JP4027018B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機、プリンタ、ＦＡＸ等の電子写真方式の画像形成装置に用いる現像装置に関する、さらに詳細には、キャリアとトナーを用いる二成分現像剤でトナー濃度を簡易に制御する現像装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
少量の現像剤でトナー濃度自己制御をするシステムとは、トナー補給開口より現像剤担持体上の現像剤にトナーが補給されてトナー濃度が上昇すると、現像剤担持体上の現像剤に対する現像剤収容室内の現像剤が与える搬送抵抗が上昇し、現像剤搬送における玉突き現象が発生して第二の現像剤規制部材（以降、「プレドクター」と呼ぶ）部分に現像剤溜まりができ、トナー補給開口を塞ぎ、剤の嵩でトナー濃度を制御するシステムである。このシステムの現像装置は、現像剤収容室内に収容される磁性キャリアとトナーからなる二成分現像剤の量が少量であり、現像剤担持体の軸方向に均一に現像剤が担持されている。通常の二成分現像方式に比較して磁性キャリアが少なく、装置のトルクが大幅に減少し，磁性キャリアの動きによってトナーの取り込みを行うため，トナーとキャリアの混合比率(以降、「トナー濃度」と呼ぶ）を検知調整する手段を簡素化し，パドル・スクリュー等の攪拌部材を省略できる。つまり、小型化，低コスト化に有利である。このシステムにおいてトナー濃度は、初期の現像剤収容室内に収容される磁性キャリアの量を変化させる事で剤の嵩が変わりコントロールできる。
【０００３】
例えば、特開平９−２２１７８号公報には、トナー補給機構等を必要としない小型の現像装置で、ドクターで阻止された現像剤を現像剤収納室内に滞留させ、現像剤自身の内圧及び自重により、トナー補給用開口に移動させ、トナーを取り込む現像装置である。また、ここでは、ドクターブレード位置とトナー補給開口との間のほぼ中央から，補給開口までの領域の現像剤密度を規定している。また、特開平９−１９７８３３号公報では、部品点数を低減させ、機能の集約化を行うことで、小型化及び低コスト化を図る現像装置で、少量の現像剤でトナー濃度自己制御をするシステムで、現像剤収容室が、第１の規制部材よりも現像剤搬送方向の上流側に配設され、現像剤のトナー濃度が上昇して現像剤の層厚が増加する場合にこの増加分を規制すべく現像剤担持体との間隙が設定された第２の規制部材を有する現像装置である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記提案の現像装置等では、第一現像剤規制部材の上流に位置する現像剤収納室内の現像剤がトナー濃度の増減で嵩が変化し、第二規制部材の手前に滞留している現像剤の嵩が変わり、その嵩の量によって、トナーホッパからトナーを補給し、トナー濃度制御を行っている。このため、このシステムでは、トナー濃度センサが簡略でき、トナー補給機構が簡素化できるために、小型化、低コスト化が可能である。
しかしながら、これらの現像装置等では、現像剤収容室の現像剤の嵩によって第２攪拌部材上流側に現像剤滞留部が形成されるが、現像剤第２規制部材の上にある現像剤がある一定量以上存在すると重力の影響を受けて、現像剤滞留部の形成量が決まる。この現像剤滞留部の形成量によって、トナーの補給量を制御し、現像剤のトナー濃度を制御している。
しかし、この現像装置では、現像剤攪拌装置をないために現像剤は、重力の影響を大きく受ける。そのために、現像装置が水平でない場合、キャリアが重力の影響を受け、現像スリーブ長手方向に対して下の方に移動してしまい、現像剤収容室内のキャリア量が長手方向で偏差をもち。トナー濃度は現像スリーブの長手方向の下がっている方がトナー濃度が低く、上がっているに向かって、徐々にトナー濃度が高くなるという問題点がある。
【０００５】
そこで、本発明は、現像装置が水平状態でない場合でも、現像スリーブ長手方向でキャリア量を均一に保ち、現像スリーブの長手方向でトナー濃度を一定にできる現像装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、内部に磁界発生手段を有し、トナーと磁性キャリアとを含む２成分現像剤を担持して搬送する現像剤担持体と、現像剤の量を規制する第一の規制部材と、
第一の規制部材より掻き落とされる現像剤を収容する現像剤収容室と、現像剤収容室に隣接して現像剤担持体にトナーを供給するトナーホッパとを備え、更に、現像剤収容室よりも現像剤担持体上の現像剤の搬送方向上流側に配置される第二の現像剤規制部材を有し、現像剤担持体上のトナー濃度の変化により、現像剤とトナーの接触状態を変化させて、現像剤担持体上の現像剤によりトナー取り込みを変化させる現像装置において、現像剤収容室内の第２現像剤規制部材下流側に、現像装置が傾斜した際に、現像剤の傾斜による移動分の替わりに重力にしたがって移動し、現像剤収容室内の現像剤量を制御する現像剤嵩制御部材を有する現像装置である。請求項２に記載の発明は、
請求項１に記載の現像装置において、 現像剤嵩制御部材は、現像剤よりも比重の大きい液体で構成されている現像装置とする。請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の現像装置において、現像剤嵩制御部材は、柔軟性のある袋である現像装置とする。請求項４に記載の発明は、請求項１ないし３のいずれかに記載の現像装置において、現像剤嵩制御部材は、非磁性の部材で構成されている現像装置とする。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施形態である現像装置２の構成を示す概略図である。
この現像装置２は複写機に用いられる潜像担持体である円筒状の感光体ドラム１の側方に配置され、この感光体ドラム１に向けて開口部が形成された現像装置２の内部に、該開口部から一部が露出した、トナー及び磁性キャリアからなる現像剤３を表面に担持する現像剤担持体としての非磁性材質からなる現像スリーブ４、現像スリーブ４の内部に固定配置された磁界発生手段としてマグネットローラ５、現像スリーブ４上に担持されて搬送されている現像剤の量を規制する現像剤規制部材としてのドクタブレード６ａ、現像剤収容ケース７、トナー収容部としてのトナーホッパ８等を備えている。
【０００８】
現像剤収容ケース７は、現像スリーブ４との間に、感光体ドラム１との対向部の現像位置に供給されずにドクタブレード６ａで進行が阻止された現像剤を収容する現像剤収容室Ａを形成している。そして、現像剤スリーブ４の内部に固定配置されているマグネットローラ５のうち、現像剤収容室Ａに対向する位置には、現像剤収容室Ａ内の現像剤３ａを現像スリーブ４上に担持させるための磁極５ａを配置している。また、トナーホッパ８は、現像剤搬送方向における現像剤収容室Ａの上流側に隣接して現像スリーブ４表面と対向するトナー補給口８ａを有し、このトナー補給口８ａに隣り合ったスペースには、符号ａで示したトナーホッパ８内のトナーをトナー補給口８ａに向けて攪拌しながら送り出すトナー攪拌部材としてのアジテータ９が配置されている。そして、このアジテータ９は、回転軸の位置、羽の長さが調節され、図中破線で示すように、アジテータの最外周軌道が現像剤に振れないように設定されている。
【０００９】
上記構成の現像装置２において、現像スリーブ４上に担持された現像剤３ａは、図１中矢印ａ方向に回転する現像スリーブ４の回転に伴ってスリーブ上をドクタブレード６ａ側に搬送され、ドクタブレード６により規制されて薄層化される。薄層化された現像剤３ａは、図１中矢印ｂ方向に回転している感光体ドラム１と対向する現像領域に搬送される。そして、現像領域では、感光体ドラム１上に形成されている静電潜像にトナーが接触あるいは非接触で供給され、該静電潜像の可視化が行われる。その後、現像剤は現像スリーブ４の回転に伴ってスリーブ上を現像剤補給口である現像剤第２の規制部材、プレドクタブレード６ｂ側に搬送され、トナーホッパ８内のアジテータ９で送り出されてトナー補給口８ａから供給された新しいトナー１１ａを取り込んだあと、現像剤収容室Ａに戻る。そして、新しいトナー１１ａを含んだ現像剤３ａはドクタブレード６ａによる規制部での内圧が増加し、現像剤３ａのトナーが摩擦帯電される。このように現像剤収容室Ａにおける現像剤の内圧により、現像スリーブ４上の現像剤３ａ中のトナーを帯電することができるので、現像剤を帯電あるいは攪拌するためのパドルやスクリュー等を用いた複雑な攪拌搬送機構が不要となる。
【００１０】
一方、上記現像領域に供給されずにドクタブレード６ａで進行が阻止された現像剤３ａの一部は、現像剤収容室Ａ内で現像剤３自身の内圧及び重力によって、トナーホッパ８のトナー補給口８ａに向かって移動する。トナー補給口８ａ付近まで移動してきた現像剤３ａは、磁極５ａの磁力により現像スリーブ４側に引き寄せられ、現像スリーブ４の回転に伴なって、ドクタブレード６ａ側に搬送されることにより、現像剤収容室Ａ内を循環する。
また、上記構成の現像装置２においては、現像剤３ａに補給されたトナーが多くなってトナー濃度が高まると、それに従って現像剤３ａの嵩が増加するため、現像剤３ａがトナー補給口８ａで現像剤収容室Ａ内からあふれ、プレドクタブレード６ｂをふさぐ。このため、現像スリーブ４上の現像剤３ａへの取り込み量が少なくなる。このトナー取り込み量の減少により、現像剤３ａのトナー濃度が常に一定濃度以下に保たれる。逆に、現像剤３ａのトナー濃度が低くなると現像剤３ａの嵩が減少するため、現像剤３ａがプレドクタブレード６ｂをふさがなくなるので、現像スリーブ４上の現像剤３ａへ所定量のトナーが取り込まれ、現像剤３ａのトナー濃度が常に一定濃度以上に保たれる。このようにトナー濃度をほぼ一定範囲内にコントロールできるので、トナー濃度センサや補給部材などを用いた複雑なトナー濃度制御が不要である。
【００１１】
以下に本発明の現像装置２の現像条件を示す。
（現像条件）
感光体線速 ；１２０ｍｍ／ｓｅｃ
感光体と現像スリーブの線速比：２．５
現像スリーブ−感光体ギャップ（Ｇｐ）：０．２〜０．５ｍｍ
現像スリーブ−第一規制部材（ドクタブレード）ギャップ（Ｇ１）：０．３５〜０．４５ｍｍ
現像スリーブ−第二規制部材（プレドクタ）ギャップ（Ｇ２）：０．７〜１．１ｍｍ
ドクタブレード後汲み上げ量：４０〜８０ｍｇ／ｃｍ＿２
帯電電位（Ｖｄ）：８００〜９００Ｖ
現像バイアス（Ｖｂ）：６００〜７５０Ｖ
（現像剤）
キャリアセット量：５４ｇ
トナー濃度（ＴＣ）：８〜１３ｗｔ％
初期剤トナー濃度：５ｗｔ％
トナー帯電量Ｑ／Ｍ：１０〜３０μＣ／ｇ
キャリア：
材質：マグネタイト系
平均粒径：５０μｍ
真比重：５．０ｇ／ｃｍ^−２
トナー：
平均粒径：９．５μｍ
磁性体量：２３％
ＣＣＡ（荷電制御剤）：１部
添加剤（シリカ）：０．５ｗｔ％
凝集度：２１％
【００１２】
図２（ａ）は、従来の現像装置２の構成を示す概略図であり、図２（ｂ）は、水平でない状態に置いた場合の水平面に対する各構成要素の位置関係を示す図であり、図２（ｃ）は、現像スリーブ長手方向の現像剤量を示す図である。図３は、従来の現像装置２を水平でない状態に置いた場合の現像スリーブ長手方向のトナー濃度を示す図である。
この現像装置２が現像スリーブ４長手方向において水平状態でない場合、現像剤収容室内Ａの現像剤は重力の影響を受け、現像スリーブ４の長手方向の下側にキャリアが移動して、現像スリーブ４の長手方向で現像剤収容室内Ａの現像剤量に偏差が生じる。そして、現像剤収容室内Ａの現像剤に偏差が発生すると第２現像剤規制部材、プレドクタブレード６ｂの上流に形成される現像剤滞留部３ｂの量も偏差できる。現像剤滞留部３ｂの現像剤量が異なることによって、トナーの補給量にも偏差が発生する。そして、１０００枚通紙後は、図３に示すように、現像スリーブ長手方向にトナー濃度の偏差が生じてしまう。
【００１３】
図４（ａ）は、本発明の一実施形態である現像装置２の構成を示す概略図であり、図４（ｂ）は、水平でない状態に置いた場合の水平面に対する各構成要素の位置関係を示す図であり、図４（ｃ）は、現像スリーブ長手方向の現像剤量を示す図である。図５は、本発明の一実施形態である現像装置２を水平でない状態に置いた場合の現像スリーブ長手方向のトナー濃度を示す図である。従来の現像装置２によるトナー濃度偏差を解決するためには、現像剤収容室内Ａの現像剤量を一定にして、現像剤滞留部３ｂ形成量が一定になればよい。よって、図４（ａ）に示すように、現像剤収容室内Ａの第２現像剤規制部材６ｂ下流側に現像剤とは別の重力にしたがって形状が変化する嵩制御部材Ｃを設置する。この嵩制御部材Ｃは、現像スリーブ４が長手方向に水平でない場合、図４（ｂ）に示すように、第２現像剤規制部材６ｂの下流側を長手方向下側に嵩制御部材Ｃが移動し、さらに、図４（ｃ）に示すように、現像剤収容室内Ａの現像剤量を現像スリーブ４長手方向で一定にする。これにより、図５に示すように、現像スリーブ長手方向に対してトナー濃度の制御を行うことができる。つまり、この嵩制御部材Ｃが現像剤の傾斜による移動分の替わりになることで現像剤収容室における現像剤の嵩を制御する。
【００１４】
また、現像剤嵩制御部材Ｃとして、粉体よりも形状に自由度のある液体を用いることができる。液体を用いることによって、現像剤収容室内Ａの現像剤の嵩を一定にするだけでなく、嵩制御部材Ｃ上面は水平にすることなり、その上層の現像剤も水平が保たれる。また、現像装置２の設置状態に対して、よりすばやく反応するためには、嵩制御部材Ｃの液体は、現像剤よりも比重が大きいものを用いることが望ましい。例えば、水銀の比重は、摂氏２０℃で１３．５５ｇ／ｃｍ^−３あり、嵩制御部材Ｃとすることができる。
【００１５】
まあ、現像剤収容室内Ａに液体をそのまま設置するほか、現像剤嵩制御部材Ｃとして、第２規制部材６ｂの下流側に袋Ｃ‘を設置させる。この袋Ｃ’は、液体の現像剤嵩制御部材Ｃの形状の自由度を妨げないためにも、柔軟性のあるゴム状材質が望ましい。この袋Ｃ‘の現像剤嵩制御部材Ｃ内に、液体Ｄを充填して用いる。これにより、現像剤収容室内Ａの現像剤の嵩を一定にするだけでなく、嵩制御部材Ｃ上面は水平にすることなり、その上層の現像剤３も水平が保たれる。
【００１６】
さらに、現像剤嵩制御部材Ｃが磁性体であると、現像ローラの磁力により、第２規制部材６ｂ下流で現像剤の流れを妨げてしまい、正常な現像剤３の供給が不可能になってしまう。そこで、現像剤嵩制御部材Ｃは非磁性である必要がある。
【００１７】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１に記載の現像装置では、現像装置が水平でない場合においても、現像剤嵩制御部材を現像剤収容室内の第２現像剤規制部材の下流部に設置することで、現像剤収容室内の下部で現像剤が嵩制御部材が偏ることによって、嵩制御部材よりも上方に位置する現像剤の量を一定にすることで、現像スリーブ長手方向の下側の方に現像剤が偏ることなく、現像剤収容室内において、現像スリーブの長手方向で均一に現像剤が保持され、トナー濃度も均一に保つことが可能となる。
請求項２に記載の現像装置では、現像剤嵩制御部材を液体にすることで、現像剤収容室内の現像剤の状態を水平状態と同様の現像スリーブ上の現像剤量を保持することができ、さらに比重が大きい液体を用いることによって、確実に現像剤の質量に左右されずに嵩の制御を行うことが可能となる。
請求項３に記載の現像装置では、現像剤嵩制御部材は、現像剤収容室内の第２現像剤規制部材の下流に袋を設置し、その中に現像剤嵩制御部材を注入することで、液体を現像剤収容室内で嵩制御部材として使用することが可能となる。
請求項４に記載の現像装置では、現像剤嵩制御部材及び袋を非磁性にすることによって、現像ローラの磁性に影響されることなく、重力だけに影響を受け、現像剤嵩制御部材より上部では、水平状態を形成することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態である現像装置の構成を示す概略図である。
【図２】（ａ）は、従来の現像装置の構成を示す概略図であり、（ｂ）は、水平でない状態に置いた場合の水平面に対する各構成要素の位置関係を示す図であり、（ｃ）は、現像スリーブ長手方向の現像剤量を示す図である。
【図３】従来の現像装置を水平でない状態に置いた場合の現像スリーブ長手方向のトナー濃度を示す図である。
【図４】（ａ）は、本発明の一実施形態である現像装置の構成を示す概略図であり、（ｂ）は、水平でない状態に置いた場合の水平面に対する各構成要素の位置関係を示す図であり、（ｃ）は、現像スリーブ長手方向の現像剤量を示す図である。
【図５】本発明の一実施形態である現像装置を水平でない状態に置いた場合の現像スリーブ長手方向のトナー濃度を示す図である。
【符号の説明】
１ 感光体ドラム
２ 現像装置
３ 現像剤
３ａ 現像剤
３ｂ 現像剤滞留部
４ 現像剤担持体（現像スリーブ）
５ マグネットローラ
６ａ 第一の規制部材（ドクタブレード）
６ｂ 第二の規制部材（プレドクターブレード）
７ 現像剤収容ケース
８ トナーホッパー
８ａ トナー補給口
９ アジテータ
１１ａ 新しいトナー
Ａ 現像剤収納室
Ｃ 現像剤嵩制御部材
Ｃ‘ 袋（現像剤嵩制御部材）
Ｄ 現像剤嵩制御部材用液体

Claims (4)

1. 内部に磁界発生手段を有し、トナーと磁性キャリアとを含む２成分現像剤を担持して搬送する現像剤担持体と、
   現像剤の量を規制する第一の規制部材と、
   第一の規制部材より掻き落とされる現像剤を収容する現像剤収容室と、
   現像剤収容室に隣接して現像剤担持体にトナーを供給するトナーホッパとを備え、更に、
   現像剤収容室よりも現像剤担持体上の現像剤の搬送方向上流側に配置される第二の現像剤規制部材を有し、現像剤担持体上のトナー濃度の変化により、現像剤とトナーの接触状態を変化させて、現像剤担持体上の現像剤によりトナー取り込みを変化させる現像装置において、
   現像剤収容室内の第２現像剤規制部材下流側に、現像装置が傾斜した際に、現像剤の傾斜による移動分の替わりに重力にしたがって移動し、現像剤収容室内の現像剤量を制御する現像剤嵩制御部材を有する
   ことを特徴とする現像装置。
2. 請求項１に記載の現像装置において、
   現像剤嵩制御部材は、現像剤よりも比重の大きい液体で構成されている
   ことを特徴とする現像装置。
3. 請求項１に記載の現像装置において、
   現像剤嵩制御部材は、柔軟性のある袋である
   ことを特徴とする現像装置。
4. 請求項１ないし３のいずれかに記載の現像装置において、
   現像剤嵩制御部材は、非磁性の部材で構成されている
   ことを特徴とする現像装置。

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