JP2000275939A - 現像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 現像剤の移動によりトナーホッパからトナー
補給口を介して現像剤中にトナーを取り込む現像装置に
おいて、トナー補給口内を撹拌部材で撹拌し、現像剤中
に安定的にトナーを補給することができるようにする。 【解決手段】 トナー補給口８ａにトナー補給口撹拌部
材としての撹拌部材１０を設け、トナー補給口側に露出
している現像剤３ｂとトナー補給口に供給されたトナー
３ａとの接触部、及びトナー補給口内のトナーを撹拌す
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、プリンター等の画像形成装置に用いられる現像装
置に係り、詳しくは、トナー及び磁性粒子からなる現像
剤を担持して画像形成装置の潜像担持体と対向する領域
へ現像剤を搬送するための現像剤担持体と、該現像剤担
持体の内部に配置した磁界発生手段と、該現像剤担持体
に担持した現像剤の量を規制する現像剤規制部材と、該
現像剤規制部材で阻止された現像剤が滞留するようにカ
バー部材及び現像剤担持体の表面で囲まれて形成された
現像剤滞留部と、該現像剤滞留部に該現像剤搬送方向上
流から隣接し、収容されているトナーが該現像剤担持体
に担持されている現像剤や該現像剤滞留部の現像剤に接
触するトナー補給口を有するトナー収容部とを備え、該
トナー収容部内のトナーを、該現像剤担持体の現像剤搬
送に伴う現像剤の移動によりトナー補給口から現像剤中
に取り込む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、この種の現像装置としては、容器
内で現像剤担持体上に磁性粒子層を形成するとともに、
容器内のトナー補給部においてこの磁性粒子層に接触す
るようにトナーを収容し、内部に固定配置された磁石を
有する現像剤担持体の回転に伴う磁性粒子層の磁性粒子
の移動により、該トナー補給部で磁性粒子層内にトナー
を取り込み、トナーと磁性粒子の混合された現像剤を、
現像剤規制部材で層厚規制して現像領域に搬送する現像
装置において、該磁石は、上記トナー補給部に対向する
磁極を持たず、現像剤担持体の回転方向に関して上記ト
ナー補給部の下流側、かつ該規制部材の上流側に磁極を
持ち、上記トナー補給部の下流側、かつ上記規制部材の
上流側で、該磁極の磁界が及ぶ範囲内の位置に現像剤担
持体と対向して設けられ、該現像剤担持体との間に磁性
粒子層の充満した領域（以下、現像剤収容部という）を
形成するカバー部材を有する現像装置（例えば特開平９
−３１１５３７号公報、特開平９−３１１５４１号公報
参照）が知られている。この現像装置においては、上記
現像剤収容部内に滞留する現像剤は、トナー濃度が高く
現像剤の嵩が大きい状態になると、現像剤の充填率が高
まって動きにくくなり、規制部材を通過する現像剤を除
いて動きがほとんどなくなる。逆に、トナーの消費によ
ってトナー濃度が低下して現像剤の嵩が小さい状態にな
ると、現像剤収容部内の現像剤の充填率が低くなって現
像剤が動きやすくなり、トナーが現像剤内に取り込まれ
る。そして、現像剤のトナー濃度が上昇して現像剤の嵩
が大きくなると、前述同様に再び現像剤収容部内の現像
剤がほとんど動かなくなり、トナーの取り込みが停止す
る。また、現像剤収容部内に取り込まれたトナーは、現
像剤収容部の内圧、及び現像剤収容部内の現像剤の移動
によって磁性粒子と供に帯電される。この種の現像装置
によれば、トナー濃度応じて変化する現像剤の嵩によっ
て自動的に現像剤担持体に付着しているキャリアにトナ
ーを直接補給できるので、トナー濃度センサが必要なく
なると共にトナー補給装置を簡素化できる。更に、従来
の二成分現像方式に比較して磁性粒子が少なくて済む。
これらのことから、装置の小型化、低コスト化を図るこ
とができる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記構成の現像装置で
は、トナー濃度センサがなく、磁性粒子量が少ないた
め、現像剤担持体上の現像剤に、いかに安定的にトナー
を補給するかが重要となってくる。従来、トナーの補給
方式としては、トナー収容部内のトナーをトナー撹拌部
材で撹拌し、撹拌されたトナーを自重でトナー補給口に
移動させて現像剤中に補給されるようにしていた。この
ため、トナーに僅かな凝集などがあると、その部分の補
給量が不安定となり、その結果、現像剤搬送方向と直交
する方向即ち、現像剤担持体の長手方向で均一なトナー
補給が行われずに、現像後の画像に画像濃度ムラが発生
してしまうことがあった。更に、トナーの凝集度が大き
い場合、トナー補給口に大きなトナー凝集が発生して現
像剤中へのトナーの補給量が減少してしまうが、このと
き画像面積の大きい画像の現像が連続して行われると、
現像剤担持体上の現像剤の嵩が急激に減少し、現像剤滞
留部の現像剤の嵩も急激に減少してしまう。そして、更
にその状態が続くと、トナー補給口の凝集したトナー
と、その現像剤搬送方向下流側の現像剤との間に予期せ
ぬ空間ができ、現像剤中へのトナーの取り込みが停止し
てしまい、トナー濃度が低下して最終的には転写紙上に
キャリア付着等の不具合が生じてしまう。

【０００４】本発明は以上の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、現像剤中に安定的に
トナーを補給することができる現像装置を提供すること
である。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１の現像装置は、内部に磁界発生手段を有
し、トナー及び磁性粒子からなる現像剤を担持して画像
形成装置の潜像担持体と対向する領域へ現像剤を搬送す
る現像剤担持体と、該現像剤担持体に担持した現像剤の
量を規制する現像剤規制部材と、該現像剤規制部材で阻
止された現像剤が滞留する現像剤滞留部と、該現像剤滞
留部と連通する空間であるトナー補給口と、該トナー補
給口を介して該現像剤滞留部に隣接し内部にトナーを収
容するトナー収容部と、を有し、該トナー補給口におい
て、該現像剤担持体に担持される現像剤に接触するトナ
ーを該現像剤担持体の現像剤搬送に伴う現像剤の移動に
より該現像剤中に補給するトナー濃度自己制御システム
を有する現像装置において、上記トナー補給口におい
て、トナーと現像剤との接触部、及び該トナー補給口内
のトナーを撹拌するトナー補給口撹拌部材を設けたこと
を特徴とするものである。

【０００６】請求項１の現像装置においては、トナー収
容部からトナー補給口に供給されたトナーと、現像剤中
へのトナーの取り込み位置である現像剤とトナーとの接
触部とをトナー補給口撹拌部材で撹拌し、トナー補給口
においてトナーを凝集させないようにする。

【０００７】請求項２の現像装置は、請求項１の現像装
置において、前記トナー収容部内に、該トナー収容部内
のトナーを撹拌するトナー撹拌部材を有する現像装置で
あって、上記トナー撹拌部材の運動エネルギーを利用し
て、前記トナーと現像剤との接触部、及び前記トナー補
給口内のトナーを撹拌させるように、前記トナー補給口
撹拌部材を構成したことを特徴とするものである。

【０００８】請求項２の現像装置においては、トナー補
給口撹拌部材を、トナー収容部のトナー撹拌部材の運動
エネルギーを利用して駆動し、トナー補給口撹拌部材の
ための駆動装置を新たに設ける必要をなくす。

【０００９】請求項３の現像装置は、請求項２の現像装
置において、前記トナー補給口撹拌部材を、前記トナー
撹拌部材の運動エネルギーによって軸部を中心に揺動す
る揺動部材により構成し、該揺動部材の軸部が前記トナ
ー補給口内にあることを特徴とするものである。

【００１０】請求項３の現像装置においては、トナー補
給口撹拌部材を、トナー補給口内に設けた軸部を中心に
振動する振動部材とし、現状の現像装置に振動部材を設
けるだけでトナー補給口におけるトナーと現像剤との接
触部、及びトナー補給口内のトナーを撹拌できるように
する。このように、トナーを攪拌するための機構を簡素
化することで、トナー補給経路やトナー補給手段等を変
更する必要がなくなる。

【００１１】請求項４の現像装置は、請求項１、２又は
３の現像装置において、前記トナー補給口撹拌部材が、
軸部と該軸部に櫛歯状に設けられた複数の凸部とからな
ることを特徴とするものである。

【００１２】請求項４の現像装置においては、櫛歯状の
複数の凸部が軸部を中心に振動し、トナー補給口におけ
るトナーと現像剤との接触部、及び該トナー補給口内の
トナーを撹拌する。これにより、トナー又は現像剤を通
過させ得る隙間を凸部と凸部との間に形成し、撹拌動作
中には、この間隙をトナー又は現像剤に通過させてトナ
ー補給口から現像剤担持体方向への圧力を発生させない
ようにする。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の現像装置を適用し
た一実施形態について説明する。図４は、本発明が適用
できる現像装置の概略構成を示す断面図である。この現
像装置は複写機の潜像担持体として用いられる感光体ド
ラム１の側方に配設され、感光体ドラム１に向けて開口
部が形成されたケーシング２、該開口部から一部が露出
した、トナー３ａ及び磁性粒子（以下「キャリア」とい
う。）からなる現像剤３を表面に担持する現像ローラ
４、現像ローラ４の内部に固定配置した磁界発生手段と
しての固定磁石群からなるマグネットローラ５、現像ロ
ーラ４上に担持されて搬送されている現像剤の量を規制
する現像剤規制部材としてのドクタ６、現像ローラ４上
方で該スリーブの表面との間に現像剤の現像剤収容部Ａ
を形成するように設けられたカバー部材としての現像剤
収納ケース７、トナー収容部としてのトナーホッパ８な
どを備えている。

【００１４】上記現像剤収納ケース７は、現像ローラ４
との間に、感光体ドラム１との対向部の現像位置に供給
されずにドクタ６で進行が阻止された現像剤が滞留する
現像剤収容部Ａを形成している。また、トナーホッパ８
は、現像剤搬送方向における現像剤収容部Ａの上流側に
隣接して現像ローラ４表面と対向するトナー補給用開口
としてのトナー補給口８ａを有し、該トナー補給口に隣
合ったスペースには、ホッパ８内のトナー３ａをトナー
補給口８ａに向けて撹拌しながら送り出すトナーアジテ
ータ９が配設されている。このトナーアジテータ９は、
図中破線で示すように、羽根部９ｂの最外周軌跡が現像
剤３に触れないよう、その軸部９ａ位置と羽根部９ｂの
長さが設定されている。

【００１５】上記構成の現像装置において、現像ローラ
４上の現像剤３は、該スリーブの回転に伴って搬送さ
れ、ドクタ６により規制されて薄層化される。薄層化さ
れた現像剤は、矢印方向に回転している感光体ドラム１
と対向する現像領域に搬送される。そして、現像領域で
は、感光体ドラム１上に形成されている静電潜像にトナ
ー３ａが供給され、該静電潜像の可視像化が行われる。
この可視像化に使用されなかった現像剤は、現像ローラ
４の回転に伴って搬送され、トナーアジテータ９で送り
出されてトナー補給口８ａから供給された新しいトナー
３ａを取り込んだ後、現像剤収容部Ａに戻る。そして、
新しいトナー３ａを含んだ現像剤３はドクタ６による規
制で内圧が増加し、これにより、現像剤３のトナー３ａ
の帯電が行われる。この様に現像剤収容部Ａのドクタ側
における現像剤の内圧により、現像ローラ４上の現像剤
中のトナー３ａを帯電することができるので、パドルや
スクリュウ等の現像剤を帯電あるいは撹拌するための複
雑な撹拌機構が不要となる。

【００１６】一方、上記現像領域に供給されずにドクタ
６で進行が阻止された現像剤３の一部は、現像剤収容部
Ａ内で現像剤自身の内圧及び重力によってトナー補給口
８ａ付近まで移動する。トナー補給口８ａまで移動して
きた現像剤３は、マグネットの磁力により現像ローラ４
側に引き寄せられ、現像ローラ４の回転に伴ってドクタ
６側に搬送されることにより、現像剤収容部Ａ内を循環
する。また、現像剤３に補給されたトナー３ａが多くな
ってトナー濃度が高まると、それに伴って現像剤３の嵩
が増加するため、現像剤３がトナー補給口８ａで現像剤
収容部Ａ内からあふれ、トナー補給口８ａを塞ぐ。この
ため、現像ローラ４上へのトナー３ａの取り込み量が減
少する。これによって、現像剤３中のトナー濃度が常に
一定濃度以下に保たれる。逆に、現像剤３中のトナー濃
度が低下すると、現像剤収容部Ａ内の現像剤３の嵩が低
下し、トナー補給口８ａを塞がなくなるため、現像ロー
ラ４上の現像剤３へ所定量のトナー３ａが取り込まれ
る。これによって、現像剤３中のトナー濃度が一定濃度
以上に保たれる。

【００１７】上記構成の現像装置によれば、現像剤収容
部Ａ内へのトナー３ａの取り込み状態に応じて現像剤収
容部Ａ内の現像剤の嵩が変動することによってトナー濃
度が自己制御されるので、現像剤３のトナー濃度が常に
ほぼ一定濃度の範囲となるように保たれる。このため、
トナー濃度センサやＰセンサ、トナー補給部材などの複
雑なトナー濃度制御機構が不要となる。

【００１８】しかしながら、上記構成の現像装置におい
ては、長時間使用せずに放置されていたり、画像面積の
小さい画像が連続して現像されたりすると、トナー３ａ
自体の移動量が少ないため、凝集度の大きいトナー３ａ
の場合は、トナー補給口８ａ付近で凝集してしまい、ブ
リッジ１１を形成してしまう場合がある。図５は、ブリ
ッジ１１が形成されたときの現像装置の説明図である。
このように、ブリッジ１１が形成されているときに画像
面積の大きい画像を連続して現像するようなトナー３ａ
消費が多い状況になると、現像剤収容部にトナー３ａを
補給することができないために現像剤の嵩が減少してし
まう。そして、上記凝集トナー３ａのブリッジ１１と現
像剤収納ケースでの現像剤規制位置よりトナー補給口８
ａ側に露出している現像剤３ｂとの間に隙間Ｇができ、
トナー３ａ供給が停止してしまう。このようなトナー３
ａ供給の停止状態は、凝集しやすいトナー３ａほど顕著
に現れる。

【００１９】そこで、本実施形態の現像装置は、凝集し
やすいトナー３ａを用いてもトナー３ａ供給の停止が起
こらないような構成にしている。以下、本発明の現像装
置を適用した一実施形態について説明する。図１は、本
発明の実施形態にかかる現像装置の断面図である。図１
において、トナー補給口８ａにトナー補給口撹拌部材と
しての撹拌部材１０を設け、トナー補給口８ａ側に露出
している現像剤３ｂとトナー補給口８ａに供給されたト
ナー３ａとの接触部（以下、トナー取り込み領域とい
う）を撹拌するようにしている。この撹拌部材１０は、
軸部１０ａと、軸部１０ａから水平に延びている翼部１
０ｂとからなっている。そして、トナーアジテータ９が
回転している時には、片方の翼部１０ｂの先端がトナー
アジテータ９の羽根部９ｂの先端に接触し、羽根部９ｂ
が下方から上方に上がっていくと共に持ち上げられ、羽
根部９ｂが離れるところから重力で下方に下がることに
よって、上下に振動するようになっている。このとき、
残りの翼部１０ｂは、先端がトナー補給口８ａ側に露出
している現像剤３ｂとトナー補給口８ａに供給されたト
ナー３ａとの接触部のトナー取り込み領域にあり、軸部
１０ａを中心に振動してトナー取り込み領域近傍のトナ
ー３ａと現像剤とを撹拌する。即ち、トナーアジテータ
９の回転運動における運動エネルギーを受けて撹拌部材
１０の翼部１０ｂを上下に振動させ、トナー取り込み領
域のトナー３ａと現像剤３ｂとを撹拌してトナー３ａを
凝集させないようにする。

【００２０】本実施形態の現像装置によれば、トナー取
り込み領域のトナー３ａを凝集させないようにすること
ができるので、現像剤中に安定的にトナー３ａを補給し
続けさせることができる。また、トナーアジテータ９の
回転運動における運動エネルギーを利用して撹拌部材１
０を振動させるので、撹拌部材１０の駆動手段となるも
のを新たに設ける必要がなく、低コストで上記効果を得
ることができる。

【００２１】図２は、撹拌部材１０の変形例を示した平
面図であり、トナーアジテータ９の回転経路における位
置及び撹拌部材１０の揺動経路における位置は図１に示
した位置と同じ状態のときに現像装置を上方から見たも
のである。この撹拌部材１０は、軸部１０ａと、軸部１
０ａに設けられた複数の凸部としての櫛歯１０ｄとから
なっている（図３（ａ）参照）。更に軸部１０ａには、
軸部１０ａとは垂直方向でかつトナーアジテータ９側に
向く駆動軸１０ｃが形成されており、トナーアジテータ
９の羽根部９ｂが撹拌部材方向に向いている時には駆動
軸１０ｃの先端が羽根部９ｂに接触するようになってい
る。一方、櫛歯１０ｄは、先端がトナー取り込み領域に
あり、櫛歯１０ｄの一本一本の間は、トナー３ａ又は現
像剤は通過できるがトナー３ａの凝集は防止できる程度
にその間隔を小さくしている。具体的には、櫛歯１０ｄ
の間隔を０．５〜３０．０ｍｍに設定することが望まし
い。また、駆動軸１０ｃを、トナー補給口８ａの長手方
向両端部（図中Ｐ）よりも外側に対応するトナーアジテ
ータ９部分即ちアジテータ両端部近傍に接触するよう、
軸部１０ａに設けている。更に、軸部１０ａの両端をア
ジテータ側に９０度屈折させ、図３（ｂ）に示すように
端部にバネ１２を取り付けて下方に引っ張るようにして
いる。このバネ１２の取付け部は、駆動軸１０ｃよりも
更に軸方向の外側のトナーホッパ８外部としている。

【００２２】上記構成において、トナーアジテータ９が
回転している時には、駆動軸１０ｃがトナーアジテータ
９の羽根部９ｂの先端に接触し、羽根部９ｂが下方から
上方に上がっていくと共に持ち上げられ、羽根部９ｂが
離れるところからバネ１２の力によって下方に下がるこ
とによって、上下に振動する。一方、櫛歯１０ｄは、軸
部１０ａを中心に振動してトナー取り込み領域近傍のト
ナー３ａと現像剤とを撹拌する。従って、トナーアジテ
ータ９の運動エネルギーを受けて撹拌部材１０の櫛歯１
０ｄが上下に振動するようにし、これによってトナー取
り込み領域のトナー３ａと現像剤３とを撹拌してトナー
３ａを凝集させないようにする。そして、櫛歯１０ｄの
間をトナー３ａ又は現像剤３ｂが通過するので、現像ロ
ーラ４方向への撹拌部材１０による圧力を低減しつつト
ナー３ａの凝集を防止する。また、駆動軸１０ｃをトナ
ー補給口８ａの長手方向よりも外側に位置させているの
で、駆動軸１０ｃの存在がトナー補給を妨げることはな
い。

【００２３】上記変形例によれば、撹拌部材１０による
現像ローラ４への圧力の影響を少なくすることができる
とともに、トナー補給口８ａの長手方向全域に渡って均
一にトナー補給を行うことが可能であるので、現像をよ
り良好に行うことができる。

【００２４】

【発明の効果】請求項１、２、３及び４の現像装置によ
れば、トナー補給口におけるトナーの凝集を防止できる
ので、トナー補給口の凝集したトナーと、その現像剤搬
送方向下流側の現像剤との間に予期せぬ空間ができて現
像剤中へのトナーの取り込みが停止することを防止で
き、現像剤中に安定的にトナーを補給することができる
という優れた効果がある。

【００２５】特に、請求項２の現像装置によれば、トナ
ー補給口撹拌部材のための駆動装置を新たに設ける必要
がないので、トナー補給口撹拌部材の駆動装置を新たに
設けるのに比して低コスト化を実現できるという優れた
効果がある。

【００２６】特に、請求項３の現像装置によれば、トナ
ー補給経路やトナー補給手段等を変更する必要がないの
で、現像剤中への安定的なトナー補給を容易に実現する
ことができるという優れた効果がある。

【００２７】特に、請求項４の現像装置によれば、撹拌
動作中にはトナー補給口から現像剤担持体方向への圧力
を発生させないようにできるので、現像剤中へのトナー
の補給圧を変化させることなくトナー補給口のトナーの
凝集を防止でき、現像剤中への安定的なトナー補給をよ
り確実に実現することができるという優という優れた効
果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態にかかる現像装置の断面図。

【図２】トナー補給口撹拌部材の変形例を示した平面
図。

【図３】（ａ）は、撹拌部材の変形例にかかる斜視図。
（ｂ）は、撹拌部材の軸部端部からみた正面図。。

【図４】本発明が適用できる現像装置の概略構成を示す
断面図。

【図５】ブリッジが形成されたときの現像装置の断面
図。

【符号の説明】

１ 感光体ドラム ２ ケーシング ３ 現像剤 ３ａ トナー ４ 現像ローラ ６ ドクタ ７ 現像剤収納ケース ８ トナーホッパ ８ａ トナー補給口 ９ トナーアジテータ １０ 撹拌部材 １０ａ 軸部 １０ｂ 翼部 １１ ブリッジ １２ バネ Ｖ 電源

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】内部に磁界発生手段を有し、トナー及び磁
   性粒子からなる現像剤を担持して画像形成装置の潜像担
   持体と対向する領域へ現像剤を搬送する現像剤担持体
   と、該現像剤担持体に担持した現像剤の量を規制する現
   像剤規制部材と、該現像剤規制部材で阻止された現像剤
   が滞留する現像剤滞留部と、該現像剤滞留部と連通する
   空間であるトナー補給口と、該トナー補給口を介して該
   現像剤滞留部に隣接し内部にトナーを収容するトナー収
   容部と、を有し、該トナー補給口において、該現像剤担
   持体に担持される現像剤に接触するトナーを該現像剤担
   持体の現像剤搬送に伴う現像剤の移動により該現像剤中
   に補給するトナー濃度自己制御システムを有する現像装
   置において、 上記トナー補給口において、トナーと現像剤との接触
   部、及び該トナー補給口内のトナーを撹拌するトナー補
   給口撹拌部材を設けたことを特徴とする現像装置。
2. 【請求項２】請求項１の現像装置において、 前記トナー収容部内に、該トナー収容部内のトナーを撹
   拌するトナー撹拌部材を有する現像装置であって、 上記トナー撹拌部材の運動エネルギーを利用して、前記
   トナーと現像剤との接触部、及び前記トナー補給口内の
   トナーを撹拌させるように、前記トナー補給口撹拌部材
   を構成したことを特徴とする現像装置。
3. 【請求項３】請求項２の現像装置において、 前記トナー補給口撹拌部材を、前記トナー撹拌部材の運
   動エネルギーによって軸部を中心に揺動する揺動部材に
   より構成し、該揺動部材の軸部が前記トナー補給口内に
   あることを特徴とする現像装置。
4. 【請求項４】請求項１、２又は３の現像装置において、 前記トナー補給口撹拌部材が、軸部と該軸部に櫛歯状に
   設けられた複数の凸部とからなることを特徴とする現像
   装置。