JP2003107859A

JP2003107859A - 現像装置

Info

Publication number: JP2003107859A
Application number: JP2001296828A
Authority: JP
Inventors: Yasutaka Tamai; 靖高玉井
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2001-09-27
Filing date: 2001-09-27
Publication date: 2003-04-09

Abstract

(57)【要約】【課題】画像濃度むらやカブリやトナー飛散が防止さ
れ均一な画像を得ることのできる現像装置を提供するこ
とを目的とする。【解決手段】それぞれの回転軸が平行に並べて配置さ
れ、回転により現像剤を回転軸方向でかつ互いに逆方向
に搬送して現像剤を撹拌するスクリューを有する一対の
攪拌部材３、４と、攪拌部材の両端部において、一方の
攪拌部材から他方の攪拌部材へ現像剤の受け渡しが可能
であり、受け渡し領域９において、現像剤が攪拌部材か
ら受ける回転軸方向と垂直な方向の分力について、現像
剤を渡す側の攪拌部材から受ける分力の方が、現像剤を
受ける側の攪拌部材から受ける分力よりも大きいことを
特徴とするものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真方式のプ
リンタや複写機などの画像形成装置に使用される現像装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、電子写真方式の画像形成装置に用
いられる２成分方式の現像装置としては、潜像担持体に
近接もしくは接触するように配置された、内部に複数の
磁極からなる固定磁石を有する、回転可能な現像ロール
上にトナーと磁性キャリアからなる２成分現像剤を供給
して、現像ロールの回転によりこの現像剤を現像領域に
搬送し、現像ロールに印加されたバイアス電圧の作用に
より潜像担持体上の静電潜像を現像する方式のものが一
般に使用されている。

【０００３】現像領域では、現像ロールにバイアス電圧
が印加され、生じた現像電界により、帯電したトナーが
潜像担持体に移動して静電潜像が現像される。現像され
たトナーにより生じる電界は現像電界をうち消すので、
現像トナー量が増加しその電界が現像電界と釣り合う
と、その時点で現像が終了する。従って、帯電量の高い
トナーはトナーにより生じる電界が大きいので、現像可
能なトナー量が少なく、画像濃度が低くなる。逆に帯電
量の低いトナーはトナーにより生じる電界が小さいの
で、現像可能なトナー量が多く、画像濃度が高くなる。

【０００４】現像剤のトナー帯電量は攪拌時間に応じて
増加し、一定時間で一定の帯電量に飽和するが、トナー
濃度が低い現像剤は飽和したトナー帯電量が高なるの
で、画像濃度が薄くなり、逆にトナー濃度の高い現像剤
はトナー帯電量が低く、画像上にトナー汚れやトナーの
飛散が生じやすい。従って現像装置内の現像剤の攪拌が
不足したり不均一であると、トナー濃度むらや帯電量む
ら生じ、画像濃度変動や濃度むらが発生して均一な画像
が得られないという問題があった。

【０００５】これらの問題を解決するために、２成分現
像法において、キャリアとトナーの撹拌による摩擦帯電
を十分に行わせるための方法がいくつか提案されてい
る。例えば、複数のパドルを回転させ、パドルの回転に
よる撹拌を複数回繰り返すことにより長手方向の撹拌を
促し、現像剤が現像剤担持体に到達する時には、トナー
濃度、トナー帯電量とも均一化するようにした方法や、
また、無帯電トナーの補給を一箇所で行わずに長手方向
にわたって行う方法が知られている。しかしながらこれ
らの方法は、現像剤に十分な攪拌を与え均一なトナー濃
度分布と一定のトナー帯電量を付与するためには、大型
の装置が必要であり、小型の装置では長手方向のトナー
の拡散が十分に行えず、トナー濃度の不均一が生じて画
像濃度が不均一となり、カブリやトナー飛散を発生させ
るなどの問題がある。

【０００６】上記の問題を解決する方法として、図４お
よび５に示すように、同じ傾斜角を持つ２本の攪拌スク
リューを平行に配置し、回転してお互いに逆向きに現像
剤を攪拌搬送し、回転軸の両端部で現像剤が一方のスク
リューから他方のスクリューへ移動する受け渡し領域を
設け、現像剤が循環するようにしたものが知られてい
る。スクリューの傾斜面により、現像剤を常に流動させ
て攪拌を行い、パドルのように大きな空間を必要としな
い利点がある。また、現像剤は現像装置の撹拌部を常に
循環し、一方のスクリューにのみに偏ることもない。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記傾斜
角を持つ攪拌スクリューを２本平行に配置し、攪拌スク
リュー内で現像剤を循環させる方式においては以下の課
題があった。

【０００８】すなわち、図５に示されるように、攪拌ス
クリュー両端部の現像剤の受け渡し領域では、現像剤が
２本のスクリューから受ける力（Ｆ）のうち，回転軸方
向に垂直な方向の分力（Ｆｙ）は、共に大きさが同じで
向きが逆方向であるため、分力（Ｆｙ）はお互いにうち
消され、その結果、受け渡し領域で現像剤が滞留しやす
く、現像剤の搬送が遅くなるという問題があった。

【０００９】受け渡し領域で現像剤の搬送が遅くなる
と、現像剤の攪拌内の循環時間が長くなったり、スクリ
ュー軸方向に現像剤が偏り、その結果トナー補給が行わ
れた時トナーの拡散が遅れ、軸方向のトナー濃度や帯電
量が不均一になるという問題が生じる。

【００１０】スクリュー回転軸方向のトナー濃度や帯電
量が不均一になると、得られる画像の画像濃度が不均一
になったり、トナーが十分に帯電されていない時は画像
にカブリが発生したり、トナー飛散を生じたりする恐れ
がある。

【００１１】本発明は、上記の事情に鑑み、画像濃度む
らやカブリやトナー飛散が防止され均一な画像を得るこ
とのできる現像装置を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明の現像装置は、それぞれの回転軸が平行に並
べて配置され、回転によりトナーとキャリアからなる現
像剤を回転軸方向でかつ互いに逆方向に搬送して現像剤
を撹拌するスクリューを有する一対の攪拌部材と、前記
攪拌部材の両端部において、一方の攪拌部材から他方の
攪拌部材へ現像剤の受け渡しが可能であり、受け渡し領
域以外で現像剤の両攪拌部材間の移動を防ぐ仕切板と、
前記攪拌部材から供給された現像剤を、潜像担持体上の
潜像を現像剤で現像する現像領域へ現像剤を担持搬送す
る現像剤担持体とを備え、受け渡し領域において、現像
剤が攪拌部材から受ける回転軸方向と垂直な方向の分力
について、現像剤を渡す側の攪拌部材から受ける分力の
方が、現像剤を受ける側の攪拌部材から受ける分力より
も大きいように設定されることを特徴とする。

【００１３】また、本発明の現像装置は、スクリューの
傾斜角をαとし、スクリューのピッチをＰとし、スクリ
ューの外径をＤとするとき、傾斜角αは、ｔａｎ^-1（Ｐ
／２／Ｄ）として表され、受け渡し領域における、現像
剤を渡す側の攪拌部材のスクリューの傾斜角をα１、現
像剤を受ける側の攪拌部材のスクリューの傾斜角をα２
とすると、α１＞α２であることを特徴とする。

【００１４】また、本発明の現像装置は、受け渡し領域
以外における攪拌部材のスクリューの傾斜角の平均をα
０とすると、α１＞α０＞α２であることを特徴とす
る。

【００１５】さらに、本発明の現像装置は、それぞれの
回転軸が平行に並べて配置され、回転により現像剤を回
転軸方向でかつ互いに逆方向に搬送して現像剤を撹拌す
るスクリューを有する一対の攪拌部材と、前記一対の攪
拌部材間に設けられ、一方の攪拌部材から他方の攪拌部
材へ現像剤の受け渡しが可能であり、受け渡し領域以外
で現像剤の移動を防ぐ仕切板と、前記攪拌部材から供
給された現像剤を、潜像担持体上の潜像を現像剤で現像
する現像領域へ現像剤を担持搬送する現像剤担持体とを
備え、前記一対の攪拌部材のスクリューは、受け渡し領
域における、現像剤を渡す側の攪拌部材のスクリューの
傾斜角をα１、現像剤を受ける側の攪拌部材のスクリュ
ーの傾斜角をα２とすると、α１＞α２となるように設
定されることを特徴とする。

【００１６】また、本発明の現像装置は、受け渡し領域
以外における攪拌部材のスクリューの傾斜角の平均をα
０とすると、α１＞α０＞α２であることを特徴とす
る。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
図１〜図３を用いて説明する。

【００１８】図１は、本発明の現像装置の実施形態の概
略構成図である。また図２は図１に示した現像装置にお
ける攪拌スクリューの概略構成図である。図３は図１に
示した現像装置における攪拌スクリューの現像剤受け渡
し領域の概略構成図である。

【００１９】現像剤担持体としての現像ロール１は内部
に順に現像磁極Ｎ１、剥離磁極Ｓ１、汲み上げ磁極Ｓ
２、ブレード磁極Ｎ２、搬送磁極Ｓ３の５つの磁極を配
置した固定磁石を有し、矢印Ａ方向に回転することによ
って、現像剤２を担持搬送する。剥離磁極Ｓ２から一定
の距離を離して、剥離磁極Ｓ２と同じ極性の汲み上げ磁
極Ｓ２を配置し、剥離磁極Ｓ１と汲み上げ磁極Ｓ２は同
極で、この間のスリーブ表面には反発する磁界を形成す
る。

【００２０】現像ロール１は外径がφ１４で、表面に数
μｍの凹凸を付けたアルミスリーブからなり、内部の固
定磁石の磁力はＮ１磁極が９５ｍＴその他の磁極は６０
ｍＴである。

【００２１】攪拌供給部材として、現像ロール１の汲み
上げ磁極Ｓ２に向かう位置に、回転して軸方向に現像剤
２を搬送攪拌し、スクリューを有する攪拌スクリュー３
を設置し、攪拌スクリュー３と平行に配置し攪拌スクリ
ュー３と逆方向に現像剤２を搬送する攪拌スクリュー４
によって、現像剤２が攪拌スクリュー３および４内を循
環搬送する。また攪拌スクリュー３、４の間をしきる仕
切り板８を設け、そのため現像剤は両攪拌スクリュー間
を移動しないが、攪拌スクリュー３、４の軸方向両端部
は仕切り板８がなく、現像剤２が両攪拌スクリュー間を
移動することが可能である。

【００２２】規制部材として、ブレード磁極Ｎ２に向か
う位置に、規制ブレード５が現像ロール１と０．３ｍｍ
の隙間を持って配置している。規制ブレード５は厚み
１．５ｍｍのアルミからなる。

【００２３】現像剤は磁性キャリアとトナーからなり、
磁性キャリアは表面コートされたフェライトで平均粒径
３５μｍ、トナーはポリエステル樹脂製で平均粒径７μ
ｍである。

【００２４】攪拌スクリュー３および４内の現像剤２の
量つまり現像剤の上面の高さは、攪拌スクリュー３およ
び４が回転時に見え隠れする程度つまり、攪拌スクリュ
ー３、４の外周上限と同じ高さになる程度まで入れてい
る。これ以上に現像剤量が増えると、攪拌が不足しトナ
ー濃度むらや帯電量むら、帯電不足が生じ、現像剤の循
環搬送が遅くなる問題がある。逆に少ないと、汲み上げ
磁極Ｓ２への汲み上げ量が不足する問題がある。

【００２５】攪拌スクリュー３および４はスクリュー外
径がφ１４で軸方向中央部のピッチが１５ｍｍで、図示
しない駆動ギアによりお互い逆方向に回転し、現像剤２
を回転軸方向にお互い逆向きに搬送する。また両端部の
現像剤受け渡し領域９においては攪拌スクリュー３、４
のスクリューピッチが中央部と異なり、現像剤の搬送方
向の上流側の仕切り板７が無い位置に対応するスクリュ
ーのピッチは１０ｍｍ、下流側のしきり板８が無い位置
に対応するスクリューのピッチは２０ｍｍであって、攪
拌スクリュー３、４は異なるピッチのスクリューが連続
的につながり、現像剤２がスムースに軸方向に移動す
る。

【００２６】攪拌スクリュー３、４により現像剤２が攪
拌搬送され、汲み上げ磁極Ｓ２で攪拌スクリュー３から
現像ロール１へ磁力により現像剤２が供給される。現像
ロール１に供給された現像剤は規制ブレード５により層
規制された後、現像領域で現像される。現像領域では、
現像ロール１に図示しないバイアス電圧を印加し、生じ
た現像電界により、帯電したトナーが潜像担持体６に移
動して静電潜像が現像される。その後現像剤は剥離極Ｓ
１で現像ロール１から攪拌スクリュー３へ落下し、攪拌
スクリュー３により現像に供していない現像剤と混合攪
拌され、攪拌スクリュー３、４内を循環搬送される。そ
して汲み上げ極Ｓ２で新たに現像剤が攪拌スクリュー３
から磁力によって現像ロール１へ供給される。

【００２７】また攪拌スクリュー３、４により回転軸方
向に現像剤が攪拌搬送され、両端部の仕切り板８がない
場所（現像剤受け渡し領域９）で現像剤２が、隣の攪拌
スクリューに移動し、現像剤が受け渡しされる。またト
ナー補給は図示しない補給手段により、攪拌スクリュー
４へ供給される。

【００２８】攪拌スクリューの傾斜角αは、スクリュー
ピッチをＰ、スクリュー外径をＤ、とすると、α＝ｔａ
ｎ^-1（Ｐ／２／Ｄ）になる。従って本実施形態では、攪
拌スクリュー両端部の現像剤受け渡し領域８において
は、現像剤を渡す側のスクリューの傾斜角はα１＝３５
°で、現像剤を受ける側のスクリューの傾斜角α２＝２
０°である。現像剤がスクリューの傾斜面から受ける力
Ｆは、スクリュー軸方向の分力Ｆｘと、軸方向と直角方
向の分力Ｆｙからなる。Ｆｘが現像剤を軸方向に搬送す
る力に相当し、Ｆｙが隣あったスクリューへ現像剤を押
す力に相当する。スクリューの傾斜面の傾斜角をθとす
るとFｙ＝F×ｓｉｎθなので、θが大きいほどＦｙは大
きくなる。本実施形態では現像剤を渡す側のスクリュー
の傾斜角はα１＝３５°で、現像剤を受ける側のスクリ
ューの傾斜角はα２＝２０°なので、現像剤を受ける側
のスクリューからうける力よりも現像剤を渡す側のスク
リューから受ける力Ｆｙの方が大きく、従って現像剤が
滞留することなく、スムースに隣り合う攪拌スクリュー
へ送られ確実に受け渡しができる。また受け渡し領域８
を通過した現像剤は、傾斜角α０＝２８°のスクリュー
により安定して攪拌搬送され、現像ロール１へ供給され
る。

【００２９】従って現像剤が、受け渡し領域８で現像剤
が滞留することなく安定して搬送されるので、攪拌スク
リュー３、４の回転軸方向に現像剤が偏ることなく、循
環経路内で均一にスムースに現像剤が搬送攪拌され、循
環時間も短くなる。そのためトナー補給が行われた時の
トナーの拡散や帯電が速く、トナー濃度や帯電量が均一
で、よって現像ロールに供給された現像剤のトナー濃度
や帯電量が一定なので、画像濃度むらやカブリ、トナー
飛散が発生しない。

【００３０】なお本実施形態に限らず、スクリュー外径
やピッチは、また両攪拌スクリューでピッチが異なって
いてもよい。また本実施形態は攪拌スクリューは１条の
スクリューからなるが、スクリューが２条以上であって
もよいし、また回転軸方向に連続してスクリューピッチ
が変わる構成であってもよい。また攪拌搬送手段として
スクリューを用いているがパドルや羽根等の他の形状で
あってもよく、連続してつながったスクリューでなく分
断されていてもよい。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の現像装置
によれば、現像剤受け渡し領域において、現像剤が攪拌
部材から受ける回転軸方向と垂直な方向の分力につい
て、現像剤を渡す側の攪拌部材から受ける分力の方が、
現像剤を受ける側の攪拌部材から受ける分力よりも大き
くなるように設定されるので、攪拌部内の現像剤の攪拌
搬送が円滑であり、画像濃度むらやカブリやトナー飛散
が防止され常に均一な画像を得ることができる。

【００３２】また、本発明の現像装置によれば、一対の
攪拌部材のスクリューは、受け渡し領域における、現像
剤を渡す側の攪拌部材のスクリューの傾斜角をα１、現
像剤を受ける側の攪拌部材のスクリューの傾斜角をα２
とすると、α１＞α２となるように設定されるので、攪
拌部内の現像剤の攪拌搬送が円滑であり、画像濃度むら
やカブリやトナー飛散が防止され常に均一な画像を得る
ことができる。

【００３３】さらに、上記の実施の形態に記載した現像
装置によれば、現像剤を渡す側の攪拌部材のスクリュー
の傾斜角α１を現像剤を受ける側の攪拌部材のスクリュ
ーの傾斜角α２より大きくし、さらにさらに受け渡し領
域以外における攪拌部材のスクリューの傾斜角の平均を
α０とすると、α１＞α０＞α２としたので、攪拌部内
の現像剤の攪拌搬送が更に円滑となり、画像濃度むらや
カブリやトナー飛散が防止され常に均一な画像を得るこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の現像装置の実施形態の概略構成図

【図２】図１に示した現像装置における攪拌スクリュー
の概略構成図

【図３】図１に示した現像装置における攪拌スクリュー
の現像剤受け渡し領域の概略構成図

【図４】従来の現像装置の攪拌スクリューの概略構成図

【図５】図４の従来の現像装置における攪拌スクリュー
の現像剤受け渡し領域の概略構成図

【符号の説明】

１現像ロール２現像剤３攪拌スクリュー１４攪拌スクリュー２５規制ブレード６静電潜像担持体７現像ケース８仕切り板９現像剤受け渡し領域

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】それぞれの回転軸が平行に並べて配置さ
れ、回転によりトナーとキャリアからなる現像剤を回転
軸方向でかつ互いに逆方向に搬送して現像剤を撹拌する
スクリューを有する一対の攪拌部材と、前記攪拌部材の両端部において、一方の攪拌部材から他
方の攪拌部材へ現像剤の受け渡しが可能であり、受け渡
し領域以外で現像剤の両攪拌部材間の移動を防ぐ仕切板
と、前記攪拌部材から供給された現像剤を、潜像担持体上の
潜像を現像剤で現像する現像領域へ現像剤を担持搬送す
る現像剤担持体とを備え、受け渡し領域において、現像剤が攪拌部材から受ける回
転軸方向と垂直な方向の分力について、現像剤を渡す側
の攪拌部材から受ける分力の方が、現像剤を受ける側の
攪拌部材から受ける分力よりも大きいように設定される
ことを特徴とする現像装置。
【請求項２】スクリューの傾斜角をαとし、スクリュ
ーのピッチをＰとし、スクリューの外径をＤとすると
き、傾斜角αは、ｔａｎ^-1（Ｐ／２／Ｄ）として表さ
れ、受け渡し領域における、現像剤を渡す側の攪拌部材
のスクリューの傾斜角をα１、現像剤を受ける側の攪拌
部材のスクリューの傾斜角をα２とすると、α１＞α２
である請求項１記載の現像装置。
【請求項３】受け渡し領域以外における攪拌部材のス
クリューの傾斜角の平均をα０とすると、α１＞α０＞
α２である請求項２記載の現像装置。
【請求項４】それぞれの回転軸が平行に並べて配置さ
れ、回転により現像剤を回転軸方向でかつ互いに逆方向
に搬送して現像剤を撹拌するスクリューを有する一対の
攪拌部材と、前記一対の攪拌部材間に設けられ、一方の攪拌部材から
他方の攪拌部材へ現像剤の受け渡しが可能であり、受け
渡し領域以外で現像剤の移動を防ぐ仕切板と、前記攪拌部材から供給された現像剤を、潜像担持体上の
潜像を現像剤で現像する現像領域へ現像剤を担持搬送す
る現像剤担持体とを備え、前記一対の攪拌部材のスクリューは、受け渡し領域にお
ける、現像剤を渡す側の攪拌部材のスクリューの傾斜角
をα１、現像剤を受ける側の攪拌部材のスクリューの傾
斜角をα２とすると、α１＞α２となるように設定され
ることを特徴とする現像装置。
【請求項５】受け渡し領域以外における攪拌部材のス
クリューの傾斜角の平均をα０とすると、α１＞α０＞
α２である請求項４記載の現像装置。