JPH07113794B2 - 現像装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、レーザープリンタや電子写真複写機に用いる
現像装置に係り、詳しくは、記録画像の濃度を安定して
保持することが可能な一成分系現像装置に関する。

［従来の技術］ 従来、一成分系トナーを現像剤として用いるこの種の現
像装置としては、第９図に示すようなものが一般的であ
る。具体的には、磁性トナーＴを収容するトナーボック
スａと、回動自在な円筒状スリーブ内に複数の磁石を固
定配置し、磁力により磁性トナーＴを上記スリーブ上に
吸着する現像剤担持体ｂ（以下、現像ロール）と、この
現像ロールｂに圧接して吸着したトナーＴを薄層化する
ブレードｃとから構成されており、現像ロールｂと静電
潜像担持体ｄとの間に形成される静電界の作用によって
薄層化されたトナーＴを静電潜像担持体側へ飛翔させ静
電潜像の現像を行なうものである。

ところで、このような現像装置においては、時経過に伴
ない疲労あるいはトナー汚れ等によって劣化する部材も
あるため、使用時間に応じてこれら部品の交換等のメイ
ンテナンスを行なう必要がある。従って、メインテナン
スの要求される現像ロール、ブレード等の部品をその様
な要求の無いトナーボックスと別個に切り離して現像装
置を構成すれば、電子写真複写機やレーザープリンタ等
の機器におけるメインテナンスの簡便化を図る上で好ま
しい。

更に、上記機器の小型化を図る上では、静電潜像担持体
周辺の限られたスペースを有効に活用する必要が生じ、
このことから現像装置は小型で且つシンプルな構造を有
していることが望ましい。

それ故、近年においては、現像ロール等がトナーボック
スに対して着脱可能にユニット化された現像装置が提案
されている。具体的には、第10図及び第11図に示すよう
に、現像ロールｂの軸方向に沿ってトナー撹拌室ｅ（以
下、撹拌室）を設けると共に、この撹拌室ｅに現像ロー
ルｂと平行にトナー搬送供給部材ｆを配設したものであ
る。そして、このような装置構成においてトナーＴは、
現像装置の上方に位置するトナーボックスａから上記撹
拌室ｅの一端に突設されたトナー搬入路ｉに落とし込ま
れた後、上記トナー搬送供給部材ｆによって撹拌室ｅの
長手方向に分散され、現像ロールｂへ供給される仕組み
となっている。又、このような構成において、撹拌室ｅ
には当該室内に搬入されているトナー量を検知するトナ
ーレベルセンサｇが設けられており（第10図参照）、撹
拌室ｅ内のトナー残量が少なくなると上記センサからの
検出信号に基づいてトナーボックスａのディスペンサロ
ーラｈが駆動され、撹拌室ｅにトナーＴが落とし込まれ
て現像装置のトナー切れを防止している。

［発明が解決しようとする課題］ ところで、撹拌室にトナーレベルセンサを取付ける場
合、通常、センサの誤検知を防止するため、その検知面
に付着残留しているトナーを掻き落とす清掃部材が設け
られるが、この清掃部材としては、トナー搬送供給部材
に取付けられ、当該部材の回動に伴なって先端が上記検
知面に当接する板状のものが知られている。

しかし、このように板状の清掃部材の回動によってセン
サの清掃を行なう場合には、以下に示すような問題点が
生じてくる。すなわち、撹拌室の画像領域内で清掃部
材が回動するため、清掃部材がトナー搬送を妨害して撹
拌室内でのトナー搬送能力が低下する、清掃部材がト
ナーを掻分けて回動するので、清掃部材の取付位置、す
なわちセンサの取付位置でトナーレベルが低下すること
となり、正確なトナーレベルを検知できない、といった
問題点である。

本発明はこのような問題点に鑑みなされたものであり、
その目的とするところは、トナーレベルセンサの清掃部
材の形状を改良することにより、撹拌室でのトナーの搬
送がスムーズに行なわれ、且つ、トナーの堆積分布が撹
拌室内で略均一となって正確なトナーレベルを検出する
ことが可能な現像装置を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するために、本発明の現像装置は、静電
潜像担持体に面する現像領域へ一成分系トナーを搬送す
るトナー担持体と、このトナー担持体の軸方向に沿って
設けられたトナー撹拌室と、このトナー撹拌室に上記ト
ナー担持体の軸方向に沿ってトナーを搬入すると共に、
これをトナー撹拌室からトナー担持体へ供給するトナー
搬送供給部材と、上記トナー撹拌室内のトナー堆積量を
検出するトナーレベルセンサと、上記トナー搬送供給部
材と共に回転して上記トナーレベルセンサの検知面を摺
擦する板状清掃部材とを備えた現像装置において、上記
板状清掃部材はその回転端に清掃部を備えると共に、こ
の清掃部によって囲まれる開口部を備え、上記清掃部が
トナーレベルセンサの検知面を摺擦する際には、当該清
掃部の開口部側に位置する端辺からトナーレベルセンサ
の検知面に接触することを特徴とするものである。

［作用］ 上記技術的手段は次のように作用する。

清掃部材はその回転端に清掃部を備え、トナー搬送供給
部材の回転に伴い上記清掃部がトナーレベルセンサを摺
擦して検知面に付着したトナーを掻き落とす。このと
き、上記清掃部材は清掃部によって囲まれる開口部を備
えているので、清掃部材がトナーレベルセンサを摺擦し
て撓みを生じると、清掃部は上記開口部側に位置する端
辺から撹拌室に堆積するトナーに沈み込む。

従って、清掃部は堆積するトナーに対してこれを切るよ
うに沈み込むので、トナーレベルセンサの前のトナーが
清掃部材の回転によって排除されることがない。

また、清掃部材は開口部を備えているので、トナー撹拌
室内におけるトナーの搬送が清掃部材の回転によって妨
げられることがない。

［実施例］ 以下、添付図面に基づいて本発明の現像装置を詳細に説
明する。

本実施例の現像装置は、第１図及び第２図に示すよう
に、ハウジング１の一端に配設されて外周面の一部をハ
ウジング１外に露出させた現像ロール２（トナー担持
体）と、この現像ロール２の軸方向に沿ってハウジング
１内に設けられたトナー撹拌室12と、この撹拌室12に一
成分系磁性トナーを搬入するトナー搬送供給部材３とか
ら構成されている。

先ず、上記現像ロール２は、固定支持された略円柱形状
のマグネット部材21の外周に回動可能な円筒状スリーブ
22を配設したものであり、上記撹拌室12内の磁性トナー
をマグネット部材21の磁力によりスリーブ22外周面に吸
着し、スリーブ22の回動に伴ない静電潜像担持体Ｄに面
した現像領域へ搬送するようになっている。又、上記ス
リーブ22の外周面には、吸着された磁性トナーを薄層化
するためのブレード23が圧接しており、このブレード23
はボルト24によってハウジング１の上部に固定されてい
る。尚、第１図中、符号25は、現像ロール２と静電潜像
担持体Ｄとの間隙を保つべくベアリングを介して現像ロ
ール２と同軸上に配設されたトラッキングロール、符号
26は、ハウジング１からのトナーの漏出を防止すべくハ
ウジング１と現像ロール２との間を密封するシール部材
である。

一方、上記トナー搬送供給部材３は、撹拌室12及びハウ
ジング１に突設されて撹拌室12と連通連結するトナー搬
入路13を貫通して回動する棒状部材であり、現像装置の
上方に位置するトナーボックス（図示せず）からトナー
搬入路13に落とし込まれるトナーを撹拌室12内に搬入す
ると共に、これを撹拌室12内から現像ロール２へ供給す
る役割を有している。

そして、上記現像ロール２とトナー搬送供給部材３には
その軸方向の一端にギア27,28が嵌合され、駆動モータ
（図示せず）に接続されて所定の回転数で回動するよう
になっている。尚、本実施例の現像装置においては、以
後、トナー搬入路13が突設されている側をフロント側、
ギア27,28が配設されている側をリヤ側と呼ぶことにす
る。

又、トナー搬送供給部材３は、搬入路13に対応した部分
に螺旋プレート状のトナー搬送機構31（オーガ）を有す
る一方、撹拌室12の搬入路13近傍に対応した部分には、
上記オーガ31より単位時間当たりのトナー搬送量の大き
い螺旋コイル状のトナー搬送機構32（アジテータ）を有
している。これは搬入路13内のトナー密度を低くし、搬
入路13内でトナーが塊状となるのを防止するためであ
り、これによって円滑にトナーを撹拌室12に搬入するこ
とかできる構成となっている。尚、本実施例において、
上記オーガの直径は12mm、搬入路の直径は14mm、アジテ
ータの直径は26mm、撹拌室の直径は28mmであり、アジテ
ータの径をオーガの径より大きく設定することで、単位
時間当たりのトナー搬送量を大きくしている。

更に、トナー搬送供給部分３は、現像ロール２に対面す
る部分において、軸と略平行に設けられ上記アジテータ
32から連続する撹拌バー33（撹拌機構）を有しており、
当該部材３の回動に伴ないトナーの撹拌及び現像ロール
２方向へのトナーの押し出しが行われるようになってい
る。

従って、トナーボックスから搬入路13に落とし込まれた
トナーは、搬入路13等、現像ロール２に相対面しない領
域すなわち非画像部領域において、上記オーガ31及びア
ジテータ32からなるトナー搬送機構によって搬送される
一方、現像ロール２に相対面する領域すなわち画像部領
域においては、トナー搬送供給部材３がトナー搬送力を
持たないので、撹拌室12内に送り込まれるトナーの押圧
力によってフロント側からリヤ側へと搬送される。

それ故、画像部領域では非画像部領域に比較して単位時
間当たりのトナー搬送量が小さく、搬送過多によって撹
拌室12のリヤ側にトナーが偏って堆積するのを防止して
いる。この結果、本実施例の現像装置においては画像部
領域でのトナー堆積量がフロント側からリヤ側へかけて
均一となり、現像ロール２に対するトナーの供給量が軸
方向に沿って略均一となるものである。

第３図は、上記のような形状に構成されたトナー搬送供
給部材３の効果を確認すべく、本願発明者らが行なった
トナー搬送実験の結果を示すものである。この実験で
は、非画像部領域の長さが100mmのハウジング１を用
い、このハウジングに１搬送機構の長さが非画像部の長
さと一致しているトナー搬送供給部材（本実施例に対
応）、２搬送機構の長さが非画像部より長尺の150mmの
トナー搬送供給部材（比較例）の夫々を組み付け、撹拌
室12の長手方向の数点においてトナー搬送量を調べた。
又、このとき現像ロール２の単位面積に吸着されたトナ
ー量も併せて調べた。

この実験結果によれば、比較例では、画像部領域の中で
トナーの搬送量が大きく変動しており、現像ロール上の
トナー量もこれに対応して大きく変動している。これに
対して本実施例では、画像部領域の中でトナー搬送量は
略一定であり、現像ロール上のトナー量も上記比較例に
比して略一定となった。従って、本実施例では画像部領
域においてトナーが部分的に偏って堆積せず、略均一に
堆積していることが判明し、上述したトナー搬送供給部
材３の形状が撹拌室12でのトナー切れの防止に有効であ
ることを確認することができた。

ところで、上述のようにして、撹拌室12内に搬入され且
つ均一に堆積されたトナーは、現像ロール２の回動によ
って現像領域へと搬出されて消費される。従って、撹拌
室12でのトナー切れを防止するためには、現像で消費さ
れるトナー量に対して撹拌室12に搬入されるトナー量を
適正化してやることが必要である。

そこで、本願発明者らは、トナー搬送供給部材３と現像
ロール２との回転数の比ｎに対する撹拌室12へのトナー
搬入量を調べ、更に、A4記録シートにエリアカバリッジ
25％の画像が形成された際のトナー消費量を目安とし
て、上記ｎの値を決定した。第４図にその結果を示す。

これによれば、ｎの値が大きくなるにつれトナー供給量
は向上するが、1.5以上では殆ど向上せず、更に、ｎが
0.4以上でA4エリアカバリッジ25％の時のトナー消費量
を上回って撹拌室12にトナーを搬入できることが判明し
た。通常の記録画像はエリアカバリッジが略20％程度ま
でであることから、上記ｎの値が0.4＜ｎ＜1.5であれ
ば、十二分に撹拌室12内のトナー切れを防止できる。従
って、本実施例では、現像ロール２の回転数78.7rpmに
対してトナー搬送供給部材３の回転数を36.2rpmに設定
し、撹拌室12におけるトナー切れの防止を図っている。

又、本実施例においては、撹拌室12一側のハウジング１
にトナー堆積量を検知するためのトナーレベルセンサ４
（以下、センサ）が取付けられている。このセンサ４
は、撹拌室12に表出する検知面41に圧電素子を有してお
り、圧電素子の振動状態によってトナーの有無を検知す
るものである。具体的には、一定の電圧を上記圧電素子
に印加して高周波の振動状態を形成しておき、ある一定
量以上のトナーが圧電素子に接触した際に上記振動状態
の変化に伴なって電圧値が変動することからトナーの有
無を検知している。

次に、このセンサ４の取付位置について説明する。

本実施例の現像装置は最大A3サイズの静電潜像を現像で
きるよう画像領域幅及び現像ロール２の長さを設定して
いるため、A4サイズ等、他のサイズの静電潜像を現像す
る際には画像領域の一部分のみを用いて現像が行われる
こととなる。従って、撹拌室12でのトナーの消費量は部
分的に異なるので、トナー切れを防止するにはトナー消
費量の高い位置でトナー堆積量、すなわちトナーレベル
を検出する必要がある。

それ故、本実施例では、最も現像頻度の高いと考えられ
るA4サイズの静電潜像をフロント側を基準に現像する場
合を想定し、第５図に示すように、A4サイズの中心位置
にセンサ４を取付けている。

又、センサ４取付位置を別な観点から検討した場合、セ
ンサ４からの出力に基づいて搬入路13に落とし込まれた
トナーがセンサ４の取付位置に搬送されるまでには若干
のタイム差が存在するので、このタイム差を短くする上
でその取付は画像部領域内でフロント側に近い位置が好
ましいと言える。但し、非画像部領域に極端に近い位置
では、非画像部領域のトナー搬送の影響を受け易く、正
確なトナーレベルを検知し難い。従って、撹拌室12のト
ナーレベルを正確にコントロールする上でのセンサ４取
付位置は、非画像部領域と若干の距離があり、且つ、画
像部領域の中央からフロント側であることが好ましい。
本実施例のセンサ４取付位置は、この条件をも満足して
おり、この点においてもトナーの搬送及びそのレベルを
コントロールするのに最適な取付位置であると言える。

尚、本実施例の現像装置では、フロント側を基準として
各サイズの画像を現像する場合を例に挙げて説明してい
るが、リヤ側あるいは画像領域の中央を基準として現像
が行われる場合には、当然センサ４の最適取付位置は異
なったものとなる。

又、この現像装置においては、センサ４の検知面41にト
ナーが付着残留することによるトナーレベルの誤検知を
防止すべく、上記検知面41の清掃部材５が設けられてい
る。この清掃部材５はマイラー等の樹脂シート、金属薄
板等から作成された弾力性を有するの板状部材であり、
トナー供給搬送部材３の回転軸に捩子止めされて当該搬
送供給部材３の回動に伴なって検知面41に付着したトナ
ーを掻き落とすようになっている。

具体的には、第６図に示すように、中央に開口部が形成
されており、その基端部が断面略Ｌ字状のホルダー６を
用いて搬送供給部材３に捩子止めされている。この清掃
部材５では、第７図に示すように、回転軸に平行な回転
端が清掃部51となっており、この清掃部51が検知面41に
当接する際には、清掃部51の開口部側の端辺51aによっ
て検知面41に付着したトナーＴの掻き落としが行われ
る。

このため、清掃部51は検知面41を清掃した後、堆積した
トナーＴを切るように沈み込むので、センサ４前からト
ナーを排除することがなく検知面41の清掃を行なうこと
が可能となる他、中央部が開口していることから、回動
時においてトナーのリヤ側への搬送を妨げ難く、撹拌室
12におけるトナーレベルがフロント側からリヤ側へかけ
て均一化するものである。

従って、この点においても本実施例の現像装置は、撹拌
室12におけるトナーの堆積分布を適確にコントロールで
きるものとなっている。

又、本実施例においては、センサ４の誤検知を防止する
目的で、センサ４がある一定時間以上連続してトナーの
有無を検知したことを前提として、撹拌室12のトナーの
有無を判断するトナー供給制御手段７が設けられてい
る。具体的には、第８図のタイミングチャートに示すよ
うに、センサ４がトナーの空を一定時間T1（本実施例で
は500msec）連続して検知後に上記供給制御手段７がト
ナー無しを判断し、トナーボックスに設けられたディス
ペンスモータが駆動されて搬入路13にトナーが落とし込
まれる。又、センサ４がトナー有りを一定時間T2（本実
施例では2sec）連続して検知後に、上記供給制御手段７
がトナー有りを判断してディスペンスモータが停止す
る。

尚、第８図から見て取れるように、現像装置のモータが
駆動していない状態ではディスペンスモータを駆動させ
ない構成としている。これは搬送供給部材３が回動して
いる時にのみ、搬入路13にトナーを落とし込むためであ
る。又、ディスペンスモータが停止した後にトナー有り
が判断された場合は、当該モータの停止後から判断時ま
でをタイマーによってカウントし、次回の現像装置駆動
時に上記カウント分だけディスペンスモータを駆動して
トナー補給の万全を図っている。

上記した時間T1及びT2は、清掃部材５がセンサ４に接触
することにより生じる検知能力低下の防止を意図して設
定されているため、清掃部材５の動作と密接な関係にあ
る。すなわち、トナー無しと判断する際において上記T1
は、清掃部材５の回動によって検知面41前面から掻分け
られたトナーが当初の状態に復元する時間（トナーの流
動性等により異なるが、300msec程度）より大きいこと
が必要で有る。又、トナー有りを判断する際において上
記T2は、清掃部材５がセンサ４の検知面41を通過するの
に要する時間より大きいことが必要である。

このようにしてセンサ４の誤検知を防止することによ
り、本実施例の現像装置ではセンサ４のトナー検知能力
を最大限に活用して撹拌室12に対するトナー補給の確実
化が図られており、現像時のトナー切れを防止できるも
のである。

以上述べてきたように本実施例の現像装置は、撹拌室12
におけるトナーの搬送及びトナーレベルを適確にコント
ロール可能な種々な構造的特徴を有しており、撹拌室12
の画像領域に対するトナー供給が確実に行われて、高エ
リアカバリッジ画像の現像を良好に行なうことができる
ものである。

［発明の効果］ 以上説明してきたように、本発明の現像装置によれば、
トナーレベルセンサの清掃部材の形状を上述のように改
良したことにより、トナーレベルセンサの前のトナーが
清掃部材の回転によって排除されることがなく、また、
トナー撹拌室内におけるトナーの搬送が清掃部材の回転
によって妨げられることもないので、トナーの堆積分布
が撹拌室内で略均一となって正確なトナーレベルを検出
することが可能となる他、トナー撹拌室でのトナーの搬
送をスムーズに行うことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の現像装置の第一実施例を示す平面断面
図、第２図は第１図のＩ−Ｉ断面図、第３図は第一実施
例及び比較例のトナー搬送供給部材のトナー搬送量を調
べた実験結果を示すグラフ、第４図はトナー搬送供給部
材の回転数とトナー供給量との関係を調べた実験結果を
示すグラフ、第５図はトナーレベルセンサの取付位置の
概略を示す説明図、第６図は清掃部材の取付状態を示す
拡大斜視図、第７図は清掃部材の清掃状態を示す側面
図、第８図はトナーレベルセンサの検知信号とトナー補
給の関係を示すタイミングチャート、第９図は従来の代
表的な一成分現像装置を示す概略図、第10図及び第11図
は従来の他の一成分現像装置を示す正面断面図及び側面
断面図である。 ［符号説明］ １……ハウジング、２……現像ロール（静電潜像担持
体）、３……トナー搬送供給部材、４……トナーレベル
センサ、５……清掃部材、７……トナー供給制御手段、
12……トナー撹拌室、Ｔ……トナー

フロントページの続き (72)発明者 五十洲 徹 神奈川県海老名市本郷2274番地 富士ゼロ ックス株式会社海老名事業所内 (72)発明者 石川 徹 神奈川県海老名市本郷2274番地 富士ゼロ ックス株式会社海老名事業所内 (56)参考文献 特開 平１−288876（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−13541（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−4778（ＪＰ，Ａ) 実開 平１−149662（ＪＰ，Ｕ)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】静電潜像担持体に面する現像領域へ一成分
   系トナーを搬送するトナー担持体と、このトナー担持体
   の軸方向に沿って設けられたトナー撹拌室と、このトナ
   ー撹拌室に上記トナー担持体の軸方向に沿ってトナーを
   搬入すると共に、これをトナー撹拌室からトナー担持体
   へ供給するトナー搬送供給部材と、上記トナー撹拌室内
   のトナー堆積量を検出するトナーレベルセンサと、上記
   トナー搬送供給部材と共に回転して上記トナーレベルセ
   ンサの検知面を摺擦する板状清掃部材とを備えた現像装
   置において、 上記板状清掃部材は可撓性材料で形成され、その回転端
   に清掃部を備えると共に、この清掃部によって囲まれる
   開口部を備えることを特徴とする現像装置。