JP5459572B2 - Developing device, process cartridge, and image forming apparatus - Google Patents
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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、複数の搬送部材を用いて2成分現像剤を長手方向に循環させながら現像工程をおこなう現像装置、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。 The present invention relates to an image forming apparatus using an electrophotographic method such as a copying machine, a printer, a facsimile, or a multifunction machine thereof, and a developing device and a process cartridge installed therein, and more particularly, a plurality of conveying members. The present invention relates to a developing device, a process cartridge, and an image forming apparatus that perform a developing process while circulating a two-component developer in the longitudinal direction.
従来から、複写機、プリンタ等の画像形成装置において、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。)を収容して現像工程をおこなう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、装置の小型化を目的として、2つの搬送スクリュ(搬送部材)によって現像剤を現像装置の長手方向に循環させながら、現像ローラ(現像剤担持体)に現像剤を供給する技術が知られている(例えば、特許文献1、特許文献2等参照。)。
2. Description of the Related Art Conventionally, in an image forming apparatus such as a copying machine or a printer, a developing device that stores a two-component developer (including a case where an external additive or the like is added) composed of toner and a magnetic carrier and performs a developing process. Many are used.
In such a two-component development type developing device, for the purpose of reducing the size of the device, a developing roller (developer carrier) is circulated in the longitudinal direction of the developing device by two conveying screws (conveying members). There is known a technique for supplying a developer (see, for example, Patent Document 1 and Patent Document 2).
詳しくは、現像装置は、現像ローラ、2つの搬送スクリュ、ドクターブレード等で構成される。
そして、現像装置内におけるトナー消費に応じて、現像装置の一端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、2つの搬送スクリュによって、装置内を長手方向(現像ローラの長手方向と同方向である。)に循環しながら混合される。その混合された現像剤は、その一部が、一方の搬送スクリュに対向する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。
Specifically, the developing device includes a developing roller, two conveying screws, a doctor blade, and the like.
Then, according to toner consumption in the developing device, toner is appropriately supplied into the device from a toner supply port provided at one end of the developing device. The replenished toner is mixed with the developer in the developing device while being circulated in the longitudinal direction (the same direction as the longitudinal direction of the developing roller) by the two conveying screws. A part of the mixed developer is carried on a developing roller facing one conveying screw. 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). .
特許文献1等における現像装置には、第1搬送部材(第1搬送スクリュ)と第2搬送部材(第2搬送スクリュ)とが仕切部材を介して水平方向に並設されていて、この2つの搬送部材によって現像剤の循環経路を形成している。現像ローラに対向する第1搬送部材は、現像剤を長手方向に搬送しながら、現像ローラに現像剤を供給するとともに、現像ローラから離脱した現像剤を回収する。仕切部材を介して第1搬送部材に対向する第2搬送部材は、第1搬送部材による第1搬送経路の上流側に連通する中継部に向けて現像剤を長手方向(第1搬送部材による搬送方向とは逆方向である。)に搬送する。第1搬送部材による搬送経路(第1搬送経路)の下流側と第2搬送部材による搬送経路(第2搬送経路)の上流側とは第1中継部を介して連通している。そして、第1搬送経路の下流側に達した現像剤は、第1中継部を介して第2搬送経路の上流側に移動する。ここで、第2搬送経路の上流側には、トナー補給口が設けられていて、新品のトナー(補給トナー)が適宜に補給される。また、第1搬送経路の上流側と第2搬送経路の下流側とは第2中継部(中継部)を介して連通している。そして、第2搬送経路の下流側に達した現像剤は、第2中継部を介して第1搬送経路の上流側に移動する。 In the developing device in Patent Document 1 or the like, a first conveying member (first conveying screw) and a second conveying member (second conveying screw) are juxtaposed in a horizontal direction via a partition member. A developer circulation path is formed by the conveying member. The first conveying member facing the developing roller supplies the developer to the developing roller while collecting the developer in the longitudinal direction and collects the developer separated from the developing roller. The second conveying member facing the first conveying member via the partition member causes the developer to move in the longitudinal direction (conveyed by the first conveying member) toward the relay unit communicating with the upstream side of the first conveying path by the first conveying member. The direction is opposite to the direction.) The downstream side of the conveyance path (first conveyance path) by the first conveyance member and the upstream side of the conveyance path (second conveyance path) by the second conveyance member communicate with each other via the first relay unit. Then, the developer that has reached the downstream side of the first transport path moves to the upstream side of the second transport path via the first relay unit. Here, a toner replenishing port is provided on the upstream side of the second transport path, and new toner (supplementary toner) is appropriately replenished. Further, the upstream side of the first transport path and the downstream side of the second transport path communicate with each other via a second relay unit (relay unit). Then, the developer that has reached the downstream side of the second transport path moves to the upstream side of the first transport path via the second relay unit.
このような2つの搬送スクリュを搭載した2軸撹拌方式の現像装置は、現像剤を装置の長手方向に積極的に搬送しているので、長手方向の一部に現像剤の片寄りが発生する不具合が生じにくい。これにより、トナー補給口を、長手方向の全幅にわたって設けるのではなく、長手方向の一端に設けることができる。また、搬送スクリュは、短手方向(長手方向に直交する方向である。)の設置スペースをそれほど必要としない。したがって、現像装置及び画像形成装置を小型化することができる。 In such a biaxial agitation type developing device equipped with two conveying screws, the developer is positively conveyed in the longitudinal direction of the device, so that the deviation of the developer occurs in a part of the longitudinal direction. Defects are less likely to occur. As a result, the toner replenishing port can be provided at one end in the longitudinal direction rather than over the entire width in the longitudinal direction. Further, the conveying screw does not require much installation space in the short direction (the direction perpendicular to the longitudinal direction). Therefore, the developing device and the image forming apparatus can be reduced in size.
上述した従来の2軸撹拌方式の現像装置は、第2搬送経路内で補給トナーが現像剤中に充分に分散されていない状態で、中継部を介して第1搬送経路に現像剤が受け渡されてしまう場合があった。そのため、第1搬送経路にて現像ローラ上に供給される現像剤中に帯電が不充分な補給トナーが多く含まれてしまって、出力画像上に画像濃度ムラや地肌汚れが生じてしまったり、現像装置からトナーが飛散してしまったりする不具合が生じていた。 In the conventional biaxial agitation type developing device described above, the developer is delivered to the first conveyance path via the relay unit in a state where the replenishment toner is not sufficiently dispersed in the developer in the second conveyance path. There was a case where it was done. Therefore, the developer supplied onto the developing roller in the first transport path contains a lot of replenished toner that is not sufficiently charged, resulting in image density unevenness and background stains on the output image, There has been a problem that toner is scattered from the developing device.
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、比較的簡易な構成で、補給トナーが充分に分散された状態の現像剤を第1搬送経路に供給できて、出力画像上に画像濃度ムラや地肌汚れが生じたり、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. With a relatively simple configuration, the developer in a state where the replenishment toner is sufficiently dispersed can be supplied to the first transport path, and an output image can be obtained. It is an object of the present invention to provide a developing device, a process cartridge, and an image forming apparatus that do not cause image density unevenness or background stain or toner scattering.
本願発明者は上述した課題を解決するために研究を重ねた結果、第1搬送経路の底面と第2搬送経路の底面との位置関係と、第1搬送部材及び第2搬送部材の回転方向と、が、中継部を介して第1搬送経路に供給される現像剤中の補給トナーの分散性に大きく影響することを知るに至った。 The inventor of the present application has conducted research to solve the above-described problems, and as a result, the positional relationship between the bottom surface of the first transport path and the bottom surface of the second transport path, the rotational directions of the first transport member and the second transport member, and However, it has been found that this greatly affects the dispersibility of the replenishment toner in the developer supplied to the first transport path via the relay unit.
この発明は以上述べた事項に基づくものであり、すなわち、この発明の請求項1記載の発明にかかる現像装置は、キャリアとトナーとを有する現像剤を収容するとともに、像担持体上に形成される潜像を現像する現像装置であって、前記像担持体に対向するとともに、現像剤を担持する現像剤担持体と、装置内に収容された現像剤を長手方向に搬送して循環経路を形成する複数の搬送部材と、を備え、前記複数の搬送部材は、前記現像剤担持体に対向するとともに、現像剤を長手方向に搬送しながら前記現像剤担持体に現像剤を供給するとともに前記現像剤担持体から離脱された現像剤を長手方向に搬送する第1搬送部材と、仕切部材を介して前記第1搬送部材に対向するとともに、前記第1搬送部材による第1搬送経路の上流側に連通する中継部に向けて現像剤を長手方向に搬送する第2搬送部材と、を具備し、前記第1搬送経路は、その底面の位置が前記第2搬送部材による第2搬送経路の底面の位置よりも高くなるように配設され、前記第1搬送部材は、その最上部が前記現像剤担持体から離れて前記第2搬送部材に近づく方向に回転するとともに、前記第2搬送部材の回転方向と同方向に回転し、装置内に収容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中継部の近傍であって前記第2搬送経路内に備え、前記中継部は、その底面が、前記第2搬送経路の側から前記第1搬送経路の側に高くなるように傾斜し、前記第2搬送経路は、前記トナー濃度検知手段が設置された位置近傍の流路断面積がその他の位置の流路断面積よりも小さくなるように形成され、前記トナー濃度検知手段が設置された位置近傍の天井部に、当該第2搬送経路の上流側から前記トナー濃度検知手段に最近接する面まで上壁から下方に向かって傾斜する第1の傾斜面が設けられ、前記トナー濃度検知手段に最近接する面から当該第2搬送経路の下流側に向けて前記第1の傾斜面よりも急な角度で上方に向かって傾斜する第2の傾斜面が設けられたものである。 The present invention is based on the matters described above. That is, the developing device according to the first aspect of the present invention accommodates a developer having a carrier and a toner and is formed on an image carrier. A developing device that develops a latent image to be opposed to the image carrier, and carries a developer carrier that carries a developer and a developer contained in the device in a longitudinal direction, and passes through a circulation path. A plurality of conveying members to be formed, and the plurality of conveying members are opposed to the developer carrier and supply the developer to the developer carrier while conveying the developer in the longitudinal direction. A first conveying member that conveys the developer separated from the developer carrying member in the longitudinal direction, and the first conveying member that faces the first conveying member via a partition member, and upstream of the first conveying path by the first conveying member Communicate with A second transport member that transports the developer in the longitudinal direction toward the joint, and the bottom surface of the first transport path is positioned at the bottom of the second transport path by the second transport member. The first transport member rotates in a direction in which the uppermost portion thereof is separated from the developer carrying member and approaches the second transport member, and the rotation direction of the second transport member is A toner density detecting means that rotates in the same direction and detects the toner density of the developer contained in the apparatus is provided in the vicinity of the relay section and in the second transport path. The second transport path is inclined so as to be higher from the second transport path side to the first transport path side. Formed to be smaller than the channel cross-sectional area at the position. A first inclined surface that is inclined downward from the upper wall to the surface closest to the toner concentration detecting means from the upstream side of the second transport path on the ceiling near the position where the toner concentration detecting means is installed And a second inclined surface that is inclined upward at a steeper angle than the first inclined surface from the surface closest to the toner density detecting means toward the downstream side of the second transport path. It was those.
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、前記第1搬送経路は、その底面の位置が前記第2搬送部材の回転中心の位置よりも低くなるよう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 position of the bottom surface of the first transport path is lower than the position of the rotation center of the second transport member. It is arranged like this.
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1又は請求項2に記載の発明において、前記第1搬送部材は、その外径が前記第2搬送部材の外径と同じになるように形成され、その回転中心の位置が前記第2搬送部材の回転中心の位置よりも高くなるように配設されたものである。 According to a third aspect of the present invention, in the developing device according to the first or second aspect, the outer diameter of the first conveying member is the same as the outer diameter of the second conveying member. The rotation center position is higher than the rotation center position of the second transport member.
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、前記第1搬送部材は、その回転中心の位置が前記第2搬送部材の最上部を超えないように配設されたものである。 According to a fourth aspect of the present invention, there is provided the developing device according to the third aspect of the invention, wherein the first conveying member is arranged such that the position of the rotation center thereof does not exceed the uppermost part of the second conveying member. It is arranged.
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、前記トナー濃度検知手段は、前記中継部から長手方向に70mm以内の範囲に配設されたものである。 The 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, wherein the toner concentration detecting means is within a range of 70 mm or less in the longitudinal direction from the relay portion. It is arranged.
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、前記キャリアは、芯材表面に樹脂被覆層を有したものであって、前記樹脂被覆層は、基体粒子表面に二酸化スズ層と当該二酸化スズ層上に設けた二酸化スズを含む酸化インジウム層とからなる導電性被覆層を設けてなる導電性粒子を含有して、前記導電性粒子は、その吸油量が10〜300ml/100gになるように形成され、前記トナーは、結着樹脂と離型剤と着色剤とを備え、前記結着樹脂は、ビニル系重合体とポリエステル系重合体とを有するハイブリッド樹脂を含有して、前記離型剤の含有量に対する前記ハイブリッド樹脂の含有量が0.5〜3の範囲になるように形成されたものである。 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 carrier has a resin coating layer on the surface of the core material, The resin coating layer contains conductive particles formed by providing a conductive coating layer composed of a tin dioxide layer and an indium oxide layer containing tin dioxide provided on the tin dioxide layer on the surface of the substrate particles, The conductive particles are formed so that the oil absorption is 10 to 300 ml / 100 g. The toner includes a binder resin, a release agent, and a colorant. The binder resin includes a vinyl polymer and a polyester. And a hybrid resin having a base polymer, and the hybrid resin content with respect to the release agent content is in the range of 0.5 to 3.
また、請求項7記載の発明にかかる現像装置は、請求項1〜請求項6のいずれかに記載の発明において、前記キャリアは、重量平均粒径が20〜65μmの範囲になるように形成されたものである。 According to a seventh aspect of the present invention, there is provided the developing device according to any one of the first to sixth aspects, wherein the carrier is formed such that a weight average particle diameter is in a range of 20 to 65 μm. It is a thing.
また、請求項8記載の発明にかかる現像装置は、請求項1〜請求項7のいずれかに記載の発明において、前記トナーは、平均粒径が3.5〜7.5μmの範囲になるように形成されたものである。 The 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 the toner has an average particle size in the range of 3.5 to 7.5 μm. It is formed.
また、請求項9記載の発明にかかる現像装置は、請求項1〜請求項8のいずれかに記載の発明において、装置内に収容された現像剤のトナー濃度が4〜12重量%の範囲になるように制御されるものである。 A developing device according to a ninth aspect of the present invention is the developing device according to any one of the first to eighth aspects, wherein the toner concentration of the developer contained in the device is in the range of 4 to 12% by weight. It is controlled to become.
また、請求項10記載の発明にかかるプロセスカートリッジは、画像形成装置の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9のいずれかに記載の現像装置と前記像担持体とが一体化されたものである。 A process cartridge according to a tenth aspect of the present invention is a process cartridge that is detachably installed on the main body of the image forming apparatus, and the developing device according to any one of the first to ninth aspects. And the image carrier.
また、請求項11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 an eleventh 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(現像装置)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設置される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 (developing device) that develops a latent image formed on the image carrier, and a cleaning on the image carrier. At least one of the cleaning units and the image carrier are defined as a unit that is integrated and detachably installed on the image forming apparatus main body.
本発明は、第1搬送経路の底面と第2搬送経路の底面との位置関係と、第1搬送部材及び第2搬送部材の回転方向と、を最適化しているために、比較的簡易な構成で、補給トナーが充分に分散された状態の現像剤を第1搬送経路に供給できて、出力画像上に画像濃度ムラや地肌汚れが生じたり、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 optimizes the positional relationship between the bottom surface of the first transport path and the bottom surface of the second transport path and the rotational directions of the first transport member and the second transport member, the configuration is relatively simple. In the developing device and process, the developer in a state in which the replenishment toner is sufficiently dispersed can be supplied to the first conveyance path, and image density unevenness, background stains, and toner scattering do not occur on the output image. A cartridge and an image forming apparatus can be provided.
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〜図4にて、画像形成装置について詳細に説明する。
図1は、画像形成装置としてのレーザプリンタを示す構成図である。図2は、そこに設置されるプロセスカートリッジ6の近傍を示す断面図である。図3は、現像装置5及び感光体ドラム1を上方からみた長手方向(図2の紙面垂直方向である。)の断面図である。図4は、現像装置5を示す断面図である。
First, the image forming apparatus will be described in detail with reference to FIGS.
FIG. 1 is a configuration diagram illustrating a laser printer as an image forming apparatus. FIG. 2 is a cross-sectional view showing the vicinity of the
図1に示すように、中間転写ユニット15の中間転写ベルト8に対向するように、各色(イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック)に対応した作像部としてのプロセスカートリッジ6Y、6M、6C、6Kが並設されている。なお、装置本体100に設置される4つのプロセスカートリッジ6Y、6M、6C、6Kは、作像プロセスに用いられるトナーの色が異なる以外はほぼ同一構造であるので、図2及び図3において、プロセスカートリッジ6と感光体ドラム1と1次転写バイアスローラ9とにおける符号のアルファベット(Y、M、C、K)を省略して図示する。
As shown in FIG. 1,
図2を参照して、プロセスカートリッジ6は、像担持体としての感光体ドラム1と、感光体ドラム1の周囲に配設された帯電部4、現像装置5(現像部)、クリーニング部2と、が一体化されたものであって、装置本体100に対して着脱自在に構成されている。このように作像部の構成部を一体化することで、作像部のメンテナンス性が向上する。そして、感光体ドラム1上で、作像プロセス(帯電工程、露光工程、現像工程、転写工程、クリーニング工程、除電工程)がおこなわれて、感光体ドラム1上に所望のトナー像が形成されることになる。
Referring to FIG. 2, a
なお、本実施の形態では、感光体ドラム1、帯電部4、現像装置5、クリーニング部2を、一体化してプロセスカートリッジ6を構成したが、各構成部を単独のユニットとして、装置本体100に着脱自在に設置することもできる。具体的に、現像装置5を、単独のユニットとして、装置本体100に対して着脱自在に構成することもできる。さらに、感光体ドラム1、帯電部4、クリーニング部2のうち少なくとも1つと、現像装置5と、を一体化したユニットとして、装置本体100に対して着脱自在に構成することもできる。
In the present embodiment, the photosensitive drum 1, the charging unit 4, the developing
図2を参照して、感光体ドラム1は、不図示の駆動部によって図2中の時計方向に回転駆動される。そして、帯電部4の位置で、感光体ドラム1の表面が一様に帯電される(帯電工程である。)。
その後、感光体ドラム1の表面は、露光部7(図1を参照できる。)から発せられたレーザ光Lの照射位置に達して、この位置での露光走査によって静電潜像が形成される(露光工程である。)。
Referring to FIG. 2, the photosensitive drum 1 is rotationally driven in a clockwise direction in FIG. 2 by a drive unit (not shown). Then, the surface of the photosensitive drum 1 is uniformly charged at the position of the charging unit 4 (a charging process).
Thereafter, the surface of the photosensitive drum 1 reaches the irradiation position of the laser beam L emitted from the exposure unit 7 (see FIG. 1), and an electrostatic latent image is formed by exposure scanning at this position. (It is an exposure process.)
その後、感光体ドラム1の表面は、現像装置5との対向位置に達して、この位置で静電潜像が現像されて、所望のトナー像が形成される(現像工程である。)。
詳しくは、現像装置5内には、トナーとキャリア(磁性キャリア)とからなる2成分現像剤Gが収容されている。現像装置5内の現像剤Gは、トナー濃度検知手段としての磁気センサ57によって検知されるトナー濃度(現像剤G中のトナーの割合である。)が所定の範囲内になるように調整される。すなわち、現像装置5内のトナー消費に応じて、トナー搬送パイプ43(トナー搬送部)からトナー補給口44を介して第2搬送経路54内に、トナーが補給される。なお、磁気センサ57は、その周囲を流動する現像剤の透磁率の変化からトナー濃度の変化を検知するセンサである。
Thereafter, the surface of the photosensitive drum 1 reaches a position facing the developing
Specifically, a two-component developer G composed of toner and a carrier (magnetic carrier) is accommodated in the developing
トナー搬送パイプ43は、図1を参照して、装置本体100の上方のボトル収容器31に設置されたトナーボトル32Y、32M、32C、32Kのうち対応するトナーボトルに連通している。図示は省略するが、トナー搬送部は、トナーボトル32Y、32M、32C、32Kを回転駆動する駆動部や、トナー搬送パイプ43や、トナー搬送パイプ43に接続されたエアーポンプ等で構成される。このように構成されたトナー搬送部によって、各色のトナーが収容されたトナーボトル32Y、32M、32C、32Kから、トナー搬送パイプ43を介して、各現像装置5にそれぞれ各色のトナーが搬送される。
なお、トナー搬送部は、上述した構成のものに限定されることなく、種々の構成のものを用いることができる。例えば、トナー搬送パイプを用いずに、トナーボトルから中継ホッパを介して現像装置5にトナーを供給する構成にすることもできる。
Referring to FIG. 1, the
The toner conveying unit is not limited to the above-described configuration, and various configurations can be used. For example, a configuration in which toner is supplied from the toner bottle to the developing
その後、第2搬送経路54内に補給されたトナーは、第2搬送スクリュ56及び第1搬送スクリュ55によって、現像剤Gとともに混合・撹拌されながら、仕切部材58で隔絶された第1搬送経路53、第2搬送経路54を循環する(図3中の破線矢印方向の循環である。)。
Thereafter, the toner replenished in the
詳しくは、図3を参照して、第1搬送経路53(第1現像剤収容部)内の現像剤Gは、第1搬送部材としての第1搬送スクリュ55によって、紙面の右側から左側に現像ローラ51の長手方向に沿って搬送される。これに対して、第2搬送経路54(第2現像剤収容部)内の現像剤Gは、第2搬送部材としての第2搬送スクリュ56によって、紙面の左側から右側に第1搬送経路とは逆方向に搬送される。
Specifically, referring to FIG. 3, the developer G in the first conveyance path 53 (first developer accommodating portion) is developed from the right side to the left side of the sheet by the
また、第1搬送経路53と第2搬送経路54とは、長手方向両端部を除く領域に配設された仕切部材58によって隔絶されるとともに、仕切部材58の介在しない長手方向両端部(第1中継部63及び第2中継部64)で連通する。すなわち、第1搬送スクリュ55によって第1搬送経路53の下流側に搬送された現像剤は、第1中継部63を介して第2搬送経路54の上流側に流動して、その後に第2搬送スクリュ56によって搬送される。第2搬送スクリュ56によって第2搬送経路54の下流側に搬送された現像剤は、中継部としての第2中継部64を介して第1搬送経路53の上流側に流動して、その後に第1搬送スクリュ55によって搬送される。こうして、2つの搬送経路53、54の間に現像剤の循環経路が形成される。
In addition, the
このように循環経路中を循環する現像剤G中のトナーは、キャリアとの摩擦帯電によりキャリアに吸着して、現像ローラ51上に形成された複数の磁極H1〜H4(図4を参照できる。)によってキャリアとともに現像ローラ51上に担持される。
ここで、図3を参照して、現像ローラ51は、内部に固設されてローラ周面に複数の磁極を形成するマグネット51bと、マグネット23a1の周囲を回転するスリーブ51aと、で構成される。そして、複数の磁極が形成されたマグネット51bの周囲をスリーブ51aが回転することで、その回転にともない現像剤Gが現像ローラ51上(スリーブ51a上である。)を移動することになる。
Thus, the toner in the developer G circulating in the circulation path is attracted to the carrier by frictional charging with the carrier, and a plurality of magnetic poles H1 to H4 formed on the developing roller 51 (see FIG. 4 can be referred to). ) Is carried on the developing
Here, referring to FIG. 3, the developing
現像剤担持体としての現像ローラ51上に担持された現像剤Gは、現像ローラ51の矢印方向の回転にともなって搬送されて、現像剤規制部材としてのドクターブレード52の位置に達する。そして、現像ローラ51上の現像剤Gは、この位置で適量に規制された後に、感光体ドラム1との対向位置(現像領域である。)まで搬送される。そして、現像領域に形成された電界(現像電界)によって、感光体ドラム1上に形成された潜像にトナーが吸着される。
なお、本実施の形態では、現像ローラ51に印加される現像バイアスとして、AC成分の現像バイアスは印加されておらず、DC成分の現像バイアスのみが印加されている。これにより、現像バイアスを供給する電源部の構成と制御とが比較的簡易化されるとともに、抵抗の低いキャリアに対してボソツキ画像の発生を軽減することができる。
The developer G carried on the developing
In the present embodiment, as the developing bias applied to the developing
なお、本実施の形態における現像ローラ51は、外径が18mm、長手方向の長さが326mmに設定されている。また、現像ローラ51のスリーブ51aの表面は、V字状の溝を円周方向に等ピッチ間隔で形成してもよいし、ブラスト加工を施してもよい。
また、現像ローラ51と感光体ドラム1とのギャップ(現像ギャップ)は0.3±0.05mmに設定され、現像ローラ51とドクターブレード52とのギャップ(ドクターギャップ)は0.5±0.04mmに設定されている。なお、ドクターブレード52は、ステンレス材料で形成された板状部材である。
さらに、第1搬送スクリュ55及び第2搬送スクリュ56は、いずれも、外径が5mmの軸部上に、外径が14mmのスクリュ部(羽根)が20mmピッチで螺旋状に形成されたものである。
The developing
The gap (development gap) between the developing
Furthermore, each of the first conveying
図4は、マグネット51bによって現像ローラ51(スリーブ51a)の周囲に形成される複数の磁極H1〜H4を示している。図4に示すように、複数の磁極は、感光体ドラム1との対向位置に形成された主磁極H1、第1搬送スクリュ55との対向位置からドクターブレード52との対向位置にかけて形成された汲上げ磁極H2(ドクタ対向磁極)、第1搬送経路53の上方に形成された剤離れ磁極H3、主磁極H1と剤離れ磁極H3との間に形成された搬送磁極H4、等で構成される。
まず、汲上げ磁極H2が磁性体としてのキャリアに作用して、第1搬送経路53内を移動する現像剤Gの一部が現像ローラ51上に担持される。現像ローラ51上に担持された現像剤Gは、その一部がドクターブレード52(現像剤規制部材)の位置で掻き取られて、第1搬送経路53に戻される。一方、汲上げ磁極H2による磁力が作用するドクターブレード52の位置で、ドクターブレード52と現像ローラ51とのドクターギャップを通過して現像ローラ51上に担持された現像剤Gは、主磁極H1の位置で穂立ちして現像領域において磁気ブラシとなって感光体ドラム1に摺接する。こうして、現像ローラ51に担持された現像剤G中のトナーが感光体ドラム1上の潜像に付着する。その後、主磁極H1の位置を通過した現像剤Gは、搬送磁極H4によって剤離れ磁極H3の位置まで搬送される。そして、剤離れ磁極H3の位置で、反発磁界がキャリアに作用して、現像ローラ51上に担持されていた現像工程後の現像剤Gが現像ローラ51から脱離される。脱離後の現像剤Gは、再び第1搬送経路53に戻されて、第1搬送経路53の下流側に向けて搬送され、第1中継部63を介して第2搬送経路54の上流側に移動する。さらに、第2搬送経路54の上流側に移動した現像剤は、トナー補給口44から補給された補給トナーとともに、第2搬送経路54の下流側に達して、第2中継部64(中継部)を介して第1搬送経路53の上流側に移動する。このような一連の現像剤Gの循環が繰り返される。
なお、剤離れ磁極H3の位置で現像ローラ51から離脱する現像剤Gの一部は、第1搬送経路53に落下することなく、再び現像ローラ51に保持される。
FIG. 4 shows a plurality of magnetic poles H1 to H4 formed around the developing roller 51 (
First, the pumping magnetic pole H <b> 2 acts on a carrier as a magnetic body, and a part of the developer G that moves in the
A part of the developer G that is separated from the developing
上述した現像工程の後、感光体ドラム1の表面は、中間転写ベルト8及び第1転写バイアスローラ9との対向位置に達して、この位置で感光体ドラム1上のトナー像が中間転写ベルト8上に転写される(1次転写工程である。)。このとき、感光体ドラム1上には、僅かながら未転写トナーが残存する。
その後、感光体1の表面は、クリーニング部2との対向位置に達して、この位置で感光体ドラム1上に残存した未転写トナーがクリーニングブレード2aによって回収される(クリーニング工程である。)。
最後に、感光体ドラム1の表面は、不図示の除電部との対向位置に達して、この位置で感光体ドラム1上の残留電位が除去される。
こうして、感光体ドラム1上でおこなわれる、一連の作像プロセスが終了する。
After the development process described above, the surface of the photosensitive drum 1 reaches a position facing the
Thereafter, the surface of the photoreceptor 1 reaches a position facing the cleaning unit 2, and untransferred toner remaining on the photoreceptor drum 1 at this position is collected by the
Finally, the surface of the photosensitive drum 1 reaches a position facing a neutralization unit (not shown), and the residual potential on the photosensitive drum 1 is removed at this position.
Thus, a series of image forming processes performed on the photosensitive drum 1 is completed.
なお、上述した作像プロセスは、4つのプロセスカートリッジ6Y、6M、6C、6Kで、それぞれおこなわれる。すなわち、図1を参照して、プロセスカートリッジの下方に配設された露光部7から、画像情報に基いたレーザ光Lが、各プロセスカートリッジ6Y、6M、6C、6Kの感光体ドラム上に向けて照射される。詳しくは、露光部7は、光源からレーザ光Lを発して、そのレーザ光Lを回転駆動されたポリゴンミラーで走査しながら、複数の光学素子を介して感光体ドラム上に照射する。その後、現像工程を経て各感光体ドラム上に形成した各色のトナー像を、中間転写ベルト8上に重ねて転写する。こうして、中間転写ベルト8上にカラー画像が形成される。
The image forming process described above is performed by each of the four
ここで、図1を参照して、中間転写ユニット15は、中間転写ベルト8、4つの1次転写バイアスローラ9Y、9M、9C、9K、2次転写バックアップローラ12、対向ローラ13、テンションローラ14、クリーニング部10等で構成される。中間転写ベルト8は、3つのローラ部材12〜14によって張架・支持されるとともに、1つのローラ部材12の回転駆動によって図1中の矢印方向に無端移動される。
Here, referring to FIG. 1, the
4つの1次転写バイアスローラ9Y、9M、9C、9Kは、それぞれ、中間転写ベルト8を感光体ドラム1Y、1M、1C、1Kとの間に挟み込んで1次転写ニップを形成している。そして、1次転写バイアスローラ9Y、9M、9C、9Kに、トナーの極性とは逆極性の転写バイアスが印加される。
そして、中間転写ベルト8は、矢印方向に走行して、各1次転写バイアスローラ9Y、9M、9C、9Kの1次転写ニップを順次通過する。こうして、感光体ドラム1Y、1M、1C、1K上の各色のトナー像が、中間転写ベルト8上に重ねて1次転写される。
The four primary
The
その後、各色のトナー像が重ねて転写された中間転写ベルト8は、2次転写ローラ19との対向位置に達する。この位置では、2次転写バックアップローラ12が、2次転写ローラ19との間に中間転写ベルト8を挟み込んで2次転写ニップを形成している。そして、中間転写ベルト8上に形成されたカラートナー像は、この2次転写ニップの位置に搬送された転写紙等の記録媒体P上に転写される。このとき、中間転写ベルト8には、記録媒体Pに転写されなかった未転写トナーが残存する。
その後、中間転写ベルト8は、中間転写ベルト8用のクリーニング部10の位置に達する。そして、この位置で、中間転写ベルト8上の未転写トナーが回収される。
こうして、中間転写ベルト8上でおこなわれる、一連の転写プロセスが終了する。
Thereafter, the
Thereafter, the
Thus, a series of transfer processes performed on the
ここで、2次転写ニップの位置に搬送された記録媒体Pは、装置本体100の下方に配設された給紙部26から、給紙ローラ27やレジストローラ対28等を経由して搬送されたものである。
詳しくは、給紙部26には、転写紙等の記録媒体Pが複数枚重ねて収納されている。そして、給紙ローラ27が図1中の反時計方向に回転駆動されると、一番上の記録媒体Pがレジストローラ対28のローラ間に向けて給送される。
Here, the recording medium P transported to the position of the secondary transfer nip is transported from a
Specifically, a plurality of recording media P such as transfer paper are stored in the
レジストローラ対28に搬送された記録媒体Pは、回転駆動を停止したレジストローラ対28のローラニップの位置で一旦停止する。そして、中間転写ベルト8上のカラー画像にタイミングを合わせて、レジストローラ対28が回転駆動されて、記録媒体Pが2次転写ニップに向けて搬送される。こうして、記録媒体P上に、所望のカラー画像が転写される。
The recording medium P transported to the registration roller pair 28 temporarily stops at the position of the roller nip of the registration roller pair 28 whose rotation drive has been stopped. Then, the registration roller pair 28 is rotationally driven in synchronization with the color image on the
その後、2次転写ニップの位置でカラー画像が転写された記録媒体Pは、定着部20の位置に搬送される。そして、この位置で、定着ローラ及び圧力ローラによる熱と圧力とにより、表面に転写されたカラー画像が記録媒体P上に定着される。
その後、記録媒体Pは、排紙ローラ対29のローラ間を経て、装置外へと排出される。排紙ローラ対29によって装置本体100外に排出された被転写Pは、出力画像として、スタック部30上に順次スタックされる。
こうして、画像形成装置における、一連の画像形成プロセスが完了する。
Thereafter, the recording medium P on which the color image is transferred at the position of the secondary transfer nip is conveyed to the position of the fixing
Thereafter, the recording medium P is discharged to the outside of the apparatus through the rollers of the
Thus, a series of image forming processes in the image forming apparatus is completed.
以下、本実施の形態において特徴的な、現像装置5の構成・動作について詳しく説明する。
図4を参照して、第1搬送経路53は、その底面の位置が第2搬送経路54の底面の位置よりも高くなるように配設されている(距離Y1だけ高く配設されている。)。したがって、中継部としての第2中継部64の底面は、第2搬送経路54側から第1搬送経路53側に高くなるように傾斜している(第2中継部64の位置の断面を示す図5を参照できる。)。
また、第1搬送スクリュ55は、その最上部(スクリュ部の最上部である。)が現像ローラ51から離れて第2搬送スクリュ56に近づく方向に回転するとともに、第2搬送スクリュ56の回転方向と同方向に回転するように構成されている。すなわち、第1搬送スクリュ55及び第2搬送スクリュ56の回転方向は、図4の反時計方向になるように設定されている。なお、第1搬送スクリュ55の回転方向を反時計方向に設定することで、図4〜図6に示すように、現像ローラ51側に現像剤の剤面を近づけることができるため、汲上げ磁極H2の磁力が作用しやすくなって現像ローラ51上への現像剤の汲上げ性が向上することになる。
Hereinafter, the configuration and operation of the developing
Referring to FIG. 4, the
The
このような構成により、第2搬送経路54内で補給トナーが現像剤G中に充分に分散された状態で、第2中継部64を介して第1搬送経路53に現像剤Gが受け渡されることになる。したがって、第1搬送経路53にて現像ローラ51上に供給される現像剤G中に帯電が不充分な補給トナーが含まれることがなくなり、出力画像上に画像濃度ムラや地肌汚れが生じてしまったり、現像装置5からトナーが飛散してしまったりする不具合が抑止される。
With such a configuration, the developer G is delivered to the
図5及び図6にて、本実施の形態における現像装置5の内部を循環する現像剤Gの挙動について、さらに詳しく説明する。
図5は現像装置5の第2中継部64の位置における断面図であり、図6は現像装置5の仕切部材58の位置における断面図である。
図6を参照して、第2搬送経路54内の長手方向中央部を移動する現像剤Gは、第2搬送スクリュ56の反時計方向の回転によって、外側壁面54a側の剤面が仕切部材58側の剤面よりも低くなる。したがって、トナー補給口44から補給された補給トナーのうち現像剤中に分散されないものは、剤面の傾きによって外側壁面54a側に沿うように長手方向に移動する。そして、その状態で第2搬送経路54の下流側に達した現像剤は、図5を参照して、第2中継部64にて、高い位置に配設された第1搬送経路53に向けて比較的緩やかな勢いで流動する。その際、現像剤中に分散されていない補給トナーは、外側壁面54a側にあるために、第2搬送スクリュ56の反時計方向の回転に沿って、現像剤G中に充分な時間をかけて撹拌・混合されながら、第2中継部64を介して第1搬送経路53側に流動することになる。したがって、補給トナーが充分に分散された状態の現像剤Gが、第2搬送経路54から第1搬送経路53に供給される。
The behavior of the developer G circulating in the developing
FIG. 5 is a cross-sectional view at the position of the
Referring to FIG. 6, the developer G moving in the center in the longitudinal direction in the
以下、本実施の形態における現像装置5との比較のために、3つの形態(比較例1〜3)の現像装置の内部を循環する現像剤Gの挙動について説明する。
図8及び図9に示す比較例1の現像装置5は、第1搬送経路53の底面の位置が第2搬送経路54の底面の位置よりも低く配設されるとともに、第1搬送スクリュ55が反時計方向であって第2搬送スクリュ56が時計方向に回転されている。図8は現像装置5の第2中継部64の位置における断面図であり、図9は現像装置5の仕切部材58の位置における断面図である。
図9を参照して、第2搬送経路54内の長手方向中央部を移動する現像剤Gは、第2搬送スクリュ56の時計方向の回転によって、外側壁面54a側の剤面が仕切部材58側の剤面よりも高くなる。したがって、トナー補給口44から補給された補給トナーのうち現像剤中に分散されないものは、剤面の傾きによって仕切部材58側に沿うように長手方向に移動する。そして、その状態で第2搬送経路54の下流側に達した現像剤は、図8を参照して、第2中継部64にて、低い位置に配設された第1搬送経路53に向けて勢いよく流動する。その際、現像剤中に分散されていない補給トナーは、仕切部材58側にあるために、第2搬送スクリュ56の時計方向の回転に沿って、第2中継部64を介して第1搬送経路53側に勢いよく流動することになる。したがって、補給トナーが充分に分散されていない状態の現像剤Gが、第2搬送経路54から第1搬送経路53に大量に供給されて、出力画像上に画像濃度ムラや地肌汚れが生じたり、トナー飛散が生じてしまうことになる。
Hereinafter, for comparison with the developing
In the developing
Referring to FIG. 9, the developer G moving in the center in the longitudinal direction in the
図10及び図11に示す比較例2の現像装置5は、第1搬送経路53の底面の位置が第2搬送経路54の底面の位置よりも低く配設されるとともに、第1搬送スクリュ55が反時計方向であって第2搬送スクリュ56も反時計方向に回転されている。図10は現像装置5の第2中継部64の位置における断面図であり、図11は現像装置5の仕切部材58の位置における断面図である。
図11を参照して、第2搬送経路54内の長手方向中央部を移動する現像剤Gは、第2搬送スクリュ56の時計方向の回転によって、外側壁面54a側の剤面が仕切部材58側の剤面よりも低くなる。したがって、トナー補給口44から補給された補給トナーのうち現像剤中に分散されないものは、剤面の傾きによって外側壁面54a側に沿うように長手方向に移動する。そして、その状態で第2搬送経路54の下流側に達した現像剤は、図10を参照して、第2中継部64にて、低い位置に配設された第1搬送経路53に向けて勢いよく流動する。その際、現像剤中に分散されていない補給トナーは、外側壁面54a側にあるために、比較例1に比べて第1搬送経路53側に流動しにくいものの、低い位置に配設された第1搬送経路53側に勢いよく流動することになる。したがって、補給トナーが充分に分散されていない状態の現像剤Gが、第2搬送経路54から第1搬送経路53に大量に供給されて、出力画像上に画像濃度ムラや地肌汚れが生じたり、トナー飛散が生じてしまうことになる。
In the developing
Referring to FIG. 11, the developer G moving in the center in the longitudinal direction in the
図12及び図13に示す比較例3の現像装置5は、第1搬送経路53の底面の位置が第2搬送経路54の底面の位置よりも高く配設されるとともに、第1搬送スクリュ55が反時計方向であって第2搬送スクリュ56が時計方向に回転されている。図12は現像装置5の第2中継部64の位置における断面図であり、図13は現像装置5の仕切部材58の位置における断面図である。
図13を参照して、第2搬送経路54内の長手方向中央部を移動する現像剤Gは、第2搬送スクリュ56の時計方向の回転によって、外側壁面54a側の剤面が仕切部材58側の剤面よりも高くなる。したがって、トナー補給口44から補給された補給トナーのうち現像剤中に分散されないものは、剤面の傾きによって仕切部材58側に沿うように長手方向に移動する。そして、その状態で第2搬送経路54の下流側に達した現像剤は、図12を参照して、第2中継部64にて、高い位置に配設された第1搬送経路53に向けて比較的緩い勢いで流動する。しかし、現像剤中に分散されていない補給トナーは、仕切部材58側にあるために、第2搬送スクリュ56の時計方向の回転に沿って、第2中継部64を介して第1搬送経路53側に流動してしまう。したがって、比較例1及び比較例2に比べて程度はよいものの、補給トナーが充分に分散されていない状態の現像剤Gが、第2搬送経路54から第1搬送経路53に供給されて、出力画像上に画像濃度ムラや地肌汚れが生じたり、トナー飛散が生じてしまうことになる。
In the developing
Referring to FIG. 13, the developer G moving in the central portion in the longitudinal direction in the
これに対して、本実施の形態における現像装置5は、第1搬送経路53の底面の位置が第2搬送経路54の底面の位置よりも高く配設されるとともに、第1搬送スクリュ55及び第2搬送スクリュ56が反時計方向に回転されているために、補給トナーが充分に分散された状態の現像剤Gが、第2搬送経路54から第1搬送経路53に供給されて、出力画像上に画像濃度ムラや地肌汚れが生じたり、トナー飛散が生じてしまう不具合を抑止することができる。
On the other hand, in the developing
ここで、本実施の形態では、図4を参照して、第1搬送経路53の底面の位置が、第2搬送スクリュ56の回転中心の位置よりも低くなるように配設されている(距離Y2だけ低く配設されている。)。これは、第1搬送経路53の底面の位置が、第2搬送経路54の底面の位置に対して高くなり過ぎると、第2中継部64において第2搬送経路54から第1搬送経路53への現像剤の受け渡しが不充分になって、第1搬送経路53から現像ローラ51上に供給される現像剤量が不足してしまうためである。このような場合には、出力画像上の画像濃度が低下してしまうことになる。
Here, in the present embodiment, with reference to FIG. 4, the position of the bottom surface of the
図14は、搬送スクリュ55、56の軸間距離Y3と、第1搬送経路53への現像剤の供給量と、の関係を示すグラフである。図14において、横軸は、第1搬送スクリュ55と第2搬送スクリュ56との高さ方向の軸間距離Y3(図4を参照できる。)を示すものであって、第1搬送スクリュ55のスクリュ径(第2搬送スクリュ56のスクリュ径と同径である。)に対する比率であらわしている。すなわち、横軸の「0」の位置が軸間距離Y3がゼロの位置であって、横軸の右方向へ進むほど第2搬送スクリュ56に対して第1搬送スクリュ55が上方に配設されることになる。また、図14において、縦軸は、第2中継部64において第2搬送経路54から第1搬送経路53に供給される現像剤量を示すものであって、軸間距離Y3がゼロのときの現像剤の供給量に対する比率(相対値)であらわしている。また、現像剤の供給量は、その代用特性として現像ローラ51(第2中継部64側から長手方向1/4の範囲である。)上に汲上げられた現像剤量を測定したものである。
図14に示すように、軸間距離Y3が0.5を超えたあたりで、第1搬送経路53への現像剤の供給量が激減してしまうことがわかる。したがって、第1搬送経路53の底面の位置が、第2搬送スクリュ56の回転中心の位置よりも低くなるように配設することで(第1搬送スクリュ55の回転中心の位置が第2搬送スクリュ56の最上部を超えないように配設する(距離Y4だけ低く配設する)ことで)、補給トナーが充分に分散された状態の現像剤Gを第2搬送経路54から第1搬送経路53に過不足なく供給することができる。
FIG. 14 is a graph showing the relationship between the inter-axis distance Y3 of the transport screws 55 and 56 and the amount of developer supplied to the
As shown in FIG. 14, it can be seen that the amount of developer supplied to the
ここで、本実施の形態では、第1搬送スクリュ55の外径(スクリュ径)が、第2搬送スクリュの外径(スクリュ径)と同じになるように形成されている。また、第1搬送スクリュ55のスクリュ部と第1搬送経路53の底面との隙間、及び、第2搬送スクリュ56のスクリュ部と第2搬送経路54の底面との隙間、は、いずれも僅かであって、第1搬送経路53及び第2搬送経路54の底面に第1搬送スクリュ55及び第2搬送スクリュ56の搬送力が作用して現像剤が底面に滞留しないように設定されている。
したがって、本実施の形態では、図4を参照して、第1搬送スクリュ55の回転中心の位置が、第2搬送スクリュ56の回転中心の位置よりも高くなるように配設されていることになる(距離Y3(=距離Y1)だけ高く配設されている。)。さらに換言すると、第1搬送スクリュ55の最上部(スクリュ部の最上部)の位置が、第2搬送スクリュ56の最上部(スクリュ部の最上部)の位置よりも高くなるように配設されていることになる(距離Y3(=距離Y1)だけ高く配設されている。)。
Here, in the present embodiment, the outer diameter (screw diameter) of the first conveying
Therefore, in the present embodiment, referring to FIG. 4, the position of the rotation center of the
なお、本実施の形態では、第1搬送スクリュ55の外径が第2搬送スクリュの外径と同じになるように形成したが、第1搬送スクリュ55の外径が第2搬送スクリュの外径と異なるように形成された場合であっても、第1搬送経路53の底面の位置が第2搬送経路54の底面の位置に対して高くなるように形成されていれば、本実施の形態と同様に、補給トナーが充分に分散された状態の現像剤Gを第2搬送経路54から第1搬送経路53に供給することができる。
例えば、図16に示すように、第1搬送スクリュ55の外径が第2搬送スクリュの外径よりも小さくなるように形成された場合であっても、第1搬送経路53の底面の位置が第2搬送経路54の底面の位置に対して高くなるように形成することで、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 outer diameter of the
For example, as shown in FIG. 16, even when the outer diameter of the first conveying
ここで、本実施の形態では、図3を参照して、トナー濃度検知手段としての磁気センサ57が、第2中継部64(中継部)の近傍に設置されている。具体的に、磁気センサ57は、第2搬送経路54内であって第2中継部64からの長手方向の距離Xが70mm以内になるように配設されている。
これは、第2搬送経路54内の現像剤の剤面が、下流側に比べて上流側が低くなってしまうことによる。すなわち、磁気センサ57が現像剤量の少ない上流側に設置されてしまうと、現像剤中に補給トナーが充分に撹拌・混合されていない状態でトナー濃度の検知がされてしまうために、磁気センサ57の検知精度が不安定化してしまう。
第2搬送経路54の上流側の剤面が下流側の剤面に対して低くなってしまうのは、上述したように第2中継部64の位置では第2搬送経路54から上方に配設された第1搬送経路53に向けて比較的緩やかな勢いで現像剤が流動されるために、第2搬送経路54の下流側に現像剤の滞留による盛り上がりが生じてしまうことによる。また、第2中継部64の位置で第2搬送経路54から上方に配設された第1搬送経路53に向けて現像剤をある程度の力で押し上げるために第2搬送スクリュ56の回転数を増速する場合には、第2搬送経路54の上流側から下流側への現像剤の移送スピードが上がり、上流側の剤面が下流側の剤面に対してさらに低くなってしまう。
Here, in the present embodiment, referring to FIG. 3, a
This is because the developer surface in the
The reason why the upstream surface of the
図15は、磁気センサ57と第2中継部64との距離Xと、磁気センサ57近傍の剤面の高さと、の関係を示すグラフである。
図15において、縦軸に示す「磁気センサ57近傍の剤面高さ」は、第2中継部64の位置に磁気センサ57を設置したときの剤面高さに対する相対値であらわしている。
図15に示すように、磁気センサ57と第2中継部64との距離Xが70mm以内であれば、磁気センサ57の近傍の剤面高さは充分に確保されることがわかる。したがって、磁気センサ57の検知精度が高精度化・安定化することになる。
FIG. 15 is a graph showing the relationship between the distance X between the
In FIG. 15, the “agent level near the
As shown in FIG. 15, it can be seen that if the distance X between the
また、本実施の形態における第2搬送経路54は、図7を参照して、磁気センサ57が設置された位置近傍の流路断面積(長手方向に直交する流路の断面積である。)が、その他の位置の流路断面積よりも小さくなるように形成されている。具体的には、図7に示すように、第2搬送経路54において、磁気センサ57が設置された近傍の上壁に、第2搬送スクリュ56に近接する天井部59を設けている。
このような構成により、磁気センサ57の近傍を流動する現像剤が詰まった状態になって現像剤の嵩密度の変動が少なくなる。したがって、磁気センサ57の検知精度が高精度化・安定化することになる。なお、本実施の形態では、天井部59を磁気センサ57の近傍のみに設置したが、第2搬送経路54の長手方向全域にわたって天井部59を設けることもできる。
In addition, referring to FIG. 7, the
With such a configuration, the developer flowing in the vicinity of the
図17にて、上述した天井部59の構成についてさらに詳しく説明する。
図17は、第2搬送経路54を長手方向にみた背面図である。図17に示すように、天井部59は、上壁から第2搬送スクリュ56に向けて突出している。
また、天井部59は、第2搬送スクリュ56の搬送方向上流側から磁気センサ57に最近接する面(流路断面積が最も小さくなるようにされている部分である。)まで、上壁から下方に向かって緩やかな傾斜面59aが設けられている。これにより、磁気センサ57と天井部59との間に現像剤がもぐりこみやすくなる。
また、天井部59において磁気センサ57に最近接する面は、第2搬送スクリュ56の形状に沿って円弧を描いており、効率的に現像剤の圧力を高めることが可能になっている。
さらに、天井部59は、流路断面積が最も小さくなっている部分から第2搬送スクリュ56の下流側に向けて、上述した上流側の傾斜面59aよりも急な傾斜面59b(上壁に対して垂直でも問題は無い。)が設けられている。これにより、磁気センサ57の近傍に現像剤が逆流する不具合が防止される。また、第2中継部64近傍の現像剤の逆流も防止されて、現像剤が第2中継部64近傍にある程度滞留するため、第2搬送経路54から第1搬送経路53への現像剤の受け渡しがスムーズにおこなわれることになる。
With reference to FIG. 17, the configuration of the
FIG. 17 is a rear view of the
Further, the
Further, the surface closest to the
Furthermore, the
最後に、本実施の形態における現像装置5で用いられる現像剤Gについて説明する。
現像剤G中のキャリアは、芯材表面に樹脂被覆層を有したものである。キャリアの樹脂被覆層の層中には、基体粒子表面に二酸化スズ層と二酸化スズ層上に設けた二酸化スズを含む酸化インジウム層とからなる導電性被覆層を設けてなる導電性粒子が含有されている。樹脂被覆層中に含有された導電性粒子は、その吸油量が10〜300ml/100gになるように形成されている。
なお、導電性粒子の吸油量は、JIS−K5101「顔料試験方法」における「21吸油量」に準じて測定することができる。
Finally, the developer G used in the developing
The carrier in the developer G has a resin coating layer on the surface of the core material. The resin coating layer of the carrier contains conductive particles in which a conductive coating layer comprising a tin dioxide layer and an indium oxide layer containing tin dioxide provided on the tin dioxide layer is provided on the surface of the substrate particles. ing. The conductive particles contained in the resin coating layer are formed so that the oil absorption is 10 to 300 ml / 100 g.
The oil absorption amount of the conductive particles can be measured according to “21 oil absorption amount” in JIS-K5101 “Pigment test method”.
導電性粒子の基体粒子としては、酸化アルミニウム、二酸化チタン、酸化亜鉛、二酸化ケイ素、硫化バリウム、酸化ジルコニウムのうち少なくとも1種類を用いることができる。導電性粒子の粉体比抵抗は、200Ω・cm以下になるように形成されている。樹脂被覆層の層中には、導電性粒子の他に、非導電性粒子が含有されている。そして、キャリアの体積固有抵抗が、10〜16Log(Ω・cm)の範囲になるように形成されている。 As the base particles of the conductive particles, at least one of aluminum oxide, titanium dioxide, zinc oxide, silicon dioxide, barium sulfide, and zirconium oxide can be used. The powder specific resistance of the conductive particles is formed to be 200 Ω · cm or less. The layer of the resin coating layer contains non-conductive particles in addition to the conductive particles. And it is formed so that the volume specific resistance of a carrier may be in the range of 10 to 16 Log (Ω · cm).
以上述べたように、本実施の形態のキャリアは、基体粒子の表面に、二酸化スズ層、二酸化スズを含む酸化インジウム層を順次形成しているために、導電層が粒子表面に均一かつ強固に固定される。
また、樹脂被覆層中に含有された導電性粒子は、その吸油量が10〜300ml/100gになるように形成されている。ここで、吸油量が10ml/100g未満の場合には、被覆樹脂に対する相溶性が不充分になって密着性が低下して、分散性も低下するために、長期にわたりキャリアの抵抗調整をおこなうことができなくなる。吸油量が300ml/100gを超える場合には、結着樹脂との密着性が強くなり過ぎて、導電性粒子表面を覆ってしまうために、抵抗調整を充分におこなうことができなくなってしまう。
このように構成されたキャリアは、抵抗調整剤としてカーボンブラックを含有させることなく抵抗調整がされて、キャリア付着等を防止するとともに経時において帯電量を安定させることができる。
As described above, in the carrier of this embodiment, since the tin dioxide layer and the indium oxide layer containing tin dioxide are sequentially formed on the surface of the base particle, the conductive layer is uniformly and firmly formed on the particle surface. Fixed.
The conductive particles contained in the resin coating layer are formed so that the oil absorption is 10 to 300 ml / 100 g. Here, when the oil absorption is less than 10 ml / 100 g, the compatibility with the coating resin becomes insufficient, the adhesiveness is lowered, and the dispersibility is also lowered. Can not be. When the oil absorption exceeds 300 ml / 100 g, the adhesion with the binder resin becomes too strong and covers the surface of the conductive particles, so that the resistance cannot be adjusted sufficiently.
The carrier configured as described above is adjusted in resistance without containing carbon black as a resistance adjusting agent, and can prevent carrier adhesion and the like and stabilize the charge amount over time.
また、本実施の形態において、現像剤G中のキャリアは、その重量平均粒径が35μmになるように形成されている。なお、キャリアCの重量平均粒径は、20〜65μmの範囲にすることが好ましい。
キャリアの重量平均粒径が20μmよりも小さいときには、キャリアの1個当たりに作用する磁力が小さくなるためにキャリア付着が生じてしまう。これに対して、キャリアの粒径が65μmよりも大きいときには、トナーが付着すべき潜像に対してトナーが忠実に付着しにくくなるために、出力画像の粒状性が低下してしまう。
In the present embodiment, the carrier in the developer G is formed so that its weight average particle diameter is 35 μm. The weight average particle diameter of the carrier C is preferably in the range of 20 to 65 μm.
When the weight average particle size of the carrier is smaller than 20 μm, the magnetic force acting on each carrier is small, and thus carrier adhesion occurs. On the other hand, when the particle size of the carrier is larger than 65 μm, it becomes difficult for the toner to adhere faithfully to the latent image to which the toner should adhere, so that the granularity of the output image is lowered.
また、本実施の形態におけるトナーは、平均粒径が5.2μmになるように形成されている。
なお、トナーの平均粒径は、3.5〜7.5μmの範囲になるように形成することが好ましい。トナーの平均粒径が3.5μmよりも小さいときには、トナー像におけるトナー付着量が少なくなるために、後端白抜け、ハロー画像が発生し易くなってしまう。これに対して、トナーの平均粒径が7.5μmよりも大きいときには、トナーが付着すべき潜像に対してトナーが忠実に付着しにくくなるために、出力画像の粒状性が低下してしまう。
Further, the toner in the present exemplary embodiment is formed so that the average particle size is 5.2 μm.
The average particle diameter of the toner is preferably formed in the range of 3.5 to 7.5 μm. When the average particle diameter of the toner is smaller than 3.5 μm, the toner adhesion amount in the toner image is small, and therefore, the trailing edge white spot and the halo image are likely to occur. On the other hand, when the average particle diameter of the toner is larger than 7.5 μm, it becomes difficult for the toner to adhere faithfully to the latent image to which the toner should adhere, so that the granularity of the output image decreases. .
また、本実施の形態におけるトナーは、主として、結着樹脂、離型剤、着色剤で構成される。トナーの結着樹脂は、ビニル系重合体とポリエステル系重合体とを有するハイブリッド樹脂を含有する。また、離型剤の含有量に対するハイブリッド樹脂の含有量が、0.5〜3の範囲になるように形成されている。
ハイブリッド樹脂は、縮重合系樹脂の原料モノマーと付加重合系樹脂の原料モノマーを含む混合物を用いて、同一反応容器中で縮重合反応と付加重合反応とを同時に又はそれぞれ独立におこなうことで得られる。離型剤は、カルナウバワックス、モンタンワックス、酸化ライスワックス等を用いることができて、その含有量を3.5〜10重量%とすることが好ましい。
このように構成されたトナーは、耐久性が高くて、光沢ムラ等のない高画質で、トナー凝集や定着オフセット等の不具合の少ない出力画像を提供するものである。その反面、このように構成されたトナーの比重は現像剤G(又はキャリア)に比べて小さいために、トナー補給口44から補給されたトナーが第2搬送経路内の現像剤Gの剤面上に浮遊しやすく、現像剤G中に分散されにくい。したがって、上述したように第1搬送経路53及び第2搬送経路54の底面の位置関係と回転方向とを最適化する効果が大きくなる。
Further, the toner in the present embodiment is mainly composed of a binder resin, a release agent, and a colorant. The binder resin of the toner contains a hybrid resin having a vinyl polymer and a polyester polymer. Further, the content of the hybrid resin with respect to the content of the release agent is formed to be in the range of 0.5 to 3.
A hybrid resin can be obtained by performing a condensation polymerization reaction and an addition polymerization reaction simultaneously or independently in the same reaction vessel using a mixture containing a condensation polymerization resin raw material monomer and an addition polymerization resin raw material monomer. . As the release agent, carnauba wax, montan wax, oxidized rice wax or the like can be used, and the content thereof is preferably 3.5 to 10% by weight.
The toner configured in this manner provides an output image with high durability, high image quality without gloss unevenness, and less defects such as toner aggregation and fixing offset. On the other hand, since the specific gravity of the toner thus configured is smaller than that of the developer G (or carrier), the toner replenished from the
また、本実施の形態では、現像装置5内に収容された現像剤Gのトナー濃度が4〜12重量%の範囲内になるように制御されている。これによって、現像装置5内の現像剤Gが受けるストレスが軽減される。また、トナー濃度が4重量%以上に制御されることで、出力画像の画像濃度が低下するのを抑止することができる。また、トナー濃度が12重量%以下に制御されることで、トナースペント化の進行が低減されて、トナー帯電量(Q/M)が低くならずに地肌汚れやトナー飛散が軽減される。
Further, in the present embodiment, the toner concentration of the developer G accommodated in the developing
以上説明したように、本実施の形態では、第1搬送経路53の底面と第2搬送経路54の底面との位置関係と、第1搬送スクリュ55(第1搬送部材)及び第2搬送スクリュ56(第2搬送部材)の回転方向と、を最適化しているために、比較的簡易な構成で、補給トナーが充分に分散された状態の現像剤Gを第1搬送経路53に供給できて、出力画像上に画像濃度ムラや地肌汚れが生じたり、トナー飛散が生じたりする不具合を抑止することができる。
As described above, in the present embodiment, the positional relationship between the bottom surface of the
なお、本実施の形態では、搬送部材としての搬送スクリュが2つ設置された現像装置13に対して本発明を適用したが、搬送スクリュが3つ以上設置されていてそのうち少なくとも2つの搬送スクリュが仕切部材を介して隣接する位置に配設された現像装置に対しても本発明を適用することができる。その場合も、隣接する2つの搬送スクリュの底面の位置関係と回転方向とを最適化することで、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 present invention is applied to 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、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 each 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.
1、1Y、1M、1C、1K 感光体ドラム(像担持体)、
5 現像装置(現像部)、
6、6Y、6M、6C、6K プロセスカートリッジ(作像部)、
51 現像ローラ(現像剤担持体)、
52 ドクターブレード、
53 第1搬送経路(第1現像剤収容部)、
54 第2搬送経路(第2現像剤収容部)、
55 第1搬送スクリュ(第1搬送部材)、
56 第2搬送スクリュ(第2搬送部材)、
57 磁気センサ(トナー濃度検知手段)、
58 仕切部材、
64 第2中継部(中継部)、
100 画像形成装置本体(装置本体)、 G 現像剤。
1, 1Y, 1M, 1C, 1K photosensitive drum (image carrier),
5 Development device (development unit),
6, 6Y, 6M, 6C, 6K process cartridge (imaging part),
51 Development roller (developer carrier),
52 Doctor blade,
53 1st conveyance path | route (1st developer accommodating part),
54 second transport path (second developer storage unit),
55 1st conveyance screw (1st conveyance member),
56 2nd conveyance screw (2nd conveyance member),
57 Magnetic sensor (toner concentration detection means),
58 partition members,
64 2nd relay part (relay part),
100 Image forming apparatus main body (apparatus main body), G developer.
Claims (11)
前記像担持体に対向するとともに、現像剤を担持する現像剤担持体と、
装置内に収容された現像剤を長手方向に搬送して循環経路を形成する複数の搬送部材と、
を備え、
前記複数の搬送部材は、
前記現像剤担持体に対向するとともに、現像剤を長手方向に搬送しながら前記現像剤担持体に現像剤を供給するとともに前記現像剤担持体から離脱された現像剤を長手方向に搬送する第1搬送部材と、
仕切部材を介して前記第1搬送部材に対向するとともに、前記第1搬送部材による第1搬送経路の上流側に連通する中継部に向けて現像剤を長手方向に搬送する第2搬送部材と、
を具備し、
前記第1搬送経路は、その底面の位置が前記第2搬送部材による第2搬送経路の底面の位置よりも高くなるように配設され、
前記第1搬送部材は、その最上部が前記現像剤担持体から離れて前記第2搬送部材に近づく方向に回転するとともに、前記第2搬送部材の回転方向と同方向に回転し、
装置内に収容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中継部の近傍であって前記第2搬送経路内に備え、
前記中継部は、その底面が、前記第2搬送経路の側から前記第1搬送経路の側に高くなるように傾斜し、
前記第2搬送経路は、
前記トナー濃度検知手段が設置された位置近傍の流路断面積がその他の位置の流路断面積よりも小さくなるように形成され、
前記トナー濃度検知手段が設置された位置近傍の天井部に、当該第2搬送経路の上流側から前記トナー濃度検知手段に最近接する面まで上壁から下方に向かって傾斜する第1の傾斜面が設けられ、前記トナー濃度検知手段に最近接する面から当該第2搬送経路の下流側に向けて前記第1の傾斜面よりも急な角度で上方に向かって傾斜する第2の傾斜面が設けられたことを特徴とする現像装置。 A developing device that contains a developer having a carrier and toner and that develops a latent image formed on an image carrier,
A developer carrying body facing the image carrying body and carrying a developer;
A plurality of transport members that transport the developer contained in the apparatus in the longitudinal direction to form a circulation path;
With
The plurality of conveying members are:
First facing the developer carrying member, supplying the developer to the developer carrying member while conveying the developer in the longitudinal direction, and conveying the developer detached from the developer carrying member in the longitudinal direction. A conveying member;
A second conveying member that opposes the first conveying member via a partition member and conveys the developer in the longitudinal direction toward a relay unit that communicates with the upstream side of the first conveying path by the first conveying member;
Comprising
The first transport path is disposed such that the position of the bottom surface is higher than the position of the bottom surface of the second transport path by the second transport member,
The first transport member rotates in a direction in which an uppermost portion thereof is separated from the developer carrier and approaches the second transport member, and is rotated in the same direction as the rotation direction of the second transport member,
A toner concentration detecting means for detecting the toner concentration of the developer contained in the apparatus is provided in the vicinity of the relay unit and in the second transport path;
The relay portion is inclined so that a bottom surface thereof becomes higher from the second conveyance path side to the first conveyance path side,
The second transport path is
The flow path cross-sectional area in the vicinity of the position where the toner concentration detection means is installed is formed to be smaller than the flow path cross-sectional area at other positions,
A first inclined surface that inclines downward from the upper wall from the upstream side of the second transport path to the surface closest to the toner concentration detection unit is located on the ceiling near the position where the toner concentration detection unit is installed. A second inclined surface is provided, which is inclined from the surface closest to the toner density detecting means toward the downstream side of the second transport path at an angle steeper upward than the first inclined surface. A developing device.
前記樹脂被覆層は、基体粒子表面に二酸化スズ層と当該二酸化スズ層上に設けた二酸化スズを含む酸化インジウム層とからなる導電性被覆層を設けてなる導電性粒子を含有して、
前記導電性粒子は、その吸油量が10〜300ml/100gになるように形成され、
前記トナーは、結着樹脂と離型剤と着色剤とを備え、
前記結着樹脂は、ビニル系重合体とポリエステル系重合体とを有するハイブリッド樹脂を含有して、
前記離型剤の含有量に対する前記ハイブリッド樹脂の含有量が0.5〜3の範囲になるように形成されたことを特徴とする請求項1〜請求項5のいずれかに記載の現像装置。 The carrier has a resin coating layer on the core surface,
The resin coating layer contains conductive particles formed by providing a conductive coating layer composed of a tin dioxide layer and an indium oxide layer containing tin dioxide provided on the tin dioxide layer on the surface of the substrate particles,
The conductive particles are formed so that the oil absorption is 10 to 300 ml / 100 g,
The toner includes a binder resin, a release agent, and a colorant,
The binder resin contains a hybrid resin having a vinyl polymer and a polyester polymer,
6. The developing device according to claim 1, wherein the content of the hybrid resin with respect to the content of the release agent is in a range of 0.5 to 3.
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が一体化されたことを特徴とするプロセスカートリッジ。 A process cartridge that is detachably installed on the main body of the image forming apparatus,
10. A process cartridge in which the developing device according to claim 1 and the image carrier are integrated.
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