(57)【要約】      （修正有）【課題】自律補給式の現像装置において、現像剤担持体の軸方向でのトナーの濃度や帯電量の均一化及び現像剤の劣化度合の均一化を図る。【解決手段】２成分現像剤を現像剤担持体１０の軸方向に循環搬送しつつ現像剤を該現像剤担持体１０の周面に供給する循環搬送経路と、搬送される現像剤の量を現像領域の搬送方向上流側で規制する規制部材４１と、現像領域から外れた現像剤担持体１０の軸方向の端部であって規制部材４１に対して搬送方向下流側に位置するトナー補給口３５ａにトナーを供給するトナーホッパーとを備え、規制部材４１は現像剤のトナー濃度が高いほど多くの現像剤を規制し、トナーホッパーから供給されたトナーは、トナー補給口３５ａにおいて現像剤と接触してキャリアとの摺擦によって現像剤に取り込まれ、現像剤担持体１０上の磁力の弱い周面から離脱して循環搬送経路に戻される。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
キャリアとトナーとの混合物からなる２成分現像剤を、磁界発生手段を内蔵したローラ状の現像剤担持体の周面に磁気的に保持して感光体と対向する現像領域に搬送して該感光体上に形成された静電潜像をトナーにて現像する現像装置において、
現像剤を前記現像剤担持体の軸方向に循環搬送しつつ現像剤を該現像剤担持体の周面に供給する循環搬送経路と、
前記現像剤担持体の周面から一定の間隔を保持して前記磁界の及ぶ範囲に対向して配置され、前記現像剤担持体上を搬送される現像剤の量を前記現像領域の搬送方向上流側で規制する規制部材と、
現像領域から外れた前記現像剤担持体の軸方向の端部であって前記規制部材に対して搬送方向下流側に位置するトナー補給部にトナーを供給するトナーホッパーと、
を備え、
前記規制部材は現像剤のトナー濃度が高いほど多くの現像剤を規制し、
前記トナーホッパーから供給されたトナーは、前記トナー補給部において現像剤と接触してキャリアとの摺擦によって現像剤に取り込まれ、
前記トナー補給部でトナーを補給された現像剤は、前記現像剤担持体上の磁力の弱い周面から離脱して前記循環搬送経路に戻されること、
を特徴とする現像装置。
【請求項２】
前記トナー補給部の搬送方向上流側及び下流側に、現像剤を通過させかつトナーは通過させないシール手段を有すること、を特徴とする請求項１に記載の現像装置。
【請求項３】
前記現像剤担持体上の磁力に基づいて、前記トナー補給部の搬送方向上流側に形成される現像剤の溜まり、及び、前記トナー補給部の搬送方向下流側に形成される現像剤の溜まりが、前記シール手段として機能すること、を特徴とする請求項２に記載の現像装置。
【請求項４】
前記磁界発生手段は、前記トナー補給部の搬送方向下流側にピークを持つ磁力を発生させ、かつ、該ピーク部分の搬送方向下流側には低磁力領域を形成していること、を特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の現像装置。
【請求項５】
前記シール手段は前記トナー補給部の搬送方向上流側及び下流側に設けた樹脂フィルムであること、を特徴とする請求項２に記載の現像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、現像装置、特に、プリンタや複写機などの電子写真法による画像形成装置に搭載される現像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真法による画像形成装置にあっては、通常、キャリアとトナーとの混合物からなる２成分現像剤を用いて感光体上に形成された静電潜像を現像している。この場合、現像に使用されたトナーに見合った量のトナーを現像装置に適宜補給する必要がある。この種のトナー補給形態の一つに自律補給システムが知られている。自律補給システムでは、トナー濃度が低下した現像剤をトナー層に接触させ、濃度の低下分に見合ったトナーが現像剤に取り込まれるように構成されている。
【０００３】
特許文献１に記載の自律補給式による現像装置では、トナー補給後の現像剤をリバースローラで攪拌することにより、急激なトナー消費量の変化に対して、トナー取込みとその停止の切り替わりの応答性を高めている。しかしながら、この現像装置では、現像剤を現像スリーブの軸方向に搬送することはないので、軸方向でのトナーの濃度や帯電量の均一性に欠け、かつ、軸方向での現像剤の劣化度合に不均一性が生じる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−１１７３７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、現像剤担持体の軸方向でのトナーの濃度や帯電量の均一化及び現像剤の劣化度合の均一化を図ることのできる自律補給式の現像装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一形態である現像装置は、
キャリアとトナーとの混合物からなる２成分現像剤を、磁界発生手段を内蔵したローラ状の現像剤担持体の周面に磁気的に保持して感光体と対向する現像領域に搬送して該感光体上に形成された静電潜像をトナーにて現像する現像装置において、
現像剤を前記現像剤担持体の軸方向に循環搬送しつつ現像剤を該現像剤担持体の周面に供給する循環搬送経路と、
前記現像剤担持体の周面から一定の間隔を保持して前記磁界の及ぶ範囲に対向して配置され、前記現像剤担持体上を搬送される現像剤の量を前記現像領域の搬送方向上流側で規制する規制部材と、
現像領域から外れた前記現像剤担持体の軸方向の端部であって前記規制部材に対して搬送方向下流側に位置するトナー補給部にトナーを供給するトナーホッパーと、
を備え、
前記規制部材は現像剤のトナー濃度が高いほど多くの現像剤を規制し、
前記トナーホッパーから供給されたトナーは、前記トナー補給部において現像剤と接触してキャリアとの摺擦によって現像剤に取り込まれ、
前記トナー補給部でトナーを補給された現像剤は、前記現像剤担持体上の磁力の弱い周面から離脱して前記循環搬送経路に戻されること、
を特徴とする。
【０００７】
前記現像装置において、トナーは、現像領域から外れた現像剤担持体の軸方向の端部であって規制部材に対して搬送方向下流側に位置する補給部に供給される。この補給部において、トナーは現像剤と接触し、キャリアとの摺擦によって摩擦帯電し、濃度の低下分に見合ったトナーが現像剤に取り込まれる。補給部を搬送される現像剤の量は、規制部材によってトナー濃度が高いほど多くの現像剤が規制されるので、トナー濃度が低いときは多く、高いときは少なくなる。それゆえ、トナー濃度が低いときは多くのトナーが補給され、トナー濃度が高いときには少ない量のトナーが補給される。即ち、トナーは現像剤中のトナー濃度に応じて自律的に補給される。
【０００８】
そして、補給部にて新たなトナーが補給された現像剤は現像剤担持体上の磁力の弱い周面から離脱して循環搬送経路に戻される。現像剤は循環搬送経路を現像剤担持体の軸方向に循環搬送されつつ現像剤担持体の周面に供給されるため、現像剤担持体の軸方向でのトナーの濃度や帯電量の均一化及び現像剤の劣化度合の均一化が図られる。その結果、トナーの現像装置外への飛散、形成される画像の不良や非画像部へのトナーのかぶりが抑制される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、自律補給式の現像装置において、現像剤担持体の軸方向でのトナーの濃度や帯電量の均一化及び現像剤の劣化度合の均一化を図ることができ、ひいては、トナーの現像装置外への飛散、形成される画像の不良や非画像部へのトナーのかぶりが抑制される。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】一実施例である現像装置を示す断面図である。
【図２】前記現像装置における現像剤の循環形態を模式的に示す説明図である。
【図３】前記現像装置におけるトナー補給部を示す斜視図である。
【図４】現像剤のトナー濃度と搬送量との関係を示すグラフである。
【図５】前記現像装置における現像スリーブの周方向の磁界強度を示すグラフである。
【図６】前記トナー補給部における補給状態を示す説明図である。
【図７】前記トナー補給部におけるシール手段の他の例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明に係る現像装置の実施例について、添付図面を参照して説明する。なお、各図において同じ部材、部分には共通する符号を付し、重複する説明は省略する。
【００１２】
現像装置１は、キャリアとトナーとの混合物からなる２成分現像剤を、図１に示すように、磁界発生手段（以下、磁石１１という）を内蔵したローラ状の現像剤担持体（以下、現像スリーブ１０という）の周面に磁気的に保持して感光体５０と対向する現像領域に搬送して感光体５０上に形成された静電潜像をトナーにて現像するものである。現像スリーブ１０は矢印ａ方向に所定の速度で回転駆動され、磁石１１は位置固定されている。
【００１３】
現像スリーブ１０の直下には、現像剤を攪拌／搬送羽根２１，２６によって現像スリーブ１０の軸方向に循環搬送しつつ現像スリーブ１０の周面に供給する循環搬送経路２０，２５が設置されている。具体的には、図２に示すように、現像剤は、下段の搬送経路２０を矢印ｂ方向に搬送され、上段の搬送経路２５に移動し、その後、搬送経路２５を矢印ｂ’方向に搬送され、下段の搬送経路２０に回り込む。搬送経路２５を搬送中に現像剤は現像スリーブ１０の周面に磁気的に捕捉される。
【００１４】
ちなみに、本実施例において、キャリアはフェライトコアを樹脂にてコーティングしたもので、粒径３０μｍ、飽和磁化６５Ａｍ２／ｋｇである。トナーは粒径６．５μｍのものが使用されている。現像スリーブ１０は外径が１６ｍｍのアルミニウム製である。
【００１５】
トナーを補給するためのホッパー３０は、収容部３１と該収容部３１の一側面に設けた補給通路３５とから構成されている。収容部３１には矢印ｃ方向に回転する補給部材３２が設けられている。補給通路３５には矢印ｄ方向に振動するほぐし部材３６が設けられている。収容部３１内のトナーＴは補給部材３２によって補給通路３５の上端開口部に送り込まれ、該補給通路３５の下端（補給口３５ａ）に落ち込む。このとき、トナーＴはほぐし部材３６によってほぐされる。
【００１６】
現像領域の搬送方向上流側には、現像スリーブ１０の周面から一定の間隔を保持して磁界の及ぶ範囲に対向して配置され、現像スリーブ１０上を搬送される現像剤の量を規制する規制部材４１（図３参照）が配置されている。前記トナー補給口３５ａは、現像領域から外れた現像スリーブ１０の軸方向の端部であって規制部材４１に対して搬送方向下流側に位置している。補給口３５ａは搬送方向下流側に壁部３７（図６参照）を有し、搬送方向上流側の壁部は規制部材４１にて兼用されている。
【００１７】
現像スリーブ１０の周面に現像剤を補足／搬送／離脱させる磁界を発生する磁石１１は、図１に示すように、時計回り方向に磁極Ｓ１，Ｎ１，Ｓ３，Ｓ２，Ｎ２が配置されている。各磁極の周方向の位置と磁力との関係は図５に示すとおりである。規制部材４１の先端は、磁極Ｓ１，Ｎ２の間の磁力が最も弱いところから搬送方向上流側に５°回転した現像スリーブ１０の周面に対向している。磁極Ｓ１，Ｎ１は現像領域及び補給口３５ａに位置するように配置されている。補給口３５ａの搬送方向下流側の壁部３７は、磁極Ｓ３によって発生する磁界分布内に配置されている。磁極Ｓ２は磁極Ｓ３の搬送方向下流側に配置されており、磁極Ｓ２，Ｓ３の間には０〜５ｍＴ程度の低磁力領域が４０°の範囲で存在している。磁極の配置関係は図６をも参照のこと。
【００１８】
本現像装置１において、現像剤は磁極Ｓ２の磁力によって現像スリーブ１０の周面に捕捉され、磁極Ｎ２の磁力によって規制部材４１の上流側に搬送され、規制部材４１にて搬送量を規制されて現像領域に送り込まれ、現像領域を磁極Ｓ１，Ｎ１の磁力に捕捉されて搬送され、感光体５０上に形成された静電潜像を現像する。現像によってトナーが消費された現像剤は磁極Ｓ３の磁力によってさらに搬送され、磁極Ｓ３，Ｓ２間の低磁力領域にて現像スリーブ１０の周面から離脱し、前記循環搬送経路２０に戻される。
【００１９】
現像剤は、現像領域から軸方向に外れたトナー補給口３５ａにおいても、前記同様に搬送される。ところで、本実施例において、規制部材４１は、ステンレス製であり、現像スリーブ１０の周面とのクリアランスＤｂ（図６（Ａ）参照）が０．４３ｍｍに設定されている。壁部３７は現像スリーブ１０の周面とのクリアランスＤｃが０．７ｍｍに設定されている。規制部材４１を通過して補給口３５ａに送り込まれた現像剤は補給口３５ａに供給されているトナーと接触する。トナーはキャリアとの摺擦によって摩擦帯電し、キャリアが有する帯電量と釣り合う量だけキャリアに担持され、即ち、現像剤に取り込まれる。その後、トナーが補給された現像剤は磁極Ｓ３，Ｓ２間の低磁力領域にて現像スリーブ１０の周面から離脱し、前記循環搬送経路２０に戻される。
【００２０】
現像剤は循環搬送経路２０，２５を現像スリーブ１０の軸方向に循環搬送されつつ現像スリーブ１０の周面に供給されるため、現像スリーブ１０の軸方向でのトナーの濃度や帯電量の均一化及び現像剤の劣化度合の均一化が図られる。その結果、トナーの現像装置１外への飛散、形成される画像の不良や非画像部へのトナーのかぶりが抑制される。
【００２１】
ところで、規制部材４１は現像剤中のトナー濃度が高いほど多くの現像剤を規制する。現像剤中のトナー濃度（ｗｔ％）と補給口３５ａへの搬送量（現像領域への搬送量も同じ）との関係は図４に示すとおりである。現像剤中のトナー濃度が低い場合は搬送量が多く、図６（Ａ）に示すように、現像剤中のキャリアＣの量も多く、多くのトナーＴがキャリアＣと摩擦帯電して現像剤に取り込まれる。トナー濃度が高くなると搬送量が減少し、図６（Ｂ）に示すように、現像剤中のキャリアＣの量が減少し、現像剤に取り込まれるトナー量が減少する、即ち、トナー補給量が減少する。
【００２２】
また、補給口３５ａの下流側の壁部３７はクリアランスＤｃが比較的大きく（Ｄｂが０．４３ｍｍであるのに対して、Ｄｃは０．７ｍｍ）、壁部３７の上流側と下流側とでの単位時間当たりの搬送量が一致している。従って、補給口３５ａ内の現像剤はその全量が補給口３５ａから下流側に排出される。
【００２３】
キャリアが担持するトナー量の最大値は一定であるため、トナー濃度の上昇に伴ってトナー補給量は減少し、トナー濃度の減少に伴ってトナー補給量は増大する。これにて、トナーが消費量に見合った量だけ自律的に現像剤に補給されることになる。なお、クリアランスＤｃはその部分を搬送される現像剤の単位時間当たりの量が上流側と下流側とで一致している状況を形成するように設定され、個々の現像装置ごとに異なった数値が採用される。また、規制部材４１のクリアランスＤｂの数値に関しても個々の現像装置ごとに異なった数値が採用される。
【００２４】
ところで、トナー濃度が十分に高いときであっても補給口３５ａへは所定量の現像剤が搬送されるため、僅かであるがトナーが補給されることになる。通常の画像形成が行われている状態であれば、特に不具合は生じない。しかし、低いカバレッジでの画像形成が連続する場合には、現像装置１内のトナー濃度が徐々に増加し続けてしまう。このように低いカバレッジでの画像形成が連続する場合には、感光体５０上での非画像形成タイミングでソリッド状の静電潜像を感光体５０上に形成し、該潜像を現像することにより、トナー濃度の必要以上の上昇が回避される。このような回避モードによって現像されたトナーは、感光体５０に設けた残留トナーのクリーニング手段、あるいは、中間転写ベルトに転写された後は該ベルトに設けた残留トナーのクリーニング手段にて払拭され、廃棄される。
【００２５】
ここで、補給口３５ａの上流側及び下流側へのトナーのシールについて説明する。つまり、補給口３５ａの上流側及び下流側には、現像剤を通過させかつトナーは通過させないシール手段を設け、トナーの現像装置１外への飛散、意図しないトナーの補給が生じないようにすることが好ましい。
【００２６】
本実施例においては、図６（Ａ），（Ｂ）に示されているように、規制部材４１の上流側に磁極Ｎ２の磁力に基づいて形成される現像剤溜まりＸ１、及び、壁部３７の下流側に磁極Ｓ３の磁力に基づいて形成される現像剤溜まりＸ２がトナーのシール手段として機能している。つまり、規制部材４１の上流側では規制部材４１によって規制されて滞留している現像剤が溜まり続け、クリアランスＤｂを塞いでいる。また、壁部３７の下流側では、磁極Ｓ３がその磁力によって常に現像剤を担持し続け、クリアランスＤｃを塞いでいる。これにて、クリアランスＤｂ，Ｄｃからのトナーの流出（飛散）が防止される。
【００２７】
一方、現像剤は、キャリアが各磁極の磁力によって現像スリーブ１０の周面と磁気的に引き合っていて現像スリーブ１０の周面を搬送されることから、現像剤溜まりＸ１，Ｘ２に流入し、溜まり部分の現像剤と玉突き状態で入れ替わりながら下流側に移動することからクリアランスＤｂ，Ｄｃを通過する。
【００２８】
また、前記シール手段としては、図７に示すように、規制部材４１及び壁部３７に樹脂フィルム４２，４３を現像スリーブ１０の回転方向ａ（現像剤搬送方向）に沿うように設けてもよい。樹脂フィルム４２，４３としては、ポリエステルフィルムやポリエチレンテレフタレートフィルムを好適に用いることができる。
【００２９】
なお、本発明に係る、現像装置は前記実施例に限定するものではなく、その要旨の範囲内で種々に変更することができる。
【００３０】
例えば、現像スリーブ内に設けた磁石の磁極の配置は任意である。また、循環搬送経路の構成やトナーホッパーの構成なども任意である。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
以上のように、本発明は、現像装置に有用であり、特に、自律補給式の現像装置において、現像剤担持体の軸方向でのトナーの濃度や帯電量の均一化及び現像剤の劣化度合の均一化を図ることができる点で優れている。
【符号の説明】
【００３２】
１…現像装置
１０…現像スリーブ
１１…磁石
３０…トナーホッパー
３５ａ…補給口
２０，２５…循環搬送経路
４１…規制部材
４２，４３…樹脂フィルム
５０…感光体
Ｃ…キャリア
Ｔ…トナー
Ｘ１，Ｘ２…現像剤溜まり
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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