JP2009258525A

JP2009258525A - 現像装置及び画像形成装置

Info

Publication number: JP2009258525A
Application number: JP2008109727A
Authority: JP
Inventors: Kazuaki Kurihara; 一晃栗原
Original assignee: Oki Data Corp
Current assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Priority date: 2008-04-21
Filing date: 2008-04-21
Publication date: 2009-11-05

Abstract

【課題】トナー画像を形成する画像形成装置において、現像ローラの表面に所定の押圧力で当接する現像ブレードによって現像ローラの表面にトナーの薄層を形成するが、複雑な構成の制御装置を備えることなくトナー層を所定の厚さに維持するのが困難であった。また、トナー充填量の変化によって、形成されるトナー画像の濃度が変化する問題があった。
【解決手段】トナー６を担持する現像ローラ４と、現像ローラ４に担持されるトナー６を収容するトナーカートリッジ２０２及びトナー貯蔵室３３と、現像ローラ４の周面に当接する現像ブレード７ａを備えてこの周面に現トナー６の薄層を形成する薄層形成器７とを備え、現像ブレード７ａによる現像ローラ４の周面への押圧力が、現像剤収容部のトナー６の充填量の減少に伴って増加するように構成する。
【選択図】図３

Description

本発明は、プリンタ、ＦＡＸ、及び複写機等の電子写真記録方式に使用する画像形成装置とその画像形成装置に搭載される現像装置に関する。

電子写真記録装置、複写装置等には、印刷データに基づいてトナー画像を形成する画像形成装置を用いたものがある。画像形成装置では、一様に帯電された感光体の表面に光を照射して静電潜像を形成し、現像剤として帯電トナーを静電効果により静電潜像に付着させてトナー画像としている。帯電トナーは、現像装置内の現像ローラの表面に弾性ブレードを所定の押圧力で押圧し、現像ローラに電圧を印加してこれを回転させて弾性ブレードとの間にトナーを挟みこみ、摩擦帯電させて生成する。このとき、現像ローラの表面には弾性ブレードによって薄層化された帯電トナー層が形成される。

従来、現像装置の使用経時においてトナー層厚に変化が生じようとする際にも、トナー層厚を検知し、トナー層が所定の厚さとなるように弾性ブレードの押圧力を調整するトナー層調節機構を設けることにより安定したトナー画像を得るものがあった（例えば、特許文献１参照）。

特開２００３―２１５９１１号公報（第３〜４頁、図３，５）

しかしながら、上記した従来の方法では、複雑なトナー層調整機構、トナー層厚検知センサ、及びトナー層厚検知センサの検出結果に基づいてトナー層調整機構を制御する制御回路が必要となるため、部品点数が多く構成が複雑となってコストが高くなると共に装置の小型化が困難になるという問題があった。また、上記した従来の方法では、トナー充填量によって、生成されるトナー画像の濃度が変化するという問題を解決することができなかった。

本発明の目的は、これらの問題点を解消し、比較的簡単な構成の薄層形成手段を備えることにより、トナー充填量に拘らず濃度が安定したトナー画像の生成を可能とする現像装置及び画像形成装置を提供することにある。

本発明による現像装置は、
現像剤を担持する現像ローラと、前記現像ローラに担持される現像剤を収容する現像剤収容部と、前記現像ローラの周面に当接する現像ブレードを備えて前記周面に現像剤の薄層を形成する薄層形成手段とを有し、
前記現像ブレードによる前記現像ローラの周面への押圧力が、前記現像剤収容部の現像剤の充填量の減少に伴って増加することを特徴とする。

本発明の現像装置によれば、現像剤収容部に収容されている現像剤の充填量に応じて現像ブレードによる現像ローラの周面への押圧力を変化させ、充填量が変化しても、生成されるトナー画像の濃度を略一定に保つ。

実施の形態１．
図１は、本発明による画像形成装置の要部構成を説明するための概略構成図である。

画像形成装置１００は、ブラック（Ｋ）、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）の４色を印刷可能なカラー用電子写真式プリンタとしての構成を備えている。同図に示すように、画像形成装置１００の内部には、印刷媒体としての記録紙１４の搬送路に沿って、ブラック（Ｋ）用の現像装置１０１、イエロー（Ｙ）用の現像装置１０２、マゼンタ（Ｍ）用の現像装置１０３、及びシアン（Ｃ）用の現像装置１０４が配置されている。

これらの４つの現像装置１０１〜１０４は、使用される現像剤としてのトナーを除いては同じ構成であり、現像装置本体２０１と、ＬＥＤヘッド３とトナーカートリッジ２０２とから構成されている。記録用紙１４の搬送方向において、現像装置１０４の後段には定着装置１０５が配置されている。記録用紙１４の搬送路には記録紙搬送ローラ１５ａ〜１５ｊが配置され、搬送路の最上流に配置された記録紙カセット２２に積層して収納された記録紙１４を所定のタイミングで順次搬送し、搬送路の最下流に位置するスタッカ１０６まで搬送する。

４つの現像装置１０１，１０２，１０３，１０４の各感光体ドラム１には、転写ベルト１６を介して転写ローラ１７ａ〜１７ｄ（区別する必要がない場合には転写ローラ１７と称す）が圧接するように配置され、転写ベルト１６はドライブローラ１８とアイドルローラ１９によって張架されて駆動され、記録用紙１４を矢印Ｆで示す搬送方向に搬送する。転写ベルトクリーニングブレード２０は、転写ベルト１６に付着する廃トナーを掻き落とし、廃棄現像剤タンク２１は、この廃トナーを収容する。また、各感光体ドラム１の近傍の所定位置には、画像形成装置１００本体に備えられた露光装置としてのＬＥＤヘッド３ａ〜３ｄ（区別する必要がない場合にはＬＥＤヘッド３と称す）が配設されている。

図２は、現像装置１０１とＬＥＤヘッド３ａとを、転写ローラ１７ａ等と共に示した現像装置の内部構成図である。

現像装置本体２０１は、トナーカートリッジ２０２を着脱自在に装着し、同図に示すように内部には、静電潜像担持体としての感光体ドラム１が矢印Ａ方向に回転可能に配置され、この感光体ドラム１の周囲には、その回転方向上流側から順に、感光体ドラム１の表面に一定の圧力で接触して電荷を供給して帯電させる帯電装置としての帯電ローラ２、帯電された感光体ドラム１の表面に、例えばＬＥＤ等の光源による光を照射して静電潜像を形成する露光装置としてのＬＥＤヘッド３ａが対向する位置に配設される。尚、このＬＥＤヘッド３ａは、前記したように画像形成装置１００（図１）の本体側に配設されている。

ＬＥＤヘッド３ａの下流には、静電潜像が形成された感光体ドラム１の表面に、所定色（ここではブラック）のトナーを付着させて現像を発生させる現像剤担持体としての現像ローラ４、更にその下流には感光体ドラム１上のトナー現像を記録紙１４に転写した際に残留した転写残トナーを除去する現像剤回収装置としてクリーニングブレード８が配設されている。

後述するようにトナーカートリッジ２０２から供給された現像剤としてのトナー６は、現像ローラ４に接触または非接触に設定され、図示しない駆動用ギアを介して矢印Ｃ方向に回転する供給ローラ５によって現像ローラ４に供給され、更に薄層形成手段に属する現像ブレード７ａによって現像ローラ４上で均一に薄層化される。尚、この現像ブレード７ａを備えた薄層形成器７については後で説明する。

トナーカートリッジ２０２は、現像装置本体２０１に対して着脱自在であり、トナー排出開口３１を開閉する図示しないシャッターを備えている。この図示しないシャッターは、例えば着脱操作に連動して、同図に示すように現像装置本体２０１に装着された状態ではトナー排出開口３１を開いて内部に収納するトナー６を現像装置本体２０１のトナー貯蔵室３３に供給し、現像装置本体２０１からトナーカートリッジ２０２を外す際にはトナー排出開口３１を閉じ、内部のトナー６が外部に漏れないように構成されている。

図１に示す現像装置１０１〜１０４の違いは、前記したように使用するトナーの種類であり、本実施の形態において、現像装置１０１はブラック（Ｂ）トナーを用い、現像装置１０２はイエロー（Ｙ）トナーを用い、現像装置１０３はマゼンタ（Ｃ）トナーを用い、そして現像装置１０４はシアン（Ｃ）トナーを用いている。

ここで、各部材の構成材料について説明する。感光体ドラム１は、導電性支持体と光導電層によって構成される。本実施の形態においては、導電性支持体としてアルミニウムの金属パイプを用い、光導電層として、電荷発生層及び電荷輸送層を順次積層した有機系感光体を用いた。帯電ローラ２は金属シャフトに半導電性エピクロロヒドリンゴム層を被覆して構成され、現像ローラ４は金属シャフトに半導電性ウレタンゴム層を被覆して構成され、供給ローラ５は金属シャフトと半導電性発泡シリコンスポンジ層によって構成され、転写ローラ１７は金属シャフトにウレタンスポンジ層を被覆して構成されている。クリーニングブレード８はウレタンゴム製であり、現像ブレード７ａはステンレス製である。トナー６は、結着樹脂としてポリエステル樹脂を用い、内部添加剤として帯電制御剤、離型剤、着色剤を用い、外部添加剤としてシリカを用いて構成される。

図１に示す定着装置１０５は、発熱ローラ１０及び加圧ローラ１２を備え、発熱ローラ１０と加圧ローラ１２の間には圧接部が形成されている。発熱ローラ１０は、アルミニウムからなる中空円筒状の芯金にシリコーンゴムの耐熱弾性層を被覆し、更にその上にＰＦＡ（テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体）チューブを被覆することによって形成され、加圧ローラ１２は、アルミニウムの芯金にシリコーンゴムの耐熱弾性層を被覆し、更にその上にＰＦＡチューブを被覆することによって形成される。発熱ローラ１０の芯金内には、加熱ヒータとしてのハロゲンランプ１１が配設されている。発熱ローラ１０の近傍には、発熱ローラ１０の表面温度検出手段としてのサーミスタ１３が発熱ローラ１０と非接触で配置されている。

図３（ａ）は、図２に示した薄層形成器７とその近傍を拡大した要部拡大図であり、同図（ｂ）は、現像ブレード７ａの保持例を示す部分構成図である。

同図（ａ）に示すように、薄層形成器７は、現像ブレード７ａ、付勢部材である圧縮スプリング７ｂ、回動軸７ｃ、静止部材７ｄ、そしてシール材７ｅから構成される。現像ブレード７ａは、自由長２０（ｍｍ）、厚さ０．０８（ｍｍ）、長手方向の幅が約２３０（ｍｍ）のステンレス製の部材で、図３（ａ）に示すように、現像ローラ４の周面に上方から当接する先端部７ｆが断面Ｌ字状に曲げられて、現像ローラ４の軸方向（紙面の表裏方向）に延在し、現像ローラ４と略同等の長手方向の幅を有する。

更に現像ブレード７ａには、同図（ｂ）に示すように、自由長方向の略中心位置で長手方向に延在する回動軸７ｃが固着して形成されている。この回動軸７ｃは、両端部が現像ブレード７ａの長手方向端部から所定長だけ突出るように形成されており、この突き出た部分が、現像装置本体２０１内部の所定位置に設けられた一対の保持部材３５，３５によって回動自在に保持されている。従って、現像ブレード７ａは、現像ローラ４と平行に延在し、同図（ａ）に示すように、先端部７ｆが現像ローラ４の周面上部に上方から当接可能な位置で回動自在に保持されている。

圧縮スプリング７ｂは、現像ブレード７ａを現像ローラ４に付勢させる自由長１０（ｍｍ）、バネ定数０．２８（Ｎ／ｍｍ）のバネであり、回動軸７ｃを挟む現像ブレード７ａの先端部７ｆと反対側の所定部と、現像装置本体２０１内部に固定されたベース材３６との間に圧縮した状態で架けられている。また圧縮スプリング７ｂは、長手方向（紙面の表裏方向）の長さが約２３０（ｍｍ）の現像ブレード７ａに、その長手方向に中心振分けで、９０（ｍｍ）の等間隔で３箇所に設けられている。これにより現像ブレード７ａの先端部７ｆが後述する所定の押圧力で現像ローラ４の周面上部に当接する。

静止部材７ｄは、現像ブレード７ａの先端部７ｆが現像ローラ４の周面から離間するのを防止するため、現像ブレード７ａに当接して現像ブレード７ａの同方向への回動を規制する位置に配設されている。これにより、外部からの衝撃などにより、現像ブレード７ａの先端部７ｆが現像ローラ４から離間するのを防止する。シール材７ｅは、現像ブレード７ａの先端部７ｆと反対側の端部とベース材３６間を覆い、この間から漏れたトナー６が現像ローラ４上に落下するのを防止する。

現像装置本体２０１のトナーカートリッジ２０２を載置する上部には、載置したトナーカートリッジ２０２のトナー排出開口３１に対向して、トナーカートリッジ２０２からトナー６を受入れるトナー受入開口３２が形成されている。トナー受入開口３２は、図３（ａ）に示すように、薄層形成器７の上方に位置し、落下するトナー６が、現像ブレード７ａの上面、特に回動軸７ｃより先端部７ｆと反対側のトナー対向面５６（同図（ｂ））に向って落下した後、向きを変えてトナー貯蔵室３３に至るように、薄層形成器７に向って突き出た上部壁３４によってトナーの湾曲通過路３７が設定されている。

次に本実施の形態で用いるトナー６の製造方法について説明する。

結着樹脂（ポリエステル樹脂、数平均分子量Ｍｎ＝３７００、ガラス転移温度Ｔｇ＝６２（℃））を１００（重量部）として、離型剤としてカルナウバワックス（加藤洋行社製、カルナウバワックス１号粉末）を５．０（重量部）、着色剤としてピグメント・ブルー１５．３「ＥＣＢ−３０１」（大日製化社製）を１重量部、更に負の帯電の帯電制御剤としてサリチル酸錯体「ボントロンＥ−８４」（オリエント化学工業杜製）を４重量部、これらを、ヘンシェルミキサーを用いて混合した後、二軸押出機により溶融混練し、冷却後、直径２（ｍｍ）のスクリーンを有するカッターミルで粗砕化した後、衝突式粉砕機「ディスパージョンセパレーター」（日本ニューマチック工業（株）製）を用いて粉砕し、更に風力分級機を用いて分級を行ってトナー母体を得た。

次に外添工程として、得られた粉体１００重量部に疎水性シリカＲ９７２（日本アエロジル社製、平均一次粒径１６ｎｍ）を２．５（重量部）を加え、１００リットル容のヘンシェルミキサーで３２００（回転／分）の回転速度で５分間撹拌し、そのまま冷却後、更にヘンシェルミキサーで３２００（回転／分）の回転速度で５分間撹拌させ冷却、を繰り返し５回（回転時の総撹拌時間は２５分）行うことでトナー６が得られる。

製造したトナーの帯電量は、得られた現像剤を各々０．６（ｇ）別の容器に封入し、それぞれシリコンコートフェライトキャリア「ＦＬ９６１−１０２５」（パウダーテック社製）１９．４（ｇ）と混合したものをボールミルで１０分間撹拌し、吸引式帯電量測定装置「Ｍｏｄｅｌ２１０ＨＳ−２Ａ」（ＴＲｅｋ社製）を用いて帯電量を測定することで求めた。また、トナーの体積平均粒径（以下「平均径」と呼ぶ）については、細胞計数分析装置「コールターマルチサイザー３」（ベックマンコールター社製）において、アパチャー径１００（μｍ）にて３００００カウント測定することで求めた。製造したトナーの測定した平均径は共に６．５（μｍ）であり、帯竃量はそれぞれ−２５（μＣ／ｇ）である。

次に、図１〜図３を参照しながら、画像形成装置１００の動作について説明する。

画像形成プロセスにおいて、感光体ドラム１は、図示しない駆動手段により、矢印Ａ方向（図２）に一定周速度で回転し、感光体ドラム１の表面に接触して設けられた帯電ローラ２は、矢印Ｄ方向に回転しながら、図示しない帯電ローラ用高圧電源によって供給される直流電圧を感光体ドラム１の表面に印加し、その表面を均一に帯電させる。露光プロセスでは、感光体ドラム１に対向して設けられたＬＥＤヘッド３によって画像信号に対応した光が感光体ドラム１に照射され、光照射部分の電位が光減衰して感光体ドラム１上に静電潜像が形成される。

次の現像プロセスにおいて、トナーカートリッジ２０２内のトナー６は、図２に示すようにトナーカートリッジ２０２が現像装置本体２０１に装着された状態で、トナー排出開口３１から落下し、トナー受入開口３２及びトナーの湾曲通過路３７（図３）を経由して現像装置本体２０１のトナー貯蔵室３３に供給される。落下したトナー６は、図示しない供給ローラ用高圧電源によって電圧が印加された供給ローラ５の矢印Ｃ方向への回転によって現像ローラ４に供給される。

図２に示すように、現像ローラ４は、感光体ドラム１に接触して配置されており、図示しない駆動用ギアを介して感光体ドラム１に対して相対速度が速くなるよう矢印Ｂ方向に回転する。更に、図示しない現像ローラ用高圧電源によって電圧が印加され、供給ローラ５より搬送されたトナー６を吸着してこれを矢印Ｂ方向に回転搬送する。現像ローラ４に圧接して配置された現像ブレード７ａは、現像ローラ４に吸着して搬送されるトナーを薄層化し、均一な厚さのトナー薄層を形成する。尚、この現像ブレード７ａを備える薄層形成器７の動作については後で詳しく説明する。

更に現像ローラ４は、感光体ドラム１上に形成された静電潜像をトナー６によって反転現像する。即ち、感光体ドラム１の導電性支持体と現像ローラ４間にはトナー担持体用高圧電源によってバイアス電圧が印加されるように構成されており、現像ローラ４と感光体ドラム１の間には、感光体ドラム１に形成された静電潜像に伴う電気カ線が発生する。このため、現像ローラ４上の帯電したトナー６が、静電気力により、感光体ドラム１の静電潜像上に付着する。これにより静電潜像が現像されて可視像化したトナー像が形成される。

一方、図１において、記録紙カセット２２に収容された記録紙１４は、記録紙搬送ローラ１５ａ及び１５ｂによって記録紙カセット２２から矢印Ｌ方向に取り出され、記録紙搬送ローラ１５ｃ〜１５ｆによって記録紙ガイドに沿って矢印Ｅ方向へ進み、ドライブローラ１８が矢印Ｇ方向に回転することで矢印Ｆ方向へ移動しつつ回転する転写ベルト１６へと送られる。

次の転写プロセスにおいて、転写ベルト１６を介して現像装置１０１の感光体ドラム１に対向して設けられ、図示しない駆動用ギアを介して矢印Ｍ方向に回転し、且つ図示しない転写ローラ用高圧電源によって電圧が印加された転写ローラ１７ａによって、記録紙１４上に、感光体ドラム１上に形成されたブラックトナー像を転写する。その後記録紙１４は、転写ベルト１６によって矢印Ｆに沿って進み、転写ロ−ラ１７ｂによって現像装置１０２で形成されたイエロートナー像が、転写ローラ１７ｃによって現像装置１０３で形成されたマゼンタトナー像が、更に転写ローラ１７ｄによって現像装置１０４で形成されたシアントナー像が、順次記録紙１４上に重ねて転写され、矢印Ｈに沿って次段へと搬送される。

次の定着プロセスにおいて、矢印Ｈ方向に搬送された記録紙１４は、発熱ローラ１０と加圧ローラ１２を備えた定着装置１０５によって転写されたトナー像が定着される。発熱ローラ１０の表面近傍には、発熱ローラ１０の表面温度を検出するサーミスタ１３が配置されており、図示しない制御回路の温度制御手段は、サーミスタ１３によって検出された発熱ローラ１０の表面温度に基づいてハロゲンランプ１１を選択的に通電し、発熱ローラ１０の表面温度を制御して所定の温度に維持する。トナー像が転写された記録紙１４は、所定の表面温度に保たれて矢印Ｉ方向に回転する発熱ローラ１０と、これと供回りして矢印Ｊ方向に回転する加圧ローラ１２の間へ進む。そこで発熱ローラ１０の熱が記録紙１４上のトナー像を溶融し、更に溶融したトナー像を、発熱ローラ１０と加圧ローラ１２の圧接部で加圧することにより、記録紙１４へ定着する。

トナー像が定着された記録紙１４は、記録紙搬送ローラ１５ｇ〜１５ｊによって矢印Ｋ方向に搬送され、画像形成装置１００の外部スタッカ１０６へ送出される。

尚、図２に示すように、転写後の感光体ドラム１には若干のトナー６が残留する場合があるが、この残留トナー６は、クリーニングプロセスにおいて、クリーニングブレード８によって除去される。クリーニングブレード８は、感光体ドラム１の回転軸方向に沿って平行に配置され、その先端部が感光体ドラム１の表面に当接するように、その根元部分が剛性の高い支持基板に取り付けられて固定される。クリーニングブレード８が感光体ドラム１の表面に当接したままの状態で感光体ドラム１が回転軸を中心に回転するとき、クリーニングブレード８は、感光体ドラム１上から転写されずに残った残留トナー６を感光体ドラム表面から除去する。このクリーニングプロセスを経て感光体ドラム１は繰り返し利用される。

また、連続通紙時の紙間等では、図１に示す現像装置１０１〜１０４から、帯電不良の一部のトナー６が転写ベルト１６に転写される場合があるが、この一部のトナーは、転写ベルト１６に当接して備えられる転写ベルトクリーニングブレード２０によって除去され、廃棄現像剤タンク２１に廃トナーとして溜められる。これにより、転写ベルト１６は繰り返し利用される。

薄層形成器７は、前記したように、その現像ブレード７ａが圧縮スプリング７ｂによって付勢されることにより、先端部７ｆが所定の圧力で現像ローラ４の周面上部に当接するように構成されている。また現像ブレード７ａは、湾曲通過路３７の形状によって、回動軸７ｃを挟む先端部７ｆ側のトナー対向面５５（図３（ｂ））よりも、先端部７ｆと反対側のトナー対向面５６（図３（ｂ））の方がトナー６の重量による圧力をより強く受けるように構成されている。

尚、このような圧力を受けるのは、トナー６が粘性を有するため、ある領域の上方に堆積するトナーの高さが高いほど強い圧力を受ける傾向があり、本実施の形態の現像装置１０１では、図３に示すようにトナー対向面５５（図３（ｂ））の上方は現像装置本体２０１の上部壁３４によって上方に堆積するトナー６の高さが限定されるのに対し、トナー対向面５６（図３（ｂ））の上方は、トナーカートリッジ２０２（図２）の内部まで開放されており、充填量に応じた高さが得られるように構成されているためである。

従って、現像ブレード７ａは、自身よりも重力方向の上方に位置するトナー６の充填量に略比例する圧力によって、圧縮スプリング７ｂの付勢力と対向するように作用するトナー重量による力を受けるため、先端部７ｆによる現像ローラ４の周面への押圧力は、トナーカートリッジ２０１内のトナー充填量が多いほど弱く、トナーカートリッジ２０１内のトナー充填量が減少するにつれて強くなるように作用する。

ここで、本実施の形態１の現像装置１０１を用いて行なった試験について説明する。

尚、比較例として図１１、図１２に示す従来の構成を持つ現像装置５０１を用いて同様の試験を行なったが、この現像装置５０１の構成について、図１１、図１２を参照して説明する。図１１に示すように、現像装置５０１では、トナーカートリッジ６０２のトナー排出開口６３１及びこれに対向して備えられる現像装置本体６０１のトナー受入開口６３２が供給ローラ５の上方に形成され、トナーカートリッジ６０２から落下したトナー６が直接供給ローラ５の近傍に落下するように配置されている。また現像ブレード６０３は、自由長１３（ｍｍ）、厚さ０．０８（ｍｍ）、長手方向の幅が約２３０ｍｍのステンレス製の部材で、その先端部６０３ａが所定の圧力で現像ローラ４の周面上部に当接するように、現像装置本体６０１内部の所定位置に配設されたホルダー６０４に固定されている。その他の構成は、前記した現像装置１００（図２）と同じである。

（試験１）
現像装置１０１を用いて以下の試験１を行なった。
トナー６を５（ｇ）、５０（ｇ）、１００（ｇ）、そして１５０（ｇ）充填したトナーカートリッジ２０２を用意し、これらのトナーカートリッジを、予め現像ブレード７ａの回動軸７ｃ（図３）の辺りまでトナー６が充填された現像装置本体２０１（図２）に装着し、各トナー量充填時において、現像ローラ４と現像ブレード７ａ間での押圧力に比例する現像ローラ４の回転負荷を、トルク測定器を用いて測定した。その測定結果を図４に示す。尚、この測定は、現像ローラ４が、現像ブレード７ａ以外ではフリーな状態、即ち感光体ドラム１、供給ローラ５や、図示しないギア等との接続が解除された状態で行なわれる。

図４のグラフに示すように、試験１においては、カートリッジ内のトナー充填量が多くなるのに伴ってトルクが減少する結果が得られた。これは前記したように、現像ブレード７ａが、トナー重量により、圧縮スプリング７ｂを重力方向に押す圧力、即ち現像ロ−ラ４ヘの押圧力を減少させる力を受けているためである。

比較例として、図１１に示す現像装置５０１を用いて同様の試験を行ない、各トナー量充填時において、現像ローラ４と現像ブレード６０３間での押圧力を、トルク測定器を用いて測定した。その測定結果を同じく図４に示す。この場合、図１２に示すように、現像ブレード６０３が、外力の影響を受けにくい片持ち梁状に固定されているため、トナー充填に伴う圧力を受けた場合にも、トルクの変化は見られない。

（試験２）
次に、現像装置１０１を用いて以下の試験２を行なった。
現像装置１０１を図１に示す画像形成装置１００本体に装着して以下の条件のもので印刷を行なった。
・印刷速度（感光体ドラム１の線速度＝通紙速度）：２００（ｍｍ／ｓ）
・用紙：Ａ４標準紙（例えばＯＫＩエクセレントホワイト紙、坪量＝８０（ｇ／ｍ^２）
・印刷方向：横方向送り（４辺のうち長い２辺が先端と後端）
・印刷密度：５％ｄｕｔｙ（Ａ４用紙１枚の印刷可能範囲に対する印刷面積の比）
・印刷パターン：図６に示す印刷バターン。
図６において、１４は印刷に用いる印刷用紙であり、２４は印刷可能領域であり、２５は５％ｄｕｔｙの印刷領域である。
以上の条件のもと、トナー６をトナー５（ｇ）、５０（ｇ）、１００（ｇ）そして１５０（ｇ）充填したトナーカートリッジ２０２を用意し、これらのトナーカートリッジを、予め現像ブレード７ａの回動軸７ｃ（図３）の辺りまでトナー６が充填された現像装置本体２０１（図２）に順次交換して装着し、図６に示す印刷パターンを印刷した。

一方、印刷評価は、印刷用紙１４に印刷された画像濃度を測定して行った。即ち、印刷した画像を分光濃度計「Ｘ−Ｒｉｔｅ５２８」（Ｘ−Ｒｉｔｅ社製、Ｃ光源、視野角２°、レスポンスＥモード〕によって、図６に示す印刷領域２５の中央部に相当する測定領域２６の濃度を測定した。その測定結果を図５に示す。

比較例として、図１１に示す現像装置５０１を図１に示す画像形成装置１００本体に装着し、上記条件のもとに、トナー６をトナー５（ｇ）、５０（ｇ）、１００（ｇ）そして１５０（ｇ）充填したトナーカートリッジ６０２を用意し、上記した条件のもとでこれらを順次交換して印刷し、印刷した画像の濃度を測定した。その測定結果を同じく図５に示す。

図５のグラフに示すように、比較例の現像装置５０１では、トナー充填量が多くなるにしたがって画像濃度が減少する。これは、トナー充填量が多くなるにしたがって、トナーがトナー自身の重量により現像装置内で圧密され、流動性を悪化させた結果、濃度が減少していると考えられる。一方、本実施の形態の現像装置１０１では、トナー充填量が多い場合においては、現像ローラ４に対する現像ブレード７ａの押圧力を小さくしてトナーが通過し易くし、トナー充填量が少ない場合は、現像ローラ４に対する現像ブレード７ａの押圧力を増加させることでトナーが通過し難くしているため、トナー充填量に拘らずに安定した画像濃度を得ることができる。

以上のように、本実施の形態の現像装置によれば、トナーカートリッジ内のトナー重量によって、現像ローラに対する現像ブレードの押圧力が変化し、現像ローラ上に形成されるトナーの薄層が調整されるため、トナーカートリッジ内のトナー充填量に拘らず、安定した印刷画像を得ることができる。またこの薄層形成器を簡単な構成で形成することができるため、現像装置の大型化や、この薄層形成器を備えるためのコストアップを抑制することができる。

実施の形態２．
図７は、実施の形態２の現像装置３０１とＬＥＤヘッド３ａとを、転写ローラ１７ａ等と共に示した現像装置の内部構成図である。

この現像装置３０１を採用する画像形成装置が、前記した図２に示す実施の形態１の現像装置１０１を採用する画像形成装置１００（図１）と主に異なる点は、現像装置３０１におけるトナー６の落下経路、供給ローラ５の現像装置本体４０１内での配置位置、現像ローラ４及び供給ローラ５の回転方向、及び薄層形成器４０７の構成と配置位置である。従って、この現像装置３０１を採用する画像形成装置が、前記した実施の形態１の画像形成装置１００（図１）と共通する部分には同符号を付して、或いは図面を省いて説明を省略し、異なる点を重点的に説明する。尚、本実施の形態の画像形成装置の要部構成は、現像装置以外において図１に示す実施の形態１の画像形成装置１００の要部構成と共通するため、必要に応じて図１を参照する。

現像装置本体４０１は、トナーカートリッジ４０２を着脱自在に装着し、同図に示すように内部には、静電潜像担持体としての感光体ドラム１が矢印Ａ方向に回転可能に配置され、この感光体ドラム１の周囲には、その回転方向上流側から順に、感光体ドラム１の表面に一定の圧力で接触して電荷を供給して帯電させる帯電装置としての帯電ローラ２、帯電された感光体ドラム１の表面に、例えばＬＥＤ等の光源による光を照射して静電潜像を形成する露光装置としてのＬＥＤヘッド３ａが対向する位置に配設される。

後述するようにトナーカートリッジ４０２から供給された現像剤としてのトナー６は、現像ローラ４に接触または非接触に設定され、図示しない駆動用ギアを介して矢印Ｌ方向に回転する供給ローラ５によって現像ローラ４に供給され、更に現像剤規制部材としてのステンレス製の現像ブレード４０７ａによって現像ローラ４上で均一に薄層化される。尚、この現像ブレード４０７ａを備えた薄層形成器４０７については後で説明する。

トナーカートリッジ４０２は、現像装置本体４０１に対して着脱自在であり、トナー排出開口４５１を開閉する図示しないシャッターを備えている。この図示しないシャッターは、例えば着脱操作に連動して、同図に示すように現像装置本体４０１に装着された状態ではトナー排出開口４５１を開いて内部に収納するトナー６を現像装置本体４０１のトナー貯蔵室４１０に供給し、現像装置本体４０１から外す際にはトナー排出開口４５１を閉じ、内部のトナー６が外部に漏れないように構成されている。

図８（ａ）は、図７に示した薄層形成器４０７とその近傍を拡大した要部拡大図であり、同図（ｂ）は、現像ブレード４０７ａの保持例を示す部分構成図である。

同図（ａ）に示すように、薄層形成器４０７は、現像ブレード４０７ａ、付勢部材である圧縮スプリング４０７ｂ、回動軸４０７ｃ、そして静止部材４０７ｄから構成される。現像ブレード４０７ａは、自由長１０（ｍｍ）、厚さ０．０８（ｍｍ）、長手方向の幅が約２３０ｍｍのステンレス製の部材で、図８（ａ）に示すように、現像ローラ４の周面に当接する先端部４０７ｆが断面Ｌ字状に曲げられて、現像ローラ４の軸方向（紙面の表裏方向）に延在し、現像ローラ４と略同等の長手方向の幅を有する。

更に現像ブレード４０７ａには、同図（ｂ）に示すように、先端部４０７ｆと反対側の端部で、長手方向に延在する回動軸４０７ｃが固着して形成されている。この回動軸４０７ｃは、両端部が現像ブレード４０７ａの長手方向端部から所定長だけ突出るように形成されており、この突き出た部分が、現像装置本体４０１の内部側壁４０１ａの所定位置に配設された一対の保持部材４３５，４３５によって回動自在に保持されている。従って、現像ブレード４０７ａは、現像ローラ４と平行に延在し、同図（ａ）に示すように、先端部４０７ｆが現像ローラ４の周面下部に下方から当接可能な位置で回動自在に保持されている。

圧縮スプリング４０７ｂは、現像ブレード４０７ａを現像ローラ４に付勢させる自由長１０（ｍｍ）、バネ定数０．２８（Ｎ／ｍｍ）のバネであり、現像ブレード４０７ａの自由長方向の略中心位置と、現像装置本体４０１内部の底面との間に圧縮した状態で架けられている。また圧縮スプリング４０７ｂは、長手方向（紙面の表裏方向）の長さが約２３０ｍｍの現像ブレード４０７ａに、その長手方向に中心振分けで、９０（ｍｍ）の等間隔で３箇所に設けられている。これにより現像ブレード４０７ａの先端部４０７ｆが後述する所定の押圧力で現像ローラ４の周面下部に当接する。

静止部材４０７ｄは、現像ブレード４０７ａの先端部４０７ｆが現像ローラ４の周面から離間するのを防止するため、現像ブレード４０７ａに当接して現像ブレード４０７ａの同方向への回動を規制する位置に配設されている。これにより、外部からの衝撃などにより、現像ブレード４０７ａの先端部４０７ｆが現像ローラ４から離間するのを防止する。

現像装置本体４０１のトナーカートリッジ４０２を載置する上部には、載置したトナーカートリッジ４０２のトナー排出開口４５１に対向して、トナーカートリッジ４０２からトナー６を受入れるトナー受入開口４５２が形成されている。トナー受入開口４５２は、図８（ａ）に示すように、供給ローラ５の上方に位置しているため、受入れたトナー６が、矢印Ｌ方向に回転する供給ローラ５に促されてその下方に配置された薄層形成器４０７の現像ブレード４０７ａの上面に向けて移動しやすくなっている。

次に動作について説明するが、薄層形成装置４０７の動作、及び現像ローラ４と供給ローラ５の各回転方向以外の動作は、前記した実施の形態１の画像形成装置の動作と同じであるため、共通する動作のここでの説明は省略する。

ここでは、現像ブレード４０７ａが現像ローラ４の下方に配置されているため、現像ローラ４と現像ブレード４０７ａの当接位置が現像ローラ４と感光体ドラム１（図７）の当接位置よりも、現像ローラ４の回転方向の上流側に位置するように、現像ローラ４が矢印Ｋ方向に回転し、これに伴って供給ローラ５が矢印Ｌ方向に回転するように設定されている。

薄層形成器４０７は、前記したように、その現像ブレード４０７ａが圧縮スプリング４０７ｂに付勢されることにより、先端部４０７ｆが所定の圧力で現像ローラ４の周面下部に当接するように構成されている。従って、現像ブレード４０７ａは、自身よりも重力方向の上方に位置するトナー６の充填量に略比例する圧力によって、圧縮スプリング４０７ｂの付勢力と対向するように作用するトナー重量による力を受けるため、先端部４０７ｆによる現像ローラ４の周面への押圧力は、現像装置３０１内のトナー充填量が多いほど弱く、そのトナー量が減少するにつれて強くなるように作用する。尚、ここでいう現像装置３０１内のトナー充填量とは、トナー貯蔵室４１０及びトナーカートリッジ４０２内に収納されているトナーの充填量である。

ここで、本実施の形態２の現像装置３０１を用いて行なった試験について説明する。

（試験３）
現像装置３０１を用いて以下の試験３を行なった。
トナー６を５（ｇ）、５０（ｇ）、１００（ｇ）、そして１５０（ｇ）充填したトナーカートリッジ４０２を用意し、これらのトナーカートリッジを、トナー６が充填されていない現像装置本体４０１（図７）に装着し、各トナー量充填時において、現像ローラ４と現像ブレード４０７ａ間での押圧力に比例する現像ローラ４の回転負荷を、トルク測定器を用いて測定した。その測定結果を図９に示す。また図９には、比較例として前記した現像装置５０１（図１１）を用いて行なった試験結果も示している。尚、この測定は、現像ローラ４が、現像ブレード４０７ａ以外ではフリーな状態、即ち感光体ドラム１、供給ローラ５や、図示しないギア等との接続が解除された状態で行なわれる。

図９のグラフに示すように、試験３においては、現像装置３０１内のトナー充填量が多くなるのに伴ってトルクが減少する結果が得られた。これは前記したように、現像ブレード４０７ａが、トナー重量により、圧縮スプリング４０７ｂを重力方向に押す圧力、即ち現像ロ−ラ４ヘの押圧力を減少させる力を受けているためである。

（試験４）
次に、現像装置３０１を用いて以下の試験４を行なった。
現像装置３０１を図１に示す画像形成装置１００本体に装着して、前記実施の形態１の試験２において、現像装置１０１を画像形成装置１００本体に装着して行なったのと同様の試験４を行なった。その測定結果を図１０に示す。また図１０には、比較例として前記した現像装置５０１（図１１）を用いて行なった試験結果も示している。

試験条件、印刷評価等については、前記実施の形態１の試験２で説明した通りであるためここでの説明は省略するが、トナー６をトナー５（ｇ）、５０（ｇ）、１００（ｇ）そして１５０（ｇ）充填したトナーカートリッジ４０２を用意し、これらのトナーカートリッジを、トナー６が充填されていない現像装置本体４０１（図７）に順次交換して装着し、前記した図６に示す印刷パターンを印刷した。

図１０のグラフに示すように、比較例の現像装置５０１では、トナー充填量が多くなるにしたがって画像濃度が減少する。これは、トナー充填量が多くなるにしたがって、トナーがトナー自身の重量により現像装置内で圧密され、流動性を悪化させた結果、濃度が減少していると考えられる。一方、本実施の形態の現像装置３０１では、トナー充填量が多い場合においては、現像ローラ４に対する現像ブレード４０７ａの押圧力を小さくしてトナーが通過し易くし、トナー充填量が少ない場合は、現像ローラ４に対する現像ブレード４０７ａの押圧力を増加させることでトナーが通過し難くしているため、トナー充填量に拘らずに安定した画像濃度を得ることができる。

以上のように、本実施の形態の現像装置によれば、トナーカートリッジ内のトナー重量によって、現像ローラに対する現像ブレード当接圧が変化し、現像ローラ上に形成されるトナーの薄層が調整されるため、トナーカートリッジ内のトナー充填量にかかわらず、安定した印刷画像を得ることができる。またこの薄層形成器を簡単な構成で形成することができるため、現像装置の大型化や、薄層形成器を備えるためのコストアップを抑制することができる。

各実施の形態では、プリンタとしての機能を備えた画像形成装置を例にあげて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、ファクシミリ装置、複写機、ＭＦＰ（ＭｕｌｔｉｆｕｎｃｔｉｏｎＰｅｒｉｐｈｅｒａｌｓ）等にも適用可能である。

図１は、本発明による画像形成装置の要部構成を説明するための概略構成図である。実施の形態１の現像装置とＬＥＤヘッドとを、転写ローラ等と共に示した現像装置の内部構成図である。（ａ）は図２に示した薄層形成器とその近傍を拡大した要部拡大図であり、（ｂ）は現像ブレードの保持例を示す部分構成図である。実施の形態１における試験１において、トナー充填量とトルクの関係を測定した測定結果を示すグラフである。実施の形態１における試験２において、トナー充填量と画像濃度の関係を測定した測定結果を示すグラフである。試験２における印刷パターンの説明に供する図である。実施の形態２の現像装置とＬＥＤヘッドとを、転写ローラ等と共に示した現像装置の内部構成図である。（ａ）は図７に示した薄層形成器とその近傍を拡大した要部拡大図であり、（ｂ）は現像ブレードの保持例を示す部分構成図である。実施の形態２における試験３において、トナー充填量と画像濃度の関係を測定した測定結果を示すグラフである。実施の形態２における試験４において、トナー充填量と画像濃度の関係を測定した測定結果を示すグラフである。比較例として示した従来の構成を持つ現像装置の内部構成図である。図１１に示した現像ブレードとその近傍を拡大した要部拡大図である。

符号の説明

１感光体ドラム、２帯電ローラ、３ＬＥＤヘッド、４現像ローラ、５供給ローラ、６トナー、７薄層形成器、７ａ現像ブレード、７ｂ圧縮スプリング、７ｃ回動軸、７ｄ静止部材、７ｅシール材、７ｆ先端部、８クリーニングブレード、１０発熱ローラ、１１ハロゲンランプ、１２加圧ローラ、１３サーミスタ、１４記録紙、１５ａ〜１５ｊ記録紙搬送ローラ、１６転写ベルト、１７転写ローラ、１８ドライブローラ、１９アイドルローラ、２０転写ベルトクリーニングブレード、２１廃棄現像剤タンク、２２記録紙カセット、２４印刷可能領域、２５印刷領域、２６測定領域、３１トナー排出開口、３２トナー受入開口、３３トナー貯蔵室、３４上部壁、３５保持部材、３６ベース材、３７湾曲通過路、５５先端部７ｆ側のトナー対向面、５６先端部７ｆと反対側のトナー対向面、１００画像形成装置、１０１現像装置、１０２現像装置、１０３現像装置、１０４現像装置、１０５定着装置、１０６スタッカ、２０１現像装置本体、２０２トナーカートリッジ、３０１現像装置、４０１現像装置本体、４０１ａ内部側壁、４０２トナーカートリッジ、４０７薄層形成器、４０７ａ現像ブレード、４０７ｂ圧縮スプリング、４０７ｃ回動軸、４０７ｄ静止部材、４０７ｆ先端部、４１０トナー貯蔵室、４３５保持部材、４５１トナー排出開口、４５２トナー受入開口。

Claims

現像剤を担持する現像ローラと、
前記現像ローラに担持される現像剤を収容する現像剤収容部と、
前記現像ローラの周面に当接する現像ブレードを備えて前記周面に現像剤の薄層を形成する薄層形成手段と
を有し、
前記現像ブレードによる前記現像ローラの周面への押圧力が、前記現像剤収容部の現像剤の充填量の減少に伴って増加することを特徴とする現像装置。
前記薄層形成手段は、前記現像ブレードの一端側を前記現像ローラの周面に付勢する付勢手段を有し、前記現像ブレードが前記現像剤重量の影響を受けて前記付勢手段による付勢力を弱めるように配置されていることを特徴とする請求項１記載の現像装置。
前記現像ブレードは、前記一端側が前記周面の上方から当接するように、他端側との間において回動自在に保持され、回動中心より前記一端側の面上の現像剤の堆積高さが制限され、前記回動中心より前記他端側の面上の現像剤の堆積高さが前記現像剤収容部に収容される現像剤量に応じて変化するように構成されたことを特徴とする請求項２記載の現像装置。
前記現像ブレードは、前記一端側が前記周面の下方から当接するように、他端側が回動自在に保持されたことを特徴とする請求項２記載の現像装置。
前記現像ローラの周面に対して前記現像ブレードの一端側が離間しないように、前記現像ブレードの変位領域を規制する静止部材を備えたことを特徴とする請求項２乃至４の何れかに記載の現像装置。
請求項１乃至５の何れかの現像装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。