JP2005345536A - 画像形成装置における現像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 現像装置を現像器と、交換可能なトナー収納容器の２室に分割し、トナー収納容器と現像器の間に設けた開口部からトナーを追加補給できるようにした現像装置において、トナー収納容器の交換時に、現像器からトナーがこぼれにくく、ロータリー型ラックの回転によっても現像器からトナー収納容器へのトナーへの戻りを画像品質に影響を及ぼさない程度に押さえ、かつ、トナーの供給過剰や供給不良を起こさずにトナー収納容器から現像器へのトナー供給が常に現像に最適な量だけ行われて、良好な画質を長期にわたって維持できる画像形成装置における現像装置を提供する。
【解決手段】 現像器側開口の下端を、トナー担持体が像担持体に対面する位置において、現像器に設けられた供給ローラの周面下端より高く形成し、かつ、各トナー供給用開口に、トナー収納容器装着に際して開き、取り外しに際して閉じるよう構成したシャッタ部材を設けた。
【選択図】 図１

Description

本発明は、電子写真方式を利用した複写機、プリンタ、ファクシミリ、それらの複合機などの画像形成装置に用いられる現像装置に係り、特に、１成分現像剤を使用し、トナー担持体や供給ローラを配した現像器と、該現像器にトナーを供給するトナー収納容器との間にトナー供給用の開口が設けられた隔壁を有する画像形成装置における現像装置に関するものである。

電子写真方式を利用した複写機、プリンタ、ファクシミリ、それらの複合機などの画像形成装置において使用される現像装置は、現像剤にトナーとキャリアとを使用した２成分現像方式、キャリアを使用せずにトナーのみを使用した１成分現像方式のものが知られている。

１成分現像方式の現像装置においては、装置本体内に収容されたトナーを供給ローラによりトナー担持体表面に送り込み、このトナー担持体に規制部材を圧接させてトナー量を規制すると共に摩擦帯電させ、トナー担持体を回転させてトナーを像担持体と対面する現像領域に導いて像担持体上に形成された静電潜像を現像し、トナー担持体表面に残ったトナーは供給ローラによってトナー担持体表面から離脱させると共に新たなトナーをトナー担持体に供給するようにしており、低コストな現像装置を提供するには有利なシステムである。

しかしながら、トナー担持体表面に規制部材を圧接させてトナー担持体によって搬送されるトナー量を規制するようにした場合、粒径の大きなトナーがトナー担持体から離脱されて粒径の小さなトナーが先に現像に使用されるようになり、また現像後のトナー担持体上に残っているトナーを離脱させる場合においても、粒径の大きなトナーがトナー担持体から離脱されるようになり、次第に現像装置内に粒径の大きなトナーの割合が増加し、形成される画像の画質が低下するという問題があった。

そのため、現像装置における供給ローラやトナー担持体を配した現像器とトナー収納容器との間に隔壁を設けて分離したり、現像器とトナーを収容したトナーコンテナを分離可能にし、隔壁や現像器とトナーコンテナとが接する位置に開口部を設け、トナー担持体から離脱したトナーがトナー収納容器やトナーコンテナに戻らないようにした現像装置が用いられている。こういった現像装置では、トナー収納容器の開口幅が大きい場合、トナー補給の長手方向の均一性はあるものの、トナー収納容器内のトナーと現像器のトナーの入れ替わりが起こりやすく、トナー残量が減少した時の画像劣化度が著しい。また、トナー収納容器の開口幅が大きい場合、現像器交換時にトナーこぼれが発生しやすい。また、トナー収納容器を交換し、現像器の供給ローラに直接トナーを補給する構成の現像装置では、トナー収納容器の開口幅が狭い場合、極所的なトナー補給になるため、長手方向のトナー均一性が保たれない。

一方、カラー画像形成装置においてはこのような１成分現像剤を用い、カラー画像形成装置で使用する色数分の現像装置を回転可能に構成した円筒状のロータリー型ラックに支持させ、それぞれの色に対応した現像器のトナー担持体を、像担持体に順次対面させるようにしたロータリー型の現像装置が用いられるようになっている。

しかしながら、ロータリー型現像装置においては、せっかく隔壁を設けたり現像器とトナーコンテナを分離しても、ロータリーラックが回転することによって現像器とトナー収納容器の上下関係が変化してトナー供給過剰が起き、カブリが発生したり、現像器の粒径の大きなトナーがトナー収納容器やトナーコンテナに戻されてしまい、隔壁を設けたり現像器とトナーコンテナを分離した効果がなくなって、粒径の小さなトナーだけが先に現像に使用されて粒径の大きなトナーが残り、次第に形成される画像の画質が低下するという問題が依然として存在した。

さらに現像時に、何らかの理由でトナー収納容器やトナーコンテナから現像器内に新トナーが入ることで粉圧が大きく変わると、既に帯電したトナーと新しいトナーが混ざり、荷電不良が生じて画質が低下するという問題も生じる。

こういった問題に対処するため従来では、現像器に対してトナーを追加補給する追加補給タイブの現像装置が提案され、この追加補給タイブの１成分現像装置では、現像器内のトナー残量を検知し、その検知結果に基づいてトナー収納容器から現像器とは独立して駆動する補給ローラ等を用いて現像器にトナーを補給するようにしている。

しかしながらこのような現像装置においては、多量に補給された補給トナーが現像器に直行した場合、カブリなどの画像不良を引き起こすため、現像器内でトナーを十分に撹拌させる撹拌手段が必要となる。ところがこのようにすると、現像器に撹拌スペースを確保する必要があり、装置の小型化が難しいとともに現像器だけでなく、トナー収納容器にも撹拌手段を必要とするため複雑な構成となって、コスト的にも不利であった。

一方、無補給タイブの現像装置のなかには、例えば特許文献１に示されているように、現像装置をトナー収納容器と現像器の２室に分割し、トナー収納容器と現像器が分離可能ではないものの、トナー収納容器から現像器へのトナー追加補給を簡易且つコンパクトな構成で達成できるよう、トナー収納容器と現像器を隔てる壁に開口を設け、その開口に逆流防止弁を設けると共にこの逆流防止弁の自由端に、逆流防止弁が大きく開いたときに現像器側の供給ローラに当接する突起を設け、トナーの現像器への過剰補給、現像器からトナー収納容器へのトナーの逆流を防止すると共に、カブリや粒径選別による画質低下を防止した現像装置が提案されている。

特開２００３−２５５６８７

しかしながら、この特許文献１に示された現像装置では、例えばトナー収納容器だけを切り離してトナーコンテナのように構成して交換可能にしようとすると、トナー収納容器もしくは現像器のどちらかの開口がトナー収納容器交換時には開放された状態になり、多量のトナーがコボレやすいという問題があった。また、逆流防止弁を通過して追加補給されたトナーが直接供給ローラを経由してトナー担持体に送られてしまうため、逆流防止弁を通過するトナー量が多いときには画像上にカブリの問題が発生しやすく、また、逆流防止弁に突起をつけているため、供給ローラと突起のクリアランス設定に余裕があまりなく、設定のバラツキによっては、逆流防止弁の可動範囲が制限されてトナー供給不良などを起こすなどの問題があった。

そのため本発明においては、トナー担持体や供給ローラを配した現像器と、この現像器にトナーを供給し、着脱可能としたトナー収納容器とをロータリー型のラックに複数配し、それぞれの現像器とトナー収納容器が接する位置の隔壁にトナー供給用の開口を有する画像形成装置における現像装置において、簡易な手段でトナー収納容器の着脱に際してトナーこぼれを起こさず、ロータリー型ラックの回転によっても現像器からトナー収納容器へのトナーへの戻りを画像品質に影響を及ぼさない程度に押さえ、かつ、トナーの供給過剰や供給不良を起こさずにトナー収納容器から現像器へのトナー供給が常に現像に最適な量だけ行われて、良好な画質を長期にわたって維持できる画像形成装置における現像装置を提供することが課題である。

上記課題を解決するため本発明になる現像装置は、
像担持体上に形成された潜像を現像するトナー担持体及び該トナー担持体へトナーを運ぶ供給ローラとを有して回転可能に構成した円筒状のロータリー型ラックに固定され、該ロータリー型ラックの回転により、前記トナー担持体が順次前記像担持体に対面する位置に運ばれる複数の現像器と、該各現像器に隣接して前記ロータリー型ラックまたは前記現像器に着脱可能に構成されたトナー収納容器とからなり、該各トナー収納容器と前記各現像器とが接する各隔壁に、それぞれトナー供給用開口を有する画像形成装置における現像装置において、
前記各トナー供給用開口は、前記トナー担持体が前記像担持体に対面する位置において、前記現像器に設けられた供給ローラ周面下端より高く形成されており、前記各トナー供給用開口には、前記トナー収納容器装着に際して開き、取り外しに際して閉じるよう構成したシャッタ部材が設けられていることを特徴とする。

このように現像装置を構成することにより、トナー収納容器、または現像器からトナーこぼれを起こすことなくトナー収納容器の着脱を行うことが可能となると共に、ロータリー型ラックの回転によっても現像器からトナー収納容器へのトナーの戻りを画像品質に影響を及ぼさない程度に押さえ、良好な画質を長期にわたって維持できる画像形成装置における現像装置を提供することができる。

また、前記課題を解決するため本発明になる現像装置は、
像担持体上に形成された潜像を現像するトナー担持体及び該トナー担持体へトナーを運ぶ供給ローラとを有して回転可能に構成した円筒状のロータリー型ラックに固定され、該ロータリー型ラックの回転により、前記トナー担持体が順次前記像担持体に対面する位置に運ばれる複数の現像器と、該各現像器に隣接して前記ロータリー型ラックまたは前記現像器に着脱可能に構成されたトナー収納容器とからなり、該各トナー収納容器と前記各現像器とが接する各隔壁に、それぞれトナー供給用開口を有する画像形成装置における現像装置において、
前記現像器側開口の下端は、前記トナー担持体が前記像担持体に対面する位置において、前記現像器に設けられた供給ローラ周面下端より高く形成されており、前記供給ローラは、軸方向両端部における外径が、軸方向中心における外径より小さく形成されていることを特徴とする。

このように現像装置を構成することにより、ロータリー型ラックの回転によっても現像器からトナー収納容器へのトナーの戻りを画像品質に影響を及ぼさない程度に押さえることが可能となり、また、供給ローラの回転に伴い、供給ローラの中心部から端部にかけての径の減少に伴う傾斜でトナーが供給ローラの中心から端部の方に流れてゆき、前記開口がたとえば連続的に設けられていなくても供給ローラの軸方向全般にトナーをまんべんなく行き渡らせることができ、良好な画質を長期にわたって維持できる画像形成装置における現像装置を提供することができる。

また、前記各トナー供給用開口は、前記トナー担持体が前記像担持体に対面する位置において、前記トナー収納容器側開口の下端が現像器側開口の下端より低くなるよう形成することにより、より、現像器からトナー収納部へのトナーの戻りが少なくなる。

さらに、前記現像器側開口は、前記供給ローラにおける軸方向長さの２０％以上６０％以下の長さを有し、かつ、供給ローラ外径の３０％以上５０％以下の開口高さとすることにより、トナー収納容器内のトナーと現像器内のトナーの入れ替わりが起こりにくく、また、トナー収納容器を交換し、現像器の供給ローラに直接トナーを補給する構成の現像装置では、トナー収納容器の開口幅が狭い場合、極所的なトナー補給になって長手方向のトナー均一性が保たれないが、上記したような開口率とすることにより、プリント枚数が増加しても画像品質の低下が少ない安定したプリント画像を得ることができる現像装置を構成することが可能である。

このように現像装置を構成することにより、簡易な手段でトナー収納容器の着脱に際してトナーこぼれを起こさず、ロータリー型ラックの回転によっても現像器からトナー収納容器へのトナーへの戻りを画像品質に影響を及ぼさない程度に押さえ、かつ、トナーの供給過剰や供給不良を起こさずにトナー収納容器から現像器へのトナー供給が常に現像に最適な量だけ行われるようにでき、良好な画質を長期にわたって維持できる画像形成装置における現像装置を提供することができる。

以下、図面を参照して本発明の好適な実施例を例示的に詳しく説明する。但しこの実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。

図１は本発明になる画像形成装置における現像装置の構成概略を示した図、図２は本発明になる現像装置のトナー収納部と現像器のトナー供給用開口に設けたシャッタの開閉機構を説明するための図、図３、図４はトナー供給用開口における供給ローラの軸方向長さに対する開口率と外形に対する開口率による画像品質を調べた結果を示した表、図５は本発明になる画像形成装置における現像装置に用いる供給ローラの形状を示した図、図６は本発明になる現像装置をロータリー型現像装置に応用した画像形成装置の構成概略を示した断面図である。

図中同一構成要素には同一番号が付してあり、１は本発明になる現像装置をロータリー型現像装置２に組み込んだ画像形成装置、２はカラー画像形成に使用する例えばブラック（Ｂ）３_１、マゼンタ（Ｍ）３_２、シアン（Ｃ）３_３、イエロー（Ｙ）３_４のトナー収納容器３と、それぞれのトナー収納容器に対応してブラック（Ｂ）４_１、マゼンタ（Ｍ）４_２、シアン（Ｃ）４_３、イエロー（Ｙ）４_４の現像器４とが設けられたロータリー型現像装置で、このロータリー型現像装置２は、それぞれの色の現像器４を、順次感光体（像担持体）５に対向した現像位置となるよう回転させて、感光体（像担持体）５上の潜像を現像する。６は帯電装置、７は例えばレーザなどを用いた露光装置、８はクリーニング装置、９は中間転写ベルト、１０は一次転写ローラ、１１は二次転写ローラ、１２は記録媒体搬送路、１３は定着装置、１４は排出部、１５は中間転写ベルト９のクリーニング装置、１６は記録媒体、１７は現像装置本体、２０は本発明のロータリー型現像装置２を構成する筒状ラックである。

３０はトナー収納容器側開口、３１はトナー収納容器３のトナー送り部材、３２はトナー収納容器側開口３０の容器内側に設けられたトナー収納容器側シャッタ、３３はトナー収納容器３を現像器４に装着するとき、トナー収納容器側シャッタ３２を現像器４側に設けられた突起５０と係合して開くための突起、３４はトナー収納容器側シャッタ３２を閉じる方向に押圧するためのスプリング、３５は現像器側シャッタ４７を開くためにトナー収納容器３の外側に設けられた突起、３６はトナー収納容器側シャッタ３２に設けられた突起３３の動作範囲を確保するために設けられたスリット、４０は現像器４を構成してトナーを担持するトナー担持体、４１はトナー担持体４５にトナーを供給するウレタンスポンジなどで構成した供給ローラ、４２はトナー担持体４０上のトナー層厚を規制すると共にトナーを帯電させる規制部材、４３はシール部材４４をトナー担持体４０側に押しつけるための押圧部材でウレタンスポンジなどを用いる。４５は現像器側開口、４６はトナーの滞留部、４７は現像器４側開口４５における容器内側に設けられた現像器側シャッタ、４８はトナー収納容器３を現像器４に装着するとき、現像器側シャッタ４７をトナー収納容器３側に設けられた突起３５と係合して開くための突起、４９は現像器側シャッタ４７を閉じる方向に押圧するためのスプリング、５０はトナー収納容器３側シャッタ３２を開くために現像器４の外側に設けられた突起、５１は現像器４側シャッタ４７に設けられた突起４８の動作範囲を確保するために設けられたスリット、５２は供給ローラ４１の軸方向中心、５３は同じく供給ローラ４１における端部である。

本発明になる現像装置は、図１に構成概略を示したように、感光体（像担持体）５と僅かな間隔を有して対向するようにトナー担持体４０を位置させ、このトナー担持体４０と感光体（像担持体）５とを逆方向（例えばトナー担持体４０が時計回りであれば感光体（像担持体）５が逆時計回り）に回転させて、トナー担持体４０と感光体（像担持体）５とが対向する現像領域において、それぞれ上方から下方に移動するようにしている。また、この現像装置においては、現像装置本体１７の内部に着脱可能としたトナー収納容器３内にトナーを収容させると共に、トナー収納容器３内にトナー送り部材３１を回転可能に設けている。そしてトナー収納容器３内に収容されたトナーは、トナー送り部材３１により、トナー収納容器３と現像器４とが接する隔壁に設けたトナー収納容器３側開口（トナー補給口）３０と現像器４側開口（トナー供給開口部）４５を通し、現像器４におけるトナー滞留部４６に供給するようにしている。

また、このようにしてトナーが供給されるトナー滞留部４６内には、外周部に発泡された弾性層を有するローラ状の供給ローラ４１をトナー担持体４０に圧接させるようにして設け、供給ローラ４１とトナー担持体４０と同方向（例えばトナー担持体４０が時計回りであれば供給ローラ４１も時計回り）に回転させて、両者が接触する部分で互いに逆方向に移動させるようにし、この供給ローラ４１からトナー滞留部４６におけるトナーをトナー担持体４０に供給するようにしている。

そして、前記トナー収納容器３側開口（トナー補給口）３０と現像器４側開口（トナー供給開口部）４５とは、トナー収納容器３側開口３０の下端が現像器４側開口４５の下端より低くなるよう形成され、トナー収納容器３から現像器４側へのトナー送り出しを容易にすると共に、現像器４におけるトナーの滞留部４６からトナー収納容器３へトナーが戻るのを最小限に押さえるようにしている。

また現像器４側開口４５の下端Ａは、供給ローラ４１の周面下端Ｂより高く形成されており、そのため、例えばこの現像装置１７をロータリー型現像装置として回転させても、現像器４からトナー収納容器３へのトナーの戻りを画像品質に影響を及ぼさない程度に押さえることが可能となる。

さらに、現像器４側開口（トナー供給開口部）４５は、供給ローラ４１における軸方向長さの２０％以上６０％以下の長さで、供給ローラ外径の３０％以上５０％以下の開口高さとしてあり、このようにすることにより、後述する実施例からも明らかなようにトナー収納容器３内のトナーと現像器４内のトナーの入れ替わりが起こりにくい。また、トナー収納容器３を交換し、現像器４の供給ローラに直接トナーを補給する構成の現像装置では、トナー収納容器３の開口幅が狭い場合、極所的なトナー補給になって長手方向のトナー均一性が保たれないが、上記したような開口率とすることにより、後記する実施例に示したように、プリント枚数が増加しても画像品質の低下が少ない安定したプリント画像を得ることができる現像装置を構成することが可能となる

そして、本発明における現像器４を構成する供給ローラ４１は、図５に示したように、その軸方向中心５２より端部５３の外径が小さく形成されている。この供給ローラ４１の中心部５２から端部５３にかけての径の減少に伴う傾斜を設けることで、供給ローラ４１の回転に伴い、トナーが供給ローラ４１の中心５２から端部の方に流れてゆき、前記した現像器４側開口（トナー供給開口部）４５が供給ローラ４１における軸方向長さの２０％以上６０％以下の長さで、供給ローラ外径の３０％以上５０％以下の開口高さに形成されていることと相まって、トナー収納容器３内のトナーと現像器４内のトナーの入れ替わりが起こりにくく、前記開口３０、４５が例えば連続的に設けられていなくても、供給ローラ４１の軸方向全般にまんべんなくトナーを行き渡らせて均一性が確保できる。その結果、プリント枚数が増加した場合も、画像品質の低下が少ない安定したプリント画像を得ることができる現像装置を構成することが可能である。

そして、トナー担持体４０の回転方向上流側に向けて延びた板状の規制部材４２の端部をトナー担持体４０に接触させ、トナー担持体４０から余分なトナーを離脱させて現像領域に搬送されるトナーの量を規制すると共に、このトナーを帯電させ、静電気力により保持させる。そして、トナー担持体４０に保持されたトナーは感光体（像担持体）５と対向する現像領域に搬送されるが、この現像領域においては、前記したようにトナー担持体４０と感光体（像担持体）５とがそれぞれ上方から下方に移動するように回転され、さらに、トナー担持体４０に図示しない現像バイアス電源から直流電圧に交流電圧が重畳された現像バイアス電圧を印加させて、トナー担持体４０と感光体（像担持体）５との間に振動電界を作用させることで、感光体（像担持体）５に形成された静電潜像部分にトナー担持体４０からトナーを供給して現像が行われる。

なお、本実施例では、上記のようにトナー担持体４０と感光体（像担持体）５とを現像領域においてわずかな間隔を介して対向させて現像を行うよう説明してきたが、トナー担持体４０と感光体（像担持体）５とを現像領域において接触させて現像を行うようにすることも可能である。また、静電潜像の現像後にトナー担持体４０に残ったトナーを現像装置本体１７に戻すが、トナー担持体４０に残ったトナーを現像装置本体１７に戻す位置には、押圧部材４３によりシール部材４４がトナー担持体４０に押し付けられてトナーが外部に漏れるのを防止している。さらに、トナー担持体４０に残ったトナーは、前記のようにトナー担持体４０と接触する部分において逆方向に移動する供給ローラ４１によってトナー担持体４０から離脱され、離脱されたトナーは、供給ローラ４１によって搬送されてトナー滞留部４６におけるトナーと混合させられ、前記したようにこの供給ローラ４１からトナー担持体４０に新たなトナーが供給される。

また本発明の現像装置は、トナー収納容器３が着脱可能に構成されている場合、そのトナー収納容器３と現像器４の開口部３０、４５に詳細を図２に示したように、装着に際して開き、取り外しに際して閉じるよう構成したシャッタ部材３２、４７が設けられている。

まずトナー収納容器３のシャッタ部材３２は、図２（Ａ）に示したように、トナー収納容器側開口３０の容器内側に設けられ、トナー収納容器３を取り外したときにシャッタ部材３２を閉じるため、シャッタ部材３２を閉じる方向に押圧するスプリング３４と、トナー収納容器３を現像器４に装着するとき、現像器４側に設けられた突起５０と係合してトナー収納容器側シャッタ３２を開くための突起３３が設けられている。また、トナー収納容器３側には、このトナー収納容器側シャッタ３２を開くための突起３３が移動する範囲にわたってスリット３６と、現像器４側のシャッタ４７を開閉するための突起３５が設けられている。

一方、現像器４側シャッタ４７は、図２（Ｂ）に示したように、現像器４側開口４５における容器内側に設けられ、トナー収納容器３が取り外されたときにシャッタ部材４７を閉じるため、シャッタ部材４７を閉じる方向に押圧するスプリング４４と、トナー収納容器３が現像器４に装着されるとき、トナー収納容器３側に設けられた突起３５と係合して現像器４側シャッタ４７を開くための突起４８が設けられている。また、現像器４側には、この現像器４側シャッタ４７を開くための突起４８が移動する範囲にわたってスリット５１と、トナー収納容器３側のシャッタ３２を開閉するための突起５０が設けられ、さらにこれらシャッタ３２、４７は、それぞれ、図示していない案内用スライド機構が設けられてその中をスライドできるようになっている。

そのため、トナー収納容器３を現像器４に装着すると、トナー収納容器３におけるシャッタ３２に設けられた突起３３が現像器４側の突起５０と係合し、一方現像器４側シャッタ４７は、突起４８がトナー収納容器３側突起３５に係合して図２（Ｃ）に示したように、トナー収納容器３におけるスプリング３４に抗してシャッタ３２を押し上げ、現像器４側におけるスプリング４９に抗してシャッタ４７が押し下げられるから、それぞれの開口３０、４５をトナーが通り抜けられるようになる。また、トナー収納容器３を現像器４から取り外すと、トナー収納容器３におけるスプリング３４、現像器４側におけるスプリング４９によってシャッタ３２とシャッタ４７が元の位置に戻され、それぞれの開口３０、４５は閉じられる。

このように現像装置を構成することにより、本発明の現像装置をロータリー型としても、トナー収納容器３、または現像器４からトナーこぼれを起こすことなくトナー収納容器３の着脱を行うことが可能となると共に、ロータリー型現像装置を回転させても、現像器４からトナー収納容器３へのトナーの戻りを画像品質に影響を及ぼさない程度に押さえ、良好な画質を長期にわたって維持できる画像形成装置における現像装置を提供することができる

以上が本発明の画像形成装置における現像装置の構成であるが、図６はこのように構成した現像装置を組み込んだロータリー型現像装置２を有する画像形成装置１の構成概略であり、以下、この図６を用い、この画像形成装置について簡単に説明する。なお、以下の説明では、本発明の現像装置をロータリー型現像装置２に組み込んだ場合を例に説明するが、本発明はこういったロータリー型現像装置に組み込んだ場合だけでなく、単色の画像形成装置に用いる単一の現像装置としても適用できることはあきらかである。

この図６に示した画像形成装置におけるロータリー型現像装置２は、図１示した現像装置本体１７における現像器４とトナー収納容器３とを、円筒状のラックに例えばブラック（Ｂ）４_１、マゼンタ（Ｍ）４_２、シアン（Ｃ）４_３、イエロー（Ｙ）４_４の現像器４として固定し、その各現像器４_１、４_２、４_３、４_４に隣接させて、ブラック（Ｂ）３_１、マゼンタ（Ｍ）３_２、シアン（Ｃ）３_３、イエロー（Ｙ）３_４のトナー収納容器３が、円筒状ラックまたは各現像器４_１、４_２、４_３、４_４に、図示していない位置決め部材および結合部材によって着脱可能に支持されている。

そして待機状態においては、ロータリー型現像装置２における例えばブラック（Ｂ）用現像器４_１が感光体（像担持体）５に対向した現像位置となるようにされている。そして、図示していない制御装置に画像データが送られてくると、その画像データはブラック（Ｂ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、イエロー（Ｙ）の各色のデータに分解され、一方感光体（像担持体）５が帯電装置６で均一に帯電される。

そして最初にブラック（Ｂ）のデータが露光装置７に与えられて感光体（像担持体）５が露光され、潜像が形成されるとそれが現像器４_１で現像されてトナー画像となり、そのトナー画像が一次転写バイアスを与えられた一次転写ローラ１０によって中間転写ベルト９に転写される。トナー画像が中間転写ベルト９に転写された後に感光体（像担持体）５に残った残トナーは、クリーニング装置８でクリーニングされ、次の画像形成が行われる。なお、中間転写ベルト９に接する二次転写ローラ１１とクリーニング装置１５は、全ての色のトナー画像が中間転写ベルト９に重ね合わせて転写されるまで、この中間転写ベルト９から離間させられている。

こうしてブラック（Ｂ）のトナー画像の形成が済むとロータリー型現像装置２が回転し、次のマゼンタ（Ｍ）の現像器４_２が感光体（像担持体）５に対向した現像位置とされ、先に分解されたマゼンタ（Ｍ）の画像データが露光装置７に与えられて露光が行われる。そして感光体（像担持体）５上に潜像が形成されてそれが現像器４_２で現像されてトナー画像となり、中間転写ベルト９上に転写されているブラック（Ｂ）のトナー画像の上に重ね合わせて転写される。

そして同様の動作がシアン（Ｃ）、イエロー（Ｙ）の画像データで繰り返され、全ての色のトナー画像が中間転写ベルト９に転写されてフルカラートナー画像とされると、先に中間転写ベルト９から離間されていた２次転写ローラ１１とクリーニング装置１５が中間転写ベルト９に接触させられ、記録媒体１６が記録媒体搬送路１２を通って二次転写ローラ１１の位置する二次転写位置に送り込まれて、フルカラートナー画像が記録媒体１６に転写される。

こうしてフルカラートナー画像が転写された記録媒体１６は、さらに定着装置１３に送られて熱と圧力で定着され、排出部１４に排出される。そして中間転写ベルト９上に残った残トナーは、クリーニング装置１５によってクリーニングされ、次の画像形成に備えられる。

そしてトナー収納容器３を着脱に際しては、前記した図２で説明したように、トナー収納容器３を現像器４に装着すると、トナー収納容器３におけるシャッタ３２に設けられた突起３３が現像器４側の突起５０と係合し、一方現像器４側シャッタ４７は、突起４８がトナー収納容器３側突起３５に係合して図２（Ｃ）に示したように、トナー収納容器３におけるスプリング３４に抗してシャッタ３２を押し上げ、現像器４側におけるスプリング４９に抗してシャッタ４７が押し下げられるから、それぞれの開口３０、４５をトナーが通り抜けられるようになり、また、トナー収納容器３を現像器４から取り外すと、トナー収納容器３におけるスプリング３４、現像器４側におけるスプリング４９によってシャッタ３２とシャッタ４７が元の位置に戻され、それぞれの開口３０、４５は閉じられる。

以上が本発明の現像装置を組み込んだロータリー型現像装置を有する画像形成装置の動作説明であるが、以下、図３、図４に示したトナー供給用開口３０、４５における供給ローラ４１の軸方向長さに対する開口率と、外径に対する開口率によって画像品質がどう変わるかを調べた結果の表を用い、本発明の現像装置の具体例について説明する。

この図３、図４に示した表の実験に用いた画像形成装置は、φ３０ｍｍの感光体（像担持体）５を周速１６０ｍｍ／ｓｅｃで駆動し、φ１６ｍｍ、周速２４０ｍｍ／ｓｅｃのトナー担持体４０を２００μｍのギャップで対面させてトナー担持体４０と感光体（像担持体）５を逆方向に回転させ、現像領域でトナー担持体４０と感光体（像担持体）５とが、それぞれ上方から下方に移動するようにした。また、供給ローラ４１は、φ１４ｍｍ、標準セル径３００μｍ、アスカーＦ硬度６０度、厚み２．５ｍｍの発泡ウレタンを、押し込み量０．６ｍｍ、周速２００ｍｍ／ｓｅｃでトナー担持体４０と同方向に回転させ、接触部分においてこれらが逆方向に移動するようにした。

また、規制部材４２には厚さ０．１ｍｍのＳＵＳを、トナーは重量平均粒径８．０μｍのものを用い、トナー担持体４０と感光体（像担持体）５との間に正帯電性バイアス４００Ｖ、ＰＰ（ピークｔｏピーク）１６００Ｖで周波数２ｋＨｚのＡＣ成分を重畳したバイアスを印加し、トナー収納容器３と現像器４の接する位置の隔壁に、供給ローラ４１における径方向の中心と開口部の幅方向の中心が略一致するように開口３０、４５を設けてロータリー型現像装置に組み込んだものである。

そして図３の表は、現像器４側開口４５を、供給ローラ４１における軸方向長さの１０％から７０％まで、開口高さを供給ローラ４１における外径の２０％から６０％まで変化させて、（ａ）は画像濃度３０％のハーフ画像が５％を占める原稿を５０００枚、（ｂ）はベタ（画像濃度１００％）の画像が５％を占める原稿を５０００枚印字したものであり、図４は、供給ローラ４１として、最大径φ１４ｍｍ、中心部から端部に向かって径が細くなり、端部の径がφ１３．８ｍｍ、標準セル径３００μｍ、アスカーＦ硬度６０度、厚み２．５ｍｍの発泡ウレタンを、中心部押し込み量０．６ｍｍ、周速２００ｍｍ／ｓｅｃでトナー担持体と同方向に回転させ、接触部分においてこれらが逆方向に移動するようにして、図３の場合と同様、現像器４側開口４５を、供給ローラ４１における軸方向長さの１０％から７０％まで、開口高さを供給ローラ４１における外径の２０％から６０％まで変化させて、（ａ）は画像濃度３０％のハーフ画像が５％を占める原稿を５０００枚、（ｂ）はベタ（画像濃度１００％）の画像が５％を占める原稿を５０００枚印字したものである。

そして、それぞれの画像の状態を○は良好、△は良好ではないが問題ないレベル、×は悪いとして表したもので、この結果から明らかなように、まず図３の例では、（ａ）は現像器４側開口４５が供給ローラ４１における軸方向長さの２０％から６０％まで、開口高さが供給ローラ４１における外径の２０％から５０％までなら良好か良好ではないが問題ないレベルであり、（ｂ）では、現像器４側開口４５が供給ローラ４１における軸方向長さの２０％から７０％まで、開口高さが供給ローラ４１における外径の３０％から６０％までなら良好か良好ではないが問題ないレベルである。そのためこの結果から、現像器４側開口４５が供給ローラ４１における軸方向長さの２０％から６０％以下、開口高さが供給ローラ４１における外径の３０％から５０％までなら良好か良好ではないが問題ないレベルであることがわかる。

また図４の例では、（ａ）は現像器４側開口４５が供給ローラ４１における軸方向長さの１０％から６０％まで、開口高さが供給ローラ４１における外径の２０％から５０％までなら良好か良好ではないが問題ないレベルであり、（ｂ）では、現像器４側開口４５が供給ローラ４１における軸方向長さの２０％から７０％まで、開口高さが供給ローラ４１における外径の３０％から６０％までなら良好か良好ではないが問題ないレベルである。そのためこの結果から、図３の場合と同様、現像器４側開口４５が供給ローラ４１における軸方向長さの２０％から６０％以下、開口高さが供給ローラ４１における外径の３０％から５０％までなら良好か良好ではないが問題ないレベルであることがわかる。

このように、現像器３側開口４５の下端を、現像器３に設けられた供給ローラ４１の周面下端より高く形成し、各トナー供給用開口３０、４５を、トナー収納容器３側開口３０の下端が現像器４側開口４５の下端より低くなるよう形成し、各トナー供給用開口３０、４５には、トナー収納容器３の装着に際して開き、取り外しに際して閉じるよう構成したシャッタ部材３２、４７を設けることで、トナー収納容器３、または現像器４からトナーこぼれを起こすことなくトナー収納容器３の着脱を行うことが可能となると共に、ロータリー型ラック２０を回転しても、現像器４からトナー収納容器３へのトナーの戻りを画像品質に影響を及ぼさない程度に押さえ、良好な画質を長期にわたって維持できる画像形成装置における現像装置を提供することができる。

また、現像器３側開口４５の下端を、現像器３に設けられた供給ローラ４１の周面下端より高く形成すると共に、供給ローラ４１を、軸方向両端部５３における外径が軸方向中心５２における外径より小さく形成することにより、ロータリー型ラック２０の回転によっても現像器４からトナー収納容器３へのトナーの戻りを画像品質に影響を及ぼさない程度に押さえることが可能となると共に、供給ローラ４１の回転に伴い、供給ローラ４１の中心部５２から端部５３にかけての径の減少に伴う傾斜でトナーが供給ローラ４１の中心５２から端部５３の方に流れてゆき、開口３０、４５がたとえば連続的に設けられていなくても供給ローラ４１の軸方向全般にトナーをまんべんなく行き渡らせることができ、良好な画質を長期にわたって維持できる画像形成装置における現像装置を提供することができる。

また、各トナー供給用開口３０、４５は、トナー担持体４０が像担持体５に対面する位置において、トナー収納容器３側開口３０の下端が現像器４側開口４５の下端より低くなるよう形成することにより、より、現像器４からトナー収納部３へのトナーの戻りが少なくなる。

さらに、前記現像器３側開口４５は、前記供給ローラ４１における軸方向長さの２０％以上６０％以下の長さを有し、かつ、供給ローラ４１の外径の３０％以上５０％以下の開口高とすることにより、トナー収納容器３内のトナーと現像器４内のトナーの入れ替わりが起こりにくく、また、トナー収納容器３を交換し、現像器４の供給ローラに直接トナーを補給する構成の現像装置では、トナー収納容器３の開口幅が狭い場合、極所的なトナー補給になって長手方向のトナー均一性が保たれないが、上記したような開口率とすることにより、プリント枚数が増加しても画像品質の低下が少ない安定したプリント画像を得ることができる現像装置を構成することが可能である。

本発明によれば、ロータリー型現像装置に組み込んでも、トナー収納容器の着脱に際してトナーこぼれを起こさず、ロータリー型ラックの回転によっても現像器からトナー収納容器へのトナーへの戻りを画像品質に影響を及ぼさない程度に押さえ、かつ、トナーの供給過剰や供給不良を起こさずにトナー収納容器から現像器へのトナー供給が常に現像に最適な量だけ行われて、良好な画質を長期にわたって維持できる画像形成装置における現像装置を提供することができる。

本発明になる画像形成装置における現像装置の構成概略を示した図である。 本発明になる現像装置のトナー収納部と現像器のトナー供給用開口に設けたシャッタの開閉機構を説明するための図である。 トナー供給用開口における供給ローラの軸方向長さに対する開口率と外径に対する開口率による画像品質を調べた結果を示した表である。 トナー供給用開口における供給ローラの軸方向長さに対する開口率と外形に対する開口率による画像品質を調べた結果を示した表である。 本発明になる画像形成装置における現像装置に用いる供給ローラの形状を示した図である。 本発明になる現像装置をロータリー型現像装置に応用した画像形成装置の構成概略を示した断面図である。

符号の説明

３ トナー収納容器
４ 現像器
１７ 現像装置本体
３０ トナー収納部側開口
３１ トナーの送り部材
４０ トナー担持体
４１ 供給ローラ
４２ 規制部材
４３ 押圧部材
４４ シール部材
４５ 現像器側開口
４６ トナーの滞留部

Claims (4)

1. 像担持体上に形成された潜像を現像するトナー担持体及び該トナー担持体へトナーを運ぶ供給ローラとを有して回転可能に構成した円筒状のロータリー型ラックに固定され、該ロータリー型ラックの回転により、前記トナー担持体が順次前記像担持体に対面する位置に運ばれる複数の現像器と、該各現像器に隣接して前記ロータリー型ラックまたは前記現像器に着脱可能に構成されたトナー収納容器とからなり、該各トナー収納容器と前記各現像器とが接する各隔壁に、それぞれトナー供給用開口を有する画像形成装置における現像装置において、
   前記現像器側開口の下端は、前記トナー担持体が前記像担持体に対面する位置において、前記現像器に設けられた供給ローラ周面下端より高く形成されており、前記各トナー供給用開口には、前記トナー収納容器装着に際して開き、取り外しに際して閉じるよう構成したシャッタ部材が設けられていることを特徴とする画像形成装置における現像装置。
2. 像担持体上に形成された潜像を現像するトナー担持体及び該トナー担持体へトナーを運ぶ供給ローラとを有して回転可能に構成した円筒状のロータリー型ラックに固定され、該ロータリー型ラックの回転により、前記トナー担持体が順次前記像担持体に対面する位置に運ばれる複数の現像器と、該各現像器に隣接して前記ロータリー型ラックまたは前記現像器に着脱可能に構成されたトナー収納容器とからなり、該各トナー収納容器と前記各現像器とが接する各隔壁に、それぞれトナー供給用開口を有する画像形成装置における現像装置において、
   前記現像器側開口の下端は、前記トナー担持体が前記像担持体に対面する位置において、前記現像器に設けられた供給ローラ周面下端より高く形成されており、前記供給ローラは、軸方向両端部における外径が、軸方向中心における外径より小さく形成されていることを特徴とする画像形成装置における現像装置。
3. 前記各トナー供給用開口は、前記トナー担持体が前記像担持体に対面する位置において、前記トナー収納容器側開口の下端が現像器側開口の下端より低くなるよう形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載した画像形成装置における現像装置。
4. 前記現像器側開口は、前記供給ローラにおける軸方向長さの２０％以上６０％以下の長さを有し、かつ、供給ローラ外径の３０％以上５０％以下の開口高さを有していることを特徴とする請求項１または２に記載した画像形成装置における現像装置。

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