JPH05224527A - 現像剤供給方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 現像装置のトナー収容量を増加させることな
く、現像装置内のトナー詰まりを解消することのできる
現像剤供給方法及びその装置を提供することを目的とし
ている。 【構成】 トナーセンサー１１が設けられたトナーの搬
送方向上流側におけるスクリュー壁１の上部に切欠きＤ
を設けて切欠きＤの上端をスクリュー３１の回転中心以
下に設定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子写真複写機、情報
記録装置等の画像形成技術の分野で利用され、特に静電
潜像坦持体上に形成された潜像を現像剤によって顕画像
化するための現像装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】最近、カラーコピーのニーズの増大に伴
い、安価で小型のモノカラー複写機が増加しつつある。
かかる複写機においては、静電潜像坦持体の周りの限ら
れたスペースの中に複数の現像装置を設ける関係上、各
現像装置は小型化されるために、その現像剤（以下、ト
ナーする）の収納容量も小さくなってしまう。そこで、
トナーの供給容器（以下、ホッパーとする）を別に設け
る場合が多い。この場合、ホッパーから現像装置へのト
ナーの供給は、現像剤坦持体の軸方向全般に亘って均一
に行われるのが理想であるが、現像装置の上部にスペー
スの余裕がないため、現像装置を静電潜像坦持体の長さ
よりも軸方向に延長し、その延長部にホッパーを設け、
該ホッパーから現像装置へ現像剤の供給を行うようにし
ている。

【０００３】図７は上述した従来装置の一例をその長手
方向で示す概略図であり、図に示すような構成により長
手方向に略均一なトナー補給を行っている。現像装置１
０の長手方向一端部の上端には補給すべきトナーを収容
してなるホッパー２０が設けられている。該ホッパー２
０は下部が現像装置１０内に設けられたトナー搬送部３
０上にて開口し、その開口部近傍には現像剤供給部材２
１が回転自在に設けられている。現像剤供給部材２１は
現像剤検知手段たるトナーセンサー１１の信号に応じて
回転し、ホッパー２０からトナーが供給されるようにな
っている。通常ホッパー２０はユーザーがホッパー２０
内にトナーを補給するときの便宜を考慮し複写機の操作
部側、すなわち現像装置１０の手前側に設けられてい
る。また、トナーセンサー１１は現像装置１０の駆動歯
車等が現像装置１０の奥側に配置されスペースが少ない
ため現像装置１０の手前側に取り付けられている。

【０００４】次に、供給された現像剤が現像装置１０長
手方向全般に供給、撹拌される様子について図７及び図
８を用いて説明する。

【０００５】図８は図７に示した現像装置１０のＡ−
Ａ’断面図である。ホッパー２０から供給されたトナー
は搬送手段たる搬送スクリュー３１の回転によって長手
方向（図７中、矢印Ｃ方向）に搬送される。搬送される
際に、トナーは図８に示す現像剤供給量制御壁３２を逐
次乗り越えて撹拌部に落下し、撹拌部材１２によって撹
拌されてから現像剤坦持体（以下、現像スリーブとす
る）１３に坦持され、該現像スリーブ１３の回転等によ
り搬送されながら現像剤層規制部材１４によって薄層に
コートされ所定の現像方法により潜像坦持体４０上に現
像される。

【０００６】上述した現像剤供給量制御壁（以下、スク
リュー壁とする）３２はホッパー２０から供給されたト
ナーが現像装置１０長手方向において略均一に供給され
るように制御するものであるが、以下、これについて詳
述する。

【０００７】図９にスクリュー壁３２の形状を表わす概
略図を示す。これは図８の矢印Ｂの方向からスクリュー
壁３２を投影したものである。スクリュー壁３２は手前
側から奥側にかけて高さが低くなっていく形状を有して
いる。そのため、ホッパー２０から供給されたトナーは
手前から若干量ずつ順次落下して、落下残りが奥側へ搬
送スクリュー３１によって搬送される。スクリュー壁３
２の高さが奥に行くに従って、低くなっているので現像
装置１０の長手方向全域に亘って、トナーが撹拌部３０
へと供給される。そのため、スクリュー壁３２の形状を
適切に設定することによって現像装置１０長手方向の全
域に亘ってトナーを略均一に撹拌部３０へと供給するこ
とができる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
従来例がごとき現像装置を用いて耐久を行ったところ、
通常の環境においては、スクリュー壁３２を乗り越えて
落下するトナーの現像装置長手方向落下分布は略均一に
なり、長期に亘って良好な画像を提供するが、環境（湿
度）が変動するとトナーの現像装置長手方向落下分布の
偏りが起こり、次のような問題が発生することがあっ
た。例えば高湿度環境下で現像装置長手方向の奥側に落
下するトナー量が増えた場合には奥側でトナーの詰まり
を生じてしまい、最悪の場合はトナー搬送スクリュー３
１近傍にまでトナーが詰まり、スクリュー軸とベアリン
グの間にトナーが融着し、現像装置駆動トルクの負荷重
となり、駆動歯車を破損するという問題が生じた。

【０００９】上記トナーの落下分布の偏りは、環境の変
動に伴い、トナーの搬送性が変化することによって生じ
る。すなわちトナーの凝集度は、トナーの吸湿状態によ
り変化し、低湿度環境下においてはトナーの凝集が弱
く、手前に落下し易くなる。逆に高湿度環境下において
はトナーの凝集が強く、手前で落下しずらいため、奥側
に搬送され、奥側に落下する。

【００１０】図１０は環境変動に伴い、落下分布がどの
ように変化するかを示すグラフである。横軸に現像装置
長手方向の測定箇所を、縦軸に測定箇所ごとの落下量の
全落下量に対する百分率をとってある。図中Ｈ，Ｎ，Ｌ
はそれぞれの環境での落下量分布を示し、Ｈは高湿度環
境（Ｒ_H８５％），Ｎは常湿度環境（６０％），Ｌは低
湿度環境（１０％）である。

【００１１】なお、測定条件は以下のようである。

【００１２】搬送スクリュー３１：スクリュー外径１０
mm、真棒外径６mm、スクリューピッチ２０mmのものを５
ｒ．ｐ．ｓで回転 スクリュー壁３２：全長３００mmで図９に示される形状
を有し、手前側端部の高さはスクリュー中心軸より１．
０mm高く、奥側端部の高さはスクリュー中心軸より３．
０mm低い スクリュー外径と壁との距離：１．５mm トナー供給量：ホッパー２０から搬送部３０へ約３０ｇ
／分 図１０から明らかなように常湿度環境下での落下分布が
略均一であっても、高、低湿度環境下では、その均一性
が保たれないことが判かる。上述した現像装置奥側での
現像剤の詰まりは、高湿度環境下で生じたものである
が、上述した落下分布の偏りを併せ考えてこの原因につ
いて以下に詳述する。

【００１３】図１０から判かるように高湿度環境下にお
いて、トナーの現像装置長手方向落下分布は手前から奥
にかけて次第に多くなる傾向にあり、奥が一番多い。と
ころがトナーセンサー１１は、通常、現像装置１０の手
前側に取り付けられているので、高湿度環境下で奥側に
トナーが十分あるにも拘らず手前側でトナー無しと検知
する場合があり、ホッパー２０からトナーが供給され
る。その結果、トナーは現像装置長手方向の奥側、すな
わちトナーセンサー１１の配設位置以外の所に多く蓄積
し上記現像剤の詰まりを生ずるのである。

【００１４】また、通常、耐久が進むにつれてトナーの
流動性は悪化していく。これはトナーの平均粒径が撹拌
や熱等のストレスによって耐久が進むにつれて徐々に大
きくなることによる。そのため、耐久初期においては上
記の落下分布の偏りがあったとしてもトナーの流動性が
良いので、現像装置長手方向の奥側に多く落下したトナ
ーは撹拌部材１２によってならされるが、耐久が進み、
トナーの流動性が悪化するに従って、トナーの局所的な
多少がならされることなく積み重なって最終的には奥側
でのトナーの詰まりとなる。

【００１５】したがって、落下分布においてトナーセン
サー１１の近傍に落下するトナー量よりも多くトナーの
落下する箇所が存在する場合には、その箇所において、
トナーの詰まりが生じる可能性がある。

【００１６】このような、トナーの詰まりの問題は現像
装置内のトナー量の増加として観測されるが、図１１に
耐久が進むにつれて現像装置内のトナー量が増加する様
子を横軸に耐久枚数、縦軸にトナー量をとったグラフと
して示してある。これは高湿度環境下におけるトナー量
の推移を示すものであるが、約１５，０００枚の耐久時
に歯車割れを生じたものである。

【００１７】上述したトナーの詰まりは現像装置内のト
ナー収容量を増やすことによって、解決することができ
る。図１１のグラフは耐久が進むにつれてトナー量が増
加する様子を表しており、大まかには実線のように増加
傾向を示しているが、数箇所減少している部分もあるこ
とが判かる。これは奥側にトナーが増える過程で一時的
に増加したトナーが撹拌部材１２によってならされたた
めである。

【００１８】ここから、現像装置内のトナー収容量を増
やすことによって奥側のトナーが過度に増加したとして
も、上記の撹拌部材１２によるならしの効果によって、
トナーの詰まりが発生しないことが予想される。

【００１９】しかしながら、上述したように、小型モノ
カラー複写機等の多機能化を実現するためには現像装置
の小型化が必要とされ、上記のような現像装置の大容量
化はこれに反することになる。そのため、従来の小型現
像装置においては現像装置内のトナー詰まりが問題とさ
れてきた。

【００２０】本発明は上記問題点を解決し、現像装置の
トナー収容量を増加させることなく、現像装置内のトナ
ー詰まりを解消することのできる現像剤供給方法及びそ
の装置を提供することを目的としている。

【００２１】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、上記目
的は、現像剤容器の上部後方で該現像剤容器長手方向に
沿って形成された現像剤搬送部へ現像剤を供給し、該現
像剤搬送部で現像剤を上記長手方向へ搬送しながら該現
像剤搬送部前方の現像剤撹拌部へ上記長手方向に沿って
現像剤を落下供給し、上記現像剤の搬送方向上流側から
落下供給される位置における上記現像剤撹拌部内の現像
剤量を検知して該現像剤量を所定量とするように現像剤
の落下供給量を制御し、該現像剤撹拌部で現像剤を撹拌
しながら該現像剤撹拌部前方の現像剤坦持体へ現像剤を
供給する現像剤供給方法において、上記現像剤量の検知
が行われる位置への現像剤の落下供給量を上記長手方向
の他の位置よりも多くする方法によって達成され、ま
た、前方開口部に現像剤坦持体を有する現像剤容器と、
該現像剤坦持体の後方の現像剤撹拌部に配設された現像
剤撹拌手段と、該現像剤撹拌部の後方上部に現像剤容器
長手方向に沿って形成された現像剤搬送部と、該現像剤
搬送部内に配設され現像剤を上記長手方向に沿って搬送
せしめる搬送手段と、上記現像剤搬送部前方で上記長手
方向に延びて形成され上記現像剤撹拌部と該現像剤搬送
部の間に連通開口部を形成せしめる現像剤供給量制御壁
と、上記現像剤撹拌部内部であって上記搬送手段による
現像剤の搬送方向上流側位置に配設された現像剤検知手
段とを備えた現像剤供給装置において、上記現像剤搬送
部は、上記現像剤検知手段配設位置における上記連通開
口部からの現像剤の落下供給量を上記長手方向の他の位
置よりも多くするように設定されている装置によって達
成される。

【００２２】

【作用】本発明によれば、高湿度環境下あるいは長期に
亘る使用によってトナーの流動性が悪化した場合であっ
ても、現像剤検知手段配設位置近傍にトナーを多量に落
下供給することによって、現像装置奥側で落下する傾向
を示すトナーの現像装置長手方向における分布を略均一
にする。したがって、トナー量の検知が適切に行われ、
トナーの偏りによるトナー詰まりを防ぐ。

【００２３】

【実施例】本発明の第一実施例ないし第三実施例を図に
基づいて説明する。

【００２４】〈第一実施例〉先ず、本発明の第一実施例
を図１ないし図３に基づいて説明する。

【００２５】図１は本発明の第一実施例においてその発
明の特徴を最も良く表す図であり、現像剤供給量制御壁
たるスクリュー壁の形状を示している。本発明による現
像装置の構成及び動作は従来例で図７、図８を用いて説
明したのと同様であるので省略する。

【００２６】図１において破線は従来例図９で示された
スクリュー壁３２の形状を表し、実線が本発明の効果を
発揮するスクリュー壁１の形状を表している。図１で手
前側、すなわちトナーセンサー１１に最も近いスクリュ
ー壁１の高さは従来例に比べて低くなっている（図１中
切欠き、Ｄの部分）。そのため現像装置長手方向におけ
るトナーの落下分布はトナーセンサー１１近傍で最も多
くなる。これには、トナーの搬送方向が現像装置の一端
部でトナーセンサー１１の取り付けられた側から、他端
部側へと向かっていることを利用している。切欠き部Ｄ
にはホッパー２０から供給されたトナーがそのまま搬送
されてくることになるが、切欠いた後のスクリュー壁１
の高さをスクリューの中心軸と同等かもしくは、それよ
り低く設定することによって、切欠き部Ｄ（トナーセン
サー近傍）に落下するトナー量を環境によらず長手方向
内で最も多くなるように制御できる。すなわち切欠き部
Ｄでは搬送されてくるトナーが多いので、スクリュー壁
１の高さを上記のように設定することによって強制的に
トナーを落下させ、環境によるトナーの落下量の変動を
少なくしている。

【００２７】図２は図１の実線で示されるスクリュー壁
１を用いて従来例で説明した方法で、現像装置長手方向
のトナーの落下分布を測定したものである。横軸、縦
軸、また、Ｈ・Ｎ・Ｌの記号等、従来例で説明したもの
と同様である。ただし、スクリュー壁１の切欠き部はス
クリューの中心軸と同じ高さで切欠きの幅は２０ミリで
ある。

【００２８】図２から明らかなように、トナーの落下分
布がいずれの環境においてもトナーセンサー１１，１２
に最も近い部分（ここでは現像装置の手前側）で最も多
くなっていることが判る。

【００２９】そこで、図１の実線で示されるスクリュー
壁１を有する現像装置で高湿度環境下において、耐久を
行ったところ、現像装置内のトナー量の推移は図３のよ
うに適正に制御されることが確認された。

【００３０】図１から、耐久初期に若干のトナー量の増
加があるが耐久が進むにつれて現像装置内の現像剤量は
飽和して略一定となることが判り、このとき現像装置内
でのあふれは生じないことを確認した。

【００３１】なお、本実施例においてはホッパー２０か
ら供給されたトナーが搬送される方向と、トナーセンサ
ー１１の取り付けられている位置とによってスクリュー
壁１の形状を工夫した。しかしながら、本発明はトナー
の搬送方向とトナーセンサー１１の取り付け位置に制限
されることなく、スクリュー壁１の形状を適切に設定す
ることによってトナーセンサー１１近傍に落下するトナ
ー量がいずれの環境においても最大とすることができる
ことは明らかであり、本発明は本実施例に限定されるも
のではない。 〈第二実施例〉次に、本発明の第二実施例を図４及び図
５にもとづいて説明する。なお、第一実施例との共通箇
所には同一符号を付して説明を省略する。

【００３２】第一実施例においては、長手方向のトナー
の落下分布を制御するために、スクリュー壁１の形状を
従来のものに対し変更したが第二実施例においてはスク
リューを変更して本発明の効果を発揮させるものであ
る。スクリュー２は、ホッパー２０からトナーを搬送す
るためだけに使用される部分と、トナーを搬送しながら
その回転によってスクリュー壁１を乗り越えてトナーを
落下させる部分とを有する。図４はスクリュー２の概略
図であり図に示すようにスクリュー２がトナーを搬送し
ながらスクリュー壁１を乗り越えてトナーを落下させる
部分であって、かつトナーセンサー１１の近傍の部分
（図中Ｅ）のスクリューピッチを他の部分よりも短くし
たものである。このとき、スクリューピッチが短いほど
トナーの搬送能力は低下するので、この位置においてト
ナーの落下量が多くなる。

【００３３】同様に、他の実施例として図５のようなス
クリューを用いてもよい。図５のスクリューは図４のス
クリューピッチを短くした部分において、スクリューピ
ッチは変えずにスクリューの軸上にトナーの落下を促進
させる部材３が取り付けられているものであり、この部
材の取り付けられている位置においてトナーの落下量が
多くなる。

【００３４】図４、図５で示されるスクリューを用いて
も第一実施例と同様な効果が得られる。 〈第三実施例〉次に、本発明の第三実施例を図６に基づ
いて説明する。なお、第一実施例及び図７，図８に示し
た従来例装置との共通箇所には同一符号を付して説明を
省略する。

【００３５】図６は図８の現像装置に現像剤攪拌部を新
たにもう一つ新設したものである。１５ａは第一攪拌
部，１５ｂは第二攪拌部である。スクリュー壁１は図１
に示されるスクリュー壁を用いておりスクリュー壁１か
らトナーが落下する方向は図８と反対の方向で現像スリ
ーブ１３からは最も遠い方向にトナーが落下するような
構成となっている。そのためスクリューのピッチ及び回
転方向は図８と逆向きである。第二攪拌部１５ｂに落下
したトナーは現像剤攪拌手段１２ｂによって攪拌された
後第一攪拌部１５ａへと供給される。その他は図８の説
明と同様である。

【００３６】本実施例において、トナーの落下分布は図
２に示されるものと同様であるが、図２に示されるよう
なトナーの落下分布にてトナーの供給を受けた後に第二
攪拌部１５ｂにて長手方向のトナーのならしを行い、そ
の後に第一攪拌部１５ａへトナーを搬送するため第一攪
拌部１５ａ内のトナーのならしが非常に良好である。

【００３７】また、本実施例によれば、現像装置内に蓄
積した凝集性の高い劣化トナーをトナーセンサー近傍か
ら排除することができる。そのためトナー重量の制御性
が第一実施例よりさらに優れている。

【００３８】また、トナーの攪拌を十分に行うので画像
濃度の安定にも効果がある。

【００３９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
現像剤量検知手段近傍への現像剤の落下供給量を現像装
置長手方向における他の部分よりも多くしたので、高湿
度環境下あるいは長期の使用によって現像剤の流動性が
悪化しても、現像装置長手方向における任意の箇所での
現像剤の詰まりのない現像剤供給方法及びその装置を提
供することができる。

【００４０】また、現像剤検知手段の近傍に現像剤供給
容器からの新しい現像剤を常時滞りなく供給することが
でき、新しいトナーによって現像装置内に蓄積した凝集
性の高い劣化現像剤を現像剤検知手段近傍から排除する
ことができるので、現像剤の検知を正確に行うことがで
きる。

【００４１】さらに、現像剤供給容器からの現像剤供給
側に現像剤検知手段を設けた場合には、現像剤無しを検
知してから現像剤補給までの時間的遅れを防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一実施例の現像剤供給量制御壁の概
略構成を示す平面図である。

【図２】第一実施例における現像剤の落下分布を示す図
である。

【図３】第一実施例において耐久試験を行ったときの現
像剤量の推移を示す図である。

【図４】本発明の第二実施例の搬送手段の概略構成を示
す平面図である。

【図５】現像剤の落下を促進させる部材を取り付けた本
発明の第二実施例の搬送手段の概略構成を示す平面図で
ある。

【図６】本発明の第三実施例装置の概略構成を示す断面
図である。

【図７】従来例装置の概略構成を示す平面図である。

【図８】図７装置のＡ−Ａ’断面図である。

【図９】図７装置の現像剤供給量制御壁の概略構成を示
す平面図である。

【図１０】図７装置における現像剤の落下分布を示す図
である。

【図１１】図７装置において耐久試験を行ったときの現
像剤量の推移を示す図である。

【符号の説明】

１ 現像剤供給量制御壁（スクリュー壁） １１ 現像剤検知手段（トナーセンサー） １２ 現像剤攪拌手段 １３ 現像剤担持体（現像スリーブ） １５ 現像剤攪拌部 ３０ 現像剤搬送部 ３１ 搬送手段（スクリュー）

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 現像剤容器の上部後方で該現像剤容器長
   手方向に沿って形成された現像剤搬送部へ現像剤を供給
   し、該現像剤搬送部で現像剤を上記長手方向へ搬送しな
   がら該現像剤搬送部前方の現像剤撹拌部へ上記長手方向
   に沿って現像剤を落下供給し、上記現像剤の搬送方向上
   流側から落下供給される位置における上記現像剤撹拌部
   内の現像剤量を検知して該現像剤量を所定量とするよう
   に現像剤の落下供給量を制御し、該現像剤撹拌部で現像
   剤を撹拌しながら該現像剤撹拌部前方の現像剤坦持体へ
   現像剤を供給する現像剤供給方法において、上記現像剤
   量の検知が行われる位置への現像剤の落下供給量を上記
   長手方向の他の位置よりも多くすることを特徴とする現
   像剤供給方法。
2. 【請求項２】 現像剤搬送部への現像剤の供給は、現像
   剤の搬送方向上流側端部から行うこととする請求項１に
   記載の現像剤供給方法。
3. 【請求項３】 現像剤搬送部における現像剤の搬送はス
   クリューによって行い、該現像剤搬送部長手方向におけ
   る現像剤の落下供給量の規制は、該現像剤搬送部前方に
   長手方向に延びて形成された現像剤供給量制御壁によっ
   て行うこととする請求項１または請求項２に記載の現像
   剤供給方法。
4. 【請求項４】 現像剤撹拌部を前方の第一撹拌部と後方
   の第二撹拌部とに分け、現像剤搬送部から該後方の第二
   撹拌部へ現像剤を落下供給せしめ、該第二撹拌部で撹拌
   した現像剤を前方の第一撹拌部でさらに撹拌して現像剤
   坦持体へ供給することとする請求項１ないし請求項３の
   うちの一に記載の現像剤供給方法。
5. 【請求項５】 現像剤搬送部の現像剤供給量制御壁は現
   像剤搬送部後方に形成されており、該後方から第二撹拌
   部への落下供給を行うこととする請求項４に記載の現像
   剤供給方法。
6. 【請求項６】 前方開口部に現像剤坦持体を有する現像
   剤容器と、該現像剤坦持体の後方の現像剤撹拌部に配設
   された現像剤撹拌手段と、該現像剤撹拌部の後方上部に
   現像剤容器長手方向に沿って形成された現像剤搬送部
   と、該現像剤搬送部内に配設され現像剤を上記長手方向
   に沿って搬送せしめる搬送手段と、上記現像剤搬送部前
   方で上記長手方向に延びて形成され上記現像剤撹拌部と
   該現像剤搬送部の間に連通開口部を形成せしめる現像剤
   供給量制御壁と、上記現像剤撹拌部内部であって上記搬
   送手段による現像剤の搬送方向上流側位置に配設された
   現像剤検知手段とを備えた現像剤供給装置において、上
   記現像剤搬送部は、上記現像剤検知手段配設位置におけ
   る上記連通開口部からの現像剤の落下供給量を上記長手
   方向の他の位置よりも多くするように設定されているこ
   とを特徴とする現像剤供給装置。
7. 【請求項７】 現像剤搬送部の現像剤搬送方向上流側端
   部には着脱自在な現像剤供給手段との連通開口部が形成
   されていることとする請求項６に記載の現像剤供給装
   置。
8. 【請求項８】 現像剤搬送部の搬送手段はスクリューで
   あることとする請求項６または請求項７に記載の現像剤
   供給装置。
9. 【請求項９】 現像剤撹拌部は前方の第一撹拌部と後方
   の第二撹拌部に分かれて形成されており、それぞれに現
   像剤撹拌手段が配設されていることとする請求項６ない
   し請求項８のうちの一に記載の現像剤供給装置。
10. 【請求項１０】 現像剤搬送部の連通開口部は該現像剤
    搬送部の後方に配設されていることとする請求項９に記
    載の現像剤供給装置。