JP3795596B2 - 現像装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真などの静電潜像を現像するために用いられる現像装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の現像装置には、キャリアとトナーからなる二成分現像剤を用いるものがある。
現像容器内には、第１および第２の攪拌搬送手段としての第１および第２のスクリュが配設され、これら第１および第２のスクリュの回転により、第１および第２のスクリュ間で現像剤を循環的に攪拌搬送し、これにより、トナーを帯電させて現像ローラへ送るようになっている。
【０００３】
ところで、カラー記録の場合、従来のモノクロ記録に比べ、画像の特性上、画像部分の面積比率が高く、トナーの消費量が多い。
したがって、トナーを大量に補給し、さらに、十分に現像させ得るだけの帯電量を与える必要がある。
【０００４】
一方、カラー装置の小型化や高速化が同時に要求されている。
高速化に対しては、公知のタイプとして感光体が水平方向に並んだ４連タンデム方式のものが考えられている。
【０００５】
この４連タンデム方式の場合、感光体ドラム間の間隔を縮めることで、装置を小さくすることができる。しかし、補給されたトナーを現像剤に十分に混合させるためには、十分な現像剤の容量が必要になる。
このことから、現像剤容量を確保するため、第１および第２のスクリュを上下に配置して現像器内の容積を大きくするなどの手段もとられている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、第１および第２のスクリューを上下に配置しただけでは、補給されたトナーをキャリヤと十分に混合して帯電するための搬送路が十分に確保できず、帯電の不十分なトナーが存在し、濃度むらや画像上のかぶりトナー飛散などが発生しやすかった。
【０００７】
特に、トナーが大量に補給された場合は顕著であった。
そこで、本発明は、現像装置において、現像剤の搬送経路を十分に確固できなくても、補給トナーと現像剤との混合、帯電を十分に行い画像の濃度むらや、かぶり、トナー飛散などが発生しないようにした現像装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題を解決するため、請求項１記載のものは、被現像部にトナーとキャリヤとからなる現像剤を供給する現像剤供給手段と、この現像剤供給手段の近傍に設けられ、現像剤を第１の方向に攪拌搬送しながら前記現像剤供給手段に供給する第１の攪拌搬送手段と、この第１の攪拌搬送手段の下方に設けられ、前記第１の攪拌搬送手段から搬出されて落下される現像剤を受けて該現像剤を前記第１の方向とは逆方向である第２の方向に攪拌搬送したのち、上方へ搬送して前記第１の攪拌搬送手段に送る第２の攪拌搬送手段と、この第２の攪拌搬送手段の前記第１の攪拌搬送手段から落下される現像剤を受ける部位よりも第２の攪拌搬送手段の現像剤搬送方向上流側にトナーを補給するトナー補給手段とを具備する。
【００１０】
請求項３記載のものは、被現像部にトナーとキャリヤとからなる現像剤を供給する現像剤供給手段と、この現像剤供給手段の近傍に設けられ、現像剤を第１の方向に攪拌搬送しながら前記現像剤供給手段に供給する第１の攪拌搬送手段と、この第１の攪拌搬送手段の下方に設けられ、前記第１の攪拌搬送手段から搬出されて落下される現像剤を受けて該現像剤を前記第１の方向とは逆方向である第２の方向に攪拌搬送する第２の攪拌搬送手段と、この第２の攪拌搬送手段によって搬送されてくる現像剤を上方へ搬送し、前記前記第１の攪拌搬送手段に送る送り手段と、前記第２の攪拌搬送手段の前記第１の攪拌搬送手段から落下される現像剤を受ける部位よりも第２の攪拌搬送手段の現像剤搬送方向上流側にトナーを補給するトナー補給手段とを具備する。
【００１３】
請求項４記載のものは、被現像部にトナーとキャリヤとからなる現像剤を供給する第１のマグネットローラと、この第１のマグネットローラの近傍に設けられ、現像剤を第１の方向に攪拌搬送しながら前記第１のマグネットローラに供給する第１の攪拌搬送手段と、この第１の攪拌搬送手段の下方に設けられ、前記第１の攪拌搬送手段から搬出されて落下される現像剤を受けて該現像剤を前記第１の方向とは逆方向である第２の方向に攪拌搬送する第２の攪拌搬送手段と、この第２の攪拌搬送手段によって搬送されてくる現像剤を上方へ搬送し、前記前記第１の攪拌搬送手段に送る第２のマグネットローラと、前記第２の攪拌搬送手段の前記第１の攪拌搬送手段から落下される現像剤を受ける部位よりも第２の攪拌搬送手段の現像剤搬送方向上流側にトナーを補給するトナー補給手段とを具備する。
【００１５】
本発明は、第２の攪拌搬送手段の第１の攪拌搬送手段から落下される現像剤を受ける部位の上流側にトナー補給手段によりトナーを補給することにより、第１の攪拌搬送手段から落下される重量のある現像剤を軽い補給トナーの上方から落下させ、これにより、現像剤と補給トナーの混合効率を向上できるようにする。
【００１６】
また、第２の攪拌搬送手段の現像剤供給手段（第１のマグネットローラ）への現像剤供給終了部位の下流側にトナー補給手段によりトナーを補給することにより、補給トナーの攪拌搬送距離を増大させて現像剤との攪拌混合効率を向上できるようにする。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図１〜図４に示す一実施の形態を参照して説明する。
図２は４連タンデム方式のカラー電子複写装置の内部構成を示すものである。図中１は装置本体で、この装置本体１の上面部の原稿載置台１ａには原稿を自動送りする原稿自動送り装置２が設けられている。
【００１８】
装置本体１内の上部側には前記原稿を露光するための原稿スキャナ部５が設けられている。このスキャナ部５は第１および第２のキャリッジ６，７を移動自在に備え、第１のキャリッジ６には原稿に光を照射する露光ランプ８および原稿から反射される反射光を反射させる第１の反射ミラー９が配設されている。第２のキャリッジ７には前記第１の反射ミラー９から反射される反射光を反射させて所定方向に導く第２および第３の反射ミラー１０，１１が配設されている。第３の反射ミラー１１によって反射される反射光の光路中には光学レンズ１３および光電変換素子１４が配設されている。
【００１９】
装置本体１内の略中央部には像を担持する被現像部としての感光体ドラム３１ａ〜３１ｄが用紙の搬送方向に亘って複数個（４個）回転自在に配設されている。
【００２０】
これら感光体ドラム３１ａ〜３１ｄの周囲部にはそれぞれその回転方向に沿って順次、ドラム表面を均一に帯電させる帯電チャージャー３２、ドラム上の潜像を現像する現像器３４、ドラム上の顕像を用紙に転写させる転写器３５、さらに、残留トナーを除去するクリーナ３６が配設されている。
【００２１】
また、装置本体１内には画像情報に応じたレーザ光を発光するレーザ光走査ユニット（図示しない）が設けられ、このレーザ光走査ユニットから発光されたレーザ光は感光体ドラム３１ａ〜３１ｄにそれぞれ導かれて照射され、静電潜像が形成されるようになっている。
【００２２】
感光体ドラム３１ａ〜３１ｄの下部側には用紙搬送路１６が略水平状態に設けられている。この用紙搬送路１６中には用紙の搬送方向に沿って順次、用紙を供給する給紙ローラ２１、用紙を整位するレジストローラ２２、顕像を用紙に転写させる転写器３５、用紙を搬送する搬送ベルト２７、定着手段としての定着器１８、送りローラ２８および排紙ローラ３０が配設されている。
【００２３】
定着器１８はヒートローラ１８ａとこのヒートローラ１８ａの下部側に圧接し用紙を加圧するプレスローラ１８ｂとからなる。
装置本体１の一側部側には用紙を供給する給紙トレイ２４が設けられ、他側部側には排紙ローラ３０から排出される用紙を受ける排紙トレイ２５が設けられている。
【００２４】
しかして、画像形成時には、原稿載置台１ａ上に原稿を載置し、コピーボタン（図示しない）をオンする。
これにより、露光ランプ８が点灯して第１及び第２のキャリッジ６，７が走行され、原稿に光が走査される。この走査により原稿から反射する反射光は第１〜第３の反射ミラー９〜１１、および光学レンズ１３を介して光電変換素子１４に受光され、光電変換される。この光電変換により、レーザ光走査ユニットから画像情報に応じたレーザ光が発光され、このレーザ光はポリゴンミーラにより走査され、この走査されるレーザ光は光学系を介して感光体ドラム３１ａ〜３１ｄに導かれて照射される。感光体ドラム３１ａ〜３１ｄの表面は、帯電チャージャー３２…により一様に帯電されており、レーザ光の照射により、原稿の静電潜像が形成される。この静電潜像は感光体ドラム３１ａ〜３１ｄの回転により、現像器３４…へ送られて対向し、各色のトナーが供給されることにより、カラー画像が形成される。
【００２５】
一方、このときには、給紙トレイ２４から給紙ローラ２１の回転により、用紙が供給され、レジストローラ２２で整位されてから、感光体ドラム３１ａ〜３１ｄと転写器３５…間へ送られてカラー画像が転写される。この転写後、感光体ドラム３１ａ〜３１ｄ上に残留したトナーはクリーナ３６…により掻き落されてクリーニングされる。
【００２６】
画像が転写された用紙は、搬送ベルト２７の走行により、定着ローラ１８に送られ、加熱されるとともに、加圧されて定着される。この画像が定着された用紙Ｐは排出ローラ３０を介して排紙トレイ２５に排出される。
【００２７】
図１、図３および図４は現像器３４を示すものである。
図１は現像器３４を示す外観斜視図である。
現像器３４は現像容器４１を備え、この現像容器４１内には、感光体ドラム３１ａ〜３１ｄに現像剤を供給する供給現像剤供給手段としてのマグネットローラ４５が設けられ、このマグネットローラ４５上にトナーの付着したキャリアが磁気力で付着する。マグネットローラ４５は、内部にＮ極とＳ極が互いに隣に複数個配置され、現像バイアスが２００〜３００Ｖ印加される。
【００２８】
現像容器４１内の上部側には、第１の攪拌搬送手段としての上スクリュ部４２が回転自在に設けられ、この上スクリュ部４２の下方部には第２の攪拌搬送手段としての下スクリュ部４３が回転自在に設けられている。現像剤は上スクリュ部４２と下スクリュ部４３の回転により、攪拌されながら循環搬送され、上スクリュ部４２からマグネットローラ４５に供給される。
【００２９】
現像容器４１内の一側部には上スクリュ部４２と下スクリュ部４３の端部を挿入させるとともに、下スクリュ部４３によって搬送されてきた現像剤を上スクリュ部４２へ送るための送り手段としての上搬送用のマグネットローラ５５を収納するケーシング８１が設けられている。現像容器４１の他端部側の上面部には、トナーを下スクリュ部４３へ補給するトナー補給手段としてのトナー補給ホッパ５６が設けられている。
【００３０】
図３は現像器３４を示す正断面図である。
現像容器４１内にはトナーとキャリヤからなる２成分現像剤Ｔが収容されている。トナー粒子としてはスチレンアクリルが用いられ、平均粒径はおよそ１０μｍで負帯電される。キャリア粒子は３０〜１００μｍの鉄粉で磁性体である。現像容器４１内にはマグネットローラ４５上に付着した現像剤を均一な現像剤層とするドクターブレード４６が設けられている。
【００３１】
実用的なトナーとキャリアの混合による現像剤では、キャリア粒子上にほぼ１粒子層としてトナーが付着しており、マグネットローラ４５と感光体ドラム３１ａ〜３１ｄ間の現像ギャップに５〜２０個のキャリア粒子が磁気力で連なり、ブラシの穂立ちを形成する。ブラシの穂立ちの先端部の現像剤が、感光体ドラム３１ａ〜３１ｄ上の静電潜像面へトナー粒子を運び現像が行なわれる。
【００３２】
図４は現像器３４を示す側断面図である。
上スクリュ部４２と下スクリュ部４３との間には両者間を仕切る仕切部材としての仕切板４８が設けられている。仕切板４８の一端部側には下スクリュ部４３の一端部側に対向し、現像剤Ｔを落下させる第１の開口部５０、他端部側には下スクリュ部４４の他端部側に対向する第２の開口部５１が設けられている。
【００３３】
上スクリュ部４２の回転により、その一端部側から他端部側に向かってトナーとキャリヤが攪拌搬送されながら現像用マグネットローラ４５に供給され、供給されなかったトナーとキャリヤは、第１の開口部５０から下方へ落下される。このトナーとキャリヤは下スクリュ部４３の一端部側に落下し、下スクリュ部４３の回転により、他端部側に向かって攪拌搬送され、ついで、搬送用マグネットローラ５５の回転により上部側へ送り込まれて第２の開口部５１を介して上スクリュ部４２に送られて搬送される。
【００３４】
現像剤Ｔは、以後、順次同様にして循環的に攪拌搬送されて現像用マグネットローラ４５に供給される。
この現像剤Ｔの供給により、トナーが消費されてトナー濃度が低下すると、トナー補給ホッパ５６からトナーが補給される。
【００３５】
ところで、トナー補給ホッパ５６の補給管５６ａは現像容器４１内に挿入されて下方に延出されている。そして、この補給管５６ａは、第１の開口部５０から落下される現像剤Ｔを受ける下スクリュ部４３の部位よりも上流側の部位に近接対向されている。
【００３６】
トナーを補給する場合には、トナー補給ホッパ５６の補給管５６ａから、矢印で示すように、下スクリュ部４３に対し、該下スクリュ部４３が第１の開口部５０から落下される現像剤Ｔを受ける部位よりも上流側の部位に補給される。この補給されたトナーは下スクリュ部４３の回転により搬送され、第１の開口部５０の下方部に至と、第１の開口部５０から矢印で示すように落下される現像剤Ｔと混合される。すなわち、軽い補給トナー上に重量のある現像剤が落下され、良好に混合されて攪拌搬送される。
【００３７】
以後、上記したと同様に上スクリュ部４２と下スクリュ部４３間で現像剤Ｔが循環搬送されて、トナーとキャリアが接触、帯電され、上スクリュ部４２の回転により、現像剤Ｔがマグネットローラ４５に供給される。
【００３８】
上記したように構成された現像器３４を用いて画像特性の試験を行った。
試験方法はＡ３サイズに全面ベタ印字を連続２０枚の出力を行ったのち、全面白の画像を出力し、かぶりを測定した。かぶりは色彩色差計により、白地の明度を測定した。この際、トナー補給はこの現像トナー量に相当する量を定量補給した。
【００３９】
比較として従来のトナー補給（上スクリュ部４２に対しトナーを補給する）による現像装置も同時に評価した。
従来の現像装置では、かぶり値が３％となり、かぶりが多いレベルであったのに対し、本発明による現像装置では、かぶり０．８％であり、問題ないレベルであった。
【００４０】
さらに、印字率５％のＡ４サイズの画像を２万枚の出力試験を行った。比較の従来トナー補給方法による現像装置では、２万枚後に現像器周辺にトナー飛散による汚れが目立っていたが、本発明による装置では、トナー飛散が少なく、汚れが極めて少なかった。
【００４１】
図５〜図８は本発明の第２の実施の形態を示すものである。
なお、上記した第１の実施の形態で示した部分と同一部分については、同一番号を付してその説明を省略する。
【００４２】
図５は現像器３４を示す外観斜視図である。
この実施の形態では、現像剤は上スクリュ部４２と下スクリュ部４３の回転により、攪拌されながら循環搬送され、下スクリュ部４３からマグネットローラ４５に供給される。
【００４３】
そして、トナー補給ホッパ５６は第１の実施の形態とは逆の方向、すなわち、に上搬送用のマグネットローラ５５のケーシング８１側に設けられている。
図６は現像器３４をマグネットローラ４５部分から切断して示す断面図である。
【００４４】
マグネットローラ４５はφ２０の円筒状のスリーブ６９を備え、このスリーブ６９内には磁石７０を有している。磁石７０はＮ１極、Ｓ１極、Ｎ２極、Ｓ２極、Ｓ３極を有して固定され、スリーブ６９は回転自在に設けられている。
【００４５】
下スクリュ４３内の現像剤ＴはＳ２極の磁力により現像用のマグネットローラ４５に引き付けられ、スリーブ６９の回転でスリーブ６９上をドクターブレード４６まで搬送する。ドクターブレード４６によりスリーブ６９上の現像剤が薄層化され、Ｎ１極において感光体ドラム３１ａ〜３１ｄ上の現像が行なわれる。現像後のスリーブ６９上の現像剤ＴはＳ３極とＳ２極の間の磁力の最も弱いところ（０Ｇ）で剥離されて下スクリュ４３内に搬送される。
【００４６】
この現像剤Ｔの循環によりトナーが十分に供給された現像剤Ｔが現像用マグネットローラ４５上を回転して、感光体ドラム３１ａ〜３１ｄの現像が行われる。図７は現像器３４を上搬送用のマグネットローラ５５部分から垂直に切断して示す断面図である。
【００４７】
マグネットローラ５５はφ２０の円筒状のスリーブ６２を備え、このスリーブ６２の内部には磁石６３を有している。磁石６３はＳ２極（４００Ｇ）、Ｓ１極（４００Ｇ）、Ｎ２極（３００Ｇ）を有して固定され、スリーブ６２は回転自在に設けられている。
【００４８】
マグネットローラ５５は磁石６３のＳ２極の位置で現像剤を下スクリュ部４３内から磁力で引き付けてスリーブ６２の回転で上方へ搬送する。そして、Ｓ１極とＳ２極の間の磁力の最も弱い位置で現像剤Ｔを上搬送マグネットローラ５５の磁力からフリーにすることにより、上スクリュ４２内に現像剤Ｔを搬送する。
【００４９】
現像剤ＴはＳ２極とＳ１極の間で上下搬送マグネットローラ５５から剥離されるために、Ｓ１極以降現像剤Ｔが搬送されることはなく、１回転して再び下スクリュ４３へ搬送されることはないために、Ｓ２極で引き付けた現像剤Ｔはほとんどが上スクリュ４２内に搬送される。
【００５０】
図８は現像器３４を示す側断面図である。
上スクリュ部４２の回転により、その一端部側から他端部側に向かってトナーとキャリヤが攪拌搬送されたのち、第１の開口部５０から下方へ落下される。このトナーとキャリヤは下スクリュ部４３の一端部側に落下し、下スクリュ部４３の回転により、他端部側に向かって攪拌搬送されながら、現像用のマグネットローラ４５に供給される。供給されなかった現像剤Ｔは、搬送用マグネットローラ５５の回転により上部側へ送り込まれて第２の開口部５１を介して上スクリュ部４２に送られる搬送される。以後、現像剤Ｔは順次同様に循環的に攪拌搬送されて現像用マグネットローラ４５に供給される。
【００５１】
この現像剤Ｔの供給により、トナーが消費されてトナー濃度が低下すると、トナー補給ホッパ５６からトナーが補給される。
ところで、トナー補給ホッパ５６の補給管５６ａはケーシング８１内に挿入されて下方に延出されている。そして、この補給管５６ａは、下スクリュ部４３における画像領域が終り、上搬送用のマグネットローラ５５にさしかかる部位に延出されている。
【００５２】
トナーを補給する場合には、トナー補給ホッパ５６の補給管５６ａから、矢印で示すように、上搬送用のマグネットローラ５５にさしかかる下スクリュ部４３の部位に補給される。この補給されたトナーは下スクリュ部４３の回転により現像剤Ｔと混合されて上搬送用のマグネットローラ５５に送られ、このマグネットローラ５５の回転により、第２の開口部５１を介して上スクリュ部４２へと搬送される。
【００５３】
以後、同様に上スクリュ部４２と下スクリュ部４３間で現像剤Ｔが循環搬送されて、トナーとキャリアが接触、帯電され、下スクリュ部４３の回転により、現像剤Ｔがマグネットローラ４５に供給される。
【００５４】
この実施の形態の現像器３４を用いて、Ａ３サイズの用紙に全面ベタ印字を連続２０枚出力後に全面白の画像を出力し、かぶりを測定した。ただし、常温常湿環境下で行った。かぶりは０．８％であり、問題ないレベルであった。３０℃、湿度８０％の環境下でも、かぶりは１％であり、少ないレベルであった。
【００５５】
比較として行った従来方式（上スクリュ部４２にトナーを補給する）の現像装置では常温常湿環境下では、かぶりは１％と差し支えないレベルではあったものの、３０℃、湿度８０％の環境では、かぶりは４％に増え、かなり目立ってしまった。
【００５６】
この実施の形態では、下スクリュ部４３にトナーを補給することにより、トナーの撹拌工程路が長くなること、上搬送マグネットローラ５５部分での撹拌作用が働き、トナーの帯電性が向上したと予想される。
【００５７】
さらに、印字率５％のＡ４サイズの画像を２万枚の出力試験を行った。
比較の従来のトナー補給方法による現像装置に比べ、２万枚後での現像器周辺のトナー飛散による汚れが極めて少なく良好であった。
【００５８】
【発明の効果】
本発明は以上説明したように、第２の攪拌搬送手段の前記第１の攪拌搬送手段から落下される現像剤を受ける部位の上流側にトナー補給手段によりトナーを補給するから、第１の攪拌搬送手段から落下される重量のある現像剤を軽い補給トナーの上方から落下させることができ、現像剤と補給トナーの混合効率を向上できる。
【００５９】
また、第２の攪拌搬送手段の現像剤供給手段（第１のマグネットローラ）への現像剤供給終了部位の下流側にトナー補給手段によりトナーを補給するから、補給トナーの攪拌搬送距離を増大させて現像剤との攪拌混合効率を向上できる。
【００６０】
したがって、現像器の容積を小さくした場合でも、補給されたトナーが現像剤に十分に混合、帯電され、画像上のかぶり、特にベタ画像などトナーを大量に消費した後の白地のかぶりや、多湿環境時のかぶり、多枚数画像出力時のトナー飛散が極めて少なく良好な画像が得られるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態である現像装置を示す外観斜視図。
【図２】４連タンデム方式のカラー電子写真複写装置を示す構成図。
【図３】現像装置を示す正断面図。
【図４】現像装置を示す側断面図。
【図５】本発明の第２の実施の形態である現像装置を示す外観斜視図。
【図６】現像装置を現像用マグネトローラから垂直に切断して示す断面図。
【図７】現像装置を上搬送用マグネトローラから垂直に切断して示す断面図。
【図８】現像装置を示す側断面図。
【符号の説明】
４２…上スクリュ部（第１の攪拌搬送手段）
４３…下スクリュ部（第２の攪拌搬送手段）
４５…第１のマグネットローラ（現像剤供給手段）
３１ａ〜３１ｄ…感光体ドラム（被現像部）
３５…現像器
５０…第１の開口部
５１…第２の開口部
５５…第２のマグネットローラ（送り手段）
５６…トナー補給ホッパ（トナー補給手段）
６２…スリーブ
６３…マグネット
６９…スリーブ
７０…マグネット
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真などの静電潜像を現像するために用いられる現像装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の現像装置には、キャリアとトナーからなる二成分現像剤を用いるものがある。
現像容器内には、第１および第２の攪拌搬送手段としての第１および第２のスクリュが配設され、これら第１および第２のスクリュの回転により、第１および第２のスクリュ間で現像剤を循環的に攪拌搬送し、これにより、トナーを帯電させて現像ローラへ送るようになっている。
【０００３】
ところで、カラー記録の場合、従来のモノクロ記録に比べ、画像の特性上、画像部分の面積比率が高く、トナーの消費量が多い。
したがって、トナーを大量に補給し、さらに、十分に現像させ得るだけの帯電量を与える必要がある。
【０００４】
一方、カラー装置の小型化や高速化が同時に要求されている。
高速化に対しては、公知のタイプとして感光体が水平方向に並んだ４連タンデム方式のものが考えられている。
【０００５】
この４連タンデム方式の場合、感光体ドラム間の間隔を縮めることで、装置を小さくすることができる。しかし、補給されたトナーを現像剤に十分に混合させるためには、十分な現像剤の容量が必要になる。
このことから、現像剤容量を確保するため、第１および第２のスクリュを上下に配置して現像器内の容積を大きくするなどの手段もとられている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、第１および第２のスクリューを上下に配置しただけでは、補給されたトナーをキャリヤと十分に混合して帯電するための搬送路が十分に確保できず、帯電の不十分なトナーが存在し、濃度むらや画像上のかぶりトナー飛散などが発生しやすかった。
【０００７】
特に、トナーが大量に補給された場合は顕著であった。
そこで、本発明は、現像装置において、現像剤の搬送経路を十分に確固できなくても、補給トナーと現像剤との混合、帯電を十分に行い画像の濃度むらや、かぶり、トナー飛散などが発生しないようにした現像装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題を解決するため、請求項１記載のものは、被現像部にトナーとキャリヤとからなる現像剤を供給する現像剤供給手段と、この現像剤供給手段の近傍に設けられ、現像剤を第１の方向に攪拌搬送しながら前記現像剤供給手段に供給する第１の攪拌搬送手段と、この第１の攪拌搬送手段の下方に設けられ、前記第１の攪拌搬送手段から搬出されて落下される現像剤を受けて該現像剤を前記第１の方向とは逆方向である第２の方向に攪拌搬送したのち、上方へ搬送して前記第１の攪拌搬送手段に送る第２の攪拌搬送手段と、この第２の攪拌搬送手段の前記第１の攪拌搬送手段から落下される現像剤を受ける部位よりも第２の攪拌搬送手段の現像剤搬送方向上流側にトナーを補給するトナー補給手段とを具備する。
【００１０】
請求項３記載のものは、被現像部にトナーとキャリヤとからなる現像剤を供給する現像剤供給手段と、この現像剤供給手段の近傍に設けられ、現像剤を第１の方向に攪拌搬送しながら前記現像剤供給手段に供給する第１の攪拌搬送手段と、この第１の攪拌搬送手段の下方に設けられ、前記第１の攪拌搬送手段から搬出されて落下される現像剤を受けて該現像剤を前記第１の方向とは逆方向である第２の方向に攪拌搬送する第２の攪拌搬送手段と、この第２の攪拌搬送手段によって搬送されてくる現像剤を上方へ搬送し、前記前記第１の攪拌搬送手段に送る送り手段と、前記第２の攪拌搬送手段の前記第１の攪拌搬送手段から落下される現像剤を受ける部位よりも第２の攪拌搬送手段の現像剤搬送方向上流側にトナーを補給するトナー補給手段とを具備する。
【００１３】
請求項４記載のものは、被現像部にトナーとキャリヤとからなる現像剤を供給する第１のマグネットローラと、この第１のマグネットローラの近傍に設けられ、現像剤を第１の方向に攪拌搬送しながら前記第１のマグネットローラに供給する第１の攪拌搬送手段と、この第１の攪拌搬送手段の下方に設けられ、前記第１の攪拌搬送手段から搬出されて落下される現像剤を受けて該現像剤を前記第１の方向とは逆方向である第２の方向に攪拌搬送する第２の攪拌搬送手段と、この第２の攪拌搬送手段によって搬送されてくる現像剤を上方へ搬送し、前記前記第１の攪拌搬送手段に送る第２のマグネットローラと、前記第２の攪拌搬送手段の前記第１の攪拌搬送手段から落下される現像剤を受ける部位よりも第２の攪拌搬送手段の現像剤搬送方向上流側にトナーを補給するトナー補給手段とを具備する。
【００１５】
本発明は、第２の攪拌搬送手段の第１の攪拌搬送手段から落下される現像剤を受ける部位の上流側にトナー補給手段によりトナーを補給することにより、第１の攪拌搬送手段から落下される重量のある現像剤を軽い補給トナーの上方から落下させ、これにより、現像剤と補給トナーの混合効率を向上できるようにする。
【００１６】
また、第２の攪拌搬送手段の現像剤供給手段（第１のマグネットローラ）への現像剤供給終了部位の下流側にトナー補給手段によりトナーを補給することにより、補給トナーの攪拌搬送距離を増大させて現像剤との攪拌混合効率を向上できるようにする。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図１〜図４に示す一実施の形態を参照して説明する。
図２は４連タンデム方式のカラー電子複写装置の内部構成を示すものである。図中１は装置本体で、この装置本体１の上面部の原稿載置台１ａには原稿を自動送りする原稿自動送り装置２が設けられている。
【００１８】
装置本体１内の上部側には前記原稿を露光するための原稿スキャナ部５が設けられている。このスキャナ部５は第１および第２のキャリッジ６，７を移動自在に備え、第１のキャリッジ６には原稿に光を照射する露光ランプ８および原稿から反射される反射光を反射させる第１の反射ミラー９が配設されている。第２のキャリッジ７には前記第１の反射ミラー９から反射される反射光を反射させて所定方向に導く第２および第３の反射ミラー１０，１１が配設されている。第３の反射ミラー１１によって反射される反射光の光路中には光学レンズ１３および光電変換素子１４が配設されている。
【００１９】
装置本体１内の略中央部には像を担持する被現像部としての感光体ドラム３１ａ〜３１ｄが用紙の搬送方向に亘って複数個（４個）回転自在に配設されている。
【００２０】
これら感光体ドラム３１ａ〜３１ｄの周囲部にはそれぞれその回転方向に沿って順次、ドラム表面を均一に帯電させる帯電チャージャー３２、ドラム上の潜像を現像する現像器３４、ドラム上の顕像を用紙に転写させる転写器３５、さらに、残留トナーを除去するクリーナ３６が配設されている。
【００２１】
また、装置本体１内には画像情報に応じたレーザ光を発光するレーザ光走査ユニット（図示しない）が設けられ、このレーザ光走査ユニットから発光されたレーザ光は感光体ドラム３１ａ〜３１ｄにそれぞれ導かれて照射され、静電潜像が形成されるようになっている。
【００２２】
感光体ドラム３１ａ〜３１ｄの下部側には用紙搬送路１６が略水平状態に設けられている。この用紙搬送路１６中には用紙の搬送方向に沿って順次、用紙を供給する給紙ローラ２１、用紙を整位するレジストローラ２２、顕像を用紙に転写させる転写器３５、用紙を搬送する搬送ベルト２７、定着手段としての定着器１８、送りローラ２８および排紙ローラ３０が配設されている。
【００２３】
定着器１８はヒートローラ１８ａとこのヒートローラ１８ａの下部側に圧接し用紙を加圧するプレスローラ１８ｂとからなる。
装置本体１の一側部側には用紙を供給する給紙トレイ２４が設けられ、他側部側には排紙ローラ３０から排出される用紙を受ける排紙トレイ２５が設けられている。
【００２４】
しかして、画像形成時には、原稿載置台１ａ上に原稿を載置し、コピーボタン（図示しない）をオンする。
これにより、露光ランプ８が点灯して第１及び第２のキャリッジ６，７が走行され、原稿に光が走査される。この走査により原稿から反射する反射光は第１〜第３の反射ミラー９〜１１、および光学レンズ１３を介して光電変換素子１４に受光され、光電変換される。この光電変換により、レーザ光走査ユニットから画像情報に応じたレーザ光が発光され、このレーザ光はポリゴンミーラにより走査され、この走査されるレーザ光は光学系を介して感光体ドラム３１ａ〜３１ｄに導かれて照射される。感光体ドラム３１ａ〜３１ｄの表面は、帯電チャージャー３２…により一様に帯電されており、レーザ光の照射により、原稿の静電潜像が形成される。この静電潜像は感光体ドラム３１ａ〜３１ｄの回転により、現像器３４…へ送られて対向し、各色のトナーが供給されることにより、カラー画像が形成される。
【００２５】
一方、このときには、給紙トレイ２４から給紙ローラ２１の回転により、用紙が供給され、レジストローラ２２で整位されてから、感光体ドラム３１ａ〜３１ｄと転写器３５…間へ送られてカラー画像が転写される。この転写後、感光体ドラム３１ａ〜３１ｄ上に残留したトナーはクリーナ３６…により掻き落されてクリーニングされる。
【００２６】
画像が転写された用紙は、搬送ベルト２７の走行により、定着ローラ１８に送られ、加熱されるとともに、加圧されて定着される。この画像が定着された用紙Ｐは排出ローラ３０を介して排紙トレイ２５に排出される。
【００２７】
図１、図３および図４は現像器３４を示すものである。
図１は現像器３４を示す外観斜視図である。
現像器３４は現像容器４１を備え、この現像容器４１内には、感光体ドラム３１ａ〜３１ｄに現像剤を供給する供給現像剤供給手段としてのマグネットローラ４５が設けられ、このマグネットローラ４５上にトナーの付着したキャリアが磁気力で付着する。マグネットローラ４５は、内部にＮ極とＳ極が互いに隣に複数個配置され、現像バイアスが２００〜３００Ｖ印加される。
【００２８】
現像容器４１内の上部側には、第１の攪拌搬送手段としての上スクリュ部４２が回転自在に設けられ、この上スクリュ部４２の下方部には第２の攪拌搬送手段としての下スクリュ部４３が回転自在に設けられている。現像剤は上スクリュ部４２と下スクリュ部４３の回転により、攪拌されながら循環搬送され、上スクリュ部４２からマグネットローラ４５に供給される。
【００２９】
現像容器４１内の一側部には上スクリュ部４２と下スクリュ部４３の端部を挿入させるとともに、下スクリュ部４３によって搬送されてきた現像剤を上スクリュ部４２へ送るための送り手段としての上搬送用のマグネットローラ５５を収納するケーシング８１が設けられている。現像容器４１の他端部側の上面部には、トナーを下スクリュ部４３へ補給するトナー補給手段としてのトナー補給ホッパ５６が設けられている。
【００３０】
図３は現像器３４を示す正断面図である。
現像容器４１内にはトナーとキャリヤからなる２成分現像剤Ｔが収容されている。トナー粒子としてはスチレンアクリルが用いられ、平均粒径はおよそ１０μｍで負帯電される。キャリア粒子は３０〜１００μｍの鉄粉で磁性体である。現像容器４１内にはマグネットローラ４５上に付着した現像剤を均一な現像剤層とするドクターブレード４６が設けられている。
【００３１】
実用的なトナーとキャリアの混合による現像剤では、キャリア粒子上にほぼ１粒子層としてトナーが付着しており、マグネットローラ４５と感光体ドラム３１ａ〜３１ｄ間の現像ギャップに５〜２０個のキャリア粒子が磁気力で連なり、ブラシの穂立ちを形成する。ブラシの穂立ちの先端部の現像剤が、感光体ドラム３１ａ〜３１ｄ上の静電潜像面へトナー粒子を運び現像が行なわれる。
【００３２】
図４は現像器３４を示す側断面図である。
上スクリュ部４２と下スクリュ部４３との間には両者間を仕切る仕切部材としての仕切板４８が設けられている。仕切板４８の一端部側には下スクリュ部４３の一端部側に対向し、現像剤Ｔを落下させる第１の開口部５０、他端部側には下スクリュ部４４の他端部側に対向する第２の開口部５１が設けられている。
【００３３】
上スクリュ部４２の回転により、その一端部側から他端部側に向かってトナーとキャリヤが攪拌搬送されながら現像用マグネットローラ４５に供給され、供給されなかったトナーとキャリヤは、第１の開口部５０から下方へ落下される。このトナーとキャリヤは下スクリュ部４３の一端部側に落下し、下スクリュ部４３の回転により、他端部側に向かって攪拌搬送され、ついで、搬送用マグネットローラ５５の回転により上部側へ送り込まれて第２の開口部５１を介して上スクリュ部４２に送られて搬送される。
【００３４】
現像剤Ｔは、以後、順次同様にして循環的に攪拌搬送されて現像用マグネットローラ４５に供給される。
この現像剤Ｔの供給により、トナーが消費されてトナー濃度が低下すると、トナー補給ホッパ５６からトナーが補給される。
【００３５】
ところで、トナー補給ホッパ５６の補給管５６ａは現像容器４１内に挿入されて下方に延出されている。そして、この補給管５６ａは、第１の開口部５０から落下される現像剤Ｔを受ける下スクリュ部４３の部位よりも上流側の部位に近接対向されている。
【００３６】
トナーを補給する場合には、トナー補給ホッパ５６の補給管５６ａから、矢印で示すように、下スクリュ部４３に対し、該下スクリュ部４３が第１の開口部５０から落下される現像剤Ｔを受ける部位よりも上流側の部位に補給される。この補給されたトナーは下スクリュ部４３の回転により搬送され、第１の開口部５０の下方部に至と、第１の開口部５０から矢印で示すように落下される現像剤Ｔと混合される。すなわち、軽い補給トナー上に重量のある現像剤が落下され、良好に混合されて攪拌搬送される。
【００３７】
以後、上記したと同様に上スクリュ部４２と下スクリュ部４３間で現像剤Ｔが循環搬送されて、トナーとキャリアが接触、帯電され、上スクリュ部４２の回転により、現像剤Ｔがマグネットローラ４５に供給される。
【００３８】
上記したように構成された現像器３４を用いて画像特性の試験を行った。
試験方法はＡ３サイズに全面ベタ印字を連続２０枚の出力を行ったのち、全面白の画像を出力し、かぶりを測定した。かぶりは色彩色差計により、白地の明度を測定した。この際、トナー補給はこの現像トナー量に相当する量を定量補給した。
【００３９】
比較として従来のトナー補給（上スクリュ部４２に対しトナーを補給する）による現像装置も同時に評価した。
従来の現像装置では、かぶり値が３％となり、かぶりが多いレベルであったのに対し、本発明による現像装置では、かぶり０．８％であり、問題ないレベルであった。
【００４０】
さらに、印字率５％のＡ４サイズの画像を２万枚の出力試験を行った。比較の従来トナー補給方法による現像装置では、２万枚後に現像器周辺にトナー飛散による汚れが目立っていたが、本発明による装置では、トナー飛散が少なく、汚れが極めて少なかった。
【００４１】
図５〜図８は本発明の第２の実施の形態を示すものである。
なお、上記した第１の実施の形態で示した部分と同一部分については、同一番号を付してその説明を省略する。
【００４２】
図５は現像器３４を示す外観斜視図である。
この実施の形態では、現像剤は上スクリュ部４２と下スクリュ部４３の回転により、攪拌されながら循環搬送され、下スクリュ部４３からマグネットローラ４５に供給される。
【００４３】
そして、トナー補給ホッパ５６は第１の実施の形態とは逆の方向、すなわち、に上搬送用のマグネットローラ５５のケーシング８１側に設けられている。
図６は現像器３４をマグネットローラ４５部分から切断して示す断面図である。
【００４４】
マグネットローラ４５はφ２０の円筒状のスリーブ６９を備え、このスリーブ６９内には磁石７０を有している。磁石７０はＮ１極、Ｓ１極、Ｎ２極、Ｓ２極、Ｓ３極を有して固定され、スリーブ６９は回転自在に設けられている。
【００４５】
下スクリュ４３内の現像剤ＴはＳ２極の磁力により現像用のマグネットローラ４５に引き付けられ、スリーブ６９の回転でスリーブ６９上をドクターブレード４６まで搬送する。ドクターブレード４６によりスリーブ６９上の現像剤が薄層化され、Ｎ１極において感光体ドラム３１ａ〜３１ｄ上の現像が行なわれる。現像後のスリーブ６９上の現像剤ＴはＳ３極とＳ２極の間の磁力の最も弱いところ（０Ｇ）で剥離されて下スクリュ４３内に搬送される。
【００４６】
この現像剤Ｔの循環によりトナーが十分に供給された現像剤Ｔが現像用マグネットローラ４５上を回転して、感光体ドラム３１ａ〜３１ｄの現像が行われる。図７は現像器３４を上搬送用のマグネットローラ５５部分から垂直に切断して示す断面図である。
【００４７】
マグネットローラ５５はφ２０の円筒状のスリーブ６２を備え、このスリーブ６２の内部には磁石６３を有している。磁石６３はＳ２極（４００Ｇ）、Ｓ１極（４００Ｇ）、Ｎ２極（３００Ｇ）を有して固定され、スリーブ６２は回転自在に設けられている。
【００４８】
マグネットローラ５５は磁石６３のＳ２極の位置で現像剤を下スクリュ部４３内から磁力で引き付けてスリーブ６２の回転で上方へ搬送する。そして、Ｓ１極とＳ２極の間の磁力の最も弱い位置で現像剤Ｔを上搬送マグネットローラ５５の磁力からフリーにすることにより、上スクリュ４２内に現像剤Ｔを搬送する。
【００４９】
現像剤ＴはＳ２極とＳ１極の間で上下搬送マグネットローラ５５から剥離されるために、Ｓ１極以降現像剤Ｔが搬送されることはなく、１回転して再び下スクリュ４３へ搬送されることはないために、Ｓ２極で引き付けた現像剤Ｔはほとんどが上スクリュ４２内に搬送される。
【００５０】
図８は現像器３４を示す側断面図である。
上スクリュ部４２の回転により、その一端部側から他端部側に向かってトナーとキャリヤが攪拌搬送されたのち、第１の開口部５０から下方へ落下される。このトナーとキャリヤは下スクリュ部４３の一端部側に落下し、下スクリュ部４３の回転により、他端部側に向かって攪拌搬送されながら、現像用のマグネットローラ４５に供給される。供給されなかった現像剤Ｔは、搬送用マグネットローラ５５の回転により上部側へ送り込まれて第２の開口部５１を介して上スクリュ部４２に送られる搬送される。以後、現像剤Ｔは順次同様に循環的に攪拌搬送されて現像用マグネットローラ４５に供給される。
【００５１】
この現像剤Ｔの供給により、トナーが消費されてトナー濃度が低下すると、トナー補給ホッパ５６からトナーが補給される。
ところで、トナー補給ホッパ５６の補給管５６ａはケーシング８１内に挿入されて下方に延出されている。そして、この補給管５６ａは、下スクリュ部４３における画像領域が終り、上搬送用のマグネットローラ５５にさしかかる部位に延出されている。
【００５２】
トナーを補給する場合には、トナー補給ホッパ５６の補給管５６ａから、矢印で示すように、上搬送用のマグネットローラ５５にさしかかる下スクリュ部４３の部位に補給される。この補給されたトナーは下スクリュ部４３の回転により現像剤Ｔと混合されて上搬送用のマグネットローラ５５に送られ、このマグネットローラ５５の回転により、第２の開口部５１を介して上スクリュ部４２へと搬送される。
【００５３】
以後、同様に上スクリュ部４２と下スクリュ部４３間で現像剤Ｔが循環搬送されて、トナーとキャリアが接触、帯電され、下スクリュ部４３の回転により、現像剤Ｔがマグネットローラ４５に供給される。
【００５４】
この実施の形態の現像器３４を用いて、Ａ３サイズの用紙に全面ベタ印字を連続２０枚出力後に全面白の画像を出力し、かぶりを測定した。ただし、常温常湿環境下で行った。かぶりは０．８％であり、問題ないレベルであった。３０℃、湿度８０％の環境下でも、かぶりは１％であり、少ないレベルであった。
【００５５】
比較として行った従来方式（上スクリュ部４２にトナーを補給する）の現像装置では常温常湿環境下では、かぶりは１％と差し支えないレベルではあったものの、３０℃、湿度８０％の環境では、かぶりは４％に増え、かなり目立ってしまった。
【００５６】
この実施の形態では、下スクリュ部４３にトナーを補給することにより、トナーの撹拌工程路が長くなること、上搬送マグネットローラ５５部分での撹拌作用が働き、トナーの帯電性が向上したと予想される。
【００５７】
さらに、印字率５％のＡ４サイズの画像を２万枚の出力試験を行った。
比較の従来のトナー補給方法による現像装置に比べ、２万枚後での現像器周辺のトナー飛散による汚れが極めて少なく良好であった。
【００５８】
【発明の効果】
本発明は以上説明したように、第２の攪拌搬送手段の前記第１の攪拌搬送手段から落下される現像剤を受ける部位の上流側にトナー補給手段によりトナーを補給するから、第１の攪拌搬送手段から落下される重量のある現像剤を軽い補給トナーの上方から落下させることができ、現像剤と補給トナーの混合効率を向上できる。
【００５９】
また、第２の攪拌搬送手段の現像剤供給手段（第１のマグネットローラ）への現像剤供給終了部位の下流側にトナー補給手段によりトナーを補給するから、補給トナーの攪拌搬送距離を増大させて現像剤との攪拌混合効率を向上できる。
【００６０】
したがって、現像器の容積を小さくした場合でも、補給されたトナーが現像剤に十分に混合、帯電され、画像上のかぶり、特にベタ画像などトナーを大量に消費した後の白地のかぶりや、多湿環境時のかぶり、多枚数画像出力時のトナー飛散が極めて少なく良好な画像が得られるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態である現像装置を示す外観斜視図。
【図２】４連タンデム方式のカラー電子写真複写装置を示す構成図。
【図３】現像装置を示す正断面図。
【図４】現像装置を示す側断面図。
【図５】本発明の第２の実施の形態である現像装置を示す外観斜視図。
【図６】現像装置を現像用マグネトローラから垂直に切断して示す断面図。
【図７】現像装置を上搬送用マグネトローラから垂直に切断して示す断面図。
【図８】現像装置を示す側断面図。
【符号の説明】
４２…上スクリュ部（第１の攪拌搬送手段）
４３…下スクリュ部（第２の攪拌搬送手段）
４５…第１のマグネットローラ（現像剤供給手段）
３１ａ〜３１ｄ…感光体ドラム（被現像部）
３５…現像器
５０…第１の開口部
５１…第２の開口部
５５…第２のマグネットローラ（送り手段）
５６…トナー補給ホッパ（トナー補給手段）
６２…スリーブ
６３…マグネット
６９…スリーブ
７０…マグネット
Claims (4)
- 被現像部にトナーとキャリヤとからなる現像剤を供給する現像剤供給手段と、
この現像剤供給手段の近傍に設けられ、現像剤を第１の方向に攪拌搬送しながら前記現像剤供給手段に供給する第１の攪拌搬送手段と、
この第１の攪拌搬送手段の下方に設けられ、前記第１の攪拌搬送手段から搬出されて落下される現像剤を受けて該現像剤を前記第１の方向とは逆方向である第２の方向に攪拌搬送したのち、上方へ搬送して前記第１の攪拌搬送手段に送る第２の攪拌搬送手段と、
この第２の攪拌搬送手段の前記第１の攪拌搬送手段から落下される現像剤を受ける部位よりも第２の攪拌搬送手段の現像剤搬送方向上流側にトナーを補給するトナー補給手段と、
を具備することを特徴とする現像装置。 - 前記トナー補給手段は前記第１の攪拌搬送手段の上方に配置されたトナー収容室と、前記第１の搬送手段の前記現像剤供給手段に対向する側と反対側を通って前記第２の搬送手段に連通するトナー補給管とからなることを特徴とする請求項１記載の現像装置。
- 被現像部にトナーとキャリヤとからなる現像剤を供給する現像剤供給手段と、
この現像剤供給手段の近傍に設けられ、現像剤を第１の方向に攪拌搬送しながら前記現像剤供給手段に供給する第１の攪拌搬送手段と、
この第１の攪拌搬送手段の下方に設けられ、前記第１の攪拌搬送手段から搬出されて落下される現像剤を受けて該現像剤を前記第１の方向とは逆方向である第２の方向に攪拌搬送する第２の攪拌搬送手段と、
この第２の攪拌搬送手段によって搬送されてくる現像剤を上方へ搬送し、前記前記第１の攪拌搬送手段に送る送り手段と、
前記第２の攪拌搬送手段の前記第１の攪拌搬送手段から落下される現像剤を受ける部位よりも第２の攪拌搬送手段の現像剤搬送方向上流側にトナーを補給するトナー補給手段と、
を具備することを特徴とする現像装置。 - 被現像部にトナーとキャリヤとからなる現像剤を供給する第１のマグネットローラと、
この第１のマグネットローラの近傍に設けられ、現像剤を第１の方向に攪拌搬送しながら前記第１のマグネットローラに供給する第１の攪拌搬送手段と、
この第１の攪拌搬送手段の下方に設けられ、前記第１の攪拌搬送手段から搬出されて落下される現像剤を受けて該現像剤を前記第１の方向とは逆方向である第２の方向に攪拌搬送する第２の攪拌搬送手段と、
この第２の攪拌搬送手段によって搬送されてくる現像剤を上方へ搬送し、前記前記第１の攪拌搬送手段に送る第２のマグネットローラと、
前記第２の攪拌搬送手段の前記第１の攪拌搬送手段から落下される現像剤を受ける部位よりも第２の攪拌搬送手段の現像剤搬送方向上流側にトナーを補給するトナー補給手段と、
を具備することを特徴とする現像装置。
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