JPH05346735A - 現像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 現像装置内の現像剤と新規補給トナーおよび
リサイクルトナーの循環効率を向上し、現像剤中のトナ
ー濃度分布を迅速に均一化するとともに、トナー濃度検
知レベルの向上によりトナー濃度制御の応答性を向上さ
せる。 【構成】 現像装置筐体内に配置された現像剤担持体に
現像剤を撹拌して供給する主撹拌部材と、該主撹拌部材
から還流された現像剤と補給トナーとを混合撹拌して主
撹拌部材に供給する補助撹拌部材とから成る現像装置で
あって、前記補助撹拌部材を、現像剤を軸方向に搬送す
るスパイラルスクリュー部と、該スパイラルスクリュー
部の一端に接続し現像剤を回転軸法線方向に放出するフ
ィン部とから構成し、前記第２の撹拌部材のフィン部の
下方で、前記現像装置筐体底部にトナー濃度センサを設
け、前記フィン部を形成するブレードの両端部を、面取
りまたはＲ取りした形状になしたことを特徴とする現像
装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、電子写真記録方式や
静電記録方式により、像担持体上に形成された静電潜像
を現像剤を用いて可視像化する現像装置に関し、特に現
像剤の循環とトナー補給に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に電子写真複写機等の静電画像形成
装置にあっては電荷保持体（感光体ドラム等）上の静電
潜像を現像装置において可視のトナー像としたのち、こ
れを記録紙上に転写・定着してコピー画像を形成するよ
うになっている。

【０００３】従来、感光体ドラム上に形成された静電潜
像の現像方法としてはトナーと磁性キャリアとを混合し
た二成分系現像剤または磁性トナーから成る一成分系現
像剤を用い、磁気ブラシ現像装置による現像が多く行わ
れている。磁気ブラシ現像装置は、非磁性の円筒状をし
た現像スリーブと、その内側に複数個の永久磁石からな
る磁気ロールとから構成される現像ローラを像担持体に
対して固定した位置間隔をもって配設するようにしたも
ので、現像スリーブ周面に磁気的に吸着した現像剤を現
像スリーブの回転によって前記の像担持体と対向した現
像領域に搬送し、静電潜像の現像を行うものである。

【０００４】すなわち、現像スリーブの外周面上の磁極
において磁気ブラシの穂として形成され、現像に使用さ
れた現像剤は、現像スリーブの回転に従って、現像スリ
ーブにのって運ばれ、現像剤掻落板または反撥磁界によ
り現像スリーブ面上から分離されるとともに、撹拌用羽
根車により、トナー容器から定量補給される新たなトナ
ーと混合・撹拌され、新たな現像に備えるようになって
いる。撹拌用羽根車に関する従来技術として、実公昭56
-5102号公報が開示されている。

【０００５】上記二成分系現像剤を用いる現像装置で
は、コピーが繰返されると、現像装置内のトナーは消費
されるので、その消費量に見合った量だけトナーを補給
し、常にトナーのキャリアの混合比（トナー濃度）を一
定に保っておかないと、適正な濃度をもったコピーが行
われないので、現像装置内のトナーとキャリアの混合比
（トナー濃度）を濃度センサ等で検出し、トナー補給装
置により自動的にトナーを落下・補給するようになって
いる。

【０００６】従来の現像装置におけるトナー濃度検出装
置としては、実開昭63-96567号、特開昭53-77637号各公
報が開示されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】現像剤中のトナー濃度
は良質の画像を得るために極めて重要であって、安定し
た画像を得るためには、トナー濃度を常時、一定に保持
する必要がある。また、トナー濃度変化を濃度センサが
検知したら、直ちに新規トナーを適量補給し、効率よく
速やかに現像剤中のトナー濃度を均一かつ一定濃度にす
る必要がある。

【０００８】この発明はこの要請に応えることのできる
現像装置を提供することを目的とするものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するこの
発明の現像装置は、現像装置筐体内に配置された現像剤
担持体に現像剤を撹拌して供給する第１の撹拌部材と、
該第１の撹拌部材から還流された現像剤と補給トナーと
を混合撹拌して第１の撹拌部材に供給する第２の撹拌部
材とから成る現像装置であって、前記第２の撹拌部材
を、現像剤を軸方向に搬送するスパイラルスクリュー部
と、該スパイラルスクリュー部の一端に接続し現像剤を
回転軸法線方向に放出するフィン部とから構成し、前記
第２の撹拌部材のフィン部の下方で、前記現像装置筐体
底部にトナー濃度センサを設け、前記フィン部を形成す
るブレードの両端部を、面取りまたはＲ取りした形状に
なしたことを特徴とするものである。

【００１０】

【実施例】以下、本発明を添付図面に基づいて説明す
る。

【００１１】図１は本発明に係る現像装置を装着した電
子写真複写機の全体構成図である。同図によって該複写
機の概略構成と機能を説明する。

【００１２】複写機本体の上面には原稿台ガラス１が設
けられている。原稿台ガラス１の面上に原稿Ｄをセット
して、原稿押え板（プラテンカバー）２で、押圧被覆し
たのち、複写開始スイッチを操作すると、露光用光源３
が原稿Ｄを相対的に露光走査して、その原稿Ｄの光像の
スリット光束Ｌが、光源３と一体をなす移動ミラーＭ１
を経て、同時に相対移動するキャリッジ４に搭載された
移動ミラーＭ２，Ｍ３を経て、撮像レンズ５により収歛
されて、更に固定ミラーＭ４を経て像担持体である感光
体ドラム６の表面に結像される。

【００１３】感光体ドラム６は接地された金属円筒の外
周面にセレンやＯＰＣ等の光導電層を形成したもので、
上記の露光走査と連動して矢印（時計）方向に回転す
る。

【００１４】感光体ドラム６の周辺には帯電極７、帯電
消去ＬＥＤ８、露光結像部９、現像装置10、転写電極1
1、分離電極12、分離爪13、クリーニング装置14、残像
消去（帯電前露光）装置15が順次配置されている。

【００１５】この感光体ドラム６は、光像が結像する以
前に、直流高電圧が印加された帯電極７によって上記光
導電層が例えば正に一様に帯電されている。この状態の
光導電層が原稿Ｄの光像を受光すると、その光を受けた
部分の導電率が高くなってその部分の帯電電荷が金属円
筒に逃げ、暗い部分には明暗の程度に応じて正の電荷が
残るようになり、これによって光導電層の面に原稿の像
に対応した静電潜像が形成される。次いで、感光体ドラ
ム６上の静電潜像は、現像装置10の現像作用を受けてト
ナー画像として可視像化される。可視のトナー画像を担
持した感光体ドラム６は転写部に達する。

【００１６】一方、給紙カセット20に収容された転写紙
Ｐは、第１給紙ローラ21、第２給紙ローラ22、ガイド板
を経て搬送され、第３給紙ローラ23およびストッパ24に
よって一旦停止されたのち、感光体ドラム６の回転に同
期して更に給送され感光体ドラム６の周面に達し、転写
部においてトナー画像が転写される。即ち、転写部に供
給された転写紙Ｐは、感光体ドラム６の表面に密着接触
させられ、転写電極11によりトナーと逆極性の放電を受
けてトナー画像が転写紙Ｐ上に転写される。

【００１７】トナー画像が転写された転写紙Ｐは、次に
分離電極12と分離爪13とにより感光体ドラム６の表面か
ら剥離され、更に搬送されて定着装置25に至り、ここで
加熱ローラにより加熱定着されて排紙ローラ26によって
排出され排紙トレイ27上に載置される。

【００１８】一方、転写紙Ｐを分離した感光体ドラム６
は、その表面に残留したトナーをクリーニング装置14に
よってクリーニングし、更に帯電前露光装置15によって
残留電荷を除去し、元の状態に復帰する。以後、上述し
た過程と同様の動作により次の画像形成を繰返す。

【００１９】図２は前記複写機の画像形成プロセスユニ
ットの断面図である。

【００２０】前記現像装置10は、大別して現像部100
と、トナー補給部110とから構成されている。

【００２１】現像部100のケーシング101の内部には、現
像スリーブと磁石とから成る現像ローラ102、複数枚の
撹拌羽根を有する主撹拌部材（第１の撹拌部材）103、
スパイラルスクリュー形状の補助撹拌部材（第２の撹拌
部材）104が回転可能に支持されている。また現像ロー
ラ102の上方には穂立規制板105が、補助撹拌部材104の
下方にはトナー濃度検知センサ106が設けてある。

【００２２】トナー補給部110のケーシング111の内部に
は、補給トナーを収容するトナーカートリッジ120を着
脱自在に装脱するカートリッジ収容室112と、ケーシン
グ111の底部に貯留したトナーを上方に搬出するラダー
ホイール113、ラダーチェーン114、トナー掻上げ部材11
5から成るトナー搬出手段と、トナー補給スクリュー116
およびトナー残量検知センサ117が設けられている。

【００２３】現像にあたって現像ローラ102に印加する
バイアス用高圧電流ならびにトナー濃度検知センサ10
6、トナー残留検知センサ117の各検出電流等、現像装置
10が複写機本体との間で授受される電力は、電源部およ
び制御部より供給される。

【００２４】前記の感光体ドラム６の静電潜像の形成さ
れた部分が現像部100の現像ローラ102の近接位置（現像
領域）に至ると、感光体ドラム６上の電荷保持部にトナ
ーが静電力によって吸着されトナー画像を形成する。

【００２５】複写を繰返すことにより現像部100内のト
ナー量は減少しトナー濃度が低下すると、これをトナー
濃度検知センサ106が検出し、トナー補給部110内の前記
トナー搬出手段により補給トナーは上方に搬出され、ト
ナー補給スクリュー116の回転によってケーシング111の
開口部から落下し、下方にある現像部100の補助撹拌部
材104の回転により現像剤と撹拌・搬送され、更に主撹
拌部材103により撹拌・混合され、一部は現像ローラ102
に、他の一部は補助撹拌部材104上にそれぞれ補給され
る。

【００２６】図３は本発明に係る現像部100の、図２に
おけるＡ−Ａ断面図、図４（Ａ）は仕切板107の側面
図、図４（Ｂ）は補助撹拌部材104の側面図、図４
（Ｃ）はトナー濃度検知センサ106の側面図である。

【００２７】主撹拌部材103は、複数枚の楕円板状の撹
拌翼103Ａを回転軸103Ｂに固定したもので、軸端部に固
定した歯車Ｇ１は現像ローラ102からの駆動力により歯
車Ｇ０により現像ローラ102と逆方向に回転され、現像
部100内の現像剤を混合撹拌して現像ローラ102上に現像
剤を供給する。

【００２８】補助撹拌部材104は、軸上のほぼ中央部に
複数枚羽根形状のフィン部104Ａが形成され、その軸上
両側には、右スパイラルスクリュー部104Ｂと左スパイ
ラルスクリュー部104Ｃが形成されている。上記左右両
スパイラルスクリュー部104Ｂ，104Ｃの中間には、複数
枚のブレード（パドル）から成るフィン部104Ａが形成
されている。駆動回転する補助撹拌部材104の左右のス
パイラルスクリュー部104Ｂ，104Ｃにより中央付近のフ
ィン部104Ａに搬送されてきた現像剤は、該フィン部104
Ａの回転により回転軸法線方向に放射されて、主撹拌部
材103に供給される。

【００２９】前記補助撹拌部材104は前記主撹拌部材103
と中間歯車Ｇ２を介して歯車Ｇ３により主撹拌部材103
と同方向に回転される。また、補助撹拌部材104の右ス
パイラルスクリュー部104Ｂは更に左方に延長されてい
て、クリーニング装置14により回収されたトナーがリサ
イクルチューブ16を経て、スクリュー端部104Ｄに搬入
される。

【００３０】上記補助撹拌部材104のほぼ中央部のフィ
ン部104Ａの直下、すなわちケーシング（筐体）101のほ
ぼ中央部の底部に、トナー濃度検知センサ106が設置さ
れている。

【００３１】上記補助撹拌部材104の上方には、トナー
補給スクリュー116が適時駆動回転され、トナーカート
リッジ120内の新規トナーを適量落下し、補助撹拌部材1
04上に供給する。

【００３２】前記主撹拌部材103と補助撹拌部材104の中
間には、仕切板107が前記ケーシング101に固設され、こ
の仕切板107により、現像部100は図２に図示の左右の室
に分室化されている。

【００３３】上記仕切板107は図４（Ａ）に示すよう
に、ほぼ中央下部に門型の現像剤流出用開口部107Ａ
が、その上方には複数の長方形貫通状の現像剤流入用開
口部107Ｂ，107Ｃが穿設されている。

【００３４】図５（Ｂ）は従来の補助撹拌部材104のフ
ィン部104Ａによる現像剤放出状態を示す部分側面図、
図５（Ａ）は該フィン部104Ａによる現像剤はき出し力
の特性図である。

【００３５】前記フィン部104Ａは、複数枚の角形のブ
レード（パドル）から成り、左右のスパイラルスクリュ
ー部104Ｂ，104Ｃと一体回転することにより、矢示ａ，
ｂ両方向から搬送された現像剤を回転軸法線方向（二重
矢示Ｃ方向）に放出する。この現像剤はき出し力は、図
５（Ａ）の特性図に示すように、フィン部104Ａの両端
付近に２つの最大圧力部分を有する曲線となり、トナー
濃度検知センサ106の中心部のフィン部104Ａ中央付近は
圧力が低下してしまう。このためトナー濃度検知センサ
106の検知面を通過する現像剤の放出速度が低下し、ト
ナー濃度検知レベルが低下する欠点がある。

【００３６】図６（Ｂ）は本発明による補助撹拌部材10
4のフィン部104Ａの改良形状を示す部分側面図、図６
（Ａ）は該フィン部104Ａによる現像剤はき出し力の特
性図である。

【００３７】この発明によるフィン部104Ａの複数枚の
ブレード（パドル）の各形状は、その両端面が面取りさ
れた台形状をなす。この補助撹拌部材104の回転時に
は、上記形状のフィン部104Ａによる現像剤はき出し力
は、フィン部104Ａの中央部に最大圧力部分を発生し、
図６（Ａ）に示す特性曲線を形成する。従ってトナー濃
度検知センサ106の検知面を通過する現像剤の放出速度
が最大になり、トナー濃度検知レベルが向上し、迅速な
トナー濃度検知応答性が可能になる。

【００３８】図７（Ａ）は本発明による補助撹拌部材10
4のフィン部104Ａの他の実施例を示す部分側面図であ
る。このフィン部104Ａの各ブレード形状は、ブレード
両端部を円弧状または曲線状の面取り部Ｒに形成したも
のである。このような両端形状にすることにより、前記
現像剤はき出し力を、トナー濃度検知センサ106が配置
された中央付近で最大圧力にすることができる。

【００３９】図７（Ｂ）は本発明によるフィン部104Ａ
の更に他の実施例を示す部分側面図である。このフィン
部104Ａの各ブレード形状は、ブレード両端部に緩やか
な傾斜面Ｓを形成したほぼ台形状をなす。このようなブ
レード形状によっても、現像剤はき出し力を中央付近で
最大圧力にすることができる。

【００４０】次に、本発明の現像装置の作動について図
２，図３および図８を用いて説明する。図８は現像剤循
環状態を説明する現像装置の要部斜視図である。

【００４１】これらの図において、矢印は現像剤の移動
方向を示す。

【００４２】前記の如き構成をなす現像装置において、
駆動源からの駆動力により現像ローラ102が、さらに歯
車Ｇ０，Ｇ１を介して主撹拌部材103が、さらにまた歯
車Ｇ２，Ｇ３を介して補助撹拌部材104がそれぞれ同時
に回転する。

【００４３】トナー補給部110のトナー補給スクリュー1
16から現像部100の右方の室に供給落下した新規トナー
は、補助撹拌部材104の互いに逆推進力を有するスクリ
ュー104Ｂ，104Ｃによってその両端部から矢示ａ方向と
ｂ方向に向って推進され、それぞれ中央部に寄せ集めら
れ、その間に後述の還流現像剤と混合して搬送され、中
央部に搬送されたトナーを含む還流現像剤はフィン部10
4Ａによって放射状に飛散され、仕切板107の中央部下方
の現像剤流出用開口部107Ａから、現像部100の左方の室
に送り込まれる。

【００４４】上記補助撹拌部材104の中央付近のフィン
部104Ａから仕切板107の現像剤流出用開口部107Ａへの
現像剤通過時に、フィン部104Ａの下方に配置されたト
ナー濃度検知センサ106は現像剤のトナー濃度を検知す
る。

【００４５】上記開口部107Ａを通過した現像剤は、回
転する主撹拌部材103の撹拌翼103Ａによって現像領域か
ら還流された現像剤と混合、撹拌されて均一化されて現
像ローラ102に供給され穂立規制板105により現像剤層厚
が規制されて現像領域に搬送される。

【００４６】一方、主撹拌部材103による撹拌中に、図
３に示すｄ方向に送られた現像剤は、主撹拌部材103に
より撹拌されたのち、仕切板107の複数の現像剤流入用
開口部107Ｂを通過して再び補助撹拌部材104に還流し矢
示ａ方向へ進む循環経路を形成する。

【００４７】また、主撹拌部材103のｅ方向に送られた
現像剤は、撹拌後に他方の複数の現像剤流入用開口部10
7Ｃを通過して再び補助撹拌部材104に還流し矢示ｂ方向
へ進む循環経路を形成する。

【００４８】これら二つの現像剤循環経路により、新規
トナーと現像部100内に貯留された現像剤とは均一に混
合される。また、繰り返し複写過程で現像部100内の現
像剤中のトナー濃度分布が不均一になっても、上記循環
経路により回転軸方向にも移動撹拌され均一に混合する
ことができ、それによって、複写画像にむらを生じると
いう不具合は解消することができる。

【００４９】さらに、クリーニング装置14から回収され
たトナーはリサイクルチューブ16を経て回転する補助撹
拌部材104のスクリュー端部104Ｄに導入され、矢示ｆ方
向に搬送され、矢示ａ方向に搬送される現像剤と合流し
て中央付近のフィン部104Ａ、開口部107Ａを通過して、
前述のｄ→ａの左循環経路と、ｅ→ｂの右循環経路の二
つのループを形成して均一に撹拌されて現像ローラへ供
給される。

【００５０】なお、前記補助撹拌部材104のフィン部104
Ａのブレードや、スパイラルスクリュー部104Ｂ，104Ｃ
については、上記実施例に限定されるものではなく、こ
れらの配置数、形状、寸法、位置等は適宜選択すること
ができる。

【００５１】

【発明の効果】本発明の現像装置においては、互いに逆
向きに巻いた複数のスパイラルスクリュー部と、各スパ
イラルスクリュー部の中間で現像剤が集合する位置に現
像剤を回転軸の法線方向に飛散させるフィン部とを備
え、該フィン部の下方で現像装置ケーシングの底部にト
ナー濃度検知センサを配置したものであり、上記フィン
部のブレードの両端部を面取りまたはＲ取りした形状に
することにより、ブレード中央付近で前記トナー濃度検
知センサの中央部を通過する現像剤のはき出し力を最大
にして、この現像剤循環主要経路通過時にトナー濃度検
知が迅速かつ正確に行われる。従ってこのトナー濃度検
知レベル向上により、現像装置内で撹拌・循環される現
像剤のトナー濃度変化は速やかに検知されてトナー補給
制御され、常に一定のトナー濃度が維持される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る現像装置を備えた複写機の全体構
成図。

【図２】上記複写機の画像形成プロセスユニットの断面
図。

【図３】本発明に係る現像部の図２におけるＡ−Ａ断面
図。

【図４】現像装置の補助撹拌部材と仕切板とトナー濃度
検知センサの各側面図。

【図５】従来の補助撹拌部材の部分側面図および特性
図。

【図６】本発明による補助撹拌部材の部分側面図および
特性図。

【図７】本発明による補助撹拌部材の他の実施例を示す
部分側面図。

【図８】本発明による現像装置の現像剤循環状態を説明
する斜視図。

【符号の説明】

６ 感光体ドラム 10 現像装置 100 現像部 101 ケーシング（筐体） 102 現像ローラ 103 主撹拌部材（第１の撹拌部材） 104 補助撹拌部材（第２の撹拌部材） 104Ａ フィン部（パドル） 104Ｂ 右スパイラルスクリュー部 104Ｃ 左スパイラルスクリュー部 104Ｄ スクリュー端部 106 トナー濃度検知センサ 107 仕切板 107Ａ 現像剤流出用開口部 107Ｂ，107Ｃ 現像剤流入用開口部 110 トナー補給部 116 トナー補給スクリュー 120 トナーカートリッジ ａ,ｂ,ｃ,ｄ,ｅ,ｆ 現像剤搬送方向

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０３Ｇ 15/09 Ｚ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 現像装置筐体内に配置された現像剤担持
   体に現像剤を撹拌して供給する第１の撹拌部材と、該第
   １の撹拌部材から還流された現像剤と補給トナーとを混
   合撹拌して第１の撹拌部材に供給する第２の撹拌部材と
   から成る現像装置であって、前記第２の撹拌部材を、現
   像剤を軸方向に搬送するスパイラルスクリュー部と、該
   スパイラルスクリュー部の一端に接続し現像剤を回転軸
   法線方向に放出するフィン部とから構成し、前記第２の
   撹拌部材のフィン部の下方で、前記現像装置筐体底部に
   トナー濃度センサを設け、前記フィン部を形成するブレ
   ードの両端部を、面取りまたはＲ取りした形状になした
   ことを特徴とする現像装置。