(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に磁界発生手段を有し、磁性トナーと磁性キャリアとを含む現像剤を担持して搬送する現像剤担持体と、該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現像剤規制部材と、該現像剤規制部材で掻き落とされた現像剤を収容する現像剤収容部と、内部に磁性トナーを収容し、該規制部材よりも該現像剤担持体の現像剤搬送方向の上流側で該現像剤担持体に臨むトナー補給口を有するトナー収容部と、該トナー収容部内の磁性トナーを該トナー補給口に供給するトナー供給部材とを備え、該現像剤担持体に担持した現像剤の動きによって該トナー補給口から該現像剤に磁性トナーを取り込む現像装置において、
上記トナー収容部内に設けられ、上記現像剤担持体上の現像剤搬送方向と直交する方向に沿って延在し且つ磁極が着磁されたマグネット部材と、該マグネット部材を回転駆動する駆動手段と、該トナー収容部内で該マグネット部材の表面に担持された磁性トナーを剥離する剥離部材とを具備し、該剥離部材によって剥離された磁性トナーをトナー補給口に向けて送り出す送り出し手段、を設けたことを特徴とする現像装置。
【請求項２】
請求項１の現像装置において、
上記マグネット部材が、マグネットローラであることを特徴とする現像装置。
【請求項３】
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、該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現像剤規制部材と、該現像剤規制部材で掻き落とされた現像剤を収容する現像剤収容部と、内部にトナーを収容し、該規制部材よりも該現像剤担持体の現像剤搬送方向の上流側で該現像剤担持体に臨むトナー補給口を有するトナー収容部と、該トナー収容部内のトナーを該トナー補給口に供給するトナー供給部材とを備え、該現像剤担持体に担持した現像剤の動きによって該トナー補給口から該現像剤にトナーを取り込む現像装置において、
上記トナー供給部材を可撓性部材で構成し、かつ、上記トナー収容部内のトナーを押し上げ部材の表面上に保持しながら該押し上げ部材を昇降移動させる保持手段を設けたことを特徴とする現像装置。
【請求項４】
請求項３の現像装置において、
上記押し上げ部材を昇降可能に支持する弾性部材の付勢力により、上記トナー収容部内のトナー残量に応じて押し上げ部材を昇移動するようにしたことを特徴とする現像装置。
【請求項５】
請求項３の現像装置において、
上記トナー収容部内のトナー残量を検出するトナー残量検出手段と、該トナー残量検出手段の検出結果に応じて、上記押し上げ部材を昇降移動させるための機構を制御する制御手段とを設けたことを特徴とする現像装置。
【請求項６】
画像形成に使用される部材又は装置の少なくとも一つと現像装置とを有し、画像形成装置本体に着脱可能に構成されたプロセスカートリッジにおいて、
上記現像装置として、請求項１乃至５の何れかの現像装置を用いたことを特徴とするプロセスカートリッジ。
【請求項７】
静電潜像を担持する潜像担持体と、該潜像担持体上の静電潜像を現像する現像装置とを備えた画像形成装置において、
上記現像装置として、請求項１乃至５の何れかの現像装置を用いた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、複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置で用いられる現像装置、該現像装置を用いたプロセスカートリッジ及び画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、トナーとキャリアとを含む二成分現像剤を用いて現像を行う現像装置において、現像剤担持体に担持した現像剤の動きによってトナー収容部のトナー補給口からこの現像剤にトナーを取り込み、トナー濃度を自己制御することができる現像装置が知られている（特開平９−１９７８３３号公報、特開平９−２２１７８号公報参照）。このようなトナー濃度自己制御システムを有する現像装置では、現像剤担持体に担持した現像剤に対し、そのトナー濃度に応じた適量のトナーを自らの動きによってトナー補給口から取り込むことができるので、トナー濃度センサが必要なくなると共にトナー補給装置を簡素化できる。更に、従来の二成分現像方式に比較して磁性キャリアが少なくて済み、装置のトルクを大幅に減少できる。これらのことから、トナーと磁性キャリアの混合比を検知調整する手段を簡素化したり、パドル・スクリューなどの撹拌部材を省略したりでき、装置の小型化、低コスト化を図ることができるというメリットがある。
【０００３】
図９は、上記トナー濃度自己制御システムを有する現像装置の一例であり、図１０（ａ）、（ｂ）は、該現像装置における現像剤の挙動を説明するための説明図である。この現像装置では、磁界発生手段としての固定磁石群を内包する現像担持体としての現像スリーブ４と、現像剤３の量を規制するための規制部材としてのドクタ６と、該ドクタ６の回転方向上流側で、該ドクタ６により阻止された現像剤を収容する現像剤収容部Ａと、トナー３ａを収容するトナー収容部としてのトナーホッパ８などを備えている。現像剤収容部Ａ内には、現像スリーブ４上の現像剤３と現像剤収容部Ａ内の現像剤との入れ替え及び混合を促進するための現像剤剥離部材としてのリバースローラ１０が設けられている。また、トナーホッパ８は、ドクタ６よりも現像スリーブ４現像剤搬送方向の上流側で該現像スリーブ４に臨むトナー補給口８ａを有している。また、トナーホッパ８内には、トナー３ａをトナー補給口８ａに向けて供給するトナー供給部材としてのトナーアジテータ９が設けられている。さらに、トナーホッパ８からトナー３ａが補給され現像剤収容部Ａ内に向かって進行しようとする現像剤３の量を規制するトナー補給側の規制部材としてのプレドクタ７も設けられている。
【０００４】
この現像装置においては、現像に伴って現像剤３中のトナーが消費されるが、この消費量よりもトナー補給口からのトナー取り込み量が上回ると、トナー補給口８ａからトナーを取り込んだ現像剤３は自らの嵩の増加によってプレドクタ７による規制量が増加する。この結果、図１０（ａ）に示すように、プレドクタ７から現像スリーブ４下方の筐体部迄に現像剤溜まりが形成され、現像スリーブ４上の現像剤３へのトナー取り込み量が少なくなる。プレドクタ７による規制量がさらに増加し、トナー補給口８ａ近傍まで現像剤が滞留するようになると、現像剤３へトナーの取り込みが停止し、トナー濃度が安定する安定トナー濃度に達する。現像により、トナーが消費され現像剤３のトナー濃度が低下すると、図１０（ｂ）のごとく、現像剤の嵩が小さくなり、トナー補給口８ａから現像剤３へのトナー取り込み量が徐々に増加し、現像剤３のトナー濃度が上昇してくるようになる。
【０００５】
ここで、図９で示した現像装置をプリンタに搭載し、白画像（Ａ３白紙）及び黒画像（Ａ３全面黒ベタ画像）を１２枚連続出力（白２枚＋白２枚＋黒２枚＋白２枚＋白２枚＋白２枚）した場合の、２枚出力毎のトナー濃度の変化の様子を図１１のグラフに示す。グラフより、トナー濃度は、黒画像形成によって一旦減少するが、その後白画像の形成を行うことで元に戻っており、トナー濃度の自己制御システムが良好に働くことがわかる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記トナー濃度自己制御システムにおいて、上記安定トナー濃度が変動し、異常画像が発生する場合があることがわかった。そして、この不具合の原因について本発明者らが鋭意研究を行ったところ、トナー補給用開口近傍でのトナー紛圧の変動にあることが分かった。以下に、具体的に説明する。
【０００７】
図９で示した現像装置において、圧電センサを用いて、図中Ｐで示すトナー補給口８ａ近傍のトナー紛圧と安定トナー濃度との関係を調べたところ、図１２で示す結果が得られた。すなわち、図１２に示すように、Ｐ点でのトナー紛圧が小さいほど安定トナー濃度は低く、Ｐ点でのトナー紛圧が大きいほど安定トナー濃度が高くなることがわかった。これは、トナー紛圧が大きいほど、現像スリーブ４上の現像剤３又はトナー補給口近傍に滞留する現像剤にトナーが取り込まれやすくなり、トナー濃度が高めに制御されてしまうからであると考えられる。
【０００８】
また、本発明者らがトナー紛圧の変動要因について研究を行ったところ、上記トナーホッパ８内のトナー残量の変動にあることがわかった。図１３に、トナーホッパ８内のトナー残量とトナー紛圧との関係を調べた結果を示す。図示のように、トナー残量が多いほどトナー紛圧が高いことがわかる。
また、トナー残量の変動以外にも、図１３に示すように、トナー残量が同じ場合でも、上記トナーアジテータ９の回転位置により、トナー紛圧が変動することもわかった。
したがって、このようなトナー残量の変動やトナーアジテータの回転位置に関わらず、トナー紛圧を一定に保つことが望まれる。
【０００９】
なお、図１３で示したような、トナー残量が多いほどトナー紛圧大きくなるという関係は、トナーアジテータ９の羽根部９ａが、回転時において変形することのない、又は変形の少ない部材で構成された場合において得られた結果である。これに対して、トナーアジテータ９の羽根部９ａが可撓性部材で構成された場合には、図１３で示した関係とは逆に、トナー残量が減少したときに、トナー紛圧が大きくなる場合があることがわかった。以下に、図１４及び図１５を用いて具体的に説明する。
【００１０】
図１４は、上記トナー濃度自己制御システムを有する現像装置の他の例を示すものである。トナーアジテータ９は、ＰＥＴ等の可撓性部材から形成される板状の羽根部９ａの一端が、図示しない駆動手段により矢印方向に回転駆動される回転軸の長手方向に沿って取り付けられている。そして、回転軸が矢印方向に回転すると、図１５（ａ）に示すように、アジテータ９の羽根部９ａがトナーとの接触抵抗によって撓みながら、回転方向上流側の面でトナーホッパ８内のトナー３ａをトナー補給口８ａに向けて送り出すようになっている。
【００１１】
ところが、図１５（ｂ）に示すように、トナー残量が減少してトナー上面がトナー補給口８ａよりも下がった場合には、トナー紛圧が大きい状態でトナー補給口８ａに向けて送り出してしまうのである。これは、羽根部９ａがトナー溜まりから抜け出るときには、撓んだ状態から直線の状態に戻ろうとする力が働くので、トナー上面がトナー補給口８ａよりも下がった場合には、トナー補給口８ａに向けてトナーを勢いよく送り出してしまうためだと考えられる。トナーを勢いよく送り出すと、トナー補給口近傍でのトナー紛圧が大きくなって、上記図５の現像装置と同様に、現像スリーブ４上の現像剤又はトナー補給口近傍で滞留する現像剤にトナーが取り込まれやすくなり、トナー濃度が高めに制御されてしまう。なお、このようにトナーを勢いよく送り出してしまうという現象は、羽根部９ａとして可撓性部材を用いることだけで発生するものではなく、羽根部９ａの長さ、及び、トナー補給口８ａとアジテータ９の回転中心位置との関係など、様々な要因が重なることで生じると考えられる。
【００１２】
以上のように、トナー残量が多いほどトナー紛圧が高くなる装置と、トナー残量が減少することによってトナー紛圧が高くなる装置とがあるが、いずれの装置においても、トナー紛圧が大きくなると、安定トナー濃度が高い側に変動してしまう。そして、安定トナー濃度が高くなりすぎると、地汚れ画像が発生するという不具合が生じてしまう。また、トナー残量が少いほどトナー紛圧が低くなる装置では、トナー紛圧が低くなりすぎると、画像濃度が低下するという不具合が生じてしまう。この画像濃度の低下は、特に黒画像を連続出力する場合に顕著となり、トナー補給が間に合わずに画像欠けを生じてしまう場合もある。
【００１３】
なお、従来、トナー濃度自己制御システムを有する現像装置においては、図９及び図１４で示した現像装置とは異なり、トナー補給側の規制部材としてのプレドクタ７を設けない構成のものも知られている（特開平８−３１４２５４号公報、特開平９−６１３３号公報参照）。このような現像装置においても、トナー補給口から供給されるトナーを現像剤に取り込む構成であるので、上述したようなトナー紛圧の変動による安定トナー濃度の変動という不具合は同様に起こり得ることである。
【００１４】
本発明は以上の問題点に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、トナー補給口近傍のトナー紛圧をほぼ一定に保ち、現像剤への安定したトナー補給を行うことができる現像装置、該現像装置を備え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である。
【００１５】
【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の発明は、内部に磁界発生手段を有し、磁性トナーと磁性キャリアとを含む現像剤を担持して搬送する現像剤担持体と、該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現像剤規制部材と、該現像剤規制部材で掻き落とされた現像剤を収容する現像剤収容部と、内部に磁性トナーを収容し、該規制部材よりも該現像剤担持体の現像剤搬送方向の上流側で該現像剤担持体に臨むトナー補給口を有するトナー収容部と、該トナー収容部内の磁性トナーを該トナー補給口に供給するトナー供給部材とを備え、該現像剤担持体に担持した現像剤の動きによって該トナー補給口から該現像剤に磁性トナーを取り込む現像装置において、上記トナー収容部内に設けられ、上記現像剤担持体上の現像剤搬送方向と直交する方向に沿って延在し且つ磁極が着磁されたマグネット部材と、該マグネット部材を回転駆動する駆動手段と、該トナー収容部内で該マグネット部材の表面に担持された磁性トナーを剥離する剥離部材とを具備し、該剥離部材によって剥離された磁性トナーをトナー補給口に向けて送り出す送り出し手段、を設けたことを特徴とするものである。
【００１６】
この現像装置においては、トナー収容部内の磁性トナーが、上記マグネット部材の表面に磁気力で担持されるとともに、上記マグネット部材の回転駆動に伴って搬送される。このマグネット部材の磁気力は、トナー収容部内のトナー残量や上記トナー供給部材の回転位置に関わらず一定であるので、磁性トナーを常に一定の搬送力で搬送することができる。そして、このマグネット部材上を一定の搬送力で搬送される磁性トナー一部が、上記剥離部材で剥離され、トナー補給口へ一定の圧力で送り出される。このようにトナーを一定の圧力で送り出すことにより、トナー補給口近傍での紛圧をほぼ一定に保ち、現像剤担持体上の現像剤又はトナー補給口近傍に滞留する現像剤に常に安定して取り込まれるようにする。これにより、現像剤への安定したトナー補給を行うことが可能となる。
安定したトナー補給が行われた現像剤の一部は、現像剤担持体上に磁気力で担持され搬送される。そして、この現像剤担持体上の現像剤は上記規制部材で規制された後、現像に用いられる。
【００２１】
請求項２の発明は、請求項１の現像装置において、上記マグネット部材が、マグネットローラであることを特徴とするものである。
【００２２】
この現像装置においては、上記マグネット部材として安価なマグネットローラを用いることにより、低コストに、現像剤への安定したトナー補給を実現できる。
【００２３】
また、請求項３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、該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現像剤規制部材と、該現像剤規制部材で掻き落とされた現像剤を収容する現像剤収容部と、内部にトナーを収容し、該規制部材よりも該現像剤担持体の現像剤搬送方向の上流側で該現像剤担持体に臨むトナー補給口を有するトナー収容部と、該トナー収容部内のトナーを該トナー補給口に供給するトナー供給部材とを備え、該現像剤担持体に担持した現像剤の動きによって該トナー補給口から該現像剤にトナーを取り込む現像装置において、上記トナー供給部材を可撓性部材で構成し、かつ、上記トナー収容部内のトナーを押し上げ部材の表面上に保持しながら該押し上げ部材を昇降移動させる保持手段を設けたことを特徴とするものである。
【００２４】
この現像装置においては、トナー収容部内のトナー上面をほぼ一定に保持する。そして、上記保持手段の押し上げ部材の昇降移動により、トナー収容部内のトナー上面をほぼ一定に保持する。このようにトナー上面をほぼ一定に保持することにより、トナー供給部材がトナー溜まりから抜け出す位置をほぼ一定に保つことができる。これにより、該位置が変化することによって生じるトナー補給口へ送り出す際のトナー紛圧の変動を防止できるので、トナー補給口近傍での紛圧をほぼ一定に保つことができる。したがって、現像剤担持体上の現像剤又はトナー補給口近傍に滞留する現像剤に、常に安定してトナーが取り込まれるので、現像剤への安定したトナー補給を行うことが可能となる。
安定したトナー補給が行われた現像剤の一部は、現像剤担持体上に磁気力で担持され搬送される。そして、この現像剤担持体上の現像剤は上記規制部材で規制された後、現像に用いられる。
【００２５】
請求項４の発明は、請求項３の現像装置において、上記押し上げ部材を昇降可能に支持する弾性部材の付勢力により、上記トナー収容部内のトナー残量に応じて押し上げ部材を昇移動するようにしたことを特徴とするものである。
【００２６】
この現像装置においては、トナー収容部内のトナー残量に応じて、上記弾性部材の付勢力によって自動的に上記押し上げ部材を昇降移動させる。これにより、トナー収容部内のトナー残量が変化しても、トナー上面をほぼ一定に保つことができる。
【００２７】
請求項５の発明は、請求項３の現像装置において、上記トナー収容部内のトナー残量を検出するトナー残量検出手段と、該トナー残量検出手段の検出結果に応じて、上記押し上げ部材を昇降移動させるための機構を制御する制御手段とを設けたことを特徴とするものである。
【００２８】
この現像装置においては、上記トナー残量検出手段の検出結果に応じて、上記機構によって自動的に上記押し上げ部材を昇降移動させる。これにより、トナー収容部内のトナー残量が変化しても、トナー上面をほぼ一定に保つことができる。
【００２９】
請求項６の発明は、画像形成に使用される部材又は装置の少なくとも一つと現像装置とを有し、画像形成装置本体に着脱可能に構成されたプロセスカートリッジにおいて、上記現像装置として、請求項１乃至５の何れかの現像装置を用いたことを特徴とするものである。
【００３０】
このプロセスカートリッジにおいては、上記現像装置として、請求項１乃至５の何れかの現像装置を用いることにより、プロセスカートリッジを画像形成装置本体に装着したときは、現像剤への安定したトナー補給を実行できる。
【００３１】
請求項７の発明は、静電潜像を担持する潜像担持体と、該潜像担持体上の静電潜像を現像する現像装置とを備えた画像形成装置において、上記現像装置として、請求項１乃至５の何れかの現像装置を用いたことを特徴とするものである。
【００３２】
この画像形成装置においては、請求項１乃至５の何れかの現像装置を用いることにより、トナーの取り込み量が一定となった現像剤で画像形成が行われるようになるので、トナー濃度変動による地汚れや濃度低下等の異常画像の発生を防止することができる。
【００３３】
【発明の実施の形態】
本発明を電子写真方式の画像形成装置に用いる現像装置に適用した実施形態を説明する前に、参考形態に係る現像装置について説明する。
図１は、参考形態に係る現像装置の概略構成図である。この現像装置は、磁性トナーと磁性粒子（以下、キャリアという）とを含む二成分現像剤（以下、現像剤という）を用いて現像を行うものである。
この現像装置は、画像形成装置の潜像担持体として用いられる感光体ドラム１の側方に配設され、感光体ドラム１に向けて開口部が形成されたケーシング２、内部に磁界発生手段としての固定磁石群が固定配置され、トナー３ａ及びキャリアとを含む現像剤３を表面に担持する現像剤担持体としての現像スリーブ４、現像スリーブ４上に担持されて搬送されている現像剤の量を規制する規制部材としてのドクタ６、トナー収容部としてのトナーホッパ８などを備えている。現像剤収容部Ａ内には、現像スリーブ４上の現像剤３と現像剤収容部Ａ内の現像剤との入れ替え及び混合を促進するための現像剤剥離部材としてのリバースローラ１０が設けられている。トナーホッパ８は現像スリーブ４上の現像剤搬送方向における現像剤収容部Ａの上流側に隣接して現像スリーブ表面と対向するトナー補給口８ａを有している。また、トナーホッパ８の内部には、トナー３ａをトナー補給口８ａに向けて供給するトナー供給部材としてのトナーアジテータ９が配設されている。このトナーアジテータ９の羽根部９ａは、回転時において変形することのない、又は変形の少ない部材で構成されている。
【００３４】
また、この現像装置は、現像スリーブ４上方で該スリーブの表面及びドクタ６との間に現像剤の現像剤収容部Ａを形成するように設けられ、トナーホッパ８からトナーが補給され現像剤収容部Ａ内に向かって進行しようとする現像剤の量を規制するトナー補給側の規制部材としてのプレドクタ７が設けられている。なお、ドクタ６と現像スリーブ４との第１ギャップは、プレドクタ７と現像スリーブ４との第２ギャップよりも小さくなるように制御されている。
【００３５】
上記構成の現像装置において、現像スリーブ４上の現像剤３は該スリーブ４の矢印Ｂ方向の回転に伴って搬送され、ドクタ６により規制されて薄層化される。薄層化された現像剤３は、矢印Ｃ方向に回転している感光体ドラム１と対向する現像位置に搬送される。この現像位置で、感光体ドラム１上に形成されている静電潜像にトナーが供給され、該静電潜像の可視像化が行われる。現像位置を通過した現像スリーブ４上の現像剤３は該スリーブ４の回転に伴って更に搬送され、トナー補給口８ａと対向する位置に到達する。このトナー補給口８ａには、トナーホッパ８内のトナー３ａがアジテータ９で送り出され現像スリーブ４上の現像剤と接するように滞留している。トナー３ａと該現像剤収容部Ａの現像剤との接触部で、新しいトナー３ａを取り込んだ後、現像剤収容部Ａに戻る。そして、新しいトナー３ａを含んだ現像剤３はドクタ６による規制部で内圧が増加する。この内圧の増加した現像剤中でキャリアによるトナーの帯電が行われる。一方、上記現像位置に供給されずにドクタ６で進行が阻止された現像剤３の一部は、現像剤収容部Ａ内で現像剤３自身の内圧及び重力によってトナーホッパ８のトナー補給口８ａに向かって移動する。トナー補給口８ａ付近まで移動してきた現像剤３は、現像スリーブ４の回転に伴ってドクタ６側に循環するように搬送される。
【００３６】
また、上記構成の現像装置においては、現像剤３に補給されたトナーが多くなってトナー濃度が高まるとそれに伴って現像剤３の嵩が増加するため、プレドクタ７に規制された現像剤３がトナー補給口８ａの部分に滞留し、トナー補給口８ａの開口を覆ってしまう。このため、現像スリーブ４上の現像剤３へのトナー取り込みが停止する。これにより、現像剤３のトナー濃度が常に一定濃度以下に保たれる。逆に、現像剤３のトナー濃度が低くなると現像剤の３の嵩が減少するため、現像剤３がトナー補給口８ａを塞がなくなるので、現像スリーブ４上の現像剤３へ所定量のトナーが取り込まれ、現像剤３のトナー濃度が常に一定濃度以上に保たれる。このようにトナー濃度をほぼ一定範囲内にコントロールできるので、トナー濃度センサ、現像剤の現像能力を知るために感光体ドラム１上に形成した基準トナー像の画像濃度を検知する光学的画像濃度センサ、トナー補給部材などを用いた複雑なトナー濃度制御機構が不要となる。
【００３７】
また、参考形態の現像装置では、トナーホッパ８内のトナー３ａをトナー補給口８ａに向けてほぼ一定の圧力で送り出す送り出し手段を設けている。具体的には、図１に示すように、上記トナーホッパ８内部に設けた、磁極が着磁されたマグネット部材としてのマグネットローラ２０と、該マグネットローラ２０を回転駆動する図示しない駆動手段とで構成された送り出し手段を設けている。このマグネットローラ２０は、このトナーホッパ８内の長手方向（現像スリーブ４上の現像剤搬送方向と直交する方向に沿った方向）ほぼ全域に延在している。また、マグネットローラ２０とトナー補給口８ａの開口上部であるトナーホッパ８の内壁とのギャップｄ１が、マグネットローラ２０とトナー補給口８ａの開口下部であるトナーホッパ８の内壁とのギャップｄ２よりも大きくなるように設定している。
【００３８】
上記マグネットローラ２０の回転駆動により、トナーホッパ８内の磁性トナーを磁気力で担持して搬送する。このとき、マグネットローラ２０の磁気力は、トナーホッパ８内のトナー残量やトナーアジテータ９の回転位置に関わらず一定であるので、磁性トナーを常に一定の搬送力で搬送することができる。そして、マグネットローラ２０上に担持されて連れ回っている磁性トナーを、トナー補給口８ａの開口上部であるトナーホッパ８の内壁に衝突させて、上記ギャップｄ１に相当する層厚に規制する。さらに、層厚が規制されたマグネットローラ２０上の磁性トナーを、マグネットローラ２０とトナー補給口８ａの開口下部であるトナーホッパ８の内壁に衝突させ、磁性トナーの一部をマグネットローラ２０上から分離させる。このマグネットローラ２０上から分離されるトナーの量は、上記ギャップｄ１、ｄ２の設定によって制御できるので、常に一定の量のトナーをトナー補給口８ａに向けて送り出すことができる。
【００３９】
このように、マグネットローラ２０で一定の搬送力で搬送された磁性トナーを、一定の量に規制してトナー補給口８ａへ送り出すことにより、トナー補給口８ａへ向けて一定の圧力で送り出すことができる。したがって、トナー補給口８ａ近傍でのトナー紛圧をほぼ一定に保つことができ、現像スリーブ４上の現像剤３又はトナー補給口近傍に滞留する現像剤への安定したトナー補給を行うことができる。この安定したトナー補給が行われた現像剤の一部は、再び現像スリーブ４上に磁気力で担持され搬送される。
【００４０】
以上、参考形態によれば、トナーホッパ８内のトナーをトナー補給口８ａへ向けて一定の圧力で送り出すことにより、トナー補給口８ａ近傍でのトナー紛圧をほぼ一定に保つことができる。よって、現像剤への安定したトナー補給を行うことができるので、トナー濃度変動のない良好な現像を行うことができる。
【００４１】
なお、トナー補給口８ａ近傍でのトナー紛圧は、マグネットローラ２０の着磁量、及び、上記ギャップｄ１、ｄ２の設定により所望に制御することができる。例えば、着磁量４００Ｇａｕｓｓ及び２００Ｇａｕｓｓのマグネットローラ２０を用い、ギャップｄ１及びｄ２を種々変化させた場合の、図１のＰ点におけるトナー紛圧を測定した結果を図２のグラフに示す。グラフより、トナー補給口８ａ近傍でのトナー紛圧を所望に制御できることがわかる。
【００４２】
着磁量４００Ｇａｕｓｓのマグネットローラ２０を用い、ギャップｄ１を０．８ｍｍ、ギャップｄ２を０．２ｍｍに設定した。かかる構成の現像装置で現像を行い、トナーホッパ８内のトナー残量と安定トナー濃度との関係を調べた結果を図３のグラフに示す。なお、グラフには、比較例として、マグネットローラ２０を用いない従来の現像装置で現像を行った場合の結果も示している。グラフより、参考形態に係る現像装置においては、トナー残量が５０ｇ程度まで減少しても、安定トナー濃度が変動することなく、安定したトナー補給が行われたことが確認できた。これに対して、従来の現像装置においては、トナー残量の変動によって安定トナー濃度が大きく変動し、トナー補給が安定して行われなかったことがうかがえた。
【００４３】
〔第１の実施形態〕
次に、第１の実施形態に係る現像装置について説明する。
図４は、第１の実施形態に係る現像装置の概略構成を示す断面図である。本第１の実施形態においては、マグネットローラ２０上の磁性トナーを剥離する剥離部材としてのブレード２１を設けている。このブレード２１は、マグネットローラ２０の長手方向ほぼ全域に当接するように配設している。
この現像装置において、マグネットローラ２０上に担持され搬送された磁性トナーは、トナー補給口８ａの開口上部であるトナーホッパ８の内壁に衝突して層厚が規制され、ブレード２１に到達すると、ブレード２１によってマグネットローラ２０から剥離される。ブレード２１で剥離された磁性トナーは、トナー補給口８ａに向けて一定の圧力で送り出される。したがって、本第１の実施形態においても、トナー補給口８ａ近傍でのトナー紛圧をほぼ一定に保つことができ、現像スリーブ４上の現像剤３又はトナー補給口近傍に滞留する現像剤への安定したトナー補給を行うことができる。しかも、本第１の実施形態の構成は、図１で示した現像装置のギャップｄ２を０とした場合に相当するので、効率よくトナーを送り出すことが可能になる。
【００４４】
なお、第１の実施形態では、マグネット部材として安価なマグネットローラ２０を用いたが、この形状に限定されるものではない。
【００４５】
〔第２の実施形態〕
図５は、本発明の第２の実施形態に係る現像装置の概略構成図である。図５の現像装置の基本的な構成及び動作については、第１の実施形態の現像装置と同様であるので、第１の実施形態と実質的に同一又は対応する部材には同一の符号を付して、その説明は省略し、本実施形態の特徴部についてのみ説明する。
【００４６】
本第２の実施形態の現像装置では、トナーホッパ８内のトナー上面をほぼ一定に保持する保持手段を設けている。具体的には、図５に示すように、トナーホッパ８内のトナー３ａを押し上げる押し上げ部材３０と、該押し上げ部材３０を略水平を保った状態で昇降可能に支持する弾性部材としての例えばスプリングコイル３１とで構成された保持手段を設けている。この押し上げ部材３０は、トナーホッパ８の底部を兼用している。また、押し上げ部材３０は、ケーシング２との接触部を例えば可撓性部材で構成し、ケーシング２と接触しながら鉛直方向上方へスライド可能にしている。このような構成の保持手段により、トナーホッパ８内のトナー残量が変化すると、コイルスプリング３１の付勢力で自動的に押し上げ部材３０をほぼ水平な状態で昇降移動させる。この昇降移動により、トナーホッパ８内のトナー残量が変化しても、トナー上面をほぼ一定に保持することができる。
【００４７】
このようにトナー上面をほぼ一定に保持することにより、トナーアジテータ９がトナー溜まりから抜け出す位置をほぼ一定に保つことができる。これにより、該位置が変化することによって生じるトナー補給口８ａへ送り出す際のトナー紛圧の変動を防止できるので、トナー補給口近傍での紛圧をほぼ一定に保つことができる。したがって、現像剤担持体上の現像剤又はトナー補給口近傍に滞留する現像剤に、常に安定してトナーが取り込まれるので、現像剤への安定したトナー補給を行うことが可能となる。この安定したトナー補給が行われた現像剤の一部は、再び現像スリーブ４上に磁気力で担持され搬送される。
【００４８】
以上、本第２の実施形態によれば、トナー収容部内のトナー上面をほぼ一定に保持することにより、トナー補給口近傍でのトナー紛圧をほぼ一定に保つことができる。よって、現像剤への安定したトナー補給を行うことができるので、トナー濃度変動のない良好な現像を行うことができる。
【００４９】
次に、第２の実施形態の変形例を説明する。
図６は、変形例に係る現像装置の概略構成を示す断面図である。本変形例においては、上記スプリングコイル３１に代えて、上記押し上げ部材３０を昇降移動させるための機構としてのソレノイド３２を設けている。また、図示のように、押し上げ部材３０に、トナーホッパ８内のトナー残量を検出するトナー残量検出手段としての透磁率センサ３３を設けている。この該透磁率センサ３３の検出結果は、図示しない制御部に送られ、該制御部によってソレノイド３２のＯＮ／ＯＦＦを制御するように構成している。
この現像装置において、上記透磁率センサ３３でトナー残量を検出すると、検出結果に応じて、上記ソレノイド３２によって自動的に上記押し上げ部材３０を昇降移動させる。これにより、トナー収容部内のトナー残量が変化しても、トナー上面をほぼ一定に保つことができる。したがって、本変形例においても、トナー補給口８ａ近傍でのトナー紛圧をほぼ一定に保つことができ、現像スリーブ４上の現像剤３又はトナー補給口近傍に滞留する現像剤への安定したトナー補給を行うことができる。
【００５０】
なお、本発明は、現像装置を用いる複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置、及び、画像形成に使用される部材又は装置の少なくとも一つと現像装置とを有し、画像形成装置本体に着脱可能に構成されたプロセスカートリッジにも適用することができる。
【００５１】
例えば、図７に、上述の図４で示した第１の実施形態に係る現像装置を搭載したプロセスカートリッジの概略構成を示す。このプロセスカートリッジは、現像装置の他に、感光体ドラム１、感光体ドラム１を帯電するための帯電ローラ５０、感光体ドラム１をクリーニングするクリーニングブレード５１、該クリーニングブレード５１で除去した廃トナーを収容する廃トナー収容部などを備えている。このプロセスカートリッジにおいては、プロセスカートリッジを画像形成装置本体に装着したときは、現像剤への安定したトナー補給を実行できるので、地汚れや濃度低下等のない良好な画像を形成することができる。に適用することができる。
【００５２】
また例えば、図８に、図７で示したプロセスカートリッジを搭載した画像形成装置としてのプリンタの概略構成を示す。このプリンタは、上記プロセスカートリッジの他に、感光体ドラム１に潜像を形成するための露光部６０、未定着トナー像を定着するための定着部６１、給紙部６２、給紙カセット６３、電源及び制御部６４などを備えている。このプリンタにおいては、トナーの取り込み量が一定となった現像剤で画像形成を行うことができるので、トナー濃度変動による地汚れや濃度低下等の異常画像が発生することなく、良好な画像を形成することができる
【００５３】
【発明の効果】
請求項１又は２の発明によれば、トナー収容部のトナーを上記トナー補給口に向けてほぼ一定の圧力で送り出すことにより、トナー補給口近傍でのトナー紛圧をほぼ一定に保つので、現像剤への安定したトナー補給を行うことができる。したがって、トナー濃度変動のない良好な現像を行うことができるという効果がある。
【００５４】
更には、上記マグネット部材を用いて磁性トナーを搬送することにより、トナー収容部内のトナー残量や上記トナー供給部材の回転位置に関わらず、該磁性トナーをトナー補給口へ一定の圧力で送り出すことができるという効果もある。
【００５５】
特に、請求項２の発明によれば、低コストに、現像剤への安定したトナー補給を実現することができるという効果がある。
【００５６】
また、請求項３乃至５の発明によれば、トナー収容部内のトナー上面をほぼ一定に保持することにより、トナー補給口近傍でのトナー紛圧をほぼ一定に保つので、現像剤への安定したトナー補給を行うことができる。したがって、トナー濃度変動のない良好な現像を行うことができるという効果がある。
【００５７】
特に、請求項４又は５の発明によれば、トナー収容部内のトナー残量が変化しても、自動的にトナー上面をほぼ一定に保つことができるという効果がある。
【００５８】
請求項６の発明によれば、プロセスカートリッジを画像形成装置本体に装着したときは、現像剤への安定したトナー補給を実行できるので、地汚れや濃度低下等のない良好な画像を形成することができるという効果がある。
【００５９】
請求項７の発明によれば、地汚れや濃度低下等のない良好な画像を形成することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】  参考形態に係る現像装置の概略構成を示す断面図。
【図２】  同現像装置においてギャップｄ１及びｄ２を種々変化させた場合のトナー紛圧の変化を示すグラフ。
【図３】  同現像装置における安定トナー濃度とトナー残量との関係を示すグラフ。
【図４】  第１の実施形態に係る現像装置の断面図。
【図５】  第２の実施形態に係る現像装置の概略構成を示す断面図。
【図６】  変形例に係る保持手段を備えた現像装置の断面図。
【図７】  同現像装置を備えたプロセスカートリッジの概略構成を示す断面図。
【図８】  同現像装置を備えたプリンタの概略構成を示す断面図。
【図９】  トナー濃度自己制御システムを有する現像装置の従来の不具合を説明するための説明図。
【図１０】  （ａ）は、同現像装置のトナー濃度が上昇した状態を説明する説明図。
（ｂ）は、同現像装置のトナー濃度が低下した状態を説明する説明図。
【図１１】  同現像装置におけるトナー濃度と画像出力枚数との関係を示すグラフ。
【図１２】  同現像装置における安定トナー濃度とトナー紛圧との関係を示すグラフ。
【図１３】  同現像装置におけるトナー残量とトナー紛圧との関係を示すグラフ。
【図１４】  トナー濃度自己制御システムを有する他の現像装置の従来の不具合を説明するための説明図。
【図１５】  （ａ）、（ｂ）は、トナー残量の違いによるトナーアジテータの曲がり具合を説明するための説明図。
【符号の説明】
１：感光体ドラム
２：ケーシング
３：現像剤
３ａ：トナー
４：現像スリーブ
６：ドクタ
７：プレドクタ
８：トナーホッパ
８ａ：トナー補給口
９：アジテータ
１０：リバースローラ
２０：マグネットローラ
２１：ブレード
３０：押し上げ部材
３１：コイルスプリング
３２：ソレノイド
３３：透磁率センサ
５０：帯電ローラ
５１：クリーニングブレード
５２：廃トナー収容部
６０：露光部
６１：定着部
６２：給紙部
６３：給紙カセット
６４：電源及び制御部
Ａ：現像剤収容部
【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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