JPH0345971A - 現像器および画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の属する技術分野１ 本発明は′、画像を形成する電子写真法に用いる、潜像
を現像する現像器、およびこの現像器を装着できる画像
形成装置に関するものである。

〔従来技術１ 電子写真法としては、一般に感光体に光導電物質を用い
、コロナ放電等により該感光体表面を帯電させ、画像露
光により該感光体表面の電荷を中和させ、該感光体上に
静電潜像を形成する。ついで該潜像を感光体表面の電荷
と逆帯電したトナーと呼ばれる着色微粉末を用いて現像
し、必要に応じて紙等の記録部材にトナー画像を転写し
た後、加熱あるいは圧力等により定着し複写物を得るも
のである。

このような乾式現像法は代表的には以下のような装置及
び工程により行なわれる。以下、図面にしたがって本発
明を適用可能な電子写真法の乾式現像行程について説明
する。

第３図は現像器及び感光体の断面図を示したものである
。中心軸３０１に固定され矢印ａ方向へ回転する感光体
３０２に対向して装着された現像器３１１内は、仕切り
板３１２により２つの部屋に分けられ、矢印す方向へ回
転する攪拌搬送スクリュー３１３．３１４により現像剤
３１５は各々の部屋内を通り往復循環される。一方、現
像スリーブ３２１の矢印Ｃ方向への回転により、現像ス
リーブ３２１に内包されている固定磁石３２２中の８３
極で汲み上げられた現像剤３１５はドクターブレード３
１６により搬送量を規制された後、Ｎ１極からＳｌ、Ｎ
２、Ｓ２極へと順次搬送される。Ｎ１極は現像主極であ
り、ここで穂立ちした現像剤３１５が感光体３０２上の
潜像を現像し、その後Ｓ２．Ｓ３極の反発磁界により現
像スリーブ３２１上の現像剤３１５は落下する。３３１
は、現像バイアス電源であり、現像時に現像バイアス供
給電極（不図示）によりその現像剤に見合った現像バイ
アスを現像スリーブ３２１に印加する。又、トナーホッ
パー３１７に収納されている補給用トナー３１８は現像
により消費されたトナーに見合った量だけトナー補給口
３１９より補給される。

近年、黒色のトナーに加えてカラートナーを用いたワン
ポイントモノカラーに対する需要が多い、このため、黒
トナー専用の現像器を容易にモノカラートナー用の現像
器に着脱交換できる構造としたり、または、画像形成装
置内部に黒専用の現像器とモノカラー用の現像器とを設
けている。

一方、装置内部のスペース上の制約から、容易に設置で
きる現像器の数は２個までが一般的である。したがって
、モノカラー用の現像器はユーザーにおいて簡単に交換
できるようにしておき、各色の現像器を必要に応じて取
り替えて使用するようにしている。

現像剤は、一般に、おもに着色剤とバインダー樹脂から
なるトナーとキャリアとから構成されている。バインダ
ー樹脂は熱あるいは圧力が加わることにより溶融し、紙
等の記録部材に着色剤を定着させる働きを持っている。

したがって、定着性の良いトナーは溶融しやすく、かえ
ってブロッキングと呼ばれる固着現象を起こしやすい。

特に、現像器が直射日光等により高温にさらされると、
バインダー樹脂が溶融してブロッキングが発生しやすく
なる。ブロッキングが発生すると、次にこの現像器を使
用するときに初期画像が不鮮明になったり、鮮明画像が
得られないということがおきてしまう。

さらにブロッキングが進行して、ブレード部分でブロッ
キングを起こしていると、現像スリーブが回転しなくな
る恐れがあるので、ブロッキング現象を起こさないよう
な着色剤とバインダー樹脂を適宜選定する必要があり、
材料選択の自由度が狭くなる。

また、取り外した現像器は次回に使用するときまで、高
温高湿の場所を避けて保管する必要があつ、保管場所が
限定されてしまう。

また、現像器を長期間放置しておくと、再び使用したと
きには初期のトリボ帯電が不安定になるために、トリボ
帯電が安定するまでの間画像が不鮮明になることがあっ
た。

このような問題点を解決する方法の１つとして画像形成
装置とは別に動力源及び駆動機構を設けて、取り外した
現像器をそれに接続し、トナーを攪拌することが挙げら
れる。しかしながら、この方法では現像器をはずす度に
外部の駆動機構と接続しなおさなければならず、保管の
場所も限られるなど使いにくさが依然残ってしまってい
た。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明は上記従来技術の問題点に鑑みなされたものであ
って、環境依存性の少ない優れた画質を得ることのでき
る現像器および画像形成装置を提供することを目的とし
ている。

さらに本発明の目的は、取り扱いが容易な現像器および
その現像器を装着できる電子写真法による画像形成装置
を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

本願第１の発明は、潜像を現像する現像器において、太
陽電池と、前記太陽電池により駆動し得る現像剤攪拌手
段とを有することを特徴とする現像器である。

また本願第２の発明は、記録部材に画像を形成する画像
形成装置において、潜像形成手段と、前記潜像形成手段
により形成された潜像を現像するための上記現像器を装
着可能な装着部と、前記記録部材を搬送するための記録
部材搬送手段とを有することを特徴、とする画像形成装
置である。

上記現像器および上記画像形成装置において、攪拌手段
は現像剤を攪拌できるものであれば如何なるものでも適
用可能であるが、攪拌搬送スクリューまたは現像スリー
ブであることが好ましい。

上記潜像形成手段は、例えば複写機で言えば原稿に光を
照射する光源、原稿から反射した像光束を導くミラー　
レンズ等の光学系、感光体を帯電させるコロナ帯電器等
が挙げられるが、所望の画像に対応した潜像を形成でき
るものであれば如何なるものでも良い。

上記装着部は本願第１の発明の現像器を画像形成装置に
取外し可能に装着することができるようなものであれば
良い。

上記記録部材搬送手段は、供給された紙等の記録部材を
、必要に応じて画像形成装置内の各部に送り、排出する
ことのできる機構であれば、ローラ、ベルト等如何なる
ものからなっても良い。

本発明者らは、トナーを攪拌する機構をすべて現像器に
内蔵し、現像器を画像形成装置から取り外しても、攪拌
搬送スクリューおよび／または現像スリーブを回転させ
、トナーおよび／またはキャリアを循環させることによ
ってブロッキングの発生を防止し、トリボ・帯電を安定
化できないかという点に着目して検討を行なった。

まず、画像形成装置から取り外した現像器を、別に設け
た駆動機構により攪拌搬送スクリューおよび現像スリー
ブを回転させ、その回転数を種々変えて長期間放置し、
その後再び画像形成装置にセットして画像を出したとこ
ろ、ゆっくりでも回転してさえいれば、常に鮮明な画像
が得られることが判明した。また、回転が速いとかえっ
てトリボ帯電が過剰になりトナーが劣化することがわか
った。

つぎに、攪拌搬送スクリュー及び現像スリーブの駆動用
電源として太陽電池が利用できるかどうか、太陽電池の
大きさ、種類、モータおよびギアについて検討したとこ
ろ、現像器に装着できる大きさの太陽電池を用いて攪拌
搬送スクリュー及び現像スリーブを充分に駆動できるこ
とがわかった。

第１図は本発明による太陽電池を設けた現像器の外観、
第２図は攪拌搬送スクリュー及び／または現像スリーブ
を駆動するためのモータ及びギアを内部に組み込んだ現
像器の断面図である。

第１図において、１０１は太陽電池、１０２は現像器、
１０３は現像器を画像形成装置から取り外したときに現
像スリーブを保護するためのカバー１ｆｌＲ＋＋両イ’
ｉ！ｌ拝乏膚惣贋＾）久山駅動力か畳はス駅動力受はギ
アである。

第２図において、２０１は太陽電池、２０２は太陽電池
により駆動され得る小型モータ、２０３はモータ２０２
により駆動され、攪拌搬送スクリューおよび／または現
像スリーブを回転するためのギアである。また、２０４
は現像スリーブの保護カバーであって、本体からの取外
しに応じて保護位置（第２図に示す位置）へ自動的に移
動し、また本体への装着に応じて退避位置へ自動的に移
動する。

現像器が画像形成装置にセットされているときには、本
体側の突起（不図示）によってギア２０３が押込まれて
いるのでモータ２０２とギア２０３がかみ合っていない
ため、従来の現像器と同様に使用できる。現像器を画像
形成装置からとりはずすと、バネ（不図示）によりモー
タ２０２とギア２０３がかみ合い、攪拌搬送スクリュー
２１３，２１４および現像スリーブ２２１を駆動する準
備ができる。太陽電池２０１によって供給される電力に
よりモータ２０２が回転し、ギアを介して攪拌搬送スク
リュー及７に／＊＋−＋＋２日／＆　−７１＋　　−１
’Ｍ内１ｃＭ喝〒・ヱ　ｌｘ、　Ｃｎ　Ｊ　−ｔ−ｒｅ
ａｒへ回転する攪拌搬送スクリュー２１３，２１４によ
り現像剤２１５は往復循環される。一方、現像スリーブ
２２１の矢印ｅ方向への回転により、現像スリーブ２２
１に内包されている固定磁石２２２中の８３極で汲み上
げられた現像剤２１５は、ドクターブレード２１６によ
り搬送量を規制され、Ｎ１極からＳｔ、Ｎ２、Ｓ２極へ
と搬送され、その後Ｓ２、Ｓ３極の反発磁界により、現
像スリーブ２２１上の現像剤２１５は落下する。

このようにして攪拌搬送スクリュー及び現像スリーブを
回転させているので、バインダー樹脂が溶融することが
なくブロッキングが防止できる。

また、トナーを循環させているので、再使用するときに
も初期からトリボ帯電が安定し、鮮明な画像が得られる
。

また、太陽電池は照射される光の強度によって出力が変
化するので、強い光、例えば直射日光の当るような場合
には自動的にモータの回転速度が速くなり、現像剤は良
く攪拌され、光強度の弱いときや夜間は不必要な攪拌を
行わない。不必要な攪拌を行わないことにより、攪拌の
し過ぎによってトナーが劣化することがなく、攪拌のし
過ぎを防止するための、例えばスイッチ、タイマー等が
不要であるため、構造を簡素にすることができ、全ての
機構を現像器に内蔵させることができる。

ただし必要に応じてスイッチ、タイマー等を設けてもよ
い。

現像剤を攪拌する攪拌搬送スクリューおよび／または現
像スリーブの回転速度は、好ましくは１ｒｐｍ以上５０
０ｒｐｍ以下、より好ましくは５　ｒｐｍ以上３００ｒ
ｐｍ以下、最適には１０ｒｐｍ以上１１００ｒｐ以下が
望ましい。

ここでは攪拌搬送スクリューと現像スリーブの両方を回
転させたが、回転させる部分は攪拌搬送スクリューある
いは現像スリーブの片方だけでも効果的である。

本発明において使用できる太陽電池としては、単結晶シ
リコン太陽電池、多結晶シリコン太陽電池、アモルファ
スシリコン太陽電池、ガリウム砒素太陽電池、インジウ
ムリン太陽電池、その他の化合物半導体太陽電池、有機
半導体太陽電池等のいずれの太陽電池も使用できる。中
でもアモルファスシリコン太陽電池は、コストの低い点
、小型軽量が可能な点、環境汚染がない点、さらに、オ
フィスの照明である蛍光灯に合う分光感度を有する点な
どから好適である。

又、太陽電池の設置部分としては現像器の上面、前面、
側面のいずれでも本発明は有効である。

ここで、現像器に設置する太陽電池の面積としては好ま
しくは１０ｃｍ”以上５００ｃｍ”以下、より好ましく
は５０ｃｍ”以上３００ｃｍ”以下が望ましい。

本発明において使用できるモータとしては、低消費電力
で高トルクのＤＣモータであればギャードモータ、コア
レスモータ、ブラシレスモータ等いずれも使用できるが
、特に低消費電流型のモータが好適である。

本発明の画像形成装置において使用する感光体としては
、アモルファスシリコン感光体、ＯＰＣｍｅ止ノ↓Ｃ’
？−ｄｆｆｌＪ−Ａ＋シロロー＋ｓ−Ｊ’４＋−プｉ↓
し１＼本発明の画像形成装置および現像器においてトナ
ー等の現像剤に使用できるバインダー樹脂としては、公
知の熱可塑性樹脂、例えばポリエステル樹脂、ウレタン
樹脂、エポキシ樹脂、エチレン−エチルアクリレート樹
脂、フェノール樹脂、スチレン−ブタジェン樹脂、キシ
レン樹脂、ブチラール樹脂等が使用できる。

本発明の画像形成装置および現像器Ｇ′−おいてトナー
等の現像剤に使用できる着色剤としては公知のものすべ
てが使用でき、例えばカーボンブラック、鉄黒、ニグロ
シン、ベンジジンイエロー、キナクリドン、ローダミン
Ｂ、フタロシアニンブルーなどがある。

〔実施例１ 次に実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明
はこれによりなんら限定されるものではない。

Ｘ息■ユ 第１図乃至第２図の本発明の現像器を用い、第より、ベ
タ黒、ハーフトーン、文字の各種の画像サンプルをとっ
た後、この現像器を画像形成装置から取り外して直射日
光の当たる場所に１力月間放置した。その後、再びこの
現像器を画像形成装置にセットしてベタ黒、ハーフトー
ン、文字の各種画像サンプルをとったところ、初期画像
から鮮明な画像が得られ、放置前の画像と比較したとこ
ろいずれの画像もまったく変化がみられなかった。

ここで第４図および第５図を参照しつつ、本発明の画像
形成装置の作動および乾式現像工程について説明する。

中心軸５０３に固定された感光体５０２の周囲に、感光
体５０２表面を均一に帯電させるコロナ帯電器５１２、
光学系から感光体５０２に露光される像光束を周囲から
隔離するための露光ダクト５１７、現像器２１１、レジ
ストローラ５４３および給紙ガイド５４４、画像転写帯
電器５１５、分離帯電器５１６、記録部材搬送機構５２
１、転写後に感光体５０２表面に残留する現像剤を除去
するクリーナー５１４が配置されている。

現像器２１１は通常用いられている着脱手段により画像
形成装置の装着部Ｘに対して公知のレール手段Ｙ等の着
脱手段によって着脱可能であり、太陽電池２０１とこの
太陽電池により駆動しつる現像剤攪拌手段としての現像
スリーブ２２１および攪拌搬送スクリュー２１３．２１
４を有する。第５図においては現像器２１１が画像形成
装置に装着された場合を示している。

ガラス製の原稿台５３２に原稿を載置し、複写ボタン４
３０を押すと感光体５０２が回転を始める。次いで光源
５３３およびミラー５３４が感光体５０２の周速度と同
一速度で図面右方向へ移動する。原稿台５３２上の原稿
像はミラー５３４、５３５、５３６、５３７及びレンズ
５３８を有する光学投影手段によって、感光体５０２上
に結像される。

一方感光体５０２面は、まずコロナ帯電器５１２により
帯電され、露光ダクト５１７から投影された原稿像光束
により感光体５０２上に静電潜像が形成される。次いで
感光体５０２の潜像面は、現像器２１１に至り、現像剤
すなわちトナーにより顕像化される。さらに転写部にお
いて給紙ガイド５４４から送られてきた記録部材（転写
シー）’）　　５４０が感光体５０２に密着し、転写帯
電器５１５で感光体５０２上の顕像が記録部材５４０上
に転写される。

転写を終えた記録部材５４０は感光体５０２から分離帯
電器５１６で除電分離され、記録部材搬送機構５２１に
より定着器５２２に導かれ、トナー像が定着され、排紙
ローラ　５２３を経て排紙トレイ４２４．５２４に収納
される。また転写終了後の感光体５０２は近、接したク
リーナー５１４で残留トナーが拭い取られ、再び次の複
写サイクルが適用され、繰返し使用される。

なお、レジストローラ　５４３は、給紙カセット５４１
に収納され排紙ローラ５４２により送り出された記録部
材５４０を、感光体５０２の回転位置関係とタイミング
を合せてその表面に送り出すためのものである。

このような画像形成装置および現像器を用いたことによ
り、現像器の脱着、保管等の取扱いが容易となり、長期
間放置した後でも初めから鮮明な画像が得られた。

Ｌ校桝ユ 第３図に示すような従来の現像器を用い、実施例１と同
様にしたところ、特に再使用後の初期画像においてベタ
黒およびハーフトーン画像は、Ａ３紙の全域にわたって
濃度ムラが大きく、濃淡差がひどく、また文字画像は文
字がつぶれてしまって、鮮明な画像が得られなかった。

ｉ校透ユ 現像器のほかに商用電源により駆動される現像剤の攪拌
手段を設け、取り外した現像器をそれに接続し、実施例
１と同様に放置したが、現像器の交換や接続といった取
扱が面倒であり、また常時攪拌したためにトナーが劣化
してしまい、ベタ黒、ハーフトーン、文字画像のいずれ
も画像濃度が薄く、鮮明な画像が得られなかった。

Ｘ施且ｌ バインダー樹脂を低コストであるが比較的ブロッキング
を起こしやすいものに代えたトナーを用いて、第１図乃
至第２図の現像器を用いて実施例１と同様に放置前後の
画像を比較したところ、実施例１と同様に良好な結果が
得られた。

従来の画像形成装置では現像器の取扱いおよび保存方法
がトナーの特性に制約を受けることがあったが、本発明
によりこのような制約を低減できた。

庄塵０生旦 現像剤を攪拌しない以外は実施例２と同様にしたところ
ブロッキングを起こしてしまい画像が全く得られなかっ
た。

〔発明の効果］ 本発明により、トナーのブロッキングが抑制されている
ためにトナーの成分である着色剤とバインダー樹脂及び
キャリアの組合せの自由度が広がり、画質が飛躍的に向
上するとともにトナーのコストを低くすることが出来る
という効果が得られる。

又、トリボ帯電が安定するために、現像器を再使用する
ときに、１枚目から鮮明な画像が得られるという効果が
ある。

更に、太陽電池、モータおよびギアを現像器に組み込ん
でいるので、攪拌搬送スクリュー及び現像スリーブを駆
動するための動力源及び駆動機構を別に設ける必要もな
く、現像器の取扱いが容易になるという効果が得られる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の現像器例の外観図、第２図は現像器の
断面図、第３図は従来の現像器における現像行程を示し
た図、第４図は画像形成装置の外観図、第５図は本発明
の画像形成装置例の断面図である。 １０１、２０１ １０２．２１１，３１１ １０３．２０４ ０５ ０２ ０３ ２１２．３１２ 太陽電池 現像器 現像スリーブ保護カバー 駆動力受はギア モータ ギア 仕切板 ２１３．２　４，３１３，３１４ ２１５．３　５ ２１６．３　６ ２１７．３７ ２１８．３　８ ２１９．３１９ ２２１．３２１ ２２２．３２２ ０１ ３０２．５０２ ４０１．５０１ ３０ ４３１．５３１ ４４１．５４１ ０３ ２ ４ ５ ６ ７ 攪拌搬送スクリュー 現像剤 ドクターブレード トナーホッパー 補給用トナー トナー補給口 現像スリーブ 固定磁石 感光体中心軸 感光体 筐体 複写ボタン 原稿押え 給紙カセット 回転中心軸 コロナ帯電器 クリーナー 転写帯電器 分離帯電器 露光ダクト ２１ ２２ ２３ ２４ ３２ ３３ ５３４．５３５，５３６．５３７ ３８ ４０ ４２ ４３ ４４ 搬送ベルト 定着器 排紙ローラ 排紙トレイ 原稿台 光源 ミラー レンズ 記録部材 給紙ローラ レジストローラ 給紙ガイド

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、潜像を現像する現像器において、太陽電池と、前記
   太陽電池により駆動し得る現像剤攪拌手段とを有するこ
   とを特徴とする現像器。 ２、記録部材に画像を形成する画像形成装置において、 潜像形成手段と、 前記潜像形成手段により形成された潜像を現像するため
   の、太陽電池と前記太陽電池により駆動し得る現像剤攪
   拌手段とを有する現像器を装着可能な装着部と、 前記記録部材を搬送するための記録部材搬送手段と、 を有することを特徴とする画像形成装置。 ３、前記攪拌手段が攪拌搬送スクリューであることを特
   徴とする請求項１に記載の現像器。 ４、前記攪拌手段が現像スリーブであることを特徴とす
   る請求項１に記載の現像器。 ５、前記攪拌手段が攪拌搬送スクリューであることを特
   徴とする請求項２に記載の画像形成装置。 ６、前記攪拌手段が現像スリーブであることを特徴とす
   る請求項２に記載の画像形成装置。