現像装置、カートリッジ、及び画像形成装置
【課題】本発明の目的は、上記従来の技術を更に発展させたものであり、循環変化部材を用いた現像装置において、現像容器内のトナーが少なくなり且つトナーの流動性が低下した場合においても、画像濃度が薄くなるのを抑えること。
【解決手段】現像容器４７に収納されたトナーを現像スリーブ４１に向けて搬送する回転可能なトナー搬送部材４３と、現像スリーブ４１から離れた位置に対向して設けられ、現像スリーブ４１の近傍のトナーの循環を変化させる循環変化部材１と、を有する現像装置４０であって、トナー搬送部材４３を、循環変化部材１がトナー搬送部材４３の回転領域内に位置するように設けて、現像スリーブ４１と循環変化部材１の間のトナーをトナー搬送部材４３によってトナー搬送部材４３の回転方向に押し出す。
【解決手段】現像容器４７に収納されたトナーを現像スリーブ４１に向けて搬送する回転可能なトナー搬送部材４３と、現像スリーブ４１から離れた位置に対向して設けられ、現像スリーブ４１の近傍のトナーの循環を変化させる循環変化部材１と、を有する現像装置４０であって、トナー搬送部材４３を、循環変化部材１がトナー搬送部材４３の回転領域内に位置するように設けて、現像スリーブ４１と循環変化部材１の間のトナーをトナー搬送部材４３によってトナー搬送部材４３の回転方向に押し出す。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、現像装置、カートリッジ、及び画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式を用いた画像形成装置においては、感光体上の静電潜像を忠実に再現するために、磁性一成分現像剤であるトナーにおいて乾式現像法の一つとしてジャンピング現像法がある。このジャンピング現像法とは、次のようなものである。まず、感光体に対して現像剤担持体としての現像スリーブを一定の間隔（５０〜５００μｍ）を保って対向させて配置する。そして、現像スリーブに直流と交流を重畳した現像バイアスを印加してトナー粒子を往復させる電界を形成する。これにより、現像スリーブ上に薄層に塗布されたトナーが感光体上の静電潜像に飛翔、付着して、潜像が反転現像されたトナー像として可視化される。
【０００３】
このジャンピング現像法は、摩擦帯電したトナーを電界の力によって感光体上に移動させるため、潜像を忠実に再現させるためにはトナーの均一帯電が重要になってくる。トナーを均一帯電させる手段の１つとして、図６（ａ）に示すように、現像剤層厚規制部材としての現像ブレード４４２を、現像スリーブ４４１の回転方向（矢印Ｒ２方向）に対してカウンター方向に当接する構成が知られている。この構成では、図６（ｂ）に示すように、現像ブレード４４２のニップ部Ｎの端部から自由端までの部位（以下、ＮＥ部という）と現像スリーブ４４１の表面との間に微小なくさび部が形成される。そのため、現像スリーブ４４１に搬送されてくるトナーは、現像ブレード４４２と現像スリーブ４４１とのニップ部Ｎに到達する前に、その大部分がＮＥ部に入り込むことができず、少量のトナーをニップ部Ｎに通過させることになる。従って、現像スリーブ４４１の回転方向に対しカウンターに当接する現像ブレード４４２を用いた場合、低圧で薄層コートを実現できるメリットがある。しかしながら、この構成では、現像起因のネガゴーストが発生する場合がある。この現像起因のネガゴーストを改善する方法の１つとして、現像容器内の現像スリーブ近傍のトナー循環を変化させる部材である循環変化部材４０１を用いて改善する構成が提案されている（特許文献１）。
【０００４】
図６（ａ）に循環変化部材を用いた現像容器内のトナーの循環を表す。循環変化部材を用いた現像容器内では、現像ブレード４４２のＮＥ部（図６（ｂ）参照）で現像ブレード外にはじかれたトナーの一部が現像スリーブ４４１と循環変化部材４０１の間を矢印Ｍ１方向に循環する。これにより、現像スリーブ近傍には帯電された鏡映力を持つトナーが増加する。そのため、循環変化部材が無いときと比較して、スリーブ１周目に潜像に対して現像を行う直前の現像スリーブ上のトナーコート量と、スリーブ１周目に現像を行った直後のスリーブ２周目に潜像に対して現像を行う直前の現像スリーブ上のトナーコート量の差が少なくなる。その結果、ネガゴーストの発生を抑えることが可能になる。それと同時にゆっくりではあるが循環変化部材４０１と現像スリーブ４４１の間のトナーを循環変化部材４４１上に押し上げる方向（矢印Ｍ２方向）にトナーが循環する。これにより、同じトナーが現像スリーブ４４１と循環変化部材４０１の間を長時間循環（矢印Ｍ１方向に循環）するのを防止し、トナー劣化を抑えることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−２９８７５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、循環変化部材を用いた現像装置であっても、現像容器内のトナーが消費されて少なくなる使用終了近傍まで画像を印刷していくと、画像濃度が薄くなる場合がある。この傾向は、温度と湿度が常温常湿環境より高い高温高湿環境下で、より顕著になる。以下、説明する。
【０００７】
一般的に、トナーは、温度や湿度が常温常湿環境より高い高温高湿環境だと、画像を印刷しなくても流動性が低い傾向がある。
【０００８】
現像容器内のトナーが少なくなる使用終了近傍まで画像を印刷していくと、現像容器内のトナーは、現像ブレードのＮＥ部を何度も通過するので、トナーにストレスがかかり、外添剤がトナーの母体に埋め込まれてしまう傾向にある。そのため、現像容器内のトナーは、トナーが消費されて少なくなるほど、流動性が低下し、劣化してしまう。特に、温度や湿度が常温常湿環境より高い高温高湿環境下では、常温常湿環境より外添剤がトナーの母体に埋め込まれやすくなる。そのため、現像容器内のトナーは、常温常湿環境よりも更に流動性が低下し、劣化してしまう。
【０００９】
このように現像容器内のトナーが消費されて少なくなると、現像スリーブ近傍にしかトナーが存在しなくなり、上述したようにトナーの流動性が低下する。そのため、矢印Ｍ２方向へのトナーの循環が鈍くなり、矢印Ｍ１方向への循環によって同じトナーが長い時間摺擦を繰り返されるようになる。これにより、更に外添剤がトナーの母体に埋め込まれることとなり、トナーの流動性の低下とトナー劣化が更に進むという悪循環に陥り、画像濃度が薄くなってしまう。
【００１０】
そこで、本発明の目的は、上記従来の技術を更に発展させたものであり、循環変化部材を用いた現像装置において、現像容器内のトナーが少なくなり且つトナーの流動性が低下した場合においても、画像濃度が薄くなるのを抑えることである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するため、本発明は、表面に現像剤を担持して搬送する回転可能な現像剤担持体と、現像剤を収納する現像容器と、前記現像容器に収納された現像剤を前記現像剤担持体に向けて搬送する回転可能な現像剤搬送部材と、前記現像剤担持体から離れた位置に対向して設けられ、前記現像剤担持体の近傍の現像剤の循環を変化させる循環変化部材と、を有する現像装置であって、前記現像剤搬送部材を、前記循環変化部材が前記現像剤搬送部材の回転領域内に位置するように設けて、前記現像剤担持体と前記循環変化部材の間の現像剤を前記現像剤搬送部材によって前記現像剤搬送部材の回転方向に押し出すことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、現像剤担持体と循環変化部材の間の現像剤が、現像剤搬送部材によってその回転方向に押し出されて、現像容器内の別の現像剤と入れ代えられる。そのため、現像剤が少なくなり且つ現像剤の流動性が低下した場合においても、現像剤担持体と循環変化部材の間で同じ現像剤が長時間循環するのを抑えることができる。これにより、更なる現像剤の流動性の低下と劣化を防止し、画像濃度が薄くなるのを抑え、使用終了近傍まで安定した濃度の画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本実施形態に係る現像装置の部分断面図
【図２】本実施形態に係る現像装置の部分断面図
【図３】本実施形態に係るプロセスカートリッジの断面図
【図４】本実施形態に係るプロセスカートリッジにおける現像装置の断面図
【図５】本実施形態に係る画像形成装置の断面図
【図６】（ａ）は従来の現像装置の部分断面図、（ｂ）は現像ブレードの拡大図
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を参照して、本発明の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。ただし、以下の実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、それらの相対配置などは、本発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるべきものである。従って、本発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【００１５】
以下に、現像装置を備えたカートリッジ、及びこのカートリッジが着脱可能に装着された電子写真画像形成装置について説明する。
【００１６】
ここで、電子写真画像形成装置とは、電子写真画像形成プロセスを用いて、記録媒体に画像を形成するものである。そして、電子写真画像形成装置の例としては、例えば電子写真複写機、電子写真プリンタ（例えばレーザビームプリンタ、ＬＥＤプリンタ等）、フアクシミリ装置及びワードプロセッサ等が含まれる。
【００１７】
また、記録媒体とは、電子写真画像形成装置によって画像が形成されるものであって、例えば、紙、ＯＨＰシート等が含まれる。
【００１８】
また、カートリッジとは、例えば、プロセスカートリッジ或いは現像カートリッジであって、電子写真画像形成装置の本体に取り外し可能に装着されて、記録媒体に画像を形成する画像形成プロセスに寄与するものである。ここで、前記プロセスカートリッジとは、少なくとも、プロセス手段としての現像手段と、電子写真感光体ドラムとを一体的にカートリッジ化して、電子写真画像形成装置の本体に取り外し可能に装着するものである。従って、プロセスカートリッジとは、前記電子写真感光体ドラムとプロセス手段としての現像手段のほか、帯電手段またはクリーニング手段を一体的にカートリッジ化して、前記本体に取り外し可能に装着するものも含まれる。尚、電子写真感光体ドラムと現像手段とを一体的に有するプロセスカートリッジを所謂一体型と称する。また、電子写真感光体ドラムと現像手段以外のプロセス手段とを一体的に有するプロセスカートリッジを所謂分離型と称する。
【００１９】
ここで前記プロセスカートリッジは、使用者自身によって画像形成装置本体に対する着脱を行うことができる。そのため、装置本体のメンテナンスを容易に行うことができる。尚、前記プロセス手段は、前記電子写真感光体ドラムに作用するものである。
【００２０】
また、現像カートリッジとは、現像スリーブを有し、前記現像スリーブによって、前記電子写真感光体ドラムに形成された静電潜像を現像するのに用いられる現像剤（トナー）を収納しており、前記本体に取り外し可能に装着されるものである。尚、前記現像カートリッジの場合には、前記電子写真感光体ドラムは前記装置本体に取り付けられている。或いは、前記電子写真感光体ドラムは、前記所謂分離型プロセスカートリッジに設けられている（この場合には、プロセスカートリッジは、現像手段を有してはいない）。尚、前記現像カートリッジも、使用者自身によって画像形成装置本体に対する着脱を行うことができる。そのため、装置本体のメンテナンスを容易に行うことができる。
【００２１】
そこで、カートリッジとしては、前記所謂一体型又は所謂分離型のプロセスカートリッジが含まれる。また、カートリッジとしては、所謂分離型のプロセスカートリッジと前記現像カートリッジが対になって用いられる場合が含まれる。また、カートリッジとしては、前記電子写真感光体ドラムが前記装置本体に固定して取り付けられており、前記電子写真感光体ドラムに作用可能に前記現像カートリッジが着脱可能に用いられる場合が含まれる。
【００２２】
〔第１実施形態〕
（画像形成装置の全体構成）
まず図５を用いて、画像形成装置の全体構成について簡単に説明する。図５は、画像形成装置の概略断面図である。
【００２３】
図５において、画像形成装置は、プロセスカートリッジ２を画像形成装置本体（以下、装置本体という）１０１に着脱可能とした、電子写真技術を利用したレーザービームプリンタである。
【００２４】
プロセスカートリッジ２が装置本体１０１に装着されたとき、プロセスカートリッジ２の上側には露光装置（レーザースキャナユニット）３が配置されている。また、前記プロセスカートリッジ２の下側には画像形成対象となる記録媒体としてシートＰを収容したシートトレイ４が配置されている。
【００２５】
更に、装置本体１０１には、シートＰの搬送方向に沿って、ピックアップローラ５、給送ローラ（不図示）、搬送ローラ（不図示）、転写ガイド６、転写用帯電ローラ７、搬送ガイド８、定着装置９、排出ローラ対１０、排出トレイ１１等が配置されている。
【００２６】
（プロセスカートリッジの構成）
次にプロセスカートリッジの構成について簡単に説明する。図３は、本実施形態に係るプロセスカートリッジ２を示す概略断面図である。図４は、本実施形態に係るプロセスカートリッジ２における現像装置４０を示す概略断面図である。
【００２７】
図５及び図３において、プロセスカートリッジ２は、電子写真感光体としての感光体ドラム２０と、これに作用するプロセス手段を一体的に収容している。ここでは、プロセス手段としての、帯電装置（帯電手段）３０と、現像装置（現像手段）４０と、クリーニング装置（クリーニング手段）５０を一体的に収容している。感光体ドラム２０と帯電装置３０はクリーニング装置５０の枠体５１に取り付けられている。
【００２８】
（画像形成プロセスの説明）
次に、図５を用いて画像形成動作の概略を説明する。
【００２９】
プリントスタート信号に基づいて、感光体ドラム２０は矢印Ｒ１方向に回転駆動される。感光体ドラム２０の外周面にはバイアス電圧が印加された帯電装置３０が接触している。この帯電装置３０によって前記感光体ドラム２０の外周面は、一様均一に帯電される。
【００３０】
レーザースキャナーユニット３からは、目的画像情報の時系列的電気デジタル画素信号に対応して変調されたレーザー光Ｌが出力される。そして、レーザー光Ｌは、プロセスカートリッジ２の上面の露光窓部（不図示）からプロセスカートリッジ２内部に入光して感光体ドラム２０の外周面を走査露光する。
【００３１】
これにより、感光体ドラム２０の外周面には目的画像情報に対応した静電潜像が形成されていく。この静電潜像は、現像装置４０の現像剤層厚規制部材としての現像ブレード４２によってトリボ付与と層厚規制を受けた、現像剤担持体としての現像スリーブ４１上の現像剤（トナー）によってトナー像として現像される。
【００３２】
一方、レーザー光Ｌの出力するタイミングと合わせて、ピックアップローラ５、給送ローラ（不図示）、搬送ローラ対（不図示）によって記録媒体としてのシートＰがシートトレイ４から給送される。シートＰは、転写ガイド６を経由して、感光体ドラム２０と転写用帯電ローラ７との間の転写位置へタイミングよく供給される。この転写位置において、トナー像は感光体ドラム２０からシートＰに順次転写されていく。
【００３３】
トナー像が転写されたシートＰは、感光体ドラム２０から分離されて搬送ガイド８に沿って定着装置９に搬送される。定着装置９を構成する定着ローラ９ａと加圧ローラ９ｂとのニップ部で加圧・加熱定着処理が行われて前記トナー像はシートＰに定着される。トナー像の定着処理を受けたシートＰは排出ローラ対１０まで搬送され、排出トレイ１１に排出される。
【００３４】
一方、転写後の感光体ドラム２０は、クリーニング装置５０のクリーニングブレード５２により外周面との残留トナーが除去されて、再び、帯電から始まる作像に供される。
【００３５】
（現像装置）
ここで前記プロセスカートリッジ２における現像装置４０について詳しく説明する。図４に示すように、現像装置４０は、トナーＴを収納する現像容器４７と、現像剤担持体である現像スリーブ４１と、現像剤層厚規制部材である現像ブレード４２と、現像剤搬送部材であるトナー搬送部材４３と、循環変化部材１等を有している。
【００３６】
なお、現像容器４７は、トナー供給開口４５ａで隔てられたトナー室４５と現像室４４とからなり、トナー室４５にはトナー搬送部材４３が、現像室４４には現像スリーブ４１が設けられている。トナー室４５内のトナーをトナー搬送部材４３の回転によってトナー供給開口４５ａを通して現像室４４に送り出す。
【００３７】
（現像スリーブと現像ブレードの説明）
本実施形態における現像スリーブ４１は、表面に現像剤（トナー）を担持して搬送する回転可能な現像剤担持体であり、矢印Ｒ２方向に回転駆動される。ここでは、現像スリーブとして、φ１６ｍｍの素管にカーボン粒子等を分散した塗液をコーティングし、乾燥して、表面粗さＲａ＝１．４μｍのものを用いた。
【００３８】
また、現像ブレード４２は、現像スリーブ４１の周面のトナー量（トナー層の厚さ）を規定する現像剤層厚規制部材である。現像ブレード４２は、ウレタンゴムを支持板金に接着してなり、現像スリーブ４１の回転に対して逆らう方向（カウンター方向）で現像スリーブ４１に所定の圧（ここでは圧３０ｇ／ｃｍ）で当接する。本実施形態では現像ブレード４２の厚みが均一のものを使用した。
【００３９】
ここで、現像スリーブ４１には現像バイアス電源４６により、直流電圧に交流電圧を重畳した現像バイアスが印加され、感光体ドラム２０は接地されている。感光体ドラム２０と現像スリーブ４１との対向領域では電界が発生するため、前述の帯電されたトナーによって感光体ドラム２０表面の潜像に現像される。
【００４０】
（マグネットロールの説明）
現像スリーブ４１内に周方向に設けた４つの磁極分布が配設されている現像用マグネットロール４１ａが設けられている。現像スリーブ４１の回転中心をＯとし、現像スリーブ４１の回転中心から重力方向に対して垂直に引いた線を線Ａとし、現像スリーブ４１の回転方向を正とした場合に、トナー搬送極Ｓ２は５°の方向にあり、磁力が８００ガウスのものを用いた。
【００４１】
（循環変化部材の説明）
循環変化部材１は、現像スリーブ４１と現像ブレード４２から離れた近傍の位置に対向して設けられ、トナー室４５内の現像スリーブ４１近傍のトナーの循環を変化させる部材である。ここでは、循環変化部材１として、平板を真中で折り曲げてＬ字型にした循環規制部材を用いている。この折り曲げ部をＸとし、折り曲げ部Ｘが現像スリーブ４１の表面に最も近接するように配置している。この循環変化部材１は、上端部及び下端部を有し、この折り曲げ部Ｘを介して上端部をａ、下端部をｂとする。
【００４２】
ここでは、現像スリーブ４１に対する循環変化部材１の位置を以下のようにしている。現像スリーブ４１の回転中心をＯとし、この回転中心Ｏから重力方向に対して垂直に引いた線を線Ａとする。現像スリーブ４１の回転中心Ｏから現像スリーブ４１表面に最も近接している循環変化部材１の折り曲げ部Ｘに引いた線を線Ｂとする。そして、現像スリーブ４１の回転方向を正とした場合、線Ｂの線Ａに対する傾きが所定の角度αとなるように、現像スリーブ４１に対する循環変化部材１の位置を設定している。更に、現像スリーブ４１と循環変化部材１の最短距離をＣとし、この距離ＣがＣ＝１〜１０ｍｍの範囲になるようにしている。
【００４３】
なお、ここでは、現像容器内の現像スリーブ近傍のトナーの循環を変化させる循環変化部材として、ネガゴーストが発生しない高品位な画像を得るため手段であるＬ字型の循環規制部材を例示したが、これに限定されるものではない。例えば、現像装置内の現像剤量を検知する現像剤検知手段であるプレートアンテナの一方の手段を、循環変化部材として利用するために設置するなど、その他の手段を循環変化部材を設けた構成としても良い。また、循環変化部材１の形状は、前述したＬ字型に限定されるものではない。
【００４４】
（トナー搬送部材の説明）
トナー搬送部材４３は、トナー室４５に収納されたトナーを現像スリーブ４１に向けて搬送する回転可能な現像剤搬送部材である。トナー搬送部材４３は、基端部が回転軸に設けられた、先端部が自由端の弾性シート４３ａを有しており、矢印Ｒ３方向に回転駆動される。ここでは、弾性シート４３ａは厚さ１００μｍのＰＰＳを用いた。更に、トナー搬送部材４３は、前記循環変化部材１がトナー搬送部材４３の回転領域内に位置するように設けられている。これにより、現像スリーブ４１と循環変化部材１の間のトナーが、トナー搬送部材４３によってその回転方向に押し出され、別のトナーと入れ代えることができる。
【００４５】
（実験１）
以下に、図１に示す距離Ｙ１，Ｙ２を変化させて、高温高湿環境下（温度３２．５度、湿度８０％環境）で使用終了近傍まで画像を印刷していった場合の、画像濃度と現像スリーブと循環変化部材の間のトナーの押し上げについて調べた。なお、距離Ｙ１は、トナー搬送部材４３の回転軸中心から、現像スリーブ４１に最も近接している循環変化部材１の位置（ここでは折り曲げ部Ｘ）までの距離である。距離Ｙ２は、トナー搬送部材４３の回転軸中心から弾性シート４３ａの先端部までの距離である。この距離Ｙ１，Ｙ２のＹ２−Ｙ１を変化させた場合の画像濃度と現像スリーブと循環変化部材の間のトナーの押し上げについて調べた。結果を表１に示す。
【００４６】
本実験における循環変化部材の位置について、図２を用いて装置本体に装着した場合の位置で説明する。
【００４７】
ここでは循環変化部材として６ｍｍの平板を真中で垂直に折り曲げてＬ字型にしたものを用いている。折り曲げ部Ｘが現像スリーブ４１の表面に最も近接するように循環変化部材を配置している。
【００４８】
具体的には、現像スリーブ４１の回転方向を正とした場合、前述した線Ｂの線Ａに対する傾き（角度α）が２５°、スリーブと循環変化部材の最短距離Ｃが５ｍｍとなる位置に、現像スリーブ４１に対して循環変化部材１を設置している。更に、上端部ａは循環変化部材の折り曲げ部Ｘから線Ｂに対して４５°方向に３ｍｍの位置にあり、下端部ｂは循環変化部材の折り曲げ部Ｘから線Ｂに対して−４５°方向にＸから３ｍｍの位置にある。
【００４９】
本実験では印刷可能ページ枚数１３０００枚のプロセスカートリッジを用いて、使用終了近傍の１２８００枚まで印刷し、１２８００枚時点で印字率１００％のベタ黒画像を印刷し、画像濃度を確認した。尚、このときの画像濃度はＭａｃｂｅｔｈ社製濃度計ＲＤ−９１８を用いて測定した。画像濃度の判断は、画像濃度１．３以上を○、画像濃度１．２以上を△、画像濃度１．２未満を×としている。トナー搬送部材４３の回転方向へのトナーの押し出し（矢印Ｍ２方向のトナー循環）の判断は、１２８００枚まで印刷した後にプロセスカートリッジ上部に穴をあけて、空回転機を用いてプロセスカートリッジを空回転させながら直接目視して判断した。現像スリーブと循環変化部材の間からトナーが押し出される様子を観察できれば○、トナーが押し出される様子を観察できなければ×と判断した。空回転の速度は装置本体にプロセスカートリッジを装着した時のプロセススピードと同様にし、２０９ｎｍｍ／ｓｅｃとした。結果を表１に示す。
【００５０】
【表１】
【００５１】
前記距離Ｙ１，Ｙ２の関係がＹ２−Ｙ１＜０ｍｍの条件では、高温高湿環境下で使用終了近傍まで画像を印刷した場合、画像濃度及びトナーの押し上げはともに×であった。すなわち、Ｙ２−Ｙ１＜０ｍｍの条件では、トナーが消費されて少なくなった場合に、トナー搬送部材４３による現像スリーブと循環変化部材の間のトナーの押し上げが行えない。そのため、トナーの流動性の低下とトナーの劣化が進み、矢印Ｍ２方向の循環が鈍くなり、トナーの流動性の低下とトナーの劣化が更に進むという悪循環に陥り、画像濃度が薄くなったものと思われる。
【００５２】
一方、前記距離Ｙ１，Ｙ２の関係がＹ２−Ｙ１＞０ｍｍの条件では、高温高湿環境下で使用終了近傍まで画像を印刷した場合、画像濃度及びトナーの押し上げはともに○であった。すなわち、Ｙ２−Ｙ１＞０ｍｍの条件では、トナーが消費されて少なくなっても、トナー搬送部材４３による現像スリーブと循環変化部材の間のトナーの押し上げが行われた。そのため、現像容器内のトナーは現像ブレードのＮＥ部を何度も通過し流動性が低下しても、現像スリーブと循環変化部材の間のトナーはトナー搬送部材によって矢印Ｍ２方向に強制的に押し上げられた。これにより、矢印Ｍ１方向へのトナーの循環によって同じトナーが長い時間循環（現像スリーブとの摺擦）を繰り返さないため、トナーの外添剤が母体に埋め込まれず、トナーの流動性の低下とトナーの劣化を抑えることができる。そのため、画像濃度が薄くなるのを押さえることができたものと思われる。
【００５３】
なお、前記距離Ｙ１，Ｙ２の関係がＹ２−Ｙ１＝０ｍｍの条件では、高温高湿環境下で使用終了近傍まで画像を印刷した場合、画像濃度及びトナーの押し上げはともに△であった。Ｙ２−Ｙ１＝０ｍｍの条件では、トナーの押し上げを観察すると、Ｙ２−Ｙ１＞０ｍｍのときほどではないがトナーの押し上げを目視することができた。そのため、Ｙ２−Ｙ１＝０ｍｍの条件のときでも、画像濃度に対してわずかに効果があったものと思われる。
【００５４】
上述したように、循環変化部材１がトナー搬送部材４３の回転領域内に位置するようにトナー搬送部材４３を設けることで、現像スリーブ４１と循環変化部材１の間のトナーが、トナー搬送部材４３によってその回転方向に押し出されて、別のトナーと入れ代えられる。そのため、トナーが少なくなり且つトナーの流動性が低下した場合においても、現像スリーブと循環変化部材の間で同じトナーが長時間循環するのを抑えることができる。これにより、更なるトナーの流動性の低下と劣化を防止し、画像濃度が薄くなるのを抑え、使用終了近傍まで安定した濃度の画像を得ることができる。
【００５５】
〔第２実施形態〕
以下に、実験１と同様の現像装置と実験条件で、距離Ｙ２−Ｙ１だけでなく、最短距離Ｃを変化させたときのネガゴーストと画像濃度について調べた。画像濃度の判断は実験１と同様であり、画像濃度１．３以上を○、画像濃度１．２以上を△、画像濃度１．２未満を×としている。結果を表２に示す。
【００５６】
【表２】
【００５７】
本実験の結果より、距離Ｙ２−Ｙ１＝−０．５〜０．５ｍｍで最短距離Ｃ=１２ｍｍでは画像濃度は低下しないもののネガゴーストが発生した。これは矢印Ｍ２方向の循環が増加する一方で矢印Ｍ１方向の循環が減少するためだと思われる。
【００５８】
距離Ｙ２−Ｙ１＝−０．５ｍｍで最短距離Ｃ＝１〜１０ｍｍの範囲では、ネガゴーストは発生せず、画像濃度が薄くなった。これは現像スリーブ近傍のトナーを撹拌できないので、現像スリーブと循環変化部材の間のトナーを循環変化部材の上部に押し出せなくなる。これにより現像スリーブと循環変化部材の間にあるトナーが現像容器内の別のトナーと入れ代えられずに、トナーの流動性の低下と劣化が進み、画像濃度が低下したものと思われる。
【００５９】
一方、距離Ｙ２−Ｙ１＝０．５ｍｍで最短距離Ｃ＝１〜１０ｍｍの範囲では、画像濃度が低下しなかった。この条件では、距離Ｙ２−Ｙ１＝−０．５ｍｍからトナー搬送部材４３が１ｍｍ伸びたことになる。これにより、現像スリーブ近傍のトナーを撹拌できるようになり、現像スリーブと循環変化部材の間のトナーを循環変化部材の上部に押し出すことができるようになったものと思われる。これにより、現像スリーブと循環変化部材の間にあるトナーが現像容器内の別のトナーと入れ代えられるので、トナーの流動性の低下と劣化が進まず、画像濃度が低下しなかったものと思われる。
【００６０】
また、距離Ｙ２−Ｙ１＝０ｍｍで最短距離Ｃ＝１〜１０ｍｍのときは、距離Ｙ２−Ｙ１＝−０．５ｍｍの条件のときほど画像濃度が低下しなかった。この条件では、距離Ｙ２−Ｙ１＝−０．５ｍｍからトナー搬送部材４３が０．５ｍｍ伸びたことになる。これにより、現像スリーブ近傍のトナーを撹拌できるようになり、現像スリーブと循環変化部材の間のトナーを循環変化部材の上部に押し出すことができるようになったものの、その量が十分ではなかったものと思われる。そのため、現像スリーブと循環変化部材の間にあるトナーが現像容器内の別のトナーと十分には入れ代わらず、同じトナーが長時間摺擦することをわずかに抑え、トナーの流動性の低下と劣化を防止したものと思われる。
【００６１】
なお、最短距離Ｃ＜１ｍｍ以下のときは縦スジが発生してしまった、これは現像スリーブと循環変化部材との間が狭すぎて、トナーの循環が遅くなり、トナーが凝集してしまったものと思われる。
【００６２】
上述したように、循環変化部材に対するトナー搬送部材４３の設置位置だけでなく、現像スリーブと循環変化部材の間の最短距離も考慮することで、トナーの流動性の低下と劣化を更に抑えることができ、画像濃度が薄くなるのを抑え、使用終了近傍まで安定した濃度の画像を得ることができる。
【００６３】
〔他の実施形態〕
前述した実施形態では、装置本体に着脱可能なカートリッジとして、感光体ドラムと、該感光体ドラムに作用するプロセス手段としての帯電手段，現像手段，クリーニング手段を一体に有するプロセスカートリッジを例示したが、これに限定されるものではない。感光体ドラムと現像手段のほか、帯電手段又はクリーニング手段のいずれかを一体に有するプロセスカートリッジなど、その他のプロセスカートリッジであっても良い。
【００６４】
また、カートリッジは、感光体ドラムとプロセス手段を一体に有するプロセスカートリッジに限定されるものでもない。前述した現像装置を備えた現像カートリッジであっても良い。ここで現像カートリッジとは、現像スリーブ、循環変化部材、及びトナー搬送部材を有する現像装置を一体に有し、前記装置本体に取り外し可能に装着されるものである。或いは、使用者が容易に交換できるカートリッジタイプでなく、装置本体に具備された現像装置であっても本発明は有効である。
【００６５】
また前述した実施形態では、画像形成装置としてプリンタを例示したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば複写機、ファクシミリ装置等の他の画像形成装置や、或いはこれらの機能を組み合わせた複合機等の他の画像形成装置であっても良い。これらの画像形成装置に用いられる現像装置又は現像装置を具備したカートリッジに本発明を適用することにより同様の効果を得ることができる。
【符号の説明】
【００６６】
Ｔ …トナー
Ｙ１，Ｙ２ …距離
１ …循環変化部材
２ …プロセスカートリッジ
２０ …感光体ドラム
４０ …現像装置
４１ …現像スリーブ
４１ａ …マグネットロール
４２ …現像ブレード
４３ …トナー搬送部材
４３ａ …弾性シート
４４ …現像室
４５ …トナー室
４５ａ …開口
４７ …現像容器
【技術分野】
【０００１】
本発明は、現像装置、カートリッジ、及び画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式を用いた画像形成装置においては、感光体上の静電潜像を忠実に再現するために、磁性一成分現像剤であるトナーにおいて乾式現像法の一つとしてジャンピング現像法がある。このジャンピング現像法とは、次のようなものである。まず、感光体に対して現像剤担持体としての現像スリーブを一定の間隔（５０〜５００μｍ）を保って対向させて配置する。そして、現像スリーブに直流と交流を重畳した現像バイアスを印加してトナー粒子を往復させる電界を形成する。これにより、現像スリーブ上に薄層に塗布されたトナーが感光体上の静電潜像に飛翔、付着して、潜像が反転現像されたトナー像として可視化される。
【０００３】
このジャンピング現像法は、摩擦帯電したトナーを電界の力によって感光体上に移動させるため、潜像を忠実に再現させるためにはトナーの均一帯電が重要になってくる。トナーを均一帯電させる手段の１つとして、図６（ａ）に示すように、現像剤層厚規制部材としての現像ブレード４４２を、現像スリーブ４４１の回転方向（矢印Ｒ２方向）に対してカウンター方向に当接する構成が知られている。この構成では、図６（ｂ）に示すように、現像ブレード４４２のニップ部Ｎの端部から自由端までの部位（以下、ＮＥ部という）と現像スリーブ４４１の表面との間に微小なくさび部が形成される。そのため、現像スリーブ４４１に搬送されてくるトナーは、現像ブレード４４２と現像スリーブ４４１とのニップ部Ｎに到達する前に、その大部分がＮＥ部に入り込むことができず、少量のトナーをニップ部Ｎに通過させることになる。従って、現像スリーブ４４１の回転方向に対しカウンターに当接する現像ブレード４４２を用いた場合、低圧で薄層コートを実現できるメリットがある。しかしながら、この構成では、現像起因のネガゴーストが発生する場合がある。この現像起因のネガゴーストを改善する方法の１つとして、現像容器内の現像スリーブ近傍のトナー循環を変化させる部材である循環変化部材４０１を用いて改善する構成が提案されている（特許文献１）。
【０００４】
図６（ａ）に循環変化部材を用いた現像容器内のトナーの循環を表す。循環変化部材を用いた現像容器内では、現像ブレード４４２のＮＥ部（図６（ｂ）参照）で現像ブレード外にはじかれたトナーの一部が現像スリーブ４４１と循環変化部材４０１の間を矢印Ｍ１方向に循環する。これにより、現像スリーブ近傍には帯電された鏡映力を持つトナーが増加する。そのため、循環変化部材が無いときと比較して、スリーブ１周目に潜像に対して現像を行う直前の現像スリーブ上のトナーコート量と、スリーブ１周目に現像を行った直後のスリーブ２周目に潜像に対して現像を行う直前の現像スリーブ上のトナーコート量の差が少なくなる。その結果、ネガゴーストの発生を抑えることが可能になる。それと同時にゆっくりではあるが循環変化部材４０１と現像スリーブ４４１の間のトナーを循環変化部材４４１上に押し上げる方向（矢印Ｍ２方向）にトナーが循環する。これにより、同じトナーが現像スリーブ４４１と循環変化部材４０１の間を長時間循環（矢印Ｍ１方向に循環）するのを防止し、トナー劣化を抑えることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−２９８７５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、循環変化部材を用いた現像装置であっても、現像容器内のトナーが消費されて少なくなる使用終了近傍まで画像を印刷していくと、画像濃度が薄くなる場合がある。この傾向は、温度と湿度が常温常湿環境より高い高温高湿環境下で、より顕著になる。以下、説明する。
【０００７】
一般的に、トナーは、温度や湿度が常温常湿環境より高い高温高湿環境だと、画像を印刷しなくても流動性が低い傾向がある。
【０００８】
現像容器内のトナーが少なくなる使用終了近傍まで画像を印刷していくと、現像容器内のトナーは、現像ブレードのＮＥ部を何度も通過するので、トナーにストレスがかかり、外添剤がトナーの母体に埋め込まれてしまう傾向にある。そのため、現像容器内のトナーは、トナーが消費されて少なくなるほど、流動性が低下し、劣化してしまう。特に、温度や湿度が常温常湿環境より高い高温高湿環境下では、常温常湿環境より外添剤がトナーの母体に埋め込まれやすくなる。そのため、現像容器内のトナーは、常温常湿環境よりも更に流動性が低下し、劣化してしまう。
【０００９】
このように現像容器内のトナーが消費されて少なくなると、現像スリーブ近傍にしかトナーが存在しなくなり、上述したようにトナーの流動性が低下する。そのため、矢印Ｍ２方向へのトナーの循環が鈍くなり、矢印Ｍ１方向への循環によって同じトナーが長い時間摺擦を繰り返されるようになる。これにより、更に外添剤がトナーの母体に埋め込まれることとなり、トナーの流動性の低下とトナー劣化が更に進むという悪循環に陥り、画像濃度が薄くなってしまう。
【００１０】
そこで、本発明の目的は、上記従来の技術を更に発展させたものであり、循環変化部材を用いた現像装置において、現像容器内のトナーが少なくなり且つトナーの流動性が低下した場合においても、画像濃度が薄くなるのを抑えることである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するため、本発明は、表面に現像剤を担持して搬送する回転可能な現像剤担持体と、現像剤を収納する現像容器と、前記現像容器に収納された現像剤を前記現像剤担持体に向けて搬送する回転可能な現像剤搬送部材と、前記現像剤担持体から離れた位置に対向して設けられ、前記現像剤担持体の近傍の現像剤の循環を変化させる循環変化部材と、を有する現像装置であって、前記現像剤搬送部材を、前記循環変化部材が前記現像剤搬送部材の回転領域内に位置するように設けて、前記現像剤担持体と前記循環変化部材の間の現像剤を前記現像剤搬送部材によって前記現像剤搬送部材の回転方向に押し出すことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、現像剤担持体と循環変化部材の間の現像剤が、現像剤搬送部材によってその回転方向に押し出されて、現像容器内の別の現像剤と入れ代えられる。そのため、現像剤が少なくなり且つ現像剤の流動性が低下した場合においても、現像剤担持体と循環変化部材の間で同じ現像剤が長時間循環するのを抑えることができる。これにより、更なる現像剤の流動性の低下と劣化を防止し、画像濃度が薄くなるのを抑え、使用終了近傍まで安定した濃度の画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本実施形態に係る現像装置の部分断面図
【図２】本実施形態に係る現像装置の部分断面図
【図３】本実施形態に係るプロセスカートリッジの断面図
【図４】本実施形態に係るプロセスカートリッジにおける現像装置の断面図
【図５】本実施形態に係る画像形成装置の断面図
【図６】（ａ）は従来の現像装置の部分断面図、（ｂ）は現像ブレードの拡大図
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を参照して、本発明の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。ただし、以下の実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、それらの相対配置などは、本発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるべきものである。従って、本発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【００１５】
以下に、現像装置を備えたカートリッジ、及びこのカートリッジが着脱可能に装着された電子写真画像形成装置について説明する。
【００１６】
ここで、電子写真画像形成装置とは、電子写真画像形成プロセスを用いて、記録媒体に画像を形成するものである。そして、電子写真画像形成装置の例としては、例えば電子写真複写機、電子写真プリンタ（例えばレーザビームプリンタ、ＬＥＤプリンタ等）、フアクシミリ装置及びワードプロセッサ等が含まれる。
【００１７】
また、記録媒体とは、電子写真画像形成装置によって画像が形成されるものであって、例えば、紙、ＯＨＰシート等が含まれる。
【００１８】
また、カートリッジとは、例えば、プロセスカートリッジ或いは現像カートリッジであって、電子写真画像形成装置の本体に取り外し可能に装着されて、記録媒体に画像を形成する画像形成プロセスに寄与するものである。ここで、前記プロセスカートリッジとは、少なくとも、プロセス手段としての現像手段と、電子写真感光体ドラムとを一体的にカートリッジ化して、電子写真画像形成装置の本体に取り外し可能に装着するものである。従って、プロセスカートリッジとは、前記電子写真感光体ドラムとプロセス手段としての現像手段のほか、帯電手段またはクリーニング手段を一体的にカートリッジ化して、前記本体に取り外し可能に装着するものも含まれる。尚、電子写真感光体ドラムと現像手段とを一体的に有するプロセスカートリッジを所謂一体型と称する。また、電子写真感光体ドラムと現像手段以外のプロセス手段とを一体的に有するプロセスカートリッジを所謂分離型と称する。
【００１９】
ここで前記プロセスカートリッジは、使用者自身によって画像形成装置本体に対する着脱を行うことができる。そのため、装置本体のメンテナンスを容易に行うことができる。尚、前記プロセス手段は、前記電子写真感光体ドラムに作用するものである。
【００２０】
また、現像カートリッジとは、現像スリーブを有し、前記現像スリーブによって、前記電子写真感光体ドラムに形成された静電潜像を現像するのに用いられる現像剤（トナー）を収納しており、前記本体に取り外し可能に装着されるものである。尚、前記現像カートリッジの場合には、前記電子写真感光体ドラムは前記装置本体に取り付けられている。或いは、前記電子写真感光体ドラムは、前記所謂分離型プロセスカートリッジに設けられている（この場合には、プロセスカートリッジは、現像手段を有してはいない）。尚、前記現像カートリッジも、使用者自身によって画像形成装置本体に対する着脱を行うことができる。そのため、装置本体のメンテナンスを容易に行うことができる。
【００２１】
そこで、カートリッジとしては、前記所謂一体型又は所謂分離型のプロセスカートリッジが含まれる。また、カートリッジとしては、所謂分離型のプロセスカートリッジと前記現像カートリッジが対になって用いられる場合が含まれる。また、カートリッジとしては、前記電子写真感光体ドラムが前記装置本体に固定して取り付けられており、前記電子写真感光体ドラムに作用可能に前記現像カートリッジが着脱可能に用いられる場合が含まれる。
【００２２】
〔第１実施形態〕
（画像形成装置の全体構成）
まず図５を用いて、画像形成装置の全体構成について簡単に説明する。図５は、画像形成装置の概略断面図である。
【００２３】
図５において、画像形成装置は、プロセスカートリッジ２を画像形成装置本体（以下、装置本体という）１０１に着脱可能とした、電子写真技術を利用したレーザービームプリンタである。
【００２４】
プロセスカートリッジ２が装置本体１０１に装着されたとき、プロセスカートリッジ２の上側には露光装置（レーザースキャナユニット）３が配置されている。また、前記プロセスカートリッジ２の下側には画像形成対象となる記録媒体としてシートＰを収容したシートトレイ４が配置されている。
【００２５】
更に、装置本体１０１には、シートＰの搬送方向に沿って、ピックアップローラ５、給送ローラ（不図示）、搬送ローラ（不図示）、転写ガイド６、転写用帯電ローラ７、搬送ガイド８、定着装置９、排出ローラ対１０、排出トレイ１１等が配置されている。
【００２６】
（プロセスカートリッジの構成）
次にプロセスカートリッジの構成について簡単に説明する。図３は、本実施形態に係るプロセスカートリッジ２を示す概略断面図である。図４は、本実施形態に係るプロセスカートリッジ２における現像装置４０を示す概略断面図である。
【００２７】
図５及び図３において、プロセスカートリッジ２は、電子写真感光体としての感光体ドラム２０と、これに作用するプロセス手段を一体的に収容している。ここでは、プロセス手段としての、帯電装置（帯電手段）３０と、現像装置（現像手段）４０と、クリーニング装置（クリーニング手段）５０を一体的に収容している。感光体ドラム２０と帯電装置３０はクリーニング装置５０の枠体５１に取り付けられている。
【００２８】
（画像形成プロセスの説明）
次に、図５を用いて画像形成動作の概略を説明する。
【００２９】
プリントスタート信号に基づいて、感光体ドラム２０は矢印Ｒ１方向に回転駆動される。感光体ドラム２０の外周面にはバイアス電圧が印加された帯電装置３０が接触している。この帯電装置３０によって前記感光体ドラム２０の外周面は、一様均一に帯電される。
【００３０】
レーザースキャナーユニット３からは、目的画像情報の時系列的電気デジタル画素信号に対応して変調されたレーザー光Ｌが出力される。そして、レーザー光Ｌは、プロセスカートリッジ２の上面の露光窓部（不図示）からプロセスカートリッジ２内部に入光して感光体ドラム２０の外周面を走査露光する。
【００３１】
これにより、感光体ドラム２０の外周面には目的画像情報に対応した静電潜像が形成されていく。この静電潜像は、現像装置４０の現像剤層厚規制部材としての現像ブレード４２によってトリボ付与と層厚規制を受けた、現像剤担持体としての現像スリーブ４１上の現像剤（トナー）によってトナー像として現像される。
【００３２】
一方、レーザー光Ｌの出力するタイミングと合わせて、ピックアップローラ５、給送ローラ（不図示）、搬送ローラ対（不図示）によって記録媒体としてのシートＰがシートトレイ４から給送される。シートＰは、転写ガイド６を経由して、感光体ドラム２０と転写用帯電ローラ７との間の転写位置へタイミングよく供給される。この転写位置において、トナー像は感光体ドラム２０からシートＰに順次転写されていく。
【００３３】
トナー像が転写されたシートＰは、感光体ドラム２０から分離されて搬送ガイド８に沿って定着装置９に搬送される。定着装置９を構成する定着ローラ９ａと加圧ローラ９ｂとのニップ部で加圧・加熱定着処理が行われて前記トナー像はシートＰに定着される。トナー像の定着処理を受けたシートＰは排出ローラ対１０まで搬送され、排出トレイ１１に排出される。
【００３４】
一方、転写後の感光体ドラム２０は、クリーニング装置５０のクリーニングブレード５２により外周面との残留トナーが除去されて、再び、帯電から始まる作像に供される。
【００３５】
（現像装置）
ここで前記プロセスカートリッジ２における現像装置４０について詳しく説明する。図４に示すように、現像装置４０は、トナーＴを収納する現像容器４７と、現像剤担持体である現像スリーブ４１と、現像剤層厚規制部材である現像ブレード４２と、現像剤搬送部材であるトナー搬送部材４３と、循環変化部材１等を有している。
【００３６】
なお、現像容器４７は、トナー供給開口４５ａで隔てられたトナー室４５と現像室４４とからなり、トナー室４５にはトナー搬送部材４３が、現像室４４には現像スリーブ４１が設けられている。トナー室４５内のトナーをトナー搬送部材４３の回転によってトナー供給開口４５ａを通して現像室４４に送り出す。
【００３７】
（現像スリーブと現像ブレードの説明）
本実施形態における現像スリーブ４１は、表面に現像剤（トナー）を担持して搬送する回転可能な現像剤担持体であり、矢印Ｒ２方向に回転駆動される。ここでは、現像スリーブとして、φ１６ｍｍの素管にカーボン粒子等を分散した塗液をコーティングし、乾燥して、表面粗さＲａ＝１．４μｍのものを用いた。
【００３８】
また、現像ブレード４２は、現像スリーブ４１の周面のトナー量（トナー層の厚さ）を規定する現像剤層厚規制部材である。現像ブレード４２は、ウレタンゴムを支持板金に接着してなり、現像スリーブ４１の回転に対して逆らう方向（カウンター方向）で現像スリーブ４１に所定の圧（ここでは圧３０ｇ／ｃｍ）で当接する。本実施形態では現像ブレード４２の厚みが均一のものを使用した。
【００３９】
ここで、現像スリーブ４１には現像バイアス電源４６により、直流電圧に交流電圧を重畳した現像バイアスが印加され、感光体ドラム２０は接地されている。感光体ドラム２０と現像スリーブ４１との対向領域では電界が発生するため、前述の帯電されたトナーによって感光体ドラム２０表面の潜像に現像される。
【００４０】
（マグネットロールの説明）
現像スリーブ４１内に周方向に設けた４つの磁極分布が配設されている現像用マグネットロール４１ａが設けられている。現像スリーブ４１の回転中心をＯとし、現像スリーブ４１の回転中心から重力方向に対して垂直に引いた線を線Ａとし、現像スリーブ４１の回転方向を正とした場合に、トナー搬送極Ｓ２は５°の方向にあり、磁力が８００ガウスのものを用いた。
【００４１】
（循環変化部材の説明）
循環変化部材１は、現像スリーブ４１と現像ブレード４２から離れた近傍の位置に対向して設けられ、トナー室４５内の現像スリーブ４１近傍のトナーの循環を変化させる部材である。ここでは、循環変化部材１として、平板を真中で折り曲げてＬ字型にした循環規制部材を用いている。この折り曲げ部をＸとし、折り曲げ部Ｘが現像スリーブ４１の表面に最も近接するように配置している。この循環変化部材１は、上端部及び下端部を有し、この折り曲げ部Ｘを介して上端部をａ、下端部をｂとする。
【００４２】
ここでは、現像スリーブ４１に対する循環変化部材１の位置を以下のようにしている。現像スリーブ４１の回転中心をＯとし、この回転中心Ｏから重力方向に対して垂直に引いた線を線Ａとする。現像スリーブ４１の回転中心Ｏから現像スリーブ４１表面に最も近接している循環変化部材１の折り曲げ部Ｘに引いた線を線Ｂとする。そして、現像スリーブ４１の回転方向を正とした場合、線Ｂの線Ａに対する傾きが所定の角度αとなるように、現像スリーブ４１に対する循環変化部材１の位置を設定している。更に、現像スリーブ４１と循環変化部材１の最短距離をＣとし、この距離ＣがＣ＝１〜１０ｍｍの範囲になるようにしている。
【００４３】
なお、ここでは、現像容器内の現像スリーブ近傍のトナーの循環を変化させる循環変化部材として、ネガゴーストが発生しない高品位な画像を得るため手段であるＬ字型の循環規制部材を例示したが、これに限定されるものではない。例えば、現像装置内の現像剤量を検知する現像剤検知手段であるプレートアンテナの一方の手段を、循環変化部材として利用するために設置するなど、その他の手段を循環変化部材を設けた構成としても良い。また、循環変化部材１の形状は、前述したＬ字型に限定されるものではない。
【００４４】
（トナー搬送部材の説明）
トナー搬送部材４３は、トナー室４５に収納されたトナーを現像スリーブ４１に向けて搬送する回転可能な現像剤搬送部材である。トナー搬送部材４３は、基端部が回転軸に設けられた、先端部が自由端の弾性シート４３ａを有しており、矢印Ｒ３方向に回転駆動される。ここでは、弾性シート４３ａは厚さ１００μｍのＰＰＳを用いた。更に、トナー搬送部材４３は、前記循環変化部材１がトナー搬送部材４３の回転領域内に位置するように設けられている。これにより、現像スリーブ４１と循環変化部材１の間のトナーが、トナー搬送部材４３によってその回転方向に押し出され、別のトナーと入れ代えることができる。
【００４５】
（実験１）
以下に、図１に示す距離Ｙ１，Ｙ２を変化させて、高温高湿環境下（温度３２．５度、湿度８０％環境）で使用終了近傍まで画像を印刷していった場合の、画像濃度と現像スリーブと循環変化部材の間のトナーの押し上げについて調べた。なお、距離Ｙ１は、トナー搬送部材４３の回転軸中心から、現像スリーブ４１に最も近接している循環変化部材１の位置（ここでは折り曲げ部Ｘ）までの距離である。距離Ｙ２は、トナー搬送部材４３の回転軸中心から弾性シート４３ａの先端部までの距離である。この距離Ｙ１，Ｙ２のＹ２−Ｙ１を変化させた場合の画像濃度と現像スリーブと循環変化部材の間のトナーの押し上げについて調べた。結果を表１に示す。
【００４６】
本実験における循環変化部材の位置について、図２を用いて装置本体に装着した場合の位置で説明する。
【００４７】
ここでは循環変化部材として６ｍｍの平板を真中で垂直に折り曲げてＬ字型にしたものを用いている。折り曲げ部Ｘが現像スリーブ４１の表面に最も近接するように循環変化部材を配置している。
【００４８】
具体的には、現像スリーブ４１の回転方向を正とした場合、前述した線Ｂの線Ａに対する傾き（角度α）が２５°、スリーブと循環変化部材の最短距離Ｃが５ｍｍとなる位置に、現像スリーブ４１に対して循環変化部材１を設置している。更に、上端部ａは循環変化部材の折り曲げ部Ｘから線Ｂに対して４５°方向に３ｍｍの位置にあり、下端部ｂは循環変化部材の折り曲げ部Ｘから線Ｂに対して−４５°方向にＸから３ｍｍの位置にある。
【００４９】
本実験では印刷可能ページ枚数１３０００枚のプロセスカートリッジを用いて、使用終了近傍の１２８００枚まで印刷し、１２８００枚時点で印字率１００％のベタ黒画像を印刷し、画像濃度を確認した。尚、このときの画像濃度はＭａｃｂｅｔｈ社製濃度計ＲＤ−９１８を用いて測定した。画像濃度の判断は、画像濃度１．３以上を○、画像濃度１．２以上を△、画像濃度１．２未満を×としている。トナー搬送部材４３の回転方向へのトナーの押し出し（矢印Ｍ２方向のトナー循環）の判断は、１２８００枚まで印刷した後にプロセスカートリッジ上部に穴をあけて、空回転機を用いてプロセスカートリッジを空回転させながら直接目視して判断した。現像スリーブと循環変化部材の間からトナーが押し出される様子を観察できれば○、トナーが押し出される様子を観察できなければ×と判断した。空回転の速度は装置本体にプロセスカートリッジを装着した時のプロセススピードと同様にし、２０９ｎｍｍ／ｓｅｃとした。結果を表１に示す。
【００５０】
【表１】
【００５１】
前記距離Ｙ１，Ｙ２の関係がＹ２−Ｙ１＜０ｍｍの条件では、高温高湿環境下で使用終了近傍まで画像を印刷した場合、画像濃度及びトナーの押し上げはともに×であった。すなわち、Ｙ２−Ｙ１＜０ｍｍの条件では、トナーが消費されて少なくなった場合に、トナー搬送部材４３による現像スリーブと循環変化部材の間のトナーの押し上げが行えない。そのため、トナーの流動性の低下とトナーの劣化が進み、矢印Ｍ２方向の循環が鈍くなり、トナーの流動性の低下とトナーの劣化が更に進むという悪循環に陥り、画像濃度が薄くなったものと思われる。
【００５２】
一方、前記距離Ｙ１，Ｙ２の関係がＹ２−Ｙ１＞０ｍｍの条件では、高温高湿環境下で使用終了近傍まで画像を印刷した場合、画像濃度及びトナーの押し上げはともに○であった。すなわち、Ｙ２−Ｙ１＞０ｍｍの条件では、トナーが消費されて少なくなっても、トナー搬送部材４３による現像スリーブと循環変化部材の間のトナーの押し上げが行われた。そのため、現像容器内のトナーは現像ブレードのＮＥ部を何度も通過し流動性が低下しても、現像スリーブと循環変化部材の間のトナーはトナー搬送部材によって矢印Ｍ２方向に強制的に押し上げられた。これにより、矢印Ｍ１方向へのトナーの循環によって同じトナーが長い時間循環（現像スリーブとの摺擦）を繰り返さないため、トナーの外添剤が母体に埋め込まれず、トナーの流動性の低下とトナーの劣化を抑えることができる。そのため、画像濃度が薄くなるのを押さえることができたものと思われる。
【００５３】
なお、前記距離Ｙ１，Ｙ２の関係がＹ２−Ｙ１＝０ｍｍの条件では、高温高湿環境下で使用終了近傍まで画像を印刷した場合、画像濃度及びトナーの押し上げはともに△であった。Ｙ２−Ｙ１＝０ｍｍの条件では、トナーの押し上げを観察すると、Ｙ２−Ｙ１＞０ｍｍのときほどではないがトナーの押し上げを目視することができた。そのため、Ｙ２−Ｙ１＝０ｍｍの条件のときでも、画像濃度に対してわずかに効果があったものと思われる。
【００５４】
上述したように、循環変化部材１がトナー搬送部材４３の回転領域内に位置するようにトナー搬送部材４３を設けることで、現像スリーブ４１と循環変化部材１の間のトナーが、トナー搬送部材４３によってその回転方向に押し出されて、別のトナーと入れ代えられる。そのため、トナーが少なくなり且つトナーの流動性が低下した場合においても、現像スリーブと循環変化部材の間で同じトナーが長時間循環するのを抑えることができる。これにより、更なるトナーの流動性の低下と劣化を防止し、画像濃度が薄くなるのを抑え、使用終了近傍まで安定した濃度の画像を得ることができる。
【００５５】
〔第２実施形態〕
以下に、実験１と同様の現像装置と実験条件で、距離Ｙ２−Ｙ１だけでなく、最短距離Ｃを変化させたときのネガゴーストと画像濃度について調べた。画像濃度の判断は実験１と同様であり、画像濃度１．３以上を○、画像濃度１．２以上を△、画像濃度１．２未満を×としている。結果を表２に示す。
【００５６】
【表２】
【００５７】
本実験の結果より、距離Ｙ２−Ｙ１＝−０．５〜０．５ｍｍで最短距離Ｃ=１２ｍｍでは画像濃度は低下しないもののネガゴーストが発生した。これは矢印Ｍ２方向の循環が増加する一方で矢印Ｍ１方向の循環が減少するためだと思われる。
【００５８】
距離Ｙ２−Ｙ１＝−０．５ｍｍで最短距離Ｃ＝１〜１０ｍｍの範囲では、ネガゴーストは発生せず、画像濃度が薄くなった。これは現像スリーブ近傍のトナーを撹拌できないので、現像スリーブと循環変化部材の間のトナーを循環変化部材の上部に押し出せなくなる。これにより現像スリーブと循環変化部材の間にあるトナーが現像容器内の別のトナーと入れ代えられずに、トナーの流動性の低下と劣化が進み、画像濃度が低下したものと思われる。
【００５９】
一方、距離Ｙ２−Ｙ１＝０．５ｍｍで最短距離Ｃ＝１〜１０ｍｍの範囲では、画像濃度が低下しなかった。この条件では、距離Ｙ２−Ｙ１＝−０．５ｍｍからトナー搬送部材４３が１ｍｍ伸びたことになる。これにより、現像スリーブ近傍のトナーを撹拌できるようになり、現像スリーブと循環変化部材の間のトナーを循環変化部材の上部に押し出すことができるようになったものと思われる。これにより、現像スリーブと循環変化部材の間にあるトナーが現像容器内の別のトナーと入れ代えられるので、トナーの流動性の低下と劣化が進まず、画像濃度が低下しなかったものと思われる。
【００６０】
また、距離Ｙ２−Ｙ１＝０ｍｍで最短距離Ｃ＝１〜１０ｍｍのときは、距離Ｙ２−Ｙ１＝−０．５ｍｍの条件のときほど画像濃度が低下しなかった。この条件では、距離Ｙ２−Ｙ１＝−０．５ｍｍからトナー搬送部材４３が０．５ｍｍ伸びたことになる。これにより、現像スリーブ近傍のトナーを撹拌できるようになり、現像スリーブと循環変化部材の間のトナーを循環変化部材の上部に押し出すことができるようになったものの、その量が十分ではなかったものと思われる。そのため、現像スリーブと循環変化部材の間にあるトナーが現像容器内の別のトナーと十分には入れ代わらず、同じトナーが長時間摺擦することをわずかに抑え、トナーの流動性の低下と劣化を防止したものと思われる。
【００６１】
なお、最短距離Ｃ＜１ｍｍ以下のときは縦スジが発生してしまった、これは現像スリーブと循環変化部材との間が狭すぎて、トナーの循環が遅くなり、トナーが凝集してしまったものと思われる。
【００６２】
上述したように、循環変化部材に対するトナー搬送部材４３の設置位置だけでなく、現像スリーブと循環変化部材の間の最短距離も考慮することで、トナーの流動性の低下と劣化を更に抑えることができ、画像濃度が薄くなるのを抑え、使用終了近傍まで安定した濃度の画像を得ることができる。
【００６３】
〔他の実施形態〕
前述した実施形態では、装置本体に着脱可能なカートリッジとして、感光体ドラムと、該感光体ドラムに作用するプロセス手段としての帯電手段，現像手段，クリーニング手段を一体に有するプロセスカートリッジを例示したが、これに限定されるものではない。感光体ドラムと現像手段のほか、帯電手段又はクリーニング手段のいずれかを一体に有するプロセスカートリッジなど、その他のプロセスカートリッジであっても良い。
【００６４】
また、カートリッジは、感光体ドラムとプロセス手段を一体に有するプロセスカートリッジに限定されるものでもない。前述した現像装置を備えた現像カートリッジであっても良い。ここで現像カートリッジとは、現像スリーブ、循環変化部材、及びトナー搬送部材を有する現像装置を一体に有し、前記装置本体に取り外し可能に装着されるものである。或いは、使用者が容易に交換できるカートリッジタイプでなく、装置本体に具備された現像装置であっても本発明は有効である。
【００６５】
また前述した実施形態では、画像形成装置としてプリンタを例示したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば複写機、ファクシミリ装置等の他の画像形成装置や、或いはこれらの機能を組み合わせた複合機等の他の画像形成装置であっても良い。これらの画像形成装置に用いられる現像装置又は現像装置を具備したカートリッジに本発明を適用することにより同様の効果を得ることができる。
【符号の説明】
【００６６】
Ｔ …トナー
Ｙ１，Ｙ２ …距離
１ …循環変化部材
２ …プロセスカートリッジ
２０ …感光体ドラム
４０ …現像装置
４１ …現像スリーブ
４１ａ …マグネットロール
４２ …現像ブレード
４３ …トナー搬送部材
４３ａ …弾性シート
４４ …現像室
４５ …トナー室
４５ａ …開口
４７ …現像容器
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に現像剤を担持して搬送する回転可能な現像剤担持体と、
現像剤を収納する現像容器と、
前記現像容器に収納された現像剤を前記現像剤担持体に向けて搬送する回転可能な現像剤搬送部材と、
前記現像剤担持体から離れた位置に対向して設けられ、前記現像剤担持体の近傍の現像剤の循環を変化させる循環変化部材と、
を有する現像装置であって、
前記現像剤搬送部材を、前記循環変化部材が前記現像剤搬送部材の回転領域内に位置するように設けて、前記現像剤担持体と前記循環変化部材の間の現像剤を前記現像剤搬送部材によって前記現像剤搬送部材の回転方向に押し出すことを特徴とする現像装置。
【請求項２】
前記現像剤搬送部材は、基端部が回転軸に設けられた、先端部が自由端の弾性シートを有し、
前記現像剤搬送部材の回転軸中心から前記循環変化部材の最も遠い位置までの距離をＹ１、前記現像剤搬送部材の回転軸中心から前記弾性シートの先端部までの距離をＹ２としたとき、Ｙ２−Ｙ１＞０ｍｍを満たし、かつ前記弾性シートの先端部が前記現像剤担持体に触れないことを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
【請求項３】
前記現像剤担持体の表面と前記現像剤搬送部材の最短距離をＣとしたとき、Ｃ＝１〜１０ｍｍの範囲であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の現像装置。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の現像装置を具備し、画像形成装置に対して着脱可能であることを特徴とするカートリッジ。
【請求項５】
電子写真感光体、及び前記電子写真感光体に作用するプロセス手段として請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の現像装置を具備し、画像形成装置に対して着脱可能であることを特徴とするカートリッジ。
【請求項６】
電子写真感光体、及び前記電子写真感光体に作用するプロセス手段として請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の現像装置を具備し、記録媒体に画像を形成することを特徴とする電子写真画像形成装置。
【請求項７】
請求項４又は請求項５に記載のカートリッジを具備したことを特徴とする電子写真画像形成装置。
【請求項１】
表面に現像剤を担持して搬送する回転可能な現像剤担持体と、
現像剤を収納する現像容器と、
前記現像容器に収納された現像剤を前記現像剤担持体に向けて搬送する回転可能な現像剤搬送部材と、
前記現像剤担持体から離れた位置に対向して設けられ、前記現像剤担持体の近傍の現像剤の循環を変化させる循環変化部材と、
を有する現像装置であって、
前記現像剤搬送部材を、前記循環変化部材が前記現像剤搬送部材の回転領域内に位置するように設けて、前記現像剤担持体と前記循環変化部材の間の現像剤を前記現像剤搬送部材によって前記現像剤搬送部材の回転方向に押し出すことを特徴とする現像装置。
【請求項２】
前記現像剤搬送部材は、基端部が回転軸に設けられた、先端部が自由端の弾性シートを有し、
前記現像剤搬送部材の回転軸中心から前記循環変化部材の最も遠い位置までの距離をＹ１、前記現像剤搬送部材の回転軸中心から前記弾性シートの先端部までの距離をＹ２としたとき、Ｙ２−Ｙ１＞０ｍｍを満たし、かつ前記弾性シートの先端部が前記現像剤担持体に触れないことを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
【請求項３】
前記現像剤担持体の表面と前記現像剤搬送部材の最短距離をＣとしたとき、Ｃ＝１〜１０ｍｍの範囲であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の現像装置。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の現像装置を具備し、画像形成装置に対して着脱可能であることを特徴とするカートリッジ。
【請求項５】
電子写真感光体、及び前記電子写真感光体に作用するプロセス手段として請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の現像装置を具備し、画像形成装置に対して着脱可能であることを特徴とするカートリッジ。
【請求項６】
電子写真感光体、及び前記電子写真感光体に作用するプロセス手段として請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の現像装置を具備し、記録媒体に画像を形成することを特徴とする電子写真画像形成装置。
【請求項７】
請求項４又は請求項５に記載のカートリッジを具備したことを特徴とする電子写真画像形成装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１１−３４０２１（Ｐ２０１１−３４０２１Ａ）
【公開日】平成２３年２月１７日（２０１１．２．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１８３０６４（Ｐ２００９−１８３０６４）
【出願日】平成２１年８月６日（２００９．８．６）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年２月１７日（２０１１．２．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年８月６日（２００９．８．６）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]