JP4873540B2 - 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に設置される現像装置と、それを備えたプロセスカートリッジ及び画像形成装置と、に関するものである。 BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a developing device installed in an image forming apparatus using an electrophotographic system such as a copying machine, a printer, a facsimile, or a multifunction machine thereof, and a process cartridge and an image forming apparatus including the developing device It is.
従来から、複写機、プリンタ等の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(外添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。
このような2成分現像方式の現像装置において、回転軸に対して傾斜した複数の楕円板が回転軸方向に間隔を空けて配設された撹拌部材を用いて、装置内に収容された現像剤を回転軸方向(長手方向)に撹拌する技術が知られている(例えば、特許文献1参照。)。
Conventionally, in an image forming apparatus such as a copying machine or a printer, a developing device containing a two-component developer composed of a non-magnetic toner and a magnetic carrier (including a case where an external additive or the like is added) is often used. ing.
In such a two-component developing system developing device, a developer housed in the device using a stirring member in which a plurality of ellipsoidal plates inclined with respect to the rotating shaft are arranged at intervals in the rotating shaft direction. Is known in the art (see, for example, Patent Document 1).
詳しくは、現像装置には、現像剤担持体(現像ローラ)、現像剤を現像ローラに向けて搬送・供給する供給部材(パドルローラ)、現像剤を回転軸方向(長手方向)に撹拌する撹拌部材(撹拌パドル)、装置内に収容された現像剤のトナー濃度を検知する検知手段(トナー濃度センサ)、等が設置されている。 Specifically, the developing device includes a developer carrying member (developing roller), a supply member (paddle roller) for transporting and supplying the developer toward the developing roller, and stirring for stirring the developer in the rotation axis direction (longitudinal direction). A member (agitating paddle), a detecting means (toner concentration sensor) for detecting the toner concentration of the developer accommodated in the apparatus, and the like are installed.
このように構成された現像装置は、トナー濃度センサによって検知されるトナー濃度に応じて、現像装置に設けられたトナー補給口から装置内に適宜にトナーが補給される。補給されたトナーは、現像装置内の現像剤とともに、撹拌部材やパドルローラ等によって、長手方向とそれに直交する方向に撹拌・混合される。そして、摩擦帯電してキャリアに吸着したトナーが、パドルローラによってキャリアとともに現像ローラに供給され、その現像剤が現像ローラ上に担持される。現像ローラに担持された現像剤は、ドクターブレードによって適量に規制された後に、その現像剤中のトナーが感光体ドラム(像担持体)との対向位置で感光体ドラム上の潜像に付着する。ここで、トナー濃度センサは、その検知精度を高めるために撹拌部材に対向する位置に配設される場合が多い。 In the developing device configured as described above, toner is appropriately supplied into the device from a toner supply port provided in the developing device in accordance with the toner density detected by the toner density sensor. The replenished toner is agitated and mixed in the longitudinal direction and a direction orthogonal to the longitudinal direction by a stirring member, a paddle roller, and the like together with the developer in the developing device. Then, the toner that is frictionally charged and adsorbed on the carrier is supplied to the developing roller together with the carrier by the paddle roller, and the developer is carried on the developing roller. After the developer carried on the developing roller is regulated to an appropriate amount by the doctor blade, the toner in the developer adheres to the latent image on the photosensitive drum at a position facing the photosensitive drum (image carrier). . Here, the toner concentration sensor is often disposed at a position facing the stirring member in order to increase the detection accuracy.
上述した従来の現像装置は、画像形成装置の高速化にともない撹拌部材の回転数を高くすると、出力画像上に楕円板ピッチ(撹拌部材に設けられた楕円板同士の間隔である。)のムラ画像が発生する場合があった。これは、撹拌部材の高速回転化にともない撹拌部材による回転軸方向の撹拌性が大きくなり過ぎて、装置内の現像剤の剤面に楕円板ピッチ状の大きな高低差が生じてしまうためである。 In the conventional developing device described above, when the rotation speed of the stirring member is increased as the speed of the image forming apparatus increases, the unevenness of the elliptic plate pitch (the interval between the elliptic plates provided on the stirring member) appears on the output image. An image sometimes occurred. This is because, as the stirring member is rotated at a higher speed, the stirring property in the rotation axis direction by the stirring member becomes too large, and a large height difference of an elliptical plate pitch occurs on the developer surface of the developer in the apparatus. .
このような現象を回避するために、撹拌部材に設けられた楕円板の傾斜角(回転軸に対する傾斜角である。)を大きくして、撹拌部材による回転軸方向の撹拌性を適正化する方策が考えられる。
しかし、楕円板の傾斜角を大きくした場合には、撹拌部材に対向するトナー濃度センサ(検知手段)近傍における現像剤の流れが停滞ぎみになって、トナー濃度センサによる検知精度が低下してしまう(トナー濃度センサの追従性が低下してしまう。)。トナー濃度センサの検知精度が低下すると、現像装置内に過剰にトナーが補給されて狙いのトナー濃度よりも高くなって、出力画像上や像担持体上に地肌汚れ(トナーの付着を予定していない領域にトナーが付着する現象である。)が発生したり、現像装置からトナーが飛散したりしてしまう。
In order to avoid such a phenomenon, a method of optimizing the stirring property in the rotation axis direction by the stirring member by increasing the inclination angle of the elliptical plate provided on the stirring member (the inclination angle with respect to the rotation axis). Can be considered.
However, when the inclination angle of the elliptical plate is increased, the developer flow in the vicinity of the toner concentration sensor (detecting means) facing the stirring member becomes stagnant, and the detection accuracy by the toner concentration sensor decreases. (Followability of the toner density sensor is deteriorated). When the detection accuracy of the toner density sensor is lowered, the toner is excessively replenished in the developing device and becomes higher than the target toner density, and background stains (toner adhesion is scheduled on the output image and the image carrier). This is a phenomenon in which toner adheres to a non-existing area.) Or toner is scattered from the developing device.
このようにトナー濃度センサの検知精度が低下してしまう現象は、特に、現像装置からのトナー消費がほとんどされない空回転時(現像工程をおこなうことなく現像装置が駆動されるときである。)に顕著にあらわれる。このような現像装置の空回転は、記録媒体の搬送経路が長く設定されている画像形成装置(例えば、フィニッシャ等の後処理装置や両面プリント用の搬送経路が設けられている画像形成装置である。)等では頻繁におこなわれるために、上述の問題は特に無視できないものになる。 The phenomenon in which the detection accuracy of the toner density sensor is reduced in this way is particularly during idling when the toner from the developing device is hardly consumed (when the developing device is driven without performing the developing step). It appears prominently. Such idling rotation of the developing device is an image forming apparatus in which a recording medium conveyance path is set long (for example, an image forming apparatus provided with a post-processing apparatus such as a finisher or a conveyance path for double-sided printing. Etc.), the above-mentioned problems are not particularly negligible.
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、装置が高速化された場合等であっても、出力画像上にピッチ状のムラ画像が生じることがなく、トナー濃度を検知する検知手段の検知精度が高精度化かつ安定化して地肌汚れやトナー飛散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. Even when the speed of the apparatus is increased, a pitch-like uneven image is not generated on the output image, and the toner density is reduced. An object of the present invention is to provide a developing device, a process cartridge, and an image forming apparatus in which the detection accuracy of the detection means for detecting is highly accurate and stable, and does not cause background contamination or toner scattering.
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た潜像を現像する現像装置であって、回転軸に対して傾斜した複数の楕円板が回転軸方向に間隔を空けて配設されるとともに前記現像剤を回転軸方向に撹拌する撹拌部材と、前記撹拌部材に対向するとともに前記現像剤のトナー濃度を検知する検知手段と、を備え、前記撹拌部材は、その回転径に対して前記検知手段側に突出するとともに回転軸方向にみて前記検知手段の検知面の一部に対向する突出部を前記撹拌部材の回転方向に180度ずれるように2つ備え、前記2つの突出部のうち一方の突出部は回転軸方向にみて前記検知手段の検知面の中心から一端にかけて対向するように配設され、前記2つの突出部のうち他方の突出部は回転軸方向にみて前記検知手段の検知面の中心から他端にかけて対向するように配設されたものである。 According to a first aspect of the present invention, there is provided a developing device for developing a latent image formed on an image carrier while containing a developer composed of toner and a carrier, and having a rotating shaft as a developing device. A plurality of elliptical plates that are inclined with respect to the rotation axis direction are disposed at intervals, and a stirring member that stirs the developer in the rotation axis direction, and is opposed to the stirring member and has a toner concentration in the developer. comprising a detection means for detecting that the said stirring member, the stirring projections facing a portion of the detection surface of the detection means as viewed in the rotation axis direction with projecting the detection means side with respect to the rotation diameter Two are provided so as to be shifted by 180 degrees in the rotation direction of the member, and one of the two protrusions is disposed so as to be opposed from the center of the detection surface of the detection means to one end when viewed in the rotation axis direction. The two The other projecting portion of the output portion is one which is arranged so as to face toward the other end from the center of the detection surface of the detection means as viewed in the rotation axis direction.
また、請求項2記載の発明にかかる現像装置は、前記請求項1に記載の発明において、前記撹拌部材は、前記複数の楕円板の外周部を回転軸方向に結ぶリブ部を回転方向に複数備え、前記突出部は、前記リブ部に配設されたものである。 The developing device according to a second aspect of the present invention is the developing device according to the first aspect, wherein the stirring member includes a plurality of rib portions in the rotation direction that connect outer peripheral portions of the plurality of elliptic plates in the rotation axis direction. And the protrusion is disposed on the rib portion.
また、請求項3記載の発明にかかる現像装置は、前記請求項2に記載の発明において、前記撹拌部材は、前記突出部が配設された前記リブ部が前記回転軸に対して傾斜するように形成されたものである。 According to a third aspect of the present invention, there is provided the developing device according to the second aspect , wherein the stirring member is configured such that the rib portion on which the protruding portion is disposed is inclined with respect to the rotation shaft. It is formed.
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1〜請求項3のいずれかに記載の発明において、前記突出部は、その長さが回転軸方向にみて前記検知手段の検知面の長さよりも短くなるように形成されたものである。 According to a fourth aspect of the present invention, in the developing device according to any one of the first to third aspects , the length of the protruding portion is detected by the detecting means when viewed in the direction of the rotation axis. It is formed so as to be shorter than the length of the surface.
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1〜請求項4のいずれかに記載の発明において、前記撹拌部材の回転数を可変する可変手段を備え、前記可変手段は、前記像担持体上に形成された潜像を現像する現像工程をおこなうために装置が駆動されているときの前記撹拌部材の回転数が現像工程をおこなうことなく装置が駆動されているときの前記撹拌部材の回転数よりも高くなるように制御するものである。 A developing device according to a fifth aspect of the present invention is the developing device according to any one of the first to fourth aspects, further comprising: a variable unit that varies the number of rotations of the stirring member. The rotation speed of the agitating member when the apparatus is driven to perform a developing process for developing the latent image formed on the image carrier when the apparatus is driven without performing the developing process. Control is performed so as to be higher than the rotational speed of the stirring member.
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、前記撹拌部材は、前記回転軸に対する前記楕円板の傾斜角が60±15度となり、前記複数の楕円板の回転軸方向の間隔が15±10mmとなるように形成されたものである。 The developing device according to claim 6 is the developing device according to any one of claims 1 to 5, wherein the stirring member has an inclination angle of the elliptical plate with respect to the rotation axis of 60 ± 15. The interval between the plurality of elliptical plates in the direction of the rotation axis is 15 ± 10 mm.
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、前記検知手段を、磁気センサとしたものである。 A developing device according to a seventh aspect of the invention is the developing device according to any one of the first to sixth aspects, wherein the detection means is a magnetic sensor.
また、請求項8記載の発明にかかるプロセスカートリッジは、画像形成装置本体に対して着脱自在に設置されるプロセスカートリッジであって、請求項1〜請求項7のいずれかに記載の現像装置を備えたものである。 A process cartridge according to an eighth aspect of the present invention is a process cartridge that is detachably installed on the main body of the image forming apparatus, and includes the developing device according to any one of the first to seventh aspects. It is a thing.
また、請求項9記載の発明にかかる画像形成装置は、請求項1〜請求項7のいずれかに記載の現像装置を備えたものである。 An image forming apparatus according to a ninth aspect of the invention includes the developing device according to any one of the first to seventh aspects.
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装置(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 device (developing unit) that develops a latent image formed on the image carrier, and a cleaning on the image carrier. It is defined as a unit in which at least one of the cleaning unit and the image carrier are integrated and configured to be detachable from the image forming apparatus main body.
本発明は、撹拌部材の回転径に対して検知手段側に突出するとともに検知手段の検知面の一部に対向する突出部を、撹拌部材の回転方向に複数設置しているために、検知手段近傍の現像剤の流動性を効率的に向上させることができる。これにより、装置が高速化された場合等であっても、出力画像上にピッチ状のムラ画像が生じることがなく、トナー濃度を検知する検知手段の検知精度が高精度化かつ安定化して地肌汚れやトナー飛散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。 Since the present invention has a plurality of protrusions protruding in the rotation direction of the stirring member and projecting toward the detection means side and facing a part of the detection surface of the detection means, the detection means The fluidity of the nearby developer can be improved efficiently. As a result, even when the speed of the apparatus is increased, a pitch-like uneven image is not generated on the output image, and the detection accuracy of the detection means for detecting the toner density is improved and stabilized. It is possible to provide a developing device, a process cartridge, and an image forming apparatus that are free from dirt and toner scattering.
実施の形態.
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。
Embodiment.
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.
まず、図1にて、本実施の形態における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、50は画像形成装置としてのデジタル複写機の装置本体、51はセットされた原稿Dを原稿読込部52に搬送する原稿搬送部、52は原稿Dの画像情報を光学的に読み込む原稿読込部、53は原稿読込部52で読み込んだ画像情報に基いた露光光Lを感光体ドラム54上に照射する露光部、54は像担持体としての感光体ドラム、55は感光体ドラム54上を帯電する帯電部、58は感光体ドラム54上に形成されたトナー像を記録媒体Pに転写する転写部、59は感光体ドラム54上の未転写トナーを回収するクリーニング部、61〜64は転写紙等の記録媒体Pが収納された給紙部、65は記録媒体P上の未定着トナーを定着する定着部、70は現像装置80内の気体を吸気する吸気装置、80は感光体ドラム54上に形成された静電潜像を現像する現像装置(現像部)、120は複数のトナーボトル121が設置されたトナーバンク、122はクリーニング部59や転写部58で回収された廃トナーを収納する廃トナーボトルを示す。
First, referring to FIG. 1, the configuration and operation of the entire image forming apparatus according to the present embodiment will be described.
In FIG. 1, 50 is a main body of a digital copying machine as an image forming apparatus, 51 is a document conveying unit that conveys a set document D to a
図1を参照して、画像形成装置における、通常の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52上を通過する。このとき、原稿読込部52では、上方を通過する原稿Dの画像情報が光学的に読み取られる。
そして、原稿読込部52で読み取られた光学的な画像情報は、電気信号に変換された後に、露光部53(書込部)に送信される。そして、露光部53からは、その電気信号の画像情報に基づいたレーザ光等の露光光Lが、感光体ドラム54上に向けて発せられる。
With reference to FIG. 1, an operation during normal image formation in the image forming apparatus will be described.
First, the document D is conveyed from the document table in the direction of the arrow in the drawing by the conveyance roller of the
Then, the optical image information read by the
一方、感光体ドラム54は、図中の時計方向に回転しており、まず、帯電部55との対向位置でその表面が一様に帯電される。そして、帯電部55で帯電された感光体ドラム54表面は、露光光Lの照射位置に達する。そして、この位置で原稿Dの画像情報に対応した静電潜像が形成される。
On the other hand, the
その後、潜像が形成された感光体ドラム54表面は、現像装置80との対向位置に達する。そして、現像装置80によって、感光体ドラム54上の潜像が現像される。
ここで、現像装置80内のトナーは、トナー補給部から供給されたトナーとともに、パドルローラ等によってキャリアと混合される。そして、摩擦帯電したトナーは、キャリアとともに現像ローラ上に供給される。トナー補給部のトナーは、現像装置80内のトナーの消費にともない、現像装置80内に適宜に供給されるものである。現像装置80内のトナーの消費は、現像装置80内に設置されたトナー濃度センサによって検出される。さらに、トナー補給部内のトナーは、複数のトナーボトル121が着脱自在に設置されたトナーバンク120から適宜に補給されるものである。
Thereafter, the surface of the
Here, the toner in the developing
その後、現像装置80で現像された感光体ドラム54表面は、転写部58との対向位置に達する。そして、この位置で、記録媒体P上に感光体ドラム54上のトナー像が転写される。このとき、感光体ドラム54上には、記録媒体Pに転写されない未転写トナーが僅かながら残存する。
Thereafter, the surface of the
その後、転写部58を通過した未転写トナーを有する感光体ドラム54表面は、クリーニング部59との対向位置に達する。そして、感光体ドラム54に当接するクリーニングブレードにより、未転写トナーがクリーニング部59内に回収される。なお、クリーニング部59で回収されたトナーは、廃トナーとして、不図示の廃トナー搬送経路を経て廃トナーボトル122に向けて搬送される。
その後、クリーニング部59を通過した感光体ドラム54表面は、不図示の除電部に達する。そして、ここで感光体ドラム54表面の電位は除電されて、一連の作像プロセスを終了する。
Thereafter, the surface of the
Thereafter, the surface of the
一方、転写部58に搬送される記録媒体Pは、次のように動作する。
まず、複数の給紙部61〜64のうち、1つの給紙部が自動又は手動で選択される(例えば、上段の給紙部61が選択されたものとする。)。
そして、給紙部61に収納された記録媒体Pの1枚が、搬送経路Kの位置に向けて搬送される。
On the other hand, the recording medium P conveyed to the
First, one of the plurality of
Then, one of the recording media P stored in the
その後、搬送経路Kを通過した記録媒体Pは、レジストローラの位置に達する。そして、レジストローラの位置に達した記録媒体Pは、感光体ドラム54上に形成されたトナー像と位置合わせをするためにタイミングを合わせて、転写位置(転写部58と感光体ドラム54との対向位置である。)に向けて搬送される。
そして、転写工程後の記録媒体Pは、転写部58の位置を通過した後に、搬送経路を経て定着部65に達する。そして、この位置で、記録媒体P上の未定着トナー像が熱と圧力とによって定着される。その後、定着工程後の記録媒体Pは、出力画像として装置本体1から排出される。
こうして、一連の画像形成プロセスが完了する。
なお、本実施の形態における画像形成装置は、高速機であって、記録媒体Pの搬送速度(又は、感光体ドラム54の外周面における線速)が630mm/秒程度に設定されている。
Thereafter, the recording medium P that has passed through the conveyance path K reaches the position of the registration roller. Then, the recording medium P that has reached the position of the registration roller is timed to align with the toner image formed on the
Then, the recording medium P after the transfer process passes through the position of the
Thus, a series of image forming processes is completed.
The image forming apparatus in the present embodiment is a high-speed machine, and the conveyance speed of the recording medium P (or the linear speed on the outer peripheral surface of the photosensitive drum 54) is set to about 630 mm / second.
ここで、図1を参照して、吸気装置70は、主として、ダクト75、吸気チューブ71、エアーポンプ72(ダイヤフラム式エアーポンプ)、排気チューブ73、回収タンク74等で構成されている。
ダクト75は、現像装置80内に連通するように、現像装置80の開口部に着脱自在に接続されている。排気チューブ71は、フレキシブルな材料で形成されていて、ダクト75から吸引した空気(現像装置80内に浮遊するトナーも同時に吸引される。)をエアーポンプ72まで搬送する。
Here, referring to FIG. 1, the
The
エアーポンプ72は、吸気弁と排気弁とを備えたポンプ本体、ポンプ本体の凹部に覆設されたゴム材料、ゴム材料を可動させてポンプ本体の内容積を変化させる駆動部等で構成される。
排気チューブ73は、フレキシブルな材料で形成されていて、エアーポンプ72から排出された空気(トナーも同時に排出される。)を回収タンク74まで搬送する。
The
The
回収タンク74は、給紙部61〜64の近傍であって、装置本体1に対して着脱自在に設置されている。回収タンク74には装置本体1外に連通する開口が設けられていて、その開口にはフィルタ74aが覆設されている。フィルタ74aは、PTFE(ポリテトラフロロエチレン)を延伸加工して形成される。フィルタ74aは、微細な連続多孔質構造を有していて、空気を通してトナーを捕集する。
The collection tank 74 is disposed in the vicinity of the
このように構成された吸気装置70は、先に説明した画像プロセスがおこなわれている間、エアーポンプ72が稼働して現像装置80内を吸気する。これにより、感光体ドラム54に対向する現像ローラ81、82が設置された現像装置80の開口86(図2を参照できる。)では、現像装置80外から現像装置80内への吸い込み気流が発生して、開口86からのトナー飛散が低減される。
In the
ダクト75から吸気された現像装置80内の空気は、吸気チューブ71、エアーポンプ72、排気チューブ73を通過して回収タンク74内に搬送される。このとき、現像装置80内の空気とともに現像装置80内で浮遊していたトナーも、回収タンク74に搬送される。そして、回収タンク74に搬送された空気は、フィルタ74aを通過して装置本体1外に排出される。回収タンク74に搬送されたトナーは、フィルタ74aに捕集されて回収タンク74内に蓄積される。
The air in the developing
次に、図2にて、現像装置80の構成・動作について、さらに詳しく説明する。
図2を参照して、81は感光体ドラム54に対向する現像剤担持体としての第1現像ローラ、82は感光体ドラム54に対向する現像剤担持体としての第2現像ローラ、83は第1現像ローラ81に現像剤を供給する供給部材としてのパドルローラ、84は回転軸方向(長手方向)に複数の楕円板84aを有する撹拌部材としての撹拌ローラ、85は第1現像ローラ81に先端部が対向するように配設されたドクターブレード、86は第1現像ローラ81及び第2現像ローラ82が露呈する開口、87は感光体ドラム54に向けて突出して当接する入口シール、88は現像剤を長手方向に撹拌するための撹拌板、89は現像剤を長手方向に撹拌するための搬送スクリュ、100は現像装置80内に収容された現像剤のトナー濃度を検知する検知手段としてのトナー濃度センサ(磁気センサ)、を示す。
現像装置80内には、磁性材としてのキャリア(磁性キャリア)と、トナー(非磁性トナー)と、を有する現像剤(2成分現像剤)が収容されている。
Next, the configuration and operation of the developing
Referring to FIG. 2, 81 is a first developing roller as a developer carrying member facing the
In the developing
2つの現像ローラ81、82は、図2中の矢印方向に回転している。現像剤は、矢印方向に回転する撹拌ローラ84及び搬送スクリュ89や撹拌板88によって、回転軸方向(長手方向)に均一に撹拌・混合される。そして、摩擦帯電してキャリアに吸着したトナーが、パドルローラ83(供給部材)によってキャリアとともに第1現像ローラ81に供給され、その現像剤が第1現像ローラ81上に担持される。
The two developing
このとき、トナー補給部90内に収容されたトナーが搬送部材91によって補給ローラ92(ノコ歯ローラ)の位置に搬送されて、補給ローラ92からスリット板93に形成された複数の孔部を介して現像装置80内に適宜にトナーが補給される。なお、トナー補給部90内のトナーは、現像装置80内のトナー濃度(現像剤中のトナーの割合である。)を検知するトナー濃度センサ100の検知結果に基いて、現像装置80内に適宜に補給されるものである。
ここで、検知手段としてのトナー濃度センサ100は、その検知面100aの近傍を流動する現像剤の透磁率を検出して電圧に変換する磁気センサである。詳しくは、現像剤のトナー濃度が低い場合には透磁率の増加にともないトナー濃度センサ100のセンサ出力(出力電圧)が高くなって、現像剤のトナー濃度が高い場合には透磁率の減少にともないトナー濃度センサ100のセンサ出力(出力電圧)が低くなる。
At this time, the toner accommodated in the
Here, the
その後、第1現像ローラ81に担持された現像剤は、ドクターブレード85の位置で適量化された後に、感光体ドラム54との対向位置(第1現像領域である。)に達する。さらに、その対向位置を通過した現像剤は、第1現像ローラ81から第2現像ローラ82に移動した後に、感光体ドラム54との対向位置(第2現像領域である。)に達する。そして、それらの対向位置で、現像剤中のトナーが、感光体ドラム54表面に形成された静電潜像に付着する。こうして、現像装置80による現像工程が終了する。
なお、現像工程後の第2現像ローラ82上の現像剤は、第2現像ローラ82から離脱した後に、パドルローラ83によって撹拌ローラ84の位置まで搬送される。また、ドクターブレード85の位置で第1現像ローラ81から離脱した現像剤は、撹拌板88及び搬送スクリュ89によって長手方向に撹拌された後に、撹拌ローラ84の位置まで搬送される。
Thereafter, the amount of developer carried on the first developing
Note that the developer on the second developing
次に、本実施の形態において特徴的な、撹拌ローラ84の構成・動作について詳述する。
図3は、現像装置に設置される撹拌部材としての撹拌ローラ84(楕円板ローラ)を示す斜視図である。図4は、撹拌ローラ84の要部(トナー濃度センサ100が配設された位置近傍である。)を示す側面図である。
Next, the configuration and operation of the stirring
FIG. 3 is a perspective view showing a stirring roller 84 (elliptical plate roller) as a stirring member installed in the developing device. FIG. 4 is a side view showing a main part of the stirring roller 84 (near the position where the
図3及び図4を参照して、撹拌ローラ84は、回転軸84b(軸部)に対して傾斜した複数の楕円板84aが回転軸方向(図2の紙面垂直方向であって、図4の左右方向である。)に間隔を空けて配設されている。このように構成された撹拌ローラ84が回転軸84bを中心にして回転することで、現像剤が回転軸方向に撹拌・混合されて、現像装置80内に収容された現像剤のトナー濃度が回転軸方向で均一化される。
3 and 4, the stirring
ここで、本実施の形態において、撹拌ローラ84は、回転軸84bに対する楕円板84aの傾斜角が60度に設定されていて、複数の楕円板84aの回転軸方向の間隔(楕円板ピッチ)が15mmに設定されている。なお、本実施の形態のように高速の画像形成装置において、楕円ローラ84の高速回転化にともなう楕円板ピッチのムラ画像の発生を抑止するためには、楕円板84aの傾斜角を60±15度として、楕円板ピッチを15±10mmとすることが好ましい。
また、楕円板84aの外径は34mmに設定されていて、楕円板84aの肉厚は2mmに設定されている。さらに、撹拌ローラ84の回転数は、300〜460rpmに設定されている。
Here, in the present embodiment, the stirring
The outer diameter of the
図3及び図4を参照して、本実施の形態における撹拌ローラ84は、複数の楕円板84aの外周部を回転軸方向に結ぶリブ部84c(縦搬送手段)が回転方向に複数設置されている(回転方向に90度間隔で4本設けられている。)。このように撹拌ローラ84にリブ部84cを設けることで、楕円板84aによる回転軸方向の撹拌能力(横撹拌能力)に加えて、パドルローラ83方向への搬送能力(縦搬送能力)が得られることになる。すなわち、撹拌ローラ84によって回転軸方向に現像剤が撹拌されるとともに、供給部材としてのパドルローラ83に向けて現像剤が積極的に搬送されることになる。
With reference to FIGS. 3 and 4, the stirring
図2及び図4を参照して、トナー濃度センサ100は、撹拌ローラ84に対向する位置であって、回転軸方向のほぼ中央部に配設されている。なお、本実施の形態では、トナー濃度センサ100を撹拌ローラ84の下方に配設したが、トナー濃度センサ100を撹拌ローラ84の斜め下方(例えば、撹拌ローラ84の中心と検知面100aとを結ぶ仮想線分が垂線に対して20度傾斜する位置である。)に配設することもできる。
Referring to FIGS. 2 and 4,
図4を参照して、本実施の形態における撹拌ローラ84には、その回転径に対してトナー濃度センサ100側(楕円板84aの外周よりも外側である。)に突出するとともに回転軸方向にみてトナー濃度センサ100の検知面100aの一部に対向する突出部84dが回転方向に複数設けられている。
Referring to FIG. 4, the stirring
詳しくは、撹拌ローラ84には、その回転方向に180度ずれるように2つの突出部84dが配設されている。2つの突出部84dのうち一方の突出部(図4の下方にある突出部84dである。)は、回転軸方向にみて検知面100aの中心Yから一端(図4の左端である。)にかけて対向するように配設されている。これに対して、2つの突出部84dのうち他方の突出部(図4の上方にある突出部84dである。)は、回転軸方向にみて検知面100aの中心Yから他端(図4の右端である。)にかけて対向するように配設されている。
なお、突出部84dは、リブ部84c1上に一体的に形成されたものであって、その長さが回転軸方向にみて検知面100aの長さよりも短くなるように形成されている。また、突出部84dと検知面100aとのギャップGは、0.7mm程度に設定されている。
Specifically, the stirring
The protruding
このように構成された撹拌ローラ84の突出部84dは、楕円ローラ84の高速回転化にともなう楕円板ピッチのムラ画像の発生を抑止するために楕円板84aの傾斜角が大きく設定されている場合であっても、トナー濃度センサ100の近傍における現像剤の流動性を効率的に向上することができる。特に、突出部84dが検知面100aの全部ではなくて一部にのみ対向するように配設されるとともに、突出部84dが回転方向に間隔を空けて配設されることで、トナー濃度センサ100によって高精度にトナー濃度を検知するために必要である適度な現像剤の流動性が得られることになる。
When the
ここで、図4に示すように、撹拌ローラ84は、突出部84dが配設されたリブ部84c1と隣接する2つの楕円板84aと回転軸84bとで包囲される空間の面積(開口面積)が、突出部84dが配設されていないリブ部84cと隣接する2つの楕円板84aと回転軸84bとで包囲される空間の面積(開口面積)よりも、小さくなるように形成することが好ましい。これにより、トナー濃度センサ100近傍の現像剤の流動性をさらに効率的に向上させることができる。
さらに、撹拌ローラ84の回転径(楕円板84aの外径部である。)の周線速を、パドルローラ83の回転径(パドルローラ83の外径部である。)の周線速に対して、1/2以下に設定することが好ましい。これにより、撹拌ローラ84による横撹拌能力及び縦搬送能力を維持しつつ、トナー濃度センサ100近傍の現像剤の流動性を向上させることができる。
Here, as shown in FIG. 4, the stirring
Furthermore, the circumferential linear speed of the rotation diameter of the stirring roller 84 (the outer diameter portion of the
なお、本実施の形態では、図4に示すように、回転軸84bに対して平行に設置されたリブ部84c1上に矩形状の突出部84dを設けた。これに対して、図5に示すように、回転軸84bに対して傾斜するように設置されたリブ部84c1上に突出部84dを設けることもできる。このように構成された撹拌ローラ84(突出部84d及びリブ部84c1)であっても、本実施の形態のものと同様に、トナー濃度センサ100によって高精度にトナー濃度を検知するために必要である適度な現像剤の流動性が得られることになる。
In the present embodiment, as shown in FIG. 4, a rectangular protruding
図6は、上述した本実施の形態における効果を実験的に確認したものであって、トナー濃度センサ100(検知手段)の感度を示すグラフである。
図6において、横軸は現像装置80内に収容された現像剤のトナー濃度を示し、縦軸はトナー濃度センサ100のセンサ出力を示す。図6において、実線R1は本実施の形態における撹拌ローラ84において突出部84dが設けられたリブ部84c1近傍の開口面積を、突出部84dが設けられていないリブ部84c1近傍の開口面積と同等にしたときの、トナー濃度センサ100の感度を示すグラフである。実線R2は本実施の形態における撹拌ローラ84(図4のものである。)を用いたときの、トナー濃度センサ100の感度を示すグラフである。実線R3は本実施の形態における撹拌ローラ84(図4のものである。)を用いて、さらにその回転数を減速(78%程度の回転数である。)したときの、トナー濃度センサ100の感度を示すグラフである。図6におけるグラフの傾きが大きいほど、トナー濃度センサ100の感度(追従性)が高く、高精度にトナー濃度を検知できることになる。
FIG. 6 is a graph showing the sensitivity of the toner density sensor 100 (detection means), which is an experimental confirmation of the effects of the present embodiment described above.
In FIG. 6, the horizontal axis indicates the toner concentration of the developer accommodated in the developing
図6に示すように、本実施の形態における楕円ローラ84を用いることで、トナー濃度センサ100の充分な感度(追従性)が得られることがわかる。特に、実線R1と実線R2とを比較して、突出部84dが設けられたリブ部84c1近傍の開口面積を、突出部84dが設けられていないリブ部84c1近傍の開口面積よりも、小さくした方がトナー濃度センサ100の感度が高まることがわかる。さらに、実線R2と実線R3とを比較して、撹拌ローラ84の回転数を僅かに低くした方がトナー濃度センサ100の感度が高まることがわかる。
なお、上述した実線R1〜R3に係わる実験において、出力画像上に、楕円ローラ84の高速回転化にともなう楕円板ピッチのムラ画像の発生はまったくなかった。
As shown in FIG. 6, it can be seen that sufficient sensitivity (trackability) of the
In the experiment relating to the solid lines R1 to R3 described above, there was no occurrence of an uneven image of the elliptic plate pitch due to the high speed rotation of the
また、上述の実験において、突出部84dが設けられていない撹拌ローラ84を用いてトナー濃度センサ100の感度を確認したところ、トナー濃度制御の暴走(トナー濃度センサ100の追従性が低下して、トナー濃度が狙いよりも極端に高く制御されてしまう現象である。)してしまった。
さらに、上述の実験において、楕円板84aの傾斜角が45度であって楕円板ピッチが26mmに設定された撹拌ローラ84を用いて出力画像の画質を確認したところ、楕円板ピッチ(約26mmピッチである。)のムラ画像が発生してしまった。
Further, in the above experiment, when the sensitivity of the
Furthermore, in the above experiment, when the image quality of the output image was confirmed using the stirring
なお、上述したトナー濃度制御の暴走は、特に、現像装置80からのトナー消費がほとんどされない空回転時(現像工程をおこなうことなく現像装置80が駆動されるときである。)に顕著にあらわれる。具体的に、両面プリントモードや間欠プリントモード等をおこなうときには、現像装置80が空回転される比率が増加するために、トナー濃度制御の暴走が生じやすくなる。
このような現象を考慮して、撹拌ローラ84の回転数を可変する可変手段を設けて、現像工程をおこなっていないとき(空回転時である。)には撹拌ローラ84の回転数が通常時(現像工程をおこなっているときである。)の回転数よりも低くなるように制御することもできる。これにより、より高精度なトナー濃度制御が可能になる。
The runaway of toner density control described above is particularly noticeable during idle rotation (when the developing
In consideration of such a phenomenon, a variable means for changing the rotation speed of the stirring
以上説明したように、本実施の形態では、撹拌ローラ84(撹拌部材)の回転径に対してトナー濃度センサ100(検知手段)側に突出するとともにトナー濃度センサ100の検知面100aの一部に対向する突出部84dを、撹拌ローラ84の回転方向に複数設置しているために、トナー濃度センサ100近傍の現像剤の流動性を効率的に向上させることができる。これにより、画像形成装置が高速化された場合等であっても、出力画像上にピッチ状のムラ画像が生じることがなく、トナー濃度を検知するトナー濃度センサ100の検知精度が高精度化かつ安定化して、地肌汚れやトナー飛散の発生を抑止することができる。
As described above, in this embodiment, the toner protrudes toward the toner density sensor 100 (detecting means) with respect to the rotation diameter of the stirring roller 84 (stirring member) and is formed on a part of the
なお、本実施の形態では、現像装置80を、装置本体1に対して独立して着脱されるユニットとした。これに対して、現像装置80、感光体ドラム54、帯電部55、クリーニング部59を一体化して、プロセスカートリッジを構成することもできる。この場合にも、本実施の形態と同様の効果を得ることができる。
In the present embodiment, the developing
なお、本発明が本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、本実施の形態の中で示唆した以外にも、本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、形状等は本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 present embodiment, and it is obvious that the present embodiment can be modified as appropriate within the scope of the technical idea of the present invention, other than suggested in the present embodiment. is there. In addition, the number, position, shape, and the like of the constituent members are not limited to the present embodiment, and the number, position, shape, and the like suitable for implementing the present invention can be achieved.
50 画像形成装置本体(装置本体)、
54 感光体ドラム(像担持体)、 58 転写部、
80 現像装置(現像部)、 81 第1現像ローラ、 82 第2現像ローラ、
83 パドルローラ(供給部材)、
84 撹拌ローラ(撹拌部材)、
84a 楕円板、 84b 回転軸、
84c リブ部、 84c1 リブ部(センサ位置のリブ部)、
84d 突出部、
85 ドクターブレード、
86 開口、 87 入口シール、 88 撹拌板、
89 搬送スクリュ、 91 搬送部材、
92 補給ローラ、 93 スリット板
100 トナー濃度センサ(検知手段、磁気センサ)、 100a 検知面。
50 Image forming apparatus body (apparatus body),
54 photosensitive drum (image carrier), 58 transfer section,
80 developing device (developing part), 81 first developing roller, 82 second developing roller,
83 Paddle roller (supply member),
84 Stirring roller (stirring member),
84a elliptical plate, 84b rotation axis,
84c rib part, 84c1 rib part (rib part of sensor position),
84d protrusion,
85 doctor blade,
86 opening, 87 inlet seal, 88 stirring plate,
89 conveying screw, 91 conveying member,
92 Supply roller, 93
Claims (9)
回転軸に対して傾斜した複数の楕円板が回転軸方向に間隔を空けて配設されるとともに前記現像剤を回転軸方向に撹拌する撹拌部材と、
前記撹拌部材に対向するとともに前記現像剤のトナー濃度を検知する検知手段と、
を備え、
前記撹拌部材は、その回転径に対して前記検知手段側に突出するとともに回転軸方向にみて前記検知手段の検知面の一部に対向する突出部を前記撹拌部材の回転方向に180度ずれるように2つ備え、
前記2つの突出部のうち一方の突出部は回転軸方向にみて前記検知手段の検知面の中心から一端にかけて対向するように配設され、前記2つの突出部のうち他方の突出部は回転軸方向にみて前記検知手段の検知面の中心から他端にかけて対向するように配設されたことを特徴とする現像装置。 A developing device that stores a developer composed of toner and a carrier and develops a latent image formed on an image carrier,
A plurality of elliptical plates inclined with respect to the rotation axis are disposed at intervals in the rotation axis direction and a stirring member for stirring the developer in the rotation axis direction;
A detecting unit facing the stirring member and detecting a toner concentration of the developer;
With
The stirring member protrudes toward the detection means with respect to the rotation diameter, and a protruding portion facing a part of the detection surface of the detection means in the rotation axis direction is shifted by 180 degrees in the rotation direction of the stirring member. Two in preparation,
One of the two protrusions is disposed so as to face one end from the center of the detection surface of the detection means when viewed in the rotation axis direction, and the other protrusion of the two protrusions is the rotation shaft. A developing device, wherein the developing device is arranged so as to face from the center of the detection surface of the detection means to the other end when viewed in the direction .
前記突出部は、前記リブ部に配設されたことを特徴とする請求項1に記載の現像装置。The developing device according to claim 1, wherein the protruding portion is disposed on the rib portion.
前記可変手段は、前記像担持体上に形成された潜像を現像する現像工程をおこなうために装置が駆動されているときの前記撹拌部材の回転数が現像工程をおこなうことなく装置が駆動されているときの前記撹拌部材の回転数よりも高くなるように制御することを特徴とする請求項1〜請求項4のいずれかに記載の現像装置。The variable means is configured to drive the apparatus without rotating the stirring member during the developing process when the apparatus is driven to perform the developing process of developing the latent image formed on the image carrier. 5. The developing device according to claim 1, wherein the developing device is controlled so as to be higher than a rotational speed of the stirring member during the operation.
請求項1〜請求項7のいずれかに記載の現像装置を備えたことを特徴とするプロセスカートリッジ。A process cartridge comprising the developing device according to claim 1.
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