JPH0822180A - 現像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 ２成分現像剤のトナー濃度を容易に正確に求
めて一定に維持することができ、また上向きの像形成体
面に対して好適に用いられて、ベルト状の像形成体を用
いるカラー画像形成装置をコンパクトに構成できる現像
装置の提供。 【構成】 撹拌部材６と現像剤供給部材３を有する撹拌
室と現像剤供給室とが、掻き取り部材５とそれに連なる
半仕切り壁９とで、２成分現像剤が撹拌室から仕切り壁
を超えて現像剤供給室内に落下するように仕切られてい
て、現像剤供給室の装置壁と半仕切り壁９の間隙が撹拌
室の半仕切り壁と装置壁の間隙に比較して狭く設定され
ており、その狭い現像剤供給室の間隙に現像剤のレベル
センサ１０が設けられている現像装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子写真複写機やファ
クシミリ装置などの電子写真式画像形成装置に用いられ
る現像装置に関し、特にトナー粒子と磁性キャリア粒子
の混合した２成分現像剤を用いる現像装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子写真式画像形成装置においては、磁
性キャリアとトナーとからなる２成分現像剤を用いた現
像装置が用いられている。この現像装置は、相対的に回
転する非磁性ローラと内部の周面に複数の磁極を周方向
に配設した磁石体とからなる現像ローラが表面に２成分
現像剤を付着させて搬送し、対向している像形成体面の
潜像に２成分現像剤からトナーを移行させるものであ
り、２成分現像剤のトナー濃度制御を必要とするに拘わ
らず、トナーの摩擦帯電制御が比較的容易で、トナー粒
子の凝集が起こりにくく、トナーに磁性体を含有させな
いか、させても極少量であるから、鮮明な色トナーを用
いることができてカラー画像形成装置に好適である等の
理由により、多く用いられている。

【０００３】上述の現像装置における従来の２成分現像
剤のトナー濃度制御は、現像装置内の２成分現像剤の通
路に現像剤のトナー濃度変化を求めるセンサを設けて、
そのセンサの出力情報に基いてトナー補給部材を駆動し
トナー貯蔵部からトナーを撹拌室に補給する方法、また
は像形成体に標準濃度パッチの潜像を形成して現像し、
その現像濃度を光学濃度センサで求めて、その情報に基
き同様にトナー補給部材を駆動してトナーを補給する方
法によって行われている。しかし、トナー濃度センサに
よる方法は、測定トナー濃度情報にセンサを通る現像剤
の密度変化の影響や２成分現像剤のトナー濃度のばらつ
きが入るために、４〜10重量％と言った２成分現像剤の
トナー濃度を一定に制御するのに十分な精度で求めるの
が困難であり、また光学センサによる方法は、測定現像
濃度情報に潜像形成条件や現像条件等が影響するから、
これもトナー濃度を一定に制御するのに十分な精度で求
めることが困難である。したがって、これらのトナー濃
度制御方法を用いた現像装置は、２成分現像剤のトナー
濃度を精度よく一定に維持するのが難しいと言う問題が
ある。

【０００４】また従来の２成分現像剤を用いる横型現像
装置は、現像ローラの側方に現像剤供給部材と、さらに
その側方に撹拌部材とが有って、現像ローラの現像剤供
給部材より手前側の表面に掻き取り部材が当接し、現像
剤供給部材より先の表面に層厚規制部材が対向して、現
像剤供給部材が掻き取り部材によって現像ローラから剥
がされた現像剤を撹拌部材側に送ると共に撹拌部材側か
ら送られた２成分現像剤を現像剤供給部材を介して現像
ローラ表面に供給する構成の装置である。このような横
型現像装置は水平に張設されたベルト状の像形成体面に
対して現像するのには不適当な構成である。水平のベル
ト状像形成体面の回動方向に３〜４台の現像装置を配設
して像形成体面に３〜４色のトナー像を合成したカラー
画像を形成する画像形成装置に用いた場合、装置をコン
パクトに構成するために、縦型の現像装置が望ましい。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述の現像
装置の問題を解消するためになされたものであり、２成
分現像剤のトナー濃度を容易に正確に求めて一定に維持
することができ、また上向きの像形成体面に対して好適
に用いられて、特にベルト状の像形成体を用いるカラー
画像形成装置をコンパクトに構成できる現像装置の提供
を目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、表面にトナー
と磁性キャリアの混合した２成分現像剤を付着させて搬
送する現像ローラと、現像ローラに前記現像剤を供給す
る現像剤供給部材と、現像ローラが搬送する現像剤の層
厚を規制する層厚規制部材と、現像ローラの表面から現
像剤を剥がす掻き取り部材と、現像ローラから剥がされ
た現像剤にトナー貯蔵部のトナーを補給するトナー補給
部材と、トナーを補給された２成分現像剤を撹拌する撹
拌部材とを有する現像装置において、撹拌部材と現像剤
供給部材を有する撹拌室と現像剤供給室とが、掻き取り
部材とそれに連なる半仕切り壁とで、２成分現像剤が撹
拌室から仕切り壁を超えて現像剤供給室内に落下するよ
うに仕切られていて、現像剤供給室の装置壁と半仕切り
壁の間隙が撹拌室の半仕切り壁と装置壁の間隙に比較し
て狭く設定されており、その狭い現像剤供給室の間隙に
現像剤のレベルセンサが設けられていることを特徴とす
る現像装置にあり、この構成によって前記目的を達成す
る。

【０００７】

【作用】すなわち、本発明の現像装置においては、撹拌
室側は現像剤のトナー濃度に拘わらず常に半仕切り壁の
高さまで一定量の現像剤が満たされていて、現像剤供給
室の狭い間隙の現像剤レベルが２成分現像剤の消費され
ない一定量のキャリアに対する消費されることで変化す
るトナー量、すなわちトナー濃度の変化に応じて敏感に
変化するから、現像剤供給室の狭い間隙に設けた現像剤
レベルのセンサが一定レベルを検出するように、レベル
センサの検出情報に基いてトナー補給部材を駆動してト
ナー貯蔵部から撹拌室にトナーを補給することにより、
極めて高い精度でトナー濃度を一定に保つことができ
る。このレベルセンサとしては、透磁率検知、反射また
は透過光量検知、誘起電圧検知方式を用いたものが使用
できる。

【０００８】また本発明の現像装置は、現像ローラの上
方に撹拌室が、さらにその上方にトナー補給部材とトナ
ー貯蔵部とがあって、現像ローラと撹拌室の側方に狭い
間隙の現像剤供給室があり、そして現像剤供給室と撹拌
室の並び方向の幅が比較的狭い縦型であるから、上向き
の像形成体面に対して好適に用いられ、特にベルト状の
像形成体にカラー画像を形成する画像形成装置では像形
成体の上向き面に対してその面の移動方向に並べて３〜
４台の現像装置を同じ状態で設けことができ装置をコン
パクトに構成できる。

【０００９】

【実施例】以下、本発明を図示例によって説明する。

【００１０】図１は本発明の現像装置の例を示す概要断
面図、図２は本発明の現像装置を用いたカラー画像形成
装置の例を示す概要断面図である。

【００１１】図１において、１は現像装置の装置枠、２
は相対的に回転するステンレス、アルミニウム等の非磁
性材料からなる非磁性スリーブ２ａと内部の周面に複数
の磁極を周方向に配設した磁石体２ｂとからなってい
て、最も下方位置を占め、非磁性スリーブ２ａの表面に
２成分現像剤を付着させて矢印方向に搬送する現像ロー
ラである。非磁性スリーブ２ａは、表面がＪＩＳのＲ₂
値で0.1〜10μm、特に0.5〜５μmの範囲の粗面に仕上げ
られていることが良好に現像剤を搬送する上で好まし
く、また現像に際して不図示の現像バイアス電源によっ
て直流もしくは交流または直流と交流の重畳した電圧の
現像バイアスを印加される。

【００１２】図示例の現像ローラ２は、非磁性スリーブ
２ａが矢印方向に回転し、磁石体２ｂが静止して現像剤
を搬送するものであるが、これに限らず、非磁性スリー
ブ２ａが静止して、磁石体２ｂが矢印と反対方向に回転
するものでも、非磁性スリーブ２ａも磁石体２ｂもそれ
ぞれ上述の方向に回転するものでもよい。

【００１３】３は現像ローラ２の側方に有って矢印方向
または反対方向に回転し現像ローラ２に現像剤を供給す
る現像剤供給部材である。ローラ状の現像剤供給部材３
は、現像剤のトナー濃度の測定精度に影響するから現像
剤供給部材３の有る現像剤供給室の現像剤表面を波立た
せないように、且つ、現像ローラ２への現像剤の均一供
給を行うために、スポンジ表層を有するスポンジローラ
であることが好ましい。しかしそれに限定されるもので
はなく、磁石ローラを用いることもできる。

【００１４】４は現像剤供給ローラ３が現像ローラ２に
対向している位置と現像ローラ２の最下部位置の間で現
像ローラ２の表面に対向して現像ローラ２が搬送する現
像剤の層厚を規制する層厚規制部材、５は現像ローラ２
の上部で表面に当接して、現像ローラ２の最下部の現像
域を通過してきた現像剤を現像ローラ２から剥がす掻き
取り部材である。掻き取り部材５の当接位置に対向して
いる磁石体２ｂの磁極は同極を並置して置き現像剤が剥
がれ易くしている。

【００１５】６は現像ローラ２の上方に有って掻き取り
部材５で現像ローラ２から剥がされた現像剤とさらに上
方のトナー貯蔵部７からトナー補給部材８によって落と
されて来たトナーとを撹拌混合するとともに、トナーを
摩擦帯電させる撹拌部材である。撹拌部材６の有る撹拌
室は、掻き取り部材５とそれを取り付けて上方に延在す
る半仕切り壁９とによって、現像剤供給ローラ３の有る
現像剤供給室と仕切られている。撹拌部材６は、現像剤
の混合撹拌や摩擦帯電を良く行って、しかも現像剤のト
ナー濃度の測定精度に影響するから撹拌室の現像剤量を
変動させないように、回転軸に楕円板を複数斜めに取り
付けた回転撹拌軸の図示のような１個、またはさらに軸
方向の現像剤の偏在を防止するために回転方向を互いに
逆にした２個の並列からなるものが好ましい。しかし撹
拌部材６は上述の構成に限られるものではない。

【００１６】撹拌室と現像剤供給室とを仕切る半仕切り
壁９は現像剤供給室側の装置枠１と半仕切り壁９の間隙
を撹拌室側の半仕切り壁９と装置枠１の間隙に比較して
狭く設定しており、その狭い現像剤供給室の間隙部分に
現像剤の上面位置を検出するレベルセンサ10を設けてい
る。このように撹拌室の現像剤界面を形成する表面積に
対し現像剤供給室の現像剤界面を形成する表面積を狭く
することにより、トナー濃度の変化による現像剤容量変
化に対する現像剤供給室の現像剤界面の変化を大きくす
ることができるので、より高精度なトナー濃度制御がで
きるのである。この表面積比は大きい程トナー濃度の検
知能力が増加するが、大き過ぎると現像剤供給室の現像
剤の容量が低下することから、２〜６位の値が好まし
い。

【００１７】レベルセンサ10には、ピエゾ発振子が検出
精度に優れるので好ましく用いられるが、これに限らず
先にも触れたように、現像剤中の磁性キャリアによるイ
ンダクタンス変化、電極間の現像剤による電気容量変
化、あるいは現像剤による反射率や透過率の変化等、現
像剤の有無によって出力信号が変化して現像剤の上面位
置の変化を検知し得るものであれば用いることができ
る。また図示例ではレベルセンサ10を装置枠１に設けて
いるが、半仕切り壁９に設けてもよい。

【００１８】この現像装置には、所定のトナー濃度の２
成分現像剤が撹拌室側から半仕切り壁９を超えて現像剤
供給室側に落下する定常運転状態で、現像剤供給室の現
像剤の上面がレベルセンサ10によって検出される量装填
される。それによってレベルセンサ10は現像が行われト
ナーが消費されてそれに応じ現像剤供給室の現像剤の上
面が低下したことを検出するから、レベルセンサ10の検
出情報に基いてトナー補給部材８の駆動を制御し現像剤
供給室の現像剤上面が一定の位置にあるようにトナー補
給することで２成分現像剤のトナー濃度を従来の現像装
置では得られない高い精度で一定に維持することができ
る。

【００１９】先に述べたように、本発明の現像装置にお
ける２成分現像剤のトナー濃度の測定方法は原理的に磁
性キャリアが消費されないことを前提にした方法であ
る。したがって磁性キャリアは、現像剤が層厚規制部材
４の位置から掻き取り部材５の位置まで搬送される間現
像ローラ２の磁石体２ｂの磁力によって非磁性スリーブ
２ａの表面に確実に保持されていること、しかもトナー
を保持して像形成体の潜像には十分にトナーを移行させ
ることを要求される。この要求を満たすためには、磁性
キャリアが磁石体２ｂにしっかり吸着される磁性と、ト
ナーを十分に摩擦帯電させる絶縁性と、またはさらにト
ナーが離れて潜像に移行し易い形状とを有することが望
ましい。

【００２０】そこで磁性キャリアには、鉄，クロム，ニ
ッケル，コバルト等の金属、あるいはそれらの化合物や
合金、例えば、四三酸化鉄，γ-酸化第二鉄，二酸化ク
ロム，酸化マンガン，フェライト，マンガン-銅系合
金、といった強磁性体ないしは常磁性体の粒子を球形化
した球形粒子の表面にスチレン系樹脂，ビニル系樹脂，
エチレン系樹脂，ロジン変性樹脂，アクリル系樹脂，ポ
リアミド樹脂，エポキシ樹脂，フッ素樹脂，シリコン樹
脂，ポリエステル樹脂等の被覆層を設けた絶縁性球形磁
性キャリア粒子の重量平均粒径が20〜60μmで磁化の強
さが15〜70emu／ｇの粒子が好ましく用いられる。そし
てトナーにはキャリアの被覆層樹脂とは異なる熱可塑性
樹脂に着色剤を加えた従来公知の重量平均粒径が３〜10
μmの絶縁性トナーが好ましく用いられる。しかし、２
成分現像剤はこれに限定されるものではない。

【００２１】現像時不図示の現像バイアス電源によって
非磁性スリーブ２ａに印加する現像バイアスは、現像が
現像剤層で像形成体面を摺擦して像形成体面の帯電と逆
極性に帯電したトナーを像形成体面に付着させる現像
か、現像剤層を像形成体面に非接触にして像形成体面と
同極性に帯電したトナーを像形成体面に付着させる現像
かによって、それぞれ従来公知の適当な条件に設定す
る。以上のような本発明の現像装置によれば、いずれの
現像方法においても十分な現像濃度でかぶり無く現像す
ることができる。

【００２２】図２の画像形成装置において、ベルト状の
像形成体11は、回動ローラ12と従動ローラ13によって水
平方向に張設され、上向き面が張り側となるように回動
ローラ12によって矢示方向に回動される。そして安定し
ている回動ローラ12上の像形成体面に対してクリーニン
グ装置14を設け、従動ローラ13上の像形成体面に対して
転写手段を兼ねる帯電器15とレーザ書き込み手段16の像
露光入射部を設けて、続く像形成体11の上向き面に対し
てその回動方向に並べてそれぞれ例えばイエロー
（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）と言ったカラー
トナーと黒（Ｂ）トナーの２成分現像剤を装填した図１
に示したような本発明の現像装置17Ｙ，17Ｍ，17Ｃ，17
Ｂを設けている。

【００２３】このように、本発明の現像装置をベルト状
の像形成体を用いたカラー画像形成装置に用いると像形
成体周りの像形成ユニットをコンパクトに構成すること
ができ、したがって画像形成装置もコンパクトに構成で
きる。

【００２４】このカラー画像形成装置は以下のようにし
てカラー画像形成のプロセスを行う。

【００２５】画像読取装置がカラー画像データ入力部で
オリジナルカラー画像を撮像素子により走査して得たデ
ータを、画像データ処理部で演算処理して画像データと
し、これを一旦画像メモリに格納する。この画像メモリ
の画像データは、記録時に取り出されて記録部である図
２のカラー画像形成装置に入力される。それによりレー
ザ書き込み手段16は不図示の半導体レーザ等を用いたレ
ーザビーム出射手段が出射した例えばＹ成分像について
のレーザビームをモータ16ａにより回転されるポリゴン
ミラー16ｂにより走査し、ｆθレンズ16ｃとミラー16ｄ
を介して像形成体11の像露光部に入射する。

【００２６】その前に像形成体11は回転を開始してクリ
ーニング装置14によって表面をクリーニングされ、さら
に帯電器15によって一様帯電されているので、レーザビ
ームの入射によって表面に静電像を形成する。この静電
像はＹトナーの２成分現像剤を装填した現像装置17Ｙに
より非接触反転現像法でＹトナー像に現像される。この
Ｙトナー像形成面は不作動状態におかれている現像装置
17Ｍ，17Ｃ，17Ｂ及び既に不作動状態におかれたクリー
ニング装置14の位置を通過して、次の像形成サイクルに
入る。

【００２７】即ち、像形成体11のＹトナー像形成面は帯
電器15により再び帯電され、その帯電面にレーザ書き込
み手段16は画像メモリから入力した画像データに基づい
て次の例えばＭ成分像についてのレーザビームを入射す
る。それによって形成された静電像がＭトナーの２成分
現像剤を装填した現像装置17ＭでＭトナー像に現像され
る。それによるＹ，Ｍトナー像形成面も不作動状態にお
かれている現像装置17Ｃ，17Ｂ及びクリーニング装置14
の位置を通過して、次の像形成サイクルで同様に今度は
Ｃトナー像を形成され、その結果Ｙ，Ｍ，Ｃ３色カラー
画像が形成される。

【００２８】３色カラー画像またはさらに次の像形成サ
イクルで黒トナー像を形成された４色カラー画像が、不
作動状態におかれているクリーニング装置14の位置を通
過して帯電器15の位置で、給紙カセット18から送出ロー
ラ19とレジストローラ20により送られて来た記録紙に、
帯電器15の転写器としての作用により転写される。そし
て記録紙はサクションコンベア21によって定着装置22に
送られカラー画像を定着されて機外のトレイ23上に排出
される。

【００２９】一方、記録紙を分離した像形成体面は、不
作動状態におかれている現像装置17Ｙ〜17Ｂ位置を通過
して作動状態におかれたクリーニング装置14により残留
トナーを除去され、次のカラー画像形成プロセスに備え
られる。なお、クリーニング装置14内にはクリーニング
装置14の作動中奥側に緩速で進んで入り口側に急速で戻
る往復動をして溜まった廃トナーを奥側に送り込む送り
込み部材14ａが設けられている。

【００３０】このカラー画像形成装置は、像形成体11と
その周りの現像装置17Ｙ〜17Ｂ、クリーニング装置14な
らびに帯電器15をプロセスカートリッジとして一体的に
装置本体に着脱可能に組付けていて、プロセスカートリ
ッジの着脱は装置本体の図２の右側面の扉を開放して行
われる。これに限らず、クリーニング装置14がプロセス
カートリッジとは別体で先に装置本体から取り出され、
プロセスカートリッジのあとから装置本体に装着される
ものでも、現像装置17Ｙ〜17Ｂが装置本体の情報にプロ
セスカートリッジから取り出し得るものでもよい。

【００３１】

【発明の効果】本発明の現像装置は、２成分現像剤のト
ナー濃度を容易に正確に求めて一定に維持することがで
き、また上向きの像形成体面に対して好適に用いられ
て、ベルト状の像形成体を用いるカラー画像形成装置を
コンパクトに構成できると言う顕著な効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の現像装置の例を示す概要断面図であ
る。

【図２】本発明の現像装置を用いたカラー画像形成装置
の例を示す概要断面図である。

【符号の説明】

１ 装置枠 ２ 現像ローラ ２ａ 非磁性スリーブ ２ｂ 磁石体 ３ 現像剤供給部材 ４ 層厚規制部材 ５ 掻き取り部材 ６ 撹拌部材 ７ トナー貯蔵部 ８ トナー補給部材 ９ 半仕切り壁 10 レベルセンサ 11 像形成体 14 クリーニング装置 15 帯電器 16 レーザ書き込み手段 17Ｙ，17Ｍ，17Ｃ，17Ｂ 現像装置 18 給紙カセット 22 定着装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０３Ｇ 15/09 Ａ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 表面にトナーと磁性キャリアの混合した
   ２成分現像剤を付着させて搬送する現像ローラと、現像
   ローラに前記現像剤を供給する現像剤供給部材と、現像
   ローラが搬送する現像剤の層厚を規制する層厚規制部材
   と、現像ローラの表面から現像剤を剥がす掻き取り部材
   と、現像ローラから剥がされた現像剤にトナー貯蔵部の
   トナーを補給するトナー補給部材と、トナーを補給され
   た２成分現像剤を撹拌する撹拌部材とを有する現像装置
   において、撹拌部材と現像剤供給部材を有する撹拌室と
   現像剤供給室とが、掻き取り部材とそれに連なる半仕切
   り壁とで、２成分現像剤が撹拌室から仕切り壁を超えて
   現像剤供給室内に落下するように仕切られていて、現像
   剤供給室の装置壁と半仕切り壁の間隙が撹拌室の半仕切
   り壁と装置壁の間隙に比較して狭く設定されており、そ
   の狭い現像剤供給室の間隙に現像剤のレベルセンサが設
   けられていることを特徴とする現像装置。
2. 【請求項２】 前記現像剤供給部材がスポンジ表層を有
   するスポンジローラであり、前記現像ローラが相対的に
   回転する非磁性ローラと内部の周面に複数の磁極を周方
   向に配設した磁石体とからなる請求項１に記載の現像措
   置。
3. 【請求項３】 前記撹拌部材が回転軸に複数の楕円板を
   傾斜して取り付けた回転撹拌軸である請求項１または請
   求項２に記載の現像装置。