JP4323651B2 - 現像装置及びプロセスカートリッジ及び画像形成装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機、プリンタ（例えば、ＬＥＤプリンタ、レーザービームプリンタ等）、あるいは、ファクシミリ装置、及びワードプロセッサなどの記録材に画像を形成する画像形成装置に関し、特に、像担持体に形成された静電潜像を顕像化する現像装置及びプロセスカートリッジに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、像担持体上に形成された静電潜像を顕在化するために、現像剤として非磁性トナー（トナー）と磁性キャリア（キャリア）からなる二成分現像剤を用いた、所謂、二成分現像方法が採用されている。
【０００３】
二成分現像方法では、現像剤を収容する現像剤容器内に配設された現像剤攪拌・搬送部材（以下、「攪拌搬送部材」と呼ぶ。）を用いて二成分現像剤を攪拌し、トナーを摩擦帯電した後、内側に固定マグネットローラを有する現像剤担持体としての現像スリーブに向けて搬送する。更に、この現像剤を、現像スリーブ表面に担持させて搬送し、像担持体上の静電潜像に供給することによってこれを現像する。
【０００４】
近年、カラー画像（例えばカラー文書）に対するニーズの増大あるいは省スペースを目的として、安価で小型の現像装置が増加しつつある。また、電子写真感光体に作用するプロセス手段を一体的にカートリッジ化し、画像形成装置本体に着脱可能とするプロセスカートリッジ方式も広く用いられている。このプロセスカートリッジ方式によれば、装置のメンテナンスをサービスマンによらずユーザー自身で行うことができるので、格段に操作性を向上させることができる。そこでこのプロセスカートリッジ方式は、電子写真画像形成装置において広く用いられている。
【０００５】
かかる現像装置およびプロセスカートリッジにおいては、静電潜像担持体の周りの限られたスペースに現像装置を設ける関係上、また現像剤の収容容量も小さくなっている。そこで、トナーの補給装置（以下、ホッパーと呼ぶ。）を別に設け、トナーが消費された際にトナーのみを補給できる構成とすることによって、ランニングコストを低下させる場合が多い。
【０００６】
図１１は、従来の現像装置の一例の概略断面図である。１０１は、電子写真感光体である感光ドラム、１０３は、感光ドラム１０１上の潜像を現像する現像装置、１０７は、現像装置１０３に設けられた二成分現像剤を収容する現像剤容器である。
【０００７】
現像剤容器１０７の内部には、攪拌搬送部材１１１，１１２が配設されている。現像剤容器１０７の長手方向一端部の上方には、補給すべきトナーを収容するホッパー１１４が設けられている。ホッパー１１４の下部は、現像剤容器１０７内に設けられた攪拌搬送部材１１２上にて開口部１１５を有し、その開口部１１５近傍には、トナー供給部材１１６が回転自在に設けられている。
【０００８】
トナー供給部材１１６は、現像剤量検知手段としての、現像剤中のトナー濃度検知手段であるトナーセンサー１１３からの信号に応じて回転し、ホッパー１１４から現像剤容器１０７にトナーを供給する。
【０００９】
ホッパー１１４からのトナー供給は、現像剤容器１０７内に配設されたトナーセンサー１１３からのトナー濃度検知信号に応じて、ホッパー１１４内のトナー供給部材１１６が回転することにより行われる。トナーセンサー１１３が「トナー無し（現像剤容器１０７内のトナー量が所定値レベルよりも低い）」を検知すると、ホッパー１１４内のトナー供給部材１１６が駆動してトナーを補給する。トナーの補給量は、トナーセンサー１１３が「トナー無し」を検知した際の値に基づいて、予め決定された関数より与えられる。
【００１０】
ホッパー１１４から現像剤容器１０７内に設けられた攪拌搬送部材１１２上に供給されたトナーは、攪拌搬送部材１１２，および攪拌搬送部材１１１の回転によって、現像剤容器１０７の長手方向の全域に補給される。攪拌搬送部材１１１，１１２はスクリュー形状を有し、それぞれ図中矢印方向に回転自在とされる。
【００１１】
また、攪拌搬送部材１１１，１１２は現像スリーブ１０４の回転に同期した回転、あるいはトナー補給時のみの回転を行うようになっている。
【００１２】
ここで、均一な濃度の画像を形成するためには、現像スリーブ１０４に均一なトナー濃度の現像剤を安定して供給することが必須である。それには、補給されたトナーが直ちに攪拌されることが望まれる。
【００１３】
攪拌力の向上を目的とした攪拌搬送部材の形状としては、回転軸の外周にスパイラル羽根を形成し、現像スリーブ１０４の軸方向に現像剤を搬送して攪拌する方法、あるいはこの方法に、さらに攪拌能力を向上させるために、回転軸から放射方向に伸びる板状のリブを設けて攪拌及び搬送する方法が公知である。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の現像装置およびプロセスカートリッジでは、環境変動を耐久動作を通じて、現像剤、特にトナーとキャリアとを有する二成分現像剤の攪拌および搬送を常に良好に行うことは困難であり、最終画像に濃度ムラなどの画像不良が生じる問題があった。
【００１５】
画像濃度ムラの原因として、攪拌部材の攪拌力不足によるものがある。即ち、ホッパー１１４から補給されたトナーがキャリア中に均一にほぐされるまでに時間がかかり、現像剤が均一なトナー濃度に到達する前に現像スリーブ１０４に供給されてしまうと、画像濃度ムラが発生する。
【００１６】
更に、この攪拌不足は、現像剤量検知手段であるトナーセンサー１１３の誤動作を招いていた。つまり、現像剤の攪拌不足はキャリアとトナーとが分離したままの状態を作り出すため、トナーが供給されているにもかかわらず、トナーセンサー１１３は現像剤中のトナー濃度を「トナー無し」として検知し続け、さらなるトナー補給を要求することとなり、トナー供給過多による濃度ムラに発展する場合もあった。
【００１７】
本発明は上記の従来技術の課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、現像剤を短時間で十分に攪拌することができ、均一なトナー濃度の現像剤を現像剤担持体に供給することが可能であり、画像不良の無い高品位な画像を常に安定して形成することができる現像装置及びプロセスカートリッジ及び画像形成装置を提供することにある。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明にあっては、トナー補給手段からトナーが補給されるための開口部を有し、磁性粒子とトナーとで構成される現像剤を収容する現像剤収容容器と、前記現像剤収容容器内に収容された現像剤を攪拌し搬送する現像剤攪拌搬送部材と、を備え、前記現像剤により像担持体に形成された静電潜像を顕像化する現像装置において、
前記現像剤収容容器の外側に配置された磁性部材と、
前記現像剤収容容器の外側に配置された磁界発生手段であって、前記磁界発生手段が前記開口部の略下方に磁力を及ぼすことにより、前記現像剤収容容器に収容された現像剤から前記現像剤攪拌搬送部材の一部領域を露出させる第１の位置と、前記磁界発生手段が前記開口部の略下方に磁力を及ばさないように前記磁界発生手段と前記磁性部材との間に磁気回路を形成させる第２の位置と、の間で移動可能な磁界発生手段と、
を備えることを特徴とする。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下に図面を参照して、この発明の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状それらの相対配置などは、発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるべきものであり、この発明の範囲を以下の実施の形態に限定する趣旨のものではない。
【００２０】
（参考例１）図１は、本発明に係る現像装置を使用した画像形成装置の一実施例の概略構成図である。本参考例に係る画像形成装置は、電子写真画像形成プロセスを用いて記録材に画像を形成する電子写真画像形成装置とされる。
【００２１】
図１に示す画像形成装置は、像担持体としての円筒状の電子写真感光体、即ち感光ドラム１，感光ドラム１を帯電する帯電装置２，感光ドラム１上に静電潜像を形成する露光装置１８，感光ドラム１上の静電潜像を現像剤を用いて可視化するための現像装置３，現像装置３にトナーを補給するためのトナー補給手段としてのホッパー１４，感光ドラム１上に形成されたトナー像を記録材Ｐ上に転写する転写装置１９，記録材Ｐに転写されたトナー像を定着するための定着装置２０，感光ドラム１上に残った転写残トナーを除去するためのクリーニング装置２１を備えている。
【００２２】
電子写真画像形成プロセスを説明すると、まず、感光ドラム１の表面に静電潜像形成手段により静電潜像を形成する。即ち、帯電装置２が感光ドラム１の表面を一様に帯電した後、画像情報に応じて露光装置１８が露光することによって感光ドラム１上に静電潜像を形成する。
【００２３】
その後、この静電潜像は、現像装置３によって、磁性粒子（キャリア）と非磁性トナー（トナー）とを含む二成分現像剤中の非磁性トナーを付着され、所謂、トナー像として可視化される。
【００２４】
感光ドラム１上のトナー像は、給紙カセット２７，給紙ローラ２２およびレジストローラ対２３などの給紙手段（記録材搬送手段）によって感光ドラム１と転写装置１９とが対向する転写部に所定のタイミングにて給紙された記録材Ｐ上に、転写装置１９の作用によって転写される。次いで、この記録材Ｐは定着装置２０まで搬送され、熱および圧力にて未定着トナー像が記録材Ｐ上に定着され、永久定着画像とされる。
【００２５】
その後、記録材Ｐは画像形成装置外に排出される。また、感光ドラム１上に残留した転写残トナーは、クリーニングブレード２１ａ及び廃トナー容器２１ｂを備えたクリーニング装置２１によってクリーニングされる。上記プロセスを繰り返すことで、画像形成が繰り返される。
【００２６】
なお、本参考例では、感光ドラム１と、この感光ドラム１に作用するプロセス手段としての帯電装置２、現像装置３及び、クリーニング装置２１とを枠体２５によって一体的に構成し、画像形成装置本体に設けられた装着手段２４を介して画像形成装置本体に着脱可能な、プロセスカートリッジＣとしている。
【００２７】
次に、図２も参照して、本参考例の現像装置３について更に詳しく説明する。図２は本参考例の現像装置３を上から見た概略断面図である。
【００２８】
現像装置３は、現像剤収容容器としての現像剤容器７内に現像剤としてトナーとキャリアとを有する二成分現像剤を収容する。現像剤容器７の感光ドラム１側の開口領域に位置して、感光ドラム１に対向するように現像スリーブ４が設けられる。現像スリーブ４は、内側に固定式マグネットローラ５を備えている。
【００２９】
図１中矢印にて示す現像スリーブ４の回転により、現像剤が現像スリーブ４の周囲に吸着され磁気ブラシが形成される。現像スリーブ４の近傍には、この磁気ブラシの穂の高さを一定に規制し、感光ドラム１上の静電潜像に適量のトナーを付着させるための規制ブレード６が設けられている。
【００３０】
本参考例では、トナーとして、平均粒径（重量平均粒径）６μｍのネガ帯電トナーを用いる。キャリアとしては平均粒径（重量平均粒径）３５μｍ、飽和磁化２０５０Ｃ／ｃｍ^３（２０５ｅｍｕ／ｃｍ^３）の磁性キャリアを用いた。また、トナーとキャリアを重量比８：９２で混合したものを二成分現像剤として用いた。
【００３１】
現像剤容器７内には現像剤攪拌搬送手段が備えられており、その構成について説明する。現像剤容器７は、現像スリーブ４に平行した２本の現像剤搬送路（以下、単に「搬送路」と呼ぶ）８，９を有し、搬送路８，９間には、現像スリーブ４の長手方向にほぼ平行な仕切り壁１０が設けられる。この仕切り壁１０の長手方向両端には開口領域１０ａ，１０ｂが設けられている。また、搬送路８，９には、それぞれ現像剤攪拌搬送部材としての攪拌搬送部材１１，１２が設けられる。攪拌搬送部材１１，１２は現像スリーブ４とほぼ平行に配置されている。
【００３２】
本参考例では、攪拌搬送部材１１，１２は、それぞれ回転軸の外周に螺旋状にスパイラル羽根１１ａ，１２ａを設けたスクリュー形状の搬送スクリューとされる。また、本参考例では、攪拌搬送部材１１は図１中反時計回りに、攪拌搬送部材１２は図１中時計回りに回転することによって現像剤を軸線方向に搬送しながら攪拌する。つまり、図２に示すように攪拌搬送部材１１，１２はそれぞれ矢印Ｘ，Ｙ方向に現像剤を搬送し、且つ攪拌する。
【００３３】
更に説明すると、搬送路９において攪拌および搬送され、トナーが摩擦帯電された現像剤は、仕切壁１０の長手方向一端部に設けられた開口領域１０ａを介して搬送路８に送られ、搬送路８において現像スリーブ４に供給される。
【００３４】
同時に、感光ドラム１上に形成された静電潜像を現像することにより、トナー濃度が低くなった現像剤は、搬送路８を搬送され、仕切壁１０の長手方向他端に設けられた開口領域１０ｂを介して再び搬送経路９に戻る。このようにして、現像剤は現像剤容器７内部を循環する。
【００３５】
現像剤残量検知手段としての現像剤中のトナー量検知手段であるトナー濃度センサー（トナーセンサー）１３は、搬送路９の最上流部近辺に配置される。つまり、後述するようにトナーが補給されるトナー補給用の開口部としてのトナー補給口１５よりも、現像剤搬送方向の上流側に配置される。従って、トナーセンサー１３は、感光ドラム１上の静電潜像の現像に関与した直後の現像剤のトナー濃度を検知することができる。
【００３６】
本参考例では、トナーセンサー１３は、磁性キャリアの透磁率と、非磁性トナーと磁性キャリアからなる現像剤の透磁率とを比較することでトナー濃度（キャリアとトナーの混合比）を検知する。なお、本参考例は現像剤量検知手段を本参考例のトナーセンサー１３に限定するものでなく、例えば静電容量測定、光透過式などの他の検知方法を用いる任意の現像剤残量検知手段を用いることができる。
【００３７】
搬送路９の上方には、トナー補給用の開口部であるトナー補給口１５が設けられ、このトナー補給口１５を介して、現像装置３に隣接して設けられたトナー補給手段としてのホッパー１４からトナーが補給される。図１に示すように、ホッパー１４の下部には、トナー供給部材である回転羽根１６が設けてある。
【００３８】
トナーセンサー１３により検知されたトナー濃度に対し、予め与えられた関数から求められたトナー量を補給するように、回転羽根１６が回転し、トナー補給口１５を経由して、搬送路９にトナーが補給される。
【００３９】
以上のようにして、現像剤容器７内の現像剤は循環し、またトナーが補給され、常に現像スリーブ４に所定のトナー濃度の現像剤が供給されるようにされている。
【００４０】
ここで、前述したように、均一な濃度の画像を形成するためには、現像スリーブ４に均一なトナー濃度の現像剤を安定して供給することが必須である。そのためには、補給されたトナーが短時間で攪拌されなければならない。
【００４１】
本発明者らは、補給直後のトナーが、短時間で十分に攪拌され、均一なトナー濃度となるための条件を検討した。その結果、現像剤容器７内の現像剤の上部表面（以下、剤面と呼ぶ。）からの攪拌部材の露出量が重要である、との結論に達した。本参考例の現像装置の場合、トナー補給口１５が上部に設けられた搬送路９内の攪拌搬送部材１２が剤面から露出することが重要である。
【００４２】
更に説明すると、現像剤を構成するキャリアとトナーは、比重の差が大きく、そのままでは混合しない。そのため、前述したような攪拌力を高めた攪拌搬送部材の形状、即ち、回転軸の外周にスパイラル羽根を形成した形状、或いは更に回転軸から放射方向に伸びる板状のリブを設けた形状が必要である。
【００４３】
しかしながら、そのような形状の攪拌搬送部材を用いても、現像剤が攪拌搬送部材を覆い、その上に新たなトナーが補給されるような場合、新たに補給されたトナーは現像剤上に浮いた状態となるため、現像剤の剤面から攪拌搬送部材が露出していなければ十分な攪拌力を発揮することはできない。このように、トナーを十分に攪拌し短時間で均一なトナー濃度を達成するためには、現像剤の剤面から攪拌搬送部材が十分に露出していなければならない。
【００４４】
ここで、露出部形成手段として、現像剤の剤面からの攪拌部材の露出量を変化させる方法として、図３に示すように、攪拌部材の直径を大きくする（Ｄ→Ｄ′）方法（Ａ）、あるいは現像剤の量を減少させる（Ｈ→Ｈ′）方法（Ｂ）、という２つの方法が考えられる。
【００４５】
しかしながら、方法（Ａ）では、攪拌搬送部材１１，１２の直径を大きくすると同時に、搬送路８，９および現像剤容器７を大きくする必要がある（Ｗ→Ｗ′）。そのため、現像装置および画像形成装置の小型化、あるいは、プロセスカートリッジの形態を実現のために制約を受ける。
【００４６】
また、方法（Ｂ）のように現像剤量を減少させると、満足な画像濃度の達成が困難になる。さらに現像剤を不当に減らすことは現像剤の劣化に対しても不利であり、ランニングコストを低下させるための現像剤の長寿命化を図ろうとする場合、妨げとなる。
【００４７】
そこで、本発明は、露出部形成手段により現像剤の搬送方向において、部分的に攪拌搬送部材が現像剤の上部表面から露出する一部領域を形成できるように構成し、その一部領域にトナーを補給することによって、トナーとキャリアが速やかに混合できるようにするものである。
【００４８】
本参考例では、図２に示すように、現像剤容器７の外側壁面７ａに、搬送経路９に隣接して磁界発生手段としてのマグネット１７を配設する。
【００４９】
マグネット１７は、その磁力によって磁性キャリアと非磁性トナーを含む現像剤の一部を拘束する。こうすることによって搬送路９において現像剤の剤面が部分的に定常状態から変化した領域を生起させ、攪拌搬送部材１２が現像剤の剤面から十分に露出した部分を形成することが可能となる。この状態で、攪拌搬送部材１２による現像剤の攪拌および搬送を行う。
【００５０】
より、具体的には、本参考例では図４（ａ）及び図４（ｂ）に示すようにマグネット１７を配置して検討した。先ず、図４（ａ）に示すように、マグネット１７ａをトナー補給口１５の現像剤搬送方向上流側に相当する現像剤容器７の外部壁面７ａに設ける。
【００５１】
マグネット１７ａからの磁界の影響を受ける領域では、現像剤が拘束され現像剤量過多となる。そして現像剤が拘束された領域の現像剤搬送方向下流側では、現像剤量が過少となる。従って、この現像剤の過少領域においては、攪拌搬送部材１２は十分に剤面上に露出し、十分な攪拌力を得ることができる。
【００５２】
図４（ａ）に示す配置例では、トナー補給口１５の位置を、マグネット１７ａの作用によって現像剤量過少となる位置に設けることで、補給直後のトナーを十分に攪拌し、従来よりも短時間で均一なトナー濃度の現像剤を得ることが可能となる。
【００５３】
又、図４（ｂ）に示す配置例では、図４（ａ）の構成で用いたものよりも現像剤搬送方向に長いマグネット１７ｂを用い、現像剤搬送方向においてトナー補給口１５を挟む広い領域にマグネット１７ｂの磁界が及ぶ構成とした。この場合、マグネット１７ｂの磁力および配設位置を最適に選択することにより、図５に示すように現像剤の剤面に角度を形成することが可能である。
【００５４】
こうして搬送路９内の現像剤の剤面に適当な角度を形成することによって、現像剤が拘束されて現像剤量が過多となるマグネット１７ｂ側の領域と、マグネット１７ｂから離れた現像剤量の過少域を形成することができ、攪拌搬送部材１２が十分に現像剤の剤面から露出した部分を形成することができる。そして、この領域にトナーを補給することによって、短時間で均一なトナー濃度の現像剤を得ることが可能となる。
【００５５】
このように、現像剤を拘束しえる適当な磁界を発生するマグネット１７を適宜選択し、またその形状、配置位置を適宜選択することによって、攪拌搬送部材が剤面から十分に露出した、如何なる長さの領域をも形成することが可能であり、例えば攪拌搬送部材１２が剤面から露出した部分を図４（ｂ）に示すように現像剤搬送方向に長く形成することによって、補給されるトナー量が多い場合にも十分な攪拌力を得ることができる。
【００５６】
本参考例においては、マグネット１７に直方体形状の電磁石を用いた。電磁石に電力を供給することにより発生する磁界の強さは、マグネット表面において、０．０９Ｗｂ／ｍ^２（９００Ｇ）程度であるが、これに限定されるものでなく、適宜選択することができる。又、必要に応じてマグネット１７の形状、磁界の及ぶ領域の形状など変更することも可能である。
【００５７】
本参考例では、その効果を確認するため、以下の比較実験を行った。
【００５８】
図４（ａ）、図４（ｂ）に示す本参考例の現像装置と、比較例としてマグネット１７の設けない現像装置とを用いて、攪拌搬送部材１２を駆動させながらトナー補給口１５から補給し、現像剤の攪拌及び搬送に伴う搬送路９の長手方向各所におけるトナー濃度を測定した。
【００５９】
トナー濃度は、前述のようにして、トナーセンサー１３及び同様のトナーセンサーを用いて現像剤の透磁率によって測定した。
【００６０】
また、本参考例および比較例の現像装置において、搬送路には、マグネット１７を用いない状態で、それぞれの攪拌搬送部材が現像剤によってほぼ覆われる程度の現像剤を収容した。現像スリーブ４に供給すべき現像剤中のトナー濃度は８％であり（キャリア：トナー＝８：９２）、搬送路９における現像剤搬送方向の最上流部近傍において約６％にトナー濃度が減少した状態から攪拌、搬送およびトナー補給を行った。結果を図６に示す。
【００６１】
図６に示す結果から、図４（ａ）及び図４（ｂ）に示す本参考例の現像装置３は、ともに補給直後のトナーを短時間で十分に攪拌していることが理解されよう。その結果、補給されたトナーは極めて短時間で現像剤と混合し、均一なトナー濃度を有する現像剤となる。従って、現像スリーブ４には、均一なトナー濃度の現像剤を安定して供給することができる。図４（ａ）及び図４（ｂ）に示す本参考例の現像装置３を装着した画像形成装置を用いて、画像形成を行い、さらに本発明の効果を確認した。
【００６２】
前述のように、画像形成により現像剤に含まれるトナーが消費されると、トナーセンサー１３は「トナー無し」を検知する。検知されたトナー濃度に対し、予め求められたトナー量を補給するようにホッパー１４の下部に設けられたトナー供給部材である回転羽根１６が回転し、トナー補給口１５を経由して現像装置３の搬送経路９にトナーが補給される。
【００６３】
本参考例においては、磁界発生手段は磁界の発生を任意に制御可能とし、トナー補給動作の間、マグネット１７である電磁石に電力を供給することにした。
【００６４】
少なくともトナー補給動作の間、電磁石に電力を供給することで、補給直後のトナーを短時間で十分に攪拌する効果が得られ、加えて、トナー補給時以外における、無駄な電力の消費を無くすことができる。
【００６５】
以上の構成において、画像濃度ムラのない良好な最終画像を得ることができた。
【００６６】
さらに、現像剤の攪拌不足が改善されたことによって、トナーとキャリアとが分離した状態でトナー濃度検知を行うことに起因するトナーセンサー１３の誤作動は発生しなかった。
【００６７】
以上、本参考例によれば、二成分現像剤を短時間で十分に攪拌し、均一なトナー濃度の現像剤を現像スリーブ４に供給することができる。又、二成分現像剤を速やかに攪拌し、混合することによって、トナーセンサー１３によるトナー濃度の誤検知を防止することができる。
【００６８】
尚、本参考例に係る画像形成装置では、プロセスカートリッジ方式の電子写真画像形成装置について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、図７に示すように、現像装置が画像形成装置本体に固定され、トナー補給装置からのトナーの補給が可能とされる画像形成装置にも適用可能である。
【００６９】
また、本参考例は、現像装置が画像形成装置本体に着脱可能なカートリッジとされる画像形成装置にも適用可能である。
【００７０】
この場合、図１において枠体２５によって感光ドラム１，帯電装置２，現像装置３及びクリーニング装置２１を一体的にプロセスカートリッジＣとし、装着手段２４を介して画像形成装置本体に着脱可能としたのに対して、現像装置３のみが同様の装着手段を介して画像形成装置本体に着脱可能とされるものである。
【００７１】
（参考例２）参考例２においては、参考例１で説明した現像装置３を装着した画像形成装置を用いて画像形成を行う際、磁界発生手段は、少なくともトナー補給動作の間、マグネット１７である電磁石に電力を間欠的に供給するよう制御することを特徴とする。なお、参考例１と同一の構成部分については同一の符号を付して、その説明は省略する。
【００７２】
参考例１で説明したように、画像形成により現像剤に含まれるトナーが消費されると、トナーセンサー１３は「トナー無し」を検知する。検知されたトナー濃度に対し、予め求められたトナー量を補給するようにホッパー１４の下部に設けられたトナー供給部材である回転羽根１６が回転し、トナー補給口１５を経由して現像装置３の搬送路９にトナーが補給される。
【００７３】
磁界発生手段はこのトナー補給動作の間、トナー供給部材である回転羽根１６の回転に同期させ、マグネット１７である電磁石に電力を間欠的に供給する。本参考例では、０．２秒間隔で電力の供給を繰り返しているが、これに限定されるものではない。
【００７４】
電力を供給している間は、マグネット１７の磁力によって磁性キャリアと非磁性トナーを含む現像剤の一部が拘束されるため、補給直後のトナーを短時間で十分に攪拌する効果が得られる。反対に電力を供給しない間は、磁力の消失とともにその拘束が解かれ、拘束されていた現像剤は攪拌搬送部材１２により搬送路９の下流方向に搬送される。
【００７５】
よって再び電力を供給するまでの間に、マグネット１７である電磁石による磁界の影響を受ける領域の現像剤が入れ替わることが可能となり、一部の現像剤がトナー補給動作を行うしばらくの間拘束されていることがなくなり、さらに安定して現像剤の攪拌及び搬送を行うことができる。
【００７６】
以上の構成においても、補給されたトナーは極めて短時間で現像剤と混合し、均一なトナー濃度を有する現像剤となる。従って、現像スリーブ４には、均一なトナー濃度の現像剤を安定して供給することができ、画像濃度ムラのない良好な最終画像を得ることができる。
【００７７】
さらに、現像剤の攪拌不足が改善されたことによって、トナーとキャリアとが分離した状態でトナー濃度検知を行うことに起因するトナーセンサー１３の誤作動は発生しなかった。
【００７８】
以上、本参考例によれば、二成分現像剤を短時間で十分に攪拌し、均一なトナー濃度の現像剤を現像スリーブ４に供給することができる。又、二成分現像剤を速やかに攪拌し、混合することによって、トナーセンサー１３によるトナー濃度の誤検知を防止することができる。
【００７９】
尚、本参考例に係る画像形成装置は、プロセスカートリッジ方式の電子写真画像形成装置であると説明したが、本参考例はこれに限定されるものでない。
【００８０】
また、本参考例は、現像装置が、画像形成装置本体に着脱可能なカートリッジとされる画像形成装置にも適用可能である。
【００８１】
（実施の形態１）実施の形態１においては、上記実施の形態に対して、図８に示すように、可動支持手段により、現像装置３の外側に搬送路９に隣接してマグネット１７ｃを回転可能に配設することを特徴とするものである。なお、上記実施の形態と同一の構成部分については同一の符号を付して、その説明は省略する。
【００８２】
このマグネット１７ｃは、図９（ａ），図９（ｂ）に示すように、回転により２つの固定位置（第１，第２の位置）に固定可能である。図９（ａ）の位置においては、マグネット１７ｃの磁力による現像剤の拘束力が弱い為、現像剤の剤面を積極的に変化させる事は行なわない。
【００８３】
また、図９（ｂ）の位置においては、マグネット１７ｃの磁力による現像剤の一部を拘束し、搬送経路９において現像剤の剤面が定常状態から変化した領域（拘束域と過少域）を作り出す。
【００８４】
これにより図９（ｃ）のように、過少域において現像剤の剤面から攪拌搬送部材１２を十分に露出させる事が可能となり、この部分にホッパー１４からのトナー補給口１５を配置しトナーを補給する事により、トナーとキャリアを十分に攪拌し、従来より短時間で均一なトナー濃度の現像剤を搬送する事が可能となる。
【００８５】
図９（ｂ），（ｃ）の状態は、少なくともトナー補給時にのみ作り出せば効果が得られるので、通常の動作時には図９（ａ）の定常状態を維持し、拘束域の現像剤を開放する。
【００８６】
本実施の形態によれば、従来例が耐久動作や環境変動などによっては、トナーとキャリアが十分に混ざらないまま搬送路８に流れ込み、画像濃度ムラなどを引き起こしていたのに対し、同じような状況でも、補給されたトナーは極めて短時間で現像剤と混合され、均一なトナー濃度を有する現像剤となって現像スリーブ４に供給されるため、画像濃度ムラが発生する事が無い。また、耐久を通じてトナーとキャリアの分離を引き起こす事も無く、トナーセンサーの誤動作を防止でき、良好な画像を維持する事が出来る。
【００８７】
以上のようにして、二成分現像剤を短時間で十分に攪拌し、均一なトナー濃度の現像剤を現像スリーブに供給することのできる現像装置、プロセスカートリッジ、および、この現像装置またはプロセスカートリッジを有する画像形成装置を提供することができる。
【００８８】
本実施の形態においては、磁界発生手段としてのマグネット１７は、２つの固定位置を持つよう回転可能に配設されるが、これに限るものではない。
【００８９】
すなわち、図１０（ａ）に示すように、マグネット３０の周辺に透磁率の高い部材３１（磁性部材）により磁気回路を形成し、トナー補給を行なわない位置にいて、マグネットの磁力による拘束力が現像剤に対し極力及ばないようにすることもでき、小型化が特に要求されるような画像形成装置において有効である。
【００９０】
また、図１０（ｂ）に示すように、マグネット３２を距離方向で移動可能に配設することもでき、少なくともトナー補給時においてマグネット３２を現像装置に近接させる事により、参考例１と同様の効果を得る事が出来る。
【００９１】
また、図１０（ｃ），図１０（ｄ）に示すように、少なくともトナー補給時において、マグネット３３，マグネット３４を連続的又は断続的に、回転、揺動させることもでき、補給時の現像剤の剤面を変化させ補給口部での攪拌効果も加えることができる。また、回転させた例においては、拘束される現像剤がマグネット３３の回転により常に入れ替わる構成とすることができる。
【００９２】
以上説明した実施の形態においては、回転方向を水平面上としているが、回転により現像剤に作用する磁気力を変化させる構成であれば、垂直平面上、水平面に角度を持つ平面上など特に制限はない。マグネットを固定する位置も、実施の形態１のように、作用位置と非作用位置の２個所の他に、図１０（ｄ）の揺動動作の例のように、非作用位置の他に、固定位置を複数点設け、現像剤攪拌目的、トナー補給量の違いなどに対応しても良い。
【００９３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、現像剤攪拌搬送部材の一部領域を収容された現像剤から露出させることができるので、現像剤収容容器内に収容された現像剤を短時間で十分に攪拌・搬送することができ、均一なトナー濃度の現像剤を現像剤担持体に供給することが可能となり、画像不良の無い高品質な画像を常に安定して形成する装置を提供することが可能となる。
【００９４】
また、磁性粒子を有する現像剤を磁界発生手段により拘束することにより、確実に現像剤攪拌搬送部材の一部領域を収容された現像剤から露出させ、短時間で十分に現像剤を攪拌することができるので、現像剤残量検知手段の誤動作を防止することが可能となり、信頼性の高い装置が提供可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の参考例１に係る画像形成装置の要部を示す概略構成図である。
【図２】本発明の参考例１に係る現像装置の概略上視図である。
【図３】現像剤攪拌搬送部材を現像剤から露出させるために考え得る方法を説明するための現像装置の概略断面図である。
【図４】本発明の参考例１に係る現像装置のマグネットの配置例とその作用を説明する概略図である。
【図５】現像剤の剤面に角度を設けた様子を示す現像装置の概略断面図である。
【図６】本参考例を適用した現像装置及び比較例における、現像容器内の現像剤搬送方向各所でのトナー濃度を測定した結果を示す図である。
【図７】本参考例を適用した現像装置を備える他の画像形成装置を示す概略構成図である。
【図８】本発明の実施の形態１に係る現像装置の要部を示す概略上視図である。
【図９】実施の形態１に係る現像装置のマグネットの配置例とその作用を説明する概略図である。
【図１０】実施の形態１に係る現像装置のマグネットの他の配置例とその作用を説明する概略図である。
【図１１】従来の現像装置を示す概略断面図である。
【符号の説明】
１ 感光ドラム（像担持体）
２ 帯電装置
３ 現像装置
４ 現像スリーブ
５ マグネットローラ
６ 規制ブレード
７ 現像剤容器（現像剤収容容器）
８，９ 搬送路（現像剤搬送経路）
１０ 仕切り壁
１０ａ，１０ｂ 開口領域
１１，１２ 攪拌搬送部材（現像剤攪拌搬送手段）
１１ａ，１２ａ スパイラル羽根
１３ トナーセンサー
１４ ホッパー（トナー補給手段）
１５ トナー補給口（開口部）
１６ 回転羽根
１７，１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，３０，３２，３３，３４ マグネット（磁界発生手段）
１８ 露光装置
１９ 転写装置
２０ 定着装置
２１ クリーニング装置
２２ 給紙ローラ
２３ 給紙手段
２７ 給紙カセット
Ｃ プロセスカートリッジ
Ｐ 記録材

Claims (5)

1. トナー補給手段からトナーが補給されるための開口部を有し、磁性粒子とトナーとで構成される現像剤を収容する現像剤収容容器と、前記現像剤収容容器内に収容された現像剤を攪拌し搬送する現像剤攪拌搬送部材と、を備え、前記現像剤により像担持体に形成された静電潜像を顕像化する現像装置において、
   前記現像剤収容容器の外側に配置された磁性部材と、
   前記現像剤収容容器の外側に配置された磁界発生手段であって、前記磁界発生手段が前記開口部の略下方に磁力を及ぼすことにより、前記現像剤収容容器に収容された現像剤から前記現像剤攪拌搬送部材の一部領域を露出させる第１の位置と、前記磁界発生手段が前記開口部の略下方に磁力を及ばさないように前記磁界発生手段と前記磁性部材との間に磁気回路を形成させる第２の位置と、の間で移動可能な磁界発生手段と、
   を備えることを特徴とする現像装置。
2. 前記磁界発生手段は、前記トナー補給手段によるトナー補給動作時に、前記第１の位置をとることを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
3. 前記磁界発生手段は、前記トナー補給手段によるトナー補給非動作時に、前記第２の位置をとることを特徴とする請求項１又は２に記載の現像装置。
4. 前記像担持体と請求項１乃至３のいずれか１項に記載の現像装置を備えることを特徴とするプロセスカートリッジ。
5. 請求項１乃至３のいずれか１項に記載の現像装置または請求項４に記載のプロセスカートリッジを有する画像形成手段を備え、搬送される記録材に画像を形成することを特徴とする画像形成装置。

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