JPH0980881A

JPH0980881A - 現像装置

Info

Publication number: JPH0980881A
Application number: JP7240090A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Shinozaki; 淳篠崎
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1995-09-19
Filing date: 1995-09-19
Publication date: 1997-03-28

Abstract

(57)【要約】【課題】乾式２成分現像剤を用いる現像装置において、
現像剤の撹拌・混合能力及び搬送能力を向上しかつトナ
ーの帯電効率を向上する。【解決手段】本発明の現像装置は、略筒状の現像剤の経
路７，８と、その経路の内側で長手方向に延びる回転す
る羽根状部材９，１０を有し、該経路の内壁面に固定羽
根１１，１２を有する。そして、経路内側の羽根状部材
９，１０は、その回転中心を中心として現像剤を回転す
る機能を主とし、固定羽根１１，１２は回転する現像剤
を経路の長手方向に移動させる形状となっている。この
ように現像剤を回転する羽根状部材と経路内壁面の固定
羽根を設けたことにより、現像剤の混合を促進でき、か
つ搬送を良好に行うことができ、さらに羽根状部材で回
転される現像剤の移動方向を固定羽根で長手方向に変え
ることにより現像剤に圧力を加えることができ、トナー
の帯電効率を上げることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複写機、ファクシ
ミリ、プリンタ等の電子写真方式の画像形成装置に装備
される現像装置に関し、特に、トナーとキャリアからな
る乾式２成分現像剤を用いる現像装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、複写機、ファクシミリ、プリンタ
等の電子写真方式の画像形成装置の小型化に伴い、乾式
２成分現像剤を用いた現像ユニットにおいても小型化が
進み、シンプルな構成が選ばれるようになってきた。そ
して最近では、１本の現像スリーブと、それに接する現
像剤の循環経路からなる構造のものが提案されている。
例えば、特開平２−１８５８３号公報記載の現像装置で
は、筒状の現像剤循環経路を有し、経路内に回転羽根を
有し、その羽根の回転により現像剤を経路の長手方向に
運搬する構成となっている。また、現像スリーブへの現
像剤の供給を助けるために、バケットと称する補助部材
が付いている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記公報記載の現像装
置では、筒状の循環経路の長手方向に現像剤を運ぶため
に、経路の内側には、略スクリュー状の羽根を配置し、
回転させている。このような方法を用いると、以下のよ
うなメリットがある。長い循環経路を持つので、トナー補給する場所を適当
な所に選べば、補給されたトナーが実際に用いられるま
でに循環経路内を現像剤と混合されながら搬送されるの
で、十分な混合時間が得られる。細長い現像ユニットでも、現像剤の大きな横撹拌に相
当する動きが可能である。これにより、例えば、縦黒帯
等の画像をプリントすると、その部分のトナー消費が多
く、次の画像のその部分の濃度が低くなるというありが
ちな問題を回避することができる。現像剤の上下の動きが小さいので、薄型化が可能であ
る。

【０００４】しかし、上記従来の技術には、以下のよう
な欠点がある。回転羽根は、スクリューか、平らな板を斜めに並べて
スクリューの効果を出す様に工夫したものであり、回転
によって現像剤を長手方向に搬送する効果はあるが、軸
を中心に現像剤を回転させる機能は小さい（仮に、スク
リュー羽根に工夫をして、現像剤がスクリューと一緒に
回転運動をする様にしたら、今度は長手方向に動かなく
なってしまう）。このため、密度（比重）の異なるキャ
リアとトナーであった場合は、その混合能力は小さい物
になってしまい、濃度ムラが発生する。図４に示すように、現像スリーブ６に近接する回転羽
根２９が、スクリュー羽根や、擬似スクリュー羽根だ
と、現像スリーブに近い所に羽根が有る場所と無い場所
ができてしまい、現像スリーブへ供給される現像剤の量
にムラが発生し、像担持体上で現像された画像に濃度ム
ラが発生する原因となる。スクリュー等の回転羽根のみで現像剤を撹拌すると、
その羽根から受ける力に対して反発する力は、現像剤に
働く重力、現像剤と経路壁面との摩擦力等が主であり、
その値は、現像剤に十分な力を加えるには不十分であ
り、現像剤の混合不足やトナーの帯電不足の原因とな
る。

【０００５】本発明は上記事情に鑑みなされたものであ
って、乾式２成分現像剤を用いる現像装置における上述
の３つの欠点を改良し、現像剤の撹拌・混合能力、及び
搬送能力を向上し、かつトナーの帯電効率を向上した現
像装置を提供することを目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１記載の発明では、トナーとキャリアからな
る乾式２成分現像剤を用いる現像装置において、略筒状
の現像剤の経路と、その経路の内側で長手方向に延びる
回転する羽根状部材（以下、回転羽根と称す）を有し、
該経路の内壁面に固定羽根を有することを特徴としてい
る。

【０００７】また、請求項２記載の発明では、請求項１
記載の現像装置において、経路内側の回転羽根は、その
回転中心を中心として現像剤を回転する機能を主とし、
経路の内壁面の固定羽根は、回転する現像剤を経路の長
手方向に移動させる形状となっていることを特徴として
いる。ここで、上記の”現像剤を回転する機能を主と
し”の定義は、以下の通りである。現像剤に回転羽根と
固定羽根の両方を作用させた時の現像剤の長手方向の移
動速度をｖ₁ とし、固定羽根を取り除き、回転羽根のみ
とした時の現像剤の移動速度をｖ₂ とした時、ｖ₂／ｖ₁＜１／２となる時、この回転羽根は現像剤を回転する機能を主と
していると言うことである。

【０００８】請求項３記載の発明では、略筒状の現像剤
の経路を有し、該経路は、２本の直線状の往路、復路の
両側端部同士をつないだ閉じた経路を成し、復路の一方
の側には壁面が無く、代わりに現像スリーブが配置され
ており、該現像スリーブで復路を移動する現像剤を像担
持体上の静電潜像に運搬して現像を行なう現像装置であ
って、少なくとも前記復路には、請求項２に記載の回転
羽根と固定羽根を用いたことを特徴としている。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して詳細に説明する。図１は本発明による現像装
置を備えた画像形成装置の一実施例を一部断面で示す概
略構成図、図２は本発明の一実施例を示す現像装置の長
手方向の断面を示す平面図である。

【００１０】図１において、像担持体であるドラム状の
感光体１は、帯電装置２により一様に帯電され、続い
て、レーザー光源あるいはＬＥＤ光源等を用いた光書込
装置３により画像信号に応じた光照射を受けて静電潜像
が形成される。この静電潜像は現像装置４の現像スリー
ブ６に担持された２成分現像剤によって現像されトナー
像が形成される。そして、感光体１上に形成されたトナ
ー像は、転写装置１６に到る。一方、図示されない給紙
部から給紙された転写紙は、感光体１側の像形成と同期
して給紙装置（レジストローラ等）１５により転写装置
１６に搬送され、感光体１上のトナー像と重ね合わさ
れ、転写装置１６によりトナー像が転写紙に転写され
る。この後、転写紙は図示しない定着装置に搬送され、
画像が定着される。また、トナー像転写後の感光体１
は、クリーニング装置１７に到り、残留トナーを除去さ
れ、再び上記工程が繰り返される。

【００１１】本発明は上記画像形成装置において現像工
程を行なう現像装置４に関するものである。図１，２に
おいて、現像装置４の現像容器１３の中は、大きく分け
て、現像スリーブ６、第１現像剤経路７（以後、単に第
１経路と記す）、第２現像剤経路８（以後、単に第２経
路と記す）の領域があり、第１，第２経路７，８は両端
部を除いて隔壁１８で仕切られており、両端部で連通さ
れ循環経路を構成している。第１，第２経路７，８の中
には、それぞれ、軸の周囲に羽根状部材（回転羽根）が
設けられた第１回転部材９、第２回転部材１０が回転支
持されている。そして、第１，第２経路７，８には、ト
ナーとキャリアからなる２成分現像剤５が満たされてい
る。

【００１２】現像装置４の作動時には、現像スリーブ６
及び各回転部材９，１０は歯車１９を介して図示されな
い駆動用モータにより連動して回転するようになってお
り、図１の矢印の方向にそれぞれ回転し、各経路７，８
中の現像剤５は、各回転部材９，１０の回転羽根によっ
て回転される。一方、各経路７，８の内壁面には、それ
ぞれ第１固定羽根１１、第２固定羽根１２が螺旋状或い
はそれに近い形状で設けられているため、第１，第２回
転部材９，１０によって回転される現像剤５は、各固定
羽根１１，１２から経路の長手方向へ向かう力を受け
る。すなわち、現像剤５は、第１経路７内では図２の下
向きの矢印で示す方向の力を受け、第２経路８内では図
２の上向きの矢印で示す方向の力を受けるため、結果と
して現像剤５は両経路内を矢印の向きに搬送され、両側
端部の連通部を介して循環する。

【００１３】第１経路７の一方の側には壁面が無く代わ
りに現像スリーブ６が配置されており、第１経路７から
は現像スリーブ６に現像剤５が供給され、その現像スリ
ーブ６上に供給された現像剤はドクターブレード１４を
経て感光体１との対向部である現像領域に到るので、第
１経路７から現像スリーブ６への現像剤供給は長手方向
で均一であることが要求される。また、現像スリーブ６
に供給された現像剤は、現像領域にてトナーを消費し、
トナー濃度の低い現像剤になっているので、容器内に戻
って来たら再度現像スリーブに行かないように現像スリ
ーブから離す必要がある。すなわち、現像剤５を現像ス
リーブ６に均一に供給することと、長手方向へ速やかに
搬送することを同時に要求される。

【００１４】上記２つの要求を本発明の現像装置は満た
している。つまり本発明の現像装置では、現像剤５を現
像スリーブ６へ供給する第１経路７内の第１回転部材９
は、回転羽根が現像剤を回転する機能を主としており、
例えば、第１回転部材９の現像スリーブ６に近接する領
域の回転羽根はパドル形状をしており長手方向に均一で
あり、そのパドル形状の回転羽根で現像剤５を回転させ
ているので、現像スリーブ６に現像剤５を十分供給しか
つ使用済みの現像剤を現像スリーブ６から遠ざける機能
を持ち、さらに、第１経路７の内壁に設けられた螺旋状
の第１固定羽根１１によって、長手方向の搬送も達成し
ている。

【００１５】尚、現像スリーブ６側の第１回転部材９
に、図４に示したようなスクリュー状の回転羽根を用い
た場合は、現像剤には長手方向に移送する力が主に作用
するため、現像剤の現像スリーブ６への供給が上手く行
なわれない。このため、第１回転部材９の現像スリーブ
６と近接する領域の回転羽根はパドル形状にするのが良
い。

【００１６】第１経路７と第２経路８とは、前述したよ
うに図２の上端のＥ領域及び下端のＢ領域で連通してお
り、第１経路７を搬送された現像剤５は下端Ｂ領域で第
２経路８に押し出される。この時、Ｂ領域で第２回転部
材１０がパドル形状をしていると、遠心力によって現像
剤を飛ばしてしまい、上手く受け渡しができないので、
第２回転部材１０のＢ領域部分の形状は螺旋形状が好ま
しい（螺旋形状でなくても、現像剤を回転させる力が弱
く、長手方向に動かす作用が大きい羽根形状、例えば、
図３（ａ），（ｂ）に示すような羽根形状ならば良
い）。

【００１７】さて、第２経路１０は、図２のＡ領域にて
外部よりトナー補給を受けるようになっている。つま
り、現像によって消費したトナーを補うべく、図示しな
いトナー補給装置によってＡ領域にトナーが落下し、第
２回転部材１０の螺旋状の羽根によってトナーがＢ領域
に運ばれ、第１経路７側から第２経路８に押し出されて
きた現像剤と混合される。このため、第２経路８では、
長手方向の均一性よりも、補給されたトナーの現像剤へ
の混合と帯電が要求される。

【００１８】因みに、トナーはスチレン、アクリル、ポ
リエステル等の樹脂を主成分とし、比重は１〜１．５程
度、キャリアはマグネタイトやフェライトを芯材とし、
シリコン樹脂を主成分とするコート層を設けたものであ
り、その比重は３〜６位のものであり、両者の比重の違
いが大きいので、混ざりにくい。このように比重の異な
る物同士を混ぜ合わせる１つの方法は、上下を逆さまに
して撹拌・混合することである。つまり、逆さま工程を
設けることにより、重いものと軽いものの上下が入れ替
わるので混ざり易い。また、一般には、良い混合を得る
ためには、まず分けるという工程が必要である。例え
ば、一箇所に濃い所が有れば、そこを２つに分けて一方
を別の所に持って行く。この操作の繰り返しが効率的な
混合であることは明白である。

【００１９】また、トナーを効率良く帯電させるために
は、トナーがキャリアと接触することにより帯電するの
であるから、その接触確率を高くすべきである。その１
つの方法は、良く混合する（トナーばかりが多い所を無
くす）ことであり、１つは、圧力を加えることである。
つまり、圧力を加えることにより、粉体（トナーやキャ
リア）同士はより多くの点で、より多くの面積で接触す
る確率が高まるからである。

【００２０】さて、本発明の現像装置では、このような
要求を満たしている。すなわち、Ｂ領域でトナーが混合
された現像剤が第２経路８を搬送される過程で次のよう
な作用が得られる。第２回転部材１０の回転羽根は図２のＣ〜Ｅ領域では
パドル形状をしており、このパドル形状の羽根部分によ
り現像剤が経路内で回転され、上下逆さまにされるの
で、トナーとキャリアが良く混合される。図２に示すように、第２経路８は固定羽根１２が有る
所（Ｃ領域）と無い所（Ｄ領域）があるので、Ｃ，Ｄ領
域、つまり、固定羽根１２の有る所と無い所で、現像剤
を剪断し（固定羽根１２に掻き取られる現像剤と、そう
でない現像剤に分断される）、混合をさらに促進するこ
とができる。パドル状の回転羽根で回転される現像剤の移動方向
（周方向）を、螺旋状の固定羽根１２で長手方向に変え
ることにより、現像剤に大きな圧力を加えることができ
る。これはトナーの帯電を促進する。

【００２１】このようにして、第２経路８のＣ，Ｄ領域
で撹拌・混合及びトナーの帯電のなされた現像剤５は、
Ｅ領域に到り、連通部から第１経路７側に押し出され
る。尚、第１経路７側の第１回転部材９のＥ領域部分の
回転羽根は、第２回転部材１０のＢ領域と同じ理由で、
現像剤の回転よりも搬送性が重要視されるため、螺旋形
状の羽根が好ましい（螺旋形状でなくても、現像剤を回
転させる力が弱く、長手方向に動かす作用が大きい羽根
形状、例えば、図３（ａ），（ｂ）に示すような羽根形
状ならば良い）。また、第１回転部材９のＥ領域部分
は、現像スリーブ６とは近接していない部分なので、螺
旋形状としても現像剤の供給動作を阻害することはな
い。

【００２２】

【実施例】さて、以上のような構成の現像装置（図２）
を用いた画像形成装置（図１）で、下記に示す具体的な
［実施例の構成条件］を定めて、全面黒ベタ画像をプリ
ントしたところ、均一な黒ベタ画像が得られ、また、テ
ストモードで、通常の文字画像をプリントして、図２の
Ａ領域に０．５ｇのトナーを補給する動作を行なった
が、地肌部が低帯電トナーで汚染されることは無かっ
た。すなわち、現像スリーブへの均一な現像剤供給と、
現像剤の撹拌・混合及びトナー帯電が良好に行なわれて
いることが確認された。

【００２３】［実施例の構成条件］１．感光体：ＯＰＣドラム、直径（φ）３０ｍｍ、線速９０ｍｍ／ｓｅｃ。２．現像剤：φ５０μｍ、マグネタイト芯材、シリコン樹脂コートキャリア。３．トナー：体積平均粒径７．５μｍ（現像剤中のトナー濃度６wt％）。４．現像スリーブ：φ２０ｍｍのアルミスリーブ、線速１８０ｍｍ／ｓｅｃ、内部に固定マグネット有り（極数５(図１の６ａ参照)）、長さ３２０ｍｍ。５．第１回転部材：材質ＡＢＳ樹脂、羽根枚数６、羽根外径２０ｍｍ、回転速度２００ｒｐｍ。６．第２回転部材：材質ＡＢＳ樹脂、羽根枚数６、羽根外径２０ｍｍ、回転速度２００ｒｐｍ。７．第１固定羽根：第１回転部材との距離１ｍｍ、羽根ピッチ８ｍｍ、羽根高さ２ｍｍ。８．第２固定羽根：第２回転部材との距離；Ｄ領域で１ｍｍ、壁面との距離；Ｃ領域で１ｍｍ、羽根ピッチ８ｍｍ、羽根高さ（壁面からの）３ｍｍ。９．現像剤の長手方向の搬送速度：約１０ｍｍ／ｓｅｃ。この速度の測定方法：第２経路の壁面に透磁率センサー
（トナー濃度センサー）を設け、その上流の一点に多め
のトナーを供給すると、供給直後に、センサーから高い
トナー濃度を示すシグナルが出される。更に続けると、
高いトナー濃度の部分は混合されながらも、再び高めの
トナー濃度を示すシグナルを出す。その時間と循環経路
の長さより求める。

【００２４】尚、本実施例の構成は一例であり、第２経
路８の構成を第１経路７と同様にしても可能であるし、
第２回転部材１０の図２のＤ領域部分は羽根が無くても
良い。また、パドル状の羽根の枚数も図示の例では６枚
であるが、２，３，４，５枚等でも可能である。固定羽
根１１，１２も、実施例では螺旋形状だが、型による成
型が容易なように、斜めに配置した平らな板羽根でも良
い。

【００２５】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１記載の現
像装置では、経路の内壁面に固定羽根を設けたことによ
り、該固定羽根と回転羽根とにより現像剤の混合を促進
でき、かつ、回転羽根で回転される現像剤の移動方向を
固定羽根で長手方向に変えることにより、現像剤に大き
な圧力を加えることができ、トナーの帯電効率を上げる
ことができる。

【００２６】請求項２記載の現像装置では、回転羽根が
現像剤を回転する機能を主とすることにより、比重の異
なるトナーとキャリアを、上下逆さまにする工程を持つ
ことに成り、現像剤の撹拌・混合能力が高まる。さら
に、回転羽根で回転する現像剤を経路の長手方向に移動
させる形状となっている固定羽根との組み合わせで、回
転する現像剤に大きな圧力を加えることができるため、
トナーの帯電効率を上げることができ、かつ、長手方向
の移動力も得ることができる。

【００２７】請求項３記載の現像装置では、現像スリー
ブ側の経路（復路）内の回転羽根に現像剤を回転する機
能を主とするパドル状の羽根を用いたことにより、現像
スリーブに供給する現像剤の量を均一にすることがで
き、かつ固定羽根に現像剤を経路の長手方向に移動させ
る形状の羽根を用いたことにより、現像剤の撹拌・混合
能力、トナーの帯電効率、現像剤循環能力が向上された
現像装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による現像装置を備えた画像形成装置の
一実施例を一部断面で示す概略構成図である。

【図２】本発明の一実施例を示す現像装置の長手方向の
断面を示す平面図である。

【図３】図２に示す現像装置の第１回転部材のＥ領域の
羽根形状及び第２回転部材のＡ，Ｂ領域の羽根形状の別
の例を示す図である。

【図４】現像スリーブに近接する回転羽根が従来のスク
リュー羽根の場合の問題点の説明図である。

【符号の説明】

１：ドラム状の感光体（像担持体）２：帯電装置３：光書込装置４：現像装置５：現像剤６：現像スリーブ７：第１現像剤経路８：第２現像剤経路９：第１回転部材（回転する羽根状部材）１０：第２回転部材（回転する羽根状部材）１１：第１固定羽根１２：第２固定羽根１３：現像容器１４：ドクターブレード１５：給紙装置１６：転写装置１７：クリーニング装置１８：中央隔壁１９：歯車

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】トナーとキャリアからなる乾式２成分現像
剤を用いる現像装置において、略筒状の現像剤の経路
と、その経路の内側で長手方向に延びる回転する羽根状
部材（以下、回転羽根と称す）を有し、該経路の内壁面
に固定羽根を有することを特徴とする現像装置。
【請求項２】請求項１記載の現像装置において、経路内
側の回転羽根は、その回転中心を中心として現像剤を回
転する機能を主とし、経路の内壁面の固定羽根は、回転
する現像剤を経路の長手方向に移動させる形状となって
いることを特徴とする現像装置。
【請求項３】略筒状の現像剤の経路を有し、該経路は、
２本の直線状の往路、復路の両側端部同士をつないだ閉
じた経路を成し、復路の一方の側には壁面が無く、代わ
りに現像スリーブが配置されており、該現像スリーブで
復路を移動する現像剤を像担持体上の静電潜像に運搬し
て現像を行なう現像装置であって、少なくとも前記復路
には、請求項２に記載の回転羽根と固定羽根を用いたこ
とを特徴とする現像装置。