(57)【要約】【課題】濃度ムラ、トナー飛散の抑制された画像を形成することが可能な現像装置、これを用いたプロセスカートリッジ及び画像形成装置を提供する。【解決手段】第１の収容部１４ｂには、トナーボトル３１Ｙから供給パイプ１９と連結された補給口部１２の先端の補給口１２ａが現像剤層１３の下方に向けて開放して現像剤層１３内に埋没するように取り付けられている。従って、補給トナー１１は、現像剤層１３の内部で現像剤１３ａと混合することになるので、現像剤層１３の上面１３ｂを上滑りすることなく適切に補給トナー１１が現像剤１３ａに均一に分配、配合され、濃度ムラやトナー飛散を抑制することができる。【選択図】図３
2008257213.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナーとキャリアを含む現像剤を収容する収容容器内に、感光体に形成された静電潜像をトナー像化するためのトナーを供給する現像剤担持体と、当該現像剤担持体に前記収容容器内の現像剤を供給する回転搬送体を収容した現像装置において、
前記回転搬送体を収容した回転搬送体収容部の現像剤層内に、外部からトナー単体もしくはキャリア単体、又はトナーに所定のキャリアを混合したプレミックストナーといった画像形成に用いる粉体を補給する管状の補給口部を配設し、
前記補給口部の補給口は、前記回転搬送体の回転動作によって偏った状態になる現像剤層の内部に埋没するように前記回転搬送体収容部に配置されてあることを特徴とする現像装置。
【請求項２】
前記回転搬送体の回転方向は、前記補給口から見て下方から上方に移動する方向であることを特徴とする請求項１記載の現像装置。
【請求項３】
前記補給口部内には前記粉体を強制的に前記回転搬送体収納部内に搬送する補給手段を備えてあることを特徴とする請求項１又は２記載の現像装置。
【請求項４】
前記管状の補給口部は、前記補給口が前記回転搬送体に対向するように斜め上方から前記回転搬送体に向かって延在されてあることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載の現像装置。
【請求項５】
前記補給口部は、前記回転搬送体収容部の現像剤が前記補給口部の上方に流出することを防止する防止弁を備えていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項記載の現像装置。
【請求項６】
前記回転搬送体の回転方向は、前記補給口に対して前記回転搬送体収納部内の現像剤を押し込む方向に回転する方向であることを特徴とする請求項５記載の現像装置。
【請求項７】
前記補給口部内の気圧を前記回転搬送体収容部内の気圧より高圧とする高圧化手段を備え、前記高圧化手段によって高圧気体を前記補給口部内に供給して前記補給口部内の粉体を上方より下方に押圧することを特徴とする請求項５又は６記載の現像装置。
【請求項８】
前記回転搬送体収納部の壁面に内部から外部に高圧気体を流出が可能な脱気手段を有することを特徴とする請求項７記載の現像装置。
【請求項９】
静電潜像を形成する感光体と、前記静電潜像をトナー像化するためのトナーを供給する現像装置とを少なくとも一体にして画像形成装置に着脱自在に取り付け可能なプロセスカートリッジにおいて、
前記現像装置は請求項１乃至８のいずれか１項記載の現像装置であることを特徴とするプロセスカートリッジ。
【請求項１０】
前記プロセスカートリッジは、前記感光体を帯電させる帯電装置、現像後のトナー像を転写材に転写した後に前記感光体上に残留する転写残トナーを除去するクリーニング装置の何れか１つ以上を備えていることを特徴とする請求項９記載のプロセスカートリッジ。
【請求項１１】
静電潜像を形成する感光体と前記静電潜像をトナー像化するためのトナーを供給する現像装置とを少なくとも備える画像形成装置において、
前記現像装置は、請求項１乃至８のいずれか１項記載の現像装置であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１２】
前記感光体と現像装置は一体化されたプロセスカートリッジであって、当該プロセスカートリッジは、請求項９又は１０記載のプロセスカートリッジであることを特徴とする請求項１１記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機、ファクシミリ、プリンタ等に用いられる画像形成装置に適用される現像装置、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。
【背景技術】
【０００２】
通常、現像装置へのトナー補給は、現像装置の上部に位置する補給口から現像装置内に収容されている現像剤層の上部にトナーを落下させることにより行われる。この方式のトナー補給は、特にトナーを感光体に供給する現像ローラに、２本のスクリューにより現像剤をスクリュー軸方向に搬送する場合、トナーは、トナーとキャリアとからなる現像剤よりも比重が小さいために現像剤層面を上滑りするように搬送され、補給トナーと現像剤が十分に混合・攪拌され難いという不都合を有している。このように、補給トナーと現像剤との混合・攪拌が十分に行われないと濃度ムラやトナー飛散などが発生しやすくなる。また、補給トナーが現像装置内の現像剤層の上面を上滑りしたまま画像まで到達すると、画像上には現像装置内の現像剤の循環方向上流に相当する位置に画像が形成される転写紙の搬送方向に伸びた画像濃度ムラとなって現れることになる。特に、高速化、小サイズ化という現像装置に求められる性能を満たすには、一度に供給するトナー量を多くすることや、またスクリュー等の回転搬送体のサイズを小さくすることなどが必要になる。しかし、これらは混合に不利な条件であるため、前記問題はより顕著になる。
このような問題を改善するため、画像形成装置に使用する現像装置において、図１４に示すように、トナー補給口７から投入された補給トナー１１を現像剤収容容器１４内の第１の搬送スクリュー１の回転方向（矢印方向）の上流側の現像剤１３ａへ案内するトナーガイド１０を前記現像剤収容容器１４のトナー補給口７近傍に設け、補給トナーをトナーガイド１０によって現像剤収容容器１４の下方に供給することによって現像剤層の上面を補給トナーが上滑りすることを防止することが提案されている（例えば特許文献１参照）。なお、図１４中、２は第２の搬送スクリュー、７は現像ローラである。
【特許文献１】特開２００４−６９７８９公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、特許文献１記載のものでは、第１のスクリュー１の回転方向がトナーガイド１０から見て上から下に向かって回転する方向にあり、第一のスクリュー１の回転状態では図１５のような偏在状態になるものと予想される。そうするとトナーガイド１０から滑落したトナーは現像剤層１３の上面に供給されることになるので、補給トナー１１と現像剤Ｇとの混合が十分に行われず、依然として、現像剤層１３の上方に貯留された状態となって濃度ムラやトナー飛散を招き易い問題が生じている。
本発明は、上記実情を考慮してなされたものであり、現像剤容器内に補給されたトナーと現像剤との混合、攪拌を十分行なわせて、現像剤にトナーを均一に分配することにより濃度ムラ、トナー飛散の抑制された画像を形成することが可能な現像装置、これを用いた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を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、トナーとキャリアを含む現像剤を収容する収容容器内に、感光体に形成された静電潜像をトナー像化するためのトナーを供給する現像剤担持体と、当該現像剤担持体に前記収容容器内の現像剤を供給する回転搬送体を収容した現像装置において、前記回転搬送体を収容した回転搬送体収容部の現像剤層内に、外部からトナー単体もしくはキャリア単体、又はトナーに所定のキャリアを混合したプレミックストナーといった画像形成に用いる粉体を補給する管状の補給口部を配設し、前記補給口部の補給口は、前記回転搬送体の回転動作によって偏った状態になる現像剤層の内部に埋没するように前記回転搬送体収容部に配置されてあることを特徴とする。
また請求項２に記載の発明は、前記回転搬送体の回転方向は、前記補給口から見て下方から上方に移動する方向である請求項１記載の現像装置を特徴とする。
また請求項３に記載の発明は、前記補給口部内には前記粉体を強制的に前記回転搬送体収納部内に搬送する補給手段を備えてある請求項１又は２記載の現像装置を特徴とする。
また請求項４に記載の発明は、前記管状の補給口部は、前記補給口が前記回転搬送体に対向するように斜め上方から前記回転搬送体に向かって延在されてある請求項１乃至３のいずれか１項記載の現像装置を特徴とする。
【０００５】
また請求項５に記載の発明は、前記補給口部は、前記回転搬送体収容部の現像剤が前記補給口部の上方に流出することを防止する防止弁を備えている請求項１乃至４のいずれか１項記載の現像装置を特徴とする。
また請求項６に記載の発明は、前記回転搬送体の回転方向は、前記補給口に対して前記回転搬送体収納部内の現像剤を押し込む方向に回転する方向である請求項５記載の現像装置を特徴とする。
また請求項７に記載の発明は、前記補給口部内の気圧を前記回転搬送体収容部内の気圧より高圧とする高圧化手段を備え、前記高圧化手段によって高圧気体を前記補給口部内に供給して前記補給口部内の粉体を上方より下方に押圧する請求項５又は６記載の現像装置を特徴とする。
また請求項８に記載の発明は、前記回転搬送体収納部の壁面に内部から外部に高圧気体を流出が可能な脱気手段を有する請求項７記載の現像装置を特徴とする。
【０００６】
また請求項９に記載の発明は、静電潜像を形成する感光体と、前記静電潜像をトナー像化するためのトナーを供給する現像装置とを少なくとも一体にして画像形成装置に着脱自在に取り付け可能なプロセスカートリッジにおいて、前記現像装置は請求項１乃至８のいずれか１項記載の現像装置であるプロセスカートリッジを特徴とする。
また請求項１０に記載の発明は、前記プロセスカートリッジは、前記感光体を帯電させる帯電装置、現像後のトナー像を転写材に転写した後に前記感光体上に残留する転写残トナーを除去するクリーニング装置の何れか１つ以上を備えている請求項９記載のプロセスカートリッジを特徴とする。
また請求項１１に記載の発明は、静電潜像を形成する感光体と前記静電潜像をトナー像化するためのトナーを供給する現像装置とを少なくとも備える画像形成装置において、前記現像装置は、請求項１乃至８のいずれか１項記載の現像装置である画像形成装置を特徴とする。
また請求項１２に記載の発明は、前記感光体と現像装置は一体化されたプロセスカートリッジであって、当該プロセスカートリッジは、請求項９又は１０記載のプロセスカートリッジである請求項１１記載の画像形成装置ことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、上記構成を採用することによって、現像剤容器内に補給されたトナーと現像剤との混合、攪拌を十分行なわせて、現像剤にトナーを均一に分配することにより濃度ムラ、トナー飛散の抑制された画像を形成することが可能な現像装置、これを用いた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が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。
図１は、本発明による一実施形態の画像形成装置であるカラープリンターの概略構成を示す図である。本実施形態に係る画像形成装置は、画像形成装置本体の下部に転写紙等の転写材Ｓを収納する給紙カセットを配した給紙部２０と、その上方に画像形成部３０とを配置した構成となっている。画像形成部３０は、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、黒（Ｋ）の各色に対応するドラム状の感光体３Ｙ、３Ｃ、３Ｍ、３Ｋを備えた複数の画像形成手段としての４個のプロセスカートリッジ（画像形成ユニット）３３Ｙ、３３Ｃ、３３Ｍ、３３Ｋと、各感光体３Ｙ、３Ｃ、３Ｍ、３Ｋに静電潜像を形成する光書込みユニット４とを備えている。さらに、画像形成装置は、画像形成部３０でＹ、Ｃ、Ｍ、Ｋの色で形成されたトナー像が転写される複数のローラ２６、２７、２８に巻き掛けられた可撓性を有する無端ベルトにより構成した中間転写体としての中間転写ベルト２５と、転写材Ｓにトナー像を定着させる定着装置２３等を備えている。給紙部２０から定着装置２３までの間には、転写材Ｓを搬送する搬送経路が形成してある。なお、図中符号２１は呼び出しローラ、符号２２はレジストローラである。
各感光体３Ｙ、３Ｃ、３Ｍ、３Ｋの周りには、各感光体３Ｙ、３Ｃ、３Ｍ、３Ｋの表面を一様に帯電する帯電装置５、感光体３Ｙ、３Ｃ、３Ｍ、３Ｋの静電潜像をトナーによって現像する各色の現像ユニット９Ｙ、９Ｃ、９Ｍ、９Ｋ、感光体３Ｙ、３Ｃ、３Ｍ、３Ｋの残留トナーをクリーニングするクリーニング装置６等がそれぞれ配置してある。各感光体３Ｙ、３Ｃ、３Ｍ、３Ｋが中間転写ベルト２５に接する位置における中間転写ベルト２５の内側には、１次転写を行う１次転写ローラ２９Ｙ、２９Ｃ、２９Ｍ、２９Ｋがそれぞれ設けてある。
中間転写ベルト２５には、ローラ２８と対向する部位に２次転写ローラ１６を搬送経路に臨ませて配設し（ローラ２８と２次転写ローラを合わせて２次転写装置１７という）、ローラ２６と対向する部位にベルト表面を清掃するベルトクリーニング装置１５が配設されている。画像形成装置の上部には、補給用のトナーが収納されているトナーボトル３１Ｙ、３１Ｃ、３１Ｍ、３１Ｋ（トナーボトル３１）を有している。後述するように、これらのトナーボトル３１と現像装置９Ｙ、９Ｃ、９Ｍ、９Ｋの補給口部とをパイプ等の配給手段で連結して必要に応じてトナーボトル３１Ｙ、３１Ｃ、３１Ｍ、３１Ｋから現像装置９Ｙ、９Ｃ、９Ｍ、９Ｋに補給トナーを供給するようになっている。この場合、通常はトナーボトル３１のみの交換でトナーを補給する。
【０００９】
上記の構成において画像形成のプロセスを説明する。給紙部２０の給紙カセットから呼び出しローラ２１により転写材Ｓがフィードされ、フィードされた転写材Ｓがレジストローラ２２まで到達すると、像形成のタイミングを合わせるために転写材Ｓは一旦待機して停止する。帯電装置５によって一様に帯電された感光体３Ｙ、３Ｃ、３Ｍ、３Ｋは、光書込みユニット４によりレーザ光にて露光走査され、感光体３Ｙ、３Ｃ、３Ｍ、３Ｋ上に静電潜像が作られる。各静電潜像には、それぞれ各色の現像ユニット９Ｙ、９Ｃ、９Ｍ、９Ｋによりトナーが供給されて感光体３Ｙ、３Ｃ、３Ｍ、３Ｋ表面にそれぞれイエロー、シアン、マゼンタ、黒のトナー像が形成される。
次いで、１次転写ローラ２９Ｙ、２９Ｃ、２９Ｍ、２９Ｋに電圧が印加され、感光体３Ｙ、３Ｃ、３Ｍ、３Ｋ上のトナー像が、中間転写ベルト２５上に順次転写されていく。この時、各色の画像形成動作は、そのトナー像が中間転写ベルト２５の同じ位置に重ねて転写される様に、上流側から下流側に向けてタイミングをずらして実行される。中間転写ベルト２５上に形成された画像は、２次転写ローラ１６の位置まで搬送され、このタイミングに合わせて、レジストローラ２２に待機した転写材Ｓが転写装置１７である２次転写ローラ１６の位置まで送られ、転写材Ｓにトナー像が転写される。その後、トナー像が転写された転写材Ｓは、定着装置２３に搬送されて熱定着され、定着終了後の転写材Ｓは排紙ローラ２４から機外に排紙される。
本実施形態の画像形成装置としては、図１に示すようなタンデム型カラープリンターを例示したが、このカラープリンターは、単なる例であり、本発明の画像形成装置は、白黒の画像を形成する画像形成装置でもよく、好ましくはトナーとキャリアの２成分現像剤を使用する電子写真方式の画像形成装置であれば、十分に適用可能である。
【００１０】
次に、本実施形態に係るプロセスカートリッジについて説明する。本実施形態に係るプロセスカートリッジ３３Ｙ、３３Ｃ、３３Ｍ、３３Ｋは、現像装置９Ｙ、９Ｃ、９Ｍ、９Ｋ内に収納されるトナーの色が異なるだけで基本構造は同一である。従って、プロセスカートリッジ３３Ｙを代表して図２に基づいて説明する。
図２は、本実施形態に係るプロセスカートリッジ３３Ｙの概略構成を示す図である。このプロセスカートリッジ３３Ｙは、静電潜像を担持させる感光体３Ｙを中心として、感光体３Ｙの周囲に感光体３Ｙの回転方向（矢印Ｂ方向）に沿って順に、現像後のトナー像を転写材Ｓ（図１参照）に転写した後に感光体３Ｙ上に残留する転写残トナーを除去するクリーニング装置６と、感光体３Ｙを帯電させる帯電装置５と、現像装置９Ｙとが感光体３Ｙと一体に取り付けられている。そして、このプロセスカートリッジ３３Ｙは、画像形成装置の画像形成部３０の所定位置（図１参照）から感光体３Ｙと共に着脱自在に取り付けられるようになっており、プロセスカートリッジ３３Ｙの修理、交換を容易に行うことができるようになっている。なお、図２中のクリーニング装置６としては、転写残トナーを除去するクリーニング手段６ａと感光体３Ｙの表面に潤滑剤を塗布する潤滑剤塗布手段６ｂも図示されているが、潤滑剤塗布手段６ｂは必ずしも必要でなく、転写残トナーを除去するクリーニング手段６ａだけでも十分である。
本実施形態の画像形成装置においては、画像形成部３０としてプロセスカートリッジ３３Ｙ、３３Ｃ、３３Ｍ、３３Ｋを使用しているが、このプロセスカートリッジ３３Ｙ、３３Ｃ、３３Ｍ、３３Ｋの使用は、必須ではない。勿論、クリーニング装置６、帯電装置５、現像装置９Ｙを感光体３Ｙからそれぞれ独立した装置として組み込むことも可能である。しかしながら、プロセスカートリッジとして使用する場合には、上記各装置６、５、９Ｙの修理、交換の際の取り付け調整が容易となるので好適である。
【００１１】
［第１の実施の形態］
次に、本発明の特徴である現像装置９Ｙについて図３に基づいて説明する。図３は、本発明による一実施形態の現像装置の概略構成を示す図である。第１の実施の形態に係る現像装置９Ｙは、粒径が１０μｍ以下のトナーと粒径が２０〜１００μｍの磁性キャリアを含む粒状の現像剤を収容する現像剤収容容器１４内に、感光体３Ｙに形成された静電潜像をトナー像化するためのトナーを供給する現像剤担持体である現像ローラ７と、現像ローラ７に現像剤を供給する回転搬送体である第２のスクリュー２と、第２のスクリュー２に現像剤を供給する回転搬送体である第１のスクリュー１とが回転自在に収容されている。
現像ローラ７は、その中心部に磁界を所定方向に放射状に放射するマグネット（図示せず）が固定して取り付けられ、このマグネットの周囲に駆動モータ等によって矢印Cの方向に回転駆動される円筒状の現像スリーブ（図示せず）がその中心軸を中心として回転自在に取り付けられている。現像スリーブは、その表面にドクターブレード８によって所定量に規制された現像剤を前記マグネットによって磁気的に吸引、保持し、感光体３Ｙの近傍で磁気ブラシを形成して磁性キャリアの表面に付着しているトナーを感光体３Ｙの静電潜像に電界的に供給するようになっている。
【００１２】
現像ローラ７は、トナーを感光体３Ｙに供給した後に前記マグネットの磁力を開放することによって第２の収容部１４ａ内に現像剤を回収させる。第２の収容部１４ａには第２のスクリュー２が配置されてあり、また第１収容部１４ｂと第２収容部１４ａとを仕切る仕切り壁１４ｃに形成された２つの開口１４ｄと１４ｅが形成されてある。第２のスクリュー２は、開口１４ｅを介して第１のスクリュー１から供給される現像剤と上述の回収された現像剤とを攪拌混合しながら搬送する。現像ローラ７は、かかる攪拌混合しながら搬送される現像剤を前述の現像ローラ７内のマグネットの磁力作用で汲み上げてドクターブレード８に供給している。第２のスクリュー２は、矢印Ｄの反時計回りの方向に回転することで現像剤層１３を右上がりの状態（破線Ｅ）、即ちドクターブレード８側に偏在させる状態にさせている。
第１のスクリュー１は、後述するように、補給口部１２から第１の収容部１４ｂ内に補給される補給トナーと仕切り壁１４ｃに形成された開口１４ｄを通じて供給される現像剤とを攪拌、混合しながら現像剤を開口１４ｅを介して第２のスクリュー２に供給している。第１のスクリュー１は、矢印Ｆの時計回りの方向に回転することで現像剤層を左上がりの状態に偏在させている。
【００１３】
第１の収容部１４ｂには、トナーボトル３１Ｙ（図１参照）から供給パイプ１９と連結された補給口部１２の先端の補給口１２ａが上記の左上がりの状態に偏在した現像剤層１３の内部に埋没するように取り付けられている。補給口部１２は、補給口１２ａが第１のスクリュー１に対向するように斜め上方から第１のスクリュー１に向かって延在されてある。このような構成によって、補給トナー１１は、現像剤層１３の内部で現像剤１３ａと混合することになるので、現像剤層１３の界面Ｇ（破線Ｇ）を上滑りすることなく適切に補給トナー１１が現像剤１３ａに均一に分配、配合され、濃度ムラやトナー飛散を抑制することができる。この場合、現像装置の各回転体が駆動した際の第１の収容部１４ｂ内の現像剤層１３の偏在状態を基準として補給口１２ａの位置を設定している。具体的には、初期セット時の現像剤量公差の下限量を収納した場合において、トナー濃度が設定範囲の下限にある状態を再現する。この状態で現像装置の各回転体を駆動して現像剤を循環させたときの現像剤層１３の偏在状態が、この現像装置がとり得る最も界面Ｇが低い状態に相当する。補給口１２ａはその状態よりも低い位置に設定するようにしている。このように設定すれば、現像剤１３ａがどのような状態になっても補給口１２ａは現像剤層１３の内部に埋没させることができる。また、別の設定として、初期セット時の現像剤１３ａに含まれるのと同量のキャリアのみ、即ちトナー濃度０の状態にして現像装置を駆動させ、そのときの現像剤層界面（キャリア層界面）よりも下方に補給口１２ａが存在するようにしてもよい。この設定によっても補給口１２aを確実に現像剤層の内部に埋没させることが可能になる。
【００１４】
図４は、第１の収容部１４ｂと第２の収容部１４ａを上方から見た場合の構成概略図であり、現像剤が第１のスクリュー１と第２のスクリュー２の駆動によって各収納部を循環搬送される状態を表している。補給口部１２は、第１のスクリュー１における現像剤搬送方向の上流側に位置し、第２の収容部１４ａから送られてきた現像剤が通過する仕切り壁１４ｃに形成された開口１４ｅの近傍に配置されてある。第２の収容部１４ａから送られてくる現像剤とは、トナー像を形成してトナー濃度が低下した現像剤である。この低トナー濃度の現像剤に補給口１２ａから補給トナー１１が補給される。同時に現像剤１３ａは第１のスクリュー１によって混合攪拌されながら矢印Ｈの方向に搬送される。第１のスクリュー１における現像剤搬送方向下流側であって、開口１４ｄの近傍にはトナー濃度センサ１５が配置されてあり、補給トナーと混合攪拌された現像剤のトナー濃度に相当する電圧情報（以下トナー濃度と略す）を検知して図示しない画像形成装置本体のＣＰＵに送信する。ＣＰＵは送信されたトナー濃度が、所定の下限値以上か否かを判断し、下限値未満ならばトナーボトル３１Ｙからのトナーの補給を継続させ、下限値以上ならトナー補給を終了させる。
尚、図３にあるようにトナー濃度センサ１５の配置は、第１のスクリュー１が回転した時の現像剤層１３の偏在状態に鑑み、第１のスクリュー１の回転中心よりも現像剤層１３が偏在する側（＝補給口１２ａ側）に寄った位置に配置されてある。トナー濃度センサ１５の検知面１５ａは第１のスクリュー１の回転中心方向に対向する角度に設定されてある。
【００１５】
また、補給口部１２を現像剤層１３内に埋没させた際に、補給口部１２内に現像剤１３ａが流出して第１の収容部１４ｂ内の現像剤１３ａの濃度が低下する恐れがあるが、この現像剤１３ａの補給口部１２内への流出を防ぐために、補給口部１２に流出防止弁を取り付けることが好ましい。図５は、その具体例を示す図である。この実施形態では、補給口部１２の先端の補給口１２ａの近傍に支点１２ｂを中心として上下に回動する流出防止弁１２ｃを取り付け、流出防止弁１２ｃの先端と当接して流出防止弁１２ｃの回動を規制する規制部材１２ｄを補給口部１２の内面に形成している。補給口部１２内にトナーや現像剤が全くない状態では流出防止弁は弁自身の自重によって下方に垂れ、開放した状態になる。図５（Ａ）は第１のスクリュー１が回動し、かつ補給トナー１１が送給された後に第１のスクリュー１、補給トナーの送給ともに停止した状態を表す。このとき、第１のスクリュー１の回動によって現像剤層１３は補給口１２aを覆い、一部は補給口部１２の内部を逆流して弁近辺まで上昇している。その現像剤１３ａの補給口部１２内への上昇力によって流出防止弁１２ｃが上方に回動され、かつ規制部材１２ｄによって流出防止弁１２ｃの回動が規制されて補給口部１２を閉塞する。その結果、現像剤１３ａの補給口部１２内での上昇、流出が抑制され、第１の収容部１４ｂ内の現像剤１３ａの濃度低下を抑制することが可能となる。一方、補給口部１２から第１の収容部１４ｂ内に、補給トナー１１が送給される場合には、図５（Ｂ）に示すように、トナーボトル３１Ｙからの補給トナー１１に及ぼされる落下力及び補給トナー１１自身の自重が逆流現像剤の上昇力に勝り、その結果、流出防止弁１２ｃが下方に回動されて補給口部１２内が開放されて補給トナー１１の第１の収容部１４ｂへの送給を可能とする。尚、予め上記逆流現像剤の上昇力を実験等で確認し、その上昇力に勝るように補給トナーの補給量や補給口の角度が設定することが好ましい。
【００１６】
以上のように、第１の実施の形態の現像装置においては、第１のスクリュー１が収容される第１収容部１４ｂの現像剤層１３内に、補給トナー１１の補給口部１２の補給口１３が現像剤層１３の界面Ｇより下方となるように取り付けられるので、補給トナー１１が現像剤層１３の界面Ｇを上滑りすることなく適切に補給トナー１１が現像剤１３ａに均一に分配、配合され、濃度ムラやトナー飛散を抑制することができる。
なお、第１の実施の形態においては、補給部材としてトナーを例示したが、予めトナーの中に一定量のキャリアを混合したプレミックストナーを補給する方式の現像装置や、トナー補給とは別にキャリア単体の自動補給を行う方式の現像装置にも適用することが可能である。それら変形タイプの現像装置を図６、図７に夫々示す。
【００１７】
図６はプレミックストナー補給方式の現像装置であり、図３の現像装置との相違箇所として、第１の収容部１４ｂの一部にプレミックストナー補給で嵩が増えた現像剤の一部がオーバーフローして廃棄される廃棄通路１６が追加されている。また、トナーボトル３１Ｙの中にはプレミックストナー１１ａが収納されてある。これにより、プレミックストナー中の新規のキャリアと今まで循環していた現像剤中のある程度劣化したキャリアの一部が交換され、現像剤の寿命を延命できるという効果を生じさせることが出来る。
図６の場合においても同様の作用、効果を奏することができる。廃棄通路の下流には廃棄スクリュー１６ａが配置されてあり、水平方向に現像剤を搬送して図示しない廃剤ボトルに廃棄する。
図７は図６の廃棄通路１６を有する現像装置であって、トナーとキャリアがそれぞれ別々に補給できる方式の現像装置である。トナーボトル３１Ｙと同様の構成のキャリアボトル３２Yを備え、トナー補給とは別に所定のタイミングで新しいキャリア１１ｂを収容部１４に補給する。その際、増加した現像剤の一部が図６の現像装置同様に廃棄通路１６を介して現像装置外に排出される。
【００１８】
また、第１の実施の形態においては、補給トナー１１の第１収容部１４ｂ内への補給を補給トナー自体の自重及びトナーボトル３１Ｙからの落下力を利用して、現像剤層１３への流入力を発生させていたが、図８、図９、図１０にあるようにスクリュー搬送手段３５を用いて強制的に補給トナー１１を第１の収容部１４ｂ内に搬送する構成を採用しても良い。この構成ならば、図示しない駆動手段からの駆動力をその端部のギア３５ｂに受けて回転する補給スクリュー３５ａの搬送力で補給トナーを搬送することができる。搬送力が十分であれば、左上がりに偏在する現像剤層１３の内部に補給口１２ａが埋没する構成であれば、トナー自重及び落下力を利用できるように斜め上方から第１のスクリュー１に向かって延在するように補給口部１２を構成する必要もない。補給スクリュー３５ａは図１０のようにポリプレピレン等の柔軟な樹脂製の平板コイルで形成されており、補給口内３５ａの内部の大部分を占有する。よって、第１のスクリュー１の回転数が小さい場合なら逆流現像剤の補給口部１２内への侵入を抑制でき、流出防止弁を省略することも可能である。もちろん、補給スクリュー３５ａの下流端を少し短くして、流出防止弁を備えることで逆流現像剤に確実に備える構成であってもよい。
また、第１の実施の形態においては、回転搬送体として第１及び第２のスクリュー１及び２の２個の回転搬送体を使用しているが、１個または２個以上の回転搬送体を使用しても良い。この場合、補給口部１２が取り付けられる回転搬送体収容部は、いずれの回転搬送体収容部に取り付けても良いが、現像ローラ７に対して最上流となる回転搬送体収容部に取り付けることが好ましい。
【００１９】
［第２の実施の形態］
第１の実施の形態の現像装置においては、補給トナー１１の第１収容部１４ｂ内への補給を補給トナー自体の自重及びトナーボトル３１Ｙからの落下力を利用して、流出防止弁２ｃに対する押圧力及び現像剤層１３への流入力を発生させているが、第２の実施の形態においてはこれらの押圧力及び流入力を高圧化手段を利用して発生させている。
図１１、図１２は、本発明の第２の実施の形態の現像装置の概略構成を示す図である。第２の実施の形態においては、前記高圧化手段としてモーノポンプ（一軸偏心スクリューポンプ）３４をトナーボトル３１Ｙ直下であって供給パイプ１９の上端に配置してある。図１２にあるようにモーノポンプは、トナーボトル３１Ｙからの供給管３４ａ、一時的にトナーを収納し、供給パイプ１９と連通するケーシング３４ｂ、プロピレンゴムやシリコンゴムで作られ、内部に貫通孔を備えたステータ３４ｃ、モータ３４ｄからの駆動力を得てステータ３４ｃの貫通孔との擦動回転で高圧ガスを発生させるロータ３４ｅから成る。また現像ユニット９Ｙの天面の第１の収容部１４ｂに対向する位置にはフィルタ３６が備えられてある、モーノポンプ３４によって高圧ガスと共に補給トナー１１を第１収容部１４ｂ内に送給するようにしている。従って、補給トナー１１は第１収容部１４ｂの底部に確実に送給されることになり、補給トナー１１をより確実に現像剤１３ａに均一に分配、配合することが可能となり、より濃度ムラやトナー飛散を抑制することができる。また、現像装置９Ｙ内送り込まれた高圧ガスはフィルタ３６から機外に排出され、現像装置内の高圧化に起因するトナー飛散も防止することが可能になる。
また、第２の実施の形態においては、第１のスクリュー１の搬送用羽１ａの径を第１の実施の形態のものよりも小さくして補給口部１２が可及的に現像剤層１３の下方に位置するようにしている。因みに、補給口部１２の断面積は１０ｍｍ×１０ｍｍとし、第１収容部１４ｂ内への補給口部１２の先端補給口１２ａの侵入長は２ｍｍに設定している。
第２の実施の形態においては、第１の実施の形態で説明した流出防止弁１２ｃを図示していないが、第１の実施の形態の場合と同様に流出防止弁を取り付け、現像剤１３ａの流出を防止することができる。
【００２０】
次に、第１の実施の形態の現像装置（図３のもの）において流出防止弁を使用しない現像装置Ａ、第１の実施の形態の現像装置（図３のもの）において流出防止弁を使用した現像装置Ｂ、第２の実施の形態の現像装置（図１１のもの）において流出防止弁を使用しない現像装置Ｃを、また、比較のため、トナーガイド１０を使用した特許文献１記載の従来の現像装置を、それぞれ図２に示すプロセスカートリッジに組み込んで、次のようにしてトナー濃度ムラ、未混合トナーの画像への到着、トナー飛散の画像特性について試験した。
実験１（トナー濃度ムラ）：画像形成装置として図１に示すＡ４タンデムカラー複写機を用い、プロセスカートリッジを装置に装填し、全ベタ画像をＡ４紙１０枚連続で出力した。次にプロセスカートリッジを画像形成装置機械より取り出し、現像装置内の第１及び第２スクリューの中心、中心より左に１００ｍｍ、中心より右に１００ｍｍの計６点についてトナー濃度を測定し、トナー濃度の均一性を調べた。
実験２（未混合トナーの画像への到着）：画像形成装置としてタンデムカラー複写機を用い、プロセスカートリッジを装置に装填し、全ベタ画像をＡ４紙５０枚連続で出力した。画像を確認し、画像右側（現像装置内の潤滑剤の循環方向上流に相当する位置）の画像濃度ムラの発生を調べた。
実験３（トナー飛散）：上記実験２終了後、画像形成装置本体内壁に付着したトナーの飛散の程度を調べた。
実験４（画像濃度ばらつき）：実験２で出力した画像について上下左右をそれぞれ３分割し、１枚につき９点の画像濃度を測定した。５０枚での画像濃度の推移から画像濃度バラツキの程度を調べた。
図１３は、その結果を示している。この結果から明らかなように、従来の現像装置においては、トナー濃度ムラ、画像濃度ムラ、トナー飛散、画像濃度ばらつきが発生していたが、第１の実施の形態の流出防止弁を設けていない現像装置Ａにおいては、画像濃度ばらつきが従来の現像装置を使用した場合と同等であったものの、他のトナー濃度ムラ、画像濃度ムラ、トナー飛散特性については、改善されていた。
第１の実施の形態の流出防止弁を設けた現像装置Ｂ、第２の実施の形態の流出防止弁を使用しない現像装置Ｃとも、画像濃度バラツキも他のトナー濃度ムラ、画像濃度ムラ、トナー飛散特性も共に、従来の現像装置に比べ改善されていた。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明による一実施形態の画像形成装置の概略構成を示す断面図である。
【図２】本発明による一実施形態のプロセスカートリッジの概略構成を示す断面図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係る現像装置の概略構成を示す模式図である。
【図４】第１の収容部と第２の収容部を上方から見た場合の構成概略図である。
【図５】本発明の第１の実施の形態の現像装置で使用される補給口部の断面図で、（Ａ）は補給トナーの補給停止時の状態を示す図であり、（Ｂ）は補給トナーの補給時の状態を示す図である。
【図６】プレミックストナー補給方式の現像装置を示した図である。
【図７】第１の実施の形態に係る現像装置の変形例を示した図である。
【図８】第１の実施の形態に係る現像装置の変形例を示した図である。
【図９】図８に示す現像装置のスクリュー搬送手段の構成を示した図である。
【図１０】図８に示す現像装置のスクリュー搬送手段の構成を示した図である。
【図１１】本発明の第２の実施の形態に係る現像装置の概略構成を示す図である。
【図１２】本発明の第２の実施の形態に係る現像装置の概略構成を示す図である。
【図１３】本発明の第１及び第２の実施の形態、並びに従来の現像装置を使用した際の画像特性試験結果を表で示す図である。
【図１４】従来の現像装置の概略構成を示す断面図である。
【図１５】従来の現像装置の現像剤収容容器における現像剤層の偏在状態を示した図である。
【符号の説明】
【００２２】
１…第１のスクリュー、２…第２のスクリュー、３、３Ｙ、３Ｃ、３Ｍ、３ｋ…感光体、４…書込みユニット、５…帯電装置、６…クリーニング装置、７…現像ローラ、９Ｙ、９Ｃ、９Ｍ、９Ｋ…現像ユニット、１０…トナーガイド、１１…補給トナー、１１ａ…プレミックストナー、１１ｂ…新しいキャリア、１２…補給口部、１２ａ…補給口、１２ｃ…流出防止弁、１３…現像剤層、１３ａ…現像剤、１３ｂ…上面、１４…収容容器、１４ａ…第２収容部、１４ｂ…第１収容部、１４ｃ…壁、１４ｄ、１４ｅ…開口、１５…トナー濃度センサ、１５ａ…検知面、１６…廃棄通路、１６ａ…廃棄スクリュー、１７…２次転写装置、２３…定着装置、２５…中間転写ベルト、２９…１次転写ローラ、３０…画像形成部、３１Ｙ、３１Ｃ、３１Ｍ、３１Ｋ、３２Ｙ…トナーボトル、３３Ｙ、３３Ｃ、３３Ｍ、３３Ｋ…プロセスカートリッジ、３４…モーノポンプ、３４ａ…供給管、３４ｂ…ケーシング、３４ｃ…ステータ、３４ｄ…モータ、３４ｅ…ロータ、３５…スクリュー搬送手段、３５ａ…補給スクリュー、３５ｂ…ギア、３６…フィルタ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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