JP3343044B2

JP3343044B2 - 現像装置

Info

Publication number: JP3343044B2
Application number: JP898497A
Authority: JP
Inventors: 洋巽; 淳志井上; 伸之東
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1997-01-21
Filing date: 1997-01-21
Publication date: 2002-11-11
Anticipated expiration: 2017-01-21
Also published as: JPH10207216A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は電子写真により画像
形成を行う複写機・プリンタ・ファクシミリ等に応用可
能である現像装置で、特に一成分現像剤使用の現像装置
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】電子写真方式による画像形成装置におい
て、静電潜像を現像する乾式現像装置としては、従来か
らトナーとキャリアとからなる現像剤を使用した二成分
現像法が広く用いられている。二成分現像法の代表的な
ものは、磁界発生手段によりキャリアを穂立ちさせ、キ
ャリアの表面上に保持されたトナーで現像を行う磁気ブ
ラシ現像法が主流である。このようなトナーとキャリア
とを用いた磁気ブラシ現像法は充分に実用に耐えるもの
であるが、最近になって装置の小型化や、メンテナンス
の容易さなどから、トナーのみからなる一成分現像剤を
使用する一成分現像法が広く検討されている。

【０００３】従来より、一成分現像剤（以下、単に現像
剤と称する）を用いた現像装置として、現像剤担持体に
現像剤供給部材を近接もしくは接触配置された現像装置
が知られている。上記現像装置は、例えば、図９に示す
ように、感光体６１と対向して設けられ表面に現像剤を
付着して搬送することができる現像剤担持体６２と、現
像剤担持体６２上の現像剤を規制し薄層化する現像剤規
制部材６４と、現像剤担持体６２に現像剤を供給する現
像剤供給ローラ６３と、現像剤担持体６２に供給する現
像剤を貯留するホッパー６５とを備えている。

【０００４】このような現像装置では、現像剤供給ロー
ラ６３が現像剤担持体６２と接触もしくは近接して回転
することにより、ホッパー６５内の現像剤が現像剤担持
体６２に安定して供給され、現像剤規制部材６４によっ
て均等な薄層が形成される。薄層化された現像剤は、現
像剤担持体６２が回転することにより、上記現像剤担持
体６２と上記感光体６１とが接触する現像領域に搬送さ
れ、この現像領域で現像剤が感光体上の潜像に転移して
該潜像が可視化される。

【０００５】このような一成分現像剤を用いた現像装置
で高速複写や高濃度画像を行う場合、現像剤担持体６２
の表面の現像剤が大量に消費されるため、現像剤を効率
良く供給することが重要となる。

【０００６】現像剤の供給能力を高めるために、例え
ば、特公平６−１６２１０号公報では、特にスポンジロ
ーラなどの発砲弾性体からなる現像剤供給ローラを使用
し、現像ローラと接触、回転させて現像剤を効率良く現
像ローラに供給する技術が開示されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記従来の
構成では、現像剤供給ローラと現像ローラを接触させる
ことによる現像剤ストレスと、上記現像剤供給ローラに
円筒状のローラを使用し、回転する局面で回転方向のみ
の押圧力で現像剤の粉体を搬送しているため、現像剤は
現像ローラの軸方向中心側よりも、その両端により多く
集まる傾向がある。このため、濃度勾配の生じない均一
な現像剤供給ができなくなり、濃度ムラなどの画像形成
上で不都合が生じやすくなるという問題点が生じる。ま
た、前述の如く現像ローラの両端により多く現像剤が集
まるという事から、現像剤のシール効果を強化する必要
があるという問題点も生じる。さらに、現像剤の搬送方
向が一方向であるため現像剤の凝集も生じやすくなる等
の問題点も挙げられる。

【０００８】前述の問題点を回避する手段として、現像
剤の搬送にスクリュー部材や回転軸にらせん状の搬送翼
を設けた部材を使用したものがあり、これらは、現像剤
を両端側より軸方向中心側に向けて搬送させて濃度ムラ
を押さえている（特開平５−７２８９４号公報，特開平
６−３０１２８６号公報等）。

【０００９】しかし、この種の手法では、いずれも構造
が複雑となり、その複雑な部材に起因した濃度勾配が新
たに生じるという問題点や、また、らせん状部材を回転
させることにより現像剤を搬送するものでは、小さな部
材で現像剤を搬送することができるが、現像剤に大きな
ストレスを加えることになり、外添剤の剥離や変形によ
る劣化が生じ、現像剤の帯電特性が変化するという問題
点が生じる。

【００１０】本発明は、上記の問題点を解決するために
なされたもので、その目的は、簡単な構成で現像剤に大
きなストレスを与える事なく現像剤の凝集を抑え、現像
剤担持体に軸方向に偏りなく均一した現像剤を供給でき
る現像剤供給ローラを具備し、濃度勾配の生じにくい画
像を得ることができる現像装置を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明にかかる現像装置
は、現像剤貯留部に貯留された現像剤を現像剤担持体に
よって搬送し、静電潜像担持体の表面に形成された静電
潜像に上記現像剤を付着させて上記静電潜像を顕像化す
る現像装置において、上記現像剤貯留部内に、上記現像
剤担持体に現像剤を供給する複数の現像材供給ローラが
上記現像材担持体に近接して設けられ、上記各現像剤供
給ローラは、一方の端部直径が他方の端部直径より大き
い略円錐形状をしており、現像剤供給ローラの回転軸が
略平行で且つ太い方の端部と細い方の端部とが互いに対
向するように配置されている現像剤供給ローラの組を少
なくとも１つ以上備えていることを特徴としている。

【００１２】上記の構成によれば、上記現像剤担持体に
現像剤を供給する現像剤供給ローラは、一方の端部直径
が他方の端部直径より大きい略円錐形状をしている。こ
のため、現像剤貯留部内の現像剤は、上記現像剤供給ロ
ーラの回転によって、現像剤担持体に向かう方向だけで
なく、上記現像剤供給ローラの回転軸方向にも、太い方
の端部から細い方の端部へと向かう方向に搬送力を受け
る。

【００１３】このとき、２本の現像剤供給ローラが、回
転軸が平行で且つ太い方の端部と細い方の端部とが互い
に対向するように配置されており、回転軸方向に搬送さ
れる現像剤は、細い方の端部よりも太い方の端部で多く
搬送されるので、上記現像剤供給ローラの端部側から中
心部へ搬送される。

【００１４】これにより、現像剤担持体の軸方向にわた
って、安定で均一な現像剤の供給が可能となり、濃度勾
配のない安定した高品位な複写画像を得ることができ
る。

【００１５】本発明にかかる現像装置は、上記の構成に
加えて、上記現像剤供給ローラの組を２組以上とし、上
記現像剤供給ローラの異なる組が１本の現像剤供給ロー
ラを共有することを特徴としている。

【００１６】本発明にかかる現像装置は、上記の構成に
加えて、上記現像剤供給ローラの組を形成する２本の現
像剤供給ローラは、それぞれが逆方向に回転することを
特徴としている。

【００１７】

【発明の実施の形態】本発明の実施の一形態について図
１ないし図８に基づいて説明すれば、以下の通りであ
る。

【００１８】本実施の形態に係る現像装置は、図１に示
すように、静電潜像担持体としてのドラム形状の感光体
１と、現像剤を貯留する現像剤貯留部としてのホッパー
２を有しており、さらに上記ホッパー２の内部には、現
像剤担持体としての現像ローラ３と、該ホッパー２内に
貯留された現像剤を上記現像ローラ３に供給するための
現像剤供給ローラ４・５とが備えられている。また、上
記ホッパー２には、上記現像ローラ３の表面に圧接さ
れ、現像剤付着量を規制することで上記現像ローラ３の
表面に現像剤の薄層を形成する現像剤規制部材６が取り
付けられている。

【００１９】上記ホッパー２には、現像剤を供給するた
めのトナー供給口が設けられており、該トナー供給口の
付近において、ホッパー２の外側に感光体１が配置さ
れ、ホッパー２の内側に現像ローラ３が配置される。上
記感光体１および現像ローラ３は、お互いに接触しなが
ら回転し、その接触部分では滑りが生じないようになっ
ている。また、ホッパー２内では、現像ローラ３の横付
近に現像剤供給ローラ４・５がほぼ上下に並び、且つ互
いに接近して配置されており、該現像剤供給ローラ４・
５がお互い逆の方向（図１において、現像剤供給ローラ
４は矢印Ａの方向、現像剤供給ローラ５は矢印Ｂの方
向）に回転することにより、ホッパー２内の現像剤が、
現像ローラ３へ向かう方向へ搬送される。

【００２０】上記現像ローラ３に付着した現像剤は、現
像ローラ３の回転によりホッパー２の外へ搬送され、該
現像剤は現像剤規制部材６によってその一部がかき落と
され現像ローラ３の表面には厚さの均一な現像剤の薄層
が形成される。現像ローラ３表面に形成された現像剤の
薄層は、該現像ローラ３と感光体１との接触時に、感光
体１の表面に形成された静電潜像に付着し、該静電潜像
を顕像化する。

【００２１】上記二つの現像剤供給ローラ４・５は回転
軸周りに、例えば、現像剤の搬送性が良好なスポンジロ
ーラなどの発砲弾性体で覆われている。また、その外径
形状は一端の径と他端の径が異なり、上記一端から上記
他端に向けて径がほぼ連続的に変化する円錐形状となる
ように成形されている。すなわち、現像剤供給ローラ４
は、径の大きい方の端部（以下、大径端部と称する）の
直径がＣ₁、径の小さい方の端部（以下、小径端部と称
する）の直径がＣ₂であり、Ｃ₁＞Ｃ₂である。また、現
像剤供給ローラ５は、大径端部の直径がＤ₁、小径端部
の直径がＤ₂であり、Ｄ₁＞Ｄ₂である。

【００２２】上記二つの現像剤供給ローラ４・５は、図
２に示すように、回転軸が平行で、且つ大径端部と小径
端部とがそれぞれ対向するように配置される。このよう
に配置された状態で現像剤供給ローラ４・５が、それぞ
れ逆の向きに回転すると、上記現像剤供給ローラ４・５
の間の現像剤がその回転方向すなわち上記現像ローラ３
（図１参照）に向かう方向に搬送されるだけでなく、軸
に沿って現像剤供給ローラの大径端部から小径端部へ向
かう方向にも現像剤の搬送力が作用する。すなわち、現
像剤供給ローラ４の付近の現像剤は矢印Ｃの方向に搬送
力を受け、現像剤供給ローラ５の付近の現像剤は矢印Ｄ
の方向に搬送力を受ける。

【００２３】上述のように、現像剤供給ローラの大径端
部から小径端部に向かう方向にも現像剤の搬送力が作用
するのは以下の理由による。

【００２４】上記配置の２本の現像剤供給ローラ４・５
が回転した場合、図３に示すように、該現像剤供給ロー
ラ４・５の間にある現像剤は、現像剤供給ローラ４・５
の２本の回転軸を含む平面に対して略垂直な方向に搬送
力Ｆ’を受ける。このとき、各現像剤供給ローラ４・５
の円錐面付近にある現像剤粒子７は、上記搬送力Ｆ’と
略平行な方向に搬送力Ｆを受ける。

【００２５】上記搬送力Ｆが現像剤粒子７を現像剤供給
ローラ４・５に押しつける方向に作用する場合には、図
４に示すように、搬送力Ｆは、現像剤供給ローラ４・５
の円錐面の母線方向の分力Ｆ₁、上記円錐面の横断面で
ある円の接線方向の分力Ｆ₂、および上記母線を接線と
する円錐側面の接面に対する法線方向の分力Ｆ₃に分割
される。このとき、上記分力Ｆ₁は現像剤供給ローラ４
・５の大径端部から小径端部へ向かう方向へ作用するの
で、現像剤供給ローラ４・５の円錐面付近にある現像剤
粒子７は、現像剤供給ローラ４・５の大径端部から小径
端部に向かう方向に搬送される。

【００２６】また、現像剤供給ローラ４・５の上側で
は、現像剤の自重により、現像剤粒子７を現像剤供給ロ
ーラ４・５に押しつける方向に作用する力が働く。この
場合も、上述の理由により、現像剤供給ローラ４・５の
円錐面の母線方向の分力が、現像剤供給ローラ４・５の
大径端部から小径端部へ向かう方向へ作用するので、現
像剤粒子７は、現像剤供給ローラ４・５の大径端部から
小径端部に向かう方向に搬送される。

【００２７】このとき、現像剤供給ローラの小径端部側
では、上記の作用により現像剤は、回転軸方向において
中心部から端部へ搬送されるが、軸方向に搬送される現
像剤の量は、現像剤供給ローラの表面積にほぼ比例する
ため、対向するように配置されたもう一方の現像剤供給
ローラの大径端部における現像剤の搬送量の方が多くな
り、全体として、ホッパー２内の現像剤は、現像剤供給
ローラ４・５の回転軸方向において端部から中心部へ搬
送される。

【００２８】尚、本実施の形態では、大径端部と小径端
部とが対向するように配置された２本の円錐形状の現像
剤供給ローラからなる組み合わせは１組だけであるが、
これを複数組とすることも可能である。上記現像剤供給
ローラの組み合わせを２組以上とする場合には、ある１
本の現像剤供給ローラを異なる組で共有しても良い。こ
の場合、例えば、各現像剤供給ローラの円錐面のテーパ
をそれぞれ設定することにより、現像剤供給ローラの本
数が奇数であっても軸方向の現像剤の搬送量を調節でき
る。

【００２９】また、図５に示すように、１本のみの現像
剤供給ローラ８を用いてもよい。このとき、上記現像剤
供給ローラ８は、現像ローラ３の横付近に、該現像ロー
ラ３と近接して配置される。

【００３０】１本の現像剤供給ローラ８のみを用いる場
合には、用いられる現像剤供給ローラ８は、図６に示す
ように、端部における径が大きく中心部の径が小さい２
つの円錐台をつなぎ合わせた形状となる。すなわち、現
像剤供給ローラ８は、中心部の径が最も小さく、中心か
ら両端部にかけて除々に径が大きくなる円錐形状の２つ
の円錐領域８ａ・８ａを有する。上記２つの円錐領域８
ａ・８ａの大径端部の径Ｅ１およびＥ３はほぼ等しく、
さらに、中心部分の直径（円錐領域８ａの小径端部の
径）をＥ２とすると、Ｅ１＞Ｅ２、Ｅ３＞Ｅ２である。

【００３１】上記現像剤供給ローラ８を一方向、例え
ば、図５中の矢印Ｂの方向に回転させることにより、図
２に示した現像剤供給ローラ４・５を用いる場合と同様
に、回転方向だけでなく、軸方向においてその両端から
中心方向に現像剤搬送力が作用し、軸方向に均一で凝集
の生じない安定した現像剤の供給が可能となる。

【００３２】また、上記現像剤供給ローラ８の代わり
に、図７または図８に示されるような現像剤供給ローラ
９または１０を用いることもできる。図７に示される現
像剤供給ローラ９は、その中心部に径が変化しない円筒
領域９ｂを有しており、上記円筒領域９ｂの両端には、
中心側から端部側にかけて除々に径が大きくなる円錐形
状の２つの円錐領域９ａ・９ａを有している。尚、上記
現像剤供給ローラ９においては、円筒領域９ｂの径と円
錐領域９ａの小径端部の径とは等しくなっている。上記
構成によっても、上記円錐領域９ａ・９ａにおいて回転
軸に沿って端部から中心部へ向かう方向（図７中の矢印
Ｃ、Ｄ）に現像剤の搬送力が働く。この場合、上記円筒
領域９ｂで現像剤が現像ローラ３の方に送り出されると
同時に、この円筒領域９ｂで現像剤の搬送の流れが変化
するため、現像剤のより充分な攪拌が可能となる。

【００３３】さらに、図８に示される現像剤供給ローラ
１０は、その中心部に径が変化しない攪拌部材１０ｂを
有しており、上記攪拌部材１０ｂの両端には、中心側か
ら端部側にかけて除々に径が大きくなる円錐形状の２つ
の円錐領域１０ａ・１０ａを有している。尚、上記現像
剤供給ローラ１０においては、攪拌部材１０ｂの径は円
錐領域１０ａの小径端部の径に比べ大きくなっている。
この場合、攪拌部材１０ｂの旋回半径が円錐領域１０ａ
の小径端部の半径よりも大きいため、現像剤の攪拌効率
が上がり、現像剤の凝集を抑えることができる。

【００３４】尚、本実施の形態においては、上記現像剤
供給ローラ８ないし１０を１本のみ用いる場合を示して
いるが、複数本設けることもできる。また、現像剤供給
ローラを複数本設ける場合には、現像剤供給ローラ８な
いし１０を任意に組み合わせて用いてもよい。さらに、
本実施の形態で述べた現像剤供給ローラ４・５または現
像剤供給ローラ８ないし１０における円錐形状部分は、
完全な円錐形状を有する必要はなく、曲線形状の母線を
有する略円錐形状でもよい。

【００３５】また、上記構成に加えて、２本の現像剤供
給ローラにバイアスを印加することも考えられる。この
場合、現像剤への電荷注入が可能となり、現像剤にプリ
チャージを行った後に現像ローラに現像剤を搬送するこ
とも可能となる。例えば、図１に示す構造で、現像剤供
給ローラ４・５に印加するバイアス電圧をそれぞれ
Ｖ₁、Ｖ₂とし、現像ローラ３に印加するバイアス電圧を
それぞれＶ₃とする。

【００３６】ここで、現像剤の帯電極性を正として考え
ると、上記印加バイアス電圧の極性を共に正とし、Ｖ₁
＜Ｖ₂、またはＶ₁＞Ｖ₂とすることで、現像剤供給ロー
ラ４・５の間で電荷注入が行われる。さらに、Ｖ₁＞
Ｖ₃、Ｖ₂＞Ｖ₃とすることで、現像剤供給ローラ４・５
と現像ローラ３との間で生じる静電的な力が加わり、現
像剤がより効率よく現像ローラ３の方に供給される。

【００３７】以上の構成により、本実施の形態に係る現
像装置は、現像剤供給ローラが円錐領域を有することに
よって、現像剤が上記円錐領域の大径端部側から小径端
部側へ搬送される。すなわち、ホッパー２の現像剤は、
現像ローラ３へ向かう方向へ搬送されるだけでなく、現
像剤供給ローラの回転軸方向に端部から中心部へ搬送さ
れるので、軸方向に均一な現像剤の供給が可能となる。
また、ホッパー２の現像剤が現像剤供給ローラの回転軸
方向に端部から中心部へ搬送されるので、現像剤がホッ
パー２の端部に多く集まるといった現象が回避できるの
で、現像剤の漏れを防止するためのシールの信頼性が向
上する。

【００３８】また、本実施の形態に係る上記現像装置で
は、現像剤粒子７を現像剤供給ローラに押しつける力の
一部が、上記現像剤粒子７を現像剤供給ローラの軸方向
に搬送する搬送力に変換されるため、ホッパー２内の現
像剤に与えられるストレスが軽減し、現像剤の凝集が抑
えられる。さらに、例えば、らせん状部材の回転によっ
て軸方向の現像剤の搬送を行う従来の現像装置と比較し
て、現像剤のストレスが更に小さくなり、現像剤の凝集
が抑えられる。

【００３９】また、２本の現像剤供給ローラを用いて現
像剤の搬送を行う場合、該現像剤供給ローラの回転方向
を逆にし、ホッパー２内の現像剤が、現像ローラ３へ向
かう方向へ搬送されるようにすることで、現像剤の凝集
を抑えることができる。すなわち、近接して設けられた
２本の現像剤供給ローラの間を現像剤が確実に通過でき
るため、現像剤の凝集が解された後に、現像剤を現像ロ
ーラ側に搬送することができる。

【００４０】

【発明の効果】以上のように、本発明にかかる現像装置
は、現像剤貯留部に貯留された現像剤を現像剤担持体に
よって搬送し、静電潜像担持体の表面に形成された静電
潜像に上記現像剤を付着させて上記静電潜像を顕像化す
る現像装置において、上記現像剤貯留部内に、上記現像
剤担持体に現像剤を供給する複数の現像材供給ローラが
上記現像材担持体に近接して設けられ、上記各現像剤供
給ローラは、一方の端部直径が他方の端部直径より大き
い略円錐形状をしており、現像剤供給ローラの回転軸が
略平行で且つ太い方の端部と細い方の端部とが互いに対
向するように配置されている現像剤供給ローラの組を少
なくとも１つ以上備えている構成である。

【００４１】それゆえ、現像剤貯留部内の現像剤は、上
記現像剤供給ローラの回転によって、現像剤担持体に向
かう方向だけでなく、上記現像剤供給ローラの回転軸方
向にも、太い方の端部から細い方の端部へと向かう方向
に搬送力を受ける。

【００４２】これにより、現像剤担持体の軸方向にわた
って、安定で均一な現像剤の供給が可能となり、濃度勾
配のない安定した高品位な複写画像を得ることができる
という効果を奏する。さらに、現像剤貯留部内の現像剤
が現像剤供給ローラの回転軸方向に端部から中心部へ搬
送されるので、現像剤が現像剤貯留部の端部に多く集ま
るといった現象が回避でき、現像剤の漏れを防止するた
めのシールの信頼性が向上するという効果を併せて奏す
る。

【００４３】上記の現像装置において、上記現像剤供給
ローラの組を２組以上とし、上記現像剤供給ローラの異
なる組が１本の現像剤供給ローラを共有する構成として
もよい。

【００４４】上記の現像装置において、上記現像剤供給
ローラの組を形成する２本の現像剤供給ローラは、それ
ぞれが逆方向に回転する構成としてもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態を示すものであり、現像装
置の構成を示す概略構成図である。

【図２】上記現像装置に使用される現像剤供給ローラの
一例を示す斜視図である。

【図３】上記現像剤供給ローラの回転時に作用する搬送
力を示す説明図である。

【図４】上記現像剤供給ローラ上の現像剤粒子に作用す
る力を示す説明図である。

【図５】本発明の他の実施形態を示すものであり、現像
装置の構成を示す概略構成図である。

【図６】上記現像装置に使用される現像剤供給ローラの
一例を示す斜視図である。

【図７】上記現像装置に使用される現像剤供給ローラの
他の例を示す斜視図である。

【図８】上記現像装置に使用される現像剤供給ローラの
さらに他の例を示す斜視図である。

【図９】従来の現像装置の構成を示す概略構成図であ
る。

【符号の説明】

１感光体（静電潜像担持体）２ホッパー（現像剤貯留部）３現像ローラ（現像剤担持体）４・５・８〜１０現像剤供給ローラ８ａ〜１０ａ円錐領域９ｂ円筒領域１０ｂ攪拌部材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開平７−36279（ＪＰ，Ａ) 特開平６−258933（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G03G 15/08 501 G03G 15/08 507

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】現像剤貯留部に貯留された現像剤を現像剤
担持体によって搬送し、静電潜像担持体の表面に形成さ
れた静電潜像に上記現像剤を付着させて上記静電潜像を
顕像化する現像装置において、上記現像剤貯留部内に、上記現像剤担持体に現像剤を供
給する複数の現像材供給ローラが上記現像材担持体に近
接して設けられ、上記各現像剤供給ローラは、一方の端
部直径が他方の端部直径より大きい略円錐形状をしてお
り、現像剤供給ローラの回転軸が略平行で且つ太い方の
端部と細い方の端部とが互いに対向するように配置され
ている現像剤供給ローラの組を少なくとも１つ以上備え
ていることを特徴とする現像装置。
【請求項２】上記現像剤供給ローラの組を２組以上と
し、上記現像剤供給ローラの異なる組が１本の現像剤供
給ローラを共有することを特徴とする請求項１記載の現
像装置。
【請求項３】上記現像剤供給ローラの組を形成する２本
の現像剤供給ローラは、それぞれが逆方向に回転するこ
とを特徴とする請求項１記載の現像装置。