(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
重合法により作製された重合トナーを現像剤として内部に収納する現像剤収容室と、
現像剤担持体及び該現像剤担持体に現像剤を供給する現像剤供給手段が設けられた現像室と、
前記現像剤収容室と前記現像室とを連通せしめ、前記現像剤収容室の幅方向における全域の前記現像剤を前記現像室の幅方向全域に搬送するよう前記現像室の幅方向に開口した開口部と、
前記現像剤収容室の内部で回転軸を共通にする複数の回転搬送部材を有し、少なくとも一の回転搬送部材の長手方向幅が、前記開口部の長手方向幅と同等かそれ以上の大きさに形成されており、少なくとも他の回転搬送部材が、前記回転部に対して長手方向で中央部分のみに設けられた現像剤搬送手段とを備え、
前記他の回転搬送部材が前記開口部の前記中央部分に前記現像剤を搬送した直後に前記一の回転搬送部材が前記開口部の全域に前記現像剤を搬送する
ことを特徴とする現像装置。
【請求項２】
前記現像剤搬送手段は、先端部が前記開口部から前記現像室に進入するように設定されていることを特徴する請求項１記載の現像装置。
【請求項３】
前記開口部の下端部壁の上面の高さは、前記現像剤供給手段の上面高さよりも高くなるように形成されてい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】
前記現像剤搬送手段は、樹脂製のシートで形成された回転搬送部材を備え、該シートは５０μｍより厚く１００μｍより薄い厚さに形成されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１記載の現像装置。
【請求項５】
画像形成装置に対して着脱自在に形成されたプロセスカートリッジであって、静電潜像の担持体と、請求項１ないし４のいずれか１記載の現像装置とを備えたことを特徴とするプロセスカートリッジ。
【請求項６】
請求項１ないし４のいずれか１記載の現像装置、または請求項５記載のプロセスカートリッジを備え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、現像剤収容室内の現像剤を現像剤搬送手段により現像室に搬送して現像を行う現像装置、及びこの現像装置を備えたプロセスカートリッジ、並びにこの現像装置またはプロセスカートリッジを備えた画像形成装置の技術分野に属するものである。
【０００２】
【従来の技術】
非磁性１成分方式の現像装置を備えた画像形成装置においては、現像剤を担持搬送する現像ローラに層厚規制ブレードを押圧接触させ、この層厚規制ブレードによって現像ローラ上に現像剤の薄層を形成している。そして、このように薄層化された現像剤により、感光体上の静電潜像を現像剤像として可視化し、更にこの可視化された現像剤像を印字用紙に転写することにより、印字を行っている。
【０００３】
従って、このような画像形成装置における印字可能幅は、前記現像ローラの長手方向における前記現像剤の薄層の幅、即ち層厚規制ブレードと現像ローラとの押圧部の幅によって定まり、通常はその画像形成装置において使用可能なプリント用紙として定められた最大のプリント用紙の幅よりも前記押圧部の幅が大きくなるように構成されている。つまり、層厚規制ブレードの幅を前記最大のプリント用紙の幅よりも大きくし、更にこの層厚規制ブレードの幅を超える長さの現像ローラを用いて現像装置が構成されている。
【０００４】
しかしながら、この印字可能幅を最大限に使用した印字は通常行われることがないので、現像ローラ上に薄層化された現像剤のうち、現像ローラの両端部側の現像剤は殆ど使用されることがなく、何度も層厚規制ブレードと現像ローラの押圧部を通過することになる。
【０００５】
一般に、非磁性１成分方式の現像に用いられる現像剤は、流動性を向上させるための外添剤と呼ばれるシリカ、アルミナ、及び酸化チタン等からなる微粉末がトナー母粒子に外添されているため、以上のように層厚規制ブレードと現像ローラの押圧部を何度も通過することにより、外添剤がトナー母粒子に埋まり込んでしまう。その結果、現像剤の流動性が低下し、劣化した現像剤が現像ローラを収容する現像器の両端部側に滞留してしまい、現像ローラの長手方向両端部側の方から順に印字の画質が劣化してしまうという問題があった。
【０００６】
現像ローラが設けられた現像室と、現像剤を収容する現像剤収容室との間には、開口部が設けられており、現像剤収容室から現像室への現像剤の供給は、現像剤収容室に設けられたトナー搬送部材（アジテータ）を回転させ、更にはトナー搬送部材の一部を前記開口部から突出させることにより行われている。
【０００７】
そこで、このような構成において前記のような現像ローラの両端部側における現像剤の滞留を防ぐために、前記開口部の幅を、印字幅と同程度かそれよりも広くして現像室の幅と同程度にすると共に、トナー搬送部材の幅も開口幅と同程度まで大きくした現像装置が提案された。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来の現像装置によれば、現像剤は、現像室と現像剤収容室とを往復する方向に循環することはあっても、現像ローラの長手方向、即ち現像室また現像剤収容室の幅方向へ移動することは少なく、現像室また現像剤収容室の両端部における現像剤の劣化を防止することはできなかった。
【０００９】
また、前記現像装置のように開口部の幅を印字幅と同程度にした場合に、現像剤の供給にムラが生じると、供給が不十分となった箇所の現像ローラ上のトナーが不足気味となり、印字に縦筋状に画像濃度ムラが生じるという問題が発生することもあった。
【００１０】
そこで、以上のような問題を解決するために、現像室に攪拌部材を設けるという方法が考えられた。この方法によれば、現像室内の現像剤の循環、特に現像室の幅方向の循環が良好になり、現像剤の現像室両端部における滞留を防止することができた。
【００１１】
しかしながら、このような構成では、現像室の攪拌部材用の駆動系が必要になるため、構成が複雑になり、製造コストも上昇するという問題があった。
【００１２】
そこで、前記開口部の下端部の位置、即ち現像剤収容室から現像室への仕切壁となっている部分の高さを低くすることによって、現像剤収容室から現像室へ供給された現像剤が、重力で再び現像剤収容室に戻るように構成し、現像室と現像剤収容室との現像剤の循環を良好にするという方法が考えられた。
【００１３】
しかしながら、この方法では、確かに現像剤の循環は促されるが、現像ローラへの現像剤の供給量が低下し、印字面積率の高い画像で印字がかすれ易くなるという問題が発生した。
【００１４】
更に、別の方法として、トナー搬送部材に厚手のＰＥＴシートを用いると共に、このＰＥＴシートの撓み量を大きくすることにより、現像室内への現像剤供給能力を高め、現像剤を無理に押し込めて、トナー搬送部材が開口部位置を通過した後に現像剤が現像剤収容室に戻り易くするという方法が考えられた。
【００１５】
しかしながら、この方法においては、トナー搬送部材のＰＥＴシートの撓みが解除される時に、大きな音が発生してしまうという問題が発生した。
【００１６】
本発明は、以上のような問題を解決し、簡単な構成で、現像ローラへの現像剤の供給量を減少させることなく、且つ大きな音を発生させることなく、現像剤の現像室幅方向における循環を良好にすることのできる現像装置及びプロセスカートリッジ並びに画像形成装置を提供することを課題としている。
【００１７】
【００１８】
【００１９】
【００２０】
【００２１】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の現像装置は、前記課題を解決するために、重合法により作製された重合トナーを現像剤として内部に収納する現像剤収容室と、現像剤担持体及び該現像剤担持体に現像剤を供給する現像剤供給手段が設けられた現像室と、前記現像剤収容室と前記現像室とを連通せしめ、前記現像剤収容室の幅方向における全域の前記現像剤を前記現像室の幅方向全域に搬送するよう前記現像室の幅方向に開口した開口部と、前記現像剤収容室の内部で回転軸を共通にする複数の回転搬送部材を有し、少なくとも一の回転搬送部材の長手方向幅が、前記開口部の長手方向幅と同等かそれ以上の大きさに形成されており、少なくとも他の回転搬送部材が、前記回転部に対して長手方向で中央部分のみに設けられた現像剤搬送手段とを備え、前記他の回転搬送部材が前記開口部の前記中央部分に前記現像剤を搬送した直後に前記一の回転搬送部材が前記開口部の全域に前記現像剤を搬送することを特徴とする。
【００２２】
請求項１記載の現像装置によれば、現像剤収容室内の重合トナーは、現像剤搬送手段が回転駆動されることにより、該現像剤搬送手段によって開口部を通じて現像室側へと搬送される。この時、少なくとも一の回転搬送部材の長手方向幅は、現像剤収容室の幅方向における全域の現像剤を現像室の幅方向全域に搬送するよう現像室の幅方向に開口した開口部の長手方向幅と同等か、それ以上の大きさに形成されているので、前記開口部の全域に亘って十分に現像剤を供給する。その結果、現像剤は現像室の幅方向全域に亘って十分に供給されることになり、現像剤担持体に対する現像剤の供給不足を生じさせることがない。また、少なくとも他の回転搬送部材は、前記回転部に対して長手方向で中央部分のみに設けられ、他の回転搬送部材が開口部の中央部分に現像剤を搬送した直後に一の回転搬送部材が開口部の全域に前記現像剤を搬送するので、現像剤収容室から現像室への現像剤搬送性能は、現像室の幅方向における両端部よりも中央部の方が高くなり、現像室における重合トナーの押し込み圧は、現像室の幅方向における両端部側よりも中央部の方が高くなる。その結果、現像室内で中央部から両端部方向に押された重合トナーは、その流動性の高さから、現像室の両端部側の方から現像剤収容室に戻されるようになる。このように、本発明によれば、現像室内において重合トナーが現像室の幅方向、即ち現像剤担持体の長手方向に循環するようになるので、現像剤担持体の両端部において滞留することがなく、トナーの劣化を生じさせることがない。
【００２３】
請求項２記載の現像装置は、前記課題を解決するために、請求項１記載の現像装置において、前記現像剤搬送手段は、先端部が前記開口部から前記現像室に進入するように設定されていることを特徴する。
【００２４】
請求項２記載の現像装置によれば、前記現像剤搬送手段が回転駆動され、前記開口部位置に達すると、前記現像剤搬送手段の先端部は、前記開口部から前記現像室に進入する。その結果、重合トナーは現像室に好適に押し込められ、上述した現像室の幅方向におけるトナーの循環性能をより向上させる。
【００２５】
請求項３記載の現像装置は、前記課題を解決するために、請求項１又は２記載の現像装置において、前記開口部の下端部壁の上面の高さは、前記現像剤供給手段の上面高さよりも高くなるように形成されていることを特徴とする。
【００２６】
請求項３記載の現像装置によれば、現像剤収容室から搬送される重合トナーは、開口部を介して現像室へと供給されるが、当該開口部の下端部壁の上面の高さは、現像室に設けられた前記現像剤供給手段の上面高さよりも高くなっている。その結果、重力による現像室から現像剤収容室への重合トナーの戻りを抑制することができ、現像剤担持体に対するトナー供給不足を発生させることがない。しかも、本発明によれば、開口部の下端部壁の高さがこのように低くなくても、上述したように現像室の幅方向に良好なトナー循環を生じさせるので、劣化したトナーが滞留することを確実に防ぐ。
【００２７】
請求項４記載の現像装置は、前記課題を解決するために、請求項１ないし３のいずれか１記載の現像装置において、前記現像剤搬送手段は、樹脂製のシートで形成された回転搬送部材を備え、該シートは５０μｍより厚く１００μｍより薄い厚さに形成されていることを特徴とする。
【００２８】
請求項４記載の現像装置によれば、前記現像剤搬送手段の樹脂製シートで形成された回転搬送部材を、５０μｍより厚く形成したことにより、現像剤収容室から現像室へのトナー供給力が十分に得られることが判った。また、当該回転搬送部材を、１００μｍより薄い厚さに形成したことにより、シートの撓みが解除され、弾けた時の異音がなく、静かな現像動作が行われる。
【００２９】
請求項５記載のプロセスカートリッジは、前記課題を解決するために、画像形成装置に対して着脱自在に形成されたプロセスカートリッジであって、静電潜像の担持体と、請求項１ないし４のいずれか１記載の現像装置とを備えたことを特徴とする。
【００３０】
請求項５記載のプロセスカートリッジには、静電潜像の担持体の他、請求項１ないし４のいずれか１記載の現像装置が備えられているので、現像剤担持体の長手方向における重合トナーの良好な循環が発生し、トナー劣化のない良好な現像動作が行われることになる。
【００３１】
請求項６記載の画像形成装置は、前記課題を解決するために、請求項１ないし４のいずれか１記載の現像装置、または請求項５記載のプロセスカートリッジを備えたことを特徴とする。
【００３２】
請求項６記載の画像形成装置には、請求項１ないし４のいずれか１記載の現像装置、または請求項５記載のプロセスカートリッジが備えられているので、現像剤担持体の長手方向における重合トナーの良好な循環が発生し、トナー劣化のない良好な現像動作により、高品質の画像が形成されることになる。
【００３３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態を添付図面に基づいて説明する。以下の説明は、現像装置を含む画像形成装置に対して本発明を適用した場合の実施形態である。まず、本実施形態における画像形成装置全体の概要について説明する。
【００３４】
（画像形成装置全体の概要）
図１は、本発明を適用した画像形成装置としてのレーザビームプリンタ１の概略構成を示す断面図である。図１において、レーザビームプリンタ１は、本体ケース２の底部に、図示しない用紙を給紙するフィーダユニットを備えている。フィーダユニットは、図示しないバネによって押圧される用紙押圧板１０と、給紙ローラ１１と、摩擦分離部材１４とを備え、用紙押圧板１０により用紙を給紙ローラ１１に押圧し、給紙ローラ１１の回転により給紙ローラ１１と摩擦分離部材１４との間で最上位の用紙を分離して所定のタイミングで用紙の供給を行う。
【００３５】
図１の矢印方向に回転する前記給紙ローラ１１の回転による用紙搬送方向の下流側には、１対のレジストローラ１２及び１３が回転可能に枢支され、後述する感光ドラム２０と転写ローラ２１によって形成される転写位置へ所定のタイミングで用紙を搬送する。
【００３６】
感光ドラム２０は、正帯電性の材料、例えば、正帯電性のポリカーボネートを主成分とする有機感光体からなる。具体的には、感光ドラム２０は、例えば、円筒状でアルミニウム製の円筒スリーブを本体として、その外周部に、ポリカーボネートに光導電性樹脂を分散させた所定厚さ（例えば、約２０μｍ）の光導電層を形成した中空状のドラムから構成され、円筒スリーブを接地した状態で、本体ケース２に回転自在に枢支される。更に、感光ドラム２０は、図示しない駆動手段により矢印方向に回転駆動される。
【００３７】
帯電器３０は、例えば、タングステンなどからなる帯電用ワイヤからコロナ放電を発生させる正帯電用のスコロトロン型の帯電器から構成される。
【００３８】
レーザスキャナユニット４０は、感光ドラム２０上に静電潜像を形成する為のレーザ光Ｌを発生するレーザ発生器（図示せず）、回転駆動されるポリゴンミラー（５面体ミラー）４１、一対のレンズ４２及び４５、並びに反射ミラー４３，４４及び４６を含んで構成されている。
【００３９】
現像装置５０は、ケース５１内に現像剤収容室としてのトナー収容室５２が形成され、トナー収容室５２内には、現像剤搬送手段としての第１アジテータ９０及び第２アジテータ９１と、清掃部材５４と、これらの間に設けられた遮光部材８０が回転軸５５の周りに回転自在に設けられている。なお、このトナー収容室５２内には、電気絶縁性を有する正帯電性の非磁性１成分現像剤としてのトナーが収容される。また、トナー収容室５２の前記回転軸５５の両端側に位置する側壁には光透過窓５６が設けられている。また、トナー収容室５２の感光ドラム２０側には、開口部Ａによってトナー収容室５２と連通し現像を行う現像室５７が形成され、供給ローラ５８と現像ローラ５９が回転可能に枢支される。現像ローラ５９上のトナーは、薄い板状の弾性を有する層厚規制ブレード６４により所定の層厚に規制され、現像に供される。
【００４０】
転写ローラ２１は、回転自在に枢支され、シリコーンゴムやウレタンゴムなどからなる導電性を有する発泡弾性体から構成される。転写ローラ２１は、印加される電圧により、感光ドラム２０上のトナー画像を用紙に確実に転写するように構成されている。
【００４１】
定着ユニット７０は、レジストローラ１２及び１３から感光ドラム２０と転写ローラ２１との圧接部に至る用紙の搬送方向の更に下流側に設けられ、加熱用ローラ７１と押圧ローラ７２を備える。用紙に転写されたトナー画像は加熱用ローラ７１と押圧ローラ７２とによって搬送される間に加熱されつつ押圧されて用紙に定着される。
【００４２】
用紙搬送用の１対の搬送ローラ７３及び排紙ローラ７４は、定着ユニット７０の搬送方向下流側に夫々設けられており、排紙ローラ７４の下流側には排紙トレイ７５が設けられている。
【００４３】
なお、上述した感光ドラム２０、転写ローラ２１、帯電器３０、及び現像装置５０は、プロセスカートリッジ２ａ内に収容されており、該プロセスカートリッジ２ａはレーザビームプリンタ１に対して着脱自在に設けられている。更に、現像装置５０は、現像器カートリッジとしてプロセスカートリッジ２ａに対して着脱自在に設けられている。
【００４４】
以上のような本実施形態のレーザビームプリンタ１において、感光ドラム２０の表面が帯電器３０により一様に帯電され、レーザスキャナユニット４０から画像情報に従って変調されたレーザ光Ｌが照射されると、感光ドラム２０の表面には静電潜像が形成される。この静電潜像は、現像装置５０によってトナーで可視像化され、感光ドラム２０上に形成された可視像は感光ドラム２０によって転写位置へと搬送される。転写位置においては、給紙ローラ１１及びレジストローラ１２及び１３を介して用紙が供給され、前記可視像は転写ローラ２１によって印加される転写バイアスにより、用紙に転写される。なお、転写後に感光ドラム２０上に残ったトナーは、現像ローラ５９によって現像室５７に回収される。
【００４５】
次に、用紙は定着ユニット７０に搬送され、定着ユニット７０の加熱用ローラ７１と押圧ローラ７２によって挟持搬送され、用紙上の可視像は加圧及び加熱され、用紙上に定着される。そして、用紙は一対の搬送ローラ７３及び排紙ローラ７４によりレーザビームプリンタ１上部の排紙トレイ７５に排出され、画像形成動作が終了する。
【００４６】
（現像装置の構成）
次に、上述した従来の問題を解決した本実施形態における現像装置５０の詳細な構成を図２乃至図７に基づいて説明する。
【００４７】
図２は本実施形態における現像装置５０の図３に示すＹ−Ｙ’線の断面を示す図、図３は本実施形態における現像装置５０の図２のＸ−Ｘ’線の断面を示す図である。但し、図３は、アジテータ５３と清掃部材５４が、図２に二点鎖線で示される位置にある時の図である。また、図３においては、フレーム２ｂ、発光手段６０、受光手段６１、及び基板６０ｂ，６１ｂが断面として描かれているが、これらは図２におけるＺ−Ｚ’線における断面である。
【００４８】
本実施形態における現像装置５０は、図２に示すようにケース５１内にその他の各構成要素を備えた状態で図３に示すプロセスカートリッジ２ａから取り外され、またはプロセスカートリッジ２ａに装着される。従って、ケース５１は、トナー収容室５２と現像室５７を形成すると共に、各構成要素を支持する枠体としても機能している。
【００４９】
次に、ケース５１以外の各構成要素について説明する。まず、現像剤担持体としての現像ローラ５９は、ステンレス鋼等で形成された芯金５９ａ上に、導電性を有するカーボンの微粒子を含む導電性のシリコーンゴムで形成された円筒状の基材５９ｂが設けられており、更にこの基材５９ｂ上にはフッ素を含有した樹脂またはゴム材のコート層５９ｃが形成されている。なお、現像ローラ５９は、必ずしも基材を導電性のシリコーンゴムで構成しなくてもよく、導電性のウレタンゴムで構成しても良い。また、現像ローラ５９には図示しない電源により所定の電圧が印加されており、感光ドラム２０との間に所定の電位差を有するように構成されている。
【００５０】
層厚規制部材としての層厚規制ブレード６４は、ステンレス鋼等で形成され、基端が現像装置５０のケース５１に固定された支持部６４ａと、その支持部６４ａの先端に設けられ、絶縁性または導電性のシリコーンゴム、絶縁性または導電性のフッ素含有ゴム、あるいは絶縁性または導電性のウレタンゴムで形成された接触部６４ｂとを備えている。接触部６４ｂは支持部６４ａの弾性力により現像ローラ５９に圧接される。本実施形態では接触部６４ｂを、図２に示すように断面が略半月状の凸形状となるように形成しているが、板状に形成しても良い。
【００５１】
供給ローラ５８は、ステンレス鋼等で形成された芯金５８ａ上に導電性のスポンジで形成された円筒状の基材５８ｂが形成されたローラであり、現像ローラ５９に対してスポンジの弾性力によって押圧接触するように配置されている。なお、供給ローラ５８としては、この他にも、導電性シリコーンゴムあるいはウレタンゴム等の適宜の部材を使用することができる。
【００５２】
なお、前記トナー収容室５２に収容されるトナーは、正帯電性の非磁性１成分現像剤であり、懸濁重合法によって球状に形成したスチレン−アクリル系樹脂に、カーボンブラック等の周知の着色剤、及びニグロシン、トリフェニルメタン、４級アンモニウム塩等の荷電制御剤を添加してなる粒径６μｍ〜１０μｍ、平均粒径８μｍのトナー母粒子を有している。そして、トナーは、そのトナー母粒子の表面にシリカを外添剤として添加して構成されている。また、前記外添剤としてのシリカには、シランカップリング剤等による周知の疎水化処理が施され、平均粒径が１０ｎｍで、その添加量はトナー母粒子の０．６重量（ｗｔ）％である。このように、トナーは極めて球状に近い懸濁重合トナーであり、しかも、平均粒径が１０ｎｍの疎水性処理したシリカを０．６重量（ｗｔ）％、外添剤として添加しているため、極めて流動性に優れている。そのため、摩擦帯電により充分な帯電量が得られるので、転写効率が良く極めて高画質な画像が形成できる。
【００５３】
現像剤搬送手段としての第１アジテータ９０は、ＡＢＳ（アクリロニトリル‐ブタジエン‐スチレン）樹脂等の樹脂で形成された支持部材９０ａの先端部に、回転搬送部材としてのＰＥＴ（ポリエチレンテレフタラート）で形成された厚さ７５μｍのシート状の摺接部９０ｂが取り付けられている。支持部材９０ａは、図３に示すように、ケース５１の両側壁５１ａ，５１ｂに軸支された回転軸５５と一体に成形されており、該回転軸５５の軸端にはギア６３が取り付けられている。また、摺接部９０ｂは、図２に示すように少なくともトナー収容室５２の円筒形状の底面部５２ａに摺接する際には、撓みを有して摺接するような幅（回転半径方向の長さ）を有している。従って、図示しないモータからの回転駆動力がギア６３に伝達されると、支持部材９０ａ及び摺接部９０ｂからなる第１アジテータ９０は図２に示す矢印方向に回転し、摺接部９０ｂは撓んだ状態でトナー収容室５２の底面部５２ａを摺接し、搬送面によってトナーを開口部Ａに押し上げる。なお、図３においては、開口部Ａを黒く塗り潰して表しており、更に図３において支持部材９０ａに隠れる部分は点線で表している。摺接部９０ｂには図３に示すように開口部Ａの両端部位置に対応して切り込み９０ｄが設けられており、２つの切り込み９０ｄによって挟まれた摺接部９０ｂの搬送主部が、開口部Ａ内に弾性的に弾かれるように侵入し、トナーを現像室５７側に弾き飛ばす。また、摺接部９０ｂだけでなく、支持部材９０ａの面もトナーを押し上げることになるので、支持部材９０ａには、図３に示すように開口部９０ｃが形成されており、支持部材９０ａの面が回転時にトナーから受ける抵抗を減少させるように構成されている。また、支持部材９０ａ及び摺接部９０ｂの長手方向長さは、ケース５１の長手方向長さよりも短くなるように設定されており、図３に示すように、支持部材９０ａ及び摺接部９０ｂの側部は、両側の光透過窓５６ａ，５６ｂに接触しないように所定の間隔を有するように配置されている。
【００５４】
また、本実施形態においては、前記第１アジテータ９０と共に現像剤搬送手段を構成する第２アジテータ９１が設けられている。第２アジテータ９１は、第１アジテータ９０の支持部材９０ａと一体に形成され、ＡＢＳ樹脂等の樹脂で形成された支持部材９１ａと、該支持部材９１ａに取り付けられた回転搬送部材としてのＰＥＴ製シート状の搬送部９１ｂとから構成されている。また、支持部材９０ａと一体に形成された支持部材９１ａは、図３から明らかなように、支持部材９０ａの長手方向の中央部のみに取り付けられている。支持部材９１ａは、前記支持部材９０ａの回転に伴って回転し、搬送部９１ｂがトナー収容室５２内のトナーを前記摺接部９０ｂに先立って開口部Ａに押し上げる。このように、本実施形態においては、トナー収容室５２から現像室５７へのトナー搬送能力は、前記長手方向における両端部よりも中央部の方が強くなるように構成されている。
【００５５】
清掃部材５４は、前記第１アジテータ９０の支持部材９０ａと一体に成形された支持部材５４ａと、図３に示すように該支持部材５４ａの両端に取り付けられたワイパー５４ｂとから構成される。ワイパー５４ｂは、ウレタンゴムから形成されており、支持部材５４ａの回転に伴って光透過窓５６ａ、５６ｂの表面を摺擦して当該表面のトナーを拭き取り可能な位置に取り付けられている。また支持部材５４ａは、一例として、第１アジテータ９０の支持部材９０ａと逆向きで平行になるように、即ち、第１アジテータ９０の支持部材９０ａとの位相角が１８０度になるように設定される。
【００５６】
光透過窓５６は、アクリル、ポリカーボネートまたはポリプロピレン等で形成された透明もしくは半透明な部材であり、図３に示すようにケース５１の発光手段６０側の側壁５１ａに取り付けられた光透過窓５６ａと、受光手段６１側の側壁５１ｂに取り付けられた光透過窓５６ｂとから構成されている。また、これらの光透過窓５６ａ，５６ｂは、図３に示すように、トナー収容室５２の内部側に突出するように設けられており、前記清掃部材５４のワイパー５４ｂが確実に光透過窓５６ａ、５６ｂの表面を拭き取り可能なように構成されている。また、光透過窓５６ｂ（５６ａ）は、図２に示すように、アジテータ９０と清掃部材５４の回転中心線を含む平面であって鉛直方向に延びる平面（以下、鉛直面とする）Ｇよりも開口部Ａ側の位置に設けられている。更に、プロセスカートリッジ２ａの光透過窓５６ａ、５６ｂに対応する位置には、図３に示すように開口部６２ａ、６２ｂが形成されており、開口部６２ａは光透過窓５６ａへの光の入射を可能とし、開口部６２ｂは光透過窓５６ｂからの光の出射を可能にしている。
【００５７】
以上のような光透過窓５６ａ，５６ｂが設けられた位置に対応して、現像装置５０の両側には、図３に示すように、発光手段６０及び受光手段６１が設けられている。
【００５８】
発光手段６０は、フレーム２ｂに取り付けられるホルダ６０ａと、該ホルダ６０ａに支持される基板６０ｂと、該基板６０ｂ上に設けられた発光素子６０ｃとから構成されている。また、ホルダ６０ａはプラスチックから形成されており、ホルダ６０ａの光透過窓５６ａに対向する側には、一体成形によりプラスチックレンズ６０ｄが形成されている。
【００５９】
また、受光手段６１も同様に、フレームに取り付けられるホルダ６１ａと、該ホルダ６１ａに支持される基板６１ｂと、該基板６１ｂ上に設けられた受光素子６１ｃとから構成されている。また、ホルダ６１ａはプラスチックから形成されており、ホルダ６１ａの光透過窓５６ｂに対向する側には、一体成形によりプラスチックレンズ６１ｄが形成されている。なお、受光素子には一例としてフォトトランジスタを用いている。
【００６０】
上述した発光素子６０ｃ、プラスチックレンズ６０ｄ、プロセスカートリッジ２ａの開口部６２ａ、光透過窓５６ａ、光透過窓５６ｂ、プロセスカートリッジ２ａの開口部６２ｂ、プラスチックレンズ６１ｄ、及び受光素子６１ｃは、図３に示すように、ほぼ一直線上に並ぶように設定されており、発光素子６０ｃから照射された光は、プラスチックレンズ６０ｄによって略平行光化され、開口部６２ａを通って光透過窓５６ａに入射する。従って、光透過窓５６ａと光透過窓５６ｂの間にトナーが存在しない状態においては、前記光透過窓５６ａを透過した光は、反対側の光透過窓５６ｂに入射し、この光透過窓５６ｂを透過して開口部６２ｂを通ってプラスチックレンズ６１ｄに入射する。そして、入射した光はこのプラスチックレンズ６１ｄによって集光され、受光素子６１ｃにて受光される。
【００６１】
受光素子６１ｃは、図４に示すように、受光した光量に応じて出力電圧値が変化する素子であり、本実施形態では受光量が最小の際には電圧値がほぼ５Ｖに近い値をとり、受光量が最大の際には電圧値がほぼ０Ｖに近い値となる。そして、この範囲で受光量に応じて電圧値が変化する。本実施形態では、このような受光素子６１ｃの出力をマイクロプロセッサ等からなる図示しない制御部によって読み取り、所定の電圧値をしきい値として設定し、しきい値よりも高い出力電圧値についてはハイレベルと判定し、しきい値よりも低い出力電圧値をローレベルと判定すると共に、このローレベルとなる期間（以下、ローレベル期間とする）Ｔ１の測定単位期間Ｔ２内における合計が、当該測定単位期間Ｔ２に占める割合を算出することにより、トナー残量の検出を行っている。
【００６２】
次に、遮光部材８０について説明する。遮光部材８０は、図２に示すように、第１アジテータ９０の支持部材９０ａと、清掃部材５４の支持部材５４ａとの間に設けられＡＢＳ樹脂等の樹脂で形成された板状部材であり、第１アジテータ９０及び清掃部材５４と共に回転軸５５と一体に成形され回転軸５５の周りに回転するように構成されている。また、回転軸５５の軸線方向においては、図３に示すように、発光手段６０側にのみ設けられている。
【００６３】
遮光部材８０は、第１アジテータ９０が光透過窓５６ｂ（，５６ａ）の位置を通過した直後から、図２に示すように光透過窓５６ｂへの光を遮り、清掃部材５４による光透過窓５６ｂ（，５６ａ）の清掃開始直前に前記光の遮りを解除する大きさの遮光面を有している。
【００６４】
このように構成することにより、遮光部材８０が光路を塞いでいる間は、第１アジテータ９０による掻き取り動作によって光透過窓５６ｂ（，５６ａ）周辺のトナーが掻き取られてしまった場合でも、受光素子６０ｃからの出力が得られないので、環境条件あるいは使用期間に拘わらず、正確な現像剤残量検出を行うことができる。また、遮光部材８０は、清掃部材５４及び第１アジテータ９０と共通の回転軸５５周りに回転するようにしたので、構成を簡単化することができる。
【００６５】
（動作例）
以下、本実施形態における動作例をトナー残量検出、及び第１アジテータ９０並びに第２アジテータ９１と清掃部材５４の動作を中心に詳しく説明する。
【００６６】
まず、トナーの最上位の面（以下、トナー面とする）が、図５に点線で示すように光透過窓５６ａ，５６ｂの位置よりも遙かに高く、トナー収容室５２内に十分な量のトナーが収容されている場合について説明する。この場合にはまず第１アジテータ９０に先立って第２アジテータ９１の回転により搬送部９１ｂが、トナー収容室５２の幅方向における中央部のトナーを、図６に示すように押し出し、図７に示すように開口部Ａの付近に到達し更に開口部Ａを通過する動きに伴って、トナー収容室５２の幅方向における中央部のトナーが現像室５７に搬送される。また、この時には図７に示すように、第１アジテータ９０の摺接部９０ｂがトナー収容室５２の壁面と摺接しながらトナー収容室５２の幅方向における全域のトナーを搬送して開口部Ａに近づいて来ており、第１アジテータ９０の摺接部９０ｂが図２に示すように開口部Ａに到達し更に開口部Ａを通過する動きに伴って、トナー収容室５２の幅方向における全域のトナーを現像室５７に搬送する。
【００６７】
従って、現像室５７においては、まず第２アジテータ９１によって現像室５７の幅方向中央部にトナーが供給され、その直ぐ後に第１アジテータ９０によって現像室５７の幅方向全域に亘るトナーが供給されることになるので、現像室へのトナーの押し込み圧は、現像室５７の幅方向の中央部だけが強くなる。本実施形態においては上述したように流動性の極めて高い重合トナーを用いているため、重合トナーの押し込み圧が前記中央部にて高くなると、現像室５７内で押された重合トナーは、現像室５７の両端部側を通って開口部Ａからトナー収容室５２に戻されるようになる。つまり、本実施形態の現像装置においては、現像室５７内において、トナーが現像室５７の幅方向、即ち現像ローラ５９の長手方向に循環するようになり、印字により消費されることが著しく少ない当該長手方向両端部においても、トナーの滞留を確実に防ぐことができる。その結果、トナーの劣化を発生させることなく、良好な印字を行うことができる。
【００６８】
但し、開口部Ａの幅に対して第２アジテータ９１の幅が、１／４より小さくなると、端の方までトナーが循環しなくなる。また、３／４より大きくなると、長手方向のトナーの循環がなくなってしまう。実験の結果、開口部Ａの幅に対する第２アジテータ９１の幅は、１／２前後が望ましいことが判明したが、本実施形態においては約４／９とした。この開口部Ａの幅に対する第２アジテータ９１の幅の関係を調べるために行った実験においては、現像室の天井を切り取った現像器を準備して、内部のトナー循環を目視によって確認した。更に、耐久試験（例えば、１０，０００枚印字）を行って、画像の評価を行ったところ、１／４より小さい第２アジテータ、または３／４より大きな第２アジテータでは、耐久後に用紙の端の方に印字カブリが発生した。１／４と３／４の大きさの第２アジテータでは、耐久後に用紙の端の方でうっすらとカブリが発生したが、かろうじて実用に耐え得るレベルであった。また、新品のトナーでは、１／４より小さい第２アジテータ、または３／４より大きな第２アジテータを用いた場合でも、循環が行われる場合があったが、耐久後にトナーの流動性が低下した際に、循環が不安定になったり循環しなくなったりすることが目視によって確認することができた。
【００６９】
以上説明したように、開口部Ａの幅に対して第２アジテータ９１の幅は、１／４以上３／４以下が良いことが判った。
【００７０】
本実施形態の方法によれば、図１、図２、図５〜図７に示すトナー収容室５２と現像室５７との間の仕切壁（開口部Ａの下端部壁）５３の高さを特に低くしなくても、トナーの循環を改善することができるので、現像ローラ５９に対するトナーの供給量不足による濃度低下を発生させることがない。また、第１アジテータ９０は開口部Ａの幅よりも大きな幅を持って構成されているため、現像室５７の全幅に亘ってトナー供給不足になるようなことはない。
【００７１】
しかも、現像ローラ５９の長手方向においてトナーが良好に循環することにより、トナーの供給ムラも発生せず、印字に縦筋状の画像濃度ムラを発生させることがない。
【００７２】
また、第２アジテータ９１の摺擦部９１ｂの先端と、第１アジテータ９０の摺接部９０ｂの先端は、開口部Ａから現像室５７に進入するように構成されているので、現像室５７にトナーを好適に押し込めて、上述した循環性能をより高めることができる。
【００７３】
また、第２アジテータ９１の摺擦部９１ｂの先端と、第１アジテータ９０の摺接部９０ｂはＰＥＴ等の樹脂製シートで構成されており、その厚さは５０μｍより厚くしている。実験の結果、５０μｍよりも薄い場合には、現像室５７へのトナーの供給が不十分となることが判ったが、本実施形態では、摺接部９０ｂを５０μｍより厚くしているので、現像室５７へトナーを十分に供給することができる。また、本実施形態では、摺接部９０ｂの厚さを１００μｍより薄くしている。実験の結果、１００μｍよりも厚い場合には、シートの撓みが解消された時に、弾けた時の異音が生じるが、本実施形態によれば、摺接部９０ｂの厚さを１００μｍより薄くしたので、このような異音を発生させることがない。実験の結果、摺接部９０ｂの厚さは７５μｍが最適であることが判った。
【００７４】
また、例えば現像室５７の幅方向における両端部のトナーの搬送能力を中央部よりも強くした場合等においては、両端から供給されたトナーが中央部で出会うことになり、この中央部において画像濃度ムラが生じるという問題が生ずる。しかし、本実施形態の構成によれば、このような中央部におけるトナーのぶつかり合いがないので、このような画像濃度ムラを確実に防止することができる。
【００７５】
なお、以上に説明した第１アジテータ９０は、光透過窓５６ａ、５６ｂ付近を通過するため、光透過窓５６ａ、５６ｂ付近のトナーが搬送されてしまうことがある。しかしながら、本実施形態においては、第１アジテータ９０が図７に示す位置から図２に示す位置に移動すると、図２に示すように遮光部材８０が光透過窓５６ａと光透過窓５６ｂとの間の光路を遮る。従って、第１アジテータ９０の通過の際に光透過窓５６ａ、５６ｂ付近のトナーが搬送されたとしても、受光素子６１ｃの出力はハイレベルを保ち、従来の装置に見られたようなノイズ状の出力信号の変化を生じさせない。そして、トナーの残量が減少し、トナー面が図５に実線で示すように光透過窓５６ａ，５６ｂの位置に近接すると、光透過窓５６ａ、５６ｂは前記ワイパー５４ｂによる拭き取り直後にトナーに覆われることはなくなるが、ワイパー５４ｂが図５に示す位置から図６に示す位置へと回転すると、これに伴って第１アジテータ９０の摺接部９０ｂも回転するため、トナーは、摺接部９０ｂの搬送面によって図６に示す矢印Ｂの方向に押し出され光透過窓５６ａ、５６ｂを覆うようになる。このようにして摺接部９０ｂによって押し出されるトナーによって光透過窓５６ａ、５６ｂが覆われる時間は、トナー量に依存する。つまり、トナー量が多い程、長い時間に亘って光透過窓５６ａ、５６ｂは遮られ、トナー量が少なくなる程光透過窓５６ａ、５６ｂを遮る時間は短くなる。従って、トナー量が多い程、図４に示す受光素子６１ｃの出力のローレベル期間Ｔ１が短くなり、トナー量が少ない程、図４に示す受光素子６１ｃの出力のローレベル期間Ｔ１が長くなる。本実施形態では、図示しない制御部により、所定のサンプリング周期で受光素子６１ｃの出力電圧の値をサンプリングして記憶し、所定の測定単位期間Ｔ２内における、ローレベル期間Ｔ１の合計の割合が、所定の割合を超えた時にトナーエンプティ状態であると判断するように構成した。
【００７６】
以上のように、本実施形態の現像装置５０においては、清掃部材５４のワイパー５４ｂによる光透過窓５６ａ，５６ｂの表面の拭き取りと、第１アジテータ９０によるトナー収容室５２内のトナーの押し出しを行うことにより光透過窓５６ａと光透過窓５６ｂとの間の光の透過と遮光を行わせ、更には第１アジテータ９０が光透過窓５６ａ，５６ｂを通過した直後に遮光部材８０により光透過窓５６ａと光透過窓５６ｂとの間の光路を遮ることにより、第１アジテータ９０の挙動が原因となる受光素子６１ｃの出力変化を防止するので、正確なトナー残量検出を行うことができる。
【００７７】
なお、上述した説明においては、第２アジテータ９１を設けることにより、現像ローラ５９の長手方向中央部におけるトナー搬送能力を両端部側よりも高めるように構成したが、本発明はこのような構成に限定されるものではなく、例えば、前記中央部においてより多くのアジテータを設けるようにしても良い。また、アジテータは複数である必要はなく、単一のアジテータであっても、回転軸から摺接部の自由端部までの長さを、中央部の方が両端部側よりも長くなるように構成しても良い。また、アジテータの摺接部の面をメッシュ状に加工し、そのメッシュ粗さを両端部の方が中央部よりも粗くなるように構成しても良い。
【００７８】
以上、実施形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣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容易に推察できるものである。
【００７９】
【００８０】
【００８１】
【発明の効果】
請求項１記載の現像装置によれば、重合法により作製された重合トナーを現像剤として用い、現像剤収容室の内部で回転軸を共通にする複数の回転搬送部材を有し、少なくとも一の回転搬送部材の長手方向幅が、現像剤収容室の幅方向における全域の現像剤を現像室の幅方向全域に搬送するよう現像室の幅方向に開口した開口部の長手方向幅以上の大きさに形成され、少なくとも他の回転搬送部材が、前記回転部に対して長手方向で中央部分のみに設けられた現像剤搬送手段を備え、他の回転搬送部材が開口部の中央部分に現像剤を搬送した直後に一の回転搬送部材が開口部の全域に現像剤を搬送するので、現像剤担持体に対する現像剤の供給不足を確実に防止することができると共に、重合トナーの現像室の幅方向、即ち現像剤担持体の長手方向への循環により、現像剤担持体の両端部における滞留を防ぎ、トナー劣化のない良好な現像を行うことができる。
【００８２】
請求項２記載の現像装置によれば、前記現像剤搬送手段の先端部を前記開口部から前記現像室に進入するようにしたので、重合トナーを現像室に好適に押し込めることができ、上述した現像室の幅方向におけるトナーの循環性能をより向上させることができる。
【００８３】
請求項３記載の現像装置によれば、前記開口部の下端部壁の上面の高さを、前記現像剤供給手段の上面高さよりも高くしたので、重力による現像室から現像剤収容室への重合トナーの戻りを抑制することができ、現像剤担持体に対するトナー供給不足を確実に防止することができる。しかも、本発明によれば、開口部の下端部壁の高さがこのように低くなくても、上述したように現像室の幅方向に良好なトナー循環を生じさせるので、劣化したトナーが滞留することを防ぐことができる。
【００８４】
請求項４記載の現像装置によれば、前記現像剤搬送手段に樹脂製のシートで形成された回転搬送部材を備え、該シートを５０μｍより厚く１００μｍより薄い厚さに形成したので、現像剤収容室から現像室へのトナー供給力を十分に得ることができると共に、シートの撓みが解除され、弾けた時の異音を確実に防止することができる。
【００８５】
請求項５記載のプロセスカートリッジによれば、静電潜像の担持体の他、請求項１ないし４のいずれか１記載の現像装置を備えたので、現像剤担持体の長手方向における重合トナーの良好な循環が発生し、トナー劣化のない良好な現像動作が行うことができる。
【００８６】
請求項６記載の画像形成装置によれば、請求項１ないし４のいずれか１記載の現像装置、または請求項５記載のプロセスカートリッジを備えたので、現像剤担持体の長手方向における重合トナーの良好な循環を発生させることができ、トナー劣化のない良好な現像動作により、高品質の画像を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の一実施形態における画像形成装置の概略構成を示す断面図である。
【図２】  図１の画像形成装置における現像装置の概略構成を示す断面図である。
【図３】  図２におけるＸ−Ｘ‘線断面を示す図である。
【図４】  図１の画像形成装置における受光素子の出力電圧波形と現像剤残量検出の方法を説明するための図である。
【図５】  図１の画像形成装置における現像装置のアジテータ及び清掃部材の動作と現像剤残量検出動作を説明するための図である（その１）。
【図６】  図１の画像形成装置における現像装置のアジテータ及び清掃部材の動作と現像剤残量検出動作を説明するための図である（その２）。
【図７】  図１の画像形成装置における現像装置のアジテータ及び清掃部材の動作と現像剤残量検出動作を説明するための図である（その３）。
【符号の説明】
１  レーザビームプリンタ
５０  現像装置
５１ａ，５１ｂ  側壁
５２  トナー収容室
５４  清掃部材
５４ｂ  ワイパー
５６  光透過窓
５７  現像室
５９  現像ローラ
６０  発光手段
６１  受光手段
８０  遮光部材
９０  第１アジテータ
９０ａ  支持部材
９０ｂ  摺接部
９１  第２アジテータ
９１ａ  支持部材
９１ｂ  搬送部
【図１】
0004341107.tif 000002
【図２】
0004341107.tif 000003
【図３】
0004341107.tif 000004
【図４】
0004341107.tif 000005
【図５】
0004341107.tif 000006
【図６】
0004341107.tif 000007
【図７】
0004341107.tif 000008