 at the end of the partition member 2 provided in the developing device 408, and the tip 2a at the center is located at the position (c) in FIG. It is arranged.
[0087]
An experiment similar to that of the first embodiment was performed using the developing device 408 provided with such a partition member 2. In the study in the present embodiment, solid black density measurement was performed at positions corresponding to the two ends of the developing sleeve 105 in the longitudinal direction and the central portion.
[0088]
The result is shown in FIG.
[0089]
In FIG. 18, as in the first embodiment, a sufficiently high density image can be obtained at the end portion from the beginning. Even in the central portion, even if the density increasing effect is not as high as that at the end portion, it is advantageous for the density because the distance between the photosensitive drum and the developing sleeve 105 is closer to the end portion. It is possible to achieve uniform density on the image in the longitudinal direction. In a system in which the density difference between the central portion and the end portion is larger, the height difference of the partition member 2 between the central portion and the end portion may be further increased, and a partition member is provided only at the end portion. Alternatively, the density may be increased only at the end portion to make the density in the longitudinal direction uniform. Further, the height of the partition member at the end is not limited to the position in the present embodiment, and may be set to an appropriate position depending on the ability of the developing device before the partition member is provided.
[0090]
As described above, according to the present embodiment, the height of the partition member 2 is made different between the central portion and the end portion in the longitudinal direction, thereby increasing the concentration at the initial central portion and the end portion. This makes it possible to make the density on the image in the longitudinal direction of the partition member 2 uniform.
[0091]
【The invention's effect】
As explained above, according to the present invention, While suppressing fading A decrease in initial density can be prevented, and sufficient developer can be supplied to the developer carrying member, so that a stable image density with respect to durability can be obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a developing device according to a first embodiment.
FIG. 2 is a diagram illustrating the position of the tip of a partition member in the developing device according to the first embodiment.
FIG. 3 is a longitudinal sectional view of the image forming apparatus according to the first embodiment.
4A is a view for explaining the flow of toner when the position of the tip of the partition member is (A) in FIG. 2 in Embodiment 1. FIG.
FIG. 4B is a diagram illustrating the flow of toner when the position of the tip of the partition member is (A) in FIG. 2 in the first embodiment.
FIG. 6C is a diagram illustrating the flow of toner when the position of the tip of the partition member is (C) in FIG. 2 in the first embodiment.
FIG. 4D is a diagram illustrating the flow of toner when the position of the tip of the partition member is (D) in FIG. 2 in the first embodiment.
FIG. 5 is a longitudinal sectional view of a process cartridge according to a second embodiment.
FIG. 6 is a longitudinal sectional view of the image forming apparatus with a process cartridge mounted.
FIG. 7 is a longitudinal sectional view of a developing device according to a third embodiment.
8 is a view of the partition member in the third embodiment when viewed from the direction of arrow A in FIG. 7;
FIG. 9 is a longitudinal sectional view of a conventional image forming apparatus.
FIG. 10 is a longitudinal sectional view of a conventional developing device.
FIG. 11 is a view showing the shape of the second stirring member in the longitudinal direction.
FIG. 12 is a view showing the shape of the first stirring member in the longitudinal direction.
FIG. 13 is a diagram illustrating a relationship between the number of sheets and density depending on a difference in average particle diameter of toner.
FIG. 14A is a view showing the flow of toner in a conventional developing device.
(B) is a diagram showing the flow of toner in a conventional developing device.
FIG. 15 is a diagram illustrating a relationship between a photosensitive drum and a developing sleeve.
FIG. 16 is a diagram showing the relationship between the amount of fine powder of toner and the solid black density.
FIG. 17 is a diagram for explaining differences in solid density, fine powder amount, and fading due to differences in the height of the tip of the partition member.
FIG. 18 is a diagram for explaining differences in solid density, fine powder amount, and fading when the height of the tip of the partition member is changed between the center and the end.
[Explanation of symbols]
1, 2 Partition member
1a, 2a The tip of the partition member
6 Cartridge container
8,408 Development device
109 Developer (Toner)
104 Developer container
104a opening
105 Developer carrier (developing sleeve)
106 Magnetic field generating member (magnet)
107a Developer regulating member (elastic blade)
108 Developer remaining amount detecting member (antenna member)
111 Image carrier (photosensitive drum)
130 Stirring member (second stirring member)
C1 first tangent
C2 second tangent
PC process cartridge

Claims

A developing device provided in the apparatus main body of the image forming apparatus,
A developer container having an opening at a lower portion on the front side in a state where the developer is stored and the developing device is provided in the apparatus main body ,
A developer carrier that carries the developer and is rotatably disposed in the opening;
In order to detect the remaining amount of the developer stored in the developer container, a developer remaining amount detecting member disposed in parallel to the longitudinal direction of the developer carrier in the developer container;
In a developing device comprising: a stirring member that stirs the developer and is disposed in the developing container .
In the state where the developing device is provided in the apparatus main body, the developer remaining amount detecting member is disposed obliquely above the rear of the developer carrier,
In the state where the developing device is provided in the apparatus main body, the agitating member is rotatably arranged obliquely downward at the rear of the developer remaining amount detecting member,
With the developing device provided in the apparatus main body, the front vertical tangent of the developer remaining amount detecting member is defined as a first tangent , and the rear vertical tangent of the rotation track of the stirring member The second tangent, the first tangent is positioned forward of the second tangent,
In a state where the developing device is provided in the apparatus main body, a partition member is protruded from the upper inner side of the developing container, and a tip of the partition member is disposed between the first tangent line and the second tangent line. To prevent the developer from moving in the direction in which the developer carrying member is provided by passing through a region between the developer remaining amount detecting member and the stirring member by its own weight. developing apparatus is characterized by being configured to.

The partition member is formed to be long along the developer remaining amount detecting member, and the height of the tip at the center in the longitudinal direction is set higher than the height of the tip at both ends in the longitudinal direction. The developing device according to claim 1.

In a process cartridge constructed by incorporating at least an image carrier and a developing device in a cartridge container that is detachable from the apparatus main body of the image forming apparatus,
3. The process cartridge according to claim 1, wherein the developing device develops the electrostatic latent image formed on the image carrier with a developer.

In an image forming apparatus comprising: an image carrier; and a developing device that develops the electrostatic latent image formed on the image carrier with a developer.
An image forming apparatus, wherein the developing device is the developing device according to claim 1.

In an image forming apparatus comprising an apparatus main body that forms an image on a transfer material, and a process cartridge that is detachable from the apparatus main body ,
The image forming apparatus according to claim 3, wherein the process cartridge is the process cartridge according to claim 3.

A cylindrical developer carrying member that is disposed in the lower opening on the front side of the developer container and that performs development while holding the developer on the surface;
  A second stirring member that is arranged in parallel with the developer carrier and rotates to feed the developer to the developer carrier;
  The first stirring member is disposed in a positional relationship such that the rotation track partly overlaps the rotation track of the second stirring member, and the developer at the bottom of the developing container is fed to the second stirring member by rotating. A developing device comprising a stirring member,
  A partition member that divides the rotation locus of the first stirring member and the rotation locus of the second stirring member is lowered above the rotation locus of the second stirring member toward the first stirring member side. Tilt and place
  The developing device according to claim 1, wherein a lower edge of the partition member is located between a front vertical tangent and a rear vertical tangent in a rotation locus of the second stirring member.