JP2003021952A - 現像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 現像剤の片寄りを軽減して現像剤担持体ヘの
現像剤の供給を軸方向に均一に行うことによって濃度ム
ラ等の画像不良の発生を防ぐことのできる現像装置を提
供すること。 【構成】 現像部よりも現像スリーブ（現像剤担持体）
８の回転方向下流側且つ現像容器２内に第１の磁界発生
手段と、該第１の磁界発生手段の現像スリーブ８の回転
方向下流側に該第１の磁界発生手段と同極性の第２の磁
界発生手段と、第１の磁界発生手段と第２に磁界発生手
段間に、現像剤担持体表面の垂直方向の磁界の強さＢｒ
が１０ｍＴ以下である領域（反発極）を有し、第１の磁
界発生手段の鉛直方向の下方領域内に現像スリーブ８に
近接して第１の搬送スクリュー（第１の現像剤撹拌搬送
手段）５を有し、該第１の搬送スクリュー５の斜め上方
に該第１の現像剤撹拌搬送手段と反対方向に現像剤を搬
送する第２の搬送スクリュー（第２の現像剤撹拌搬送手
段）６を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【発明の属する技術分野】本発明は、像担持体上に形成
された潜像に現像剤を付着させて可視像化する電子写真
方式や静電記録方式を用いた複写機、レーザービームプ
リンタ等の画像形成装置に使用される現像装置に関する
ものである。 【０００２】 【従来の技術】電子写真方式を用いた複写機等の画像形
成装置では、感光ドラム等の像担持体上に形成された静
電潜像に現像剤を付着させてこれを可視像化する。この
ような現像に使用される従来の現像装置のうち、トナー
とキャリアから成る２成分現像剤を用いるものの一例を
図４に示す。 【０００３】図４に示すように、２成分現像剤を用いる
現像装置１においては、２成分現像剤を撹拌しながら搬
送する第１の搬送スクリュー５と第２の搬送スクリュー
６とを水平方向に２本配置しているものが多い。第１の
搬送スクリュー５は現像剤担持体である現像スリーブ８
に現像剤を供給し、現像領域を通過した後の現像剤を回
収するために用いられる。又、第２の搬送スクリュー６
は、現像スリーブ８から回収された現像剤と新しく補給
された現像剤とを混合撹拌するために用いられる。 【０００４】一方、近年、複写機やプリンター等の電子
写真方式を用いた画像形成装置においては、省スペース
を図るために装置本体の小型化の要求が強くなってお
り、特にフルカラー方式の画像形成装置においては現像
装置を複数用いるため、小型化の要望が強い。 【０００５】そこで、図５に示すような現像装置が考案
されている。 【０００６】図５は特開平５−３３３６９１公報等に提
案されている現像装置の断面図であり、図示の現像装置
１は、現像剤を撹拌・搬送する２本の搬送スクリュー
５，６が上下に配置されていることが特徴である。より
詳細に説明すれば、現像装置１は、現像剤を収容した現
像容器２を備え、該現像容器２の感光ドラム１０と対面
する開口部に現像スリーブ８を有している。そして、現
像容器２内の開口部との反対側には隔壁７によって区画
された撹拌室３と現像室４が上下に形成されており、こ
れらの撹拌室３と現像室４内には、現像剤の撹拌・搬送
手段として第１及び第２のスクリュー５，６がそれぞれ
設置されている。 【０００７】上記第１の搬送スクリュー５は、トナー補
給口から撹拌室３内の第１の搬送スクリュー５の現像剤
搬送方向上流側に供給されるトナーと撹拌室３内に既に
存在する現像剤とを撹拌しながら搬送して現像剤のトナ
ー濃度を均一化する。そして、均一化された現像剤は現
像室４に供給され、現像室４の第２の搬送スクリュー６
により現像室４内を搬送される。 【０００８】以上説明したように、図５に示した縦撹拌
型の現像装置１は、現像室４と撹拌室３とが垂直方向に
配置されているため、その水平方向の占有スペースが小
さくて済むという長所があり、例えば複数の現像装置を
水平方向に並列搭載するタンデム方式等のカラー画像形
成装置でも小型化が可能となる。 【０００９】更に、この縦撹拌型の現像装置は以下の利
点も有している。 【００１０】即ち、現像スリーブ上に担持されて現像領
域に搬送され、現像に供された後、現像領域において現
像に供されないで残った現像剤は、現像スリーブの回転
に伴って現像室内に回収されることなく、撹拌室側に回
収されるために現像室内には常に均一な濃度の現像剤が
供給され、スラスト方向の画像ムラや濃度差のない均一
な画像を得ることができる。 【００１１】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、縦撹拌
型の現像装置の構成では以下のような問題があった。 【００１２】即ち、図５に示す現像装置１において、第
２の搬送スクリュー６は現像室４の底部に現像スリーブ
８の軸方向に沿ってほぼ平行に配置されており、回転し
て現像室４内の現像剤を軸線方向に沿って一方向に搬送
する。又、第１の搬送スクリュー５は撹拌室３内の底部
に第２の搬送スクリュー６とほぼ平行に配置され、撹拌
室３内の現像剤を第２の搬送スクリュー６と反対方向に
搬送する。このようにして、第１および第２の搬送スク
リュー５，６の回転による搬送によって、現像剤が隔壁
７の両端部の不図示の開口部を通って撹拌室３と現像室
４との間で循環される。 【００１３】ところで、本現像装置１では、現像室４と
撹拌室３とが垂直方向に配置されているため、現像室４
から撹拌室３への現像剤は上から下へ、又、撹拌室３か
ら現像室４への現像剤は下から上へ動く。特に、撹拌室
３から現像室４へは、端部に溜まった現像剤の圧力によ
り下から上へと押し上げられるようにして現像剤が受け
渡される。撹拌室３から現像室４へ受け渡された現像剤
の全てが現像室４において第２の搬送スクリュー６の下
流側に到達する訳でなく、途中で現像スリーブ８に供給
され、現像領域を通過した後、撹拌室３に回収される現
像剤が存在する。この現像スリーブ８ヘの現像剤の受け
渡しは現像スリーブ８のほぼ全域で行われる。そのた
め、現像室４内において第２の搬送スクリュー５により
搬送される現像剤の量は、上流側から下流側に行くに従
って徐々に増加する傾向がある。 【００１４】一方、撹拌室３において第１の搬送スクリ
ュー５により搬送される現像剤の量は、上流側から下流
側に行くに従って徐々に増加する傾向がある。即ち、現
像装置１内の現像剤の分布には片寄りが生じる。 【００１５】特に、撹拌室内の現像剤の搬送能力が低い
場合に片寄りが生じ易い。又、撹拌室側の現像剤面は単
に現像剤の増加に伴って上昇する傾向にあるため、スク
リューの全面で有効に現像剤を搬送しているのではな
い。このように、現像剤の搬送能力が低いと搬送室下流
側の現像剤が特に搬送されず、極端な場合には下流側の
開口部から現像材が溢れ出てしまうという問題が発生し
た。 【００１６】上記問題の対策としては、特に第１の搬送
スクリューの現像剤搬送能力を現像スリーブからの供給
量より十分大きくし、片寄りの効果を相対的に小さくす
ることが提案されている（特開平５−３３３６９１号公
報参照）。 【００１７】しかし、搬送スクリューの回転速度を上げ
て現像剤搬送量を大きくすると、現像剤に対するストレ
ス増加や回転トルクの上昇があるため、余り大きくする
ことができない。又、単に搬送スクリューのピッチや形
状等の改良で搬送速度を上げる場合にも、搬送速度の上
限には限りがあるため、片寄りの程度が激しい場合には
有効ではない。 【００１８】前記問題に対する別の対策として、現像ス
リーブと撹拌室内の第１の搬送スクリューの間に第３の
搬送スクリューを設けて片寄りを緩和することが提案さ
れている（特開平６−５１６３４号公報参照）。しか
し、この場合は現像装置の構成が複雑になり、コストア
ップの要因となり得るという問題がある。 【００１９】本発明は上記問題に鑑みてなされたもの
で、その目的とする処は、現像剤の片寄りを軽減して現
像剤担持体ヘの現像剤の供給を軸方向に均一に行うこと
によって濃度ムラ等の画像不良の発生を防ぐことのでき
る現像装置を提供することにある。 【００２０】 【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、現像剤容器内に収容された２成分現像剤
を、磁界発生手段を内蔵した現像剤担持体上に担持し
て、該現像剤担持体に近接して設置された規制部材で規
制しながら像担持体と対向した現像部へ搬送し、像担持
体に形成された潜像を現像部において現像剤で現像する
現像装置において、前記磁界発生手段は、現像部よりも
現像剤担持体の回転方向下流側且つ現像容器内に第１の
磁界発生手段と、該第１の磁界発生手段の現像剤担持体
回転方向下流側に該第１の磁界発生手段と同極性の第２
の磁界発生手段と、第１の磁界発生手段と第２に磁界発
生手段間に、現像剤担持体表面の垂直方向の磁界の強さ
Ｂｒが１０ｍＴ以下である領域（反発極）を有し、第１
の磁界発生手段の鉛直方向の下方領域内に現像剤担持体
に近接して第１の現像剤撹拌搬送手段を有し、該第１の
現像剤撹拌搬送手段の斜め上方に該第１の現像剤撹拌搬
送手段と反対方向に現像剤を搬送する第２の現像剤撹拌
搬送手段を設けたことを特徴とする。 【００２１】 【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を添付
図面に基づいて説明する。 【００２２】＜実施の形態１＞図１は本発明の実施の形
態１に係る現像装置の断面図、図はフルカラー画像形成
装置要部の断面図である。 【００２３】図２に示すフルカラー画像形成装置におけ
るＹ，Ｍ，Ｃ，Ｂｋの各ステーションはほぼ同様の構成
を有しており、各ステーションは、フルカラー画像にお
いてそれぞれイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン
（Ｃ）、ブラック（Ｂｋ）の画像を形成する。以下の説
明において、例えば現像装置１は、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｂｋ各
ステーションにおける現像装置１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋ
を共通して指すものとする。 【００２４】先ず、フルカラー画像形成装置の動作を図
２に基づいて説明する。 【００２５】像担持体である感光ドラム１０は回転自在
に設けられており、この感光ドラム１０を一次帯電器２
１で一様に帯電し、例えばレーザーのような発光素子２
２によって情報信号に応じて変調された光で露光して感
光ドラム１０上に静電潜像を形成する。そして、感光ド
ラム１０上に形成された静電潜像は、現像装置１によっ
て後述のような過程でトナー像として可視像化される。 【００２６】次に、その可視像を、転写帯電器２３によ
って、転写紙搬送シート２４によって搬送されてきた転
写紙２７に転写し、更に定着装置２５によって可視像を
転写紙２７に定着して永久画像を得る。尚、感光ドラム
１０上の転写残トナーはクリーニング装置２６によって
除去される。又、画像形成で消費されたトナーはトナー
補給槽２０から補給される。 【００２７】次に、現像装置１の動作を図１に基づいて
説明する。 【００２８】本実施の形態に係る現像装置１は、非磁性
トナーと磁性キャリアを含む２成分現像剤が収容された
現像容器２内に、現像剤担持体としての現像スリーブ８
と該現像スリーブ８上に担持された現像剤の穂を規制す
る穂切り部材９を有している。そして、現像容器２内の
略中央部は紙面に垂直方向に延在する隔壁７によって現
像室４と撹拌室３に上下に区画されており、現像剤は現
像室４及び撹拌室３に収容されている。 【００２９】上記撹拌室３及び現像室４には、現像剤撹
拌・搬送手段として第１及び第２の搬送スクリュー５，
６がそれぞれ配置されている。第１の搬送スクリュー５
は、撹拌室３の底部に現像スリーブ８の軸方向に沿って
ほぼ平行に配置されており、これは回転して撹拌室３内
の現像剤を軸線方向に沿って一方向に搬送する。又、第
２の搬送スクリュー６は、現像室４内の底部に第１の搬
送スクリュー５とほぼ平行に配置され、現像室４内の現
像剤を第１の搬送スクリュー５と反対方向に搬送する。
このようにして、第１及び第２の搬送スクリュー５，６
の回転による搬送によって、現像剤が隔壁７の両端部の
開口部（連通部）を通じて現像室４と撹拌室３との間で
循環される。 【００３０】更に、上記現像容器２の感光ドラム１０に
対向した現像領域に相当する位置には開口部が設けられ
ており、この開口部に前記現像スリーブ８が感光ドラム
１０方向に一部露出するように回転可能に配設されてい
る。尚、この現像スリーブ８は非磁性材料で構成され、
その内部には磁界手段であるマグネットローラが非回転
状態で設置されており、このマグネットローラは現像極
Ｓ１と現像剤を搬送する磁極Ｓ２，Ｎ１，Ｎ２，Ｎ３を
有している。 【００３１】而して、現像スリーブ８は現像時に図示矢
印方向に回転し、前記穂切り部材９による磁気ブラシの
穂切りによって層厚を規制された２成分現像剤を担持し
てこれを感光ドラム１０と対向した現像領域に搬送し、
感光ドラム１０上に形成された潜像に現像剤を供給して
潜像を現像する。このとき、現像効率（つまり、潜像へ
のトナーの付与率）を向上させるために、現像スリーブ
８には電源から直流電圧と交流電圧を重畳した現像バイ
アス電圧が印加される。 【００３２】前記穂切り部材９はアルミニウム等の非磁
性部材で構成され、感光ドラム１０よりも現像スリーブ
８の回転方向上流側に配設されている。そして、この穂
切り部材９の先端部と現像スリーブ８との間を現像剤の
非磁性トナーと磁性キャリアの両方通過して現像領域へ
と送られる。尚、穂切り部材９の現像スリーブ８の表面
との間隙を調整することによって、現像スリーブ８上に
担持した現像剤磁気ブラシの穂切り量が規制されて現像
領域へ搬送される現像剤量が調整される。 【００３３】前記第１の搬送スクリュー５は、撹拌室３
内の底部に現像スリーブ８の軸方向（現像幅方向）に沿
ってほぼ平行に配置されており、本実施の形態では、強
磁性体から成る回転軸の周りに非磁性材料から成る羽根
部材をスパイラル状に設けたスクリュー構造とされ、回
転して現像室４内の現像剤を現像室４の底部にて現像ス
リーブ８の軸線方向に沿って搬送する又、前記第２の搬
送スクリュー６も第１の搬送スクリュー５と同様に回転
軸の周りに羽根部材を第１の搬送スクリュー５とは逆向
きにしてスパイラル状に設けたスクリュー構造とされ、
現像室４内の底部に第１の搬送スクリュー５とほぼ平行
に配設され、第１の搬送スクリュー５と同方向に回転し
て現像室４内の現像剤を第１の搬送スクリュー５と反対
方向に搬送する。このようにして、第１及び第２の搬送
スクリュー５，６の回転によって、現像剤が隔壁７の両
端の開口部を通って現像室４と撹拌室３との間で循環さ
れる。 【００３４】ところで、本現像装置１では、現像室４と
撹拌挫室３とが上下方向に配置されているため、現像室
４から撹拌室３への現像剤は上から下へ、又、撹拌室３
から現像室４への現像剤は下から上へ動く。特に、撹拌
室３から現像室４へは、端部に溜まった現像剤の圧力に
より下から上へと押し上げられるようにして現像剤が受
け渡される。このとき、従来例で述べたように、撹拌室
３から現像室４へ受け渡された現像剤の全てが現像室４
において第２の搬送スクリュー６の下流端に到達する訳
ではなく、途中で現像スリーブ８に供給され、現像領域
を通過した後に撹拌室３に回収される成分が存在する。
この現像スリーブ８への現像剤の受け渡しは、現像スリ
ーブ８の幅のほぼ全体に亘ってなされる。このため、現
像室４内において第２の搬送スクリュー６により搬送さ
れる現像剤の量は、上流端から下流端に行くに従って徐
々に減少する傾向がある。 【００３５】一方、撹拌室３において第１の搬送スクリ
ュー５により搬送される現像剤の量は、上流端から下流
端に行くに従って徐々に増加する傾向がある。即ち、現
像装置１内の現像剤の分布には片寄りが存在する。 【００３６】そこで、本実施の形態においては、図１に
示すように、従来例に比べて搬送スクリュー５，６の位
置を完全に縦ではなく、撹拌室３の斜め上方に現像室４
を設けている。このような構成を採用することによっ
て、撹拌室３から現像室４に搬送される現像剤の押し上
げ部での滞留は激減し、結果として撹拌室３での現像剤
の片寄りは改善される。 【００３７】又、本実施の形態では、撹拌室３の搬送ス
クリュー５を反発極Ｎ３の近傍に設けている。ここで、
反発極Ｎ２，Ｎ３の作用について簡単に説明する。 【００３８】本実施の形態では、磁極Ｎ２，Ｎ３間に現
像スリーブ８表面の垂直方向の磁界の強さＢｒが１０ｍ
Ｔ以下である領域（反発極）を設けているため、現像ス
リーブ８上で現像領域を通過した現像剤は、磁極Ｎ２，
Ｎ３間で完全に剥ぎ取られ、前述したような循環で、撹
拌室３から現像室４に搬送される。そのため、現像スリ
ーブ８上を、現像領域を通過した現像剤が何回も通過す
ることがなく、高濃度の画像を連続して出力した場合に
濃度の低下は発生せず、均一な画像が得られる。 【００３９】又、反発極の作用により磁極Ｎ３，Ｎ２近
傍では、現像剤の穂が磁力線に沿って大きく形成され
る。現像装置１内の現像剤の様子を図１にＡで示す。図
１から明らかなように、特に磁極Ｎ３の下方に現像剤の
大きな穂が形成される。本実施の形態は、この部分に搬
送スクリュー５を設けたことを特徴とする。従来の縦撹
拌の構成であると、スクリュー近傍に磁界が存在しない
ため、スクリューの底部の現像剤の上昇によってのみ現
像剤が搬送され、現像剤の搬送効率は上がらない。 【００４０】しかしながら、本実施の形態のような構成
を採用すると、スクリューの搬送面に存在する現像剤の
量が増加する。スクリューの搬送能力は、スクリューの
搬送面に存在する現像剤の量に比例するため、結果とし
て撹拌室３の搬送スクリュー５の搬送性は向上し、現像
スリーブ８から現像剤が供給されても、現像剤の片寄り
は殆ど発生しない。 【００４１】このようにして、現像装置１内の現像剤の
片寄りを軽減し、現像スリーブ８から現像剤が供給され
た場合も軸方向に均一にすることにより、現像剤溢れ等
の画像不良の発生を防ぐことができる。 【００４２】＜実施の形態２＞次に、本発明の実施の形
態２を図３に基づいて説明する。尚、図３は本実施の形
態に係る現像装置の断面図である。 【００４３】本実施の形態に係る現像装置１の構成は図
１に示した前記実施の形態１に係る現像装置１のそれと
ほぼ同じであるが、現像スリーブ８内の磁極を５極では
なく７極にした点のみが異なる。このように磁極パター
ンを変えた場合でも、反発極Ｎ３の鉛直方向下方領域内
に現像スリーブ８に近接して撹拌室３の搬送スクリュー
５を設けることによって、均一な画像が長期に亘って安
定して得られるようになった。 【００４４】このようにして得られた現像装置１でも、
現像装置１内の現像剤の片寄りを軽減し、現像剤溢れ等
の画像不良の発生を防ぐことのできる。 【００４５】 【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明に
よれば、現像剤容器内に収容された２成分現像剤を、磁
界発生手段を内蔵した現像剤担持体上に担持して、該現
像剤担持体に近接して設置された規制部材で規制しなが
ら像担持体と対向した現像部へ搬送し、像担持体に形成
された潜像を現像部において現像剤で現像する現像装置
において、前記磁界発生手段は、現像部よりも現像剤担
持体の回転方向下流側且つ現像容器内に第１の磁界発生
手段と、該第１の磁界発生手段の現像剤担持体回転方向
下流側に該第１の磁界発生手段と同極性の第２の磁界発
生手段と、第１の磁界発生手段と第２に磁界発生手段間
に、現像剤担持体表面の垂直方向の磁界の強さＢｒが１
０ｍＴ以下である領域（反発極）を有し、第１の磁界発
生手段の鉛直方向の下方領域内に現像剤担持体に近接し
て第１の現像剤撹拌搬送手段を有し、該第１の現像剤撹
拌搬送手段の斜め上方に該第１の現像剤撹拌搬送手段と
反対方向に現像剤を搬送する第２の現像剤撹拌搬送手段
を設けたため、現像剤の片寄りを軽減して現像剤担持体
ヘの現像剤の供給を軸方向に均一に行うことによって濃
度ムラ等の画像不良の発生を防ぐことができるという効
果が得られる。

【図面の簡単な説明】 【図１】本発明の実施の形態１に係る現像装置の断面図
である。 【図２】本発明の実施の形態１に係る現像装置を備える
フルカラー画像形成装置要部の断面図である。 【図３】本発明の実施の形態２に係る現像装置の断面図
である。 【図４】搬送スクリューを水平方向に配置した従来の現
像装置の断面図である。 【図５】搬送スクリューを縦方向に配置した従来の現像
装置の断面図である。 【符号の説明】 １ 現像装置 ２ 現像容器 ３ 撹拌室 ４ 現像室 ５ 第１の搬送スクリュー（第１の現像剤撹拌搬
送手段） ６ 第２の搬送スクリュー（第２の現像剤撹拌搬
送手段） ８ 現像スリーブ（現像剤担持体） ９ 穂切り部材（規制部材） １０ 感光ドラム（像担持体）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 桝田 恒司 東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノ ン株式会社内 (72)発明者 五十嵐 けい子 東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノ ン株式会社内 Ｆターム(参考） 2H031 AA05 AA17 AB02 AB09 AC08 AC17 AC19 AC30 BA04 2H077 AA12 AB02 AB18 AC02 AD02 AD06 AD13 AD17 EA01 FA19

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】 現像剤容器内に収容された２成分現像剤
   を、磁界発生手段を内蔵した現像剤担持体上に担持し
   て、該現像剤担持体に近接して設置された規制部材で規
   制しながら像担持体と対向した現像部へ搬送し、像担持
   体に形成された潜像を現像部において現像剤で現像する
   現像装置において、 前記磁界発生手段は、現像部よりも現像剤担持体の回転
   方向下流側且つ現像容器内に第１の磁界発生手段と、該
   第１の磁界発生手段の現像剤担持体回転方向下流側に該
   第１の磁界発生手段と同極性の第２の磁界発生手段と、
   第１の磁界発生手段と第２に磁界発生手段間に、現像剤
   担持体表面の垂直方向の磁界の強さＢｒが１０ｍＴ以下
   である領域（反発極）を有し、第１の磁界発生手段の鉛
   直方向の下方領域内に現像剤担持体に近接して第１の現
   像剤撹拌搬送手段を有し、該第１の現像剤撹拌搬送手段
   の斜め上方に該第１の現像剤撹拌搬送手段と反対方向に
   現像剤を搬送する第２の現像剤撹拌搬送手段を設けたこ
   とを特徴とする現像装置。