JP2001249537A - 現像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 現像剤収容部内に収容される現像剤の偏りを
防止し、画像濃度偏差及びキャリヤー付着等の不具合を
防止できる現像装置を提供する。 【解決手段】 ２成分現像剤を搬送する現像剤担持体４
と、現像剤３の量を規制し、現像剤担持体４との間に間
隙を有する第一の規制部材６と、第一の規制部材６より
掻き落とされた現像剤３を収容する現像剤収容室７と、
トナーを供給するトナーホッパ８とを備え、第一の規制
部材６よりも現像剤担持体４上の現像剤３の搬送方向上
流側に配置され、現像剤担持体４との間に間隙を有する
第二の現像剤規制部材１０を有し、現像剤担持体４上の
トナー濃度の変化により、現像剤３とトナーの接触状態
を変化させて、現像剤担持体４上の現像剤３のトナー取
り込み状態を変化させる現像装置において、第二の現像
剤規制部材１０の現像剤担持体４に対向する面の形状
が、現像剤担持体周方向の幅を３ｍｍ以上有し、かつ現
像剤担持体回転方向の下流端部は直線で上流端部はアー
チ型となる曲面を有する現像装置である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】静電複写装置、プリンタ、Ｆ
ＡＸ等の画像形成装置に用いる現像装置に関する、さら
に詳細には、キャリアとトナーを用いる二成分現像剤で
トナー濃度の制御を安定させる現像装置に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】少量の現像剤でトナー濃度の自己制御を
するシステムとは、トナー補給開口より現像剤担持体上
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、現像剤担持体上の現像剤に対する現像剤収容室内の
現像剤が与える搬送抵抗が上昇し、現像剤搬送における
玉突き現象が発生して第二の現像剤規制部材（以下、
「プレドクター」と呼ぶ。）部分に現像剤溜まりがで
き、トナー補給開口を塞ぎ、剤の嵩でトナー濃度を制御
するシステムである。このシステムの現像装置は、現像
剤収容部内に収容される磁性キャリアとトナーからなる
二成分現像剤の量が少量であり、現像剤担持体の軸方向
に均一に現像剤が担持されている。通常の二成分現像方
式に比較して磁性キャリアが少なく、装置のトルクが大
幅に減少し，磁性キャリアの動きによってトナーの取り
込みを行うため，トナーと磁性粒子の混合比率(以下、
「トナー濃度」と呼ぶ。）を検知調整する手段を簡素化
し，パドル・スクリュー等の攪拌部材を省略できる。つ
まり、小型化，低コスト化に有利である。このシステム
においてトナー濃度は、初期の現像剤収容部内に収容さ
れる磁性キャリアの量を変化させる事で剤の嵩が変わり
コントロールできる。

【０００３】例えば、特開平９−２２１７８号公報に
は、トナー補給機構等を必要としない小型の現像装置
で、ドクターで阻止された現像剤を現像剤収納部内に滞
留させ、現像剤自身の内圧及び自重により、トナー補給
用開口に移動させ、トナーを取り込む現像装置である。
また、ここでは、ドクターブレード位置とトナー補給開
口との間のほぼ中央から，補給開口までの領域の現像剤
密度を規定している。また、特開平９−１９７８３３号
公報では、部品点数を低減させ、機能の集約化を行うこ
とで、小型化及び低コスト化を図る現像装置で、少量の
現像剤でトナー濃度の自己制御をするシステムで、現像
剤収容部が、第１の規制部材よりも現像剤搬送方向の上
流側に配設され、現像剤のトナー濃度が上昇して現像剤
の層厚が増加する場合にこの増加分を規制すべく現像剤
担持体との間隙が設定された第２の規制部材を有する現
像装置である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記に
提案されているこのシステムの現像装置では、パドル・
スクリュー等の攪拌部材を省略し消費されたトナーの嵩
の変化で自動的にトナーが剤中に取り込まれ速やかに補
給される事でトナー濃度が一定に保たれている。従って
現像剤の偏り（機械の傾き等を含めて）が有ると長手方
向で現像剤の量が変わり剤収容室内部に現像剤が偏在す
ることとなり、現像剤の量が少ない部分にトナーが取り
込まれてしまいトナー濃度の偏差が生じてしまうため、
現像剤の偏りが無いことが必要となる。これは磁性キャ
リアを現像剤担持体に確実に保持することで現像剤の偏
りを防止ししている。しかしながら現像剤を１００％現
像剤担持体で保持することは現像剤の量との関係で非常
に困難で機械の傾きをも考慮すると最適条件は得られて
いなかった。従って、現像剤の偏りによる画像濃度偏差
及び極度のトナー濃度の低下によるキャリヤー付着等の
問題が発生することが有った。

【０００５】そこで、本発明の目的は、現像剤収容部内
に収容される現像剤の偏りを防止し、画像濃度偏差及び
キャリヤー付着等の不具合を防止できる現像装置を提供
することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記のような問題点を解
決するために、請求項１に記載の発明は、 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、 現像剤の
量を規制し、現像剤担持体との間に間隙を有する第一の
規制部材と、第一の規制部材より掻き落とされた現像剤
を収容する現像剤収容室と、 現像剤収容室に隣接して
現像剤担持体にトナーを供給するトナーホッパと を備
え、さらに、第一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配置され、現像剤担持体との間
に間隙を有する第二の現像剤規制部材を有し、 現像剤
担持体上のトナー濃度の変化により、現像剤とトナーの
接触状態を変化させて、現像剤担持体上の現像剤のトナ
ー取り込み状態を変化させる現像装置において、第二の
現像剤規制部材の現像剤担持体に対向する面の形状が、
現像剤担持体周方向の幅を３ｍｍ以上有し、かつ 現
像剤担持体回転方向の下流端部は直線で上流端部はアー
チ型となる曲面を有する 現像装置。請求項２に記載の
発明は、 請求項１に記載の現像装置において、 第二
の現像剤規制部材のアーチ形状が、中央と両端部の高さ
の差を３ｍｍ以下とする 現像装置である。請求項３に
記載の発明は、 請求項１に記載の現像装置において、
第二の現像剤規制部材の現像剤担持体に対向する面の
形状が、 現像剤担持体周方向の幅を３ｍｍ以上有し、
かつ 現像剤担持体回転方向の下流端部は直線で上流端
部の形状が中央から両端に向かって直線的に現像剤担持
体に近づく様な三角錐形状の平面を有している 現像装
置である。請求項４に記載の発明は、 請求項３に記載
の現像装置において、 第二の現像剤規制部材の下流端
部の中央と両端部の高さの差を３ｍｍ以下とする 現像
装置である。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて詳細に説明する。図１は、従来の現像装置の
構成を示す概略図である。図２は、従来の現像装置の制
御ブロック図である。この現像装置は複写機に用いられ
る潜像担持体である円筒状の感光体ドラム１の側方に配
置され、この感光体ドラム１に向けて開口部が形成され
た現像ケーシング２の内部に、該開口部から一部が露出
した、トナー及び磁性キャリアからなる現像剤３を表面
に担持する現像剤担持体としての非磁性材質からなる現
像スリーブ４、現像スリーブ４の内部に固定配置された
磁界発生手段としてマグネットローラ５、現像スリーブ
４上に担持されて搬送されている現像剤の量を規制する
第一の現像剤規制部材としてのドクター６、現像剤収納
ケース７、トナー収容部としてのトナーホッパ８等を備
えている。現像剤収納ケース７は、現像スリーブ４との
間に、感光体ドラム１との対向部の現像位置に供給され
ずにドクター６で進行が阻止された現像剤を収容する現
像剤収容部Ａを形成している。そして、現像剤スリーブ
４の内部に固定配置されているマグネットローラ５のう
ち、現像剤収容部Ａに対向する位置には、現像剤収容部
Ａ内の現像剤３ａを現像スリーブ４上に担持させるため
の磁極５ａを配置している。また、トナーホッパ８は、
現像剤搬送方向における現像剤収容部Ａの上流側に隣接
して現像スリーブ４表面と対向するトナー補給口８ａを
有し、このトナー補給口８ａに隣り合ったスペースに
は、符号１１ａで示したトナーホッパ８内の新しいトナ
ー１１ａをトナー補給口８ａに向けて攪拌しながら送り
出すトナー攪拌部材としてのアジテータ９が配置されて
いる。そしてこのアジテータ９は、回転軸の位置、羽の
長さが調節され、図中破線で示すように、アジテータの
最外周軌道が現像剤に振れないように設定されている。

【０００８】上記構成の現像装置において、現像スリー
ブ４上に担持された現像剤３ａは、図中矢印ａ方向に回
転する現像スリーブ４の回転に伴ってスリーブ上をドク
ター６側に搬送され、ドクター６により規制されて薄層
化される。薄層化された現像剤３ａは、図中矢印ｂ方向
に回転している感光体ドラム１と対向する現像領域に搬
送される。そして、現像領域では、感光体ドラム１上に
形成されている静電潜像にトナーが接触あるいは非接触
で供給され、該静電潜像の可視化が行われる。その後現
像剤３ａは現像スリーブ４の回転に伴ってスリーブ上を
トナー補給口８ａ側に搬送され、トナーホッパ８内のア
ジテータ９で送り出されてトナー補給口８ａから供給さ
れた新しいトナー１１ａを取り込んだあと、現像剤収容
部Ａに戻る。そして、新しいトナー１１ａを含んだ現像
剤３はドクター６による規制部での内圧が増加し、現像
剤３ａのトナーが摩擦帯電される。このように現像剤収
容部Ａにおける現像剤の内圧により、現像スリーブ４上
の現像剤３ａ中のトナーを帯電することができるので、
現像剤を帯電あるいは攪拌するためのパドルやスクリュ
ー等を用いた複雑な攪拌搬送機構が不要となる。

【０００９】一方、上記現像領域に供給されずにドクタ
ー６で進行が阻止された現像剤３ａの一部は、現像剤収
容部Ａ内で現像剤３ａ自身の内圧及び重力によってトナ
ーホッパ８のトナー補給口８ａに向かって移動する。ト
ナー補給口８ａ付近まで移動してきた現像剤３ａは、ド
クター６の上流側に配置された第二の現像剤規制部材で
あるプレドクター１０により規制され、磁極５ａの磁力
により現像スリーブ４側に引き寄せられ、再び現像スリ
ーブ４の回転に伴ってドクター６側に搬送されることに
より、現像剤収容部Ａ内を循環する。また、上記構成の
現像装置においては、現像剤３ａに補給されたトナーが
多くなってトナー濃度が高まると、それに従って現像剤
３ａの嵩が増加するため、現像剤３が第二の現像剤規制
部材であるプレドクター１０に向かって移動し、プレド
クター１０により規制されるが規制しきれない現像剤３
ａが現像剤滞留部３ｂを形成して、トナー補給口８ａの
開口をおおってしまう。このため、現像スリーブ４上の
現像剤３ａ上へのトナー取り込み量が少なくなる。この
トナー取り込み量の減少により、現像剤３ａのトナー濃
度が常に一定濃度以下に保たれる。逆に、現像剤３ａの
トナー濃度が低くなると現像剤３ａの嵩が減少するた
め、現像剤滞留部３ｂがトナー補給口８ａを塞がなくな
るので、現像スリーブ４上の現像剤３ａへ所定量のトナ
ーが取り込まれ、現像剤３ａのトナー濃度が常に一定濃
度以上に保たれる。

【００１０】トナー濃度の調整は現像剤収容部内に収容
される磁性キャリアの量を変化させる事で剤の嵩が変え
てコントロールできる。例えば、キャリア量をある一定
量から減らすと剤の嵩が減少するためトナー補給口８ａ
からのトナーの取り込みが増加して現像剤３ａのトナー
濃度は高くする事が出来る。このようにトナー濃度を現
像剤収容部内の剤の容量によってほぼ一定範囲内にコン
トロールできるので、トナー濃度センサやトナー補給部
材などを用いた複雑なトナー濃度制御機構を必要とせず
トナー濃度を制御できる。しかしながら、この現像装置
では、前記した様に現像剤を特に軸方向に攪拌混合する
手段が無いために現像剤の偏りが生じるとそれがトナー
濃度の偏差になり画像濃度の偏差およびキャリヤー付着
等の影響を与える事になってしまう。しかも攪拌手段が
無いためにそれを自力で回復させることが難しかった。
特に機械が傾いていた場合磁力で保持しきれない現像剤
は重力の影響で徐々に機械の傾きに応じて偏り剤の搬送
回転等の自力での偏在の回復は困難でこのシステムの特
性からトナー濃度の偏差を生じ問題を起こす事となって
いた。

【００１１】（第１の実施形態）図３は、本発明の一実
施形態である現像装置の構成を示す概略図である。図４
は、 本発明の一実施形態である現像装置に用いる第２
の規制部材の形状を示す概略図である。図３では、図１
の従来の現像装置の第二の現像剤規制部材であるプレド
クター１０を１０ａの様にスリーブとの対抗面を広くし
ている。更にプレドクターの下部を１０ｂとして表示し
て（実際は一体のドクター）その部分の拡大図を図４で
示しているが、全体としては上流から下流に向かってギ
ャップが狭くなるような形状をしている。更にスリーブ
との対抗面が上流の端部の中央がスリーブから離れるよ
うなアーチ状になり下流の端部が直線状になっているよ
うな局面をしている。この様な形状にしたことによりプ
レドクターの下部１０ｂで規制される現像剤は上流の広
いギャップから下流の狭い間隔に押し込まれ、しかも対
抗面がアーチ型の形状になっている為剤は中央部に寄せ
られる事になる。従って機械が傾いて現像剤が偏ったと
してもこのプレドクターの形状により中央部に戻される
ことになる。逆側は剤量が少なくなっている為このアー
チ形状での戻し力が弱く全体として安定した状態にな
る。つまり剤の偏りによって剤の量が多くなるほど対抗
面とスリーブの楔形状での剤の押し込み力が大きくなり
アーチ形状での戻し力も大きくなる為現像剤の偏りを平
準かできることになる。この様にプレドクタープレート
の下部を１０ｂのような形状とする事で現像剤収容部内
に収容される磁性キャリア偏在を自動的に解消させトナ
ー濃度を安定化させる事が可能となった。

【００１２】ここで本発明を実際に画像形成を行った具
体的な例を示す。まず従来の現像装置を使って、原稿に
現像スリーブ４の長手方向でトナー消費の均一になる様
なテストチャートを用いて画像形成を行い、５００枚画
像形成後に現像剤３ａのスリーブ上の手前・中央・奥で
トナー濃度測定を行ったところ７．２〜７．８ｗｔ％に
なり、ほぼ均一な画像濃度が得られた。そこでユーザー
での発生の可能性を想定して、機械を奥側が５ｍｍ高く
なるように傾けて、同様に５００枚の画像形成後にスリ
ーブ上の手前・中央・奥でトナー濃度測定を行ったとこ
ろ、手前・中央・奥の順にトナー濃度が４．２、７．
３、１２．６ｗｔ％となり、画像濃度も手前はカスレ・
奥は地汚れが発生していた。そこで本発明の現像装置を
用いて同様の実験を行ってみた。使用したプレドクター
の形状は図４（ａ）に示したアーチ状とし、スリーブと
対抗面の幅を３ｍｍ・アーチの中央と端部の高さの差を
２ｍｍとして実施した。まず機械が水平時は現状とほぼ
同様にトナー濃度は手前・中央・奥で７．０〜７．７ｗ
ｔ％となった。次に同じように機械を傾けた場合は手前
・中央・奥で７．１、７．２、８．８ｗｔ％となり機械
が水平な時よりは偏差が大きかったが現状よりは明らか
に改善されており、画像濃度ではほとんど偏差が無く異
常な点は見られなかった。このときの、トナー濃度偏差
を図５に示す。

【００１３】以下に実施例の現像条件を示す。 （機械の設定条件） 感光体線速：１２０ｍｍ/sec 現像スリーブと感光体ドラムのギャップ Ｇp：０．３〜
０．５ｍｍ 現像スリーブとドクターブレードのギャップ Ｇd1：
０．３〜０．５ｍｍ 現像スリーブとプレドクターのギャップ Ｇd2：０．６
〜１．５ｍｍ 現像スリーブ径：１６φ 感光体線速に対する現像ローラの線速比：１．５〜３．
０ （現像剤） キャリア： 磁性体：マグネタイト又鉄 平均粒径：４０〜５０μｍ トナー： 磁性体（マグネタイト）量：１５〜４０ｗｔ％ シリカ量 ：０．５〜１．０ｗｔ％ トナーのキャリアに対する被覆率：５０〜１２０％ トナー帯電量（Ｑ／Ｍ） ：１０〜３０μｃ／ｇ 現像剤収容部内に収容される磁性キャリアの量：３０〜
１５０ｇ

【００１４】（第２の実施形態）第１の実施形態では、
プレドクター下部の形状を図４（ａ）のアーチ形状を用
いて、現像剤の偏りを改善することが出来た。第２の実
施形態では、図４（ｂ）に示す様な三角錐形状のレドク
ターの下部１０ｂを使用して第１の実施形態と同様な実
験を行った。この場合はスリーブとの対抗面の幅を４ｍ
ｍとし、中央部と端部の高さの差を１．５ｍｍとして実
施した。その結果、まず機械が水平時は現状及び第１の
実施形態とほぼ同様にトナー濃度は手前・中央・奥で
７．２〜８．０ｗｔ％となった。次に同じように機械を
傾けた場合は手前・中央・奥で７．３、６．８、８．１
ｗｔ％となり第１の実施形態と同様に現状よりははるか
に偏差は減少しており、画像濃度ではほとんど影響が見
られずキャリヤー付着の様な異常点も見られなかった。
このように、プレドクターの下部１０ｂ部の形状をアー
チ型・三角錐型とすることで本方式の現像装置の課題で
あった。機械の傾き等による現像剤のトナー濃度偏差の
発生を改善することが可能となった。

【００１５】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１に記載の
現像装置では、第二の現像剤規制部材をスリーブに対向
する面の形状をスリーブ周方向の幅を３ｍｍ以上有し、
スリーブ回転方向の下流端部は直線で上流端部はアーチ
型となる曲面とする事で機械の傾き・その他の影響で生
じる、現像剤のトナー濃度偏差を安定させることができ
る。請求項２に記載の現像装置では、第二の現像剤規制
部材のアーチ型の形状を規定する事で、トナー濃度偏差
の程度及び改善の程度を設定する事が可能となる。請求
項３に記載の現像装置では、第二の現像剤規制部材をス
リーブに対向する面の形状をスリーブ周方向の幅を３ｍ
ｍ以上とし、対抗面の形状を三角錐タイプとする事でア
ーチ型と同等以上（改善効果はより大きい）にトナー濃
度偏差を無くし安定した画像品質が得られる。請求項４
に記載の現像装置では、第二の現像剤規制部材の三角錐
の形状を規定する事でトナー濃度偏差の改善効果と逆偏
差（中央に剤が集まりすぎる事）を防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の現像装置の構成を示す概略図である。

【図２】従来の現像装置の制御ブロック図である。

【図３】本発明の一実施形態である現像装置の構成を示
す概略図である。

【図４】本発明の一実施形態である現像装置に用いる第
２の規制部材の形状を示す概略図である。

【図５】画像形成装置を傾けたときのトナー濃度偏差を
示すグラフである。

【符号の説明】

１ 感光体ドラム ２ 現像ケーシング ３ 現像剤 ３ａ 現像剤 ３ｂ 現像剤滞留部 ４ 現像スリーブ（現像剤担持体） ５ マグネットローラ ５ａ 磁極 ６ ドクター（第１の規制部材） ７ 現像剤収納ケース ８ トナーホッパー ８ａ トナー補給口 ９ アジテータ １０ プレドクター（第２の規制部材） １０ａ プレドクター １０ｂ プレドクターの下部 １１ａ 新しいトナー

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【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、 現像剤の量を規制し、現像剤担持体との間に間隙を有す
   る第一の規制部材と、 第一の規制部材より掻き落とされた現像剤を収容する現
   像剤収容室と、 現像剤収容室に隣接して現像剤担持体にトナーを供給す
   るトナーホッパと を備え、さらに、第一の規制部材よ
   りも現像剤担持体上の現像剤の搬送方向上流側に配置さ
   れ、現像剤担持体との間に間隙を有する第二の現像剤規
   制部材を有し、 現像剤担持体上のトナー濃度の変化により、現像剤とト
   ナーの接触状態を変化させて、現像剤担持体上の現像剤
   のトナー取り込み状態を変化させる現像装置において、
   第二の現像剤規制部材の現像剤担持体に対向する面の形
   状が、 現像剤担持体周方向の幅を３ｍｍ以上有し、かつ 現像
   剤担持体回転方向の下流端部は直線で上流端部はアーチ
   型となる曲面を有することを特徴とする現像装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の現像装置において、 第二の現像剤規制部材のアーチ形状が、中央と両端部の
   高さの差を３ｍｍ以下とすることを特徴とする現像装
   置。
3. 【請求項３】 請求項１に記載の現像装置において、 第二の現像剤規制部材の現像剤担持体に対向する面の形
   状が、 現像剤担持体周方向の幅を３ｍｍ以上有し、かつ 現像
   剤担持体回転方向の下流端部は直線で上流端部の形状が
   中央から両端に向かって直線的に現像剤担持体に近づく
   様な三角錐形状の平面を有していることを特徴とする現
   像装置。
4. 【請求項４】 請求項３に記載の現像装置において、 第二の現像剤規制部材の下流端部の中央と両端部の高さ
   の差を３ｍｍ以下とすることを特徴とする現像装置。