JP2001042615A - 現像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】現像剤の流れを円滑にし、かつ現像剤のトナー
濃度の偏在を防ぎ良好な画像を得る現像装置を提供す
る。 【解決手段】攪拌手段は、外周面に断続的な開口部３と
連続的な螺旋状突起２を有し回転により仕切り空間外に
位置する現像剤を螺旋状突起２により頂部に移動させな
がら開口部３から内部に取り込む中空筒体１を配設し、
現像装置内の現像剤容量を中空筒体１の半分以上を露出
せずに完全に埋設しない量に制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、現像装置に関し、
特に、トナー容器や現像容器内の現像剤収納部内に配置
される撹拌手段および撹拌手段を取り込んだ現像装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、フェライト等の磁性粉で形成
されるキャリアと、樹脂，カーボン等の非磁性体から形
成されたトナーからなる２成分現像剤を用いた現像装置
は公知であり、この種の現像装置における現像剤の混合
撹拌機構は、一般的に、現像容器内に回転自在に装着さ
れた回転軸の周りにスクリューをスパイラル状に固設し
たスクリュー型撹拌部材、あるいはそのような回転軸
に、軸方向に平行に傾斜させた多数の羽根を連設した撹
拌部材（単振動型撹拌部材）等から構成され、キャリア
とトナーが収容された現像容器内に、現像作業に応じて
順次補充されるトナー容器側より混合攪拌しながら、容
器内のトナーとキャリアの濃度分布を均一に維持するよ
う図られている。

【０００３】近年、装置の小型化に伴い、従来の２軸を
用いて循環攪拌を行う方式から１軸で循環攪拌を行う技
術（特開平８−１５９６８号参照）が提案されている。

【０００４】これらの攪拌機構においては、早急な攪拌
を行う場合に、現像数量および攪拌速度が重要な要素と
なる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、従来の攪拌
機構では、円滑且つ短時間で均一な攪拌混合を行うこと
が難しく、耐刷枚数が多くなると良好な画像が得られな
くなるという問題があった。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、円滑且つ短時
間で均一な攪拌混合を行う攪拌手段とし、かつ攪拌手段
に溜まる現像剤量を規定することにより、消費されたト
ナーを補給する際に偏在を防ぎ、均一に攪拌を行い良好
な画像を得るようにすることを目的とする。

【０００７】本発明は、それを実現するために、現像剤
収納容器から現像剤を適宜供給を受け、複数成分の現像
剤を混合撹拌する撹拌手段を具備する現像装置におい
て、前記攪拌手段は、外周面に断続的な開口部と連続的
な螺旋状突起とを有し回転により仕切り空間外に位置す
る現像剤を前記螺旋状突起により頂部に移動させながら
前記開口部から内部に取り込む中空筒体と、該中空筒体
内部に配し前記取り込まれた現像剤を螺旋により軸方向
に搬送させて前記開口部から排出させる螺旋搬送体とを
具備し、前記現像装置内の現像剤容量を前記中空筒体が
半分以上露出せず完全に埋設しない量に前記現像剤収容
容器からの供給量を制御する現像装置としたものであ
る。

【０００８】本発明の攪拌手段の基本構成を図１乃至図
３に示す。本発明の攪拌手段８は、外周面に断続的な開
口部３と連続的な螺旋状突起２とを有し、回転により仕
切り空間外に位置する現像剤を螺旋状突起２により頂部
に移動させながら開口部３から内部に取り込む中空筒体
１と、中空筒体１内部に配し取り込まれた現像剤を螺旋
により軸方向に搬送させて開口部３から排出させる螺旋
搬送体４とを具備してなる。

【０００９】

【実施例】以下、図面に基づいて本発明の実施例を例示
的に詳しく説明する。但しこの実施例に記載されている
構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に
特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれのみ
に限定する趣旨ではなく単なる説明例に過ぎない。

【００１０】図１は、本発明の実施例に係る現像装置の
内部構成を示し、その機械的構成について簡単に説明す
るに、６はキャリアとトナーが所定濃度割合で収納され
た現像容器で、矢印方向に回転する感光体ドラム１１と
対面する開口側にマグロール（磁石集成体）が内包され
た現像スリーブ７を矢印方向に回転自在に軸支させると
ともに、現像容器６奥側に現像スリ ブの軸線と平行に
攪拌手段８および搬送手段である単振動フィン５を配設
する。

【００１１】そして、攪拌手段８と対面する現像スリー
ブ７の反対側である現像容器６の壁面に設けられたスリ
ット開口（不図示）を介して、トナー容器を脱着自在に
装着するとともに、スリット開口にスポンジが包被され
たトナー補給ローラ９を回転自在に取付け、現像容器６
の底部に設けたトナー濃度検知センサからのＴ／Ｃ検知
信号に基づいてトナー補給ローラ９に連結された不図示
の直流モータを回転制御することにより、トナー補給量
を任意に調整可能に構成している。なお、１０は現像ス
リーブ７上に磁気保持された現像剤を層厚規制するため
のドクターブレードである。

【００１２】そして、本発明の要部たる攪拌手段８は、
トナー容器側では上方から下方に向け回転するように時
計方向に回転する中空筒体１と、中空筒体１内に同軸で
貫装させた螺旋搬送体４と、中空筒体１外周面に沿って
形成した螺旋状突起２と開口部３とからなる。また、搬
送手段は、中空筒体１と並行に設置し、攪拌手段８で混
合された現像剤を現像スリーブ７に供給するように単振
動フィン５から構成される。

【００１３】螺旋状突起２は、現像容器６の底面との間
で、センサ表面と非接触の状態で現像剤が搬送し得る程
度の突起高さを有し、開口部３は螺旋状突起２のピッチ
間の適宜ピッチおきに形成される。そして、開口部３
は、必ずしも全ての螺旋状突起２のピッチ間で設ける必
要がなく、例えば、開口部３が多くなると現像剤の中空
筒体１内への汲み取り量は多くなるが、隣接する開口部
３へ直ちに吐き出されてしまうために、搬送距離が低下
し、この結果後述する螺旋搬送体４の搬送途中で排出さ
れる場合もあり、攪拌効率は低下し、開口部３が少なく
なると現像剤の中空筒体１内への汲み取り量は少なくな
るが、開口部３が形成されていない突起ピッチ間（閉塞
部位）で攪拌効率が向上する。従って、閉塞部位と開口
部３は、汲み取り量と攪拌効率との関係で任意に設定さ
れるが、本実施例は、軸と直交する表裏両面側開口の背
面側が閉塞部位になるように、軸方向に１ピッチ位置を
ずらして１ピッチおきに開口させるも、軸方向両端側で
は全てのピッチ間を開口させている。即ち、中空筒体１
の両端側では開口部３を多くし中央側では開口部３を少
なくするように設定するのが良い。

【００１４】また、中空筒体１の回転による螺旋状突起
２の進方向端側、すなわち螺旋状突起２による現像剤の
搬送方向最下流側に位置する回転筒体１の端側の螺旋状
突起２を途中位置で止め、その延長線に位置する軸端周
面に螺旋状突起２と交差する方向に逆向きに設定した線
状突起２ａを形成し、線状突起２ａと螺旋状突起２との
間の中空筒体１周面上に開口部３を設け、線状突起２ａ
により中央側に向け逆流される現像剤を中空筒体１内に
戻入させるように構成する。

【００１５】一方、中空筒体１内に配設される螺旋搬送
体４は、図に示すように中空筒体１の螺旋方向と逆方向
に設定し、螺旋搬送体４の最下流側端面の螺旋を逆方向
に設定し中央側に向け逆流される。

【００１６】単振動フィン５は、攪拌手段８で混合・攪
拌された現像剤と現像スリーブ７上の現像剤を混合攪拌
し、現像スリーブ７上と現像容器６内の現像剤のトナー
濃度を均一にする。

【００１７】中空筒体１の回転により中空筒体１周面上
の現像剤は、螺旋状突起２により中空筒体１とともに回
転しつつ図上右方向に搬送され、頂部で開口部３より重
力により内部に落下し、上述したように中空筒体１内外
の現像剤が混合される。

【００１８】一方、中空筒体１内空間には、螺旋搬送体
４が収納されており、この結果中空筒体１上方（頂部）
に搬送された現像剤は、螺旋搬送体４により搬送された
後に中空筒体１外に排出されるとともに、中空筒体１と
螺旋搬送体４との隙間に沿う落下と螺旋搬送体４との速
度差により、更に均一に攪拌されながら開口部３より中
空筒体１外に排出される。この際、螺旋搬送体４が閉塞
部位に位置している場合は、再度中空筒体１内の上昇を
行い次位の中空筒体１の開口部３より排出されることと
なり、一層の攪拌が可能となる。

【００１９】そして、開口部３より中空筒体１外周に排
出された現像剤は、その回転に従って螺旋状突起２によ
り原点方向に搬送され、中空筒体１と現像装置のケース
間は速度差を有しているために、現像剤同士が摩擦し合
い帯電し、均一に混合される。この結果、現像剤は一方
向にのみ搬送されるのではなく、螺旋搬送体４もしくは
開口部３のピッチ間で閉鎖回路にて循環する事になる。
また、螺旋状突起２の前進端側では、螺旋状突起２の延
長線と交差する方向に形成した線状突起２ａにより螺旋
状突起２で中空筒体１端側に搬送された現像剤は単に搬
送方向と逆向きに復動するのではなく、搬送方向と交差
する方向に戻しながら、開口部３を介して中空筒体１内
に導入され、中空筒体１内で再度螺旋搬送体４により中
央側に向け搬送されるために、結果としていかなる場合
でも中空筒体１端側に循環回路が形成される事になる。

【００２０】従って、本実施例においては、図４に示す
ように、隣接する開口部３間で反重力方向、重力＋軸方
向、軸方向の３角形の循環経路を形成し、この結果現像
剤の片寄りや軸トルクの増大が生じることなく、円滑且
つ速やかに均一攪拌を可能にする。

【００２１】また、螺旋搬送体４の攪拌とともに、中空
筒体１に設けた開口部３より現像剤の取込みと排出を行
うことにより、小粒子キャリアを含む現像剤の場合でも
円滑且つ速やかな均一攪拌を可能にする。さらに、螺旋
状突起２の現像剤搬送方向最下流側に位置する中空筒体
１の端側に、線状突起２ａと開口部３を設けたことと、
螺旋搬送体４の下流側螺旋長さを中空筒体１上の螺旋状
突起２より短く設定することにより常に現像剤を中央側
に向け逆流させつつ中空筒体１内に戻入させることがで
き、これにより軸トルクの増大や片寄りが生じることが
ない。

【００２２】なお、螺旋状突起２と螺旋搬送体４の回転
方向を逆方向に設定し、現像剤移動方向を逆方向に設定
して構成することが好ましく、速度差が大きく生じるた
めにより攪拌性が向上する。

【００２３】また、中空筒体１は、螺旋搬送体４の外周
を最近接部で１ｍｍ以上５ｍｍ以下の空間を設けて包被
するのが好ましく、現像剤同士が摩擦し合い帯電し、均
一に混合される。この場合回転筒体１の周面上に形成さ
れる開口部３を螺旋状突起２のピッチ間に適宜間隔で形
成するのが良い。

【００２４】そして、螺旋状突起２と現像装置のケース
間は速度差を有しているために、現像剤同士が摩擦し合
い帯電し、均一に混合されるが、最適な空間は、１ｍｍ
以上５ｍｍ以下であり、１ｍｍよりも小さいと材料の反
り等で接触してしまいトルクアップや現像剤の割れが発
生する可能性があり、５ｍｍよりも大きいと離れ過ぎて
しまい攪拌や帯電の効果を得ることができなくなる。

【００２５】また、中空筒体１上の螺旋状突起２の螺旋
範囲は上流側において中空筒体１内に配設した螺旋搬送
体４の螺旋長さより短く設定し、現像装置のケース端部
で現像剤が停滞しないようにし、現像剤の流れを円滑に
させる。下流側に対しては、中空筒体１上の螺旋状突起
２の螺旋範囲を中空筒体１内に配設した螺旋搬送体４の
螺旋長さより長く設定し、端部での現像剤の停滞を防
ぐ。

【００２６】このような構成により、現像剤は一方向に
のみ搬送されるのではなく、中空筒体１の内外において
夫々の螺旋搬送体４もしくは開口部３のピッチ間で閉鎖
回路にて循環する事になり、中空筒体１の一回転毎に中
空筒体１内外で現像剤の交換・混合がなされ中空筒体１
内外の濃度差が解消される。

【００２７】

【実施例】さてかかる装置において、本発明の効果を確
認するために、３０φの感光体ドラム１１、２０φのマ
グロール７を用い、中空筒体１内／外径を１６／１８
φ、螺旋状突起２の高さ１ｍｍ、角度４５°、開口部３
形状を図２のように設定し、回転速度を８０，１００，
あるいは１２０ｒｐｍとした。一方、螺旋搬送体４の羽
根径を１４φ、羽根傾斜角度を４５°に設定する。そし
て、装置使用は、現像剤に磁性体がバインダー樹脂中に
均一に分散されてなるキャリア母粒子の表面に導電性微
粒子が固定されて構成されており、略３５μｍの平均粒
度と、３．０〜４．５ｇ／ｃｍ³ の真密度を有するキャ
リアと、バインダー樹脂、着色剤、電荷制御剤、オフセ
ット防止剤などに、磁性体を添加して平均粒径が７μｍ
前後で且つ真密度が２．０〜２．５ｇ／ｃｍ³ の磁性ト
ナーを用い、軸方向長さが２３０ｍｍの現像容器６内で
用いた。また、中空筒体１の内面と螺旋搬送体４との空
隙を２ｍｍ、および螺旋状突起２と現像容器６の内面と
の空隙を１ｍｍに設定する。

【００２８】次に、現像容器６の上部より、現像容器６
内にＴ／Ｃが３％の現像剤を１８０ｇ投入した後、トナ
ーを中央部に１８ｇ追加し、現像容器１内での各測定地
点における現像剤の混合状況を時系列的に調べたとこ
ろ、本実施例の攪拌手段８では、約１分で集束すること
がわかり、本実施例の攪拌効果が大幅に向上しているこ
とが確認された。

【００２９】また、中空筒体１の内面と螺旋搬送体４と
の空隙、および螺旋状突起２と現像容器６の内面との空
隙を種々に設定した場合の攪拌安定時間を調べたとこ
ろ、空隙が小さいほど攪拌安定時間が短くなることがわ
かった。但し、１ｍｍよりも小さいと材料の反り等で接
触してしまいトルクアップや現像剤の割れが発生する可
能性があるため、１ｍｍ以上が好ましい。

【００３０】そして、中空筒体１と螺旋搬送体４の回転
速度を変え、現像剤量と攪拌手段８の埋まり具合が図５
に示すような状態となる現像装置とした場合に、現像剤
量を攪拌装置の３／４満たした状態（現像剤量５５０
ｇ）では、中空筒体１が回転すると、中空筒体１上の現
像剤は螺旋状突起２により中空筒体１と共に回転しつつ
螺旋にそって搬送され、中空筒体１の開口部３より重力
により落下し、螺旋搬送体４により搬送されると共に開
口部３より排出される。そして、中空筒体１外周に導か
れた現像剤は、その回転に従って螺旋状突起２により搬
送される。この際、中空筒体１と現像容器６間は速度差
を有しているために、現像剤同士が摩擦し合い帯電し、
均一に混合される。また中空筒体１内壁と螺旋搬送体４
の最外郭についても速度差を有しているため同様の効果
が得られる。

【００３１】また、現像剤量を攪拌装置の１／４満たし
た状態（現像剤量４００ｇ）では、現像剤の流れは中空
筒体１の周面上にある開口部３より取り込まれる現像剤
が少なく、螺旋搬送体４による搬送がほとんど発生しな
いため、最終的には中空筒体１上に配設されている螺旋
状突起２の搬送力のみが影響している状態になり現像剤
の偏りが発生する。現像剤量が攪拌装置の半分より少な
い状態においてトナー補給を行った場合、充分に攪拌・
帯電されないままマグロール上に搬送され、画像カブ
リ、トナー発散等が発生する。

【００３２】現像剤量を攪拌装置の略１／２満たした状
態（現像剤量５００ｇ）では、開口部３より重力落下す
る及び排出される現像剤量が３／４の場合より少ないた
め螺旋搬送体４での搬送力が伝わりにくくなるため、螺
旋搬送体４の回転数を高くし現像剤攪拌のバランスをと
れば攪拌性能が向上する。

【００３３】現像剤量を攪拌装置が埋まる状態（現像剤
量７００ｇ）にした場合は、開口部３が埋まった状態に
なり現像剤の受け渡しがなくなり、現像剤搬送を行う螺
旋搬送体４およびスパイラル線状突起１３とも、空気の
取り込み量が少ないため、現像剤界面においての引き剥
がしが悪くなり、攪拌性が低下してしまう。

【００３４】図６は、種々の現像剤量での攪拌安定時間
を示すが、現像剤量が５００〜６００ｇ程度、すなわち
現像剤を中空筒体１を半分以上露出せずに完全に埋設し
ない量にトナー補給量を制御した場合に、安定する時間
が早いことがわかる。

【００３５】

【発明の効果】以上記載した如く本発明によれば、流動
性の低いもしくは小粒子の現像剤においても円滑且つ短
時間で攪拌混合が可能であり、高濃度の印字を行っても
画像濃度を維持することが可能であり、耐刷枚数が多く
なっても良好な画像が得られる現像装置となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の現像装置の内部構成を示す概略断面図
である。

【図２】本発明の攪拌手段および搬送手段を示す図であ
る。

【図３】本発明の攪拌手段の断面形状を示す図である。

【図４】本発明の攪拌手段内の現像剤の流れを示す図で
ある。

【図５】本発明の現像装置内の現像剤容量を示す図であ
る。

【図６】現状剤容量と攪拌安定時間との関係を示す表で
ある。

【符号の説明】

１：中空筒体 ２：螺旋状突起 ２ａ：線状突起 ３：開口部 ４：螺旋搬送体 ５：単振動フィン ６：現像容器 ７：現像スリーブ ８：攪拌手段

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】現像剤収納容器から現像剤を適宜供給を受
   け、複数成分の現像剤を混合撹拌する撹拌手段を具備す
   る現像装置において、 前記攪拌手段は、外周面に断続的な開口部と連続的な螺
   旋状突起とを有し回転により仕切り空間外に位置する現
   像剤を前記螺旋状突起により頂部に移動させながら前記
   開口部から内部に取り込む中空筒体と、該中空筒体内部
   に配し前記取り込まれた現像剤を螺旋により軸方向に搬
   送させて前記開口部から排出させる螺旋搬送体とを具備
   し、前記現像装置内の現像剤容量を前記中空筒体が半分
   以上露出せず完全に埋設しない量に前記現像剤収容容器
   からの供給量を制御することを特徴とする現像装置。