JP2751209B2

JP2751209B2 - 現像装置

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Publication number: JP2751209B2
Application number: JP63150584A
Authority: JP
Inventors: 博司村崎
Original assignee: Minolta Co Ltd
Current assignee: Minolta Co Ltd
Priority date: 1988-06-17
Filing date: 1988-06-17
Publication date: 1998-05-18
Anticipated expiration: 2013-05-18
Also published as: US4912511A; JPH01319070A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、トナーとキャリアとからなる２成分現像剤
を用いて静電潜像担体の表面に形成されている静電潜像
を顕像化する現像装置に関するものである。

（従来の技術）従来、複数の磁石を固定状態に内蔵した現像スリーブ
を静電潜像担体の側部に連続的に配置した現像装置が、
特開昭49-22932、52-17829号公報などで提案されてい
る。

前記現像装置によれば、トナーとキャリアとからなる
２成分現像剤は、磁石から発生する磁界に沿って現像ス
リーブの外周部に磁気ブラシ状態で保持される。また、
現像剤は、現像スリーブの回転に基づいて、これら現像
スリーブを囲むように循環搬送され、その搬送過程で複
数の現像領域において、静電潜像担体の表面と接触し、
該静電潜像担体の表面に形成されている静電潜像が顕像
化される。

ところで、前記現像装置では、現像スリーブ間を現像
剤が通過するのを許容するものとすれば、現像スリーブ
間を通過する現像剤はその時々の条件によってばらつく
ために、それぞれの現像領域に所定量の現像剤を安定的
に搬送するのが困難になる。

また、現像スリーブの対向部で、現像剤は異なる方向
への搬送力を受けるため、そこで現像剤が詰まって現像
スリーブの駆動系に無理な負荷が作用したり、現像剤の
流れが停止して外部に漏れ出ることがある。

さらに、現像スリーブ間を搬送される現像剤量を定量
的に把握することは難しく、現像装置の設計、特に現像
スリーブと静電潜像担体との現像ギャップ、現像スリー
ブ同士のスリーブ間ギャップの設計が非常に困難にな
る。

さらにまた、現像スリーブを囲む現像剤循環流に直接
トナーを供給し、その流れの中でトナーとキャリアを混
合してトナーの帯電を図るものでは、トナーが未帯電の
まま静電潜像担体に供給され、画像にカブリなどが生じ
て画質不良を招来する事になる。

以上のことから、前記現像装置では、現像スリーブ間
を現像剤が通過するのを阻止する必要があり、そのため
には、第５図に示すように、現像スリーブ（51）と（5
2）との対向領域であって、それぞれの現像スリーブ（5
1），（52）の中に、それぞれ磁極（Sa），（Na）、（S
b），（Nb）を、磁極（Sa）と（Nb）、（Na）と（Sb）
とが対向するように設ければ、現像スリーブ（51）と
（52）との現像剤の受け渡しを円滑に行い、しかも対向
部への現像剤の侵入を阻止することが可能である。

（発明が解決しようとする課題）しかしながら、画像形成装置の小型化を図るために現
像スリーブの小型化を推し進めると、それによって内蔵
されている磁石が小さくなって各磁極の磁力が弱くな
り、その結果現像剤のスリーブ面への拘束力が弱くなっ
て、現像領域においては十分な現像ができなくなった
り、感光体ドラムへのキャリア付着が生じるという問題
点を有していた。

そこで、本発明は、前記現像装置において、少ない磁
界発生手段、例えば磁石で、現像スリーブ間を現像剤が
通過するのを阻止でき、小型化が可能な現像装置を提供
することを目的とする。

（課題を解決するための手段）上記の目的を達成するために、本発明は、第１の現像
スリーブの内部に設けられ、第２の現像スリーブと対向
する領域であって第２の現像スリーブと最も近接する部
分より第１のスリーブの回転方向に関して下流側に配置
された第１の極性を有する第１の磁極部と、第２の現像
スリーブと最も近接する部分より第１のスリーブの回転
方向に関して上流側に配置された磁力を有さない第１の
無磁極部とを有する第１の磁力発生手段と、第２の現像
スリーブの内部に設けられ、第１の現像スリーブと対向
する領域であって第１の無磁極部に対向する位置に配置
された第１の極性と同極性を有する第２の磁極部と、第
１の現像スリーブと対向する領域であって第１の磁極部
に対向する位置に配置された磁力を有さない第２の無磁
極部とを有する第２の磁力発生手段と、を備えた現像装
置である。

（作用）上記発明によると、第１及び第２の現像スリーブ上の
現像剤は、第１の無磁力部から第２の磁力部、また第２
の無磁力部から第１の磁力部に受け渡されて第１、第２
の現像スリーブの周囲を循環する。又、第１、第２の現
像スリーブが最も近接する部分には第１及び第２の磁力
発生手段の第１、第２の磁力部によって反発磁力が発生
される。

（実施例）以下、本発明を添付図面に従って説明する。

1.現像装置の構成〔ｉ〕概略構成第１図は本発明にかかる現像装置（１）を示し、この
現像装置（１）は、感光体ドラム（100）に対向して設
けられ、概略、トナー補給装置（２）と現像器（３）と
で構成されている。

〔ii〕トナー補給装置（２）トナー補給装置（２）では、カートリッジ収容部
（４）にトナーカートリッジ（15）が装着されている。

前記カートリッジ収容部（４）は、現像装置（１）の
側壁を構成する側板（５），（５）〔一方は図示せず〕
の間に後壁（７）、支持部材（6a），（6b），（6c）を
架け渡し、支持部材（6a），〜，（6c）に略半円形の底
板（９）を支持させている。なお、底板（９）は、その
先端が腕部（11）が係止されており、該腕部（11）は側
板（５），（５）に軸（10），（10）を介して回動自在
に取り付けてある。また、底板（９）の底部にはスプリ
ング（12）の一端が係止されて矢印（ａ）方向に付勢さ
れており、トナーカートリッジ（15）が非装着状態で
は、スプリング（12）の付勢力により矢印（ａ）方向に
移動して、後に説明する現像器（３）のトナー補給口
（27）を閉鎖している。

トナーカートリッジ（15）は両端を閉鎖した筒状本体
（16）の中に支軸（17）を介して攪拌羽根（18）を回動
自在に設けたもので、本体（16）には軸方向に沿って開
口部（19）が形成されている。

前記トナーカートリッジ（15）は、側板（５），
（５）に形成したガイド部（13），（13）に沿って支軸
（17）を降下させ、そして図中時計回りの方向に回転し
て、開口部（19）を現像器（２）のトナー補給口（27）
に一致させる。

トナーカートリッジ（15）が装着されると、支軸（1
7）の端部が腕部（11）を押し下げることにより底板
（９）がスプリング（12）の付勢力に抗して軸（10）を
中心に矢印（ａ′）方向に移動して、前記トナー補給口
（27）が開放される。

なお、トナーカートリッジ（15）は後壁（７）に設け
たロック部（８）により脱落が防止されている。また、
トナーカートリッジ（15）の装着時は、カートリッジ収
容部（４）に位置している把手（55）は矢印（ｈ）方向
に回転され、邪魔にならない位置に置かれている。

〔iii〕現像器（３）現像器（３）は、概略、トナー供給部（20）、現像部
（35）、現像剤攪拌部（45）で構成されている。

（イ）トナー供給部（20）トナー供給部（20）は、トナー補給装置（２）のトナ
ーカートリッジ（15）から現像器（２）に補強されたト
ナーを受け取り、これを現像部（35）に供給するもので
ある。

トナー供給部（20）において、現像器（３）を構成す
る底フレーム（21）と、現像剤攪拌部（45）との間を仕
切る仕切壁（49），（50）との間には、第１図中右側に
トナー供給ローラ（22）が配置され、その第１図中左側
には攪拌羽根（26）を有するトナーホッパ（25）が形成
されている。

前記トナー供給ローラ（22）は外周部に微小凹凸を形
成したもので、後部外周面の上部、下部には、仕切壁
（50）、底フレーム（21）に取り付けたブレード（2
3）、トナー流出防止板（24）の先端部が夫々圧接させ
てある。

なお、トナー供給ローラ（22）には、交流電源（31）
と直流電源（32）から回収バイアス電圧（Vs）（＝Vrms
＋Vss）が印加されている。

トナーホッパ（25）は斜め上方に向かう斜路（28）を
介してトナー補給口（27）に連絡され、前記斜路（28）
にはトナーエンプティ検出装置（30）が回動可能に設け
てある。また、トナー補給口（27）の下縁にはトナーこ
ぼれ防止シート（29）が取り付けてあり、その先端はト
ナーカートリッジ（15）の外周部に接触し、現像器
（３）とトナーカートリッジ（15）との隙間からトナー
がこぼれ出ないようにしてある。

（ロ）現像部（35）現像部（35）はトナー供給部（20）から供給されたト
ナーを受け取るとともに、トナーとキャリアを搬送しつ
つ静電潜像担体である感光体ドラム（100）の表面に形
成されている静電潜像にトナーを供給するものである。

現像部（35）において、底フレーム（21）とスリーブ
カバー（36）との間に形成された空間には、下部に現像
スリーブ（37）、上部に別の現像スリーブ（39）が配置
されており、下の現像スリーブ（37）はトナー供給ロー
ラ（22）と所定の微小ギャップを以て対向させてあり、
上の現像スリーブ（39）の上部には、スリーブカバー
（36）の後部に取り付けた穂高規制板（41）の先端が所
定の穂高規制キャップを以て対向させてある。

現像スリーブ（37），（39）は図示しない駆動源によ
りそれぞれ図中矢印（ｅ）及び（ｆ）方向へ回転可能に
設けられている。

また、現像スリーブ（37），（39）は直流電源（4
2），（43）から現像バイアス電圧（Vb₁），（Vb₂）が
それぞれ印加されている。さらに、現像スリーブ（3
7），（39）には、該現像スリーブ（37），（39）から
独立して磁石体（38），（40）が固定状態に収容されて
いる。

磁石体（38）は磁極（Ｎ₁），（Ｎ₂），（Ｓ₁），
（Ｓ₂）を備え、磁極（Ｎ₁）は感光体ドラム（100）と
の対向部、磁極（Ｎ₂）はトナー供給ローラ（22）との
対向部に配置され、磁極（Ｓ₁），（Ｓ₂）は、それぞれ
磁極（Ｎ₁）と（Ｎ₂）との間で、磁極（Ｓ₁）が下に配
置され、磁極（Ｓ₂）は現像スリーブ（37）と（39）と
の最近接位置（Ｆ）に対して図中右側に位置させてあ
り、磁極（Ｎ₂）と（Ｓ₂）との間隔は多少広くしてあ
る。

いま１つの磁石体（40）は磁極（Ｎ₄），〜，
（Ｎ₆），（Ｓ₃），（Ｓ₄）を備え、磁極（Ｎ₄）は感光
体ドラム（100）との対向部、磁極（Ｎ₅）と（Ｎ₆）は
隣接して現像剤攪拌部（46）に対向させてある。また、
磁極（Ｓ₃）はスリーブ最近接位置（Ｆ）に対して左側
に配置され、磁極（Ｓ₄）は磁極（Ｎ₄）と（Ｎ₆）との
間で穂高規制板（41）の対向部に対して図中右側に配置
させてある。

以上のように磁極が配置されていることによって、現
像スリーブ（37），（39）の周囲では、第２図のような
磁力分布となり、第３図のような磁力線が発生してい
る。

なお、図中、（Ｏ₁），（Ｏ₂）は現像スリーブ（3
7），（39）の中心、（Ｐ）は中心（Ｏ₁），（Ｏ₂）か
ら感光体ドラム（100）の中心に向かう方向を示す点で
ある。

また、現像スリーブ（37）と（39）は、一点鎖線で示
す方向に対向しており、磁極（Ｓ₂）の対向部が領域
（Ｙ）、磁極（Ｓ₃）の対向部が領域（Ｘ）で示してあ
る。

さらに、実線、点線は、それぞれの磁極から発生する
磁束に対して直角、平行に磁力計を設けて測定した磁力
の法線方向成分、接線方向成分を表している。

この図から判るように、領域（Ｘ），（Ｙ）における
法線方向の磁力は、周囲の磁力よりも一段と低くほぼセ
ロになっている。また、磁極（Ｎ₅）と（Ｎ₆）との間に
は磁力が殆ど存在しない無磁極部（Ｃ）が形成されてい
る。

（ハ）現像剤攪拌部（45）現像剤攪拌部（45）は、トナー供給部（20）から現像
部（35）を通過した現像剤に対して供給されたトナーを
十分攪拌するために設けられており、トナー供給部（2
0）でトナー濃度の低下した現像剤に対し所定の濃度ま
でトナーが補給される。

現像剤攪拌部（45）において、攪拌槽（46）は現像ス
リーブ（39）の図中左側に形成されており、上部は上フ
レーム（47）、図中左側及び底部は仕切壁（49），（5
0）で覆われ、そこには図中矢印（ｇ）方向に回転可能
に設けられたバケットローラ（51）が収容されており、
仕切壁（50）の先端部は現像スリーブ（37）と（39）と
の対向部に対向させてある。

また、攪拌槽（46）には上フレーム（47）の蓋（48）
を開けてとなーとキャリアを所定の割合で混合したスタ
ータが装填されている。

さらに、現像スリーブ（37），（39）の外周部にはト
ナーとキャリアを混合した２成分現像剤が保持されてい
る。

II.現像装置の動作以上の構成からなる現像装置（１）は、複写機等の画
像形成装置に装着されると、攪拌羽根（18），（26）、
トナー供給ローラ（22）、現像スリーブ（37），（3
9）、バケットローラ（51）がそれぞれ駆動系（図示せ
ず）に駆動連結される。

現像装置（１）が駆動スタートすると、トナーカート
リッジ（15）において、攪拌羽根（18）が矢印（ｂ）方
向に回転し、トナーは混合，攪拌されながら開口部（1
9）、トナー補給口（27）を介して斜路（28）に送り込
まれる。

トナーホッパ（25）に送られたトナーは、攪拌羽根
（26）の矢印（ｄ）方向の回転に基づいて攪拌されなが
ら前方へ搬送され、トナー供給ローラ（22）の背面外周
部近傍の領域（Ａ）で表面に保持され、トナー供給ロー
ラ（22）の回転に基づいて矢印（ｃ）方向に搬送され
て、ブレード（23）との対向部で搬送量が規制される。
そして、ブレード（23）の先端接触部でトナー供給ロー
ラ（22）の外周部から掻き落とされたトナーはトナーホ
ッパ（25）に滞留する。一方、ブレード（23）の先端接
触部を通過したトナーは、現像スリーブ（37）とトナー
供給ローラ（22）とが対向するトナー供給領域（Ｂ）に
搬送され、ここで現像スリーブ（37）の矢印（ｅ）方向
の回転に基づいて磁気ブラシ状態で搬送されているキャ
リア及び現像剤の掻き取り作用と、現像バイアス電圧
（Vb₁）と回収バイアス電圧（Vss）（＝Vrms＋Vss）と
の電位差に基づく静電吸引力により現像スリーブ（37）
の外周部に供給される。

なお、トナー供給領域（Ｂ）ではトナー供給動作と並
行して、前記静電吸引力により現像スリーブ（37）上の
余分なトナーをトナー供給ローラ（22）に回収する動作
が実行され、現像スリーブ（37）上に保持されている現
像剤のトナー濃度［キャリアに対するトナーの含有率］
は所定の値に維持される。

また、トナー供給ローラ（22）に回収されたトナー
は、矢印（ｃ）方向に搬送され、トナー流出防止板（2
4）の先端を通過してトナーホッパ（25）に回収され
る。

現像スリーブ（37）の表面に供給されたトナーは、第
３図に示す磁力線に沿って磁気ブラシ状態で保持されて
いる現像剤に取り込まれ、これらと混合されつつ現像ス
リーブ（37）の回転に基づいて現像剤の流れ〔第４図
参照〕に沿って矢印（ｅ）方向に搬送され、その搬送過
程で前記現像剤とトナーは現像スリーブ（37）の回転力
と磁石体（38）の磁力に基づいて現像スリーブ（37）上
で混合されトナーの電位向上が図られる。

現像スリーブ（37）上を流れに沿って搬送された現
像剤は、現像スリーブ（39）との対向部に至ると、現像
スリーブ（39）の磁極（Ｓ₃）から発生している磁力線
に沿って磁極（Ｓ₃）に吸引されて、現像スリーブ（3
9）上に転移する。

なお、先程説明したように、磁極（Ｓ₃）と対向する
現像スリーブ（37）の領域（Ｘ）の磁力は周囲から一段
と低くしてあり、また、現像スリーブ（37）と（39）と
の間には、磁極（Ｓ₂）と（Ｓ₃）との反発磁界が形成さ
れているため、現像スリーブ（39）に転移する。

現像スリーブ（39）に転移した現像剤は、現像スリー
ブ（39）の回転に基づき流れ〔第４図参照〕に沿って
矢印（ｆ）方向に搬送され、磁極（Ｎ₅）と（Ｎ₆）との
間に形成されている無磁極部（Ｃ）で現像スリーブ（3
9）の外周部から離脱して攪拌槽（46）に回収される。

なお、現像スリーブ（37）に沿って矢印（ｅ）方向か
ら搬送されてきた現像剤は、現像スリーブ（37），（3
9）の対向部で急に方向を換えて矢印（ｆ）方向に向か
うため、ここで現像剤は程良く混合攪拌される。

攪拌槽（46）では、バケットローラ（51）の回転に基
づいて現像剤は矢印（ｇ）方向に搬送され、トナーとキ
ャリアは循環しながら混合攪拌される。

攪拌槽（46）で混合攪拌されている現像剤は、流れ
〔第４図参照〕に沿って現像スリーブ（39）に向かって
搬送され、一部が磁極（Ｎ₆）との対向部で再び現像ス
リーブ（39）の表面に保持されて矢印（ｆ）方向に搬送
され、穂高規制板（41）との対向部で搬送量が規制され
る。

穂高規制板（41）との対向部を通過した現像剤は磁気
ブラシ状態で矢印（ｆ）方向に搬送され、流れ〔第４
図参照〕に沿って感光体ドラム（100）と現像スリーブ
（39）とが対向する現像領域（Ｄ）で、感光体ドラム
（100）の外周面に形成されている静電潜像を摺擦して
これをトナー像として顕像化する。

現像領域（Ｄ）を通過した現像剤は、現像スリーブ
（39）の回転に基づいてさらに矢印（ｆ）方向に搬送さ
れ、現像スリーブ（37）との対向部において、流れ
〔第４図参照〕に沿って磁石体（38）の磁極（Ｓ₂）に
引かれて現像スリーブ（37）に転移する。

なお、先程説明した現像スリーブ（37）から（39）へ
の現像剤の転移動作と同様に、磁極（Ｓ₂）が対向する
領域（Ｙ）の磁力は周囲から一段と低く設定してあり、
また磁極（Ｓ₂）と（Ｓ₃）とで反発磁界が形成されてい
ることにより、ここでの現像剤の転移動作はスムーズに
行われ、現像スリーブ（37）と（39）との間に侵入する
ことはない。

現像スリーブ（37）の表面に転移した現像剤は、その
回転に基づいて矢印（ｅ）方向に搬送され、現像領域
（Ｅ）で再び感光体ドラム（100）の静電潜像と接触
し、前記現像領域（Ｄ）で顕像化されたトナー像に再度
トナーを供給する。したがって、現像領域（Ｄ）でトナ
ーの供給が不十分であった部分にもトナーが補充され、
濃度むら、トナー供給不足による白ヌケ等が生じること
は無い。

なお、現像領域（Ｄ），（Ｅ）での現像は、現像汁
（39），（37）に印加されている現像バイアス電圧（Vb
₂），（Vb₁）と感光体ドラム（100）の表面電位との電
位差に基づいて行われる。

現像領域（Ｅ）を通過した現像剤は、流れに沿って
トナー供給ローラ（22）との対向部に搬送され、ここで
現像によって消費した量に見合う量のトナーが供給され
る。

ここで供給されたトナーは、以上で説明したようにし
て現像スリーブ（37），（39）の外周面に沿って搬送さ
れる。

以上のようにして現像が繰り返し実行されることによ
りトナーカートリッジ（15）内のトナーは次第に消費さ
れ、これに伴ってトナーホッパ（25）及び斜路（28）内
のトナー量が減少してくると、トナーエンプティ検出装
置（30）が矢印（ｉ）方向に回転してトナーカートリッ
ジ（15）を交換すべき状態、つまりトナーエンプティ状
態にあることが検出される。

そして、トナーを十分収容した新らたなトナーカート
リッジ（15）が装着されることにより、前記トナーエン
プティ状態が解消される。

III.他の実施例以上の説明では、現像装置（１）は２つの現像スリー
ブ（37），（39）を備えたものとしたが、さらに多くの
現像スリーブを備えた現像装置にも本発明は適用可能で
ある。

また、前記実施例では、現像スリーブ（37），（39）
の表面を搬送されている現像剤の流れの中にトナーを供
給する形態の現像装置に本発明を適用した場合を示した
が、既にキャリアと混合されたトナーを現像スリーブに
供給する形態のものにも本発明は適用可能である。

さらに、前記実施例では、静電潜像担体として感光体
ドラム（100）を用いた場合について示したが、ベルト
タイプの感光体を使用する作像装置であっても、本発明
を適用した現像装置を用いることができる。

（発明の効果）以上の発明で明らかなように、本発明によれば、第１
及び第２の現像スリーブ上の現像剤は、第１の無磁力部
から第２の磁力部、また第２の無磁力部から第１の磁力
部に受け渡されて第１、第２の現像スリーブの周囲を循
環する。従って、受け渡し側である第１、第２の無磁極
部では現像剤の保持力が小さく、受け取り側である第
２、第１の磁力部への現像剤の移動が容易に行われる。
又、受け渡し側には磁極が必要でないため、磁力発生手
段の磁極数を少なくすることができ、装置の小型化が図
れる。さらに、第１、第２の現像スリーブが最も近接す
る部分には第１及び第２の磁力発生手段の第１、第２の
磁力部によって反発磁力が発生されるため、第１、第２
の現像スリーブが最も近接する部分に現像剤が進入する
のを阻止できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明にかかる現像装置の断面図、第２図は磁
石体の磁力分布図、第３図は磁石体の磁力線分布図、第
４図は現像スリーブ上での現像剤の搬送状態を示す断面
図、第５図は従来の現像装置における磁極の配置状態を
示す断面図である。１……現像装置、２……トナー補給装置、３……現像
器、15……トナーカートリッジ、20……トナー供給部、
35……現像部、37,39……現像スリーブ、38,40……磁石
体、45……現像剤攪拌部、100……感光体ドラム、Ｎ₁，
〜,N₆、Ｓ₁，〜,S₄……磁極、X,Y……無磁極部。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】第１及び第２の現像スリーブを連続的に配
置し、これら第１及び第２の現像スリーブを同方向に回
転して現像剤の受け渡しを行い、前記第１及び第２の現
像スリーブを囲む現像剤の循環流を形成する現像装置に
おいて、前記第１の現像スリーブの内部に設けられ、前記第２の
現像スリーブと対向する領域であって前記第２の現像ス
リーブと最も近接する部分より前記第１のスリーブの回
転方向に関して下流側に配置された第１の極性を有する
第１の磁極部と、前記第２の現像スリーブと最も近接す
る部分より前記第１のスリーブの回転方向に関して上流
側に配置された磁力を有さない第１の無磁極部とを有す
る第１の磁力発生手段と、前記第２の現像スリーブの内部に設けられ、前記第１の
現像スリーブと対向する領域であって前記第１の無磁極
部に対向する位置に配置された前記第１の極性と同極性
を有する第２の磁極部と、前記第１の現像スリーブと対
向する領域であって前記第１の磁極部に対向する位置に
配置された磁力を有さない第２の無磁極部とを有する第
２の磁力発生手段と、を備えた現像装置。