JPH07152248A - トナー供給装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 トナーを含む現像剤１９を搬送するローラ３
の下方に開口部１１を形成し、この開口部１１の上流側
と下流側に電極部材１２，１３を設け、これら電極部材
１２，１３にトナー帯電極性と同一極性の電圧を印加す
るようにした。また、電極部材１２とスリーブ４との間
隔を電極部材１３とスリーブ４との間隔を狭くし、上流
側電極部材１２とローラ３との間に形成される電界の強
度を、下流側電極部材１３とローラ３との間に形成され
る電界の強度よりも強くした。 【効果】 開口部１１の上方を搬送される正規帯電トナ
ーは、電極部材１２，１３と電気的に反発してローラ３
側に付勢され、等電位線に沿うようにして開口部１１上
を通過する。したがって、開口部１１を通じて回収容器
１６に落下する正規帯電トナーの量が大幅に減少する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子写真複写法を用い
た複写機やプリンタにおいて、回転するローラの外周部
にトナーを保持し、これを隣接する被供給部に供給する
トナー供給装置、特に、トナーに含まれる逆極性に帯電
したトナー等の異物を回収する装置を備えたものに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】上記トナー供給装置の一態様として、感
光体に対向する現像ローラを有し、この現像ローラの外
周部に保持されている現像剤中のトナーを感光体上の静
電潜像に供給してこれを現像するものが知られている。
また、上記現像剤中に含まれる逆極性に帯電したトナ
ー、紙粉、凝集トナー等の異物を回収する装置として、
現像ローラの下部外周面と所定間隔を隔てて対向する下
部ハウジングに開口部を形成し、上記現像剤中の異物を
上記開口部を通じて落下させ、これを回収容器で受ける
ようにしたものが、特開昭６２−２４４０７６号公報で
開示されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記回
収装置では、逆極性に帯電したトナーや紙粉などの異物
だけでなく、正規の極性に帯電したトナーが多量に回収
容器に落下するという問題点があった。また、そのため
に、回収容器が短期間で満杯になり、頻繁に回収物を廃
棄しなければならないという問題点があった。

【０００４】そこで、本発明は、正規の極性に帯電した
トナーの落下量をできるだけ少なくしてトナーの有効利
用を図ること、回収物の廃棄サイクルを長くしてメンテ
ナンスの簡易化を図ることを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、外周部にトナーを保持し、隣接する被供
給部に上記トナーを供給するローラと、該ローラの下部
外周面と所定間隔を隔てて対向し、ローラの軸方向に伸
びる開口部を備えた下部ハウジングと、上記ローラの回
転方向に関して開口部の上流側と下流側にそれぞれ配置
された電極部材と、これら電極部材にトナーの帯電極性
と同一極性の電圧を印加する電源と、上記開口部の下方
に配置された容器と備え、上記開口部上流側の電極部材
とローラとの間に形成される電界の強度を、開口部下流
側の電極部材とローラとの間に形成される電界の強度よ
りも強くしたものである。なお、電界の強度に差を設け
る手段としては、開口部上流側の電極部材とローラとの
間隔を、開口部下流側の電極部材とローラとの間隔より
も狭くするのが好ましい。

【０００６】

【作用】上記構成によれば、電極部材に電源を通じてト
ナー帯電極性と同一極性の電圧を印加すると、これら電
源部材とローラとの間に電界が形成される。また、上流
側電極部材とローラとの間隔を下流側電極部材とローラ
との間隔よりも狭くするなどの手段により、上流側の電
界強度が下流側のそれよりも強く設定される。これによ
り、ローラ上を搬送される正規帯電トナーは電極部材と
電気的に反発してローラ側に付勢され、その殆どが開口
部に落下することなく開口部上方を下流側に移動する。
しかし、逆帯電トナー、紙粉、凝集トナーなどの異物は
上記電界に影響されず、開口部を通じて回収容器に落下
回収される。

【０００７】

【実施例】以下、添付図面を参照して本発明の一実施例
について説明する。図１は感光体１の外周面に形成され
ている静電潜像をトナー像として可視像化する現像装置
２の一部を示し、この現像装置２は、感光体１に所定間
隔を隔てて対向する現像ローラ３を備えている。この現
像ローラ３は、例えば円筒スリーブ４と、該スリーブ４
の内側に収容された磁石体５とで構成されており、本実
施例では、磁石体５が非回転状態に固定され、スリーブ
４が図示しないモータにより矢印ａ方向に所定速度で回
転するようにしてある。また、スリーブ４は電源６に接
続され、現像バイアスＶＢが印加されるようになってい
る。この現像バイアスＶＢは、直流電圧であってもよい
し、直流に交流を重畳した脈流であってもよい。

【０００８】現像ローラ３の上部を覆う上部ハウジング
７には、スリーブ４の外周面と所定間隔を隔てて対向す
る規制部材８が設けてある。また、上部ハウジング７の
先端部には、例えば合成樹脂のフィルムからなる粉煙防
止板９が設けてあり、その自由端部が感光体１の外周面
に軽く接触させてある。

【０００９】現像ローラ３の底部と所定の間隔を隔てて
対向する下部ハウジング１０には、現像ローラ３の下方
に該現像ローラ３の軸方向に伸びる開口部１１が形成さ
れており、開口部１１のスリーブ回転方向上流側と下流
側にそれぞれ導電性の電極部材１２，１３がそれぞれ設
けてある。これらの電極部材１２，１３はそれぞれ電源
１４に接続され、トナーの帯電極性と同一極性の回収バ
イアスＶ１，Ｖ２がそれぞれ印加されるようになってい
る。開口部１１の下方には容器装着部１５が設けてあ
り、この容器装着部１５に上部を開放した非導電材料か
らなる回収容器１６が着脱自在に装着されている。ま
た、容器装着部１５の上部には、回収容器１６の下面に
対向する電極部材１７が設けてあり、これが接地されて
いる。

【００１０】現像ローラ３の後方（図上右側）には、現
像剤収容部１８が形成されている。この現像剤収容部１
８には、非磁性トナーと磁性キャリアとの混合物からな
る現像剤１９が収容されている。本実施例では、上記ト
ナーとキャリアは、これらが互いに摩擦接触することに
より、トナーがプラス極性、キャリアがマイナス極性に
それぞれ帯電するものが使用されている。現像剤収容部
１８にはまた、現像剤１９を混合撹拌しつつスリーブ４
の外周面に供給するバケットローラ２０が、矢印ｂ方向
に回転駆動可能に設けてある。

【００１１】以上の構成を有する現像装置２では、現像
剤収容部１８に収容されている現像剤１９が、バケット
ローラ２０の回転に基づいて混合撹拌され、トナーはプ
ラス極性、キャリアはマイナス極性に帯電し、現像ロー
ラ３の外周面に供給される。現像ローラ３に供給された
現像剤１９は、磁石体５の磁気吸引力に引かれてスリー
ブ４の外周面に保持され、スリーブ４の回転にしたがっ
て矢印ａ方向に搬送されて、規制部材８で量規制され
る。規制部材８の先端部を通過した現像剤１９は、現像
ローラ３と感光体１が対向する現像領域２１で、矢印ｃ
方向に沿って移動する感光体１の外周面に接触し、現像
バイアスＶＢと感光体１との表面電位差に基づき、感光
体１上に形成されている静電潜像にトナーを電気的に付
着させる。現像領域２１を通過した現像剤１９は、下部
ハウジング１０との隙間に入り、開口部１１との対向部
を通過する。このとき、現像剤１９に含まれる逆帯電ト
ナー、紙粉、凝集トナーなどの異物が現像剤１９から分
離して開口部１１を介して回収容器１６に落下する。し
かし、正規の極性に帯電したトナーは、これと同一極性
の回収バイアスＶ１，Ｖ２が印加されている電極部材１
２，１３との間に形成される反発力によりスリーブ４側
に付勢される。したがって、正規に帯電したトナーのう
ち、現像剤１９から分離して開口部１１から回収容器１
６に落下する量は僅かである。一方、開口部１１上を通
過した現像剤１９は、バケットローラ２０との対向部で
スリーブ４から剥離されて現像剤収容部１８に回収され
る。

【００１２】電極部材１２，１３とスリーブ４との間隔
が異物回収に及ぼす影響について説明する。

【００１３】まず、本発明者らは、電極部材１２，１３
とスリーブ４との間隔Ｘ１，Ｘ２（図４参照）を共に２
ｍｍに設定し、開口部１１の上流側端部上方に位置する
正規帯電トナーが開口部１１を通じて回収容器１６に落
下するのに要する落下力（以下、この落下力を「臨界落
下力」という。）と電極部材１２，１３に印加する回収
バイアスＶ１，Ｖ２との関係を解析した。併せて、電極
部材１２，１３が無い場合の臨界落下力を求めた。な
お、現像バイアスＶＢは１７０（Ｖ）とした。その結
果、表１，図２に示すように、回収バイアスＶ１，Ｖ２
が０（Ｖ）、２００（Ｖ）、４００（Ｖ）の場合、それ
ぞれの臨界落下力は１０×１０^-9（Ｎ）、２０×１０^-9
（Ｎ）、３５×１０^-9（Ｎ）であった。また、電極部材
が無い場合の臨界落下力は２×１０^-9（Ｎ）であった。
上記結果から、回収バイアスＶ１，Ｖ２を上げて、電極
部材１２，１３とスリーブ４との電界強度を強くするほ
ど、正規帯電トナーの落下が減少することが分かる。

【００１４】

【表１】

【００１５】次に、電極部材１２とスリーブ４との間隔
Ｘ１を２ｍｍ、電極部材１３とスリーブ４との間隔Ｘ２
を３ｍｍにして、回収バイアスＶ１，Ｖ２が０Ｖ，２０
０Ｖ，４００Ｖの場合の臨界落下力を解析した。その結
果、表２、図３に示すように、電極部材１２，１３に２
００Ｖ、４００Ｖの回収バイアスＶ１，Ｖ２を印加した
場合、間隔Ｘ１，Ｘ２を２ｍｍに設定した場合に比べ
て、臨界落下力がそれぞれ約５×１０^-9Ｎ（１４〜２５
％）増加することが分かった。

【００１６】

【表２】

【００１７】図４は、電極部材１２とスリーブ４との間
隔Ｘ１を２ｍｍ、電極部材１３とスリーブ４との間隔Ｘ
２を２ｍｍに設定し、電極部材１２と１３にそれぞれ４
００Ｖを印加した場合（解析例７）の、等電位線と、開
口部上流側の上方に位置する正規帯電トナーが落下力に
応じて辿る移動軌跡を示し、この解析例７ではトナーが
４０×１０^-9Ｎの落下力を受けた場合に開口部１１から
回収容器１６に落下することが表されている。

【００１８】図５は、電極部材１２とスリーブ４との間
隔Ｘ１を２ｍｍ、電極部材１３とスリーブ４との間隔Ｘ
２を３ｍｍに設定し、電極部材１２と１３にそれぞれ回
収バイアスＶ１，Ｖ２＝４００Ｖを印加した場合の解析
例９を示し、この解析例９では４０×１０^-9Ｎの落下力
を受けるトナーも開口部１１に落下することなく通過す
ることが表されている。すなわち、開口部下流側電極部
材１３とスリーブ４との間隔Ｘ２を、開口部上流側電極
部材１２とスリーブ４との間隔Ｘ１よりも大きくするこ
とにより、開口部１１を通じて回収容器１６に落下する
正規帯電トナーの量が少なくなることが分かる。その理
由は、間隔Ｘ２を狭くすると、電極部材１３近傍の電界
が乱れて開口部１１上を通過するトナーが開口部１１に
落下する可能性が高くなるが、間隔Ｘ２が間隔Ｘ１より
も広いと電界の乱れが少なく、開口部１１上で等電位線
に沿ってスムーズにトナーが移動することによるものと
考えられる。

【００１９】図６は、電極部材１２とスリーブ４との間
隔Ｘ１を２ｍｍ、電極部材１３とスリーブ４との間隔Ｘ
２を３ｍｍに設定し、電極部材１２に回収バイアスＶ１
＝４００Ｖを印加し、電極部材１３に回収バイアスＶ２
＝２００Ｖを印加した解析例１０の等電位線と臨界落下
力を示し、この場合も上記解析例９と同様に、４０×１
０^-9Ｎの落下力を受けるトナーは開口部１１に落下する
ことなく通過することが表されている。

【００２０】図７は、電極部材１２，１３の無い現像装
置と、電極部材１２，１３と設け、回収バイアスＶ１，
Ｖ２を４００Ｖ、間隔Ｘ１を２ｍｍ、間隔Ｘ２を３ｍｍ
に設定した現像装置をそれぞれ複写機に搭載して５０，
０００枚の耐刷試験を行い、回収容器１６の回収量、お
よび回収物中に含まれる正規帯電トナーの量を測定した
結果を示す。この図に表されているように、本発明によ
れば、回収物の全体量は約７０％減少したが、帯電不良
トナー等の異物の回収量は従来の装置とほぼ変わらず、
回収物に含まれる正規帯電トナーの量が大幅に減少する
ことが分かる。

【００２１】なお、以上では、間隔Ｘ１を間隔Ｘ２より
も狭くすることで、電極部材１２とスリーブ４との間に
形成される電界の強度を、電極部材１３とスリーブ４と
の間に形成される電界の強度よりも強くしたが、電極部
材１２に印加する回収バイアスと電極部材１３に印加す
る回収バイアスよりも高くすることで同様の作用効果を
得ることができる。また、電極部材１２，１３に印加す
る回収バイアスの電圧値は、電極部材１２，１３とスリ
ーブ４との間で電流がリークしないように決定する。さ
らに、正極性に帯電するトナーの場合について説明した
が、負極性帯電トナーを使用する場合には、電極部材１
２，１３に負極性の電圧（回収バイアス）を印加し得る
電源を使用すればよい。なお、スリーブ４に印加する電
圧の極性は、正規現像、反転現像のいずれの形式を採用
するかによって決まる。

【００２２】以上では、本発明を現像装置に適用した場
合を説明したが、ローラの外周部にトナーを含む現像剤
を保持し、これを側部の隣接する被供給部に供給する装
置、例えば上記現像ローラに対して現像剤を補給する装
置にも本発明は適用可能である。

【００２３】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明に
かかるトナー供給装置では、トナー搬送ローラの下面に
対向する下部ハウジングに開口部を設け、この開口部の
上流側と下流側に電極部材を設けている。また、これら
の電極部材に電源を通じてトナー帯電極性と同一極性の
電圧を印加するとともに、電極部材とローラとの間隔を
調整したり、電源の出力を調整するなどの手法により、
開口部上流側の電極部材とローラとの間に形成される電
界強度を、開口部下流側の電極部材とローラとの間に形
成される電界強度よりも強くするようにしている。した
がって、ローラにより開口部の上方を搬送される正規の
極性に帯電したトナーは開口部の周囲に形成される電界
により上方つまりローラ側への付勢力を受ける。また、
開口部上流側に形成される電界の強度を開口部下流側に
形成される電界の強度よりも強くしているので、開口部
の上方に分布する電界（電位線）に乱れが少なく、開口
部上流側を通過した正規帯電トナーは等電位線に沿うよ
うにして開口部の上方を移動する。

【００２４】そのため、開口部を通じて回収容器に落下
する正規帯電トナーの量が大幅に減少する。また、回収
物の量が減少するので、廃棄サイクルが長くなり、メン
テナンスが容易になる。さらに、回収容器の容積が少な
くて済み、トナー供給装置の小型化が可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 現像装置の部分断面図である。

【図２】 電極部材への印加電圧と臨界落下力との関係
を示す図である。

【図３】 電極部材への印加電圧と臨界落下力との関係
を示す図で、電極部材とスリーブとの間隔に応じて臨界
落下力が変化する状態を示す。

【図４】 両電極部材に４００Ｖを印加し、上流側電極
部材とスリーブとの間隔を２ｍｍ、下流側電極部材とス
リーブとの間隔を２ｍｍに設定した場合の、等電位線の
分布を示す。

【図５】 両電極部材に４００Ｖを印加し、上流側電極
部材とスリーブとの間隔を２ｍｍ、下流側電極部材とス
リーブとの間隔を３ｍｍに設定した場合の、等電位線の
分布を示す。

【図６】 上流側電極部材に４００Ｖ、下流側電極部材
に２００Ｖを印加し、上流側電極部材とスリーブとの間
隔を２ｍｍ、下流側電極部材とスリーブとの間隔を３ｍ
ｍに設定した場合の、等電位線の分布を示す。

【図７】 電極部材の無い現像装置と本発明の現像装置
とを用いた耐刷試験の結果を示す図である。

【符号の説明】

１…感光体、２…現像装置、３…現像ローラ、４…スリ
ーブ、１１…開口部、１２，１３…電極部材、１６…回
収容器、１４…電源、Ｖ１，Ｖ２…回収バイアス、Ｘ１
…上流側電極部材とスリーブとの間隔、Ｘ２…下流側電
極部材とスリーブとの間隔。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 外周部にトナーを保持し、隣接する被供
   給部に上記トナーを供給するローラと、該ローラの下部
   外周面と所定間隔を隔てて対向し、ローラの軸方向に伸
   びる開口部を備えた下部ハウジングと、上記ローラの回
   転方向に関して開口部の上流側と下流側にそれぞれ配置
   された電極部材と、これら電極部材にトナーの帯電極性
   と同一極性の電圧を印加する電源と、上記開口部の下方
   に配置された容器と備え、上記開口部上流側の電極部材
   とローラとの間に形成される電界の強度を、開口部下流
   側の電極部材とローラとの間に形成される電界の強度よ
   りも強くしたことを特徴とするトナー供給装置。
2. 【請求項２】 上記開口部上流側の電極部材とローラと
   の間隔を、開口部下流側の電極部材とローラとの間隔よ
   りも狭くして、開口部上流側の電極部材とローラとの間
   に形成される電界の強度を、開口部下流側の電極部材と
   ローラとの間に形成される電界の強度よりも強くしたこ
   とを特徴とする請求項１に記載のトナー供給装置。