JPH06337590A

JPH06337590A - 現像装置及び画像形成装置

Info

Publication number: JPH06337590A
Application number: JP5129660A
Authority: JP
Inventors: Eiji Suzuki; 英司鈴木
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1993-05-31
Filing date: 1993-05-31
Publication date: 1994-12-06
Also published as: US5581337A

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は良好を現像を可能にする現像装置、
及び良好な画像形成動作を行うことを可能にする画像形
成装置を提供することを目的とする。【構成】現像装置及び画像形成装置において、２成分
現像剤Ｔを収容する現像剤収容槽８と、現像剤収容槽８
の２成分現像剤Ｔを攪拌搬送する攪拌搬送手段６と、攪
拌搬送手段６により攪拌された２成分現像剤Ｔを静電潜
像を担持する潜像担持体２へ搬送する現像担持体１と、
攪拌搬送手段６の外径部分６ｂと現像剤収容槽８の底部
８Ｈとで形成される間隙ｄより大きな径を有し、攪拌搬
送手段６の搬送力を受けて現像剤収容槽８内の２成分現
像剤Ｔと共に搬送される球５とを備えてなることを特徴
とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、潜像担持体上の潜像を
２成分現像剤を用いて可視像化する現像装置、及びこれ
を用いて感光体や誘電体等の潜像担持体への像形成を行
う電子写真方式あるいは静電記録方式の画像形成装置に
関する。近年、画像形成装置であるプリンタの小型化に
伴い、小型の現像装置として優れた攪拌性及び搬送性を
有するスクリュー現像器が用いられるようになった。

【０００２】

【従来の技術】以下、図面を用いて従来の技術を説明す
る。図１３は従来の画像形成装置に使用されていたスク
リュー現像器の構成概略図であり、（Ａ）は平面図、
（Ｂ）は（Ａ）のＡ−Ａ断面図である。３０は現像剤Ｔ
を収容する現像剤収容槽であり、ここで使用した現像剤
Ｔは、粒径６０μｍのキャリアと粒径１０μｍのトナー
から成り、キャリアに対するトナーの混合比が４〜６重
量％の２成分現像剤である。２１は、複数の固定磁極
を有するマグネットロールと、これを内包する非磁性材
料から成る円筒状の回転スリーブを有する現像ローラで
ある。そして、現像ローラ２１の周囲には、余分な現像
剤Ｔを剥離して現像ローラ２１上に一定厚のトナー層を
形成する金属製のドクターブレード２２と、現像後に現
像ローラ２１上の現像剤Ｔを剥離して回収する金属製回
収ブレード２５が設けられている。

【０００３】２６、２７、２８、２９は、夫々現像剤Ｔ
であるトナーとキャリアを摩擦帯電させて現像ローラ２
１へ供給する攪拌搬送手段であるスクリュー及びパドル
である。ここで使用したスクリュー２６、２７は、樹脂
製の螺旋型スクリューであり、これらは現像ローラ２１
の軸と平行に配置され、間に仕切り板３１が設けられて
いる。なお、スクリュウ２６、２７には樹脂製の他、金
属製のものもある。

【０００４】また、螺旋型スクリューには、図１４
（Ａ）に示すように右ねじ状の螺旋羽根Ｆ１を備えたも
のと、図１４（Ｂ）に示すように左ねじ状の螺旋羽根Ｆ
２を備えたものとがある。そして、右螺旋型スクリュー
が矢印ａ方向から見て反時計方向に回転すると、現像剤
Ｔは矢印ｇ方向に搬送される。また、左螺旋型スクリュ
ーが矢印ｂ方向から見て時計方向に回転すると、現像剤
Ｔは矢印ｉ方向に搬送される。

【０００５】図１３における螺旋型スクリュー２６、２
７は、２本の右螺旋型スクリューが並んで設けられてい
るので、これらの間で現像剤Ｔを循環移動させて攪拌搬
送を行うために、互いに逆方向（矢印方向）に回転
駆動される。図１３（Ｂ）に示すように螺旋型スクリュ
ー２６が方向に回転する場合、現像剤Ｔは、矢印で示
すように螺旋型スクリュー２６の下から取り込まれて上
部から放出される流れで螺旋型スクリュー２６から現像
ローラ２１へ搬送される。

【０００６】また、２８、２９はパドルであり、図１５
にパドルの形状を示してある。（Ａ）はスクリュー２６
（又は２７）の軸２６ａ（又は２７ａ）の端部の斜視図
であり、（Ｂ）は図１５（Ａ）のＢ−Ｂ断面図である。
このパドル２８、２９は、スクリュー２６、２７と同一
材料からなり、スクリュー２６、２７の軸２６ａ、２７
ａの両端に設けられた薄い板状の数枚の羽根で構成され
る。そして、これらが現像剤Ｔを押し出して、現像剤Ｔ
が２つのスクリュー２６の端部に滞らないように搬送す
る役割を果たしている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】図１６は従来装置の問
題点の説明図であり、（Ａ）は斜視図、（Ｂ）は長手方
向を示す図である。３０Ｈは、スクリュー２６、２７と
スクリュー２６、２７の外形形状に沿うように形成され
た現像剤収容槽３０の底部である。図に示されるよう
に、スクリュー２６、２７は駆動系から夫々の軸２６
ａ、２７ａの端部に回転力が伝達されて回転する回転体
である為、スクリュー２６、２７の外径（羽根）２６
ｂ、２７ｂと現像剤収容槽３０の底部３０Ｈとの間に間
隙ｄが存在し、現像剤Ｔがその間隙ｄ部分に搬送されず
に停留することがあった。

【０００８】従って、間隙ｄが存在する為に少量の現像
剤しか収容できない小型の現像装置では、例え僅かな現
像剤の停留量であっても使用できない現像剤が生じるの
は問題であった。従来のスクリュー現像装置では間隙ｄ
が存在する為にスクリュー２６、２７の現像剤Ｔの攪拌
搬送効率が低下してしまい、現像剤Ｔの品質を低下させ
ることがあった。つまり、停留現像剤の存在は、トナー
搬送に使用されるキャリアの絶対量を減少させる為キャ
リアに摩擦や衝撃による負荷を与え、キャリア表面にト
ナーのフィルミングを早期に発生させたり、樹脂コーテ
ィングされたキャリアの表面樹脂層を早期に磨耗させ耐
久性を低下させる原因となっていた。

【０００９】さらに、従来のスクリュー現像器は寿命と
なった旧現像剤Ｔを現像剤収容槽３０に設けられた排出
口４３から排出させた際に、約７００ｇの現像剤Ｔを収
容する現像剤収容槽３０に対して約７０ｇ程度の旧現像
剤Ｔが残留する。この為、旧現像剤Ｔを排出させて新し
い現像剤を供給した場合でも残留現像剤中の表面磨耗や
トナーフィルミングによってトナーの搬送性が低下した
キャリアが現像に使用されることになる。従って、従来
のスクリュー現像器を用いた画像形成装置は現像剤Ｔを
交換したにも関わらず形成された画像に濃度むらや印字
抜けを生じるといった問題があった。

【００１０】ゆえに、本発明は良好な現像を可能にする
現像装置、及び良好な画像形成動作を行うことを可能に
する画像形成装置を提供することを目的とする。さら
に、本発明は搬送手段の外径と現像剤収容槽との間に停
留する現像剤の量を減少させることを可能にする現像装
置を提供することを目的とする。さらに、本発明は限ら
れた現像剤を有効に使用することを可能にする現像装置
を提供することを目的とする。

【００１１】さらに、本発明は攪拌搬送手段による２成
分現像剤の攪拌性及び搬送性を向上させることを可能に
する現像装置を提供することを目的とする。さらに、本
発明は現像剤の品質を安定化し、現像剤を長期間に渡っ
て使用することを可能にする現像装置を提供することを
目的とする。さらに、本発明は寿命となった現像剤の排
出効率を向上させることを可能にす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】図１は本発明の原理図で
あり、（Ａ）は要部断面図であり、（Ｂ）は平面図であ
る。本発明の請求項１及び請求項７は、現像装置及び画
像形成装置において、２成分現像剤Ｔを収容する現像剤
収容槽８と、前記現像剤収容槽８の２成分現像剤Ｔを攪
拌搬送する攪拌搬送手段６と、前記攪拌搬送手段６によ
り攪拌された２成分現像剤Ｔを静電潜像を担持する潜像
担持体へ搬送する現像剤担持体１と、前記攪拌搬送手段
６の外径部分６ｂと前記現像剤収容槽８の底部８Ｈとで
形成される間隙ｄより大きな径を有し、前記攪拌搬送手
段６の搬送力を受けて前記現像剤収容槽８内の２成分現
像剤Ｔと共に攪拌搬送される球５とを備えてなることを
特徴とする。

【００１３】本発明の請求項２及び請求項８は、現像装
置及び画像形成装置において、２成分現像剤Ｔを収容す
る現像剤収容槽８と、前記現像剤収容槽８の２成分現像
剤Ｔを攪拌搬送する攪拌搬送手段６と、前記攪拌搬送手
段６により攪拌された２成分現像剤Ｔを静電潜像を担持
する潜像担持体へ搬送する現像剤担持体１と、前記攪拌
搬送手段６の外径部分６ｂと前記現像剤収容槽８の底部
８Ｈとで形成される間隙ｄより大きな径を有し、前記攪
拌搬送手段６の搬送力を受けて前記現像剤収容槽８内の
２成分現像剤Ｔと共に攪拌搬送される球５と、前記攪拌
搬送手段６と前記現像剤担持体１との間に設けられ、前
記球５の前記現像剤担持体１への移動を規制する規制手
段７とを備えてなることを特徴とする。

【００１４】本発明の請求項３及び請求項９は、現像装
置及び画像形成装置において、２成分現像剤Ｔを収容す
る現像剤収容槽８と、前記現像剤収容槽８の２成分現像
剤Ｔを攪拌搬送する攪拌搬送手段６と、前記攪拌搬送手
段６により攪拌された２成分現像剤Ｔを静電潜像を担持
する潜像担持体へ搬送する現像剤担持体１と、前記攪拌
搬送手段６の外径部分６ｂと前記現像剤収容槽８の底部
８Ｈとで形成される間隙ｄより大きな径を有し、前記攪
拌搬送手段６の搬送力を受けて前記現像剤収容槽８内の
２成分現像剤Ｔと共に攪拌搬送される球５と、前記現像
剤収容槽８に設けられ、前記現像剤収容槽８の前記２成
分現像剤Ｔを排出する現像剤排出口４とを備えてなるこ
とを特徴とする。

【００１５】本発明の請求項４及び請求項１０は、請求
項３記載の現像装置及び請求項９記載の画像形成装置に
おいて、請求項３記載の現像装置において、前記現像剤
排出口４は球５の排出を規制する規制部材を有すること
を特徴とする。本発明の請求項５及び請求項１１は、請
求項１又は請求項２又は請求項３又は請求項４記載の現
像装置、及び請求項６又は請求項７又は請求項８又は請
求項９記載の画像形成装置において、前記球５は非磁性
材料からなることを特徴とする。

【００１６】本発明の請求項６及び請求項１２は、請求
項１又は請求項２又は請求項３又は請求項４又は請求項
５記載の現像装置、及び請求項７又は請求項８又は請求
項９又は請求項１０又は請求項１１記載の画像形成装置
において、前記球５の表面は現像剤Ｔの構成材料からな
ることを特徴とする。

【００１７】

【作用】本発明の請求項１及び請求項６は、現像装置及
び画像形成装置において、攪拌搬送手段６の外径部分６
ｂと現像剤収容槽８の底部８Ｈとの間に形成される間隙
ｄよりも大きい径を有する球５とともに現像剤Ｔを攪拌
搬送手段６によって搬送させることで、攪拌搬送手段６
の摩擦攪拌作用及び搬送性を向上させて現像剤Ｔの品質
を安定化し、濃度むらや印字抜けのない良好な画像形成
を行うことが可能になる。

【００１８】また、本発明の請求項１及び請求項６は、
攪拌搬送手段６の外径部分６ｂと現像剤収容槽８の底部
８Ｈとの間に形成される間隙ｄに現像剤Ｔが停留するの
を防止できるので、限られた量の現像剤Ｔしか収容でき
ない小型の現像装置において、現像剤Ｔを有効に使用す
ることが可能になる。さらに、本発明の請求項１及び請
求項６は、現像剤Ｔが停留するのを防止できるので現像
剤Ｔを有効に使用することが可能になり、キャリアの表
面の磨耗やトナーフィルミングを防止してキャリアとト
ナーとからなる２成分現像剤の寿命を延長させることが
可能になる。

【００１９】本発明の請求項２及び請求項７は、前述し
た請求項１の現像装置及び請求項６の画像形成装置の作
用に加えて、現像担持体１と攪拌搬送手段６との間に規
制手段７を設けたので、装置輸送時に球５が現像担持体
１側に移動して現像担持体１の表面を損傷させて現像担
持体１の現像剤搬送特性を低下させたり、球５が現像剤
収容槽８の外に飛び出し粉塵となって画像形成動作に影
響を与えたりすることを防止することが可能になる。

【００２０】本発明の請求項３及び請求項８は、前述し
た請求項１の現像装置及び請求項６の画像形成装置の作
用に加えて、現像剤排出口４から現像剤Ｔを排出させる
際の排出効率を向上させることができ、現像剤交換時に
旧現像剤の残留が生じることによる形成画像の濃度むら
や印字抜けの発生を防止することが可能になる。本発明
の請求項４及び請求項９は、球５の排出を規制する規制
部材を現像剤排出口４に設けたので、球５を現像剤Ｔの
ように交換する必要がなくなり、現像装置及び画像形成
装置の一つの構成部品として取り扱うことができ、球５
を現像装置や画像形成装置の寿命まで使用することが可
能になる。

【００２１】本発明の請求項４及び請求項９は、請求項
１又は請求項２又は請求項３の現像装置、及び請求項６
又は請求項７又は請求項８の画像形成装置において、球
５を非磁性材料で構成することで磁性材料で構成された
現像剤Ｔが球５の表面に付着することを防止できるの
で、マグネットロールを有する現像担持体１に球５が付
着して現像担持体１の搬送性を低下させるのを防止する
ことが可能になる。

【００２２】本発明の請求項５及び請求項１０は、請求
項１又は請求項２又は請求項３又は請求項４の現像装
置、及び請求項６又は請求項７又は請求項８又は請求項
８の画像形成装置において、球５を現像剤Ｔの構成材料
で表面処理することで、球５による現像剤Ｔの摩擦帯電
特性に対する影響を無くして現像剤Ｔの品質低下を防止
でき、かつ表面強度を高めることができるので、現像剤
Ｔを長期間に渡って使用することが可能になる。

【００２３】

【実施例】以下に、本発明に係わる現像装置及び画像形
成装置の実施例を図面を用いて説明する。また、従来装
置と同一構成のものは同一符号を付して説明する。図２
は本発明の一実施例画像形成装置の外観図であり、レー
ザプリンタを例として述べる。１００は、各種操作や用
紙補給の指示、用紙ジャム発生箇所等の表示を行うオペ
レーションパネルである。１０１は、上中下３段に分か
れた引き出し式の用紙カセットであり、各々の段に用紙
サイズ毎に用紙が収容されている。１０２は印刷済用紙
を収納するスタッカである。

【００２４】図３は図２の画像形成装置の内部構成概略
図であり、画像形成部及び用紙の搬送経路が示されてい
る。用紙は用紙カセット１０１からピックローラ９１に
より引き出され、搬送ローラ９２によって画像形成部の
手前にある待機ローラ９３まで搬送される。画像形成部
は感光ドラム１０、帯電器１１、露光器１２、現像器２
０、転写器１３、除電ランプ１４、クリーナ１５、定着
器１６等で構成される。感光ドラム１０は、有機系感
光体やアモルファスシリコン系感光体等を用い、外径８
０ｍｍ、全長３５６ｍｍ、回転速度１３０ｍｍ／ｓであ
る。また、露光器１２は、半導体レーザから成る光源
と、半導体レーザからの光ビームを感光ドラム１０上に
沿って等速度走査させるｆ・θレンズ，ポリゴンミラー
等を含む光ビーム走査光学系を有するものである。

【００２５】記録に際しては、感光ドラム１０は方向
に回転し、感光ドラム１０の表面を帯電器１１のコロナ
放電によって一様にマイナス帯電（例えば−６００Ｖ）
させる。次に、ホストコンピュータ等から与えられる文
字コードがドットパターンに変換され、このドットパタ
ーンに対応するビデオ信号に応じて半導体レーザが駆動
される。そして、これにより光ビームが感光ドラム１０
の表面に照射される。

【００２６】感光ドラム１０は、ドットパターンに対応
した光が照射されると、露光した部分の電荷が減少して
感光ドラム１０上に静電潜像が形成される。この潜像領
域が現像器２０を通過する際に、マイナスに帯電したト
ナーが感光ドラム１０上に静電的に吸引されてトナー像
となる。一方、用紙は、ピックローラ９１と搬送ローラ
９２、及び待機ローラ９３の作用によって１枚ずつ感光
ドラム１０上のトナー像に接触する位置に供給される。
転写器１３はこの用紙を挟んで感光ドラム１０の下方に
配置されており、用紙の背面にプラスの電荷を与えるよ
うに構成されている。従って、感光ドラム１０上に形成
されたトナー像は、用紙の背面に与えられるプラス電荷
に吸引されて転写される。

【００２７】トナー像が転写された用紙は、定着器１６
を構成するヒートローラ１６ａとこれに押し付けられて
回転するゴムローラ１６ｂとの間に挟まれて搬送され、
その際に用紙上のトナー像は熱と圧力によって用紙に定
着される。その後、用紙はスイッチバックローラ９５を
通って、排出ガイドローラ９７及び排出ローラ９８によ
り搬送されてスタッカ１０２へ排出される。

【００２８】また、転写動作後、感光ドラム１０の表面
は、クリーナ１５によって残留トナーが除去されて清掃
され、かつ除電ランプ１４によって全面的に除電されて
初期状態に戻り、再び前述のサイクルを繰り返せるよう
に帯電器１１がある前帯電部に向けて移動する。なお、
以上の説明はマイナス帯電のプロセスであるが、プラス
帯電も同様のプロセスである。

【００２９】両面印刷の場合は、定着器１６を通過した
用紙は羽根車９４によりその後端を裏面印刷搬送路９６
に向けられた後、スイッチバックローラ９５によって裏
面印刷搬送路９６に搬送される。そして、この用紙は、
裏面印刷搬送路９６内の搬送ローラにより待機ローラ９
３に向けて搬送される。その後、用紙は前述と同様の動
作により裏面への印刷が行われると、スイッチバックロ
ーラ９５を通って、排出ガイドローラ９７及び排出ロー
ラ９８によりスタッカ１０２へ排出される。

【００３０】図４は図２の画像形成装置の画像形成部の
構成概略図であり、図５は現像器の構成概略図である。
そして、図５（Ａ）は平面図、（Ｂ）は（Ａ）のＡ−Ａ
断面図である。３０はトナーとキャリアとからなる２成
分現像剤を収容する現像剤収容槽、３３は現像器２０内
に補給する現像剤を収容するカートリッジであり、現像
器２０に対して取り外し可能に構成されたものである。

【００３１】３２は、カートリッジ３３に別々に設けら
れた新現像剤投入口４１、トナー投入口４２に対向する
現像器２０側の受入口であり、ここから新現像剤及びト
ナーが補給される。トナー投入口４２から補給されるト
ナーはトナー投入口４２に対向する位置にのみ設けられ
た補給ローラ３４により現像剤収容槽３３内に補給され
る。

【００３２】２１は、感光ドラム１０の方向の回転に
対し逆方向（方向）に回転して２成分現像剤を搬送す
る現像ローラであり、現像バイアスとして−４００Ｖの
電圧がかけられている。この現像ローラ２１は、複数の
磁極を有する固定のマグネットロールと、このマグネッ
トロールを内包する非磁性材料から成る円筒上の回転ス
リーブとを含んで構成され、回転スリーブの回転に伴っ
て回転スリーブ上に形成されたトナーとキャリアとから
成る２成分現像剤の磁気ブラシを形成して、２成分現像
剤を感光ドラム１０に搬送する。

【００３３】そして、感光ドラム１０上の電位と現像ロ
ーラ２１に印加された現像バイアスとの電位差を利用し
て、トナーが静電気的に感光ドラム１０上へ移動して可
視像形成が行われる。２２は金属製のドクターブレード
であり、磁気力により現像ローラ２１上で穂立ちした現
像剤Ｔの層厚を、つまり、２成分現像剤の磁気ブラシの
穂の層厚を一定にするものである。

【００３４】２５は、薄い板状の金属製の回収ブレード
であり、現像ローラ２１に接触させられており、現像終
了後の現像剤Ｔを現像ローラ２１から剥離する。なお、
回収ブレード２５の材料としては、ＳＵＳ系金属、燐青
銅等が利用される。また、回収ブレード２５の先端の現
像ローラ２１との接触面には、樹脂製のフィルムやウレ
タンゴム、シリコンゴム等の板ゴムを設けても良い。

【００３５】なお、ドクターブレード２２や回収ブレー
ド２５は金属製で導電性を有している為、現像ローラ２
１に印加された現像バイアスがリークしないように現像
バイアスと同じバイアス（−４００Ｖ）が印加されてい
る。。２６、２７は、トナーとキャリアとからなる現像
剤Ｔを攪拌するスクリューであり、２本の右ねじ状の螺
旋羽根を備えた右螺旋型スクリューを現像ローラ４３と
平行に配置したものである。スクリュー２６、２７の回
転方向は図５の矢印（方向）で示す通りである。な
お、左ねじ状の螺旋羽根を備えた螺旋型スクリューを使
用する時は、各螺旋型スクリューの回転方向は図５と反
対とすることによって同様の効果が得られる。

【００３６】現像剤収容槽３０は、スクリュー２６とス
クリュー２７の間に仕切り板３１が設けられている。現
像剤収容槽３０の底部３０Ｈは、２成分現像剤Ｔが底部
３０Ｈで停留し難くする為にスクリュー２６とスクリュ
ー２７の外形形状に沿って一致するような湾曲した形状
に設計されている。２８、２９は、スクリュー２６、２
７の軸２６ａ、２７ａの両端に設けられたパドルであ
り、これらによって現像剤Ｔを押し出してスクリュー２
６、２７間を循環的に搬送させることを可能にしてい
る。

【００３７】４３は、寿命となった旧現像剤Ｔを現像剤
収容槽３０から排出させる為の排出口であり、排出口４
３を開閉自在にする排出シャッタ４４が設けられてい
る。そして、排出口４３と対向する位置にカートリッジ
３３の一部に設けられた廃現像剤収容槽４６の開口部が
位置付けられている。寿命となった旧現像剤は、排出口
４３とカートリッジ３３の廃現像剤収容槽４６の開口部
とを通して廃現像剤収容部に収容される。なお、４５は
旧現像剤Ｔを廃現像剤収容部内部に送り込む搬送スクリ
ューである。

【００３８】従って、カートリッジ３３を交換する際
に、現像剤収容槽３０内の旧現像剤Ｔを排出口４３から
廃現像剤収容槽４６に排出させることで、現像器２０を
交換することなく旧現像剤Ｔを廃棄することができる。
カートリッジ３３の構成、現像剤補給及び現像剤回収に
ついては後述する。前述した構成において、現像ローラ
２１は外径Φ３０ｍｍ、現像幅２９７ｍｍ、回転数２５
４ｒｐｍのものである。スクリュー２６、２７は、全長
約３２９ｍｍ、軸径８ｍｍ、外径２５ｍｍ、羽根厚１ｍ
ｍの樹脂製のものである。スクリュー２６、２７の羽根
間隔（ピッチ）は２５ｍｍであり、その回転数は２５４
ｒｐｍである。そして、スクリュー２６、２７の外径部
分（羽根）２６ｂ、２７ｂとその下方の現像剤収容槽３
０の底板３０Ｈ間の間隙ｄは約０．５ｍｍである。

【００３９】また、スクリュー２６、２７が導電性材料
で構成されている場合は、現像ローラ２１に印加された
現像バイアスがリークしないように各々に現像バイアス
と同じバイアスを印加して、現像器内の電位を均一にす
る必要がある。２成分現像剤Ｔは、平均粒径１０μｍの
トナーと平均粒径６０μｍの樹脂コーティングされたキ
ャリアを含んで構成されている。現像剤収容槽３０に収
容される２成分現像剤の総重量は、約７００ｇである。
この２成分現像剤Ｔにおいて、このキャリアのトナーに
対する混合比は４〜６重量％である。

【００４０】さらに、現像剤収容槽３０は、この２成分
現像剤Ｔと共に、ＳＵＳ系の金属から成る球５０が数個
〜十数個程度投入されている。この球５０は、現像剤収
容槽３０の底部３０Ｈ近傍の２成分現像剤Ｔ中に自重で
沈んで存在させるように重い物質で構成され、かつ現像
装置内での長期間に渡る攪拌搬送力を受けても磨耗しな
いようにその硬度が高い物質、又はその硬度が高められ
た物質で構成される。

【００４１】なお、ここで使用した球５０は、直径が約
４〜８ｍｍ、質量が約２．５〜２０ｇ程度の重くて硬い
ＳＵＳ系金属球に表面処理が施されたものであり、現像
装置製造時に２成分現像剤Ｔと共に現像剤収容槽３０へ
投入される。図６は、本発明の効果説明図であり、
（Ａ）は斜視図、（Ｂ）は長手方向を示す図である。５
０は、現像剤Ｔとともに搬送される球である。球５０は
スクリュー２６、２７の外径部分（羽根）２６ｂ、２７
ｂとその下側の現像剤収容槽３０の底部３０Ｈとの間に
形成された間隙ｄ（ここでは約０．５ｍｍ）より大きい
球径（直径が約４〜８ｍｍ）をもつものである。

【００４２】すなわち、間隙ｄより大きい球径をもつ球
５０を用いることで、球５０が球５０は底板３０Ｈに接
触したままスクリュー２６、２７の外径部分（羽根）２
６ｂ、２７ｂに当たり、スクリュー２６、２７の搬送力
を受けることが可能になる。従って、球５０が間隙ｄに
停留した現像剤Ｔを押し出し掻き上げて、スクリュー２
６、２７の攪拌搬送力が付与される位置（スクリューの
外径部分）まで移動させることが可能になる。

【００４３】球５０はスクリューの外径部分（羽根）２
６ｂ、２７ｂに当たっても弾むことなく、自重により現
像剤Ｔ中に沈んで現像剤収容槽３０の底板３０Ｈに当た
りながら転がり、強い搬送力（押し出し力）を停留現像
剤に付与できるように重く硬いものが良い。従って、本
実施例では適度に重く硬く、かつ現像ローラの磁極に吸
引されたり、磁性キャリアを吸着しないように非磁性の
ＳＵＳ系金属球で構成された球５０（直径約４〜８ｍ
ｍ、質量約２．５〜２０ｇ程度）を数個〜十数個程度用
いた。なお、球５０の量は、現像器のサイズやその球５
０の攪拌搬送性によって考慮する必要がある。つまり、
球５０の数量があまり多いと現像器の現像剤収容量が低
下する恐れがあり、少ないと適度な攪拌搬送効果が得ら
れない可能性があるからである。

【００４４】さらに、本実施例の球５０は現像剤Ｔの摩
擦帯電に影響がないように、ＳＵＳ系金属の球芯にトナ
ーやキャリアの構成材料、例えばアクリル系樹脂等で表
面コーティング処理（膜厚約０．０５ｍｍ）を施して構
成した。そして、球５０は寿命となった旧現像剤Ｔとと
もに排出口４３から排出させても良いが、球５０の表面
の樹脂層の厚さを厚くして表面強度を高め、現像器や画
像形成装置の寿命まで使用できるようにしても良い。

【００４５】他の実施例として、球５０は適度に重く硬
く、かつ現像ローラの磁極に吸引されたり、磁性キャリ
アを吸着したりすることのない非磁性物質として同様な
効果を奏する、例えば、ガラス、樹脂材等から構成して
も良い。図７は、現像器の現像剤排出口の説明図であ
り、（Ａ）は排出口４３の位置を示し、（Ｂ）は排出口
４３の形状例を示したものである。排出口４３は、スク
リュー２７の端部からパドル２９にかけた現像剤収容槽
３０の底部３０Ｈに設けられている。排出口４３の形状
は（ａ）で示すように球５０の球径より小さい幅の長円
形にしたものや、（ｂ）で示すように球５０の球径より
小さい網目を有するものが考えられる。

【００４６】このようにして、現像器２０内の寿命とな
った旧現像剤Ｔのみを排出口４３から排出して、球５０
は現像器５０内に残留するように排出口４３のサイズを
規定する。従って、球５０は排出されないので交換する
必要がなくなり、現像器２０や画像形成装置の一部品と
して扱って、現像器２０や画像形成装置の寿命まで使用
することが可能になる。

【００４７】図８は、球の移動を規制する規制手段の形
状説明図である。６０はスクリュー２６と現像ローラ２
１の間に設けられた規制手段であり、球５０が現像ロー
ラ２１側に移動しないように阻止するものである。そし
て、この規制手段６０は、現像剤Ｔは移動可能であるが
球５０が移動しないように球５０の球径より小さい網目
の金属製規制網で構成されている。

【００４８】規制網６０は金属製回収ブレード２５にね
じ止めされるとともに現像剤収容槽３０の底部３０Ｈの
一部に埋め込まれて固定され、定電圧電源８０によって
金属製回収ブレード２５に印加されたバイアス（−４０
０Ｖ）が流れ込むように構成されている。すなわち、現
像ローラ２１に印加された現像バイアスが規制網６０に
リークしないように現像器内の電位を一定に保つ為であ
る。従って、規制網６０が樹脂製である場合はバイアス
を印加する必要はない。

【００４９】規制網６０の形状は、格子状等様々な形が
考えられるが、図８に６０ａ、６０ｂ、６０ｃの３種類
を例として示した。また、規制網６０は回収ブレード２
５とともに樹脂材料等で一体成型しても良い。図８にお
いて、規制網６０は回収ブレード２５に取り付けられて
おり、回収ブレード２５と現像剤収容槽３０との間で形
成される空間ｅは規制されていない。これは、本実施例
の現像器２０の空間ｅが現像器外部に向かって徐々に狭
まって構成されている為、球５０が現像ローラ２１側に
行ったり、現像器２０の外に出たりすることがないから
である。

【００５０】しかし、装置輸送時や交換時において、空
間ｅが球５０より大きい場合は球５０が空間ｅに挟まっ
たり、現像ローラ２１側や現像器２０の外に出たりする
恐れがあるので、規制網６０を現像剤収容槽３０の上壁
部まで延長して嵌め込んでも良い。以上のように、規制
網６０を設けたことにより、装置輸送時に球５０が現像
ローラ２１側に移動して現像ローラ２１の表面を損傷さ
せて現像ローラ２１の現像剤搬送特性を低下させたり、
球５０が現像剤収容槽３０の外に飛び出し粉塵となって
画像形成動作に影響を与えたりすることを防止すること
が可能になる。

【００５１】次に、カートリッジ３３について述べる。
本実施例で用いられたカートリッジ３３は、特願平０４
−１７３１３１号に記載された技術を用いており、その
形状及び駆動等の詳細な説明は省略する。図９はカート
リッジの外観図、図１０はカートリッジの説明図であ
り、（Ａ）は交換時における現像剤の回収の状態、
（Ｂ）は現像剤の補給の状態を示している。

【００５２】カートリッジ３３は、内部にドラム形状の
中ドラム４７と廃現像剤収容部４６が設けられている。
中ドラム４７は、ドラム内部が隔壁により左右に新現像
剤収容部とトナー収容部とに分離されており、キャリア
とトナーが各々に収容されている。そして、６１はトナ
ー収容部からトナーを排出するためのトナー補給口、６
２は新現像剤収容部からキャリアを排出するための新現
像剤補給口である。また、６３はトナーとキャリアから
なる２成分現像剤Ｔを現像器２０側に排出補助する為の
アジテータである。

【００５３】一方、廃現像剤収容部４６には、寿命とな
った旧現像剤Ｔを回収するための回収口６４と、それを
覆う回収シャッタ５４、旧現像剤Ｔを収容部４６内部へ
導くための排出スクリュー４５が設けられている。な
お、回収シャッタ５４は現像器２０に設けられた留め具
等により、カートリッジ装着時に開き、脱着時に閉じる
ように構成されている。

【００５４】カートリッジ３３の交換指示命令が伝達さ
れると、図１０（Ａ）に示すように現像器２０の排出シ
ャッタ４４が開き、カートリッジ３３の回収口６４を介
して、旧現像剤Ｔがカートリッジ３３の廃現像剤収容部
４６に落下し、排出スクリュウ４５により廃現像剤収容
部４６の内部に排出され、旧現像剤Ｔの回収が行われ
る。

【００５５】駆動手段は、現像器２０、すなわち、現像
ローラ２１、スクリュー２６、２７等を３０分間駆動さ
せ、現像器２０内の旧現像剤Ｔを回収した後、排出シャ
ッタ４４を閉じ、排出スクリュー４５の駆動を停止し、
現像器２０の駆動を停止する。その際、球５０がスクリ
ュー２６、２７とともに、現像器２０内の寿命となった
旧現像剤Ｔを排出口４３に押し出して掃き出す役割を果
たすので、排出駆動時間の短縮が可能になり、旧現像剤
Ｔの排出効率を向上させることが可能になる。なお、球
５０による現像剤排出効果については後述する。

【００５６】次に、現像剤の補給について述べる。図１
０（Ｂ）に示すように駆動手段は、中ドラム４７の新現
像剤補給口６１が、新現像剤投入口４１と、現像器２０
の受入口３２に対向し、アジテータ６３を回転させるこ
とにより、中ドラム４７の新現像剤収容部のキャリアが
現像器２０に投入される。その後、中ドラム４７の回転
駆動によりトナー補給口６２がトナー投入口４２と、現
像器２０の受入口３２に対向する。そして、トナー濃度
制御により、トナー補給ローラ３４が回転するととも
に、アジテータ６３が回転することにより、中ドラム４
７のトナー収容部からトナーが補給ローラ３４に供給さ
れて現像剤収容槽３０内へのトナー補給が行われる。

【００５７】以下で、図１１、図１２を用いて球５０に
よる現像剤排出効果を説明する。図１１は、球５０の組
合せの例を示した図であり、図１２はそれらの球の組合
わせによる現像剤の排出効率を説明する図である。本実
施例では、７００ｇの現像剤を収容する現像器２０を用
いて、３０秒間の排出駆動を行った。また、表面処理さ
れたＳＵＳ系金属球で大きさ重さの異なる直径約Φ４〜
８ｍｍ、質量約２．５〜２０ｇ程度の合計十個の球５０
を、ピッチ（羽根と羽根の間隔、約２５ｍｍ）に１つず
つ入れて実験を行った。その結果、図１２に示すように
現像剤排出残り量を算出した。

【００５８】現像器２０が駆動すると、球５０は、スク
リュー２６、２７によって次第に２〜３個が固まって同
一ピッチ内を移動して現像剤収容槽３０の底板３０Ｈに
停留した旧現像剤Ｔを押し出したり、パドル２８、２９
によってスクリュー２６、２７の端部付近に停留した旧
現像剤Ｔを押し出しながら移動して循環的に搬送され
る。

【００５９】この動作の繰り返しにより、旧現像剤Ｔを
排出口４３まで搬送して排出口４３から廃現像剤収容槽
４６の廃現像剤収容部に落下させる。そして、落下した
旧現像剤Ｔは廃現像剤収容槽４６内の排出スクリュー４
５により廃現像剤収容部の内部に搬送される。以下で、
球５０のサイズによる比較結果を述べる。球５０がΦ４
ｍｍ（重さ２．５ｇ）である場合は、図１１（Ａ）のよ
うに球５０と底部３０Ｈ間とで形成される隙間が小さい
ので現像剤Ｔが排出されやすい。

【００６０】しかし、球５０は重さが軽いので現像剤Ｔ
の押し出し力が小さく現像剤Ｔの搬送量が少ない。ま
た、球５０は停留現像剤上に乗り上げた状態になりやす
く自重で現像剤中に沈み難く底板３０Ｈに接触し難いの
で、停留現像剤の攪拌搬送効率は悪い。従って、Φ４ｍ
ｍの球を用いた場合は球５０が無い従来装置と比較し
て、排出残り量は約２０ｇ減少したが、より排出効率を
上げる為には長い排出時間を必要とすることが判明し
た。球５０がΦ８ｍｍ（重さ２０ｇ）である場合は、図
１１（Ｂ）のように隙間が大きいので隙間から漏れて搬
送されずに残る現像剤の量が多く排出残り量ができやす
い。

【００６１】しかし、球５０は、重さがあるので押し出
し力が強く、自重で停留現像剤中に沈み込んで底部３０
Ｈに接触した状態を保つことができるので、現像剤Ｔの
搬送量が多く停留現像剤の攪拌搬送効率は良い。従っ
て、Φ８ｍｍの球を用いた方がΦ４ｍｍの球を用いた場
合より排出残り量は少なく、より排出効率が高いことが
判明した。

【００６２】Φ４ｍｍの球とΦ８ｍｍの球を均等な量
（各５個）で組合せると、排出残り量は約３０ｇとな
り、前述２つの組み合せよりも効率的に排出できること
が判明した。従って、大小の球を組み合わせることによ
り、大小２種の球５０の長所短所を生かしてより現像剤
の攪拌搬送効率及び排出効率を向上させることができ、
現像剤排出時における排出駆動時間を短縮することが可
能であることが明確になった。

【００６３】以上のことから、本実施例の現像器は寿命
となった旧現像剤を効率よく排出することができるの
で、新しい現像剤に古い現像剤が混ざることがなく、現
像剤の品質を安定化して濃度むらのない良好な現像を行
うことが可能になった。そして、本実施例の画像形成装
置は現像剤の良好な摩擦帯電を行うことが可能になり、
良好なトナー像を感光ドラム１０上に形成させることが
できるので、記録媒体に良好な画像を形成させることが
可能になった。

【００６４】本実施例では、現像剤搬送手段として螺旋
型スクリューを用いたが、本発明は例えば搬送ローラの
ような回転構造を持つものに適用して、搬送ローラの回
転力を球に与えて現像剤収容槽の底部との間に間隙部分
に停留した現像剤を攪き上げて搬送ローラ上に付着させ
るようにすることも可能である。また、本発明は球の循
環搬送が可能である構造を持つものであれば、本実施例
のようなスクリューを２本平行配置した現像装置以外の
スクリューを用いた現像装置に適用することも可能であ
る。

【００６５】以上説明した実施例においては、２成分現
像剤を用いる現像装置について述べたが、本発明は、こ
れに限定されるものでなく、１成分現像剤を用いる１成
分現像装置に適用することも可能である。この場合、１
成分現像装置は、１成分現像剤を用いて感光ドラム上の
静電潜像を現像する現像ローラと、１成分現像を収容す
る現像剤収容槽と、現像剤収容槽の現像剤を現像ローラ
に向けて供給するアジテータを備え、そして、この現像
剤収容槽に、１成分現像剤と共に、アジテータと現像剤
収容槽の底部との間隙よりも大きな径を有する球を投入
する。これにより、アジテータだけでは掻き出すことの
できなかった現像剤収容槽底部に停留する１成分現像剤
をも掻きだすことが可能となり、１成分現像剤を有効利
用することが可能となる。

【００６６】

【発明の効果】本発明の現像装置は、現像剤とともに球
を攪拌搬送させることで、現像剤の攪拌性及び搬送性を
向上させることが可能になる。また、本発明の現像装置
は現像剤とともに球を攪拌搬送させることで、現像剤の
摩擦帯電を良好にして現像剤の安定化を図り、長期間に
渡って使用しても安定した像形成を潜像担持体上に行う
ことが可能になる。

【００６７】さらに、本発明の現像装置は現像剤ととも
に球を攪拌搬送させることで、現像剤収容槽の底部に現
像剤が停留するのを防止して、少ない現像剤しか収容で
きない小型の装置において、限られた現像剤を有効に使
用することが可能になる。さらに本発明の現像装置は、
現像剤収容槽の底部に現像剤が停留するのを防止して、
２成分現像剤の寿命を延長させることが可能になる。

【００６８】さらに、本発明の現像装置は寿命となった
旧現像剤の排出効率を向上させることが可能になり、新
現像剤に旧現像剤が混入して現像剤が品質低下するのを
防止することが可能になる。さらに、本発明の現像装置
は球の表面を現像剤の構成成分でコーティングしたの
で、球を現像剤収容槽内に入れても現像剤の摩擦帯電特
性に影響を与えることはない。さらに、本発明の現像装
置は球を現像剤収容槽内に入れても規制網によって現像
担持体側へ移動することがないので、現像担持体の搬送
性を低下させて画像形成動作に影響を与えるのを防止す
ることが可能になる。

【００６９】さらに、本発明の現像装置は現像剤排出口
を球の排出を規制する形状にしたことで球を交換する必
要がなくなり、現像装置及び画像形成装置の一部品とし
て扱うことが可能になり、装置寿命まで使用することが
可能になる。さらに、本発明の画像形成装置は安定した
現像剤を現像に使用することが可能になり、濃度むらや
印字抜けのない良好な画像を記録媒体に形成させること
が可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の原理図である。（Ａ）要部断面図、（Ｂ）平面図

【図２】本発明の一実施例画像形成装置の外観図であ
る。

【図３】図２の画像形成装置の内部構成概略図であ
る。

【図４】図２の画像形成装置の画像形成部の構成概略
図である。

【図５】図２の画像形成装置の現像器の構成概略図で
ある。（Ａ）平面図、（Ｂ）Ａ−Ａ断面図

【図６】本発明の効果説明図である。（Ａ）斜視図、（Ｂ）長手方向を示す図

【図７】規制手段の形状説明図である。

【図８】排出口の形状説明図である。（Ａ）排出口の位置、（Ｂ）排出口の形状

【図９】カートリッジの外観図である。

【図１０】カートリッジの説明図である。（Ａ）現像剤回収、（Ｂ）現像剤補給

【図１１】球の組み合せの例を示す図である。（Ａ）球径４ｍｍのみ、（Ｂ）球径８ｍｍのみ、（Ｃ）
組合せ

【図１２】現像剤の排出効率を説明する図である。

【図１３】従来の現像器の構成概略図である。（Ａ）平面図、（Ｂ）Ａ−Ａ断面図

【図１４】螺旋型スクリューの形状説明図である。（Ａ）右螺旋型スクリュー、（Ｂ）左螺旋型スクリュー

【図１５】パドルの形状説明図である。（Ａ）斜視図、（Ｂ）Ｂ−Ｂ断面図

【図１６】従来装置の問題点の説明図である。（Ａ）斜視図、（Ｂ）長手方向を示す図

【符号の説明】

１０感光ドラム１１露光手段１３転写器１４除電器１５クリーナ１６定着器２０現像器２１現像ローラ２２ドクターブレード２５回収ブレード２６、２７スクリュー３０現像剤収容槽３１仕切り板３３カートリッジ４３排出口５０球６０規制網

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】２成分現像剤Ｔを収容する現像剤収容槽
８と、前記現像剤収容槽８の２成分現像剤Ｔを攪拌搬送する攪
拌搬送手段６と、前記攪拌搬送手段６により攪拌された２成分現像剤Ｔを
静電潜像を担持する潜像担持体へ搬送する現像剤担持体
１と、前記攪拌搬送手段６の外径部分６ｂと前記現像剤収容槽
８の底部８Ｈとで形成される間隙ｄより大きな径を有
し、前記攪拌搬送手段６の搬送力を受けて前記現像剤収
容槽８内の２成分現像剤Ｔと共に攪拌搬送される球５
と、を備えてなることを特徴とする現像装置。
【請求項２】２成分現像剤Ｔを収容する現像剤収容槽
８と、前記現像剤収容槽８の２成分現像剤Ｔを攪拌搬送する攪
拌搬送手段６と、前記攪拌搬送手段６により攪拌された２成分現像剤Ｔを
静電潜像を担持する潜像担持体へ搬送する現像剤担持体
１と、前記攪拌搬送手段６の外径部分６ｂと前記現像剤収容槽
８の底部８Ｈとで形成される間隙ｄより大きな径を有
し、前記攪拌搬送手段６の搬送力を受けて前記現像剤収
容槽８内の２成分現像剤Ｔと共に攪拌搬送される球５
と、前記攪拌搬送手段６と前記現像剤担持体１との間に設け
られ、前記球５の前記現像剤担持体１への移動を規制す
る規制手段７と、を備えてなることを特徴とする現像装置。
【請求項３】２成分現像剤Ｔを収容する現像剤収容槽
８と、前記現像剤収容槽８の２成分現像剤Ｔを攪拌搬送する攪
拌搬送手段６と、前記攪拌搬送手段６により攪拌された２成分現像剤Ｔを
静電潜像を担持する潜像担持体へ搬送する現像剤担持体
１と、前記攪拌搬送手段６の外径部分６ｂと前記現像剤収容槽
８の底部８Ｈとで形成される間隙ｄより大きな径を有
し、前記攪拌搬送手段６の搬送力を受けて前記現像剤収
容槽８内の２成分現像剤Ｔと共に攪拌搬送される球５
と、前記現像剤収容槽８に設けられ、前記現像剤収容槽８の
前記２成分現像剤Ｔを排出する現像剤排出口４と、を備えてなることを特徴とする現像装置。
【請求項４】前記現像剤排出口４は球５の排出を規制
する規制部材を有することを特徴とする請求項３記載の
現像装置。
【請求項５】前記球５は非磁性材料からなることを特
徴とする請求項１又は請求項２又は請求項３又は請求項
４記載の現像装置。
【請求項６】前記球５の表面は２成分現像剤Ｔの構成
材料からなることを特徴とする請求項１又は請求項２又
は請求項３又は請求項４又は請求項５記載の現像装置。
【請求項７】画像情報に基づいて潜像が形成される潜
像担持体２と、２成分現像剤Ｔを収容する現像剤収容槽８と、前記現像剤収容槽８の２成分現像剤Ｔを攪拌搬送する攪
拌搬送手段６と、前記攪拌搬送手段６により攪拌された２成分現像剤Ｔを
前記潜像担持体２へ搬送する現像剤担持体１と、前記攪拌搬送手段６の外径部分６ｂと前記現像剤収容槽
８の底部８Ｈとで形成される間隙ｄより大きな径を有
し、前記攪拌搬送手段６の搬送力を受けて前記現像剤収
容槽８内の２成分現像剤Ｔと共に攪拌搬送される球５
と、を備えてなることを特徴とする画像形成装置。
【請求項８】画像情報に基づいて潜像が形成される潜
像担持体２と、２成分現像剤Ｔを収容する現像剤収容槽８と、前記現像剤収容槽８の２成分現像剤Ｔを攪拌搬送する攪
拌搬送手段６と、前記攪拌搬送手段６により攪拌された２成分現像剤Ｔを
前記潜像担持体２へ搬送する現像剤担持体１と、前記攪拌搬送手段６の外径部分６ｂと前記現像剤収容槽
８の底部８Ｈとで形成される間隙ｄより大きな径を有
し、前記攪拌搬送手段６の搬送力を受けて前記現像剤収
容槽８内の２成分現像剤Ｔと共に攪拌搬送される球５
と、前記搬送スクリュー６と前記現像剤担持体１との間に設
けられ、前記球５の前記現像剤担持体１への移動を規制
する規制手段７と、を備えてなることを特徴とする画像形成装置。
【請求項９】画像情報に基づいて潜像が形成される潜
像担持体２と、前記現像剤収容槽８の２成分現像剤Ｔを攪拌搬送する攪
拌搬送手段６と、前記攪拌搬送手段６により攪拌された２成分現像剤Ｔを
前記潜像担持体２へ搬送する現像剤担持体１と、前記攪拌搬送手段６の外径部分６ｂと前記現像剤収容槽
８の底部８Ｈとで形成される間隙ｄより大きな径を有
し、前記攪拌搬送手段６の搬送力を受けて前記現像剤収
容槽８内の２成分現像剤Ｔと共に攪拌搬送される球５
と、前記現像剤収容槽８に設けられ、前記現像剤収容槽８か
ら２成分現像剤Ｔを排出する現像剤排出口４と、を備えてなることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１０】前記現像剤排出口４は前記球５の排出
を規制する規制部材を有することを特徴と請求項９記載
の画像形成装置。
【請求項１１】前記球５は非磁性材料からなることを
特徴とする請求項７又は請求項８又は請求項９又は請求
項１０記載の画像形成装置。
【請求項１２】前記球５の表面は現像剤Ｔの構成材料
からなることを特徴とする請求項７又は請求項８又は請
求項９又は請求項１０又は請求項１１記載の画像形成装
置。