(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
現像剤を担持する現像剤担持体と、前記現像剤担持体に圧接し、前記現像剤担持体上に担持される現像剤の量を規制する規制部材と、前記現像剤担持体に供給する現像剤を収容する現像剤収容槽とを有する非磁性一成分現像に用いる現像装置において、
前記規制部材と対面する位置に設けられるとともに、前記現像剤担持体への現像剤の供給を規制する仕切り部材を有し、
前記規制部材と前記仕切り部材との間の空間が、現像剤が前記規制部材により規制を受ける位置の上方にあるとともに、前記現像剤収容槽内の現像剤の循環経路に含まれ、
前記空間内を現像剤が下方から上方に向けて移動し、前記仕切り部材の上を越えて前記現像剤収容槽へ循環することを特徴とする現像装置。
【請求項２】
請求項１に記載する現像装置において、
前記現像剤収容槽内の現像剤を前記現像剤担持体に供給する現像剤供給部材を有することを特徴とする現像装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載する現像装置において、
前記仕切り部材は前記現像剤担持体に接触することを特徴とする現像装置。
【請求項４】
請求項２に記載する現像装置において、
前記仕切り部材は前記現像剤供給部材に接触することを特徴とする現像装置。
【請求項５】
請求項１から請求項４までのいずれか１つに記載する現像装置において、
前記規制部材と前記仕切り部材との間の空間内の現像剤の量に関する情報を取得する検出手段を有することを特徴とする現像装置。
【請求項６】
請求項１から請求項５までのいずれか１つに記載する現像装置において、
前記仕切り部材の高さを調整する調整手段を有することを特徴とする現像装置。
【請求項７】
請求項１から請求項５までのいずれか１つに記載する現像装置において、
前記規制部材と前記仕切り部材との間の空間における下方開口面積（Ｆ１）と上方開口面積（Ｆ２）との面積比（Ｆ２／Ｆ１）が、０．８以上３．０以下の範囲内にあることを特徴とする現像装置。
【請求項８】
現像剤収容槽内の現像剤を、現像剤担持体を介して像担持体に付与する非磁性一成分現像剤を用いた現像方法において、
前記現像剤収容槽内の現像剤を、仕切り部材で規制しつつ、現像剤供給部材の回転により前記現像剤担持体に供給し、
前記現像剤担持体に担持される現像剤の量を、前記現像剤担持体に圧接して設けられた規制部材により規制し、
前記現像剤供給部材により前記現像剤担持体へ供給された現像剤であって前記現像剤担持体に担持されない余剰分を、前記規制部材により現像剤が規制を受ける位置の上方にある前記仕切り部材と前記規制部材との間の空間を下方から上方へ向けて移動させ、前記現像剤収容槽へと循環させることを特徴とする現像方法。
【請求項９】
像担持体上のトナー像を被記録体に転写して画像を形成する画像形成装置において、
請求項１から請求項７までに記載するいずれか１つの現像装置を有することを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真方式の複写機やプリンタ等に用いられる現像装置および現像方法並びに画像形成装置に関する。さらに詳細には、現像剤担持体への現像剤供給部の現像剤と現像剤収容槽内の現像剤との循環性を確保しつつ、十分な現像剤粉圧を得ることができる現像装置および現像方法に関するものである。また、かかる現像装置を用いることにより、画像欠陥のない良好な画像を提供することができる画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より電子写真方式の複写機やプリンタ等に用いられる現像装置として、キャリアを含まない非磁性一成分の現像剤を用い、これを現像剤担持体上に供給し、現像前に現像剤担持体上に薄層形成するものが知られている。
【０００３】
このような現像装置の一例として、図１２に示すようなものがある。この現像装置１００は、回転可能に設置された現像スリーブ１０３より上方に、現像剤を収容するトナーホッパ１０６が配置される形式のものであり、現像スリーブ１０３に現像剤であるトナーを供給する供給ローラ１０４と、トナーホッパ１０６内のトナーを攪拌する攪拌部材１０７とを有するものである。そして、現像スリーブ１０３の外周には、規制ブレード１０２が圧接されている。規制ブレード１０２は、現像スリーブ１０３上に形成されるトナー薄層の厚さを一定にするとともに、トナーを負極性に帯電させるためのものである。そして、感光体ドラム９０上に形成された静電潜像を、現像スリーブ１０３上に薄層形成されたトナーにより現像するようにしている。
【０００４】
また図１３に示すように、現像スリーブ２０３よりもトナーホッパ２０６が下方に配置される形式の現像装置２００もある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前者の現像装置１００では、現像スリーブ１０３へ供給される部分のトナーとトナーホッパ１０６のトナーとの循環性がないという問題があった。すなわち、トナーホッパ１０６が現像スリーブ１０３よりも上方に配置されているため、現像スリーブ１０３へ供給される部分ではトナーが覆い被さるような状態となってしまう。こうなると、覆い被さったトナーの自重により現像スリーブ１０３近傍でトナーの動きが拘束されてしまい、供給ローラ１０４付近（図１２における領域Ａ）のみにしかトナーの循環が起こらない。このため、同じトナー粒子が繰り返し規制ブレード１０２の規制によるストレスを受けてトナー粒子が割れたり、割れた微粉トナーが現像スリーブ１０３に融着したり、あるいは規制ブレード１０２の固着が発生したりして、画像品質が低下するという問題があった。
【０００６】
一方、後者の現像装置２００ではこのような問題はない。トナーホッパ２０６が現像スリーブ２０３よりも下方に配置されているため、トナーホッパ２０６内のトナーを汲み上げて、現像スリーブ２０３に供給するようになっているからである。すなわち、供給ローラ２０４により現像スリーブ２０３へ供給されたトナーは、規制ブレード２０２で規制されて現像スリーブ２０３上に担持され、また現像スリーブ２０３上に担持されなかったトナーは、トナーホッパ２０６に戻り、トナーホッパ２０６内のトナーと十分に混合され拡散されるのである。しかし、現像スリーブ２０３への現像剤供給部には少量のトナーしか溜めることができないので、トナーの自重による現像スリーブ２０３へのトナー粉圧が小さくなるという問題がある。トナー粉圧が小さいと規制ブレード２０２におけるトナーの取り込み能力が低くなるため、大面積で高濃度の画像等において追従不良等を起こしてしまうという問題があった。
【０００７】
このため、これらの現像装置を用いる画像形成装置においては、画像品質の低下を招き良好な画像を得ることができなかった。
【０００８】
そこで、本発明は上記した問題点を解決するためになされたものであり、現像剤担持体への現像剤供給部の現像剤と現像剤収容槽内の現像剤との循環性を確保しつつ、十分な現像剤粉圧を得ることができる現像装置および現像方法を提供することを課題とする。また、画像品質が低下せず常に良好な画像を得ることができる画像形成装置を提供することを課題とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記問題点を解決するために請求項１の発明によれば、現像剤を担持する現像剤担持体と、前記現像剤担持体に圧接し、前記現像剤担持体上に担持される現像剤の量を規制する規制部材と、前記現像剤担持体に供給する現像剤を収容する現像剤収容槽とを有する非磁性一成分現像に用いる現像装置において、前記規制部材と対面する位置に設けられるとともに、前記現像剤担持体への現像剤の供給を規制する仕切り部材を有し、前記規制部材と前記仕切り部材との間の空間が、現像剤が前記規制部材により規制を受ける位置の上方にあるとともに、前記現像剤収容槽内の現像剤の循環経路に含まれ、前記空間内を現像剤が下方から上方に向けて移動し、前記仕切り部材の上を越えて前記現像剤収容槽へ循環することを特徴とする。
【００１０】
請求項１の発明では、現像剤収容槽内の非磁性一成分現像剤が、現像剤担持体に圧接される規制部材と対面する位置に設けられた仕切り部材により規制されてから現像剤担持体に供給される。これにより、現像剤担持体には常に一定量の現像剤が供給されることになる。ここで、「規制部材に対面する位置」とは、仕切り部材が規制部材および現像剤収容層の側壁により一定の空間を形成することができる位置を意味する。また規制部材と前記仕切り部材との間の空間が、現像剤が前記規制部材により規制を受ける位置の上方にあり、現像剤は、その空間の下方から供給される。その後、前記空間内の現像剤は、新たに供給されてくる現像剤により上方に押し上げられ、最終的には前記空間の上方から溢れ出して、仕切り部材の上を越えて現像剤収容槽内に戻される。このようにして、現像剤担持体への現像剤供給部の現像剤は循環させられるのである。そして、この現像剤の循環において、規制部材により取り込まれた現像剤が均一に現像剤担持体に担持される。規制部材により現像剤が取り込まれる際には、前記空間に適量な現像剤が存在するため、現像剤担持体に対して十分な現像剤圧力を与えることができる。
【００１１】
請求項２の発明によれば、請求項１に記載する現像装置において、前記現像剤収容槽内の現像剤を前記現像剤担持体に供給する現像剤供給部材を有することを特徴とする。
【００１２】
請求項２の発明では、まず現像剤供給部材により、現像剤収容槽内の現像剤が仕切り部材へと安定して供給される。そして、現像剤は仕切り部材により一定量とされ、規制部材と仕切り部材とにより形成された空間の下方から現像剤担持体に供給される。その後、前記空間内の現像剤は、安定して新たに供給されてくる現像剤により上方に押し上げられ、前記空間の上方から溢れ出して現像剤収容槽内に戻される。このように現像剤供給部材により、現像剤を前記空間内に安定して供給することにより、現像剤担持体への現像剤供給部において非常に良好な現像剤の循環が形成される。そして、この良好な現像剤の循環において、現像剤担持体に現像剤が供給される。この現像剤の供給の際には、前記空間に適量な現像剤が存在するため、現像剤担持体に対して十分な現像剤圧力を与えることができる。なお、現像剤供給部材と仕切り部材との隙間は１ｍｍ以下であることが望ましい。この隙間が大きいと現像剤が逆流してしまうため、規制部材と仕切り部材とにより形成された空間における下方から上方への現像剤の流れを形成できず、また前記空間に適量の現像剤を溜めることができないからである。
【００１３】
請求項３の発明によれば、請求項１または請求項２に記載する現像装置において、前記仕切り部材は前記現像剤担持体に接触することを特徴とする。
【００１４】
また請求項４の発明によれば、請求項２に記載する現像装置において、前記仕切り部材は前記現像剤供給部材に接触することを特徴とする。
【００１５】
このように仕切り部材を、現像剤担持体あるいは現像剤供給部材に接触させることにより現像剤収容槽から供給された現像剤の逆流を確実に防ぐことが可能となる。ここで、仕切り部材の現像剤担持体あるいは現像剤供給部材に対する圧接力が問題となるが、この圧接力は規制部材の現像剤担持体に対する圧接力よりも小さくすればよい。現像剤担持体上に担持されている現像剤がすべて消費された場合に、その消費量以上の現像剤を供給する必要があるからである。
【００１６】
請求項５の発明によれば、請求項１から請求項４までのいずれか１つに記載する現像装置において、前記規制部材と前記仕切り部材との間の空間内の現像剤の量に関する情報を取得する検出手段を有することを特徴とする。
【００１７】
請求項５の発明では、検出手段により規制部材と仕切り部材との間の空間内の現像剤の量に関する情報が検出されている。通常時は前記空間内には現像剤収容槽から現像剤が常に供給されてくるから、前記空間に溜まる現像剤の量は一定である。しかし、現像剤収容槽内の現像剤がなくなると、前記空間への現像剤の供給が途絶える。そうすると、前記空間内の現像剤は消費されるのみとなり、現像剤の量が徐々に減少していく。すなわち、この現像剤の減少を検出手段によって検出することにより、現像剤がなくなったことを検知することができる。なお、検出手段としては、前記空間内における現像剤上面の変位を検出する変位検出センサ等を用いればよい。
【００１８】
請求項６の発明によれば、請求項１から請求項５までのいずれか１つに記載する現像装置において、前記仕切り部材の高さを調整する調節手段を有することを特徴とする。
【００１９】
請求項６の発明では、調節手段により現像装置の使用状況に応じて仕切り部材の高さを変化させることができるようにしている。規制部材と仕切り部材との間の空間において、常に現像剤の流れが形成されている状態にするためである。すなわち、前記空間において下方から上方へ現像剤が流れる限界高さは、現像剤の流速や流動性によって変化する。そして、現像剤の流速は印字速度によって変化し、現像剤の流動性は使用耐久による現像剤の変化や湿度等の環境変化による静電力や液架橋力の変動により変化する。従って、これらの変動も考慮して仕切り部材の高さを最適に設定する必要があり、さらにこれらの変動に対応して仕切り部材の高さを調節することができればなお望ましいのである。具体的には、印字速度に対応するために初期状態で仕切り部材の高さを所定高さに設定し、流動性に対応するためにカム等を用いて印字枚数と湿度の情報に応じて仕切り部材の高さを変化させればよい。また、仕切り部材の高さに関しては、あらかじめ最適値をテーブル等として制御系に組み込んでおけばよい。
【００２０】
請求項７の発明によれば、請求項１から請求項５までのいずれか１つに記載する現像装置において、前記規制部材と前記仕切り部材との間の空間における下方開口面積（Ｆ１）と上方開口面積（Ｆ２）との面積比（Ｆ２／Ｆ１）が、０．８以上３．０以下の範囲内にあることを特徴とする。
【００２１】
規制部材と前記仕切り部材との間の空間内の現像剤の流動性を確保するためには、下方開口面積（Ｆ１）と、上方開口面積（Ｆ２）とが一定の範囲内にあることが必要である。すなわち、下方開口面積（Ｆ１）が上方開口面積（Ｆ２）よりも大き過ぎると、現像剤の流動性は悪化し、また逆流するおそれがある。一方、下方開口面積（Ｆ１）が上方開口面積（Ｆ２）よりも小さ過ぎると、上方開口部での現像剤の流速が遅くなるために流動性が悪化する。そこで、請求項７の発明では、その面積比（Ｆ２／Ｆ１）が０．８以上３．０以下の範囲内になるようにしている。これにより、前記空間内において確実に現像剤の流動性が確保されるため、良好な現像剤の循環が得られる。
【００２２】
請求項８の発明によれば、上記問題点を解決するために、現像剤収容槽内の現像剤を、現像剤担持体を介して像担持体に付与する非磁性一成分現像剤を用いた現像方法において、前記現像剤収容槽内の現像剤を、仕切り部材で規制しつつ、現像剤供給部材の回転により前記現像剤担持体に供給し、前記現像剤担持体に担持される現像剤の量を、前記現像剤担持体に圧接して設けられた規制部材により規制し、前記現像剤供給部材により前記現像剤担持体へ供給された現像剤であって前記現像剤担持体に担持されない余剰分を、前記規制部材により現像剤が規制を受ける位置の上方にある前記仕切り部材と前記規制部材との間の空間を下方から上方へ向けて移動させ、前記現像剤収容槽へと循環させることを特徴とする。
【００２３】
請求項８の発明では、現像剤収容槽内の非磁性一成分現像剤が、まず現像剤供給部材の回転により、現像剤担持体に圧接して設けられた規制部材と規制部材により現像剤が規制を受ける位置の上方にある仕切り部材とにより形成された空間へ供給される。次いで、前記空間に供給された現像剤は、規制部材により規制されるとともに帯電させられて現像剤担持体上に担持される。このとき、前記空間に適量な現像剤が存在するため、現像剤担持体に対して十分な現像剤粉圧が与えられているので、現像剤担持体に担持される現像剤は均一な薄層状態となっている。一方、規制部材により規制を受けた現像剤や現像後に現像剤担持体上から剥離させられた現像剤は、前記空間に新たに供給されてくる現像剤によって上方に押し上げられ、前記空間の上方から下方へ移動させられて現像剤収容槽内に戻される。すなわち、現像剤担持体の近傍において、現像剤の循環性を確保しつつ、十分な現像剤圧力が得られる現像方法が実現されている。
【００２４】
請求項９の発明によれば、上記問題点を解決するために、像担持体上のトナー像を被記録体に転写して画像を形成する画像形成装置において、請求項１から請求項７までに記載するいずれか１つの現像装置を有することを特徴とする。
【００２５】
この画像形成装置では本発明の現像装置を有しているから、現像剤担持体への現像剤供給部の現像剤と現像剤収容槽内の現像剤との循環性を確保しつつ、十分な現像剤粉圧を得ることができるので、現像時において現像剤担持体上には常に新しい現像剤薄層が形成される。そして、この現像剤薄層により像担持体上にトナー像が形成され、そのトナー像が被記録体に転写されて画像が形成されるから、画像品質の低下を招くことなく常に良好な画像を得ることができる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の現像装置を具体化した実施の形態について図面に基づいて詳細に説明する。本実施の形態は、電子写真方式の画像形成装置における、非磁性一成分の現像剤を使用する現像装置である。
【００２７】
まず、第１の実施の形態について説明する。本実施の形態に係る現像装置１は、図１に示すように、現像剤であるトナーを担持する現像スリーブ３と、現像スリーブ３にトナーを供給する供給ローラ４と、供給ローラ４および現像スリーブ３に供給されるトナーを収容するトナーホッパ６と、トナーホッパ６内のトナーを攪拌するとともにトナーを供給ローラ４へ供給する攪拌部材７等とを有するものである。現像スリーブ３は、ナイロン系の素材で形成され、１０6 〜１０8 Ω／□程度の抵抗値を持った円筒体（フレキシブルスリーブ）であり、トナーホッパ６からその一部を突出させた状態で回転可能に設置されている。
【００２８】
また現像スリーブ３の下方には、除電部材８が圧接されている。そして、除電部材８に除電用の電圧、すなわちトナーの帯電極性とは逆の極性の電圧を印加することにより、現像後に現像スリーブ３上に残留しているトナーの除電を行うようになっている。さらに、現像スリーブ３の供給ローラ４と対向する位置に、上部が固定され、その先端が所定角度に折り曲げられた規制ブレード２が圧接されている。この規制ブレード２は、現像スリーブ３に担持されるトナーの量を均一にするとともに、トナーを負極性に摩擦帯電させるためのものである。
【００２９】
一方、供給ローラ４の上方には、その下端部が供給ローラ４に接触するとともに規制ブレード２に対面するようにして仕切り部材５が設置され、仕切り部材５の下部から一定量の現像剤が供給ローラ４から現像スリーブ３へ供給されるようになっている。この仕切り部材５を設けることにより、規制ブレード２との間に空間９が形成され、この空間９内に一定量のトナーが溜まるようになっている。
【００３０】
ここで、仕切り部材５の供給ローラ４に対する圧接力について図２を用いて説明する。図２は仕切り部材５のトナーの通過性を示すもので、仕切り部材５の圧接力に対するトナーの通過量を表したものである。なお、通過量は供給ローラ４に付着したトナーの付着量で表し、供給ローラ４上の単位面積当たりの重量を測定したものである。
【００３１】
図２に示すように、圧接力が大きくなるにつれて供給ローラ４上のトナーの付着量が減少する、言い換えればトナーが通過しにくくなる。よって、現像スリーブ３へのトナーの供給量も減少する。一方、現像スリーブ３上に担持されるトナーの量は規制ブレード２の圧接力によって定まる。ここで、現像スリーブ３上のトナーがすべて消費された場合を考えると、消費量と同量以上のトナーを供給する必要がある。すなわち、規制ブレード２により取り込まれるトナーの量より供給ローラ４から現像スリーブ３へ供給されるトナーの量を多くする必要がある。従って、仕切り部材５の圧接力は規制ブレード２の圧接力よりも小さく設定しなければならないことになる。本実施の形態では、規制ブレード２の圧接力は５ｇｆ／ｍｍに設定されており、そのときの現像スリーブ３上のトナーの付着量は、５×１０-4ｇ／ｃｍ2 である。また、仕切り部材５の圧接力が５ｇｆ／ｍｍのとき、図２より供給ローラ４上のトナーの付着量も５×１０-4ｇ／ｃｍ2 となっている。すなわち、本実施の形態においては、仕切り部材５の供給ローラ４に対する圧接力は、５ｇｆ／ｍｍ以下に設定すればよいことになる。
【００３２】
また、仕切り部材５と規制ブレード２とにより形成される流路の条件によるトナーの流動性について図３および表１を用いて説明する。図３は空間９における入口断面積（Ｆ１）と出口断面積（Ｆ２）、および仕切り部材５の高さｈを説明するための図である。そして表１は、図３に示す流路の入口断面積（Ｆ１）と出口断面積（Ｆ２）との面積比（Ｆ２／Ｆ１）に対するトナーの流動状態を調べたものである。ここで、出口断面積（Ｆ２）が入口断面積（Ｆ１）よりもかなり小さい場合には、トナーの流動性が悪化するのが明らかである。一方、出口断面積（Ｆ２）が入口断面積（Ｆ１）よりも大きい場合には、トナーの流れを非圧縮性流体の連続体モデルと考えれば、入口の断面積と流速の積と、出口の断面積と流速の積とが等しいから、出口断面積（Ｆ２）が大きくなるにつれて、出口での流速は遅くなっていくことになる。すなわち、やはりトナーの流動性が悪化するのである。そして表１に示すように、面積比（Ｆ２／Ｆ１）が３．０を超えると、トナーの流動状態が悪化し始める。また出口断面積（Ｆ２）が入口断面積（Ｆ１）よりも小さい場合には、面積比（Ｆ２／Ｆ１）が０．８まではトナーの流動性は良好である。従って流路の条件としては、トナーの流動性を確保しつつ設計公差を考慮すると、面積比（Ｆ２／Ｆ１）が０．８以上３．０以下の範囲内でなければならないことがわかる。
【００３３】
【表１】
0003971000.tif 000002
【００３４】
また、仕切り部材５の高さｈについて図４を用いて説明する。図４はトナーの高さと供給ローラ４の周速との関係を示したものである。ここで、トナーの高さとは、空間９内に堆積するトナーの高さをいう。そして図４より明らかなように、供給ローラ４の周速が速くなるにつれて、トナーの高さが高くなることがわかる。すなわち、黒ベタ画像現像時において現像スリーブ３上に所定の付着量を得ることができるトナー粉圧を確保するために、供給ローラ４を所定の周速に設定することにより追従不良を防ぐことができる。
【００３５】
また、図５はトナーの高さを変化させたときの現像スリーブ３上のトナーの付着量を示す。図中において、実線は全面黒ベタ画像を印刷している場合を、破線は白紙画像の場合を示している。この図５より、白紙画像の場合は、現像スリーブ３上のトナーは消費されないので、トナーの付着量は飽和しており、トナーの高さには依存しないことがわかる。一方、黒ベタ画像を印刷している場合は、トナーの高さが低くくなるにつれてトナーの付着量も減少していることがわかる。これは、トナーの高さが低くくなればトナーの自重による現像スリーブ３へのトナー粉圧も小さくなって、規制ブレード２によるトナーの取り込みが悪くなる結果、トナーの消費量が供給量よりも上回ってしまうからである。これにより、黒ベタ画像で追従不良を引き起こすのである。
【００３６】
従って、黒ベタ画像で追従不良を引き起こさないようにするためには、所定値以上のトナーの高さを得ることが必要である。すなわち、全面黒ベタ画像を印刷している場合でも、白紙画像の場合と同様の量のトナーを現像剤担持体上に担持させる必要がある。よって図５より、トナーの高さは１３ｍｍ以上にしなければならないことがわかる。そこで、本実施の形態では、トナーの高さが１３ｍｍとなるように仕切り部材５の高さｈを決定し、その値は７ｍｍとなっている。
【００３７】
続いて、この現像装置１の動作について説明する。まず、攪拌部材７の矢印方向への回転により、トナーホッパ６内のトナーが攪拌されるとともに供給ローラ４側に押し出される。そして、回転する供給ローラ４と接触して摩擦帯電したトナーは、供給ローラ４の外周面に静電的に付着し、矢印方向への回転にしたがって現像スリーブ３との対向部に搬送され、現像スリーブ３に供給される。このとき、トナーは仕切り部材５を通過することにより、常に現像スリーブ３に供給されるトナーの量が一定となる。そして、現像スリーブ３の外周面に担持されたトナーは、現像スリーブ３の矢印方向への回転にしたがって規制ブレード２との接触領域に搬送される。このとき、規制ブレード２と仕切り部材５との間の空間９内に常に一定量のトナーが満たされているため、十分なトナー粉圧が得られる。従って、規制ブレード２に適量のトナーが取り込まれて薄層状にならされる。このため、大面積で高濃度の画像等においても追従不良が発生しなくなる。
【００３８】
その後、現像スリーブ３上に均一に薄層状に担持されたトナーは、さらに矢印方向へと搬送され、感光体ドラム９０と接触している現像領域において、感光体ドラム９０上に形成された静電潜像に供給される。これで静電潜像が顕像化されてトナー像となるのである。
【００３９】
一方、現像スリーブ３に供給されたが現像に用いられなかったトナーの残余分は、規制ブレード２と仕切り部材５との間の空間９内の下方から新たに供給されてくるトナーによって上方へと押し上げられ、空間９の上方からトナーホッパ６へと移動させられる。すなわち、現像装置１内のトナーの循環経路に空間９が含まれ、トナーはこの空間９内を下方から上方へと流れる。これにより、現像スリーブ３の近傍には良好なトナーの流れが形成される。このため、同じトナー粒子が繰り返し規制ブレード２の規制によるストレスを受けてトナー粒子が割れたり、割れた微粉トナーが現像スリーブ３に融着したり、あるいは規制ブレード２の固着が発生することが防止される。
【００４０】
以上、詳細に説明したように本実施の形態に係る現像装置１によれば、仕切り部材５を設けて規制ブレード２と仕切り部材５との間に空間９を形成し、その空間９の下方からトナーを供給することにより、現像スリーブ３の近傍のトナーが循環させられる。これにより、同じトナー粒子が繰り返し規制ブレード２の規制によるストレスを受けてトナー粒子が割れたり、割れた微粉トナーが現像スリーブ３に融着したり、あるいは規制ブレード２の固着が発生することが防止される。また、規制ブレード２によりトナーが取り込まれる際には、空間９内に常に一定量のトナーが存在するため、現像スリーブ３に対して十分なトナー粉圧を与えられる。
【００４１】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変形が可能であることはもちろんである。例えば上記実施の形態では、仕切り部材５を供給ローラ４に接触させているが、現像スリーブ３に接触させることもできる。
【００４２】
次に、第２の実施の形態について説明する。第２の実施の形態に係る現像装置１ａは、上記第１の実施の形態に係る現像装置１と現像装置全体の構成および動作をほぼ同じくするものであり、その相違点は図６に示すように、仕切り部材５を供給ローラ４に接触させない点にある。
【００４３】
この実施の形態でも、第１の実施の形態と同様に、規制ブレード２と仕切り部材５との間の空間９が現像装置１ａ内のトナーの循環経路に含まれ、トナーがこの空間９の下方から上方に向けて流れる。ここで、仕切り部材５を非接触にした場合には、空間９内のトナーの逆流を防止する必要がある。そこで、仕切り部材５と供給ローラ４との間隔とトナーの循環性との関係を表２により説明する。表２に示すように、初期状態（使いはじめのトナー）では、仕切り部材５と供給ローラ４との間隔が１．５ｍｍまでは、トナーの逆流は発生せずトナーの循環性に何ら問題はない。一方、耐久後（耐久使用により帯電能力が低下したり、トナー割れ等を起こしたトナー）では、仕切り部材５と供給ローラ４との間隔が１．０ｍｍを超えた辺りから、トナーの逆流が発生してトナーの循環性が低下する。従って、仕切り部材５を非接触とする場合には、仕切り部材５と供給ローラ４との間隔を１．０ｍｍ以下に設定すればよい。すなわち、本実施の形態における現像スリーブ３上には約２０μｍのトナー薄層が形成されるから、仕切り部材５と供給ローラ４との間隔は、トナー薄層の厚み以上でその５０倍以下になるように設定すればよいことになる。
【００４４】
【表２】
0003971000.tif 000003
【００４５】
仕切り部材５と供給ローラ４との間隔をこのように設定することにより、仕切り部材５を非接触とした場合でも、規制ブレード２と仕切り部材５との間の空間９内のトナーが逆流するのを防止できるので、現像スリーブ３の近傍のトナーを良好に循環させられる。従って、同じトナー粒子が繰り返し規制ブレード２の規制によるストレスを受けてトナー粒子が割れたり、割れた微粉トナーが現像スリーブ３に融着したり、あるいは規制ブレード２の固着が発生することが防止される。また、規制ブレード２によりトナーが取り込まれる際には、空間９内に常に一定量のトナーが存在するため、現像スリーブ３に対して十分なトナー粉圧を与えられる。
【００４６】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変形が可能であることはもちろんである。例えば上記実施の形態では、仕切り部材５と供給ローラ４との間隔を１．０ｍｍ以下に設定しているが、仕切り部材５と供給ローラ４との間隔に関係なく仕切り部材５と現像スリーブ３との間隔を１．０ｍｍ以下に設定することによっても同様の効果を得ることができる。
【００４７】
次に、第３の実施の形態について説明する。第３の実施の形態に係る現像装置２０は、図７に示すように、トナーを担持する現像スリーブ２３と、現像スリーブ２３に供給されるトナーを収容するトナーホッパ２６と、トナーホッパ２６内に空間２９を形成するするための仕切り部材２５と、トナーホッパ２６内のトナーを攪拌する攪拌部材２７等とを有するものである。そして、現像スリーブ２３はトナーホッパ２６の下方からその一部を突出させた状態で回転可能に設置され、現像スリーブ２３の上方に、仕切り部材２５と攪拌部材２７とが並列で配置されている。さらに、現像スリーブ３と仕切り部材２５との接触位置よりも回転方向下流側に、その先端が所定角度に折り曲げられた規制ブレード２２が圧接されている。
【００４８】
この実施の形態では、重力の作用と攪拌部材２７および現像スリーブ２３の回転とにより、トナーが搬送され現像装置２０内を循環させられる。すなわち、トナーホッパ２６内のトナーは、攪拌部材２７により攪拌されつつ現像スリーブ２３へと供給される。そして、現像スリーブ２３の回転により搬送されるトナーは、仕切り部材２５により規制された後、仕切り部材２５とトナーホッパ２６の側壁との間の空間２９に供給される。空間２９内に供給されたトナーは、さらに規制ブレード２２により規制を受けて現像スリーブ２３上に取り込まれる。規制ブレード２２によりトナーが取り込まれる際には、空間２９に適量なトナーが存在するため、現像スリーブ２３に対して十分なトナー粉圧が与えられている。
【００４９】
また、空間２９に供給されたが現像に用いられなかったトナーの残余分は、空間２９内の下方から新たに供給されてくるトナーによって上方へと押し上げられ、空間２９の上方からトナーホッパ２６へと移動させられる。すなわち、現像装置２０内のトナーの循環経路に空間２９が含まれ、トナーはこの空間２９内を下方から上方へと流れる。これにより、現像スリーブ２３の近傍には良好なトナーの流れが形成される。このため、同じトナー粒子が繰り返し規制ブレード２２の規制によるストレスを受けてトナー粒子が割れたり、割れた微粉トナーが現像スリーブ２３に融着したり、あるいは規制ブレード２２の固着が発生することが防止される。
【００５０】
ここで、仕切り部材２５の高さについて説明する。ここでは、現像スリーブ２３として、第１の実施の形態と同様に直径１６ｍｍのものを使用し、２００ｍｍ／ｓの周速で回転させ、印字速度をＡ４サイズで約２０枚／分とした場合を想定している。この場合には、仕切り部材２５の高さは１７ｍｍで、空間２９の入口断面積と出口断面積とが等しくなるようにすれば良好にトナーが循環することが確認できた。なお、仕切り部材２５の高さを１７ｍｍよりも低く設定すると、トナーホッパ２６の容量を確保することが困難となるから、仕切り部材２５の高さは１７ｍｍ以上であることが望ましい。
【００５１】
そして、かかる条件で耐久評価を行ったところ、Ａ４サイズ５％消費で２５００枚印字可能であり、すべて良好な画像を得ることができた。この性能を実現するために従来の現像装置では、２５００ｍｍ2 程度の断面積が必要であるが、本実施の現像装置２０の断面積は高さ４０ｍｍ、幅３０ｍｍ程度であり、非常にコンパクトになっていることがわかる。
【００５２】
すなわち、第３の実施の形態に係る現像装置２０によれば、トナーホッパ２６の下方からその一部を突出させた状態で回転可能に現像スリーブ２３を設置し、その上方に仕切り部材２５と攪拌部材２７とを並列配置して、仕切り部材２５とトナーホッパ２６の側壁との間の空間２９の下方からトナーを供給することにより、現像スリーブ２３の近傍のトナーが良好に循環させられる。これにより、同じトナー粒子が繰り返し規制ブレード２２の規制によるストレスを受けてトナー粒子が割れたり、割れた微粉トナーが現像スリーブ２３に融着したり、あるいは規制ブレード２２の固着が発生することが防止される。また、規制ブレード２２によりトナーが取り込まれる際には、空間２９に適量なトナーが存在するため、現像スリーブ２３に対して十分なトナー粉圧を与えられる。さらに、現像装置を非常にコンパクトなものにすることができる。
【００５３】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変形が可能であることはもちろんである。例えば上記実施の形態では、仕切り部材２５を現像スリーブ２３に接触させているが、図８に示すように、仕切り部材２５ａを現像スリーブ２３に接触させなくても同様の効果が得られる。ただし、仕切り部材２５ａと現像スリーブ２３との間隔を１．０ｍｍ以下にすることが必要である。仕切り部材２５ａとトナーホッパ２６の側壁との間の空間２９内のトナーが、前記間隔から逆流しないようにするためである。
【００５４】
次に、第４の実施の形態について説明する。第４の実施の形態に係る現像装置４０は、現像装置全体の構成および動作を第１の実施の形態に係る現像装置１とほぼ同じくするものであり、トナーエンプティを検出できるようにしたものである。具体的には、図９に示すように、規制ブレード２と仕切り部材５との間の空間９の上方に、空間９内のトナーの上面の変位を検知する変位センサ４１を設け、その出力情報を現像装置本体の制御回路４２に入力するようにしている。
【００５５】
この実施の形態では、第１の実施の形態と同様に、仕切り部材５を設けて規制ブレード２と仕切り部材５との間に空間９を形成し、その空間９の下方からトナーを供給することにより、現像スリーブ３の近傍のトナーが良好に循環させられる。これにより、同じトナー粒子が繰り返し規制ブレード２の規制によるストレスを受けてトナー粒子が割れたり、割れた微粉トナーが現像スリーブ３に融着したり、あるいは規制ブレード２の固着が発生することが防止される。また、規制ブレード２によりトナーが取り込まれる際には、空間９に適量なトナーが存在するため、現像スリーブ３に対して十分なトナー粉圧を与えられる。
【００５６】
さらに、変位センサ４１により空間９内のトナーの上面の変位が検出されている。ここで通常状態では空間９内に一定量のトナーが存在しているため、トナーの上面位置は一定であり変位センサ４１からの出力値は一定となる。しかし、トナーホッパ６内のトナーがなくなると、空間９内のトナーは消費されるばかりでトナーの上面位置が下がるため、変位センサ４１の出力値が変化する。従って、この変位センサ４１の出力変化によりトナーエンプティを正確に検知することができる。
【００５７】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変形が可能であることはもちろんである。例えば第３の実施の形態に係る現像装置２０にも変位センサを取り付けることも可能であり、これにより現像装置２０においてもトナーエンプティを正確に検知することができる。
【００５８】
最後に、第５の実施の形態について説明する。第５の実施の形態に係る現像装置５０は、現像装置全体の構成および動作を第１の実施の形態に係る現像装置１とほぼ同じくするものであり、仕切り部材５の高さを可変制御するものである。具体的には、図１０に示すように、仕切り部材５の高さｈを変化させるカム５１を設けている。このようなカム５１の駆動は、現像装置５０本体の制御回路５２により行われるようになっている。すなわち、仕切り部材５の高さに関する最適値が制御回路５２内のＲＯＭにテーブルとしてあらかじめ格納されており、印字枚数情報や湿度情報等に基づきカム５１の回転角度が決定される。
【００５９】
ここで、トナーを搬送できるトナーの高さはトナーの流速や流動性により変化する。そして、トナーの流速は印字速度によって変わり、流動性は耐久によるトナーの変化や環境変動による静電力や液架橋力の変動により変化する。このため、印字速度に対応するためには、イニシャル状態で仕切り部材の高さを所定位置に設定する必要があり、また流動性に対応するために仕切り部材５の高さを変化させる必要がある。
【００６０】
この実施の形態では、まず電源が投入されるとカム５１が所定の角度に設定され、仕切り部材５の高さｈが初期値に設定される。この初期値は、現像装置ごとに異なる値であり、各現像装置の印字速度に基づきその最適値が設定されている。そして、第１の実施の形態と同様に、規制ブレード２と仕切り部材５との間に空間９の下方からトナーが供給されて、現像スリーブ３の近傍のトナーが良好に循環させられる。また、規制ブレード２によりトナーが取り込まれる際には、空間９に適量なトナーが存在するため、現像スリーブ３に対して十分なトナー粉圧を与えられる。
【００６１】
ここで、現像装置５０の作動環境（印字枚数や湿度等）が変化すると、現像装置５０内のトナーの良好な循環を維持することが困難となる。しかし、本実施の形態では、印字枚数情報や湿度情報等に基づきカム５１が所定の角度分だけ駆動されることにより、仕切り部材５の高さが最適な高さに調節される。例えば、図１０の状態からカム５１を約１８０度回転させると図１１に示すように、仕切り部材５の高さが低くなるのである。これにより、常に現像装置５０内のトナーの良好な循環が維持される。
【００６２】
すなわち第５の実施の形態では、印字枚数情報や湿度情報等に基づきカム５１を駆動させて仕切り部材５の高さを変更できるようにしたことにより、現像装置５０の作動環境（印字枚数や湿度等）が変化して場合でも、常に現像装置５０内のトナーの良好な循環が維持される。従って、現像スリーブ３の近傍のトナーが良好に循環させられる。これにより、同じトナー粒子が繰り返し規制ブレード２の規制によるストレスを受けてトナー粒子が割れたり、割れた微粉トナーが現像スリーブ３に融着したり、あるいは規制ブレード２の固着が発生することが防止される。また、規制ブレード２によりトナーが取り込まれる際には、空間９に適量なトナーが存在するため、現像スリーブ３に対して十分なトナー粉圧を与えられる。
【００６３】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変形が可能であることはもちろんである。例えば上記実施の形態では、仕切り部材５の高さを変化させるのにカム５１を用いているが、ソレノイド等を用いることも可能である。また、仕切り部材５の高さを変化させる代わりに、仕切り部材５を振動させることによっても同様の効果を得ることができる。
【００６４】
また、上記説明した第１〜第５の実施の形態に係るいずれかの現像装置を画像形成装置に用いれば、画像品質が低下せず常に良好な画像が得られる画像形成装置が実現される。
【００６５】
【発明の効果】
以上、説明した通り本発明の現像装置によれば、仕切り部材を設けて規制部材と仕切り部材との間に空間を形成し、その空間の下方から現像剤を供給することにより、現像剤担持体の近傍の現像剤が良好に循環させられる。これにより、同じ現像剤が繰り返し規制部材の規制によるストレスを受けて現像剤が割れたり、割れた微粉の現像剤が現像剤担持体に融着したり、あるいは規制部材の固着が発生することを防止することができる。また、規制部材により現像剤が取り込まれる際には、前記空間内に常に一定量の現像剤が存在するため、現像剤担持体に対して十分な現像剤粉圧を与えることができる。また、かかる現像装置を画像形成装置に用いることにより、画像品質が低下せず常に良好な画像を得ることができる画像形成装置が提供されている。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態に係る現像装置の概略構成図である。
【図２】仕切り部材の供給ローラへの圧接力と供給ローラ上へのトナー付着量との関係を示した図である。
【図３】図１の現像装置における現像スリーブ付近を拡大した図である。
【図４】供給ローラ周速と空間内のトナー高さとの関係を示した図である。
【図５】空間内のトナー高さと現像スリーブ上へのトナー付着量との関係を示した図である。
【図６】第２の実施の形態に係る現像装置の概略構成図である。る。
【図７】第３の実施の形態に係る現像装置の概略構成図である。
【図８】第３の実施の形態に係る現像装置の変形例を示す図である。
【図９】第４の実施の形態に係る現像装置の概略構成図である。
【図１０】第５の実施の形態に係る現像装置の概略構成図である。
【図１１】仕切り部材の高さを変更したときのカムの状態を示す図である。
【図１２】従来の現像装置の概略構成図である。
【図１３】従来の現像装置の概略構成図である。
【符号の説明】
１，１ａ，２０，４０  現像装置
２，２２              規制ブレード
３，２３              現像スリーブ
４                    供給ローラ
５，２５              仕切り部材
６，２６              トナーホッパ
７，２７              攪拌部材
９，２９              空間
４１                  変位センサ
４２，５２            制御回路
５１                  カム
９０                  感光体ドラム
【図１】
0003971000.tif 000004
【図２】
0003971000.tif 000005
【図３】
0003971000.tif 000006
【図４】
0003971000.tif 000007
【図５】
0003971000.tif 000008
【図６】
0003971000.tif 000009
【図７】
0003971000.tif 000010
【図８】
0003971000.tif 000011
【図９】
0003971000.tif 000012
【図１０】
0003971000.tif 000013
【図１１】
0003971000.tif 000014
【図１２】
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【図１３】
0003971000.tif 000016