JPH0251178A - 現像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、電子写真複写プロセスを用いた画像形成装置
に使用される現像装置に関するものである。

（従来の技術およびその課題） 従来、複写機、プリンタ等の現像装置として第１図に示
すものが提供されている。

この現像装置（１）では、トナーを収容するトナーホッ
パ（２）は、ハウジング（３）の内部をトナー供給ロー
ラ（４）と、該トナー供給ローラ（４）の下部に圧接す
る規制部材（５）と、支軸（６）に回転可能に設けた保
持部材（７）と、該保持部材（７）に取り付けられ、ス
プリング（８）によりトナー供給ローラ（４）の上部外
周面に圧接させられた規制ブレード（９）で仕切ること
により、それらの背後（第１図の右側）に形成されてい
る。また、トナーホッパ（２）は、ハウジング（３）の
底部を上方に延設した仕切壁（１０）で、前記トナー供
給ローラ（４）の背後に位置する供給部（１１）と補給
部（１２）に分割されており、これら供給部（１１）と
補給部（１２）とは規制ブレード（９）と仕切壁（１０
）との間に形成された開口部（１３）を介して連絡され
、後方の補給部（１２）に撹拌部材（１４）が設けであ
る。

現像装置（１）の前部には複数の磁極を外周部に配置し
た磁石体（１５）が固定状態に収容されておリ、その周
囲を囲むように現像スリーブ（１６）が回転駆動可能に
設けである。また、現像スリーブ（１６）の周囲には磁
性キャリア又はこれとトナーとを混合した現像剤が前記
磁石体（１５）の磁極により磁気ブラシ状態で保持され
ている。さらに、現像スリーブ（１６）はトナー供給ロ
ーラ（４）と供給ギャップ（Ｄ　ｓｓ）をもって対向す
るとともに、ハウジング（３）の前部に形成した開口部
（１７）を介して静電潜像坦体である感光体ドラム（１
００）と現像ギャップ（Ｄｂ）をもって対向している。

なお、トナー供給ローラ（４）、現像スリーブ（１６）
には電源（１８）、　（１９）よりそれぞれ回収バイア
ス（■ＳＳ）、現像バイアス（ｖｂ）が印加されている
。

前記構成を備えた現像装置（１）では、供給部（１１）
のトナーは、トナー供給ローラ（４）の回転に基づいて
その表面に形成されている微小四部に保持されて矢印（
ａ）方向に搬送され、規制ブレード（９）の先端で余分
なものが掻き落とされる。

トナー供給ローラ（４）の表面に保持されて規制ブレー
ド（９）の接触部を通過したトナーは、現像スリーブ（
１６）との対向部である供給領域（Ｘ）に搬送され、こ
こで矢印（ｂ）方向に回転する現像スリーブ（１６）上
の磁気ブラシによる掻取作用と、回収バイアス（Ｖｓｓ
）と現像バイアス（ｖｂ）の電位差に基づく静電気力と
により、現像スリーブ（１６）の表面に供給される。

現像スリーブ（１６）の表面に供給されたトナーは、キ
ャリア又は現像剤とともに矢印（ｂ）方向に搬送され、
第１の規制部材（２０）で規制されながら撹拌部（２１
）に送られて、供給されたトナーはキャリア又は現像剤
と混合撹拌されて電荷が付与され、キャリアとともに新
たな現像剤として調製される。

ここで調製された現像剤は、現像スリーブ（１６）の回
転に基づいて第２の規制部材（２２）の対向部を通過し
、現像スリーブ（１６）と感光体ドラム（１，００）と
の対向部である現像領域（Ｙ）に搬送されて、矢印（Ｃ
）方向から順次送られてくる感光体ドラム表面の静電潜
像に静電的にトナーを供給して顕像化する。なお、現像
領域（Ｙ）に搬送される現像剤量は第２の規制部材（２
２）と現像スリーブ（１６）との穂高規制ギヤノブ（Ｄ
ｂ）により規制される。

現像領域（Ｙ）でトナーを消費した現像剤は引き続いて
現像スリーブ（１６）の回転に基づいて供給領域（Ｘ）
に搬送され、ここでトナーの供給を受け、現像による消
費分が補充される。

また、供給領域（Ｘ）では、前記トナーの供給動作に加
えて、同時に、前記バイアス差（Ｖｓｓ　　Ｖｂ）に基
づいて現像スリーブ上のトナー濃度、即ちキャリアに対
するトナーの重量濃度を一定に維持するためのトナー濃
度制御が行われ、現像スリーブ上のトナー濃度が一定の
基準値以上のときは余分なトナーがトナー供給ローラ（
４）に回収される。

トナー供給ローラ（４）に回収されたトナーは、トナー
供給ローラ（４）の表面に保持され、規制部材（５）の
接触部を通過して供給部（１１）に回収される。

以上の動作が繰り返されることにより、供給部（１１）
のトナーが減少してくると、補給部（１２）より撹拌部
材（１４）の回転に基づいて開口部（１３）を通じて新
たなトナーが供給部（１１）に補充される。

ところで、一般に、粉砕法又は分級法で製造されたトナ
ーの粒径は、第２図（ａ−１，）に示すように、はぼガ
ウス分布している。すなわち、トナーホッパ（２）に収
容されているトナーの中には大粒径トナーと小粒径トナ
ーがある割合で混在している。

一方、前記現像装置（１）では、供給部（１１）でトナ
ー供給ローラ（４）の表面に保持されたトナーのうち小
粒径トナーの方が現像に寄与する確率が高い。その理由
は、小粒径トナーはどトナー供給ローラ（４）の表面微
小凹部に保持される確率が高いこと、また、トナー供給
ローラ（４）に保持されたトナーのうち大粒径トナーは
ど規制ブレード（９）で掻き落とされる確率が高いこと
による。

したがって、空状態のトナーホッパ（２）にトナーを役
人して現像装置（１）をスタートすると、当初小粒径ト
ナーが現像スリーブ（１６）に供給されることになる。

ただし、前述のように、供給部（１１）のトナーは小粒
径のものから消費されるため、そこでの平均粒径は徐々
に大径化し、供給部（１１）のトナー粒径が補給部（１
２）から補給されるトナーの平均粒径、つまり投入時の
平均粒径と同一になった状態で大径化が停止し、以後は
定常的に投入時平均粒径のトナーが現像に寄与される。

また、小粒径トナーと大粒径トナーとでは、これらをキ
ャリアと混合した場合、小粒径トナーの方が高電位に帯
電する。

さらに、現像領域（Ｙ）における現像は、感光体ドラム
（１００）に形成されている静電潜像の帯電電位と、そ
れよりも低電位の現像バイアス（ｖｂ）との電位差に基
づき、その電位差を埋める足るだけの荷電トナーが静電
潜像に供給されることにより行われるため、一定電位の
静電潜像に大粒径トナーとこれよりも高電位の小粒径ト
ナーを供給したときとでは、単位面積当たりに付着する
トナーの粒子数は大粒径トナーの方が多く、小粒径トナ
ーの方が少ない。別言すれば、大粒径トナーにより作成
される画像の濃度は濃（、小粒径トナーにより作成され
る画像の濃度はそれよりも薄くなる。

このため、前記現像装置（１）に新たなトナーを投入し
て現像を開始すると、当初作成される画像の濃度が薄く
、現像に供されるトナーの粒径が安定するまでは濃度不
十分な画像が作成されるという問題点を有していた。

（課題を解決するための手段） 本発明は前記問題点を解決するためになされたもので、
第１図を参照して説明すると、前記従来の現像装置（１
）において、前記トナーホッパ（２）をトナー担持体（
４）側に位置する供給部（１１）と、該供給部（１１）
と開口部（１３）を介して連絡された補給部（１２）と
に分割し、前記供給部（１１）に補給部（１２）よりも
大粒径のトナーを収容したものである。

（実施例） 第１図のように、トナー担持体であるトナー供給ローラ
（４）に規制ブレード（９）を圧接し、前記トナー供給
ローラ（４）の回転に基づいてその表面−にトナー薄層
を形成する現像装置（１）におけるトナー粒径変化につ
いて説明する。

［Ｓ　ｔｅｐ　１　］　　（第２図参照）トナーホッパ
の補給部（１２）と供給部（１１）に共に第２図（ａ−
１）の粒径分布を有するトナーを投入して現像動作をス
タートすると、供給部（１１）のトナーの中でもトナー
供給ローラ（４）には小粒径トナーはど表面に保持され
る確率が高く、また、大粒径トナーはど規制ブレード（
９）でトナー供給ローラ（４）の表面から掻き落とされ
る確率が高いことから、大粒径のトナーはど供給部（１
１）に滞留し、小粒径のものほど規制ブレード（９）の
先端を通過して現像に供給される。なお、図中、Ｄ、。

は平均粒径を意味する。

ここで、トナーの粒径と規制ブレード（９）の先端部を
通過する確率〔通過確率）：Ｅ（ｄ）は、実験より第２
図（ｂ−１）の中央に示す双曲線の関係を有することが
確認された。

したがって、第２図（ｂ−１）に示すように、粒径分布
（ｉ）のトナーが収容されている供給部（１■）から規
制ブレード（９）の先端を通過して現像スリーブ（１６
）に供給されるトナーは、粒径分布（ｉ）に通過確率：
Ｅ（ｄ）を乗じた粒径分布（ｉｉ）となり、小粒径のも
のほど現像に多く寄与する。

また、第２図（ｃ　−１）に示すように、供給部（１１
）では粒径分布（ｉ）のトナーから粒径分布（ｉｉ）の
トナーが消費される一方、粒径分布（１）のトナーが消
費量と同量補給されるために、供給部（１１）のトナー
平均粒径は（ｉ）から（ｉｉｉ　）の粒径分布へと大径
化していく。

一方、第２図（ａ−１）に示すように、補給部（１２）
では消費量に見合う量のトナーが消費されるだけで、供
給部（１１）から逆に補給されることはないので、投入
時の粒径分布（ｉ）を維持する。

［５ｔｅｐ２］　　（第３図参照） 更に現像が実行されると、第３図（ｂ−２）に示すよう
に、粒径分布（ｉｉｉ）のトナーが通過確率：Ｅ（ｄ）
をもって規制ブレード先端部を通過していく結果、現像
に供給されるトナーの粒径分布は（ｉｖ）に示す状態に
なり、第２図（ｂ−１）に示す初期状態の粒径分布（ｉ
ｉ）よりも大径化する。

一方、供給部（１１）のトナー粒径は、第３図（Ｃ−２
）に示すように、粒径分布（ｉｉｉ）のトナーから粒径
分布（ｉｖ）のトナーが現像に消費される一方、補給部
（１２）より（ｉ）の粒径分布のトナーが消費量と同量
補給されることにより、そこでトナーは（山）から（ｖ
）へとさらに大径化する。なお、補給部のトナーは第３
図（ａ−２）に示すように、（１）の分布状態を維持す
る。

［Ｓ　ｔｅｐ３　］　　（第４図参照）Ｓｔｅｐ２の状
態がさらに進行すると、第４図（ｂ＝３）に示すように
、現像には（Ｖ）の分布のトナーが通過確率：Ｅ（ｄ）
をもって通過し、粒径分布（ｖｉ）のトナーが現像に供
給される。そして、このトナー粒径分布（■１）は供給
部の粒径が大径化していくにつれて次第に投入時の粒径
分布（１）に近似してくる。

一方、供給部（１１）では（Ｖ）の分布のトナーから（
ｖｌ）の分布のトナーが消費されるとともに、（）の分
布のトナーが補給される。そして、前述のように、消費
されるトナーの粒径が（１）に近似してくると、消費と
補給のトナー粒径がほぼバランスし、補給部のトナーが
そのまま現像に供給されることになり、供給部（１１）
での粒径は（ｖｉｉ　）の状態で安定する。

したがって、以後、供給部（１１）からは平均粒径（ｉ
）とほぼ同一平均粒径のトナーが安定的に現像に供給さ
れるとともに、供給部（１１）のトナー粒径は（■）の
状態を安定的に維持する。

以上の現象を実験的に確認した。なお、実験の条件は下
記のように設定した。

ａ、　　トナー供給ローラ〈４） ・直径・・・・・・２０ｍｍ ・回転数・・・・・・２００ｒｐｍ ・回収バイアス（Ｖｓｓ）・・・・・・ＤＣ−４００Ｖ
ＡＣ７００Ｖ　ｒｍｓ ・交流周波数・・・・・・３　Ｑ　Ｑ　Ｈｚ・表面粗さ
・・・・・・４０μｍ ｂ、現像スリーブ（１６） ・直径・・・・・・２４．５ｍｍ ・回転数・・・・・・２００　ｒ　ｐｍ・現像バイアス
（ｖｂ）・・・・・・ＤＣ−２００ＶＣギヤツブ ・現像ギヤノブ（Ｄｓ）・・・・・・０．６ｍｍ・糖高
規制ギャップ（Ｄｂ）・・・・・・０．４５ｍｍ・供給
ギャップ（Ｄｓｓ）・・・・・０．　８ｍｍｄ、規制ブ
レード（１８） ・材質・・・・ステンレス ・厚さ・・・・・・ｔ＝１００μｍ ・圧１＆力・・・・Ｏ，ｋｇ／ｍｍ １　　トナー ・投入時平均粒径・・・・・・１４μｍ実験の結果、第
５図に示すように、供給部（１１）と補給部（１２）に
同一の平均粒径（１４μｍ）のトナーを投入すると、感
光体ドラム（１０）の表面〔測点くＤ）〕で採取したト
ナーの平均粒径は現像当初約１１，５μｍと小粒径であ
ったか次第に大径化する傾向を示し、複写枚数５００枚
ぐらいから徐々に安定し、複写枚数２．０００枚の時点
でほぼ１３６μｍの状態で安定した。

トナー供給ローラ（４）の表面〔測点（Ｃ）〕で採取し
たトナーの平均粒径は当初１２μｍであったが、感光体
ドラム（１００）上での平均粒径とほぼ同様の傾向を示
し、最終的に複写枚数２．　ＯＯ０枚の時点で投入の平
均粒径と一致した状態で安定した。

供給部（１１）Ｃ測点（Ｂ）〕でのトナーは複写開始か
ら次第に大径化し、複写枚数５００枚の時点でほぼ１６
μｍまで大きくなり、その後はその状態を維持した。

補給部（１２）Ｃａｌ１点（Ａ）〕のトナー粒径は終始
変動なく平均粒径１４μｍを維持した。

以上の説明と実験より、供給部（１１）に補給部（１２
）よりも大粒径のトナーを収容しておけば、すなわち、
補給部（１２）に（ｉ）の粒径分布のトナーを収容する
一方、供給部（１１）にはそれよりも大粒径の（ｖｉｉ
）の粒径分布のトナーを収容しておけば、現像には当初
から（１）に近似の粒径分布のトナーが供給され、最終
的に現像に供給されるトナーは補給部（１２）の粒径分
布（１）とほぼ一致した状態で安定するものと推定でき
る。

次に、補給部（１２）に平均粒径１４μｍ１供給部（１
１）に平均粒径１６μｍのトナーを収容して連続的に複
写を行い、補給部（１２）（測点（Ａ）〕、供給部（１
１）Ｉ：測点（Ｂ）〕、トナー供給ローラ（４）の表面
〔測点（Ｃ）〕、感光体ドラム（１００）の表面〔測点
（Ｄ）〕で、それぞれ所定の枚数ごとにトナーを採取し
てその平均粒径を測定した。

その結果、第６図に示すように、補給部（１２）の測点
（Ａ）のトナーの平均粒径は終始１４μｍを維持した。

また、供給部（１１）の測点（Ｂ）のトナーの平均粒径
は投入時よりも僅かに上昇し、平均粒径１６．２μｍの
状態で安定した。さらに、感光体ドラム（１００）表面
の測点（Ｄ）、トナー供給ローラ（４）表面の測点（Ｃ
）ではそれぞれ終始１４μｍ、１３．４〜１３．５μｍ
の状態を維持し、現像には補給部（１２）に収容された
平均粒径（１６μｍ）とほぼ同一平均粒径（１６，２μ
ｍ）のトナーが終始安定的に供給された。

■、第２実施例 第７図に示す現像装置は、規制ブレード（２６）の先端
部をトナー供給ローラ（２５）の回転方向に沿って圧接
させるとともに、規制部材（２７）をトナー供給ローラ
（２５）の背面（図において右側）に圧接させ、その先
端を上方に延設して仕切壁（２８）を形成し、該仕切壁
（２８）でトナーホッパ（２９）を供給部（３０）と補
給部（３１）とに分割するようにしたものである。また
、補給部（３１）には２つの撹拌部材（３２）、（３３
）が設けてあり、これらで補給部内のトナーが撹拌しつ
つ供給部（３０）に補給される。なお、（３４）は磁石
体、（３５）は現像スリーブである。

本実施例の現像装置でも、前記実施例と同様に、供給部
（３０）に補給部（３１）よりも大径のトナーを装填し
ておけば、現像装置は当初から補給部（３１）に収容さ
れている平均粒径のトナーとほぼ同一平均粒径のトナー
が現像に供給されて、所期の濃度の画像が安定的に得ら
れる。

■、第３．４実施例 前記第１，２実施例は、トナーとキャリアとからなる２
成分現像剤を使用した現像装置について示したが、第８
，９図に示すように、−成分現像剤を使用した現像装置
にも本発明を適用することができる。

第８図に示す現像装置（４０）は、トナーホッパ（４１
）の下部開口部に回転可能に設けた金属製現像ローラ（
４２）の外周部に規制ブレード（４３）と規制部材（４
４）を圧接し、ハウジング（４５）の底部を規制ブレー
ド（４３）と対向する位置まで伸張して仕切壁（４６）
を形成することにより、トナーホッパ（４１）の内部を
現像ローラ（４２）の背後に位置する供給部（４７）と
補給部（４８）とに分割し、補給部（４７）にトナー撹
拌部材（４９）を設けたものである。なお、現像ローラ
（４２）には電源（５０）よりバイアス電圧が印加され
ている。

一方、第９図に示す現像装置（５１）は、トナーホッパ
（５２）の前部開口部に回転可能に設けた金属製現像ロ
ーラ（５３）に規制ブレード（５４）と規制部材（５５
）とを圧接させ、規制部材（５５）の先端を上方に延設
して仕切壁（５６）を形成し、該仕切壁（５６）でトナ
ーホッパ（５２）の内部を供給部（５７）と補給部（５
８）とに分割したもので、補給部（５８）には２つの撹
拌部材（５９）、（６０）が設けである。

以上の構成を備えた現像装置（４０）、（５１）では、
供給部（４７）、（５７）と補給部（４８）、（５８）
に、共に同一の平均粒径分布を有するトナーを投入する
と、第１０図に示すように、補給部［測点（Ｅ）］での
トナーの平均粒径は投入時の平均粒径を維持するが、供
給部［測点（Ｆ）］のトナーの平均粒径は次第に大径化
し、複写枚数が５００枚では約１５．５μｍになり、１
，０００枚以上になると約１５．７μｍで安定した。

また、現像ローラ（４２）、（５３）の測点（Ｇ）、感
光体ドラム（１００）の測点（Ｈ）には当初平均粒径約
１２．３μｍのトナーが供給され、その後次第に大径化
して複写枚数５００枚で約１５．８μｍ、１．０００枚
でほぼ１６μｍとなる。

従って、新たなトナーを収容した現像装置（４０）、（
５１）を用いると駆動開始から数百枚は画像濃度の不十
分な画像が作成されることになる。

一方、補給部（４８）、（５８）に平均粒径１４μｍの
トナーを装填し、供給部（４７）、（５７）に平均粒径
１６μｍのトナーを装填した場合、第１１図に示すよう
に、供給部（４７）、（５７）のトナー平均粒径は終始
約１５，７μｍの状態を維持する。なお、補給部（４８
）、（５８）のトナーの平均粒径は１４μｍを維持する
。

また、感光体ドラム（１００）の表面［測点（Ｈ）］及
び現像ローラ（４２）、（５３）の表面［測点（Ｇ）］
のトナーの平均粒径も終始はぼ１４μｍを維持し、複写
開始当初から適正濃度の画像が得られる。

■、第５実施例 第１２図に示す現像装置（６０）は、第９図に示す現像
装置とほぼ同一構成としてあり、現像ローラとして金属
製の現像ローラに代えゴム等の弾性ローラ（６１）を使
用するとともに、弾性ブレード（６２）の先端には断面
半円形の接触部（６３）を設けたもので、この現像装置
（６０）でも仕切壁（６４）で仕切られた供給部（６５
）に補給部（６６）よりも大粒径のトナーを装填するこ
とにより、現像当初から所期の濃度の画像が安定的に得
られる。

■、第６実施例 第１３図に示す現像装置（７０）は、現像装置（７０）
の前部に回転可能に配置された２つのローラ（７１）、
（７２）に金属製薄膜又はポリエステルフィルム等から
なるトナー担持ベルト（７３）を巻回し、ハウジング（
７４）の上部に設けたブレード（７５）を前記トナー担
持ベルト（７３）に圧接し、ハウジング底部に設けた規
制部材（７６）をトナー担持ベル）（７３）を介して後
方のローラ（７２）に圧接するとともに、その先端を上
方に延設して供給部（７８）を形成したもので、本現像
装置においても、供給部（７８）に補給部（７９）より
も大径のトナーを収容することにより、現像当初から所
期の粒径のトナーを安定的に現像に供給することができ
る。

■、他の実施例 以上の実施例では、供給部と補給部とは開口部を介して
常時連絡状態にあるものとしたが、本出願人が特願昭６
２−２９２４６４号明細書に開示した現像装置のように
、供給部と補給部との連絡を適宜遮断することができる
シャッタを設け、現像装置を画像形成装置に着脱する際
等に、供給部と補給部とのトナーが混じり合わないよう
にすると、終始はぼ一定粒径のトナーを確実に現像に供
給することができる。

（発明の効果） 以上の説明で明らかなように、本発明にかかる現像装置
では、トナー担持体が接するトナーを収容する供給部に
は補給部よりも大粒径のトナーを収容するようにしてい
るため、現像装置からほぼ一定粒径のトナーが安定的に
現像に供給される。

したがって、現像初期から一定の画質の画像が得られる
とともに、長期に亘ってそれが維持される。

【図面の簡単な説明】

第１図は現像装置の断面図、第２図から第４図は現像装
置における各部の粒径の変化を説明する説明図、第５，
６図は複写枚数とトナー平均粒径との関係を示し、第５
図が従来の現像装置、第６図が本発明による現像装置に
対応し、第７図は第２実施例の現像装置の断面図、第８
，９図は第３゜４実施例の現像装置の断面図、第１０．
１１図は第８，９図に示す現像装置における複写枚数と
トナー平均粒径の関係を示す図、第１２．１３図は第４
．５実施例の現像装置の断面図である。 １・・・現像装置、　　　２・・・トナーホッパ、３・
・・ハウジング、　　　４・・トナー供給ローラ、５・
・・規制部材、　　　９・・規制ブレード、１０・・・
仕切壁、　　　　１１・・・供給部、１２・・・補給部
、　　　　１３・・・開口部、１６・・・現像スリーブ
、１００・・・感光体ドラム。 特許出願人　ミノルタカメラ株式会社 代理人　弁理士　青白　葆　はか１名 第 図 ｄ 第 図 ｄ ｄ ｄ 第 図 ｄ 第 図 ■ 第 因 卜す−め平均館楊 第 図 第 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）トナーホッパに収容されているトナーと接するト
   ナー担持体にトナー層厚規制部材を接触させ、前記トナ
   ー担持体の移動に基づいてその表面に保持されるトナー
   を前記トナー層厚規制部材で規制してトナー薄層を形成
   する現像装置において、前記トナーホッパを前記トナー
   担持体側に位置する供給部と、該供給部と開口部を介し
   て連絡される補給部とに分割し、前記供給部に補給部よ
   りも大粒径のトナーを収容したことを特徴とする現像装
   置。