JPH0786720B2

JPH0786720B2 - 現像装置

Info

Publication number: JPH0786720B2
Application number: JP1138774A
Authority: JP
Inventors: 政宏伊藤
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1989-05-31
Filing date: 1989-05-31
Publication date: 1995-09-20
Anticipated expiration: 2010-09-20
Also published as: JPH034254A

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は、電子写真法、静電記録などを利用した画像形
成装置において、像担持体上に形成された静電潜像を顕
像化するのに使用される現像装置に関し、特に複数の現
像器を支持する現像ユニットの回転により現像器の姿勢
が変化する現像装置に関するものである。

従来の技術この種、画像形成装置に使用される現像装置において
は、現像容器内での現像剤の搬送および循環の仕方に関
して種々の提案がなされており、特にトナーとキャリア
とからなる２成分現像剤を使用する現像装置では、これ
に加えて小型軽量化、コストダウン化のための努力がな
されている。

特にトナー消費量、補給量の多いフルカラー複写機など
においては、トナーにより速く且つ十分にトリボを付与
し、より安定したトナーコンテントを維持させるため、
短時間でトナーに十分な撹拌、混合、搬送を行なわせる
必要がある。

そこで、補給されたトナーを十分に混合、撹拌してから
現像に供するために、従来は、現像装置の現像容器内を
隔壁により撹拌室と現像室とに区画し、撹拌室では補給
されたトナーを撹拌、混合しながら、撹拌室から隔壁両
端の開口の一方を経由して現像室に搬送し、現像室では
この搬送された現像剤で現像を行い、トナー消費によっ
てトナーコンテントが低下した現像剤を、他方の開口を
経由して撹拌室へ戻すような搬送、循環を行なう。かく
してトリボの付与、トナーコンテントの安定化を図るよ
うにしている。

また上記のようなフルカラー複写機の現像装置には、第
４図に示すような回転現像装置が用いられている。第５
図および第６図に、従来の回転現像装置における現像器
の例を示す。

第４図に示す回転現像装置11の現像器12は、第５〜６図
に示されるように、その現像容器２内を隔壁14を介して
上述の撹拌室Ａと現像室Ｂに区画される。現像室Ｂ内に
は、その長手方向に沿って像スリーブ21が開口部に一側
を臨ませて設けられ、その上部近傍に現像剤返し５およ
び現像剤規制部材９が設けられ、そしてその下部近傍に
現像幅に関して一方向に現像剤を搬送する第１搬送手段
24が設けられている。撹拌室Ａ内には、上記第１搬送手
段24とは反対方向に現像剤を搬送する第２搬送手段23
が、長手方向に設けられている。これら搬送手段23、24
は一般にスクリュー羽根軸で構成される。また撹拌室Ａ
と現像室Ｂとの間の隔壁14には、搬送手段23、24の両端
位置で現像室Ｂおよび撹拌室Ａを結ぶ上述した開口25、
26が設けられている。

このような構成を持った現像器12は、第４図に示すよう
に、現像スリーブ21を外方に向けて回転現像装置11の円
筒状の現像ユニットに固定して支持されており、現像ユ
ニットの中心軸12aの周りで間欠的に回動される。一般
にフルカラー複写機では、マゼンタ現像剤、シアン現像
剤、イエロー現像剤、ブラック現像剤の４種類が使用さ
れ、第４図のように、現像器12としてマゼンタ用現像器
12M、シアン用現像器12C、イエロー用現像器12Yおよび
ブラック用現像器12BKが装備される。そして、潜像担持
体10と対向する現像位置へと送られ、そこで各色の現像
作用を行なう。

発明が解決しようとする課題しかしながら、上記現像器12では、トナー濃度が低下し
た現像剤と補給されたトナーとを混合、撹拌して、これ
を現像幅（現像スリーブ21の長手方向）の片端に搬送さ
せるため、現像室Ａ内で例えば現像幅に対して奥側の開
口26側にトナ濃度が高い現像剤が、手前側の開口25側に
トナー濃度が低下した現像剤が偏在することとなり、こ
のため画像上、奥側が濃く、手前側が薄くなる傾向があ
る。

また各現像器12は回転現像装置11に固定、設置されてい
るため、現像装置11の回転によりその姿勢を変えながら
１回転することになる。例えば、第４図において、マゼ
ンタ用現像器12Mについて着目すると、マゼンタ用現像
器12Mは、現像時に像担持体10に対向し正立している
が、次にシアン用現像器Ｃ現像するため、現像装置11が
反時計方向に90度旋回すると、マゼンタ用現像器12M
は、今迄ブラック用現像器12BKが位置した上方に移動
し、反時計方向に90度転倒した姿勢になる。この姿勢で
は、現像器12M内の現像剤は撹拌室Ａ側に移動する。

同様に反時計方向に90度ずつ２回回転して、初めシアン
用現像器12Cが位置していた下方に移動すると、マゼン
タ用現像器12Mは、倒立した姿勢になる。現像容器12内
の現像剤は、第６図に示されるように、第１、第２の搬
送手段24、23および現像スリーブ21の回転によって、隔
壁14両端の開口25、26を通して撹拌室Ａおよび現像室Ｂ
の間を受け渡し、循環されているが、上記マゼンタ用現
像器12Mの如く、現像器12Mが倒立した姿勢にある場合、
隔壁14両端部の開口25、26の箇所においては、撹拌室Ａ
側の現像剤が重力とスリーブ21内のマグネットロールの
磁力の作用を受けて、スリーブ21へ引き付けられ、そこ
で滞留し易くなる。特にスリーブ21から撹拌室Ａへ現像
剤を受け渡す、即ち現像に使用された現像剤をスリーブ
21から回収して撹拌室Ａへ受け渡し、トナー補給、撹
拌、混合させるための開口26の近辺においては、スリー
ブ21内のマグネットロールの磁力作用によって、上記の
現像剤の滞留が大きくなる傾向がある。

また現像装置11が回転して各色の現像を行なっていくこ
とにより、現像器12内の現像剤に回転作用による遠心力
が働き、特に現像剤返し５、隔壁14およびスリーブ21に
囲まれた部分では、第１搬送手段24でスリーブ21長手方
向に搬送されながらもスリーブ21に押し付けられること
により、現像剤が凝集し易くなっていく。

このため現像剤の循環性が低下し、現像剤への規制力が
増加して、現像剤の寿命が短かく、寿命を延すことが難
かしかった。また特に低湿下の環境では、トナーのチャ
ージアップが加速され、第３図のグラフ中に×印で示す
ように、画像の大きな濃度低下を引き起こしていた。

従って、本発明は、上述の現状に鑑み、現像室内におけ
る現像剤への過剰な凝集を抑えて、現像剤の循環性を向
上すると共に、少量トナー消費時や低湿時におけるトナ
ーのチャージアップを抑え、更に現像幅方向で現像剤の
トナー濃度の差を減少し、濃度差のない現像画像を得る
ことを可能とした現像装置を提供することを目的とす
る。

課題を解決するための手段この目的は、以下に述べる本発明の構成によって完全に
達成することができる。すなわち、本発明は、複数の現
像器を支持する現像ユニットの回転により現像器の姿勢
が変化する現像装置において、上記現像器は、第１の現
像剤搬送手段と、この第１の現像剤搬送手段と略反対方
向に現像剤を搬送する第２の現像剤搬送手段と、第１と
第２の現像剤搬送手段間において現像室と撹拌室とを区
画する隔壁部材とを有し、この隔壁部材は、第１と第２
の現像剤搬送手段の両端位置に設けられた開口と、第１
と第２の現像剤搬送手段よりも上方に設けられた開口を
有することを特徴とする現像装置である。

実施例以下、本発明の実施例を詳細に説明する。

実施例１第１図は、本発明の現像装置の一実施例を示す縦断面
図、第２図は、同じく上方から見た水平断面図である。
本現像装置は、現像容器２内を撹拌室Ａと現像室Ｂとに
区画する隔壁14の両端の開口25、26とは別に更に開口８
を設けたことが特徴である。その他の構成は第５〜６図
に示した従来の現像器12と基本的に同じで、第１〜２図
において第５〜６図に付した符号同一の符号は同一の部
材を示す。

現像室Ｂ内にその長手方向に設けられた現像スリーブ21
は、現像室Ｂの開口に一側を臨ませて像担持体10と対向
している。現像スリーブ21は公知の非磁性材料で構成さ
れ、現像動作時には図の矢印方向に回転する。現像スリ
ーブ21内には、磁界発生手段であるマグネットロール３
が不動に設置され、このマグネットロール３は、現像磁
極N₂と、２成分現像剤４を搬送する磁極S₁およびS₂と、
スリーブ21上の現像剤４の厚みを規制する磁極N₁と、現
像スリーブ21に現像剤４を汲み上げる磁極S₃とを有して
おり、上記磁極S₂、S₃により現像に使用して回収された
現像剤４をスリーブ21から剥ぎ取る反揆作用を与えてい
る。

現像室Ｂ内下部には、隔壁14の開口25から開口26方向へ
位置方向に現像剤４を搬送する第１搬送手段24が設けら
れ、また現像室Ｂ内上方には、現像剤返し５および現像
剤規制部材９が設けられる。

現像剤規制部材９は、SUSステンレス、アルミニウムな
どの公知の磁性材料で作成され、現像室Ｂ内に現像スリ
ーブ21の上方にこれと所定の隙間を設けて取り付けられ
ており、現像スリーブ21内マグネットロール３の規制磁
極N₁と協働して、現像スリーブ21に付着して像担持体10
との現像部へと搬送される現像剤４の量、具体的には現
像剤４の高さを規制している。

撹拌室Ａ内下部には、第１の現像剤搬送手段24とは反対
方向に現像剤４を搬送する第２の現像剤搬送手段23が設
けられ、撹拌室Ａの上方側壁には、トナー補給口13が設
けられている。このトナー補給口13を経て、消費された
トナーに見合った量のトナーが撹拌室Ａ内に落下、補給
される。

本発明では、上述したように、撹拌室Ａと現像室Ｂとを
区画する隔壁14に、両端の開口25、26とは別に開口８が
更に設けられる。この開口８は、第１図に示すように、
第１及び第２の現像剤搬送手段24及び23よりも上方の位
置おいて、第２図に示すように、隔壁14両端の開口25、
26の間で現像幅の方向（現像ロール21の長手方向）に細
長く伸びている。本実施例では、隔壁14の開口８上下の
隔壁部14a下端、14b上端が水平方向に間隔を開け、開口
８は水平面内に設けられている。

本実施例では、２成分現像剤４は、トナーとして非磁性
トナーを用いた平均体積粒径８μｍのものを使用した。

このような体積粒径は、次のような測定方法で求めた。
すなわち、測定装置としてコールターカウンターTA−II
型（コールター社製）を用い、個数平均分布、体積平均
分布を出力するインターフェイス（日本科学機械社製）
およびCX−１パーソナルコンピュータ（キャノン製）を
接続して使用した。

電解液として、１級塩化ナトリウムを用いて１％Nacl水
溶液を調製した。この電解液100〜150ml中に分散剤とし
て界面活性剤、好ましくはアルチルベンゼンスルホン酸
塩を0.1〜5ml加え、更に測定試料を0.5〜50mg加えた。
試料を懸濁した電解液は、超音波分散器で約１〜３分間
分散処理して、測定に供した。

前記コールターカウンターTA−II型により、100μｍア
パチャーを用いて２〜40μｍの粒子の粒度分布を測定し
て、体積平均分布を求めた。そしてその体積平均分布か
ら体積平均粒子径を求めた。

次に、本実施例の現像装置の作用について説明する。

第２図において、トナー補給口13からトナーが撹拌室Ａ
へ落下、補給されると、補給されたトナーは、撹拌室Ａ
内下部の第２搬送手段23により現像剤４と撹拌さ、混合
しながら、左から右へと矢印方向に搬送され、そして隔
壁の14の開口25を介して現像室Ｂへ受け渡される。現像
室Ｂでは、第１搬送手段24が受け渡された現像剤４を現
像スリーブ21に供給しつつ、右から左へと搬送する。

現像スリーブ21に供給された現像剤４は、現像スリーブ
21の回転に伴ない上方に移動し、現像剤規制部材９によ
り規制され、現像スリーブ21上に規定の厚さの現像剤４
の薄層が形成される。残りの現像剤４は、現像スリーブ
４の回転、現像剤規制部材９および現像剤返し５の作用
により、現像室Ｂ内を矢印Ｃ方向に循環する。

現像スリーブ21上の現像剤４は、像担持体10との現像部
と搬送され、そこで現像バイアス等の作用によりトナー
が飛翔して、像担持体10上の潜像を現像し消費される。
現像が終了した残余の現像剤４は、そのまま現像スリー
ブ21の回転に伴なって現像器２内へ回収される。

このとき本現像装置が、第４図に示す回転現像装置11の
現像器12として使用される場合、前述したように回転現
像装置11の現像ユニットの回転により遠心力が働き、現
像室Ｂ内の現像剤が押圧されて凝集しようとするが、隔
壁14に開口８を設けてあるため、現像室Ｂ内の現像剤４
が開口８を通って撹拌室Ａに排出される。

このため現像室Ｂでの現像剤４の凝集、規制力を軽減す
ることができる。また現像剤４の循環速度が上がり、現
像室Ａ内で例えば現像幅に対して奥側の開口26側にトナ
濃度が高い現像剤が、手前側の開口25側にトナー濃度が
低下した現像剤が偏在することもなく、画像上、奥側が
濃く、手前側が薄くなる問題を解消できる。更にトナー
を大量消費するベタ現象においても、トナーの供給を十
分に行なわせることができ、逆にトナー消費量の少ない
現像を繰り返しても、トナーのチャージアップを減少さ
せることができる。

第３図に、本実施例１の現像装置を用いた場合の現像画
像の濃度変化を示す。

使用条件は下記の通りである。

像担持体10:OPCドラム80mmφ 現像スリーブ21:32mmφ、像担持体とは逆方向の回転、2
80mm/sec、スリーブ内マグネットロール５極現像剤規制部材9:SUS製、スリーブ・ブレード間隙80μ
ｍ搬送手段23:スクリュー軸、外径20mmφ、15mmピッチ、3
60rpm 搬送手段24:スクリュー軸、外径20mmφ、20mmピッチ、3
60rpm 開口８の幅方向長さ:4mm スリーブ・像担持体間:500μｍ第３図に示されるように、本実施例１の現像装置によれ
ば、画像濃度の減少は、現像枚数が増大しても非常に少
なく、従来例の現像装置の場合と比べ大幅に改善されて
いる。

第７図は、本発明の現像装置の他の実施例を示す縦断面
図である。本現像装置では、現像容器２の撹拌室Ａ上方
に供給用トナーを収容したホッパ７を設け、現像室Ｂの
上方に第３の搬送手段６を設け、また隔壁14に鉛直面内
に位置した開口８を設けた点が、第１〜２図に示した現
像装置と異なる。本現像装置のその他の構成は基本的に
同じで、第７図において第１〜２図に付した符号と同一
の符号は同一の部材を示す。

本実施例では、現像スリーブ３の外径は20mmφであり、
スリーブ周速200mm/secで像担持体（図示せず）と順方
向に回転駆動される。現像スリーブ21内マグネットロー
ル３は、S₁極が現像極で900ガウス、N₁極が規制極で750
ガウス、N₂極が搬送極で600ガウス、S₂極が汲み上げ極
で700ガウスである。第１、第２、第３搬送手段24、23
および６はスクリュー軸で、それぞれ外径12mmφ、回転
数320rpm、ピッチ20mm;外径12mmφ、回転数250rpm、ピ
ッチ10mm;外径10mmφ、回転数170rpm、ピッチ5mmとされ
る。第３搬送手段６は、現像実Ｂ内上方で第１搬送手段
24とは反対方向に現像剤４を搬送する。

本実施例の現像装置によっても、現像室Ｂ内の現像剤４
に遠心力が働いたときに、隔壁14に設けた開口８を通っ
て現像剤４が撹拌室Ａに搬出されるので、現像室Ｂでの
現像剤４の凝集、規制力を軽減することができ、また現
像剤４の循環速度が上がり、画像上、奥側が濃く、手前
側が薄くなる問題を解消できるなど、実施例１の現像装
置と同様、優れた効果を奏する。

先の第３図に、本実施例２の現像装置を用いた場合の現
像画像の濃度変化を併せて示す。第３図に示されるよう
に、本実施例２の現像装置によれば、実施例１のときと
同様、画像濃度の減少は現像枚数が増大しても非常に少
なく、従来例の現像装置の場合と比べ大幅に改善されて
いる。

発明の効果以上説明したように、本発明の現像装置によれば、現像
室内における現像剤への過剰な凝集を抑えて、現像剤の
循環性を向上すると共に、少量トナー消費時や低湿時に
おけるトナーのチャージアップを抑え、更に現像幅方向
で現像剤のトナー濃度の差を減少し、濃度差のない現像
画像を得ることを可能とする。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の現像装置の一実施例を示す縦断面図
である。第２図は、同じく上方から見た水平断面図である。第３図は、本発明および従来の現像装置による現像画像
の濃度変化を示すグラフである。第４図は、従来の回転現像装置を示す概略構成図であ
る。第５図は、第４図の回転現像装置に設けられた従来の現
像器を示す縦断面図である。第６図は、同じく上方から見た水平断面図である。第７図は、本発明の現像装置の他の実施例を示す縦断面
図である。 2:現像容器 3:マグネットロール 5:現像剤返し８、25、26:開口 9:現像剤規制部材 11:回転現像装置 12:現像器 14:隔壁 21:現像スリーブ６、23、24:搬送手段

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の現像器を支持する現像ユニットの回
転により現像器の姿勢が変化する現像装置において、上
記現像器は、第１の現像剤搬送手段と、この第１の現像
剤搬送手段と略反対方向に現像剤を搬送する第２の現像
剤搬送手段と、第１と第２の現像剤搬送手段間において
現像室と撹拌室とを区画する隔壁部材とを有し、この隔
壁部材は、第１と第２の現像剤搬送手段の両端位置に設
けられた開口と、第１と第２の現像剤搬送手段よりも上
方に設けられた開口を有することを特徴とする現像装
置。