JP2002304055A - 現像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】現像剤流路における現像剤の流動状態を円滑に
するともに、現像剤の性能劣化等の不具合を解消する。 【解決手段】感光体１に対向して設けられた現像ケーシ
ング２内に、現像剤を担持して感光体１へ搬送する現像
剤担持体４と、現像剤担持体４上の現像剤の層厚を規制
する層厚規制部材８とを備え、感光体１と現像剤担持体
４とは互いに同方向に回転駆動され、現像ケーシング２
と現像剤担持体４との間に、層厚規制部材８に層厚を規
制されながら感光体１に向かう現像剤が通過する現像剤
流路６が形成され、現像剤流路６の層厚規制部材８より
も上流側に、現像剤の搬送方向を一定にする整流体９を
設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真複写機、
静電式記録装置等の画像形成装置に好適に用いられる現
像装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子写真方式や静電記録方式の画像形成
装置では、感光体上に形成された静電潜像をトナー像と
して転写材上に顕像化するために、トナーとキャリアと
からなる二成分現像剤を使用する現像装置が多く用いら
れている。図１３に、そのような二成分現像剤によって
現像を行う現像装置を示す。

【０００３】この現像装置は、現像ケーシング２を備
え、現像ケーシング２内には、図１４（ａ）または
（ｂ）に示す現像剤搬送スクリュー５ａ、５ｂと、現像
ケーシング２の外部に露出して感光体ドラム１に対向す
るように配設された現像剤担持体としての現像ローラ４
とが設けられている。現像ケーシング内のトナーは、撹
拌によるキャリアとの摩擦によって帯電され、スクリュ
ー５ａ、５ｂによって現像ケーシング２内で往復循環さ
れる。

【０００４】現像ローラ４は、図１５及び図１６に示す
ように、現像ケーシング２に回転自在に支持された円筒
状の現像スリーブ１５内に、磁化されたマグネットロー
ラ１６が非回転に支持された構成である。マグネットロ
ーラ１６は、軸１７の外周面に、半径方向に延びる５つ
の磁極１８が固着された構成である。

【０００５】ケーシング２内の現像剤は、マグネットロ
ーラ１６のＮ２極で現像スリーブ１５上に汲上げられ、
現像スリーブ１５の矢印ｂ方向への回転に伴い、現像ス
リーブ１５上をＳ２極、Ｎ１極、Ｓ１極と順次搬送され
る。その搬送途上で現像剤は、現像スリーブ１５に近接
して垂直（現像ローラの法線方向）に配置された層厚規
制部材８によって層厚を規制され、現像スリーブ１５上
に現像剤の薄層が形成される。

【０００６】現像ローラ４と感光体ドラム１とが対向す
る領域（現像部Ｍ）に位置されたマグネットローラ１６
のＳ１極は現像主極であり、Ｓ１極によって現像剤が穂
立ちする。その現像剤が、矢印ａ方向に回転している感
光体１上に形成された静電潜像の方へ移動し、静電潜像
にトナーが付着してトナー像が形成され、トナー像が転
写材上に定着されて顕像化する。現像スリーブ１５上に
残留した現像剤は、その後Ｎ３極、Ｎ２極の反発磁界に
よって現像スリーブ１５上から除去され、ケーシング２
内に落下して戻される。

【０００７】近年のパーソナルコンピュータの急速な普
及に伴う画像形成装置のパーソナル化、小型化の進行に
よって、パーソナル・ユーザを主対象とする画像形成装
置が増加している。そのような用途では、画質面でソリ
ッド部（黒べた部）の画像濃度が特に重視され、この画
像濃度を比較的容易に得ることができる画像形成装置と
して、いわゆる「逆回転現像方式」を用いた現像装置を
搭載する画像形成装置が登場している。

【０００８】ここで、「逆回転現像方式」とは、たとえ
ば感光体１が時計方向に回転した場合に、同じ時計方向
に回転する現像ローラを意味する。すなわち、現像部Ｍ
で見た場合に、両者の回転方向が逆方向となる。これに
対して、「順回転現像方式」とは、感光体が時計方向に
回転した場合に、反時計方向に回転する現像ローラを意
味する。すなわち、図１３で示すように、現像部Ｍで見
た場合に、両者の回転方向が同方向となる。

【０００９】「逆回転現像方式」を用いた現像装置を搭
載する画像形成装置では、現像が終了した後のトナー像
の先端部が、薄くかすれる「先端かすれ現象」と称する
欠点を有するにもかかわらず、前記のように画像濃度を
得易いことから、パーソナル・ユーザを主対象とする低
コストな画像形成装置での使用が増加している。また、
「逆回転現像方式」は、「順回転現像方式」であれば現
像ローラ４の磁極１８が最低でも５極必要となるのに対
して、磁極が３極構成でもまかなえることができ、コス
ト削減という理由からも採用されている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】図１７は、「逆回転現
像方式」を用いた従来の現像装置の図面であり、上記し
た従来の「順回転現像方式」を用いた現像装置の構成に
対応する部材には、同一の符号を付して示す。この現像
装置では、「順回転現像方式」を用いた現像装置と同様
に、現像剤は、層厚規制部材８によって層厚を規制され
て、現像スリーブ１５上に現像剤の薄層が形成される。

【００１１】しかしながら、装置を小型化すると、現像
ケーシング２の底面と現像ローラ４との間に形成される
現像剤流路６が狭くなってしまい、層厚規制部材８によ
って規制された現像剤が層厚規制部材８の上流側付近に
大量に溜まってしまう。また、現像剤流路は、現像ロー
ラの軸線方向に直交する方向の断面形状が楔形状である
ので、層厚規制部材８直前の上流側での現像剤の滞留、
凝集等がより発生しやすくなる。

【００１２】上記のように、層厚規制部材８付近に大量
の現像剤が溜まってしまうと、現像スリーブ１５によっ
て次々と搬送されてくる現像剤により搬送圧が高まる。
その結果、チャージアップや流動性低下等の現像剤の性
能劣化が発生し、画像の濃度低下が生じたり、画像に極
端ながさつきを生じてしまうと共に、画像カブリ等が発
生するという問題がある。さらに、層厚規制部材８付近
に一旦現像剤が溜まってしまうと、その現像剤が現像ケ
ーシング２底面に固着してしまって、上記の問題をさら
に悪化させてしまう。

【００１３】また、装置の小型化によるスペース上の制
約から、トナー濃度センサ７は、現像ローラ４近傍に配
置せざるを得ないため、現像ローラ４の表面側に比べる
と、トナー濃度センサ７周りで現像剤の流れが悪くなっ
てしまう。これにより、トナー濃度センサ７は、正確な
トナー濃度の検知ができなくなって濃度を濃い目に判定
してしまい、実際に印刷される濃度の低下を生じてしま
う。例えば、画像部（印字データ）が多く、画像濃度の
高い画像を形成すると、濃度低下が大きくなり、安定し
て一定濃度の画像を得ることができないという問題が発
生する。

【００１４】そこで、現像ローラと層厚規制部材との間
に搬送される現像剤の量を制限するものとして、特開平
８−２２１８８号公報に、現像剤流路の現像ローラと層
厚規制部材との接触部近傍に、現像ローラの軸線方向に
延びる三角柱状の整流部材を、現像ケーシングに貫通さ
せて設けることが記載されている。この整流部材は、樹
脂成型品等による剛体構造であり、現像剤流路を流れる
過剰な現像剤を塞き止めることにより、層厚規制部材直
前の領域へ搬送される現像剤の量を制限して、その領域
に現像剤が過剰に堆積することを防止するものである。

【００１５】この整流部材は、層厚規制部材直前の領域
への現像剤搬送量を制限すると共に、通過する現像剤の
摩擦帯電を促進化する方向に作用する。しかしながら、
層厚規制部材直前の領域の搬送圧を抑制、緩和する方向
に作用することを目的として、使用することができな
い。

【００１６】本発明は、上記に鑑み、装置を小型化した
場合でも、現像剤流路における現像剤の流動状態を円滑
にすることによって、濃度センサの誤動作を防止でき、
安定した画像を提供できるともに、現像剤への過大なス
トレスによる性能劣化やケーシング底面での現像剤固着
を防止できる現像装置を提供することを目的とする。

【００１７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本現像装置は、感光体に対向して設けられた現像ケ
ーシング内に、現像剤を担持して感光体へ搬送するロー
ラ状あるいはベルト状の現像剤担持体を備え、現像ケー
シングと現像剤担持体との間に、感光体に向かって現像
剤が通過する現像剤流路を形成し、この現像剤流路に現
像剤の搬送方向を一定にする整流体を設けた。

【００１８】整流体を設けて現像剤の搬送方向を一定に
することにより、現像剤流路における現像剤の滞留、凝
集等の発生を防ぐことができ、また、現像装置内で現像
剤が円滑に循環されるので、現像剤へ過大なストレスが
かかることによる現像剤の性能劣化や、現像ケーシング
底面部での現像剤固着を防止することができる。駆動ト
ルクの増大及び現像装置の発熱も抑制される。特に、層
厚規制部材の上流付近に現像剤が溜まりやすいので、そ
の上流側に整流体を設けるようにすればよい。また、逆
回転現像方式の採用により装置を小型化すると、現像剤
流路が狭くなり、現像剤が溜まる等の問題が顕著となっ
てしまうが、整流体を設けることによりそれらの問題を
解決することができる。

【００１９】整流体は搬送方向に沿って複数配列され、
現像剤流路に臨むように設けられる現像剤濃度センサ
（トナー濃度センサ）を隣り合う整流体の間に配置する
と、整流体によってトナー濃度センサの検知部を通過す
る現像剤流が整流されるので、トナー濃度センサの誤動
作を防止でき、濃度低下のない安定した画像を提供する
ことができる。したがって、整流体の数は、少なくと
も、トナー濃度センサの両側に２個設ければよいが、現
像剤担持体の幅方向に２個以上設ければ、現像剤流路全
域に渡って整流することができる。

【００２０】整流体として、現像ケーシングの現像剤担
持体との対向面に、複数の突条を搬送方向と平行かつ現
像剤担持体幅方向に一定間隔で配列する。現像剤は、突
条に沿って各突条の間を流れるので、現像剤流路の現像
剤の流動方向を一定にすることができ、流動状態が円滑
となる。現像剤流に蛇行した流れが発生した場合でも、
整流体により流れの方向が一定方向へ修正される。

【００２１】突条の搬送方向の長さは限定されないが、
少なくとも、トナー濃度センサの検知部の直径よりも長
く形成すれば、トナー濃度センサの検知部を通過する現
像剤流を整流できる。整流体を現像剤流路の現像剤搬送
方向全域に延長させるようにして設ければ、現像剤流路
全域に渡って整流することができる。

【００２２】突条の形状として、搬送方向には略流線型
に形成し、かつ現像剤担持体幅方向における断面を略△
型に形成すると、現像剤流への抵抗を小さくできる。し
たがって、現像剤へのストレスを低減することができる
と共に、整流体の現像剤流下流側において、現像剤の流
れに乱流を発生させず、スムーズな現像剤流が得られ
る。

【００２３】また、整流体の他の形態として、複数のピ
ン状突起を、搬送方向に平行に一定間隔かつ現像剤担持
体幅方向に一定間隔で配列させるようにしてもよい。こ
のように複数個の突起を搬送方向に平行に一定間隔で設
ければ、現像剤流がこの直線に沿って流れるので、流動
方向を一定にすることができる。ピンの形状は、円形、
流線型が好ましく、現像剤流の抵抗を少なくできるの
で、現像剤へストレスがかからない。また、その形状が
簡易であるので容易に形成できる。

【００２４】整流体を弾性発泡体や板ばね等の弾性体で
形成すると、現像装置内で瞬間的又は局部的な現像剤流
動圧の上昇が発生しても、適度に変形可能であるので、
圧力変動を吸収することができ、現像剤へ過大なストレ
スがかかるのを防止できる。そして、圧力変動を吸収し
た後、整流体は元の形状に容易に復帰できるので、現像
剤の整流効果を継続して維持することができる。

【００２５】また、整流体は、現像剤担持体と対向する
現像ケーシングの対向面に鱗状に形成してもよい。この
ように鱗状の整流体を設けると、トナーが鱗形状の縁に
沿ってジグザグ状に流れるので、流動状態を円滑とする
ことができる。また、形状が簡易であるので容易に形成
できる。

【００２６】上記のように、現像剤流路を構成する現像
ケーシングに整流体を設けることにより、現像装置を小
型化して、現像ケーシングと現像剤担持体とが近接した
場合でも、現像剤流路における現像剤の流動状態を円滑
にでき、現像剤への過大なストレスによる性能劣化やケ
ーシング面への現像剤固着を防止することができる。

【００２７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。図１は、本発明の実施形態を示す
現像装置の図面である。従来の現像装置と同じ構成部材
には、同一の符号を付して示す。本現像装置は、逆回転
現像方式を用いて、二成分現像剤によって現像を行う現
像装置であり、感光体１に対向して設けられた現像ケー
シング２と、周知のトナー補給手段３とを有する。現像
ケーシング２内に、現像ローラ４と、現像ローラ４への
現像剤供給手段としての現像剤搬送スクリュー５とが回
転自在にそれぞれ設けられている。現像ケーシング２の
底面と現像ローラ４との間には、スクリュー５から現像
ローラ４へ現像剤を供給する通路となる現像剤流路６が
形成され、この現像剤流路６を構成する現像ケーシング
２の底面に、現像剤中のトナー濃度を検知するトナー濃
度センサ７が設けられる。トナー濃度センサ７の下流側
に、現像ローラ４に担持された現像剤の層厚を均一な薄
層に規制する層厚規制部材８が設けられる。そして、現
像剤流路６中の現像ケーシング２底面に、層厚規制部材
８よりも上流側において現像剤流を整流する整流体９が
設けられている。

【００２８】現像ケーシング２には、トナーとキャリア
とを混合した二成分現像剤が収容されている。トナー補
給手段３のトナー補給槽１１に収容されたトナーは、先
端に攪拌シート１２が取り付けられた攪拌部材１３によ
って攪拌され、トナー補給ローラ１４によってトナー補
給口から現像ケーシング２に送られる。補給されたトナ
ーは、現像剤搬送スクリュー５によって現像剤と攪拌さ
れ、現像ローラ４に供給される。なお、攪拌部材１３、
トナー補給ローラ１４及び現像剤搬送スクリュー５の回
転方向は、図１に示す矢印の方向となっている。

【００２９】現像ローラ４は、現像ケーシング２の開口
から一部が露出して、感光体ドラム１と対向する位置に
支持されており、スリーブ１５とその内側にある磁界発
生手段であるマグネットローラ１６とから構成されてい
る。スリーブ１５は、アルミニウム合金やステンレス鋼
等の非磁性材料から構成される円筒状部材であり、現像
ケーシング２に回転自在に支持されている。マグネット
ローラ１６は、現像作業において使用される現像極及び
現像剤を搬送する搬送極等の３つの磁極によって形成さ
れている。このように構成された現像ローラ４は、図１
において、矢印ａ方向に回転する感光体１上の静電潜像
を現像するために、スリーブ１５を矢印ｃのように、感
光体と同方向へ回転され、現像ケーシング２内の現像剤
をマグネットローラ１６の作用により現像ローラ４外周
面に担持して、感光体１と対向した現像部Ｍの方へ搬送
する。

【００３０】現像剤流路６では、現像ケーシング２の底
面が現像剤搬送方向の下流側に向かって傾斜され、現像
ローラ４との間隙が広くなっている。ここに、規制され
た現像剤が溜まる空間が形成される。現像剤搬送スクリ
ュー５の回転により現像剤流路６に進入した現像剤は、
現像剤搬送スクリュー５の回転力と、現像剤の自重によ
り移動して、現像剤流が形成される。

【００３１】層厚規制部材８は、アルミニウム合金等の
非磁性材料から構成される薄板状弾性部材であり、現像
ローラ４の下方に現像ローラ４と所定の隙間を有した状
態で現像ケーシング２に取り付けられている。トナー濃
度センサ７には、一般的な透磁率センサが用いられ、そ
の検知部が現像剤流路６に望むように現像ケーシングに
取り付けられる。

【００３２】整流体９は、図２〜図６に示すように、現
像剤搬送方向、すなわち現像ローラ４の軸方向（幅方
向）と直交する方向に延伸した突条とされ、弾性発泡体
より形成される。この場合、整流体９を別個に成形し
て、これを現像ケーシング２に接着剤によって固定す
る。あるいは、合成樹脂製の現像ケーシング２を成形す
るようにしてもよい。図中、矢印Ａは現像剤の流動方向
を示す。

【００３３】整流体９は、現像ローラ４の軸と直交する
方向の形状が略流線型とされ、長さＬ１は８〜１０ｍ
ｍ、幅Ｗ１は１〜３ｍｍに形成される。また、軸方向に
おける断面の形状は、図４で示すように、略山型、詳し
くは、△型とされる。このように形成された整流体９
が、軸方向に５〜８ｍｍの配列ピッチＮ１で等間隔に配
列されている。整流体３を設けることによって、図７で
示すように蛇行してしまう現像剤の流れが、図６で示す
ように整流され、現像剤の流動状態が円滑、かつ流動方
向が搬送方向に向かって一定となる。

【００３４】整流体の他の形態として、図９及び図１０
に示すように、現像ローラ４の軸と直交する方向、すな
わち搬送方向に一直線上に間隔をおいてピン状突起の整
流体９ａを設け、その整流体９ａの列を複数配列させて
もよい。円形のピン状である整流体９ａの直径は１〜３
ｍｍにされ、この整流体９ａが現像ローラ４の軸と直交
する方向に一直線に３〜４ミリの配列ピッチＮ２で配列
され、この整流体９ａの列が軸方向に６〜９ｍｍの配列
ピッチＮ３で配列されている。この場合でも、流動して
きた現像剤の速度は速くないので、整流体に当接して、
層流が形成される。この層流によって現像剤の流動の乱
れがなくなり、搬送方向に整流される。

【００３５】また、図１１及び図１２に示すように、現
像ケーシング２の底面において、扇形又は三角形の小片
の一部を重ね合わせた鱗状の整流体としてもよい。扇形
の小片９ｂの直径Ｌ２は略３ｍｍに設定される。三角形
の小片９ｃの底辺Ｌ３は略３ｍｍに設定される。そし
て、扇形の小片９ｂの場合は、弧側を現像剤搬送方向の
下流側に向け、下流から上流に向かって鱗状に重ねて、
搬送方向に沿って段階的に高さが減少するように階段状
に配列する。三角形の整流体９ｃも同様に、底辺に対す
る頂点側を現像剤搬送方向の下流側に向け、下流から上
流に向かって鱗状に重ねて、階段状に配列する。鱗状の
整流体の途中に、小片のない部分を設け、そこからトナ
ー濃度センサ７の検知部が現像剤流路に望むように取り
付けらている。この場合、現像剤は、鱗状の縁に沿って
流れ、整流されるので、トナー濃度センサの検知部上を
円滑に流れることができる。

【００３６】なお、本発明は上記実施形態に限定される
ものではなく、本発明の範囲内で上記実施形態に多くの
修正及び変更を加え得ることは勿論である。例えば、上
記実施形態では、「逆回転現像方式」を用いていたが、
「順回転現像方式」を用いることも可能である。また、
上記実施形態では、二成分現像剤を用いて現像を行って
いたが、一成分現像剤を用いて現像を行うことも可能で
ある。また、流線型突条の整流体は、搬送方向に連続的
に形成しなくても断続的に形成してもよい。

【００３７】

【発明の効果】以上の説明から明らかな通り、本発明に
よると、本現像装置は、現像剤流路の現像ケーシング面
に、現像剤搬送方向に延伸された整流体を現像剤担持体
の幅方向に複数個配列したので、現像剤流路における現
像剤の流動状態を円滑、かつ流動方向を一定とすること
ができる。これにより、現像装置を小型化しても、現像
剤の滞留、凝集等の発生を防ぐことができる。現像剤の
流動がスムーズになることにより、現像剤流路に面して
配設されたトナー濃度センサの誤動作を防止でき、濃度
低下のない安定した画像を提供することができる。ま
た、現像装置内で現像剤が円滑に循環されるので、現像
剤へ過大なストレスがかかることによる現像剤の性能劣
化や、現像ケーシング底面部での現像剤固着を防止する
ことができる。したがって、現像剤担持体の駆動部にか
かる負荷を軽減でき、現像装置の発熱や駆動トルクの増
大も抑制される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本現像装置の概略構成図

【図２】整流体の平面図

【図３】整流体の斜視図

【図４】整流体の幅方向の断面図

【図５】整流体の搬送方向の断面図

【図６】トナー濃度センサ廻りの現像剤の流れを示す正
面図

【図７】現像剤流路に整流体を設けなかった場合におけ
るトナー濃度センサ廻りの現像剤の流れを示す図

【図８】他の実施形態の現像装置の概略構成図

【図９】他の実施形態の整流体の平面図

【図１０】他の実施形態の整流体の斜視図

【図１１】他の実施形態の整流体の平面図

【図１２】他の実施形態の整流体の平面図

【図１３】従来の「順回転現像方式」を用いた現像装置
の概略構成図

【図１４】現像剤搬送スクリューの斜視図

【図１５】マグネットローラの斜視図

【図１６】マグネットローラの断面図

【図１７】従来の「逆回転現像方式」を用いた現像装置
の概略構成図

【符号の説明】

１ 感光体 ２ 現像ケーシング ３ トナー補給手段 ４ 現像ローラ ５ 現像剤搬送スクリュー ６ 現像剤流路 ７ トナー濃度センサ ８ 層厚規制部材 ９ 整流体 １５ スリーブ １６ マグネットローラ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 西光 英二 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内 (72)発明者 森國 修市 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内 (72)発明者 中村 昌次 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内 Ｆターム(参考） 2H077 AB06 AB14 AD02 AD06 AD13 AD18 DA10 DA42 EA03 FA21

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】感光体に対向して設けられた現像ケーシン
   グ内に、現像剤を担持して前記感光体へ搬送する現像剤
   担持体を備え、前記現像ケーシングと前記現像剤担持体
   との間に、感光体に向かって現像剤が通過する現像剤流
   路が形成され、前記現像剤流路に、現像剤の搬送方向を
   一定にする整流体が設けられた現像装置。
2. 【請求項２】感光体に対向して設けられた現像ケーシン
   グ内に、現像剤を担持して前記感光体へ搬送する現像剤
   担持体と、現像剤担持体上の現像剤の層厚を規制する層
   厚規制部材とを備え、前記感光体と現像剤担持体とは互
   いに同方向に回転駆動され、前記現像ケーシングと現像
   剤担持体との間に、前記層厚規制部材に層厚を規制され
   ながら感光体に向かう現像剤が通過する現像剤流路が形
   成され、該現像剤流路の層厚規制部材よりも上流側に、
   現像剤の搬送方向を一定にする整流体が設けられた現像
   装置。
3. 【請求項３】現像剤流路に臨むように現像剤濃度センサ
   が設けられ、該現像剤濃度センサは隣り合う整流体の間
   に配置された請求項１又は２記載の現像装置。
4. 【請求項４】前記整流体は、現像ケーシングの現像剤担
   持体との対向面に形成された複数の突条からなり、該突
   条は、搬送方向と平行かつ現像剤担持体幅方向に一定間
   隔で配列された請求項１〜３のいずれかに記載の現像装
   置。
5. 【請求項５】請求項４記載の突条は、搬送方向に沿う略
   流線型に形成され、かつ現像剤担持体幅方向における断
   面が略山型に形成された現像装置。
6. 【請求項６】前記整流体は、現像ケーシングの現像剤担
   持体との対向面に形成された複数のピン状突起からな
   り、該ピン状突起は、搬送方向に一定間隔かつ現像剤担
   持体幅方向に一定間隔で配列された請求項１〜３のいず
   れかに記載の現像装置。
7. 【請求項７】請求項１〜６のいずれかに記載の整流体
   は、弾性を有する現像装置。
8. 【請求項８】前記整流体は、現像ケーシングの現像剤担
   持体との対向面に鱗状に形成された請求項１〜３のいず
   れかに記載の現像装置。