JPH1063073A

JPH1063073A - 電子写真現像装置

Info

Publication number: JPH1063073A
Application number: JP8214784A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiko Sato; 和彦佐藤
Original assignee: Konica Minolta Inc
Current assignee: Konica Minolta Inc
Priority date: 1996-08-14
Filing date: 1996-08-14
Publication date: 1998-03-06

Abstract

(57)【要約】【課題】小型化したにも拘わらず補給された補給トナ
ーの撹拌性を向上し、ランニングによる現像不足やトナ
ー飛散を解消することができ、濃度を一定化して安定し
た調和のとれた電子写真現像装置を提供することにあ
る。【解決手段】現像剤が撹拌スクリュウ１４５，１４６
を回転することにより撹拌、搬送された後、マグネット
ローラ１４２の外周面を非磁性材料からなる現像スリー
ブ１４１の周面に供給され、現像スリーブ１４１の回転
によって穂立ちした現像剤が像担持体１０と接触しない
状態で現像域に運ばれ該現像剤中のトナーは穂立ちのキ
ャリアと分離されて像担持体１０上の潜像をトナー粒子
で顕像化する電子写真現像装置で、撹拌スクリュウ１４
５，１４６の回転数Ｎを撹拌スクリュウ１４５，１４６
の外径Ｄとすれば、Ｄ^-1/2の５倍〜９０倍とし、かつ、
撹拌スクリュウ１４５，１４６の羽根のピッチｐを撹拌
スクリュウ１４５，１４６の外径Ｄの０．７倍〜１．２
倍とした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真プロセス
で使用する電子写真現像装置に関し、特に、電子写真現
像装置の撹拌スクリュウの改良及び撹拌条件に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子写真プロセスでカラー画像を形成す
るものとして、像担持体上で多色重ね合わせを行い、像
担持体から転写材へ一括転写するシステム、いわゆるＫ
ＮＣシステムがある。このプロセスにおいては、２色目
の現像時にすでに形成されている１色目の画像を乱さな
いために現像剤を像担持体に接触させずに交流バイアス
を印加する非接触現像方式が提案されている。

【０００３】非接触現像方式は像担持体と現像剤とが非
接触状態で現像することから、接触状態で現像する方式
のように像担持体とトナーのファンデルワールス力の助
けを借りてトナー付着量の安定性を確保して現像するこ
とはできない。そのため、現像に関わる他の多くの因子
を細かく最適化し厳選された条件を選択しなければ安定
した画像を得ることができない。

【０００４】何故ならば、非接触現像方式においては、
像担持体と現像スリーブが近接し、他の位置に比べて相
対的に現像剤穂立ちが像担持体側に近接した一部分の領
域だけで、トナーが像担持体へ飛翔可能な現像域とな
る。像担持体および現像スリーブは円筒上の形状をなし
ているため、現像が実質的に行われる現像域での微視的
な条件を一定にして現像を行うことは困難である。ここ
でいう、微視的な条件とは、現像域内の特定のトナーの
現像に関与する様々な因子を指し、直流現像電界、交流
電界、着目しているトナー１個１個の帯電量、粒径、ト
ナーとキャリアの静電的あるいは非静電的付着力、トナ
ーの飛翔経路など現像にかかわる条件すべてを指す。こ
の微視的な条件を一定として現像を行わないと厳選され
た最適化条件を選択することができない。

【０００５】このような厳選された最適条件を実現する
試みとしては、トナー帯電量を安定させるために、現像
スリーブの外周面上に保持したキャリアとトナーとの混
合物である現像剤を周方向に搬送し、現像スリーブと像
担持体との対抗する現像域で像担持体表面に形成した静
電潜像を顕像化するものがある。現像スリーブの背面か
ら供給される現像剤は十分に摩擦帯電している必要があ
る。複写速度の高速化が要求される昨今、単位時間当た
りのトナー消費量が増大するために急速にトナーを補給
するとともに短時間で現像剤を十分に混合、撹拌して安
定した画像濃度を得るための帯電量（μＣ／ｇ）にしな
ければならない。

【０００６】電子写真現像装置は、現像スリーブの背面
に現像剤搬送通路を形成し、かかる搬送路中に撹拌スク
リュウを配設し、斯かる撹拌スクリュウでキャリアとト
ナーを混合、撹拌しながら搬送することにより、安定し
た画像濃度を得るに適した帯電量（μＣ／ｇ）としてい
る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、撹拌ス
クリュウの羽根部によって一旦掬い上げられた現像剤が
そのままの状態で軸方向に搬送されたり、静電気力およ
び粒子間力等によって現像剤が羽根部に付着保持された
ままになったりするので、現像剤が十分に撹拌されずに
十分な帯電量をトナーに付与できないことがあった。

【０００８】画像形成装置を小型化するため、電子写真
現像装置を小型化する必要がある。特に、複数の電子写
真現像装置を配置する画像形成装置は、小径の像担持体
を達成するためにも電子写真現像装置の小型化が必要で
ある。電子写真現像装置を小型化することによって、電
子写真現像装置内の現像剤を撹拌する撹拌スクリュウの
収納スペースや、撹拌可能な現像剤搬送距離が少なくな
り、従来の撹拌スクリュウでは撹拌不足を引き起こし、
現像剤の撹拌、混合が不充分なため均一なトナー濃度に
ならず、現像処理中に現像性不足を発生したり、トナー
飛散を引き起こす。

【０００９】本発明の目的は、上記技術的課題に鑑み、
小型化したにも拘わらず補給された補給トナーの撹拌性
を向上し、ランニングによる現像不足やトナー飛散を解
消することができ、濃度を一定化して安定できる調和の
とれた電子写真現像装置を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】前記目的は、以下の構成
により達成される。

【００１１】現像剤を劣化させることなく撹拌、搬送し
て現像スリーブ表面まで搬送することは安定な画像を得
るために重要な条件である。

【００１２】（１）現像剤が撹拌スクリュウの回転に
より撹拌、搬送された後、現像スリーブの周面に供給さ
れる電子写真現像装置であって、前記撹拌スクリュウの
羽根のピッチｐを撹拌スクリュウの外径Ｄの０．７倍〜
１．２倍としたことを特徴とする電子写真現像装置。上
記構成を備えることにより、撹拌スクリュウの羽根のピ
ッチｐを外径に対して適切な値に設定することにより、
電子写真現像装置内でスクリュウ上部の現像剤が滞留す
ることや撹拌不足が解消される。

【００１３】（２）現像剤が撹拌スクリュウの回転に
より撹拌、搬送された後、現像スリーブの周面に供給さ
れる電子写真現像装置であって、前記撹拌スクリュウの
回転数Ｎを前記撹拌スクリュウの外径Ｄとして、Ｄ^-1/2
の５倍〜９０倍とすることを特徴とする電子写真現像装
置。上記のように前記撹拌スクリュウの回転数Ｎを外径
に対して適切な値に設定することにより、撹拌による現
像剤の劣化や撹拌不足を解消することができる。

【００１４】（３）現像剤が撹拌スクリュウの回転に
より撹拌、搬送された後、現像スリーブの周面に供給さ
れる電子写真現像装置であって、前記撹拌スクリュウの
回転数Ｎを前記撹拌スクリュウの外径Ｄとすれば、Ｄ
^-1/2の５倍〜９０倍とし、かつ、前記撹拌スクリュウの
羽根のピッチｐを撹拌スクリュウの外径Ｄの０．７倍〜
１．２倍としたことを特徴とする電子写真現像装置。上
記構成を備えることにより、小型化して撹拌スクリュウ
の収納スペースや現像剤の搬送距離が短くなっても従来
のように撹拌不足とこれによる濃度不足やトナー飛散を
引き起こすこともない。

【００１５】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態の説明に先立
って、ＫＮＣプロセスを図１に即して説明する。

【００１６】本実施の形態における電子写真現像装置を
複数組搭載した画像形成装置の構成とその作用を図１の
断面構成図によって説明する。

【００１７】予め帯電器１１によって一様な電荷を像担
持体１０の周面上に付与する。走査が開始されるとレー
ザビームがインデックスセンサによって検知され、第１
の色信号により変調されたレーザビームが像担持体１０
の周面上を走査する。レーザビームによる主走査と像担
持体１０の搬送による副走査により像担持体１０の周面
上に第１の色に対応する潜像が形成されて行く。この潜
像は選択的に動作状態とされたイエローのトナーを装填
した電子写真現像装置１４Ｙにより現像されて、像担持
体１０表面にトナー像が形成される。当該トナー像は像
担持体１０表面に保持されたまま像担持体１０の周面よ
り引き離されているクリーニング装置２１のブレード２
１１の下を通過し、像担持体１０上にイエロートナー像
が形成されたまま次の画像形成サイクルに入る。

【００１８】即ち、像担持体１０は帯電器１１により再
び帯電され、次いで第２の色信号が書込制御部に入力さ
れ、前述した第１の色信号の場合と同様にして像担持体
１０表面への書込みが行われ潜像が形成される。当該潜
像は選択的に動作状態とされた第２の色としてマゼンタ
のトナーを装填した電子写真現像装置１４Ｍによって現
像される。このマゼンタのトナー像は既に形成してある
イエローのトナー像の存在下に形成される。同様にし
て、次にシアンのトナーを有する電子写真現像装置１４
Ｃで、第１，第２の色と同様に像担持体１０表面にシア
ンのトナー像を形成する。

【００１９】最後に黒色のトナーを有する電子写真現像
装置１４Ｋで前記の色と同様の処理により像担持体１０
に黒色のトナー像を重ね合わせて形成する。説明の都合
上、重ね合わせ色の現像順序をイエロー、マゼンタ、シ
アン、黒色としたが、この順序はどのようなものでもよ
いが、上記の順序が良好な画質を与える。これらの電子
写真現像装置１４Ｙ，１４Ｍ，１４Ｃ，１４Ｋの各現像
スリーブ１４１には直流とさらに交流のバイアスが印加
され、像担持体１０には非接触で現像が行われる。トナ
ーの帯電極性と像担持体１０の帯電極性を同極として現
像バイアスの直流成分を感光体非露光部電位近くに設定
し、トナーを電位低下した露光部に付着させる方式を反
転現像方式と称する。斯かる像担持体１０上に多色のト
ナー像を重ね合わせるプロセスに反転現像方式を採用す
る理由は、１色目から２色目以降への混色を防止できる
からであり、さらにトナーちりの少ない良好な画像が得
られることが挙げられる。そのため、ＫＮＣプロセスに
は反転現像方式を採用するのが望ましい。

【００２０】更に次工程では転写ローラ１９によって転
写材の裏面側に逆極性の電荷が与えられ、像担持体１０
に密着した転写材表面に像担持体１０の周面上に形成さ
れた多色のトナー像が一括して転写される。

【００２１】さらに転写電荷の除去、分離爪による剥
離、あるいは転写前より転写材を静電的力などにより吸
着させておくことにより画像の転写を受けた転写材は回
転する像担持体１０より確実に分離して、定着装置２２
に搬送され、定着ローラによって画像が固着されたのち
排紙ローラを経てトレイ上に排出される。

【００２２】図１はＫＮＣプロセスを採用する画像形成
装置の概略構成を示す断面図である。

【００２３】像担持体１０は、導電性支持体上に中間層
塗布液を塗布し、これを乾燥硬化して中間層を形成し、
その上に感光層を形成した電子写真感光体である。像担
持体１０の半径は４０ｍｍ以上にしてある。これは像担
持体１０周面にある程度以上の長さのトナー像を担持し
なければならないためである。

【００２４】なお、導電性支持体は接地してある。像担
持体１０は約７５〜１００ｍｍ／ｓｅｃの線速度で矢示
方向に回転する（−）帯電の塗布型有機感光体ＯＰＣ層
を有するドラム状の感光体であり、像担持体１０の回転
軸に位相を検出するためのエンコーダ（図示せず）を設
けてあり、エンコーダ（図示せず）は像担持体１０の位
相を示す位相信号をＣＰＵ（図示せず）に送出してい
る。

【００２５】導電性支持体としては、例えばアルミニウ
ム、ステンレススチール等の金属基体等、あるいは金属
酸化物等の導電性粉末を樹脂層に分散した導電層などが
用いられる。

【００２６】中間層は、例えば金属アルコキシド化合物
等の有機金属化合物と、シランカップリング剤を主成分
とし、溶媒に溶かして塗布液としたものを塗布、乾燥硬
化して形成する。

【００２７】ＯＰＣ層に用いるキャリア発生物質（ＣＧ
Ｍ）は、コントラストや解像度の優れた画像を形成する
ため長波長領域でも充分な分光感度をもち、かつ微少な
露光量の差にも対応して忠実に電荷を発生することが必
要である。このような諸特性を考えあわせて、ＣＧＭと
してはチタニルフタロシアニン（ＴｉＯＰｃと略するこ
とがある）が最も好適である。

【００２８】帯電器１１は例えば帯電ワイヤとして白金
線（クラッド又はアロイ）を採用したスコロトロン帯電
器、又は鋸歯電極或いはブラシ電極のいずれかをクリー
ニング装置２１と書き込み装置１３との間に配置してあ
り、潜像形成プロセスに先立ち像担持体１０を均一帯電
する。帯電量で階調再現性等の調整やカブリ防止等を行
う。

【００２９】書き込み装置１３は、画像データをレーザ
ダイオード変調回路（図示せず）に送り、変調された画
像信号により半導体レーザを発光して像担持体１０上を
ライン走査して潜像を形成するものであり、半導体レー
ザとコリメータレンズ１３２とポリゴンミラー１３１及
びｆθレンズ１３２とシリンドリカルレンズ１３３を備
え、パルス幅変調した変調信号で半導体レーザを発振さ
せ、レーザ光を所定速度で回転するポリゴンミラー１３
１で偏向させ、ｆθレンズ１３２及びシリンドリカルレ
ンズ１３３を経て反射ミラー１３４によって像担持体１
０上に疑似６００ＤＰＩ（約６２．５×８５．０μｍ）
又は６００ＤＰＩ（約４２．３×４２．３μｍ）に相当
するスポットに絞って走査するものである。

【００３０】半導体レーザはＧａＡｌＡｓ等が用いら
れ、カラートナーを順次重ね合わせることもあるので、
着色トナーによる吸収の少ない波長光による露光が好ま
しく、この場合の波長は７８０ｎｍである。ポリゴンミ
ラー１３１は、偏向光学系に相当するものであり、６面
のポリゴン面を設け、書き込み密度６００ｄｐｉに対応
した回転数で回転する。ｆθレンズ１３２は走査面の平
坦化を実現するため像面湾曲を除去するものである。シ
リンドリカルレンズ１３３は、補正光学系に相当するも
のであり、ポリゴンミラー１３１の面倒れ誤差による走
査線の羽根のピッチむらを低減する。

【００３１】以上の構成を備えることにより、書き込み
装置１３は所望の画像ドットパターンを主走査方向と副
走査方向について書き込めるようにしてある。

【００３２】また、画像１ドット内でのレーザ発光の時
間もしくは光量を画像データに合わせて変調できるよう
にしてハーフトーン画像も形成可能としている。これに
付随して、ベタ画像や白地画像の形成も所望のパターン
で形成可能である。

【００３３】転写ローラ１９は、ステンレス鋼棒からな
る軸体と、その外周にポリウレタンゴム、シリコーンゴ
ム、スチレンブタジエン共重合体エラストマー、オレフ
ィン系エラストマー等の樹脂材をセルサイズ１０〜３０
０μｍ程度の発泡タイプ若しくは連泡タイプで形成し、
更に導電性付与材としてカーボンブラック等の無機物及
び／又は有機導電剤を混合して電荷供給可能な導電性と
した弾性部材とから構成してある。弾性部材としてカー
ボンブラックを含有した発泡ポリウレタン系樹脂のルビ
セルローラ（トーヨーポリマー（株）製造）又はイオン
導電タイプローラ（住友ゴム（株）製造）若しくはイオ
ン導電タイプ（ブリジストン（株）製造）を用いた。転
写ローラ１９の電気抵抗は１０⁶Ω〜１０¹²Ωが好まし
く、さらには２×１０⁸Ω程度が好ましい。ゴム硬度は
アスカーＣスケールで硬度２５°〜５０°程度が好まし
く、更に３０°〜４０°が好ましい。弾性部材の外径は
１６ｍｍ，軸体の外径は８ｍｍである。

【００３４】分離用鋸歯状電極２０は転写プロセスの直
後に記録紙を交流コロナ又は高圧電流で除電して記録紙
の像担持体１０への静電吸着力を低減し、紙の剛性や自
重を利用して分離しやすくするもので、薄く剛性の小さ
い記録紙ほど分離が難しくなるため、記録紙種や環境を
考慮して除電量をバランスよく設定してある。更に、分
離性能を向上させるため分離時の同時露光をしてもよ
い。

【００３５】クリーニング装置２１は、ブレード等を像
担持体１０の表面に接触させることにより、像担持体１
０の表面に付着したトナー及び粉塵を掻き落として廃ト
ナーボックスに捕獲する。クリーニング装置２１は、ブ
レード２１１の圧接により残留トナーを除去・清掃す
る。ブレード２１１は感光体面のクリーニング後、直ち
に移動して像担持体１０の周面より退避する。ブレード
２１１によってクリーニング装置２１内に掻き落された
廃棄トナーは、スクリュウ２１２により排出されたの
ち、図示しない廃トナー回収容器内へ貯留される。

【００３６】定着装置２２は、熱ローラ（上ローラ）２
２１と圧着ローラ（下ローラ）２２２の加熱、加圧によ
ってトナーを溶着したのち、排紙ローラ２３を介して装
置外部の排紙トレイ２４上に排出する。

【００３７】像担持体１０周縁に図１に示すようにイエ
ロー、マゼンタ、シアン、黒色等のトナーとキャリアと
からなる二成分現像剤を装填した電子写真現像装置１４
Ｙ，１４Ｍ，１４Ｃ，１４Ｋが設けられてある。これら
の現像器１４Ｙ，１４Ｍ，１４Ｃ，１４Ｋはほぼ同じ構
成をなすから、以下、これらの現像器を代表して電子写
真現像装置１４と称して説明する。

【００３８】図２は本実施の形態における電子写真現像
装置の概略構成を示す縦断面図であり、図３は本実施の
形態における横断面図であり、図４は本実施の形態にお
ける撹拌スクリュウ１４５の正面図であり、図４（ａ）
は１重スクリュウであり、図４（ｂ）は２重スクリュウ
を示したものである。

【００３９】電子写真現像装置１４は、複数の磁石が周
面に並べられたマグネットローラ１４２の外周面に非磁
性材料からなる層を形成した現像スリーブ１４１が回転
可能に設けられ、平均粒径約８．５μmのポリエステル
系材料からなるトナーと平均粒径３０μmのフェライト
系コーティングキャリアとをトナー濃度７〜９％に調整
して得た現像剤を撹拌スクリュウ１４５，１４６を回転
することにより撹拌して所定の帯電量（Ｑ／Ｍ）に設定
した後、現像スリーブ１４１の周面に供給し穂立ち層厚
規制部材１４４によって現像剤の穂立ちの層の厚さを略
均一に規制して磁気ブラシを形成し、現像スリーブ１４
１の回転によって穂立ちした現像剤を像担持体１０と接
触しない状態で現像域に運び、該現像剤中のトナーを穂
立ちのキャリアと分離せしめて像担持体１０上の潜像に
その電荷の大きさに応じる量を飛翔させながら像担持体
１０上に形成してある潜像をトナー粒子で顕像化するも
のである。以下に各部構成を説明する。

【００４０】ハウジング１４０は、図２及び図３に示す
ようにトナーとキャリアとから成る二成分現像剤を収容
する現像槽を形成するものである。トナー補給口部１４
０ｄはハウジング１４０の上部に開口することにより、
トナーカートリッジ１５からトナー収容手段１６、トナ
ー搬送手段１７を経て補給されたトナーを受け入れて第
１の撹拌室１４０ｂに投入する。

【００４１】撹拌スクリュウ１４５と撹拌スクリュウ１
４６とは、図３に示すようにハウジング１４０の底部か
ら直立した仕切り壁１４０ａを挟んで両側に形成された
第１の撹拌室１４０ｂ及び第２の撹拌室１４０ｃ内にそ
れぞれ平行に配置されている。

【００４２】撹拌スクリュウ１４５，１４６は、スパイ
ラル状に形成された螺旋状羽根部１４５ａ，１４６ａ
と、ハウジング１４０の両側壁に設けられた軸受部材に
回転自在に支持される回転軸部１４５ｂ，１４６ｂとか
ら構成されている。なお、螺旋状羽根部１４５ａと回転
軸部１４５ｂとは、一体成型加工により形成してもよ
い。また、螺旋状羽根部１４５ａは長軸方向に複数個に
分割したものを接合して形成したものでもよい。

【００４３】撹拌スクリュウ１４５の螺旋状羽根部１４
５ａを形成する材料としては、エフライトＦＬ２０２
（日本エフテービー社製）を使用した。この他、エフラ
イトＦＬ３０２、エフライトＦＬ２０１、エフライトＦ
Ｌ３６２（何れも日本エフテービー社製）でもよい。更
に、ＡＢＳ、変性ＰＰＥ、ＰＣ、ＰＥ、ＰＥＴＰ、Ｐ
Ｆ、ＰＯＭ、ＰＳ、ＰＢＴ、ＰＰ、ＰＡ、ＰＭＭＡ、Ｐ
ＡＩ、ＰＰＳ、ＰＰＯ、ＰＡＲ、ＰＳＦ、ＰＥＳ、ＰＥ
Ｉ、ＰＯＢ、ＰＥＥＫ等の樹脂材でもよい。更にまた、
鉄合金、銅合金、ステンレス鋼、アルミニウム合金、ニ
ッケル合金などの金属でもよい。

【００４４】Ｇ２は図３に示すように撹拌スクリュウ１
４６の回転軸に駆動を伝達するギア、Ｇ３は撹拌スクリ
ュウ１４５を回転させるとともに撹拌スクリュウ１４６
の回転軸に駆動を伝達するギアである。撹拌スクリュウ
１４５，１４６は補給口、補給歯車より補給されたトナ
ーを図中前後に現像剤を循環して撹拌して成分を均一に
する。

【００４５】図４（ａ），（ｂ）に示す撹拌スクリュウ
１４５は、該撹拌スクリュウ１４５の回転により、現像
剤を螺旋状羽根部１４５ａの傾斜面によって、水平方向
分力と垂直方向分力とを加える。水平方向分力は現像剤
を撹拌スクリュウ１４５の軸方向に搬送し、垂直方向分
力は現像剤を軸直角方向に撹拌する。

【００４６】図４（ａ），（ｂ）に示す撹拌スクリュウ
１４５の螺旋状羽根部１４５ａにおいて、ｐは撹拌スク
リュウの羽根のピッチであり、Ｄは回転軸部１４５ｂの
外径である。

【００４７】本出願人は実験結果により、キャリアと現
像剤を効率よく撹拌するため撹拌スクリュウ１４５，１
４６の羽根のピッチｐを適正にすること及び撹拌スクリ
ュウ１４５，１４６の回転数を適正にする必要があるこ
とに気づいた。

【００４８】撹拌スクリュウ１４５の羽根のピッチｐが
狭くなりすぎれば、現像剤が螺旋状羽根部１４５ａ間に
埋もれて搬送はなされるが、撹拌効率が低下し、特に撹
拌スクリュウ１４５の周辺の現像剤が全く撹拌されない
ことを確認した。これに対して、撹拌スクリュウ１４５
の羽根のピッチｐが広くなり過ぎれば、十分な撹拌性能
を得ることができない。そこで、本実施の形態では、撹
拌スクリュウ１４５，１４６の羽根のピッチｐが撹拌ス
クリュウ１４５，１４６の外径Ｄと関係することを考慮
して、撹拌スクリュウ１４５，１４６の羽根のピッチｐ
を撹拌スクリュウ１４５，１４６の外径Ｄの０．７倍〜
１．２倍となるようにしてある。

【００４９】一方、撹拌スクリュウ１４５，１４６の回
転数Ｎが低くなれば、十分な撹拌性能を得ることができ
ない。これに対して撹拌スクリュウ１４５，１４６の回
転数Ｎが高くなれば、現像剤が劣化して画像のラインが
滲んだり、トナー飛散や濃度低下を生じる。本実施の形
態において、撹拌スクリュウ１４５，１４６の回転数が
撹拌スクリュウ１４５，１４６の外径Ｄと関係すること
を考慮して、撹拌スクリュウ１４５，１４６の回転数を
Ｄ^-1/2の５〜９０倍に設定してある。

【００５０】電子写真現像装置１４が、上記構成を備え
ることにより、トナーカートリッジ１５からトナー収容
手段１６、トナー搬送手段１７を経て第１の撹拌室１４
０ｂの上方のトナー補給口部１４０ｄに投入されたトナ
ーは、駆動回転する撹拌スクリュウ１４５により図示左
矢印方向に搬送され、仕切り壁１４０ａ末端の開口部１
４０ｅを通過して第２の撹拌室１４０ｃ内に送り込まれ
る。第２の撹拌室１４０ｃ内に送り込まれたトナーは、
撹拌スクリュウ１４６により図示右矢印方向に搬送さ
れ、第２の撹拌室１４０ｃ内に収容された現像剤と撹
拌、混合され、供給ローラ１４３に供給される。

【００５１】層厚規制部材１４４は磁気ブラシの高さ及
び量を規制するため設けられた非磁性体や磁性材料から
成形したものである。カバーは主として現像剤への金属
粉などの混入を防止するためのものである。

【００５２】現像スリーブ１４１は、ステンレスやアル
ミニウム等の非磁性材料から円筒状に形成し、マグネッ
トローラ１４２を内包している。なお、現像スリーブ１
４１はローラ形状でない固定磁石であってもよい。

【００５３】現像スリーブ１４１の両軸端近傍は、図３
に示すように支持部材１４７Ａ，１４７Ｂに設けたボー
ルベアリング１４８Ａ，１４８Ｂにより回転可能に支持
してある。現像スリーブ１４１の両軸端付近には、図３
に示すように突き当てコロ１４９Ａ，１４９Ｂがボール
ベアリングを介して回転可能に支持されている。複数の
磁極を有するマグネットローラ１４２の両軸端は支持部
材１４７Ａ，１４７Ｂに固定支持されている。現像スリ
ーブ１４１は、一方の軸端に固定されたギアＧ１に接続
する図示しない駆動源により駆動回転される。従って、
現像域におけるマグネットローラ１４２の極間現像用磁
石の現像スリーブ１４１面における磁力によって現像ス
リーブ１４１の表面にトナー粒子とキャリア粒子とから
なる現像剤の層即ち、磁気ブラシを形成する。当該磁気
ブラシは現像スリーブ１４１の回転によって現像スリー
ブ１４１の回転と同方向に移動し、現像域に搬送され
る。

【００５４】ここで、現像域とは現像スリーブ１４１上
の穂立ち現像剤層のトナーが像担持体１０の現像位置に
対して飛翔する領域である。静止磁界を形成するマグネ
ットローラ１４２の磁石のうち現像域を挟んで両側に配
置され現像域を規定する二つの磁石が極間現像用磁石と
なり、現像域に配置された現像域を規定する磁石が極上
現像用磁石となる。

【００５５】突き当てコロ１４９Ａ，１４９Ｂの外周面
は、図３に示すように像担持体１０の外周面両端部に接
触して、像担持体１０の表面に接触せず間隙ｄを保つ。
現像域における現像スリーブ１４１と像担持体１０との
間隙は層厚よりも大きい０．２〜１．０ｍｍとしてあ
る。

【００５６】バイアス電源は、直流電源と交流電源を保
護抵抗を介して出力する電源である。像担持体１０の感
光層表面を所定電位（Ｖ）に帯電した場合、直流電源は
所定の電圧を出力することにより反転現像時のカブリを
防止するものであり、交流電源は所定周波数（ｋＨｚ）
で所定電圧Ｖ_ppの交流電圧を出力するものであり、これ
らの電圧は直列に配設されて現像スリーブ１４１に印加
してある。

【００５７】なお、交流電源から供給される交流成分は
正弦波に限らず、矩形波や三角波等であってもよい。そ
して周波数も関係するが、電圧値は高い程トナーとキャ
リアの帯電極性が異なっているため、トナー粒子とキャ
リア粒子に印加される剥離力は強まり、現像剤の磁気ブ
ラシを振動させるようになって、トナー粒子のキャリア
粒子からの分離飛翔が行われ易くなるが、反面、かぶり
や落雷現象のような絶縁破壊が発生し易くなる。かぶり
の発生は非露光部感光体表面電位とバイアスの直流成分
の差を増加させることにより防止し、絶縁破壊は、現像
スリーブ１４１の表面を樹脂や酸化皮膜等により絶縁な
いしは半絶縁にコーティングすること、あるいは現像剤
のキャリア粒子に球形で絶縁性のキャリア粒子を用いる
こと等によって防止することができる。

【００５８】電子写真現像装置１４は、上記構成を備え
ることにより、像担持体１０は感光層を所定の表面電位
Ｖ_H（Ｖ）に帯電してあり、露光部の表面電位をＶ
_L（Ｖ）に光減衰させることにより静電潜像パターンを
形成し、現像スリーブ１４１に所定のＶ_B（Ｖ）の直流
成分と所定の周波数の交流成分Ｖ_PP（Ｖ）を印加したと
すれば、像担持体１０と現像スリーブ１４１との間に像
担持体１０に対して振動する電界が形成されることによ
り、磁気ブラシを形成するトナー粒子は振動電界により
像担持体１０と現像スリーブ１４１との間を交番移動し
ながら、像担持体１０上の潜像に向う飛翔を助けられ均
一なトナー像に顕像化する。

【００５９】図５は現像剤の帯電量の立ち上がり特性を
示したグラフである。

【００６０】図５に示したグラフはキャリアとトナーを
帯電していない状態で現像槽に入れて撹拌スクリュウ１
４５，１４６を回転することにより現像剤を撹拌、搬送
してトナーとキャリアを摩擦帯電した際の帯電量（μＣ
／ｇ）の立ち上がり特性を示してある。撹拌スクリュウ
１４５，１４６の回転数を１８０ｒｐｍで３０秒間撹拌
したものである。撹拌スクリュウの回転軸部１４５ｂの
径を６ｍｍに固定して螺旋状羽根部材を変更することに
より、スクリュウ外径Ｄとスクリュウの羽根のピッチｐ
を変化させてある。グラフにおいて、縦軸は帯電量（μ
Ｃ／ｇ）を示したものであり、横軸は撹拌スクリュウ１
４５，１４６の羽根のピッチｐ／撹拌スクリュウ１４
５，１４６の外径Ｄとの比を示したものである。環境の
温湿度は２０℃５０％である。

【００６１】グラフから撹拌スクリュウ１４５の羽根の
ピッチｐが狭くなりすぎれば、具体的にはｐ／Ｄが０．
７未満であれば、現像剤が螺旋状羽根部１４５ａ間に埋
もれて搬送されなくなり、撹拌効率が低下し、特に撹拌
スクリュウ１４５の周辺の現像剤が全く撹拌されないこ
とを確認した。これに対して、撹拌スクリュウ１４５の
羽根のピッチｐが広くなり過ぎれば、具体的にはｐ／Ｄ
が１．２以上であれば、十分な撹拌性能を得ることがで
きない。

【００６２】グラフから撹拌スクリュウ１４５，１４６
の羽根のピッチｐを撹拌スクリュウ１４５，１４６の外
径Ｄの０．７倍〜１．２倍となるようにしてある。これ
によって十分な撹拌性能を得ることができている。

【００６３】なお、図４に示した１重スクリュウと２重
スクリュウのいずれでも同様の結果が得られている。

【００６４】図６は現像剤の搬送性能を示すグラフであ
る。

【００６５】グラフは縦軸にトナーが補給されてから現
像スリーブ１４１の両端部を含む全領域に到達するまで
の時間を示したものである。グラフは横軸にスクリュウ
ピッチ（ｐ）×スクリュウ外径（Ｄ）を示してある。

【００６６】グラフから撹拌スクリュウ１４５，１４６
の羽根のピッチｐを撹拌スクリュウ１４５，１４６の外
径Ｄの０．７倍〜１．２倍となるようにしてある。これ
によって十分な搬送性能を得ることができている。従っ
て、トナー濃度センサからの濃度不足を検知してから所
定濃度に達するまでのタイムラグを短縮できるので、ト
ナー濃度制御も確実になる。

【００６７】図７は補給トナーの撹拌性と現像剤の劣化
との関係を示したグラフである。

【００６８】図７に示すグラフは印字率１０％の画像を
５０００プリントした際の初期の現像剤の帯電量からの
変化率を測定したグラフである。

【００６９】グラフは縦軸に帯電量の変化率（％）を示
しており、横軸にスクリュウ回転数×（スクリュウ外径
Ｄ）^-1/2（ｒｐｍ×ｍ^-1/2）を示してある。

【００７０】ここで、帯電量の変化率（％）は５０００
プリント後の現像剤の帯電量（μＣ／ｇ）／初期の現像
剤の帯電量（μＣ／ｇ）×１００で示してある。

【００７１】グラフによれば、Ｎ×Ｄ^-1/2が５未満にな
れば、撹拌スクリュウ１４５，１４６の回転数が低いの
で、十分な撹拌性能を得ることができない。これに対し
てＮ×Ｄ^-1/2が９０より大きく、撹拌スクリュウ１４
５，１４６の回転数が高くなれば、現像剤が劣化してラ
インが滲んだり、トナー飛散や濃度低下を生じる。

【００７２】グラフから撹拌スクリュウ１４５，１４６
の回転数をＤ^-1/2の５〜９０倍に設定することにより、
ランニングによる現像不足やトナー飛散を解消すること
ができ、安定した画像を出力することができ、かつ、撹
拌不良による現像剤の帯電不均一や未帯電トナーの存在
による現像不足や、トナー飛散や、画像形成された転写
材上にトナーの塊が落下し画像欠陥を発生するなどの諸
問題が解消された。

【００７３】図８は現像剤の帯電量の立ち上がり特性を
示したグラフである。

【００７４】グラフにおいて、縦軸は帯電量（μＣ／
ｇ）を示しており、横軸は撹拌時間を示している。○は
従来の撹拌スクリュウを用いた測定結果である。撹拌ス
クリュウの回転軸部の径を６ｍｍとして螺旋状羽根部材
の形状からスクリュウの羽根のピッチｐを６ｍｍでスク
リュウ外径Ｄを１４ｍｍとし、回転数Ｎを４０ｒｐｍで
撹拌時間を変化させて帯電量（μＣ／ｇ）を測定したも
のである。●は本実施の形態における撹拌スクリュウ１
４５を用いた測定結果である。撹拌スクリュウの回転軸
部１４５ｂの径を１４ｍｍとして螺旋状羽根部材の形状
からスクリュウの羽根のピッチｐを１４ｍｍでスクリュ
ウ外径Ｄを１４ｍｍとし、回転数Ｎを２００ｒｐｍで撹
拌時間を変化させて帯電量（μＣ／ｇ）を測定したもの
である。グラフから本実施の形態における撹拌スクリュ
ウを用いて回転数を所定に制御すれば、帯電量（μＣ／
ｇ）が短時間で２５（μＣ／ｇ）まで立ち上がり、その
後も安定している。これに対して従来の撹拌スクリュウ
によれば、帯電量（μＣ／ｇ）の立ち上がりも遅く、か
つ安定しないことが分かる。

【００７５】従って、本実施の形態における電子写真現
像装置は、小型化して撹拌スクリュウの収納スペースや
現像剤の搬送距離が短くなっても従来のように撹拌不足
とこれによる濃度不足やトナー飛散を引き起こすことも
ない。

【００７６】本実施の形態の電子写真現像装置は、複数
の現像器を備えたカラー画像形成装置に限定されず、電
子写真現像装置１個のモノクロ画像形成装置にも適用可
能である。しかし、カラー画像形成装置の場合は、装置
の小型化やコスト低減等の効果が特に著しい。

【００７７】

【発明の効果】請求項１記載の発明は、上記構成を備え
ることにより、撹拌スクリュウ上部に現像剤が滞留する
こともなく、現像剤の帯電量の立ち上がり時間が短縮さ
れ、補給トナーと現像剤とが完全に撹拌混合される時間
が短縮される。

【００７８】請求項２記載の発明は、上記構成を備える
ことにより、撹拌による現像剤の劣化や撹拌不足を解消
して現像剤の帯電量の立ち上がり時間を短縮し、更に連
続多数枚プリントしても現像剤の帯電量を安定して維持
できるので、画像濃度が低下することはない。

【００７９】請求項３記載の発明は、上記構成を備える
ことにより、小型化して撹拌スクリュウの収納スペース
や現像剤の搬送距離が短くなっても従来のように撹拌不
足とこれによる濃度不足やトナー飛散を引き起こすこと
もない。

【図面の簡単な説明】

【図１】ＫＮＣプロセスを採用する画像形成装置の概略
構成を示す断面図である。

【図２】本実施の形態における電子写真現像装置の概略
構成を示す縦断面図である。

【図３】本実施の形態における横断面図である。

【図４】本実施の形態における撹拌スクリュウの正面図
である。

【図５】現像剤の帯電量の立ち上がり特性を示したグラ
フである。

【図６】現像剤の搬送性能を示すグラフである。

【図７】補給トナーの撹拌性と現像剤の劣化との関係を
示したグラフである。

【図８】現像剤の帯電量の立ち上がり特性を示したグラ
フである。

【符号の説明】

１０像担持体１４電子写真現像装置１４Ｙ，１４Ｍ，１４Ｃ，１４Ｋ現像器１４０ハウジング１４０ａ仕切り壁１４０ｂ第１の撹拌室１４０ｃ第２の撹拌室１４０ｄトナー補給口部１４１現像スリーブ１４２マグネットローラ１４３供給ローラ１４４層厚規制部材１４５，１４６撹拌スクリュウ１４５ａ螺旋状羽根部１４５ｂ回転軸部ｆ先端部の厚さｐスクリュウの羽根のピッチ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】現像剤が撹拌スクリュウの回転により撹
拌、搬送された後、現像スリーブの周面に供給される電
子写真現像装置において、前記撹拌スクリュウの羽根の
ピッチｐを撹拌スクリュウの外径Ｄの０．７倍〜１．２
倍としたことを特徴とする電子写真現像装置。
【請求項２】現像剤が撹拌スクリュウの回転により撹
拌、搬送された後、現像スリーブの周面に供給される電
子写真現像装置において、前記撹拌スクリュウの回転数
Ｎを前記撹拌スクリュウの外径Ｄとして、Ｄ^-1/2の５倍
〜９０倍とすることを特徴とする電子写真現像装置。
【請求項３】現像剤が撹拌スクリュウの回転により撹
拌、搬送された後、現像スリーブの周面に供給される電
子写真現像装置において、前記撹拌スクリュウの回転数
Ｎを前記撹拌スクリュウの外径Ｄとすれば、Ｄ^-1/2の５
倍〜９０倍とし、かつ、前記撹拌スクリュウの羽根のピ
ッチｐを撹拌スクリュウの外径Ｄの０．７倍〜１．２倍
としたことを特徴とする電子写真現像装置。