(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、
前記現像剤担持体に担持されて搬送される前記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納する現像剤収納部と、
第一の規制部材よりも前記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、
前記現像剤担持体にトナーを供給するトナー収容部と、
該トナー収容部内のトナーを回転により攪拌するためのトナー攪拌部材と、
前記トナー収容部と前記現像剤収容部とを連絡するトナー補給路とを備えた現像装置であって、
第二の規制部材の側端部であって、前記現像剤担持体による現像剤搬送方向上流側に一方の端部を当接するように可撓性部材が設けられ、該可撓性部材は前記トナー補給路を遮断するように前記トナー補給路の底部と接触しており、かつ、該可撓性部材の他方の端部が前記トナー収容部内に延出し、回転する前記トナー攪拌部材と接触することで前記トナー補給口を開口するように設けられていることを特徴とする現像装置。
【請求項２】
前記トナー攪拌部材に前記可撓性部材を可撓させるための部材を設けることを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
【請求項３】
前記可撓性部材の端部のうちのトナー収容部側端部は、櫛歯形状もしくは中空形状もしくは凸凹形状である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】
前記トナー補給路内に、該トナー補給路の底面がトナー収容部から現像剤担持体に向けて下向きに傾斜をなすように補給台が設けれ、該トナー補給路の底部をなす該補給台の上方が可撓性部材と接触し得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。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれかに記載の現像装置を、感光体とともに一体に支持したことを特徴とする画像形成装置本体に着脱自在であ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、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、並びに該現像装置を備えたプロセスカートリッジに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、トナー濃度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。
【０００３】
そこで、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。その試みを、図５に示す従来の現像装置の概略構成図を用いて説明する。
現像剤収納部４の下端部には、現像剤担持体１に近接した第二の現像剤規制部材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が減少するため、第二の現像剤規制部材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、現像剤担持体１の極配置及び磁力、第二の現像剤規制部材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。
また、第二の規制部材９が現像剤担持体１と対向する面の現像剤搬送方向上流側端部の規制間隔が、現像剤搬送方向下流側端部の規制間隔よりも大きいという形状を付与することにより、トナーが現像剤収容部３中に流れ込む直前に現像剤層間の摩擦力を高め、その間を通過するトナーに十分な帯電量を付与することにより、帯電量不足のトナーを無くし、画像濃度ムラを抑制している。
更に、第二の規制部材９の現像剤担持体１との対向面により現像剤循環部１１の拡散を抑制し、現像剤循環部１１の現像剤がトナー収容部６側へ溢れ出すのを防ぐ工夫がなされている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述した従来技術においては、凝集度の高いトナーがトナー補給路７に補給されると、第二の規制部材９下部とトナー補給台１２との間にトナーのブリッジが形成され、現像剤循環部１１が循環しているにも関わらずトナーが取り込まれないため、不良画像(白抜け等)が発生するといった課題が残っている。
また、第二の規制部材９の現像剤担持体１との対向面により、現像剤循環部11における現像剤の拡散を抑制し、現像剤がトナー収容部６側へ溢れ出すのを防ぐ工夫がなされているが、対策効果が十分ではなく、トナー残量が少なくなると現像剤がトナー収容部６へと溢れ出し、トナー濃度が上昇することが問題となっている。
更に、従来技術の現像装置を画像形成装置に搭載する場合、現像剤を別ケースにプリセットし、使用直前に上方などからセットする形態が考えられるが、現像剤がトナーの取り込みを制御できる程度にまで行き渡る前に、トナー攪拌部材８によりトナーが送り込まれると、大量のトナーが現像剤担持体１表面や現像剤収容部３に入り込み、使用開始後しばらくはトナー濃度が適正値に対して高くなる（初期オーバーシュート）といった課題がある。
【０００５】
上記問題点に鑑み、本発明は、常に適正なトナー濃度を保てるように、トナー補給を行うことが可能な現像装置、及びこれを感光体と一体に支持したプロセスカートリッジを提供することを課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は、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、前記現像剤担持体に担持されて搬送される前記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納する現像剤収納部と、第一の規制部材よりも前記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、前記現像剤担持体にトナーを供給するトナー収容部と、該トナー収容部内のトナーを回転により攪拌するためのトナー攪拌部材と、前記トナー収容部と前記現像剤収容部とを連絡するトナー補給路とを備えた現像装置であって、第二の規制部材の側端部であって、前記現像剤担持体による現像剤搬送方向上流側に一方の端部を当接するように可撓性部材が設けられ、該可撓性部材は前記トナー補給路を遮断するように前記トナー補給路の底部と接触しており、かつ、該可撓性部材の他方の端部が前記トナー収容部内に延出し、回転する前記トナー攪拌部材と接触することで前記トナー補給口を開口するように設けられている現像装置とする。本発明は、前記トナー攪拌部材に前記可撓性部材を可撓させるための部材を設ける現像装置とする。本発明は、前記可撓性部材の端部のうちのトナー収容部側端部は、櫛歯形状もしくは中空形状もしくは凸凹形状である現像装置とする。本発明は、前記トナー補給路内に、該トナー補給路の底面がトナー収容部から現像剤担持体に向けて下向きに傾斜をなすように補給台が設けれ、該トナー補給路の底部をなす該補給台の上方が可撓性部材と接触し得る現像装置とする。本発明は、前記いずれかに記載の現像装置を、感光体とともに一体に支持した画像形成装置本体に着脱自在であるプロセスカートリッジとする。
【０００７】
【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説明する。
図１は、本発明の現像装置の概略構成図である。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現像剤規制部材２と、第一の現像剤規制部材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、現像剤規制部材２の上流に配置される。現像剤収納ケース４に隣接して、トナー５を収納するトナー収容部６を配置し、トナー収容部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。トナー収容部６内には、トナーを攪拌しながら補給路７に向けて送り込むトナー攪拌部材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に近接した第二の現像剤規制部材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が減少するため、第二の現像剤規制部材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。
【０００８】
以上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１３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。本発明の趣旨である現像剤の循環部１１がトナーを取り込み所定濃度に達すると、トナー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、前記Ｐ３極及びＰ４極の配置と磁力、第二の現像剤規制部材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。
実験結果に基づいて求められた以上の配置図を図２に、そしてその値を以下に示す。
＜メカ条件＞
Ｐ３極：θ１＝１２７°  現像剤担持体面法線方向の最大磁束密度６１ｍＴ
Ｐ４極：θ２＝３６°現像剤担持体面法線方向の最大磁束密度５３ｍＴ
第二現像剤規制部材角度：θ３＝１４°
第二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°
第二現像剤規制部材と現像剤担持体表面の間隔：ａ＝０．６ｍｍ
トナー補給路開口幅：ｂ＝５．４ｍｍ
現像剤担持体径：ｃ＝１６ｍｍ
＜現像剤＞
キャリア：マグネタイトｏｒ鉄  ４０〜５０μm
トナー：磁性体量  １５〜４０ｗｔ％
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％
Q／M  １０〜３０μＣ／ｇ
以上の条件設定にて前記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出来る。これらの条件は、組み合わせにより別の条件でも前記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。
【０００９】
本発明の現像装置は、第二の規制部材９の下端部に、補給台１２の上方をかすめてトナー収納部６内へ入り込んだ状態で可撓性部材１４が貼り付けられていることを特徴とする。初期状態には、この可撓性部材１４によりトナー補給口は完全に閉ざされている。
従来技術においては、実際の製品に適用する場合現像剤を別ケースにプリセットし、使用直前に上方などからセットする形態が考えられるが、現像剤がトナーの取り込みを制御できる程度にまで行き渡る前に、トナー攪拌部材８によりトナーが送り込まれると、大量のトナーが現像剤担持体１表面や現像剤収容部３に入り込み使用開始後しばらくはトナー濃度が適正値に対して高くなるといった課題があったが、前述したように可撓性部材１４により初期的にはトナー補給口が完全に閉ざされているため、トナー攪拌部材８のセット位置(８′、８′′の位置)を考慮すれば、最初のトナー補給がなされるまでに、現像剤は十分トナー補給を制御する程度に行き渡るため、初期オーバーシュートを抑制することができる。
【００１０】
また、可撓性部材１４は、トナー攪拌部材８が回転してトナー攪拌部材８に設けられた補助マイラ８′′により上方へ持ち上げられるが、本来トナー補給の役割を担っているマイラ８′によりトナー補給がなされる際には、従来通りの開口部が確保されているため、スムーズなトナー補給が可能となる。
一旦上方へと持ち上げられた可撓性部材１４は、補給路７において揺動するため、第二の規制部材９下部とトナー補給台１２との間にトナーのブリッジが形成されることがない 。
【００１１】
また、図５に示す従来の現像装置においては、現像剤循環部１１の現像剤が磁力により第二の規制部材９の背面を上る、あるいはトナー収容部６内にまで溢れ出すなどして現像剤量が減少しトナー濃度が上昇するといった不具合があったが、本発明においては可撓性部材１４がそれらの現像剤を押さえ込み、再び循環部１１に戻す役割を担っているため前記不具合が発生しない。
【００１２】
図３は、可撓性部材１４のトナー収容室側端部側の形状を示す図である。図３（ａ）に示すのは櫛歯形状、（ｂ）は中空形状(メッシュ形状)、（ｃ）は凸凹形状である。可撓性部材１４のトナー収容室側端部側の形状を（ａ）ないし（ｃ）に示すような形状とすることで、トナー攪拌部材８が可撓性部材１４を弾く際に発生するトルクを低減することができる。
また、可撓性部材１４がトナー攪拌部材８により弾かれることで、第二の規制部材９の背面と可撓性部材１４とで囲まれた領域にトナーの凝集体が生成される懸念があるが、上記のような形状によってトナーが下方にすり抜けるため、そのような懸念を払拭することができる。
【００１３】
図４は、本発明の現像装置を感光体と一体に支持したプロセスカートリッジの概略構成図である。
図において、２０はプロセスカートリッジ全体を示し、２１は感光体、２２は帯電手段、２３は現像手段、２４はクリーニング手段を示す。
本発明においては、上述の感光体２１、帯電手段２２、現像手段２３およびクリーニング手段２４等の構成要素のうち、複数のものをプロセスカートリッジとして一体に結合して構成し、このプロセスカートリッジを複写機やプリンター等の画像形成装置本体に対して着脱可能に構成する。
前記可撓性部材１４は、第二の規制部材９の下端部に両面テープなどで貼り付けられており、トナー攪拌部材８により多数回弾かれるため、剥がれ・変形などが発生しメンテナンスが必要となるが、プロセスカートリッジ形態とすることにより、トナーエンド時や現像剤交換時にカートリッジごと交換可能なため、メンテナンス作業等が不要となる。
【００１４】
【発明の効果】
以上説明してきたように、本発明により、第二の規制部材の現像剤搬送方向上流側端部に、トナー収容部内にまで入り込む長さの可撓性部材を設けたことで、トナー補給口への過剰なトナーの流れを抑制し、また現像剤がトナー収納部に溢れ出すことを抑制できるので、常に適正なトナー濃度を保ってトナー補給を行うことが可能な現像装置、及びこれを感光体と一体に支持したプロセスカートリッジを提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の現像装置の概略構成図である。
【図２】現像装置の適正な配置を示す図である。
【図３】可撓性部材のトナー収容室側端部側の形状を示す図である。
【図４】本発明の現像装置を感光体と一体に支持したプロセスカートリッジの概略構成図である。
【図５】従来の現像装置の概略構成図である。
【符号の説明】
１  現像剤担持体
２  第一の現像剤規制部材
３  現像剤収納部
４  現像剤収納ケース
５  トナー
６  トナー収納部
７  トナー補給路
８  トナー攪拌部材
９  第二の現像剤規制部材
１０  現像剤滞留部
１１  現像剤循環部
１２  補給台
１３  像担持体
１４  可撓性部材
２０  プロセスカートリッジ
２１  感光体
２２  帯電手段
２３  現像手段
２４  クリーニング手段
【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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