(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像形成装置の装置本体に設けられる現像装置であって、
現像剤を収納するとともに、前記現像装置が前記装置本体内に設けられた状態で、その前側の下部に開口部を有する現像容器と、
前記現像剤を担持する、前記開口部に回転自在に配置された現像剤担持体と、
前記現像容器内に収納された前記現像剤の残量を検知するために、前記現像容器内で前記現像剤担持体の長手方向に平行に配置された現像剤残量検知部材と、
前記現像剤を攪拌する、前記現像容器内に配置された攪拌部材と、を備えた現像装置において、
前記現像装置が前記装置本体内に設けられた状態で、前記現像剤残量検知部材を前記現像剤担持体の後方における斜め上方に配置し、
前記現像装置が前記装置本体内に設けられた状態で、前記攪拌部材を前記現像剤残量検知部材の後方における斜め下方に回転自在に配置し、
前記現像装置が前記装置本体内に設けられた状態で、前記現像剤残量検知部材における前側の鉛直方向の接線を第１の接線として、前記攪拌部材の回転軌跡における後側の鉛直方向の接線を第２の接線としたときに、前記第１の接線が前記第２の接線よりも前方に位置するようにし、
前記現像装置が前記装置本体内に設けられた状態で、前記現像容器の上部内側から仕切り部材を突設し、該仕切り部材の先端を、前記第１の接線と前記第２の接線との間に配置することにより、前記現像剤が自重によって前記現像剤残量検知部材と前記攪拌部材との間の領域を通過して前記現像剤担持体の設けられた方向へ移動するのを抑制するように構成したことを特徴とする現像装置。
【請求項２】
前記仕切り部材を前記現像剤残量検知部材に沿って長く形成するとともに、長手方向中央部における先端の高さ位置を、長手方向両端部における先端の高さ位置よりも高く設定する、ことを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
【請求項３】
画像形成装置の装置本体に対して着脱自在なカートリッジ容器に、少なくとも像担持体と現像装置とを組み込んで構成したプロセスカートリッジにおいて、
前記現像装置が、前記像担持体上に形成された静電潜像を現像剤によって現像する請求項１又は２に記載の現像装置である、ことを特徴とするプロセスカートリッジ。
【請求項４】
像担持体と、該像担持体上に形成された静電潜像を現像剤によって現像する現像装置とを備えた画像形成装置において、
前記現像装置が、請求項１又は２に記載の現像装置である、ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項５】
転写材に画像形成する装置本体と、該装置本体に対して着脱自在なプロセスカートリッジとを備えた画像形成装置において、
前記プロセスカートリッジが、請求項３に記載のプロセスカートリッジである、ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項６】
現像容器の前側の下部の開口部に配置され、現像剤を表面に保持して現像を行う円筒状の現像剤担持体と、
前記現像剤担持体と平行に配置されて回転することにより前記現像剤担持体へ現像剤を送り込む第２の攪拌部材と、
前記第２の攪拌部材の回転軌跡の上方にその回転軌跡が一部重なる位置関係で配置されて、回転することにより前記現像容器の底部の現像剤を前記第２の攪拌部材に送り込む第１の攪拌部材と、を備えた現像装置であって、
前記第１の攪拌部材の回転軌跡と前記第２の攪拌部材の回転軌跡とを仕切る仕切り部材を、前記第２の攪拌部材の回転軌跡の上方に、前記第１の攪拌部材側へ向かって低く傾斜させて配置し、
前記仕切り部材の下縁は、前記第２の攪拌部材の回転軌跡における前側の鉛直方向の接線と後側の鉛直方向の接線との間に位置することを特徴とする現像装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真方式の画像形成に用いられる、現像装置、プロセスカートリッジ、及び画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図９に、従来の現像装置を備えた画像形成装置の一例を示す。同図は概略構成を示す縦断面図であり、同図を参照しながら、従来の画像形成装置の概略を説明する。
【０００３】
感光ドラム（像担持体）１１１は、矢印Ｒ１方向に回転駆動され、その表面が帯電ローラ（帯電装置）１０３によって一様に帯電された後、露光装置１０２による露光を受けて表面に静電潜像が形成される。静電潜像は、現像装置２０８によってトナー像として現像される。感光ドラム１１１上のトナー像は、転写ローラ（転写装置）１１０によって転写材１１４上に転写される。この転写材１１４は、給紙カセット１１７に収納されていたものが、給紙ローラ１１６等によって供給されたものである。トナー像転写後の感光ドラム１１１は、転写材１１４に転写されないで表面に残ったトナーがクリーニング装置１１２のクリーニングブレード１１３によって除去されて次の画像形成に供される。一方、トナー像転写後の転写材１１４は、定着装置１１５によって表面にトナー像が定着された後、画像形成装置本体１０１外部に排出される。これにより画像形成が完了する。
【０００４】
図１０に、従来の現像装置の一例を示す。同図は、上述の図９中の現像装置２０８の拡大図である。同図を参照しながら、従来の現像装置の概略を説明する。
【０００５】
同図に示す現像装置２０８は、磁性一成分トナーを用いた現像装置である。現像スリーブ（現像剤担持体）１０５は、アルミニウムやステンレススチールのパイプから形成された非磁性スリーブであり、矢印Ｒ２方向に回転自在に支持されている。現像スリーブ１０５の内側には、Ｎ極とＳ極とが交互に複数個形成されたマグネット１０６が固定的に配置されている。現像スリーブ１０５の表面は、所望量のトナーが搬送できるように、適切な表面粗さに加工されている。この現像スリーブ１０５表面には、弾性ブレード（現像剤規制部材）１０７ａが所定の圧力で当接されている。弾性ブレード１０７ａは、例えばウレタンゴムやシリコーンゴム等によって形成されており、支持板金１０７ｂに固定されている。マグネット１０６の磁力によって現像スリーブ１０５表面に引き付けられたトナー１０９は、現像スリーブ１０５上にて担持搬送されることによる摩擦帯電、及び弾性ブレード１０７ａによって適量が規制される際の現像スリーブ１０５と弾性ブレード１０７ａ間での摺擦による摩擦帯電で、適切な電荷を与えられて現像領域へと搬送される。
【０００６】
また、現像装置２０８は、図１５に示すように、現像スリーブ１０５の両端部にコロ２０９が固定されており、コロ２０９を感光ドラム１１１に当接させることにより、現像スリーブ１０５表面と感光ドラム１１１表面との間が所定の間隔となるようにしている。現像スリーブ１０５は、一方の端部に現像スリーブギヤ２１２が固定されており、この現像スリーブギヤ２１２に、感光ドラム１１１と一体の感光ドラムギヤ２１１から伝達される駆動力によって回転駆動される。
【０００７】
このような現像装置２０８におけるトナー残量検知の手段としては、現像スリーブ１０５に対して平行に配置されたアンテナ部材１０８により、現像スリーブ−アンテナ間のトナー量の変化に伴うインピーダンスの変化を利用し、交流の現像バイアス印加電源１１８によりアンテナ部材１０８に誘起される電流変化を検知してトナー残量を推測するもの（以下「誘起電流検知手段」という。）が従来から知られている。現像バイアスを印加する電源としては、上述の交流の現像バイアス印加電源１１８の他に、直流の現像バイアス印加電源１１９も有しており、これらにより、上述の現像スリーブ１０５に交流と直流とが重畳された現像バイアスを印加するようになっている。
【０００８】
誘起電流検知手段は、図中１２０〜１２３の各部材によって構成されている。１２０は、トナーが無い状態と同等の静電容量を持つコンデンサで、この静電容量とアンテナ部材１０８から検出された静電容量とを、それぞれダイオード１２１、１２２を介した後、コンパレータ１２３で比較することでトナー有無を判断する。
【０００９】
トナー残量検知を行う場合、現像容器１０４内部の長手方向に配置されたアンテナ部材１０８は、トナーの動きを妨げる作用をもたらすことがある。特にアンテナ部材１０８の下部は、現像容器１０４下部とアンテナ部材１０８との間にトナーの壁が形成されやすいため、攪拌部材１３０を設け、トナーをほぐしながら、現像スリーブ１０５へのトナー供給をスムーズにする方法が従来用いられてきた。
【００１０】
攪拌部材１３０としては、図１１に示すような、クランク形の棒部材が用いられ、その両端部を回転中心とし、図１０中の矢印Ｒ３方向に回転させて用いる方法が従来からある。
【００１１】
また、攪拌部材７が現像容器１０４内のトナーをほぐし、かつ、攪拌部材１３０にトナーを受け渡すべく、配置されている。攪拌部材７は、図１２に示すように、攪拌部材１３０と同様のクランク形の棒部材であり、その両端部を回転中心とし、図１０中の矢印Ｒ４方向に回転させて用いている。攪拌部材１３０及び攪拌部材７を回転させるための駆動力は、例えば、上述の現像スリーブギヤ２１２（図１５参照）からギヤ列で適当な回転速度に落とすことで利用するのが一般的である。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、例えば、レーザビームによって露光を行うデジタル方式の画像形成装置においての、１ドット再現性の向上を目的としたトナーの小粒径化に伴い、上述構成の現像装置２０８の使用開始からしばらくの間、画像濃度が薄くなる傾向が見られるようになってきた。
【００１３】
図１３は、トナー平均（中心）粒径の違いによる、初期の画像濃度推移を表した図である。平均粒径が６μｍと８μｍのいずれも初期の濃度は薄い傾向があるが、平均粒径が小さい６μｍの方がより顕著となる。初期濃度薄のレベルについては、平均粒径が８μｍ以上の場合には、濃度１．４以上と問題になる程のレベルではないが、それ未満の平均粒径のトナーを用いる場合には、改善する方が望ましいレベルになると考えられる。
【００１４】
本出願人らの検討によれば、この濃度低下の原因は、図１６に示すように、トナー中の比較的粒径の小さな微粉量と初期のべた黒濃度（濃度測定は、マクベス反射濃度計（マクベス社製）を用いた）には相関関係があり、微粒量が多いほど濃度薄になることがわかった。すなわち、初期においては、使い始めの時期に現像装置２０８内のトナー中の比較的粒径の小さなものが現像スリーブ１０５近傍に集まる傾向があり、これによって現像スリーブ１０５上にコートされたトナーのトリボ分布がブロード化（現像するのに最適なトリボを持ったトナーの割合が減少する）し、現像能力が低下していることがわかった。そして、小さい粒径のトナーの存在が問題となるため、当然、トナーの平均粒径が小さくなる程、顕著に現れやすくなる現象でもある。さらに、本現象は、トナー消費が少ないパターンを印字し続けるほど顕著になる（例えばべた白を続けて印字した直後のべた黒はより薄くなる）こともわかった。これはトナー消費が少ないほど、現像スリーブ１０５近傍の微粉量が増加していくためである。
【００１５】
図１４（ａ）は、従来のクランク形の攪拌部材１３０を用いた現像装置２０８内のトナーの動きを表した図である。同図において、現像容器１０４側からの新しいトナーの供給は、矢印４のように攪拌部材１３０の下方を経由して行われるものと、図１４（ｂ）に示すようにトナーの自重作用により矢印５のように攪拌部材１３０とアンテナ部材１０８との間に流れ込んで行われるものとがある。矢印４、５の流れで現像スリーブ１０５近傍に流れたトナーは、現像スリーブ１０５内部のマグネット１０６の磁力によって引き付けられた後、弾性ブレード１０７で現像スリーブ１０５上コートされることになるが、コートされたもの以外は、矢印２又は矢印３の方向に循環していく。この循環はトナーのトリボ付与に寄与している。そして出願人らの検討によれば、攪拌部材１３０が回転することで回転進行方向に押されて供給されるトナーよりも、攪拌部材１３０とアンテナ部材１０８との空間が広くなったとき、その空間部に流れ込む量の方がはるかに多く、この大量な流れが初期濃度薄発生の原因となっていることもわかった。つまり、前述の現像装置２０８構成のようにアンテナ部材１０８を有する構成においては、クランク形の攪拌部材１３０とアンテナ部材１０８と間のトナー流入を制御し、現像スリーブ１０５側へのトナー供給を最適化した構成が必要であると判明した。
【００１６】
この問題を防止する手段として、まずトナーの粒径を揃える（微粉側を製造時にカットする）ことが考えられるが、トナー製造時の歩留まりが非常に悪化し、高コストを招くため、現実的な手段になり得ない。
【００１７】
また、特許番号第２６８２００３号では、現像装置内のトナー収容槽内の現像スリーブ側に、現像装置内下側に仕切り部材を設け、その仕切り部材と現像スリーブ間にあるトナー収容槽内の小室に、攪拌部材によってトナーを補給する補給室を設ける構成を有し、その小室内のトナーから優先的に現像させることにより、均一な粒径のトナーを安定して供給する提案がなされている。しかしながら、下側からの壁を乗り越えるだけのトナー搬送力が求められているため、攪拌構成に対する性能要求が厳しく、コストアップを招きやすい。また、現像スリーブの回転中心より現像容器の重心が上方に位置する系においては、図１４（ａ）、（ｂ）における矢印４、５からのトナー流入は、抑制することができるものの、攪拌部材として、回転トルクが軽くコストのかからない攪拌部材を使用する場合や、攪拌部材を持たずにトナーの自重落下のみでトナー供給を行う場合においては、上述の小室内へのトナーの絶対供給量が不足しやすく、現像スリーブへのトナー供給が不安定になり、現像容器中にトナーが大量にあるにもかかわらず、画像上、白抜けを発生させる可能性があった。
【００１８】
また、特開平１０−１０４９４３号公報では、トナー層規制部材の極近傍に、現像室の上壁部から下方に向かって防御壁を、トナー層規制部材と同程度突出させるという提案があるが、この構成においても、図１４（ｂ）に示す矢印５のトナーの流れ込みを抑制することができず、初期濃度薄を防止することができない。
【００１９】
本発明は、上述事情に鑑みてなされたものであり、現像剤担持体に対するトナーの供給量過多に起因する初期濃度薄の防止と、現像剤担持体に対するトナーの供給量不足に起因する白抜け画像の防止とを両立させるようにした、現像装置、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を目的とするものである。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するための請求項１の発明は、画像形成装置の装置本体に設けられる現像装置であって、現像剤を収納するとともに前記現像装置が前記装置本体内に設けられた状態で前側の下部に開口部を有する現像容器と、前記現像剤を担持する前記開口部に回転自在に配置された現像剤担持体と、前記現像容器内に収納された前記現像剤の残量を検知するために前記現像容器内で前記現像剤担持体の長手方向に平行に配置された現像剤残量検知部材と、前記現像剤を攪拌する前記現像容器内に配置された攪拌部材とを備えた現像装置において、前記現像装置が前記装置本体内に設けられた状態で、前記現像剤残量検知部材を前記現像剤担持体の後方における斜め上方に配置し、前記現像装置が前記装置本体内に設けられた状態で、前記攪拌部材を前記現像剤残量検知部材の後方における斜め下方に回転自在に配置し、前記現像装置が前記装置本体内に設けられた状態で、前記現像剤残量検知部材における前側の鉛直方向の接線を第１の接線として、前記攪拌部材の回転軌跡における後側の鉛直方向の接線を第２の接線としたときに、前記第１の接線が前記第２の接線よりも前方に位置するようにし、前記現像装置が前記装置本体内に設けられた状態で、前記現像容器の上部内側から仕切り部材を突設し、該仕切り部材の先端を、前記第１の接線と前記第２の接線との間に配置することにより、前記現像剤が自重によって前記現像剤残量検知部材と前記攪拌部材との間の領域を通過して前記現像剤担持体の設けられた方向へ移動するのを抑制するように構成したことを特徴とする。
【００２１】
請求項２の発明は、請求項１の現像装置において、前記仕切り部材を前記現像剤前記量検知部材に沿って長く形成するとともに、長手方向中央部における先端の高さ位置を、長手方向両端部における先端の高さ位置よりも高く設定する、ことを特徴とする。
【００２２】
請求項３の発明は、画像形成装置の装置本体に対して着脱自在なカートリッジ容器に、少なくとも像担持体と現像装置とを組み込んで構成したプロセスカートリッジにおいて、前記現像装置が、前記像担持体上に形成された静電潜像を現像剤によって現像する請求項１又は２に記載の現像装置であることを特徴とする。
【００２３】
請求項４の発明は、像担持体と、該像担持体上に形成された静電潜像を現像剤によって現像する現像装置とを備えた画像形成装置において、前記現像装置が、請求項１又は２に記載の現像装置である、ことを特徴とする。
【００２４】
請求項５の発明は、転写材に画像形成する装置本体と、該装置本体に対して着脱自在なプロセスカートリッジとを備えた画像形成装置において、前記プロセスカートリッジが、請求項３に記載のプロセスカートリッジであることを特徴とする。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、図面に沿って、本発明の実施の形態について説明する。
【００２６】
〈実施の形態１〉
図１に、本発明に係る現像装置の一例を示す。同図は、現像装置の概略構成を示す縦断面図である。また、図３に、この現像装置を備えた、本発明に係る画像形成装置の一例を示す。同図は、画像形成装置の概略構成を示す縦断面図である。
【００２７】
まず、図３を参照しながら、画像形成装置全体について説明し、つづいて、図１を参照しながら定着装置について詳述する。
【００２８】
図３に示す画像形成装置は、プリンタエンジンとしての画像形成装置本体（以下単に「装置本体」という。）１０１を備えている。
【００２９】
装置本体１０１の内側には、像担持体としてドラム形の電子写真感光体（以下「感光ドラム」という。）を備えている。感光ドラム１１１は、前述の図１５に示すように、長手方向（軸方向）の一方の端部に感光ドラムギヤ２１１が固定されている。感光ドラム１１１は、この感光ドラムギヤ２１１に駆動手段（不図示）から駆動力が伝達されることにより、軸を中心に図３中の矢印Ｒ１方向に所定のプロセススピード（周速度）で回転駆動される。
【００３０】
感光ドラム１１１は、その表面が帯電装置としての帯電ローラ１０３によって帯電される。帯電ローラ１０３は、感光ドラム１１１表面に接触配置されており、感光ドラム１１１の矢印Ｒ１方向の回転に伴って矢印Ｒ５方向に従動回転する。帯電ローラ１０３には、帯電バイアス印加電源（不図示）によって、例えば交流電圧と直流電圧とが重畳された帯電バイアスが印加される。これにより、感光ドラム１１１表面が所定の極性、所定の電位に均一に帯電される。
【００３１】
帯電後の感光ドラム１１１表面は、露光装置１０２によって静電潜像が形成される。露光装置１０２は、レーザスキャナ１０２ａ、ポリゴンミラー（不図示）、反射レンズ１０２ｂ等を有しており、画像情報に基づいたレーザ光を感光ドラム１１１表面に照射して照射部分の電荷を除去し、静電潜像を形成するものである。
【００３２】
こうして感光ドラム１１１表面に形成された静電潜像は、本発明に係る現像装置８によってトナーが付着され、トナー像として現像される。なお、現像装置８については、後に詳述する。
【００３３】
感光ドラム１１１表面に形成されたトナー像は、転写装置としての転写ローラ１１０によって転写材１１４上に転写される。転写ローラ１１０は、感光ドラム１１１表面に圧接されて転写ニップ部を構成し、感光ドラム１１１の矢印Ｒ１方向の回転に伴って矢印Ｒ６方向に従動回転する。この転写ニップ部によって転写材１１４を挟持搬送する。この転写材１１４は、給紙カセット１１７に収納され給紙ローラ１１６やレジストローラ（不図示）等によって感光ドラム１１１上のトナー像と同期をとって転写ニップ部に供給されたものである。転写材１１４の挟持搬送と同時に、転写ローラ１１０に、転写バイアス印加電源（不図示）によって感光ドラム１１１上のトナー像と逆極性の転写バイアスが印加され、これにより、感光ドラム１１１上のトナー像が転写材１１４上に転写される。
【００３４】
感光ドラム１１１は、転写材１１４に対するトナー像の転写後に表面に残ったトナーがクリーニング装置１１２のクリーニングブレード１１３によって除去され、次の画像形成に供される。
【００３５】
一方、トナー像転写後の転写材１１４は、定着装置１１５に搬送され、定着ローラ１１５ａ、加圧ローラ１１５ｂによる加熱、加圧を受けて、表面のトナー像が定着される。
【００３６】
トナー像定着後の転写材１１４は、装置本体１０１外部に排出され、これにより、画像形成が完了する。
【００３７】
つづいて、図１を中心に、適宜図１０〜１２を参照しながら、本発明に係る現像装置８について詳述する。
【００３８】
同図に示す現像装置８は、磁性一成分トナーを用いた現像装置であり、内部にトナーを収納する現像容器１０４を備えている。現像容器１０４は、前側の下部に開口部１０４ａを有し、ここに現像剤担持体としての現像スリーブ１０５が配設されている。なお、以下の説明では、現像装置８における感光ドラム１１１に対向する側（図１中の左側）を前側、また、感光ドラム１１１から遠い側を後ろ側（図１中の右側）というものとする。
【００３９】
現像スリーブ１０５は、アルミニウムやステンレススチールのパイプによって形成された非磁性スリーブであり、現像容器１０４によって矢印Ｒ２方向に回転自在に支持されている。現像スリーブ１０５は、その長手方向（軸方向）の両端部に、図１５で説明したように、コロ２０９が固定されており、これらコロ２０９を感光ドラム１１１に当接させることにより、感光ドラム１１１表面との間に所定のギャップ（間隙）を確保するようにしている。現像スリーブ１０５の一方の端部には、現像スリーブギヤ２１２が固定されており、この現像スリーブギヤ２１２に、前述の感光ドラムギヤ２１１から駆動力が伝達され、これにより、現像スリーブ１０５は、矢印Ｒ２方向に回転駆動される。現像スリーブ１０５の表面は、所望量のトナーを担持し搬送することができるように、適切な表面粗さに加工されている。また、現像スリーブ１０５の内側には、マグネット１０６が配設されている。
【００４０】
マグネット１０６は、円筒状に形成されており、その周方向にＮ極とＳ極とが交互に複数個形成されている。マグネット１０６は、現像スリーブ１０５が矢印Ｒ２方向に回転するのとは異なり、現像スリーブ１０５の内側に固定的に配置されている。
【００４１】
上述の現像スリーブ１０５表面には、現像剤規制部材としての弾性ブレード１０７ａが当接されている。弾性ブレード１０７ａは、例えばウレタンゴムやシリコーンゴム等によって板状に形成されたものであり、その基端部が支持板金１０７ｂに固定されるとともに、その先端部を現像スリーブ１０５表面に所定の圧力で当接させて弾性変形している。弾性ブレード１０７ａは、上述のマグネット１０６の磁力によって現像スリーブ１０５表面に引き付けられたトナー１０９の層厚を規制するものである。現像スリーブ１０５表面に担持されたトナーは、現像スリーブ１０５の矢印Ｒ２方向の回転によって搬送されることによるトナー相互の摩擦帯電、及び弾性ブレード１０７ａによって層厚が規制される際の現像スリーブ１０５と弾性ブレード１０７ａ間での摺擦による摩擦帯電により、適切な電荷が付与され、さらに、感光ドラム１１１表面に対向する現像領域へと搬送されていく。このとき、現像スリーブ１０５には、図１０で前述したように、交流の現像バイアス印加電源１１８（図と直流の現像バイアス印加電源１１９とによって、交流と直流とが重畳された現像バイアスが摺動接点（不図示）を介して印加される。これにより、現像スリーブ１０５上のトナーが、現像領域において、感光ドラム１１１に飛翔して静電的に静電潜像に付着され、静電潜像をトナー像として現像するものである。
【００４２】
上述構成の現像装置８におけるトナー残量検知の手段としては、図１０で前述したように、現像スリーブ１０５に対して平行に配置されたアンテナ部材１０８により、現像スリーブ−アンテナ間のトナー量の変化に伴うインピーダンスの変化を利用し、交流の現像バイアス印加電源１１８によりアンテナ部材１０８に誘起される電流変化を検知してトナー残量を推測するようにしている。この誘起電流検知手段は、符号１２０〜１２３の各部材によって構成されている。１２０は、トナーが無い状態と同等の静電容量を持つコンデンサで、この静電容量とアンテナ部材１０８から検出された静電容量とを、それぞれダイオード１２１、１２２を介した後、コンパレータ１２３で比較することでトナー有無を判断する。
【００４３】
トナー残量検知を行う場合、現像容器１０４内部の長手方向に配置されたアンテナ部材１０８は、トナーの動きを妨げる作用をもたらすことがある。特にアンテナ部材１０８の下部は、現像容器１０４下部とアンテナ部材１０８との間にトナーの壁が形成されやすいため、第２の攪拌部材１３０を設け、トナーをほぐしながら、現像スリーブ１０５へのトナー供給をスムーズにするようにしている。
【００４４】
第２の攪拌部材１３０としては、前述したように、図１１に示すような、クランク形の棒部材が用いられ、その両端部を回転中心とし、図１中の矢印Ｒ３方向に回転させる。また、第１の攪拌部材７が現像容器１０４内のトナーをほぐし、かつ、攪拌部材１３０にトナーを受け渡すべく、配置されている。第１の攪拌部材７は、前述の図１２に示すように、第２の攪拌部材１３０と同様のクランク形の棒部材であり、その両端部を回転中心とし、図１中の矢印Ｒ４方向に回転させる。第２の攪拌部材１３０及び第１の攪拌部材７を回転させるための駆動力は、例えば、上述の現像スリーブギヤ２１２（図１５参照）からギヤ列で適当な回転速度に落とすことで利用するのが一般的である。
【００４５】
次に、本実施の形態における現像装置８の構成部材の一例を、具体的な数値をあげながら詳述する。
【００４６】
現像スリーブ１０５は、直径１６mmの非磁性アルミスリーブである。現像スリーブ１０５の表面は、トナーの搬送及びトリボ付与を行うために導電性粒子を含有する樹脂層でコートされており、表面粗さがＪＩＳ規格のＲａで、通常、平均０．４〜３．５μｍとなるように形成されている。本実施の形態では平均Ｒａ０．９５μｍのものを用いた。
【００４７】
マグネット１０６としては、その周方向にＮ極とＳ極とが交互に配置された４極のマグネットロールが使用され、現像スリーブ１０５の内部に固定的に配置されている。
【００４８】
弾性ブレード１０７ａとしては、ＪＩＳ硬度４０゜程度のシリコーンゴムを現像スリーブ１０５表面に対して当接力が２０〜４０gf／cm（現像スリーブ１０５の長手方向についての１cm当たりの当接荷重）となるように当接されている。
【００４９】
トナーは負帯電性の磁性一成分トナーが用いられる。成分としては、結着樹脂としてスチレンｎ−ブチルアクリレート共重合体１００重量部に、磁性体粒子８０重量部、モノアゾ系鉄錯体の負荷電制御剤２部、ワックスとして低分子量ポリプロピレン３部を１４０℃に加熱された２軸エクストルーダーで溶融混練し、冷却した混練物をハンマーミルで粗粉砕し、粗粉砕物をジェットミルで微粉砕し、得られた微粉砕物を風力分級して、重量平均径５．０μｍの分級粉を得る。平均粒径５．０μｍの分級品に疎水性シリカ微粉体１．０重量部をヘンシェルミキサーで混合し、現像剤を得る。そして、重量平均粒径が３．５〜７．０μｍの範囲（主に６μｍ程度）のものが用いられる。このようなトナーを、上述構成の現像装置８に使用した場合、現像スリーブ１０５上のトナーのコート量は、０．５〜２．０mg／cm2 程度になる。
【００５０】
ここで、重量平均粒径について説明する。
【００５１】
測定装置としては、コールターカウンターＴＡ−II型（コールター社製）を用い、電解液は１級塩化ナトリウムを用いて１％ＮａＣｌ水溶液を調整する。測定方法としては、上述の電解液水溶液１００〜１５０ml中に分散剤として界面活性剤を０．１〜０．５ml加え、さらに、測定試料を２〜２０ml加える。試料を懸濁した電解液は、超音波分散器で分散処理を行い、上述のコールターカウンターにより、アパーチャーとして１００μｍアパーチャーを用いて、個数を基準として粒度分布を測定する。これにより、重量平均粒径が求められる。
【００５２】
また、現像容器１０４は、現像スリーブ１０５の回転中心１０５ａに対し、鉛直方向斜め上方に位置している。このため、現像容器１０４中のトナーの重心Ｇ（初期のトナー満載時の重心）が現像スリーブ１０５に対し鉛直方向斜め上方に位置し、重力を有効に利用してトナーを現像スリーブ１０５近傍に搬送しやすく、また、攪拌部材７のトルクも小さくすることができる。したがって、本実施の形態で用いるような簡略な構成でも充分に搬送可能となる。現像容器１０４中のトナーの重心Ｇの現像スリーブ１０５回転中心１０５ａに対する角度αは水平を基準として５〜７０度ほどであれば、トナーを現像スリーブ１０５近傍に搬送することは可能であるが、本実施の形態においては、重心Ｇが現像スリーブ１０５の回転中心１０５ａに対し、斜め４０゜上方に位置するようにしている。
【００５３】
なお、上述の角度がおよそ５０°以上になれば、現像容器１０４の底面のトナーは、自重での落下が容易になるため、現像容器１０４中の攪拌部材７は、必ずしも必要でなくなる。
【００５４】
現像スリーブ１０５に印加される現像バイアスは、例えば感光ドラム１１１と現像スリーブ１０５との間のギャップが３００μｍ程度であった場合、直流電圧：−５５０Ｖと、交流電圧：矩形波ＶPP＝１５００Ｖ、周波数２２００Hzとを印加する。
【００５５】
なお、感光ドラム１１１表面は、帯電ローラ１０３によって、暗部電位ＶD ＝−６５０Ｖに帯電され、その後のレーザ露光により露光部の電位、つまり明部電位ＶL が−１５０Ｖとなるようにした。これにより感光ドラム１１１表面のうちの明部電位ＶL の部分に、上述の負帯性のトナーを付着させる、いわゆる反転現像を行った。
【００５６】
次に、本実施の形態の特徴である初期濃度薄防止手段について詳述する。
【００５７】
本実施の形態では、現像容器１０４の内部の現像スリーブ１０５側に、現像容器１０４の上部からほぼ下方に向けて仕切り部材を設け、アンテナ部材１０８と攪拌部材１３０間へのトナーの自重作用による大量の流れ込み防止を行っているのが大きな特徴である。
【００５８】
初期濃度薄は、前述したように、図１４（ｂ）に示す矢印５のトナーの流れ込みが原因であり、これは主に、アンテナ部材１０８と攪拌部材１３０上部からのトナー落下により発生する。このため、このトナー落下を防ぐべく、図２に示した現像装置８において、現像容器１０４内上部に仕切り部材１を設け、その仕切り部材１の先端１ａを、アンテナ部材１０８の現像スリーブ１０５側に接する鉛直方向に引かれた接線（第１の接線）Ｃ１と、攪拌部材１３０の回転軌跡の現像スリーブ遠側に接する鉛直方向に引かれた接線（第２の接線）Ｃ２とに挟まれた領域Ｘ内に位置させるようにすることが有効な手段となる。
【００５９】
次に、仕切り部材１の最適構成を設計する上での一例である、仕切り部材１を設けた現像装置８の検討結果を述べる。
【００６０】
この仕切り部材１の高さを種々に変化させ、すなわち、仕切り部材１の先端１ａの位置を（ア）、（イ）、（ウ）、（エ）と変化させて、各位置での現像装置８の初期濃度等の現像特性を、レファレンスとして、仕切り部材１のない従来例の現像装置２０８と比較した。
【００６１】
実験においては、仕切り部材１の高さによる初期濃度薄への効果と、仕切り部材１を設けたことにより予想される弊害である現像スリーブ１０５へのトナー供給不足から生ずるフェーディングの発生に着目した。
【００６２】
詳細な実験内容は以下のとおりである。
【００６３】
（実験条件）
実験環境：温度２３℃、湿度６０％
画像形成装置（感光ドラム１１１）のプロセススピード：８０mm／sec
アンテナ部材１０８の直径：２．０mm
アンテナ部材１０８下部〜攪拌部材１３０の回転中心間距離：６．０mm
攪拌部材１３０の回転軌跡直径：６．５mm
攪拌部材１３０の回転速度：３５ｒｐｍ
仕切り部材１の先端１ａの位置（ア）
：Ｘ領域外であって、接線Ｃ２より現像スリーブ遠側
仕切り部材１の先端１ａの位置（イ）
：Ｘ領域内であって、接線Ｃ２近傍
仕切り部材１の先端１ａの位置（ウ）
：Ｘ領域内であって、接線Ｃ１近傍
仕切り部材１の先端１ａの位置（エ）
：Ｘ領域外であって、接線Ｃ１より現像スリーブ近側
（実験方法）
１．仕切り部材１の高さを変化させて各位置での現像装置８において、まず、べた白画像を１０枚出力する。目的は、現像スリーブ１０５近傍の微粉量を増やし、濃度薄を顕著にするためである。
２．べた黒を１枚出力し、画像濃度を測定する。目的は、初期濃度薄に対する効果確認のためである。濃度測定は、マクベス反射濃度計（マクベス社製）を用いた。
３．再度べた白画像を１０枚出力した後、現像スリーブ１０５上のトナーサンプルを採取し、その中の微粉量を測定する。目的は、濃度薄の直接的原因となっている微粉量の量で、効果の判断を行うためである。トナーの粒径測定は、コールタールマルチライザー（コールタール社製）を用い、３．２μｍ以下の粒径のものを微粉と判断し、その割合を計算する。なお、本実験で用いたトナーでは、製造時の段階での３．２μｍ以下の微粉量の含有率は約１３％であった。
４．その後、べた黒を３０枚出力し、フェーディング発生の有無、及びその程度をサンプルを見て判断する。
【００６４】
上述の実験における結果を、以下の図１７にまとめた。
【００６５】
同図から、仕切り部材１の先端１ａの各位置と濃度との関係は、（ア）、（イ）はともに大きな効果があり、その効果もほぼ同等であった。現像スリーブ１０５上の微粉量も（ア）、（イ）では製造時の含有率の約１３％に近い値になっている。（ウ）の位置においては、微粉量が増加した分、濃度が若干低くなったが、効果が認められる領域である。（エ）の位置においては、濃度、微粉量ともにレファレンスと同等であり、初期濃度薄への効果はなかった。
【００６６】
仕切り部材１の先端１ａの各位置とフェーディングの関係は、（ア）の位置で発生しており、（イ）、（ウ）、（エ）の位置においての発生はなかった。
【００６７】
次に、（ア）、（イ）、（ウ）、（エ）の各位置でのトナー循環を観察した。
【００６８】
（ア）の位置でのトナー循環は、図４（ａ）に示すように、仕切り部材１から現像スリーブ１０５側の空間３１０でトナーが矢印３０１→３０２→３０３へと大きな循環があり、また、若干ではあるが、空間３１０から空間３１１へと流れていく３０５の循環もあった。また、（ア）の位置の仕切り部材１の先端１ａ位置が、接線Ｃ２から現像容器１０４後方側（図２の右側）にあるため、図１４（ｂ）に示す、矢印５のようなアンテナ部材１０８と攪拌部材１３０との間へのトナーの流れ込みを防止していた。このため、現像スリーブ１０５上での微粉量増加を防止していることがわかった。しかしながら、仕切り部材１による攪拌部材７側の空間３１１から空間３１０への開口面積が小さいため、矢印３０４による攪拌部材７から攪拌部材１３０へのトナー受け渡しが充分に行われておらず、このため、べた黒連続印字の際のトナー供給が間に合わなくなりフェーディングを発生させたものとわかった。
【００６９】
ここで、フェーディングを発生しないためには、攪拌部材７から攪拌部材１３０へとトナーが次々と充分に受け渡される必要があり、そのためには、攪拌部材１３０の回転軌跡以内にトナーが受け渡されなければならない。そのためには、仕切り部材１の先端１ａ位置が、少なくとも攪拌部材１３０の回転軌跡の接線Ｃ２より現像スリーブ１０５側に位置すれば、攪拌部材７から攪拌部材１３０へのトナーの受け渡しは可能であると考えられる。つまり、（ア）の位置でフェーディングが発生したのは、仕切り部材１の先端１ａが、攪拌部材７から攪拌部材１３０へのトナー供給量を下げていたために発生したのであり、仕切り部材１の先端１ａ位置が接線Ｃ２より現像容器１０５後方側に位置していたためであったと考えられる。
【００７０】
（イ）の位置でのトナー循環は、図４（ｂ）に示すように、空間３１０において、トナーが矢印３０１→３０２へと循環し、その後、攪拌部材１３０側へ流れていく矢印３０３の流れと、空間３１１へと流れていく矢印３０５の流れがあった。また、（イ）の位置の仕切り部材１の先端１ａ位置は、領域Ｘ内であるため、図１４（ｂ）に示す、矢印５のようなアンテナ部材１０８と攪拌部材１３０との間へのトナーの流れ込みを大きく抑制していた。このため、（ア）の位置同様、（イ）の位置においても、このことで必要以上の、空間３１１からのトナー供給がなされないため、現像スリーブ１０５上での微粉量増加を防止していることがわかった。さらには、仕切り部材１の先端１ａ位置が接線Ｃ２より現像スリーブ１０５側に存在するため、空間３１１から空間３１０への矢印３０４のトナー供給は充分行われており、べた黒連続印字においても充分、現像スリーブ１０５上にトナー供給できていることがわかった。
【００７１】
（ウ）の位置でのトナー循環を、図４（ｃ）に示す。この位置では（イ）位置のときよりも、上部からのトナーが落下しやすい状況がある。さらに、アンテナ部材１０８と仕切り部材１との間隔が広まったことにより、矢印３０３のトナーの流れ、又は空間３１０から空間３１１へと循環していく矢印３０５の流れが（イ）位置よりも分散して弱くなることでトナー流れ込み抑制効果が弱くなり、空間３１１からのトナー供給がやや多くなってしまい、現像スリーブ１０５上での微粉量が（イ）位置よりも若干増加したものとわかった。
【００７２】
（エ）の位置でのトナー循環を、図４（ｄ）に示す。この位置では（ウ）位置よりもさらにトナーが落下しやすいことと、トナー流れ込み抑制効果のある矢印３０５及び矢印３０３の流れがさらに弱まったため、アンテナ部材１０８と撹拌部材１３０との間への矢印５のトナーの流れ込みが増加していた。このため、空間３１１からのトナー供給が多くなってしまい、現像スリーブ１０５上での微粉量も増加してしまったものとわかった。
【００７３】
しかしながら、（エ）位置では、空間３１１から空間３１０への矢印３０４のトナー供給は充分おこなわれており、べた黒連続印字においても充分、現像スリーブ１０５上にトナー供給できていることがわかった。
【００７４】
以上の検討結果から、仕切り部材１を現像容器１０４上部から下方に向けて設け、しかも、仕切り部材１の先端１ａ位置を接線Ｃ１と接線Ｃ２とに挟まれた領域Ｘに配置させることにより、アンテナ部材１０８と攪拌部材１３０との間への大量のトナーの流れ込みを抑制でき、現像スリーブ１０５上の微粉量増加を防ぎ、初期濃度薄に対し効果を持たせ、かつ、現像スリーブ１０５へのトナー供給も十分に行って問題のない現像装置を構成することができた。
【００７５】
また、仕切り部材１の先端１ａの位置を（イ）にした現像装置８を用いて画像白抜けが発生するまで印字試験を行ったところ、現像容器１０４内のトナーがほぼ無くなるまで高濃度で印字することができた。また画像白抜けが発生するフェーディング、画像欠落等の弊害の発生もなく安定して良好な画像を得ることができた。
【００７６】
なお、本実施の形態は仕切り部材１の最適構成を求める上での一例を示したのであって、他の現像系においては、本実施の形態に限定されることなく、その系に適した仕切り部材を設けることで対応してももちろんよい。
【００７７】
〈実施の形態２〉
本実施の形態の特徴は、上述の実施の形態１で説明した現像装置を、感光ドラム、クリーニング装置、帯電ローラ（帯電装置）とともに一体型のカートリッジ容器内に設けてプロセスカートリッジを構成し、このプロセスカートリッジを装置本体に対して着脱自在に装着することにある。
【００７８】
図５は、プロセスカートリッジＰＣの一例を示す縦断面図であり、また、図６は、このプロセスカートリッジＰＣを画像形成装置の装置本体１０１に装着したようすを示す縦断面図である。いずれも上述の実施の形態１で述べたものと同じ構成のものには同符号を付してその重複説明は省略する。
【００７９】
本実施の形態では、現像装置８と感光ドラム１１１とクリーニング装置１１２と帯電ローラ（帯電装置）１０３とを、一体型のカートリッジ容器６によって統合しプロセスカートリッジＰＣを構成している。このプロセスカートリッジＰＣの場合は、現像装置８がトナー１０９を使い切ったときに、他の感光ドラム１１１や帯電ローラ１０３やクリーニング装置１１２もほぼ同時に寿命を迎えるよう設計されている。したがって、ユーザはプロセスカートリッジＰＣ内のトナーがある間は常に安定した画像を得ることができ、しかも一体型であるために、その交換も容易に行うことができるという利点がある。
【００８０】
そして、プロセスカートリッジＰＣ内の現像装置８に、前述の実施の形態１で説明した仕切り部材１を適正な高さで設けることで、プロセスカートリッジＰＣ本来の利点に加えて、初期から安定した濃度が得られるという利点が加わるのである。
【００８１】
なお、上述では、プロセスカートリッジＰＣの一例として、カートリッジ容器６に対して、感光ドラム１１１、帯電ローラ１０３、現像装置８、クリーニング装置１１２の各プロセス機器を備えたものについて説明したが、本発明に係るプロセスカートリッジとしては、これに限定されるものではなく、少なくとも像担持体としての感光ドラム１１１と現像装置８とを備えていれば充分である。
【００８２】
〈実施の形態３〉
本実施の形態の特徴は、現像装置自身が最初から長手中央部に比して端部で薄くなりやすい構成を有している場合での初期濃度薄に対し有効な手段で、現像容器上部に設けた仕切り部材の高さを長手方向端部と中央部とで変えて、中央部に対し比較的濃度の低い端部の濃度を上げ、長手方向の濃度の均一化を行っていることにある。
【００８３】
端部が中央部に比して薄くなりやすい一例としては以下のケースのようなものがある。
【００８４】
Ａ３サイズ、ＬＤＲ紙等が印字可能な現像スリーブ１０５、感光ドラム等の長手方向の長さが長い場合の現像装置において、現像スリーブ１０５と感光ドラムとの所定のギャップが、端部に対し、中央部で近くなってしまうケースがある。つまり、図１５において、コロ２０９が両端部において感光ドラム１１１に接しているため、現像装置の重量が両端部にて支えられている。そのため支えのない現像スリーブ１０５の中央部においては、さらに感光ドラム１１１側に押し出されてしまい、端部に比して中央部の感光ドラム１１１との間隔が狭くなってしまう。このため、現像スリーブ１０５の端部は中央部に比して現像バイアス印加における電界強度が小さくなっており、現像性の低い初期には顕著にその差が出てしまう。
【００８５】
図７に、本実施の形態の特徴を示す現像装置４０８を示す。同図において、前述の従来例、実施の形態１、２と構成上同一のものについては同一の符号を付して重複説明は省略する。
【００８６】
図８に、図７における矢印Ａ方向からみた仕切り部材２を示す。同図において、仕切り部材２の高さ、つまり仕切り部材２の先端２ａの位置が長手方向で異なっている。そして、この仕切り部材２を現像装置４０８に設けた状態での端部において先端２ａが図２中（イ）の位置に配置され、また中央部における先端２ａが図２中（ウ）の位置に配置されるようにしたものである。
【００８７】
このような仕切り部材２を設けた現像装置４０８で実施の形態１と同様の実験を行った。本実施の形態における検討では、現像スリーブ１０５長手方向の端部、及び中央部の２箇所に相当する位置でべた黒の濃度測定を行った。
【００８８】
この結果を図１８に示す。
【００８９】
図１８において、端部においては、実施の形態１と同様、初期から充分な高濃度の画像を得ることができる。また中央部においても濃度アップ効果が端部ほどではないにしても、元々、感光ドラムと現像スリーブ１０５との間が端部より近い分、濃度に対し有利であり、このため、仕切り部材２の長手方向における画像上の濃度均一化を図ることができるのである。なお、中央部と端部とで濃度差がさらに大きい系においては、中央部と端部との仕切り部材２の高さの差をさらに大きくしてもよく、また、端部のみ仕切り部材を設け、端部のみ濃度アップを行い、長手方向の濃度の均一化を図るようにしてもよい。さらに、端部の仕切り部材の高さも、本実施の形態での位置に限定されることなく、仕切り部材を設ける前の現像装置の能力により適正な位置にしてももちろんよい。
【００９０】
以上のように、本実施の形態によれば、仕切り部材２の高さを長手方向の中央部と端部とで異ならせることで、初期における、中央部と端部とでそれぞれ適度の濃度アップを行うことができ、仕切り部材２の長手方向の画像上の濃度の均一化が可能となるのである。
【００９１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によると、フェーディングを抑制しつつ初期濃度の低下を防止することができ、かつ、現像剤担持体に対して充分な現像剤を供給することができるので、耐久に対して安定した画像濃度を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態１の現像装置の縦断面図。
【図２】実施の形態１の現像装置における仕切り部材の先端の位置を説明する図。
【図３】実施の形態１の画像形成装置の縦断面図。
【図４】（ａ）は実施の形態１において、仕切り部材の先端の位置が図２中の（ア）である場合のトナーの流れを説明する図。
（ｂ）は実施の形態１において、仕切り部材の先端の位置が図２中の（イ）である場合のトナーの流れを説明する図。
（ｃ）は実施の形態１において、仕切り部材の先端の位置が図２中の（ウ）である場合のトナーの流れを説明する図。
（ｄ）は実施の形態１において、仕切り部材の先端の位置が図２中の（エ）である場合のトナーの流れを説明する図。
【図５】実施の形態２のプロセスカートリッジの縦断面図。
【図６】プロセスカートリッジを装着した状態の画像形成装置の縦断面図。
【図７】実施の形態３の現像装置の縦断面図。
【図８】実施の形態３における仕切り部材を図７の矢印Ａ方向から見た図。
【図９】従来の画像形成装置の縦断面図。
【図１０】従来の現像装置の縦断面図。
【図１１】第２の攪拌部材の長手方向の形状を示す図。
【図１２】第１の攪拌部材の長手方向の形状を示す図。
【図１３】トナーの平均粒径の違いによる、枚数と濃度との関係を示す図。
【図１４】（ａ）は、従来の現像装置内のトナーの流れを示す図。
（ｂ）は、従来の現像装置内のトナーの流れを示す図。
【図１５】感光ドラムと現像スリーブとの関係を示す図。
【図１６】トナーの微粉量とベタ黒濃度との関係を示す図。
【図１７】仕切り部材の先端の高さの違いによる、べた濃度、微粉量、フェーディングの違いを説明する図。
【図１８】仕切り部材の先端の高さを中央部と端部とで変化させたときの、べた濃度、微粉量、フェーディングの違いを説明する図。
【符号の説明】
１、２      仕切り部材
１ａ、２ａ  仕切り部材の先端
６          カートリッジ容器
８、４０８  現像装置
１０９      現像剤（トナー）
１０４      現像容器
１０４ａ    開口部
１０５      現像剤担持体（現像スリーブ）
１０６      磁界発生部材（マグネット）
１０７ａ    現像剤規制部材（弾性ブレード）
１０８      現像剤残量検知部材（アンテナ部材）
１１１      像担持体（感光ドラム）
１３０      攪拌部材（第２の攪拌部材）
Ｃ１        第１の接線
Ｃ２        第２の接線
ＰＣ        プロセスカートリッジ
【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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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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