JP2001075363A

JP2001075363A - 現像装置及び画像形成装置

Info

Publication number: JP2001075363A
Application number: JP25234599A
Authority: JP
Inventors: Junichi Terai; 純一寺井; Hideo Yoshizawa; 秀男吉沢; Shunji Kato; 俊次加藤; Shinji Tamaki; 眞二田牧; Kazuhisa Sudo; 和久須藤; Shinichi Kawahara; 真一川原; Masayuki Yamane; 正行山根; Takeshi Imamura; 剛今村; Kiyonori Tsuda; 清典津田
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1999-09-06
Filing date: 1999-09-06
Publication date: 2001-03-23
Anticipated expiration: 2019-09-06
Also published as: JP3975034B2

Abstract

(57)【要約】【課題】トナー濃度を自己制御する現像装置及び該現
像装置を有する画像形成装置において、現像剤担持体と
現像剤規制部材との間の間隙を精度良く管理することな
く、現像剤の層厚を規制することにより、部品歩留まり
の向上及び低コスト化を図る。【解決手段】現像スリーブ１５の磁極（Ｐ３極）が、
プレドクタ２３と対向する部位に位置するように構成す
ることにより、該部位における磁性キャリア２２ａの穂
立ちを大きくし、現像剤２２の層厚を大きくする。これ
により、プレドクタ２３と現ゾスリーブ１５との間の間
隙を比較的大きく設定することができるので、該間隙を
精度良く管理することなく現像剤２２の層厚を規制で
き、部品歩留まりの向上及び低コスト化を図ることがで
きる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複写機、ファクシ
ミリ、プリンター等の画像形成装置、及び、該画像形成
装置に用いられる現像装置に係り、詳しくは、トナー及
び磁性粒子を含む２成分現像剤を用い、現像剤担持体上
の現像剤の量を現像剤規制部材で規制し、現像剤担持体
上の現像剤のトナー濃度の変化に基づき現像剤のトナー
の取り込み状態を変化させ、現像剤の動きでトナーを取
り込むことによってトナー濃度を自己制御する現像装置
及び画像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の現像装置としては、内部
に磁界発生手段を有する現像剤担持体に担持されて搬送
される２成分現像剤の量を第１の規制部材で規制し、規
制された現像剤を現像剤収容部内に収容し、この現像剤
収容部に隣接したトナー収容部から現像剤担持体上の現
像剤にトナーを補給する現像装置で、第１の規制部材よ
りも現像剤担持体上の現像剤の搬送方向上流側に設けた
第２の規制部部材が現像剤担持体上の現像剤の層厚を規
制して、規制された現像剤がトナーの取り込みを制御す
ることにより、トナー濃度の調整を行うようにした現像
装置が知られている（特開平９―１９７８３３号公報参
照）。

【０００３】上記現像装置においては、現像剤担持体上
の現像剤にトナーが補給されてトナー濃度が上昇する
と、現像剤の層厚が増加して第２の規制部材に掻き落と
されて層状となった増加分の現像剤がトナー収容部から
のトナー補給位置を塞ぎ、トナーの取り込みが停止す
る。逆に、トナーが消費されてトナー濃度が低下する
と、現像剤の層厚が減少し、上記トナー補給位置を塞が
なくなり、トナーが現像剤中に取り込まれるようにな
る。なお、以上の原理は、次のように言い換えることも
できる。すなわち、現像剤の流動性が低下して上記第２
の規制部材を通過できる量が減少して、トナー収容部か
らのトナー補給位置に現像剤溜まりが形成され、該現像
剤溜まりの現像剤の表面がほとんど動かなくなってトナ
ーの取り込みが停止し、トナー濃度が低下すると、現像
剤の流動性が上昇し、現像剤溜まりが小さくなり、トナ
ーが現像剤中に取り込まれるようになる。以上のよう
に、現像剤の動きによってトナーの取り込みを制御し、
トナー濃度を常時一定に保つ。

【０００４】そして、この種の現像装置によれば、トナ
ー濃度に応じて変化する現像剤の嵩によって自動的に現
像剤担持体上の現像剤にトナーを直接補給できるので、
トナー濃度センサが必要なくなると共にトナー補給装置
を簡素化できる。更に、従来の二成分現像方式に比較し
て磁性キャリアが少なくて済み、装置のトルクを大幅に
減少できる。これらのことから、トナーと磁性キャリア
の混合比を検知調整する手段を簡素化したり、パドル・
スクリューなどの撹拌部材を省略したりでき、装置の小
型化、低コスト化を図ることができるというメリットが
ある。さらに、トナー補給口と現像剤担持体との距離が
近いため、トナーの消費に対するトナーの補給性に優
れ、黒ベタ追従性が良いというメリットもある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記構成の現装置で
は、第２の規制部材と現像剤担持体との間の間隙は、現
像剤担持体上の現像剤の通過を規制するために、現像剤
担持体上に担持される現像剤の層厚よりも小さくなるよ
うに設定されている。一般に、現像剤担持体に担持され
る現像剤は、現像剤担持体の磁極に対応する部位では、
その法線方向の磁力線の作用により磁性キャリアの穂立
ち高さが大きく、層厚が大きくなる。これに対して、磁
極と磁極の間では、磁力線の方向が現像剤担持体の接線
方向になるため、磁性キャリアの穂立ち高さが小さく、
現像剤の層厚が小さくなる。

【０００６】このため、現像剤担持体の磁極配置によっ
ては、第２の規制部材と対向する部位の現像剤層厚が小
さくなる場合があり、この場合には、第２の規制部材と
現像剤担持体との間の間隙を極めて小さく設定する必要
が生じる。そして、該間隙を極めて小さく設定するため
には、部品精度や組み付け位置精度の管理を厳しくしな
ければならず、これにより、部品の歩留まり低下やコス
トアップにつながってしまうという不具合があった。

【０００７】本発明は以上の問題点に鑑みなされたもの
であり、その目的とするところは、現像剤担持体と現像
剤規制部材との間の間隙を精度良く管理することなく、
現像剤の層厚を規制することにより、部品歩留まりの向
上及び低コスト化を図ることのできる現像装置及び該現
像装置を備えた画像形成装置を提供することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１の発明は、内部に磁界発生手段を有し、ト
ナーと磁性キャリアとを含む２成分現像剤を担持して搬
送する現像剤担持体と、該現像剤担持体に担持されて搬
送される該現像剤の量を規制する第１の規制部材と、該
第１の規制部材により掻き落とされた現像剤を収容する
現像剤収容部と、第１の規制部材よりも該現像剤担持体
上の現像剤の搬送方向上流側に配設され該現像剤収容部
に搬送される現像剤の量を規制する第２の規制部材と、
該現像剤収容部に隣接し、該現像剤担持体にトナーを供
給するトナー収容部とを備え、該現像剤担持体上の現像
剤のトナー濃度の変化により、該現像剤とトナーとの接
触状態を変化させて、該現像剤担持体上のトナーの取り
込み状態を変化させる現像装置において、上記現像剤担
持体の磁極が、上記第２の規制部材と対向する部位に位
置するように構成されていることを特徴とするものであ
る。

【０００９】この現像装置では、現像剤担持体の磁極
が、第２の規制部材と対向する部位に位置するように構
成されるので、該部位における磁性キャリアの穂立ちが
大きくなり、現像剤の層厚が大きくなる。このため、第
２の規制部材と現像剤担持体との間の間隙を比較的大き
く設定することができるので、該間隙を精度良く管理す
ることなく、現像剤の層厚を規制でき、部品歩留まりの
向上及び低コスト化を図ることができる。

【００１０】請求項２の発明は、請求項１の現像装置に
おいて、上記磁極によって生じる最大磁束密度の５０％
以上の範囲内の領域に、上記第２の規制部材の先端が位
置するように構成されていることを特徴とするものであ
る。

【００１１】この現像装置では、上記磁極によって生じ
る最大磁束密度の５０％以上の範囲内の領域に、上記第
２の規制部材の先端が位置するように構成されるので、
磁性キャリアの穂立ち効果を充分に得ることができる。

【００１２】請求項３の発明は、請求項１又は２の現像
装置において、上記第２の規制部材が、磁性材料からな
ることを特徴とするものである。

【００１３】この現像装置では、上記第２の規制部材が
磁性材料からなるので、上記現像剤担持体から発する該
第２の規制部材近傍の磁力線は該第２の規制部材へ集中
し、第２の規制部材近傍での現像剤の層厚がより大きく
なる。このため、第２の規制部材と現像剤担持体との間
の間隙をさらに大きく設定することができる。

【００１４】ここで、上記第２の規制部材を磁性材料で
構成した場合、上記間隙の設定の自由度は大きくなるも
のの、磁気ヒステリシスにより、トナー濃度の変化に基
づく上記現像剤溜まりの形成（成長）及び縮小のレスポ
ンスが遅くなってしまう場合がある。このレスポンスが
遅くなると、例えば、トナー消費の多い画像形成を開始
したときに、すぐにトナーの供給が開始されず、画像濃
度が低下してしまうおそれがある。また、その後トナー
消費の少ない画像に切り替わったときにも、トナーの供
給の停止が遅れ、地汚れが発生してしまうおそれがあ
る。このような画像濃度の低下や地汚れは、特に、高速
機において発生しやすい。

【００１５】そこで、請求項４の発明は、請求項１又は
２の現像装置において、上記第２の規制部材が、非磁性
材料からなることを特徴とするものである。

【００１６】この現像装置においては、上記第２の規制
部材が、非磁性材料からなるので、磁気ヒステリシスよ
る現像剤溜まりの成長及び縮小のレスポンス遅れを回避
できる。

【００１７】請求項５の発明は、潜像担持体上に形成し
た潜像を現像装置を用いて現像して画像を形成する画像
形成装置において、現像装置として、請求項１、２、
３、又は４の現像装置を用いたことを特徴とするもので
ある。

【００１８】この画像形成装置においては、請求項１、
２、３、又は４の現像装置を用いることにより、、部品
歩留まりの向上及び低コスト化を図ることができる。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づき、本発明によ
る現像装置の好適な実施の形態を説明する。図１は、本
発明の実施例を採用した画像形成装置の現像装置要部の
概略構成図である。潜像担持体である感光体ドラム１の
側方に配設された現像装置１３は、支持ケース１４、現
像剤担持体としての現像スリーブ１５、現像剤収容部材
１６、第１の現像剤規制部材としての現像ドクタ１７等
から主に構成されている。

【００２０】感光体ドラム１側に開口を有する支持ケー
ス１４は、内部にトナー１８を収容するトナー収容部と
してのトナーホッパ１９を形成している。トナーホッパ
１９の感光体ドラム１側寄りには、トナー１８と磁性粒
子であるキャリアとからなる現像剤２２を収容する現像
剤収容部１６ａを形成する現像剤収容部材１６が、支持
ケース１４と一体的に設けられている。また、現像剤収
容部材１６の下方に位置する支持ケース１４には対向面
１４ｂを有する突出部１４ａが形成されており、現像剤
収容部材１６の下部と対向面１４ｂとの間の空間によっ
て、トナー１８を供給するためのトナー供給開口部２０
が形成されている。

【００２１】トナーホッパ１９の内部には、図示しない
駆動手段によって回動されるトナー供給手段としてのト
ナーアジテータ２１が配設されている。トナーアジテー
タ２１は、トナーホッパ１９内のトナー１８をトナー供
給開口部２０に向けて攪拌しながら送り出す。また、ト
ナーホッパ１９の感光体ドラム１と対向する側には、ト
ナーホッパ１９内のトナー１８の量が少なくなった時に
これを検知するトナーエンド検知手段１４ｃが配設され
ている。

【００２２】感光体ドラム１とトナーホッパ１９との間
の空間には、現像剤担持体としての現像スリーブ１５が
配設されている。図示しない駆動手段で図の矢印Ａ方向
に回転駆動される現像スリーブ１５は、その内部に現像
装置に対して相対位置不変に配設された、磁界発生手段
としての磁石５を有している。

【００２３】現像剤収容部材１６の、支持ケース１４に
取り付けられた側と対向する側には、現像ドクタ１７が
一体的に取り付けられている。現像ドクタ１７は、その
先端と現像スリーブ１５の外周面との間に一定の隙間を
保った状態で配設されている。

【００２４】現像剤収容部材１６のトナー供給開口部２
０の近傍に位置する部位には、第２の現像剤規制部材と
してのプレドクタ２３が現像剤収容部材１６に固定配置
されている。プレドクタ２３は、鉄、４００系ステンレ
ス鋼等の磁性金属材料からなる板金をプレス、曲げ加工
したものか、または押し出し加工したものを現像剤収容
部材１６に固定して使用している。なお、プレドクタ２
３を別部材で設けることなく、現像剤収容部材１６を現
像スリーブ１５へ対向するように延在させ、現像剤収容
部材１６がプレドクタ２３を兼用するように構成しても
よい。

【００２５】現像剤収容部１６ａは現像スリーブ１５の
磁力が及ぶ範囲で、現像剤２２を循環させるに充分な空
間を有するように構成されている。なお、対向面１４ｂ
はトナーホッパ１９側から現像スリーブ１５側に向けて
下向きに傾斜するよう所定の長さにわたって形成されて
いる。

【００２６】次に、磁石５の磁極配置について説明す
る。図２は、本実施形態に係る磁石５の磁極配置であ
る。この磁石５は、Ｐ１極、Ｐ２極、Ｐ３極、およびＰ
４極の４極の磁石を備えており、それぞれの磁性は、
Ｎ、Ｓ、Ｎ，Ｓ（反対でも可）と交互の配置となってい
る。Ｐ１極は、感光体ドラム１と対向し現像を行う現像
極であり、Ｐ２極は、現像スリーブ１５上に現像剤３を
担持し続けながら搬送できるような搬送磁極である。ま
た、Ｐ４極は、現像ドクタ１７に規制された現像剤２２
を現像剤収容部１６ａ内で循環移動させるような循環磁
極である。そして、Ｐ３極は、トナー濃度を制御する上
で重要な役目を果たす磁極であり、プレドクタ２３と対
向する部位に位置している。

【００２７】上記構成により、トナーホッパ１９の内部
からトナーアジテータ２１によって送り出されたトナー
１８は、トナー供給開口部２０を通って現像スリーブ１
５に担持された現像剤２２に供給され、現像剤収容部１
６ａに運ばれる。そして、現像剤収容部１６ａ内の現像
剤２２は、現像スリーブ１５に担持されて感光体ドラム
１の外周面と対向する位置まで搬送され、トナー１８の
みが感光体ドラム１上に形成された静電潜像と静電的に
結合することにより、感光体ドラム１上にトナー像が形
成される。

【００２８】ここで、上記トナー像形成時における現像
剤２２の挙動を説明する。現像装置１３に磁性キャリア
２２ａからなるスタート剤が投入された状態で、現像ス
リーブ１５を回転させると、図２に示すように、磁性キ
ャリア２２ａは現像スリーブ１５の表面に磁着されるも
のと現像剤収容部１６ａ内に収容されるものとに分かれ
る。現像剤収容部１６ａ内に収容された磁性キャリア２
２ａは、Ｐ４極からＰ３極へ向かう磁力線と重力により
矢印ｂ方向へ、１ｍｍ／ｓ以上の移動速度で循環する。
なお、図中空洞で示した循環内部は、実際には、磁性キ
ャリア２２ａでで満たされている。一方、現像スリーブ
１５の表面に磁着された磁性キャリア２２ａは、該スリ
ーブ１５の矢印Ａ方向の回転に伴って搬送され、現像ド
クタ１７により規制されて薄層化される。ここで、一般
に、現像ドクタ１７を通過した磁性キャリア２２ａの層
厚は、現像ドクタ１７と現像スリーブ１５との間の間隙
にほぼ等しくなるが、図２に示すように、各磁極近傍に
おいては、磁性キャリア２２ａが磁力線に沿って穂立ち
する。このため、各磁極近傍においては、例外的に層厚
が通常の２〜３倍程度大きくなる。

【００２９】また、トナーホッパ１９に投入されたトナ
ー１８が、現像スリーブ１５の回転に伴って、トナー供
給開口部２０より現像スリーブ１５に担持された磁性キ
ャリア２２ａに供給される。したがって、現像スリーブ
１５は、トナー１８と磁性キャリア２２ａとの混合物で
ある現像剤２２を担持することになり、現像剤収容部１
６ａ内の矢印ｂで示す循環によって撹拌・帯電され均一
化される。なお、トナー１８のトナーホッパ１９への投
入は、磁性キャリア２２ａを現像スリーブ１５に担持さ
せた後に行うことが望ましい。そして、現像剤２２のト
ナー濃度が上昇すると、現像剤２２の流動性は低下し、
プレドクタ２３を通過できる量が減少して、現像剤滞留
部Ｃが形成される。そして、トナー濃度の上昇に従っ
て、現像剤滞留部Ｃが成長し、現像剤滞留部Ｃ’になる
と、該滞留部Ｃ’の現像剤の表面はほとんど動かなくな
って、トナー１８の取り込みが停止する。なお、図示は
省略したが、現像剤滞留部Ｃ’が形成された状態では、
実際には図中Ｃ−Ｃ’間に現像剤２２が満たされてい
る。逆に、トナー濃度が低くなると、現像剤２２の流動
性が上昇し、現像剤滞留部Ｃが小さくなると、再び現像
剤の表面が活発に動き出し、トナー１８の供給を再開す
る。このようにトナー濃度をほぼ一定範囲内にコントロ
ールできるので、トナー濃度センサ、現像剤の現像能力
を知るために感光体ドラム１上に形成した基準トナー像
の画像濃度を検知する光学的画像濃度センサ、トナー補
給部材などを用いた複雑なトナー濃度制御機構が不要と
なる。

【００３０】ここで、本実施形態の現像装置では、上述
したように、磁石５の磁極の一つであるＰ３極が、プレ
ドクタ２３と対向する部位に位置するように構成してい
る。このＰ３極により、プレドクタ２３と対向する部位
における磁性キャリア２２ａの穂立ちを大きくし、プレ
ドクタ２３を通過する現像剤２２の層厚を大きくしてい
る。これにより、プレドクタ２３と現像スリーブ１５の
間の間隙を比較的大きく設定することができるので、該
間隙を精度良く管理する必要がない。なお、プレドクタ
２３の先端が、Ｐ３極によって生じる最大磁束密度の５
０％以上の範囲内の領域に位置するように構成すること
が望ましく、これにより、磁性キャリア２２ａの穂立ち
効果を充分に得ることができる。また、本実施形態の現
像装置では、上記プレドクタ２３を、鉄、４００系ステ
ンレス綱等の磁性金属材料で構成することにより、Ｐ３
極から発するプレドクタ２３近傍の磁力線をプレドクタ
２３へ集中させ、プレドクタ２３近傍での現像剤２２の
層厚をより大きくしている。これにより、プレドクタ２
３と現像スリーブ１５の間の間隙をより大きく設定する
ことができる。なお、プレドクタ２３は、フェライト、
マグネタイト等の磁性粒子を配合した樹脂材料で構成す
ることも可能である。

【００３１】以上、本実施形態によれば、プレドクタ２
３と現像スリーブ１５の間の間隙を精度良く管理するこ
となく、現像剤２２の層厚を規制することにより、部品
歩留まりの向上及び低コスト化を図ることができる。ま
た、上記間隙を精度良く管理することなく、確実に現像
剤２２の層厚を規制することができるので、確実に活発
な現像剤の循環が得られる。これにより、現像剤へのト
ナーへの取り込みムラを防止することができ、形成画像
の濃度ムラの発生を防止することができる。

【００３２】なお、上記プレドクタ２３を磁性材料で構
成した場合、高速機においては、磁気ヒステリシスによ
り、トナー濃度の変化に基づく現像剤滞留部の成長及び
縮小のレスポンスが遅くなってしまう場合がある。この
ため、高速機においては、プレドクタ２３を、非磁性材
料で構成することが望ましく、例えば、アルミニウム等
の非磁性金属材料からなる板金をプレス、曲げ加工した
もの、又は押し出し加工したものなどを用いることがで
きる。これにより、磁気ヒステリシスよる現像剤の動き
のレスポンス遅れを回避できる。

【００３３】

【発明の効果】請求項１乃至４の発明によれば、現像剤
担持体と現像剤規制部材との間の間隙を精度良く管理す
ることなく、現像剤の層厚を規制することにより、部品
歩留まりの向上及び低コスト化を図ることができるとい
う優れた効果がある。また、確実に現像剤の層厚を規制
することができるので、現像剤へのトナーへの取り込み
ムラを防止することができ、形成画像の濃度ムラの発生
を防止することができるという優れた効果がある。

【００３４】特に、請求項３の発明によれば、磁性キャ
リアの穂立ち効果を充分に得ることができるという優れ
た効果がある。

【００３５】特に、請求項３の発明によれば、第２の規
制部材と現像剤担持体との間の間隙をさらに大きく設定
することができるので、より部品歩留まりの向上及び低
コスト化を図ることができるという優れた効果がある。

【００３６】特に、請求項４の発明によれば、高速機に
おいて顕著となる、磁気ヒステリシスよる現像剤溜まり
の成長及び縮小のレスポンス遅れを回避できるという優
れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を採用した画像形成装置の現像
装置要部の概略構成図。

【図２】本発明の実施例における現像剤の挙動を説明す
る部分側断面図。

【符号の説明】

１感光体ドラム５磁石１３現像装置１５現像スリーブ１６現像剤収容部材１６ａ現像剤収容部１７現像ドクタ１８トナー１９トナーホッパ２０トナー供給開口部２１トナーアジテータ２２現像剤２２ａ磁性キャリア２３プレドクタ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者加藤俊次東京都大田区中馬込１丁目３番６号株式会社リコー内 (72)発明者田牧眞二東京都大田区中馬込１丁目３番６号株式会社リコー内 (72)発明者須藤和久東京都大田区中馬込１丁目３番６号株式会社リコー内 (72)発明者川原真一東京都大田区中馬込１丁目３番６号株式会社リコー内 (72)発明者山根正行東京都大田区中馬込１丁目３番６号株式会社リコー内 (72)発明者今村剛東京都大田区中馬込１丁目３番６号株式会社リコー内 (72)発明者津田清典東京都大田区中馬込１丁目３番６号株式会社リコー内Ｆターム(参考） 2H031 AA12 AB04 AC19 AC30 AC31 BA04 BC05 2H077 AA12 AB04 AD06 AD13 DA04 DA10 DA36 DB01 EA03

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内部に磁界発生手段を有し、トナーと磁性
キャリアとを含む２成分現像剤を担持して搬送する現像
剤担持体と、該現像剤担持体に担持されて搬送される該
現像剤の量を規制する第１の規制部材と、該第１の規制
部材により掻き落とされた現像剤を収容する現像剤収容
部と、第１の規制部材よりも該現像剤担持体上の現像剤
の搬送方向上流側に配設され該現像剤収容部に搬送され
る現像剤の量を規制する第２の規制部材と、該現像剤収
容部に隣接し、該現像剤担持体にトナーを供給するトナ
ー収容部とを備え、該現像剤担持体上の現像剤のトナー
濃度の変化により、該現像剤とトナーとの接触状態を変
化させて、該現像剤担持体上のトナーの取り込み状態を
変化させる現像装置において、上記現像剤担持体の磁極が、上記第２の規制部材と対向
する部位に位置するように構成されていることを特徴と
する現像装置。
【請求項２】請求項１の現像装置において、上記磁極によって生じる最大磁束密度の５０％以上の範
囲内の領域に、上記第２の規制部材の先端が位置するよ
うに構成されていることを特徴とする現像装置。
【請求項３】請求項１又は２の現像装置において、上記第２の規制部材が、磁性材料からなることを特徴と
する現像装置。
【請求項４】請求項１又は２の現像装置において、上記第２の規制部材が、非磁性材料からなることを特徴
とする現像装置。
【請求項５】潜像担持体上に形成した潜像を現像装置を
用いて現像して画像を形成する画像形成装置において、現像装置として、請求項１、２、３、又は４の現像装置
を用いたことを特徴とする画像形成装置。