(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁性粒子とトナーとを有する二成分現像剤を収容する現像剤容器と、前記現像剤容器内の現像剤を攪拌しながら搬送するために回転し、その回転軸の周りに螺旋状のスクリュー羽根を備えた現像剤攪拌搬送手段と、前記現像剤攪拌搬送手段の上方に設けられ、前記現像剤容器内にトナーを補給するためのトナー補給口と、を有する現像装置において、
前記現像剤攪拌搬送手段は、前記現像剤攪拌搬送手段の現像剤搬送方向において前記トナー補給口よりも上流側で、前記スクリュー羽根が切り欠かれた切り欠き部を有しており、前記現像剤容器は、前記トナー補給口の下方において現像剤の上面高さを前記スクリュー羽根の最上端より低くするために、前記現像剤攪拌搬送手段の現像剤搬送方向において前記トナー補給口よりも上流側で、前記切り欠き部に侵入して現像剤の流量を規制する現像剤流量規制部材を有していることを特徴とする現像装置。
【請求項２】
前記現像剤攪拌搬送手段の現像剤搬送方向において前記トナー補給口よりも上流側に現像剤量検知手段を有することを特徴とする請求項１の現像装置。
【請求項３】
前記現像剤攪拌搬送手段の現像剤搬送方向において、前記現像剤流量規制部材は、前記現像剤量検知手段よりも下流側に配置されることを特徴とする請求項２の現像装置。
【請求項４】
前記現像剤攪拌搬送手段の現像剤搬送方向において、前記現像剤流量規制部材は、前記現像剤量検知手段よりも上流側に配置されることを特徴とする請求項２の現像装置。
【請求項５】
像担持体に形成した静電潜像を現像剤を用いて現像し、記録媒体に画像を形成する画像形成装置本体に着脱可能であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかの項に記載の現像装置。
【請求項６】
像担持体上に形成した潜像を磁性粒子とトナーとを有する二成分現像剤を用いて現像し、記録媒体に画像を形成する画像形成装置において、
請求項１〜５のいずれかの項に記載の現像装置と、
前記トナー補給口を介して前記現像剤容器内にトナーを補給するトナー補給装置と、
を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項７】
電子写真画像形成装置本体に着脱可能なプロセスカートリッジにおいて、
請求項１〜４のいずれかの項に記載の現像装置と、
前記現像装置によって現像される潜像が形成される像担持体と、
を有することを特徴とするプロセスカートリッジ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば電子写真方式、静電記録方式などによって像担持体上に形成した静電潜像を、二成分現像剤を用いて現像する現像装置及び画像形成装置、更にはプロセスカートリッジ及びこのプロセスカートリッジが着脱可能な電子写真画像形成装置に関する。
【０００２】
ここで画像形成装置及び電子写真画像形成装置としては、例えば、複写機、プリンタ（例えば、ＬＥＤプリンタ、レーザービームプリンタ等）、ファクシミリ装置、及びワードプロセッサー等が含まれる。
【０００３】
又、プロセスカートリッジとは、帯電手段、現像手段及びクリーニング手段の少なくとも一つと、電子写真感光体とを一体的にカートリッジ化し、このカートリッジを電子写真画像形成装置本体に対して着脱可能とするものであるか、又は、少なくとも現像手段と電子写真感光体とを一体的にカートリッジ化し、このカートリッジを電子写真画像形成装置本体に対して着脱可能とするものをいう。
【０００４】
【従来の技術】
従来、像担持体上に形成された静電潜像を顕像化するために、現像剤として非磁性トナー（以下、単に「トナー」と呼ぶ。）と磁性キャリア（以下、単に「キャリア」と呼ぶ。）とからなる二成分現像剤を用いる、所謂、二成分現像方法があり、多くの装置で採用されている。
【０００５】
二成分現像方法では、二成分現像剤を、現像剤を収容する現像剤容器内に配設された現像剤攪拌搬送手段（以下、単に「攪拌手段」と呼ぶ。）で攪拌し、トナーを摩擦帯電した後、固定マグネットローラを内部に有する現像剤担持体としての現像スリーブに向けて搬送する。更に、この現像剤を現像スリーブ表面に担持させ、現像スリーブの回転に伴って搬送し、像担持体上の静電潜像に供給してこれを現像する。
【０００６】
二成分現像方法を用いる二成分現像装置は、別に設けられたトナー補給装置からトナーのみを補給して、繰り返し使用できることから、長寿命である点、及びランニングコストの点で優れており、広く用いられている。
【０００７】
又、電子写真感光体と、この電子写真感光体に作用するプロセス手段とを一体的にカートリッジ化し、画像形成装置本体に着脱可能とするプロセスカートリッジ方式がある。このプロセスカートリッジ方式によれば、装置のメンテナンスをサービスマンによらずにユーザー自身で行うことができるので、格段に操作性を向上させることができる。そこでこのプロセスカートリッジ方式は、電子写真画像形成装置において広く用いられている。
【０００８】
図７は、従来の一般的な二成分現像装置の概略断面を示す。二成分現像剤を収容する現像剤容器５０は、現像剤担持体としての、図中矢印方向に回転可能な現像スリーブ５１を有している。現像スリーブ５１は中空の金属スリーブであって、内部に磁界発生手段であるマグネットローラ５２を内包している。図７中、現像スリーブ５１の下方には、現像剤層厚規制手段としてのドクターブレード５３が、現像スリーブ５１に近接して設けられる。現像スリーブ５１の矢印方向の回転に伴い現像スリーブ５１とドクターブレード５３との対向部に搬送された現像剤は、このドクターブレード５３により薄層化される。
【０００９】
現像剤容器５０内には、現像スリーブ５１の長手方向と略平行に第一の攪拌手段としてのＡスクリュー５４が配置され、図７中矢印方向に回転することによって現像剤を搬送し、又攪拌する。Ａスクリュー５４の現像スリーブ５１とは反対側に、第二の攪拌手段としての、図７中矢印方向に回転可能なＢスクリュー５５が配置される。
【００１０】
又、Ｂスクリュー５５のＡスクリューとは反対側に位置する現像剤容器５０の壁面には、現像剤量検知手段としてのトナー濃度センサー５６が設けられている。このトナー濃度センサー５６のセンサー面５６ａは、Ｂスクリュー５５の近傍であって、且つ、Ｂスクリューの回転軸からトナー濃度センサー５６への線に対して垂直になるように配置されている。センサー面５６ａに対して現像剤が滞留すると、現像剤中のトナー濃度（キャリアとトナーとの混合比）を正確に検出できなくなるため、センサー面５６ａに現像剤が滞留しないように、Ｂスクリュー５５に対して上述のように配置する。
【００１１】
図８は、図７の現像装置を上から見た概略構成を示す。Ａスクリュー５４とＢスクリュー５５とは略平行に配置され、両スクリュー５４、５５間を現像剤が直接行き来しないように、これらスクリュー間を仕切るための内壁５７が設けられる。但し、Ａスクリュー５４及びＢスクリュー５５の長手方向両端部に相当する部分には内壁５７がなく、現像剤がＡスクリュー５４とＢスクリュー５５との間を行き来できるようになっている。Ａスクリュー５４とＢスクリュー５５はそれぞれ図７に示した矢印方向に回転し、長手方向において反対方向、即ち、それぞれ図８に示す矢印Ｘ、矢印Ｙ方向に現像剤を搬送するようにされている。そのため、現像剤容器５０内を途切れることなく回る現像剤の循環経路が形成される。
【００１２】
Ｂスクリュー５５の、現像剤搬送方向の上流側には、トナー濃度センサー５６が設けられている。トナー濃度センサー５６がＢスクリュー５５の現像剤搬送方向上流側に設けられているのは、画像形成にトナーが使用され、トナー濃度が低下した現像剤に対して直ちにトナー濃度検出を行うためである。つまり、内壁５７で仕切られた現像剤容器５０のＡスクリュー５４側（以下、「現像室５０Ａ」と呼ぶ。）に存在し、現像剤担持体に担持されることによって画像形成に用いられた現像剤は、前述の循環経路により、隔壁で仕切られた現像剤容器５０のＢスクリュー５５側（以下、「攪拌室５０Ｂ」と呼ぶ。）に送られ、直ちにトナー濃度センサー５６によりトナー濃度が検出される。そして、その検出結果に基づいてトナー濃度センサ５６から現像剤搬送方向下流側に位置するトナー補給口５８を通じて、現像剤容器５０に隣接して設けられトナー補給口５８を介して現像剤容器５０と連通するトナー補給装置５９（図７）から適正量のトナーが補給される。これによって現像剤のトナー濃度は常に一定に保たれる。
【００１３】
このように、二成分現像装置において特に重要なのは現像剤の循環性である。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の現像装置では、耐久動作や環境条件によって現像剤を良好に循環させることが困難となる問題がある。
【００１５】
つまり、二成分現像装置における現像剤の循環性では以下の点を考慮しなければならない。
【００１６】
第１に、Ａスクリュー５４側、即ち、現像室５０Ａに収容された現像剤の上部表面（以下、「剤面」と呼ぶ。）の位置は、ある程度高い方がよい。これがある程度まで低くなると、Ａスクリュー５４にて搬送される現像剤の全体量が少な過ぎるため、現像スリーブ５１に供給される現像剤がドクターブレード５３によって滞留する量が減少し、この部分におけるＡスクリュー５４から現像スリーブ５１への現像剤の供給ムラを招き易くなる。より具体的には、Ａスクリューの羽根５４ａのピッチで現像剤の供給ムラを生じ、現像スリーブ５１上に形成される現像剤のコーティングに、スクリュー羽根５４ａのピッチで多い部分と少ない部分が生じ易くなる。その結果、スクリューピッチで画像に濃度ムラができる、所謂、スクリューピッチムラが生じる。このように、現像室５０Ａ内の剤面の位置は高い方が好ましい。
【００１７】
第２に、Ｂスクリュー５５側、即ち、攪拌室５０Ｂに収容された現像剤の上部表面（剤面）の位置は、Ｂスクリュー５５のスクリュー羽根５５ａの最上部よりも低い位置にある方が良い。これは、攪拌室５０Ｂでは現像剤の攪拌という目的があり、剤面が高くなってしまうと、スクリュー羽根５５ａの最上部よりも高い位置にある現像剤が攪拌され難いためである。特に、図９に示すように剤面がＢスクリュー５５より高い位置にある時にトナー補給を行うと、現像剤より比重の軽い、新たに加えられたトナーは、剤面上に浮いたままになってしまうことがある。このような現象が起こると、トナーは現像剤とはなかなか混ざらず、殆ど未帯電のトナーが現像室５０Ａに供給されていまい、カブリや濃度不良などの問題が発生する。攪拌室５０Ｂ内の剤面がＢスクリュー５５よりも低い位置にあれば、補給されたトナーはＢスクリュー５５の回転に伴って半強制的に現像剤中に取り込まれ、十分に攪拌されるため、カブリや濃度不良などの問題は発生しない。
【００１８】
第３に、攪拌室５０Ｂ内の剤面の位置は、トナー濃度センサー５６のセンサー面５６ａより高いことが好ましい。現像剤がセンサー面５６ａを覆わないと、センサー出力が大幅に低下、即ち、トナー濃度が非常に少ないと検出してしまう。勿論、剤面の位置がトナー濃度センサー５６のセンサー面５６ａの最上点より低くても、常に安定した高さであればセンサー出力値に変動は生じないが、実際には剤面の位置はある程度変動する。従って、現像剤が完全にセンサー面５６ａを覆わないと、センサー出力変動が著しく大きくなり、好ましくない。尚、この点に関して、センサー面５６ａの位置を下げるといった方法が考えられるが、現像剤容器５０とセンサー面５６ａとの大きさの関係によって制約がある。
【００１９】
第４に、現像室５０Ａ及び攪拌室５０Ｂにおける剤面は、それぞれ現像室５０Ａ、攪拌室５０Ｂ内でほぼ水平とすることが好ましい。現像室５０Ａ内の剤面が長手方向で斜めに偏ると、現像スリーブ５１に供給される現像剤の量が長手方向で不均一になるため、形成される画像の対応する方向において濃度差が生じてしまう。又、攪拌室５０Ｂ内の剤面が斜めに偏ると、攪拌による帯電性能が低下する。
【００２０】
上記第１〜第３の条件を満たすために、Ａスクリュー５４及びＢスクリュー５５のスクリュー羽根５４ａ、５５ａのピッチ、回転速度などの調整を行い、Ｂスクリューの搬送力を相対的に増すことによって、Ａスクリュー５４側（現像室５０Ａ）の剤面を高くし、Ｂスクリュー５５側（攪拌室５０Ｂ）の剤面を低くすることが考えられる。しかし、この方法では現像室５０Ａ内の現像剤搬送方向上流側での剤面位置が高く、下流側が低くなってしまい、結局上記第４の条件を満たせなくなり、長手方向濃度差が生じてしまう。
【００２１】
そこで、上記第１〜第４の条件を満たすために、現像室５０Ａ及び攪拌室５０Ｂ内の剤面高さをある程度揃え、現像剤の循環を安定させつつ、それぞれの室内での剤面高さを最適化する必要があり、そのために現像剤量を最適化する必要がある。
【００２２】
しかしながら、環境や耐久動作に伴って二成分現像剤のかさ密度が変化し、この影響によって現像剤容器５０内の剤面位置が変動してしまう現象が生じる。これはトナーの帯電量が原因であると考えられており、一般的に低湿環境下で剤面位置が上がり、高湿環境下で下がることが知られている。
【００２３】
従って、現像剤容器５０内での剤面の高さを厳密に管理すべく現像剤量を最適化しても、結局は上述の環境や耐久動作といった原因によって剤面の高さが変動してしまい、上記第１〜第４の条件を満たす適正範囲に剤面の高さを管理することは、従来、実質的に不可能であった。
【００２４】
本発明は上記問題点に鑑みて成されたものである。
【００２５】
従って、本発明の目的は、一般には、現像剤容器内に収容された現像剤の上部表面（剤面）の位置を適正値に保ち、画像ムラやカブリなどの画像不良を防止し、常に高品位な画像を得ることができる現像装置、画像形成装置及びプロセスカートリッジを提供することである。
【００２６】
又、本発明の他の目的は、環境や耐久動作によって現像剤容器内の現像剤のかさ密度が変動しても、画像ムラやカブリなどの画像不良が発生しない適正な剤面高さを常に安定して得ることが可能であり、常に性能の安定した現像装置、画像形成装置及びプロセスカートリッジを提供することである。
【００２７】
【課題を解決するための手段】
上記目的は本発明に係る現像装置、画像形成装置及びプロセスカートリッジにて達成される。要約すれば、本発明の第一の態様によると、磁性粒子とトナーとを有する二成分現像剤を収容する現像剤容器と、前記現像剤容器内の現像剤を攪拌しながら搬送するために回転し、その回転軸の周りに螺旋状のスクリュー羽根を備えた現像剤攪拌搬送手段と、前記現像剤攪拌搬送手段の上方に設けられ、前記現像剤容器内にトナーを補給するためのトナー補給口と、を有する現像装置において、前記現像剤攪拌搬送手段は、前記現像剤攪拌搬送手段の現像剤搬送方向において前記トナー補給口よりも上流側で、前記スクリュー羽根が切り欠かれた切り欠き部を有しており、前記現像剤容器は、前記トナー補給口の下方において現像剤の上面高さを前記スクリュー羽根の最上端より低くするために、前記現像剤攪拌搬送手段の現像剤搬送方向において前記トナー補給口よりも上流側で、前記切り欠き部に侵入して現像剤の流量を規制する現像剤流量規制部材を有していることを特徴とする現像装置が提供される。
【００２８】
本発明の第二の態様によると、像担持体上に形成した潜像を磁性粒子とトナーとを有する二成分現像剤を用いて現像し、記録媒体に画像を形成する画像形成装置において、上記本発明の現像装置と、前記トナー補給口を介して前記現像剤容器内にトナーを補給するトナー補給装置と、を有することを特徴とする画像形成装置が提供される。
【００２９】
本発明の第三の態様によると、電子写真画像形成装置本体に着脱可能なプロセスカートリッジにおいて、上記本発明の現像装置と、前記現像装置によって現像される潜像が形成される像担持体と、を有することを特徴とするプロセスカートリッジが提供される。
【００３２】
上記各本発明の一実施態様によると、前記現像剤攪拌搬送手段の現像剤搬送方向において前記トナー補給口よりも上流側に現像剤量検知手段を有する。
【００３３】
上記各本発明の他の実施態様によると、前記現像剤攪拌搬送手段の現像剤搬送方向において、前記現像剤流量規制部材は、前記現像剤量検知手段よりも下流側に配置される。
【００３４】
上記各本発明の他の実施態様によると、前記現像剤攪拌搬送手段の現像剤搬送方向において、前記現像剤流量規制部材は、前記現像剤量検知手段よりも上流側に配置される。
【００３７】
又、上記本発明の第一及び第二の態様において、一実施態様によると、前記現像装置は前記画像形成装置本体に対して着脱可能である。
【００３８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る現像装置、画像形成装置及びプロセスカートリッジを図面に則して更に詳しく説明する。
【００３９】
実施例１
図１は、本発明に係る現像装置を使用した画像形成装置の一実施例の概略構成を示す。本実施例によると画像形成装置は、電子写真画像形成プロセスにて記録媒体に画像を形成する電子写真画像形成装置とされるが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば電子写真方式及び静電記録方式を用いて像担持体上に潜像を形成し、その後この潜像を二成分現像剤を用いて現像する任意の画像形成装置に適用可能であることを理解されたい。
【００４０】
図１に示す電子写真画像形成装置は、像担持体としての円筒状の電子写真感光体、即ち、感光ドラム１を有しており、この感光ドラム１上に潜像形成手段によって静電像を形成する。つまり、感光ドラム１の表面を帯電装置である帯電ローラ２によって規定電位に帯電した後、該表面を露光手段３が画像情報に応じて露光処理し、感光ドラム１上に静電潜像を形成する。感光ドラム１上に形成された静電潜像は、次いで現像装置４により可視化されて、所謂、トナー像となる。感光ドラム１上に形成されたトナー像は、給紙カセット１１、給紙ローラ１２及びレジストローラ対１３などの給紙手段（記録媒体搬送手段）によって所定タイミングにて感光ドラム１と転写手段としての転写ローラ６とが対向する転写部まで搬送された記録媒体上に、転写ローラ６の作用によって転写される。その後、記録媒体は定着装置７まで搬送され、ここで記録媒体上の未定着トナー像が熱及び圧力によって記録媒体に定着された後、画像装置外に排出される。
【００４１】
一方、転写後に感光ドラム１上に残留した転写残トナーは、クリーニングブレード８ａ、廃トナー容器８ｂを有するクリーニング装置８によって清掃され、感光ドラム１は上記の画像形成動作に繰り返し供される。
【００４２】
又、現像装置４に隣接して、現像装置４にトナーを補給するトナー補給装置５が設けられる。詳しくは後述するように、トナー補給装置５は、現像装置４の現像剤容器４０に設けられたトナー補給口４８を介して現像装置４と連通しており、所定の動作によって現像剤容器４０にトナーを補給するように構成される。
【００４３】
本実施例では、感光ドラム１と、感光ドラム１に作用するプロセス手段としての帯電ローラ２、現像装置４及びクリーニング装置８とを枠体１０によって一体的に構成し、画像形成装置本体に設けられた装着手段９を介して画像形成装置本体に着脱可能なプロセスカートリッジＣとする。
【００４４】
図２は、本実施例の現像装置４の概略構成を示す。本実施例によると、現像装置４は二成分接触現像装置（二成分磁気ブラシ現像装置）とされる。即ち、現像装置４は、現像剤収容部としての現像剤容器４０内に磁性粒子（キャリア）と非磁性トナー（トナー）とからなる現像剤を収容する。現像剤容器４０の感光ドラム１と対向する開口部には、図中矢印方向に回転可能な現像剤担持体としての現像スリーブ４１を有している。現像スリーブ４１は、磁界発生手段としての固定マグネットローラ４２を内包しており、この固定マグネットローラ４２の発生する磁力によってトナーを担持したキャリアを保持することができる。又、現像スリーブ４１には、現像剤層厚規制手段としてのドクターブレード４３が所定間隙を有して対向しており、現像スリーブ４１の矢印方向の回転に伴って、現像スリーブ４１上に供給された現像剤の層厚を規制し、現像剤薄層を形成する。
【００４５】
現像スリーブ４１は、感光ドラム１と所定間隔を有するように配置され、現像スリーブ４１上に形成された現像剤薄層が感光ドラム１に接触する状態に設定されている。そして、現像スリーブ４１の回転に伴って感光ドラム１と現像スリーブ４１との対向部に搬送された現像剤から、感光ドラム１上の静電潜像にトナーが転移してトナー像を形成する。その後現像剤は現像スリーブ４１の回転に伴って現像剤容器４０内に戻り、マグネットローラ４２の図示のＮ１極とＮ２極との間の反発極により現像スリーブ４１上から剥がされて、現像剤容器４０内の現像剤と混ざり合う。そして、新たな現像剤がドクターブレード４３による現像剤層厚規制部に送られ、現像スリーブ４１上に薄層化されて現像に供される。
【００４６】
本実施例では、現像スリーブ４１は外径１６ｍｍのアルミニウム製スリーブである。現像剤の搬送を良好に行うために、現像スリーブの表面に適度な凹凸を設けることが好ましく、本実施例では表面荒さがＲｚ（ＪＩＳ  Ｂ  ０６０１：十点平均粗さ）＝５〜１０μｍ程度になるようにブラスト処理している。感光ドラム１は周速１００ｍｍ／ｓで回転し、帯電電位は未露光部で−６００Ｖ、露光部で−２００Ｖとされる。又、現像動作時に現像スリーブ４１には、ＤＣ成分が−４００Ｖ、ＡＣ成分が１８００Ｖの矩形波である現像バイアスが印加され、露光部に反転現像を行う。
【００４７】
本実施例によると、トナーとして平均粒径（重量平均粒径）６μｍのネガ帯電トナーを用い、キャリアとして飽和磁化が２０５ｅｍｕ／ｃｍ3の平均粒径（体積平均粒径）３５μｍの磁性キャリアを用いた。
【００４８】
現像剤容器４０内には、第一、第二の現像剤攪拌搬送手段（攪拌手段）として、Ａスクリュー４４とＢスクリュー４５が設けられる。本実施例では、図２中、現像スリーブ４１の下側近傍に、現像スリーブ４１の長手方向と平行に外径１４ｍｍのＡスクリュー４４が配置される。Ａスクリュー４４は図中矢印方向に回転することによって現像スリーブ４１に現像剤を供給し、且つ現像に供された後の現像剤の搬送をも行う。Ａスクリュー４４が配置された現像室４０Ａと内壁４７で仕切られた反対側の攪拌室４０Ｂには、外径１４ｍｍのＢスクリュー４５が配置されている。Ｂスクリュー４５は図中矢印方向に回転し、新たに現像剤容器４０内に補給されたトナーとキャリアとを攪拌し、トナーに所定のトリボ（帯電電荷）を与える機能を有している。
【００４９】
図３は、本実施例の現像装置４を上から見た概略構成を示す。図３をも参照すると理解されるように、Ａスクリュー４４とＢスクリュー４５とは略平行に配置され、両スクリュー４４、４５が回転することによって、現像剤をそれぞれ矢印Ｘ、Ｙ方向に搬送する。又、Ａスクリュー４４とＢスクリュー４５との間を現像剤が直接行き来しないように、内壁４７が設けられる。但し、Ａスクリュー４４及びＢスクリュー４５の長手方向両端部に相当する部分には内壁４７がなく、現像剤がＡスクリュー４４とＢスクリュー４５との間を行き来できるようになっている。こうして、現像剤容器４０内を途切れることなく回る現像剤の循環経路が形成される。
【００５０】
このように、Ａスクリュー４４、Ｂスクリュー４５の回転に伴い、現像剤は矢印方向に循環する。本実施例では、Ａスクリュー４４が配置される側の現像剤容器４０（現像室４０Ａ）内と、Ｂスクリュー４５が配置される側の現像剤容器４０（攪拌室４０Ｂ）内とにおける現像剤の搬送量はほぼ等しく、現像室４０Ａ及び攪拌室４０Ｂ内の現像剤の上部表面（剤面）の高さはほぼ等しくなるようにされている。
【００５１】
又、Ｂスクリュー４５の、Ａスクリュー４４とは反対側に位置する現像剤容器４０の壁面には、現像剤量検知手段としてのトナー濃度センサー４６が設けられている。トナー濃度センサー４６はコイルのインダクタンスを利用してセンサー近傍における一定体積内の現像剤の見かけ透磁率変化を検知し、トナー濃度（キャリアとトナーとの混合比）を検知する。又、トナー濃度センサー（インダクタンスセンサー）４６のセンサー面４６ａは、Ｂスクリュー４５の近傍であって、且つＢスクリュー４５の回転軸からからセンサー面４６ａへの線に対して垂直になるように配置されている。センサー面４６ａがこのような配置とされるのは、センサー面４６ａに現像剤が滞留しないようにするためであり、センサー面４６ａに現像剤が滞留すると、現像剤のトナー濃度を正確に検出できなくなる。
【００５２】
トナー濃度センサー４６から、Bスクリュー４５の現像剤搬送方向にやや下流側に位置して、Ｂスクリュー４５の上部にトナー補給口４８が設けられる。現像剤容器４０は、トナー補給口４８を介して画像形成装置本体に設けられたトナー補給装置５に連通する。現像動作に供された後に、トナー濃度の低くなった現像剤はトナー濃度センサー４４の部分に搬送されてここでトナー濃度が検知される。このトナー濃度検知結果に応じて、現像剤中のトナー濃度を一定に維持するために、適宜トナー補給装置５から現像剤容器４０のトナー補給口４８を通してトナーが補給される。新たに補給されたトナーは、Ｂスクリュー４５によって矢印Ｙ方向に搬送されてキャリアと混ざり合い、適度なトリボを付与された後に現像スリーブ４１近傍に搬送され、その後現像スリーブ４１上に薄層化して担持され、現像に供される。
【００５３】
本発明によれば、現像剤容器４０には、前述の条件、即ち、▲１▼現像室４０Ａ内の剤面の高さをある程度高く維持し、▲２▼攪拌室４０Ｂ内の剤面の位置はＢスクリュー４５のスクリュー羽根４５ａの最上部よりも低くし、▲３▼攪拌室４０Ｂ内の剤面の位置はトナー濃度センサー４６のセンサー面４６ａよりも高くし、▲４▼現像室４０Ａ及び攪拌室４０Ｂ内の剤面は、長手方向でほぼ水平とする、という条件を達成するために、現像剤流量規制部材４９を設ける。以下、詳しく説明する。
【００５４】
本実施例では、現像剤流量規制部材４９として、ポリスチレン（ＰＳ）のモールド成型によって作成された板形状のモールド部材を用いた。現像剤流量規制部材４９の材料は限定されるものではないが、本実施例のようにトナー濃度センサー４６としてインダクタンスセンサーを用いる場合、現像剤流量規制部材４９がインダクタンスセンサー４６の近傍に位置していることから、非磁性で、且つ導電性でないものが好ましく、樹脂材料が望ましい。本実施例では、ポリスチレン（ＰＳ）を用いたが、その他、ＡＢＳ、ポリカーボネート、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）などを好適に用いることができる。
【００５５】
本実施例によると、現像剤流量規制部材４９は、図２に示すように、Ｂスクリュー４５のスクリュー羽根４５ａの概略上半分の位置まで達するようにして、Ｂスクリュー４５の上側から延在して設ける。即ち、現像剤流量規制部材４９の下端から所定量がＢスクリュー４５のスクリュー羽根４５ａの最上部より下側に位置するように設ける。
【００５６】
より具体的には、図４をも参照すると理解されるように、本実施例では、Ｂスクリュー４５の最上部と現像剤流量規制部材４９の下端との距離Ｈを３ｍｍとした。又、現像剤流量規制部材４９の、Ｂスクリュー４５の軸線方向に垂直な方向の長さは、内壁４７からＢスクリュー側の現像剤容器４０の内部壁面までの距離とほぼ同じとした。又、現像剤流量規制部材４９は、トナー補給口４８に対して現像剤搬送方向上流側に設ける。更に、Ｂスクリュー４５の螺旋状に伸びたスクリュー羽根４５ａの一部４５ｂは、現像剤流量規制部材４９にぶつからないように切り欠いてある。
【００５７】
ここで、現像剤容器４０内に収容する現像剤の量は、現像剤流量規制部材４９を設けない場合の攪拌室４０Ｂ内の剤面高さが、所定高さ以上となるようにしている。即ち、耐久動作や環境変動を考慮し最も現像剤の容積が小さくなる条件での剤面高さが、許容できる下限値以上になるように現像剤量を定めている。本実施例の現像装置４では、高温高湿環境下、且つ耐久動作後半において、現像剤のかさ密度が最も大きくなるので（現像剤の単位体積当たりの重量が最も大きくなる）、斯かる条件においても攪拌室４０Ｂ内の剤面高さが許容できる下限値を下回ることがないような現像剤量を収容する。
【００５８】
本実施例では、攪拌室４０Ｂ内の剤面高さの許容できる下限値は、Ｂスクリュー４５の最上点から３ｍｍさがった位置である。剤面がこれ以下になると、トナー濃度センサー４６の検出レベルが変動してしまい好ましくない。
【００５９】
又、現像室４０Ａ内の剤面に関しても、上記の許容下限値以下の剤面位置では低過ぎる。つまり、Ａスクリュー４４から現像スリーブ４１に向かって搬送される現像剤の全体量が少なくなり過ぎ、現像スリーブ４１に向かって供給された現像剤が現像剤規制ブレード４３による現像剤層厚規制部にて滞留する量が減少してしまう。このように現像剤層厚規制部に滞留する現像剤の量が減少すると、Ａスクリュー４４から現像スリーブ４１への現像剤の供給ムラが生じ易くなる。従って、Ａスクリュー４４のスクリュー羽根４４ａのピッチで現像剤の供給ムラが生じ、現像スリーブ４１上に形成される現像剤のコーティングに、スクリュー羽根４４ａのピッチで現像剤量の多い部分と少ない部分とが生じ易くなる。その結果、スクリューピッチで画像に濃度ムラができる、所謂、スクリューピッチムラが生じ、好ましくない。
【００６０】
本実施例の現像装置４では、環境変動や耐久動作を考慮して決定した剤面高さの許容できる下限値における現像剤量は１７０ｇであった。本実施例では、この下限値から若干のマージンをみて、現像剤容器４０内に１８０ｇの現像剤を収容した。
【００６１】
次に、現像剤流量規制部材４９の効果を確認するために、以下の実験を行った。現像剤流量規制部材４９を備えた本実施例の現像装置４と、比較例として現像剤流量規制部材４９を備えず、現像剤量を１６０ｇ、１７０ｇ、１８０ｇと変化させた現像装置（比較例１〜比較例３）とをそれぞれ画像形成装置本体に装着し、高温高湿環境（３２℃／８５％ＲＨ）と低温低湿環境（１５℃／１０％ＲＨ）においてＡ４サイズの記録媒体に５％印字比率の画像で１００００枚のプリント動作を行った。
【００６２】
結果を表１に示す。
【００６３】
【表１】
0004289735.tif 000002
表１に示すように、本実施例の現像装置４を備えた画像形成装置では、高温高湿、低温低湿の両環境にて耐久後半まで画像ムラ、カブリが生じることなく良好な画像が得られた。一方、現像剤流量規制部材４９を設けていない比較例では、画像ムラやカブリの問題を生じた。
【００６４】
先ず、現像剤量を１６０ｇとした比較例１では、高温高湿環境下でスクリューピッチムラが生じた。
【００６５】
現像剤量を１７０ｇとした比較例２では、高温高湿環境下の耐久後半でも剤面高さの下限値を上回っているので、現像剤のかさ密度が大きくなる高温高湿環境においても画像ムラの問題は生じなかった。しかし、逆に剤面高さが高くなる低温低湿環境では、剤面が高くなり過ぎ、Ｂスクリュー４５の最上部の上に剤面が位置し、その剤面上に補給されたトナーが現像剤中に十分に混ざらず、トナーが帯電不良のまま現像スリーブ４１に送られてカブリが生じた。
【００６６】
現像剤量を１８０ｇとした比較例３では、高温高湿、低温低湿ともに剤面が高くなり過ぎて、双方の条件においてカブリを生じた。
【００６７】
これに対して現像剤流量規制部材４９を備えた本実施例の現像装置では、すべての条件において攪拌室４０の剤面高さは、Ｂスクリュー４５の最上部から２ｍｍ下がった高さに規制でき、非常に良好な結果を得ることができた。上述のように現像剤流量規制部材４９は、下端がＢスクリュー４５の最上部から３ｍｍ進入するように設けたが、実際にはこの現像剤流量規制部材４９を抜け出た現像剤の剤面高さは１ｍｍ上がり、Ｂスクリュー４５の最上部から２ｍｍの位置に制御された。
【００６８】
現像剤流量規制部材４９を設けることによって、環境変化によって実際に現像剤の容積変動が生じても、図４に示すように現像剤搬送方向に対して現像剤流量規制部材４９の上流側の剤面高さが上下することによって現像剤の容積変動を吸収し、現像剤流量規制部材４９の下流側の剤面高さは一定に保たれる。
【００６９】
又、トナー濃度センサー４６のトナー濃度検出に関して、トナー濃度センサー４６のセンサー面４６ａの上端以下の高さ、或は上端近傍の剤面高さにおいて剤面が変動すると出力値の変動を招くが、本実施例では、トナー濃度センサー４６を現像剤流量規制部材４９の上流側に設けたことによって、センサー面４６ａ近傍の剤面が、ある程度高い位置で変動するようにした。このように、センサー面４６ａから上方の離れた位置で剤面変動が生じても、センサーの出力変動はほとんど生じないので、トナー濃度を安定して検出することが可能となる。
【００７０】
このように、現像剤流量規制部材４９を設けることによって、現像剤流量規制部材４９に対して現像剤搬送方向の上流側の部分が現像剤の容積変動の緩衝領域の働きを示し、剤面高さの安定化を実現できる。尚、この緩衝領域（剤面高さが高い領域）が現像スリーブ４１の長手範囲内に存在すると画像濃度ムラを招く恐れがあるので、存在させないことが好ましい。従って、環境変動、耐久変動に対する現像剤量のマージンを増やしたい場合には、現像スリーブ４１の長手方向の現像剤搬送方向下流側の端部から現像剤流量規制部材４９までの距離を長くして容積を大きくすればよい。
【００７１】
以上、本発明によれば、環境や耐久動作によって現像剤のかさ密度が変動しても、▲１▼現像室４０Ａ内の剤面の高さをある程度高く維持し、▲２▼攪拌室４０Ｂ内の剤面の位置はＢスクリュー４５のスクリュー羽根４５ａの最上部よりも低くし、▲３▼攪拌室４０Ｂ内の剤面の位置はトナー濃度センサー４６のセンサー面４６ａよりも高くし、▲４▼現像室４０Ａ及び攪拌室４０Ｂ内の剤面は、長手方向でほぼ水平とするといった条件を満たし、画像ムラやカブリなどの画像不良が発生しない適正な剤面高さを常に安定して得ることが可能である。
【００７２】
実施例２
本実施例の画像形成装置は実施例１のものと基本的には同様とされるので、同一機能、構成を有する部材には同一符号を付し、詳しい説明は省略する。
【００７３】
図５は本実施例の現像装置を上からみた概略構成図である。実施例１では、トナー濃度センサー４６に対して、現像剤搬送方向の下流側に現像剤流量規制部材４９を設けた。本実施例では、トナー濃度センサー４６に対して現像剤搬送方向の上流側に現像剤流量規制部材４９を設ける。現像剤流量規制部材４９としては実施例１と同様のものを用いた。
【００７４】
本実施例では、現像剤流量規制部材４９をトナー濃度センサー４６より現像剤搬送方向に対して上流側に設けることで、現像剤流量規制手段４９によって剤面を安定させた領域内にトナー濃度センサー４６を配置する構成とする。
【００７５】
このような構成とすることで、トナー濃度センサー４６のセンサー面４６ａ近傍の剤面高さをも、環境や耐久によって変動しないよう一定に保つことができる。
【００７６】
その結果トナー濃度センサー４６のセンサー面４６ａ近傍での剤面高さの変動に伴うセンサー出力の変動を完全に防止し、トナー濃度制御の安定化を図ることができる。
【００７７】
以上、本発明によれば、本実施例の構成においても、環境や耐久動作による現像剤のかさ密度変動に影響されず、画像ムラやカブリなどの画像不良が発生しない適正な剤面高さを常に安定して得ることが可能である。
【００７８】
尚、上記実施例では、画像形成装置は、プロセスカートリッジ方式の電子写真画像形成装置であるとして説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、図６に示すように、現像装置が画像形成装置本体に固定され、トナー補給装置からのトナーの補給が可能とされる画像形成装置にも当然適用可能である。図６において、図１に示す画像形成装置と同一機能及び構成を有する部材には同一符号を付している。
【００７９】
又、本発明は、現像装置が、画像形成装置本体に設けられた装着手段を介して画像形成装置本体に対して着脱可能なカートリッジとされる画像形成装置にも適用可能であることを理解されたい。この場合、図１において、枠体１０によって感光ドラム１、帯電装置２、現像装置４及びクリーニング装置８を一体的にプロセスカートリッジＣとし、装着手段９を介して画像形成装置本体に着脱可能としたのに対して、現像装置４のみが同様の装着手段を介して画像形成装置本体に着脱可能とされる場合を考えれば良い。
【００８０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、現像剤容器内に収容された現像剤の上部表面（剤面）の位置を適正値に保ち、画像ムラやカブリなどの画像不良を防止し、常に高品位な画像を得ることができる。又、本発明によれば、環境や耐久動作によって現像剤容器内の現像剤のかさ密度が変動しても、画像ムラやカブリなどの画像不良が発生しない適正な剤面高さを常に安定して得ることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に従って構成されるプロセスカートリッジが着脱可能な電子写真画像形成装置の一実施例を示す概略構成図である。
【図２】本発明に従って構成される現像装置の一実施例の概略断面図である。
【図３】本発明に従って構成される現像装置の一実施例を上から見た概略断面図である。
【図４】現像剤流量規制部材近傍をより詳しく示す図である。
【図５】本発明に従って構成される現像装置の他の実施例を上から見た概略断面図である。
【図６】本発明に従って構成される画像形成装置の他の実施例を示す概略構成図である。
【図７】従来の現像装置の一例を示す概略断面図である。
【図８】従来の現像装置の一例を上から見た概略断面図である。
【図９】現像剤の攪拌不良を説明するための従来の現像装置の概略断面図である。
【符号の説明】
１        感光ドラム（電子写真感光体）
２        帯電装置
４        現像装置
８        クリーニング装置
４４      第一の現像剤攪拌搬送部材（第一の攪拌部材、Ａスクリュー）
４５      第二の現像剤攪拌搬送部材（第二の攪拌部材、Ｂスクリュー）
４８      トナー補給口
４９      現像剤流量規制部材
【図１】
0004289735.tif 000003
【図２】
0004289735.tif 000004
【図３】
0004289735.tif 000005
【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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