JP2001042616A - 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と、中空筒
体１内部に配し取り込まれた現像剤を軸方向に搬送させ
て開口部３から排出させる螺旋搬送体４とを具備し、攪
拌手段の下流側に現像剤を攪拌しかつ最下流に位置する
現像手段に搬送する搬送手段５を並列に配設する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複数成分の現像剤
を混合撹拌する現像剤撹拌手段を具備する現像装置に関
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、トナー容器内のトナー
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】また、回転方向を逆方向に設定した２本の
攪拌軸を並設して各々の攪拌軸により現像剤の往動と復
動を行いながら均一攪拌を行う技術（特開昭６２−２１
６７９号公報、特開平１−１２３２７０号公報参照）も
存在する。

【０００４】しかし、これらの撹拌機構においては、ト
ナーとキャリアの濃度分布を均一にするために時間を要
してしまう。

【０００５】かかる問題を解消するために、筒体の外面
に螺旋状の攪拌羽根及び開口部を配し、筒体内側に固定
羽根を設けた攪拌装置（特開平８−１５９６８号公報参
照）及び同軸上に大小のパドルを配した撹拌装置（特開
平５−６６６６５号公報参照）が提案されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、筒体の外面に
螺旋状の攪拌羽根及び開口部を配し、筒体内側に固定羽
根を設けた攪拌装置においては、トナー消費が少ない場
合に均一な撹拌が行われるが、トナー消費が多い印字に
おいて連続印字を行った場合に両端部へのトナーの供給
が追いつかず濃度の低下が発生してしまう。また、同軸
上に大小のパドルを配した撹拌装置においては、軸方向
への撹拌は均一に行われるが、マグロール上（感光体ド
ラムへの現像手段となる現像ローラ）への現像剤を供給
する際、端部での現像剤の停滞や印字後の現像剤との入
れ替わりが悪く前方向への撹拌が弱い。

【０００７】

【課題を解決する為の手段】本発明は、上記問題に鑑み
てなされたものであり、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こと
を目的とする。

【０００８】基本構成を図１乃至図４に示す。本発明
は、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、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、攪拌手段８の下流側に現像剤を攪拌しかつ現
像剤をさらに下流に位置する現像手段に搬送する搬送手
段である単振動フィン５を並列に配設した現像装置とし
たものである。

【０００９】また、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、現像剤の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。

【００１０】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
するのが好ましい。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。

【００１１】さらに、また、攪拌手段８（螺旋状突起
２）と搬送手段（単振動フィン５の羽のの最外径上部）
との高さを揃えることが好ましい。これは、同じ条件に
することで前後方向の搬送ロスを防ぐためである。

【００１２】このような構成により、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と共に回転しつつ図４中左方向に螺旋にそって
搬送され、中空筒体１の頂部で開口部３から重力により
空間内に落下する。開口部３より取り込まれた現像剤は
螺旋搬送体４により図４上右方向に搬送さると共に開口
部３より中空筒体１の外に排出される。

【００１３】そして、中空筒体１の外に排出された現像
剤は、その回転に従って螺旋状突起２により図上右方向
に搬送されるが、この際、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。また中空筒体１の内面
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。これらの最適な空間は、１
ｍｍ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す
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。

【００１４】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。

【００１５】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。また、攪拌手段である中空
回転筒体１や螺旋搬送体４で均一に混合攪拌された現像
剤は単振動フィン５により現像スリーブ７（感光体ドラ
ム１１への現像手段）上に搬送される。

【００１６】

【発明の実施の形態】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。

【００１７】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。

【００１８】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。

【００１９】そして、本発明の要部たる攪拌手段８は、
図２乃至図４に示すように、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。

【００２０】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。

【００２１】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。

【００２２】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。

【００２３】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。

【００２４】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４上左方向に搬送され、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。

【００２５】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。

【００２６】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。

【００２７】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。

【００２８】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を設けたること
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。

【００２９】

【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、螺旋状突起１３の角度
を４５°、開口部３形状を図２のように設定する。一
方、螺旋搬送体４の羽根径を１４φ、羽根傾斜角度を４
５°、回転数を８２ｒｐｍ及び１１０ｒｐｍに設定す
る。そして、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。

【００３０】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、図５に示すように、複数のポイントでのＴ／Ｃを測
定したところ、本実施例の攪拌手段８では、どのポイン
トでも約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。

【００３１】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結果を
図６に示す。このように、空隙が小さいほど攪拌安定時
間が短くなることがわかる。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。

【００３２】

【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。また、
本発明によれば、特に磁石集成体を組込んだ現像装置に
おいて、良好な攪拌性能と帯電性能を維持できる現像装
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】本発明の攪拌部材におけるトナーとキャリアの
攪拌混合割合の時系列分布を示すグラフ図。

【図６】中空筒体と螺旋搬送体との空隙、および螺旋状
突起と現像容器との空隙と攪拌安定時間を示す表であ
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

フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H077 AA14 AA25 AA35 AB02 AB07 AB15 AC02 AD06 AD13 DA10 DA42 DB02 EA03

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】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、 前記攪拌手段の下流側に現像剤を攪拌しかつさらに下流
   に位置する現像手段に搬送する搬送手段を並列に配設し
   たことを特徴とする現像装置。
2. 【請求項２】前記撹拌手段と搬送手段の高さを同位置に
   することを特徴とする請求項１記載の現像装置。
3. 【請求項３】前記中空筒体の内面と前記螺旋搬送体との
   距離、及び前記螺旋状突起と現像装置内面との距離を１
   ｍｍ以上５ｍｍ以下にすることを特徴とする請求項１記
   載の現像装置。