JPH11288158A - 現像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 現像剤の嵩変動が生じても長手方向の現像剤
の循環幅が変化しないようにして、現像剤担持体への現
像剤の供給不良を起こさない現像装置を提供すること。 【解決手段】 上下に配置された供給スクリュー１４お
よび回収スクリュー１６により現像剤を循環させつつ現
像ローラ１８に対する現像剤の供給を行う現像装置１に
おいて、供給スクリュー１４に対して現像剤の補充また
は回収を行う溜まり部５を設けた。これにより、現像剤
の嵩変動が生じた場合でも、現像剤の液面の高さはほぼ
一定の状態で現像剤のバランスが保たれる。この結果、
長手方向の現像剤の循環幅が短くなるようなことはな
く、現像ローラ１８への現像剤の供給不良を防止するこ
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、複写機やプリンタ
等の電子写真方式の画像形成装置に用いられる縦循環方
式の現像装置に関する。さらに詳細には、現像剤の嵩変
動が起こった場合でも装置内を循環している現像剤のバ
ランスを保つようにし、現像剤担持体への現像剤の供給
不良を起こさないようにした現像装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来の縦循環方式の現像装置の一例とし
て、図７に示すようなものがある。この現像装置１００
は、現像剤を収容する現像剤収容槽１１０内に２本のス
クリュー（搬送部材）１１４，１１６を平行に配置した
ものである。これら２本のスクリューは縦方向に配置さ
れており、スクリュー１１４が上方に、スクリュー１１
６が下方にそれぞれ位置するように設けられている。ま
た、上方のスクリュー１１４と下方のスクリュー１１６
との中間の高さ位置に、現像ローラ１１８が設けられて
いる。そしてこれら２本のスクリュー１１４，１１６を
回転させることにより、現像剤を図７中の矢印方向に循
環させつつ、現像ローラ１１８に供給することにより現
像を行うようにしている。この現像装置１００では、上
方のスクリュー１１４が現像ローラ１１８への現像剤の
供給を、下方のスクリュー１１６が現像ローラ１１８か
らの現像剤の回収を、それぞれ受け持っている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記し
た従来の現像装置１００では、現像剤の嵩変動に伴い、
現像剤液面の高さが変化し、あるいは現像剤の長手方向
における循環幅が変化し、現像ローラ１１８へ現像剤を
均一に供給することができなくなるという問題があっ
た。すなわち現像装置１００では、上方のスクリュー１
１４と下方のスクリュー１１６による現像剤の搬送速度
（単位時間当たりの搬送量）が等しくなるような条件下
で、現像剤収容槽１１０内を循環する現像剤のバランス
が保たれる。このため、現像剤の嵩およびスクリューの
搬送力（スクリュー径や回転数等で定まる）が決まれ
ば、その条件で両スクリュー１１４，１１６による現像
剤の搬送速度が等しくなるように現像剤の液面の高さが
変動する。そしてこの結果として、上方のスクリュー１
１４から現像ローラへの供給不良を起こしたり、長手方
向の現像剤の循環幅が変化し、端部で現像ローラ１１８
へ現像剤を供給することができなくなったりする。

【０００４】ところで、トナーとキャリアからなる二成
分現像剤を使用する現像装置においては、現像剤のトナ
ー濃度（現像剤全体に対するトナーの重量比率）を一定
範囲内に保つようにトナー補給制御が行われている。通
常は、トナー濃度がＴｃ＝６％前後となるように制御し
ており、その変動の許容範囲は±２％程度である。この
許容範囲内でのトナー濃度の変動が現像剤の嵩に対して
及ぼす影響を表１により説明する。表１は、各トナー濃
度ごとの嵩密度を示す。なお嵩とは、粒子が存在しない
隙間も含めた体積であり、嵩密度とは粒子の質量を嵩で
割った値である。

【０００５】

【表１】

【０００６】そして表１に示した嵩密度から、各トナー
濃度に対する現像剤の嵩を計算することができる。そこ
で、キャリア１００ｇに対する各トナー濃度における現
像剤の嵩を表２に示す。表２から判るようにトナー濃度
の変動に伴い、現像剤の嵩も変動する。すなわち、トナ
ー濃度が低下すると現像剤の嵩は減少し、トナー濃度が
上昇すると現像剤の嵩は増加する。

【０００７】

【表２】

【０００８】例えば図８のように、トナー濃度の変化に
より現像剤の嵩が減少した場合を考えると、上方のスク
リュー１１４に存在する現像剤の液面が下がる。このた
め、上方のスクリュー１１４による現像剤の搬送速度が
下がる。一方、下方のスクリュー１１６は全体が現像剤
に浸っているので、現像剤の搬送速度は変化しない。従
って、上下それぞれのスクリュー１１４，１１６による
現像剤の搬送速度が等しくなるように、上方のスクリュ
ー１１４の現像剤の液面が上昇する。この結果として図
９に示すように、長手方向の現像剤の循環幅が短くな
り、現像ローラ１１８への現像剤の供給不良を起こして
しまうのである。あるいは、場合によっては図１０に示
すように、上下それぞれのスクリュー部の現像剤液面が
下がってバランスをとることになり、上スクリュー１１
４から現像ローラ１１８への現像剤供給不良を起こして
しまうのである。

【０００９】そこで、本発明は上記した問題点を解決す
るためになされたものであり、現像剤の嵩変動が生じて
も現像剤の液面の高さを一定に保ち、長手方向の現像剤
の循環幅が変化しないようにして、現像剤担持体への現
像剤の供給不良を起こさない現像装置を提供することを
課題とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めになされた請求項１の発明は、現像剤を搬送する第１
搬送部材と、前記第１搬送部材の上方に配置されるとと
もに現像剤を搬送する第２搬送部材と、現像剤を担持す
る現像剤担持体とを備え、前記第１および第２搬送部材
により現像剤を循環させつつ前記現像剤担持体へ現像剤
を供給する現像装置において、前記第２搬送部材へ現像
剤を補充または前記第２搬送部材から現像剤を回収する
現像剤溜まり部を有することを特徴とする。

【００１１】請求項１の現像装置においては、現像剤は
第１搬送部材および第２搬送部材によって搬送されるこ
とにより、装置内を循環させられる。この現像剤の循環
において、現像剤担持体へ現像剤が供給されて現像が行
われる。そして、この現像に伴いトナーが消費されてい
くため、新たにトナーが補給されてトナー濃度が所定の
許容範囲内に保たれる。しかし、トナー濃度は完全には
一定とはならず多少の変動を伴ってしまう。このため
に、現像剤の嵩も変動してしまうが、現像剤溜まり部に
よって第２搬送部材に対する現像剤の補充あるいは回収
が行われる。すなわち、常に現像剤の液面がほば一定の
高さになるように、第２搬送部材によって搬送される現
像剤の量が現像剤溜まり部によって調整される。これに
より、現像剤の嵩変動が生じても、液面の高さは変化せ
ずに装置内を循環している現像剤のバランスが保たれ
る。従って、長手方向の現像剤の循環幅が短くなるよう
なことはなく、確実に現像剤担持体の長手方向全域に現
像剤が供給される。

【００１２】請求項２の発明によれば、請求項１に記載
する現像装置において、前記現像剤溜まり部は、前記第
２搬送部材の現像剤搬送方向の下流側に設けられている
ことを特徴とする。

【００１３】請求項２の現像装置においても、現像剤は
第１搬送部材および第２搬送部材によって搬送されるこ
とにより、装置内を循環させられる。この現像剤の循環
において、現像剤担持体へ現像剤が供給されて現像が行
われる。ここで、現像剤の嵩が変動し液面が下がった場
合における現像剤の挙動を考えると、第１搬送部材によ
る現像剤の搬送速度と第２搬送部材による現像剤の搬送
速度とが等しくなるように、第２搬送部材の現像剤の液
面が上昇する。さらにこの第２搬送部材の液面の上昇に
ついて考えると、現像剤は第１搬送部材の現像剤搬送方
向の下流側から溜まり始めるから、第２搬送部材におい
ては、現像剤搬送方向の上流側から徐々に液面の上昇が
起こる。このため、第２搬送部材の現像剤搬送方向の下
流側において現像剤不足が発生してしまい、その結果と
して長手方向の現像剤の循環幅が短くなる。従って、主
として第２搬送部材の現像剤搬送方向の下流側におい
て、現像剤担持体への現像剤の供給不良が発生すること
になる。

【００１４】このため本発明では、第２搬送部材の現像
剤搬送方向の下流側に現像剤溜まり部を設けることによ
り、現像剤が不足する部分に対して効率よく現像剤の補
充を行うことができるようにしている。これにより、第
１搬送部材および第２搬送部材によって形成されている
現像剤の循環において、現像剤の嵩が変動した場合に
は、直ちに現像剤溜まり部から第２搬送部材に対して現
像剤が補充される。すなわち、常に現像剤の液面がほば
一定の高さになるように第２搬送部材に搬送される現像
剤の量が、現像剤溜まり部によって調整される。これに
より、現像剤の嵩変動が生じても、液面の高さは変化せ
ずに装置内を循環している現像剤のバランスが保たれ
る。従って、長手方向の現像剤の循環幅が短くなるよう
なことはなく、確実に現像剤担持体の長手方向全域に現
像剤が供給される。

【００１５】請求項３の発明によれば、請求項１に記載
する現像装置において、前記現像剤溜まり部に、現像剤
を搬送する第３搬送部材を有することを特徴とする。

【００１６】また、請求項４の発明によれば、請求項３
に記載する現像装置において、前記第３搬送部材の搬送
方向と前記第２搬送部材の搬送方向とが逆向きであるこ
とを特徴とする。

【００１７】請求項３あるいは請求項４の現像装置で
は、第１搬送部材と第２搬送部材および第３搬送部材に
よって現像剤が搬送される。そして、第１搬送部材と第
２搬送部材とにより現像剤の主循環経路が形成される。
この主循環経路に沿って循環する現像剤が現像剤担持体
へ供給されて現像が行われる。この主循環経路での現像
剤の循環においては、第１搬送部材によって搬送されて
いる現像剤と、第２搬送部材および第３搬送部材によっ
て搬送されている現像剤とで現像剤のバランスが保たれ
ている。ここで、現像剤の嵩が減少した場合には、第３
搬送部材によって搬送されている現像剤が第２搬送部材
側に補充される。そうすると、第３搬送部材によって搬
送される現像剤が減少あるいはなくなる一方、第２搬送
部材によって搬送される現像剤の量は増加する。従っ
て、第２搬送部材によって搬送されている現像剤の液面
の高さはほぼ一定に保たれた状態で、第１搬送部材の現
像剤と第２搬送部材の現像剤とのバランスが保たれる。
これにより、長手方向の現像剤の循環幅が短くなるよう
なことはないため、現像剤担持体の長手方向全域に現像
剤が供給される。

【００１８】なお、第３搬送部材はその中心が、第２搬
送部材の中心よりも上方に位置するように配置しなけれ
ばならない。第２搬送部材の中心よりも下方側に配置す
ると、第３搬送部材によって搬送される現像剤の量を第
２搬送部材側に補充あるいは回収することができないか
らである。また第３搬送部材は、その現像剤搬送方向が
第１搬送部材の現像剤搬送方向に対して逆向きになるよ
うに配置することが望ましい。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の現像装置を具体化
した実施の形態について、図面を参照して詳細に説明す
る。本実施の形態は、電子写真方式の画像形成装置にお
いて、その感光体ドラム上に形成された静電潜像を現像
するために用いられる現像装置である。

【００２０】まず、第１の実施の形態について説明す
る。本実施の形態に係る現像装置１は、図１に示すよう
に、現像剤を収容する現像剤収容槽１０内に供給スクリ
ュー１４および回収スクリュー１６の２本を互いに平行
に設けたものである。これらはいずれも、回転可能な軸
に多数のスクリュー羽根を斜めに備えてなるものであ
る。ただし、それぞれのスクリュー羽根の傾斜の向き
は、互いに逆向きとなっている。そして、供給スクリュ
ー１４および回収スクリュー１６の各軸は、現像剤収容
槽１０の外部でギヤ列２８により連結されている。さら
に回収スクリュー１６の軸には、画像形成装置の本体側
から制御されるモータ３０が備えられている。ギヤ列２
８においては、回収スクリュー１６のギヤ２６が、供給
スクリュー１４のギヤ２４より多い歯数を有している。
また、ギヤ２６とギヤ２４との間には、中間ギヤ２５が
設けられている。これにより、モータ３０を回転させた
ときに、供給スクリュー１４と回収スクリュー１６とが
同じ向きに、かつ供給スクリュー１４が回収スクリュー
１６より速く回転するようにされている。

【００２１】また現像剤収容槽１０内には、上方の供給
スクリュー１４の約３／４が浸かる程度に現像剤が満た
されている。さらに、供給スクリュー１４の現像剤搬送
方向の下流側に現像剤を溜める溜まり部５が設けられて
いる。この溜まり部５には、供給スクリュー１４の回転
軸が延長され、それに供給スクリュー１４の羽根とは逆
向きに傾いたスクリュー羽根を備えた逆巻き部１４ａを
有する。溜まり部５内の現像剤を積極的に供給スクリュ
ー１４側に補充できるようにするため、および現像剤に
ストレスをかけないようにするためである。なお、溜ま
り部５内に、逆巻き部１４ａのようなスクリュー羽根を
設けず、単に供給スクリューの回転軸のみを延長しただ
けでもよい。

【００２２】そしてこれら２本のスクリューは、図２の
側視断面図に示すように縦方向に配置されており、供給
スクリュー１４が上段に、回収スクリュー１６が下段
に、それぞれ位置している。また、供給スクリュー１４
と回収スクリュー１６との中間の高さ位置に、現像ロー
ラ１８が、その一部を現像剤収容槽１０から突出させた
状態で設けられている。現像ローラ１８は、画像形成装
置の感光体ドラム９０に近接して位置し、感光体ドラム
９０の静電潜像にトナーを付与してこれを現像するもの
である。

【００２３】続いて、この現像装置１の動作について説
明する。画像形成装置本体側からの制御によりモータ３
０を回転させると、モータ３０と同軸の回収スクリュー
１６が回転する。またその回転がギヤ列２８を介して供
給スクリュー１４にも伝達され、供給スクリュー１４も
回収スクリュー１６と同じ向きに、回収スクリュー１６
より高速で回転する。この供給スクリュー１４および回
収スクリュー１６の回転により、現像剤収容槽１０内の
現像剤に対する搬送力が生じる。ただし前記のように供
給スクリュー１４と回収スクリュー１６とではスクリュ
ー羽根の傾斜の向きが逆であることから、現像剤の搬送
の向きも上下で逆である。図１では、上段の供給スクリ
ュー１４により左向きに搬送され、下段の回収スクリュ
ー１６により右向きに搬送される。供給スクリュー１４
により搬送され左側の端部に至った現像剤は、落下して
下段の回収スクリュー１６に移る。回収スクリュー１６
により搬送され右側の端部に至った現像剤は、上方に溢
れ出して供給スクリュー１４に移る。かくして現像剤
は、現像剤収容槽１０内で反時計回りに循環する。また
循環に直接的に寄与しない現像剤は、溜まり部５に蓄積
される。

【００２４】そして、現像剤の循環に伴い、上段の供給
スクリュー１４の現像剤の一部が現像ローラ１８に供給
される。これにより、現像ローラ１８による感光体ドラ
ム９０の静電潜像にトナーを付与する現像が可能とな
る。ここで現像剤の嵩が減少すると、図３に示すよう
に、溜まり部５から現像剤が供給スクリュー１４側に補
充される。そうすると、現像剤収容槽１０内における現
像剤の液面の高さは、常に一定となるように現像剤のバ
ランスが保たれる。このため、長手方向の現像剤の循環
幅が短くなるようなことはない。

【００２５】以上詳細に説明したように、本実施の形態
では、上下に配置された供給スクリュー１４および回収
スクリュー１６により現像剤を循環させつつ現像ローラ
１８に対する現像剤の供給を行う現像装置１において、
供給スクリュー１４に対して現像剤の補充または回収を
行う溜まり部５を設けたので、現像剤の嵩変動が生じた
場合でも、現像剤の液面の高さがほぼ一定の状態で現像
剤のバランスが保たれる。この結果、長手方向の現像剤
の循環幅が短くなるようなことはなく、現像ローラ１８
への現像剤の供給不良を防止することができる。

【００２６】なお、本実施の形態は単なる例示にすぎ
ず、本発明を何ら限定するものではない。従って本発明
は当然に、その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、
変形が可能である。例えば、本実施の形態における溜ま
り部５は、長手方向および高さ方向の両方向に突出した
形状としているが、長手方向または高さ方向のどちらか
一方向のみに突出した形状とすることも可能である。な
お、高さ方向のみに突出させる場合には、現像剤溜まり
部内に回転軸およびスクリュー羽根を設ける必要はな
い。また本発明は、３軸循環方式の現像装置にも適用す
ることができる。

【００２７】次に、第２の実施の形態について説明す
る。第２の実施の形態に係る現像装置２は、図４に示す
ように、前記した第１の実施の形態と同様に現像剤を収
容する現像剤収容槽２０内に供給スクリュー４４および
回収スクリュー４６の２本を互いに平行に設けたもので
ある。そしてさらに搬送スクリュー４２を供給スクリュ
ー４４の斜め上方の高さ位置に設けられている。この搬
送スクリュー４２は、図５に示すように回転可能な軸に
多数のスクリュー羽根を、供給スクリュー４４とは逆向
きに備えてなるものである。また、供給スクリュー４４
と回収スクリュー４６との中間の高さ位置に、現像ロー
ラ４８が、その一部を現像剤収容槽２０から突出させた
状態で設けられている。他の部分は第１の実施の形態の
場合と特に変わるところはない。

【００２８】かかる現像装置では、画像形成装置本体側
からの制御によりモータを回転させると、回収スクリュ
ー４６、供給スクリュー４４および搬送スクリュー４２
が回転し、これらのスクリューの回転により搬送力が生
じ現像剤が搬送される。これにより、供給スクリュー４
４と回収スクリュー４６とにより現像剤の主循環経路が
形成される。また、供給スクリュー４４と搬送スクリュ
ー４２とにより現像剤の副循環経路が形成される（図５
参照）。そして、現像剤収容槽２０の主循環経路におけ
る現像剤の循環において、現像ローラ４８へ現像剤が供
給されて現像が行われる。

【００２９】この現像剤の循環においては、供給スクリ
ュー４４および搬送スクリュー４２とによって搬送され
ている現像剤と、回収スクリュー４６によって搬送され
ている現像剤とで現像剤のバランスが保たれている。こ
こで、トナー濃度が変動して現像剤の嵩が減少すると、
搬送スクリュー４２から現像剤が供給スクリュー４４側
に補充される。そうすると図６に示すように、搬送スク
リュー４２によって搬送される現像剤が減少あるいはな
くなる一方、供給スクリュー４４により搬送される現像
剤の量は増加する。従って、供給スクリュー４４によっ
て搬送されている現像剤の液面はほぼ一定に保たれた状
態で、供給スクリュー４４の現像剤と回収スクリュー４
６の現像剤とのバランスが保たれる。これにより、長手
方向の現像剤の循環幅が短くなるようなことはないた
め、現像剤担持体の長手方向全域に現像剤が供給され
る。

【００３０】このように第２の実施の形態では、供給ス
クリュー４４の斜め上方の高さ位置に、搬送スクリュー
４２を設けたので、現像剤の嵩変動が生じた場合には、
供給スクリュー４４によって搬送されている現像剤の量
が、搬送スクリュー４２により調整される。従って、主
循環経路における現像剤の液面の高さはほぼ一定に保た
れ、この状態において現像剤のバランスが保たれる。こ
のため、長手方向の現像剤の循環幅が短くなることはな
く、現像ローラ４８への現像剤の供給不良を防止するこ
とができる。なお、本実施の形態は単なる例示にすぎ
ず、本発明を何ら限定するものではない。従って本発明
は当然に、その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、
変形が可能である。例えば、搬送スクリュー４２の現像
剤搬送方向を供給スクリュー４４と同じ方向にすること
も可能である。また、３軸循環方式の現像装置にも本発
明を適用することもできる。

【００３１】

【発明の効果】以上、説明した通り本発明の現像装置に
よれば、上方に配置された第２スクリューに対して現像
剤を補充または回収する現像剤溜まり部を設けたので、
トナー濃度の変動によって現像剤の嵩変動が生じたとし
ても、装置内で循環する現像剤の量が現像剤溜まり部に
よって調整されるから、現像剤の液面はほぼ一定の高さ
に保たれる。そして、この状態で現像剤のバランスが保
たれるため、長手方向の現像剤の循環幅は変化しない。
すなわち、現像剤の嵩変動が生じても現像剤担持体への
現像剤の供給不良を起こさない現像装置が提供されてい
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施の形態に係る現像装置の構成を示す
断面図である。

【図２】図１に示す現像装置を横方向から見た場合の断
面図である。

【図３】図１の現像装置において、現像剤の嵩が減少し
た場合の現像剤の挙動を示す図である。

【図４】第２の実施の形態に係る現像装置の構成を示す
断面図である。

【図５】図４に示す現像装置をの上方から見た場合の断
面図である。

【図６】図４の現像装置において、現像剤の嵩が減少し
た場合の現像剤の挙動を説明するための図である。

【図７】従来の現像装置の構成を示す断面図である。

【図８】図７に示す現像装置において、現像剤の嵩が減
少した場合について説明するための図である。

【図９】図７に示す現像装置において、現像剤の嵩が減
少した場合の実際の現像剤の挙動を示した図である。

【図１０】図７に示す現像装置において、現像剤の嵩が
減少した場合の実際の現像剤の挙動を示した図である。

【符号の説明】

１，２ 現像装置 ５ 溜まり部 １０，２０ 現像剤収容槽 １４，４４ 供給スクリュー １６，４６ 回収スクリュー １８，４８ 現像ローラ ２８ ギヤ列 ４２ 搬送スクリュー ９０ 感光体ドラム

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 現像剤を搬送する第１搬送部材と、前記
   第１搬送部材の上方に配置されるとともに現像剤を搬送
   する第２搬送部材と、現像剤を担持する現像剤担持体と
   を備え、前記第１および第２搬送部材により現像剤を循
   環させつつ前記現像剤担持体へ現像剤を供給する現像装
   置において、 前記第２搬送部材へ現像剤を補充または前記第２搬送部
   材から現像剤を回収する現像剤溜まり部を有することを
   特徴とする現像装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載する現像装置において、 前記現像剤溜まり部は、前記第２搬送部材の現像剤搬送
   方向の下流側に設けられていることを特徴とする現像装
   置。
3. 【請求項３】 請求項１に記載する現像装置において、 前記現像剤溜まり部に、現像剤を搬送する第３搬送部材
   を有することを特徴とする現像装置。
4. 【請求項４】 請求項３に記載する現像装置において、 前記第３搬送部材の搬送方向と前記第２搬送部材の搬送
   方向とが逆向きであることを特徴とする現像装置。