JP5515892B2 - Development device - Google Patents
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本発明は、電子写真における現像装置および該現像装置を備えた画像形成装置に関し、詳しくは現像剤の攪拌搬送機構に関する。 The present invention relates to a developing device in electrophotography and an image forming apparatus including the developing device, and more particularly to a developer agitating and conveying mechanism.
複写機やプリンタあるいはファクシミリ装置やこれら複合機において、静電潜像を感光体ドラム上に形成し、トナーにより感光体ドラム上の静電潜像を現像して、感光体ドラム上にトナー像を形成し、トナー像に紙を重ね、紙の背面から電界を付与することでトナー像を紙上に転写し、紙を加熱及び加圧してトナー像を紙に定着し、記録出力を得る画像形成装置が知られている。 In copying machines, printers, facsimile machines, and these multifunction devices, an electrostatic latent image is formed on a photosensitive drum, the electrostatic latent image on the photosensitive drum is developed with toner, and a toner image is formed on the photosensitive drum. An image forming apparatus that forms, superimposes the paper on the toner image, transfers the toner image onto the paper by applying an electric field from the back of the paper, fixes the toner image on the paper by heating and pressurizing the paper, and obtains a recording output It has been known.
このような現像に用いられる現像剤には、磁性あるいは非磁性トナーと、磁性体を含む、もしくは磁性体で形成されたキャリアとを混合した二成分現像剤がある。
この二成分現像剤では、攪拌混合時に生起されるトナーとキャリアの摩擦帯電作用によりトナーを帯電させ、そのように帯電した現像剤を感光体ドラム(像担持体)上の静電潜像に対して静電吸着させている。
このための現像装置として、磁力により周面に現像剤を穂立ちさせて感光体ドラム上の静電潜像に向け現像剤を供給する現像剤担持体と、該現像剤担持体に対して攪拌混合した現像剤を供給する第1の攪拌搬送部材と、二成分現像剤と補給トナーを攪拌混合し、該第1の攪拌搬送部材に搬送する第二の攪拌搬送部材とを備えた構成が知られており、このような攪拌搬送部材では、通常、回転軸に螺旋状に形成されたスクリューが用いられている。
また、感光体ドラム上の静電潜像を現像して感光体ドラム上にトナー像が形成されると、トナーが消費された現像剤は、再使用のために、現像装置に回収されるように構成されている。
As a developer used for such development, there is a two-component developer obtained by mixing a magnetic or non-magnetic toner and a carrier containing a magnetic material or formed of a magnetic material.
In this two-component developer, the toner is charged by the frictional charging action of the toner and the carrier generated during the stirring and mixing, and the developer thus charged is applied to the electrostatic latent image on the photosensitive drum (image carrier). Electrostatic adsorption.
As a developing device for this purpose, a developer carrier that supplies a developer toward the electrostatic latent image on the photosensitive drum by causing the developer to rise on the peripheral surface by magnetic force, and agitating the developer carrier A configuration is known that includes a first agitating and conveying member that supplies the mixed developer, and a second agitating and conveying member that agitates and mixes the two-component developer and the replenishment toner and conveys them to the first agitating and conveying member. In such a stirring and conveying member, a screw formed in a spiral shape on the rotating shaft is usually used.
Further, when the electrostatic latent image on the photosensitive drum is developed to form a toner image on the photosensitive drum, the developer that has consumed the toner is collected by the developing device for reuse. It is configured.
このように回収された現像剤はトナーが消費されており、そのまま使用すると現像剤に含まれるトナー濃度が低く画像濃度が低下するので、回収された現像剤には現像装置外部からトナーを適宜補給する必要がある。
トナーの補給は、トナー濃度センサなどの検知手段による現像剤濃度の検知結果に応じて行われる。上記した現像装置の場合は、前記第二の攪拌搬送部材の上部から、現像剤に注ぐように補給される。
補給されたトナーは、該第二の攪拌搬送部材により現像剤と攪拌混合され、前記第一の攪拌搬送部材に向け搬送される。
The collected developer consumes toner. If it is used as it is, the toner concentration contained in the developer is low and the image density is lowered. Therefore, the collected developer is appropriately replenished with toner from the outside of the developing device. There is a need to.
Replenishment of toner is performed according to the result of detecting the developer concentration by a detection means such as a toner concentration sensor. In the case of the developing device described above, the developer is replenished from above the second stirring and conveying member so as to be poured into the developer.
The replenished toner is agitated and mixed with the developer by the second agitating and conveying member, and is conveyed toward the first agitating and conveying member.
しかしながら、補給したトナーが現像剤中に十分に分散されないと、現像剤中のトナー濃度にむらが生じることにより、現像剤担持体上のトナー濃度が目標とするトナー濃度からオーバーシュートしてしまう部分が生じ、結局、画像濃度ムラ、地肌汚れ、トナー飛散などの画像品質上の問題が生じる恐れがある。
そこで、補給トナーを現像剤に分散するための構成として、特許文献1では、トナーが補給される二成分現像剤表面箇所の近傍で、パドルを用いて、補給トナーと二成分現像剤の汲み上げ・落下を繰り返し、トナー塊を解しながら、補給トナーを二成分現像剤中に分散している。
また、特許文献2では、トナー補給箇所の下方位置でマグネットローラを二成分現像剤中に埋設し、マグネットローラ周囲に生じる回転磁気ブラシの攪拌混合作用により、補給トナーを二成分現像剤に混合している。
However, if the replenished toner is not sufficiently dispersed in the developer, the toner density on the developer carrying member becomes uneven and the toner density on the developer carrier overshoots from the target toner density. As a result, image quality problems such as image density unevenness, background contamination, and toner scattering may occur.
Therefore, as a configuration for dispersing the replenishment toner in the developer,
In
近年、画像形成装置は装置本体の小型化が要求されており、したがって装置内の各内蔵物や使用される各プロセスカートリッジも小型化している。
同様に現像装置も小型化しており、そのため現像装置内に収まる現像剤の容量が従来の大型機よりも少なくなっている。しかしながら、消費するトナー量は従来の大型機と同様である。
したがって、現像剤の容量に対して補給トナー量が多くならざるを得ないため、補給するトナーの十分な攪拌混合が一層、必要となっている。
しかし、現像装置が小型化すると、前記第一攪拌搬送部材、第二攪拌搬送部材の長さも短くする必要があるために攪拌効率が低下してしまい、該攪拌搬送部材による現像剤と補給トナーとの十分な攪拌混合が困難となっている。
In recent years, the image forming apparatus is required to be downsized in the apparatus main body, and accordingly, each internal component in the apparatus and each process cartridge to be used are also downsized.
Similarly, the developing device is also miniaturized, so that the capacity of the developer that can be accommodated in the developing device is smaller than that of a conventional large machine. However, the amount of toner consumed is the same as that of conventional large machines.
Therefore, since the amount of the replenished toner must be increased with respect to the developer capacity, sufficient stirring and mixing of the replenished toner is further required.
However, when the developing device is downsized, the lengths of the first agitation transport member and the second agitation transport member need to be shortened, so that the agitation efficiency is lowered. It is difficult to sufficiently stir and mix.
前記従来例の構成では、小型化した現像装置においては、補給トナーは現像剤中に十分に分散されず、現像剤はトナー濃度が偏在したまま現像ローラに供給されることとなるため、トナー濃度の高い部位が発生し、先にも述べたように、現像剤担持体上のトナー濃度が目標トナー濃度からオーバーシュートするという問題が生じる。 In the configuration of the conventional example, in the downsized developing device, the replenishment toner is not sufficiently dispersed in the developer, and the developer is supplied to the developing roller while the toner concentration is unevenly distributed. This causes a problem that the toner density on the developer carrier overshoots from the target toner density as described above.
本発明は、以上の課題に鑑みなされたものであり、小型化した現像剤容量の小さな現像装置においても、攪拌機能を向上し、現像剤担持体上のトナー濃度が目標とするトナー濃度からオーバーシュートする量を低減することができる攪拌搬送部材、および該攪拌搬送部材を用いることにより現像むら等が発生しない現像装置、並びにそれを備えた画像形成装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and even in a developing device with a small developer capacity, the stirring function is improved, and the toner concentration on the developer carrying member exceeds the target toner concentration. It is an object of the present invention to provide an agitating / conveying member that can reduce the amount of chute, a developing device that does not cause uneven development by using the agitating / conveying member, and an image forming apparatus including the developing device.
上記の目的を達成するために、本発明は、回転軸を中心として回転してトナーとキャリアからなる現像剤を回転軸方向の下流側に攪拌搬送する攪拌搬送部材であって、前記攪拌搬送部材には、前記回転軸に設けられ前記現像剤を前記回転軸方向の下流側に搬送する第1の仕切部材と、前記回転軸に設けられ前記現像剤を前記回転軸方向の上流側に搬送する第2の仕切部材とが設けられ、前記第1の仕切部材と前記第2の仕切部材とが対向配置されているとともに、前記第1の仕切り部材および前記第2の仕切り部材の先端部と前記回転軸との間に空隙部が設けられ、前記空隙部から前記現像剤が移動可能とされていることを特徴とする攪拌搬送部材とした。 In order to achieve the above object, the present invention provides an agitating and conveying member that rotates about a rotation axis and agitates and conveys a developer composed of toner and a carrier to the downstream side in the rotation axis direction. Includes a first partition member provided on the rotation shaft for conveying the developer downstream in the rotation axis direction, and a developer provided on the rotation shaft for conveying the developer upstream in the rotation axis direction. A second partition member is provided, the first partition member and the second partition member are disposed to face each other , and the first partition member and the distal end portions of the second partition member and the A stirring / conveying member characterized in that a gap is provided between the rotating shaft and the developer is movable from the gap .
本発明は上記した構成により、トナーと現像剤とが接触する頻度を多くすることにより、補給されたトナーの現像剤への分散性を良くすることができ、小型化した現像剤容量の小さな現像装置においても、攪拌機能を向上し、現像剤担持体上のトナー濃度が目標とするトナー濃度からオーバーシュートする量を低減することができる攪拌搬送部材、および該攪拌搬送部材を用いた現像装置、プロセスカートリッジ、並びにそれを備えた画像形成装置を提供することができる。 According to the present invention, by increasing the frequency of contact between the toner and the developer, it is possible to improve the dispersibility of the replenished toner in the developer. Also in the apparatus, the stirring function can be improved, and the stirring and conveying member capable of reducing the amount of overshoot from the target toner density of the toner density on the developer carrier, and the developing device using the stirring and conveying member, A process cartridge and an image forming apparatus including the process cartridge can be provided.
以下、本発明の攪拌搬送部材を適用した画像形成装置として、電子写真方式のカラープリンタ(以下、単に「プリンタ」という。)の一実施形態について説明する。なお、作像部に関してはプロセスカートリッジとして説明する。
まず、本プリンタの基本的な構成について説明する。
図5は、本プリンタの概略構成図である。本プリンタ100 は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック(以下、Y 、M 、C 、K と記す)のトナー像を生成するための4つのプロセスカートリッジ6Y ,6M ,6C ,6K を備えている。これらは、画像形成物質として、互いに異なる色のY ,M ,C ,K トナーを用いるが、それ以外は同様の構成になっており、寿命到達時に交換される。
Yトナー像を生成するためのプロセスカートリッジ6Yを例にすると、図6に示すように、ドラム状の感光体1Y 、ドラムクリーニング装置2Y 、除電装置(不図示)、帯電装置4Y 、現像装置5Y 等を備えている。
このプロセスカートリッジ6Y は、プリンタ100本体に脱着可能であり、一度に消耗部品を交換できるようになっている。
Hereinafter, an embodiment of an electrophotographic color printer (hereinafter simply referred to as “printer”) will be described as an image forming apparatus to which the stirring and conveying member of the present invention is applied. The image forming unit will be described as a process cartridge.
First, the basic configuration of the printer will be described.
FIG. 5 is a schematic configuration diagram of the printer. The
Taking a
The
帯電装置4Yは、図示しない駆動手段によって図中時計回りに回転せしめられる感光体1Yの表面を一様に帯電せしめるものである。
一様に帯電せしめられた感光体1Yの表面は、レーザ光Lによって露光走査され、Y用の静電潜像を担持する。
このY用の静電潜像は、Yトナーを用いる現像装置5YによってYトナー像に現像され、そのように現像されたトナー像は、中間転写ベルト8上に中間転写される。
次に、中間転写工程を経た後の感光体1Y表面に残留したトナーは、ドラムクリーニング装置2Yによるクリーニングによって除去される。
次に、クリーニング後の感光体1Yに残された残留電荷は除電装置によって除電され、この除電により、感光体1Y の表面が初期化されて次の画像形成に備えられる。
The
The uniformly charged surface of the
The electrostatic latent image for Y is developed into a Y toner image by the developing
Next, the toner remaining on the surface of the
Next, the residual charge remaining on the
他のプロセスカートリッジ6M、6C、6Kにおいても、同様にして感光体1M、1C、1K上にM、C、Kトナー像が形成され、いずれも中間転写ベルト8上に中間転写される。
先に示した図5においてプロセスカートリッジ6Y ,6M ,6C ,6Kの図中下方には露光装置7が配設されている。
潜像形成手段たる該露光装置7は、画像情報に基づいて発したレーザ光Lを、プロセスカートリッジ6Y ,6M ,6C ,6Kにおけるそれぞれの感光体に照射して露光する。
この露光により、感光体1Y ,1M ,1C,1K上にY ,M ,C ,K用の静電潜像が形成される。
なお、露光装置7は、画像情報に基いて光源から発したレーザ光Lを、モータによって回転駆動したポリゴンミラーで走査しながら、複数の光学レンズやミラーを介して感光体1Y ,1M ,1C,1K上に照射するものである。
In the other process cartridges 6M, 6C, and 6K, M, C, and K toner images are similarly formed on the photoreceptors 1M, 1C, and 1K, and all of them are intermediately transferred onto the
In FIG. 5, the exposure device 7 is disposed below the
The exposure device 7 serving as a latent image forming means irradiates the respective photosensitive members in the
By this exposure, electrostatic latent images for Y, M, C, and K are formed on the
The exposure device 7 scans the laser light L emitted from the light source based on the image information with a polygon mirror that is rotationally driven by a motor, and passes the
露光装置7の図中下側には、紙収容カセット26 、これらに組み込まれた給紙ローラ27 、レジストローラ対28など有する給紙手段が配設されている。
紙収容カセット26は、記録体たる転写紙Pが複数枚重ねて収納しており、それぞれの一番上の転写紙Pには給紙ローラ27が当接している。
給紙ローラ27が図示しない駆動手段によって図中反時計回りに回転せしめられると、一番上の転写紙Pがレジストローラ対28 のローラ間に向けて給紙される。
レジストローラ対28は、転写紙Pを挟み込むべく両ローラを回転駆動するが、挟み込んですぐに回転を一旦停止させる。そして、転写紙Pを適切なタイミングで後述の2次転写ニップに向けて送り出す。
かかる構成の給紙手段においては、給紙ローラ27と、タイミングローラ対たるレジストローラ対28との組合せによって搬送手段が構成されている。
この搬送手段は、転写紙Pを収容手段たる紙収容カセット26から後述の2次転写ニップまで搬送するものである。
On the lower side of the exposure apparatus 7 in the figure, paper supply means having a paper storage cassette 26, a
The paper storage cassette 26 stores a plurality of transfer papers P as recording bodies, and a
When the
The registration roller pair 28 rotationally drives both rollers to sandwich the transfer paper P, but temporarily stops rotating immediately after sandwiching. Then, the transfer paper P is sent out toward a later-described secondary transfer nip at an appropriate timing.
In the sheet feeding unit having such a configuration, a conveying unit is configured by a combination of the
This transport means transports the transfer paper P from a paper storage cassette 26 serving as a storage means to a secondary transfer nip described later.
プロセスカートリッジ6Y ,6M ,6C ,6Kの図中上方には、中間転写体たる中間転写ベルト8を張架しながら無端移動せしめる中間転写ユニット15が配設されている。
この中間転写ユニット15は、中間転写ベルト8の他、4つの1次転写バイアスローラ9Y ,9M ,9C ,9K 、クリーニング装置10などを備えている。
また2次転写バックアップローラ12、クリーニングバックアップローラ13、テンションローラ14なども備えている。
中間転写ベルト8は、これら3つのローラに張架されながら、少なくとも何れか1つのローラの回転駆動によって図中反時計回りに無端移動せしめられる。
Above the
In addition to the
A secondary transfer backup roller 12, a cleaning backup roller 13, a tension roller 14 and the like are also provided.
The
1次転写バイアスローラ9Y ,9M ,9C ,9Kは、このように無端移動せしめられる中間転写ベルト8を感光体1Y ,1M ,1C ,1K との間に挟み込んでそれぞれ1次転写ニップを形成している。
これら1次転写バイアスローラ9Y ,9M ,9C ,9Kにより、中間転写ベルト8の裏面(ループ内周面)にトナーとは逆極性(例えばプラス)の転写バイアスが印加される。
1次転写バイアスローラ9Y ,9M ,9C ,9Kを除くローラは、全て電気的に接地されている。
中間転写ベルト8は、その無端移動に伴ってY ,M ,C ,K 用の1次転写ニップを順次通過していく過程で、感光体1Y ,1M ,1C ,1K上のY ,M ,C ,K トナー像が重ね合わせて1次転写される。
これにより、中間転写ベルト8上に4色重ね合わせトナー像(以下、「4 色トナー像」という。)が形成される。
The primary
By these primary
All the rollers except the primary
The
As a result, a four-color superimposed toner image (hereinafter referred to as “four-color toner image”) is formed on the
上記2次転写バックアップローラ12は、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。
中間転写ベルト8上に形成された4色トナー像は、この2次転写ニップで転写紙Pに転写される。
2次転写ニップを通過した後の中間転写ベルト8には、転写紙Pに転写されなかった転写残トナーが付着している。これは、クリーニング装置10によってクリーニングされる。
2次転写ニップにおいては、転写紙Pが互いに順方向に表面移動する中間転写ベルト8と2次転写ローラ19との間に挟まれて、上記レジストローラ対28側とは反対方向に搬送される。
2次転写ニップから送り出された転写紙Pは、定着装置20のローラ間を通過する際に熱や圧力により、表面に転写された4色トナー像が定着される。
その後、転写紙Pは、排紙ローラ対29のローラ間を経て機外へと排出される。
The secondary transfer backup roller 12 sandwiches the
The four-color toner image formed on the
Untransferred toner that has not been transferred onto the transfer paper P adheres to the
In the secondary transfer nip, the transfer paper P is sandwiched between the
When the transfer paper P sent out from the secondary transfer nip passes between rollers of the fixing
Thereafter, the transfer paper P is discharged out of the apparatus through a pair of paper discharge rollers 29.
プリンタ本体の上面には、スタック部30が形成されており、上記排紙ローラ対29によって機外に排出された転写紙Pは、このスタック部30に順次スタックされる。
なおこのスタック部30の下側にはボトル収容器31が設けられ、各色用のトナーボトル32Y、32M,32C,32Kが収容されている。
A
A bottle container 31 is provided on the lower side of the
図6は、本発明の現像装置の実施形態を側方から見て示す断面図である。
本実施の形態の現像装置5Y ,5M ,5C ,5Kは、いずれもトナー及びキャリアを含む二成分現像剤を収容する現像容器を有しており、現像容器内で二成分現像剤を攪拌搬送しつつ、二成分現像剤のトナーを摩擦帯電させ、この帯電したトナーを現像ローラ51Y ,51M ,51C ,51Kの外週面に付着させて該現像ローラ51Y ,51M ,51C ,51Kと感光体ドラム1Y ,1M ,1C ,1K間の現像領域Dへと搬送し、この帯電したトナーにより感光体ドラム1Y ,1M ,1C ,1K上の静電潜像を現像する。
以下、各現像装置5Y ,5M ,5C ,5Kは同様な構成であるので、以下、現像装置5Yを例に、説明する。
FIG. 6 is a sectional view showing the embodiment of the developing device of the present invention as seen from the side.
Each of the developing
Since the developing
該現像装置5Yの現像容器40Yの底には、感光体ドラム1Yの長手方向に沿って第1及び第2現像剤経路54Ya、54Ybが並設されており、該各現像剤経路54Ya、54Ybは仕切り壁60Yにより仕切られ、各現像剤経路54Ya、54Ybの両側端部側がそれぞれの開口部を介して接続され、第2現像剤経路54Ybの上部にトナー補給経路16が設けられている。
そして、該第1及び第2現像剤経路54Ya、54Ybには、その長手方向にそれぞれ第1及び第2スクリュー軸55Ya、55Ybが配置されており、該第1及び第2スクリュー軸55Ya、55Ybには、その回転軸の外周にそれぞれ螺旋状羽根55Yが設けられている。したがって、該第1及び第2スクリュー軸55Ya、55Ybが回転すると、現像剤が螺旋状羽根55Yによって各現像剤経路54Ya、54Ybに沿って搬送されることとなる。
At the bottom of the developing
The first and second developer paths 54Ya and 54Yb are provided with first and second screw shafts 55Ya and 55Yb in the longitudinal direction, respectively. The first and second screw shafts 55Ya and 55Yb Is provided with a
ここで、トナーとキャリアを混合してなる二成分現像剤を第1及び第2現像剤経路54Ya、54Ybに収容し、第1および第2スクリュー軸55Ya、55Ybを回転させると、該二成分現像剤が、第2現像剤経路54Yb→開口部→第1現像剤経路54Ya→開口部→第2第二現像剤経路54Ybという循環搬送経路で繰り返し循環搬送されるように、該第1および第2スクリュー軸55Ya、55Ybの回転方向と螺旋状羽根55Yの螺旋方向が設定されている。
そして、二成分現像剤のトナーは、このような循環搬送過程で感光体ドラム4表面の静電潜像とは逆極性に摩擦帯電され、第1現像剤経路54Yaの上方に配置された現像ローラ51Yに開口部59Yから汲みあがり、該現像ローラ51Yの外周面に付着して現像領域Dへと搬送され、感光体ドラム1Y上の静電潜像に付着して、静電潜像を現像する。
Here, when the two-component developer obtained by mixing the toner and the carrier is accommodated in the first and second developer paths 54Ya and 54Yb and the first and second screw shafts 55Ya and 55Yb are rotated, the two-component developer is developed. The first and second developer are repeatedly circulated and conveyed in the circulation conveyance path of the second developer path 54Yb → the opening → the first developer path 54Ya → the opening → the second second developer path 54Yb. The rotation direction of the screw shafts 55Ya and 55Yb and the spiral direction of the
Then, the toner of the two-component developer is frictionally charged with a polarity opposite to that of the electrostatic latent image on the surface of the
現像ローラ51Yは、棒状の多極着磁のマグネットを固定し、多極着磁のマグネット周りに非磁性体(アルミニウム合金やステンレス鋼等)のスリーブを回転自在に支持したものであり、スリーブを回転させながら、マグネットの磁力により二成分現像剤をスリーブ外周に吸着して担持する。
スリーブの回転に伴い、層厚規制部材52Yによりスリーブ外周の二成分現像材の層厚が規制されてから、スリーブ外周の二成分現像剤層が該スリーブと感光体ドラム1Y間の現像領域Dへと搬送される。
The developing
As the sleeve rotates, the layer
一方、現像容器40Yには、図6に示すように、現像容器40Y内のトナー濃度を検出するトナー濃度センサ56Yが設けられている。
このトナー濃度センサ56Yは、透磁率センサであって、現像容器40Y内を搬送される二成分現像剤に接触して透磁率を検出している。この検出された透磁率からキャリアに対するトナーの比率が求められる。
例えば、トナー濃度センサ56Yに対峙している2成分現像剤中におけるキャリア量が少ないとトナー濃度が高いと検出され、逆にキャリア量が多いとトナー濃度が低いと検出される。そして、このトナー濃度センサ56Yの検出信号は制御装置57Yに出力され、この検出信号に基づいて制御装置57Yにより駆動モータ41Yが駆動され、現像容器内40Yにトナーが適宜、補給される。
On the other hand, as shown in FIG. 6, the developing
The
For example, when the carrier amount in the two-component developer facing the
静電潜像の現像が繰り返されて、二成分現像剤のトナーが消費されるとトナー濃度が低くなるので、トナーがトナーカートリッジ72Yから補給口58Yを通じて現像容器40Y内へと補給される。
このトナーは、第2現像剤経路54Yb内の二成分現像剤と攪拌混合されつつ該第2現像剤経路54Yb内を搬送され、その端部の開口部から第1現像剤経路54Yaへと搬送されていき、先に述べた循環搬送経路で繰り返し循環搬送される。これにより、二成分現像剤のトナー濃度が適正な濃度に保たれる。
When the development of the electrostatic latent image is repeated and the toner of the two-component developer is consumed, the toner density decreases, so that the toner is supplied from the
The toner is conveyed in the second developer path 54Yb while being agitated and mixed with the two-component developer in the second developer path 54Yb, and is conveyed from the opening at the end to the first developer path 54Ya. Then, it is repeatedly circulated and conveyed along the circulation conveyance path described above. As a result, the toner concentration of the two-component developer is maintained at an appropriate concentration.
本実施形態では、図1、2に示すように、第2スクリュー軸55Ybの現像剤搬送方向(P)の下流部寄りの前記螺旋状羽根部材55Yの1ピッチの中に、二枚の仕切部材101、102が、該第2スクリュー軸55Ybに対して取り付けられる。
この内、第1仕切部材101は、該第2スクリュー軸55Ybの螺旋状羽根55Yと同様に、回転することで現像剤を現像剤搬送方向P(図1中、P方向)へ搬送するように配置され、第2仕切部材102は、前記第1仕切部材101とは逆に、回転することで現像剤を現像剤搬送方向Pとは逆方向に搬送するように配置される。
また、該第1及び第2仕切部材101,102は、図3、4に示すように、いずれも回転方向から見て後部101b、102bが前記第2スクリュー軸55Ybに取り付けられ、先端部101a、102aは該第2スクリュー軸55Ybから離間する形状に形成されている。
さらに、それぞれの先端部101a、102aが、図1に示すように互いに接触するか、あるいは図2に示すように互いに近接するように設けられる。
したがって、図1、2に示すように、該仕切部材101,102の先端部101a、102の内側近傍には、該仕切部材101,102が回転することにより現像剤が通過可能な空隙部103が形成される。
このように、これら第2スクリュー軸55Ybと、その回転軸の外周に取りつけられた螺旋状羽根部材55Yと、及び該仕切部材101、102とによって、現像剤を攪拌搬送する攪拌搬送部材が構成される。
In this embodiment, as shown in FIGS. 1 and 2, two partition members are included in one pitch of the
Among them, the
Further, as shown in FIGS. 3 and 4, the first and
Further, the
Therefore, as shown in FIGS. 1 and 2, a
As described above, the second screw shaft 55Yb, the
該攪拌搬送部材に関して、その回転軸が90度ずつ回転したときの斜視図を、図3に順に(1)〜(4)で示す。図3(4)から90度回転したときは、図3(1)に戻る。
また、図3(1)〜(4)を第2スクリュー軸55Ybの回転軸に平行な方向であって現像剤搬送方向に向かって第2仕切部材102を見たときの模式図(A方向から見た模式図)を、図3(1)〜(4)にそれぞれ対応させて図4(1)〜(4)に示す。
さらに、該回転軸に垂直な方向から見たときの模式図(B方向から見た模式図)を図1、2に示す。
ここで、仕切部材101,102で区切った領域を、図1あるいは2に示すように、現像剤搬送方向に沿って、それぞれ上流側領域105、下流側領域104とする。
With respect to the stirring and conveying member, perspective views when the rotation shaft rotates by 90 degrees are shown in FIG. 3 in order (1) to (4). When rotated 90 degrees from FIG. 3 (4), it returns to FIG. 3 (1).
3 (1) to 3 (4) are schematic views (from the A direction) when the
Furthermore, the schematic diagram (schematic diagram seen from B direction) when it sees from the direction perpendicular | vertical to this rotating shaft is shown in FIG.
Here, the regions divided by the
図1に示すように、現像剤の表面にトナー(T)が補給されて、第2スクリュー軸55YbがS方向に回転すると、螺旋状羽根部材55Yが回転するとともに、仕切部材101,102も図3(1)〜(4)に示すように回転する。
この内、第1仕切部材101は、図1あるいは図2に示すように、下流側領域104にあるトナーと現像剤を、攪拌しながら、螺旋状羽根部材55Yと同様に現像剤搬送方向Pに沿って搬送する。
一方、第2仕切部材102は、上流側領域105にあるトナーと現像剤を、前記第一の仕切部材101とは逆に、現像剤搬送方向Pに対し上流方向に送るように作用する。
一方、図1中の現像剤上流側領域105にある補給トナーと現像剤は、螺旋状羽根部材55Yによって、全体としては現像剤搬送方向Pに送る力を受ける。
As shown in FIG. 1, when the toner (T) is replenished on the surface of the developer and the second screw shaft 55Yb rotates in the S direction, the
Among these, as shown in FIG. 1 or FIG. 2, the
On the other hand, the
On the other hand, the replenishment toner and the developer in the developer
補給トナーと現像剤は、このように構成された攪拌搬送部材、つまり螺旋状羽根部材55Yと仕切部材101,102とによる搬送力を与えられるので、次のような作用を受けることとなる。
(1)まず、第2スクリュー軸55Ybの回転に伴って仕切部材101,102が回転すると、上流側領域105及び下流側領域104にある補給トナーや現像剤は、該仕切部材101,102によって、図8中の矢印で示すように、いずれも第2スクリュー軸55Ybの長手方向に分散する力を受けることとなり、補給されたトナーと現像剤が十分に分散・混合されることとなる。
Since the replenishment toner and the developer are given a conveying force by the stirring and conveying member configured as described above, that is, the
(1) First, when the
(2)また、第2スクリュー軸55Ybの回転に伴って仕切部材101,102が回転すると、該仕切部材101,102にはさまれた領域にある補給トナーや現像剤は、該仕切部材101,102によって、図9の矢印の方向への力(つまりトナーや現像剤を「抱え込む力」)を受けることとなる。
このように、仕切部材101,102はトナーや現像剤に、現像剤の進行方向とは垂直な方向の力(「抱え込む力」)を与えることができ、仕切部材に抱え込まれたトナーや現像剤は、仕切部材が無い場合と比較してより多くの現像剤に接触することができるので、補給されたトナーと現像剤を十分に分散・混合することができる。
さらに該仕切部材101,102には上記した空隙部103が形成されているので、トナーや現像剤は、該仕切部材101,102に抱え込まれたままではなく、第2スクリュー軸55Ybの回転に伴って図9の図中上方に向けた矢印(白抜き矢印)の方向に移動し、該空隙部103を通過することとなる。
つまり、仕切部材101,102に抱え込まれたままだと、トナーや現像剤がそこに滞留してしまう恐れがあるが、空隙部103を設けることによって、該空隙部103を通過することができるので、そのような滞留を防止することができ、補給トナーを滞留させずに現像剤中に潜り込ませながら混合させる作用を生じさせることが可能となっている。
(2) Further, when the
As described above, the
Further, since the
In other words, there is a possibility that toner and developer may stay in the
このような「抱え込み」作用について、以下、比較例と対比して説明する。
比較例として、第一仕切部材101と第二仕切部材102との回転軸に平行な方向での開口の長さが等しい、つまり仕切部材先端部における開口長a =仕切部材後端部における開口長 bである場合を想定し、図10に示す。
該比較例では、本発明のような図9の下向き矢印で示す現像剤の進行方向に垂直な力を加えることができず、補給トナーや現像剤を抱え込むことができない。
一方、本発明のように、図9に示す該開口の長さa,bが異なるように、つまりa<bになるように、第一仕切部材101と第二仕切部材102を設けると、該第一の仕切部材101と第二の仕切部材102の回転に伴って、補給したトナーと現像剤を第2スクリュー軸55Ybの長手方向に分散させる作用と、仕切部材101、102が補給トナーや現像剤を抱え込む力を発生させ、補給トナーを現像剤中に潜り込ませることで補給トナーを分散させる作用が生じることにより、より効果的に補給トナーを現像剤中に分散させることができるのである。
Such “holding” action will be described below in comparison with a comparative example.
As a comparative example, the lengths of the openings in the direction parallel to the rotation axis of the
In this comparative example, it is impossible to apply a force perpendicular to the developing direction of the developer indicated by the downward arrow in FIG. 9 as in the present invention, and it is not possible to hold replenishment toner or developer.
On the other hand, when the
以上のように、上流側領域105にある補給トナーと現像剤は、図8に示すように、第2仕切部材102と螺旋状羽根部材55Yとによって圧縮する力を受けるので、補給トナーと現像剤の接触する頻度が多くなり、仕切部材が無い場合と比べて補給トナーを現像剤へ取り込むことができる。
さらに、仕切部材が図3(1)から図3(2)に示すように回転することによって、空隙部103に現像剤が入り込むこととなる。そのことによって、補給トナーは、仕切部材が無い場合よりも現像剤と接触する頻度が多くなり、補給トナーを現像剤へ取り込むことができる。
仕切部材が図3(2)から図3(3)、さらに、図3(3)から図(4)のように回転すると、第1仕切部材101は、補給トナーと現像剤を混ぜながら積極的に現像剤搬送方向下流側へ送り、第2仕切部材102は、補給トナーと現像剤を混ぜながら現像剤搬送方向上流側へ送ることによって、補給トナーを、回転する軸の長手方向に分散することができる。
As described above, the replenishment toner and developer in the
Further, when the partition member rotates as shown in FIGS. 3A to 3B, the developer enters the
When the partition member is rotated as shown in FIGS. 3 (2) to 3 (3) and further from FIGS. 3 (3) to (4), the
このように、本発明は、第1仕切部材101と第2仕切部材102を設け、該仕切部材が第2スクリュー軸55Ybの回転に伴って回転することにより、補給したトナーと現像剤を第2スクリュー軸55Ybの長手方向に分散させる作用と、仕切部材101,102が補給トナーや現像剤を抱え込む力を発生させ、補給トナーを現像剤中に潜り込ませることで補給トナーを分散させる作用があり、より効果的に補給トナーを現像剤中に分散させることができ、回転する軸の長手方向に、補給トナーを十分攪拌しつつ搬送することが可能となる。
Thus, according to the present invention, the
実際、本発明では、上記に示す仕切部材101,102を、第2スクリュー軸55Ybの現像剤搬送方向下流部に取り付けたものと、比較例として、図7に示すように、同じ場所に、パドル106を第2スクリュー軸55Ybに対して平行に取り付けたものと、第2スクリュー軸55Ybに何も取り付けないもの、の3種類の攪拌搬送部材を用意して、その効果を比較した。ここで、パドル106は、螺旋状羽根部材55Yの一ピッチ間に、図7に示すように、第2スクリュー軸55Ybに取り付けた部材のことである。また、何もつけない場合とは、螺旋状羽根部材55Yの一ピッチ間に何もつけない場合のことである。
前記の攪拌搬送部材を現像容器にセットし、該現像容器に現像剤を入れ、そこにトナーを補給し、攪拌と同時に現像ローラ51Y上のトナー濃度を測定した結果を図8に示す。
該測定は、現像スリーブ上の現像剤にレーザ光を当て、その拡散光を、受光素子を用いて測定することで行った。
Actually, according to the present invention, the
FIG. 8 shows the result of setting the agitating / conveying member in the developing container, putting the developer into the developing container, replenishing the toner therein, and measuring the toner density on the developing
The measurement was performed by applying a laser beam to the developer on the developing sleeve and measuring the diffused light using a light receiving element.
攪拌時間の推移に伴うトナー濃度の変動グラフを図11に示す。
ここで、攪拌時間2秒の時のピークに着目する。
図11に示すように、トナー濃度の変動が収まったときのトナー濃度(例えば30秒後のトナー濃度)が目標となるトナー濃度(目標トナー濃度)であり、該目標トナー濃度は、7.0wt%となるのに対し、トナー濃度のピーク時である攪拌時間2秒の時のトナー濃度は、パドル106をスクリュー軸に対して平行に取り付けた場合と、スクリュー軸に何も取り付けない場合は、いずれも7.4wt%であった。一方、本実施例の場合は、7.2wt%となった。
ここで、ピーク値と目標トナー濃度との値の差をそれぞれ計算した結果を図12に示す。このピーク値と目標トナー濃度との差を、目標トナー濃度からのオーバーシュート量という。
パドル106をスクリュー軸に対して平行に取り付けた場合と、スクリュー軸に何も取り付けない場合は、目標のトナー濃度からのオーバーシュート量がいずれも0.4wt%であるのに対し、本発明の仕切部材101,102を設けた場合のオーバーシュート量は0.2wt%であり、本発明ではオーバーシュート量が0.2wt%下がった結果が得られた。
FIG. 11 shows a graph of the change in toner concentration with the stirring time.
Here, attention is focused on the peak when the stirring time is 2 seconds.
As shown in FIG. 11, the toner density (for example, the toner density after 30 seconds) when the fluctuation of the toner density is the target toner density (target toner density) is 7.0 wt. On the other hand, when the
Here, FIG. 12 shows the result of calculating the difference between the peak value and the target toner density. The difference between the peak value and the target toner density is called an overshoot amount from the target toner density.
When the
つまり、仕切部材101,102を用いて攪拌を行うと、攪拌部材に単なるパドル106を用いた場合や、なにも付けない場合と比較して、目標のトナー濃度からのオーバーシュート量が下がり、このことは、補給トナーをスクリュー軸の長手方向に分散する効果が高いということを示すものである。
That is, when stirring is performed using the
以上説明してきたように、本発明により、二枚の仕切部材を回転するスクリュー軸に取り付けることにより、小型化した現像剤容量の少ない現像器においても、トナー補給時のトナーを回転軸の長手方向に分散することができる攪拌部材を提供することができる。 As described above, according to the present invention, by attaching the two partition members to the rotating screw shaft, the toner at the time of replenishing toner can be reduced in the longitudinal direction of the rotating shaft even in a small-sized developing device with a small developer capacity. The stirring member which can be disperse | distributed to can be provided.
上記の実施例では、仕切部材101,102を第2スクリュー軸55Ybに設けた第2攪拌搬送部材の実施例について説明したが、該仕切部材101,102を第1スクリュー軸55Yaに同様に設けて第1攪拌搬送部材を構成することにより、第1攪拌搬送部材についても、より十分な攪拌搬送効果を得ることができる。
また、上記の実施例では、螺旋状羽根部材(螺旋状部材)の1ピッチ内に第1及び第2仕切部材を1セットにして仕切部材を設けたが、このような1セットの仕切部材をスクリュー軸の長手方向に沿って、複数セット設けることもでき、その場合に、各セットの仕切部材先端部の位置を、該螺旋状羽根部材(螺旋状部材)の軌跡に沿って、回転角度位置が異なるように配置することもできる。このように配置することで、一層、攪拌及び拡散効果を得ることができる。
In the above embodiment, the second stirring and conveying member in which the
In the above embodiment, the first and second partition members are provided as one set within one pitch of the spiral blade member (spiral member), and such a set of partition members is provided. A plurality of sets can be provided along the longitudinal direction of the screw shaft. In this case, the position of the tip of the partition member of each set is rotated along the locus of the spiral blade member (spiral member). Can be arranged differently. By arranging in this way, it is possible to obtain a further stirring and diffusion effect.
1Y 感光体ドラム
5Y 現像装置
6Y プロセスカートリッジ
40Y 現像容器
51Y 現像ローラ
54Ya 第1現像剤経路
54Yb 第2現像剤経路
55Y 螺旋状羽根部材
55Ya 第1スクリュー軸
55Yb 第2スクリュー軸
56Y トナー濃度センサ
72Y トナーカートリッジ
101 第1仕切部材
102 第2仕切部材
103 空隙部
P 現像剤搬送方向
S スクリュー軸回転方向
1Y Photosensitive drum
5Y Developer
6Y process cartridge
40Y developer container
51Y Development roller
54 Ya First developer path
54Yb Second developer path
55Y Spiral blade member
55 Ya 1st screw shaft
55Yb 2nd screw shaft
56Y toner density sensor
72Y toner cartridge
101 First partition member
102 Second partition member
103 Gap P Developer transport direction S Screw shaft rotation direction
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