JPH0251180A - 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。

（従来の技術及びその課題） 従来、現像装置として、トナーホッパのトナーと接する
トナー担持体にトナー層厚規制部材を圧接させ、前記ト
ナー担持体の回転に基ついてその表面に保持されたトナ
ーを前記規制部材で規制しつつ現像に供するようにした
ものか提案されている。

しかしながら、この種の現像装置では、小粒径トナーは
どトナー担持体に保持される確率が高いこと、また大粒
径トナーはど規制部材でトナー担持体の表面から掻き落
とされる確率が高いことから、空状態の現像装置にトナ
ーを投入して現像を開始すると、現像初期の段階では小
粒径トナーが優先的に消費されて良質な画像が得られる
ものの、その後次第に大粒径トナーが消費されるように
なると、画質が除々に悪化してくるという問題点を有し
ていた。

そこで、本出願人は特開昭６３−１０９８７０号明細占
で、トナーホッパの内部をトナー担持体と接するトナー
か位置する供給部と、該供給部と開［１部を介して連絡
された補給部とに分割した現像装置を提案した。

この現像装置によれば、空状態のトナーホッパにトナー
を投入して現像を開始すると、当初は供給部の小粒径ト
ナーが優先的に消費されるものの、供給部の粒径が次第
に大径化していき、供給部から供給されるトナーの粒径
が補給部から補給されるトナーの平均粒径と同一になる
と、現像にはトナーホッパに装填されたトナーと同一平
均粒径のトナーが供給されるようになる。

しかし、この状態が維持できるのは補給部にトナーか存
在しているまでで、補給部のトナーが完全に消費されて
供給部のトナー量が減少してくると、現像に供されるト
ナーの平均粒径は急激に大径化し、画像上に地肌カブリ
が現れて画質が低下する。また、トナーホッパでトナー
の架橋現象が発生し、補給部から供給部へのトナーの補
給が途絶えると、供給部のトナー量が減少して前述と同
様の問題か生じる。

（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、
一実施例を示す第１図を参照して説明すると、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（１
３）にトナー層厚規制部材（１８）を接触させ、前記ト
ナー担持体（１３）の移動に基づいてその表面に保持さ
れたトナーを前記トナー層厚規制部材（１８）で規制し
てトナー薄層を形成する現像装置（１）において、前記
トナーホッパ（２０）を前記トナー担持体（１３）側に
位置する供給部（２１）と、該供給部（２１）と開口部
（２４）を介して連絡される補給部（２２）とに分割す
るとともに、前記供給部（２１）の開口部（２４）近傍
と補給部（２２）とにそれぞれトナー検出手段（２８）
。

（２９）を設けたものである。

（作用） 前記構成を備えた現像装置では、補給部（２２）のトナ
ーが減少して補充の必要な状態になると、トナー量検出
手段（２９）でトナーエンプティが検出すれて、供給部
（２１）でのトナー量の減少が防止される。

また、補給部（２２）でトナーの架橋現象が発生して供
給部（２１）へのトナー補給が途絶えると、（Ｊｔ給部
（２１）の開口部（２４）近傍のトナー液面が降下して
トナーの不連続部が発生し、これがトナー検出手段（２
７）で検出される。

（実施例） 以下、本発明の一実施例を添付図面を参照して説明する
。

第１図は曵写機、プリンタ等の現像装置（１）を示し、
磁石体（６）は軸方向（紙面の表裏方向）に延在する磁
極を外周部にＳ極、Ｎ極交互に設けたもので、ケーシン
グ（３）と蓋（４）とで構成されるハウシング（２）の
前部（図中、左側）開口部（５）に感光体トラム（１０
０）と対向して固定状態に収容されている。

磁石体（６）に外装された円筒状の現像スリーブ（７）
は、感光体ドラム（１００）と所定の現像ギャップ（１
）ｓ）をもって対向しながら回転駆動するようにしてあ
り、電源（１２）によって現像バイアス（ｖｂ）か印加
されている。また、現像スリーブ（７）の上部外周面に
は規制部材（８）と副穂高規制部材（９）の先端が所定
のギャップをもって対向させである。

トナー供給ローラ（１３）は外周部にブラスト処理又は
エツチング加工等により四部を形成したもので、現像ス
リーブ（７）の後部にこれと供給ギャップ（Ｄｓｓ）を
隔てて回転駆動可能に設けてあり、電１ｌ（１４）によ
って回収バイアス（Ｖｓｓ）が印加されている。また、
トナー供給ローラ（１３）の上部外周面にはトナー漏出
防止部材（１５）が圧接され、上部外周面には支軸（１
６）を介して回転可能に支持された保持部材（１７）に
設けた規制ブレード（１８）の先端がスプリング（１９
）によって圧接させである。

トナーホッパ（２０）は、ハウジング（２）の後部を、
前記トナー供給ローラ（１３）、トナー漏出防止部材（
１５）、規制ブレード（１８）、保持部材（１７）で仕
切ることにより形成されている。また、トナーホッパ（
２０）は、ケーシング（３）の底部を規制プレーＦ（１
８）の背後まで延設して仕切壁（２３）を設け、これに
よりトナー供給ローラ（１３）の背後に位置する供給部
（２１）と、撹拌部材（２５）を備えた補給部（２２）
とに分割され、これら供給部（２１）と補給部（２２）
は仕切壁（２３）と規制ブレード（１８）の間に位置す
る通路（２４）を介して連絡されている。

トナー検出装置（２８）は規制ブレード（１８）に沿っ
て一対の電極（２６）、（２７）を供給部（２１）の開
口部近傍に対向配置したもので、これら電極（２６）、
（２７）の間に位置するトナーを誘電体として両電極間
の静電容量を測定するようにしである。また、圧力セン
サ（２９）は補給部（２２）に収容されているトナー重
量を測定するものである。

前記構成を備えた現像装置（１）では、供給部（２１）
のトナーが、トナー供給ローラ（１３）の回転に基づい
て表面の微小凹部に保持されて矢印（Ｃ）方向に搬送さ
れ、規制ブレード（１８）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（１３）の表面に保持されて規制ブレ
ード（１８）の接触部を通過したトナーは供給領域（Ｙ
）に搬送され、ここで矢印（ｂ）方向に回転する現像ス
リーブ（７）の表面に保持されているトナーとキャリア
とからなる磁気ブラシ状現像剤の掻取作用と、回収バイ
アス（Ｖｓｓ）と現像バイアス（ｖｂ）の電位差に基づ
（静電気力とにより、現像スリーブ（７）の表面に供給
される。

現像スリーブ（７）の表面に供給されたトナーは現像剤
とともに矢印（ｂ）方向に搬送され、副穂高規制部材（
９）の先端及び該副穂高規制部材（９）に形成されてい
る開口部（１０）を介して撹拌部（１１）に送られ、こ
こでトナーは現像剤と混合撹拌されて電荷か付与され、
新たな現像剤が調製される。

ここで調製された現像剤は、現像スリーブ（７）の回転
に基づいて主穂高規制部材（８）との対向部を通過し、
所定量の現像剤が現像領域（Ｘ）に搬送され、感光体ド
ラム（１００）の表面に形成されている静電潜像にトナ
ーを供給してこれをトナー像として顕像化する。なお、
現像領域（Ｘ）に搬送される現像剤量は、主穂高規制部
材（８）と現像スリーブ（７）との穂高規制ギャップ（
Ｄｂ）によって規定される。

現像領域（Ｘ）を通過した現像剤は現像スリーブ（７）
の下部外周面を矢印（ｂ）方向に搬送され、供給領域（
Ｙ）で現像によって消費した分のトナーが補充される。

供給領域（Ｘ）では、前述のトナーの供給動作に加えて
、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か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（１３）に回収さ
れる。

トナー供給ローラ（１３）に回収されたトナーは、トナ
ー供給ローラ（１３）の回転に基づいてトナー漏出防止
部材（１５）の接触部を通過して供給部（２１）に回収
される。

ところで、粉砕法又は分級法で製造されたトナーの粒径
はほぼガウス分布しており、トナーホッパ（２０）のト
ナーの中には大粒径トナーと小粒径トナーとが所定の割
合で混在している。

一方、前記現像装置（１）では、供給部（２１）でトナ
ー供給ローラ（１３）の表面に保持されたトナーか規制
ブレード（１８）を通過する際に、大粒径トナーよりも
小粒径トナーの方が通過する確率が高い。

したかって、空状態のトナーホッパ（２０）にトナーを
補給して現像装置（１）をスタートすると、当用供給部
（２１）に収容されているトナーのうち小粒径トナーが
主として現像スリーブ（７）に（ｊ（給されることにな
る。このため、供給部（２１）のトナー平均粒径は次第
に大径化するとともに、規制ブレード（１８）の先端を
通過して現像に供されるトナーの平均粒径も大径化する
。そして、規制ブレード（１８）の先端を通過するトナ
ーの平均粒径と補給部（２２）から供給部（２１）に補
給されるトナーの平均粒径が一致すると、トナー平均粒
径について供給部（２１）での需要と供給かバランスし
てトナー粒径が安定するとともに、現像には補給部（２
２）と同一平均粒径のトナーが安定的に供給されること
になる。

また、供給部（２１）には消費量に見合う量のトナーが
撹拌部材（２５）の回転に基づいて随時補給部（２２）
から開口部（２４）を通じて補充される。

補給部（２２）のトナー量は圧力センサ（２９）によっ
て測定されており、そこでのトナー量が所定の基２’Ｊ
Ｊｔ以下に減少してトナーを補充する必要な状態になる
と、圧力センサ（２９）の測定結果に基づいてトナーエ
ンプティが報知される。

そして、補給部（２２）にトナーを補充すればトナーエ
ンプティの状態は解消され、一定粒径のトナーを継続的
に現像に供給することができる。

また、開口部（２４）の上方でトナーの架橋現象が発生
して、供給部（２１）へのトナーの補給が遮断された場
合、圧力センサ（２９）によって補給部（２２）にトナ
ーが存在することは検出されているため、該圧力センサ
（２９）の出力からその状況を検出することはできない
。しかし、その場合、開口部近傍にトナーの無い空洞部
分が発生すると、電極（２６）、（２７）の間に存在す
るトナー量が減少して電極間の静電容量が変化し、トナ
ーの架橋現象により供給部（２１）へのトナーの供給が
遮断されていることが検出され、図示しない振動手段等
により現像装置（１）に衝撃を付与してトナーの架橋現
象を解消する。

次に、第１図に示す現像装置（１）を駆動して下記する
１ｌｌ１点でのトナー粒径の変化について調べた。

・測点Ａ・・・補給部（２２） ・測点Ｂ・・・供給部（２１） ・測点Ｃ・・・規制プレート（１８）の先端部を通過し
たトナー供給ローラ（１３）の 表面 ・測点Ｄ・・・現像領域（Ｘ）を通過した感光体ドラム
（１００）の表面 なお、現像装置は以下の条件に設定した。

ａ、現像スリーブ（７） ・直径・・・・・・２４．５ｍｍ ・回転数・・・・・・２０Ｏｒｐｍ ・現像バイアス（ｖｂ）・・・・・・ＤＣ−２００Ｖｂ
、トナー供給ローラ（１３） ・直径・・・・・・２０ｍｍ ・回転数・・・・・２００ｒｐｍ ・回収バイアス（Ｖ　ｓｓ）・・・・・・ＤＣ−４００
ＶＡＣ７００Ｖ　ｒｍｓ ・交流周波数・・・・・３００Ｈｚ ・表面粗さ・・・・・４０μｍ Ｃ，キャップ 、現像ギヤ、ブ（Ｄｓ）・・・・・・Ｑ、５ｍｍ・穂高
規制キャップ（Ｄｂ）・・・・・・０．４５ｍｍ・供給
キャンプ（Ｄｓｓ）・・・・・・０．８ｍｍｄ、規制ブ
レード（Ｉ８） ・材質・・・・ステンレス ・厚さ・・・・・・ｔ＝１００μｍ ・圧接力・・・・・０．１ｇ／ｍｍ ｆ、　　トナー ・装填時平均粒径・・・・・・１４μｍ実験の結果、第
２図に示すように、補給部（２２）〔訓点Ａ〕における
トナー平均粒径は、複写枚数のいかんに拘わらず投入時
の平均粒径（１４μｍ）を維持した。供給部（２１）［
測点Ｂ］の平均粒径は複写枚数が約５００枚まで大径化
の一途を辿ったが、その後は平均粒径が約■６２Ｉ１ｍ
で大径化の進行がほぼ停止した。感光体トラム（１００
）の表面〔測点Ｄ〕及びトナー供給ローラ（１３）の表
面〔測点Ｃ〕では初期段階で平均粒径が小さ（、小径ト
ナーから優先的に供給されているが、供給部（２１）　
（測点Ｂ〕での平均粒径が安定状態に移行すると期を同
じくして粒径の大径化が止まり、測点りでは投入時の平
均粒径１４μｍ、測点Ｃではほぼ平均粒径１３．７μｍ
で大径化の進行がほぼ停止にした。

そして、複写枚数２．　ＯＯ０枚の時点て圧力センサ（
２９）によってトナーエンプティか報知され、この時点
で補給部（２２）にトナーを補充すると、その後はそれ
までの状態を継続的に維持し、現像には平均粒径１４μ
ｍのトナーを安定的に供給された。

一方、補給部（２２）がトナーエンプティ状態になって
も［１，給部（２１）のトナーを消費しながら複写動作
を遵続した場合、第３図に示すように、補給部（２２）
へのトナーの供給が途切れると供給部（２１）のトナー
平均粒径は次第に上昇し、供給部（２１）のトナーを殆
ど使い切った複写枚数２，５００枚の時点では、供給部
（２１）のトナー平均粒径は１８．８μｍにまで達した
。

また、供給部（２１）における平均粒径の大径化と並行
してトナー供給ローラ（１３）の表面〔測点Ｃ〕、感光
体ドラム（１００）の表面〔測点Ｄ〕の平均粒径が大径
化し、複写枚数２．５００枚の時点で、感光体ドラム（
１００）の表面〔測点Ｄ〕のトナー平均粒径は１６．２
μｍ、　　トナー供給ローラ（１３）の表面〔測点Ｃ〕
のトナー平均粒径は１５゜４μｍにまで上昇した。

さらに、複写画像は現像に供給されるトナーの平均粒径
の大径化とともに画質が低下し、複写枚数２，５００枚
の時点の画像には地肌カブリが顕著に確認されるととも
に、画像のきめが非常に粗くなった。

次に、複写枚数２．５００枚の現像を終えた時点で供給
部（２１）と補給部（２２）にトナーを新たに補充して
現像を再び開始すると、各測点でのトナー平均粒径は複
写開始のときと同一の状態に復帰した。

しかし、複写画像には地肌カブリが依然として現れ、画
質の改善はなされなかった。

これは、トナーを補充した時点で供給部（２１）に残留
していたトナーと新たに補充されたトナーか、平均粒径
の相違や残留トナーの表面に施されている後処理剤が撹
拌によって表面から剥離して帯電性が変化していること
などから相互に逆極性に帯電し、このように正規の状態
と逆の極性に帯電したトナーがそのまま現像に供されて
背景部に地肌カブリとして現れたものである。

なお、このような現象は複写枚数２．０００枚までの間
にも常時生じているわけであるが、供給部（２１）への
トナー補給は消費量に見合って少量づつ行われることと
、供給部（２１）にトナーが充満した状態では逆極性に
帯電したトナーは撹拌されなからほど良く分散されるこ
とから、特にカブリとして画像上に顕著に現れることは
ない。

（第２実施例） 第４図に示す第２実施例の現像装置（３０）は、前記現
像装置と同様に２成分現像剤を使用するものである。こ
の現像装置（３０）において、規制プレート（３１，）
の先端はトナー供給ローラ（３２）の回転方向に沿って
圧接させてあり、ハウジング（３３）の底部に設けた規
制部材（３４）がトナー供給ローラ（３２）の背面に圧
接させである。そして、前記規制部材（３４）を上方に
延設して仕切壁（３５）が形成され、トナーホッパ（３
６）の内部が供給部（３７）と補給部（３８）とに分割
され、供給部（３７）には前記実施例で使用した一対の
電極（３９）、（４０）からなるトナー検出装置（４１
）が配置され、補給部（３８）の底部には圧力センサ（
４２）か設けである。

したがって、本現像装置（３０）でも、前記第１実施例
の現像装置（１）と同様に、補給部（３８）のトナーエ
ンプティやトナーの架橋現象による供給部（３７）への
トナー補給不良が検出され、長期に亘る画質の安定化が
図られる。

なお、図中、（４３）は現像スリーブ、（４４）は磁石
体である。

（第３実施例） 第５図に示す現像装置（４５）は−成分現像剤を使用す
るものである。

この現像装置（４５）は、ハウジング（４６）の下部開
口部に設けた現像ローラ（４７）の外周部にトナー漏出
防止部材（４８）と規制ブレード（４９）とが圧接させ
てあり、トナーホッパ（５０）の内部はハウジング（４
６）の一部を規制ブレード（４９）の後部まで延設した
仕切壁（５０）で供給部（５１）と補給部（５２）とに
分割され、供給部（５１）と補給部（５２）とを連絡す
る開口部（５３）には一対の電極（５４）、（５５）か
らなるトナー検出装置（５６）が配置され、補給部（５
２）の底には圧力センサ（５７）が設けである。

前記現像装置（４５）のトナーホッパ（５０）にトナー
を投入して１党写を行うと、第６図に示すように、補給
部（５２）［測点（Ｅ）〕のトナー平均粒径はスタート
当初から投入時の粒径１４μｍを維持した。

また、供給部（５１）　〔測点（Ｆ）〕のトナー平均粒
径は、複写開始とともに次第に大径化し、５００〜１，
０００の間で約１５．７μｍで安定した。

さらに、現像ローラ（４７）［測点（Ｇ）ｌ］　、感光
体ドラム（１００）（測点（Ｈ）〕ては複写開始時点で
は１２．４μｍであったトナー平均粒径が次第に大径化
し、供給部（５１）の粒径安定化と共に１４μｍで安定
した。

そして、１，５００枚の時点でトナーエンプティになっ
た補給部（５２）にトナーを補充すると、供給部（５１
）の測点（Ｆ）、現像ローラ（４７）の測点（Ｇ）、感
光体ドラム（１００）の測点（Ｈ）の平均粒径はそれ以
前の状態を継続し、一定品質の画像が得られた。

一方、補給部（５２）がトナーエンプティ状態になって
もトナーの補充を行うことなく供給部（５１）のトナー
を消費して複写を継続した場合、第７図に示すように、
供給部（５１）のトナー平均粒径は急激に大径化が進行
し、複写枚数２，０００枚の時点では平均粒径は１８．
２μｍまで大径化した。また、感光体ドラム（１００，
）の測点（ｌ］）、現像ローラ（４７）の測点（Ｇ）で
もそれまで１４μｍで安定していたトナー平均粒径は大
径化の一途を辿り、次第に画像上に顕著に地肌カブリが
現れ、複写枚数２，０００枚の時点ではトナー平均粒径
は１６．６μｍまで大径化し、地肌カブリも相当ひどく
なった。

そして、この状態から補給部（５２）、供給部（５１）
にトナーを補充すると、各測点でのトナー平均粒径は複
写開始当初の状態に復帰したか、前記第１実施例と同様
に、トナー補充後も複写画像上には継続的に地肌カブリ
が現れた。

なお、図中、（５８）は現像装置（４５）に振動を付与
する手段で、常時微速回転させるか、又は所定の複写回
数ごと所定角度回転させるか、若しくはトナー検出装置
（５６）でトナーの架橋現象か発生したことが確認され
たときに回転駆動させることにより、現像装置（４５）
に適度の振動を与えてトナー架橋現象を解除する。

（第４〜６実施例） 第８．〜．ＩＯ図に示す第４〜６実施例は、いずれも−
成分現像剤を使用するもので、それぞれトナー担持体と
トナー薄層形成部材に特徴を有しており、第８図の現像
装置（６０）では金属ローラ（６１）に通常の弾性部材
からなる規制ブレード（６８）の先端を圧接させ、第９
図の現像装置（７０）では弾性コムローラ（７１）に規
制ブレード（７２）の先端に設けた略半円形の接触部材
（７３）を圧接させ、第１Ｏ図の現像装置（８０）では
２つのローラ（８１）、（８２）に巻回した金属又は合
成樹脂等からなる無端ベル）（８３）に規制ブレード（
８４）の先端を直接圧接させている。

なお、それぞれの図面において、（６２）はトナーホッ
パ、（６３）は供給部、（６４）は補給部、（６５）は
仕切壁、（６６）は一対の電極からなるトナー検出装置
、（６７）は圧力センサ、（６８）は規制ブレードであ
る。

（他の実施例） 前記説明では、トナー検出手段として一対の電極、圧力
センサを使用するものとしたが、これらに限られるもの
ではない。

（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、トナーホッパの内部を区画して形成した供給部と
補給部にそれぞれトナー検出手段を設け、補給部におけ
るトナー量を検出するともに、トナーホッパ内で生じる
トナーの架橋現象による供給部へのトナー補給不良を検
出するようにしている。

したがって、供給部には補給部より途切れることなくト
ナーを補給し、一方供給部には常にほぼ一定量のトナー
が収容されるために、一定位径のトナーを安定的に供給
することができ、一定品質の画像を継続的に得ることが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は現像装置の断面図、第２，３図は１（写枚数と
トナー平均粒径との関係を示す図、第４図は第２実施例
の現像装置の断面図、第５図は第３実施例の現像装置の
断面図、第６，７図は複写枚数とトナー平均粒径との関
係を示す図、第８．〜１０図は第４．〜，６実施例の現
像装置の断面図である。 １・・現像装置、　　　　２・・・／％ウジング、１３
・・トナー供給ローラ、１８・・・規制ブレード、２０
　・トナーホッパ、２１　供給部、２２・・・補給部、
　　　２３・・・仕切壁、２６．２７・・電極、　２８
・・・トナー検出装置、２９・・・圧力センサ。 特許出願人　ミノルタカメラ株式会社 代理人　弁理士　前出　葆　はか１名 す！写１ 第 図 第 図 ？Ｖ写■ｔｖ 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ているト
   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するとともに、前記供
   給部の開口部近傍と補給部とにそれぞれトナー検出手段
   を設けたことを特徴とする現像装置。