JP2936713B2 - 現像装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は静電潜像を現像して可視化する画像形成装
置、例えば複写機、レーザービームプリンター等の現像
装置に関するものである。

〔発明の背景〕

電子写真法を利用した複写機やレーザービームプリン
タでは、トナーとキャリアとからなる２成分現像剤が多
用されている。２成分現像剤では、記録時にはトナーの
みが消費される。そのために消費されたトナーの分だけ
新しいトナーを補給する必要がある。補給されたトナー
は、撹拌混合部材によって現像剤と撹拌混合されるが、
このとき撹拌混合が不十分である場合、補給されたトナ
ーが帯電することができず、かぶり、トナー飛散の原因
になりやすい。

補給されたトナーを現像剤と撹拌混合する性能を向上
させるために、実公56−5102のように螺施状の翼を有す
る撹拌混合部材に、軸方向に延びるリニヤフィンを付加
したものがある。

このようにして撹拌混合の性能を向上させることがで
きるが、リニヤフィンの占める断面積が大きいため、現
像剤にかかる機能的負荷が大きく、現像剤の寿命が短く
なるという問題があった。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、撹拌混合部材の撹拌混合性能を向上
させるとともに、必要な個所にだけ、撹拌補助部材を負
荷し、現像剤にかかる負荷を最小限に抑え、現像剤の長
寿命化を達成することにある。

〔発明の概要〕

上記の目的は、トナーとキャリアを主成分とする現像
剤を収容する現像剤収容容器と、前記現像剤収容容器内
にトナーを補給するトナー補給部と、回転可能に軸支さ
れ、前記現像剤を記録体に向けて供給搬送する現像スリ
ーブと、前記現像剤収容容器内の下部において回転可能
に軸支され、前記トナー補給部から補給されたトナー
と、前記現像スリーブから戻された現像剤とを撹拌混合
させる撹拌混合部材とを備えた現像装置において、前記
撹拌混合部材を、回転軸の外周に螺施状に設けられた翼
と、該翼をなす螺施に対し１ピッチにおきに設けられた
撹拌補助部材とからなる構成とし、前記構成からなる２
本の撹拌混合部材を、前記現像剤収容容器内の下部にお
いて平行に、且つ一方の撹拌混合部材の撹拌補助部材に
対し、他方の撹拌混合部材の撹拌補助部材が千鳥配置と
なるように設けるとともに、２本の撹拌混合部材間に仕
切り部材を設けることにより達成される。

〔発明の実施例〕

本発明を電子写真法を用いるレーザープリンタに適し
た実施例を以下説明する。

現像剤収容容器１底部には撹拌補助部材２を付加した
回転軸に螺旋状の翼を有する２本の撹拌混合部材３、４
が設けられている。２本の撹拌混合部材の位置関係は、
水平方向に対して撹拌混合部材４が撹拌混合部材３の上
方10゜の位置にあり、現像剤を撹拌、混合しながら現像
スリーブまで現像剤を搬送する。

現像スリーブ５の表面は金属粒子融着、溝加工等の表
面処理が施されている。内部には複数の磁極を持つ永久
磁石が内在されており、矢印方向に回転しながら現像剤
６を吸着、搬送し、搬送方向に設けられた規制部材７に
よって一定の高さに規制され、現像スリーブ５により感
光体８まで搬送する。感光体８上には帯電器９のコロナ
放電により表面を均一に帯電されたのち半導体レーザ
ー、LED等の光源10により潜像が形成される。感光体８
上の潜像に搬送された現像剤はトナーのみ感光体８に付
着し、現像を終えた現像剤はスクレーパ11で現像スリー
ブ５から、かき落とされ再び撹拌混合が行なわれる。

規制部材７で規制された残りの現像剤は傾斜案内板12
により予備撹拌部材13に運ばれる。

トナーホッパ14は現像剤収容容器１の上部に設けられ
ており、現像剤中のトナー濃度が一定レベル以下になっ
たとき、トナーフィードロール15を駆動し、トナー16を
予備撹拌部材13上に投入する。このとき、補給されたト
ナーは、傾斜案内板12上から運ばれて来る現像剤と予備
撹拌された後、撹拌混合部材３、４により撹拌混合を行
なうため、より効果的な混合性能が得られる。

この傾斜案内板12上を流れる現像剤は、現像スリーブ
５内の磁極N2から受ける磁力のため、流れが悪くなる傾
向がある。このため、傾斜案内板12は、アルミ、ステン
レスのような非磁性体からなり、磁極N2からの磁力を弱
めるように、非磁性体の磁器遮断部材17を有している。
ここで、N2の磁力が500Gauss以下、傾斜案内板12上の磁
力が50Gauss以下であるとき、傾斜案内板12上を流れる
現像剤は、N2の磁力の影響を受けることなく、流れるこ
とができ、その結果、補給されたトナーが混入し易くな
り、予備撹拌も良好に行なうことができる。

この傾斜案内板12、磁器遮断部材17には、現像剤の片
寄り、不均一、流量を調整できるように分流調整穴18、
ガイド板19、仕切り板20等を取り付けるとよい。

仕切り板21は、補給されたトナーが撹拌混合部材４上
に運ばれ、浮遊して直接現像スリーブ５に搬送されるの
を防ぐためのもので、これよりトナーを現像剤中に確実
に混入することができる。

仕切り板22は、左右の撹拌混合部材３、４の間に設け
られており、トナーを補給直後、混合撹拌が十分行なわ
れず、帯電の不十分なトナーや前記浮遊トナーが現像ス
リーブ５に搬送されるのに防いだり、現像剤の淀みを防
止するのに有効である。この仕切り板22は、搬送の片
寄、不均一を防ぐため、必要に応じて、通路を設けても
よい。実験によれば現像剤の上層部5mm程度の深さにま
で仕切られていれば上述目的を達することができた。

また、仕切り板22の下部先端が撹拌混合部材３、４の
上面より深く仕切られているときには、現像剤収容容器
１の仕切り板22下端と対向させて設けられた凹部を省略
でき、形状の簡素化が可能となる。さらに、このとき撹
拌混合部材４を上方に５〜25゜傾けると現像剤の滞留を
より少なくでき好ましい。撹拌混合部材４を上方に傾斜
させることは前記凸部を有するときにも有効で、現像装
置の設定時の傾きに対する搬送安定裕度を広げることが
できる。

仕切り板20は、分流調節穴18から落下する現像剤を確
実に容器内の所望する場所に戻すためのもので、２本の
撹拌混合部材３、４のどちらか一方又は両方に落下せし
める。このように傾斜案内板12上を経て還流する現像剤
の一部を分流せしめて容器内に戻すことにより、現像剤
収容容器内の現像剤のレベルを均一化することができる
のみならず、浮遊トナーの発生を防ぐことができる。

実験によると第１図のごとく傾斜案内板12上を流れる
現像剤をトナー補給部と撹拌混合部材４の一方とに分流
した場合、よい結果が得られた。

以上のように、第１図に示した本実施例により、撹拌
混合の性能を向上させ、高品位な画像を安定して得るこ
とができる。

以下に各機構部について詳しく説明する。

第２図（ａ）（イ）は、板金加工した撹拌補助部材２
を撹拌混合部材の回転軸23に取り付けたものである。

撹拌混合部材３、４は、現像剤収容容器１底部におい
て、互いに逆方向に回転しているため、第２図（ｂ）の
ように、撹拌補助部材２は１ピッチより小さいものを、
螺旋の１ピッチおきに、左右２本の撹拌混合部材３、４
に対して交互（千鳥配置）になるように取り付けるのが
好ましい。このようにすると現像剤にかかる負荷が軽減
できる上、２本の撹拌混合部材３、４の撹拌効果が及ぶ
領域のバランスを良好にとることができる。

また、撹拌補助部材２の取り付け位置は、現像剤の搬
送方向に対して、螺旋のピッチの下流側つまり、相元側
がよい。下流側に取り付けると搬送する際機械的撹拌を
より与えることができるので好都合である。

また撹拌補助部材２の形状としては、この他に第２図
（ａ）（ロ）のように山形に折り曲げたもの、（ハ）の
ように角形の部材を取り付けたもの、あるいは（ニ）の
ように一体加工したものが考えられるが、形状として
は、このようなものに限定されず、機械的撹拌を付与で
きるものであれば効果を上げることができる。

撹拌混合部材の材質は、金属に比べ動摩擦係数が小さ
くプラスチックが良く、しかも、トナーの組成樹脂、帯
電制御剤と帯電系列を選んでポリカーボネート、ABS
（アクリルニトリルブタジエン共重合体）、ポリアミ
ド、アクリルのようなプラスチックまたは、これらをコ
ーティングしたものにすると、トナーの帯電性をより高
め、現像剤の負荷を軽減できたので現像剤の長寿命化が
達成できる。トナーの帯電性安定、現像剤の長寿命化に
つながる。

動摩擦係数は鋼に対して0.4以下、トナーの樹脂に対
して0.3もしくは0.25以下であるもの（例えばABS、ポリ
カーボネートのようなものが良い。またトナー樹脂との
相溶性を考慮すると、両者の溶解度パラメータ（SP値）
が 以上離れているものがよい。摩擦係数や帯電系列、溶解
度係数については、撹拌混合部材のみならず、現像剤収
容容器も同様の材質にするのが好ましいが、金属の場合
は、キャリアに蓄積された電荷を放電させるために接地
するのがよい。

さらにモールド加工のように撹拌混合部材と撹拌補助
部材を一体で製造するときには低コストにできる長所が
ある。

一方プラスチックの場合、熱伝導率が小さいので、現
像剤の温度上昇が金属の場合に比べて大きくなる傾向が
ある。これを抑えるには現像剤収容容器の底面を空冷な
どで冷却したり、撹拌混合部材３、４の基体を金属と
し、この表面をプラスチックコーティングしたり或は、
熱伝導性のよいフィラを混合したプラスチックを撹拌混
合部材として用いるとよい。実験によれば、トナー樹脂
としてスチレンアクリル、或はポリエステルを主成分と
し、負帯電に制御されたものを用いたとき撹拌混合部
材、撹拌混合補助部材、または現像剤収容容器としてAB
Sまたはポリカーボネートが製造上の問題を含めて最も
良い結果を得た。

撹拌補助部材２は、螺旋の１ピッチおきに取り付けた
が、撹拌混合部材の１本当りに取り付ける数は限定され
ない。

また上記構造と併合して補給したトナーの帯電性を高
めるため、トナー補給時に撹拌混合部材の駆動回転数を
高める方式、また軸方向の不均一を抑えるため螺旋のピ
ッチを変える方式と併用することで、より一層効果を上
げることができる。

このような構造にした場合には、従来の、撹拌混合部
材のみにより撹拌する方式と比較して、撹拌補助部材を
付加することで、機械的に撹拌を行なう範囲を拡大する
ことができ、撹拌混合の性能を向上することができる。

第３図は、トナー補給を行なったときの帯電量の時間
的変化を撹拌混合部材の有無により比較した図である。
飽和帯電量の約90％に達する時間（帯電飽和時間）を、
撹拌補助部材２の有無により比較すると、撹拌補助部材
２が無い場合は、約１分であるのに対して、撹拌補助部
材２がある場合、約20秒となり、帯電が飽和に達する時
間が短くなり、トナーの帯電性の良好な状態で現像が行
なわれるため、かぶり、トナー飛散時の不具合を生じる
ことがない。

第４図は仕切り板22の形状を示したもので、（ａ）は
通路の加工を施していないものである。第４図（ｂ）
は、搬送の片寄り、不均一を防ぐため、通路24を設けた
もので、第４図（ｃ）は、上面から通路24と撹拌補助部
材２の位置関係を表わしたものである。この通路24は撹
拌補助部材２の位置と対応しており、左右の現像剤が互
いに移動できるようになっている。

このように通路24を設けることによって、左右のトナ
ー濃度、現像剤量が異なるとき、左右の現像剤が通路を
通過して移動するため、左右の均一混合を促進し、現像
剤の片寄りや負荷を軽減することができる。

第５図（ａ）は、傾斜案内板12、磁気遮断部材17の外
観を表わしたものである。傾斜案内板12上を流れる現像
剤を一部、撹拌混合部材４に分流するように分流調整穴
18を設けている。

螺旋状の撹拌混合部材で、撹拌混合を行ない軸方向に
搬送する場合、軸方向に不均一が起こりやすい、すなわ
ち現像剤を搬送する上流側では現像剤量が少なくなり、
下流側では多くなる。

この軸方向の現像剤の片寄りを防ぐため、ガイド板19
を取り付け、傾斜案内板12上を流れる現像剤を上流側に
戻すようにするとよい。或は穴の大きさを調整してもよ
い。

これにより現像剤の片寄り、不均一防止、撹拌混合の
性能を向上させることができる。

第５図（ｂ）は、磁気遮断部材17を用いる他に磁極N2
との間に空間を形成するように板金加工したものであ
る。磁気遮断部材17を設ける代わりに、磁極N2との間に
空間27を設けることにより、傾斜案内板上12の現像剤に
かかる磁力を弱めることができる。

第６図は、その他の実施例を示すもので、現象スリー
ブ５、撹拌混合部材３、トナーホッパ14、規制部材７、
傾斜案内板12、スクレーパ11、予備撹拌部材13は上記実
施例と同様に構成されているが撹拌混合部材３、４の位
置関係は水平である。

この実施例においては、撹拌混合部材３で撹拌混合を
行なった後、回転軸に水平の羽根を有する搬送羽根車25
により現像スリーブ５に現像剤を搬送するようにし、ま
た傾斜案内板12として、現像スリーブ５との間に空間を
有するように板金加工したものを用いたものである。

この場合にも分流調整穴18を設けるのが好ましい。ま
たトナー供給部近くの撹拌混合部材の上方には混合不十
分なトナーが分離、浮遊した状態で搬送羽根車25で現像
スリーブ５に搬送されないように、仕切り板26を設ける
のが好ましい。

なお、上記実施例においては、現像装置の構成を第１
図および第６図に沿って説明してきたが、現像スリーブ
の回転方向、現像スリーブの本数、撹拌混合部材の形
状、撹拌補助部材の形状、傾斜案内板の形状、仕切り板
構造等は、これらに限定されるものではない。

〔発明の効果〕

以上述べたように、本発明によれば、撹拌混合部材
を、回転軸の外周に螺旋状に設けられた翼と、該翼をな
す螺旋に対し１ピッチおきに設けられた撹拌補助部材と
からなる構成とし、前記構成からなる２本の撹拌混合部
材を、前記現像剤収容容器内の下部において平行に、且
つ一方の撹拌混合部材の撹拌補助部材に対し、他方の撹
拌混合部材の撹拌補助部材が千鳥配置となるように設け
たので、撹拌混合時に現像剤にかかる負荷を軽減するこ
とができる。また、２本の撹拌混合部材間を仕切る仕切
り部材を設けたので、各撹拌混合部材の領域における撹
拌効果のバランスを整えることができ、より均一な撹拌
混合を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例を示す現像装置の断面図。 第２図（ａ）は、本発明で使用する撹拌補助部材の形状
を表わした図、第２図（ｂ）は、本発明で使用する撹拌
補助部材の取り付け位置の説明図。 第３図は、帯電量の時間的変化を撹拌補助部材の有無に
より比較した図。 第４図（ａ）は、仕切り板ｃの外観図、第４図（ｂ）
は、通路の加工を施した仕切り板ｃの外観図、第４図
（ｃ）は、撹拌補助部材の仕切り板ｃの通路との位置関
係を表わした図。 第５図（ａ）、（ｂ）は、傾斜案内板の外観図。 第６図は、その他の実施例を示す現像装置の断面図。 図において、１は現像剤収容容器、２は撹拌補助部材、
3,4は撹拌混合部材、５は現像スリーブ、６は現像剤、
７は規制部材、８は感光体、９は帯電器、10は光源、11
はスクレーパ、12は傾斜案内板、13は予備撹拌部材、14
はトナーホッパ、15はトナーフィードロール、16はトナ
ー、17は磁気遮断部材、18は分流調整穴、19はガイド
板、20,21,22,26は仕切り板、23は回転軸、24は通路、2
5は搬送羽根車、27は空間である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 藤沼 善隆 茨城県勝田市武田1060番地 日立工機株 式会社内 (72)発明者 滝沢 昭 茨城県勝田市武田1060番地 日立工機株 式会社内 審査官 小牧 修 (56)参考文献 特開 昭63−34567（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−24266（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−9765（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−29976（ＪＰ，Ａ) 実開 平１−139258（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭62−2060（ＪＰ，Ｕ) 特公 昭56−5102（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G03G 15/08 - 15/095

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】トナーとキャリアを主成分とする現像剤を
   収容する現像剤収容容器と、前記現像剤収容容器内にト
   ナーを補給するトナー補給部と、回転可能に軸支され、
   前記現像剤を記録体に向けて供給搬送する現像スリーブ
   と、前記現像剤収容容器内の下部において回転可能に軸
   支され、前記トナー補給部から補給されたトナーと、前
   記現像スリーブから戻された現像剤とを撹拌混合させる
   撹拌混合部材とを備えた現像装置において、 前記撹拌混合部材を、回転軸の外周に螺施状に設けられ
   た翼と、該翼をなす螺施に対し１ピッチおきに設けられ
   た撹拌補助部材とからなる構成とし、前記構成からなる
   ２本の撹拌混合部材を、前記現像剤収容容器内の下部に
   おいて平行に、且つ一方の撹拌混合部材の撹拌補助部材
   に対し、他方の撹拌混合部材の撹拌補助部材が千鳥配置
   となるように設けるとともに、２本の撹拌混合部材間に
   仕切り部材を設けたことを特徴とする現像装置。