JP2843643B2

JP2843643B2 - 現像装置

Info

Publication number: JP2843643B2
Application number: JP11524090A
Authority: JP
Inventors: 道仁山崎
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1990-05-02
Filing date: 1990-05-02
Publication date: 1999-01-06
Anticipated expiration: 2014-01-06
Also published as: JPH0413166A

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は、電子写真複写機やプリンタ等の画像形成装
置において像担持体上の静電潜像を現像するのに用いる
現像装置に関し、特に磁性を有する一成分トナーにより
静電潜像を現像する現像装置に関する。

従来の技術電子写真複写機やプリンタ等の画像形成装置において
は、像担持体上に帯電及び露光により形成した静電潜像
を現像装置で現像して、トナー像として可視化すること
を行なっている。

上記の現像は、絶縁性着色粒子からなる絶縁性トナー
に、スチレンアクリル、ポリエステル等の合成樹脂を主
成分として、これが鉄粉、ガラスビーズ等のキャリアと
混合、撹拌して摩擦帯電により電荷を持つものを用いる
か、或いは、主成分の合成樹脂に磁性体を含有し、金属
製の円筒形現像スリーブ上を搬送することにより電荷を
持つものを用いて、現像スリーブに現像バイアス電圧を
印加することにより、トナーを像担持体上の静電潜像に
飛翔、付着させて現像し、静電潜像をトナー像として可
視化するのが一般的である。

これら絶縁性トナーの現像特性は、トナーの持つ電荷
量（以下トリボと称す）に大きく左右され、現像により
良好な画像を得るためには、特に現像スリーブ上にある
トナーが平均して所定範囲のトリボ量に保たれているこ
とが望ましい。

即ち、トナーのトリボが低いと、現像スリーブ上から
像担持体上の静電潜像上に移る力が弱く、現像により得
られる画像は濃度が薄くなる。一方、トリボが極端に高
くなると（一般に小径粒子であるトナーは体積当りの表
面積が大きいために、トリボが高くなり易い）、逆にト
ナー自身の鏡映力により現像スリーブ上に強く吸着し、
スリーブ上のトナー層の最下層に位置して離れ難くな
る。こうなると、他のトナーがスリーブ表面と摩擦帯電
し難くなるのでトリボが上昇せず、そのため現像により
得られる画像は同様に濃度が薄くなる。又、トナー同士
の摩擦帯電回数が増すために、所望の極性とは逆極性に
帯電した所謂反転トナーが生じ易くなる。

以上のような現象は、特に現像装置内に新しくトナー
を補給した直後の、トリボの少ない新しいトナーと比較
的トリボを有する古いトナーとが混ざり合ったときに生
じ易い。

これは、多数回の連続現像時におけるトナー粒度分布
の変化を示す第４図（ａ）〜（ｃ）から判るように、新
しく補充したトリボが少ないトナー（新しく補充したト
ナーの粒度分布を第４図（ａ）に示す）のうちの比較的
トリボを持ち易い粒径の小さいトナーが、スリーブ上に
は比較的多く集っており（スリーブ上のトナーの粒度分
布を第４図（ｂ）に示す）、その粒径の小さいトナー、
特に現像に一番寄与する粒径８〜12μｍのトナーがトリ
ボを持つまでに立ち上がりの時間を要するので、一時的
に画像濃度が低下するのである。又、現像に消費されな
かった粒径の大きい古いトナー（現像に消費されなかっ
た古いトナーの粒度分布を第４図（ｃ）に示す）が、ト
リボを持ち難く前述の逆極性の反転トナーになり易いた
めに、これに起因した所謂反転かぶりが一時的に増加す
ること等も原因する。

上記のような画像の濃度薄の現象を回避するための手
段として、従来、第５図に示すように、現像装置の現像
容器12を仕切り壁10により、現像スリーブ２を設置した
小容積の現像部Ｃとトナー３を収容した大容積のホッパ
ー部Ｄとに分割し、仕切り壁10の開口部に設けられたト
ナー切り出しローラ９によりホッパー部Ｄから現像部Ｃ
に少量づつトナー３を補給するか、或いはこれとは逆に
現像部Ｃ内に未だ十分なトナー３が存在するうちに、少
しづつトナー３を補給することが行なわれている。更に
はホッパー部Ｄにおいてトナー３をある程度撹拌した
後、現像部Ｃに供給する等の対策が行なわれている。

尚、第５図において、符号１は現像スリーブ２と対向
した像担持体たる感光ドラム、７は現像スリーブ２内に
不動に設けられた現像マグネット、８は現像スリーブ２
の頂部上に設けられた磁性ブレード、11は現像部Ｃ内に
現像スリーブ２に近接して設けられた静電容量検知式ト
ナー残量検知手段である。

発明が解決しようとする課題しかしながら、以上のような対策を講ずるためには、
いずれも、ホッパー部Ｄはかなり大きいトナー収容容積
（例えば少なくとも400cc以上）を有することを必要と
し、特にコピー速度が４〜16枚／分程度の小型の電子写
真装置、取り分け現像装置が使い捨てタイプの所謂プロ
セスカートリッジ方式を採る電子写真装置においては、
大問題である。又、以上のような対策を採るためには、
ホッパー部Ｄから現像部Ｃにトナー３を補給する補給装
置、及び過度のトナー補給を防ぐための補給装置を適宜
駆動する例えば別駆動のモータ等の種々の手段も必要と
し、現像装置のコストが高くなるという欠点がある。

従って本発明の目的は、比較的簡単、安価な構成で、
多数回の連続プリント時にプリントの初期から最後ま
で、反転かぶりや濃度薄などの濃度変動が少ない良好な
画像を得ることができ、更にトナー切れを前もって高精
度に検知して予告することを可能とした現像装置を提供
することである。

課題を解決するための手段上記目的は本発明に係る現像装置にて達成される。要
約すれば本発明は、現像容器内に一成分磁性トナーを収
容した大容積のトナー収容部と現像剤担持体を設置した
小容積の現像部とを設けて、前記トナー収容部と現像部
とをスリット状のトナー取り込み口で連絡すると共に、
前記トナー収容部内に現像動作中に常時回転するトナー
撹拌、移送手段を設け、前記現像剤担持体内に設置され
た現像マグネットのトナー取り込み磁極を前記トナー取
り込み口に向け、更に前記現像部内に前記現像剤担持体
に近接して静電容量検知式のトナー残量検知手段を設置
したことを特徴とする現像装置である。

実施例以下、本発明の実施例について詳細に説明する。

第１図は、本発明の現像装置の一実施例を示す断面図
である。本実施例は、プロセスカートリッジ式の画像形
成装置に適用した使い捨ての現像装置について示す。

第１図に示すように、本現像装置は、画像形成装置へ
の嵌込み式のカートリッジ現像容器21内に、大容積のホ
ッパー部Ａと小容積の現像部Ｂとを備える。ホッパー部
Ａ内には、これに収容した一成分磁性トナー３を撹拌す
ると共に現像部Ｂへ移送する撹拌、移送手段として撹拌
羽根５が２つ設けられ、現像部Ｂ内には、送られたトナ
ー３を担持して感光ドラム１と対向した現像位置へと搬
送する現像スリーブ２が回転自在に設けられている。現
像スリーブ２は外径20mmに形成され、又感光ドラム１は
外径30mmに形成されている。この感光ドラム１は有機感
光体からなる。

上記のトナー３は、スチレンアクリルを主成分とし、
これにマグネタイトを60重量部含む一成分磁性トナーと
なっている。撹拌羽根５は、感光ドラム１から駆動を受
けて感光ドラム１の1/2の回転数で回転することによ
り、ホッパー部Ａ内のトナー３を撹拌し又現像部Ｂ内へ
送る。撹拌羽根５は現像中常時稼動させ、停止させるこ
とをしない。この撹拌羽根５は、ホッパー部Ａ内のトナ
ー３の過度の撹拌を防ぐために、第２図に示すように骨
構造とすると共に、ホッパー部Ａ内のトナー３の残量が
少なくなってもトナー３を現像部Ｂ内へ効率よく送れる
ように、その先端にゴムシート5aを設けている。

撹拌羽根５によって送られるトナー３は、ホッパー部
Ａと現像部Ｂとを仕切る現像容器21の仕切り壁22の開口
部に設けられたフィルム４のスリット状のトナー取り込
み口4aを通って、現像部Ｂ内へ送り込まれる。フィルム
４は、新品の現像装置１を初めて使用するときにサービ
スマン若しくはユーザーが引き裂くことによって上記の
トナー取り込み口4aが形成されるようになっており、未
使用新品時にホッパー部Ａ内のトナー３が現像部Ｂ内へ
移動するのを防ぐためのものである。フィルム４はポリ
エチレン製フィルムからなる。

現像部Ｂ内へ送られたトナー３は、現像スリーブ２内
に設置した現像マグネット７の磁力により吸着して現像
スリーブ２上に担持され、担持されたトナー３は、現像
部Ｂ内に現像スリーブ２の上半部周面に接触するように
設けられたウレタンゴム製のブレード６によって、現像
スリーブ２上に所定の厚に塗布される。現像部Ｂ内には
仕切り壁22の箇所に、ステンレス板からなる静電容量検
知式のトナー残量検知手段18が設けられる。

上記の現像マグネット７の現像極のS₁極は、現像スリ
ーブ２の表面上で約850ガウスの磁束密度を有し、トナ
ー３の取り込み極のN₁極も、現像スリーブ２の表面上で
約850ガウスの磁束密度を有する。

さて、本発明では、現像容器21のホッパー部Ａと現像
部Ｂとを連絡するフィルム４のトナー取り込み口4aに対
し、現像マグネット７のトナー取り込み極N₁の磁束密度
のピークを向けて、取り込み口4a近くのトナー３を磁気
的に拘束して、拘束されたトナー３の塊で取り込み口4a
をほぼ塞ぐ形ちにする。こうすると、ホッパー部Ａ内で
撹拌羽根５を常時稼動させておいても、スリーブ２近く
の空間に過度のトナー３が送られることがなくなって、
トナー３の詰まりを生ずることがない。且つ、スリーブ
２が担持しているトナー３の量に応じて、ホッパー部Ａ
内側からトナー３が補給されることになるため、前述し
たようなトナー補給に起因する画像の変化が極めて少な
くなる。

そのために本実施例では、上記のフィルム４のスリッ
ト状のトナー取り込み口4aの現像スリーブ２の軸方向に
沿う幅を4mmとし、マグネット７の磁極N₁による磁束密
度の現像スリーブ２表面上でのピーク位置とトナー取り
込み口4aとの間の距離を約8mmとしている。

上記のトナー取り込み口4aの幅及びスリーブ２表面上
の磁束密度のピーク位置とトナー取り込み口4aとの間の
距離が大きすぎると、本発明の目的を達成できず、又現
像装置の小型化を図ることもできない。逆に小さすぎる
と、現像部Ｂ内へのトナー３の補給や流動が阻害され、
ベタ黒画像の現像時に濃度ムラや白抜ケが生じてしま
う。例えば現像スリーブの外径が20mm、トナー取り込み
極N₁の磁束密度が800ガウス内外の場合、トナー取り込
み口4aの幅が3mm以下では、現像部Ｂへのトナー３の補
給不良が生じ、トナー取り込み口4aの幅が20mm以上で
は、本発明の効果が十分ではなかった。

このトナー取り込み口4aの幅は、好ましくは５〜10mm
であるのが効果的であった。又、トナー取り込み口4aと
現像スリーブ２の表面との間の距離は５〜10mmであるの
が、トナー３の取り込み量を安定し又その取り込んだト
ナー３の流動スペースを付与することができるという点
で好ましかった。更にはトナー取り込み極N₁の磁束密度
のピークが向く角度としては、トナー取り込み口4aの中
心に向かって±15度、好ましくは±５度にある場合に、
環境変化、プリントパターンの変化、プリント間隔など
条件の変動に対し、安定した画像を得ることができた。

本発明では、現像スリーブ２を設置する小容積の現像
部Ｂを設けて現像スリーブ２近くの空間を小さくすると
共に、フィルム４のトナー取り込み口4aをトナー３で塞
ぎながらトナー３を現像部Ｂ内に取り込むので、現像ス
リーブ２近傍の空間内におけるトナー３の塊の形状がほ
ぼ一定となる。このトナー３の塊は、ホッパー部Ａから
新たなトナー３が補給されると急速に崩れて変化するの
で、現像部Ｂ内に設置した静電容量検知式のトナー残量
検知手段18により、低コストで高精度のトナー切れの予
告の検知を行なうことができる。

本実施例の構成によれば、印字率４％のA4サイズのプ
リント画像に白抜ケが発生する100〜200枚のプリント前
に、トナー切れの予告ができた。

第３図は、本発明の現像装置の他の実施例を示す断面
図である。

本実施例の現像装置は、現像容器21内のホッパー部Ａ
内に、第１図を参照して説明した実施例１の現像装置の
ときの撹拌羽根５に代えて、厚み185mmのマイラーシー
ト23を設け、これによりホッパナー部Ａ内トナー３を撹
拌、移送することが特徴である。本実施例の現像装置の
その他の構成は第１図の現像装置と同様で、第３図に置
いて第１図に付した符号と同一の符号は同一の部材を示
す。

ホッパー部Ａ内のトナー３が長期間の放置やタッピン
グ等によって固まった場合、実施例１の現像装置の撹拌
羽根５では、固まったトナー３を撹拌、移送するために
はその駆動トルクが大きくなり、このため撹拌羽根５の
駆動ギヤの歯飛びが生じたり、金属製の撹拌羽根５自体
が曲がって変形し、トナー３の撹拌、移送を行なえなく
なり易い。

これが、上記マイラーシート23によれば撓み性がある
ので、マイラーシート23周辺のトナー３を徐々に崩しな
がら、撹拌、移送することができ、撹拌羽根５のときの
ようなそれ自体の変形や駆動ギヤの歯飛びを生じること
がない。又、マイラーシート23によれば構成が簡単で、
価格も易くなるという利点もある。

フレキシブルなマイラーシート23を用いた場合、ホッ
パー部Ａ内に残るトナー３の量によってはトナー３の送
り量が変動することがあるが、本発明では、前述したよ
うに、フィルム４のトナー取り込み口4aをトナー３で塞
ぎながらトナー３を取り込むようにしているので、現像
部Ｂ内へのトナー３の取り込み量は、現像装置の使用初
期からトナー３がなくなる寸前まで比較的安定し、問題
はない。

発明の効果以上説明したように、本発明の現像装置では、現像容
器内に一成分磁性トナーを収容した大容積のトナー収容
部と現像剤担持体を設置した小容積の現像部とを設け
て、これらトナー収容部と現像部とをスリット状のトナ
ー取り込み口で連絡すると共に、トナー収容部内に現像
動作中に常時回転するトナー撹拌、移送手段を設け、そ
して現像剤担持体内に設置された現像マグネットのトナ
ー取り込み磁性をトナー取り込み口に向けたので、比較
的簡単、安価な構成で、多数回の連続プリント時にプリ
ントの初期から最後まで、反転かぶりや濃度薄などの濃
度変動が少ない良好な画像を得ることができるようにな
った。更に前記画像現像部内に現像剤担持体に近接して
静電容量検知式のトナー残量検知手段を設置したので、
高精度にトナー切れを前もって検知して予告することが
できるようになった。

【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断面図で
ある。第２図は、第１図の現像装置のホッパー部内に設置され
た撹拌羽根を示す斜視図である。第３図は、本発明の現像装置の他の実施例を示す断面図
である。第４図（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）は、従来の現像装置で
の多数回の連続現像時におけるトナー粒度分布の変化を
示すグラフである。第５図は、現像部とホッパー部とを設けた従来の現像装
置の一例を示す断面図である。 2:現像スリーブ 3:一成分磁性トナー 4a:トナー取り込み口 5:撹拌羽根 7:現像マグネット 18:トナー残量検知手段 23:マイラーシート A:ホッパー部 B:現像部 N₁:トナー取り込み極

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開平３−96978（ＪＰ，Ａ) 特開平３−55577（ＪＰ，Ａ) 特開平２−285374（ＪＰ，Ａ) 特開平２−12282（ＪＰ，Ａ) 特開昭64−18168（ＪＰ，Ａ) 特開昭62−75479（ＪＰ，Ａ) 特開昭61−262765（ＪＰ，Ａ) 特開昭61−57967（ＪＰ，Ａ) 実開昭63−94451（ＪＰ，Ｕ) 実開昭62−120762（ＪＰ，Ｕ) 実開昭62−84062（ＪＰ，Ｕ) 実開昭61−119163（ＪＰ，Ｕ) 特公平５−67233（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G03G 15/08 - 15/095

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】現像容器内に一成分磁性トナーを収容した
大容積のトナー収容部と現像剤担持体を設置した小容積
の現像部とを設けて、前記トナー収容部と現像部とをス
リット状のトナー取り込み口で連絡すると共に、前記ト
ナー収容部内に現像動作中に常時回転するトナー撹拌、
移送手段を設け、前記現像剤担持体内に設置された現像
マグネットのトナー取り込み磁極を前記トナー取り込み
口に向け、更に前記現像部内に前記現像剤担持体に近接
して静電容量検知式のトナー残量検知手段を設置したこ
とを特徴とする現像装置。
【請求項２】前記スリット状のトナー取り込み口の幅が
３〜20mmである請求項１記載の現像装置。