JP4019617B2

JP4019617B2 - Developing device and image forming apparatus

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Publication number: JP4019617B2
Application number: JP2000278518A
Authority: JP
Inventors: 基史川元; 直人徳武; 英郁佐多; 裕宮坂; 公夫西沢; 孝行氏房
Original assignee: Konica Minolta Inc
Current assignee: Konica Minolta Inc
Priority date: 2000-09-13
Filing date: 2000-09-13
Publication date: 2007-12-12
Anticipated expiration: 2020-09-13
Also published as: JP2002091157A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、現像装置および画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在、例えば電子写真複写機、プリンタ等に用いられる現像装置としては、例えば図７に示すように、潜像担持体（図示せず）と現像領域を介して対向するよう前方に配置された現像ローラ６１と、その後方（図では右方）に当該現像ローラ６１と対向して配置された、現像ローラ６１の軸方向に伸びる供給スクリュー６２Ａと、その後方に当該供給スクリュー６２Ａと対向して配置された撹拌スクリュー６２Ｂとを備えてなる構成のものが知られている。図７において、６０Ａはハウジング、６５は図示しないトナー補給機構よりトナーが補給されるトナー補給口である。
このような現像装置６０においては、撹拌スクリュー６２Ｂとの相互作用によって撹拌された現像剤が供給スクリュー６２Ａにより現像ローラ６１に供給されるが、この現像剤は、現像ローラ６１の下方に設けられた現像剤量規制部材６３により一定量に規制されて現像領域に搬送される。そして、現像領域を通過した現像剤は、隣接する同極性の磁極Ｎ２、Ｎ３によって形成された反発磁界により現像ローラ６１上から除去され、スクレーパ６４を介して撹拌スクリュー６２Ｂ上に混入される。
【０００３】
しかしながら、このような現像装置６０においては、現像領域を通過した現像剤が、十分に撹拌されないままの状態で現像ローラ６１に再供給されることがあり、これによりトナーの帯電が不十分な状態、またはトナー濃度が低い状態となって、画像濃度ムラが生じやすい、という問題がある。
【０００４】
このような問題に対して、例えば図８に示すように、現像剤を現像ローラ７１に供給するための供給室７０１の下方に、現像剤を撹拌、混合するための撹拌室７０２が、突出壁７４を介して形成された構成の現像装置７０が知られている。
この現像装置７０においては、上方に位置する供給室７０１に配置された供給スクリュー７２Ａにより現像ローラ７１に向かって現像剤が供給され、現像ローラ７１の上方に設けられた現像剤量規制部材７３により一定量に規制されて現像領域に搬送される。そして、現像領域を通過した現像剤は、隣接する同極性の磁極（図ではＮ極）によって形成された反発磁界により現像ローラ７１上から除去され、供給室７０１の下方に位置する撹拌室７０２に混入され、撹拌スクリュー７２Ｂにより撹拌、混合が行われて供給室７０１に搬送される。
【０００５】
しかしながら、このような現像装置７０では、現像領域を通過した現像剤を撹拌室７０２で撹拌することが可能となる反面、ハウジング７０Ａを含めた現像装置全体の高さ方向の寸法が大きくなるため、例えばカラー画像形成装置において、複数の現像装置を上下方向に重なるよう配置する場合には、画像形成装置全体が、特に上下方向において大型化してしまう。
【０００６】
また、図７に示すような、現像ローラ６１が現像剤を上方に向かって搬送するよう回転する構成である場合において、現像用磁極Ｎ１と、現像剤量規制部材６３に対向する対向磁極Ｓ１の両磁極の現像ローラの軸中心に対する極間角度が７０゜以上に設定されている場合には、現像剤がこぼれやすくなってしまう。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、以上のような事情に基づいてなされたものであって、その目的は、現像剤が十分に撹拌されてトナー濃度が安定した現像剤を現像ローラに供給することができ、しかも高さ方向の寸法を小さくすることのできる現像装置を提供することにある。
本発明の他の目的は、画像濃度ムラ、現像剤飛散（こぼれ）等の発生が防止され、従って良好な画質の画像を好適に形成することができる画像形成装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の現像装置は、潜像担持体と現像領域を介して対向するよう前方に配置された現像ローラと、この現像ローラの後方において、区画壁により上下に区画された上部の回収搬送室および下部の供給搬送室を形成するハウジングと、前記回収搬送室内に配置された、現像領域を通過した現像ローラ上から回収された現像剤を現像ローラの軸方向に搬送する機能を有するスクリューよりなる回収搬送手段と、前記供給搬送室内に配置された、現像ローラの軸方向に対して回収搬送手段と同方向に現像剤を搬送しながら現像ローラに現像剤を供給する機能を有するスクリューよりなる供給搬送手段と、前記回収搬送室と互いに連通して循環搬送経路を形成する撹拌搬送室内に配置された、その軸方向に対して前記供給搬送手段とは反対方向に現像剤を搬送する機能を有するスクリューよりなる撹拌搬送手段とを備えてなり、
ハウジングは、現像領域に相当する部分の、供給搬送室内における現像剤の搬送方向の下流側の端部を越えて外方に伸びる側部部分を有し、当該側部部分において、回収された現像剤を回収搬送室から供給搬送室に混入させる現像剤混入用開口と、トナー補給機構より撹拌搬送室へトナーが補給されるトナー補給口とが現像剤の搬送方向に対してこの順序で設けられており、
回収搬送手段の軸中心が現像ローラの軸中心より上方のレベルに位置されると共に、供給搬送手段の軸中心が現像ローラの軸中心より下方レベルに位置されていることを特徴とする。
【００１１】
また、上記の現像装置においては、ハウジングの側部部分における、現像剤混入用開口とトナー補給口との中間位置に、現像剤におけるトナー濃度を検知するトナー濃度検知部が設けられていることが好ましい。
【００１２】
さらに、上記の現像装置においては、現像ローラは、内部に固定して設けられた、複数の磁極を有する現像マグネットを備えてなり、当該現像マグネットにおける、現像ローラの下向面に対向する位置に設けられた、当該現像ローラに供給される現像剤量を規制する現像剤量規制部材に対向する位置に、現像剤量規制部材対向磁極が配置されると共に、現像領域に対応する位置に現像用磁極が配置されており、両磁極の現像ローラの軸中心に対する極間角度が７０゜以上に設定されていると共に、下記に示す条件（イ）〜（ハ）のうち１つまたは２つ以上を満足する構成とされていることが好ましい。
【００１３】
条件（イ）現像マグネットが、現像剤量規制部材対向磁極と現像用磁極との間に磁極が存在しないものであること。
条件（ロ）現像ローラの単位面積当たりの現像剤搬送量が２０〜８０ｍｇ／ｃｍ²であること。
条件（ハ）現像剤量規制部材対向磁極と現像用磁極との磁極間に磁極が配置されている場合において、当該磁極の現像ローラ法線方向の磁束密度が８００ガウス以上であること。
【００１５】
本発明の画像形成装置は、潜像担持体と、この潜像担持体上に潜像を形成する潜像形成手段と、上記の現像装置とにより構成される画像形成ユニットの複数が、上下方向に重ねられた状態で配置されていることを特徴とする。
【００１６】
【作用】
本発明の現像装置によれば、現像領域を通過して回収搬送室に回収された現像剤は、区画壁によって直接的に供給搬送室に混入されることがなく、長い循環搬送経路において十分に撹拌されるので、トナー濃度が安定した現像剤を現像ローラに供給することができる。
また、供給搬送手段と回収搬送手段とが、現像ローラの軸中心に対して上下に分けられて配置されているので、高さ方向に無駄のないもの（コンパクトなもの）とすることができ、しかも、必要な機能、例えば現像剤の供給、回収、撹拌、搬送などは、十分に確保することができる。
【００１７】
このような現像装置を備えた画像形成装置によれば、現像剤の十分な撹拌が行われ、トナー濃度が安定した現像剤によって潜像担持体上の潜像が現像されるので、画像濃度ムラ、トナー飛散、カブリ等が生じることがなく、良好な画質の画像を形成することができる。
また、カラー画像形成装置において、複数の画像形成ユニットが上下方向に重ねられた状態で配置される場合には、各画像形成ユニットを高い空間の利用効率で配置することができるので、画像形成装置全体を大型化させることがない。
【００１８】
また、ハウジングの側部部分において、区画壁に現像剤混入用開口が形成されている場合には、回収現像剤が現像領域に影響しない位置で供給搬送室に混入されるので、循環搬送経路で撹拌を受けないままの状態で現像ローラに供給されることがなく、また、回収現像剤は、特定の位置においてのみ供給搬送室内に混入されるので、正確なトナー濃度の減少の程度を検出することができ、その結果、トナー濃度の正確な制御を行うことができる。
【００１９】
さらに、現像ローラが、現像マグネットの構成、現像剤の搬送量、あるいは法線方向の磁力が規定されて構成されることにより、現像スリーブ上の現像剤を飛散（こぼれ）させることなく確実に現像領域に搬送することができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明について詳細に説明する。
図１は、本発明の画像形成装置の一例における構成の概略を示す説明図、図２は、図１における現像装置の具体的な構成の一例を示す説明用拡大断面図、図３は、図２に示す現像装置の説明用平面図である。
この画像形成装置は、図１に示すように、静電潜像が形成されるドラム状感光体１１と、この感光体１１を帯電させるための帯電部１２と、感光体１１上に光像を照射して静電潜像を形成する像露光手段１３と、感光体１１に形成された静電潜像を顕像化してトナー像を形成する現像装置２０と、感光体１１に形成されたトナー像を記録材１９に転写させる転写部１４と、感光体１１に密着した記録材１９を分離させる分離部１５と、記録材１９の表面に転写されたトナー像を定着させる定着装置１６とを備えてなるものである。図１において、１７は分離された記録材の搬送機構、１８は感光体クリーニング部である。
【００２１】
現像装置２０は、図２に示すように、感光体１１と現像領域を介して対向する現像ローラ２２が前方（図において左方）に配置され、当該現像ローラ２２の後方（図において右方）に、区画壁２１１により上下に区画された上部の回収搬送室２１Ａおよび下部の供給搬送室２１Ｂを形成するハウジング２１を備えている。そして、このハウジング２１には、更に、供給搬送室２１Ｂの後方に撹拌搬送室２１Ｃが設けられており、この撹拌搬送室２１Ｃは、両端部において供給搬送室２１Ｂと互いに連通し、これにより、循環搬送経路が形成されている。
【００２２】
この現像装置２０において、ハウジング２１は、図３に示すように、現像領域に相当する部分（以下、「主体部分」という。）Ｐと、この主体部分Ｐにおける、現像ローラ２２の軸方向の一方の外端を越えて外方に伸びる側部部分Ｅとを有し、この側部部分Ｅは、主として供給搬送室２１Ｂおよび撹拌搬送室２１Ｃの一部分により形成されている。
【００２３】
現像ローラ２２は、回転可能に設けられた例えばアルミニウムなどの非磁性材料からなる現像スリーブ２２１と、この現像スリーブ２２１の内部に固定して設けられた、例えば複数の磁極を有する柱状の複数の磁石体からなる現像マグネット２２２とにより構成されており、現像スリーブ２２１は、図２に矢印で示すように、時計方向に回転し、現像領域に対向する部分が上方に移動される。
【００２４】
現像ローラ２２を構成する現像マグネット２２２は、当該現像ローラ２２の内部における現像領域に対応する位置に現像用磁極Ｓ１１、当該現像ローラ２２の内部の下部位置に現像剤規制部材対向磁極Ｎ１３、当該現像ローラ２２の内部の上部位置に、現像領域を通過した現像剤を除去する剥ぎ取り磁極Ｎ１２がそれぞれ配置されている。現像マグネット２２２におけるＮ１１およびＳ１２は、現像ローラ２２上の現像剤を上方に向かって搬送する搬送磁極である。
【００２５】
供給搬送室２１Ｂには、例えばスクリューよりなり、現像剤を現像ローラ２２の軸方向の外方（図２において紙面の上面方向、図３において下方）に向かって搬送しながら現像ローラ２２に供給する供給搬送手段２６が配置されている。
また、供給搬送手段２６と現像ローラ２２との間には、現像ローラ２２の軸方向の全域にわたって伸びるよう回転羽根２８が設けられており、これにより、供給搬送手段２６からの現像剤の一部が現像ローラ２２に供給される。
【００２６】
現像ローラ２２の下端に接近した下向面に対向する位置には、現像ローラ２２に供給される現像剤量を規制する穂切り板よりなる現像剤量規制部材２９が、現像ローラ２２を構成する現像マグネット２２２における現像剤量規制部材対向磁極Ｎ１３に対向し、現像ローラ２２の外周面から離間した状態で設けられている。
【００２７】
現像ローラ２２を構成する現像マグネット２２２における剥ぎ取り磁極Ｎ１２に対向する位置には、現像領域を通過した現像剤を、いわば強制的に剥ぎ取って転移させる剥ぎ取りローラ２３が設けられている。
この剥ぎ取りローラ２３は、回転可能に設けられたスリーブ２３１と、このスリーブ２３１の内部に固定して配置された剥ぎ取りマグネット２３２とにより構成されており、スリーブ２３１は、現像ローラ２２の回転方向と順方向（時計方向）に回転する。図２において、２５は剥ぎ取りローラ２３に設けられたスクレーパであり、これにより、剥ぎ取りローラ２３上の現像剤が回収搬送室２１Ａに送られる。
【００２８】
回収搬送室２１Ａには、例えばスクリューよりなり、剥ぎ取りローラ２３から回収された現像剤（以下、「回収現像剤」ともいう。）を、現像ローラ２２の軸方向の外方、すなわち供給搬送室２１Ｂにおける供給搬送手段２５と互いに同じ方向に向かって搬送する回収搬送手段２４が配置されている。
【００２９】
図３および図４に示すように、回収搬送室２１Ａにおける、現像剤の搬送方向の下流側の一方の端部において、回収搬送室２１Ａと供給搬送室２１Ｂとを区画する区画壁２１１に、回収搬送室２１Ａを供給搬送室２１Ｂと連通させる現像剤混入用開口３０が形成されている。具体的には、回収搬送室２１Ａがハウジング２１の主体部分Ｐの一方の外端を越えて外方に伸びるよう形成されており、ハウジング２１の側部部分Ｅにおいて、現像剤混入用開口３０が形成されている。従って、回収搬送手段２４によって搬送される回収現像剤は、現像剤混入用開口３０から重力によって落下して、供給搬送室２１Ｂにおける、現像領域に相当する領域よりも現像剤の流れの下流側の位置に混入される。
【００３０】
現像剤混入用開口３０の大きさは、回収搬送手段２４の回収現像剤の搬送量などの条件によっても異なるが、回収現像剤が遅滞なく供給搬送室２１Ｂ内に落下する大きさであれば特に制限されるものではない。
【００３１】
撹拌搬送室２１Ｃは、両端部において供給搬送室２１Ｂと連通しており、その内部には、例えばスクリューよりなる撹拌搬送手段２７が配置されている。これにより、供給搬送室２１Ｂの一端側の連通口２１Ｄから撹拌搬送室２１Ｃに供給された現像剤は、後述するトナー補給口３１からのトナーと共に撹拌されながら、供給搬送手段２６と互いに異なる方向（図３において上方）に搬送されて撹拌搬送室２１Ｃの側の連通口２１Ｅから供給搬送室２１Ｂに供給される。
【００３２】
この現像装置２０においては、回収搬送手段２４の軸中心が現像ローラ２２の軸中心より上方のレベルに位置されると共に、供給搬送手段２６の軸中心が現像ローラ２２の軸中心より下方のレベルに位置されている。
具体的には、図２に示すように、現像ローラ２２の軸中心からハウジング２１の上面レベルまでの高さａが、現像ローラ２２の軸中心からハウジング２１の下面レベルまでの高さｂと実質的に同等であることが好ましく、さらに現像ローラ２２の軸中心から回収搬送手段２４の軸中心までの高さｃが、現像ローラ２２の軸中心から供給搬送手段２６の軸中心までの高さｄと実質的に同等であることが好ましい。
ここに、「実質的に同等」とは、両者の高さ（ａとｂ、またはｃとｄ）の誤差が少なくとも一方の高さの±１０％以内で一致していることをいう。
【００３３】
上記の現像装置２０においては、図３に示すように、ハウジング２１の側部部分Ｅにおいて、現像剤混入用開口３０と、トナー補給機構（図示せず）よりトナーが補給されるトナー補給口３１とが現像剤の搬送方向（図において矢印で示す。）に対して、この順序となる状態で設けられていると共に、両者の中間位置にトナー濃度検知部３２が設けられている。具体的には、撹拌搬送室２１Ｃの一方の端部にトナー補給口３１が設けられており、トナー濃度検知部３２は、現像剤混入用開口３０より現像剤の搬送方向に、供給搬送手段２６のスクリューピッチの１〜３倍、より好ましくは２〜３倍の距離だけ下流の位置に設けられている。これにより、トナー濃度検知部３２に到達するまでにある程度撹拌することができるので、トナー濃度の不均一性の程度を小さくしてトナー濃度の検出を行うことができる。
【００３４】
トナー濃度検知部３２は、回収現像剤が混入された後の現像剤について、例えば透磁率によるトナー濃度を検知し、その識別信号を図示しない制御装置に供給するものである。
制御装置によりトナー補給機構の動作が制御され、これにより、新しいトナーが、トナー濃度の減少の程度に応じてトナー補給口３１から撹拌搬送室２１Ｃの最上流位置に補給される。
【００３５】
この例の現像装置２０における現像ローラ２２は、現像マグネット２２２における現像剤量規制部材対向磁極Ｎ１３および現像用磁極Ｓ１１の両磁極の、現像ローラ２２の軸中心に対する極間角度（以下、単に「極間角度」という。）αの大きさが７０゜以上に設定されていると共に、下記の条件（イ）〜（ハ）の１つまたは２つ以上を満足する構成とされている。
【００３６】
条件（イ）；
現像マグネット２２２が、現像剤量規制部材対向磁極Ｎ１３と現像用磁極Ｓ１１との間に搬送磁極が存在しないものであること。
条件（ロ）；
現像ローラ２２の外周面の単位面積当たりの現像剤搬送量が２０〜８０ｍｇ／ｃｍ²であること。
条件（ハ）；
現像剤量規制部材対向磁極Ｎ１３と現像用磁極Ｓ１１との磁極間に磁極が配置されている場合において、当該磁極の現像ローラ法線方向の磁束密度が８００ガウス以上であること。
【００３７】
以上においては、現像装置２０内に充填される現像剤は、１成分現像剤および２成分現像剤のいずれでもよいが、例えば２成分現像剤の場合には、トナー粒子は、その粒径が４〜１５μｍのもの、キャリアは、その粒径が３０〜１００μｍ、磁化率が３０〜８０ｅｍｕ／ｇのものが好ましい。
また、現像スリーブ２２１は、例えば直径が１５〜４０ｍｍ、回転数が１００〜３５０ｒｐｍである。
【００３８】
上記の現像装置２０の動作について説明する。
ハウジング２１内に充填された現像剤は、循環搬送経路において、撹拌搬送手段２７および供給搬送手段２６によって撹拌されながら搬送され、一部の現像剤が回転羽根２８によって現像スリーブ２２１の外周面に供給され、現像マグネット２２２の磁力によって磁気ブラシが形成された状態で保持される。そして、現像剤量規制部材２９によって現像剤スリーブ２２１上の磁気ブラシが穂切りされて適正な量に規制されて現像領域に搬送され、現像用磁極Ｓ１１の作用により、例えば磁気ブラシを感光体１１の表面に接触させることによって、感光体１１上に形成された静電潜像の現像が行われる。
【００３９】
現像領域を通過した現像スリーブ２２１上に残存する現像剤は、搬送磁極Ｎ１１、Ｓ１２によってそのままの状態で搬送され、剥ぎ取り磁極Ｎ１２が配置された位置において、剥ぎ取りローラ２３に転移し、その後、スクレーパ２５によって回収搬送室２１Ａに回収される。そして、回収搬送室２１Ａに回収された現像剤（回収現像剤）は、回収搬送手段２４により現像ローラ２２の軸方向の外方に向かって搬送され、側部部分Ｅにおいて、現像剤混入用開口３０から供給搬送室２１Ｂに混入される。その後、撹拌搬送室２１Ｃにおいて十分に撹拌されて供給搬送室２１Ｂに供給される。
【００４０】
上記の現像装置２０によれば、回収搬送室２１Ａが区画壁２１１によって供給搬送室２１Ｂと区画されているため、主体部分Ｐにおいては、回収現像剤が直接的に供給搬送室２１Ｂに混入されることがなく、撹拌搬送室２１Ｃによる長い循環搬送経路において必ず十分に撹拌されるので、トナー濃度が安定した現像剤を現像スリーブ２２１に供給することができる。
【００４１】
また、回収搬送手段２４と供給搬送手段２６とが、現像ローラ２２の軸中心に対して上下に分けられて配置されているので、各搬送手段の必要な機能、例えば現像ローラ２２への現像剤の供給、現像領域を通過した現像剤の回収、現像剤の撹拌などを確保しながら、高さ方向に無駄のないもの（コンパクトなもの）とすることができる。特に、現像ローラ２２の軸中心からハウジング２１の上面レベルまでの高さａが、現像ローラ２２の軸中心からハウジング２１の下面レベルまでの高さｂと実質的に同等であること、および／または現像ローラ２２の軸中心から回収搬送手段２４の軸中心までの高さｃが、現像ローラ２２の軸中心から供給搬送手段２６の軸中心までの高さｄと実質的に同等であることにより、現像装置の高さ方向の寸法の小型化が確実に達成される。
【００４２】
以上のような現像装置２０を備えた画像形成装置によれば、現像剤の十分な撹拌が行われ、トナー濃度が安定した現像剤によって潜像担持体上の潜像が現像されるので、画像濃度ムラ、トナー飛散、カブリ等が生じることがなく、良好な画質の画像を形成することができる。
【００４３】
以上の例のように、ハウジング２１の側部部分Ｅにおいて、区隔壁２１１に現像剤混入用開口３０が形成された構成の現像装置２０によれば、回収現像剤が現像領域に影響を与えることがなく、しかも特定の位置においてのみ供給搬送室２１Ｂに混入されるので、正確なトナー濃度の減少の程度を検出することができ、その結果、トナー濃度の正確な制御を行うことができる。
また、側部部分Ｅを有することにより、トナー補給口３１およびトナー濃度検知部３２を側部部分Ｅに設けることができるので、より一層長い循環搬送経路を確保することができる。
【００４４】
また、現像ローラ２２を構成する現像マグネット２２２の現像剤量規制部材対向磁極Ｎ１３および現像用磁極Ｓ１１の両磁極の極間角度αが７０゜以上であって、更に上記の条件（イ）〜（ハ）のうち１つまたは２つ以上を満足することにより、現像スリーブ上の現像剤を飛散（こぼれ）させることなく確実に現像領域に搬送することができる。
【００４５】
すなわち、上記条件（イ）を満足することにより、現像剤量規制部材対向磁極Ｎ１３と現像用磁極Ｓ１１との磁極間においては、現像スリーブ２２１上に形成された現像剤層は「穂が外周面に沿って寝ている状態」に維持され、現像スリーブ２２１上に安定に保持されるため、現像剤飛散の発生を有効に防止することができる。
例えば、現像スリーブ２２１の外径を２５ｍｍ、現像ローラ２２の線速を１８０ｍｍ／ｓｅｃ、現像剤量規制部材対向磁極Ｎ１３および現像用磁極Ｓ１１の法線方向の最大磁束密度を５００〜１２００ガウスとして作動させた場合において、下記表１に示すように、現像ローラ２２の単位面積当たりの現像剤搬送量を１００ｍｇ／ｃｍ²以下に設定することにより、現像剤飛散（こぼれ）の発生が有効に防止され、優れた現像性が得られることが確認された。
これに対して、現像マグネットが現像剤量規制部材対向磁極Ｎ１３と現像用磁極Ｓ１１との磁極間に搬送磁極（法線方向の最大磁束密度が７００ガウス以下）が存在するものである場合には、同じ条件で現像装置を作動させた場合に、現像剤飛散（こぼれ）が発生するようになる（下記表３参照）。
【００４６】
【表１】

【００４７】
上記条件（ロ）を満足することにより、現像スリーブ２２１上に形成された現像剤層が現像スリーブ２２１上に十分確実に保持されるため、現像剤飛散の発生を有効に防止することができる。
例えば、図５に示すように、現像剤量規制部材対向磁極Ｓ２４と現像用磁極Ｓ２１との磁極間に搬送磁極Ｎ２３を有する場合において、現像スリーブ２２１の外径２５ｍｍ、現像ローラ２２の線速１８０ｍｍ／ｓｅｃ、各磁極の法線方向の最大磁束密度を６００ガウス以上（現像用磁極Ｓ２１が１０００ガウス、現像剤量規制部材対向磁極Ｓ２４が８００ガウス、搬送磁極Ｎ２３が６００または８００ガウス）に設定した場合に、下記表２に示すように、現像ローラ２２による現像剤搬送量を２０〜８０ｍｇ／ｃｍ²とすることにより、現像剤飛散（こぼれ）の発生が有効に防止され、優れた現像性が得られることが確認された。
特に、現像ローラ２２の外周面の単位面積当たりの現像剤搬送量を２０〜６０ｍｇ／ｃｍ²とすることにより、現像剤飛散（こぼれ）の発生を一層確実に防止することができる。
【００４８】
【表２】

【００４９】
上記条件（ハ）を満足することにより、現像スリーブ２２１上に形成された現像剤層が、現像スリーブ２２１の法線方向に対して十分に高い磁力で保持されるので、現像剤飛散の発生を有効に防止することができる。
例えば、図５に示すように、現像剤量規制部材対向磁極Ｓ２４と現像用磁極Ｓ２１との間に搬送磁極Ｎ２３を有する場合において、現像スリーブ２２１の外径を２５ｍｍ、現像ローラ２２の線速を１８０ｍｍ／ｓｅｃ、現像用磁極Ｓ２１の法線方向の最大磁束密度を１０００ガウス、現像剤量規制部材対向磁極Ｓ２４の法線方向の最大磁束密度を８００ガウスと設定した場合に、下記表３に示すように、少なくとも搬送磁極Ｎ２３の法線方向の最大磁束密度を８００ガウス以上に設定することにより、現像剤飛散（こぼれ）の発生を十分に防止することができ、優れた現像性が得られることが確認された。
【００５０】
【表３】

【００５１】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記の態様に限定されるものではなく、種々の変更を加えることができる。
（１）回転羽根および剥ぎ取りローラは、必ずしも必須のものではない。
（２）トナー濃度検知部およびトナー補給口は、側部部分において、所定の順序で設けられるのであれば、その位置は特に制限されない。
（３）現像方式としては、接触現像方式でも非接触現像方式でもよい。
【００５２】
図６は、本発明が好適に適用されるカラー画像形成装置の一例における構成の概要を示す説明図である。
この例のカラー画像形成装置は、４つのドラム状感光体に形成された各色トナー像を、中間転写ベルトよりなる中間転写体に一旦転写することにより、当該中間転写体上で各色トナー像を重ね合わせ、ここに形成されたフルカラートナー像を記録材に一括して転写することにより、記録材上にフルカラートナー像を形成するものである。
【００５３】
具体的に説明すると、このカラー画像形成装置においては、４つの画像形成ユニット４１ａ、４１ｂ、４１ｃ、４１ｄが上下方向に重ねられた状態で設けられており、その各々は、ドラム状感光体１１、帯電部１２、像露光手段１３、現像装置２０およびクリーニング装置１８により構成されている。そして、４つの現像装置２０の各々には、イエロー、マゼンタ、シアンおよびブラックの各色のトナーによる現像剤が充填されている。
【００５４】
駆動ローラを含む適宜の支持ローラに張架された無端状の中間転写ベルト４２が、画像形成ユニット４１ａ、４１ｂ、４１ｃ、４１ｄのドラム状感光体１１に対接ローラ４３によってこの順に対接しながら循環移動されるよう設けられており、これにより、各感光体１１に形成されたトナー像は、当該中間転写ベルト４２に順次に転写されて重ね合わせられ、これにより、中間転写ベルト４２上に各色のトナー像よりなるフルカラートナー像が形成される。
【００５５】
この中間転写ベルト４２上に形成されたフルカラートナー像は、記録材転写位置Ｔにおいて、転写ローラ４４により、給送されてきた記録材１９に一括して転写され、その後、加熱定着装置４５に搬送されて加熱ローラ４５１と加圧ローラ４５２との圧着領域Ｎを通過し、これにより、加熱定着されて記録材１９にカラートナー像が形成され、その後、排出される。
【００５６】
このようなカラー画像形成装置においては、複数の画像形成ユニット４１ａ、４１ｂ、４１ｃ、４１ｄが上下方向に重ねられており、しかも上記のように各画像形成ユニットを構成する現像装置は小型化を図ることのできるものであるので、画像形成装置全体を小型化することが可能となる。
【００５７】
本発明の現像装置２０によれば、必要な機能を確保しながら、高さ方向に無駄のないもの（コンパクトなもの）とすることができるので、上下方向に対してデッドスペースを生じさせることなく、高い空間の利用効率で各色の画像形成ユニット４１ａ、４１ｂ、４１ｃ、４１ｄを配置することができる。すなわち、供給搬送室２１Ｂの後方（図において右方）に撹拌搬送室２１Ｃが形成された構成であるので、ハウジング２１の下面と並行に像露光手段１３を配置することができる。また、ハウジング２１の主体部分Ｐにおける前方上部が傾斜面となっているので、この傾斜面によって形成される空間Ｒ１を利用して、上方の画像形成ユニットの帯電部１２が位置するよう配置することも可能である。さらに、隣接する画像形成ユニットの感光体１１と中間転写ベルト４２とにより囲まれた空間Ｒ２にクリーニング装置１８を配置することもでき、これにより、装置全体の小型化を図ることができる。
【００５８】
【発明の効果】
本発明の現像装置によれば、現像領域を通過して回収搬送室に回収された現像剤は、区画壁によって直接的に供給搬送室に混入されることがなく、長い循環搬送経路において十分に撹拌されるので、トナー濃度が安定した現像剤を現像ローラに供給することができる。
また、供給搬送手段と回収搬送手段とが、現像ローラの軸中心に対して上下に分けられて配置されているので、必要な機能を確保しながら、高さ方向に無駄のないもの（コンパクトなもの）とすることができる。
【００５９】
本発明の画像形成装置によれば、現像剤の十分な撹拌が行われ、トナー濃度が安定した現像剤によって潜像担持体上の潜像が現像されるので、画像濃度ムラ、トナー飛散、カブリ等が生じることがなく、良好な画質の画像を形成することができる。
また、カラー画像形成装置において、複数の画像形成ユニットが上下方向に重ねられた状態で配置される場合には、各画像形成ユニットを高い空間の利用効率で配置することができるので、画像形成装置全体を大型化させることがない。さらに、複数の現像装置（現像ユニット）が潜像担持体の外周面に沿って上下方向に重ねられた状態で配置される場合であっても、個々の現像装置が高さ方向に無駄のないものであるので、例えば潜像担持体を大きなものとする必要がなく、画像形成装置全体を大型化させることがない。
【００６０】
また、ハウジングの側部部分において、区画壁に現像剤混入用開口が形成されている場合には、回収現像剤が現像領域に影響しない位置で供給搬送室に混入されるので、循環搬送経路で撹拌を受けないままの状態で現像ローラに供給されることがなく、また、回収現像剤は、特定の位置においてのみ供給搬送室内に混入されるので、正確なトナー濃度の減少の程度を検出することができ、その結果、トナー濃度の正確な制御を行うことができる。
【００６１】
さらに、現像ローラが、現像マグネットの構成、現像剤の搬送量、あるいは法線方向の磁力が規定されて構成されることにより、現像スリーブ上の現像剤を飛散（こぼれ）させることなく確実に現像領域に搬送することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の画像形成装置の一例における構成の概略を示す説明図である。
【図２】図１における現像装置の具体的な構成の一例を示す説明用拡大断面図である。
【図３】図２に示す現像装置の説明用平面図である。
【図４】図３におけるａ−ａ面の縦断面図である。
【図５】本発明の画像形成装置における現像装置の具体的な構成の他の例を示す説明用拡大断面図である。
【図６】本発明が好適に適用されるカラー画像形成装置の一例における構成の概要を示す説明図である。
【図７】従来における現像装置の構成の一例を示す説明用縦断面図である。
【図８】従来における現像装置の構成の他の例を示す説明用縦断面図である。
【符号の説明】
１１感光体
１２帯電部
１３像露光手段
１４転写部
１５分離部
１６定着装置
１７搬送機構
１８クリーニング部
１９記録材
２０現像装置
２１ハウジング
２１１区画壁
２１Ａ回収搬送室
２１Ｂ供給搬送室
２１Ｃ撹拌搬送室
２１Ｄ連通口
２２現像ローラ
２２１現像スリーブ
２２２現像マグネット
Ｓ１１、Ｓ２１現像用磁極
Ｎ１２剥ぎ取り磁極
Ｎ１３、Ｓ２４現像剤量規制部材対向磁極
Ｎ１１、Ｓ１２、Ｎ２３搬送磁極
２３剥ぎ取りローラ
２３１スリーブ
２３２剥ぎ取りマグネット
２４回収搬送手段
２５スクレーパ
２６供給搬送手段
２７撹拌搬送手段
２８回転羽根
２９現像剤量規制部材
３０現像剤混入用開口
３１トナー補給口
３２トナー濃度検知部
４１ａ、４１ｂ、４１ｃ、４１ｄ画像形成ユニット
４２中間転写ベルト
４３対接ローラ
４４転写ローラ
４５加熱定着装置
４５１加熱ローラ
４５２加圧ローラ
６０、７０現像装置
６０Ａ、７０Ａハウジング
６１、７１現像ローラ
６２Ａ、７２Ａ供給スクリュー
６２Ｂ、７２Ｂ撹拌スクリュー
６３、７３現像剤量規制部材
６４スクレーパ
６５トナー補給口
７０１供給室
７０２撹拌室
７４突出壁
Ｐ主体部分
Ｅ側部部分
Ｔ記録材転写位置
Ｎ圧着領域
Ｒ１、Ｒ２空間[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a developing device and an image forming apparatus.
[0002]
[Prior art]
At present, for example, as shown in FIG. 7, a developing device used in an electrophotographic copying machine, a printer, etc., is a development device disposed in front so as to face a latent image carrier (not shown) through a developing region. A roller 61, a supply screw 62A extending in the axial direction of the developing roller 61 disposed behind the roller 61 (rightward in the drawing), and disposed behind the supply screw 62A. The thing of the structure provided with the stirring screw 62B made is known. In FIG. 7, reference numeral 60A denotes a housing, and 65 denotes a toner supply port through which toner is supplied from a toner supply mechanism (not shown).
In such a developing device 60, the developer stirred by the interaction with the stirring screw 62B is supplied to the developing roller 61 by the supply screw 62A. The developer is provided below the developing roller 61. The developer is regulated to a certain amount by the developer amount regulating member 63 and is conveyed to the development area. The developer that has passed through the developing region is removed from the developing roller 61 by the repulsive magnetic field formed by the adjacent magnetic poles N2 and N3 having the same polarity, and is mixed on the stirring screw 62B via the scraper 64.
[0003]
However, in such a developing device 60, the developer that has passed through the developing region may be re-supplied to the developing roller 61 without being sufficiently agitated, so that the toner is not sufficiently charged. Alternatively, there is a problem that the image density unevenness is likely to occur due to a low toner density.
[0004]
To solve this problem, for example, as shown in FIG. 8, a stirring chamber 702 for stirring and mixing the developer is provided below the supply chamber 701 for supplying the developer to the developing roller 71. A developing device 70 having a configuration formed via 74 is known.
In the developing device 70, the developer is supplied toward the developing roller 71 by the supply screw 72 A disposed in the supply chamber 701 located above, and the developer amount regulating member 73 provided above the developing roller 71. It is regulated to a certain amount and conveyed to the development area. The developer that has passed through the developing region is removed from the developing roller 71 by the repulsive magnetic field formed by the adjacent magnetic poles of the same polarity (N pole in the figure), and enters the stirring chamber 702 located below the supply chamber 701. The mixture is mixed, stirred and mixed by the stirring screw 72B, and conveyed to the supply chamber 701.
[0005]
However, in such a developing device 70, it is possible to stir the developer that has passed through the developing region in the stirring chamber 702, but on the other hand, the overall height of the developing device including the housing 70A increases. For example, in a color image forming apparatus, when a plurality of developing devices are arranged so as to overlap each other in the vertical direction, the entire image forming apparatus is particularly large in the vertical direction.
[0006]
Further, in the case where the developing roller 61 is configured to rotate so as to convey the developer upward as shown in FIG. 7, the developing magnetic pole N1 and the opposing magnetic pole S1 facing the developer amount regulating member 63 When the angle between the poles of the magnetic poles relative to the center of the developing roller is set to 70 ° or more, the developer is likely to spill.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been made on the basis of the above-described circumstances, and an object of the present invention is to supply a developer having a stable toner concentration by sufficiently stirring the developer to the developing roller. An object of the present invention is to provide a developing device capable of reducing the size in the vertical direction.
Another object of the present invention is to provide an image forming apparatus that can prevent image density unevenness, developer scattering (spillage), and the like, and thus can suitably form an image with good image quality.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
 The developing device according to the present invention includes a developing roller disposed in front so as to face the latent image carrier through the developing region, an upper collection conveyance chamber vertically partitioned by a partition wall behind the developing roller, and A housing that forms a lower supply and transfer chamber, and a developing region disposed in the collection and transfer chamber.Developer collected from the developing rollerConvey in the axial direction of the developing rollerConsisting of a functional screwIn the axial direction of the developing roller, which is disposed in the collecting and conveying means and the supply and conveying chamberIn the same direction as the collection transport meansSupply the developer to the developing roller while transporting the developer.Consisting of a functional screwDisposed in the agitating and conveying chamber that forms a circulation conveying path in communication with the supply conveying means and the recovery conveying chamber;With respect to its axial directionThe developer is transported in the direction opposite to the supply transport means.Consisting of a functional screwAgitating and conveying means,
 The housing has a side portion that extends outward beyond the downstream end portion of the developer conveyance direction in the supply conveyance chamber in a portion corresponding to the development region, and the collected development is performed in the side portion. A developer mixing opening for mixing the developer from the collection conveyance chamber into the supply conveyance chamber and a toner replenishment port for supplying toner from the toner replenishment mechanism to the agitation conveyance chamber are provided in this order in the developer conveyance direction. And
 The shaft center of the collecting and conveying means is located at a level above the axis center of the developing roller, and the axis center of the supply and conveying means is located at a level lower than the axis center of the developing roller.
[0011]
 Further, in the above developing device, a toner concentration detection unit for detecting the toner concentration in the developer may be provided at an intermediate position between the developer mixing opening and the toner supply port in the side portion of the housing. preferable.
[0012]
 Further, in the above developing device, the developing roller is provided with a developing magnet having a plurality of magnetic poles fixedly provided therein, at a position facing the downward surface of the developing roller in the developing magnet. A developer amount regulating member facing magnetic pole is disposed at a position facing the developer amount regulating member provided for regulating the amount of developer supplied to the developing roller, and for development at a position corresponding to the developing region. The magnetic poles are disposed, the angle between the poles with respect to the axial center of the developing roller is set to 70 ° or more, and one or more of the following conditions (A) to (C) are satisfied: It is preferable that the configuration is satisfied.
[0013]
Condition (a) The developing magnet is such that no magnetic pole exists between the developer amount regulating member facing magnetic pole and the developing magnetic pole.
Condition (b) The developer transport amount per unit area of the developing roller is 20 to 80 mg / cm²Be.
Condition (c) When the magnetic pole is disposed between the magnetic pole between the developer amount regulating member facing magnetic pole and the developing magnetic pole, the magnetic flux density in the normal direction of the developing roller of the magnetic pole is 800 gauss or more.
[0015]
In the image forming apparatus according to the present invention, a plurality of image forming units each including a latent image carrier, a latent image forming unit that forms a latent image on the latent image carrier, and the developing device described above are arranged in the vertical direction. It is arrange | positioned in the state overlaid on.
[0016]
[Action]
According to the developing device of the present invention, the developer that has passed through the developing region and has been collected in the collection conveyance chamber is not directly mixed into the supply conveyance chamber by the partition wall, and is sufficiently present in the long circulation conveyance path. Since the agitation is performed, a developer having a stable toner concentration can be supplied to the developing roller.
In addition, since the supply conveyance means and the collection conveyance means are arranged separately on the top and bottom with respect to the axial center of the developing roller, it can be made lean (compact) in the height direction, In addition, necessary functions such as supply, recovery, stirring, and conveyance of the developer can be sufficiently ensured.
[0017]
According to the image forming apparatus equipped with such a developing device, the developer is sufficiently stirred and the latent image on the latent image carrier is developed by the developer having a stable toner density. In addition, toner scattering, fogging and the like do not occur, and an image with good image quality can be formed.
Further, in the color image forming apparatus, when the plurality of image forming units are arranged in the vertical direction, each image forming unit can be arranged with high space utilization efficiency. The whole is not enlarged.
[0018]
In addition, in the side portion of the housing, when the developer mixing opening is formed in the partition wall, the collected developer is mixed into the supply transfer chamber at a position that does not affect the development area. Since the developer is not supplied to the developing roller without being agitated, and the collected developer is mixed into the supply / conveying chamber only at a specific position, an accurate degree of decrease in toner density is detected. As a result, the toner density can be accurately controlled.
[0019]
Furthermore, the development roller is configured with a development magnet configuration, developer transport amount, or normal direction magnetic force so that development on the development sleeve can be reliably performed without scattering (spilling). Can be transported to the area.
[0020]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is an explanatory diagram showing an outline of the configuration of an example of an image forming apparatus according to the present invention, FIG. 2 is an enlarged sectional view for explanation showing an example of a specific configuration of a developing device in FIG. 1, and FIG. FIG. 3 is a plan view for explaining the developing device shown in FIG.
As shown in FIG. 1, the image forming apparatus includes a drum-shaped photoconductor 11 on which an electrostatic latent image is formed, a charging unit 12 for charging the photoconductor 11, and an optical image on the photoconductor 11. Image exposing means 13 for forming an electrostatic latent image by irradiation, developing device 20 for visualizing the electrostatic latent image formed on the photoconductor 11 to form a toner image, and toner formed on the photoconductor 11 A transfer unit 14 that transfers an image to a recording material 19, a separation unit 15 that separates the recording material 19 that is in close contact with the photoreceptor 11, and a fixing device 16 that fixes a toner image transferred to the surface of the recording material 19 are provided. It will be. In FIG. 1, 17 is a transport mechanism for the separated recording material, and 18 is a photosensitive member cleaning unit.
[0021]
As shown in FIG. 2, in the developing device 20, a developing roller 22 that faces the photoconductor 11 through a developing region is disposed in front (left side in the figure), and behind the developing roller 22 (right side in the figure). In addition, a housing 21 is provided which forms an upper recovery transfer chamber 21A and a lower supply transfer chamber 21B which are partitioned vertically by a partition wall 211. The housing 21 is further provided with a stirring transport chamber 21C behind the supply transport chamber 21B. The stirring transport chamber 21C communicates with the supply transport chamber 21B at both ends, thereby circulating A conveyance path is formed.
[0022]
In the developing device 20, as shown in FIG. 3, the housing 21 includes a portion (hereinafter referred to as “main portion”) P corresponding to the developing region and one of the main portions P in the axial direction of the developing roller 22. The side portion E extends outward beyond the outer end of the main portion, and the side portion E is mainly formed by a part of the supply transfer chamber 21B and the stirring transfer chamber 21C.
[0023]
The developing roller 22 includes a developing sleeve 221 made of a nonmagnetic material such as aluminum, which is rotatably provided, and a plurality of columnar magnets having a plurality of magnetic poles, for example, fixedly provided inside the developing sleeve 221. The developing sleeve 221 is formed of a body, and the developing sleeve 221 rotates clockwise as indicated by an arrow in FIG. 2, and a portion facing the developing region is moved upward.
[0024]
The developing magnet 222 constituting the developing roller 22 includes a developing magnetic pole S11 at a position corresponding to the developing area inside the developing roller 22, a developer regulating member counter magnetic pole N13 at the lower position inside the developing roller 22, and the developing Stripping magnetic poles N 12 for removing the developer that has passed through the developing region are disposed at the upper positions inside the rollers 22. N11 and S12 in the developing magnet 222 are conveying magnetic poles that convey the developer on the developing roller 22 upward.
[0025]
The supply / conveying chamber 21 B is made of, for example, a screw, and supplies the developer to the developing roller 22 while being conveyed outward in the axial direction of the developing roller 22 (upper surface direction in FIG. 2, downward in FIG. 3). Supply conveyance means 26 is arranged.
A rotating blade 28 is provided between the supply / conveyance means 26 and the developing roller 22 so as to extend over the entire area in the axial direction of the development roller 22, thereby a part of the developer from the supply / conveyance means 26. Is supplied to the developing roller 22.
[0026]
At a position facing the downward surface close to the lower end of the developing roller 22, a developer amount regulating member 29 made of a spike plate that regulates the amount of developer supplied to the developing roller 22 constitutes the developing roller 22. The developing magnet 222 is provided facing the developer amount regulating member facing magnetic pole N13 and spaced from the outer peripheral surface of the developing roller 22.
[0027]
At a position facing the peeling magnetic pole N12 in the developing magnet 222 that constitutes the developing roller 22, a peeling roller 23 that forcibly peels off and transfers the developer that has passed through the developing region is provided.
The stripping roller 23 includes a sleeve 231 that is rotatably provided, and a stripping magnet 232 that is fixedly disposed inside the sleeve 231. The sleeve 231 is configured to rotate the developing roller 22. And rotate in the forward direction (clockwise). In FIG. 2, reference numeral 25 denotes a scraper provided on the peeling roller 23, whereby the developer on the peeling roller 23 is sent to the collection conveyance chamber 21 A.
[0028]
In the collection conveyance chamber 21A, for example, a developer made of a screw and collected from the peeling roller 23 (hereinafter also referred to as “recovery developer”) is moved outward in the axial direction of the development roller 22, that is, a supply conveyance chamber. A collection transport means 24 for transporting in the same direction as the supply transport means 25 in 21B is arranged.
[0029]
As shown in FIGS. 3 and 4, at one end of the collection conveyance chamber 21A on the downstream side in the developer conveyance direction, the collection wall 21A and the supply conveyance chamber 21B are separated by a partition wall 211 that partitions the collection conveyance chamber 21A. A developer mixing opening 30 is formed to communicate the transfer chamber 21A with the supply transfer chamber 21B. Specifically, the collection transfer chamber 21 A is formed to extend outward beyond one outer end of the main portion P of the housing 21, and the developer mixing opening 30 is formed in the side portion E of the housing 21. Is formed. Accordingly, the collected developer conveyed by the collecting and conveying means 24 falls by gravity from the developer mixing opening 30 and is downstream of the developer flow in the supply conveyance chamber 21B from the area corresponding to the developing area. Mixed in position.
[0030]
The size of the developer mixing opening 30 varies depending on conditions such as the transport amount of the recovered developer of the recovery transport means 24, but is particularly large if the recovered developer falls into the supply transport chamber 21B without delay. It is not limited.
[0031]
The agitating / conveying chamber 21C communicates with the supply / conveying chamber 21B at both ends, and the agitating / conveying means 27 made of, for example, a screw is disposed therein. As a result, the developer supplied from the communication port 21D on one end side of the supply conveyance chamber 21B to the agitation conveyance chamber 21C is agitated together with toner from a toner replenishment port 31 (to be described later) while being different from the supply conveyance means 26 ( In FIG. 3, it is conveyed upward) and supplied to the supply conveyance chamber 21B from the communication port 21E on the stirring conveyance chamber 21C side.
[0032]
In the developing device 20, the shaft center of the collection transport unit 24 is positioned at a level above the shaft center of the developing roller 22, and the shaft center of the supply transport unit 26 is at a level below the shaft center of the developing roller 22. Is located.
Specifically, as shown in FIG. 2, the height a from the axial center of the developing roller 22 to the upper surface level of the housing 21 is substantially equal to the height b from the axial center of the developing roller 22 to the lower surface level of the housing 21. Further, the height c from the axial center of the developing roller 22 to the axial center of the collecting and conveying means 24 is preferably a height d from the axial center of the developing roller 22 to the axial center of the supply and conveying means 26. It is preferable that it is substantially equivalent.
Here, “substantially equivalent” means that the errors in the heights (a and b, or c and d) of the two coincide within ± 10% of at least one of the heights.
[0033]
In the developing device 20, as shown in FIG. 3, in the side portion E of the housing 21, a developer mixing opening 30 and a toner supply port 31 for supplying toner from a toner supply mechanism (not shown). Are arranged in this order with respect to the developer transport direction (indicated by an arrow in the figure), and a toner density detector 32 is provided at an intermediate position between the two. Specifically, a toner replenishing port 31 is provided at one end of the agitating and conveying chamber 21C, and the toner concentration detecting unit 32 supplies the conveying and conveying means 26 in the developer conveying direction from the developer mixing opening 30. It is provided at a downstream position by a distance of 1 to 3 times, more preferably 2 to 3 times the screw pitch. As a result, a certain amount of stirring can be performed before reaching the toner concentration detection unit 32, so that the toner concentration can be detected while reducing the degree of non-uniformity of the toner concentration.
[0034]
The toner concentration detection unit 32 detects the toner concentration based on, for example, the magnetic permeability of the developer after the collected developer is mixed, and supplies the identification signal to a control device (not shown).
The operation of the toner replenishing mechanism is controlled by the control device, whereby new toner is replenished from the toner replenishing port 31 to the most upstream position of the agitating and conveying chamber 21C according to the degree of decrease in toner density.
[0035]
In the developing device 20 of this example, the developing roller 22 includes an angle between the poles of the developer amount regulating member facing magnetic pole N13 and the developing magnetic pole S11 of the developing magnet 222 with respect to the axial center of the developing roller 22 (hereinafter simply referred to as “pole”). The angle α is set to 70 ° or more, and one or more of the following conditions (A) to (C) are satisfied.
[0036]
Condition (I);
The developing magnet 222 has no developer magnetic pole between the developer amount regulating member facing magnetic pole N13 and the developing magnetic pole S11.
Condition (b);
Developer transport amount per unit area of the outer peripheral surface of the developing roller 22 is 20 to 80 mg / cm²Be.
Condition (c);
In the case where a magnetic pole is disposed between the developer amount regulating member opposed magnetic pole N13 and the developing magnetic pole S11, the magnetic flux density in the normal direction of the developing roller of the magnetic pole is 800 gauss or more.
[0037]
In the above, the developer filled in the developing device 20 may be either a one-component developer or a two-component developer. For example, in the case of a two-component developer, the toner particles have a particle size of 4. A carrier having a particle diameter of 30 to 100 μm and a magnetic susceptibility of 30 to 80 emu / g is preferable.
The developing sleeve 221 has, for example, a diameter of 15 to 40 mm and a rotation speed of 100 to 350 rpm.
[0038]
The operation of the developing device 20 will be described.
The developer filled in the housing 21 is conveyed while being agitated by the agitating / conveying means 27 and the supply / conveying means 26 in the circulation conveyance path, and a part of the developer is supplied to the outer peripheral surface of the developing sleeve 221 by the rotating blades 28. The magnetic brush is held by the magnetic force of the developing magnet 222. Then, the magnetic brush on the developer sleeve 221 is cut off by the developer amount regulating member 29 and regulated to an appropriate amount and conveyed to the developing region. For example, the magnetic brush is transferred to the photoconductor 11 by the action of the developing magnetic pole S11. The electrostatic latent image formed on the photoconductor 11 is developed by bringing it into contact with the surface.
[0039]
The developer remaining on the developing sleeve 221 that has passed through the developing region is conveyed as it is by the conveying magnetic poles N11 and S12, and is transferred to the peeling roller 23 at the position where the peeling magnetic pole N12 is disposed. The scraper 25 collects the material in the collection conveyance chamber 21A. The developer (collected developer) collected in the collection conveyance chamber 21 A is conveyed outward in the axial direction of the developing roller 22 by the collection conveyance unit 24, and the developer mixing opening is formed in the side portion E. 30 is mixed into the supply transfer chamber 21B. Thereafter, the mixture is sufficiently stirred in the stirring transfer chamber 21C and supplied to the supply transfer chamber 21B.
[0040]
According to the developing device 20 described above, since the recovery transfer chamber 21A is partitioned from the supply transfer chamber 21B by the partition wall 211, the recovered developer is directly mixed into the supply transfer chamber 21B in the main portion P. In the long circulation conveyance path by the agitation conveyance chamber 21 C, the developer is always sufficiently agitated, so that the developer having a stable toner concentration can be supplied to the developing sleeve 221.
[0041]
Further, since the collecting and conveying means 24 and the supply and conveying means 26 are arranged separately in the vertical direction with respect to the axial center of the developing roller 22, a necessary function of each conveying means, for example, a developer for the developing roller 22 is provided. , Recovery of the developer that has passed through the developing region, stirring of the developer, and the like, while ensuring no waste (compact) in the height direction. In particular, the height a from the axial center of the developing roller 22 to the upper surface level of the housing 21 is substantially equal to the height b from the axial center of the developing roller 22 to the lower surface level of the housing 21, and / or The height c from the axial center of the developing roller 22 to the axial center of the collecting and conveying means 24 is substantially equal to the height d from the axial center of the developing roller 22 to the axial center of the supply and conveying means 26, Miniaturization of the dimension in the height direction of the developing device is reliably achieved.
[0042]
According to the image forming apparatus provided with the developing device 20 as described above, the developer is sufficiently stirred, and the latent image on the latent image carrier is developed by the developer having a stable toner concentration. An image with good image quality can be formed without causing density unevenness, toner scattering, fogging, and the like.
[0043]
As in the above example, in the side part E of the housing 21, according to the developing device 20 having the configuration in which the developer mixing opening 30 is formed in the partition wall 211, the collected developer affects the developing region. In addition, since the toner is mixed into the supply / conveying chamber 21B only at a specific position, it is possible to detect the exact degree of decrease in toner density, and as a result, it is possible to accurately control the toner density.
Further, since the side portion E is provided, the toner replenishment port 31 and the toner concentration detection unit 32 can be provided in the side portion E, so that an even longer circulation transport path can be secured.
[0044]
Further, the angle α between the magnetic poles of the developer amount regulating member facing magnetic pole N13 and the developing magnetic pole S11 of the developing magnet 222 constituting the developing roller 22 is 70 ° or more, and the above conditions (A) to ( By satisfying one or more of (c), the developer on the developing sleeve can be reliably conveyed to the developing region without scattering (spilling).
[0045]
In other words, by satisfying the above condition (A), the developer layer formed on the developing sleeve 221 is “brows on the outer peripheral surface between the magnetic poles of the developer amount regulating member facing magnetic pole N13 and the developing magnetic pole S11. , And is stably held on the developing sleeve 221. Therefore, the occurrence of developer scattering can be effectively prevented.
For example, the outer diameter of the developing sleeve 221 is 25 mm, the linear velocity of the developing roller 22 is 180 mm / sec, and the maximum magnetic flux density in the normal direction of the developer amount regulating member facing magnetic pole N13 and the developing magnetic pole S11 is 500 to 1200 gauss. In this case, as shown in Table 1 below, the developer transport amount per unit area of the developing roller 22 is 100 mg / cm.²By setting to the following, it was confirmed that the occurrence of developer scattering (spillage) was effectively prevented and excellent developability was obtained.
On the other hand, when the developing magnet has a conveying magnetic pole (the maximum magnetic flux density in the normal direction is 700 gauss or less) between the magnetic poles of the developer amount regulating member opposed magnetic pole N13 and the developing magnetic pole S11. When the developing device is operated under the same conditions, developer scattering (spillage) occurs (see Table 3 below).
[0046]
[Table 1]

[0047]
By satisfying the above condition (b), the developer layer formed on the developing sleeve 221 is sufficiently securely held on the developing sleeve 221, so that the occurrence of developer scattering can be effectively prevented.
For example, as shown in FIG. 5, when the conveyance magnetic pole N23 is provided between the magnetic poles of the developer amount regulating member facing magnetic pole S24 and the developing magnetic pole S21, the outer diameter of the developing sleeve 221 is 25 mm, and the linear speed of the developing roller 22 is 180 mm. / Sec, the maximum magnetic flux density in the normal direction of each magnetic pole is set to 600 gauss or more (the developing magnetic pole S21 is 1000 gauss, the developer amount regulating member facing magnetic pole S24 is 800 gauss, the transporting magnetic pole N23 is 600 or 800 gauss). In this case, as shown in Table 2 below, the developer conveyance amount by the developing roller 22 is 20 to 80 mg / cm.²Thus, it was confirmed that the occurrence of developer scattering (spillage) was effectively prevented, and excellent developability was obtained.
In particular, the developer conveyance amount per unit area of the outer peripheral surface of the developing roller 22 is 20 to 60 mg / cm.²By doing so, it is possible to more reliably prevent the occurrence of developer scattering (spillage).
[0048]
[Table 2]

[0049]
By satisfying the above condition (c), the developer layer formed on the developing sleeve 221 is held with a sufficiently high magnetic force with respect to the normal direction of the developing sleeve 221, so that the developer scatters. It can be effectively prevented.
For example, as shown in FIG. 5, when the conveyance amount magnetic pole N23 is provided between the developer amount regulating member facing magnetic pole S24 and the developing magnetic pole S21, the outer diameter of the developing sleeve 221 is 25 mm and the linear velocity of the developing roller 22 is set. When the maximum magnetic flux density in the normal direction of the developing magnetic pole S21 is set to 1000 gauss and the maximum magnetic flux density in the normal direction of the developer amount regulating member facing magnetic pole S24 is set to 800 gauss, it is shown in Table 3 below. Thus, by setting at least the maximum magnetic flux density in the normal direction of the transport magnetic pole N23 to 800 gauss or more, the occurrence of developer scattering (spillage) can be sufficiently prevented, and excellent developability can be obtained. Was confirmed.
[0050]
[Table 3]

[0051]
As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this invention is not limited to said aspect, A various change can be added.
(1) The rotary blade and the peeling roller are not necessarily essential.
(2) The positions of the toner density detection part and the toner supply port are not particularly limited as long as they are provided in a predetermined order in the side part.
(3) The development method may be a contact development method or a non-contact development method.
[0052]
FIG. 6 is an explanatory diagram showing an outline of a configuration in an example of a color image forming apparatus to which the present invention is preferably applied.
In this example, the color image forming apparatus temporarily transfers each color toner image formed on the four drum-shaped photoconductors to an intermediate transfer body composed of an intermediate transfer belt, thereby superimposing the color toner images on the intermediate transfer body. In addition, a full color toner image is formed on the recording material by collectively transferring the full color toner image formed here onto the recording material.
[0053]
More specifically, in this color image forming apparatus, four

image forming units

41a, 41b, 41c, and 41d are provided in a state where they are stacked in the vertical direction. The charging unit 12, the image exposure unit 13, the developing device 20, and the cleaning device 18 are configured. Each of the four developing devices 20 is filled with a developer of toner of each color of yellow, magenta, cyan, and black.
[0054]
An endless intermediate transfer belt 42 stretched around an appropriate support roller including a driving roller circulates while contacting the drum-like photoconductor 11 of the

image forming units

41a, 41b, 41c, and 41d in this order by the contact roller 43. As a result, the toner images formed on the respective photoconductors 11 are sequentially transferred and superimposed on the intermediate transfer belt 42, so that each color is transferred onto the intermediate transfer belt 42. A full color toner image composed of the toner image is formed.
[0055]
The full-color toner image formed on the intermediate transfer belt 42 is collectively transferred to the recording material 19 fed by the transfer roller 44 at the recording material transfer position T, and then conveyed to the heat fixing device 45. Then, it passes through the pressure-bonding region N between the heating roller 451 and the pressure roller 452, and is thereby heat-fixed to form a color toner image on the recording material 19, and then discharged.
[0056]
In such a color image forming apparatus, a plurality of

image forming units

41a, 41b, 41c, and 41d are stacked in the vertical direction, and the developing devices constituting each image forming unit as described above are downsized. Therefore, the entire image forming apparatus can be reduced in size.
[0057]
According to the developing device 20 of the present invention, it is possible to make the height direction lean (compact) while ensuring the necessary functions, so that no dead space is generated in the vertical direction. The

image forming units

41a, 41b, 41c, and 41d for the respective colors can be arranged with high space utilization efficiency. That is, since the agitating / conveying chamber 21C is formed behind the supply / conveying chamber 21B (rightward in the drawing), the image exposure means 13 can be arranged in parallel with the lower surface of the housing 21. Further, since the front upper portion of the main portion P of the housing 21 is an inclined surface, the space R1 formed by the inclined surface is used so that the charging unit 12 of the upper image forming unit is positioned. Is also possible. Further, the cleaning device 18 can be disposed in a space R2 surrounded by the photosensitive member 11 and the intermediate transfer belt 42 of the adjacent image forming unit, thereby reducing the size of the entire device.
[0058]
【The invention's effect】
According to the developing device of the present invention, the developer that has passed through the developing region and has been collected in the collection conveyance chamber is not directly mixed into the supply conveyance chamber by the partition wall, and is sufficiently present in the long circulation conveyance path. Since the agitation is performed, a developer having a stable toner concentration can be supplied to the developing roller.
In addition, since the supply conveyance means and the collection conveyance means are arranged separately in the vertical direction with respect to the axial center of the developing roller, while ensuring the necessary functions, there is no waste in the height direction (compact Thing).
[0059]
According to the image forming apparatus of the present invention, since the developer is sufficiently stirred and the latent image on the latent image carrier is developed by the developer having a stable toner density, image density unevenness, toner scattering, fogging, Thus, an image with good image quality can be formed.
Further, in the color image forming apparatus, when the plurality of image forming units are arranged in the vertical direction, each image forming unit can be arranged with high space utilization efficiency. The whole is not enlarged. Further, even when a plurality of developing devices (developing units) are arranged in the vertical direction along the outer peripheral surface of the latent image carrier, the individual developing devices are not wasted in the height direction. Therefore, for example, it is not necessary to make the latent image carrier large, and the entire image forming apparatus is not enlarged.
[0060]
In addition, in the side portion of the housing, when the developer mixing opening is formed in the partition wall, the collected developer is mixed into the supply transfer chamber at a position that does not affect the development area. Since the developer is not supplied to the developing roller without being agitated, and the collected developer is mixed into the supply / conveying chamber only at a specific position, an accurate degree of decrease in toner density is detected. As a result, the toner density can be accurately controlled.
[0061]
Furthermore, the development roller is configured with a development magnet configuration, developer transport amount, or normal direction magnetic force so that development on the development sleeve can be reliably performed without scattering (spilling). Can be transported to the area.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory diagram showing an outline of a configuration in an example of an image forming apparatus of the present invention.
FIG. 2 is an explanatory enlarged sectional view showing an example of a specific configuration of the developing device in FIG. 1;
FIG. 3 is a plan view for explaining the developing device shown in FIG. 2;
4 is a longitudinal sectional view of the aa plane in FIG. 3;
FIG. 5 is an explanatory enlarged sectional view showing another example of the specific configuration of the developing device in the image forming apparatus of the present invention.
FIG. 6 is an explanatory diagram showing an outline of a configuration in an example of a color image forming apparatus to which the present invention is preferably applied.
FIG. 7 is a longitudinal sectional view for explaining an example of a configuration of a conventional developing device.
FIG. 8 is an explanatory longitudinal sectional view showing another example of the configuration of a conventional developing device.
[Explanation of symbols]
11 photoconductor
12 Charging part
13 Image exposure means
14 Transfer section
15 Separation part
16 Fixing device
17 Transport mechanism
18 Cleaning section
19 Recording material
20 Developer
21 Housing
211 partition wall
21A Collection transfer chamber
21B Supply transfer chamber
21C Stirring transfer chamber
21D communication port
22 Development roller
221 Development sleeve
222 Development Magnet
S11, S21 Development magnetic pole
N12 stripped magnetic pole
N13, S24 Developer amount regulating member opposing magnetic pole
N11, S12, N23 Conveying magnetic pole
23 Peeling roller
231 sleeve
232 Stripping magnet
24 Collection transport means
25 Scraper
26 Feeding and conveying means
27 Agitating and conveying means
28 Rotating blade
29 Developer amount regulating member
30 Opening for developer mixing
31 Toner supply port
32 Toner density detector
41a, 41b, 41c, 41d Image forming unit
42 Intermediate transfer belt
43 Contact roller
44 Transfer roller
45 Heat fixing device
451 Heating roller
452 Pressure roller
60, 70 Development device
60A, 70A housing
61, 71 Developing roller
62A, 72A supply screw
62B, 72B Stir screw
63, 73 Developer amount regulating member
64 scraper
65 Toner supply port
701 Supply room
702 Stir chamber
74 Protruding wall
P Main part
E Side part
T Recording material transfer position
N Crimp area
R1, R2 space

Claims

A developing roller disposed in front to face the latent image carrier through the developing region, and an upper collection conveying chamber and a lower supply conveying chamber, which are partitioned vertically by a partition wall, are formed behind the developing roller. A collecting and conveying means including a housing that is disposed in the collecting and conveying chamber, and a screw having a function of conveying the developer collected from the developing roller that has passed through the developing region in the axial direction of the developing roller, and the supply and conveying disposed in a room, the supply conveyance means consisting of a screw having a function of supplying a developer to the developing roller while conveying the developer for axially collection transport means in the same direction of the developing roller, the recovering and conveying chamber When disposed in agitation transfer chamber to form a circulation conveying path communicate with each other, the function of conveying the developer in the direction opposite from the feeding conveyor means with respect to the axial direction It and a stirring and conveying means consisting of a screw which,
The housing has a side portion that extends outward beyond the downstream end portion of the developer conveyance direction in the supply conveyance chamber in a portion corresponding to the development region, and the collected development is performed in the side portion. A developer mixing opening for mixing the developer from the collection conveyance chamber into the supply conveyance chamber and a toner replenishment port for supplying toner from the toner replenishment mechanism to the agitation conveyance chamber are provided in this order in the developer conveyance direction. And
A developing device, wherein the collecting and conveying means has an axial center positioned at a level above the developing roller axial center, and a supply and conveying means has an axial center positioned at a level below the developing roller axial center.

2. The toner concentration detection unit for detecting the toner concentration in the developer is provided at a position intermediate between the developer mixing opening and the toner supply port in the side portion of the housing. Development device.

The developing roller is provided with a developing magnet having a plurality of magnetic poles fixed inside, and is supplied to the developing roller provided at a position facing the downward surface of the developing roller in the developing magnet. The developer amount regulating member facing magnetic pole is disposed at a position facing the developer amount regulating member that regulates the amount of developer to be developed, and the developing magnetic pole is disposed at a position corresponding to the developing area. An angle between the poles of the developing roller relative to the shaft center is set to 70 ° or more, and one or more of the following conditions (A) to (C) are satisfied : The developing device according to claim 1 or 2.
Condition (A): The developing magnet must have no magnetic pole between the developer amount regulating member facing magnetic pole and the developing magnetic pole.
Condition (b): Developer transport amount per unit area of the developing roller is 20 to 80 mg / cm ² .
Condition (c): When a magnetic pole is disposed between the magnetic poles of the developer amount regulating member facing magnetic pole and the developing magnetic pole, the magnetic flux density in the normal direction of the developing roller of the magnetic pole is 800 gauss or more.

A plurality of image forming units each including a latent image carrier, a latent image forming unit that forms a latent image on the latent image carrier, and the developing device according to claim 1. An image forming apparatus, wherein the image forming apparatuses are arranged in a state of being stacked in the vertical direction.