(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に磁界発生手段を有し、トナーと磁性キャリアとを含む２成分現像剤を担持して搬送する現像剤担持体と、現像剤担持体に担持されて搬送される現像剤の量を規制する第一の規制部材と、
第一の規制部材により掻き落とされた現像剤を収容する現像剤収納部と、第一の規制部材よりも現像剤担持体上の現像剤の搬送方向上流側に配設された第二の規制部材と、
現像剤収容部に隣接し、現像剤担持体にトナーを供給するトナー収容部とを備え、
第二の規制部材は、現像剤担持体との間に、現像剤担持体上のトナー濃度が上昇して現像剤の層圧が増加した場合にこの増加分を規制する間隙を有し、現像剤収容部内に現像剤担持体に接触又は近接させて回転し、現像剤担持体上に担持された現像剤とトナーを現像剤担持体上から剥離させる剥離部材を設ける現像装置において、
第一の規制部材と現像剤担持体と剥離部材とに囲まれた領域に複数のリブを一定間隔を持って前記第一の規制部材から剥離部材へ突出させるように設ける
ことを特徴とした現像装置。
【請求項２】
前記リブは非磁性材料製である
ことを特徴とする請求項１記載の現像装置。
【請求項３】
前記リブの現像剤担持体と対向している面と、現像剤担持体との間隔は、前記第一の規制部材の前記現像剤の量を規制する端部と前記現像剤担持体との間隔と同じか、それよりも広い
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の現像装置。
【請求項４】
前記リブは現像剤担持体に近づくにつれて前記第一の規制部材からの突出量が減少する
ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の現像装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機、レーザービームプリンタ等の画像形成装置の現像工程に用いられる現像装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、トナー濃度（現像剤にしめるトナーの重量百分率）検知手段を必要とせず磁性トナーを用いてトナー濃度を制御する現像装置が知られている。これらの現像装置は現像剤の動きが活発な箇所とそうでない箇所、あるいは現像剤の多い箇所と少ない箇所においてトナーの取り込み量が異なり部分的にトナー濃度が不安定になって画像濃度ムラ(黒帯状濃度ムラ、波状濃度ムラ)が発生しやすい。そのために、トナー取り込み部のメカニズムを改良することによりトナー濃度の安定化を図り、より安定的で均一な画像濃度を実現する試みがなされている。
【０００３】
図４は、従来の一例である現像装置の構成を示す概略図である。
現像剤収納ケース４の下端部には現像剤担持体１に近接した第二の規制部材９を形成し現像剤のトナー濃度が適正範囲内にあるときはトナー補給路7に現像剤の滞留部１０を形成してトナーと現像剤が接しているところでは現像剤とトナーが混ざり合わないためトナーを取り込まない。トナーが消費されると現像剤の嵩が減少し現像剤滞留部１０が減少し第二の規制部材9の下側で現像剤の循環が起きる。この循環部１１にトナーが接するとトナーが循環している現像剤に取り込まれ嵩が増えると再び現像剤滞留部１０を形成してトナーの取り込みを中断する。このような動作を実現するために、現像剤担持体１の極配置・磁力、第二の規制部材９の位置、その手前側に形成する現像剤が循環するための空間の形状と位置、及びトナー補給路の相対位置関係等の適正化を図り濃度ムラの低減を実現している。しかし、現像剤担持体１上の現像剤は現像剤担持体１から剥離することなくそのまわりを連れ廻っており現像剤循環部１１を形成する現像剤との入れ替わりがほとんど無いため現像剤中のキャリアに対するストレスが非常に大きくなり帯電量が低下する等の不具合が生じ、現像剤としての寿命が短くなるという問題点があった。
そこで、現像装置では現像剤収納ケース４内の現像剤担持体１近傍に回転する現像剤剥離部材１３を設けることにより現像剤を現像剤担持体１から意図的に剥離させ現像剤循環部１１中の現像剤との入れ替えを行わせることにより上記不具合を解消する工夫がなされている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前述した従来技術においては、現像剤剥離部材を設けることにより現像剤担持体上の現像剤と現像剤循環部の現像剤とを入れ替わらせ現像剤中のキャリアの劣化を抑制するが、第一の規制部材と現像剤担持体と現像剤剥離部材とで囲まれた領域に磁気力により拘束されないフリーな現像剤が存在することになり、プリンターやコピー機を設置する際に軸方向でユニットに高低差があると現像剤が高い側から低い側へと徐々に移動し、軸方向で現像剤の量に差ができるため軸方向でトナーの取り込み性に差が生じ、結果として画像濃度に左右偏差ができるという問題点がある。
【０００５】
また、第一の規制部材と現像剤担持体と現像剤剥離部材とで囲まれた領域において現像剤が混ざり合うことにより現像剤の凝集体が形成される場合があるが、それらが第一の規制部材と現像剤担持体との間隙に挟まるとその部分の現像剤が第一の規制部材と現像剤担持体との間を通過できず、像担持体との対向面の画像形成領域において適正な現像剤量が得られないため白抜けなどの不良画像が発生するという問題点がある。
【０００６】
そこで、本発明は、現像剤収容室内の第一の規制部材と現像剤担持体と現像剤剥離部材とに囲まれた領域にあるフリーな現像剤に着目し、リブを設けることにより軸方向の移動を抑制して軸方向のトナー濃度偏差を小さくする現像装置を提供することを目的とする。
また、リブを磁性材料製とした場合に現像剤担持体とリブとの間に形成される現像剤のブリッジにより第一の規制部材を通過する現像剤の量が減少し画像形成領域において適正な現像剤量が得られないことによる不良画像の発生を防止する現像装置を提供することを目的とする。さらに、リブにより現像剤担持体上の現像剤が剥離され画像にリブ跡が発生するのを防止する現像装置を提供することを目的とする。さらに、第一の規制部材と現像剤担持体と現像剤剥離部材とにより囲まれた領域で現像剤が混ざり合うことにより形成される現像剤の凝集体を崩し、凝集体が第一の規制部材と現像剤担持体との間隙に挟まることにより発生する白抜けなどの不良画像が発生するのを防止する現像装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、内部に磁界発生手段を有し、トナーと磁性キャリアとを含む２成分現像剤を担持して搬送する現像剤担持体と、現像剤担持体に担持されて搬送される現像剤の量を規制する第一の規制部材と、第一の規制部材により掻き落とされた現像剤を収容する現像剤収納部と、第一の規制部材よりも現像剤担持体上の現像剤の搬送方向上流側に配設された第二の規制部材と、現像剤収容部に隣接し、現像剤担持体にトナーを供給するトナー収容部とを備え、第二の規制部材は、現像剤担持体との間に、現像剤担持体上のトナー濃度が上昇して現像剤の層圧が増加した場合にこの増加分を規制する間隙を有し、現像剤収容部内に現像剤担持体に接触又は近接させて回転し、現像剤担持体上に担持された現像剤とトナーを現像剤担持体上から剥離させる剥離部材を設ける現像装置において、第一の規制部材と現像剤担持体と剥離部材とに囲まれた領域に複数のリブを一定間隔を持って前記第一の規制部材から剥離部材へ突出させるように設ける現像装置とする。請求項２に記載の発明は、前記リブは非磁性材料製である請求項１記載の現像装置とする。請求項３に記載の発明は、前記リブの現像剤担持体と対向している面と、現像剤担持体との間隔は、前記第一の規制部材の前記現像剤の量を規制する端部と前記現像剤担持体との間隔と同じか、それよりも広い請求項１又は２に記載の現像装置とする。請求項４に記載の発明は、前記リブは現像剤担持体に近づくにつれて前記第一の規制部材からの突出量が減少する請求項１ないし３のいずれかに記載の現像装置とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施形態である現像装置の構成を示す概略図である。
現像剤担持体１の内部には磁界発生手段が固定され、その周りを現像剤担持体１が回転可能に支持され現像剤の層厚を規制する第一の規制部材２と第一の規制部材２により阻止された現像剤を収納する現像剤収納部３を形成する現像剤収納ケース４が規制部材２の上流（現像スリーブ回転方向）に配置される。現像剤収納ケース４に隣接してトナー５を収納するトナーホッパー６を配置しトナーホッパ６と現像剤収納部３はトナー補給路７によって連絡している。トナーホッパー６内にはトナー５を攪拌しながら補給路に向けて送り込む補給攪拌部材８を設ける。現像剤収納ケース４の下端部には現像剤担持体１に近接した第二の規制部材９を形成し現像剤のトナー濃度（現像剤にしめるトナーの重量百分率）が適正範囲内にあるときはトナー補給路７に現像剤の滞留部１０を形成してトナー５と現像剤が接しているところでは現像剤とトナー５が混ざり合わないためトナー５を取り込まない。トナー５が消費されると現像剤の嵩が減少するに伴い現像剤滞留部１０が減少し第二の規制部材９の下側で現像剤の循環が起きる。この循環部１１にトナー５が接するとトナー５が循環している現像剤に取り込まれ嵩が増えると再び現像剤滞留部１０を形成してトナー５の取り込みを中断する。
また、現像剤担持体１に担持搬送されている現像剤を現像剤担持体１に近接して設置した現像剤剥離部材１３により剥離し、矢印Ａで示す軌跡で流れを作ることにより現像剤循環部１１内の現像剤との混合、入れ替えを効率よく行なう。そのため、現像剤担持体１に連れ廻っている現像剤中のキャリアのみが劣化することなく、現像剤本来の寿命まで帯電能力を保持することができる。
【０００９】
上記のような動作を実現する条件の一例を以下にのべる。
現像剤担持体１の内部には交互に磁極を配置し像担持体１２に対向する磁極をＰ１極とし反時計回りにＰ２、Ｐ３を配置し現像剤収納部３に対向する位置にＰ４極を配置する。現像剤の循環部１１がトナー５を取り込み所定濃度に達するとトナー５と現像剤の接触部に現像剤の滞留部１０を出現させるためにはＰ３極及びＰ４極の配置と磁力、第二の規制部材９の位置、その手前側に形成する現像剤が循環するための空間の形状と位置、及びトナー補給路７の相対位置関係の適正化を図る必要がある。図２は、図１に記載の現像装置の機械の設定条件を示す図である。実験結果に基づいてそれらの条件を、図２を用いて示す。
【００１０】
＜機械の設定条件＞
Ｐ３極：θ1＝１２７°
現像剤担持体面法線方向の最大磁束密度：５３ｍＴ
Ｐ４極：θ2＝３５°
現像剤担持体面法線方向の最大磁束密度：５６ｍＴ
第二の規制部材角度：θ3＝１４°
第二の規制部材の現像剤担持体との対向面が鉛直方向となす角度：θ４＝２４°
第一の規制部材と現像剤剥離部材のなす角度：θ５＝３９°
第二の規制部材下流側端部と現像剤担持体表面の間隔：ａ＝０．６（ｍｍ）
トナー補給路開口幅：ｂ＝５．５（ｍｍ）
現像剤担持体径：ｃ＝φ１６（ｍｍ）
現像剤剥離部材と現像剤担持体表面の間隔：ｄ＝０．３（ｍｍ）
（現像剤）
キャリア：
材質：マグネタイト又は鉄
平均粒径：４０〜５０μｍ
トナー：
磁性体（マグネタイト）量：１５〜４０ｗｔ％
平均粒径：７．５μｍ
シリカ量：０．５〜１．０ｗｔ％
トナーのキャリアに対する被覆率：５０〜１２０％
トナー濃度：  約１０wt％
トナー帯電量Ｑ／Ｍ：１０〜３０μｃ／ｇ
以上の条件設定にての動作が可能であり現像剤のトナー濃度を安定させることができる。
これらの条件は組み合わせにより別の条件でも動作を再現することもでき上記の条件はその一例である。
【００１１】
本発明は、複写機、レーザービームプリンタ等の画像形成装置の現像部に用いられる現像装置に関するものであるが、それらは現像装置の軸方向に高低差のある環境で使用されることも考慮しなければならない。軸方向に高低差のある環境で使用した場合、第一の規制部材２と現像剤担持体１と現像剤剥離部材１３とによって囲まれた領域に存在する磁気力により拘束されないフリーな現像剤が相対的に低い側へと移動し、結果として現像剤循環部１１の軸方向の現像剤量偏差を助長するためトナー５の取り込みが軸方向で均一に行われず、軸方向のトナー濃度偏差となって現れる。そこで、図１に示すように、第一の規制部材２と現像剤担持体１と現像剤剥離部材１３とで囲まれた部分にリブ１４(図１中の斜線部)を一定間隔で設ける。そのため、現像装置を軸方向で高低差を付けて使用したとしても二つのリブ１４に挟まれた区間での高低差はごく小さいため高い側と低い側の現像剤量にさほどの差が付かない。そのため、二つのリブ１４に挟まれた区間ではトナー濃度の偏差が生じることなく現像装置の軸方向に高低差のある環境で使用しても常に画像濃度偏差の無い良好な画像をプリントすることができる。
【００１２】
リブ１４は、非磁性材料製であるためリブ１４と現像剤担持体１、もしくはリブ１４と現像剤剥離部材１３との間に現像剤のブリッジを形成することが無く現像剤の循環を妨げる、あるいは現像剤が規制部材２を通過することを妨げる。
また、リブ１４と現像剤担持体１との間隔は第一の規制部材２と現像剤担持体１との間隔と同じかそれよりも大きく設定されているため、第一の規制部材２を通過した後の現像剤担持体１上の現像剤量は軸方向で均一となり画像上にリブ跡が現れるなど不良画像の発生を防止できる。ここで、リブの間隔やリブと現像剤担持体１との間隔は、現像剤担持体１の磁気力や現像剤の種類等に対応して適正な値に設定する。
【００１３】
また、第一の規制部材２と現像剤担持体１と現像剤剥離部材１３とで囲まれた領域では現像剤剥離部材１３により搬送されてきた現像剤と第一の規制部材２で規制され規制部材２に沿ってせり上がってきた現像剤とが混ざり合うため現像剤の凝集体が形成されることがある。それらの凝集体が、規制部材２と現像剤担持体１との間隙に挟まるとその部分の現像剤担持体１に担持搬送されている現像剤が規制部材２を通過することができず、像担持体１２との対向面である画像形成領域において適正な現像剤量が確保できないことになり白抜け等の不良画像が発生する。そこで、リブ１４間に櫛歯状の現像剤拡散部材１５を配することにより、現像剤１の凝集体が形成されるのを防ぐと同時に、前述した領域以外の場所で形成された凝集体に対してもそれらを崩して白抜け等の不良画像の発生を防止する。  図３は、現像剤拡散部材の形状を示す概略図である。
現像剤拡散部材１５は櫛歯形状に限らず、糸状のものや、メッシュ状のものを適宜選択することができる。
【００１４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の現像装置では、二つのリブに挟まれた区間ではトナー濃度の偏差が生じることなく現像装置の軸方向に高低差のある環境で使用しても常に画像濃度偏差の無い良好な画像をプリントすることができる。本発明の現像装置では、リブを非磁性材料製にすることで、リブ１４と現像剤剥離部材との間で、現像剤の循環を妨げたり、あるいは現像剤が規制部材を通過を妨げるに現像剤のブリッジを形成することが無く、常に画像濃度偏差の無い良好な画像をプリントすることができる。本発明の現像装置では、第一の規制部材を通過した後の現像剤担持体上の現像剤量は軸方向で均一となり画像上にリブ跡が現れるなど不良画像の発生を防止できる。本発明の現像装置では、リブにそのような形状を付与されていない現像装置に比べ現像剤担持体上の現像剤を剥離する量が低く、リブ跡が画像に現れるのを防止することができる。本発明の現像装置では、現像剤の凝集体が形成されるのを防ぐと同時に、前述した領域以外の場所で形成された凝集体を崩して、白抜け等の不良画像の発生を防止する。
以上
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態である現像装置の構成を示す概略図である。
【図２】図１に記載の現像装置の機械の設定条件を示す図である。
【図３】現像剤拡散部材の形状を示す概略図である。
【図４】従来技術の一例である現像装置の構成を示す概略図である。
【符号の説明】
１  現像剤担持体
２  第一の規制部材
３  現像剤収納部
４  現像剤収納ケース
５  トナー
６  トナーホッパー
７  トナー補給路
８  補給撹拌部材
９  第二の規制部材
１０  現像剤滞留部
１１  循環部
１２  像担持体
１３  現像剤剥離部材
１４  リブ
１５  拡散部材
Ａ  現像剤の流れ
Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４  磁極
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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