(57)【要約】【課題】画像の左右方向（主走査方向）でトナーの勝利率が大きく異なる画像形成が連続した場合でもかすれなどの異常画像の発生や濃度悪化を防止することができる構成を備えた現像装置を提供する。【解決手段】現像剤担持体３２およびこれにトナーを供給する供給ローラ３３と、補給されるトナーを残存するトナーに対して攪拌混合する回転攪拌部材６０とを備え、補給容器３５が交換可能に設けられている現像装置３１において、主走査方向でトナーの消費率に偏差が生じた状態で循環するトナーに対して、偏差をなくす状態が得られるように大量に堆積しているトナーの一部をすり切り可能なトナー量規制部材７０を、回転攪拌部材６０の近傍において回転攪拌部材６０の回転領域上端Ｈ１より下方に配置したことを特徴としている。【選択図】図２
2011133547.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体上に形成された静電潜像に対して現像剤としてのトナーを供給する回転可能な現像剤担持体と、該現像剤担持体にトナーを供給する回転可能な供給ローラと、該供給ローラの近傍に配置されてトナーを攪拌する回転可能なトナー攪拌部材と、前記現像剤担持体および供給ローラが収容されている現像槽に対して着脱可能なトナー補給容器とを備えた現像装置において、
前記トナー攪拌部材の回転方向において前記トナー補給容器の着脱位置の下流側には前記トナー攪拌部材の回転に順じて前記トナー補給容器の着脱位置を通過したトナーと接触可能なトナー量規制部材が配置され、
前記トナー量規制部材は、垂直方向において前記トナー攪拌部材の回転領域上端よりも下方に配置されていることを特徴とする現像装置。
【請求項２】
請求項１記載の現像装置において、
前記トナー量規制部材は、垂直方向において前記トナー攪拌部材の回転領域上端よりも下方に位置する端部と該端部上方に位置する現像槽内面との間に、前記端部上方に位置するトナーの一部が前記トナー攪拌部材の回転に順じて流れ込むことができる開口部が設けられていることを特徴とする現像装置。
【請求項３】
請求項１または２記載の現像装置において、
前記トナー量規制部材は、前記トナー攪拌部材の回転方向に沿った幅を持ち、前記トナー攪拌部材の回転方向上流側に位置する幅方向一端部が前記回転方向下流側に位置する幅方向他端部よりも前記トナー攪拌部材に近接し、かつ、垂直方向で上方に位置していること特徴とする現像装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１つに記載の現像装置において、
前記現像槽には、前記トナー補給容器の着脱位置に該トナー補給容器内と連通可能な開口部が設けられ、
該開口部には、開放位置と遮蔽位置とに移動可能な遮蔽部材が設けられ、
該遮蔽部材は、前記トナー補給容器の装着時に開放位置に移動して前記トナー量規制部材として用いられることを特徴とする現像装置。
【請求項５】
請求項４記載の現像装置において、
前記トナー補給容器には、前記現像槽に装着された際に該現像槽側の開口部に設けられている遮蔽部材を開放して前記トナー量規制部材として用いる態位を設定可能な凸部が設けられていることを特徴とする現像装置。
【請求項６】
請求項１乃至３のいずれか１つに記載の現像装置において、
前記現像槽には、前記トナー補給容器の着脱位置に該トナー補給容器内と連通可能な開口部が設けられ、
前記開口部には、前記トナー補給容器のトナー吐出部に設けられている作動部により開閉されるシャッター部材が設けられ、
前記シャッター部材は、開放時に前記トナー量規制部材として用いられることを特徴とする現像装置。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか１つに記載の現像装置において、
前記供給ローラと前記トナー攪拌部材との回転方向が逆方向に設定されていることを特徴とする現像装置。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれか１つに記載の現像装置および像担持体が少なくとも纏めて収容されていることを特徴とするプロセスカートリッジ。
【請求項９】
請求項８記載のプロセスカートリッジを用いることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、現像装置、プロセスカートリッジおよび画像形成装置に関し、特に、現像剤の供給機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真プロセスを用いた画像形成装置において、潜像担持体として用いられる感光体に対して帯電工程、露光工程、現像工程、転写工程を施すことにより画像形成が行われる。  
画像形成に係る装置のうちで、現像装置をはじめとして潜像担持体、帯電装置そしてクリーニング装置は、纏めてプロセスカートリッジに収容される構成が知られている。
【０００３】
プロセスカートリッジは、画像形成装置に対して着脱可能に設けられ、部材の交換や現像剤の補充などが必要となった場合に画像形成装置から取り出されるようになっている。
【０００４】
このようなプロセスカートリッジを用いることで一部材のみを取り出すことなく、交換作業の省力化が図れる。
【０００５】
しかし、プロセスカートリッジ内に収容されている部材は、その交換作業や補充作業のサイクルが同じではなく、一つの部材の交換に際して交換の必要のない部材も交換対象となるため、装置使用時のランニングコストが高くなる。
【０００６】
このような問題を解決する方法として、プロセスカートリッジ内に収容されている部材のうちで、現像装置に装備されているトナー補給容器をプロセスカートリッジと独立して分割可能に設け、トナーの補充時にはトナー補給容器のみを交換する方法が考えられ、その方法が実用化されてきている。
【０００７】
一方、現像装置では、新たなトナーが補給されると現像槽内にて残っている現像剤中の残留トナーとともに新たなトナーが攪拌混合されて帯電作業が行われるが、両方のトナー間での帯電状態や表面性状の違いによって一様な帯電状態を得ることができない場合がある。
【０００８】
このような状態で補給直後に現像処理を行うと、所定の帯電特性を持たないトナーを含むことで現像条件が不安定となり、所望する画像濃度を得ることができないことや、異常帯電トナーによる地肌汚れ（地肌カブリ）が生じるなどの不具合が発生する場合がある。
【０００９】
そこで、補給後には互いのトナーを十分混合したうえで現像部に供給することにより現像条件を安定させることが知られている。
【００１０】
補給後のトナーと残留トナーとの一様帯電を行わせる構成としては、現像装置内に装備されている供給ローラの近傍に、回転可能な一対の棒状部を備えたトナー搬送パドルを設けた構成が提案されている（例えば、特許文献１，２）。
【００１１】
上記文献には、トナー搬送パドルに有する棒状部間の隙間内を介して供給ローラに向けてトナーを流すことにより供給ローラへのトナーの流動経路を確保するようにして流動時での摩擦帯電性を向上させる構成が開示されている。
【００１２】
また、上述したトナー搬送パドルの構成としては、線材の長手方向両端を折り曲げて軸部とした構成や回転軸に可撓性のシートを貼り付けた構成などがある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
ところで、潜像担持体に形成された後、現像装置により可視像処理される画像には、潜像担持体として感光体ドラムを用いた場合、その軸方向（以下、主走査方向と称することもある）において濃度分布が極端に異なっている場合がある。つまり、軸方向半分の一方側領域に写真などの印字率が高い画像が形成され、軸方向半分の他方側領域に文字などの比較的印字率の低い画像が形成されることがあり、特に、このような画像形成が繰り返されると現像装置内でのトナーの消費量に偏差が生じる。
【００１４】
上記特許文献に開示されているような帯電特性を一様化する構成を用いた場合には、トナーを供給ローラに向けて流れやすくすることでその流れる過程における摩擦帯電性を向上させるに過ぎず、トナー消費量の偏差には対応することができない。
【００１５】
トナー消費量の偏差は次のような不具合を招く。  
まず第１に、トナー消費が早い側では印刷するのに必要なトナー量が維持できないことにより、トナー補給容器の交換前に画像がかすれてしまう。  
第２に、トナー補給容器交換時に現像装置内に残留するトナーの量が上記主走査方向で偏差を持っているために、トナー補給容器交換直後にトナー補給容器から補給される新たなトナーとの混合比率が上記主走査方向で異なり、濃度偏差が発生する。
【００１６】
本発明の目的は、上記従来の現像装置およびこれを備えたプロセスカートリッジ、そして画像形成装置、特にトナー補給容器を分割して交換可能な構成を対象とした場合の問題に鑑み、画像の左右方向（主走査方向）でトナーの消費率が大きく異なる画像形成が連続した場合でもかすれなどの異常画像の発生や濃度悪化を防止することができる構成を備えた現像装置およびこれを備えたプロセスカートリッジ、そして画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
この目的を達成するため、本発明は次の構成よりなる。  
（１）像担持体上に形成された静電潜像に対して現像剤としてのトナーを供給する回転可能な現像剤担持体と、該現像剤担持体にトナーを供給する回転可能な供給ローラと、該供給ローラの近傍に配置されてトナーを攪拌する回転可能なトナー攪拌部材と、前記現像剤担持体および供給ローラが収容されている現像槽に対して着脱可能なトナー補給容器とを備えた現像装置において、
前記トナー攪拌部材の回転方向において前記トナー補給容器の着脱位置の下流側には前記トナー攪拌部材の回転に順じて前記トナー補給容器の着脱位置を通過したトナーと接触可能なトナー量規制部材が配置され、
前記トナー量規制部材は、垂直方向において前記トナー攪拌部材の回転領域上端よりも下方に配置されていることを特徴とする現像装置。
（２）（１）記載の現像装置において、
前記トナー量規制部材は、垂直方向において前記トナー攪拌部材の回転領域上端よりも下方に位置する端部と該端部上方に位置する現像槽内面との間に、前記端部上方に位置するトナーの一部が前記トナー攪拌部材の回転に順じて流れ込むことができる開口部が設けられていることを特徴とする現像装置。
（３）（１）または（２）記載の現像装置において、
前記トナー量規制部材は、前記トナー攪拌部材の回転方向に沿った幅を持ち、前記トナー攪拌部材の回転方向上流側に位置する幅方向一端部が前記回転方向下流側に位置する幅方向他端部よりも前記トナー攪拌部材に近接し、かつ、垂直方向で上方に位置していること特徴とする現像装置。
（４）（１）乃至（３）のいずれか１つに記載の現像装置において、
前記現像槽には、前記トナー補給容器の着脱位置に該トナー補給容器内と連通可能な開口部が設けられ、
該開口部には、開放位置と遮蔽位置とに移動可能な遮蔽部材が設けられ、
該遮蔽部材は、前記トナー補給容器の装着時に開放位置に移動して前記トナー量規制部材として用いられることを特徴とする現像装置。
（５）（４）記載の現像装置において、
前記トナー補給容器には、前記現像槽に装着された際に該現像槽側の開口部に設けられている遮蔽部材を開放して前記トナー量規制部材として用いる態位を設定可能な凸部が設けられていることを特徴とする現像装置。
（６）（１）乃至（３）のいずれか１つに記載の現像装置において、
前記現像槽には、前記トナー補給容器の着脱位置に該トナー補給容器内と連通可能な開口部が設けられ、
前記開口部には、前記トナー補給容器のトナー吐出部に設けられている作動部により開閉されるシャッター部材が設けられ、
前記シャッター部材は、開放時に前記トナー量規制部材として用いられることを特徴とする現像装置。
（７）（１）乃至（６）のいずれか１つに記載の現像装置において、
前記供給ローラと前記トナー攪拌部材との回転方向が逆方向に設定されていることを特徴とする現像装置。
（８）（１）乃至（７）のいずれか１つに記載の現像装置および像担持体が少なくとも纏めて収容されていることを特徴とするプロセスカートリッジ。
（９）（８）記載のプロセスカートリッジを用いることを特徴とする画像形成装置。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、垂直方向においてトナー攪拌部材の回転領域上端よりも下方に配置されたトナー量規制部材を設けているので、現像剤担持体の軸方向（主走査方向）でトナー消費量に偏差が生じた場合、大量に偏っているトナーのすり切りが行われてトナーの層厚を主走査方向で平準化することができる。これにより、軸方向でのトナーの供給量が一様化されてトナー分布の不均衡による、かすれなどの異常画像の発生や濃度悪化を防止することが可能となる。
【００１９】
しかも、トナー量規制部材は、垂直方向においてトナー攪拌部材の回転領域上端よりも下方に位置する端部と現像槽内面との間にトナー攪拌部材の回転に順じたトナーの流れ込みが可能な開口部が設けられているので、現像槽内でトナーの流動がトナー量規制部材に遮られてしまうことがない。これにより、トナー量規制部材の裏側にトナーが移動しないデッドスペースとなるのを防止してトナーの移動による攪拌混合性を向上させて帯電特性を一様化することができる。
【００２０】
さらに、本発明よれば、トナー補給容器の着脱位置に開閉可能な遮蔽部材を設け、この遮蔽部材をトナー補給容器の装着を利用して開放した際にトナー量規制部材として用いるようにしているので、トナー飛散防止に加えて主走査方向でのトナー量の偏差解消という複数の機能を持たせることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明によるプロセスカートリッジを備えた現像装置を用いる画像形成装置の構成を説明するための模式図である。
【図２】図１に示したプロセスカートリッジの一つを抽出してその構成を説明するための模式図である。
【図３】現像装置に用いられるトナー攪拌部材の一例を示す図である。
【図４】現像装置に用いられるトナー攪拌部材の他の例を示す図である。
【図５】トナー消費率の偏差が生じる場合の画像形成例を示す図である。
【図６】図５に示した画像形成時での現像装置内でのトナー消費状態を示す図である。
【図７】本発明の第１の実施例による現像装置の要部構成を示す図である。
【図８】図７に示した要部構成による作用を説明するための図である。
【図９】図７に示した現像装置の要部構成に関する変形例を示す図である。
【図１０】本発明の第２の実施例による現像装置の要部構成を示す図である。
【図１１】図１０に示した要部構成本発明による現像装置の変形実施例を説明するための図である。
【図１２】図１１に示した実施例の要部変形例を示す図である。
【図１３】本発明による現像装置を用いた場合と従来構成による現像装置を用いた場合での濃度偏差に関する実験結果を示す線図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、図面に示す実施例により本発明を実施するための形態について説明する。  
図１に示されている画像形成装置は、複数色の画像形成が可能なカラープリンタを示している。なお、本発明は、画像形成装置としてプリンタに限らず、複写機やファクシミリ装置あるいは印刷機さらにはこれら各機能を複合させた装置を含むものである。
【００２３】
図１においてカラープリンタ１は、潜像担持体として用いられる感光体およびこれに対する帯電工程、現像工程、クリーニング工程を実行する装置が色毎に纏めてプロセスカートリッジに収納された作像部７１ａ，７１ｂ，７１ｃ，７１ｄを備えている。  
本実施形例に挙げたカラープリンタ１は、作像部毎に形成された異なる色の画像を順次転写するために用いられる中間転写体としての中間転写ベルト２８の展張方向に沿って各作像部７１ａ，７１ｂ，７１ｃ，７１ｄを並列させて配置したタンデム方式が用いられている。
【００２４】
カラープリンタ１は、画像形成部１００を収納可能な筐体本体１Ａを備え、筐体本体１Ａの高さ方向ほぼ中央に画像形成部１００が配置されている。  
画像形成部１００の上方には光走査装置７２が、そして画像形成部１００の下方には記録紙などのシート状記録媒体（以下、記録紙という）を積載収容可能な積載手段をなす給紙カセットが装備されている給紙部４がそれぞれ配置されている。
【００２５】
画像形成部１００に用いられる作像部７１ａ．７１ｂ，７１ｃ，７１ｄは、その一つ７１ａを代表して模式的に示す図２を用いて説明すると次の通りである。なお、他の作像部７１ｂ、７１ｃ、７１ｄにおいても同様な構成であることを前置きしておく。
【００２６】
図２において、作像部７１ａは、回転可能な像担持体に相当するドラム状の感光体（以下、感光体ドラムという）２２ａと、これの周囲に配置されて感光体ドラムに当接している帯電ローラ２１ａと、感光体ドラム２２ａに形成された静電潜像の可視像処理を行う現像剤担持体に相当する現像ローラ３２ａを有する現像装置３１ａと、感光体ドラム２２ａに当接して残留トナーを掻き取るブレード２３ａ１および回収されたトナーの搬送スクリュー２３ａ２を備えたクリーニング装置２３ａとが纏めて収納されたプロセスカートリッジ２０ａにより構成されている。
【００２７】
プロセスカートリッジ２０ａにおいては、暗中にて帯電ローラ２１ａにより一様に高電位で初期化帯電された感光体ドラム２２ａが光走査装置７２からのレーザービーム３６ａ（図２では、便宜上、符号Ｌで示してある）を用いて画像データに基づき選択的に露光走査され、この露光により電位の減衰した低電位部と上記初期化による高電位部とからなる静電潜像が形成される。  
現像装置３１ａは、上記静電潜像の低電位部（又は高電位部）にトナーを転移させて可視像処理することによりトナー像を形成（現像）する。
【００２８】
プロセスカートリッジ２０ａは、これを構成するハウジングに現像装置３１ａを内蔵できる構成であり、感光体ドラム２２ａは、時計方向に回転することでトナー像を周方向に沿って移動させて後述する１次転写位置に向け搬送することができる。  
これらの潜像形成、現像によるトナー像の形成は、図１に示すように、各プロセスカートリッジ２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄにおいて順次タイミングを設定されて行われるようになっており、後述するようにシアン、マゼンタ、イエロー、ブラックなど異なる色の画像が、図１においてプロセスカートリッジ２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄと対向する上側展張面が矢印Ｓで示す方向に移動する中間転写ベルト２８上に像担持体から順次１次転写されてフルカラーの重ね画像が担持される。
【００２９】
中間転写ベルト２８に転写された画像は、給紙装置４から搬送されてくる記録紙に一括転写される。つまり、図１に示すように、給紙装置４に装備されている給紙カセット４０から繰り出しローラ４１を介して繰り出された記録紙は、その途中で摩擦パッド４２により一枚分離を経て２次転写ローラ３９が配置されている２次転写位置５０に向け搬送されるとその位置で一括転写される。一括転写された記録紙は、定着装置Ｔにより定着を受けた後、排紙ローラ８０を介して排紙台５に排出される。転写後の中間転写ベルト２８は、各作像部を通過した後、クリーニング装置により残留トナーを除去されて次の画像転写に備えられる。
【００３０】
一方、図２において現像装置３１ａは、現像剤として用いられるトナーを貯留可能な空間で構成された現像槽を有した現像ユニットを構成する現像ハウジング３１ａ１（以下、現像ユニット３１ａ１と称する場合もある）とを備えている。
【００３１】
現像ハウジング３１ａ１の内部には、現像剤担持体としての現像ローラ３２ａが回転可能に設けられており、現像ローラ３２ａは作像時、矢印方向に回転する。  
現像ローラ３２ａは金属の芯金を有し、外周は体積抵抗値を約１０Ｅ５〜１０Ｅ７Ω程度に調整した導電性ゴム（例えば導電性ウレタンゴムやシリコーンゴムを使用することが可能）で構成されている。本発明の実施例では、芯金径φ６、ゴム部外径φ１２のものが使用されている。
【００３２】
現像ローラ３２ａには、トナー供給部材としての供給ローラ３３ａが回転可能に当接させてある。  
現像ローラ３２ａとの間の当接ニップは、通常約１〜３ｍｍ程度に設定し、供給ローラ３３ａは、現像ローラ３２ａに対してカウンター方向（図中矢印方向）に回転させることで筐体５０内部のトナーを現像ローラ３２ａの表層まで効率よく搬送する機能が得られる。  
供給ローラ３３ａの一般的な構成としては、金属製の芯金の外周にカーボンを混合させることで導電化させた発泡ポリウレタンを付着させたスポンジローラなどが適当である。本発明の実施例では、芯金径φ６、スポンジ部外径φ１２のものを使用し、現像ローラ３２ａとの間のニップを２ｍｍ、回転数比が１に設定されている。
【００３３】
供給ローラ３３ａにより搬送された現像ローラ表面上のトナーは、現像ブレード３４ａにより層厚を制御されて所定量に規制される。  
現像ブレード３４ａは例えば板厚０．１ｍｍ程度のＳＵＳなどの金属板を現像ローラに当接させることで、現像ローラ上のトナー量を調整する構成になっている。現像ローラ上のトナー量の制御は、現像特性を安定させる上できわめて重要であり、通常の製品においても現像ローラに対する現像ブレードの当接圧（通常線圧２０〜６０Ｎ／ｍ）、当接ニップ位置（通常ブレード先端から０．５±０．５ｍｍ程度）などが厳しく管理されるべき項目であるが、使用するトナー、現像ローラ、供給ローラなどの特性に合わせて適宜決定される。本発明の実施例では板厚０．１ｍｍのＳＵＳ材で現像ブレードを構成し、線圧４５Ｎ／ｍ、ニップ位置を先端から０．２ｍｍに設定することで、現像ローラ上に安定したトナー薄層を形成させてある。
【００３４】
現像ユニット３１ａ１の上部には、図２に示すように、現像ユニット３１ａ１に補給するトナーを収容しているトナー補給容器３５ａが着脱可能に取り付けられるようになっている。  
図２において、トナー補給容器３５ａの底部と、現像ユニット３１ａ１の対向位置、つまりトナー補給容器３５ａが着脱される位置にはそれぞれ開口部が設けられており、トナー補給容器３５ａを装着した状態で開口部を開口することで、重力により矢印Ａ方向にトナー補給容器内部に収容されているトナーが現像ユニット３１ａ１内に補給搬送される。  
また、トナーの補給に際しては、トナーほぐし部材３５ａ１を設けることで、トナー補給容器内部のトナーをより効率良く現像ユニット内部に搬送することが可能である。トナーほぐし部材３５ａ１は、回転軸を有し、内部でトナーを大きくほぐすための例えばＰＥＴ製のハネ形状を有するアジテータなどを用いると効果的である。
【００３５】
重力により矢印Ａ方向に補給搬送されたトナーは、およそ下側に位置する供給ローラ３３ａに粉圧が集中し、供給ローラに大きな負荷を与えることを低減するためにトナー攪拌部材に相当する回転攪拌部材６０が配設されている。  
回転攪拌部材６０は、例えば、図３に示すように、φ０．８〜２ｍｍ程度の金属の棒材の両端を曲げた形状のパドルや、図４（回転攪拌部材を符号６０’で示す）に示すように、回転軸６０ａと近傍のトナーを攪拌するハネ形状６０ｂとを一体に成型した樹脂製のパドル、あるいはトナーほぐし部材３５ａ１と同様の構成のアジテータなどを用いることもできる。
【００３６】
回転攪拌部材６０は、供給ローラ３３ａが作り出すトナーの流れを阻害しないよう、図２において矢印Ｂ方向（現像ローラ３２ａに対して順方向に回転する時計方向）に回転させることが好ましい。  
本発明の実施例では、図３に示したパドルで回転半径を３ｍｍ（回転領域φ６ｍｍ）、回転数を供給ローラ回転数の１．８倍とし、回転方向を矢印Ｂ方向に設定することで、トナーの粉圧を顕著に分散させる効果を有することが確認された。
【００３７】
以上のような現像装置の構成を対象として、本発明の特徴を以下に説明する。  
まず、本発明は次に挙げる問題に着目したものである。  
つまり、現像ユニット３１ａ１の上部においてトナー補給容器３５ａを交換などの目的で着脱させる構成は従来から存在する一般的な構成であるが、次のような場合に画像品質に不具合を発生させる可能性がある。
【００３８】
すなわち、書き込み主走査方向に対応する現像ローラ長手方向（軸方向）の左右で印字率の異なる画像パターンを連続印刷した場合、例えば図５に示すように、画像右側にベタなどの印字率の高い部分があり左側は白地のパターンでは、現像ユニットの長手方向でトナーの消費量が異なるため、連続して印刷すると図６の様に現像ユニット内部に存在するトナー量に偏りが発生する。
【００３９】
この理由は、特に前述の回転攪拌部材６０や供給ローラ３３ａは、現像ユニット断面方向にトナーを移動させる能力に比べ、長手方向にトナーを移動させる能力は非常に小さいからである。図５に示した画像形成状態で印刷を続けると、図６に示すように、供給ローラ３３ａの軸方向での現像剤に偏りが生じ、画像の右側のみでトナーのかすれ（ベタ不良）が発生し、良好な画像品質を維持することができない。さらにこの状態で新品のトナー補給容器に交換すると、現像ユニット内部に残っている残留トナーとトナー補給ユニットから補給される未劣化トナーの混合比率が左右で異なるため、現像特性に偏差が生じ、画像上での地汚れやハーフトーン濃度ムラが発生する。
【００４０】
本発明は上述した不具合の解消を目的としてなされたものであり、その構成について説明すると次の通りである。  
本発明の第１の実施例は、上述した現像ユニット３１ａ１に、現像ユニット３１ａ１内部に存在するトナー量の偏りを均一化して、供給ローラ３３ａにトナーを供給するためのトナー量規制部材７０を設けた構成を特徴としている。
【００４１】
図２においてトナー量規制部材７０は、供給ローラ３３ａ（あるいは回転攪拌部材６０）の回転軸と同じ方向に延び、トナー攪拌部材に相当する回転攪拌部材６０の回転方向に沿って、現像ユニット３１ａ１の現像槽上部から垂下したリブ形状であって、垂直方向において回転攪拌部材６０の回転領域上端（図９において符号Ｈ１で示す位置）よりも下方に下端が位置してハウジングに相当している現像ユニット３１ａ１と一体に設けられ、あるいは、別部品として金属の板材、もしくは樹脂などで成型した板状の部材を、現像ユニット３１ａ１にネジなどで固定される。
【００４２】
トナー量規制部材７０の下端位置は、回転攪拌部材６０の回転領域上端よりも下方で、回転攪拌部材６０の回転に順じて移動するトナーのすり切りができる位置に設定されており、具体的には、回転攪拌部材６０の回転領域上端からトナーの喫水面がある程度下がった位置とされ、主走査方向でのトナーの消費率に偏差が生じた際の大量偏倚しているトナーを対象としてすり切りが行える位置に対応させてある。
【００４３】
本発明では、板厚１．０ｍｍ、の金属板を不図示のネジで固定されたものが使用されており、これにより、トナー量規制部材７０は、回転攪拌部材６０の回転に順じて移動し、トナー補給容器３５ａの着脱位置を通過したトナーの一部と接触できる位置に存在していることになる。
【００４４】
第１の実施例で、従来構成で発生する問題点が回避できるメカニズムを説明する。図２の様に構成される現像ユニット内部では、トナーの全体的な流れは図７の様になる。供給ローラ３３ａに接触しているトナーは、供給ローラ３３ａとの摩擦により、供給ローラの回転方向（矢印Ｃ）の方向へ、引きずられて移動する。その近傍に位置するトナーもトナー間の摩擦力により同一方向へ力を受ける（一般的に、発泡材料で構成される供給ローラの場合、材質、回転数などに依存するが、スポンジ外径＋１ｍｍ〜２ｍｍ程度の領域のトナーが供給ローラにより移動する力を受けることが確認されている）。なお、以下に挙げる図９，１０において符号Ｙは、垂直方向を示し、符号Ｘは水平方向を示し、そして符号Ｚは紙面と直角方向を示している。
【００４５】
一方、図７において現像槽内上方に存在するトナーは回転攪拌部材６０の回転により矢印Ｂ方向へ移動する力を与えられるため、図７に示すように、回転攪拌部材６０の回転中心より鉛直方向下側のトナーは現像ローラ３２ａに向かう大きな流れが形成される。  
この流れは現像ローラ３２ａにぶつかると、現像ローラ３２ａの回転に沿って上方へ移動し回転攪拌部材６０の回転中心より上側で図７の左から右へ移動し、現像ユニット３１ａ１の右側壁に沿って下方向へ流れるという現像ユニット断面方向でのトナーの循環経路を形成する（この循環経路自体は、トナー量規制部材７０の有無に拘わらず同じ流れを生じる）。
【００４６】
この循環経路と干渉する位置にトナー規制部材７０を配設することで、先述のような左右の印字率が異なる印刷パターンが連続印刷されて長手方向でのトナー量に偏差が発生しても、図８に示すように、トナー量規制部材７０をトナーの流れが通過する際に、トナーの喫水面がすり切られるようにして均一化されるため、供給ローラ３３ａに到達するトナーの流れは主走査方向に相当する長手方向（軸方向）で均一化されることになる。
【００４７】
第１の実施例において、特に、上述したトナーの流れを主走査方向で均一化できる要因は、前述の説明からも明らかであるが、現像ユニット内部の回転攪拌部材６０の回転中心より上側のトナーの流れに対応するようにトナー量規制部材７０を配設する構成である。具体的には、図９で示すように回転攪拌部材６０の回転領域（トナーを攪拌し、移動させる力を与える領域）の垂直方向（図示している座標系ではＹ方向）上端Ｈ１より、規制部材の下端Ｈ２が低くなるように構成することである。実施例では、先述のように攪拌部材を回転半径３ｍｍ（回転領域φ６ｍｍ）としたため、Ｈ１−Ｈ２＝１〜４ｍｍになるよう規制部材を構成すると、いずれも先述の効果が有効であることが分った。
【００４８】
次に、本発明の第２の実施例を図１０で説明する。  
従来の構成では、先述のとおり図５に示したような印字パターンを連続印刷した場合に現像ユニット内部のトナー量が図６に示したように偏ることで画像に不具合が発生する。しかし、現像ユニットとトナー補給容器は開口部を通して連結された一つの空間を形成しており、その空間内部に十分なトナーがある状態では多少内部のトナー量に偏差が発生しても画像に影響を与えないが、印刷処理が進み、現像ユニット内のトナーが少量になってきた状態が画像に不具合を発生する要因となる。
【００４９】
そこで、トナー量規制部材７０は現像ユニット３１ａ１内部の全体のトナー量が減ってきた状態（トナー喫水面がある程度降下してきた状態）で、トナーの喫水面をすり切るような形状とすることにより前述した主走査方向での均一化において十分な効果が得られる。
【００５０】
図１０において、トナー量規制部材７０’は、回転攪拌部材６０の回転方向に沿った幅（回転方向に沿った長手部分に相当）を持ち、垂直方向において回転攪拌部材６０の回転領域上端に位置する端部（図１０中、符号Ｈ１で示す位置）よりも下方に位置する端部７０ｂ’と、この端部上方に位置して現像槽内面との間に隙間を持たせた端部７０ａ’を位置させて開口部を形成され、空間Ｓを構成できるようになっている。
【００５１】
このようなトナー量規制部材７０’の構成とすることにより、現像ユニット内部で現像槽の内部にほぼ満杯状態というように十分トナーが存在していると、トナーは回転攪拌部材６０の回転に順じてトナー量規制部材７０’を通過する時に、トナー量規制部材７０’の上側（図１０中、矢印Ｆ１で示す状態）、もしくは下側（図１０中、矢印Ｆ２で示す状態）を通ることができ、トナーの流れをトナー量規制部材７０’が妨げずにトナーの流動が維持され、そして、内部のトナーが減ってきた場合のみ、トナー量規制部材７０’にトナーの喫水面をすり切ってトナー量を均一化する効果が得られることになる。
【００５２】
ちなみに、第１の実施例においては、トナー量規制部材７０が現像槽内面に垂下された構成であるので、上述した空間を構成することができないため、トナーが十分存在している場合にトナーの流れをトナー量規制部材７０が遮ることがあるので、図７，９においてトナー量規制部材７０の右側の領域がトナーを移動させることができないデッドスペースとなる虞があるが、図１０に示した構成では、そのような不利が解消される。
【００５３】
図１０に示した第２の実施例において、トナーが現像槽上部まで十分存在する場合、トナー量規制部材７０’の右上のスペース（図中の領域Ｓ）のトナーをより効率的に動かすには、回転攪拌部材６０の回転方向に沿った幅を持つトナー量規制部材７０’の構成として、上記回転方向上流側に位置する幅方向一端部７０ａ’が上記回転方向下流側に位置する幅方向他端部７０ｂ’よりも回転攪拌部材６０に近接し、かつ、垂直方向（図１０中、矢印Ｙで示す方向）で上方に位置させた構成が用いられる。
【００５４】
このような構成においては、回転攪拌部材６０の回転領域上端、換言すれば、現像槽上部まで存在するトナーの一部が回転攪拌部材６０の回転に順じて開口部内に流れ込む際に開口幅が大きくされていることで流れ込みやすくなり、図１０においてトナーが重力によりトナー量規制部材７０’の右側（空間Ｓ）に流れやすくなる。
【００５５】
次に、本発明の第３の実施例を図１１および図１２にて説明する。
【００５６】
図１１のように現像ユニット３１ａ１をなすハウジングの開口部には、開口部を開放する位置と遮蔽する位置とに移動可能な遮蔽部材７１が設けられている。
【００５７】
遮蔽部材７１は、側面視形状が鉤状とされ、各片部の交差部が現像ユニット３１ａ１側において回転自在に支持されて上述した開放する位置と遮蔽する位置とに揺動できるようになっている。遮蔽部材７１は、開口部から離れた片部側と現像ユニット３１ａ１側との間に配置されたバネ７２によって通常、開口部を遮蔽する位置に揺動する習性が付与されている。このように構成することで、トナー補給容器着脱の際に現像ユニット内部に残ったトナーが、外部に飛散することを防止できる。遮蔽部材４５の付勢する手段は、板バネやトーションスプリング、ゴムなどでもよく、開口部と接触する隙間をスポンジや柔らかいウレタンゴムなどで埋めることで、外部へのトナー飛散をより確実に防止することができる。
【００５８】
さらに、遮蔽部材７１は、トナー補給容器３５ａが現像装置にセットされると、図１２のように遮蔽部材７１が所定の位置まで回転し、固定される。この状態では遮蔽部材７１は実施例１もしくは実施例２におけるトナー量規制部材７０と同様の機能を発揮する部材として用いられる。
【００５９】
このように構成することで、トナー補給容器交換時のトナー飛散を防止する機能と、現像ユニット内部のトナー量偏差を均一化する機能を同時に遮蔽部材７１にもたせることができ、部品点数の削減、設計上の構成スペースの効率化などが図れる
図１２において、トナー補給容器３５ａは、開口部近傍に突出形状３５ａ２を有している。トナー補給容器３５ａを現像ユニット３１ａ１に装着させると、この突出形状３５ａ２の先端が遮蔽部材７１と接触し、遮蔽部材７１は所定の位置まで回転するよう構成されている。このように構成することでトナー補給容器３５ａの装着時は自動で遮蔽部材７１を移動させることができ、トナー補給容器３５ａを外すとバネにより遮蔽部材７１が開口部を覆う位置まで戻されるため、トナー飛散を防止させることができる
実施例３における要部の変形例として、図示しないが、トナー補給容器にトナー補給容器の開口部を塞ぐシャッター部材を設け、シャッター部材を回転可能に構成し、現像ユニットに装着した際にシャッターが開口し、所定の位置まで移動し、規制部材として機能する構成でも良い
なお、これまで述べてきたように、現像ユニット断面方向におけるトナーの流れを規制することでトナー量規制部材７０、７０’が発明の効果を発揮するが、回転攪拌部材６０の回転方向は、図７の矢印Ｂ方向、つまり、供給ローラ３３ａと回転攪拌部材６０との回転方向が逆方向となる関係にすることで、現像剤の循環作用を良好に得られるようにして、消費率の偏差が生じているトナーの均一化をより促進できるという顕著な効果が得られる。
【００６０】
本発明者は、上述した実施例に挙げた構成に基づき、画像かすれや地肌かぶりなどの発生状況に関して以下の条件により評価項目を決めて実験したところ、表１，図１３に示す結果を得た。実験内容および評価項目は次の通りである。  
（検証に使用したユニット構成条件）
比較する現像ユニットは、トナー量規制部材以外全て同一構成とし、以下に挙げる３種類の構成を比較。
【００６１】
本発明の構成１：図２，７，９を用いて説明したトナー量規制部材７０を有する第１の実施例に挙げた構成
各部材の設定は実施例に記載した通りで、図９に示すように、規制部材の高さはＨ１−Ｈ２＝３ｍｍに設定
本発明の構成２：図１０に示したトナー量規制部材７０’を有する第２の実施例に挙げた構成
規制部材形状は図１０と同一で、Ｈ１と端部７０ａ‘とを同じ高さ、Ｈ１−７０ｂ’＝３ｍｍに設定
従来の構成：図２に規制の現像ユニットで、トナー量規制部材７０を取り外した従来の構成
（印刷時の画像パターン）
図５に示したように、画像の右側半分はトナーカバー率１００％の全ベタ、左側半分はトナーカバー率０％の白地の画像パターンを印刷する。
（印刷時条件）
現像ユニット内部にトナーを予め満杯になるよう（約５０ｇ）充填しておき、空のトナー補給容器を装着して上記の画像パターンを１００枚印刷する（現像ユニット内部のトナーがなくなり、新品のトナー補給容器に交換する直前の状態を再現させるため、この時点で現像ユニット内部のトナー量は２５〜３０ｇ）。  
１００枚印刷後、トナーが１５０ｇ充填されている新品のトナー補給容器をセットしトナー補給後さらに１００枚印刷する。
（評価項目）
印刷開始前の初期、印刷５０枚後、印刷１００枚後のトナー補給前、トナー補給直後、補給後５０枚（通算１５０枚）、補給後１００枚（通算２００枚）の各タイミングにて、
（１）画像全域がハーフトーン濃度（カバー率２５％）の画像パターンを１枚出力し、画像上の左右の濃度を画像濃度計測器にて測定、｜左端濃度―右端濃度｜／左右の平均濃度（％）を算出し、濃度偏差の割合を評価する。  
（２）画像全域がトナーカバー率１００％の全ベタの画像パターンを１枚出力し、画像のかすれなどの異常の有無を評価する。  
（３）画像全域がトナーカバー率０％の白地パターンを１枚出力し、紙上の地肌汚れ（通称カブリ）を評価する。  
（結果）
（１）ハーフトーン濃度の偏差（％）の結果は図１３に示す通りである。  
ハーフトーン濃度偏差は、トナー補給直前まで比較した３構成でほとんど差異がなく実使用上問題ないレベルだが、トナー補給直後に従来の構成のみ偏差が３０％を超え、その後印刷を続けても２０％の濃度偏差が残った。一方、第１，第２の実施例に挙げた構成はいずれも、トナー補給直後の濃度偏差が１０％程度に抑えられ、実画像上でも問題なく、特許の効果が確認された。  
（２）、（３）に関しては、表１に結果を示す。  
従来の構成では、トナー補給容器交換直前で画像のベタ部に顕著なかすれが発生し、トナー補給直後は画像上で明らかな地汚れが確認された。いずれの画像異常も実使用上問題となるレベル（画像不具合）であったのに対して、本発明の構成１、２に関しては、評価中の画像で異常は認められず、良好な画質を維持されることが確認された。
【００６２】
以上の検証結果から、本発明によって良好な画像を維持するのに顕著な効果があることが確認された。
【００６３】
【表１】
2011133547.tif 000003
【符号の説明】
【００６４】
１  画像形成装置
２０  プロセスカートリッジ
２２  感光体ドラム
３１  現像装置
３１ａ１  現像ハウジング（現像ユニット）
３２  現像スリーブ
３３ａ  供給ローラ
３５  トナー補給容器
６０  回転攪拌部材
７０，７０’  トナー量規制部材
Ｈ１  回転攪拌部材の回転領域上端
【先行技術文献】
【特許文献】
【００６５】
【特許文献１】特開２００７−２４１１５６号公報
【特許文献２】特許第４０４１４５６号
【図１】
2011133547.tif 000004
【図２】
2011133547.tif 000005
【図３】
2011133547.tif 000006
【図４】
2011133547.tif 000007
【図５】
2011133547.tif 000008
【図６】
2011133547.tif 000009
【図７】
2011133547.tif 000010
【図８】
2011133547.tif 000011
【図９】
2011133547.tif 000012
【図１０】
2011133547.tif 000013
【図１１】
2011133547.tif 000014
【図１２】
2011133547.tif 000015
【図１３】
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