JP3860870B2 - 現像装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機、ファクシミリ、プリンター等の画像形成装置に用いる現像装置に係り、詳しくは、トナー及び磁性粒子を含む二成分現像剤(以下「現像剤」という)を用いて像担持体に形成された潜像を現像する現像装置に関するものである。更に詳しくは、現像担持体上の現像剤の移動により、該現像剤のトナー濃度に応じて該現像剤中に適宜トナーが取り込まれ、かつ、現像剤中のトナーが摩擦帯電されるようにし、現像剤撹拌搬送部材やトナー濃度センサ等による複雑なトナー濃度制御機構を設けずにトナー濃度及びトナー帯電量が安定した現像剤層を現像剤担持体上に形成するようにした現像装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
この種の現像装置として、例えば、特公平5−67233号公報では、容器内で現像剤担持体上に磁性粒子層を形成するとともに、容器内のトナー補給部においてこの磁性粒子層に接触するようにトナーを収容し、内部に固定配置された磁石を有する現像剤担持体の回転に伴う磁性粒子層の磁性粒子の移動により、該トナー補給部で磁性粒子層内にトナーを取り込み、トナーと磁性粒子の混合された現像剤を、現像剤規制部材で層厚規制して現像領域に搬送する現像装置において、該磁石は、上記トナー補給部に対向する磁極を持たず、現像剤担持体の回転方向に関して上記トナー補給部の下流側、かつ該規制部材の上流側に磁極を持ち、上記トナー補給部の下流側、かつ上記規制部材の上流側で、該磁極の磁界が及ぶ範囲内の位置に現像剤担持体と対向して設けられ、該現像剤担持体との間に磁性粒子層の充満した領域(以下、現像剤収容部という)を形成する遮蔽部材を有する現像装置が提案されている。
【0003】
この現像装置においては、上記現像剤収容部に滞留する現像剤は、トナー濃度が高く現像剤の嵩が大きい状態になると、現像剤の充填率が高まって動きにくくなり、規制部材を通過する現像剤を除き、現像剤収容部内の現像剤の動きはほとんどなくなる。逆に、トナーの消費によってトナー濃度が低下して現像剤の嵩が小さい状態になると、現像剤収容部内の現像剤の充填率が低くなって現像剤が動きやすくなり、トナーが現像剤内に取り込まれる。そして、現像剤のトナー濃度が上昇して現像剤の嵩が大きくなると、前述同様に再び現像剤収容部内の現像剤がほとんど動かなくなり、トナーの取り込みが停止する。このように、現像剤収容部の現像剤の動きによってトナーの取り込みを行うことでトナー補給量を調節し、トナー濃度センサを特別に設けることなく現像領域に供給されるトナー濃度を制御することができる。
【0004】
また、この種の現像装置においては、例えば該現像装置を画像形成装置本体から取り外して逆さまにした場合、上記現像剤の移動によるトナーの取り込み状況が変化し、画像上の帯状のカブリ(地汚れ)や現像剤担持体による現像剤搬送方向に対して直交する方向の濃度ムラ等が発生する場合があるため、これを回避できる現像装置も提案されている。
【0005】
例えば、特開昭63−4282号公報では、上記画像上のカブリや濃度ムラを防止するために、次のような2つのトナー供給規制部材を備えた現像装置が提案されている。上記2つのトナー供給規制部材のうち、第1のトナー供給規制部材は、現像剤担持体上の現像剤層厚を規制する現像剤規制部材であるドクターブレードの上方に固定端を有し、トナー収容部であるトナー補給槽へ延びている。また、第2のトナー供給規制部材は、上記第1のトナー供給規制部材よりトナー補給槽側にあって現像剤収容部とトナー補給槽とを現像装置上方から仕切り、また、その下方自由端は、上記第1のトナー供給規制部材の自由端延長線上もしくは現像剤担持体側にある。
【0006】
この現像装置においては、現像剤担持体上の現像剤最上層の比較的現像剤が粗でトナーを取り込みやすい部分は、現像剤担持体表面近傍よりもトナー濃度が高い状態で上記ドクターブレードによる規制位置へ移動しようとするが、上記第1のトナー供給規制部材と現像剤担持体表面とドクターブレードとにより囲まれる現像剤層厚規制領域に入り込む前に、上記第2のトナー供給規制部材の自由端でその動きが阻止される。これにより、トナー濃度が異常に高い現像剤が上記現像剤層厚規制領域に供給されることがなく、十分に磁性粒子との摩擦で帯電されたトナーのみが像担持体と対向する現像領域に搬送され、画像上の帯状のカブリ(地汚れ)や現像剤担持体による現像剤搬送方向と直交する方向の濃度ムラ等が防止される。
【0007】
なお、上記特開昭63−4282号公報に開示の具体的な現像装置は、スタート現像剤室を現像剤収容部の側方に設けている。ここにスタート現像剤を収容した現像器を水平に振る等して現像スリーブ軸線方向の現像剤量を均一にした後に、スタート現像室と現像スリーブ近傍の現像剤収容部との遮蔽部材を取り除く等としてスタート現像剤室のスタート現像剤を現像剤収容部側に移すことにより、現像剤収容部内現像剤の現像スリーブ軸方向での均一化を図っているものと思われる。そして、上記スタート現像剤室とトナー収容部とを区画する壁の下端部を現像スリーブ表面に向けて延在させ、この延在した壁下端部で第2トナー供給規制部材を構成している。このように上記スタート現像剤室の壁の一部で第2規制部材を構成しているため、トナー収容部のトナーが現像スリーブに担持された現像剤に到達するまでの経路が、現像剤収容部の下方に加え、スタート現像室の下方も通る比較的長いものになってしまっている。よって、従来は、トナー収容部内のメインのトナー供給手段に加え、上記経路内に追加のトナー供給手段も設けている。
【0008】
また、先に本出願人は、内部に磁界発生手段を配置した現像剤担持体上に、トナー及び磁性粒子からなる現像剤を担持させて、画像形成装置の潜像担持体と対向する領域へ現像剤を搬送し、該潜像担持体に形成された潜像を現像する現像装置において、該現像剤担持体に担持して該領域に搬送する現像剤の量を規制する現像剤規制部材と、該現像剤規制部材で阻止された現像剤が滞留する現像剤滞留部を形成するため、該現像剤担持体表面と所定の間隔を持って対向配置された現像剤保持部材と、該現像剤滞留部に該現像剤担持体上の現像剤搬送方向の上流から隣接し、該現像剤担持体に対向するトナー補給開口部を有するトナー収容部と、該現像剤滞留部内に、該トナー補給開口部を介して取り込まれるトナーが、上限トナー濃度となる状態で、該現像剤滞留部内に形成される界面よりも上方に形成される現像剤層が、該現像剤担持体上の現像剤層の搬送方向と反対方向に移動可能な空間と、を設けることにより、現像剤滞留部内に、現像剤担持体による現像剤の搬送方向と反対の方向に現像材が移動可能な空間を形成して、現像剤の混合撹拌を確実に行うことができるように構成した現像装置を提案している(特願平7ー119339号参照)。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
〔課題1〕
ところが、上記特開昭63−4282号公報で提案されている現像装置においては、上記トナー帯電不足の現像剤が現像領域に搬送されることによる画像上のカブリ(地汚れ)や濃度ムラを防止するために、2つのトナー供給規制部材を所定位置に設ける必要があり、装置の低コスト化及び省スペース化を図る点で不利である。
【0010】
〔課題2〕
また、上記現像剤の移動により、該現像剤に接するように設けられているトナー収容部からトナーを取り込む現像装置において、該トナー収容部内のトナー量が多いときには、そのトナー自身の加重でトナー収容部内のトナーの現像剤への取り込みが不安定になったり、トナー収容部内のトナーに接している現像剤収容部の現像剤の混合撹拌運動が不活発になったりして、現像ムラによる画像上の濃度ムラやカブリ(地汚れ)が発生するおそれがある。
【0011】
〔課題3〕
また、上記特願平7ー119339号で提案されている現像装置においては、トナー収容部のトナーに加わる重力や磁力の影響が現像剤滞留部内の現像剤に及び、種々の不具合を発生させることがわかった。
重力の影響としては、トナー収容部のトナーに加わる重力がトナー補給開口部を介して現像剤滞留部内の現像剤に及び、このため、トナー収容部内のトナー残量の変化に応じてこの重力が変化すると、現像剤滞留部内の現像剤が重力変化の影響を受ける。例えば、トナー残量が多い場合、トナーが現像剤滞留部内に所望の量よりも多く取り込まれ、現像剤滞留部内で現像剤が圧縮気味となって、現像剤担持体の駆動手段に加わる付加が過剰となり、騒音や、異常トルク検知による機械停止等の問題が発生することがあった。
磁力の影響としては、現像剤担持体内に磁界発生手段を有し、トナーに磁性トナーを使用している場合に、トナー収容部内のトナーに磁界発生手段の磁力が及び、現像剤担持体側に引き寄せられて、現像剤滞留部内で現像剤が圧縮気味になることが考えられる。そして、現像剤担持体の駆動手段に加わる負荷が過剰となり、上記同様の問題が発生することがあった。
【0012】
〔課題4〕
また、この種の現像装置では、現像剤担持体の現像剤搬送方向と直交する方向でトナー濃度ムラが発生しやすいという問題点があった。
ここで、図19は、従来例に係るこの種の現像装置の現像スリーブ長手方向に対する横断面図である。この現像装置では、現像剤収容部を形成する壁部としての例えば現像剤収納ケース7の下端と現像スリーブ4との間の開口をトナー補給用開口8aとして用い、トナー収容部8に収容されているトナー3aが、現像剤収容部R内の現像剤3の移動により、上記トナー補給用開口8aから現像剤収容部Rに取り込まれるように構成している。
上記構成の現像装置において、トナー濃度ムラの原因は、現像剤担持体の長手方向で、トナー補給用開口8aから現像剤収容部へのトナー取り込み量にムラがあるためであると推察される。そして、本発明者等が、上記推察に基づいて、トナー取り込み量のムラの発生原因を追及したところ次のことがわかった。
【0013】
この種の現像装置においては、現像スリーブ4に設けられている磁極が、長手方向で磁力に偏差がある。このため、現像剤収容部R内部の現像剤が、現像スリーブ4長手方向で磁力の強い部分に偏って現像剤密度が上昇し、磁力の弱い部分は現像剤密度が低下して、その結果、現像剤収容部R内では現像スリーブ4長手方向で現像剤の密度差により現像剤の動きにムラが生じてしまう。そして、現像剤密度が高いところではトナーが取り込みにくく、現像剤密度が低いところではトナーを取り込みやすくなるのである。
【0014】
更に、現像スリーブ内部に設けた例えば4つの磁極による磁力によって担持される現像剤の現像スリーブ上での自然な形状と、現像スリーブに近接して設ける現像剤収納ケースとの位置関係が、トナー取り込みムラを発生させる要因となっていたと考えられる。
即ち、従来の現像装置においては、現像収納ケース7を、現像スリーブ4上の上記磁極による磁力によって担持される現像剤の現像スリーブ4上での自然な形状をとったときのトナー収容部側に突出している部分を現像スリーブ4側に押し込めるように設けている構成においては、現像剤収容部に余分なスペースがない。このため、図20に示すように、現像剤収容部Rに収容しきれなくなった現像剤が、部分的にトナー取り込み口から下方にはみ出すほどに、現像スリーブ4長手方向で部分的に現像剤密度が高くなってしまい、その部分のトナーの取り込みを悪くしていた。
これらのため、現像剤密度の高い部分でのトナー取り込み能力が不十分となり、現像剤収容部Rのトナー濃度の変化に応じて自動的にトナー濃度を制御することが正確にできずに、画像濃度ムラを生じさせていたのである。
【0015】
そこで、現像スリーブ4に設けている磁極の長手方向での磁力ムラをなくすか、現像剤密度が高いところでも十分なトナー取り込み能力を有する程度の現像剤の動きが可能なように、現像剤収容部Rを十分広くとれる位置に現像収納ケース7を配置することが考えられる。しかし、前者は困難であり、たとえできるとしても生産コストが上昇してしまう。また、後者では現像剤密度が低い部分でのトナー取り込み能力が過剰になって、トナー帯電不足によるトナー飛散の恐れがあるばかりでなく、上記現像剤密度ムラに起因するトナー取り込み能力のムラ自体は解消できない。
【0016】
ここで、図19は、従来例に係るこの種の現像装置の現像スリーブ長手方向に対する横断面図である。この現像装置では、現像剤収容部を形成する壁部としての例えば現像収納ケース7の下端と現像スリーブ4との間の開口をトナー補給用開口8aとして用い、トナー収容部8に収容されているトナー3aが、現像剤収容部R内の現像剤3の移動により、上記トナー補給用開口8aから現像剤収容部Rに取り込まれるように構成している。
上記構成の現像装置において、トナー濃度ムラの原因は、現像剤担持体の長手方向で、トナー補給用開口8aから現像剤収容部へのトナー取り込み量にムラがあるためであると推察される。そして、本発明者等が、上記推察に基づいて、トナー取り込み量のムラの発生原因を追及したところ次のことがわかった。
【0020】
なお、前述の特開昭63−4282号公報で提案されている現像装置のように、第2のトナー規制部材を設けることは、現像剤搬送方向と直交する方向でのトナー濃度ムラを抑える効果がある程度期待できる。しかし、上記第2トナー供給規制部材の下方自由端の現像スリーブ表面に対する対向位置の設定によっては、上記トナー濃度ムラを十分には解消できないおそれが残っている。
【0021】
本発明は以上の背景に鑑みなされたものであり、その第1の目的は、現像剤の移動により、トナー収容部内のトナーをトナー補給口から該現像剤中に取り込む現像装置であって、従来のように複数のトナー供給規制部材を設けることなく、現像剤収容部の現像剤を十分に混合撹拌して画像上の地汚れや濃度ムラ等を防止することができる現像装置を提供することである。
【0022】
その第2の目的は、現像剤の移動により、トナー収容部内のトナーをトナー補給口から該現像剤中に取り込む現像装置であって、該トナー収容部内のトナー量が多い場合でも、現像剤へのトナーの取り込み及び現像剤中のトナー帯電を安定して行い、画像上の地汚れや濃度ムラ等を防止することができる現像装置を提供することである。
【0023】
その第3の目的は、現像剤の移動により、トナー収容部内のトナーをトナー補給口から該現像剤中に取り込む現像装置であって、現像剤の撹拌性の向上を図るとともに、現像剤収容部内の現像剤の圧縮による過剰トルクの発生を防止することができる現像装置を提供することである。
【0024】
その第4の目的とするところは、現像剤担持体の現像剤搬送方向と直交する方向でのトナー濃度ムラの生じない現像装置を提供することである。
【0025】
【課題を解決するための手段】
上記第1の目的を達成するために、請求項1の発明は、トナー及び磁性粒子を含む現像剤を表面に担持して搬送するための現像剤担持体と、該現像剤担持体の内側に配設され、該現像剤担持体上に該現像剤を担持するための磁界を発生する磁界発生手段と、該現像剤担持体に担持した現像剤の量を規制する現像剤規制部材と、該現像剤規制部材に現像剤搬送方向上流側から隣接する現像剤収容部を形成するための現像剤収納ケースと、該現像剤担持体に対向する位置に該現像剤収容部に現像剤搬送方向上流側から隣接する、トナー補給口を有するトナー収容部とを備え、該現像剤の移動により、該トナー収容部内のトナーを該トナー補給口から該現像剤中に取り込む現像装置において、上記現像剤収容ケースの上記現像剤担持体側の壁面部に、該壁面部から上記現像剤担持体表面側に突出し且つ該現像剤担持体による現像剤搬送方向に対して直交する方向に延在する凸部を形成し、上記収容部内に侵入した現像剤担持体上のトナー濃度が増加すると、収容部内の現像剤搬送力が低下し、上記凸部によって規制される現像剤が増加する一方、収容部内に侵入した現像剤担持体上のトナー濃度が減少すると、収容部内の現像剤搬送力が増加し、上記凸部によって規制されている現像剤が収容部内に侵入することで、上記凸部によって規制される現像剤量を変化させて上記現像剤担持体上の現像剤のトナー取り込み状態を変化させることを特徴とするものである。
【0026】
また、請求項2の発明は、請求項1の現像装置において、上記磁界発生手段の上記現像剤収容部に対向する部分に存在する磁極中心と、該磁極中心の現像剤搬送方向上流側に隣合って存在する他の磁極中心との間に、上記凸部を形成したことを特徴とするものである。
【0027】
また、請求項3の発明は、請求項1の現像装置において、上記凸部と上記現像剤担持体との間隙を、上記現像剤収容ケースの上記トナー補給口側の端部と該現像剤担持体との間隙よりも狭くしたことを特徴とするものである。
【0028】
また、請求項4の発明は、上記凸部を現像剤搬送方向に複数形成した請求項1の現像装置において、上記複数の凸部のうち現像剤搬送方向最下流側の凸部を、上記現像剤担持体表面との間隙が該現像剤担持体による現像剤搬送方向に対して直交する方向全域にわたってほぼ一定になるように形成し、他の凸部の少なくとも一つを、該現像剤担持体による現像剤搬送方向に対して直交する方向に分割したことを特徴とするものである。
【0029】
上記請求項1乃至4の現像装置においては、現像剤担持体上の現像剤の移動により、トナー収容部のトナーがトナー補給口から該現像剤中に取り込まれる。このトナーを取り込んだ現像剤は、磁界発生手段を内蔵した現像剤担持体で担持されながら搬送され、現像剤収容ケースの現像剤担持体側の壁部から該現像剤担持体表面側に突出し且つ現像剤担持体による現像剤搬送方向に対して直交する方向(以下、「直交方向」という。)に延在した凸部近傍に到達する。この凸部近傍に到達した現像剤のうち該凸部で進行が妨げられた現像剤は、現像剤収容ケースで形成される現像剤収容部の一部分であって該凸部に現像剤搬送方向の上流側から隣接する部分において、該凸部と該トナー補給口との間を循環するように予備的に混合撹拌される。ここで、上記直交方向にトナー濃度のムラがあると、高トナー濃度部における該凸部による現像剤の進行を妨げようとする作用が、低トナー濃度部におけるよりも強いため、上記混合撹拌時に高トナー濃度部の現像剤が低トナー濃度部へ斜行移動する。このような混合撹拌により、現像剤担持体に担持される現像剤中のトナーを予備的に帯電しながら、その現像剤のトナー帯電量及びトナー濃度を上記直交方向に関して均一にする。
【0030】
そして、上記現像剤の予備的な混合撹拌が行われている部分を通過し、上記凸部の先端と現像剤担持体表面との間隙を通過した現像剤は、現像剤担持体に担持した現像剤の量を規制する現像剤規制部材及びその近傍に到達する。この現像剤規制部材及びその近傍に到達した現像剤のうち該現像剤規制部材で進行が妨げられた現像剤は、現像剤収容ケースで形成された現像剤収容部内の一部分である該凸部と該現像剤規制部材との間で、該現像剤規制部材と該凸部との間を循環するように更に混合撹拌される。そして、上記直交方向のトナー濃度のムラが残っていた場合には、高トナー濃度部の現像剤が低トナー濃度部へ更に斜行移動する。この混合撹拌により、現像剤担持体に担持される現像剤中のトナーを帯電しながら、その現像剤のトナー帯電量及びトナー濃度を上記直交方向に関して更に均一にする。
【0031】
なお、上記凸部を現像剤担持体による現像剤搬送方向に複数形成した場合には、上記現像剤を混合撹拌するように該凸部で区画される混合撹拌領域が現像剤搬送方向に3カ所以上形成されることになり、上記トナー帯電量及びトナー濃度の上記直交方向における均一化が更に良好に行われる。
【0032】
上記現像剤の混合撹拌が行われている上記現像剤規制部材と上記凸部との間の部分を通過し、該現像剤規制部材の先端と現像剤担持体表面との間隙を通過した現像剤担持体上の現像剤は、像担持体と対向する現像領域に到達する。
【0033】
以上のように、複数回の現像剤の混合撹拌により、現像剤担持体に担持された現像剤中のトナーを帯電しているので、1回の混合撹拌を行う場合に比較して、帯電不足のトナーが上記現像剤規制部材による規制位置を通過して現像領域まで搬送される確率が少なくなる。更に、上記複数回の混合撹拌により、現像剤担持体に担持される現像剤のトナー帯電量及びトナー濃度を上記直交方向に関して均一にしているので、1回の混合撹拌を行う場合に比較して、該トナー帯電量及びトナー濃度のムラが少なくなる。
【0034】
上記第2の目的を達成するために、請求項5の発明は、トナー及び磁性粒子を含む現像剤を表面に担持して搬送するための現像剤担持体と、該現像剤担持体の内側に配設され、該現像剤担持体上に該現像剤を担持するための磁界を発生する磁界発生手段と、該現像剤担持体に担持した現像剤の量を規制する現像剤規制部材と、該現像剤規制部材に現像剤搬送方向上流側から隣接する現像剤収容部を形成するための現像剤収納ケースと、該現像剤担持体に対向する位置に該現像剤収容部に現像剤搬送方向上流側から隣接するトナー補給口を有するトナー収容部とを備え、該現像剤の移動により、該トナー収容部内のトナーを該トナー補給口から該現像剤中に取り込む現像装置において、上記トナー収容部内のトナー補給口側に、該トナー収容部に収容されたトナーの上端縁よりも低い位置で上方からのトナーの加重を受け止めるトナー受け部材を設け、上記現像剤収容部は、上記現像剤規制部材よりも上記現像剤担持体上の現像剤の搬送方向上流側に配設された他の現像剤規制部材を有し、上記収容部内に侵入した現像剤担持体上のトナー濃度が増加すると、収容部内の現像剤搬送力が低下し、上記他の現像剤規制部材によって規制される現像剤が増加する一方、収容部内に侵入した現像剤担持体上のトナー濃度が減少すると、収容部内の現像剤搬送力が増加し、上記他の現像剤規制部材によって規制されている現像剤が収容部内に侵入することで、上記他の現像剤規制部材によって規制される現像剤量を変化させて上記現像剤担持体上の現像剤のトナー取り込み状態を変化させることを特徴とするものである。
【0035】
また、請求項6の発明は、上記トナー収容部のトナーエンドを検知するトナーエンド検知手段を備えた請求項5の現像装置において、上記トナー受け部材によってトナーの加重を受け止めるトナー受け止め位置を、上記トナーエンド検知手段のトナーエンド検知レベル以下に設定したことを特徴とするものである。
【0036】
上記請求項5又は6の現像装置においては、現像剤担持体上の現像剤の移動により、トナー収容部のトナーがトナー補給口から該現像剤中に取り込まれる。このトナーを取り込んだ現像剤は、磁界発生手段を内蔵した現像剤担持体で担持されながら搬送され、現像剤規制部材及びその近傍に到達する。この現像剤規制部材及びその近傍に到達した現像剤のうち該現像剤規制部材で進行が妨げられた現像剤は、現像剤収容ケースで形成される現像剤収容部で、上記直交方向の移動を伴いながら、該現像剤規制部材とトナー補給口との間を循環して混合撹拌される。この混合撹拌により、現像剤担持体に担持された現像剤中のトナーを帯電しながら、その現像剤のトナー帯電量及びトナー濃度を上記直交方向に関して均一にする。
【0037】
そして、上記トナー収容部内のトナー補給口側に設けたトナー受け部材によって、該トナー収容部に収容されたトナーの上端縁よりも低い位置で上方からのトナーの加重を受け止めることにより、該トナーの加重が、該トナー補給口に隣接する現像剤収容部の現像剤に作用しにくくする。
【0038】
なお、上記トナー収容部内のトナー補給口側にトナーを撹拌する撹拌回転部材を配設した場合には、該撹拌回転部材の回転軸の鉛直上方よりもトナー補給口側でトナーを受け止めるように、上記トナー受け部材を設けるのが好ましい。
【0039】
上記第3の目的を達成するために、請求項7の発明は、トナー及び磁性粒子を含む現像剤を表面に担持して搬送するための現像剤担持体と、該現像剤担持体の内側に配設され、該現像剤担持体上に該現像剤を担持するための磁界を発生する磁界発生手段と、該現像剤担持体に担持した現像剤の量を規制する現像剤規制部材と、該現像剤規制部材に現像剤搬送方向上流側から隣接する現像剤収容部を形成するための現像剤収納ケースと、該現像剤担持体に対向する位置に該現像剤収容部に現像剤搬送方向上流側から隣接するトナー補給口を有するトナー収容部とを備え、該現像剤の移動により、該トナー収容部内のトナーを該トナー補給口から該現像剤中に取り込む現像装置において、上記現像剤収容部に、上記現像剤収納ケースの上記現像剤担持体側の壁面部から該現像剤担持体表面側に突出し、現像剤担持体による現像剤の搬送方向に直交する方向に延在した先端部が該現像剤担持体表面との間にギャップをもって対向して、該現像剤収容部内の現像剤を上記トナー補給口に対向し現像剤担持体による現像剤搬送方向の上流側の領域である現像剤第1収容部と該下流側の領域である現像剤第2収容部とに仕切る仕切り部材を設け、該仕切り部材によって上記第1現像剤収容部から上記第2現像剤収容部に及ぶ現像剤の粉圧を規制するよう構成し、上記収容部内に侵入した現像剤担持体上のトナー濃度が増加すると、収容部内の現像剤搬送力が低下し、上記仕切り部材によって規制される現像剤が増加する一方、収容部内に侵入した現像剤担持体上のトナー濃度が減少すると、収容部内の現像剤搬送力が増加し、上記仕切り部材によって規制されている現像剤が収容部内に侵入することで、上記仕切り部材によって規制される現像剤量を変化させて上記現像剤担持体上の現像剤のトナー取り込み状態を変化させることを特徴とするものである。
【0040】
また、請求項8の発明は、請求項7の現像装置において、上記仕切り部材を、上記現像剤収納ケースの上記現像剤担持体側の壁面部に一体に形成したことを特徴とするものである。
【0041】
また、請求項9の現像装置は、請求項7または8の現像装置において、上記トナー補給口の下端部を上記第1現像剤収容部の底壁のトナー収容部側端部で形成し、該トナー補給口の下端部から現像剤担持体表面までの距離Gtを上記現像剤担持体表面と上記仕切り部材先端部とのギャップGsより大きくし、且つ、上記底壁をトナー補給口下端部から現像剤担持体側に向かって水平または低く傾斜するように形成したことを特徴とするものである。
【0042】
また、請求項10の発明は、請求項7乃至9の現像装置において、上記第1現像剤収容部の容積を上記第2現像剤収容部の容積より小さくしたことを特徴とするものである。
【0043】
請求項7乃至10の現像装置においては、仕切り部材で、上記第1現像剤収容部から上記第2現像剤収容部に及ぶ現像剤の粉圧を規制し、第2現像剤収容部内の現像剤に加わる圧力を第1現像剤収容部内の現像剤に加わる圧力より小さくする。これにより、トナー補給口に隣接する第1現像剤収容部内の現像剤にトナー収容部内のトナーの加重が作用しても、このトナー加重を仕切り部材が規制し、第2現像剤収容部内の現像剤に直接作用させないようにして、第2現像剤収容部内に現像剤が充填されていない空隙を形成する。
【0044】
特に、請求項8の現像装置においては、上記仕切り部材を現像剤収納ケースと一体に構成し、現像剤の流動性の向上及び過剰トルクの発生防止のための構成において、部品点数を減らす。
【0045】
また、請求項9の現像装置においては、現像領域から再び第1現像剤収容部に搬送されてきた現像剤の一部が第2現像剤収容部側に搬送されるのを仕切り部材によって阻止し、第1現像剤収容部内で環流させる。そして、第1現像剤収容部内で環流する現像剤が、トナー補給口から供給されるトナーと混合される。現像剤担持体での磁力担持がしにくくなって底壁に落下した現像剤は、トナー補給口下端部から現像剤担持体側に向かって水平または低く傾斜させている底壁で受け、現像剤担持体側に戻して、第1現像剤収容部から流出しないようにする。
【0046】
また、請求項10の現像装置においては、第1現像剤収容部でトナー収容部内の加重を受けとめ、第2現像剤収容部に直接トナー収容部内のトナーの加重が影響しないようにできる範囲内で第1現像剤収容部の容積を第2現像剤収容部の容積より小さく形成する。現像に用いられるトナーの帯電を行うのは第2現像剤収容部であるので、第1現像剤収容部には第2現像剤収容部ほど多くの磁性粒子を存在させる必要はない。
【0047】
上記第4の目的を達成するために、請求項11の現像装置は、トナー及び磁性粒子からなる現像剤を担持するための現像剤担持体と、該現像剤担持体の内部に配置された複数の磁極を有する磁界発生手段と、該現像剤担持体に担持した現像剤の量を規制する第1現像剤規制部材と、該第1現像剤規制部材で阻止された現像剤が滞留するようにカバー部材及び該現像剤担持体の表面で囲んで形成された現像剤収容部と、収容されているトナーが該現像剤担持体に担持されている現像剤や該現像剤収容部の現像剤に接触すると共に該現像剤収容部に現像剤搬送方向上流側から隣接するトナー補給用開口を有するトナー収容部とを備え該トナー収容部内のトナーを該トナー補給用開口から現像剤に取り込むようにした現像装置において、上記第1現像剤規制部材から現像剤搬送方向上流側に位置する隣合う2つの上記磁極間の現像剤担持体表面に対する法線方向の磁力が最小となる現像剤担持体表面の部分に、間隔をもって法線方向から対向しトナーの取り込みを規制する第2現像剤規制部材を設け、上記収容部内に侵入した現像剤担持体上のトナー濃度が増加すると、収容部内の現像剤搬送力が低下し、上記第2現像剤規制部材によって規制される現像剤が増加する一方、収容部内に侵入した現像剤担持体上のトナー濃度が減少すると、収容部内の現像剤搬送力が増加し、上記第2現像剤規制部材によって規制されている現像剤が収容部内に侵入することで、上記第2現像剤規制部材によって規制される現像剤量を変化させて上記現像剤担持体上の現像剤のトナー取り込み状態を変化させることを特徴とするものである。
【0048】
また、請求項12の現像装置は、請求項11の現像装置において、前記第2現像剤規制部材を前記カバー部材と一体に形成したことを特徴とするものである。
【0049】
ここで、図13に現像剤担持体としての現像スリーブ4内部に配置した磁界発生手段の例えば4つの磁極を、現像スリーブ4表面の上記第1現像剤規制部材6との対向部から該現像スリーブ4回転方向l下流側に向かって順次P1極、P2極、P3極、P4極とし、それらの磁極の現像スリーブ4表面に対する法線方向の磁力の大きさをM1、M2、M3、M4で示している。この図に示すように、例えばP3極とP4極との間のように隣合う2つの極間aでは、現像スリーブ4表面に対する法線方向の磁力が0となっており、逆に、現像スリーブ4周方向の磁力が大きくなる。そして、法線方向の磁力が小さい位置(以下、法線磁力最小位置という)では、現像剤担持体上に磁力によって担持される現像剤の絶対量が少なく、現像剤搬送方向に直交する方向での現像剤密度ムラも小さい。
【0050】
請求項11及び2の現像装置においては、第1現像剤規制部材よりも現像剤搬送方向上流側近傍に位置する2つの磁極間の法線磁力最小位置に第2現像剤規制部材を設け、現像剤収容部に取り込むトナーを第2現像剤規制部材の先端と現像剤担持体とのギャップを通過させ、取り込み最大量を制限する。
上記法線磁力最小位置では、接線方向の磁力が最大になるため、現像剤搬送方向に直行する方向での両磁極の磁力ムラによって、現像剤の搬送力にムラが生じやすいが、第2現像剤規制部材自体でトナーの最大取り込み量を規制し、部分的にトナーが多く取り込まれることを防止する。
これにより、第2現像剤規制部材の先端と現像剤担持体とのギャップを、現像剤密度が高いところが十分なトナー取り込み能力を発揮しうるようなギャップに設定しても、現像剤密度が比較的小さい部分において過剰にトナーが取り込まれることがない。
【0051】
特に、請求項12の現像装置においては、第2現像剤規制部材をカバー部材と一体に形成することで、余分な部品点数を減らす。
【0054】
また、請求項1、5、7又は11の現像装置において、請求項13に記載のように、上記現像剤担持体上の現像剤のトナー濃度の変化に拘わらず、上記現像剤収容部内の現像剤が該現像剤収容部内で移動することが望ましい。
【0055】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を画像形成装置である電子写真複写機に用いる現像装置に適用した実施形態について説明する。
まず、トナー及び磁性粒子を含む現像剤を表面に担持して搬送するための現像剤担持体と、該現像剤担持体の内側に配設され、該現像剤担持体上に該現像剤を担持するための磁界を発生する磁界発生手段と、該現像剤担持体に担持した現像剤の量を規制する現像剤規制部材と、該現像剤規制部材に現像剤搬送方向上流側から隣接する現像剤収容部を形成するための現像剤収納ケースと、該現像剤収容部に現像剤搬送方向上流側から隣接し、該現像剤担持体に対向する位置にトナー補給口を有するトナー収容部とを備え、該現像剤の移動により、該トナー収容部内のトナーを該トナー補給口から該現像剤中に取り込む現像装置において、上記現像剤収容ケースの上記現像剤担持体側の壁面部に、該壁面部から上記現像剤担持体表面側に突出し且つ該現像剤担持体による現像剤搬送方向に対して直交する方向に延在する凸部を形成したことを特徴とする現像装置の実施形態について説明する。
【0056】
〔実施形態1〕
図1(a)は、実施形態1に係る現像装置の概略構成を示す正面図である。この現像装置は像担持体である円筒状の感光体ドラム1の側方に配設され、感光体ドラム1に向けて開口部が形成された現像器ケース2、該開口部から一部が露出した、トナー及び磁性粒子を含む現像剤3を表面に担持する現像剤担持体としての非磁性材質からなる現像スリーブ4、現像スリーブ4の内部に図示の磁極P1〜P4を有するように固定配置された磁界発生手段としてのマグネットローラ5、現像スリーブ4上に担持されて搬送されている現像剤の量を規制する現像剤規制部材としてのドクタ6、該ドクタ6に現像剤搬送方向上流側から隣接する現像剤収容部を形成するための現像剤収納ケース7、トナー収容部としてのトナーホッパ8等を備えている。ここで、上記磁極P1〜P4はそれぞれ、現像主極P1、搬送極P2、搬送極P3及び搬送兼撹拌極P4である。そして、この磁極P1〜P4は、N極とS極とが交互に配置されるように構成するのが好ましい。
【0057】
上記現像剤収容ケース7は、感光体ドラム1側の端部にドクタ6が固定され、トナーホッパ8の一部分に兼用されるように後述のトナー補給口8a側に延びた自由端部(以下「ヒサシ」という。)7aを有している。この現像剤収容ケース7等によって現像スリーブ4との間に形成される現像剤収容部では、感光体ドラム1と対向する現像領域側に搬送されずにドクタ6で進行が妨げられた現像剤3が収容される。また、現像スリーブ4の右側方に位置する現像器ケース2の一部は、上記ヒサシ7aとともに、トナー3aを収容するトナーホッパ8を形成している。このトナーホッパ8は、上記現像剤収容部に現像剤搬送方向上流側から隣接し、上記現像器ケース2の内壁面とヒサシ7aの下方先端とによって形成されるトナー補給口8aを有している。
また、上記トナーホッパ8のトナー補給口8aに隣合ったスペースには、トナー3aをトナー補給口8aに向けて撹拌しながら送り出すトナー撹拌部材としてのトナーアジテータ9が配設されている。このトナーアジテータ9は現像スリーブ4に連動して回動させることが望ましい。また、先端部にトナーホッパ8内壁面に近接または接触しても負荷が過剰にならないように、PETフィルム(100〜200μm)を取り付けたものを用いるのが望ましい。
【0058】
また、本実施形態では、上記現像剤収容ケース7のヒサシ7aの現像スリーブ4側の壁面部に、該壁面部から現像スリーブ4表面側に突出し且つ現像スリーブ4上のトナー搬送方向に対して直交する方向(以下、本実施形態において「現像スリーブ軸方向」という。)に延在する凸部7bを形成している。上記ヒサシ7aに形成した凸部7bにより、上記現像剤収容部が、現像剤搬送方向上流側の現像剤収容部(以下「第1現像剤収容部部」という。)と、現像剤搬送方向下流側の現像剤収容部(以下「第2現像剤収容部」という。)Bとに分けられる。いずれの現像剤収容部においても現像剤の混合撹拌が行われる。
【0059】
また、上記マグネットローラ5の磁極P4の現像剤搬送方向の若干下流側に対向する位置で、現像剤収容ケース7の内壁面に現像スリーブ4側に凸状になった他の凸部7cが形成されている。この凸部7cとドクタ5及び現像スリーブ4表面とで囲まれた現像剤収容部の一部領域Cでは、ドクタ6と現像スリーブ4との間に形成されるドクタギャップを通過する現像剤を除き、現像剤3はほとんど運動しない。なお、この凸部7cは必ずしも形成しなくてもよい。
【0060】
また、本実施形態では、上記凸部7bをマグネットローラ5の4つの磁極うち搬送極P3と搬送兼撹拌極P4との間の中間領域に対向するように形成している。このように現像剤3を現像スリーブ4の表面に引きつけるような磁力が小さい上記中間領域に上記凸部7bを形成した場合は、上記磁極P3又はP4の近傍に凸部7bを形成した場合に比較して、凸部7bで現像剤3の進行を妨げやすく、上記第1混合撹拌部Aでの現像剤3の混合撹拌を行うための現像剤3の流れをより良好に形成することができる。
【0061】
なお、図1(a)の構成例ではマグネットローラ5が4つの磁極を有しているが、図2に示すようにマグネットローラ5が6つの磁極を有し、そのうち3つの磁極が上記現像剤収容部に対向するように構成してもよい。この構成の場合にも、複数の磁極P1〜P6は、N極とS極とが交互に配置されるように構成するのが好ましい。例えば、P1−N極、P2−S極、P3−N極、P4−S極、P5−N極、P6−S極とする。また、この構成の場合、図2に示すように上記凸部7bをマグネットローラ5の磁極P4と磁極5との間の中間領域に対向するように形成するのが好ましい。
【0062】
また、本実施形態では、上記凸部7bの先端と現像スリーブ4との間隙Gsを、上記ヒサシ7aの自由端と現像スリーブ4との間隙g1よりも狭くなるように構成している。例えば、上記間隙g1が5〜10mmの場合、上記間隙Gsは1〜4mmが好適である。このように上記間隙Gsを間隙g1より狭くすることにより、トナーホッパ8内のトナー3aをトナー補給口8aを介して取り込み、上記ヒサシ7aの自由端と現像スリーブ4との間隙g1を通過した現像剤を、該間隙g1よりも狭く設定した上記凸部7bと現像スリーブ4との間隙Gsを通過させるため、該凸部7bで、トナー補給口8a側から移動してきた現像剤3の一部の進行を確実に妨げ、上記第1現像剤収容部Aで現像剤3の混合撹拌を行うための現像剤3の流れをより良好に形成することができる。
【0063】
なお、上記間隙Gsが狭すぎると現像スリーブ4による現像剤の搬送を必要以上に妨げてしまうので、この間隙Gsは、感光体ドラム1と現像スリーブ4との間隙である現像ギャップGpよりも広くする必要があり、2Gp以上に設定するのが好ましい。例えば、上記Gp=0.5mmの場合、Gs≧1mmが好適である。
【0064】
上記構成の現像装置において、上記トナーホッパ8のトナー補給口8aでは、矢印方向に回転するアジテータ9で撹拌されたトナーが、現像剤3の動きに応じて取り込まれ、矢印方向に回転している現像スリーブ4により、上記凸部7bに至る。この凸部7bに現像剤が到達する前に、上記第1現像剤収容部Aでの現像剤の1回目の混合撹拌運動(図1(b)の矢印a参照)により、予備的なトナーの混合撹拌が行われる。その際のトナー濃度TAは、上記現像剤収容部の第2現像剤収容部B内の現像剤のトナー濃度TBより高い。
【0065】
その後、上記第1現像剤収容部Aで混合撹拌が行われた現像剤の一部は、現像スリーブ4に担持されながら、上記凸部7bと現像スリーブ4との間を通過して上記第2現像剤収容部Bに入る。この第2現像剤収容部Bで、現像剤の2回目の混合撹拌運動(図1(b)の矢印b参照)により、再びトナーの混合撹拌が行われる。
【0066】
以上、本実施形態に係る現像装置によれば、上記第1現像剤収容部A及び第2現像剤収容部Bにおける現像剤の複数回の混合撹拌により、現像スリーブ4に担持される現像剤中のトナーを帯電しているので、従来のように1回の混合撹拌を行う場合に比較して、帯電不足のトナーがドクタ6による規制位置を通過して現像領域まで搬送される確率が少なくなる。更に、現像スリーブ軸方向のトナー濃度ムラがあった場合の高トナー濃度部から低トナー濃度部への現像剤の斜行移動を伴う現像剤の混合撹拌を複数回行うことにより、現像スリーブ4に担持される現像剤のトナー帯電量及びトナー濃度を、現像スリーブ軸方向に関して均一にしているので、従来のように1回の混合撹拌を行う場合に比較して、該現像スリーブ軸方向のナー帯電量及びトナー濃度のムラが少なくなる。よって、1回の混合撹拌を行う場合に比較して、地汚れや濃度ムラ等の少ない画像を得ることができる。
また、上記現像剤の複数回の混合撹拌を行って帯電不足の現像剤が現像領域に搬送されないようにするために、現像剤収容ケース7の現像スリーブ4側の壁面部に一つの凸部7bを形成しているだけで良く、従来のように複数のトナー供給規制部材を設ける必要がなく、装置の低コスト化及び省スペース化を図る点で有利である。
【0067】
なお、上記実施形態では、上記ヒサシ7aに凸部7bを一つだけ形成しているが、図3に示すように、現像剤収容部7のヒサシ7aに、二つの凸部7d及び7eを形成してもよい。この構成例の場合、上記現像剤の混合撹拌部が3カ所に形成され、更に混合撹拌機能が向上し、より濃度ムラや地汚れの少ない画像を得ることができる。
【0068】
また、図4(a)の側面図及び図4(b)の断面図に示すように、現像スリーブ4による現像剤搬送方向すなわち現像スリーブ4の回転方向に上記凸部を複数列(図4の例では3列)形成し、その複数の凸部のうち現像剤搬送方向上流側の2つの凸部7f,7gを現像スリーブ軸方向に分割し、また最下流部の凸部7hを、現像スリーブ4との間隙が現像スリーブ軸方向全域にわたってほぼ一定となるように形成してもよい。ここで、上記現像スリーブ軸方向に分割した凸部7f,7gの分割間隔は、該軸方向に規則的であっていいし、不規則的であってもよい。
この構成の場合、上記分割された凸部7f,7gに進行が妨げられた現像剤は、該軸方向に移動して該分割された間隙である通過部を通過しながら搬送されるので、該軸方向の現像剤の混合撹拌性能を高めることができる。また、現像剤搬送方向最下流側の凸部7hと現像スリーブ4との間隙を現像スリーブ軸方向全域にわたってほぼ一定にしているので、上記凸部7f,7gで該軸方向に良好に混合撹拌された後、凸部7hを通過する現像剤の量を該軸方向に関して均一にすることができる。
【0069】
〔実施形態2〕
図5は、上記現像剤収容ケースの上記現像剤担持体側の壁面部に、該壁面部から上記現像剤担持体表面側に突出し且つ該現像剤担持体による現像剤搬送方向に対して直交する方向に延在する凸部を形成したことを特徴とする現像装置の他の実施形態に係る現像装置の概略構成を示す正面図である。この現像装置の基本的な構成は上記実施形態1に係る現像装置(図1(a)参照)と同じであるので、同様な部分に同じ符号を付し、それらの説明を省略する。本実施形態に係る現像装置では、前述の凸部7b、7d〜7hを現像剤収容ケース7のヒサシ7aに形成していない場合でも、現像剤収容部における混合撹拌に対するトナーホッパ8の粉圧の影響を安定化してトナー補給後の現像剤混合撹拌を安定化させることができるように構成している。
【0070】
従来の現像剤の移動によりトナーホッパ8内のトナーを取り込む現像装置においては、トナーホッパ8内のトナー残量に応じて現像剤収容部内の現像剤に及ぶトナーホッパ8内のトナーの重さによる加重の影響が変化し、トナーホッパ8内のトナーが満杯のときにはその加重の影響が大きく、現像剤収容部内の現像剤の混合撹拌運動が不活発になり、現像の際の濃度ムラや一部に地汚れ等があるトナー顕像が発生しやすい傾向がみられた。そして、トナー消費が進み、トナーホッパ8内のトナー残量が少なくなるに従って、現像剤収容部内の現像剤の混合撹拌運動が活発化し、上記濃度ムラ等の発生が少なくなる傾向がみられた。
【0071】
そこで、本実施形態では、図5に示すように現像剤収容ケース7のヒサシ7aのトナーホッパ8側に、トナーホッパ8内のトナー補給口8aに隣接するトナー補給経路の上方に存在するトナーの加重を下から受け止めるトナー受け部材7iを形成している。ここで、本実施形態の現像装置にようにトナー補給口8a近傍のトナー補給経路に、矢印方向に回転するようなトナーアジテータ9を設けている場合には、上記トナー受け部材7iを、ヒサシ7aからアジテータ9の回転中心の鉛直方向Eの上方に延びるように形成するのが好ましい。また、このトナー受け部材7iのトナーアジテータ9側の面は、該アジテータ9先端の移動軌跡に沿うように形成するのが好ましい。また、本実施形態では上記トナー受け部材7iをヒサシ7aと一体成型しているが、個別に作製したトナー受け部材を取り付けるようにしてもよい。
【0072】
本実施形態に係る現像装置によれば、上記現像剤収容ケース7のヒサシ7aのトナーホッパ8側に形成したトナー受け部材7iで、トナーホッパ8内のトナー補給口8aに隣接するトナー補給経路の上方に存在するトナーの加重を下から受け止め、該トナーの加重が、該トナー補給口8aに隣接する現像剤収容部の現像剤に作用しにくくしている。よって、トナーホッパ8内のトナー残量にかかわらず、該トナーの加重の影響をほとんど受けることなく、現像剤収容部内での現像剤の混合撹拌を安定して行うことができる。
【0073】
なお、本実施形態に係る現像装置(図5参照)のようにトナーアジテータ9先端の移動軌跡の最高位置よりもトナーエンド検知手段としてのトナーエンドセンサ10のトナーエンド検知レベルFが高い場合には、上記トナー受け部材7iによってトナーの加重を受け止めるトナー受け止め位置を、上記トナーエンド検知レベルF以下に設定するのが好ましい。このようにトナー受け止め位置を設定することにより、トナーホッパ8がトナーエンドになるまで、すなわちトナーホッパ8内のトナーの上端レベルがトナーエンド検知レベルFに下がるまで、トナーの加重の影響をほとんど受けることなく、トナーホッパ8に連通した現像剤収容部内での安定した現像剤の混合撹拌を確実に行うことができる。
【0074】
次に、図6乃至図8を用いて、トナー及び磁性粒子を含む現像剤を表面に担持して搬送するための現像剤担持体と、該現像剤担持体の内側に配設され、該現像剤担持体上に該現像剤を担持するための磁界を発生する磁界発生手段と、該現像剤担持体に担持した現像剤の量を規制する現像剤規制部材と、該現像剤規制部材に現像剤搬送方向上流側から隣接する現像剤収容部を形成するための現像剤収納ケースと、該現像剤収容部に現像剤搬送方向上流側から隣接し、該現像剤担持体に対向する位置にトナー補給口を有するトナー収容部とを備え、該現像剤の移動により、該トナー収容部内のトナーを該トナー補給口から該現像剤中に取り込む現像装置において、上記現像剤収容部に、上記現像剤収納ケースの上記現像剤担持体側の壁面部から該現像剤担持体表面側に突出し、現像剤担持体による現像剤の搬送方向に直交する方向に延在した先端部が該現像剤担持体表面との間にギャップをもって対向して、該現像剤収容部内の現像剤を上記トナー補給口に対向し現像剤担持体による現像剤搬送方向で上流側の領域である現像剤第1収容部と該現像剤搬送方向で下流側の領域である現像剤第2収容部とに仕切る仕切り部材を設け、該仕切り部材によって上記第1現像剤収容部から上記第2現像剤収容部に及ぶ現像剤の粉圧を規制するよう構成したことを特徴とする現像装置の実施形態について説明する。
【0075】
〔実施形態3〕
図6は、実施形態に係る現像装置の概略構成を示す正面図である。この現像装置の基本的な構成は上記実施形態1に係る現像装置(図1(a)参照)と同じであるので、同様な部分に同じ符号を付し、それらの説明を省略する。本実施形態に係る現像装置が、上記実施形態1の現像装置と異なる点は、上記凸部7cを、上記第1現像剤収容部Aから上記第2現像剤収容部Bに及ぶ現像剤の粉圧を規制するよう構成している点である。具体的には、実施形態1における第1現像剤収容部B内においても、現像剤の撹拌を行わせるだけであれば、該凸部7cと現像スリーブ4とのギャップGsは比較的広くてもよいが、本実施形態3の現像装置では、上記第1現像剤収容部Aから上記第2現像剤収容部Bに及ぶ現像剤の粉圧を規制するため、比較的狭め設定されている。
【0076】
例えば、ドクタ6と現像スリーブ4との間のギャップGdを0.3〜0.5mm、上記凸部7bと現像スリーブ4との間のギャップGsを1.0〜1.5mmに設定している。
【0077】
図7は、第1及び第2現像剤収容部A、B内の現像剤の状態を示した図である。この図において、第1現像剤収容部A内には、トナーホッパ部(図示せず)内のトナーに働く重力の影響で、トナーホッパ8から多くのトナーが供給され、加重がかかった状態で現像剤が充満している。しかしながら、現像剤搬送方向の下流側である第2現像剤収容部Bは第1現像剤収容部Aと凸部7bで仕切られているため、この第2現像剤収容部B内の現像剤には、第1現像剤収容部A内の現像剤にかかっている粉圧が及ばない。また、第2現像剤収容部Bの現像剤は、凸部7bでその加重を下方から受けとめられている。
【0078】
ここで、上記第2現像剤収容部B内の現像剤の充填量は、第1現像剤収容部Aから第2現像剤収容部Bの現像剤にかかる粉圧と、マグネットローラ5の第2現像剤収容部Bに対向する位置に設けられているP4極の磁力とによって支配されている。すなわち、現像剤にかかる粉圧が小さいほど現像剤は充満しにくくなり、また、P4極の磁力を弱めるほど第2現像剤収容部B内に現像剤が充満しにくくなり、その結果、現像剤は動きやすくなる。
【0079】
図8は、P1〜P4極の収束密度を示したグラフであり、縦軸が各磁極の収束密度、横軸が現像スリーブ4の回転方向角度を示している。このグラフに示すように、P4極の収束密度半値巾(角)θが特別狭くなく、60℃以上となっている。従って、P4極の現像スリーブ4上における収束密度のピーク値を低めに設定する。本実施形態においては、P4極の現像スリーブ4上における収束密度を、P4極のピーク値で50mT〜70mT(500Gauss〜700Gauss)と、低めに設定している。なお、収束密度半値巾(角)θ4が例えば、30℃程度であるときは、そのピーク値を90mTレベルにしても、第2現像剤収容部B内に現像剤が充満しすぎることはない。すなわち、第2現像剤収容部Bに及ぶ磁力の有効な作用範囲を狭くすることで、第2現像剤収容部B内に現像剤が充満しすぎることを防止できる。
【0080】
本実施形態の現像装置においては、矢印方向に回転するアジテータで撹拌されたトナーホッパ8内のトナーが、トナーホッパ8のトナー補給口8aを介し現像剤の動きに応じて第1現像剤収容部Aに取り込まれる。このような第1現像剤収容部A内の現像剤は、トナーホッパ8からの加重が直接かかった状態となっている。凸部7bが、この第1現像剤収容室内の現像剤の加重を第2現像剤収容部Bに及ばないように規制する。そして、第1現像剤収容部A内の現像剤は、この凸部7bの先端部で、トナーとキャリアが混合状態となり、凸部7bと現像スリーブ4とのギャップGsを通過して第2現像剤収容部Bに供給される。
【0081】
本実施形態の現像装置によれば、上記凸部7bと現像スリーブ4とのギャップGsを1.0〜1.5mmと狭くしているので、トナーホッパ8のトナーが第1現像剤収容部Aを介して第2現像剤収容部Bに取り込まれるときに、トナーホッパ8内のトナー量が変動しても、この変動を原因として第2現像剤収容部Bの現像剤の負荷が変動することがない。
また、P4極の収束密度を上記のように低めに設定しており、かつ、重力が働いているので、第2現像剤収容部Bの現像スリーブ4から離間した領域Dには、現像剤が非常に低い占有率でしか存在できない。このため、トナーホッパ8内に、トナーが充満されている状態でも、第2現像剤収容部Bに現像剤が充満されることがなく、現像剤が過剰に加圧されることがない。よって、第2現像剤収容部B内における現像剤の撹拌性を維持することができるとともに、過剰トルクの発生を防止することができる。
また、凸部7bを支持ケース7のヒサシ7aと一体に構成しているので、部品点数を増やすことなく上述の効果を得ることができ、独立した仕切り部材を設けるのに比して低コスト化を図ることができる。
【0082】
なお、図6に示す装置例では、第1現像剤収容部Aの底壁を、現像器ケース2のトナー補給口8a下端部から現像スリーブ4表面近傍まで延在している底壁部分2aで構成するとともに、この底壁部分2aを、トナー補給口8a側から現像スリーブ4側に向かって低く傾斜させている。また、トナー補給口8a下端部から現像スリーブ4表面までの距離Gtを5〜10mmに設定して、凸部7b先端と現像スリーブ4とのギャップGsより大きくなるようにしている。ドクタギャップGd、凸部7bと現像スリーブ4との間のギャップGs、及び、トナー補給口8a下端部から現像スリーブ4表面までの距離Gtの相対関係は、Gd<Gs<Gtであることが望ましい。
【0083】
上記底壁部分2aの構成によれば、第1現像剤収容部A内で環流している現像剤が、トナーホッパ8から供給されるトナーと混合されて、現像スリーブ4上に磁力担持されにくくなって底壁部分2a上に落下しても、底壁部分2aが現像スリーブ4側に傾斜しているので、現像剤がトナーホッパ8側に逆流することがない。従って、マグネットローラ5の磁力担持力が有効に働く範囲内である、第1現像剤収容部A、及び、第2現像剤収容部B内のキャリア量を維持でき、長期間に渡ってトナー濃度の制御レベルを維持することができる。このように、底壁部分2aをトナー補給口8a側から現像スリーブ4側に向かって低く傾斜させるのに代え、この底壁部分2aを水平にしてもある程度のキャリア量維持は可能である。
【0084】
また、図6に示す装置例では、第1現像剤収容部Aの容積を第2現像剤収容部Bの容積よりも小さく形成している。これは、現像に用いられるトナーの帯電を行うのは、第2現像剤収容部Bなので、第1現像剤収容部Aには、第2現像剤収容部Bほど多くのキャリアを存在させる必要がないからである。第1現像剤収容部Aの大きさは、第2現像剤収容部Bの現像剤にトナーホッパ8のトナーにかかる加重が直接及ばないようにできる範囲内で、小さくすることが望ましい。これにより、現像装置の省スペース化を図る点で有利である。
【0085】
なお、本実施形態3でも、実施形態1と同様に、第2現像剤収容部Bの現像剤搬送方向上流側に第1現像剤収容部Aを形成することによって、第1現像剤収容部Aを設けない場合に比してトナーとキャリアの混合撹拌効率を良くでき、補給されたトナーの摩擦帯電による電荷の立ち上がり性を高めるとともに、形成画像上の地汚れ防止及びトナー飛散防止の点で優れた性能を発揮できることを確認している。
また、図6に示す第2現像収容部Bにおける凸部7cは形成しなくてもよい。
【0086】
そして、本実施形態3の現像装置では、例えばスタート現像剤を現像剤収容部Bにセットした時点で該収容部内現像剤に現像スリーブ4軸方向での分布ムラがあっても、現像スリーブ4上での現像剤の搬送を開始すると、先端部が所定のギャップをもって現像スリーブ4に対向して現像剤収容部を第1及び第2の現像剤収容部に仕切る仕切り部材としての凸部7bで、上記ギャップを介して現像剤第1収容部Aから現像剤第2収容部Bに移動する現像剤がならされる結果、現像剤収容部内の現像剤の分布が現像スリーブ4の軸方向で均一になる。
しかも、上記仕切り部材としての凸部7bは、上記現像剤収納ケース7の上記現像スリーブ4側の壁面部から該現像スリーブ4表面側に突出し、現像スリーブ4による現像剤の搬送方向に直交する方向に延在するように設けられたものであるため、このな仕切り部材を設けることでは、トナー収容部のトナーが現像現像スリーブ4に担持された現像剤に到達するまでの経路を長くする必要は生じない。
よって、該経路が長くなることによるトナー供給手段の追加を要せず、部品点数の増加によるコストダウンを抑えることができる。よって、前述の特開昭63−4282号公報に開示の具体的な現像装置と異なり、トナー収容部内のメインのトナー供給手段に加え、上記経路内に追加のトナー供給手段も設ける必要はない。
【0087】
次に、図9乃至図13を用いて、トナー及び磁性粒子からなる現像剤を担持するための現像剤担持体と、該現像剤担持体の内部に配置された複数の磁極を有する磁界発生手段と、該現像剤担持体に担持した現像剤の量を規制する第1現像剤規制部材と、該第1現像剤規制部材で阻止された現像剤が滞留するようにカバー部材及び該現像剤担持体の表面で囲んで形成された現像剤収容部と、該現像剤収容部に該現像剤担持体上の現像剤搬送方向の上流から隣接し、収容されているトナーが該現像剤担持体に担持されている現像剤や該現像剤収容部の現像剤に接触するトナー補給用開口を有するトナー収容部とを備え、該トナー収容部内のトナーを該トナー補給用開口から現像剤に取り込むようにした現像装置において、上記第1現像剤規制部材から現像剤搬送方向上流側に位置する隣合う2つの上記磁極間の現像剤担持体表面に対する法線方向の磁力が最小となる現像剤担持体表面の部分に、間隔をもって法線方向から対向しトナーの取り込みを規制する第2現像剤規制部材を設けたことを特徴とする現像装置の実施形態について説明する。
【0088】
〔実施形態4〕
図9は、実施形態に係る現像装置の概略構成を示す正面図である。この現像装置の基本的な構成は上記実施形態1に係る現像装置(図1(a)参照)と同じであるので、同様な部分に同じ符号を付し、それらの説明を省略する。本実施形態に係る現像装置が、上記実施形態1の現像装置と異なる点は、現像剤収納ケース7のヒサシ7aの形状である。本実施形態に係る現像装置において、現像スリーブ4上方で該スリーブ4の表面との間に現像剤3の現像剤収容部Rを形成するように設けられたカバー部材としての現像収納ケース7のヒサシ7aは、現像スリーブ上での現像剤搬送方向でドクタ6より上流側に位置して隣合う現像スリーブ4内マグネットローラ5の2つの磁極の間の、現像スリーブ表面に対する法線方向の磁力が最小となる現像剤担持体表面の部分に、間隔をもって同表面についての法線方向から対向しトナーの取り込みを規制するように形成されている。
【0089】
本実施形態の現像装置も基本的な動作は、上記各実施形態に係る現像装置と同じである。すなわち、現像スリーブ4上の現像剤3は、該スリーブ4の矢印方向の回転に伴って搬送され、ドクタ6により現像スリーブ4と該ドクタ6との間のギャップを介しての通過量が規制される。このギャップを通過した現像剤3は、矢印方向に回転している感光体ドラム1と対向する現像領域に搬送される。そして、現像領域では、感光体ドラム1上に形成されている静電潜像にトナーが供給され、該静電潜像の可視像化が行われる。この可視像化に使用されなかった現像剤3は、現像スリーブ4の回転に伴って搬送され、アジテータ9で送り出されてトナー補給口8aから供給された新しいトナー3aを取り込んだ後、現像剤収容部Rに戻る。そして、新しいトナー3aを含んだ現像剤3はドクタ6による規制で内圧が増加し、これにより、現像剤3のトナー3aの帯電が行われる。この様に現像剤収容部Rのドクタ6側における現像剤3の内圧により、現像スリーブ4上の現像剤3中のトナー3aを帯電することができるので、パドルやスクリュウ等の現像剤3を帯電あるいは撹拌するための複雑な撹拌機構が不要となる。
【0090】
一方、上記現像領域に供給されずにドクタ6で進行が阻止された現像剤3の一部は、現像剤収容部R内で現像剤3自身の内圧及び重力によってトナー補給口8a付近まで移動し、現像スリーブ4の回転に伴う現像剤移動層の移動とともにドクタ6側に搬送されて循環するように回動運動をする。
【0092】
図10は、図9に示す現像スリーブ4近傍の正面図である。この図において、マグネットローラ5の磁極を、現像スリーブ4表面の上記第1現像剤規制部材6との対向部から該現像スリーブ4回転方向下流側に向かって順次P1極、P2極、P3極、P4極とし、それらの磁界発生手段の現像スリーブ4表面に対する法線方向の磁力の大きさをm、現像剤搬送方向に平行な現像スリーブ4表面に対する周方向の磁力の大きさをnで示したものである。本実施形態においては、上記ヒサシ7aの先端部を、現像スリーブ4表面の上記P3極とP4極との極間の法線方向の磁力の大きさmが最小となっている位置に向かって法線方向から近接するように内側に折り込んで延在させ、現像スリーブ4表面との間にギャップ(以下、プレドクタギャップという)Gppをもって対向させて、第2現像剤規制部材7aを形成している。
【0093】
図11は、上記構成の現像装置において、現像剤収容部Rへのトナー3aの取り込み状態を示した説明図である。現像剤収容部R内の現像剤3の移動にともなってトナー補給口8aからトナー3aが補給される際、現像剤収容部R内部の現像剤3の移動量が大きく、多くのトナー3aを取り込もうとしても、上記ヒサシ7aと現像スリーブ4との間のプレドクタギャップGppが狭いため、現像剤収容部R内に取り込まれるトナー量が規制される。
【0094】
図12は、上記構成の現像装置のヒサシ7a及び現像スリーブ4の斜視図である。図12に示すように、ドクタギャップを0.3mmに設定し、プレドクタギャップGppを1mmに設定したところ、トナーの取り込みが良好に行われた。
【0095】
以上の構成によれば、マグネットローラ5軸方向において同一磁極の磁力に偏差が生じ、その結果現像剤収容部内部Rの現像剤搬送方向に直交する方向で、部分的に現像剤濃度ムラが発生して、現像剤濃度の低い部分から多くのトナー3aを取り込む恐れが生じている場合に、ヒサシ7aによってトナー補給口8aを狭く形成し、ヒサシ7a自体で取り込み可能なトナー3aの層厚を規制するので、部分的にトナー3aが過剰に取り込まれることを防止できる。これにより、マグネットローラ5の軸方向におけるトナー濃度ムラの発生を防止することができる。
【0096】
また、ヒサシ7aを、現像剤収容部Rを形成するカバー部材としての現像ケース2のヒサシ7aを上記第2現像剤規制部材として用いるので、新たに第2現像剤規制部材としての部品を設けるのに比してコストダウンを図ることができる。
【0097】
なお、図14は、本実施形態との比較説明図で、上記極間の法線方向の磁力の大きさmが最小となっていない位置としての、例えば、現像スリーブ4上のP4極の法線方向の磁力の大きさが最小となる位置から現像剤搬送方向下流側にずれた位置にヒサシ7aを近接させた図である。プレドクタギャップGppを、P4極の法線方向の磁力の大きさmが最小となっていない位置に形成すると、現像スリーブ4に担持されるキャリア3は、現像剤収容部Rからヒサシ7aの外側に溢れるため、現像剤収容部Rへのトナー3aの取り込みが行われにくくなってしまう。これに対して、本実施形態においては、現像スリーブ4上の法線方向の磁力が最も弱い位置にプレドクタギャップGppを形成しているため、現像剤収容部R内のキャリア3が溢れだすことがなく、トナー3aの取り込みを良好に行うことができる。
また、法線方向の磁力の大きさmが最小となっている現像スリーブ上の位置では、接線方向即ち現像剤搬送方向に平行な方向の磁力の大きさnが最大となっているため、P3極とP4極の磁極のそれぞれの長手方向での磁力偏差によって現像剤搬送方向に直交する方向での現像剤の搬送力のバラツキを生じやすいが、この部分でのトナーの過剰な取り込みをヒサシ7aで規制するので、現像剤搬送方向に直交する方向でのトナー濃度ムラを防止することができる。
【0098】
次に、図15乃至図18を用いて、内部に磁界発生手段を有し、トナーと磁性粒子とを含む2成分現像剤を担持して搬送する現像剤担持体と、該現像剤担持体に担持されて搬送される前記現像剤の量を規制する第1の規制部材と、第1の規制部材により掻き落とされた前記現像剤を収容する現像剤収容部と、該現像剤収容部に隣接し、前記現像剤担持体にトナーを供給するトナー収容部とを備え、前記現像剤担持体上の現像剤のトナー濃度の変化により、該現像剤と前記トナーとの接触状態を変化させて、前記現像剤担持体上の現像剤のトナー取り込み状態を変化させる現像装置であって、前記現像剤収容部は、第1の規制部材よりも前記現像剤担持体上の現像剤の搬送方向上流側に配設された第2の規制部材を有し、第2の規制部材は、前記現像剤担持体上の現像剤のトナー濃度が上昇し、該現像剤の層厚が増加した場合に該現像剤の増加分の通過を規制すべく、前記現像剤担持体との間隔が設定されていることを特徴とする現像装置の実施形態について説明する。
【0099】
図15において、この実施形態に係る現像装置の概略構成であり、基本的な構成は、これまで説明した各実施形態に係る現像装置と同じであるので、対応する部材に同一の符号を付し、説明を省略する。本実施形態の現像装置の特徴は、ヒサシ7aの先端部と現像スリーブ4との間隔を、現像スリーブ4上の現像剤3のトナー濃度が上昇し、該現像剤の層厚が増加した場合に該現像剤の増加分の通過を規制すように設定した点である。
【0100】
図16乃至図17は現像動作時における現像剤3の挙動の説明図である。
まず、現像装置に磁性キャリア3bのみからなるスタート剤をセットすると、図16に示すように、磁性キャリア3bは現像スリーブ4の表面に磁着されるものと現像剤収容部R内に収容されるものとに分かれる。現像剤収容部R内に収容された磁性キャリア3bは、現像スリーブ4の矢印a方向への回転に伴い、現像スリーブ4内からの磁力によって矢印b方向へ、1mm/s以上の移動速度で循環移動する。そして、現像スリーブ4の表面に磁着された磁性キャリア3bの表面と現像剤収容部R内で移動する磁性キャリア3bの表面との境界部において界面Xが形成される。
【0101】
次に、トナーホッパー8にトナー3aがセットされると、トナー補給口8aより現像スリーブ4に担持された磁性キャリア3bにトナー3aが供給される。従って、現像スリーブ4は、トナー3aと磁性キャリア3bとの混合物である現像剤3を担持することとなる。
【0102】
現像剤収容部R内では、収容されている現像剤3の存在により、現像スリーブ4によって搬送される現像剤3に対して、その搬送を停止させようとする力が働いている。そして、現像スリーブ4に担持された現像剤3の表面に存在するトナー3aが界面Xへ搬送されると、界面X近傍における現像剤3間の摩擦力が低下して界面X近傍の現像剤3の搬送力が低下し、これにより界面X近傍での現像剤3の搬送量が減少する。
【0103】
一方、合流点Yより現像スリーブ4の回転方向上流側の現像剤3には、上述の現像剤収容部R内のような、現像スリーブ4によって搬送される現像剤3に対して、その搬送を停止させるような力は作用しないので、合流点Yへ搬送されてきた現像剤3と界面Xを搬送される現像剤3との搬送量のバランスが崩れて現像剤3の玉突状態が発生し、図17に示すように、合流点Yの位置が上昇して界面Xを含む現像剤3の層厚が増加する。また、ドクタ6を通過した現像剤3の層厚も徐々に増加し、図18に示すように、この増加した現像剤3がヒサシ7aの先端部によって掻き落とされる。
【0104】
そして、ドクタ6を通過した現像剤3が所定のトナー濃度に達すると、図18に示すように、ヒサシ7aの先端部に掻き落とされて層状となった増加分の現像剤3がトナー補給口8aを塞ぎ、この状態でトナー3aの取り込みが終了する。このとき、現像剤収容部R内ではトナー濃度が高くなることにより現像剤3の嵩が大きくなり、この結果、現像剤収容部R内の空間が狭くなることにより、現像剤3が図の矢印b方向に循環移動する移動速度も低下する。
【0105】
このトナー補給口8aを塞ぐように形成された現像剤3の層において、ヒサシ7a先端部に掻き落とされた現像剤3は、図18に矢印cで示すように、速度1mm/s以上の移動速度で移動して底壁部分2aで受けられる。この底壁部分2aが現像スリーブ4側が低くなるように所定角度αで傾斜し、かつ所定の長さLを有しているため、現像剤3の層の移動による、トナーホッパ8への現像剤3の落下を防止することができる。よって、現像剤3の量を常に一定に保つことができ、トナー補給を常時一定に自己制御することが可能となる。
以上のように、現像剤収容部R内へのトナー3aの取り込み状態に応じて現像剤収容部R内の現像剤3の容積が変動することによってトナー濃度が自己制御されるので、現像剤3のトナー濃度が常にほぼ一定濃度の範囲となるように保たれる。このため、トナー濃度センサやトナー補給部材などの複雑なトナー濃度制御機構が不要となる。
【0106】
なお、本実施形態に係る現像装置について述べた以上の自己制御の原理は、上記各実施形態に係る現像装置にも当てはまる。すなわち、ドクタ6よりも現像剤搬送方向上流側で現像スリーブ4に対して所定の間隔を於いて対向する部分である仕切部材7b先端やヒサシ7aの先端と、現像スリーブ4との間隔を適当に設定すれば、同様の原理で自己制御が行われる。
また、逆に、本実施形態に係る現像装置では、上記ヒサシ7aの先端部により現像スリーブ4上から掻き落とされた現像剤3が、トナー補給口8a近傍に溜まることから、このトナー補給口8a近傍が現像剤収容部として機能する。よって、本実施形態に係る現像装置におけるヒサシ7aの先端部は、このトナー補給口8a近傍の現像剤収容部と、ドクタ6で掻き落とされ現像剤の現像剤収容部Rとを仕切る部材として機能するといえる。上記現像剤収容ケースの上記現像剤担持体側の壁面部に、該壁面部から上記現像剤担持体表面側に突出し且つ該現像剤担持体による現像剤搬送方向に対して直交する方向に延在する凸部として機能させたり、上記トナー補給口8a近傍の現像剤収容部から上記現像剤収容部Rに及び現像剤の粉圧を規制させたりするようにできる。また、上記ドクタ6より現像剤搬送方向上流側に位置して隣合う2つの磁極の間であって、現像スリーブ4表面に対する法線方向の磁力が最小となる現像スリーブ4表面の部分に、対向するように設けることが望ましい。
【0107】
【発明の効果】
請求項1乃至4の発明によれば、現像剤の複数回の混合撹拌により、現像剤担持体に担持される現像剤中のトナーを帯電しているので、1回の混合撹拌を行う場合に比較して、帯電不足のトナーが現像剤規制部材による規制位置を通過して現像領域まで搬送される確率が少なくなる。更に、現像剤担持体による現像剤搬送方向に対して直交する方向にトナー濃度ムラがある場合の高トナー濃度部から低トナー濃度部への現像剤の斜行移動を伴う現像剤の混合撹拌を複数回行うことにより、現像剤担持体に担持される現像剤のトナー帯電量及びトナー濃度を、上記直交方向に関して均一にしているので、1回の混合撹拌を行う場合に比較して、上記直交方向のトナー帯電量及びトナー濃度のムラが少なくなる。よって、1回の混合撹拌を行う場合に比較して、地汚れや濃度ムラ等の少ない画像を得ることができるという効果がある。
また、請求項1乃至3の発明によれば、上記現像剤の複数回の混合撹拌を行って帯電不足の現像剤が現像領域に搬送されないようにするために、現像剤収容ケースの現像剤担持体側の壁面部に一つの凸部を形成しているだけで良く、従来のように複数のトナー供給規制部材を設ける必要がなく、装置の低コスト化及び省スペース化を図る点で有利であるという効果がある。
【0108】
特に、請求項2の発明によれば、上記磁界発生手段の上記現像剤収容部に対向する部分に存在する磁極中心と、該磁極中心の現像剤搬送方向上流側に隣合って存在する他の磁極中心と間に中間領域、すなわち上記現像剤担持体上の現像剤を該現像剤担持体の表面に引きつけるような磁力が小さい領域に、上記凸部を形成しているため、上記磁極近傍に該凸部を形成した場合に比較して、該凸部で現像剤の進行を妨げやすくなり、上記現像剤の混合撹拌を行うための上記循環する現像剤の流れをより良好に形成することができるという効果がある。
【0109】
また特に、請求項3の発明によれば、上記トナー収容部内のトナーを上記トナー補給口を介して取り込み、上記現像剤収容ケースの上記トナー補給口側の端部と上記現像剤担持体との間隙を通過した現像剤を、該間隙よりも狭く設定した上記凸部と上記現像剤担持体との間隙を通過させるため、該凸部で、該トナー補給口側から移動してきた現像剤の一部の進行を確実に妨げ、上記現像剤の混合撹拌を行うための上記循環する現像剤の流れをより良好に形成することができるという効果がある。
【0110】
また特に、請求項4の発明によれば、現像剤搬送方向に複数形成した凸部のうち現像剤搬送方向上流側の凸部の少なくとも一つが現像剤担持体による現像剤搬送方向に対して直交方向に分割され、該凸部は現像剤が妨げられずに通過することができる通過部を有している。上記分割された凸部に進行が妨げられた現像剤は、該現像剤担持体軸方向に移動して上記通過部を通過しながら搬送されるので、該現像剤担持体軸方向の現像剤撹拌性能を高めることができるという効果がある。
また、上記複数の凸部のうち現像剤搬送方向最下流側の凸部と上記現像剤担持体との間隙を、上記直交方向全域にわたってほぼ一定にしているので、上記直交方向に良好に混合撹拌された後、上記最下流側の凸部を通過する現像剤の量を、上記直交方向に関して均一にすることができるという効果がある。
【0111】
請求項5又は6の発明によれば、上記トナー収容部内のトナー補給口側に設けたトナー受け部材によって、該トナー収容部に収容されたトナーの上端縁よりも低い位置で上方からのトナーの加重を受け止めることにより、該トナーの加重が、該トナー補給口に隣接する現像剤収容部の現像剤に作用しにくくしているので、該トナー収容部内のトナー残量にかかわらず、該トナーの加重の影響をほとんど受けることなく、該現像剤収容部内での現像剤の混合撹拌を安定して行うことができるという効果がある。
【0112】
特に、請求項6の発明によれば、上記トナー受け部材によってトナーの加重を受け止めるトナー受け止め位置を、トナーエンド検知手段のトナーエンド検知レベル以下に設定することにより、該トナー収容部がトナーエンドになるまで、該トナーの加重の影響をほとんど受けることなく、該トナー収容部に連通した現像剤収容部内での安定した現像剤の混合撹拌を確実に行うことができるという効果がある。
【0113】
請求項7乃至10の発明によれば、第1現像剤収容部内の現像剤にトナー収容部内のトナーの加重が作用しても、第2現像剤収容部内の現像剤には直接作用しないようにし、第2現像剤収容部内に現像剤が充填されていない空隙を形成するので、トナー収容部内のトナー量が多い場合などトナーの加重が大きい場合でも、第2現像剤収容部内の現像剤が極端に圧縮されることがない。これにより、第2現像剤収容部内の現像剤の流動性が維持され、トナー収容部内のトナーの加重の大きさに関わらず、現像剤担持体による現像剤の搬送にともなう第2現像剤収容部内の現像剤の撹拌性の向上を図ることができるとともに、第2現像剤収容部内の現像剤の圧縮による過剰トルクの発生を防止することができるという効果がある。
【0114】
特に、請求項8の発明によれば、上記仕切り部材を現像剤収納ケースと一体に構成し部品点数を減らすので、低コスト化を図ることができるという効果がある。
【0115】
また、請求項9の発明によれば、第1現像剤収容部に搬送されてきた現像剤の一部が第2現像剤収容部側に搬送されるのを仕切り部材によって阻止し、第1現像剤収容部内で環流させるとともに、トナー補給口下端部から現像剤担持体側に向かって水平または低く傾斜させている底壁で、トナー収容部側に流出しないようにするので、磁界発生手段の磁力担持力が有効に働く範囲内である、第1現像剤収容部、及び、第2現像剤収容部内の磁性粒子量を維持でき、長期間に渡ってトナー濃度の制御レベルを維持することができるという効果がある。
【0116】
また、請求項10の発明によれば、第1現像剤収容部の容積を第2現像剤収容部に直接トナー収容部内のトナーの加重が影響しないようにできる範囲内で小さくするので、装置の省スペース化を図ることができるという効果がある。
【0117】
請求項11及び12の発明によれば、第1現像剤規制部材よりも現像剤搬送方向上流側近傍に位置する2つの磁極間の法線磁力最小位置に設ける第2現像剤規制部材で、現像剤搬送方向上流側から下流側に取り込まれるトナーの最大量を制限しながら、現像剤収容部にトナーを取り込み、現像剤密度が比較的小さい部分における過剰なトナーの取り込みを防止するので、現像剤搬送方向に直交する方向でトナー取り込み量を安定化させることができ、現像剤搬送方向に直交する方向でのトナー濃度ムラの発生を抑えることができるという優れた効果がある。
また、第2現像剤規制部材を装置内部に設けるという簡単な部材の付加によって、上記トナー濃度ムラの発生を抑えるので、装置を大型化する必要がなく、また、低コストで効果を得ることができる。
【0118】
特に、請求項12の発明によれば、第2現像剤規制部材をカバー部材と一体に形成して余分な部品点数を減らすので、装置の小型化、低コスト化を図ることができるという優れた効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)は実施形態に係る現像装置の概略構成を示す正面図。
(b)は同現像装置における現像剤の動きを示す説明図。
【図2】変形例に係るマグネットローラの正面図。
【図3】変形例に係るヒサシの凸部の正面図。
【図4】(a)は他の変形例にヒサシの凸部の側面図。
(b)は図4(a)のD−D矢印方向から見た同凸部の断面図。
【図5】他の実施形態に係る現像装置の概略構成を示す正面図。
【図6】他の実施形態に係る現像装置の概略構成を示す正面図。
【図7】図6の現像装置の第1及び第2現像剤収容部内の現像剤の状態を示した図。
【図8】一般的なマグネットローラのP4極における収束密度半値巾の説明図。
【図9】他の実施形態に係る現像装置の概略構成を示す正面図。
【図10】図9中の現像スリーブ近傍の正面図。
【図11】図9の現像装置の現像剤滞留部へのトナー取り込み状態の説明図。
【図12】図9の現像装置の第2現像剤規制部材及び現像スリーブの斜視図。
【図13】現像装置の現像剤担持体の一例の説明図。
【図14】同実施形態に係る現像装置との比較説明図。
【図15】他の実施形態に係る現像装置の概略構成を示す正面図。
【図16】図15の現像装置の現像剤収容部内の現像剤の説明図。
【図17】図15の現像装置の現像剤収容部内の現像剤の他の説明図。
【図18】図15の現像装置の現像剤収容部内の現像剤の他の説明図。
【図19】従来提案されていたトナー濃度自己制御機構を有する現像装置の正面図。
【図20】図19の現像装置の不具合の説明図。
【符号の説明】
1 感光体ドラム
2 現像器ケース
2a 底壁
3 現像剤
3a トナー
4 現像スリーブ
5 マグネットローラ
6 ドクタ
7 現像剤収容ケース
7a ヒサシ
7b 凸部(仕切り部材)
7d〜7h 凸部
7i トナー受け部材
8 トナーホッパ
8a トナー補給口
9 トナーアジテータ
10 トナーエンドセンサ
A 第1現像剤収容部
B 第2現像剤収容部
F トナーエンド検知レベル
Claims (13)
- トナー及び磁性粒子を含む現像剤を表面に担持して搬送するための現像剤担持体と、該現像剤担持体の内側に配設され、該現像剤担持体上に該現像剤を担持するための磁界を発生する磁界発生手段と、該現像剤担持体に担持した現像剤の量を規制する現像剤規制部材と、該現像剤規制部材に現像剤搬送方向上流側から隣接する現像剤収容部を形成するための現像剤収納ケースと、該現像剤担持体に対向する位置に該現像剤収容部に現像剤搬送方向上流側から隣接するトナー補給口を有するトナー収容部とを備え、該現像剤の移動により、該トナー収容部内のトナーを該トナー補給口から該現像剤中に取り込む現像装置において、
上記現像剤収容ケースの上記現像剤担持体側の壁面部に、該壁面部から上記現像剤担持体表面側に突出し且つ該現像剤担持体による現像剤搬送方向に対して直交する方向に延在する凸部を形成し、
上記収容部内に侵入した現像剤担持体上のトナー濃度が増加すると、収容部内の現像剤搬送力が低下し、上記凸部によって規制される現像剤が増加する一方、収容部内に侵入した現像剤担持体上のトナー濃度が減少すると、収容部内の現像剤搬送力が増加し、上記凸部によって規制されている現像剤が収容部内に侵入することで、上記凸部によって規制される現像剤量を変化させて上記現像剤担持体上の現像剤のトナー取り込み状態を変化させることを特徴とする現像装置。 - 請求項1の現像装置において、
上記磁界発生手段の上記現像剤収容部に対向する部分に存在する磁極中心と、該磁極中心の現像剤搬送方向上流側に隣合って存在する他の磁極中心との間に、上記凸部を形成したことを特徴とする現像装置。 - 請求項1の現像装置において、
上記凸部と上記現像剤担持体との間隙を、上記現像剤収容ケースの上記トナー補給口側の端部と該現像剤担持体との間隙よりも狭くしたことを特徴とする現像装置。 - 上記凸部を現像剤搬送方向に複数形成した請求項1の現像装置において、
上記複数の凸部のうち現像剤搬送方向最下流側の凸部を、上記現像剤担持体表面との間隙が該現像剤担持体による現像剤搬送方向に対して直交する方向全域にわたってほぼ一定になるように形成し、
他の凸部の少なくとも一つを、該現像剤担持体による現像剤搬送方向に対して直交する方向に分割したことを特徴とする現像装置。 - トナー及び磁性粒子を含む現像剤を表面に担持して搬送するための現像剤担持体と、該現像剤担持体の内側に配設され、該現像剤担持体上に該現像剤を担持するための磁界を発生する磁界発生手段と、該現像剤担持体に担持した現像剤の量を規制する現像剤規制部材と、該現像剤規制部材に現像剤搬送方向上流側から隣接する現像剤収容部を形成するための現像剤収納ケースと、該現像剤担持体に対向する位置に該現像剤収容部に現像剤搬送方向上流側から隣接するトナー補給口を有するトナー収容部とを備え、該現像剤の移動により、該トナー収容部内のトナーを該トナー補給口から該現像剤中に取り込む現像装置において、
上記トナー収容部内のトナー補給口側に、該トナー収容部に収容されたトナーの上端縁よりも低い位置で上方からのトナーの加重を受け止めるトナー受け部材を設け、
上記現像剤収容部は、上記現像剤規制部材よりも上記現像剤担持体上の現像剤の搬送方向上流側に配設された他の現像剤規制部材を有し、
上記収容部内に侵入した現像剤担持体上のトナー濃度が増加すると、収容部内の現像剤搬送力が低下し、上記他の現像剤規制部材によって規制される現像剤が増加する一方、収容 部内に侵入した現像剤担持体上のトナー濃度が減少すると、収容部内の現像剤搬送力が増加し、上記他の現像剤規制部材によって規制されている現像剤が収容部内に侵入することで、上記他の現像剤規制部材によって規制される現像剤量を変化させて上記現像剤担持体上の現像剤のトナー取り込み状態を変化させることを特徴とする現像装置。 - 上記トナー収容部のトナーエンドを検知するトナーエンド検知手段を備えた請求項5の現像装置において、
上記トナー受け部材によってトナーの加重を受け止めるトナー受け止め位置を、上記トナーエンド検知手段のトナーエンド検知レベル以下に設定したことを特徴とする現像装置。 - トナー及び磁性粒子を含む現像剤を表面に担持して搬送するための現像剤担持体と、該現像剤担持体の内側に配設され、該現像剤担持体上に該現像剤を担持するための磁界を発生する磁界発生手段と、該現像剤担持体に担持した現像剤の量を規制する現像剤規制部材と、該現像剤規制部材に現像剤搬送方向上流側から隣接する現像剤収容部を形成するための現像剤収納ケースと、該現像剤担持体に対向する位置に該現像剤収容部に現像剤搬送方向上流側から隣接するトナー補給口を有するトナー収容部とを備え、該現像剤の移動により、該トナー収容部内のトナーを該トナー補給口から該現像剤中に取り込む現像装置において、
上記現像剤収容部に、上記現像剤収納ケースの上記現像剤担持体側の壁面部から該現像剤担持体表面側に突出し、現像剤担持体による現像剤の搬送方向に直交する方向に延在した先端部が該現像剤担持体表面との間にギャップをもって対向して、該現像剤収容部内の現像剤を上記トナー補給口に対向し現像剤担持体による現像剤搬送方向で上流側の領域である現像剤第1収容部と該現像剤搬送方向で下流側の領域である現像剤第2収容部とに仕切る仕切り部材を設け、該仕切り部材によって上記第1現像剤収容部から上記第2現像剤収容部に及ぶ現像剤の粉圧を規制するよう構成し、
上記収容部内に侵入した現像剤担持体上のトナー濃度が増加すると、収容部内の現像剤搬送力が低下し、上記仕切り部材によって規制される現像剤が増加する一方、収容部内に侵入した現像剤担持体上のトナー濃度が減少すると、収容部内の現像剤搬送力が増加し、上記仕切り部材によって規制されている現像剤が収容部内に侵入することで、上記仕切り部材によって規制される現像剤量を変化させて上記現像剤担持体上の現像剤のトナー取り込み状態を変化させることを特徴とする現像装置。 - 請求項7の現像装置において、
上記仕切り部材を、上記現像剤収納ケースの上記現像剤担持体側の壁面部に一体に形成したことを特徴とする現像装置。 - 請求項7または8の現像装置において、
上記トナー補給口の下端部を上記第1現像剤収容部の底壁のトナー収容部側端部で形成し、該トナー補給口の下端部から現像剤担持体表面までの距離Gtを上記現像剤担持体表面と上記仕切り部材先端部とのギャップGsより大きくし、且つ、上記底壁をトナー補給口下端部から現像剤担持体側に向かって水平または低く傾斜するように形成したことを特徴とする現像装置。 - 請求項7乃至9の現像装置において、
上記第1現像剤収容部の容積を上記第2現像剤収容部の容積より小さくしたことを特徴とする現像装置。 - トナー及び磁性粒子からなる現像剤を担持するための現像剤担持体と、該現像剤担持体の内部に配置された複数の磁極を有する磁界発生手段と、該現像剤担持体に担持した現像剤の量を規制する第1現像剤規制部材と、該第1現像剤規制部材で阻止された現像剤が滞留するようにカバー部材及び該現像剤担持体の表面で囲んで形成された現像剤収容部と、収容されているトナーが該現像剤担持体に担持されている現像剤や該現像剤収容部の現像剤に接触すると共に該現像剤収容部に現像剤搬送方向上流側から隣接するトナー補給用開口を有するトナー収容部とを備え、該トナー収容部内のトナーを該トナー補給用開口から現像剤に取り込むようにした現像装置において、
上記第1現像剤規制部材から現像剤搬送方向上流側に位置する隣合う2つの上記磁極間の現像剤担持体表面に対する法線方向の磁力が最小となる現像剤担持体表面の部分に、間隔をもって法線方向から対向しトナーの取り込みを規制する第2現像剤規制部材を設け、
上記収容部内に侵入した現像剤担持体上のトナー濃度が増加すると、収容部内の現像剤搬送力が低下し、上記第2現像剤規制部材によって規制される現像剤が増加する一方、収容部内に侵入した現像剤担持体上のトナー濃度が減少すると、収容部内の現像剤搬送力が増加し、上記第2現像剤規制部材によって規制されている現像剤が収容部内に侵入することで、上記第2現像剤規制部材によって規制される現像剤量を変化させて上記現像剤担持体上の現像剤のトナー取り込み状態を変化させることを特徴とする現像装置。 - 請求項11の現像装置において、
前記第2現像剤規制部材を、前記カバー部材と一体に形成したことを特徴とする現像装置。 - 請求項1、5、7又は11の現像装置において、
上記現像剤担持体上の現像剤のトナー濃度の変化に拘わらず、上記現像剤収容部内の現像剤が該現像剤収容部内で移動することを特徴とする現像装置。
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