JP2684809B2

JP2684809B2 - 現像装置

Info

Publication number: JP2684809B2
Application number: JP2069243A
Authority: JP
Inventors: 誠菅野; 良雄椎名; 彰彦加藤; 徹五十洲
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 1990-03-19
Filing date: 1990-03-19
Publication date: 1997-12-03
Anticipated expiration: 2012-12-03
Also published as: JPH03269469A; US5387964A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は、電子写真複写機やレーザープリンタ等の各
種記録装置において、静電潜像を現像する現像装置に係
り、詳しくは、磁性一成分現像剤を用いて静電潜像を現
像する現像装置に関する。

［従来の技術］従来、磁性トナーのみからなる一成分系現像剤を用い
るこの種の現像装置としては、第８図に示すようなもの
が知られている。具体的には、回動自在な円筒状スリー
ブ内に複数の磁石を固定配置し、上記スリーブ上に現像
剤を吸着して回動する現像剤担持体ｂ（以下、現像ロー
ル）と、この現像ロールｂに圧接して吸着したトナーＴ
を薄層化すると共に摩擦帯電するブレードｃと、現像ロ
ールｂの軸方向に沿って設けられたトナー攪拌室ｅ（以
下、攪拌室）と、この攪拌室ｅに現像ロールｂと平行に
配設されたトナー搬送供給部材ｆとから構成されてい
る。

そして、このような構成において、トナーＴは上記攪
拌室ｅから現像ロールｂに吸着されて静電潜像担持体ｄ
に面する現像領域へと搬出され静電潜像を現像現像す
る。又、現像に寄与しなかったトナーＴは現像ロールｂ
の回動に伴なって再度現像装置内に搬入され、現像ロー
ルｂから剥離されて攪拌室ｅに戻される。

又、上記のような構成を有する現像装置において、そ
の攪拌室ｅに対するトナーＴの補給は第９図にようにし
て行われている。すなわち、現像装置の上方に位置する
トナーボックスａから上記攪拌室ｅの一端に落とし込ま
れた後、上記トナー搬送供給部材ｆによって攪拌室ｅの
他端に向けて搬送され、攪拌室ｅに均一に分散される仕
組みとなっている。

［発明が解決しようとする課題］ところで、このように攪拌室の一端より他端に向けて
トナーを搬送する場合、トナーは上記した現像のサイク
ルを繰り返しつつ攪拌室に均一に拡がっていく。すなわ
ち、攪拌室に搬入されたトナーは、攪拌室→現像領域→
攪拌室、という具合に移動しながら攪拌室の対向側他端
に向けて進行していくのである。

しかし、このことは以下の示すような不都合を生じ
る。すなわち、攪拌室を進行するにつれてトナーは何度
となくブレードに擦られるので、搬送方向奥側のトナー
は手前側のトナーに比較して余分な負荷を受けてしま
い、帯電量の調整のためトナーに添加されている外添剤
（シリカ等）がトナーにめり込んでしまったりあるいは
トナーと分離してしまったり、という現像が生じてしま
うという点である。このため、攪拌室の奥側には上記現
象の生じたトナーが多く堆積するので、その帯電量が手
前側のトナーに比較して低くなってしまい、現像した記
録画像に濃度低下が生じるといった問題点を有してい
る。

尚、この問題点は、ブレードを用いてトナーを押圧し
摩擦帯電するタイプの現像装置固有の問題点ではない。
例えば第10図に示すように、攪拌によって摩擦帯電した
トナーＴを非接触のトリミング部材ｇで一定の層厚に形
成するようなタイプの現像装置においても、攪拌時ある
いはトナー層の形成時にトナーＴに対して負荷が加えら
れており、上述した問題点を発生してしまう。

本発明はこのような問題点に鑑みなされたものであっ
て、その目的とするところは、トナーに対して加えられ
る負荷を低減し、濃度低下のない良好な記録画像を現像
可能な現像装置を提供することにある。

［課題を解決するための手段］上記目的を達成するために、本発明の現像装置は、磁
力により現像剤を吸着して静電潜像担持体に面する現像
領域へと搬送する現像剤担持体と、この現像剤担持体に
圧接して現像剤の薄層を形成するブレードと、上記現像
剤担持体に隣接して設けられた現像剤撹拌室と、この現
像剤撹拌室内で上記現像剤担持体の軸方向に沿って一成
分現像剤を搬送すると共に、現像剤撹拌室から現像剤担
持体へ一成分現像剤を供給する現像剤搬送供給手段とを
備え、上記現像剤担持体と現像剤搬送供給手段との間
で、且つ、現像剤担持体の磁力の及ぶ範囲内には該現像
剤担持体の軸方向全長に亘って仕切板を立設すると共
に、かかる仕切板の高さを、現像剤撹拌室での現像剤の
堆積レベル及び現像剤担持体から現像剤を剥離する一対
の反発磁極の配設高さよりも高く、且つ、上記反発磁極
に隣接配置されて現像剤担持体に現像剤を吸着する吸着
磁極の配設高さよりも低く設定したことを特徴とするも
のである。

このような技術的手段において、上記現像剤担持体と
しては、磁力により現像剤を吸着保持してこれを現像領
域へ搬送すると共に剥離するものであれば、磁力を発生
する磁極の配置等その構成を適宜変更して差し支えな
い。

又、上記現像剤搬送手段としては、現像装置外から装
置内に現像剤を搬入すると共に、これを現像剤担持体の
軸方向に沿って搬送し、且つ現像剤担持体へ供給するも
のであれば、例えば、一本あるいは複数本の回転搬送部
材を有するもの等、その構成を適宜設計変更して差し支
えない。

更に、上記仕切板としては、現像剤担持体と現像剤搬
送供給手段との間で、且つ、現像剤担持体の磁力の及ぶ
範囲内に立設され、搬送供給手段側から現像剤担持体側
への現像剤の流動を規制するものであれば、その立設位
置、高さ等適宜設計変更して差し支えない。但し、現像
剤搬送供給手段から現像剤担持体への現像剤の供給性を
考慮した場合、現像剤担持体から現像剤を剥離すべく
反発磁界を形成する一対の反発極、及び上記反発極に隣
接して現像剤担持体に現像剤を吸着する吸着極の配設位
置並びに磁力、現像剤搬送供給手段における現像剤の
堆積レベル、の２点を考慮してその位置及び高さを決定
することが要求される。この点については後の実施例の
中で詳述する。

［作用］上記技術的手段は次のように作用する。

現像剤搬送供給手段と現像剤担持体との間に現像剤担
持体の軸方向全長に亘って仕切板を立設することによ
り、現像剤担持体と現像剤搬送供給手段との間の現像剤
の流動が規制され、現像剤は余分な負荷を与えられるこ
となく搬送供給手段で現像装置内に拡がり、その帯電量
が略均一となる。

又、仕切板の立設位置及びその高さを現像剤担持体の
磁力との関係で決定することにより、現像剤搬送供給手
段側から現像剤担持体側への現像剤の供給が円滑に行わ
れる。

更に、現像剤搬送供給手段と現像剤担持体との間に仕
切板を立設することにより、仕切板の現像剤担持体側に
は現像剤撹拌室とは別に現像剤の保持空間が形成され、
この現像剤保持空間には常に一定量の現像剤が堆積する
ことになるので、現像剤撹拌室に堆積する現像剤の多少
に拘わらず常に一定量の現像剤が現像剤担持体に供給さ
れる。

［実施例］以下、添付図面に基づいて本発明の現像装置を詳細に
説明する。

本実施例の現像装置は、第１図及び第２図に示すよう
に、ハウジング１の一端に配設されて外周面の一部をハ
ウジング１外に露出させた現像ロール２（現像剤担持
体）と、ハウジング１内に設けられたトナー攪拌室12に
対して一成分系磁性トナーＴを搬入するトナー搬送供給
手段３（以下、搬送供給手段）と、上記現像ロールと搬
送供給手段との間に立設された仕切板５とから構成され
ている。

先ず、上記現像ロール２は、固定支持された略円柱形
状のマグネット部材21の外周に回動可能な円筒状スリー
ブ22を配設したものである。上記マグネット部材には着
磁法により現像磁N₁、搬送極S₁、吸着極N₂、反発極S₂、
S₃が設けられており、上記攪拌室12内の磁性トナーＴは
吸着極N₂の磁力によりスリーブ22外周面に吸着されて静
電潜像担持体Ｄに面した現像領域へ搬送される一方、反
発極S₂、S₃の形成する反発磁界によってスリーブ22から
剥離され、再度反発極S3の磁力によってスリーブ22に吸
着される。又、上記スリーブ22の外周面には、吸着され
た磁性トナーＴを薄層化するためのブレード23が圧接し
ており、このブレード23はボルト24によってハウジング
１の上部に固定されている。尚、第１図中、符号25は、
現像ロール２と静電潜像担持体Ｄとの間隙を保つべくベ
アリングを介して現像ロール２と同軸上に配設されたト
ラッキングロール、符号26は、ハウジング１からのトナ
ー漏出を防止すべくハウジング１と現像ロール２との間
を密封するシール部材である。

又、上記トナー搬送供給手段３は、攪拌室12及びハウ
ジング１に突設されて攪拌室12と連通連結するトナー搬
入路13を貫通して回動する棒状部材であり、現像装置の
上方に位置するトナーボックス（図示せず）からトナー
搬入路13に落とし込まれるトナーＴを攪拌室12内に搬入
すると共に、これを攪拌室12内から現像ロール２へ供給
する役割を有している。

そして、上記現像ロール２とトナー搬送供給手段３に
はその軸方向の一端にギア27,28が嵌合され、駆動モー
タ（図示せず）に接続されて所定の回転数で回動するよ
うになっている。

更に、攪拌室12の一側にはトナーレベルセンサ４が取
付けられている。このセンサ４は攪拌室12におけるトナ
ーＴの堆積レベル、すなわち攪拌室12のトナー残量を検
知するものであり、この検知信号に基づいて上記搬入路
13にトナーボックスからトナーＴが落とし込まれる。

一方、上記仕切板５は、現像ロール２の軸方向に沿っ
て上記攪拌室12と現像ロール２とを区画するように、且
つ、現像ロール２の吸着極N₂の磁力がその頂点に及ぶよ
うに立設されている。

ここで仕切板５の頂点に磁力が及ぶとしているのは、
搬送供給部材３の回動により仕切板５近傍に隆起したト
ナーＴあるいは仕切板５を乗り越えるトナーＴを現像ロ
ール２に確実に吸着するためである。もし仮に磁力が及
ばないとすれば、仕切り板５を越えたトナーＴは現像ロ
ール２に充分に吸着されず、ましてや攪拌室12側からト
ナーＴを吸引してくることもできないため、現像ロール
２に対するトナーＴの供給性が極端に低下してしまう。
又、単に磁力が及んでいるだけではトナーＴを効率良く
吸引することは不可能なので、現像した画像が十分な濃
度となるようにトナーＴの供給性を確保するためには、
ある程度以上の磁力が仕切板５の頂点に及んでいること
が必要と考えられる。それ故、仕切板５の立設位置及び
その高さは、トナーＴの供給性の確保という点で、現像
ロール２の磁極の配設位置及び現像ロール２との距離に
密接に関係している。

又、仕切板５は現像ロール２と攪拌室12との間のトナ
ーＴの往来を規制しているので、その高さが攪拌室12の
トナーＴの堆積レベル（以下、トナーレベル）より極端
に低い場合は本発明の目的を達成することができず、逆
に高すぎる場合はトナーＴの現像ロール２への吸着を阻
害すると考えられる。従って、この点において最良の仕
切板高さは攪拌室12のトナーレベルと密接な関係にある
と言える。

以下、仕切板５の立設位置及び高さを決定すべく、本
願発明者らが行なった実験結果及びその検討結果を報告
する。

◎実験１本実験では現像ロール２の磁極の配置と仕切板５の頂
点の位置との関係を調べた。第３図に示すように、現像
ロール２における水平位置からブレード23の圧接位置ま
での角度をθ₁（＝170度）、同様に吸着極N₂までの角度
をθ₂、仕切板５頂点位置の角度をθ₃（＝200度）、反
発極S₃までの角度をθ₄とし、θ₂及びθ₄を変化させて
各場合の攪拌室12から現像ロール２へのトナーＴの搬送
性を評価した。次頁の第１表にその結果を示す。

この結果によれば、吸着極N₂の角度がブレード23の圧
接位置の角度θ₁より小さい、あるいは仕切板５頂点の
位置角度θ₃より大きい場合は供給性が充分ではないこ
とが判明した。これは、吸着極がブレード23又は仕切板
５の影となって、磁力が充分に攪拌室12側のトナーＴに
作用しないためと考えられる。又、反発極S₃の角度が仕
切板５頂点の位置角度より小さい場合にも供給性が悪い
ことが判明した。これは、反発極S₂、S₃によって形成さ
れる反発磁界が仕切板５の頂点に及んでしまい、且つ、
反発磁界によって一旦現像ロール２から剥離した現像剤
を再度吸着しづらいためと考えられる。従って、これら
の関係を水平方向の高さ関係で表現すると、仕切板５の
頂点は吸着極N₂の高さより低く、且つ、反発極S₃の高さ
より高い場合にトナーＴの供給性が良い、と言える。

◎実験２本実験では、攪拌室12のトナーレベルと仕切板５の高
さとの関係について調べた。実験に用いた現像装置では
トナーレベルを仕切板５の立設面から5.5mmの高さに保
持し、仕切板５を立設しないとき、仕切板５の高さを4m
mとしたとき、7mmとしたときの３条件についてトナー搬
送方向の奥側に該当する部分の画像濃度を評価した。第
４図にその結果を示す。この結果によれば、仕切板５を
立設してもその高さがトナーレベルより低い場合は十分
な効果を得ることができず、若干高く立設した際に良好
な濃度の記録画像が得られた。従って、仕切板５の高さ
は攪拌室12のトナーレベルより高いことが好ましい。

◎実験３本実験では仕切板５の頂点での磁力の強度とトナー供
給性との関係について調べた。実験は、現像ロール２中
心から仕切板５の立設位置までの距離ａを変化させ、吸
着極N₂の磁力300G及び700Gについて攪拌室12から現像ロ
ール２へのトナーＴの供給性を観察評価した（第３図参
照）。尚、このときの仕切板５の立設高さは7mm、攪拌
室12のトナーレベルは5.5mm、現像ロールの半径は15mm
である。第２表に結果を示す。

又、これとは別に、磁極からの距離変化に応じた磁力
の強度を730G、550G及び300Gの磁極について測定した。
測定方法は、第５図に示すように、現像ロール２中心か
ら距離ｂの地点にて磁力測定プローブ６を用いて測定し
た。第６図にその結果を示す。

これらの実験結果によれば、ある距離以上離れた際に
急激に供給性が悪化すること、磁極の磁力は大きい方が
供給性を期待できることが判明する一方、磁力測定の結
果から、上記距離ａの各場合において仕切板５には磁力
が及んでいることが明らかとなった。

それ故、攪拌室12から現像ロール２へトナーＴを供給
する上で仕切板５は磁力の及ぶ範囲に立設されているこ
とが必要であることに加え、十二分な供給性を確保する
ためには、ある一定以上の値の磁力が及んでいる必要が
あることが理解される。

第６図の実験結果から磁力が200G以下となるのは、30
0Gの磁極では距離ｂが約15mm以上、700Gの磁極では距離
ｂが約25mm以上であり、この距離は第２表に示す実験結
果における供給性の良・不良の境目と略合致する。それ
故、本願発明者らは、十二分なトナー供給性を確保する
ためには仕切板５に及んでいる磁力の強度が200G以上必
要であると考える。

尚、300G、700Gの磁極が共に距離ａ＝15mmでトナー供
給性が悪いのは、仕切板５が現像ロール２の極近傍に立
設されており両部材間に十分なスペースが確保できない
ためと考えられる。

このように本実施例の現像装置によれば、現像ロール
２と攪拌室12との間に仕切板５を立設したことにより、
トナーＴは攪拌室12内の流動によってのみ搬入路13側か
ら対向側へと搬送され余分な負荷を受けることがないの
で、攪拌室12におけるトナーＴの帯電量を略均一に保持
することができるものである。

加えて、仕切板５の立設位置及び高さを上述のように
最適化することにより、現像ロール２へのトナーＴの供
給は仕切板５を介して十二分に行ない得るものである。

最後に、本実施例の効果を確認すべくトナーＴの帯電
量及び画像濃度を測定した結果を報告する。

この測定では、攪拌室12の搬入路13側と対向側との夫
々についてトナーＴの帯電量を測定すると共に、対応部
位で現像された画像濃度を測定し、これらの値が静電潜
像の現像量、すなわち記録画像のプリント枚数でどのよ
うに変化するか実験した。第７図（Ａ）に帯電量、第７
図（Ｂ）に画像濃度を示す。又、比較対象として、仕切
板５を立設していない現像装置でも同様の実験を行なっ
たので、この結果を第11図（Ａ），（Ｂ）に示す。

本実施例の実験結果によれば、搬入路13側の帯電量と
対向側の帯電量とが10万枚程度のプリント枚数まで略近
似した値を示し、それ以上のプリント枚数でも対向側の
帯電量が大きく低下することはなかった。又、画像濃度
も帯電量に略付随した変化を示した。

これに対して仕切板５を具備しない従来の現像装置で
は、対向側の帯電量が搬入路13側のそれよりも低く、且
つ、2000枚以上のプリントで対向側の帯電量が徐々に低
下していくのが理解される。又、対向側の画像濃度も帯
電量に付随して低下している。

この結果、仕切板５を立設することにより搬入路13側
と対向側との画像濃度を均一に保つ、という本発明の目
的が達成されていることが確認された。

［発明の効果］以上説明してきたように、本発明の現像装置によれ
ば、現像剤搬送供給手段と現像剤担持体との間に仕切板
を立設し、現像剤担持体と現像剤搬送供給手段との間の
現像剤の流動を規制しているので、現像装置内での現像
剤の帯電量が略均一となり、画像濃度が均一で良好な記
録画像を得ることが可能となる。

又、立設した仕切板の現像剤担持体側には常に一定量
の現像剤が堆積することになるので、現像剤攪拌室に堆
積する現像剤の多少に拘えわらず常に一定量の現像剤が
現像剤担持体に供給され、この点においても画像濃度が
均一で良好な記録画像を得ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の現像装置の第一実施例を示す概略断面
図、第２図は第一実施例に係る現像装置の平面断面図、
第３図は実施例における実験１及び実験３の概要を示す
説明図、第４図は実験２の結果を示すグラフ、第５図は
吸着極の磁力測定方法の概要を示す説明図、第６図は現
像ロールの中心からの距離と磁力の強度との関係を示す
グラフ、第７図（Ａ）は第一実施例の現像装置における
プリント枚数とトナー帯電量との関係を示すグラフ、第
７図（Ｂ）は第一実施例の現像装置におけるプリント枚
数と画像濃度との関係を示すグラフ、第８図及び第９図
は従来の一成分系現像装置を示す正面断面図及び側面断
面図、第10図は従来の他の一成分系現像装置を示す正面
断面図、第11図（Ａ）及び（Ｂ）は夫々従来の現像装置
におけるプリント枚数とトナー帯電量あるいは画像濃度
との関係を示すグラフである。［符号説明］ 1:ハウジング 2:現像ロール（現像剤担持体） 3:現像剤搬送供給手段 5:仕切板、T:トナー（現像剤）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者五十洲徹神奈川県海老名市本郷2274番地富士ゼロックス株式会社海老名事業所内 (56)参考文献特開平１−178984（ＪＰ，Ａ) 特開昭62−83778（ＪＰ，Ａ) 実開平１−59271（ＪＰ，Ｕ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】磁力により現像剤を吸着して静電潜像担持
体に面する現像領域へと搬送する現像剤担持体と、この
現像剤担持体に圧接して現像剤の薄層を形成するブレー
ドと、上記現像剤担持体に隣接して設けられた現像剤撹
拌室と、この現像剤撹拌室内で上記現像剤担持体の軸方
向に沿って一成分現像剤を搬送すると共に、現像剤撹拌
室から現像剤担持体へ一成分現像剤を供給する現像剤搬
送供給手段とを備えた現像装置において、上記現像剤担持体と現像剤搬送供給手段との間で、且
つ、現像剤担持体の磁力の及ぶ範囲内には該現像剤担持
体の軸方向全長に亘って仕切板を立設すると共に、かかる仕切板の高さを、現像剤撹拌室での現像剤の堆積
レベル及び現像剤担持体から現像剤を剥離する一対の反
発磁極の配設高さよりも高く、且つ、上記反発磁極に隣
接配置されて現像剤担持体に現像剤を吸着する吸着磁極
の配設高さよりも低く設定したことを特徴とする現像装
置。
【請求項２】仕切板の頂点において現像剤担持体から受
ける磁力の強度が、200G以上であることを特徴とする請
求項１記載の現像装置。