(57)【要約】【課題】  部分によって濃度差が極端な所定の画像に基づく画像形成を繰り返しても安定した画像濃度を得ることができる現像装置を提供する。【解決手段】  トナーおよび磁性キャリアから成る現像剤を担する現像ロールと、現像ロールを収容するハウジングとを備えた現像装置において、  ハウジング内部を、現像ロールに隣接した位置に形成され現像剤を収容する現像剤収容部と、現像ロールとの間に現像剤収容部を挟んだ位置に形成され主にトナーを収容するトナー収容部とに仕切る仕切り部材と、トナー収容部に配備されトナー収容部内のトナーを所定の開口から現像剤収容部に送り出すトナー送り出し部材と、トナー収容部に配備されトナー収容部材のトナーを現像ロールの回転軸方向に移動させるトナー軸方向移動部材とを備えた。【選択図】        図３
2005077491.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
静電潜像が形成される像担持体に近接して配備されトナーおよび磁性キャリアから成る現像剤を担持しながら回転して該現像剤を該像担持体に近接した現像領域に搬送することにより該像担持体上に形成された静電潜像を現像する現像ロールと、該現像ロールの前記現像領域側を外部に露出させた状態に該現像ロールを収容するハウジングとを備えた現像装置において、
前記現像ロールの、前記現像領域よりも該現像ロール回転方向上流側に配備され該現像ロールに担持された現像剤の層厚を規制する層厚規制部材と、
前記ハウジング内部の、前記層厚規制部材よりも前記現像ロール回転方向上流側に配備された、該ハウジング内部を前記現像ロールに隣接した位置に形成され前記現像剤を収容する現像剤収容部と前記現像ロールとの間に前記現像剤収容部を挟んだ位置に形成され主にトナーを収容するトナー収容部とに仕切る仕切り部材であって、上端が前記現像ロールと前記層厚規制部材との双方に近接して該現像ロールとの間に第１の開口および該層厚規制部材との間に第２の開口を形成すると共に下端が前記ハウジング内壁に近接して該ハウジング内壁との間に前記トナー収容部から前記現像剤収容部へのトナー供給用の第３の開口を形成し、トナー濃度が低い場合に該第１の開口を通過し前記層厚規制部材により堰き止められた現像剤を前記第２の開口を通過させて前記第３の開口に導く仕切り部材と、
前記トナー収容部に配備され該トナー収容部内のトナーを前記第３の開口から前記現像剤収容部に送り出すトナー送り出し部材と、
前記トナー収容部に配備され該トナー収容部材のトナーを前記現像ロールの回転軸方向に移動させるトナー軸方向移動部材とを備えたことを特徴とする現像装置。
【請求項２】
前記トナー送り出し部材と、前記トナー軸方向移動部材との双方を駆動する、該トナー送り出し部材と該トナー軸方向移動部材とに共通の駆動源を備えたことを特徴とする請求項１記載の現像装置。
【請求項３】
前記トナー送り出し部材は、前記トナー軸方向移動部材を兼ねたものであることを特徴とする請求項１記載の現像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、静電潜像が形成される像担持体に近接して配備されトナーおよび磁性キャリアから成る現像剤を担持しながら回転して該現像剤を該像担持体に近接した現像領域に搬送することにより該像担持体上に形成された静電潜像を現像する現像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、電子写真方式のプリンタや複写機などの画像形成装置に用いられる現像装置には、例えば、感光体ロールなどの像担持体近傍に配置した現像ロール上にトナーと磁性キャリアとからなる現像剤を保持しながら感光体ロールと現像ロールとの対向部分に形成された現像領域にこの現像剤を搬送することで感光体ロール上の静電潜像の現像を行なうものがある。
【０００３】
上記現像装置において用いられる現像剤は、トナーと磁性キャリアとが所定の割合で混合されており、これにより、現像剤の中のトナーは所定の電荷量に帯電され、感光体ロール上の静電潜像に応じたトナー現像が行なわれる。
【０００４】
しかしながら、上記現像装置には、現像剤中のトナー濃度を所定の濃度に保つための濃度制御装置が必要なため、現像装置の構造が複雑になるという問題があった。
【０００５】
そこで、最近では、現像ロールの近傍に上記現像剤が収容された現像剤収容部、および、この現像ロールとの間の現像剤収容部を挟んだ位置に形成され主にトナーを収容するトナー収容部とを備え、現像剤収容部に適宜トナーを送り込むことで、現像剤収容部内のトナーの帯電量を調整するタイプの現像装置が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。これによれば、トナー濃度を調整するための複雑な機構は不要となる。
【０００６】
図１は、現像剤収容部にトナーを適宜供給してトナー帯電量を調整するタイプの現像装置の一例の概略構成図である。
【０００７】
図１には、現像装置１のハウジング１０が示されており、このハウジング１０に、感光体ロール３０との間に形成された現像領域２０と対向する側を外部に露出させた状態で現像ロール１１が配設されている。
【０００８】
図１に示すハウジング１０には、ハウジング内部を、現像ロール上に担持される現像剤が収容される現像剤収容部２１と、現像ロールとの間にこの現像剤収容部２１を挟んだ位置に主にトナーが収容されるトナー収容部２２とに仕切る仕切板１３、現像剤収容部内に配設され現像剤を撹拌する現像剤撹拌部材１２、トナー収容部内に配設されトナー収容部内のトナーを現像剤収容部に供給するためのアジテータ１５、および、現像ロールに対向して間隙を介して配置された現像剤の層厚を制御する層厚制御部材１４が備えられている。
【０００９】
仕切り板１３は、上端が現像ロール１１と層厚規制部材１４との双方に近接して現像ロール１１との間に第１開口４０および層厚規制部材１４との間に第２開口５０を形成すると共に下端がハウジング内壁１０ａに近接してこのハウジング内壁１０ａとの間に第３開口６０を形成しているほか、現像剤中のトナー濃度に応じて第１開口４０を通過する現像剤の量を規制すると共に第１開口４０を通過し層厚規制部材１４により堰き止められた余剰現像剤を第２開口５０を通過させて第３開口６０に導いている。
【００１０】
また、図１には、現像ロール１１との間に現像領域２０を形成する感光体ロール３０、現像ロール１１の内部にマグネット１１ａが配設されている様子が示されている。
【００１１】
以下、現像剤収容部２１にどのように適宜トナーを送り込むことで、現像剤収容部内のトナーの帯電量を調整しているかについて説明する。
【００１２】
第１の開口４０は、あらかじめ層厚制御部材１４と現像ロールの間隙よりも大きく設定されている。第１の開口４０を通過しようとして層厚制御部材１４と現像ロールの間隙を通過できる現像材と層厚制御部材１４に堰きとめられて通過できない現像剤があるが、現像剤中のトナー濃度が高い場合には、堰きとめられて通過できない現像剤が第２の開口５０からあふれ出ようとする圧力よりも、第２の開口５０付近の現像ロール磁極による磁気吸引力が勝って、現像剤は第２の開口５０からあふれ出ない。画像形成が行われる毎に現像剤収容部２１に収容されている現像剤のトナー濃度が低下すると、現像剤中の磁性キャリアの濃度は逆に上昇する。これにより、内部にマグネット１１ａが配設された現像ロール１１の現像剤を担持・搬送する力も上昇する。そうなると、現像剤中のトナー濃度が高い場合よりも、層厚規制部材１４により堰きとめられる現像剤の圧力が、第２の開口５０付近の現像剤を保持しようとする磁気吸引力よりも強くなり、現像剤が第２の開口５０を通って仕切り板１３上に流れ出す。つまり、現像剤中のトナー濃度が低い場合には、現像剤が開口５０を通って流れ出すために、現像剤収容部内には空きスペースが生まれることとなり第３開口６０を通じてトナー収容部側のトナーを現像剤収容部側に取り込めるようになる。トナー濃度が高い場合にはキャリア濃度が低く、現像材の磁化が低いために大きな搬送力が得られず、その結果、層厚規制部材１４により堰きとめられた現像剤の圧力が開口５０付近の現像剤に対する磁気吸引力よりも小さいために、開口５０を通って現像剤が流れ出さない。
【００１３】
この仕切り板１３により規制される現像剤の量の変化に応じて現像剤収容部内に形成される空きスペースへのトナーの送り出しは、トナー収容領域内に配設されたアジテータ１５が回転しながら主にトナーを第３開口５０に供給することによって行なわれている。
【特許文献１】特開平０７−３３３９１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
ところが、上記現像装置を用いる画像形成装置において、部分によって濃度差が極端に異なる所定の画像に基づく画像形成を繰り返すと、トナー収容部内に充分なトナー残量があるにもかかわらず濃度の高い部分の濃度が次第に低下してしまうという現象が見られた。
【００１５】
図２は、部分によって濃度差が極端に異なる画像を所定枚数プリントするごとに形成したパッチ画像の画像濃度の変化を表すグラフである。
【００１６】
図２には、画像濃度１００％の部分（図２ではＡで表される）と、画像濃度０％の２つの部分（図２ではＢ、Ｃで表される）との３つの部分からなる所定の画像を２０枚プリントする毎に、部分Ａ、Ｂ、Ｃそれぞれにおいて、同じ画像濃度となるように形成したパッチ画像の実際の画像濃度の変化が示されており、ここからは、濃度１００％の画像形成が行われている部分Ａのパッチ画像の画像濃度が、濃度０％の画像形成が行われている部分Ｂ、Ｃのパッチ画像の画像濃度と比べ、プリント枚数が１６０枚を超えるあたりから次第に低下していく様子が読みとれる。
【００１７】
本発明は、上記事情に鑑み、部分によって濃度差が極端に異なる所定の画像を繰り返し形成しても安定した画像濃度が得られる現像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】
【００１８】
上記目的を達成するための本発明の現像装置は、
静電潜像が形成される像担持体に近接して配備されトナーおよび磁性キャリアから成る現像剤を担持しながら回転してこの現像剤をこの像担持体に近接した現像領域に搬送することによりこの像担持体上に形成された静電潜像を現像する現像ロールと、この現像ロールの上記現像領域側を外部に露出させた状態にこの現像ロールを収容するハウジングとを備えた現像装置において、
上記現像ロールの、上記現像領域よりもこの現像ロール回転方向上流側に配備されこの現像ロールに担持された現像剤の層厚を規制する層厚規制部材と、
上記ハウジング内部の、上記層厚規制部材よりも上記現像ロール回転方向上流側に配備された、このハウジング内部を上記現像ロールに隣接した位置に形成され上記現像剤を収容する現像剤収容部と上記現像ロールとの間に上記現像剤収容部を挟んだ位置に形成され主にトナーを収容するトナー収容部とに仕切る仕切り部材であって、上端が上記現像ロールと上記層厚規制部材との双方に近接してこの現像ロールとの間に第１の開口およびこの層厚規制部材との間に第２の開口を形成すると共に下端が上記ハウジング内壁に近接してこのハウジング内壁との間に上記トナー収容部から上記現像剤収容部へのトナー供給用の第３の開口を形成し、トナー濃度が低い場合にこの第１の開口を通過し上記層厚規制部材により堰き止められた現像剤を上記第２の開口を通過させて上記第３の開口に導く仕切り部材と、
上記トナー収容部に配備されこのトナー収容部内のトナーを上記第３の開口から上記現像剤収容部に送り出すトナー送り出し部材と、
上記トナー収容部に配備されこのトナー収容部材のトナーを上記現像ロールの回転軸方向に移動させるトナー軸方向移動部材とを備えたことを特徴とする。
【００１９】
本発明の現像装置には、トナー収容部材のトナーを現像ロールの回転軸方向に移動させるトナー軸方向移動部材が備えられている。これにより、本発明の現像装置によれば、部分によって濃度差が極端に異なる所定の画像に基づく画像形成が繰り返し行なわれ、トナー収容部内の、現像ロールの回転軸方向においてトナー消費量が極端な領域が発生しても、トナー収容部内のトナーの、現像ロールの回転軸方向における偏在がトナー軸方向移動部材によって抑制されるため安定した画像濃度を得ることができる。
【００２０】
ここで、上記トナー送り出し部材と、上記トナー軸方向移動部材との双方を駆動する、このトナー送り出し部材とこのトナー軸方向移動部材とに共通の駆動源を備えたものであることが好ましい。
【００２１】
このようにすると、別々に駆動源を備えた場合と比べ、構造を簡単にすることができる。
【００２２】
また、上記トナー送り出し部材は、上記トナー軸方向移動部材を兼ねたものであってもよい。
【発明の効果】
【００２３】
本発明の現像装置によれば、部分によって濃度差が極端に異なる所定の画像に基づく画像形成を繰り返しても安定した画像濃度を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明の現像装置の実施形態について説明する。
【００２５】
図３は、本発明の現像装置の第１実施形態を示す図である。尚、図３に示すもので図１に示されるものと同じ種類のものには、図１において付されている符号と同じ符号が付されている。
【００２６】
図３に示す現像装置１００は、電子写真方式の画像形成装置であるカラープリンタの構成要素であり、現像ロールの近傍にトナーと磁性キャリアとからなる現像剤が収容された現像剤収容部、および、現像ロールとの間にこの現像剤収容部を挟んだ位置に、この現像剤収容部にトナー供給を行うトナ収容部とを備え、現像剤収容部に適宜トナーを送り込むことで現像剤収容部内のトナーの帯電量を調整するタイプの現像装置である。尚、図３に示されるもので図１に示されるものと同じ種類のものには、図１において付されている符号と同じ符号が付されている。また、図３における、現像剤収容部およびトナー収容部の図示は煩雑さを避けるため省略しているが、これらの範囲は、図１に示す範囲と同じ範囲である。
【００２７】
図３には、現像装置１００のハウジング１０が示されており、現像ロール１１が、このハウジング１０に、感光体ロール３０との間に形成された現像領域２０と対向する側を外部に露出させた状態で配設されている様子も示されている。この現像ロール１１の内部には、マグネット１１ａが配設されている。
【００２８】
また、ハウジング１０には、ハウジング内部を、現像ロール上に担持される現像剤が収容される現像剤収容部２１と、現像ロールとの間にこの現像剤収容部２１を挟んだ位置に主にトナーが収容されるトナー収容部２２とに仕切る仕切板１３、現像剤収容部内に配設され現像剤を撹拌する現像剤撹拌部材１２、トナー収容部内に配設されトナー収容部内のトナーを現像剤収容部に供給するためのアジテータ１５、および、現像ロール上に担持された現像剤の層厚を制御する層厚制御部材１４が備えられている。
【００２９】
仕切り板１３は、また、上端が現像ロール１１と層厚規制部材１４との双方に近接して現像ロール１１との間に第１開口４０および層厚規制部材１４との間に第２開口５０を形成しており、さらに、下端がハウジング内壁１０ａに近接してこのハウジング内壁１０ａとの間に第３開口６０を形成している。
【００３０】
この仕切り板１３は、トナー濃度が低い場合に第１開口４０を通過し層厚規制部材１４により堰き止められた余剰現像剤を第２開口５０を通過させて第３開口６０に導くためのものである。
【００３１】
また、図３には、現像ロール１１との間に現像領域２０を形成する感光体ロール３０、現像ロール１１の内部にマグネット１１ａが配設されている様子が示されている。
【００３２】
トナー収容部には、主にはトナーが収容されている他、上述したように第２開口５０から仕切り板１３によって第３開口６０に導かれた現像剤や、現像剤収容部における磁性キャリアの自然減を補うための磁性キャリアも少量収容される。
【００３３】
アジテータ１５は、トナー送り出し部材１５１ｂ、１５２ｂ、トナー収容部内のトナーを現像ロールの回転軸方向に移動させるトナー軸方向移動部材１５１ａ、１５２ａ、土台１５ｃ、および回転軸１５ｄとからなり、矢印Ｂ方向に回転することでトナーを第３開口６０に供給すると共に、回転軸１５ｄの軸方向にトナーを移動させる。
【００３４】
図４は、図３に示すアジテータの外観斜視図である。
【００３５】
図４に示すアジテータ１５は、矢印Ｂ方向に回転することで、トナーを第３開口６０に供給すると共に、トナー収容部内のトナーを回転軸１５ｄの軸方向に移動させる機能を有している。
【００３６】
図５は、図４に示すアジテータの上面図と側面図である。
【００３７】
図５（ａ）には、アジテータ１５を図４における上側から見た場合の図、図５（ｂ）には、アジテータ１５を図４における右側から見た場合の図が示されている。尚、トナー軸方向移動部材１５１ａ、１５２ａに斜線を付して図示しているのは、これらが土台１５ｃに傾斜した状態で取り付けられていることを表しているのみであり、この斜線に特段の意味付けは無い。
【００３８】
また、図５（ａ）には、アジテータ１５を矢印Ｂ方向に回転させるための、モータ１５３、モータの軸に取り付けられたピニオンギア１５３ａ、回転軸に取り付けられピニオンギア１５３ａと噛合する被駆動ギア１５３ｂも示されている。
【００３９】
以下、本実施形態である現像装置１００では、部分によって濃度差が極端に異なる所定の画像について繰り返される画像形成において、どのようにして安定した画像濃度を得ているかについて説明する。
【００４０】
この現像装置１００では、部分によって濃度差が極端に異なる所定の画像に基づく画像形成が繰り返され、画像濃度が極端に高い部分の現像に用いられる現像剤が収容されている、現像剤収容部内の一部領域のトナー濃度が低下しその領域の現像剤中の磁性キャリアの濃度が上昇すると、その部分の、現像ロール１１の現像剤を担持する力も上昇する。この場合には、現像材中のトナー濃度が高い場合よりも多量の現像剤が仕切板１３をすり抜けて層厚規制部材側に搬送されるため、現像剤収容部内のその一部領域には空きスペースが生まれることとなり第３開口５０を通じてトナー収容部側のトナーを現像剤収容部内のその一部領域には現像剤収容部内の他の領域と比べ多く取り込めるようになる。これにより、現像剤収容部全体としての、現像剤中のトナー濃度の適正化が図られるはずであるが、この状態が長く続くと、現像剤収容部内の上記一部領域へは次第にトナー濃度の低い現像剤が供給されるようになり、これが、トナー残量が十分にも関わらず画像濃度の低下がもたらされる原因である。これは、現像剤収容部内の上記一部領域へトナーを供給するトナー収容部内おいて、全体としてはトナー量は十分なものの、トナー収容部内の、その一部領域へトナーを供給している領域のトナー量が局部的に減ったためである。
【００４１】
そこで、現像装置１００では、上述したトナー軸方向移動部材１５１ａ、１５２ａによる、トナー収容部内のトナーの軸方向への移動が行なわれている。これにより、部分によって濃度差が極端に異なる所定の画像に基づく画像形成が繰り返され、現像剤収容部内のその一部領域へのトナー供給が繰り返し行なわれても、トナー収容部内の、その一部領域へトナーを供給している領域のトナー量が局部的に減少することが抑制される。したがって、現像装置１００によれば、部分によって濃度差が極端に異なる所定の画像を繰り返し形成しても安定した画像濃度が得ることができる。
【００４２】
次に、本発明の現像装置の第２実施形態について説明する。
【００４３】
図６は、本発明の現像装置の第２実施形態を示す図である。
【００４４】
図６に示す現像装置２００と、図３に示す第１実施形態である現像装置１００との相違点は、トナー収容部内に配設されたアジテータだけであるので、以下では、アジテータ１５０についてのみ説明し共通部分の図示は省略する。
【００４５】
現像装置２００のアジテータ１５０は、第１実施形態の現像装置１００のアジテータ１５がトナー送り出し部材１５１ｂ、１５２ｂ、トナー軸方向移動部材１５１ａ、１５２ａ、土台１５ｃ、および回転軸１５ｄとからなるのに対し、回転することでトナーを第３開口６０に送り出す機能とトナー収容部内のトナーを回転軸方向へ移動させる機能との双方を兼ね備えた兼用部材１５１、１５２、土台１５ｃ、および回転軸１５ｄとからなる。
【００４６】
図７は、図６に示すアジテータの上面図と側面図である。
【００４７】
図７（ａ）には、アジテータ１５０を図６における上側から見た場合、図７（ｂ）には、アジテータ１５０を図６における右側から見た場合が示されている。尚、兼用部材１５１、１５２に斜線を付して図示しているのは、これらが図７（ｂ）に示されるように波打った形状で土台１５ｃに取り付けられていることを表しているのみであり、この斜線に特段の意味付けは無い。尚、図７には、アジテータ１５０を矢印Ｂ方向に回転させるための、モータ１５３、モータの軸に取り付けられたピニオンギア１５３ａ、回転軸に取り付けられピニオンギア１５３ａと噛合する被駆動ギア１５３ｂも示されている。
【００４８】
本実施形態である現像装置２００では、部分によって濃度差が極端に異なる所定の画像に基づく画像形成が繰り返されても、トナー収容部内のトナーを開口６０に供給すると共に、回転軸１５ｄ方向に移動させる兼用部材１５１、１５２の働きにより、安定した画像濃度が得ることができる。
【００４９】
図８は、本発明の実施形態における、同一の画像を所定枚数プリントするごとに形成したパッチ画像の画像濃度の変化を表すグラフである。
【００５０】
図８には、第１実施形態である現像装置１００、第２実施形態である現像装置２００それぞれにおいて、濃度１００％の部分（図２ではＡで表される）と、画像濃度０％の２つの部分（図２ではＢ、Ｃで表される）との３つの部分からなる画像を２０枚プリントする毎に、同じ画像濃度となるように部分Ａ、Ｂ、Ｃそれぞれで形成したパッチ画像のうちの部分Ａについてだけを比較した様子が示されており、これらとの比較のために、従来の現像装置１におけるＡ部分の画像濃度変化（図２参照）も示されている。図８からも読みとれるように、第１実施形態である現像装置１００および第２実施形態である現像装置２００によれば、部分によって濃度差が極端に異なる所定の画像に基づく画像形成を繰り返しても安定した画像濃度を得ることができる。
【００５１】
尚、上述した実施形態では、トナー収容部内のトナーをトナー送り出し部材の回転軸の延びる方向に移動させるためのトナー軸方向移動部材の形状として、土台に板状のものを斜めに取り付けた例と、波打った板状のものを取り付けた例を挙げて説明したが、トナー収容部内のトナーをトナー送り出し部材の回転軸の延びる方向に移動させることができる形状のものであればこれに限るものではなく、また、上述した実施形態では、トナー送り出し部材とトナー軸方向移動部材とが共通の駆動源であるモータを有している場合を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限るものではなく、トナー送り出し部材とトナー軸方向移動部材との双方を供えているものであれば、モータが別個に存在するものであってもよく、また、駆動源がモータに限られるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】現像剤収容部にトナーを適宜供給してトナー帯電量を調整するタイプの現像装置の一例の概略構成図である。
【図２】部分によって濃度差が極端に異なる画像を所定枚数プリントするごとに形成したパッチ画像の画像濃度の変化を表すグラフである。
【図３】本発明の現像装置の第１実施形態を示す図である。
【図４】図３に示すアジテータの外観斜視図である。
【図５】図４に示すアジテータの上面図と側面図である。
【図６】本発明の現像装置の第２実施形態を示す図である。
【図７】図６に示すアジテータの上面図と側面図である。
【図８】本発明の実施形態における、同一の画像を所定枚数プリントするごとに形成したパッチ画像の画像濃度の変化を表すグラフである。
【符号の説明】
【００５３】
１、１００、２００  現像装置
１０  ハウジング
１１  現像ロール
１２  現像剤撹拌部材
１３  仕切板
１４  層厚制御部材
１５  アジテータ
１５１ａ、１５２ａ  トナー軸方向移動部材
１５１ｂ、１５２ｂ  トナー送り出し部材
１５３  モータ
１５３ａ  ピニオンギア
１５３ｂ  被駆動ギア
１５ｃ  土台
１５ｄ  回転軸
２０  現像領域
２１  現像剤収容部
２２  トナー収容部
３０  感光体ロール
４０  第１開口
５０  第２開口
６０  第３開口
【図１】
2005077491.tif 000003
【図２】
2005077491.tif 000004
【図３】
2005077491.tif 000005
【図４】
2005077491.tif 000006
【図５】
2005077491.tif 000007
【図６】
2005077491.tif 000008
【図７】
2005077491.tif 000009
【図８】
2005077491.tif 000010