JPH0413166A - 現像装置 - 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】 業　　の　１ 本発明は、電子写真複写機やプリンタ等の画像形成装置
において像担持体上の静電潜像を現像するのに用いる現
像装置に関し、特に磁性を有する一成分トナーにより静
電潜像を現像する現像装置に関する。

【泉立且Ｉ 電子写真複写機やプリンタ等の画像形成装置においては
、像担持体上に帯電及び露光により形成した静電潜像を
現像装置で現像して、トナー像として可視化することを
行なっている。

上記の現像は、絶縁性着色粒子からなる絶縁性トナーに
、スチレンアクリル、ポリエステル等の合成樹脂を主成
分として、これが鉄粉、ガラスピーズ等のキャリアと混
合、撹拌して摩擦帯電により電荷を持つものを用いるか
、或いは、主成分の合成樹脂に磁性体を含有し、金属製
の円筒形現像スリーブ上を搬送することにより電荷を持
つものを用いて、現像スリーブに現像バイアス電圧を印
加することにより、トナーを像担持体上の静電潜像に飛
翔、付着させて現像し、静電潜像をトナー像として可視
化するのが一般的である。

これら絶縁性トナーの現像特性は、トナーの持つ電荷量
（以下トリボと称す）に大きく左右され、現像により良
好な画像を得るためには、特に現像スリーブ上にあるト
ナーが平均して所定範囲のトリボ量に保たれていること
が望ましい。

即ち、トナーのトリボが低いと、現像スリーブ上から像
担持体上の静電潜像上に移る力が弱く、現像により得ら
れる画像は濃度が薄（なる。−方、トリボが極端に高く
なると（一般に小径粒子であるトナーは体積当りの表面
積が大きいために、トリボが高くなり易い）、逆にトナ
ー自身の鏡映力により現像スリーブ上に催（吸着し、ス
リーブ上のトナー層の最下層に位置して離れ難（なる。

こうなると、他のトナーがスリーブ表面と摩擦帯電し難
くなるのでトリボが上昇せず、そのため現像により得ら
れる画像は同様に濃度が薄（なる。又、トナー同士の摩
擦帯電回数が増すために、所望の極性とは逆極性に帯電
した所謂反転トナーが生じ易（なる。

以上のような現象は、特に現像装置内に新しくトナーを
補給した直後の、トリボの少ない新しいトナーと比較的
トリボを有する古いトナーとが混ざり合ったときに生じ
易い。

これは、多数回の連続現像時におけるトナー粒度分布の
変化を示す第４図（ａ）〜（ｃ）から判るように、新し
く補充したトリボが少ないトナー（新しく補充したトナ
ーの粒度分布を第４図（ａ）に示す）のうちの比較的ト
リボを持ち易い粒径の小さいトナーが、スリーブ上には
比較的多く集っており（スリーブ上のトナーの粒度分布
を第４図（ｂ）に示す）　その粒径の小さいトナー、特
に現像に一番寄与する粒径８〜１２μｍのトナーがトリ
ボを持つまでに立ち上がりの時間を要するので、−時的
に画像濃度が低下するのである。又、現像に消費されな
かった粒径の大きい古いトナー（現像に消費されなかっ
た古いトナーの粒度分布を第４図（Ｃ）に示す）が、ト
リボを持ち難く前述の逆極性の反転トナーになり易いた
めに、これに起因した所謂反転かぶりが一時的に増加す
ること等も原因する。

上記のような画像の濃度薄の現象を回避するための手段
として、従来、第５図に示すように、現像装置の現像容
器１２を仕切り壁１０により、現像スリーブ２を設置し
た小容積の現像部Ｃとトナー３を収容した大容積のホッ
パ一部りとに分割し、仕切り壁１０の開口部に設けられ
たトナー切り出しローラ９によりホッパ一部りから現像
部Ｃに少量づつトナー３を補給するか、或いはこれとは
逆に現像部Ｃ内に未だ十分なトナー３が存在するうちに
、少しづつトナー３を補給することが行なわれている。

更にはホッパ一部りにおいてトナー３をある程度撹拌し
た後、現像部Ｃに供給する等の対策が行なわれている。

尚、第５図において、符号１は現像スリーブ２と対向し
た像担持体たる感光ドラム、７は現像スリーブ２内に不
動に設けられた現像マグネット、８は現像スリーブ２の
頂部上に設けられた磁性ブレード、１１は現像部Ｃ内に
現像スリーブ２に近接して設けられた静電容量検知式ト
ナー残量検知手段である。

が　　しよ　と　る しかしながら、以上のような対策を講するためには、い
ずれも、ホッパ一部りはかなり大きいトナー収容容積（
例えば少な（とも４００ｃｃ以上）を有することを必要
とし、特にコピー速度が４〜１６枚／分程度の小型の電
子写真装置、取り分は現像装置が使い捨てタイプの所謂
プロセスカートリッジ方式を採る電子写真装置において
は、大問題である。又、以上のような対策を採るために
は、ホッパ一部りから現像部Ｃにトナー３を補給する補
給装置、及び過度のトナー補給を防ぐための補給装置を
適宜駆動する例えば別駆動のモータ等の種々の手段も必
要とし、現像装置のコストが高（なるという欠点がある
。

従って本発明の目的は、比較的簡単、安価な構成で、多
数回の連続プリント時にプリントの初期から最後まで、
反転かぶりや濃度薄などの濃度変動が少ない良好な画像
を得ることができ、更にトナー切れを前もって高精度に
検知して予告することを可能とした現像装置を提供する
ことである。

るた　の 上記目的は本発明に係る現像装置にて達成される。要約
すれば本発明は、現像容器内に一成分磁性トナーを収容
した大容積のトナー収容部と現像剤担持体を設置した小
容積の現像部とを設けて、前記トナー収容部と現像部と
をスリット状のトナー取り込み口で連絡すると共に、前
記トナー収容部内に現像動作中に常時回転するトナー撹
拌、移送手段を設け、前記現像剤担持体内に設置された
現像マグネットのトナー取り込み磁極を前記トナー取り
込み口に向け、更に前記現像部内に前記現像剤担持体に
近接して静電容量検知式のトナー残量検知手段を設置し
たことを特徴とする現像装置である。

Ｋ凰３ 以下、本発明の実施例について詳細に説明する。

第１図は、本発明の現像装置の一実施例を示す断面図で
ある。本実施例は、プロセスカートリ・シジ式の画像形
成装置に適用した使い捨ての現像装置について示す。

第１図に示すように、本現像装置は、画像形成装置への
嵌込み式のカートリッジ現像容器２１内に、大容積のホ
ッパ一部Ａと小容積の現像部Ｂとを備える。ホッパ一部
Ａ内には、これに収容した一成分磁性トナー３を撹拌す
ると共に現像部Ｂへ移送する撹拌、移送手段として撹拌
羽根５が２つ設けられ、現像部Ｂ内には、送られたトナ
ー３を担持して感光ドラム１と対向した現像位置へと搬
送する現像スリーブ２が回転自在に設けられている。現
像スリーブ２は外径２０ｍｍに形成され、又感光ドラム
１は外径３０ｍｍに形成されている。この感光ドラム１
は有機感光体からなる。

上記のトナー３は、スチレンアクリルを主成分とし、こ
れにマグネタイトを６０重量部含む一成分磁性トナーと
なっている。撹拌羽根５は、感光ドラム１から駆動を受
けて感光ドラム１の１／２の回転数で回転することによ
り、ホッパ一部Ａ内のトナー３を撹拌し又現像部Ｂ内へ
送る。撹拌羽根５は現像中常時稼動させ、停止させるこ
とをしない、この撹拌羽根５は、ホッパ一部Ａ内のトナ
ー３の過度の撹拌を防ぐために、第２図に示すように骨
構造とすると共に、ホッパ一部Ａ内のトナー３の残量が
少なくなってもトナー３を現像部Ｂ内へ効率よく送れる
ように、その先端にゴムシート５ａを設けている。

撹拌羽根５によって送られるトナー３は、ホッパ一部Ａ
と現像部Ｂとを仕切る現像容器２１の仕切り壁２２の開
口部に設けられたフィルム４のスリット状のトナー取り
込み口４ａを通って、現像部Ｂ内へ送り込まれる。フィ
ルム４は、新品の現像装置１を初めて使用するときにサ
ービスマン若しくはユーザーが引き裂（ことによって上
記のトナー取り込み口４ａが形成されるようになってお
り、未使用新品時にホッパ一部Ａ内のトナー３が現像部
Ｂ内へ移動するのを防ぐためのものである。フィルム４
はポリエチレン製フィルムからなる。

現像部Ｂ内へ送られたトナー３は、現像スリーブ２内に
設置した現像マグネット７の磁力により吸着して現像ス
リーブ２上に担持され、担持されたトナー３は、現像部
Ｂ内に現像スリーブ２の上半部周面に接触するように設
けられたウレタンゴム製のブレード６によって、現像ス
リーブ２上に所定の厚に塗布される。現像部Ｂ内には仕
切り壁２２の箇所に、ステンレス板からなる静電容量検
知式のトナー残量検知手段１８が設けられる。

上記の現像マグネット７の現像極のＳ、極は、現像スリ
ーブ２の表面上で約８５０ガウスの磁束密度を有し、ト
ナー３の取り込み極のＮ、極も、現像スリーブ２の表面
上で約８５０ガウスの磁束密度を有する。

さて、本発明では、現像容器２１のホッパ一部Ａと現像
部Ｂとを連絡するフィルム４のトナー取り込み口４ａに
対し、現像マグネット７のトナー取り込み極Ｎ１の磁束
密度のピークを向けて、取り込み口４ａ近くのトナー３
を磁気的に拘束して、拘束されたトナー３の塊で取り込
み口４ａをほぼ塞ぐ形ちにする。こうすると、ホッパ一
部Ａ内で撹拌羽根５を常時稼動させておいても、スリー
ブ２近くの空間に過度のトナー３が送られることがなく
なって、トナー３の詰まりを生ずることがない。且つ、
スリーブ２が担持しているトナー３の量に応じて、ホッ
パ一部Ａ内側からトナー３が補給されることになるため
、前述したようなトナー補給に起因する画像の変化が極
めて少な（なる。

そのために本実施例では、上記のフィルム４のスリット
状のトナー取り込み口４ａの現像スリーブ２の軸方向に
沿う幅を４ｍｍとし、マグネット７の磁極Ｎ１による磁
束密度の現像スリーブ２表面上でのピーク位置とトナー
取り込み口４ａとの間の距離を約８ｍｍとしている。

上記のトナー取り込み口４ａの幅及びスリーブ２表面上
の磁束密度のピーク位置とトナー取り込み口４ａとの間
の距離が大きすぎると、本発明の目的を達成できず、又
現像装置の小型化を図ることもできない。逆に小さすぎ
ると、現像部Ｂ内へのトナー３の補給や流動が阻害され
、ベタ黒画像の現像時に濃度ムラや白抜ケが生じてしま
う。例えば現像スリーブの外径が２０ｍｍ、トナー取り
込み極Ｎ、の磁束密度が８００ガウス内外の場合、トナ
ー取り込み０４ａの幅が３ｍｍ以下では、現像部Ｂへの
トナー３の補給不良が生じ、トナー取り込み口４ａの幅
が２０ｍｍ以上では、本発明の効果が十分ではなかった
。

このトナー取り込み口４ａの幅は、好ましくは５〜１０
ｍｍであるのが効果的であった。又、トナー取り込み口
４ａと現像スリーブ２の表面との間の距離は５〜１０ｍ
ｍであるのが、トナー３の取り込み量を安定し又その取
り込んだトナー３の流動スペースを付与することができ
るという点で好ましかった。更にはトナー取り込み極Ｎ
１の磁束密度のピークが向く角度としては、トナー取り
込み口４ａの中心に向かって±１５度、好ましくは±５
度にある場合に、環境変化、プリントパターンの変化、
プリント間隔など条件の変動に対し、安定した画像を得
ることができた。

本発明では、現像スリーブ２を設置する小容積の現像部
Ｂを設けて現像スリーブ２近くの空間を小さくすると共
に、フィルム４のトナー取り込み口４ａをトナー３で塞
ぎながらトナー３を現像部Ｂ内に取り込むので、現像ス
リーブ２近傍の空間内におけるトナー３の塊の形状がほ
ぼ一定となる。このトナー３の塊は、ホッパ一部Ａから
新たなトナー３が補給されると急速に崩れて変化するの
で、現像部Ｂ内に設置した静電容量検知式のトナー残量
検知手段１８により、低コストで高精度のトナー切れの
予告の検知を行なうことができる。

本実施例の構成によれば、印字率４％のＡ４サイズのプ
リント画像に白抜ケが発生する１００〜２００枚のプリ
ント前に、トナー切れの予告ができた。

第３図は、本発明の現像装置の他の実施例を示す断面図
である。

本実施例の現像装置は、現像容器２１内のホッパ一部Ａ
内に、第１図を参照して説明した実施例１の現像装置の
ときの撹拌羽根５に代えて、厚み１８５ｍｍのマイラー
シート２３を設け、これによりホッパナ一部Ａ内トナー
３を撹拌、移送することが特徴である。本実施例の現像
装置のその他の構成は第１図の現像装置と同様で、第３
図に置いて第１図に付した符号と同一の符号は同一の部
材を示す。

ホッパ一部Ａ内のトナー３が長期間の放置やタッピング
等によって固まった場合、実施例１の現像装置の撹拌羽
根５では、固まったトナー３を撹拌、移送するためには
その駆動トルクが大きくなり、このため撹拌羽根５の駆
動ギヤの歯飛びが生じたり、金属製の撹拌羽根５自体が
曲がって変形し、トナー３の撹拌、移送を行なえなくな
り易い。

これが、上記マイラーシート２３によれば撓み性がある
ので、マイラーシート２３周辺のトナー３を除々に崩し
ながら、撹拌、移送することができ、撹拌羽根５のとき
のようなそれ自体の変形や駆動ギヤの歯飛びを生じるこ
とがない。又、マイラーシート２３によれば構成が簡単
で、価格も易くなるという利点もある。

フレキシブルなマイラーシート２３を用いた場合、ホッ
パ一部Ａ内に残るトナー３の量によってはトナー３の送
り量が変動することがあるが、本発明では、前述したよ
うに、フィルム４のトナー取り込み口４ａをトナー３で
塞ぎながらトナー３を取り込むようにしているので、現
像部Ｂ内へのトナー３の取り込み量は、現像装置の使用
初期からトナー３がなくなる寸前まで比較的安定し、問
題はない。

１肚二上１ 以上説明したように、本発明の現像装置では、現像容器
内に一成分磁性トナーを収容した大容積のトナー収容部
と現像剤担持体を設置した小容積の現像部とを設けて、
これらトナー収容部と現像部とをスリット状のトナー取
り込み口で連絡すると共に、トナー収容部内に現像動作
中に常時回転するトナー撹拌、移送手段を設け、そして
現像剤担持体内に設置された現像マグネットのトナー取
り込み磁極をトナー取り込み口に向けたので、比較的簡
単、安価な構成で、多数回の連続プリント時にプリント
の初期から最後まで、反転かぶりや濃度薄などの濃度変
動が少ない良好な画像を得ることができるようになった
。更に前記現像部内に現像剤担持体に近接して静電容量
検知式のトナー残量検知手段を設置したので、高精度に
トナー切れを前もって検知して予告することができるよ
うになった。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の現像装置の一実施例を示す断面図で
ある。 第２図は、第１図の現像装置のホッパ一部内に設置され
た撹拌羽根を示す斜視図である。 第３図は、本発明の現像装置の他の実施例を示す断面図
である。 第４図（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）は、従来の現像装置で
の多数回の連続現像時におけるトナー粒度分布の変化を
示すグラフである。 第５図は、現像部とホッパ一部とを設けた従来の現像装
置の一例を示す断面図である。 ２：現像スリーブ ３ニ一成分磁性トナー ４ａ：トナー取り込み口 ５：撹拌羽根 ７：現像マグネット １８：トナー残量検知手段 ２３：マイラーシート Ａ：ホッパ一部 Ｂ：現像部 Ｎ１　：トナー取り込み極 第２図 ゛〈 トナー粒径（ｐｍ） トナー粒径（ｐｍ） トナー粒径（ｐｍ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）現像容器内に一成分磁性トナーを収容した大容積の
   トナー収容部と現像剤担持体を設置した小容積の現像部
   とを設けて、前記トナー収容部と現像部とをスリット状
   のトナー取り込み口で連絡すると共に、前記トナー収容
   部内に現像動作中に常時回転するトナー撹拌、移送手段
   を設け、前記現像剤担持体内に設置された現像マグネッ
   トのトナー取り込み磁極を前記トナー取り込み口に向け
   、更に前記現像部内に前記現像剤担持体に近接して静電
   容量検知式のトナー残量検知手段を設置したことを特徴
   とする現像装置。 ２）前記スリット状のトナー取り込み口の幅が３〜２０
   ｍｍである請求項１記載の現像装置。