現像装置、プロセスカートリッジ、画像形成装置
【課題】 画像濃度の低下を抑制しつつ、現像剤供給部材の変形跡に起因する画像濃度のムラを低減する現像装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置を提供する。
【解決手段】 画像形成時において供給ローラの発泡層に侵入した第１の位置に位置し、非画像形成時に第１の位置よりも発泡層に対する侵入量が小さい第２の位置に位置する侵入部材を備える。
【解決手段】 画像形成時において供給ローラの発泡層に侵入した第１の位置に位置し、非画像形成時に第１の位置よりも発泡層に対する侵入量が小さい第２の位置に位置する侵入部材を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、現像剤を担持する現像剤担持体と、現像剤担持体に現像剤を供給する供給ローラとを備えた現像装置に関する。この現像装置は、好ましくはプリンタ、複写機などの電子写真装置に用いられるものである。
【背景技術】
【０００２】
電子写真画像形成方式（電子写真プロセス）を用いたプリンタ等の画像形成装置では、像担持体としての電子写真感光体（以下、「感光体」という。）を一様に帯電させ、帯電した感光体を選択的に露光することによって、感光体上に静電像を形成する。感光体上に形成された静電像は、現像剤のトナーでトナー像として顕像化される。そして、感光体上に形成されたトナー像を、記録用紙、プラスチックシート等の記録材に転写し、更に記録材上に転写されたトナー像に熱や圧力を加えることでトナー像を記録材に定着させることで画像記録を行う。
【０００３】
このような画像形成装置は、一般に、現像剤の補給や各種のプロセス手段のメンテナンスを必要とする。この現像剤の補給作業や各種のプロセス手段のメンテナンスを容易にするために、感光体、帯電手段、現像手段、クリーニング手段等を枠体内にまとめてカートリッジ化し、画像形成装置本体に着脱可能なプロセスカートリッジとすることが実用化されている。プロセスカートリッジ方式によれば、ユーザビリティーに優れた画像形成装置を提供することができる。
【０００４】
又、近年、複数色の現像剤を用いてカラー画像を形成するカラー画像形成装置が普及してきている。カラー画像形成装置としては、複数色の現像剤を用いた画像形成動作のそれぞれに対応する感光体を、トナー像が転写される被転写体の表面移動方向に沿って一列に配置した、所謂、インライン方式の画像形成装置が知られている。インライン方式のカラー画像形成装置には、複数の感光体が鉛直方向（重力方向）と交差する方向（例えば水平方向）に一列に配置されたものがある。インライン方式は、画像形成速度の高速化やマルチファンクションプリンタへの展開などの要望に対応し易いなどの点で好ましい画像形成方式である。
【０００５】
又、複数の感光体を鉛直方向と交差する方向に一列に配置したインライン方式の画像形成装置として、複数の感光体を、被転写体としての中間転写体、又は、被転写体としての記録材を搬送する記録材担持体の下方に配置したものがある（特許文献１参照）。
【０００６】
感光体を中間転写体や記録材担持体の下方に配置する場合、画像形成装置本体内において中間転写体や記録材担持体を間に挟む態様で、例えば定着装置と現像装置（或いは、露光装置）とを離れた位置に配置することができる。そのため、現像装置（或いは、露光装置）が定着装置の熱の影響を受け難いなどの利点がある。
【０００７】
一方、上述のように感光体を中間転写体又は記録材担持体の下方に配置するような場合には、現像装置において、重力に反して現像剤担持体や供給ローラへ現像剤を供給する必要が生じることがある。
【０００８】
このような供給ローラへの現像剤の供給は、供給ローラの回転方向において現像剤担持体と供給ローラとの接触領域の直後（ニップ部上方）の場所に、トナーを搬送するのが最も効率が良い。それは、外周部に複数のセルを有する弾性層が設けられた供給ローラにおいて、ニップ部直後はニップ部での圧力から開放され、それに伴いセルが開く作用があるからである。このとき吸気が行われ、現像剤の吸い込みが行われる。従って、現像剤を供給ローラに効率的に保持させるには、この吸い込み部にトナーを直接送り込むのが好ましい。
【０００９】
しかしながら、重力に反して現像剤を供給する現像装置においては、簡易な構成で吸い込み部までトナーを多量に送り込むことは困難である。また、吸い込み部付近にトナーを送り込んだとしても、一部は吸い込まれるものの、ほとんどのトナーは供給ローラの回転に伴ってトナー収納部等に戻されてしまう。
【００１０】
そこで、特許文献１においては、供給ローラの下側部分で現像剤を供給する技術が提案されている。特許文献１では、現像ローラ（現像剤担持体）３３と供給ローラ（現像剤供給部材）３１の当接部において、供給ローラ３１は下方から上方に回転する。そして、供給ローラ３１の下方にトナー受け部材３０を設け、トナー受け部材３０に受けシート３２の一端を取り付けるとともに、この受けシート３２を供給ローラ３１の下方に適当な線圧で接触させている。
【００１１】
このように、特許文献１には、供給ローラ３１の下側部分に受けシート３２を接触させる方法が開示されている。それによると、この受けシート３２によって、供給ローラ３１に付着した現像剤が重力によって落下するのを防ぎ、現像ローラ３３に供給できる現像剤が減少しないようにして、ベタ画像の濃度低下を防止している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２００３−１７３０８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、特許文献１のように、現像剤供給部材に受けシートのような部材を長期間接触させたまま放置しておくと、現像剤供給部材に変形跡が発生してしまい、現像剤供給部材の回転周期で画像濃度にムラが発生してしまう場合がある。
【００１４】
本発明は、斯かる問題点に鑑みてなされたものであり、画像濃度の低下を抑制しつつ、現像剤供給部材の変形跡に起因する画像濃度のムラを低減する現像装置、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。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記目的を達成するために、本出願に係る第一の発明は、現像剤を担持する現像剤担持体と、表面に発泡層を備え、前記現像剤担持体に接触して回転し、前記現像剤担持体に現像剤を供給する供給ローラであって、前記現像剤担持体との接触領域のうち前記供給ローラの回転方向下流端が上流端よりも上方に位置する供給ローラと、前記供給ローラよりも下方に設けられ、前記現像剤を収納する現像剤収納部と、前記現像剤収納部の前記現像剤を前記接触領域の上方に搬送する搬送部材と、画像形成時において前記発泡層に侵入した第１の位置に位置し、非画像形成時に前記第１の位置よりも前記発泡層に対する侵入量が小さい第２の位置に位置する侵入部材と、を有することを特徴とする現像装置である。
【００１６】
また、上記目的を達成するため、本出願に係る第二の発明は、現像剤を担持する現像剤担持体と、表面に発泡層を備え、前記現像剤担持体に接触して回転し、前記現像剤担持体に現像剤を供給する供給ローラであって、前記現像剤担持体との接触領域のうち前記供給ローラの回転方向下流端が上流端よりも上方に位置する供給ローラと、前記供給ローラよりも下方に設けられ、前記現像剤を収納する現像剤収納部と、前記現像剤収納部の前記現像剤を前記接触領域の上方に搬送する搬送部材と、画像形成時において前記発泡層に侵入した第１の位置に位置し、非画像形成時に前記発泡層から離間した第２の位置に位置する侵入部材と、を有することを特徴とする現像装置である。
【発明の効果】
【００１７】
以上説明したように、本発明によれば、画像濃度の低下を抑制しつつ、現像剤供給部材の変形跡に起因する画像濃度のムラを低減することが可能な現像装置、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ができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】実施例１における画像形成装置の概略構成断面図である。
【図２】実施例１における現像装置及びプロセスカートリッジの概略構成図である。
【図３】実施例１における侵入部材の作用を説明するための、現像装置の断面拡大図である。
【図４】実施例１におけるトナー貯留部の容積Ｖを説明するための、現像装置の断面拡大図である。
【図５】実施例１における発泡層に対する侵入部材の侵入量の定義を説明するための、現像装置の断面拡大図である。
【図６】実施例１における侵入部材の別の配置の例を示した図である。
【図７】実施例１、２における駆動機構の概要と作用を説明する断面拡大図である。
【図８】実施例３、４における駆動機構の概要と作用を説明する断面拡大図である。
【図９】実施例３、４における現像装置及びプロセスカートリッジの概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明に係る現像装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置を図面に則して更に詳しく説明する。
【実施例１】
【００２０】
本発明の第１の実施例について図１〜図４により説明する。
【００２１】
［画像形成装置の全体構成］
先ず、本発明に係る電子写真画像形成装置（画像形成装置）の全体構成について説明する。
図１は、本実施例の画像形成装置１００の概略断面図である。本実施例の画像形成装置１００は、インライン方式、中間転写方式を採用したフルカラーレーザープリンタである。画像形成装置１００は、画像情報に従って、記録材（例えば、記録用紙、プラスチックシート、布など）にフルカラー画像を形成することができる。画像情報は、画像形成装置本体１００Ａに接続された画像読み取り装置、或いは、画像形成装置本体１００Ａに通信可能に接続されたパーンナルコンピュータ等のホスト機器から、画像形成装置本体１００Ａに入力される。
【００２２】
画像形成装置１００は、複数の画像形成部として、それぞれイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色の画像を形成するための第１、第２、第３、第４の画像形成部ＳＹ、ＳＭ、ＳＣ、ＳＫを有する。本実施例では、第１〜第４の画像形成部ＳＹ、ＳＭ、ＳＣ、ＳＫは、鉛直方向と交差する方向に一列に配置されている。
【００２３】
尚、本実施例では、第１〜第４の画像形成部ＳＹ、ＳＭ、ＳＣ、ＳＫの構成及び動作は、形成する画像の色が異なることを除いて実質的に同じである。従って、以下、特に区別を要しない場合は、いずれかの色用に設けられた要素であることを表すために符号に与えた添え字Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋは省略して、総括的に説明する。
【００２４】
即ち、本実施例では、画像形成装置１００は、複数の像担持体として、鉛直方向と交差する方向に並設された４個のドラム型の電子写真感光体、即ち、感光体ドラム１を有する。感光体ドラム１は、図示矢印Ａ方向（時計方向）に図示しない駆動手段（駆動源）により回転駆動される。感光体ドラム１の周囲には、感光体ドラム１の表面を均―に帯電する帯電手段としての帯電ローラ２、画像情報に基づきレーザーを照射して感光体ドラム１上に静電像（静電潜像）を形成する露光手段としてのスキャナユニット（露光装置）３が配置されている。又、感光体ドラム１の周囲には、静電像をトナー像として現像する現像手段としての現像ユニット（現像装置）４、転写後の感光体ドラム１の表面に残ったトナー（転写残トナー）を除去するクリーニング手段としてのクリーニング部材６が配置されている。更に、４個の感光体ドラム１に対向して、感光体ドラム１上のトナー像を記録材１２に転写するための中間転写体としての中間転写ベルト５が配置されている。
【００２５】
尚、本実施例では、現像ユニット４は、現像剤として非磁性一成分現像剤のトナーを用いる。又、本実施例では、現像ユニット４は、現像剤担持体としての現像ローラ（後述）を感光体ドラム１に対して接触させて反転現像を行うものである。即ち、本実施例では、現像ユニット４は、感光体ドラム１の帯電極性と同極性（本実施例では負極性）に帯電したトナーを、感光体ドラム１上の露光により電荷が減衰した部分（画像部、露光部）に付着させることで静電像を現像する。
【００２６】
本実施例では、感光体ドラム１と、感光体ドラム１に作用するプロセス手段としての帯電ローラ２、現像ユニット４及びクリーニング部材６とは、一体化され、即ち、一体的にカートリッジ化されて、プロセスカートリッジ７を形成している。プロセスカートリッジ７は、画像形成装置本体１００Ａに設けられた装着ガイド、位置決め部材などの装着手段を介して、画像形成装置１００に着脱可能となっている。本実施例では、各色用のプロセスカートリッジ７は、全て同一形状を有しており、各色用のプロセスカートリッジ７内には、それぞれイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブランク（Ｋ）の各色のトナーが収納されている。
【００２７】
中間転写体としての無端状のベルトで形成された中間転写ベルト５は、全ての感光体ドラム１に当接し、図示矢印Ｂ方向（反時計方向）に循環移動（回転）する。中間転写ベルト５は、複数の支持部材として、駆動ローラ５１、二次転写対向ローラ５２、従動ローラ５３に掛け渡されている。
【００２８】
中間転写ベルト５の内周面側には、各感光体ドラム１に対向するように、一次転写手段としての、４個の一次転写ローラ８が並設されている。一次転写ローラ８は、中間転写ベルト５を感光体ドラム１に向けて押圧し、中間転写ベルト５と感光体ドラム１とが当接する一次転写部Ｎ１を形成する。そして、一次転写ローラ８に、図示しない一次転写バイアス印加手段としての一次転写バイアス電源（高圧電源）から、トナーの正規の帯電極性とは逆極性のバイアスが印加される。これによって、感光体ドラム１上のトナー像が中間転写ベルト５上に転写（一次転写）される。
【００２９】
又、中間転写ベルト５の外周面側において二次転写対向ローラ５２に対向する位置には、二次転写手段としての二次転写ローラ９が配置されている。二次転写ローラ９は、中間転写ベルト５を介して二次転写対向ローラ５２に圧接し、中間転写ベルト５と二次転写ローラ９とが当接する二次転写部Ｎ２を形成する。そして、二次転写ローラ９に、図示しない二次転写バイアス印加手段としての二次転写バイアス電源（高圧電源）から、トナーの正規の帯電極性とは逆極性のバイアスが印加される。これによって、中間転写ベルト５上のトナー像が記録材１２に転写（二次転写）される。
【００３０】
更に説明すれば、画像形成時には、先ず、感光体ドラム１の表面が帯電ローラ２によって一様に帯電される。次いで、スキャナユニット３から発された画像情報に応じたレーザー光によって、帯電した感光体ドラム１の表面が走査露光され、感光体ドラム１上に画像情報に従った静電像が形成される。次いで、感光体ドラム１上に形成された静電像は、現像ユニット４によってトナー像として現像される。感光体ドラム１上に形成されたトナー像は、一次転写ローラ８の作用によって中間転写ベルト５上に転写（一次転写）される。
【００３１】
例えば、フルカラー画像の形成時には、上述のプロセスが、第１〜第４の画像形成部ＳＹ、ＳＭ、ＳＣ、ＳＫにおいて順次に行われ、中間転写ベルト５上に各色のトナー像が次に重ね合わせて一次転写される。
【００３２】
その後、中間転写ベルト５の移動と同期が取られて記録材１２が二次転写部Ｎ２へと搬送される。中間転写ベルト５上の４色トナー像は、記録材１２を介して中間転写ベルト５に当接している二次転写ローラ９の作用によって、一括して記録材１２上に二次転写される。
【００３３】
トナー像が転写された記録材１２は、定着手段としての定着装置１０に搬送される。定着装置１０において記録材１２に熱及び圧力を加えられることで、記録材１２にトナー像が定着される。
又、一次転写工程後に感光体ドラム１上に残留した一次転写残トナーは、クリーニング部材６によって除去、回収される。又、二次転写工程後に中間転写ベルト５上に残留した二次転写残トナーは、中間転写ベルトクリーニング装置１１によって清掃される。
【００３４】
尚、画像形成装置１００は、所望の一つの画像形成部のみを用いて、又は、幾つか（全てではない）の画像形成部のみを用いて、単色又はマルチカラーの画像を形成することもできるようになっている。
【００３５】
［プロセスカートリッジ］
次に、本実施例の画像形成装置１００に装着されるプロセスカートリッジ７の全体構成について説明する。
【００３６】
図２は、感光体ドラム１の長手方向（回転軸線方向）に沿って見た本実施例のプロセスカートリッジ７の概略断面（主断面）図である。図２（ａ）〜（ｃ）は、後述する侵入部材の位置が互いに違う以外は、同じ構成である。
【００３７】
尚、本実施例では、収納している現像剤の種類（色）を除いて、各色用のプロセスカートリッジ７の構成及び動作は実質的に同一である。
【００３８】
プロセスカートリッジ７は、感光体ドラム１等を備えた感光体ユニット１３と、現像ローラ１７等を備えた現像ユニット４とを一体化して構成される。
【００３９】
感光体ユニット１３は、感光体ユニット１３内の各種要素を支持する枠体としてのクリーニング枠体１４を有する。クリーニング枠体１４には、感光体ドラム１が図示しない軸受を介して回転可能に取り付けられている。感光体ドラム１は、図示しない駆動手段（駆動源）としての駆動モータの駆動力が感光体ユニット１３に伝達されることで、画像形成動作に応じて図示矢印Ａ方向（時計方向）に回転駆動される。本実施例にて、画像形成プロセスの中心となる感光体ドラム１は、アルミニウム製シリンダの外周面に機能性膜である下引き層、キャリア発生層、キャリア移送層を順にコーティングした有機感光体ドラム１を用いている。
【００４０】
又、感光体ユニット１３には、感光体ドラム１の周面上に接触するように、クリーニング部材６、帯電ローラ２が配置されている。クリーニング部材６によって感光体ドラム１の表面から除去された転写残トナーは、クリーニング枠体１４内に落下、収納される。
【００４１】
帯電手段である帯電ローラ２は、導電性ゴムのローラ部を感光体ドラム１に加圧接触することで従動回転する。
【００４２】
ここで、帯電ローラ２の芯金には、帯電工程として、感光ドラム１に対して所定の直流電圧が印加されており、これにより感光ドラム１の表面には、一様な暗部電位（Ｖｄ）が形成される。前述のスキャナユニット３からのレーザー光によって画像データに対応して発光されるレーザー光のスポットパターンは、感光ドラム１を露光し、露光された部位は、キャリア発生層からのキャリアにより表面の電荷が消失し、電位が低下する。この結果、露光部位は所定の明部電位（Ｖｌ）、未露光部位は所定の暗部電位（Ｖｄ）の静電潜像が、感光ドラム１上に形成される。
【００４３】
一方、現像ユニット４は、現像剤（トナー）８０を担持するための現像剤担持体としての現像ローラ１７と、現像ローラ１７にトナーを供給する現像剤供給部材としての供給ローラ２０と、を有している。更に、現像ユニット４はトナー８０を収納するトナー収納室１８を備え、トナー収納室１８において供給ローラ２０よりも重力方向下方にトナー収納部１８ａが形成されている。本実施例において現像ユニットの長手幅は２３０ｍｍである。
【００４４】
また、供給ローラ２０は、現像ローラ１７とニップ部Ｎを持って接触して回転している。供給ローラ２０は、ニップ部Ｎにおいて、重力方向下から上に向かって回転している（ニップ部Ｎのうち、供給ローラ２０の回転方向下流端が上流端よりも上方に位置している）。更に、本実施例の現像ユニット４では、本発明の特徴部を構成する侵入部材５０がニップ部Ｎの外で且つ供給ローラ２０の回転方向下流側近傍にて、供給ローラ２０に侵入して配置されている。
【００４５】
トナー収納室１８内には、攪拌搬送部材２２が設けられている。攪拌搬送部材２２は、トナー収納部１８ａに収納されたトナーを攪拌すると共に、供給ローラ２０と現像ローラ１７との接触領域の上方に（図中矢印Ｇ方向に）トナーを搬送するためのものでもある。本実施例において撹拌搬送部材は３０ｒｐｍで駆動回転している。図２（ａ）において、攪拌搬送部材は、時計回りに回転している。
【００４６】
現像ブレード２１が現像ローラ１７にカウンターで当接しており、供給ローラ２０によって供給されたトナーのコート量規制及び電荷付与を行っている。現像ブレード２１は薄い板状部材からなり、薄板のバネ弾性を利用して当接圧力を形成し、その表面がトナー及び現像ローラ１７に接触当接される。トナーは、現像ブレード２１と現像ローラ１７との摺擦により摩擦帯電されて電荷を付与されると同時に層厚規制される。また、本実施例においては、現像ブレード２１に不図示のブレードバイアス電源から所定電圧を印加し、トナーコートの安定化を図っている。
【００４７】
現像ローラ１７と感光体ドラム１とは、対向部（接触部）において互いの表面が同方向（本実施例では下から上に向かう方向）に移動するようにそれぞれ回転する。
【００４８】
尚、本実施例では、現像ローラ１７は、感光体ドラム１に接触して配置されているが、現像ローラ１７は、感光体ドラム１に対して所定間隔を開けて近接配置される構成であってもよい。
【００４９】
本実施例においては、現像ローラ１７に印加された所定のＤＣバイアスに対して、摩擦帯電によりマイナスに帯電したトナーが、感光体ドラム１に接触する現像部において、その電位差から、明部電位部にのみ転移して静電潜像を顕像化する。
【００５０】
供給ローラ２０は、対向部において現像ローラ１７の周面上に所定の接触領域（ニップ部）Ｎを形成して配設されており、図示矢印Ｅ方向（反時計方向）に回転する。供給ローラ２０は、導電性芯金の外周に発泡層を形成した弾性スポンジローラである。供給ローラ２０と現像ローラ１７は所定の侵入量、即ち、図３に示すように、供給ローラ２０が現像ローラ１７により凹状とされるその凹み量△Ｅを持って接触している。接触領域Ｎにおいて互いに逆方向に移動するよう回転しており、この動作により、供給ローラ２０による現像ローラ１７へのトナー供給及び現像残として残った現像ローラ１７上のトナーの剥ぎ取りを行っている。本実施例では、供給ローラが９０ｒｐｍで、現像ローラが１００ｒｐｍで駆動回転している。
【００５１】
尚、本実施例においては、現像ローラ１７、供給ローラ２０は、共に外径２０ｍｍであり、供給ローラ２０の現像ローラ１７への侵入量、即ち、供給ローラ２０が現像ローラ１７により凹状とされるその凹み量△Ｅを１．５ｍｍに設定した。また、供給ローラ２０と現像ローラ１７は中心高さが同じになるように配置した。
【００５２】
以下、本実施例において用いられる供給ローラの詳細について説明する。
本実施例における供給ローラ２０は、導電性支持体と、導電性支持体に支持される発泡層と、を備える。具体的には、導電性支持体たる外径φ５（ｍｍ）の芯金電極２０ａと、その周囲に気泡同士がつながっている連続気泡体（連泡）から構成される発泡層としての発泡ウレタン層２０ｂが設けられており、図中Ｅの方向に回転する。また、本実施例で用いた供給ローラの長手幅は２２０ｍｍである。
【００５３】
表層のウレタンを連続気泡体とすることで、供給ローラ２０内部にトナーが多量に進入可能となる。また、本実施例における供給ローラ２の抵抗は１×１０９（Ω）である。
【００５４】
ここで、供給ローラ２０の抵抗の測定方法を説明する。供給ローラ２０を、直径３０ｍｍのアルミスリーブに対し、後述する侵入量が１．５ｍｍとなるように、当接させる。このアルミスリーブを回転させることにより、供給ローラ２を３０ｒｐｍでアルミスリーブに対して従動回転させる。
【００５５】
次に、現像ローラ１７に、−５０Ｖの直流電圧を印加する。その際、アース側に１０ｋΩの抵抗を設け、その両端の電圧を測定することで電流を算出し、供給ローラ２０の抵抗を算出する。本実施例では、供給ローラ２０の表面セル径を５０μｍ〜１０００μｍ、空隙率０．６とした。
【００５６】
ここで、セル径とは、任意断面の発泡セルの平均径をいい、まず任意断面の拡大画像から最大である発泡セルの面積を測定し、この面積から真円相当径を換算し最大セル径を得る。そしてこの最大セル径の１／２以下である発泡セルをノイズとして削除した後、残りの個々のセル面積から同様に換算した個々のセル径の平均値のことを指す。また、空隙率とは、任意断面における発泡セルの割合をいい、まず任意断面の拡大画像からそれぞれの発泡セルの面積を測定し、発泡セルの総面積を求める。そして、この発泡セルの総面積が任意断面に占める割合を求め、その値を空隙率とした。
【００５７】
次に、本発明の特徴である侵入部材について図３、図４を参照して説明する。
図３は、供給ローラ２０のトナー吸い込み部近傍の拡大概略断面図であり、攪拌搬送部材２２より供給ローラ２０に搬送されたトナーの動きを示している。攪拌搬送部材２２によるトナーの搬送は、供給ローラ２０のトナー吸い込み部Ｍに向けて行われるのが最も効率がよい。この際、供給ローラが吸い込むトナー量は、供給ローラ２０の現像ローラ１７への侵入量により大きな影響を受ける。
【００５８】
ここで、供給ローラ２０の現像ローラへの侵入量は主に現像残として残った現像ローラ上のトナー剥ぎ取り性により決定される。よって、供給ローラ２０の現像ローラへの侵入量が大きい場合には、供給ローラが現像ローラへ供給するトナー量は実際にコートに必要な量よりも多くなる。このとき、コートに用いられないトナーはそのまま現像剤収納部へと戻ってしまう。このような構成において、安定的にコートを行うためには、供給ローラ２０の現像ローラへの侵入量に合わせて、現像剤収納部から撹拌搬送部材によりトナーを多量に汲み上げ搬送する必要がある。
【００５９】
［侵入部材］
そこで、本実施例は、発泡層に侵入する侵入部材５０を供給ローラ２０の長手方向に沿って設けている。侵入部材を設けることにより、侵入部材と供給ローラ、現像ローラ、現像ユニットによってトナーを貯留可能なトナー貯留部が形成される。トナー貯留部は、図４に示すように、侵入部材の上端位置で決まる容積Ｖを有し、トナーを貯留可能である。
【００６０】
本実施例で用いられる侵入部材５０の作用について述べる。
攪拌搬送部材２２によって図中矢印Ｇの軌道をもってトナー吸い込み部近傍に搬送されたトナーは、一部、吸い込み部Ｍに取り込まれ、多くは図中矢印Ｆ１方向に搬送される。侵入部材５０の作用は２つある。１つはトナー吸い込み部Ｍ付近で供給ローラ２０に取り込まれずに図中矢印Ｆ１方向に流されたトナーを跳ね返して、再度トナー吸い込み部Ｍ付近にトナーを持っていくトナー循環Ｆ（Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３を合わせた循環）を作り出すことである。もう１つは供給ローラ内の余分なトナーを吐き出させてトナー貯留部に供給することである。この時、供給ローラから吐き出されたトナーは一定の電荷量を保持しており、供給ローラと現像ローラ、侵入部材、現像ユニットにより囲まれたトナー貯留部で循環する。このように、発泡層がニップ部に突入する前に、発泡層からトナーを吐き出させてトナー貯留部に供給することができるので、ニップ部からトナー収納部に落下するトナーを減らすことができる。従って、攪拌搬送部材によってニップ部上方へ供給したトナーを、トナー収納部に極力戻さずに、効率的に現像に供することができる。この作用により、現像ローラに対して必要な分だけ攪拌搬送部材によってトナー供給部材にトナーを供給することができるため、撹拌搬送部材によるトナー汲み上げ量を最小限にすることができる（攪拌半搬送部材に求められる搬送力を小さくすることができる）。
【００６１】
また、侵入部材５０は、トナー貯留部の容積Ｖが以下の関係を満足するように配置するのが望ましい。
Ｖ＞π＊（ΔＥ−δ）（２Ｒ−δ−ΔＥ）＊Ｗ＊Ｓ＊Ｔｒｓ／Ｔｓ
Ｖ：トナー貯留部の容積
ΔＥ：発泡層に対する現像ローラの侵入量
δ：発泡層に対する侵入部材の侵入量
Ｒ：供給ローラの半径
Ｗ：供給ローラの長手方向における発泡層の長さ
Ｓ：供給ローラの空隙率
Ｔｒｓ：供給ローラの単位時間当たりの回転数
Ｔｓ：撹拌搬送部材の単位時間当たりの回転数
ここで、発泡層に対する侵入部材の侵入量δは、図５に示すように供給ローラ２０の中心Ｏから侵入部材までの最短距離をＯＡとすると、δ＝Ｒ−ＯＡで定義される。
【００６２】
また、発泡層に対する現像ローラ１７の侵入量ΔＥは、現像ローラ１７の半径をＰ、現像ローラ１７の中心と供給ローラ２０の中心との距離をＭとすると、ΔＥ＝Ｐ＋Ｒ−Ｍで定義される。
【００６３】
次に上記の式について詳細な説明を行う。
侵入部材がない状態でトナー供給部材が１周回転した場合に、消費されるトナー量とトナー収納部に落下するトナー量の合計Ｃは、
Ｃ＝ ｛πＲ２−π（Ｒ−ΔＥ）２｝＊Ｗ＊Ｓ
に近似できる（発泡層に含まれるトナーのうち、ニップ部で圧縮された体積の発泡層に含まれるトナーがニップ部下方に吐き出されるため）。
【００６４】
また、侵入部材がある状態でトナー供給部材が１周回転した場合に、侵入部材によってトナー貯留部に吐き出されるトナー量Ｄは、
Ｄ＝｛πＲ２−π（Ｒ−δ）２｝＊Ｗ＊Ｓ
に近似できる（発泡層に含まれるトナーのうち、侵入部材によって圧縮された体積の発泡層に含まれるトナーがトナー貯留部Ｖに吐き出されるため）。
【００６５】
よって、侵入部材がある場合に供給ローラが１周回転した際に消費されるトナー量とトナー収納部に落下するトナー量の合計Ｅは、
Ｅ＝Ｃ−Ｄ
＝｛πＲ２−（Ｒ−ΔＥ）２｝＊Ｗ＊Ｓ−｛πＲ２−π（Ｒ−δ）２｝＊Ｗ＊Ｓ
＝π（ΔＥ−δ）（２Ｒ−δ−ΔＥ）＊Ｗ＊Ｓ
となる。供給ローラ２０は撹拌部材が１周する間にＴｒｓ／Ｔｓ周するので、撹拌部材が１周する間に供給ローラが消費するトナー量とトナー収納部に落下するトナー量の合計は、
π（ΔＥ−δ）（２Ｒ−δ−ΔＥ）＊Ｗ＊Ｓ＊Ｔｒｓ／Ｔｓ
となる。この量がトナー貯留部Ｖに貯留されるトナー量よりも少なければ、撹拌搬送部材一周回転することにより汲み上げたトナー貯留部のトナーを、次に撹拌搬送部材がトナーを汲み上げてくるまでの間、確実に供給ローラにより現像ローラに供給することが出来る。
【００６６】
本実施例においては侵入部材として、高さ２．５ｍｍ、厚さ２ｍｍ、供給ローラ２０の長手方向の長さが２３０ｍｍのものを用い、供給ローラ２０の頂点に対して１ｍｍ侵入するように配置した。
【００６７】
ここで、侵入部材は供給ローラに対して１ｍｍ侵入しているので、侵入部材の上端は供給ローラ上面より１．５ｍｍ高い位置にある。また、現像ユニットの壁面が現像ローラ１７の頂点から垂直方向に向かって伸びている。このときトナー貯留部に蓄えられるトナーの容積は、１３．７ｃｍ３となる。さらに、本実施例においては、Ｔｒｓ＝９０ｒｐｍ、Ｔｓ＝３０ｒｐｍ、ΔＥ＝１．５ｍｍ、δ＝１．０ｍｍ、Ｒ＝１０ｍｍ、Ｓ＝０．６、Ｗ＝２３０ｍｍであるので、撹拌搬送部材が一周する間において、供給ローラが搬送し消費するトナー量とトナー収納部に落下するトナー量の合計は１１．４ｃｍ３となる。よって、トナー貯留部に蓄えられるトナー量が、撹拌搬送部材一周する間に消費する量とトナー収納部に落下するトナー量の合計より多いので、供給ローラ２０は現像ローラへ確実にトナーを供給することが出来る。
【００６８】
なお、上述した侵入部材についての条件に代えて、高さ１．５ｍｍの侵入部材を用いた場合（その他の条件は変更せず）や、侵入部材のトナー供給部材への侵入量を０．５ｍｍに変更した場合（その他の条件は変更せず）も実験を行ったが、上記の式を満たす本実施例の構成が最もベタ画像の濃度追従性が高かった。
【００６９】
以上述べたように、本発明においては、侵入部材５０を適当な位置に配設することにより供給ローラ２０へのトナー供給を効率よく行うことができる。そのため、ベタ濃度の安定性を改善し、高品位な画像を供給することが可能な現像装置、プロセスカートリッジ、画像形成装置を提供することができる。
【００７０】
なお、本実施例では、侵入部材を供給ローラ２０の頂点に侵入させたが、本発明はこれに限定されず、図６（ａ）に示すように供給ローラ２０の頂点より供給ローラ２０の回転方向上流側かつニップ部の下流端よりも下流側において侵入するように配置しても良い。また、図６（ｂ）のように侵入部材が供給ローラ２０の頂点より供給ローラ２０の回転方向下流側かつニップ部の上流端よりも上流側で侵入するように配置してもよい。ただし、図６（ｂ）のような配置の場合には、侵入部材の上端は供給ローラ２０の頂点より上方に位置することが望ましい。この構成により、供給ローラ２０のトナー吸い込み部をトナーで満たすことができる。
【００７１】
［駆動機構の概要］
次に、本発明の特徴である侵入部材の駆動機構５１について図７を参照して説明する。
本実施例にて、図７は、図６（ａ）に示したような供給ローラ２０の中心を通る水平線より鉛直方向上方の侵入部材５０の配置における、駆動機構５１の断面拡大図であり、駆動機構による侵入部材の動きを示している。
【００７２】
本実施例において、侵入部材５０は、駆動機構５１により、図中矢印Ｌのように上下動する。駆動機構５１は、画像形成装置に配置されている当接離間モータ（不図示）が回転することにより、当接離間モータ（不図示）に直結されているシャフト５１ａが図中矢印Ｊの方向に回転する。シャフト５１ａの駆動は、ギア５１ｂとギア５１ｃにより、画像形成装置本体枠体（不図示）に回転可能に支持された軸５１ｄに伝わる。軸５１ｄには、カム５１ｅが配置され、侵入部材５０と接している。カム５１ｅが回転すると、トナー収容室１８の枠体に配置されているガイド５１ｆに沿って、侵入部材５０は、図中下方に移動して供給ローラ２０に侵入する。カム５１ｅがさらに回転すると、侵入部材５０は、当接離間バネ２４に押されて、図中上方に移動して供給ローラ２０から離間する。
【００７３】
本実施例にあるように、フルカラープリンターの場合、シャフト５１ａにギア５１ｂＹ、ギア５１ｂＭ、ギア５１ｂＣ、ギア５１ｂＫを配置することで、各プロセスカートリッジ７を制御することが出来る。
【００７４】
尚、本実施例中の図６（ｂ）に示したような供給ローラ２０の中心を通る水平線より鉛直方向下方の侵入部材５０の配置の場合、図７にある駆動機構５１において、侵入部材５０が図中上方に移動した場合は、供給ローラ２０に侵入する。逆に、図中下方に移動した場合は、供給ローラ２０から離れるように動作させた。侵入する期間は、図６（ａ）の構成の時と同様、供給ローラ２０が駆動している時とした。本実施例では、侵入部材５０が供給ローラ２０から離れる際に、供給ローラ２０の半径方向に移動することで、侵入部材５０を移動させるために必要な当接離間モータのトルクを最小化することができる。
【００７５】
［駆動機構の動作］
本実施例における駆動機構５１の動作について、図２（ａ）、図２（ｂ）を用いて詳細に述べる。
本実施例において、供給ローラ２０が回転している時（画像形成時）、図２（ａ）に示す通り、侵入部材５０が供給ローラ２０に対し侵入量１ｍｍとなる第１の位置に位置するように、駆動機構５１は侵入部材５０の位置を制御する。一方、供給ローラ２０が回転を停止している時（非画像形成時）、図２（ｂ）に示す通り、侵入部材５０が供給ローラ２０に対する侵入量が０ｍｍとなる（第１の位置よりも侵入量が小さくなる）第２の位置に位置するように、駆動機構５１は侵入部材５０の位置を制御する。
【実施例２】
【００７６】
［画像形成装置の全体構成］、［プロセスカートリッジ］、［侵入部材］、［駆動機構の概要］は、実施例１と同様である。
【００７７】
［駆動機構の動作］
本実施例における駆動機構５１の動作について、図２（ａ）、図２（ｃ）を用いて詳細に述べる。
本実施例において、供給ローラ２０が回転している時、図２（ａ）に示す通り、侵入部材５０が供給ローラ２０に対し侵入量１ｍｍとなる第１の位置に位置するように、駆動機構５１は侵入部材５０の位置を制御する。一方、供給ローラ２０が回転を停止している時、図２（ｃ）に示す通り、侵入部材５０が供給ローラ２０からの離間量が１ｍｍとなる（第１の位置よりも侵入量が小さくなる）第２の位置に位置するように、駆動機構５１は侵入部材５０の位置を制御する。
【実施例３】
【００７８】
［画像形成装置の全体構成］、［プロセスカートリッジ］、［侵入部材］は、実施例１に準ずる。
【００７９】
［駆動機構の概要］
次に、本発明の特徴である侵入部材の駆動機構６１について図８を参照して説明する。
本実施例にて、図８は、図６（ａ）に示したような供給ローラ２０の中心を通る水平線より鉛直方向上方の侵入部材６０の配置における、駆動機構６１の断面拡大図であり、駆動機構による侵入部材の動きを示している。
【００８０】
本実施例において、侵入部材６０は、駆動機構６１により、図中矢印Ｒのように回転する。駆動機構６１は、画像形成装置に配置されている当接離間モータ（不図示）が回転することにより、当接離間モータ（不図示）に直結されているシャフト６１ｈが図中矢印Ｑの方向に回転する。シャフト６１ｈの駆動は、ギア６１ｉとギア６１ｊにより、トナー収容室１８に回転可能に支持された軸６１ｋに伝わる。軸６１ｋは、侵入部材６０と一体となっている。したがって、ギア６１ｉが反時計方向に回転すると、侵入部材６０は、紙面に対し奥側方向に回転し、供給ローラ２０から当接又は離間する。逆に、ギア６１ｉが時計方向に回転すると、侵入部材６０は、紙面に対し手前方向に回転し、供給ローラ２０に侵入する。本実施例にあるように、フルカラープリンターの場合、シャフト６１ｈにギア６１ｉＹ、ギア６１ｉＭ、ギア６１ｉＣ、ギア６１ｉＫを配置することで、各プロセスカートリッジ７を制御することが出来る。
【００８１】
尚、本実施例中の図６（ｂ）に示したような供給ローラ２０の中心を通る水平線より鉛直方向下方の侵入部材６０の配置の場合、図８にある駆動機構６１において、侵入部材６０が紙面奥側に回転した場合は、供給ローラ２０に侵入する方向に移動する。逆に、紙面手前側に移動した場合は、供給ローラ２０から離れる方向に移動するように動作させた。侵入する期間は、図６（ａ）の構成の時と同様、供給ローラ２０が駆動している時とした。本実施例の侵入部材６０は、供給ローラから離れる際に、前記供給ローラ２０の回転方向において上流側に回転する（移動する）ことで、侵入部材６０における供給ローラ２０の回転方向上流側の面に付着した現像剤を発泡層により擦り落とすことができる。
【００８２】
［駆動機構の動作］
本実施例における駆動機構６１の動作について、図９（ａ）、図９（ｂ）を用いて詳細に述べる。
本実施例において、供給ローラ２０が回転している時、図９（ａ）に示す通り、侵入部材６０が供給ローラ２０に対し侵入量１ｍｍとなる第１の位置に位置するように、駆動装置６１は侵入部材６０の位置を制御する。一方、供給ローラ２０が回転を停止している時、図９（ｂ）に示す通り、侵入部材６０が供給ローラ２０に対する侵入量が０ｍｍとなる第２の位置に位置するように、駆動機構６１は侵入部材の位置を制御する。
【実施例４】
【００８３】
［画像形成装置の全体構成］、［プロセスカートリッジ］、［侵入部材］、［駆動機構の概要］は、実施例３に準ずる。
【００８４】
［駆動機構の動作］
本実施例における駆動機構６１の動作について、図９（ａ）、図９（ｃ）を用いて詳細に述べる。
本実施例において、供給ローラ２０が回転している時、図９（ａ）に示す通り、侵入部材６０が供給ローラ２０に対し侵入量１ｍｍとなる第１の位置に位置するように、駆動機構６１は侵入部材６０の位置を制御する。一方、供給ローラ２０が回転を停止している時、図９（ｃ）に示す通り、侵入部材６０が供給ローラ２０からの離間量が１ｍｍとなる第２の位置に位置するように、駆動機構６１は侵入部材６０の位置を制御する。
【００８５】
（参考例）
［画像形成装置の全体構成］、［プロセスカートリッジ］、［侵入部材］の構成は実施例１に準ずる。
【００８６】
［駆動機構の動作］
本比較例の概略断面図を図２（ａ）に示す。図２（ａ）にあるように、従来例の通り、侵入部材６０は、画像形成時以外でも常に供給ローラ２０に適当な線圧で接触させた状態で配設されている。供給ローラ２０に対する侵入部材６０の侵入量は、本実施例中における画像形成時と同じ１．０ｍｍとした。それ以外の構成は、実施例１と同様である。
【００８７】
＜実験＞
侵入部材６０による供給ローラ２０の変形跡の影響を比較するために、長期放置実験を行った。
表１に示した放置条件下にて、参考例及び実施例１〜４の構成としたプロセスカートリッジ７を放置し、２３℃／５０％Ｒｈ環境にて１日放置して馴染ませ、ハーフトーン画像を出力して評価した。尚、長期放置は、株式会社カナエ製のプラチナスＰＲ−３ＫＰ恒温恒湿器にて行った。
【００８８】
出力画像に対する評価基準は、以下の通りである。
Ａ：供給ローラの変形跡に起因する画像濃度ムラ無し
Ｂ：供給ローラの変形跡に起因する画像濃度ムラ有り
【００８９】
【表１】
【００９０】
＜実験結果＞
以下、評価結果を表２に示す。
【００９１】
【表２】
【００９２】
参考例の構成は、供給ローラの変形跡に起因する画像濃度ムラが発生した。
放置期間中、供給ローラ２０に対し、侵入部材６０が画像印字時における適切な線圧で供給ローラ２０に侵入していたため、供給ローラ２０の発泡層が変形したまま長期放置された結果、供給ローラ２０に変形跡が残ってしまい、画像濃度ムラが発生した。
【００９３】
これに対し、実施例１〜４で示した構成は、放置期間中、供給ローラ２０に対し、侵入部材６０が供給ローラ２０に侵入していないため、供給ローラ２０が変形しないまま長期放置された。結果、供給ローラ２０に変形跡は発生せず、画像濃度ムラは発生しなかった。
【００９４】
以上より、実施例１〜４で示した構成とすることで、画像濃度の低下を抑制しつつ、供給ローラ２０の変形跡に起因する画像濃度ムラの発生を抑制することが出来る。
【００９５】
なお、侵入部材は、非画像形成時において、画像形成時よりも侵入量を小さくすれば供給ローラ２０の変形跡に起因する画像濃度ムラの発生を抑制することができる。例えば、画像形成時における侵入量を１ｍｍに設定し、非画像形成時における侵入量を０．５ｍｍに設定してもよい。
【００９６】
また、前述した実施例ではカラー画像形成が可能な画像形成装置を例示しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、モノクロ画像形成が可能な画像形成装置であっても良く、前記画像形成装置における現像装置に本発明を通用することにより同様の効果を得ることができる。
【００９７】
また、前述した実施例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く、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や、記録剤担持体を使用し、前記記録剤担持体に担持された記録材に各色のトナー像を順次重ね合わせて転写する画像形成装置であっても良く、前記画像形成装置における現像装置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】
【００９８】
１ 感光体ドラム
２ 帯電ローラ
３ スキャナユニット
４ 現像ユニット
５ 中間転写ベルト
６ クリーニング部材
７ プロセスカートリッジ
１３ 感光体ユニット
１４ クリーニング枠体
１５ 現像室
１７ 現像ローラ
１８ トナー収納室
１８ａ トナー収納部
２０ 供給ローラ
２１ 現像ブレード
２２ 撹拌搬送部材
２３ 当接離間バー受け部材
２４ 当接離間バネ
５０ 侵入部材
５１ 駆動機構
６０ 侵入部材
６１ 駆動機構
８０ トナー
１００ 画像形成装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、現像剤を担持する現像剤担持体と、現像剤担持体に現像剤を供給する供給ローラとを備えた現像装置に関する。この現像装置は、好ましくはプリンタ、複写機などの電子写真装置に用いられるものである。
【背景技術】
【０００２】
電子写真画像形成方式（電子写真プロセス）を用いたプリンタ等の画像形成装置では、像担持体としての電子写真感光体（以下、「感光体」という。）を一様に帯電させ、帯電した感光体を選択的に露光することによって、感光体上に静電像を形成する。感光体上に形成された静電像は、現像剤のトナーでトナー像として顕像化される。そして、感光体上に形成されたトナー像を、記録用紙、プラスチックシート等の記録材に転写し、更に記録材上に転写されたトナー像に熱や圧力を加えることでトナー像を記録材に定着させることで画像記録を行う。
【０００３】
このような画像形成装置は、一般に、現像剤の補給や各種のプロセス手段のメンテナンスを必要とする。この現像剤の補給作業や各種のプロセス手段のメンテナンスを容易にするために、感光体、帯電手段、現像手段、クリーニング手段等を枠体内にまとめてカートリッジ化し、画像形成装置本体に着脱可能なプロセスカートリッジとすることが実用化されている。プロセスカートリッジ方式によれば、ユーザビリティーに優れた画像形成装置を提供することができる。
【０００４】
又、近年、複数色の現像剤を用いてカラー画像を形成するカラー画像形成装置が普及してきている。カラー画像形成装置としては、複数色の現像剤を用いた画像形成動作のそれぞれに対応する感光体を、トナー像が転写される被転写体の表面移動方向に沿って一列に配置した、所謂、インライン方式の画像形成装置が知られている。インライン方式のカラー画像形成装置には、複数の感光体が鉛直方向（重力方向）と交差する方向（例えば水平方向）に一列に配置されたものがある。インライン方式は、画像形成速度の高速化やマルチファンクションプリンタへの展開などの要望に対応し易いなどの点で好ましい画像形成方式である。
【０００５】
又、複数の感光体を鉛直方向と交差する方向に一列に配置したインライン方式の画像形成装置として、複数の感光体を、被転写体としての中間転写体、又は、被転写体としての記録材を搬送する記録材担持体の下方に配置したものがある（特許文献１参照）。
【０００６】
感光体を中間転写体や記録材担持体の下方に配置する場合、画像形成装置本体内において中間転写体や記録材担持体を間に挟む態様で、例えば定着装置と現像装置（或いは、露光装置）とを離れた位置に配置することができる。そのため、現像装置（或いは、露光装置）が定着装置の熱の影響を受け難いなどの利点がある。
【０００７】
一方、上述のように感光体を中間転写体又は記録材担持体の下方に配置するような場合には、現像装置において、重力に反して現像剤担持体や供給ローラへ現像剤を供給する必要が生じることがある。
【０００８】
このような供給ローラへの現像剤の供給は、供給ローラの回転方向において現像剤担持体と供給ローラとの接触領域の直後（ニップ部上方）の場所に、トナーを搬送するのが最も効率が良い。それは、外周部に複数のセルを有する弾性層が設けられた供給ローラにおいて、ニップ部直後はニップ部での圧力から開放され、それに伴いセルが開く作用があるからである。このとき吸気が行われ、現像剤の吸い込みが行われる。従って、現像剤を供給ローラに効率的に保持させるには、この吸い込み部にトナーを直接送り込むのが好ましい。
【０００９】
しかしながら、重力に反して現像剤を供給する現像装置においては、簡易な構成で吸い込み部までトナーを多量に送り込むことは困難である。また、吸い込み部付近にトナーを送り込んだとしても、一部は吸い込まれるものの、ほとんどのトナーは供給ローラの回転に伴ってトナー収納部等に戻されてしまう。
【００１０】
そこで、特許文献１においては、供給ローラの下側部分で現像剤を供給する技術が提案されている。特許文献１では、現像ローラ（現像剤担持体）３３と供給ローラ（現像剤供給部材）３１の当接部において、供給ローラ３１は下方から上方に回転する。そして、供給ローラ３１の下方にトナー受け部材３０を設け、トナー受け部材３０に受けシート３２の一端を取り付けるとともに、この受けシート３２を供給ローラ３１の下方に適当な線圧で接触させている。
【００１１】
このように、特許文献１には、供給ローラ３１の下側部分に受けシート３２を接触させる方法が開示されている。それによると、この受けシート３２によって、供給ローラ３１に付着した現像剤が重力によって落下するのを防ぎ、現像ローラ３３に供給できる現像剤が減少しないようにして、ベタ画像の濃度低下を防止している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２００３−１７３０８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、特許文献１のように、現像剤供給部材に受けシートのような部材を長期間接触させたまま放置しておくと、現像剤供給部材に変形跡が発生してしまい、現像剤供給部材の回転周期で画像濃度にムラが発生してしまう場合がある。
【００１４】
本発明は、斯かる問題点に鑑みてなされたものであり、画像濃度の低下を抑制しつつ、現像剤供給部材の変形跡に起因する画像濃度のムラを低減する現像装置、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。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記目的を達成するために、本出願に係る第一の発明は、現像剤を担持する現像剤担持体と、表面に発泡層を備え、前記現像剤担持体に接触して回転し、前記現像剤担持体に現像剤を供給する供給ローラであって、前記現像剤担持体との接触領域のうち前記供給ローラの回転方向下流端が上流端よりも上方に位置する供給ローラと、前記供給ローラよりも下方に設けられ、前記現像剤を収納する現像剤収納部と、前記現像剤収納部の前記現像剤を前記接触領域の上方に搬送する搬送部材と、画像形成時において前記発泡層に侵入した第１の位置に位置し、非画像形成時に前記第１の位置よりも前記発泡層に対する侵入量が小さい第２の位置に位置する侵入部材と、を有することを特徴とする現像装置である。
【００１６】
また、上記目的を達成するため、本出願に係る第二の発明は、現像剤を担持する現像剤担持体と、表面に発泡層を備え、前記現像剤担持体に接触して回転し、前記現像剤担持体に現像剤を供給する供給ローラであって、前記現像剤担持体との接触領域のうち前記供給ローラの回転方向下流端が上流端よりも上方に位置する供給ローラと、前記供給ローラよりも下方に設けられ、前記現像剤を収納する現像剤収納部と、前記現像剤収納部の前記現像剤を前記接触領域の上方に搬送する搬送部材と、画像形成時において前記発泡層に侵入した第１の位置に位置し、非画像形成時に前記発泡層から離間した第２の位置に位置する侵入部材と、を有することを特徴とする現像装置である。
【発明の効果】
【００１７】
以上説明したように、本発明によれば、画像濃度の低下を抑制しつつ、現像剤供給部材の変形跡に起因する画像濃度のムラを低減することが可能な現像装置、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ができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】実施例１における画像形成装置の概略構成断面図である。
【図２】実施例１における現像装置及びプロセスカートリッジの概略構成図である。
【図３】実施例１における侵入部材の作用を説明するための、現像装置の断面拡大図である。
【図４】実施例１におけるトナー貯留部の容積Ｖを説明するための、現像装置の断面拡大図である。
【図５】実施例１における発泡層に対する侵入部材の侵入量の定義を説明するための、現像装置の断面拡大図である。
【図６】実施例１における侵入部材の別の配置の例を示した図である。
【図７】実施例１、２における駆動機構の概要と作用を説明する断面拡大図である。
【図８】実施例３、４における駆動機構の概要と作用を説明する断面拡大図である。
【図９】実施例３、４における現像装置及びプロセスカートリッジの概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明に係る現像装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置を図面に則して更に詳しく説明する。
【実施例１】
【００２０】
本発明の第１の実施例について図１〜図４により説明する。
【００２１】
［画像形成装置の全体構成］
先ず、本発明に係る電子写真画像形成装置（画像形成装置）の全体構成について説明する。
図１は、本実施例の画像形成装置１００の概略断面図である。本実施例の画像形成装置１００は、インライン方式、中間転写方式を採用したフルカラーレーザープリンタである。画像形成装置１００は、画像情報に従って、記録材（例えば、記録用紙、プラスチックシート、布など）にフルカラー画像を形成することができる。画像情報は、画像形成装置本体１００Ａに接続された画像読み取り装置、或いは、画像形成装置本体１００Ａに通信可能に接続されたパーンナルコンピュータ等のホスト機器から、画像形成装置本体１００Ａに入力される。
【００２２】
画像形成装置１００は、複数の画像形成部として、それぞれイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色の画像を形成するための第１、第２、第３、第４の画像形成部ＳＹ、ＳＭ、ＳＣ、ＳＫを有する。本実施例では、第１〜第４の画像形成部ＳＹ、ＳＭ、ＳＣ、ＳＫは、鉛直方向と交差する方向に一列に配置されている。
【００２３】
尚、本実施例では、第１〜第４の画像形成部ＳＹ、ＳＭ、ＳＣ、ＳＫの構成及び動作は、形成する画像の色が異なることを除いて実質的に同じである。従って、以下、特に区別を要しない場合は、いずれかの色用に設けられた要素であることを表すために符号に与えた添え字Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋは省略して、総括的に説明する。
【００２４】
即ち、本実施例では、画像形成装置１００は、複数の像担持体として、鉛直方向と交差する方向に並設された４個のドラム型の電子写真感光体、即ち、感光体ドラム１を有する。感光体ドラム１は、図示矢印Ａ方向（時計方向）に図示しない駆動手段（駆動源）により回転駆動される。感光体ドラム１の周囲には、感光体ドラム１の表面を均―に帯電する帯電手段としての帯電ローラ２、画像情報に基づきレーザーを照射して感光体ドラム１上に静電像（静電潜像）を形成する露光手段としてのスキャナユニット（露光装置）３が配置されている。又、感光体ドラム１の周囲には、静電像をトナー像として現像する現像手段としての現像ユニット（現像装置）４、転写後の感光体ドラム１の表面に残ったトナー（転写残トナー）を除去するクリーニング手段としてのクリーニング部材６が配置されている。更に、４個の感光体ドラム１に対向して、感光体ドラム１上のトナー像を記録材１２に転写するための中間転写体としての中間転写ベルト５が配置されている。
【００２５】
尚、本実施例では、現像ユニット４は、現像剤として非磁性一成分現像剤のトナーを用いる。又、本実施例では、現像ユニット４は、現像剤担持体としての現像ローラ（後述）を感光体ドラム１に対して接触させて反転現像を行うものである。即ち、本実施例では、現像ユニット４は、感光体ドラム１の帯電極性と同極性（本実施例では負極性）に帯電したトナーを、感光体ドラム１上の露光により電荷が減衰した部分（画像部、露光部）に付着させることで静電像を現像する。
【００２６】
本実施例では、感光体ドラム１と、感光体ドラム１に作用するプロセス手段としての帯電ローラ２、現像ユニット４及びクリーニング部材６とは、一体化され、即ち、一体的にカートリッジ化されて、プロセスカートリッジ７を形成している。プロセスカートリッジ７は、画像形成装置本体１００Ａに設けられた装着ガイド、位置決め部材などの装着手段を介して、画像形成装置１００に着脱可能となっている。本実施例では、各色用のプロセスカートリッジ７は、全て同一形状を有しており、各色用のプロセスカートリッジ７内には、それぞれイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブランク（Ｋ）の各色のトナーが収納されている。
【００２７】
中間転写体としての無端状のベルトで形成された中間転写ベルト５は、全ての感光体ドラム１に当接し、図示矢印Ｂ方向（反時計方向）に循環移動（回転）する。中間転写ベルト５は、複数の支持部材として、駆動ローラ５１、二次転写対向ローラ５２、従動ローラ５３に掛け渡されている。
【００２８】
中間転写ベルト５の内周面側には、各感光体ドラム１に対向するように、一次転写手段としての、４個の一次転写ローラ８が並設されている。一次転写ローラ８は、中間転写ベルト５を感光体ドラム１に向けて押圧し、中間転写ベルト５と感光体ドラム１とが当接する一次転写部Ｎ１を形成する。そして、一次転写ローラ８に、図示しない一次転写バイアス印加手段としての一次転写バイアス電源（高圧電源）から、トナーの正規の帯電極性とは逆極性のバイアスが印加される。これによって、感光体ドラム１上のトナー像が中間転写ベルト５上に転写（一次転写）される。
【００２９】
又、中間転写ベルト５の外周面側において二次転写対向ローラ５２に対向する位置には、二次転写手段としての二次転写ローラ９が配置されている。二次転写ローラ９は、中間転写ベルト５を介して二次転写対向ローラ５２に圧接し、中間転写ベルト５と二次転写ローラ９とが当接する二次転写部Ｎ２を形成する。そして、二次転写ローラ９に、図示しない二次転写バイアス印加手段としての二次転写バイアス電源（高圧電源）から、トナーの正規の帯電極性とは逆極性のバイアスが印加される。これによって、中間転写ベルト５上のトナー像が記録材１２に転写（二次転写）される。
【００３０】
更に説明すれば、画像形成時には、先ず、感光体ドラム１の表面が帯電ローラ２によって一様に帯電される。次いで、スキャナユニット３から発された画像情報に応じたレーザー光によって、帯電した感光体ドラム１の表面が走査露光され、感光体ドラム１上に画像情報に従った静電像が形成される。次いで、感光体ドラム１上に形成された静電像は、現像ユニット４によってトナー像として現像される。感光体ドラム１上に形成されたトナー像は、一次転写ローラ８の作用によって中間転写ベルト５上に転写（一次転写）される。
【００３１】
例えば、フルカラー画像の形成時には、上述のプロセスが、第１〜第４の画像形成部ＳＹ、ＳＭ、ＳＣ、ＳＫにおいて順次に行われ、中間転写ベルト５上に各色のトナー像が次に重ね合わせて一次転写される。
【００３２】
その後、中間転写ベルト５の移動と同期が取られて記録材１２が二次転写部Ｎ２へと搬送される。中間転写ベルト５上の４色トナー像は、記録材１２を介して中間転写ベルト５に当接している二次転写ローラ９の作用によって、一括して記録材１２上に二次転写される。
【００３３】
トナー像が転写された記録材１２は、定着手段としての定着装置１０に搬送される。定着装置１０において記録材１２に熱及び圧力を加えられることで、記録材１２にトナー像が定着される。
又、一次転写工程後に感光体ドラム１上に残留した一次転写残トナーは、クリーニング部材６によって除去、回収される。又、二次転写工程後に中間転写ベルト５上に残留した二次転写残トナーは、中間転写ベルトクリーニング装置１１によって清掃される。
【００３４】
尚、画像形成装置１００は、所望の一つの画像形成部のみを用いて、又は、幾つか（全てではない）の画像形成部のみを用いて、単色又はマルチカラーの画像を形成することもできるようになっている。
【００３５】
［プロセスカートリッジ］
次に、本実施例の画像形成装置１００に装着されるプロセスカートリッジ７の全体構成について説明する。
【００３６】
図２は、感光体ドラム１の長手方向（回転軸線方向）に沿って見た本実施例のプロセスカートリッジ７の概略断面（主断面）図である。図２（ａ）〜（ｃ）は、後述する侵入部材の位置が互いに違う以外は、同じ構成である。
【００３７】
尚、本実施例では、収納している現像剤の種類（色）を除いて、各色用のプロセスカートリッジ７の構成及び動作は実質的に同一である。
【００３８】
プロセスカートリッジ７は、感光体ドラム１等を備えた感光体ユニット１３と、現像ローラ１７等を備えた現像ユニット４とを一体化して構成される。
【００３９】
感光体ユニット１３は、感光体ユニット１３内の各種要素を支持する枠体としてのクリーニング枠体１４を有する。クリーニング枠体１４には、感光体ドラム１が図示しない軸受を介して回転可能に取り付けられている。感光体ドラム１は、図示しない駆動手段（駆動源）としての駆動モータの駆動力が感光体ユニット１３に伝達されることで、画像形成動作に応じて図示矢印Ａ方向（時計方向）に回転駆動される。本実施例にて、画像形成プロセスの中心となる感光体ドラム１は、アルミニウム製シリンダの外周面に機能性膜である下引き層、キャリア発生層、キャリア移送層を順にコーティングした有機感光体ドラム１を用いている。
【００４０】
又、感光体ユニット１３には、感光体ドラム１の周面上に接触するように、クリーニング部材６、帯電ローラ２が配置されている。クリーニング部材６によって感光体ドラム１の表面から除去された転写残トナーは、クリーニング枠体１４内に落下、収納される。
【００４１】
帯電手段である帯電ローラ２は、導電性ゴムのローラ部を感光体ドラム１に加圧接触することで従動回転する。
【００４２】
ここで、帯電ローラ２の芯金には、帯電工程として、感光ドラム１に対して所定の直流電圧が印加されており、これにより感光ドラム１の表面には、一様な暗部電位（Ｖｄ）が形成される。前述のスキャナユニット３からのレーザー光によって画像データに対応して発光されるレーザー光のスポットパターンは、感光ドラム１を露光し、露光された部位は、キャリア発生層からのキャリアにより表面の電荷が消失し、電位が低下する。この結果、露光部位は所定の明部電位（Ｖｌ）、未露光部位は所定の暗部電位（Ｖｄ）の静電潜像が、感光ドラム１上に形成される。
【００４３】
一方、現像ユニット４は、現像剤（トナー）８０を担持するための現像剤担持体としての現像ローラ１７と、現像ローラ１７にトナーを供給する現像剤供給部材としての供給ローラ２０と、を有している。更に、現像ユニット４はトナー８０を収納するトナー収納室１８を備え、トナー収納室１８において供給ローラ２０よりも重力方向下方にトナー収納部１８ａが形成されている。本実施例において現像ユニットの長手幅は２３０ｍｍである。
【００４４】
また、供給ローラ２０は、現像ローラ１７とニップ部Ｎを持って接触して回転している。供給ローラ２０は、ニップ部Ｎにおいて、重力方向下から上に向かって回転している（ニップ部Ｎのうち、供給ローラ２０の回転方向下流端が上流端よりも上方に位置している）。更に、本実施例の現像ユニット４では、本発明の特徴部を構成する侵入部材５０がニップ部Ｎの外で且つ供給ローラ２０の回転方向下流側近傍にて、供給ローラ２０に侵入して配置されている。
【００４５】
トナー収納室１８内には、攪拌搬送部材２２が設けられている。攪拌搬送部材２２は、トナー収納部１８ａに収納されたトナーを攪拌すると共に、供給ローラ２０と現像ローラ１７との接触領域の上方に（図中矢印Ｇ方向に）トナーを搬送するためのものでもある。本実施例において撹拌搬送部材は３０ｒｐｍで駆動回転している。図２（ａ）において、攪拌搬送部材は、時計回りに回転している。
【００４６】
現像ブレード２１が現像ローラ１７にカウンターで当接しており、供給ローラ２０によって供給されたトナーのコート量規制及び電荷付与を行っている。現像ブレード２１は薄い板状部材からなり、薄板のバネ弾性を利用して当接圧力を形成し、その表面がトナー及び現像ローラ１７に接触当接される。トナーは、現像ブレード２１と現像ローラ１７との摺擦により摩擦帯電されて電荷を付与されると同時に層厚規制される。また、本実施例においては、現像ブレード２１に不図示のブレードバイアス電源から所定電圧を印加し、トナーコートの安定化を図っている。
【００４７】
現像ローラ１７と感光体ドラム１とは、対向部（接触部）において互いの表面が同方向（本実施例では下から上に向かう方向）に移動するようにそれぞれ回転する。
【００４８】
尚、本実施例では、現像ローラ１７は、感光体ドラム１に接触して配置されているが、現像ローラ１７は、感光体ドラム１に対して所定間隔を開けて近接配置される構成であってもよい。
【００４９】
本実施例においては、現像ローラ１７に印加された所定のＤＣバイアスに対して、摩擦帯電によりマイナスに帯電したトナーが、感光体ドラム１に接触する現像部において、その電位差から、明部電位部にのみ転移して静電潜像を顕像化する。
【００５０】
供給ローラ２０は、対向部において現像ローラ１７の周面上に所定の接触領域（ニップ部）Ｎを形成して配設されており、図示矢印Ｅ方向（反時計方向）に回転する。供給ローラ２０は、導電性芯金の外周に発泡層を形成した弾性スポンジローラである。供給ローラ２０と現像ローラ１７は所定の侵入量、即ち、図３に示すように、供給ローラ２０が現像ローラ１７により凹状とされるその凹み量△Ｅを持って接触している。接触領域Ｎにおいて互いに逆方向に移動するよう回転しており、この動作により、供給ローラ２０による現像ローラ１７へのトナー供給及び現像残として残った現像ローラ１７上のトナーの剥ぎ取りを行っている。本実施例では、供給ローラが９０ｒｐｍで、現像ローラが１００ｒｐｍで駆動回転している。
【００５１】
尚、本実施例においては、現像ローラ１７、供給ローラ２０は、共に外径２０ｍｍであり、供給ローラ２０の現像ローラ１７への侵入量、即ち、供給ローラ２０が現像ローラ１７により凹状とされるその凹み量△Ｅを１．５ｍｍに設定した。また、供給ローラ２０と現像ローラ１７は中心高さが同じになるように配置した。
【００５２】
以下、本実施例において用いられる供給ローラの詳細について説明する。
本実施例における供給ローラ２０は、導電性支持体と、導電性支持体に支持される発泡層と、を備える。具体的には、導電性支持体たる外径φ５（ｍｍ）の芯金電極２０ａと、その周囲に気泡同士がつながっている連続気泡体（連泡）から構成される発泡層としての発泡ウレタン層２０ｂが設けられており、図中Ｅの方向に回転する。また、本実施例で用いた供給ローラの長手幅は２２０ｍｍである。
【００５３】
表層のウレタンを連続気泡体とすることで、供給ローラ２０内部にトナーが多量に進入可能となる。また、本実施例における供給ローラ２の抵抗は１×１０９（Ω）である。
【００５４】
ここで、供給ローラ２０の抵抗の測定方法を説明する。供給ローラ２０を、直径３０ｍｍのアルミスリーブに対し、後述する侵入量が１．５ｍｍとなるように、当接させる。このアルミスリーブを回転させることにより、供給ローラ２を３０ｒｐｍでアルミスリーブに対して従動回転させる。
【００５５】
次に、現像ローラ１７に、−５０Ｖの直流電圧を印加する。その際、アース側に１０ｋΩの抵抗を設け、その両端の電圧を測定することで電流を算出し、供給ローラ２０の抵抗を算出する。本実施例では、供給ローラ２０の表面セル径を５０μｍ〜１０００μｍ、空隙率０．６とした。
【００５６】
ここで、セル径とは、任意断面の発泡セルの平均径をいい、まず任意断面の拡大画像から最大である発泡セルの面積を測定し、この面積から真円相当径を換算し最大セル径を得る。そしてこの最大セル径の１／２以下である発泡セルをノイズとして削除した後、残りの個々のセル面積から同様に換算した個々のセル径の平均値のことを指す。また、空隙率とは、任意断面における発泡セルの割合をいい、まず任意断面の拡大画像からそれぞれの発泡セルの面積を測定し、発泡セルの総面積を求める。そして、この発泡セルの総面積が任意断面に占める割合を求め、その値を空隙率とした。
【００５７】
次に、本発明の特徴である侵入部材について図３、図４を参照して説明する。
図３は、供給ローラ２０のトナー吸い込み部近傍の拡大概略断面図であり、攪拌搬送部材２２より供給ローラ２０に搬送されたトナーの動きを示している。攪拌搬送部材２２によるトナーの搬送は、供給ローラ２０のトナー吸い込み部Ｍに向けて行われるのが最も効率がよい。この際、供給ローラが吸い込むトナー量は、供給ローラ２０の現像ローラ１７への侵入量により大きな影響を受ける。
【００５８】
ここで、供給ローラ２０の現像ローラへの侵入量は主に現像残として残った現像ローラ上のトナー剥ぎ取り性により決定される。よって、供給ローラ２０の現像ローラへの侵入量が大きい場合には、供給ローラが現像ローラへ供給するトナー量は実際にコートに必要な量よりも多くなる。このとき、コートに用いられないトナーはそのまま現像剤収納部へと戻ってしまう。このような構成において、安定的にコートを行うためには、供給ローラ２０の現像ローラへの侵入量に合わせて、現像剤収納部から撹拌搬送部材によりトナーを多量に汲み上げ搬送する必要がある。
【００５９】
［侵入部材］
そこで、本実施例は、発泡層に侵入する侵入部材５０を供給ローラ２０の長手方向に沿って設けている。侵入部材を設けることにより、侵入部材と供給ローラ、現像ローラ、現像ユニットによってトナーを貯留可能なトナー貯留部が形成される。トナー貯留部は、図４に示すように、侵入部材の上端位置で決まる容積Ｖを有し、トナーを貯留可能である。
【００６０】
本実施例で用いられる侵入部材５０の作用について述べる。
攪拌搬送部材２２によって図中矢印Ｇの軌道をもってトナー吸い込み部近傍に搬送されたトナーは、一部、吸い込み部Ｍに取り込まれ、多くは図中矢印Ｆ１方向に搬送される。侵入部材５０の作用は２つある。１つはトナー吸い込み部Ｍ付近で供給ローラ２０に取り込まれずに図中矢印Ｆ１方向に流されたトナーを跳ね返して、再度トナー吸い込み部Ｍ付近にトナーを持っていくトナー循環Ｆ（Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３を合わせた循環）を作り出すことである。もう１つは供給ローラ内の余分なトナーを吐き出させてトナー貯留部に供給することである。この時、供給ローラから吐き出されたトナーは一定の電荷量を保持しており、供給ローラと現像ローラ、侵入部材、現像ユニットにより囲まれたトナー貯留部で循環する。このように、発泡層がニップ部に突入する前に、発泡層からトナーを吐き出させてトナー貯留部に供給することができるので、ニップ部からトナー収納部に落下するトナーを減らすことができる。従って、攪拌搬送部材によってニップ部上方へ供給したトナーを、トナー収納部に極力戻さずに、効率的に現像に供することができる。この作用により、現像ローラに対して必要な分だけ攪拌搬送部材によってトナー供給部材にトナーを供給することができるため、撹拌搬送部材によるトナー汲み上げ量を最小限にすることができる（攪拌半搬送部材に求められる搬送力を小さくすることができる）。
【００６１】
また、侵入部材５０は、トナー貯留部の容積Ｖが以下の関係を満足するように配置するのが望ましい。
Ｖ＞π＊（ΔＥ−δ）（２Ｒ−δ−ΔＥ）＊Ｗ＊Ｓ＊Ｔｒｓ／Ｔｓ
Ｖ：トナー貯留部の容積
ΔＥ：発泡層に対する現像ローラの侵入量
δ：発泡層に対する侵入部材の侵入量
Ｒ：供給ローラの半径
Ｗ：供給ローラの長手方向における発泡層の長さ
Ｓ：供給ローラの空隙率
Ｔｒｓ：供給ローラの単位時間当たりの回転数
Ｔｓ：撹拌搬送部材の単位時間当たりの回転数
ここで、発泡層に対する侵入部材の侵入量δは、図５に示すように供給ローラ２０の中心Ｏから侵入部材までの最短距離をＯＡとすると、δ＝Ｒ−ＯＡで定義される。
【００６２】
また、発泡層に対する現像ローラ１７の侵入量ΔＥは、現像ローラ１７の半径をＰ、現像ローラ１７の中心と供給ローラ２０の中心との距離をＭとすると、ΔＥ＝Ｐ＋Ｒ−Ｍで定義される。
【００６３】
次に上記の式について詳細な説明を行う。
侵入部材がない状態でトナー供給部材が１周回転した場合に、消費されるトナー量とトナー収納部に落下するトナー量の合計Ｃは、
Ｃ＝ ｛πＲ２−π（Ｒ−ΔＥ）２｝＊Ｗ＊Ｓ
に近似できる（発泡層に含まれるトナーのうち、ニップ部で圧縮された体積の発泡層に含まれるトナーがニップ部下方に吐き出されるため）。
【００６４】
また、侵入部材がある状態でトナー供給部材が１周回転した場合に、侵入部材によってトナー貯留部に吐き出されるトナー量Ｄは、
Ｄ＝｛πＲ２−π（Ｒ−δ）２｝＊Ｗ＊Ｓ
に近似できる（発泡層に含まれるトナーのうち、侵入部材によって圧縮された体積の発泡層に含まれるトナーがトナー貯留部Ｖに吐き出されるため）。
【００６５】
よって、侵入部材がある場合に供給ローラが１周回転した際に消費されるトナー量とトナー収納部に落下するトナー量の合計Ｅは、
Ｅ＝Ｃ−Ｄ
＝｛πＲ２−（Ｒ−ΔＥ）２｝＊Ｗ＊Ｓ−｛πＲ２−π（Ｒ−δ）２｝＊Ｗ＊Ｓ
＝π（ΔＥ−δ）（２Ｒ−δ−ΔＥ）＊Ｗ＊Ｓ
となる。供給ローラ２０は撹拌部材が１周する間にＴｒｓ／Ｔｓ周するので、撹拌部材が１周する間に供給ローラが消費するトナー量とトナー収納部に落下するトナー量の合計は、
π（ΔＥ−δ）（２Ｒ−δ−ΔＥ）＊Ｗ＊Ｓ＊Ｔｒｓ／Ｔｓ
となる。この量がトナー貯留部Ｖに貯留されるトナー量よりも少なければ、撹拌搬送部材一周回転することにより汲み上げたトナー貯留部のトナーを、次に撹拌搬送部材がトナーを汲み上げてくるまでの間、確実に供給ローラにより現像ローラに供給することが出来る。
【００６６】
本実施例においては侵入部材として、高さ２．５ｍｍ、厚さ２ｍｍ、供給ローラ２０の長手方向の長さが２３０ｍｍのものを用い、供給ローラ２０の頂点に対して１ｍｍ侵入するように配置した。
【００６７】
ここで、侵入部材は供給ローラに対して１ｍｍ侵入しているので、侵入部材の上端は供給ローラ上面より１．５ｍｍ高い位置にある。また、現像ユニットの壁面が現像ローラ１７の頂点から垂直方向に向かって伸びている。このときトナー貯留部に蓄えられるトナーの容積は、１３．７ｃｍ３となる。さらに、本実施例においては、Ｔｒｓ＝９０ｒｐｍ、Ｔｓ＝３０ｒｐｍ、ΔＥ＝１．５ｍｍ、δ＝１．０ｍｍ、Ｒ＝１０ｍｍ、Ｓ＝０．６、Ｗ＝２３０ｍｍであるので、撹拌搬送部材が一周する間において、供給ローラが搬送し消費するトナー量とトナー収納部に落下するトナー量の合計は１１．４ｃｍ３となる。よって、トナー貯留部に蓄えられるトナー量が、撹拌搬送部材一周する間に消費する量とトナー収納部に落下するトナー量の合計より多いので、供給ローラ２０は現像ローラへ確実にトナーを供給することが出来る。
【００６８】
なお、上述した侵入部材についての条件に代えて、高さ１．５ｍｍの侵入部材を用いた場合（その他の条件は変更せず）や、侵入部材のトナー供給部材への侵入量を０．５ｍｍに変更した場合（その他の条件は変更せず）も実験を行ったが、上記の式を満たす本実施例の構成が最もベタ画像の濃度追従性が高かった。
【００６９】
以上述べたように、本発明においては、侵入部材５０を適当な位置に配設することにより供給ローラ２０へのトナー供給を効率よく行うことができる。そのため、ベタ濃度の安定性を改善し、高品位な画像を供給することが可能な現像装置、プロセスカートリッジ、画像形成装置を提供することができる。
【００７０】
なお、本実施例では、侵入部材を供給ローラ２０の頂点に侵入させたが、本発明はこれに限定されず、図６（ａ）に示すように供給ローラ２０の頂点より供給ローラ２０の回転方向上流側かつニップ部の下流端よりも下流側において侵入するように配置しても良い。また、図６（ｂ）のように侵入部材が供給ローラ２０の頂点より供給ローラ２０の回転方向下流側かつニップ部の上流端よりも上流側で侵入するように配置してもよい。ただし、図６（ｂ）のような配置の場合には、侵入部材の上端は供給ローラ２０の頂点より上方に位置することが望ましい。この構成により、供給ローラ２０のトナー吸い込み部をトナーで満たすことができる。
【００７１】
［駆動機構の概要］
次に、本発明の特徴である侵入部材の駆動機構５１について図７を参照して説明する。
本実施例にて、図７は、図６（ａ）に示したような供給ローラ２０の中心を通る水平線より鉛直方向上方の侵入部材５０の配置における、駆動機構５１の断面拡大図であり、駆動機構による侵入部材の動きを示している。
【００７２】
本実施例において、侵入部材５０は、駆動機構５１により、図中矢印Ｌのように上下動する。駆動機構５１は、画像形成装置に配置されている当接離間モータ（不図示）が回転することにより、当接離間モータ（不図示）に直結されているシャフト５１ａが図中矢印Ｊの方向に回転する。シャフト５１ａの駆動は、ギア５１ｂとギア５１ｃにより、画像形成装置本体枠体（不図示）に回転可能に支持された軸５１ｄに伝わる。軸５１ｄには、カム５１ｅが配置され、侵入部材５０と接している。カム５１ｅが回転すると、トナー収容室１８の枠体に配置されているガイド５１ｆに沿って、侵入部材５０は、図中下方に移動して供給ローラ２０に侵入する。カム５１ｅがさらに回転すると、侵入部材５０は、当接離間バネ２４に押されて、図中上方に移動して供給ローラ２０から離間する。
【００７３】
本実施例にあるように、フルカラープリンターの場合、シャフト５１ａにギア５１ｂＹ、ギア５１ｂＭ、ギア５１ｂＣ、ギア５１ｂＫを配置することで、各プロセスカートリッジ７を制御することが出来る。
【００７４】
尚、本実施例中の図６（ｂ）に示したような供給ローラ２０の中心を通る水平線より鉛直方向下方の侵入部材５０の配置の場合、図７にある駆動機構５１において、侵入部材５０が図中上方に移動した場合は、供給ローラ２０に侵入する。逆に、図中下方に移動した場合は、供給ローラ２０から離れるように動作させた。侵入する期間は、図６（ａ）の構成の時と同様、供給ローラ２０が駆動している時とした。本実施例では、侵入部材５０が供給ローラ２０から離れる際に、供給ローラ２０の半径方向に移動することで、侵入部材５０を移動させるために必要な当接離間モータのトルクを最小化することができる。
【００７５】
［駆動機構の動作］
本実施例における駆動機構５１の動作について、図２（ａ）、図２（ｂ）を用いて詳細に述べる。
本実施例において、供給ローラ２０が回転している時（画像形成時）、図２（ａ）に示す通り、侵入部材５０が供給ローラ２０に対し侵入量１ｍｍとなる第１の位置に位置するように、駆動機構５１は侵入部材５０の位置を制御する。一方、供給ローラ２０が回転を停止している時（非画像形成時）、図２（ｂ）に示す通り、侵入部材５０が供給ローラ２０に対する侵入量が０ｍｍとなる（第１の位置よりも侵入量が小さくなる）第２の位置に位置するように、駆動機構５１は侵入部材５０の位置を制御する。
【実施例２】
【００７６】
［画像形成装置の全体構成］、［プロセスカートリッジ］、［侵入部材］、［駆動機構の概要］は、実施例１と同様である。
【００７７】
［駆動機構の動作］
本実施例における駆動機構５１の動作について、図２（ａ）、図２（ｃ）を用いて詳細に述べる。
本実施例において、供給ローラ２０が回転している時、図２（ａ）に示す通り、侵入部材５０が供給ローラ２０に対し侵入量１ｍｍとなる第１の位置に位置するように、駆動機構５１は侵入部材５０の位置を制御する。一方、供給ローラ２０が回転を停止している時、図２（ｃ）に示す通り、侵入部材５０が供給ローラ２０からの離間量が１ｍｍとなる（第１の位置よりも侵入量が小さくなる）第２の位置に位置するように、駆動機構５１は侵入部材５０の位置を制御する。
【実施例３】
【００７８】
［画像形成装置の全体構成］、［プロセスカートリッジ］、［侵入部材］は、実施例１に準ずる。
【００７９】
［駆動機構の概要］
次に、本発明の特徴である侵入部材の駆動機構６１について図８を参照して説明する。
本実施例にて、図８は、図６（ａ）に示したような供給ローラ２０の中心を通る水平線より鉛直方向上方の侵入部材６０の配置における、駆動機構６１の断面拡大図であり、駆動機構による侵入部材の動きを示している。
【００８０】
本実施例において、侵入部材６０は、駆動機構６１により、図中矢印Ｒのように回転する。駆動機構６１は、画像形成装置に配置されている当接離間モータ（不図示）が回転することにより、当接離間モータ（不図示）に直結されているシャフト６１ｈが図中矢印Ｑの方向に回転する。シャフト６１ｈの駆動は、ギア６１ｉとギア６１ｊにより、トナー収容室１８に回転可能に支持された軸６１ｋに伝わる。軸６１ｋは、侵入部材６０と一体となっている。したがって、ギア６１ｉが反時計方向に回転すると、侵入部材６０は、紙面に対し奥側方向に回転し、供給ローラ２０から当接又は離間する。逆に、ギア６１ｉが時計方向に回転すると、侵入部材６０は、紙面に対し手前方向に回転し、供給ローラ２０に侵入する。本実施例にあるように、フルカラープリンターの場合、シャフト６１ｈにギア６１ｉＹ、ギア６１ｉＭ、ギア６１ｉＣ、ギア６１ｉＫを配置することで、各プロセスカートリッジ７を制御することが出来る。
【００８１】
尚、本実施例中の図６（ｂ）に示したような供給ローラ２０の中心を通る水平線より鉛直方向下方の侵入部材６０の配置の場合、図８にある駆動機構６１において、侵入部材６０が紙面奥側に回転した場合は、供給ローラ２０に侵入する方向に移動する。逆に、紙面手前側に移動した場合は、供給ローラ２０から離れる方向に移動するように動作させた。侵入する期間は、図６（ａ）の構成の時と同様、供給ローラ２０が駆動している時とした。本実施例の侵入部材６０は、供給ローラから離れる際に、前記供給ローラ２０の回転方向において上流側に回転する（移動する）ことで、侵入部材６０における供給ローラ２０の回転方向上流側の面に付着した現像剤を発泡層により擦り落とすことができる。
【００８２】
［駆動機構の動作］
本実施例における駆動機構６１の動作について、図９（ａ）、図９（ｂ）を用いて詳細に述べる。
本実施例において、供給ローラ２０が回転している時、図９（ａ）に示す通り、侵入部材６０が供給ローラ２０に対し侵入量１ｍｍとなる第１の位置に位置するように、駆動装置６１は侵入部材６０の位置を制御する。一方、供給ローラ２０が回転を停止している時、図９（ｂ）に示す通り、侵入部材６０が供給ローラ２０に対する侵入量が０ｍｍとなる第２の位置に位置するように、駆動機構６１は侵入部材の位置を制御する。
【実施例４】
【００８３】
［画像形成装置の全体構成］、［プロセスカートリッジ］、［侵入部材］、［駆動機構の概要］は、実施例３に準ずる。
【００８４】
［駆動機構の動作］
本実施例における駆動機構６１の動作について、図９（ａ）、図９（ｃ）を用いて詳細に述べる。
本実施例において、供給ローラ２０が回転している時、図９（ａ）に示す通り、侵入部材６０が供給ローラ２０に対し侵入量１ｍｍとなる第１の位置に位置するように、駆動機構６１は侵入部材６０の位置を制御する。一方、供給ローラ２０が回転を停止している時、図９（ｃ）に示す通り、侵入部材６０が供給ローラ２０からの離間量が１ｍｍとなる第２の位置に位置するように、駆動機構６１は侵入部材６０の位置を制御する。
【００８５】
（参考例）
［画像形成装置の全体構成］、［プロセスカートリッジ］、［侵入部材］の構成は実施例１に準ずる。
【００８６】
［駆動機構の動作］
本比較例の概略断面図を図２（ａ）に示す。図２（ａ）にあるように、従来例の通り、侵入部材６０は、画像形成時以外でも常に供給ローラ２０に適当な線圧で接触させた状態で配設されている。供給ローラ２０に対する侵入部材６０の侵入量は、本実施例中における画像形成時と同じ１．０ｍｍとした。それ以外の構成は、実施例１と同様である。
【００８７】
＜実験＞
侵入部材６０による供給ローラ２０の変形跡の影響を比較するために、長期放置実験を行った。
表１に示した放置条件下にて、参考例及び実施例１〜４の構成としたプロセスカートリッジ７を放置し、２３℃／５０％Ｒｈ環境にて１日放置して馴染ませ、ハーフトーン画像を出力して評価した。尚、長期放置は、株式会社カナエ製のプラチナスＰＲ−３ＫＰ恒温恒湿器にて行った。
【００８８】
出力画像に対する評価基準は、以下の通りである。
Ａ：供給ローラの変形跡に起因する画像濃度ムラ無し
Ｂ：供給ローラの変形跡に起因する画像濃度ムラ有り
【００８９】
【表１】
【００９０】
＜実験結果＞
以下、評価結果を表２に示す。
【００９１】
【表２】
【００９２】
参考例の構成は、供給ローラの変形跡に起因する画像濃度ムラが発生した。
放置期間中、供給ローラ２０に対し、侵入部材６０が画像印字時における適切な線圧で供給ローラ２０に侵入していたため、供給ローラ２０の発泡層が変形したまま長期放置された結果、供給ローラ２０に変形跡が残ってしまい、画像濃度ムラが発生した。
【００９３】
これに対し、実施例１〜４で示した構成は、放置期間中、供給ローラ２０に対し、侵入部材６０が供給ローラ２０に侵入していないため、供給ローラ２０が変形しないまま長期放置された。結果、供給ローラ２０に変形跡は発生せず、画像濃度ムラは発生しなかった。
【００９４】
以上より、実施例１〜４で示した構成とすることで、画像濃度の低下を抑制しつつ、供給ローラ２０の変形跡に起因する画像濃度ムラの発生を抑制することが出来る。
【００９５】
なお、侵入部材は、非画像形成時において、画像形成時よりも侵入量を小さくすれば供給ローラ２０の変形跡に起因する画像濃度ムラの発生を抑制することができる。例えば、画像形成時における侵入量を１ｍｍに設定し、非画像形成時における侵入量を０．５ｍｍに設定してもよい。
【００９６】
また、前述した実施例ではカラー画像形成が可能な画像形成装置を例示しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、モノクロ画像形成が可能な画像形成装置であっても良く、前記画像形成装置における現像装置に本発明を通用することにより同様の効果を得ることができる。
【００９７】
また、前述した実施例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く、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や、記録剤担持体を使用し、前記記録剤担持体に担持された記録材に各色のトナー像を順次重ね合わせて転写する画像形成装置であっても良く、前記画像形成装置における現像装置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】
【００９８】
１ 感光体ドラム
２ 帯電ローラ
３ スキャナユニット
４ 現像ユニット
５ 中間転写ベルト
６ クリーニング部材
７ プロセスカートリッジ
１３ 感光体ユニット
１４ クリーニング枠体
１５ 現像室
１７ 現像ローラ
１８ トナー収納室
１８ａ トナー収納部
２０ 供給ローラ
２１ 現像ブレード
２２ 撹拌搬送部材
２３ 当接離間バー受け部材
２４ 当接離間バネ
５０ 侵入部材
５１ 駆動機構
６０ 侵入部材
６１ 駆動機構
８０ トナー
１００ 画像形成装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
現像剤を担持する現像剤担持体と、
表面に発泡層を備え、前記現像剤担持体に接触して回転し、前記現像剤担持体に現像剤を供給する供給ローラであって、前記現像剤担持体との接触領域のうち前記供給ローラの回転方向下流端が上流端よりも上方に位置する供給ローラと、
前記供給ローラよりも下方に設けられ、前記現像剤を収納する現像剤収納部と、
前記現像剤収納部の前記現像剤を前記接触領域の上方に搬送する搬送部材と、
画像形成時において前記発泡層に侵入した第１の位置に位置し、非画像形成時に前記第１の位置よりも前記発泡層に対する侵入量が小さい第２の位置に位置する侵入部材と、
を有することを特徴とする現像装置。
【請求項２】
現像剤を担持する現像剤担持体と、
表面に発泡層を備え、前記現像剤担持体に接触して回転し、前記現像剤担持体に現像剤を供給する供給ローラであって、前記現像剤担持体との接触領域のうち前記供給ローラの回転方向下流端が上流端よりも上方に位置する供給ローラと、
前記供給ローラよりも下方に設けられ、前記現像剤を収納する現像剤収納部と、
前記現像剤収納部の前記現像剤を前記接触領域の上方に搬送する搬送部材と、
画像形成時において前記発泡層に侵入した第１の位置に位置し、非画像形成時に前記発泡層から離間した第２の位置に位置する侵入部材と、
を有することを特徴とする現像装置。
【請求項３】
前記侵入部材は、前記第１の位置から前記第２の位置へ移動する際に、前記供給ローラの半径方向に移動することを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記侵入部材は、前記第１の位置から前記第２の位置へ移動する際に、前記供給ローラの回転方向において上流側に向かって移動す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５】
前記侵入部材は回転可能に設けられており、前記第１の位置から前記第２の位置へ回転により移動する請求項１、２、４のいずれか１項に記載の現像装置。
【請求項６】
画像形成装置本体に着脱可能なプロセスカートリッジであって、静電潜像を担持する像担持体と、請求項１〜５のいずれか１項に記載の現像装置と備えることを特徴とするプロセスカートリッジ。
【請求項７】
記録材に画像を形成する画像形成装置であって、前記記録材を搬送する搬送手段と、請求項６に記載のプロセスカートリッジと、を備えることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１】
現像剤を担持する現像剤担持体と、
表面に発泡層を備え、前記現像剤担持体に接触して回転し、前記現像剤担持体に現像剤を供給する供給ローラであって、前記現像剤担持体との接触領域のうち前記供給ローラの回転方向下流端が上流端よりも上方に位置する供給ローラと、
前記供給ローラよりも下方に設けられ、前記現像剤を収納する現像剤収納部と、
前記現像剤収納部の前記現像剤を前記接触領域の上方に搬送する搬送部材と、
画像形成時において前記発泡層に侵入した第１の位置に位置し、非画像形成時に前記第１の位置よりも前記発泡層に対する侵入量が小さい第２の位置に位置する侵入部材と、
を有することを特徴とする現像装置。
【請求項２】
現像剤を担持する現像剤担持体と、
表面に発泡層を備え、前記現像剤担持体に接触して回転し、前記現像剤担持体に現像剤を供給する供給ローラであって、前記現像剤担持体との接触領域のうち前記供給ローラの回転方向下流端が上流端よりも上方に位置する供給ローラと、
前記供給ローラよりも下方に設けられ、前記現像剤を収納する現像剤収納部と、
前記現像剤収納部の前記現像剤を前記接触領域の上方に搬送する搬送部材と、
画像形成時において前記発泡層に侵入した第１の位置に位置し、非画像形成時に前記発泡層から離間した第２の位置に位置する侵入部材と、
を有することを特徴とする現像装置。
【請求項３】
前記侵入部材は、前記第１の位置から前記第２の位置へ移動する際に、前記供給ローラの半径方向に移動することを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記侵入部材は、前記第１の位置から前記第２の位置へ移動する際に、前記供給ローラの回転方向において上流側に向かって移動す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５】
前記侵入部材は回転可能に設けられており、前記第１の位置から前記第２の位置へ回転により移動する請求項１、２、４のいずれか１項に記載の現像装置。
【請求項６】
画像形成装置本体に着脱可能なプロセスカートリッジであって、静電潜像を担持する像担持体と、請求項１〜５のいずれか１項に記載の現像装置と備えることを特徴とするプロセスカートリッジ。
【請求項７】
記録材に画像を形成する画像形成装置であって、前記記録材を搬送する搬送手段と、請求項６に記載のプロセスカートリッジと、を備えることを特徴とする画像形成装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１３−１０４９７２（Ｐ２０１３−１０４９７２Ａ）
【公開日】平成２５年５月３０日（２０１３．５．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２４７８１６（Ｐ２０１１−２４７８１６）
【出願日】平成２３年１１月１１日（２０１１．１１．１１）
【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２５年５月３０日（２０１３．５．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月１１日（２０１１．１１．１１）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
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