JP4721426B2 - Developing device, process cartridge, and image forming apparatus - Google Patents
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Description
この発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ、又は、それらの複合機等の電子写真方式を用いた画像形成装置とそこに設置される現像装置及びプロセスカートリッジとに関し、特に、トナーとキャリアとからなる2成分現像剤を用いた現像装置、プロセスカートリッジ、及び、画像形成装置に関するものである。 BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an image forming apparatus using an electrophotographic system such as a copying machine, a printer, a facsimile, or a complex machine thereof, and a developing device and a process cartridge installed therein, and particularly includes a toner and a carrier. The present invention relates to a developing device, a process cartridge, and an image forming apparatus using a two-component developer.
従来から、複写機、プリンタ、ファクシミリ、又は、それらの複合機等の電子写真方式を用いた画像形成装置において、非磁性トナーと磁性キャリアとからなる2成分現像剤(添加剤等を添加する場合も含むものとする。)を収容した現像装置が多く用いられている(例えば、特許文献1参照。)。 Conventionally, in an image forming apparatus using an electrophotographic method such as a copying machine, a printer, a facsimile machine, or a combination machine thereof, a two-component developer composed of a non-magnetic toner and a magnetic carrier (when an additive is added) In other words, a developing device containing a large amount of a developing device is used (see, for example, Patent Document 1).
このような2成分現像剤を用いた現像装置では、装置内に収容された現像剤中に、現像工程にともない消費されるトナーを補うために装置内に適宜に補給されるトナーを、充分に分散・混合する必要がある。補給トナーが現像剤中に充分に分散・混合されない場合には、補給トナーの摩擦帯電が不充分になって、トナー飛散や地肌汚れ(感光体ドラム上又は出力画像上の非画像領域にトナーが付着する現象である。)等の不具合が生じてしまう。このような現象は、ベタ画像等のように画像面積率が高い画像を連続して出力する場合に特に顕著にあらわれる。 In such a developing device using a two-component developer, the toner contained in the device is sufficiently charged with toner appropriately replenished in the device in order to supplement the toner consumed in the developing process. It is necessary to disperse and mix. If the replenishment toner is not sufficiently dispersed / mixed in the developer, the replenishment toner will be insufficiently triboelectrically charged, resulting in toner scattering or background contamination (on the non-image area on the photosensitive drum or on the output image). This is a phenomenon of adhesion. Such a phenomenon is particularly noticeable when images having a high image area ratio such as a solid image are continuously output.
このような問題を解決するために、特許文献1等には、現像手段(現像部)とは異なる位置に現像剤調合手段(現像剤混合部)を別体で設置する技術が開示されている。詳しくは、トナーとキャリアとをそれぞれ収納する収納手段から現像剤調合手段に供給されたトナー及びキャリアが撹拌部材で撹拌・混合された後に、現像手段に搬送される。 In order to solve such a problem, Patent Document 1 and the like disclose a technique of separately installing a developer blending unit (developer mixing unit) at a position different from the developing unit (developing unit). . Specifically, the toner and the carrier supplied from the storage means for storing the toner and the carrier to the developer blending means are agitated and mixed by the agitating member, and then conveyed to the developing means.
上述した特許文献1等の技術は、現像手段(現像部)とは異なる位置に配設された現像剤調合手段(現像剤混合部)で充分に撹拌・混合された後の現像剤が現像手段に供給されるために、トナー帯電不良によるトナー飛散や地肌汚れの発生を抑止する効果がある程度期待できる。 In the technique disclosed in Patent Document 1 and the like described above, the developer that has been sufficiently stirred and mixed by the developer blending unit (developer mixing unit) disposed at a position different from the developing unit (developing unit) is developed by the developing unit. Therefore, an effect of suppressing the occurrence of toner scattering and background stains due to toner charging failure can be expected to some extent.
しかし、特許文献1等において、現像剤調合手段における現像剤の混合は、撹拌部材を回転駆動しておこなうものであるために、その分の駆動エネルギーが必要になるとともに、構造も複雑になっていた。さらには、撹拌部材によって撹拌されることによって、現像剤にストレスがかかってしまう可能性もあった。 However, in Patent Document 1 and the like, since the mixing of the developer in the developer blending means is performed by rotationally driving the stirring member, the driving energy for that amount is required and the structure is also complicated. It was. Furthermore, the developer may be stressed by being stirred by the stirring member.
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、現像剤に与えるストレスが小さく、比較的簡易な構成で駆動エネルギーの消費が少なく、補給トナーが充分に現像剤に分散・混合されてトナー飛散や地肌汚れ等の不具合が生じることのない、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にある。 The present invention has been made to solve the above-described problems. The stress applied to the developer is small, the drive energy is consumed with a relatively simple configuration, and the replenishment toner is sufficiently dispersed in the developer. An object of the present invention is to provide a developing device, a process cartridge, and an image forming apparatus that are not mixed to cause problems such as toner scattering and background contamination.
この発明の請求項1記載の発明にかかる現像装置は、トナーとキャリアとからなる現像剤が収容されるとともに、像担持体上に形成される潜像を現像する現像部と、トナーを収容するトナー収容部と、前記現像部から第1搬送部によって搬送されて現像剤供給口を介して供給された現像剤と、前記トナー収容部からトナー補給口を介して供給されたトナーと、を混合した後の現像剤を現像剤排出口から排出する現像剤混合部と、前記現像剤排出口から排出された現像剤を前記現像部に向けて搬送する第2搬送部と、を備え、前記現像剤混合部は、前記現像剤供給口を介して供給される現像剤と前記トナー補給口を介して供給されるトナーとを自重落下させるとともに、その落下経路中に当該現像剤及び当該トナーが互いに衝突して分散・混合される分散・混合部を備え、前記第1搬送部によって搬送された現像剤のトナー濃度を検知するトナー濃度検知手段を前記現像剤供給口の近傍に設けたものである。 The developing device according to the first aspect of the present invention contains a developer composed of toner and a carrier, a developing unit for developing a latent image formed on the image carrier, and a toner. Mixing the toner storage unit, the developer transported from the developing unit by the first transport unit and supplied through the developer supply port, and the toner supplied from the toner storage unit through the toner supply port A developer mixing unit that discharges the developer after being discharged from the developer discharge port; and a second transfer unit that transfers the developer discharged from the developer discharge port toward the developing unit. The agent mixing unit causes the developer supplied via the developer supply port and the toner supplied via the toner replenishing port to fall by their own weight, and the developer and the toner are mutually dropped in the dropping path. Colliding and dispersing / mixing Comprises a dispersing and mixing unit which, is provided with a toner density detecting means for detecting the toner density of the conveyed developer by the first conveyor in the vicinity of the developer feed inlet.
また、請求項2記載の発明にかかる現像装置は、トナーとキャリアとからなる現像剤が収容されるとともに、像担持体上に形成される潜像を現像する現像部と、トナーを収容するトナー収容部と、前記現像部から第1搬送部によって搬送されて現像剤供給口を介して供給された現像剤と、前記トナー収容部からトナー補給口を介して供給されたトナーと、を混合した後の現像剤を現像剤排出口から排出する現像剤混合部と、前記現像剤排出口から排出された現像剤を前記現像部に向けて搬送する第2搬送部と、を備え、前記現像剤混合部は、前記現像剤供給口を介して供給される現像剤と前記トナー補給口を介して供給されるトナーとを自重落下させるとともに、その落下経路中に当該現像剤及び当該トナーが互いに衝突して分散・混合される分散・混合部と、その内部に気体を送入する気体送入手段と、を具備したものである。 According to a second aspect of the present invention, there is provided a developing device containing a developer composed of toner and a carrier, a developing unit for developing a latent image formed on the image carrier, and a toner containing the toner. The container, the developer transported from the developing unit by the first transport unit and supplied through the developer supply port, and the toner supplied from the toner storage unit through the toner supply port are mixed. A developer mixing unit that discharges the developer after the developer from the developer discharge port; and a second transfer unit that transfers the developer discharged from the developer discharge port toward the developing unit. The mixing unit causes the developer supplied via the developer supply port and the toner supplied via the toner supply port to fall by their own weight, and the developer and the toner collide with each other in the dropping path. To be dispersed and mixed And dispersing and mixing unit, and the input means transport gas to fed the gas therein, those provided with the.
また、請求項3記載の発明にかかる現像装置は、トナーとキャリアとからなる現像剤が収容されるとともに、像担持体上に形成される潜像を現像する現像部と、トナーを収容するトナー収容部と、前記現像部から第1搬送部によって搬送されて現像剤供給口を介して供給された現像剤と、前記トナー収容部からトナー補給口を介して供給されたトナーと、を混合した後の現像剤を現像剤排出口から排出する現像剤混合部と、前記現像剤排出口から排出された現像剤を前記現像部に向けて搬送する第2搬送部と、を備え、前記現像剤混合部は、前記現像剤供給口を介して供給される現像剤と前記トナー補給口を介して供給されるトナーとを自重落下させるとともに、その落下経路中に当該現像剤及び当該トナーが互いに衝突して分散・混合されるように複数の貫通穴が形成された板状部材と、前記板状部材の鉛直方向上方又は鉛直方向下方に配設されるとともに、底部に貫通穴を有し、当該貫通穴に向かう傾斜面を有する傾斜部材と、前記傾斜部材の鉛直方向下方に配設されるとともに、頂点を鉛直方向上方に向けた錐状部材と、を具備したものである。 According to a third aspect of the present invention, there is provided a developing device containing a developer composed of toner and a carrier, a developing unit for developing a latent image formed on the image carrier, and a toner containing the toner. The container, the developer transported from the developing unit by the first transport unit and supplied through the developer supply port, and the toner supplied from the toner storage unit through the toner supply port are mixed. A developer mixing unit that discharges the developer after the developer from the developer discharge port; and a second transfer unit that transfers the developer discharged from the developer discharge port toward the developing unit. The mixing unit causes the developer supplied via the developer supply port and the toner supplied via the toner supply port to fall by their own weight, and the developer and the toner collide with each other in the dropping path. To be dispersed and mixed A plate-like member having a plurality of through-holes formed thereon, and a plate-like member arranged vertically above or below the plate-like member, having a through-hole at the bottom, and an inclined surface facing the through-hole. And an inclined member that is disposed below the inclined member in the vertical direction and whose apex is directed upward in the vertical direction.
また、請求項4記載の発明にかかる現像装置は、前記請求項3に記載の発明において、前記現像剤混合部は、前記板状部材を鉛直方向に複数備え、前記複数の板状部材は、鉛直方向に隣り合う板状部材における前記複数の貫通穴が互いに鉛直方向に重ならないように配設されたものである。 According to a fourth aspect of the present invention, in the development device according to the third aspect, the developer mixing section includes a plurality of the plate-like members in the vertical direction, and the plurality of plate-like members are The plurality of through holes in the plate-like members adjacent in the vertical direction are disposed so as not to overlap each other in the vertical direction.
また、請求項5記載の発明にかかる現像装置は、前記請求項3又は請求項4に記載の発明において、前記現像剤混合部は、前記板状部材に振動を与える加振手段を備えたものである。 According to a fifth aspect of the present invention, there is provided the developing device according to the third or fourth aspect , wherein the developer mixing section is provided with a vibrating means for vibrating the plate-like member. It is.
また、請求項6記載の発明にかかる現像装置は、前記請求項1〜請求項5のいずれかに記載の発明において、前記現像剤供給口及び前記トナー補給口は、前記現像剤排出口に対して鉛直方向上方に配設されたものである。 The developing device according to a sixth aspect of the present invention is the developing device according to any one of the first to fifth aspects, wherein the developer supply port and the toner supply port are connected to the developer discharge port. Are arranged vertically above.
また、請求項7記載の発明にかかる現像装置は、前記請求項1〜請求項6のいずれかに記載の発明において、前記現像部は、前記現像剤混合部に対して離間した位置に配設されるとともに当該現像剤混合部に対して着脱自在に構成されたものである。 A developing device according to a seventh aspect of the present invention is the developing device according to any one of the first to sixth aspects, wherein the developing portion is disposed at a position separated from the developer mixing portion. In addition, it is configured to be detachable from the developer mixing section.
また、請求項8記載の発明にかかる現像装置は、前記請求項1〜請求項7のいずれかに記載の発明において、新しいキャリア又は現像剤を収容するとともに、当該キャリア又は当該現像剤を前記現像剤混合部に供給するキャリア収容部をさらに備えたものである。 A developing device according to an eighth aspect of the present invention is the developing device according to any one of the first to seventh aspects, wherein a new carrier or developer is accommodated and the carrier or the developer is developed. It further includes a carrier accommodating portion that supplies the agent mixing portion.
また、請求項9記載の発明にかかる現像装置は、前記請求項8に記載の発明において、装置内の前記現像剤の一部又は全部を装置外に排出する現像剤排出手段をさらに備えたものである。 The developing device according to the ninth aspect of the present invention is the developing device according to the eighth aspect, further comprising developer discharging means for discharging part or all of the developer in the device to the outside of the device. It is.
また、請求項10記載の発明にかかる画像形成装置は、請求項1〜請求項9のいずれかに記載の現像装置と前記像担持体とを備えたものである。 An image forming apparatus according to a tenth aspect includes the developing device according to any one of the first to ninth aspects and the image carrier.
なお、本願において、「プロセスカートリッジ」とは、像担持体を帯電する帯電部と、像担持体上に形成された潜像を現像する現像部と、像担持体上をクリーニングするクリーニング部とのうち、少なくとも1つと、像担持体とが、一体化されて、画像形成装置本体に対して着脱自在に構成されたユニットと定義する。 In the present application, the “process cartridge” refers to a charging unit that charges the image carrier, a developing unit that develops a latent image formed on the image carrier, and a cleaning unit that cleans the image carrier. Of these, at least one and the image carrier are defined as a unit that is integrated and detachable from the main body of the image forming apparatus.
本発明は、現像部とは別に現像剤混合部を設けて、その現像剤混合部において現像剤及びトナーを自重落下させて分散・混合部で現像剤及びトナーを互いに衝突させて分散・混合させている。これによって、現像剤に与えるストレスが小さく、比較的簡易な構成で駆動エネルギーの消費が少なく、補給トナーが充分に現像剤に分散・混合されてトナー飛散や地肌汚れ等の不具合が生じることのない、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ができる。 In the present invention, a developer mixing section is provided separately from the developing section, and the developer and toner are dropped by their own weight in the developer mixing section, and the developer and toner collide with each other in the dispersion / mixing section to be dispersed and mixed. ing. As a result, the stress applied to the developer is small, the consumption of driving energy is small with a relatively simple configuration, and the replenishment toner is sufficiently dispersed and mixed in the developer so as not to cause problems such as toner scattering and background stains. , A developing device, a process cartridge, and an image forming apparatus can be provided.
以下、この発明を実施するための最良の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図中、同一又は相当する部分には同一の符号を付しており、その重複説明は適宜に簡略化ないし省略する。 Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In addition, in each figure, the same code | symbol is attached | subjected to the part which is the same or it corresponds, The duplication description is simplified or abbreviate | omitted suitably.
実施の形態1.
図1〜図6にて、この発明の実施の形態1について詳細に説明する。
まず、図1にて、画像形成装置全体の構成・動作について説明する。
図1において、1は画像形成装置としてのカラー複写機の装置本体、2は入力画像情報に基づいたレーザ光を発する書込み部(露光部)、20Y、20M、20C、20BKは各色(イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック)に対応したプロセスカートリッジ、21は各プロセスカートリッジ20Y、20M、20C、20BKにそれぞれ収容された像担持体としての感光体ドラム、22は感光体ドラム21上を帯電する帯電部、23Y、23M、23C、23BKは感光体ドラム21上に形成される静電潜像を現像する現像部、24は感光体ドラム21上に形成されたトナー像を中間転写ベルト27に転写する転写バイアスローラ、25は感光体ドラム21上の未転写トナーを回収するクリーニング部を示す。
Embodiment 1 FIG.
The first embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS.
First, the configuration and operation of the entire image forming apparatus will be described with reference to FIG.
In FIG. 1, 1 is an apparatus main body of a color copying machine as an image forming apparatus, 2 is a writing section (exposure section) that emits laser light based on input image information, and 20Y, 20M, 20C, and 20BK are colors (yellow, magenta). , Cyan, and black), 21 is a photosensitive drum as an image carrier accommodated in each of the
また、27は複数色のトナー像が重ねて転写される中間転写ベルト、28は中間転写ベルト27上に形成されたトナー像を記録媒体Pに転写する第2転写バイアスローラ、29は中間転写ベルト27上の未転写トナーを回収する中間転写ベルトクリーニング部、30は4色カラーのトナー像が転写された記録媒体Pを搬送する搬送ベルト、44Y、44M、44C、44BKは各現像部23Y、23M、23C、23BKに補給するための各色のトナーが収容されたトナー収容部、51は原稿Dを原稿読込部55に搬送する原稿搬送部、55は原稿Dの画像情報を読み込む原稿読込部(スキャナ)、61は転写紙等の記録媒体Pが収納される給紙部、66は記録媒体P上の未定着画像を定着する定着部を示す。
In addition, 27 is an intermediate transfer belt on which toner images of a plurality of colors are transferred in an overlapping manner, 28 is a second transfer bias roller for transferring the toner image formed on the
ここで、各プロセスカートリッジ20Y、20M、20C、20BKは、それぞれ、感光体ドラム21、帯電部22、クリーニング部25が、一体化されたものである。
各プロセスカートリッジ20Y、20M、20C、20BKにおける感光体ドラム21上では、それぞれ、各色(イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック)の画像形成がおこなわれる。
Here, each of the
Image formation of each color (yellow, magenta, cyan, black) is performed on the
以下、画像形成装置における、通常のカラー画像形成時の動作について説明する。
まず、原稿Dは、原稿搬送部51の搬送ローラによって、原稿台から図中の矢印方向に搬送されて、原稿読込部55のコンタクトガラス53上に載置される。そして、原稿読込部55で、コンタクトガラス53上に載置された原稿Dの画像情報が光学的に読み取られる。
Hereinafter, an operation during normal color image formation in the image forming apparatus will be described.
First, the document D is transported from the document table in the direction of the arrow in the drawing by the transport roller of the
詳しくは、原稿読込部55は、コンタクトガラス53上の原稿Dの画像に対して、照明ランプから発した光を照射しながら走査させる。そして、原稿Dにて反射した光を、ミラー群及びレンズを介して、カラーセンサに結像する。原稿Dのカラー画像情報は、カラーセンサにてRGB(レッド、グリーン、ブルー)の色分解光ごとに読み取られた後に、電気的な画像信号に変換される。さらに、RGBの色分解画像信号をもとにして画像処理部(不図示である。)で色変換処理、色補正処理、空間周波数補正処理等の処理をおこない、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのカラー画像情報を得る。
Specifically, the
そして、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色の画像情報は、書込み部2に送信される。そして、書込み部2からは、各色の画像情報に基づいたレーザ光(露光光)が、それぞれ、対応するプロセスカートリッジ20Y、20M、20C、20BKの感光体ドラム21上に向けて発せられる。
Then, the image information of each color of yellow, magenta, cyan, and black is transmitted to the
一方、4つの感光体ドラム21は、それぞれ、図1の時計方向に回転している。そして、まず、感光体ドラム21の表面は、帯電部22との対向位置で、一様に帯電される(帯電工程である。)。こうして、感光体ドラム21上には、帯電電位が形成される。その後、帯電された感光体ドラム21表面は、それぞれのレーザ光の照射位置に達する。
書込み部2において、光源から画像信号に対応したレーザ光が各色に対応して射出される。レーザ光は、ポリゴンミラー3に入射して反射した後に、レンズ4、5を透過する。レンズ4、5を透過した後のレーザ光は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの色成分ごとに別の光路を通過することになる(露光工程である。)。
On the other hand, the four
In the
イエロー成分に対応したレーザ光は、ミラー6〜8で反射された後に、紙面左側から1番目のプロセスカートリッジ20Yの感光体ドラム21表面に照射される。このとき、イエロー成分のレーザ光は、高速回転するポリゴンミラー3により、感光体ドラム21の回転軸方向(主走査方向)に走査される。こうして、帯電部22にて帯電された後の感光体ドラム21上には、イエロー成分に対応した静電潜像が形成される。
The laser beam corresponding to the yellow component is reflected by the
同様に、マゼンタ成分に対応したレーザ光は、ミラー9〜11で反射された後に、紙面左から2番目のプロセスカートリッジ20Mの感光体ドラム21表面に照射されて、マゼンタ成分に対応した静電潜像が形成される。シアン成分のレーザ光は、ミラー12〜14で反射された後に、紙面左から3番目のプロセスカートリッジ20Cの感光体ドラム12表面に照射されて、シアン成分の静電潜像が形成される。ブラック成分のレーザ光は、ミラー15で反射された後に、紙面左から4番目のプロセスカートリッジ20BKの感光体ドラム21表面に照射されて、ブラック成分の静電潜像が形成される。
Similarly, the laser beam corresponding to the magenta component is reflected by the mirrors 9 to 11 and then irradiated to the surface of the
その後、各色の静電潜像が形成された感光体ドラム21表面は、それぞれ、現像部23Y、23M、23C、23BKとの対向位置に達する。そして、各現像部23Y、23M、23C、23BKから感光体ドラム21上に各色のトナーが供給されて、感光体ドラム21上の潜像が現像される(現像工程である。)。
その後、現像工程後の感光体ドラム21表面は、それぞれ、中間転写ベルト27との対向位置に達する。ここで、それぞれの対向位置には、中間転写ベルト27の内周面に当接するように転写バイアスローラ24が設置されている。そして、転写バイアスローラ24の位置で、中間転写ベルト27上に、感光体ドラム21上に形成された各色の画像が、順次重ねて転写される(第1転写工程である。)。
Thereafter, the surface of the
Thereafter, the surface of the
そして、第1転写工程後の感光体ドラム21表面は、それぞれ、クリーニング部25との対向位置に達する。そして、クリーニング部25で、感光体ドラム21上に残存する未転写トナーが回収される(クリーニング工程である。)。
その後、感光体ドラム21表面は、不図示の除電部を通過して、感光体ドラム21における一連の作像プロセスが終了する。
Then, the surface of the
Thereafter, the surface of the
他方、感光体ドラム21上の各色の画像が重ねて転写された中間転写ベルト27表面は、図中の矢印方向に走行して、第2転写バイアスローラ28の位置に達する。そして、第2転写バイアスローラ28の位置で、記録媒体P上に中間転写ベルト27上のフルカラーの画像が2次転写される(第2転写工程である。)。
その後、中間転写ベルト27表面は、中間転写ベルトクリーニング部29の位置に達する。そして、中間転写ベルト27上の未転写トナーが中間転写ベルトクリーニング部29に回収されて、中間転写ベルト27上の一連の転写プロセスが完了する。
On the other hand, the surface of the
Thereafter, the surface of the
ここで、第2転写バイアスローラ28位置の記録媒体Pは、給紙部61から搬送ガイド63、レジストローラ64等を経由して搬送されたものである。
詳しくは、記録媒体Pを収納する給紙部61から、給紙ローラ62により給送された転写紙Pが、搬送ガイド63を通過した後に、レジストローラ64に導かれる。レジストローラ64に達した記録媒体Pは、中間転写ベルト27上のトナー像とタイミングを合わせて、第2転写バイアスローラ28の位置に向けて搬送される。
Here, the recording medium P at the position of the second transfer bias roller 28 is transported from the
Specifically, the transfer paper P fed by the
その後、フルカラー画像が転写された記録媒体Pは、搬送ベルト30により、定着部66に導かれる。定着部66では、加熱ローラ67と加圧ローラ68とのニップにて、カラー画像が記録媒体P上に定着される。
そして、定着工程後の記録媒体Pは、排紙ローラ69によって、装置本体1外に出力画像として排出されて、一連の画像形成プロセスが完了する。
Thereafter, the recording medium P on which the full-color image is transferred is guided to the fixing
Then, the recording medium P after the fixing process is discharged as an output image by the
次に、図2を用いて、画像形成装置の作像部について詳述する。図2は作像部を示す断面図である。
なお、装置本体1に設置される4つの作像部は、作像プロセスに用いられるトナーTの色が異なる以外はほぼ同一構造であるので、プロセスカートリッジや現像装置(現像部、現像剤混合部、トナー収容部等で構成される。)における符号のアルファベット(Y、M、C、BK)を省略して図示する。
Next, the image forming unit of the image forming apparatus will be described in detail with reference to FIG. FIG. 2 is a cross-sectional view showing the image forming unit.
The four image forming units installed in the apparatus main body 1 have substantially the same structure except that the color of the toner T used in the image forming process is different. Therefore, the process cartridge and the developing device (developing unit, developer mixing unit) In the drawings, the alphabet (Y, M, C, BK) is omitted in the drawing.
図2に示すように、プロセスカートリッジ20には、主として、像担持体としての感光体ドラム21と、帯電部22と、クリーニング部25とが、ケース26に一体的に収納されている。クリーニング部25には、感光体ドラム21に当接するクリーニングブレード25a及びクリーニングローラ25bが設置されている。
As shown in FIG. 2, the
現像装置は、主として、現像部23、トナー収容部44(トナーカートリッジ)、現像剤混合部34、回収管(第1搬送部)32、供給管(第2搬送部)33等で構成されている。
現像部23は、現像剤混合部34やトナー収容部44に対して離間した位置に設置されているとともに、現像剤混合部34(回収管32や供給管33)に対して着脱自在に構成されている。すなわち、現像部23、現像剤混合部34等の現像装置の各部のレイアウトの自由度が高く、現像装置の各部に対するメンテナンス作業性が高い装置になっている。
The developing device mainly includes a developing
The developing
現像部23は、主として、感光体ドラム21に対向する現像ローラ23aと、現像ローラ23aに対向する供給スクリュ23bと、仕切部材を介して供給スクリュ23bの下方に配設された回収スクリュ23cと、現像ローラ23aに対向するドクターブレード23d(現像剤規制部材)と、で構成される。
The developing
現像部23には、仕切部材で隔絶された供給部23eと回収部23fとが設けられている。供給部23eには、供給管33から供給される現像剤Gを長手方向(図2の紙面垂直方向である。)に搬送しながら現像ローラ23a上に現像剤を供給する供給スクリュ23bが配設されている。回収部23fには、現像ローラ23aから離脱した現像工程後の現像剤Gを回収管32の入口(長手方向端部に配設されている。)に向けて搬送する回収スクリュ23cが配設されている。
The developing
現像ローラ23aは、内部に固設されてローラ周面に磁極を形成するマグネットと、非磁性材料からなりマグネットの周囲を回転するスリーブと、で構成される。マグネットによって現像ローラ23a(スリーブ)上に複数の磁極(主極、搬送極、汲み上げ極、剤切り極等である。)が形成される。
The developing
現像ローラ23a(スリーブ)は、装置本体1に設置された駆動源に連結されていて、駆動源によって回転駆動される。また、現像ローラ23aと、供給スクリュ23b及び回収スクリュ23cとは、ギア列によって駆動連結されている。これにより、現像ローラ23aが駆動源によって回転駆動されるのにともない、それに従動して供給スクリュ23b及び回収スクリュ23cも回転駆動される。
The developing
現像部23内には、トナーTとキャリアCとからなる2成分現像剤Gが収容されている。
本実施の形態1におけるトナーT(現像剤G中のトナーとトナー補給部32内のトナーとである。)は、樹脂及び着色剤からなるトナー母体粒子や添加剤を含有する。
また、本実施の形態1におけるトナーTは、単量体を使用して乳化重合、懸濁重合等の重合反応によって合成する方法や、樹脂自体を熱等によって熔融し噴霧して微粒子化する方法や、水中等へ分散することによって所定の粒子サイズにして得られる母体粒子に添加剤をヘンシェルミキサー等で混合付着させる方法によって製造することができる。
A two-component developer G composed of toner T and carrier C is accommodated in the developing
The toner T (the toner in the developer G and the toner in the toner replenishing unit 32) in the first embodiment contains toner base particles and additives made of a resin and a colorant.
In addition, the toner T according to the first exemplary embodiment is synthesized by a polymerization reaction such as emulsion polymerization or suspension polymerization using a monomer, or by a method in which the resin itself is melted and sprayed to form fine particles. Alternatively, it can be produced by a method in which an additive is mixed and adhered to a base particle obtained by dispersing in water or the like to a predetermined particle size using a Henschel mixer or the like.
トナーTに含有される樹脂としては、ポリスチレン、ポリクロロスチレン、ポリビニルトルエン等のスチレン及びその置換体の単重合体;スチレン/p−クロロスチレン共重合体、スチレン/プロピレン共重合体、スチレン/ビニルトルエン共重合体、スチレン/ビニルナフタリン共重合体、スチレン/アクリル酸メチル共重合体、スチレン/アクリル酸エチル共重合体、スチレン/アクリル酸ブチル共重合体、スチレン/アクリル酸オクチル共重合体、スチレン/メタクリル酸メチル共重合体、スチレン/メタクリル酸エチル共重合体、スチレン/メタクリル酸ブチル共重合体、スチレン/α−クロルメタクリル酸メチル共重合体、スチレン/アクリロニトリル共重合体、スチレン/ビニルメチルエーテル共重合体、スチレン/ビニルエチルエーテル共重合体、スチレン/ビニルメチルケトン共重合体、スチレン/ブタジエン共重合体、スチレン/イソプレン共重合体、スチレン/アクリロニトリル/インデン共重合体、スチレン/マレイン酸共重合体、スチレン/マレイン酸エステル共重合体等のスチレン系共重合体;ポリメチルメタクリレート、ポリブチルメタクリレート、ポリ塩化ビニル、ポリ酢酸ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリビニルブチルブチラール、ポリアクリル酸樹脂、ロジン、変性ロジン、テルペン樹脂、フェノール樹脂、脂肪族又は脂環族炭化水素樹脂、芳香族系石油樹脂、塩素化パラフィン、パラフィンワックス等を単独又は2種以上混合して用いることができる。 As the resin contained in the toner T, styrene such as polystyrene, polychlorostyrene, polyvinyltoluene, and the like, and a substituted polymer thereof; styrene / p-chlorostyrene copolymer, styrene / propylene copolymer, styrene / vinyl Toluene copolymer, styrene / vinyl naphthalene copolymer, styrene / methyl acrylate copolymer, styrene / ethyl acrylate copolymer, styrene / butyl acrylate copolymer, styrene / octyl acrylate copolymer, styrene / Methyl methacrylate copolymer, styrene / ethyl methacrylate copolymer, styrene / butyl methacrylate copolymer, styrene / α-chloromethyl methacrylate copolymer, styrene / acrylonitrile copolymer, styrene / vinyl methyl ether Copolymer, styrene / vinyl ethyl Ether copolymer, styrene / vinyl methyl ketone copolymer, styrene / butadiene copolymer, styrene / isoprene copolymer, styrene / acrylonitrile / indene copolymer, styrene / maleic acid copolymer, styrene / maleic acid ester Styrene copolymers such as copolymers; polymethyl methacrylate, polybutyl methacrylate, polyvinyl chloride, polyvinyl acetate, polyethylene, polypropylene, polyester, polyvinyl butyl butyral, polyacrylic acid resin, rosin, modified rosin, terpene resin, A phenol resin, an aliphatic or alicyclic hydrocarbon resin, an aromatic petroleum resin, chlorinated paraffin, paraffin wax and the like can be used alone or in combination of two or more.
トナーTに用いられる黒色の着色剤としては、カーボンブラック、アニリンブラック、ファーネスブラック、ランプブラック等が用いられる。シアンの着色剤としては、フタロシアニンブルー、メチルレンブルー、ビクトリアブルー、メチルバイオレット、アニリンブルー、ウルトラマリンブルー等が用いられる。マゼンタの着色剤としては、ローダミン6Gレーキ、ジメチルキナクリドン、ウォッチングレッド、ローズベンガル、ローダミンB、アリザリンレーキ等が用いられる。イエローの着色剤としては、クロムイエロー、ベンジジンイエロー、ハンザイエロー、ナフトールイエロー、モリブデンオレンジ、キノリンイエロー、タートラジン等が用いられる。 As the black colorant used for the toner T, carbon black, aniline black, furnace black, lamp black, and the like are used. Examples of cyan colorants include phthalocyanine blue, methyllene blue, Victoria blue, methyl violet, aniline blue, and ultramarine blue. As the magenta colorant, rhodamine 6G lake, dimethylquinacridone, watching red, rose bengal, rhodamine B, alizarin lake and the like are used. As the yellow colorant, chrome yellow, benzidine yellow, hansa yellow, naphthol yellow, molybdenum orange, quinoline yellow, tartrazine and the like are used.
これらのトナーTには、効率的に帯電を付与するために、少量の帯電付与剤(例えば、染顔料、極性制御剤等である。)を含有させることができる。極性制御剤としては、モノアゾ染料の金属錯塩、ニトロフミン酸及びその塩、サリチル酸、ナフトエ酸、ジカルボン酸のCo、Cr又はFe等の金属錯体、有機染料、四級アンモニウム塩等を用いることができる。
なお、トナー母体粒子やトナー粒子の平均帯電量とは、任意のトナー母体粒子やトナー粒子(添加剤付加後のものである。)について、同一キャリアと同条件で混合撹拌してブローオフ測定によって測定したものである。
These toners T can contain a small amount of a charge imparting agent (for example, a dye or pigment, a polarity control agent, etc.) in order to impart the charge efficiently. As the polarity control agent, metal complex salts of monoazo dyes, nitrohumic acid and salts thereof, salicylic acid, naphthoic acid, metal complexes of dicarboxylic acid such as Co, Cr or Fe, organic dyes, quaternary ammonium salts and the like can be used.
The toner base particles and the average charge amount of the toner particles are measured by mixing and stirring the same carrier and the same conditions for any toner base particles and toner particles (after addition of the additive) by blow-off measurement. It is a thing.
また、トナーTには、アルミナ、ジルコニア等の研磨剤微粒子を含有させることができる。このようにトナーT中に研磨剤微粒子(複合酸化物の研磨剤微粒子)を含有させることで、キャリア表面に付着した添加剤を掻きおとす効果が向上する。 In addition, the toner T can contain abrasive fine particles such as alumina and zirconia. Thus, by containing abrasive fine particles (abrasive fine particles of complex oxide) in the toner T, the effect of scraping off the additive adhering to the carrier surface is improved.
また、トナーTに含有される添加剤は、その添加量がトナー母体粒子に対して0.5〜5重量%となるように設定されている。これによって、添加剤がトナーに埋没したりキャリアに蓄積したりする不具合が軽減されて、トナーの帯電特性が劣化する不具合が軽減される。
添加剤の添加量が、トナー母体粒子に対して0.5重量%以上であれば、現像装置内でトナーがストレスを受け続けた場合にも添加剤の埋没がある一定レベルに保たれる。これに対して、添加剤の添加量が、トナー母体粒子に対して0.5重量%未満の場合には、トナーがストレスを受けたときにほとんどの添加剤がトナーに埋没してしまい、添加剤としての機能が発揮されなくなってしまう。
添加剤の添加量が、トナー母体粒子に対して5重量%以下であれば、キャリア表面への添加剤蓄積量がある一定レベルに抑制される。これに対して、添加剤の添加量が、トナー母体粒子に対して5重量%を超える場合には、ストレスを付与してもキャリア表面上の添加剤蓄積物が過多であるために、それらを充分に掻き落とすことができなくなってしまう。
Further, the additive contained in the toner T is set so that the addition amount is 0.5 to 5% by weight with respect to the toner base particles. As a result, a problem that the additive is buried in the toner or accumulated in the carrier is reduced, and a problem that the charging characteristics of the toner are deteriorated is reduced.
If the additive amount is 0.5% by weight or more based on the toner base particles, even if the toner continues to be stressed in the developing device, the additive is kept at a certain level. In contrast, when the additive amount is less than 0.5% by weight based on the toner base particles, most of the additive is embedded in the toner when the toner is stressed. The function as an agent will not be demonstrated.
When the additive amount is 5 wt% or less with respect to the toner base particles, the additive accumulation amount on the carrier surface is suppressed to a certain level. On the other hand, when the additive amount exceeds 5% by weight with respect to the toner base particles, the additive accumulation on the carrier surface is excessive even when stress is applied. It can no longer be scraped off enough.
このような添加剤としては、粒径の異なる複数の無機微粒子を含有したものを用いることが好ましい。これにより、トナーに対する添加剤の埋没がさらに軽減されることになる。なお、このように複数の無機微粒子(添加剤)を用いた場合、上述の添加剤の添加量は各添加剤の添加量の総量になる。
添加剤として用いられる無機微粒子としては、シリカ、アルミナ、酸化チタン、チタン酸バリウム、チタン酸マグネシウム、チタン酸カルシウム、チタン酸ストロンチウム、酸化鉄、酸化銅、酸化亜鉛、酸化スズ、ケイ砂、クレー、雲母、ケイ灰石、ケイソウ土、酸化クロム、酸化セリウム、ペンガラ、三酸化アンチモン、酸化マグネシウム、酸化ジルコニウム、硫酸パリウム、炭酸バリウム、炭酸カルシウム、炭化ケイ素、窒化ケイ素等を用いることができる。その中でも、シリカ、酸化チタンの2種を用いる場合には、トナーに対して添加剤の埋没を抑制する効果と、トナーの帯電を安定させる効果と、が特に大きく発揮される。
As such an additive, an additive containing a plurality of inorganic fine particles having different particle diameters is preferably used. This further reduces the burying of the additive in the toner. In addition, when a plurality of inorganic fine particles (additives) are used in this way, the amount of the above-mentioned additive is the total amount of each additive.
Examples of inorganic fine particles used as additives include silica, alumina, titanium oxide, barium titanate, magnesium titanate, calcium titanate, strontium titanate, iron oxide, copper oxide, zinc oxide, tin oxide, silica sand, clay, Mica, wollastonite, diatomaceous earth, chromium oxide, cerium oxide, pengala, antimony trioxide, magnesium oxide, zirconium oxide, parium sulfate, barium carbonate, calcium carbonate, silicon carbide, silicon nitride, and the like can be used. Among these, when two types of silica and titanium oxide are used, the effect of suppressing the burying of the additive in the toner and the effect of stabilizing the charging of the toner are particularly exhibited.
また、本実施の形態1における現像剤G中のキャリアCは、磁性を有する核体粒子に被覆層が形成されたものである。
キャリアCの核体粒子としては、鉄、コバルト、ニッケル等の強磁性金属やマグネタイト、ヘマタイト、フェライト等の合金又はその化合物等が用いられる。
Further, the carrier C in the developer G in the first embodiment is one in which a coating layer is formed on magnetic core particles.
As the core particles of the carrier C, ferromagnetic metals such as iron, cobalt and nickel, alloys such as magnetite, hematite and ferrite, or compounds thereof are used.
キャリアCの被覆層を形成するための樹脂としては、ポリオレフィン樹脂、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、塩素化ポリエチレン及びクロロスルホン化ポリエチレン;ポリビニル及びポリビニリデン系樹脂、例えばポリスチレン、アクリル樹脂(例えばポリメチルメタクリレート)、ポリアクリロニトリル、ポリビニルアセテート、ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラール、ポリ塩化ビニル、ポリビニルカルバゾール、ポリビニルエーテル及びポリビニルケトン;塩化ビニル/酢酸ビニル共重合体;スチレン/アクリル酸共重合体;オルガノシロキサン結合からなるストレートシリコン樹脂のようなシリコン樹脂又はその変性品(例えばアルキド樹脂、ポリエステル、エポキシ樹脂、ポリウレタン等による変性品);弗素樹脂、例えばポリテトラフルオロエチレン、ポリ弗化ビニル、ポリ弗化ビニリデン、ポリクロロトリフルオロエチレン;ポリアミド;ポリエステル、例えばポリエチレンテレフタレート;ポリウレタン;ポリカーボネート;アミノ樹脂、例えば尿素・ホルムアルデヒド樹脂;エポキシ樹脂等を用いることができる。これらの樹脂の中でも、トナースペントを防止する点で好ましいのは、アクリル樹脂、シリコン樹脂又はその変性品及び弗素樹脂である(特に、シリコン樹脂又はその変性品が好ましい。)。被覆層の形成方法としては、キャリア核体粒子の表面に噴霧法、浸漬法等によって樹脂を塗布するものが用いられる。 Examples of the resin for forming the coating layer of the carrier C include polyolefin resins such as polyethylene, polypropylene, chlorinated polyethylene, and chlorosulfonated polyethylene; polyvinyl and polyvinylidene resins such as polystyrene, acrylic resin (eg, polymethyl methacrylate), Polyacrylonitrile, polyvinyl acetate, polyvinyl alcohol, polyvinyl butyral, polyvinyl chloride, polyvinyl carbazole, polyvinyl ether and polyvinyl ketone; vinyl chloride / vinyl acetate copolymer; styrene / acrylic acid copolymer; straight silicone resin composed of organosiloxane bond Or modified products thereof (for example, modified products by alkyd resin, polyester, epoxy resin, polyurethane, etc.); fluorine resin, For example, polytetrafluoroethylene, polyvinyl fluoride, polyvinylidene fluoride, polychlorotrifluoroethylene; polyamide; polyester, such as polyethylene terephthalate; polyurethane; polycarbonate; amino resin, such as urea / formaldehyde resin; it can. Among these resins, acrylic resin, silicone resin or a modified product thereof, and fluorine resin are preferable from the viewpoint of preventing toner spent (particularly silicone resin or modified product thereof is preferable). As a method for forming the coating layer, a method in which a resin is applied to the surface of the carrier core particles by a spraying method, a dipping method or the like is used.
また、キャリアCには、キャリア抵抗の調整等をおこなうために、被覆層中に微粉末を添加することができる。被覆層中に分散される微粉末は、0.01〜5.0μm程度の粒径のものが好ましい。また、微粉末は、被覆樹脂100重量部に対して2〜30重量部(特に、5〜20重量部)添加されることが好ましい。微粉末としては、シリカ、アルミナ、チタニア等の金属酸化物やカーボンブラック等の顔料を用いることができる。 In addition, a fine powder can be added to the coating layer to the carrier C in order to adjust the carrier resistance. The fine powder dispersed in the coating layer preferably has a particle size of about 0.01 to 5.0 μm. Moreover, it is preferable that 2-30 weight part (especially 5-20 weight part) is added with respect to 100 weight part of coating resin. As the fine powder, metal oxides such as silica, alumina and titania, and pigments such as carbon black can be used.
図2及び図3を参照して、現像剤混合部34は、第1搬送部としての回収管32と第2搬送部としての供給管33とを介して現像部23に連通している。さらに、現像剤混合部34は、トナー補給口34dを介してトナー収容部44に連通している。
現像剤混合部34は、現像部23から回収管32内を移動して現像剤供給口34aを介して供給された現像剤Gと、トナー収容部44からトナー補給口34bを介して新しく補給されたトナーTと、を混合して、トナー濃度(現像剤G中のトナーTの割合である。)を均一化するものである。
2 and 3, the
The
現像剤混合部34で混合されて適切なトナー濃度に調整された現像剤は、充分に摩擦帯電した状態で現像剤排出口34cから排出されて、第2搬送部としての供給管33内を移動して現像部23に供給される。現像部23に供給された現像剤Gは、供給スクリュ23bによって長手方向に移送されながら、現像ローラ23a上に担持される。図2中の反時計方向に回転する現像ローラ23aに担持された現像剤は、その後にドクターブレード23dの位置に達する。そして、現像ローラ23a上の現像剤Gは、ドクターブレード23dの位置で適量に調整された後に、感光体ドラム21との対向位置(現像領域である。)に達する。
The developer mixed in the
その後、現像領域において、現像剤G中のトナーTが、感光体ドラム21表面に形成された静電潜像に付着する。詳しくは、レーザ光Lが照射された画像部の潜像電位(露光電位)と、現像ローラ23aに印加された現像バイアスとの、電位差(現像ポテンシャル)によって形成される電界によって、トナーTが潜像に付着する。
Thereafter, in the development area, the toner T in the developer G adheres to the electrostatic latent image formed on the surface of the
その後、現像工程にて感光体ドラム21に付着したトナーTは、そのほとんどが中間転写ベルト27上に転写される。そして、感光体ドラム21上に残存した未転写のトナーTが、クリーニングブレード25a及びクリーニングローラ25bによってクリーニング部25内に回収される。
Thereafter, most of the toner T adhering to the
他方、現像領域を通過した現像ローラ23a上の現像剤(トナー濃度が低下した状態になっている。)は、回収部23fの位置で現像ローラ23aから離脱される。現像ローラ23aから離脱された現像剤Gは、回収スクリュ23cによって回収されて、その後に回収管32によって現像剤混合部34に移送される。現像剤混合部34に供給された現像剤は、トナー収容部44から供給された補給トナーと混合されて適切なトナー濃度に調整された後に、再び現像部23に供給される。このような現像剤の一連の循環サイクルが、現像装置内で繰り返される。
なお、第1搬送部としての回収管32や第2搬送部としての供給管33は、例えば、吐出型の粉体ポンプや搬送スクリュを用いることができる。
On the other hand, the developer (toner density is lowered) on the developing
For example, a discharge-type powder pump or a conveyance screw can be used as the
ここで、現像剤混合部34の上方に設けられたトナー収容部44(トナーカートリッジ)は、交換自在に構成されていて、その内部にはトナーT(イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのいずれかである。)が収容されている。
トナー収容部34内のトナーTは、現像部23内のトナーTの消費にともない、トナー補給口34bから現像剤混合部34(現像装置)内に適宜に補給されるものである。現像部23内のトナーTの消費は、回収管32上であって現像剤供給口34a近傍に設置された透磁率センサ40(トナー濃度検知手段)によって検知される。そして、トナー濃度(TC)が所定範囲内になるように制御される。
Here, the toner container 44 (toner cartridge) provided above the
The toner T in the
具体的には、透磁率センサ40の出力値が所定値以下であるときにはその値に応じてトナー収容部部44から現像剤混合部34へのトナー補給がおこなわれ、透磁率センサ40の出力値が所定値を超えるときにはトナー収容部部44から現像剤混合部34へのトナー補給が停止される。
本実施の形態1では、トナー濃度検知手段としての透磁率センサ40を回収管32の出口(現像剤供給口34b)の近傍に配設しているために、現像剤混合部34に供給された現像剤のトナー濃度を正確に調整制御することができる。
Specifically, when the output value of the
In the first embodiment, since the
以下、図2〜図6を参照して、現像剤混合部34についてさらに詳しく説明する。
現像剤混合部34は、現像剤供給口34aを介して供給される現像剤と、トナー補給口34bを介して供給されるトナーと、が自重落下するように構成されている。具体的には、現像剤供給口34a及びトナー補給口34bは、現像剤排出口34cに対して鉛直方向上方に配設されている。
さらに、現像剤混合部34には、その落下経路中にて現像剤及び補給トナーが互いに衝突して分散・混合されるための分散・混合部としての分散板(板状部材)35A、35Bが設置されている。
Hereinafter, the
The
Further, the
分散・混合部としての分散板35A、35Bは、複数の貫通穴36が形成された板状部材である。本実施の形態1では、現像剤混合部34に2つの分散板35A、35Bが設置されている。
図4を参照して、2つの分散板35A、35B(所定距離をあけて鉛直方向に隣り合う板状部材である。)は、それぞれに形成された複数の貫通穴36が互いに鉛直方向に重ならないように(鉛直方向に投影させた場合に互いの貫通穴36が重ならないように)配設されている。すなわち、上方の分散板36Aの貫通穴36を通過して下方に自重落下する現像剤が、下方の分散板35Bの貫通穴36をそのまま通過せずに、下方の分散板35Bに一度衝突した後にその貫通穴36から下方に自重落下するように、双方の分散板35A、35Bの貫通穴36の位置をずらして配設している。これにより、現像剤混合部34において、現像部23から供給された現像剤と、トナー収容部44から供給されたトナーと、の分散性及び混合性を高めることができる。
The
Referring to FIG. 4, two
なお、分散板35に形成される貫通穴36の形状は、図5(A)に示すように円形にすることもできるし、図5(B)に示すように多角形(ここでは四角形である。)にすることもできる。また、一枚の分散板35における複数の貫通穴36は、互い違いに配置することもできるし、螺旋を描くように配置することもできるし、一定の間隔で規則正しく配置することもできる。さらに、分散板35として、メッシュ等を使用することもできる。
The shape of the through
また、本実施の形態1では、分散板35に形成される貫通穴36の大きさが、キャリアCの粒径の5〜20倍になるように設定されている。具体的に、図5(A)に示すように、貫通穴36が円形である場合には、貫通穴36の直径がキャリアCの粒径の5〜20倍になるように設定する。また、図5(B)に示すように、貫通穴36が多角形である場合には、貫通穴36の内接円の直径がキャリアCの粒径の5〜20倍になるように設定する。
貫通穴36の大きさが小さすぎると現像剤が貫通穴36で詰まってしまい、大きすぎると分散板35の混合能力が低下してしまう。本願発明者が粒径の異なるキャリアとトナーとを組み合わせて実験したところ、貫通穴36の大きさが上述の範囲にあるときに、現像剤及び補給トナーが積極的に接触して、現像剤混合部34から現像部23に供給される現像剤の混合状態が良好で帯電量が均一化されることを知得した。
In the first embodiment, the size of the through
If the size of the through
ここで、分散板35A、35Bを含めて現像剤混合部34を構成する部材は、非磁性ステンレス等の非磁性材料で形成されている。これにより、現像剤混合部34の構成部材は磁化しないために、鉄を主成分とする現像剤が構成部材に付着・滞留して現像剤の流れをせき止める不具合が抑止される。さらに、現像剤混合部34の構成部材は、トナーの帯電に対する影響を少なくするために、導電性材料で形成することが好ましい。
Here, the members constituting the
以下、現像剤混合部34で現像剤中に補給トナーが分散・混合されるメカニズムについて詳述する。
まず、現像剤混合部34の上方(鉛直方向上方)に配設された現像剤供給口34a及びトナー補給口34bから、それぞれ、現像剤(現像工程後でトナー濃度が低下した現像剤である。)とトナー(補給トナー)とが現像剤混合部34内に供給される。
Hereinafter, the mechanism in which the replenishment toner is dispersed and mixed in the developer by the
First, from the
そして、供給された現像剤及び補給トナーは、第1の分散板35A上に自重落下する。そして、現像剤及び補給トナーは分散板35Aに衝突して、その自重や順次上方から落下してくる現像剤及び補給トナーの重量等の作用によって、周囲に一定間隔で配設された複数の貫通穴46に向けて分割(分散)される(図6(A)の矢印方向の移動である。)。その後、個々の貫通穴46では、複数の衝突位置で分割された現像剤及び補給トナーが合流(混合)されて(図6(B)の矢印方向の移動である。)、貫通穴46を通過した後に第2の分散板35B上に自重落下する。
Then, the supplied developer and replenishment toner drop by weight on the
そして、第2の分散板35B上でも、第1の分散板35A上での動作と同様に、現像剤及び補給トナーの分割・合流(分散・混合)がおこなわれる。このとき、上下に配設された2つの分散板35A、35Bの貫通穴36は、それぞれ鉛直方向に重ならないように配設されているために、第1の分散板35Aを通過した現像剤が自重落下してそのまま第2の分散板35Bを通過することはない。したがって、現像剤の分散・混合が促進されることになる。
The developer and the replenishment toner are also divided and combined (dispersed / mixed) on the
以上説明したように、現像剤及び補給トナーが複数の分散板35A、35Bを通過することで、現像剤中における補給トナーの分散・混合が繰り返されて、現像剤混合部34の現像剤排出口34cから排出されて現像部23に供給される現像剤は帯電量及びトナー濃度が均一化される。すなわち、現像部23にて現像工程に用いられる現像剤の帯電量及びトナー濃度が均一化されて、高画質の画像が安定的に出力されることになる。
As described above, when the developer and the replenishment toner pass through the plurality of
現像剤混合部34の上端から補給された補給トナーTと現像部23から回収された現像剤とは、自重落下して移動する間に均一に混合されて、適切なトナー濃度に調整されて現像剤排出口34cから排出される。
この現像剤混合部34は、駆動源を有することなく、重力によって現像剤及び補給トナーを混合させる方式である。したがって、現像剤混合時に駆動エネルギーが消費されることもなく、故障もほとんどない。現像装置全体としても、現像部23の現像ローラ23a、供給スクリュ23b、回収スクリュ23cを駆動するだけでよいので、現像装置全体として高信頼性化、省電力化、消音化が図れる。
また、本実施の形態1における現像剤混合部34は、スクリュ(撹拌部材)等を用いて混合・撹拌する方式のものに比べて、現像剤にかかるストレスが少ないために、現像剤の寿命が延びることになる。
The replenished toner T replenished from the upper end of the
The
In addition, the
また、現像剤混合部34は、現像部23とは別体でユニット化されていて、供給管33、回収管32、トナー収納部44に連結されているために、そのレイアウト上の制約が少ない。
2成分現像剤のキャリアは、画像形成を繰り返すとトナーや添加剤が表面に付着して汚染されたり、表面の膜がけずれたりして、帯電能力が経時的に劣化する。したがって、キャリアの耐久寿命は、5〜13万枚/kgとなっている。本実施の形態1における現像装置は、キャリア(現像剤)の交換時に、わざわざ現像部を分解する必要がなく、現像剤混合部34の供給管33、回収管32を外すだけで現像部23内に収容されていた現像剤を容易に排出することができる。そのため、現像剤の交換作業が効率化、簡素化される。
Further, the
When the image forming is repeated, the carrier of the two-component developer is contaminated by the toner and additives adhering to the surface, or the film on the surface is displaced, and the charging ability deteriorates with time. Therefore, the durable life of the carrier is 5 to 130,000 sheets / kg. The developing device according to the first embodiment does not need to bother disassembling the developing unit when replacing the carrier (developer), and only removes the
以上説明したように、本実施の形態1によれば、現像部23とは別に現像剤混合部34を設けて、その現像剤混合部34において現像剤及びトナーを自重落下させて分散板35A、35B(分散・混合部)で現像剤及びトナーを互いに衝突させて分散・混合させている。これによって、現像剤に与えるストレスが小さくなり、比較的簡易な構成で駆動エネルギーの消費が少なくなり、補給トナーが充分に現像剤に分散・混合されてトナー飛散や地肌汚れ等の不具合を確実に軽減することができる。
As described above, according to the first embodiment, the
なお、本実施の形態1では、各プロセスカートリッジ20Y、20M、20C、20BKを、それぞれ、感光体ドラム21、帯電部22、クリーニング部25を一体化して構成した。また、各現像部23Y、23M、23C、23BKを、単体のユニットとして構成した。これに対して、各現像部23Y、23M、23C、23BKを、各プロセスカートリッジ20Y、20M、20C、20BKと一体化することもできる。すなわち、プロセスカートリッジ20を、感光体ドラム21、帯電部22、現像部23、クリーニング部25で構成することもできる。この場合にも、本実施の形態1と同様の効果を奏することになる。さらには、作像部のメンテナンス性が向上する。
In the first embodiment, the
実施の形態2.
図7にて、この発明の実施の形態2について詳細に説明する。
図7は、実施の形態2における現像装置とその近傍とを示す断面図である。本実施の形態2の現像装置は、現像装置にキャリアを補給するキャリア収容部45と現像装置から現像剤を排出する現像剤排出手段とが設けられている点が、前記実施の形態1のものとは相違する。
A second embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG.
FIG. 7 is a cross-sectional view showing the developing device and its vicinity in the second embodiment. The developing device of the second embodiment is that the
図7に示すように、本実施の形態2における現像装置は、現像剤混合部34の上方に、トナー収容部44に加えてキャリア収容部45が設置されている。キャリア収容部45には新品のキャリア(又は現像剤)が収容されていて、キャリア補給口34dを介して現像剤混合部34(現像装置)に適宜にキャリアを供給する。
さらに、現像剤混合部34の底部には、現像剤排出手段として、現像装置内の現像剤の一部又は全部を現像装置外に排出するための開口と、その開口を開閉するシャッタ34eと、が設けられている。
As shown in FIG. 7, in the developing device according to the second embodiment, a
Further, at the bottom of the
そして、経時でキャリアが劣化したときに、シャッタ34eを開放して現像剤混合部34(現像装置)から劣化現像剤を排出して、キャリア収容部45から新しいキャリアを補給する。これにより、現像装置内を循環するキャリアが適宜に新しいキャリアと入れ替えられるために、高画質の出力画像を経時においても安定的に提供することができる。
When the carrier deteriorates over time, the
以上説明したように、本実施の形態2においても、前記実施の形態1と同様に、現像部23とは別に現像剤混合部34を設けて、その現像剤混合部34において現像剤及びトナーを自重落下させて分散板35A、35B(分散・混合部)で現像剤及びトナーを互いに衝突させて分散・混合させている。これによって、現像剤に与えるストレスが小さくなり、比較的簡易な構成で駆動エネルギーの消費が少なくなり、補給トナーが充分に現像剤に分散・混合されてトナー飛散や地肌汚れ等の不具合を確実に軽減することができる。
As described above, also in the second embodiment, similarly to the first embodiment, the
実施の形態3.
図8にて、この発明の実施の形態3について詳細に説明する。
図8は、実施の形態3における現像装置の現像剤混合部の一部を示す断面図であって、前記実施の形態1における図4に対応する図ある。本実施の形態3の現像装置は、分散板35A、35Bに振動を与える加振手段46が設置されている点が、前記実施の形態1のものとは相違する。
Embodiment 3 FIG.
A third embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG.
FIG. 8 is a cross-sectional view showing a part of the developer mixing portion of the developing device in the third embodiment, and corresponds to FIG. 4 in the first embodiment. The developing apparatus according to the third embodiment is different from that according to the first embodiment in that a vibrating means 46 that applies vibration to the
本実施の形態3では、現像剤混合部34に加振手段46(加振装置)が設置されている。加振手段46は、分散板35A、35Bを矢印方向に揺動して、分散板35A、35Bに振動を与える。
このような構成により、経時に現像剤が劣化により流動性が低下して分散板35A、35B上に現像剤が堆積するような不具合が抑止される。すなわち、加振手段46により分散板35A、35Bに振動を与えることで、現像剤が分散板35A、35Bを通過する速度を上げることができる。
In the third embodiment, a vibration unit 46 (vibration device) is installed in the
With such a configuration, it is possible to suppress a problem that the developer is deposited on the
以上説明したように、本実施の形態3においても、前記各実施の形態と同様に、現像部23とは別に現像剤混合部34を設けて、その現像剤混合部34において現像剤及びトナーを自重落下させて分散板35A、35B(分散・混合部)で現像剤及びトナーを互いに衝突させて分散・混合させている。これによって、現像剤に与えるストレスが小さくなり、比較的簡易な構成で駆動エネルギーの消費が少なくなり、補給トナーが充分に現像剤に分散・混合されてトナー飛散や地肌汚れ等の不具合を確実に軽減することができる。
As described above, also in the third embodiment, as in each of the above embodiments, the
実施の形態4.
図9にて、この発明の実施の形態4について詳細に説明する。
図9は、実施の形態4における現像装置の現像剤混合部の一部を示す断面図であって、前記実施の形態1における図4に対応する図ある。本実施の形態4の現像装置は、現像剤混合部34の内部に気体を送入する気体送入手段47が設置されている点が、前記実施の形態1のものとは相違する。
Embodiment 4 FIG.
A fourth embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG.
FIG. 9 is a cross-sectional view showing a part of the developer mixing portion of the developing device in the fourth embodiment, and corresponds to FIG. 4 in the first embodiment. The developing apparatus of the fourth embodiment is different from that of the first embodiment in that gas feeding means 47 for feeding gas into the
図9に示すように、本実施の形態4では、現像剤混合部34に気体送入手段47(送気装置)が設置されている。気体送入手段47は、現像剤混合部34内において第2の分散板35Bの下方から上方に向けて空気を送入する。これにより、2つの分散板35A、35Bの間で対流が生じて、現像剤が気流に乗って持ち上げられた後に落下する。このとき、トナーとキャリアとの重さが異なるために、それぞれ対流する速度も異なってトナーとキャリアとの接触回数が増加する。そのため、トナーとキャリアとの摩擦が促進されて、最終的に現像剤混合部34から排出される現像剤の帯電性が向上する。
As shown in FIG. 9, in the fourth embodiment, a gas feeding means 47 (air feeding device) is installed in the
以上説明したように、本実施の形態4においても、前記各実施の形態と同様に、現像部23とは別に現像剤混合部34を設けて、その現像剤混合部34において現像剤及びトナーを自重落下させて分散板35A、35B(分散・混合部)で現像剤及びトナーを互いに衝突させて分散・混合させている。これによって、現像剤に与えるストレスが小さくなり、比較的簡易な構成で駆動エネルギーの消費が少なくなり、補給トナーが充分に現像剤に分散・混合されてトナー飛散や地肌汚れ等の不具合を確実に軽減することができる。
As described above, also in the fourth embodiment, similarly to the above-described embodiments, the
実施の形態5.
図10及び図11にて、この発明の実施の形態5について詳細に説明する。
図10は、実施の形態5における現像装置の現像剤混合部の一部を示す断面図であって、前記実施の形態1における図4に対応する図ある。図11は、現像剤混合部の一部を示す斜視図である。本実施の形態5の現像装置は、2つの分散板35A、35Bの間にすり鉢状部材37と円錐状部材38とが設置されている点が、前記実施の形態1のものとは相違する。
Embodiment 5. FIG.
A fifth embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS.
FIG. 10 is a cross-sectional view showing a part of the developer mixing portion of the developing device in the fifth embodiment, and corresponds to FIG. 4 in the first embodiment. FIG. 11 is a perspective view showing a part of the developer mixing section. The developing device of the fifth embodiment is different from that of the first embodiment in that a mortar-shaped
図10及び図11に示すように、本実施の形態5では、現像剤混合部34にすり鉢状部材37(傾斜部材)及び円錐状部材38が設置されている。すり鉢状部材37は、第1の分散板35Aの鉛直方向下方に配設されるとともに、その底部に貫通穴37aが形成されている。円錐状部材38は、すり鉢状部材37の鉛直方向下方であって第2の分散板35Bの鉛直方向上方に複数配設されている。複数の円錐状部材38は、その頂点が鉛直方向上方(すり鉢状部材37の側である。)に向くように配設されている。
As shown in FIGS. 10 and 11, in the fifth embodiment, a mortar-shaped member 37 (inclined member) and a
このような構成により、第1の分散板35Aを通過した現像剤は、すり鉢状部材37の傾斜面に沿って貫通穴37aの位置に集まる。そして、現像剤は貫通穴37aから下方に落下して、複数の円錐状部材38の頂点に衝突しながら水平方向に均等に分散される。このように、本実施の形態5における現像剤混合部34では、現像剤混合部34の壁面近傍の現像剤と中心部近傍の現像剤とが強制的に混合されるために、最終的に現像剤混合部34から排出される現像剤の混合状態がさらに向上する。
With such a configuration, the developer that has passed through the
以上説明したように、本実施の形態5においても、前記各実施の形態と同様に、現像部23とは別に現像剤混合部34を設けて、その現像剤混合部34において現像剤及びトナーを自重落下させて分散板35A、35B(分散・混合部)で現像剤及びトナーを互いに衝突させて分散・混合させている。これによって、現像剤に与えるストレスが小さくなり、比較的簡易な構成で駆動エネルギーの消費が少なくなり、補給トナーが充分に現像剤に分散・混合されてトナー飛散や地肌汚れ等の不具合を確実に軽減することができる。
As described above, also in the fifth embodiment, as in each of the above embodiments, the
なお、本発明が前記各実施の形態に限定されず、本発明の技術思想の範囲内において、前記各実施の形態の中で示唆した以外にも、前記各実施の形態は適宜変更され得ることは明らかである。また、前記構成部材の数、位置、形状等は前記各実施の形態に限定されず、本発明を実施する上で好適な数、位置、形状等にすることができる。 It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiments, and within the scope of the technical idea of the present invention, the embodiments can be modified as appropriate in addition to those suggested in the embodiments. Is clear. In addition, the number, position, shape, and the like of the constituent members are not limited to the above embodiments, and can be set to a number, position, shape, and the like that are suitable for carrying out the present invention.
1 画像形成装置本体(装置本体)、
20、20Y、20M、20C、20BK プロセスカートリッジ、
21 感光体ドラム(像担持体)、
23、23Y、23M、23C、23BK 現像部、
23a 現像ローラ、 23b 供給スクリュ、 23c 回収スクリュ、
23d ドクターブレード、 23e 供給部、 23f 回収部、
32 回収管(第1搬送部)、 33 供給管(第2搬送部)、
34 現像剤混合部、
34a 現像剤供給口、 34b トナー補給口、
34c 現像剤排出口、 34d キャリア補給口、
34e シャッタ(現像剤排出手段)、
35、35A、35B 分散板(分散・混合部、板状部材)、 36 貫通穴、
37 すり鉢状部材、 37a 貫通穴、
38 円錐状部材、 40 透磁率センサ(トナー濃度検知手段)、
44、44Y、44M、44C、44B トナー収容部、
45 キャリア収容部、 46 加振手段、 47 気体送入手段、
G 2成分現像剤(現像剤)、 C キャリア、 T トナー。
1 image forming apparatus body (apparatus body),
20, 20Y, 20M, 20C, 20BK Process cartridge,
21 Photosensitive drum (image carrier),
23, 23Y, 23M, 23C, 23BK Development section,
23a Developing roller, 23b Supply screw, 23c Recovery screw,
23d doctor blade, 23e supply unit, 23f recovery unit,
32 collection pipe (first transport section), 33 supply pipe (second transport section),
34 Developer mixing section,
34a developer supply port, 34b toner supply port,
34c Developer discharge port, 34d Carrier supply port,
34e shutter (developer discharging means),
35, 35A, 35B Dispersion plate (dispersion / mixing part, plate-like member), 36 Through hole,
37 mortar-shaped member, 37a through hole,
38 conical member, 40 permeability sensor (toner concentration detection means),
44, 44Y, 44M, 44C, 44B Toner container,
45 carrier accommodating portion, 46 excitation means, 47 gas feeding means,
G Two-component developer (developer), C carrier, T toner.
Claims (10)
トナーを収容するトナー収容部と、
前記現像部から第1搬送部によって搬送されて現像剤供給口を介して供給された現像剤と、前記トナー収容部からトナー補給口を介して供給されたトナーと、を混合した後の現像剤を現像剤排出口から排出する現像剤混合部と、
前記現像剤排出口から排出された現像剤を前記現像部に向けて搬送する第2搬送部と、
を備え、
前記現像剤混合部は、前記現像剤供給口を介して供給される現像剤と前記トナー補給口を介して供給されるトナーとを自重落下させるとともに、その落下経路中に当該現像剤及び当該トナーが互いに衝突して分散・混合される分散・混合部を備え、
前記第1搬送部によって搬送された現像剤のトナー濃度を検知するトナー濃度検知手段を前記現像剤供給口の近傍に設けたことを特徴とする現像装置。 A developer that contains a developer composed of a toner and a carrier, and that develops a latent image formed on the image carrier;
A toner container for containing toner;
The developer after mixing the developer conveyed from the developing unit by the first conveying unit and supplied through the developer supply port with the toner supplied from the toner storage unit through the toner replenishing port. A developer mixing section for discharging the developer from the developer discharge port;
A second transport unit that transports the developer discharged from the developer discharge port toward the developing unit;
With
The developer mixing unit causes the developer supplied via the developer supply port and the toner supplied via the toner supply port to fall by its own weight, and the developer and the toner in the dropping path. Equipped with a dispersion / mixing part that collides with each other and is dispersed / mixed,
A developing device comprising: a toner concentration detecting means for detecting a toner concentration of the developer conveyed by the first conveying unit in the vicinity of the developer supply port.
トナーを収容するトナー収容部と、
前記現像部から第1搬送部によって搬送されて現像剤供給口を介して供給された現像剤と、前記トナー収容部からトナー補給口を介して供給されたトナーと、を混合した後の現像剤を現像剤排出口から排出する現像剤混合部と、
前記現像剤排出口から排出された現像剤を前記現像部に向けて搬送する第2搬送部と、
を備え、
前記現像剤混合部は、
前記現像剤供給口を介して供給される現像剤と前記トナー補給口を介して供給されるトナーとを自重落下させるとともに、その落下経路中に当該現像剤及び当該トナーが互いに衝突して分散・混合される分散・混合部と、
その内部に気体を送入する気体送入手段と、
を具備したことを特徴とする現像装置。 A developer that contains a developer composed of a toner and a carrier, and that develops a latent image formed on the image carrier;
A toner container for containing toner;
The developer after mixing the developer conveyed from the developing unit by the first conveying unit and supplied through the developer supply port with the toner supplied from the toner storage unit through the toner replenishing port. A developer mixing section for discharging the developer from the developer discharge port;
A second transport unit that transports the developer discharged from the developer discharge port toward the developing unit;
With
The developer mixing part
The developer supplied through the developer supply port and the toner supplied through the toner replenishing port are dropped by their own weight, and the developer and the toner collide with each other in the dropping path to disperse / A dispersion / mixing section to be mixed;
Gas feeding means for feeding gas into the interior;
A developing device comprising:
トナーを収容するトナー収容部と、
前記現像部から第1搬送部によって搬送されて現像剤供給口を介して供給された現像剤と、前記トナー収容部からトナー補給口を介して供給されたトナーと、を混合した後の現像剤を現像剤排出口から排出する現像剤混合部と、
前記現像剤排出口から排出された現像剤を前記現像部に向けて搬送する第2搬送部と、
を備え、
前記現像剤混合部は、
前記現像剤供給口を介して供給される現像剤と前記トナー補給口を介して供給されるトナーとを自重落下させるとともに、その落下経路中に当該現像剤及び当該トナーが互いに衝突して分散・混合されるように複数の貫通穴が形成された板状部材と、
前記板状部材の鉛直方向上方又は鉛直方向下方に配設されるとともに、底部に貫通穴を有し、当該貫通穴に向かう傾斜面を有する傾斜部材と、
前記傾斜部材の鉛直方向下方に配設されるとともに、頂点を鉛直方向上方に向けた錐状部材と、
を具備したことを特徴とする現像装置。 A developer that contains a developer composed of a toner and a carrier, and that develops a latent image formed on the image carrier;
A toner container for containing toner;
The developer after mixing the developer conveyed from the developing unit by the first conveying unit and supplied through the developer supply port with the toner supplied from the toner storage unit through the toner replenishing port. A developer mixing section for discharging the developer from the developer discharge port;
A second transport unit that transports the developer discharged from the developer discharge port toward the developing unit;
With
The developer mixing part
The developer supplied through the developer supply port and the toner supplied through the toner replenishing port are dropped by their own weight, and the developer and the toner collide with each other in the dropping path to disperse / A plate-like member in which a plurality of through holes are formed so as to be mixed;
An inclined member that is disposed vertically above or below the plate-like member, has a through hole at the bottom, and has an inclined surface facing the through hole,
A conical member disposed below the inclined member in the vertical direction and having a vertex directed upward in the vertical direction;
A developing device comprising:
前記複数の板状部材は、鉛直方向に隣り合う板状部材における前記複数の貫通穴が互いに鉛直方向に重ならないように配設されたことを特徴とする請求項3に記載の現像装置。 The developer mixing section includes a plurality of the plate-like members in the vertical direction,
The developing device according to claim 3, wherein the plurality of plate-like members are arranged such that the plurality of through holes in the plate-like members adjacent in the vertical direction do not overlap each other in the vertical direction.
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