JP2005316198A

JP2005316198A - 画像形成装置における現像装置

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Publication number: JP2005316198A
Application number: JP2004134714A
Authority: JP
Inventors: Hidetoshi Miyamoto; 英稔宮本; Hideya Muramoto; 秀也村本; Hisashi Kodaka; 寿向高; Minoru Wada; 実和田
Original assignee: Kyocera Mita Corp
Current assignee: Kyocera Document Solutions Inc
Priority date: 2004-04-28
Filing date: 2004-04-28
Publication date: 2005-11-10

Abstract

【課題】現像剤収容室と現像室とを備えたロータリー型現像装置において、ロータリー型ラックの回転によっても現像室での現像剤粉圧を一定に保つと共に、現像室での過度の劣化現像剤蓄積とその弊害を抑制し、現像剤収容室を交換可能とした場合においても現像剤こぼれを起こさないようにした画像形成装置における現像装置を提供することが課題である。
【解決手段】現像室をロータリー型ラック中心方向で現像剤収容室と連通させ、かつ、現像室における現像ローラが像担持体と対面したとき、現像室を現像剤収容室より上側に位置するよう構成した。
【選択図】図５

Description

本発明は、電子写真方式を利用した複写機、プリンタ、ファクシミリ、それらの複合機などの画像形成装置における現像装置に係り、特に、回転可能に構成した円筒状のロータリー型ラックに、電子写真プロセスで形成された潜像を現像する現像剤（トナー）を担持する現像ローラと該現像ローラに現像剤を供給する供給ローラとを配した現像室と、現像剤収容室とを使用する色数分支持させ、各現像ローラを像担持体に順次対面させるようにした画像形成装置における現像装置に関するものである。

電子写真方式を利用した複写機、プリンタ、ファクシミリ、それらの複合機などの画像形成装置において使用される現像装置は、現像剤にトナーとキャリアとを使用した２成分現像方式、キャリアを使用せずにトナーのみを使用した１成分現像方式のものが知られている。

１成分現像方式の現像装置においては、装置本体内に収容された現像剤（トナー）を供給ローラにより現像ローラ表面に送り込み、この現像ローラに規制部材を圧接させて現像剤量を規制すると共に摩擦帯電させ、現像ローラを回転させて現像剤を像担持体と対面する現像領域に導いて像担持体上に形成された静電潜像を現像し、現像ローラ表面に残った現像剤は供給ローラによって表面から離脱させると共に新たな現像剤を現像ローラに供給するようにしている。

しかしながら、一度供給部を通過して規制部材による圧接、現像、除電などのプロセスを通過した現像剤は、フレッシュな現像剤に比べてストレスを受けており、後処理剤の埋没等により現像剤の帯電性、流動性が劣化し、このような劣化した現像剤が現像ローラ、供給ローラ近傍に長時間蓄積されると、新たにフレッシュな現像剤が供給された場合、現像時に帯電不良の劣化現像剤が一気に吐き出され、画像カブリの原因になることもある。

また、現像室に現像剤残量が多い場合は、供給ローラに対して現像剤の粉圧が高くなりすぎ、逆に現像剤残量が少ない場合は現像剤粉圧が低くなり、結果的に現像ローラ上に供給される現像剤量が不安定になって現像剤搬送量が変動するという問題が生じる。また現像剤残量が多い場合に、規制部材やシール部材から現像剤がもれるという問題もあり、特に最近重合現像剤の使用が多くなっているが、小粒径で球形の現像剤になればなるほど、現像剤漏れの課題に対しては特にシール面でハードルが高くなる。この場合、シール圧を大きくすれば現像剤漏れは防げるが、その分逆にトルクが高くなりすぎるという問題も発生する。

一方、カラー画像形成装置においては、このような１成分現像剤を用いたカラー画像形成装置で使用する色数分の現像装置を回転可能に構成した円筒状のロータリー型ラックに支持させ、それぞれの色に対応した現像室の現像ローラを、像担持体に順次対面させるようにしたロータリー型の現像装置が用いられるようになっている。

ところが、ロータリー型現像装置においては、ロータリー型ラックが回転することによって現像室と現像剤収容室の上下関係が変化して現像剤供給過剰が起き、カブリが発生したり、現像室における粒径の大きな現像剤が現像剤収容室や現像剤カートリッジに戻されてしまい、例え仕切り部材を設けたり現像室と現像剤カートリッジを分離しても、粒径の小さな現像剤だけが先に現像に使用されて粒径の大きな現像剤が残り、次第に形成される画像の画質が低下するという問題がある。

さらに現像時に、何らかの理由で現像剤収容室や現像剤カートリッジから現像室内に新現像剤が入ることで粉圧が大きく変わると、既に帯電した現像剤と新しい現像剤が混ざり、荷電不良が生じて画質が低下するという問題も生じる。また、これとは逆に現像装置を回転させても、部分的に滞留して使われもせず、排出もされないという現像剤が存在し、現像剤カートリッジが空になって新しい現像剤を収容した現像剤カートリッジと交換したとき、外添剤などが代わった新しい現像剤と劣化した現像剤が混ざって荷電不良が生じて画質が低下するという問題も生じる。

こういった問題に対処するため特許文献１には、ハウジングと供給ローラと現像ローラ、及び供給ローラに接した規制部材で規制後空間を作り、現像時にこの規制後空間に劣化現像剤を溜めると共に新現像剤が現像剤貯留部から入り込まないようにし、ロータリーの回転によって劣化現像剤が重力で規制部材を通過できるようになったとき、現像剤貯留部側に戻して新現像剤と混ぜ合わせ、現像室での過度の劣化現像剤蓄積とその弊害を抑制するようにしたロータリー型現像装置が示されている。

また特許文献２には、複数の現像剤補給口に選択的に連通する複数の現像剤補給路が円筒状の現像剤補給部の外周面に沿って摺動するように構成し、複数の現像室のそれぞれに対応して中心部軸方向に現像剤を搬送するオーガにより、現像剤を撹拌しながら搬送すると共に、現像剤補給口の下方に現像剤の補給レベルを制限する部材を延設し、現像剤圧粉を防止するようにしたロータリー型現像装置が示されている。

特開２００２−１８９３４６特開２００１−１３４０４５

しかしながら特許文献１に示されたロータリー型現像装置は、ハウジングと供給ローラと現像ローラ、及び供給ローラに接した規制部材で規制後空間を作ってはいるが、現像室における粉圧を一定にする考慮がなされていないため、粉圧が一定にならずに現像ローラ上の現像剤帯電量や搬送量が大きく変動するおそれがある。また、現像剤供給ローラと現像ハウジングとの間隙を小さくすると共に、現像剤流入防止弁等によって新現像剤の流入を防止しているが、劣化現像剤の吐き出し性が悪く、多数枚の印字時には、規制部での現像剤粉圧が上昇して現像剤漏れ等の弊害を誘発するおそれがある。

また特許文献２に示されたロータリー型現像装置は、現像剤の補給タイミング、補給時の現像位置は考慮されておらず、補給現像剤が現像室内の劣化現像剤と良く混合されないうちに現像されると、画像カブリが発生する等の弊害が生じるおそれがある。

そのため本発明においては、現像室での現像剤粉圧変動を抑制して常に現像剤粉圧を一定に保つと共に、現像室での過度の劣化現像剤蓄積とその弊害を抑制し、現像剤収容室を交換可能とした場合においても現像剤こぼれを起こさないようにした画像形成装置における現像装置を提供することが課題である。

上記課題を解決するため本発明は、
電子写真プロセスによって潜像を担持する像担持体上の前記潜像を現像する現像ローラ及び該現像ローラへ現像剤（トナー）を運ぶ供給ローラとを有し、回転可能に構成した円筒状のロータリー型ラックに固定されて該ロータリー型ラックの回転により、前記現像ローラが順次前記像担持体に対面する位置に運ばれる複数の現像室と、該各現像室に隣接された現像剤収容室とからなる画像形成装置における現像装置において、
前記現像室は、前記ロータリー型ラック中心方向で前記現像剤収容室と連通し、前記現像ローラが前記像担持体と対面したとき、前記現像剤収容室より上側に位置するよう構成されていることを特徴とする。

さらに上記課題を解決するため本発明は、
電子写真プロセスによって潜像を担持する像担持体上の前記潜像を現像する現像ローラ及び該現像ローラへ現像剤（トナー）を運ぶ供給ローラとを有し、回転可能に構成した円筒状のロータリー型ラックに固定されて該ロータリー型ラックの回転により、前記現像ローラが順次前記像担持体に対面する位置に運ばれる複数の現像室と、該各現像室に隣接された現像剤収容室とからなる画像形成装置における現像装置において、
前記ロータリー型ラック外に現像剤コンテナと、前記現像剤収容室に前記現像剤コンテナから現像剤を供給する手段とを有し、前記現像室は、前記ロータリー型ラック中心方向で前記現像剤収容室と連通し、前記現像ローラが前記像担持体と対面したとき、前記現像剤収容室より上側に位置するよう構成されていることを特徴とする。

そして、前記現像室における現像剤収容室側隔壁は、前記現像ローラが前記像担持体と対面したとき、現像用現像剤を貯留可能に形成されていることを特徴とする。

また、前記現像剤収容室は、前記ロータリー型ラックに着脱可能に構成され、前記現像室に連通する部位に、現像剤収容室の着脱に連動して開閉するシャッタが設けられていることを特徴とする。

また、前記現像剤収容室が着脱式でない場合、前記現像剤コンテナから現像室への現像剤補給は、前記現像ローラが前記像担持体と対面する位置かそれ以前の位置でおこなわれるよう構成されており、好ましくは、前記現像ローラが前記像担持体と対面する一段階前で補給するよう構成されていることを特徴とする。

このように、ロータリー型ラックに現像室を固定すると共に、各現像室に隣接して現像剤収容室を固定、若しくは交換可能に設け、現像剤収容室を固定とした場合はさらに現像剤（トナー）を供給する手段を配して現像室と現像剤収容室とをロータリー型ラック中心方向で連通させ、かつ、現像ローラが像担持体と対面したとき（現像位置）に現像室が現像剤収容室より上側に位置するよう構成することにより、ロータリー型ラックを現像ローラが現像位置よりも上方に位置する方向に回転させると、現像室と現像剤収容室内の現像剤は、各室のロータリー型ラック中心方向に集まってくる。そして、ロータリー型ラックをさらに回転させ、現像ローラがロータリー型ラックの回転中心に対して前記現像位置に対する対称の位置まで移動してくると、今度は現像室に現像剤が流れ込むが、さらに回転させることにより、所定角度以後は逆に現像室から現像剤収容室に現像剤が戻り、再び現像ローラが像担持体と対面したとき、現像室には現像に適量の現像剤しか残らない。これは、現像剤収容室の現像剤量が少なくなっても変わりなく、現像室には常に一定の現像剤のみが残る。

そのため現像室の現像剤は、ロータリー型ラックの回転に伴って一度現像剤収容室に戻り、そこで新現像剤と混じり合った後で現像室に供給され、劣化現像剤が蓄積されて生じる弊害は抑制される。また、現像位置においては現像室に収容される現像剤量は限られているため現像室における粉圧の変動は全く起こらないから、従来のように現像剤残量が多い場合に現像剤粉圧が高くなりすぎる現象、逆にトナー残量が少ない場合にトナー粉圧が低くなりすぎる現象のいずれも起こらず、現像ローラ上の現像剤量の不安定や現像剤搬送量の変動といった問題が生じない。また、現像剤残量が多い場合に生じていた、規制部やシール部からの現像剤漏れも生じないから、それらに対処するためにシール圧を大きくするといったことも不要となる、画像形成装置における現像装置を提供することができる。

そして、前記現像室における現像剤収容室側隔壁は、前記現像ローラが前記像担持体と対面したとき、現像用現像剤を貯留可能に形成されていることが好ましい実施例である。

また、前記現像剤収容室が、前記ロータリー型ラックに着脱可能に構成されている場合、前記現像室に連通する部位に、現像剤収容室の着脱に連動して開閉するシャッタが設けられていることにより、例え現像剤収容室を取り外しても、現像剤が外に漏れて機内や記録媒体を汚すということがなくなる。

また、現像剤収容室が着脱式でない場合、現像剤コンテナから現像室への現像剤補給を現像ローラが像担持体と対面する位置か、それ以前の位置でおこなわれるよう構成し、好ましくは、現像ローラが像担持体と対面する一段階前とすることで、供給された新しい現像剤は供給されてからロータリー型ラックが１回転以上してから始めて現像室に送られることになり、補給現像剤が現像室内の劣化現像剤と良く混合されずに現像に用いられ、画像カブリを起こすといったことが防止できる現像装置を提供できる。

以下、図面を参照して本発明の好適な実施例を例示的に詳しく説明する。但しこの実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。

図１は本発明の画像形成装置における現像装置の実施例１を備えたカラー画像形成装置の構成概略を示した図、図２は本発明になる現像装置の実施例１における現像部の拡大概略図、図３は本発明になる現像装置における着脱可能にした現像剤収容室のシャッタを開いた場合の斜視図、図４は本発明になる現像装置における着脱可能にした現像剤収容室のシャッタ開閉機構を示した斜視図、図５は現像装置内に現像剤（トナー）が充分あるとき、ロータリー型ラックの回転による現像室と現像剤収容室内の現像剤の動きを説明するための図、図６は同じく現像装置内に現像剤が少なくなったとき、ロータリー型ラックの回転による現像室と現像剤収容室内の現像剤の動きと現像剤収容室を交換する位置を説明するための図、図７は本発明の画像形成装置における現像装置の実施例２を備えた画像形成装置の構成概略を示した図、図８は実施例２の現像装置における現像剤収容室への現像剤供給機構の一例を示した図である。

図中同一構成要素には同一番号が付してあり、１は例えばレーザスキャニングユニットなどを用いた露光装置、２は感光体（像担持体）ドラム、３は帯電装置、４は本発明の実施例１のロータリー型現像装置で、例えばブラック（ＢＫ）４１_１、マゼンタ（Ｍ）４１_２、シアン（Ｃ）４１_３、イエロー（Ｙ）４１_４で示した現像室４１（現像ハウジング）と、それぞれの現像室に対応して設けられたブラック（ＢＫ）４２_１、マゼンタ（Ｍ）４２_２、シアン（Ｃ）４２_３、イエロー（Ｙ）４２_４の現像剤（トナー）収容室（現像剤カートリッジ）４２とが設けられており、駆動部がクラッチを介して接続されてこの駆動部を駆動することでロータリー型現像装置を回転させ、それぞれの色の現像室４１における現像ローラ４７を、順次感光体（像担持体）ドラム２に対向した現像位置とさせて、感光体（像担持体）ドラム２上の潜像を現像する。５はクリーニング用摺擦部材、６はクリーニング装置、７は中間転写ユニットで、７１は中間転写ベルト、７２は１次転写ローラ、８は定着装置、９は給紙カセット、１０は二次転写ローラ、１１は記録媒体の排出部、１２は中間転写ベルト７１のクリーニング装置である。なお、ブラック（ＢＫ）４１_１、マゼンタ（Ｍ）４１_２、シアン（Ｃ）４１_３、イエロー（Ｙ）４１_４で示した現像室４１（現像ハウジング）は、いずれも同一構成であっても、異なる構成であっても構わない。

図４および図５を参照して、４０は円筒状ロータリー型ラックであり、略円盤状の前後側壁４０ａ、４０ｂとこの前後側壁間に形成された空間を、４つのカラー現像を行うための空間に等しく区分するための断面が十字状の仕切壁４０ｃが設けられている。こうして区画された各空間内に上述したブラック（ＢＫ）４１_１、マゼンタ（Ｍ）４１_２、シアン（Ｃ）４１_３、イエロー（Ｙ）４１_４の4つの現像部が配置されている。

そして図２を参照して、仕切壁４０ｃで区画された空間の図中上側には、現像室（現像ハウジング）４１が配置され、この現像室４１の下方側に交換可能とした現像剤収容室（現像剤カートリッジ）４２が位置付けられている。この現像剤収容室４２は、図３に示したような外観形状をしており、略扇型形状の前後の側壁部４２ａとロータリー型ラックの前後側壁４０ａ，４０ｂの円周にそった曲面部４２ｂとロータリー型ラックの仕切壁４０ｃと当接する側壁４２ｃと残りの側壁４２ｄとから構成され、その内部には現像剤（１成分現像剤）４５が収容されている。

なお、現像剤収容室の略扇型の側壁部４２ａにはこの現像剤収容室（現像剤カートリッジ）４２を円筒状ロータリー型ラック４０に固定するときの案内用凸部４２１が設けられている。

次に図３を参照して、側壁４２ｄの一部は円筒状ロータリー型ラック４０への着脱に連動して開閉するシャッタ４３が形成されており、このシャッタ４３は現像剤収容室４２の２つの側壁４２ｃ，４２ｄとが接する稜４２ｅに位置付けた回転軸４２２を中心として開閉自在に構成されている。そしてこのシャッタ４３は、現像剤収容室（現像剤カートリッジ）４２を円筒状ロータリー型ラック４０から取り外したときにシャッタ４３を閉じる図示していないバネなどをこの部分に組み込んでもよい。４３１はシャッタ４３を開閉させるために設けられた開閉突起、４０１は円筒状ロータリー型ラック４０に設けられ、現像剤収容室（現像剤カートリッジ）４２の案内用凸部４２１を挿入する案内溝、４０２は同じく円筒状ロータリー型ラック４０に設けられ、現像剤収容室（現像剤カートリッジ）４２のシャッタ４３に設けられた開閉突起４３１を案内するシャッタ開閉用溝である。図には示されていないが後側の側壁部４２ａにも案内用凸部４２１、シャッタ４３の後側にも開閉突起４３１が形成され、前側壁４０ａの内側にも案内溝４０１、シャッタ開閉用溝４０２が形成されている。

再び図２に戻り、現像室４１の構成について説明する。
現像室４１には感光体ドラム２に対抗する位置関係で現像ローラ４７が位置付けられており、前述したように感光体ドラム２の表面に形成された静電荷潜像を、ローラ４７表面に保持した１成分現像剤にて現像するすることができる。この現像ローラ４７に対して感光体ドラム２の反対側には供給ローラ４６が位置付けられている。この供給ローラ４６と現像ローラ４７とは互いに接触していても、接触していなくてもかまわない。本実施例では、供給ローラ４６は現像ローラ４７に接触しながら、現像ローラ４７とカウンター方向に回転する構成になっている。

現像ローラ４７とこのローラ４７に近接するロータリー型ラック４０の仕切壁４０ｃとの間には、現像ローラ４７上の現像剤層厚を規制すると共に現像剤を荷電させる規制ブレード４８が設けられている。そしてこの具体例では、ロータリー型ラック４０の仕切壁４０ｃに直接取り付けられている。この規制ブレード４８は、ステンレスや燐青銅などの薄肉金属製板状部材や、金属製の板状部材の先端部にゴムや樹脂部材などの弾性部材を設けても構わない。規制ブレード４８は、現像ローラ４７の回転方向において規制ブレードの先端（自由端）が固定端よりも上流側に位置するよう、いわゆるカウンタ状態で現像室４１の壁に固定されている。規制ブレード４８の先端には曲げはないが、トナー搬送量の調整のため先端に曲げがあっても構わず、特に先端形状については規定しない。規制ブレード４８は、で現像ローラ４７への当接位置で表面に弾性的に当接されている。このため、規制ブレード４８の当接状態によって、さらに詳しく言えば接触部分から先端までの突出量、規制圧力、先端形状、規制ブレード４８の自由長、等によって現像ローラ４７の表面に形成されるトナー層の厚みが最終的に決定され、この接触位置で現像ローラ４７上のトナーは規制ブレード４８との庫擦によって所定の極性に帯電される。

一方図２において、現像ローラ４７の下方側には現像室４１から現像剤４４がこぼれでないように側壁４１ａがロータリー型ラック４０の前後の側壁４０ａ，４０ｂに取り付けられて設けられている。この現像室側壁４１ａの端部は現像ローラ４７のローラ表面に対して接線方向に平行な面４１ｂが形成され、この部分に現像ローラ４７と現像室側壁４１ａとの間から現像剤が外部に漏れないようにすると共に除電する除電シール４９が設けられている。

そして、図２に示したような現像ローラ４７が感光体ドラム２に対して現像可能な状態に位置付けられている状態において、現像剤収容室４２の側壁４２ｄはロータリー型ラックの回転中心に向かって上昇するような傾斜面となり、隣接する現像室側壁４１ａと協同して現像剤溜４４を形成することができるようになっており、前述した供給ローラ４６の一部はこの状態でこの現像剤溜４４にその一部が位置付けられている。かくして現像剤溜４４の現像剤は、供給ローラ４６の回転に伴って現像ローラ４７に供給され、現像ローラ４７上の現像剤は、規制ブレード４８により所定量のトナー薄層状態で感光体ドラム２上に形成された静電荷潜像に運ぶことができる。なお、以下の説明では本発明を非磁性現像剤を用いた場合を例に説明するが、磁性現像剤を用いた現像装置にも適用可能である。

最初に図１を用い、本発明になるロータリー型現像装置４を有する画像形成装置の画像形成動作を簡単に説明すると、待機状態においては、図１におけるロータリー型現像装置４における例えばブラック（ＢＫ）用現像室４１_１が感光体（像担持体）ドラム２に対向した現像位置となるようにされている。そして、図示していない制御装置に画像データが送られてくると、その画像データはブラック（ＢＫ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、イエロー（Ｙ）の各色のデータに分解され、一方、感光体（像担持体）ドラム２が帯電装置３で均一に帯電される。

そして最初にブラック（ＢＫ）のデータが露光装置１に与えられて感光体（像担持体）ドラム２が露光され、潜像が形成されるとそれが現像室４１に備えられた現像ローラが担持した現像剤（トナー）で現像されてトナー画像となり、そのトナー画像が一次転写バイアスを与えられた一次転写ローラ７２によって中間転写ベルト７１に転写される。形成されたトナー画像が中間転写ベルト７１に転写された後に残った現像剤（トナー）は、クリーニング用摺擦部材５やクリーニング装置６でクリーニングされ、次の画像形成が行われる。なお、中間転写ベルト７１に接する二次転写ローラ１０とクリーニング装置１２は、全ての色のトナー画像が中間転写ベルト７１に重ね合わせて転写されるまで、この中間転写ベルト７１から離間させられている。

こうしてブラック（ＢＫ）のトナー画像の形成が済むとロータリー型現像装置４が図上反時計回りに回転し、次のマゼンタ（Ｍ）の現像室４１_２が感光体（像担持体）ドラム２に対向した現像位置とされ、先に分解されたマゼンタ（Ｍ）の画像データが露光装置１に与えられて露光が行われる。そして感光体（像担持体）ドラム２上に潜像が形成されてそれが現像室４１_２に備えられた現像ローラが担持した現像剤（トナー）で現像されてトナー画像となり、中間転写ベルト７１上に転写されているブラック（ＢＫ）のトナー画像の上に重ね合わせて転写される。

そして同様の動作がシアン（Ｃ）、イエロー（Ｙ）の画像データで繰り返され、全ての色のトナー画像が中間転写ベルト７１に転写されてフルカラートナー画像とされると、先に中間転写ベルト７１から離間されていた２次転写ローラ１０とクリーニング装置１２が中間転写ベルト７１に接触させられ、給紙カセット９から取り出された記録媒体が二次転写ローラ１０の位置する二次転写位置に送り込まれて、フルカラートナー画像が記録媒体に転写される。

こうしてフルカラートナー画像が転写された記録媒体は、さらに定着装置８に送られて熱と圧力で定着され、排出部１１に排出される。そして中間転写ベルト７１上に残った現像剤（トナー）は、クリーニング装置１２によってクリーニングされ、次の画像形成に備えられる。

このような本発明の画像形成装置におけるロータリー型現像装置４は、図２に感光体（像担持体）ドラム２と相対する一つの色の現像室（現像ハウジング）４１、及び交換可能とした現像剤収容室（現像剤カートリッジ）４２の構成を示したように、ロータリー型現像装置４における円筒状のラック４０に現像室（現像ハウジング）４１が固定され、この現像室（現像ハウジング）４１に設けられている現像ローラ４７が感光体（像担持体）ドラム２と対面したとき、この現像室４１に隣接させて下側となるよう現像剤収容室（現像剤カートリッジ）４２が、円筒状ロータリー型ラック４０または各現像室４１に図示していない位置決め部材および結合部材によって着脱可能に支持されている。

各色の現像剤収容室（現像剤カートリッジ）４２の交換は、後記するように現像室４１の現像ローラ４７が感光体（像担持体）ドラム２と対面した位置から、次の色における現像室４１の現像ローラ４７が感光体（像担持体）ドラム２と対面する位置まで回転したとき、すなわち現像室４１における現像ローラ４７が上になって現像剤収容室（現像剤カートリッジ）４２も上部に来たとき、画像形成装置の上カバーを開けて上からおこなえるようになっており、この位置でのみ着脱可能となるよう、図示していない結合部材がロータリー回転位置に連携したストッパ部材で固定されている。

現像室４１には、現像ローラ４７、１成分現像剤を現像ローラ４７に供給する供給ローラ４６、現像ローラ４７上の現像剤層厚を規制すると共に現像剤を荷電させる規制ブレード４８、現像剤が外部に漏れないようにすると共に除電する除電シール４９などが設けられ、規制ブレード４８によって現像ローラ４７上の現像剤量が所定量に均され、感光体（像担持体）ドラム２に近接する位置で、バイアス電位により潜像に現像剤を付着させるようになっている。

また、この現像室４１における現像剤収容室４２との隔壁は、現像ローラ４７が感光体（像担持体）ドラム２と対面する現像位置に来たとき、現像用の現像剤を現像に最適な量だけ貯留できるように形成されている。

現像剤収容室（現像剤カートリッジ）４２には、この現像剤収容室４２が現像剤カートリッジとして交換可能なとき、図３、図４に示したように円筒状ロータリー型ラック４０への着脱に連動して開閉し、円筒状ロータリー型ラック４０から取り外すと図４（Ａ）のように図示していないバネなどで閉じられるシャッタ４３が設けられている。

この図３、図４において４２１は現像剤収容室（現像剤カートリッジ）４２を円筒状ロータリー型ラック４０に固定するときの案内用凸部、４２２はシャッタ４３の回転軸で、前記した、現像剤収容室（現像剤カートリッジ）４２を円筒状ロータリー型ラック４０から取り外したときにシャッタ４３を閉じる図示していないバネは、この部分に組み込んでもよい。４３１はシャッタ４３を開閉させるために設けられた開閉突起、４０１は円筒状ロータリー型ラック４０の前後側壁４０ａ、４０ｂに設けられ、現像剤収容室（現像剤カートリッジ）４２の案内用凸部４２１を挿入する案内溝、４０２は同じく円筒状ロータリー型ラック４０の前後側壁４０ａ、４０ｂに設けられ、現像剤収容室（現像剤カートリッジ）４２のシャッタ４３に設けられた開閉突起４３１を案内するシャッタ開閉用溝である。

現像剤収容室（現像剤カートリッジ）４２は、円筒状ロータリー型ラック４０から取り外したとき、図４（Ａ）に示したように図示していないバネの力でシャッタ４３が閉じられており、そのため、中に収容している現像剤がこぼれることはない。そしてこの現像剤収容室（現像剤カートリッジ）４２における案内用凸部４２１を、図４（Ｂ）に示した円筒状ロータリー型ラック４０の前後側壁４０ａ、４０ｂに設けられた案内溝４０１に入れ、シャッタ４３の開閉突起４３１を円筒状ロータリー型ラック４０のシャッタ開閉用溝４０２に入れて円筒状ロータリー型ラック４０に差し込むと、シャッタ開閉用溝４０２は途中で屈曲しているためシャッタ４３が図２、図３に示したように開き、円筒状ロータリー型ラック４０の中心方向で現像室４１と連通した形となって、中の現像剤が現像室４１と現像剤収容室（現像剤カートリッジ）４２の間を自由に行き来できるようになる。

なお、以上の説明では、シャッタ４３の開閉機構として図３、図４の機構を一例として示したが、このような形態の機構に限定されず、円筒状ロータリー型ラック４０に差し込むと開き、円筒状ロータリー型ラック４０から取り外すと閉じればどのような機構を採用しても良いことは勿論である。

このように構成した本発明になる現像装置は、収容した現像剤が充分あるとき、その現像剤は図５に示したような動きをする。まず、現像ローラ４７_１が感光体（像担持体）ドラム２と対面している現像位置においては、図に示したように、ロータリー型ラック４０の断面が十字状の仕切壁４０ｃは、各仕切壁４０ｃが水平もしくは垂直方向に対して幾分傾斜した状態に位置付けられ、図２に示したような、現像剤収容室４２の側壁４２ｄはロータリー型ラックの回転中心に向かって上昇するような傾斜面となり、隣接する現像室側壁４１ａと協同して現像剤溜４４を形成することができるようになっている。その結果、この現像位置では、現像剤収納室４２の側壁４２ｄ上に貯留された現像剤４４_１のみを残し、大半が、現像室下に位置付けられた現像剤収容室４２_１内に貯留されている。かくして、現像室４１_１における現像剤４４_１は現像に最適な量とされ、それ以外の現像剤は現像剤収容室（現像剤カートリッジ）４２_１に４５_１のような状態で貯留されている。

そして、図上反時計方向となる現像終了直後の円筒状ロータリー型ラック４０の回転により、現像室４１_１における現像ローラ４７_１が上方となる図５に４１_４で示した位置に現像室が来ると、４１_１で示した現像室における現像剤４４_１はこの４１_４の位置では円筒状ロータリー型ラック４０の中心方向に落下し、現像剤収容室（現像剤カートリッジ）４２_１中の現像剤も、同様に円筒状ロータリー型ラック４０の中心方向に集まる。

そして、円筒状ロータリー型ラック４０をさらに回転させて図５に４１_３、４２_３で示した位置になると、その途中で現像室４１_１にあった現像剤は、現像剤収容室（現像剤カートリッジ）４２_１の新しい現像剤と混ざり合いながら今度は現像室４１_３に流れ込み、さらに円筒状ロータリー型ラック４０を回転させて図５に４１_２、４２_２で示した位置になると、現像剤の現像室４１_２への流れ込みは止まる。そして、さらに円筒状ロータリー型ラック４０を回転させると、図５に４１_１、４２_１で示した現像位置に行く途中で現像室４１_２に有った現像剤は、現像に最適な量を残して現像剤収容室（現像剤カートリッジ）４２_１側にこぼれ、現像位置に達したときは、現像室４１_１における現像剤４４_１は現像に最適な量となる。

これは、現像剤収容室（現像剤カートリッジ）４２内の現像剤量が少なくなった場合も全く同じであり、現像剤収容室（現像剤カートリッジ）４２と現像室４１が円筒状ロータリー型ラック４０の中心方向で連通していることにより、円筒状ロータリー型ラック４０の回転によって現像剤が必ず現像室４１に充填され、その後、不要な現像剤が現像剤収容室（現像剤カートリッジ）４２にこぼれるから、現像室４１には常に一定の現像剤のみが残る。

この、現像剤収容室（現像剤カートリッジ）４２内の現像剤量が少なくなった場合の現像剤の動きと現像剤収容室（現像剤カートリッジ）４２の交換する位置を示したのが図６である。すなわちこの図６では、現像ローラ４７_１が感光体（像担持体）ドラム２と対面している現像位置において、現像室４１_１における現像剤４４_１は現像に最適な量となっているが、現像剤収容室（現像剤カートリッジ）４２_１の現像剤は４５_１のように非常に少なくなっている。

そして、前記したように図上反時計方向円筒状ロータリー型ラック４０が回転し、現像室４１_１が４１_４で示した位置に来ると、現像室４１_１における現像剤４４_１はこの４１_４の位置では円筒状ロータリー型ラック４０の中心方向に落下し、現像剤収容室（現像剤カートリッジ）４２_１中の現像剤と一緒に円筒状ロータリー型ラック４０の中心方向に点線で示した小さな山４５_４となる。

そして、円筒状ロータリー型ラック４０をさらに回転させて図６で４１_３、４２_３で示した位置になると、現像剤４５_４はそのまま現像室４１_３に流れ込み、さらに円筒状ロータリー型ラック４０を回転させると、４１_２、４２_２で示した位置から４１_１、４２_１で示した現像位置に行く途中で、現像室４１_２に有った現像剤は、現像に最適な量だけ残して現像剤収容室（現像剤カートリッジ）４２_１側にこぼれ、現像位置に達したときは、現像室４１_１における現像剤４４_１は現像に最適な量となっている。

そして、現像剤収容室（現像剤カートリッジ）４２内の現像剤が少なくなって交換が必要な場合、図６に示したように、４２_４の位置で現像剤収容室（現像剤カートリッジ）を円筒状ロータリー型ラック４０から取り出そうとすると、前記図４に示したシャッタ開閉用溝４０２によりシャッタ４３の開閉突起４３１が屈曲部に至る間シャッタ４３を閉じる方向に動かし、図６において４５_４で示した現像剤の山がこの現像剤収容室（現像剤カートリッジ）４２_４に取り込まれ、現像剤こぼれを起こすことなく現像剤収容室（現像剤カートリッジ）４２_４を交換することができる。

すなわち本発明の現像装置では、たとえ現像剤収容室（現像剤カートリッジ）４２内の現像剤量が多くても少なくても、現像ローラ４７_１が感光体（像担持体）ドラム２と対面している現像位置における現像剤量４４_１は常に一定であり、しかもその現像剤は、円筒状ロータリー型ラック４０の回転によって新現像剤と混じり合った後で現像室に供給され、劣化現像剤が蓄積されて生じる前記したような弊害は起こらない。また、現像室４１における粉圧の変動は全く起こらないから、従来のように現像剤残量が多い場合に現像剤粉圧の上昇、逆に現像剤残量が少ない場合の現像剤粉圧の低下のいずれも起こらず、現像ローラ４７上の現像剤量の不安定や現像剤搬送量の変動といった問題が生じない。また、現像剤残量が多い場合に生じていた、規制部やシール部からの現像剤漏れも生じないから、それらに対処するためにシール圧を大きくするといったことも不要となる、画像形成装置における現像装置を提供することができる。

以上が本発明の現像装置の実施例１であるが、本発明の現像剤収容室４２は、現像剤カートリッジとして交換できるようにするだけでなく、円筒状ロータリー型ラック４０に固定して別に設けた現像剤コンテナから補給するようにしても良い。この場合の実施例を示したのが図７、図８に示した実施例２である。

この図７、図８において、図１に示した実施例１と異なるのはロータリー型現像装置８０の構成と、そのロータリー型現像装置８０を構成する現像剤収容室８２に現像剤を供給するため、ロータリー型現像装置８０外に設けた現像剤コンテナ８３、及び現像剤コンテナ８３から現像剤収容室８２に現像剤を供給する手段とであり、それ以外の構成要素は同一なので同一番号を付して説明を省略する。

図中８０は本発明における実施例２のロータリー型現像装置で、例えばブラック（ＢＫ）８１_１、マゼンタ（Ｍ）８１_２、シアン（Ｃ）８１_３、イエロー（Ｙ）８１_４で示した現像室８１と、ブラック（ＢＫ）８２_１、マゼンタ（Ｍ）８２_２、シアン（Ｃ）８２_３、イエロー（Ｙ）８２_４の現像剤（トナー）収容室８２とが円筒状ロータリー型ラック９０に固定され、それぞれの色の現像室８１と現像剤（トナー）収容室８２とがロータリー型ラック中心方向で連通させてある。

８３は各色の現像剤を収容した現像剤コンテナ、８４は現像剤コンテナ８３からロータリー型現像装置８０に現像剤を供給するための現像剤補給パイプ、８５はロータリー型現像装置８０における現像剤供給部、８６は供給された現像剤をロータリー型現像装置８０の現像剤収容室８２に送るスパイラル部材、８７は現像剤供給部８５における軸方向をブラック（ＢＫ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、イエロー（Ｙ）の補給空間に隔離して現像剤の混色を防止するための隔壁リブ、８８は現像剤補給口、８９はスパイラル部材８６を収容した現像剤送給室、９０はロータリー型ラックである。

この実施例２のロータリー型現像装置８０は、図８（Ａ）に示したように、外部に設けられた現像剤コンテナ８３のそれぞれに対応した複数の現像剤補給パイプ８４が、このロータリー型現像装置８０における軸方向一端部に設けられて現像剤をロータリー型現像装置８０に供給するため現像剤供給部８５に接続され、その現像剤供給部８５からロータリー型現像装置８０の他端部までは、それぞれの色に対応してスパイラル部材８６が設けられて各現像剤収容室８２に現像剤が送られるようになっている。

この現像剤供給部８５は、図８（Ｂ）、（Ｃ）に示したように、円板状の隔壁リブ８７によってブラック（ＢＫ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、イエロー（Ｙ）の各現像剤の補給空間を軸方向に隔離して現像剤の混色を防止し、しかも、それぞれ９０度の回転角ずつずづれた位置に各色の現像剤の補給口８８_１、８８_２、……が設けられて現像剤供給部８５を覆うハウジング（図示せず）の中に収められ、現像剤補給パイプ８４が、隔壁リブ８７によって隔離されたそれぞれの色の補給空間に接続されている。

また、この現像剤供給部８５には図８（Ｃ）の一部破断図に示したように、図７に示したロータリー型ラック９０における各色を分ける隔壁を、この現像剤供給部８５まで延長して形成した現像剤送給室８９が設けられ、この現像剤送給室８９内に前記したスパイラル部材８６が設けられて各現像剤収容室８２に現像剤が送られる。

そのため、この図７に示した実施例２のロータリー型現像装置８０は、図７に示した例えば８６_４のスパイラル部材が図８（Ａ）のように図上上方に来て現像剤補給パイプ８４の供給口の真下に位置したとき、図８（Ｂ）に示したような現像剤補給口８８_４の上に現像剤補給パイプ８４の供給口が来るようになっており、そのため現像剤がこの現像剤補給口８８_４からスパイラル部材８６に供給されて現像剤収容室８２に送られる。

なお、現像剤収容室８２に送られる現像剤は、現像剤収容室８２内の現像剤と混合されるわけであるが、前記したように、この新しい現像材が直接現像室８１に送られて劣化現像剤と良く混合されずに現像に用いられると画像カブリを起こす。そのため本発明においては、スパイラル部材８６の現像剤収容室８２内の部分を図示していないパイプで覆い、そのパイプの現像剤収容室８２側に開口を設けて、図７の８２_２で示した位置に現像剤収容室８２が来るまで、このパイプ内の現像剤が現像剤収容室８２に供給されないようにしてある。

そのためスパイラル部材８６によって供給された現像剤は、最初に現像剤収容室８２に供給されるから、この新現像剤は現像室８１が現像位置に達したときは使われず、ロータリー型現像装置がもう１回転して次に現像室８１が現像位置に達したときに現像に使われ、その間に他の現像剤と良く混合されるから、前記したような劣化現像剤と混合されないために生じる画像カブリなどの問題を起こすことがない。なお、各現像室８１、現像剤収容室８２に収容された現像剤の動きは、前記図５、図６で説明した動きと全く同じため、説明は省略する。

以上種々述べてきたように、ロータリー型ラックに現像室を固定すると共に、各現像室に隣接して現像剤収容室を固定、若しくは交換可能に設け、現像剤収容室を固定とした場合はさらに現像剤を供給する手段を配して現像室と現像剤収容室とをロータリー型ラック中心方向で連通させ、かつ、現像ローラが像担持体と対面したとき（現像位置）に現像室が現像剤収容室より上側に位置するよう構成することにより、ロータリー型ラックを現像ローラが上方に位置する方向に回転させると、現像室と現像剤収容室内の現像剤は各室のロータリー型ラック中心方向に集まってくる。そして、ロータリー型ラックをさらに回転させ、現像ローラがロータリー型ラックの回転中心に対して前記現像位置に対する対称の位置まで移動してくると、今度は現像室に現像剤が流れ込むが、さらに回転させることにより、所定角度以後は逆に現像室から現像剤収容室に現像剤が戻り、再び現像ローラが像担持体と対面したとき、現像室には現像に適量の現像剤しか残らない。これは、現像剤収容室の現像剤量が少なくなっても変わりなく、現像室には常に一定の現像剤のみが残る。

そのため現像室の現像剤は、ロータリー型ラックの回転に伴って一度現像剤収容室に戻り、そこで新現像剤と混じり合った後で現像室に供給され、劣化現像剤が蓄積されて生じる弊害は抑制される。また、現像位置においては現像室に収容される現像剤量は限られているため現像室における粉圧の変動は全く起こらないから、従来のように現像剤残量が多い場合に現像剤粉圧が高くなりすぎる現象、逆に現像剤残量が少ない場合に現像剤粉圧が低くなりすぎる現象のいずれも起こらず、現像ローラ上の現像剤量の不安定や現像剤搬送量の変動といった問題が生じない。また、現像剤残量が多い場合に生じていた、規制部やシール部からの現像剤漏れも生じないから、それらに対処するためにシール圧を大きくするといったことも不要となる、画像形成装置における現像装置を提供することができる。

本発明によれば、現像室における現像剤粉圧を常に一定に保つと共に、劣化現像剤の蓄積とその弊害が抑制されて常に品質の良い画像が得られ、かつ、現像剤収容室を交換可能とした場合においても現像剤こぼれを起こさないようにした画像形成装置における現像装置を提供することができる。

本発明の画像形成装置における現像装置の実施例１を備えた画像形成装置の構成概略を示した図である。本発明になる現像装置の実施例１における現像部の拡大概略図である。本発明になる現像装置における着脱可能にした現像剤収容室のシャッタを開いた場合の斜視図である。本発明になる現像装置における着脱可能にした現像剤収容室のシャッタ開閉機構を示した斜視図である。現像装置内に現像剤が充分あるとき、ロータリー型ラックの回転による現像室と現像剤収容室内の現像剤の動きを説明するための図である。現像装置内に現像剤が少なくなったとき、ロータリー型ラックの回転による現像室と現像剤収容室内の現像剤の動きと現像剤収容室を交換する位置を説明するための図である。本発明の画像形成装置における現像装置の実施例２を備えた画像形成装置の構成概略を示した図である。実施例２の現像装置における現像剤収容室への現像剤供給機構の一例を示した図である。

符号の説明

２感光体（像担持体）ドラム
４０円筒状ロータリー型ラック
４１現像室（現像ハウジング）
４１_１ブラック（ＢＫ）現像室
４１_２マゼンタ（Ｍ）現像室
４１_３シアン（Ｃ）現像室
４１_４イエロー（Ｙ）現像室
４２現像剤収容室（現像剤カートリッジ）
４２_１ブラック（ＢＫ）現像剤収容室
４２_２マゼンタ（Ｍ）現像剤収容室
４２_３シアン（Ｃ）現像剤収容室
４２_４イエロー（Ｙ）現像剤収容室
４３シャッタ
４４現像用現像剤
４５現像剤カートリッジ内の現像剤
４６供給ローラ
４７現像ローラ
４８規制ブレード
４９除電シール

Claims

電子写真プロセスによって潜像を担持する像担持体上の前記潜像を現像する現像ローラ及び該現像ローラへ現像剤（トナー）を運ぶ供給ローラとを有し、回転可能に構成した円筒状のロータリー型ラックに固定されて該ロータリー型ラックの回転により、前記現像ローラが順次前記像担持体に対面する位置に運ばれる複数の現像室と、該各現像室に隣接された現像剤収容室とからなる画像形成装置における現像装置において、
前記現像室は、前記ロータリー型ラック中心方向で前記現像剤収容室と連通し、前記現像ローラが前記像担持体と対面したとき、前記現像剤収容室より上側に位置するよう構成されていることを特徴とする画像形成装置における現像装置。
電子写真プロセスによって潜像を担持する像担持体上の前記潜像を現像する現像ローラ及び該現像ローラへ現像剤（トナー）を運ぶ供給ローラとを有し、回転可能に構成した円筒状のロータリー型ラックに固定されて該ロータリー型ラックの回転により、前記現像ローラが順次前記像担持体に対面する位置に運ばれる複数の現像室と、該各現像室に隣接された現像剤収容室とからなる画像形成装置における現像装置において、
前記ロータリー型ラック外に現像剤コンテナと、前記現像剤収容室に前記現像剤コンテナから現像剤を供給する手段とを有し、前記現像室は、前記ロータリー型ラック中心方向で前記現像剤収容室と連通し、前記現像ローラが前記像担持体と対面したとき、前記現像剤収容室より上側に位置するよう構成されていることを特徴とする画像形成装置における現像装置。
前記現像室における現像剤収容室側隔壁は、前記現像ローラが前記像担持体と対面したとき、現像用現像剤を貯留可能に形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載した画像形成装置における現像装置。
前記現像剤収容室は、前記ロータリー型ラックに着脱可能に構成されていることを特徴とする請求項１に記載した画像形成装置における現像装置。
前記現像剤収容室は前記現像室に連通する部位に、現像剤収容室の着脱に連動して開閉するシャッタが設けられていることを特徴とする請求項４に記載した画像形成装置における現像装置。
前記現像剤コンテナから現像室への現像剤補給は、前記現像ローラが前記像担持体と対面する位置かそれ以前の位置でおこなわれるよう構成されており、好ましくは、前記現像ローラが前記像担持体と対面する一段階前で補給するよう構成されていることを特徴とする請求項２に記載した画像形成装置における現像装置。