JP4810012B2 - 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、トナーの搬送および供給を行う方向が上下方向の現像装置及びこれを備えたプロセスカートリッジ及び画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年の画像形成装置は、高速化、小型化、高画質化、高寿命化が求められている。加えて、情報技術の発展にともない、カラー画像を出力する要求も増えつつある。
【０００３】
高速化の要求に応える技術として、４色の現像装置を配列するタンデム方式の画像形成装置があげられる。複数の現像装置を並べても装置が大型化しないために、一つの現像ユニットは鉛直方向に薄いものになる。その一例の画像現像装置概略を図１４に示す。
【０００４】
（画像形成装置全体の説明）
図１４は従来の画像形成装置の内部の構成を示す側断面図である。同図に示すように、画像形成装置の内部には、略中央にシート搬送用のベルト111が配置される。ベルト111は、その両端部を駆動ローラ112と従動ローラ113に保持され図の矢印Ａで示す反時計回り方向に循環移動する。ベルト111の上循環部に４個の感光体ドラム114（114ａ、114ｂ、114ｃ、114ｄ）がシート搬送方向（図の右から左方向）に多段式に並設されている。
【０００５】
ベルト111より搬送方向上流側には、給送されるシートの斜行を矯正するレジローラ対124及びその上流側に給送案内路125、その上流側に給送ローラ126が配設されている。その給送ローラ126の上流側に、シートカセット104の給送端が位置している。
【０００６】
（画像形成装置のプロセスカートリッジの説明）
図１５は従来のプロセスカートリッジ134の拡大断面図である。プロセスカートリッジ134は、ドラムユニット135と現像ユニット136の２つの副ユニットから構成されている。一方のドラムユニット135は、上述した感光体ドラム114と、その左方に配置されたクリーナ115及び斜め左上に配置された帯電ローラ116を備え、スキャナー117から露光される光学系露光部137を形成されている。
【０００７】
また、上記の感光体ドラム114は、導電性の金属ローラの表面に光導電体を一様に被着して成り、金属ローラ部が接地され、図の矢印ｃで示すように時計回り方向に回転する。感光体ドラム114を露光するスキャナー117は、光学系露光部137に露光される。
【０００８】
帯電ローラ116は、高圧電源に接続され、白印字状態の帯電電位（一様に印加する初期化電位、プラス極性で印加する方式とマイナス極性で印加する方式がある）を感光体ドラム114に印加する。これにより感光体ドラム114の周表面の感光層が例えばマイナス高電位に一様に帯電して初期化される。
【０００９】
スキャナー117は、レーザー光源又はＬＥＤ光源を備えており、感光体ドラム114のマイナス高電位に帯電した周表面を画像情報に応じて選択的に露光する。この露光により感光体ドラム114の表面には電位が減衰したマイナス低電位部が形成され、その低電位部と上記初期化による高電位部とで構成される静電潜像が形成される。
【００１０】
他方の現像ユニット136は、現像容器118の内部ほぼ全体に、非磁性のトナーが収容され、このトナーに埋没するようにトナー撹拌部材144が配設され、最下部にスポンジ体から成るトナー供給ローラ145が現像ローラ143に圧接して配置されている。現像ローラ143には、その斜め右上周面に圧接して板バネ状の現像ブレード146が配設されている。
【００１１】
（画像形成装置動作の説明）
上記構成の画像形成装置の動作を上述の図１４及び図１５を再び用いて簡単に説明する。まず、電源が投入され、使用するシートの紙質、枚数、印字モード、その他の指定がキー入力あるいは接続するホスト機器からの信号として入力されると、シートカセット104に載置収容されているシートを給送ローラ126を介してレジローラ対124へ給送する。レジローラ対124は回転を一時停止して、一対のローラで形成される挟持部にシート先端を当接させた状態で搬送タイミングを待機する。
【００１２】
続いて、駆動ローラ112が反時計回り方向に回転し、従動ローラ113が従動して同じく反時計回り方向に回転する。これによりベルト111は、上循環部が４個の感光体ドラム114に当接して全体が反時計回り方向へ循環移動する。
【００１３】
これと共に各現像容器118及び感光体ドラム114が印字タイミングに合わせて順次駆動される。感光体ドラム114は時計回り方向に回転し、帯電ローラ116は、感光体ドラム114周面に一様な高マイナス電荷を付与し、スキャナー117は感光体ドラム114周面に画像信号に応じて露光を行って低電位部を形成して初期化による高マイナス電位部と露光による低マイナス電位部からなる静電潜像を形成する。現像容器118の現像ローラ143は、上記静電潜像の低電位部にトナーを転移させて感光体ドラム114周面上にトナー像を形成（反転現像）する。
【００１４】
最上流の感光体ドラム114ａ周面上のトナー像の先端が、ベルト111との対向部に回転搬送されてくるタイミングで、その対向部にシートの印字開始位置が一致するように、レジローラ対124が回転を開始してシートをシート搬入部へ給送する。
【００１５】
従動ローラ113と吸着ローラは、給送されたシートをベルト111と共に挟持して搬送する。シートは、ベルト111に吸着され、感光体ドラム114ａと転写ローラ119により形成されている最初の転写部へ搬送される。
【００１６】
転写ローラ119ａ、119ｂ、119ｃ、119ｄは、不図示の転写バイアス電源から出力される転写電流をベルト111を介してシートに印加する。この各転写ローラ119から印加される転写電流により感光体ドラム114上のトナー像がシートに転写される。
【００１７】
このように４色のトナー像を順次転写されたシートは、ベルト111から分離されて定着装置128に搬入される。定着装置128は、熱と圧とによりトナー像をシートに定着させる。この画像定着後、シートは、排出ローラ対132によって排出トレイ106上にトナー像を下にして排出される。
【００１８】
しかし、図１５のプロセスカートリッジ134に着目すると、トナー供給ローラ145が現像装置の鉛直下方部に設置されるため、トナーの搬送および供給を行う方向が上から下になって現像部のストレスが大きくなり、トナーが劣化しやすい構造となっている。
【００１９】
この現像ユニット136は、感光体ドラム114に対向するように配置された現像ローラ143が備えられ、現像ローラ143は表面にトナーを担持して搬送する。
【００２０】
現像ローラ143に対向している現像ブレード146が備えられている。現像ローラ143上に供給され、現像ローラ143によって搬送されたトナーは現像ブレード146にぶつかってトナー層に形成される。
【００２１】
このため、現像ブレード146近傍のトナーは、トナー層を形成することによる圧力が掛かるが、それに加え、トナーが重力方向に圧縮されることによる圧力が大きく掛かる。そのため、この現像ブレード146近傍のトナーは循環されず、ブレード146やトナー供給ローラ145との摩擦によってストレスをうけてトナーが劣化しやすいという問題がある。
【００２２】
そこで、現像ユニット136の上方にシートの通過するパスがある構成で、現像ユニット136は、トナーを重力に逆らって下から上に汲み上げのものがある。これは、現像ブレード近傍のトナーストレスがなくなり、トナー劣化をなくす構成となっている。
【００２３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、重力に反してトナーを汲み上げる現像ユニット136においては、現像ブレード146近傍にトナーが搬送することが困難であった。そのため、ベタ等の画像を高速で画像形成をすると、トナー搬送不良となってしまう。
【００２４】
そこで本発明は、トナーの搬送および供給を行う方向が上下方向の現像装置であっても、長期にわたってトナーが劣化しにくい現像を行なうことを目的とする。
【００２５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための、本発明の代表的な構成は、トナーを収納する現像容器と、トナーを感光体に供給するトナー担持体と、トナーを前記現像容器から前記トナー担持体へと回転中心を中心として回転しつつ供給するトナー搬送手段と、前記トナー担持体に当接しトナーの量を規制するトナー規制部材とを有し、前記トナー規制部材がトナー担持体に当接する位置が前記トナー搬送手段の前記回転中心よりも上方である現像装置であって、前記トナー搬送手段により上方に搬送されたトナーを溜める、前記トナー規制部材と前記トナー担持体の当接位置よりも下方に設けられたトナー溜め部材を、前記トナー搬送手段の回転中心より上方に設け、前記トナー溜め部材は、余剰のトナーを排出する開閉する開口部を有することを特徴とする。
【００２６】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態を図を用いて説明する。図１は画像形成装置の概略説明図であり、図２は第１実施形態の現像ユニットの説明図であり、図３は第１実施形態のトナー容器内残量と画像濃度の関係を示した図表である。
【００２７】
（画像形成装置）
まず電子写真プロセスを利用したレーザービームプリンタで、現像装置を含んだ画像形成装置の一例について図１を用いて説明する。
【００２８】
図１に示すように、画像形成装置の内部には、略中央にシート搬送用のベルト11が配置される。ベルト11は、その両端部を駆動ローラ12と従動ローラ13に保持されて、図の矢印Ａで示す反時計回り方向に循環移動する。ベルト11の上循環部に４個の感光体ドラム14（14ａ、14ｂ、14ｃ、14ｄ）がシート搬送方向（図の右から左方向）に多段式に並設されている。
【００２９】
ベルト11より搬送方向上流側には、レジローラ対24、その下方に給送案内路25、その下端部に給送ローラ26が配設されている。その給送ローラ26の下方に、シートカセット４の給送端が位置している。
【００３０】
（画像形成プロセスカートリッジの説明）
図１における画像形成装置に並設された４つの画像形成を行なうプロセスカートリッジ34は、各々が画像形成装置本体に対して着脱できるようになっている。図２にはその画像形成プロセスカートリッジ34の拡大側断面を示す。同図に示すプロセスカートリッジ34は、ドラムユニット35と、該ドラムユニット35の感光体ドラム14に作用するプロセス手段となる現像ユニット36との２つの副ユニットから構成されている。
【００３１】
一方のドラムユニット35は、感光体ドラム14と、その左方に配置されたクリーナ15及び斜め左上に配置された帯電ローラ16を備え、光学系露光部37が形成されている。
【００３２】
また、感光体ドラム14は、導電性の金属ローラの表面に光導電体を一様に被着して成り、金属ローラ部が接地され、図の矢印Ｃで示すように時計回り方向に回転する。感光体ドラム14を露光する図１のスキャナー17は、上記感光体ドラム14の露光部37に露光される。
【００３３】
帯電ローラ16は、高圧電源に接続され、白印字状態の帯電電位（一様に印加する初期化電位、プラス極性で印加する方式とマイナス極性で印加する方式がある）を感光体ドラム14に印加する。これにより感光体ドラム14の周表面の感光層が例えばマイナス高電位に一様に帯電して初期化される。
【００３４】
スキャナー17は、レーザー光源又はＬＥＤ光源を備えており、感光体ドラム14のマイナス高電位に帯電した周表面を画像情報に応じて選択的に露光する。この露光により感光体ドラム14の表面には電位が減衰したマイナス低電位部が形成され、その低電位部と上記初期化による高電位部とで構成される静電潜像が形成される。
【００３５】
他方の現像ユニット36は、現像容器18の内部ほぼ全体に、非磁性のトナーが収容され、このトナーに埋没するようにトナー搬送手段としてのトナー攪拌部材53が配設されている。トナー担持体としての現像ローラ43には、その斜め右上周面に圧接して板バネ状のトナー規制部材としての現像ブレード46が配設されている。
【００３６】
（画像形成装置動作の説明）
上記構成の画像形成装置の動作を上述の図１及び図２を用いて説明する。まず、電源が投入され、使用するシートの紙質、枚数、印字モード、その他の指定がキー入力あるいは接続するホスト機器からの信号として入力されると、シートカセット４に載置収容されているシートを給送ローラ26により給送案内路25を介してレジローラ対24へ給送する。レジローラ対24は回転を一時停止して、一対のローラで形成される挟持部にシート先端を当接させた状態で搬送タイミングを待機する。
【００３７】
続いて、駆動ローラ12が反時計回り方向に回転し、従動ローラ13が従動して同じく反時計回り方向に回転する。これによりベルト11は、上循環部が４個の感光体ドラム14に当接して全体が反時計回り方向へ循環移動する。
【００３８】
これと共に各現像容器18及び感光体ドラム14が印字タイミングに合わせて順次駆動される。感光体ドラム14は時計回り方向に回転し、帯電ローラ16は、感光体ドラム14周面に一様な高マイナス電荷を付与する。スキャナー17は感光体ドラム14周面に画像信号に応じて露光を行い、低電位部を形成して初期化による高マイナス電位部と露光による低マイナス電位部からなる静電潜像を形成する。現像容器18の現像ローラ43は、上記静電潜像の低電位部にトナーを転移させて感光体ドラム14周面上にトナー像を形成（反転現像）する。
【００３９】
最上流の感光体ドラム14ａ周面上のトナー像の先端が、ベルト11との対向部に回転搬送されてくるタイミングで、その対向部にシートの印字開始位置が一致するように、レジローラ対24が回転を開始してシートをシート搬入部へ給送する。給送されたシートは、ベルト11に吸着され、感光体ドラム14ａと転写ローラ19ａにより形成されている最初の転写部へ搬送される。
【００４０】
転写ローラ19ａ、19ｂ、19ｃ、19ｄは、不図示の転写バイアス電源から出力される転写電流をベルト11を介してシートに印加する。この各転写ローラ19から印加される転写電流により感光体ドラム14上のトナー像がシートに転写される。
【００４１】
このように４色のトナー像を順次転写されたシートは、ベルト11から分離されて定着器28に搬入される。定着器28は、熱と圧力とによりトナー像をシートに定着させる。この画像定着後、シートは、排出ローラ対32によって排出トレイ６上にトナー像を下にして排出される。
【００４２】
（現像ユニットの説明）
次に第１実施形態の現像ユニット36ａの説明を図２及び図３を用いて説明する。尚、本実施形態では現像ユニット36をプロセスカートリッジ34の副ユニットとしたが、これに限るものではなく、現像ユニット36ａを独立した現像手段としての現像装置としてもよい。この現像ユニット36ａ及び感光体ドラム14は、シートが通過する上パス方式に適した構成になっている。
【００４３】
図２において、現像容器18下部にはトナー槽54があり、このトナー槽54内には現像剤としての非磁性一成分トナー57が収納されているとともに、供給手段としてのパドル53ａが回転自在に設けられている。パドル53ａにはマイラなどの薄板弾性体53ｂが貼付られている。また現像ローラ43にはトナー溜め部材としてのトナー溜め板部材52が現像ブレード46の下側に設けられている。
【００４４】
このようにして、トナー57を供給する場合には、パドル53ａが回転され、これにより、薄板弾性体53ｂが湾曲されながら回転されてトナー槽54内のトナー57を掻き上げる。この薄板弾性体53ｂは上方部で開放され、その回転力との相乗によってトナー溜め部58へトナー57を飛ばして供給する。また、トナー溜め板部材52の位置はおよそ図２の通りで、現像ローラ43と現像ブレード46の当接位置より下方で、かつ撹拌パドル53の回転中心より上方に位置している。この位置は、現像ローラ43付近のトナーがトナー溜め板部材52と現像ブレード46とに挟まれる位置のトナー溜め部58内に、トナーが撹拌パドル53ａによって搬送された後、現像ローラ43方向に供給できる位置である。
【００４５】
このように構成することで、現像ブレード46近傍にトナーが供給されて圧力が過剰になるのを回避し、かつトナーの供給と圧力印加不良を安定化している。尚、現像ローラ43上に供給されるトナーの量は、現像に必要な量より多くなっており、トナーの帯電もほとんど与えられていないが、この余剰トナーは現像ブレード46により規制されて帯電され、必要なトナーだけ現像ローラ43上に層形成される。 こうして現像ローラ43上に搬送されたトナーは感光体ドラム14との現像領域に送られ、その現像電界中で現像が行なわれる。また、現像ブレード46によって規制され、余ったトナーはトナー槽と回収槽とを一体化しトナー槽54戻し、余剰トナーを再使用するようになっている。
【００４６】
次に具体的に第１実施形態による効果をしめす。
図３は、上記実施例１と、トナー溜め板部材52がない構成との比較例１において、Ａ４サイズを縦方向（Ａ４サイズのシートの長辺方向）に通過させ、シート全面にベタ黒印字したときの現像ローラ周と濃度との関係を示す。
【００４７】
現像ローラ43は、感光体ドラム14のスピードの１５０％で回している。感光体ドラム14はφ３０、現像ローラ43はφ１６の装置で行った。装置のシート搬送スピードは、１２０（ｍｍ／ｓｅｃ）である。
【００４８】
グラフに示したように、ベタ黒を印字した場合、現像ローラ２周目以降は濃度が極端に落ちていることがわかる。このように濃度が極端に落ちてしまう理由は、ベタ黒印字がされると、現像ローラ43上のトナーが感光体ドラム14に現像されることで現像ローラ上のトナーがなくなり、パドル53ａの撹拌による現像ブレード46近傍へのトナー搬送が行なわれるまでは現像ローラ43上にトナーがない状態になるためである。
【００４９】
一方、実施例１では、トナー溜め板部材52上にトナーが溜められているため、現像ローラ43上のトナーが消費されても、ブレード近傍には、常にトナーがある状態を保つことができる。そのため、ベタ黒を印字して現像ローラ上のトナーが消費された直後にもトナーを現像ローラ43上に供給することができる。従ってシート先端からシート後端まで現像ローラ43上にトナー搬送することができるので、シート内で濃度が薄くなることもなく、良好なベタ画像を得ることができる。
【００５０】
このため、トナーの搬送および供給を行う方向が上下方向の現像装置であっても、長期にわたってトナーが劣化しにくい現像を行なうことができる。
【００５１】
（第２実施形態）
次に本発明の第２実施形態について比較例を用いて詳しく説明する。尚、前述の実施形態と同様の構成については、同様の符号を付し、説明を省略する。図４は第２実施形態又は第３実施形態の現像ユニットの説明図であり、図５は第２実施形態のトナー容器内残量と画像濃度の関係を示した図表である。
【００５２】
（現像ユニットの説明）
第２実施形態の現像ユニット36ｂの説明を図４を用いて説明する。尚、本実施形態では現像ユニット36ｂをプロセスカートリッジ34の副ユニットとしたが、これに限るものではなく、現像ユニット36ｂを独立した現像手段としての現像装置としてもよい。この現像ユニット36ｂ及び感光体ドラム14は、シートが通過する上パス方式に適した構成になっている。
【００５３】
第２実施形態では、トナー溜め板部材52に溜まったトナーを現像ローラ43に供給する部材（ここでトナー供給部材55とよぶ）を設けたことを特徴としている。
【００５４】
これにより、トナー溜め板部材52に溜まったトナーを現像ローラ43に効率よくトナー57を供給することができる。この略断面図を図４に示す。
【００５５】
図５に第２実施形態と第１実施形態とを比較した実験結果を示す。
新たに設けたトナーを現像ローラ43に供給するトナー供給部材55は、弾性のスポンジローラで形成されていて、φ１２のものが取り付けられている。現像ローラ43とは非接触で、現像ローラ43とトナー供給部材55である供給ローラとの隙間は０．５（ｍｍ）である。
【００５６】
第２実施形態によれば、トナー供給部材55により、現像ローラ43に良好にトナーを搬送できるので、第１実施形態と比べて、安定して良好な画像を得ることができる。ここでいう安定した良好な画像とは、現像ユニット36の寿命の初期からライフエンドまで、良好な画像濃度を維持できることを言う。
【００５７】
図５に示すように、初期トナー充填量は５００gである。第１実施形態では、トナー残量が約１００ｇになると画像濃度が低下することがわかる。一方、第２実施形態では、第１実施形態と比較してトナーが少なくなっても良好な画像濃度を得ることができる。これは、第２実施形態で、トナー供給部材55が、溜め板部材52に溜まったトナーを現像ローラ43に積極的に供給しているからである。
【００５８】
（第３実施形態）
次に本発明のに係る第３実施形態について比較例を用いて詳しく説明する。尚、前述の実施形態と同様の構成については、同様の符号を付し、説明を省略する。図４は第２実施形態又は第３実施形態の現像ユニットの説明図であり、図６は第３実施形態の耐久枚数とカブリとの関係を示した図表である。
【００５９】
（現像ユニットの説明）
第３実施形態の現像ユニット36ｃの説明を図４及び図６を用いて説明する。尚、本実施形態では現像ユニット36ｃをプロセスカートリッジ34の副ユニットとしたが、これに限るものではなく、現像ユニット36ｃを独立した現像手段としての現像装置としてもよい。この現像ユニット36ｃ及び感光体ドラム14は、シートが通過する上パス方式に適した構成になっている。
【００６０】
第３実施形態は、第２実施形態におけるトナー供給部材55が現像ローラ43に接触していることを特徴としている。このため、第２実施形態におけるトナー供給部材55は、現像ローラ43にトナーを供給するだけでなく、現像ニップを通過し感光体ドラム14に現像されずに残った現像ローラ43上のトナーをはぎとるように作用し、現像ローラ43上のトナーを剥ぎ取って、現像ローラ43をリフレッシュすることができる。
【００６１】
画像装置が低印字率で多く画像形成する場合で、ブレードを通過した現像ローラ43上のトナーのうち感光体ドラム14に現像されるトナーが少量であっても、現像されなかった多くの現像ローラ43上のトナーを剥ぎ取ってリフレッシュすることができる。また、長期にわたって、トナーが現像ブレードや感光体と接触・擦擦してストレスを受けるのを低減できる。
【００６２】
図６に第３実施形態の現像ユニット36ｃと第２実施形態の現像ユニット36ｂとを使用し、比較した実験結果を示す。実験は、２％の低印字率であるテキスト画像を連続印字したときの、感光体ドラム14上のカブリを測定した結果である。
【００６３】
感光体ドラム14上のカブリは、ベタ白印字中に強制的にドラム回転をとめ、そのときのドラム14上をテーピングしたものである。そしてテーピング前後の反射率差を求めた。テーピングに用いたテープは、住友スリーエム（株）社製のメンディングテープを用いた。反射率の測定器としては、東京電色（株）社製のDENSITOMETERを用いて測定した。
【００６４】
第２実施形態では、耐久試験を通じて感光体ドラム14上のカブリが増えている。一方、第３実施形態では、耐久を通じてカブリが良好である。感光体ドラム14上のカブリは、２％以内であれば、シート上の画像を汚すことなく問題ないレベルである。第３実施形態によれば、現像ユニット36ｃにとって苛酷な使用状況、すなわち低印字率での画像形成が繰り返されても、カブリのない良好な画像を得ることができる。
【００６５】
これは、現像ローラ43に接触したトナー供給部材55が、現像ローラ43にトナーを供給しつつ、現像ローラ43上に残ったトナーを剥ぎ取るので、低印字率の画像形成が繰り返されても、現像ローラ43上のトナーが現像ブレード46や感光体ドラム14に擦擦され続けてストレスがかかるのを防ぐことができるからである。
【００６６】
第２実施形態で、耐久試験後半にカブリが増えてしまう理由は、トナーがストレスを長期に渡り受ける場合に、トナー表面の外添剤が剥離したり、トナー内部に埋め込まれてしまい、トナーの帯電性能や流動性が変わるからである。
【００６７】
（第４実施形態）
次に本発明のに係る第４実施形態について比較例を用いて詳しく説明する。尚、前述の実施形態と同様の構成については、同様の符号を付し、説明を省略する。図７は第４実施形態の現像ユニットの説明図であり、図８は第４実施形態の環境とカブリとの関係を示した図表である。
【００６８】
（現像ユニットの説明）
第４実施形態の現像ユニット36ｄの説明を図７及び図８を用いて説明する。尚、本実施形態では現像ユニット36ｄをプロセスカートリッジ34の副ユニットとしたが、これに限るものではなく、現像ユニット36ｄを独立した現像手段としての現像装置としてもよい。この現像ユニット36ｄ及び感光体ドラム14は、シートが通過する上パス方式に適した構成になっている。
【００６９】
第４実施形態は、図７に示すように、第３実施形態において、トナー溜め板部材52に開口部52ａを設けたことを特徴としている。これによって、トナー溜め板部材52に溜まったトナーが、開口部52ａを通過し、溜め板部材52に必要以上にトナーが溜まるのを防ぐことができるため、トナーが必要量に達したとき、開口部52ａを通じてトナーをトナー槽54に戻すことができる。これにより現像ブレード46、現像ローラ43及び溜め板部材52で囲まれた溜め部58に溜まる適正なトナー量をコントロールすることができる。
【００７０】
溜め板部材52にトナーが溜まると、溜め部58のトナー圧がしだいに高くなっていく。このトナー圧によって、現像ブレード46部が現像ローラに当接する圧力が変化してしまう場合がある。トナーは、現像ブレード46と現像ローラ43との間を擦擦されながら通過して摩擦帯電される。このため、現像ブレード46に対する前記トナー圧が不安定であると、トナー帯電も不安定になりやすい。
【００７１】
特に高温高湿（３２．５℃８０％ＲＨ：以下ＨＨと示す）や低温低湿（１０℃２０％ＲＨ：以下ＬＬと示す）の環境では、常温常湿（２３℃５０％ＲＨ）の環境と比べて、トナーの帯電が不安定になりやすく、このような環境において、現像ブレード46に対するトナー圧が不安定だと、トナー帯電が更に不安定になってしまう。
【００７２】
図８に、第３実施形態と第４実施形態の環境ＮＮ、環境ＨＨ、環境ＬＬの感光体ドラム14上のカブリを比較した結果を示す。カブリ測定は、第３実施形態の説明で述べた方法と同様である。
【００７３】
図８に示すように、第３実施形態の現像ユニット36ｃよりも第４実施形態の現像ユニット36ｄの方が、カブリが環境ＮＮ、環境ＨＨ、環境ＬＬのいかなる環境においても、少なくなっており、第４実施形態の現像ユニット36ｄが安定して画像形成できることがわかる。
（第５実施形態）
次に本発明のに係る第５実施形態について比較例を用いて詳しく説明する。尚、前述の実施形態と同様の構成については、同様の符号を付し、説明を省略する。図９は第５実施形態の現像ユニット36ｅの説明図であり、図１０は第５実施形態のベタ白耐久枚数とスジとの関係を示した図表である。
【００７４】
（現像ユニットの説明）
第５実施形態の現像ユニット36ｅの説明を図９及び図１０を用いて説明する。尚、本実施形態では現像ユニット36ｅをプロセスカートリッジ34の副ユニットとしたが、これに限るものではなく、現像ユニット36ｄを独立した現像手段としての現像装置としてもよい。この現像ユニット36ｄ及び感光体ドラム14は、シートが通過する上パス方式に適した構成になっている。
【００７５】
第５実施形態は、図９に示すように、前記第３実施形態において、トナー溜め板部材52が可撓性であることを特徴としている。溜め板部材52が、可撓することにより、溜め部58に溜まったトナーのブロッキングを防ぐことができる。
【００７６】
溜め板部材52は、現像ローラ43及び感光体ドラム14の回転振動や、撹拌するためのパドル53ａが直接溜め板部材52に接触することによって、振動する。これにより、溜め部58に溜まった余ったトナーが解放される。そのため、環境ＨＨで、トナーの流動性が落ちても、溜め部58に溜まったトナーがブロッキングするのを防ぐことができる。
【００７７】
溜め部58でブロッキングが発生すると、現像ブレード46先端からトナーが融着してしまう。現像ブレード46にトナーが融着すると、良好な層形成ができず、ハーフトーン画像でスジが発生してしまうおそれがある。
【００７８】
このスジは、現像ブレード46にトナーが融着した部分では、トナー層を薄く均一にすることができない。このためハーフトーン画像において、濃度ムラが発生し、これがスジとして見えるものである。このスジは、文字画像においては特に酷い融着が発生した場合にのみ発生する。
【００７９】
図１０に第５実施形態と第３実施形態の環境ＨＨでのハーフトーンと文字画像のスジを評価した結果を示す。評価は溜め部58がブロッキングしやすい状態をつくるために、まず、ＨＨ環境でベタ白印字耐久を行った後に、ハーフトーン画像と文字画像を形成してスジのレベルを官能評価した。図１０内で、○はスジ発生なし、△は若干スジがあるが問題ないレベル、×はスジが酷く問題のあるレベルを示す。
【００８０】
図１０より、第３実施形態では環境ＨＨでのベタ白印字が多くなると、ハーフトーン画像においてスジが発生しやすくなる。一方第５実施形態によれば、ベタ白印字耐久を行なっても、スジが発生しないことがわかる。例えば、溜め板部材52をマイラー部材のようなものにしておき、溜め部58に一定以上の圧がかかると、マイラーが撓みしなって、トナーが落ちるような機構にする。
【００８１】
このため、溜め板部材52の近傍に溜まったトナーが、必要量に達したとき、仕切部材が可撓してトナーがトナー槽54にもどる。これにより現像ブレード46、現像ローラ43及び溜め板部材52で囲われた溜め部58に溜まるトナー量をコントロールすることができる。
【００８２】
（第６実施形態）
次に本発明のに係る第６実施形態について比較例を用いて詳しく説明する。尚、前述の実施形態と同様の構成については、同様の符号を付し、説明を省略する。図１１は第６実施形態の現像ユニット36ｆの説明図であり、図１２は第６実施形態のトナー凝集度と画像濃度との関係を示す図表であり、図１３は凝集度を測定するための図である。
【００８３】
（現像ユニットの説明）
第６実施形態の現像ユニット36ｆの説明を図１１乃至図１３を用いて説明する。尚、本実施形態では現像ユニット36ｆをプロセスカートリッジ34の副ユニットとしたが、これに限るものではなく、現像ユニット36ｆを独立した現像手段としての現像装置としてもよい。この現像ユニット36ｆ及び感光体ドラム14は、シートが通過する上パス方式に適した構成になっている。
【００８４】
第６実施形態は、図１１に示すように、トナー溜め板部材52のに開閉する開口部52ｂを有することを特徴としている。これにより流動性が良いトナーを用いた場合でも、トナーを溜め板部材52に溜めることができ、かつ、溜め部58のトナー圧を適正に保つことができる。
【００８５】
図１２に、第６実施形態と第４実施形態との構成において、流動性の違うトナーを用いて画像濃度を比較した結果を示す。尚、ここではトナーの流動性の指標として、凝集度を用いる。凝集度の値は小さいほどトナーの流動性がよいことを示す。凝集度は、以下の方法により測定した。
【００８６】
まずトナーを２００ｍｅｓｈのフルイを通過させたものを２ｇ秤取する。そしてパウダーテスター（細川ミクロン（株）製）に上から６０ｍｅｓｈ、１００ｍｅｓｈ、２００ｍｅｓｈの順でフルイを３段重ねてセットし、秤取した試料２ｇを静かにフルイ上に乗せ、振幅１ｍｍの振動を６５秒間与え、各フルイ上に残った磁性酸化鉄の重さを測定、図１３中の式に従って凝集度を算出する。
【００８７】
図１２より、第４実施形態においては、凝集度の値が小さい、すなわち流動性のよいトナーでは、画像濃度が低下している。これは、流動性のよいトナーは重力に従って開口部から現像容器18の下部のトナー槽54に落下してしまうために、トナー溜め板部材52にトナーが溜まりにくくなっているからである。
【００８８】
一方第６実施形態によれば、凝集度の値が小さい、すなわち流動性のよいトナーにおいても、良好な画像濃度を得ることができる。これは、必要なトナー量が溜まるまでは、溜め板の開口部が閉まった状態になっており、必要以上にトナーが溜まろうとした場合は、溜め部58のトナー圧により、自動的にマイラーが下部方向に撓み、開口部52ｂが開いて、トナーが落下するようになっている。従って流動性の良いトナーであっても常に現像に必要なトナー量がトナー溜め板部材52上に確保することができるため、流動性のよいトナーでも良好な画像濃度が得られる。
【００８９】
（他の実施形態）
前述した実施形態においては、画像形成装置として４色カラープリンタを例示して説明したが、これに限るものではなく、画像形成装置として、ファクシミリ装置や複写機を用いてもよく、またカラーに限らず、単色のものでも４色以外の複数色のものとしてもよい。
【００９０】
【発明の効果】
以上のように、本発明においては、トナー搬送手段により上方に搬送されたトナーを溜める。トナー規制部材とトナー担持体の当接位置よりも下方に設けられたトナー溜め部材を、前記トナー搬送手段の回転中心より上方に設けたため、トナーの搬送および供給を行う方向が上下方向の現像装置であっても、長期にわたってトナーが劣化しにくい現像を行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】画像形成装置の概略説明図である。
【図２】第１実施形態の現像ユニットの説明図である。
【図３】第１実施形態のトナー容器内残量と画像濃度の関係を示した図表である。
【図４】第２実施形態又は第３実施形態の現像ユニットの説明図であ
【図５】第２実施形態のトナー容器内残量と画像濃度の関係を示した図表である。
【図６】第３実施形態の耐久枚数とカブリとの関係を示した図表である。
【図７】第４実施形態の現像ユニットの説明図である。
【図８】第４実施形態の環境とカブリとの関係を示した図表である。
【図９】第５実施形態の現像ユニットの説明図である。
【図１０】第５実施形態のベタ白耐久枚数とスジとの関係を示した図表である。
【図１１】第６実施形態の現像ユニットの説明図である。
【図１２】第６実施形態のトナー凝集度と画像濃度との関係を示す図表である。
【図１３】凝集度を測定するための図である。
【図１４】従来の画像形成装置の内部の構成を示す側断面図である。
【図１５】従来のプロセスカートリッジの拡大断面図である。
【符号の説明】
４ …シートカセット
６ …排出トレイ
11 …ベルト
12 …駆動ローラ
13 …従動ローラ
14 …感光体ドラム
15 …クリーナ
16 …帯電ローラ
17 …スキャナー
18 …現像容器
24 …レジローラ対
25 …給送案内路
26 …給送ローラ
28 …定着器
34 …プロセスカートリッジ
35 …ドラムユニット
36 …現像ユニット
36ａ …現像ユニット
36ｂ …現像ユニット
36ｃ …現像ユニット
36ｄ …現像ユニット
36ｅ …現像ユニット
36ｆ …現像ユニット
37 …光学系露光部
43 …現像ローラ
46 …現像ブレード
52 …溜め板部材
52ａ …開口部
52ｂ …開口部
53 …トナー攪拌部材
53ａ …パドル
53ｂ …薄板弾性体
54 …トナー槽
55 …トナー供給部材
57 …トナー
58 …溜め部

Claims (6)

1. トナーを収納する現像容器と、トナーを感光体に供給するトナー担持体と、トナーを前記現像容器から前記トナー担持体へと回転中心を中心として回転しつつ供給するトナー搬送手段と、前記トナー担持体に当接しトナーの量を規制するトナー規制部材とを有し、前記トナー規制部材がトナー担持体に当接する位置が前記トナー搬送手段の前記回転中心よりも上方である現像装置であって、
   前記トナー搬送手段により上方に搬送されたトナーを溜める、前記トナー規制部材と前記トナー担持体の当接位置よりも下方に設けられたトナー溜め部材を、前記トナー搬送手段の回転中心より上方に設け、
   前記トナー溜め部材は、余剰のトナーを排出する開閉する開口部を有することを特徴とする現像装置。
2. 請求項１記載の現像装置であって、
   前記トナー溜め部材に溜まったトナーを、前記トナー担持体に供給するトナー供給部材を設けたことを特徴とする現像装置。
3. 請求項２記載の現像装置であって、
   前記トナー供給部材は前記トナー担持体に接触することを特徴とする現像装置。
4. 請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の現像装置であって、
   前記トナー溜め部材は、可撓性のあるシートであることを特徴とする現像装置。
5. 感光体と、前記感光体に作用するプロセス手段とを有し、画像形成装置に着脱できるプロセスカートリッジであって、
   前記プロセス手段として、請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の現像装置を有することを特徴とするプロセスカートリッジ。
6. 感光体と、前記感光体上にトナーを供給し現像を行なう現像手段を有する画像形成装置において、
   前記現像手段として、請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の現像装置を有することを特徴とする画像形成装置。

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