現像装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置
【課題】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及び画像形成装置を提供する。
【解決手段】現像装置４において、現像剤供給部材２０は、現像剤担持体１７とニップ部Ｎを持って接触して回転し、ニップ部外の回転方向下流側近傍で、現像剤供給部材２０に近接若しくは接触して現像剤返し部材５０を有する。
【解決手段】現像装置４において、現像剤供給部材２０は、現像剤担持体１７とニップ部Ｎを持って接触して回転し、ニップ部外の回転方向下流側近傍で、現像剤供給部材２０に近接若しくは接触して現像剤返し部材５０を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真方式を用いて記録材上に画像を形成する電子写真画像形成装置に関し、特に電子写真画像形成装置に適用される現像装置及びプロセスカートリッジに関するものである。
【０００２】
ここで、電子写真画像形成装置（以下、単に「画像形成装置」ともいう。）とは、電子写真画像形成方式を用いて記録材（記録媒体）に画像を形成するものである。画像形成装置の例としては、複写機、プリンタ（レーザービームプリンタ、ＬＥＤプリンタ等）、ファクシミリ装置、ワードプロセッサ、及び、これらの複合機（マルチファンクションプリンタ）などが含まれる。
【０００３】
又、現像装置とは、電子写真感光体などの像担持体上の静電像を、現像剤を用いて可視像化するための装置である。
【０００４】
又、プロセスカートリッジとは、電子写真感光体と、電子写真感光体に作用するプロセス手段としての帯電手段、現像手段又はクリーニング手段とを一体的にカートリッジ化し、画像形成装置本体に対して着脱可能としたものである。或いは、プロセスカートリッジとは、電子写真感光体と、電子写真感光体に作用するプロセス手段としての帯電手段、現像手段及びクリーニング手段のうち少なくとも１つとを一体的にカートリッジ化し、画像形成装置本体に対して着脱可能としたものである。或いは、プロセスカートリッジとは、電子写真感光体と、少なくとも現像手段とを一体的にカートリッジ化し、画像形成装置本体に対して着脱可能としたものである。
【背景技術】
【０００５】
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。
【０００６】
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。
【０００７】
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。
【０００８】
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）。
【０００９】
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。
【００１０】
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現像剤供給部材へ現像剤を供給する必要が生じることがある。
【００１１】
現像剤の現像剤供給部材への供給においては、現像剤供給部材の回転方向下流側で現像剤担持体と現像剤供給部材とのニップ部直後の場所に、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現像剤供給部材において、ニップ部直後はニップ部内から出てくる弾性部が圧力から開放され、それに伴いセルが開く作用がある。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、現像剤を現像剤供給部材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。
【００１２】
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現像剤供給部材の回転に伴ってトナー収容室等に戻されてしまう。
【００１３】
そこで、特許文献１においては、現像剤供給部材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、本願添付の図９に示すように、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、現像剤供給部材３１は下方から上方に回転する。そして、現像剤供給部材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を現像剤供給部材３１の下方に適当な線圧で接触させている。
【００１４】
このように、特許文献１には、現像供給部材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、現像剤供給部材３１に付着した現像剤が重力によって落下するのを防ぎ、現像剤担持体３３に供給できる現像剤が減少しないようにして、ベタ濃度の低下を防止している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１５】
【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】
【００１６】
しかしながら、上述したような現像剤の供給方法では、低印字耐久を行った場合、現像される現像剤量が少ないため、現像剤供給部材３１と受けシート３２の間に、循環しない現像剤が多量に存在してしまう場合がある。
【００１７】
つまり、現像剤供給部材３１の下方にトナーが溜まるものの、低印字耐久では溜まった現像剤の消費が進まない。そのため、現像剤供給部材３１の回転に伴ってその下方に現像剤が次々と供給され、現像剤が凝集してパッキングしてしまい、現像剤供給部材３１へのトナー供給ムラによる濃度ムラ等の画像品質の悪化を引き起こしてしまう場合がある。
【００１８】
本発明は、斯かる問題点に鑑みてなされたものであり、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】
【００１９】
上記目的は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にて達成される。要約すれば、本発明は、一態様によれば、
現像剤を担持するための現像剤担持体と、
前記現像剤担持体に現像剤を供給する現像剤供給部材と、
前記現像剤供給部材よりも下方に配置され、前記現像剤を収納する現像剤収納室と、
前記現像剤収納室に設けられ、前記現像剤収納室から前記現像剤供給部材へと現像剤を供給する搬送部材と、
を有する現像装置において、
前記現像剤供給部材は、前記現像剤担持体とニップ部を持って接触して回転し、前記ニップ部の外で且つ前記回転方向下流側近傍にて、前記現像剤供給部材に近接若しくは接触して現像剤返し部材を有することを特徴とする現像装置が提供される。
【００２０】
本発明の他の態様によれば、少なくとも、像担持体と、前記像担持体に形成された静電潜像に現像剤を供給して現像を行う上記構成の現像装置とが一体化され、画像形成装置本体に対して着脱可能に構成したことを特徴とするプロセスカートリッジが提供される。
【００２１】
本発明の他の態様によれば、像担持体と、前記像担持体に形成された静電潜像に現像剤を供給して現像を行う上記構成の現像装置と、を備えたことを特徴とする画像形成装置が提供される。
【００２２】
本発明の他の態様によれば、上記構成のプロセスカートリッジが着脱可能とされたことを特徴とする画像形成装置が提供される。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、現像剤供給部材への現像剤の供給を確保し、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】
【００２４】
【図１】本発明に係る画像形成装置の一実施例の概略構成断面図である。
【図２】本発明に係る現像装置及びプロセスカートリッジの一実施例の概略構成図である。
【図３】一実施例のトナー返し部材の作用を説明する断面拡大図である。
【図４】比較例１におけるプロセスカートリッジの概略構成図である。
【図５】比較例２におけるプロセスカートリッジの概略構成図である。
【図６】本発明に係る現像装置及びプロセスカートリッジの他の実施例の概略構成図である。
【図７】他の実施例のトナー返し部材の平面図である。
【図８】他の実施例のトナー返し部材の作用を説明する断面拡大図である。
【図９】従来の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】
【００２５】
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。
【００２６】
実施例１
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。
【００２７】
［画像形成装置］
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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容されている。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
［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。
【００４４】
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。
【００４５】
尚、本実施例では、収容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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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、収容される。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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トナー供給ローラ２０と、を有している。更に、現像ユニット４は、トナー供給ローラ２０よりも重力方向下方に配置され、トナー８０を収納する現像剤収納室、即ち、トナー収容室１８を備えている。
【００５２】
また、詳しくは後述するが、トナー供給ローラ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。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現像剤返し部材、即ち、トナー返し部材５０がニップ部Ｎの外で且つトナー供給ローラ２０の回転方向下流側近傍にて、トナー供給ローラ２０に近接若しくは接触して配置されている。
【００５３】
トナー収容室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、トナー収容室１８内に収納されたトナーを攪拌すると共に、トナー供給ローラ２０の上部に向けて図中矢印Ｇ方向にトナーを搬送するためのものでもある。
【００５４】
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、トナー供給ローラ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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
トナー供給ローラ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部（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。トナー供給ローラ２０は、導電性芯金の外周に発泡体層を形成した弾性スポンジローラである。トナー供給ローラ２０と現像ローラ１７は所定の侵入量、即ち、図３にて、トナー供給ローラ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。接触部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、トナー供給ローラ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。
【００５９】
トナー供給ローラ２０によるトナーの搬送において、トナーをスポンジセル内に多く含ませて行うことが重要であり、そのためには、前述したように、トナー供給ローラ２０のトナー吸い込み部にトナーを直接供給するのが最も効率がよい。
【００６０】
尚、本実施例においては、現像ローラ１７、トナー供給ローラ２０は、共に外径２０ｍｍであり、トナー供給ローラ２０の現像ローラ１７への侵入量、即ち、トナー供給ローラ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。
【００６１】
以下、本発明の特徴であるトナー返し部材について図３を参照して説明する。
【００６２】
本実施例にて、図３は、トナー供給ローラ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よりトナー供給ローラ２０に搬送されたトナーの動きを示している。
【００６３】
攪拌搬送部材２２によるトナーの搬送は、トナー供給ローラ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。そこで、本実施例は、トナー返し部材５０を設置することにより、トナー吸い込み部付近に搬送されたトナーを効率よくトナー供給ローラ２０内に取り込み、トナー供給ローラ２０による現像ローラ１７へのトナー搬送量を増やすものである。
【００６４】
本実施例の特徴であるトナー返し部材５０の特徴について述べる。
【００６５】
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。トナー返し部材５０の作用は、トナー吸い込み部Ｍ付近でトナー供給ローラ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。この作用により、トナー吸い込み部ＭにトナーだまりＪを形成することができ、一度攪拌搬送部材２２により搬送されたトナーをトナー供給ローラ２０のトナー吸い込み部Ｍに効率よく取り込むことが可能になるのである。
【００６６】
トナー返し部材５０の配置としては、ニップ部Ｎの外で且つトナー供給ローラ２０の回転方向下流側近傍にて、トナー供給ローラ２０に近接若しくは接触して配設される。本実施例においては、トナー供給ローラ２０に非接触で且つ極近傍に配設されている。これは、トナー返し部材５０がトナー供給ローラ２０に所定の圧を持って侵入した場合、トナー供給ローラ２０とトナー返し部材５０とのニップ部Ｎの手前でトナー供給ローラ２０に含まれたトナーを吐き出してしまうためである。また、トナー返し部材５０がトナー供給ローラ２０から離れすぎてしまうと、矢印Ｆ１方向に流れたトナーを充分ブロックできず、跳ね返す量が少なくなってしまうためである。トナー返し部材５０とトナー供給ローラ２０との距離は、２ｍｍ以下（０ｍｍ以上）が望ましく１ｍｍ以下（０ｍｍ以上）がより好ましい。本実施例においては０．５ｍｍに設定した。また、トナー返し部材５０のトナー返し面Ｈは、トナー供給ローラ２０上のトナー吸い込み部Ｍと、トナー供給ローラ２０上との高低差が最も大きくなるＫ点と、吸い込み部Ｍとの間にあることが望ましい。Ｋ点以内であれば、トナーを吸い込み部近傍に送り込み易くなり、トナーだまりＪが形成され易い。
【００６７】
以上述べたように、本発明においては、トナー返し部材５０を適当な位置に配設することによりトナー供給ローラ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。
【００６８】
〔比較例１〕
本比較例１の概略断面図を図４に示した。図４に示すように、現像装置７Ａはトナー返し部材５０が配設されていない。それ以外の構成は、実施例１と同様である。
【００６９】
〔比較例２〕
本比較例２は、比較例１と同様に、図５に示すように、現像装置７Ａはトナー返し部材５０が配設されていない。更に、本比較例２では、図９を参照して上記背景技術で説明したように、現像剤供給部材（トナー供給ローラ）２０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の一端を取り付けた。更に、この受けシート３２をトナー供給ローラ２０の下方に適当な線圧で接触させる構成とした。それ以外の構成は、実施例１と同様である。
【００７０】
〔実験〕
本発明の上記実施例、及び、上記比較例１、２の構成について、以下の２つ実験を行った。
【００７１】
（１）ベタ濃度追従性評価
トナーの供給性の比較として、高印字プリントを連続した際の濃度低下量を測定するベタ濃度追従性評価を実施した。
【００７２】
評価条件は、画像形成装置を評価環境２５．０℃、５０％Ｒｈにて１日放置して当該環境になじませた後、１００枚印字後に行った。１００枚の印字テストは、画像比率５％の横線の記録画像を連続的に通紙している。その後、ベタ黒画像を連続３枚出力し、３枚目のベタ黒画像の出力先端と後端の濃度差から下記に示す評価を、Ｘ−Ｒｉｔｅ製ｓｐｅｃｔｏｒｄｅｎｓｉｔｏｍｅｔｅｒ ５００を用いて行った。印字テスト及び評価画像は単色で出力した。
○：ベタ黒画像において、紙先端と紙後端での濃度差が０．２未満
△：ベタ黒画像において、紙先端と紙後端での濃度差が０．２〜０．３未満
×：ベタ黒画像において、紙先端と紙後端での濃度差が０．３以上
（２）トナーパッキングの有無
トナーパッキングの評価は、耐久の終了した画像形成装置を分解し、現像室内にトナーのパッキングがあるか否かを調査し、評価した。
○：トナーパッキングなし
△：トナー凝集が発生
×：トナーパッキングが発生
耐久の条件としては、３２．５℃、８０％Ｒｈ環境において、間欠的に５０００枚印字した。間欠的な通紙とは、印字後に待機状態を経て、次の印刷を行うという意味である。
【００７３】
また、トナー凝集とは、パッキングはしていないものの、現像室内に高密度でトナーが存在している状態を示している。
【００７４】
（実験結果）
以下、各実施例の設定及びその評価結果を表１に示す。
【００７５】
【表１】
【００７６】
先ず、従来技術である比較例２に対する本発明の優位性について述べる。
【００７７】
本発明において、トナー供給ローラ２０上のトナー吸い込み部Ｍへトナーだまりを形成し効率的にトナーを供給する。これにより、トナー供給ローラ２０は充分にトナーを保持することが可能になり、比較例２と同様にべた濃度の追従性を確保できる。また、比較例２の受けシート３２を用いておらず、原理的にトナーがパッキングすることはなく、パッキング起因のトナー供給ムラは発生しない。
【００７８】
次に、比較例１に対する本発明の優位性について述べる。
【００７９】
比較例１においては、トナーを攪拌搬送部材２２によりトナー吸い込み部Ｍへと搬送できるものの、トナー供給ローラ２０の回転に伴って、まだトナー供給ローラ２０に取り込まれていないトナーがトナー収容室１８内に戻されてしまう。そのため、充分にトナー供給ローラ２０内にトナーを含ませることが困難であり、現像ローラ１７へのトナー供給不足を招いてしまう。
【００８０】
また、トナーパッキングは、比較例２による受けシート３２を用いていないため、こちらも原理的に発生しない。
【００８１】
実施例２
次に、図６を参照して、本発明に係る現像装置の第二の実施例について説明する。図６に本実施例２の特徴を示す現像装置４の概略断面図を示す。
【００８２】
本実施例にて、現像装置が適用される画像形成装置は、実施例１にて説明したと同様であるので、説明を省略する。また、本実施例の現像装置は、先に説明をした実施例１の現像装置と同様の構成とされ、同じ構成及び機能をなす部材には同じ参照番号を付し、詳しい説明は実施例１の説明を援用し、ここでの再度の説明は省略する。
【００８３】
本実施例における現像装置の特徴は、トナー返し部材としてシート７０をトナー供給ローラ２０に軽圧で接触させて、トナー返し作用を行うものである。
【００８４】
次に、本実施例２の特徴であるトナー返し部材７０の作用について詳細に述べる。
【００８５】
トナー返し部材７０は、シートで構成されており、図６に示すように、トナー供給ローラ２０のトナー吸い込み部Ｍを覆うように設けられている。トナー返し部材７０は、片端が現像容器１８の内壁に固定され、逆側はトナー供給ローラ２０に対して順方向当接で、且つ、軽圧で当接している。軽圧とは、トナー供給ローラ２０に含まれたトナーが当接部手前で噴出さない程度を示している。本実施例においては、シート７０をＰＥＴで構成した。
【００８６】
尚、軽圧で当接できれば材料は、ＰＥＴである必要はなく、同じ作用を得られれば他の材料で構成しても問題ない。
【００８７】
また、トナー返し部材７０の天井部７０ａは、図７に示すように複数の丸穴７０ｂが設けられており、攪拌搬送部材２２からのトナー供給を大きく妨げないよう、トナーが通過できるようになっている。
【００８８】
天井部７０ａを通過してきたトナーは、トナー吸い込み部Ｍ付近に落ちてくる。図８に示すようにそのトナーの一部は吸い込み部Ｍに取り込まれるものの、多くはＦ１方向に搬送される。そこで、トナー返し部材７０に搬送されたトナーが衝突しトナー返し部材７０の面に沿って上昇し（Ｆ２）、再び吸い込み部Ｍ付近へと返される（Ｆ３）。そして、トナーだまりＪが形成され、実施例１と同様、吸い込み部にトナーを供給することが可能になる。
【００８９】
実施例１と異なる作用としては、トナー返し部材７０がトナー供給ローラ表面に接しているため、Ｆ１の循環で流されてきたトナーをより効率よく吸い込み部Ｍに返すことが可能になることである。
【００９０】
以上述べたように、本実施例２によるトナー返し部材７０を用いることで、攪拌搬送部材２２から搬送されたトナーを効率よくトナー供給ローラに保持することが可能となる。従って、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及び画像形成装置を提供することができる。
【００９１】
なお、本発明の実施例の構成について、実施例１に記載された内容と同様な実験を行った。結果は、上述の通りであり、実施例１と同等の効果が得られる。
【００９２】
以上、本実施例１、２について説明をした。
【００９３】
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い。斯かる画像形成装置における現像装置に本発明の原理を適用することにより同様の効果を得ることができる。
【００９４】
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や、記録材担持体を使用し、該記録材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て転写する画像形成装置であっても良い。斯かる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】
【００９５】
１ 感光体ドラム（像担持体）
２ 帯電ローラ（帯電手段）
３ スキャナユニット（露光手段、露光装置）
４ 現像ユニット（現像手段、現像装置）
５ 中間転写ベルト（中間転写体）
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（現像剤担持体）
１８ トナー収容室（現像剤収納室、現像容器）
２０ トナー供給ローラ（現像剤供給部材）
２１ 現像ブレード
２２ 攪拌搬送部材
５０、７０ トナー返し部材（現像剤返し部材）
８０ トナー（現像剤）
１００ 画像形成装置
１００Ａ 画像形成装置本体
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真方式を用いて記録材上に画像を形成する電子写真画像形成装置に関し、特に電子写真画像形成装置に適用される現像装置及びプロセスカートリッジに関するものである。
【０００２】
ここで、電子写真画像形成装置（以下、単に「画像形成装置」ともいう。）とは、電子写真画像形成方式を用いて記録材（記録媒体）に画像を形成するものである。画像形成装置の例としては、複写機、プリンタ（レーザービームプリンタ、ＬＥＤプリンタ等）、ファクシミリ装置、ワードプロセッサ、及び、これらの複合機（マルチファンクションプリンタ）などが含まれる。
【０００３】
又、現像装置とは、電子写真感光体などの像担持体上の静電像を、現像剤を用いて可視像化するための装置である。
【０００４】
又、プロセスカートリッジとは、電子写真感光体と、電子写真感光体に作用するプロセス手段としての帯電手段、現像手段又はクリーニング手段とを一体的にカートリッジ化し、画像形成装置本体に対して着脱可能としたものである。或いは、プロセスカートリッジとは、電子写真感光体と、電子写真感光体に作用するプロセス手段としての帯電手段、現像手段及びクリーニング手段のうち少なくとも１つとを一体的にカートリッジ化し、画像形成装置本体に対して着脱可能としたものである。或いは、プロセスカートリッジとは、電子写真感光体と、少なくとも現像手段とを一体的にカートリッジ化し、画像形成装置本体に対して着脱可能としたものである。
【背景技術】
【０００５】
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。
【０００６】
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。
【０００７】
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。
【０００８】
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）。
【０００９】
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。
【００１０】
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現像剤供給部材へ現像剤を供給する必要が生じることがある。
【００１１】
現像剤の現像剤供給部材への供給においては、現像剤供給部材の回転方向下流側で現像剤担持体と現像剤供給部材とのニップ部直後の場所に、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現像剤供給部材において、ニップ部直後はニップ部内から出てくる弾性部が圧力から開放され、それに伴いセルが開く作用がある。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、現像剤を現像剤供給部材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。
【００１２】
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現像剤供給部材の回転に伴ってトナー収容室等に戻されてしまう。
【００１３】
そこで、特許文献１においては、現像剤供給部材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、本願添付の図９に示すように、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、現像剤供給部材３１は下方から上方に回転する。そして、現像剤供給部材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を現像剤供給部材３１の下方に適当な線圧で接触させている。
【００１４】
このように、特許文献１には、現像供給部材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、現像剤供給部材３１に付着した現像剤が重力によって落下するのを防ぎ、現像剤担持体３３に供給できる現像剤が減少しないようにして、ベタ濃度の低下を防止している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１５】
【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】
【００１６】
しかしながら、上述したような現像剤の供給方法では、低印字耐久を行った場合、現像される現像剤量が少ないため、現像剤供給部材３１と受けシート３２の間に、循環しない現像剤が多量に存在してしまう場合がある。
【００１７】
つまり、現像剤供給部材３１の下方にトナーが溜まるものの、低印字耐久では溜まった現像剤の消費が進まない。そのため、現像剤供給部材３１の回転に伴ってその下方に現像剤が次々と供給され、現像剤が凝集してパッキングしてしまい、現像剤供給部材３１へのトナー供給ムラによる濃度ムラ等の画像品質の悪化を引き起こしてしまう場合がある。
【００１８】
本発明は、斯かる問題点に鑑みてなされたものであり、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】
【００１９】
上記目的は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にて達成される。要約すれば、本発明は、一態様によれば、
現像剤を担持するための現像剤担持体と、
前記現像剤担持体に現像剤を供給する現像剤供給部材と、
前記現像剤供給部材よりも下方に配置され、前記現像剤を収納する現像剤収納室と、
前記現像剤収納室に設けられ、前記現像剤収納室から前記現像剤供給部材へと現像剤を供給する搬送部材と、
を有する現像装置において、
前記現像剤供給部材は、前記現像剤担持体とニップ部を持って接触して回転し、前記ニップ部の外で且つ前記回転方向下流側近傍にて、前記現像剤供給部材に近接若しくは接触して現像剤返し部材を有することを特徴とする現像装置が提供される。
【００２０】
本発明の他の態様によれば、少なくとも、像担持体と、前記像担持体に形成された静電潜像に現像剤を供給して現像を行う上記構成の現像装置とが一体化され、画像形成装置本体に対して着脱可能に構成したことを特徴とするプロセスカートリッジが提供される。
【００２１】
本発明の他の態様によれば、像担持体と、前記像担持体に形成された静電潜像に現像剤を供給して現像を行う上記構成の現像装置と、を備えたことを特徴とする画像形成装置が提供される。
【００２２】
本発明の他の態様によれば、上記構成のプロセスカートリッジが着脱可能とされたことを特徴とする画像形成装置が提供される。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、現像剤供給部材への現像剤の供給を確保し、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】
【００２４】
【図１】本発明に係る画像形成装置の一実施例の概略構成断面図である。
【図２】本発明に係る現像装置及びプロセスカートリッジの一実施例の概略構成図である。
【図３】一実施例のトナー返し部材の作用を説明する断面拡大図である。
【図４】比較例１におけるプロセスカートリッジの概略構成図である。
【図５】比較例２におけるプロセスカートリッジの概略構成図である。
【図６】本発明に係る現像装置及びプロセスカートリッジの他の実施例の概略構成図である。
【図７】他の実施例のトナー返し部材の平面図である。
【図８】他の実施例のトナー返し部材の作用を説明する断面拡大図である。
【図９】従来の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】
【００２５】
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。
【００２６】
実施例１
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。
【００２７】
［画像形成装置］
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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容されている。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
［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。
【００４４】
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。
【００４５】
尚、本実施例では、収容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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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、収容される。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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トナー供給ローラ２０と、を有している。更に、現像ユニット４は、トナー供給ローラ２０よりも重力方向下方に配置され、トナー８０を収納する現像剤収納室、即ち、トナー収容室１８を備えている。
【００５２】
また、詳しくは後述するが、トナー供給ローラ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。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現像剤返し部材、即ち、トナー返し部材５０がニップ部Ｎの外で且つトナー供給ローラ２０の回転方向下流側近傍にて、トナー供給ローラ２０に近接若しくは接触して配置されている。
【００５３】
トナー収容室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、トナー収容室１８内に収納されたトナーを攪拌すると共に、トナー供給ローラ２０の上部に向けて図中矢印Ｇ方向にトナーを搬送するためのものでもある。
【００５４】
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、トナー供給ローラ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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
トナー供給ローラ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部（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。トナー供給ローラ２０は、導電性芯金の外周に発泡体層を形成した弾性スポンジローラである。トナー供給ローラ２０と現像ローラ１７は所定の侵入量、即ち、図３にて、トナー供給ローラ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。接触部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、トナー供給ローラ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。
【００５９】
トナー供給ローラ２０によるトナーの搬送において、トナーをスポンジセル内に多く含ませて行うことが重要であり、そのためには、前述したように、トナー供給ローラ２０のトナー吸い込み部にトナーを直接供給するのが最も効率がよい。
【００６０】
尚、本実施例においては、現像ローラ１７、トナー供給ローラ２０は、共に外径２０ｍｍであり、トナー供給ローラ２０の現像ローラ１７への侵入量、即ち、トナー供給ローラ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。
【００６１】
以下、本発明の特徴であるトナー返し部材について図３を参照して説明する。
【００６２】
本実施例にて、図３は、トナー供給ローラ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よりトナー供給ローラ２０に搬送されたトナーの動きを示している。
【００６３】
攪拌搬送部材２２によるトナーの搬送は、トナー供給ローラ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。そこで、本実施例は、トナー返し部材５０を設置することにより、トナー吸い込み部付近に搬送されたトナーを効率よくトナー供給ローラ２０内に取り込み、トナー供給ローラ２０による現像ローラ１７へのトナー搬送量を増やすものである。
【００６４】
本実施例の特徴であるトナー返し部材５０の特徴について述べる。
【００６５】
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。トナー返し部材５０の作用は、トナー吸い込み部Ｍ付近でトナー供給ローラ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。この作用により、トナー吸い込み部ＭにトナーだまりＪを形成することができ、一度攪拌搬送部材２２により搬送されたトナーをトナー供給ローラ２０のトナー吸い込み部Ｍに効率よく取り込むことが可能になるのである。
【００６６】
トナー返し部材５０の配置としては、ニップ部Ｎの外で且つトナー供給ローラ２０の回転方向下流側近傍にて、トナー供給ローラ２０に近接若しくは接触して配設される。本実施例においては、トナー供給ローラ２０に非接触で且つ極近傍に配設されている。これは、トナー返し部材５０がトナー供給ローラ２０に所定の圧を持って侵入した場合、トナー供給ローラ２０とトナー返し部材５０とのニップ部Ｎの手前でトナー供給ローラ２０に含まれたトナーを吐き出してしまうためである。また、トナー返し部材５０がトナー供給ローラ２０から離れすぎてしまうと、矢印Ｆ１方向に流れたトナーを充分ブロックできず、跳ね返す量が少なくなってしまうためである。トナー返し部材５０とトナー供給ローラ２０との距離は、２ｍｍ以下（０ｍｍ以上）が望ましく１ｍｍ以下（０ｍｍ以上）がより好ましい。本実施例においては０．５ｍｍに設定した。また、トナー返し部材５０のトナー返し面Ｈは、トナー供給ローラ２０上のトナー吸い込み部Ｍと、トナー供給ローラ２０上との高低差が最も大きくなるＫ点と、吸い込み部Ｍとの間にあることが望ましい。Ｋ点以内であれば、トナーを吸い込み部近傍に送り込み易くなり、トナーだまりＪが形成され易い。
【００６７】
以上述べたように、本発明においては、トナー返し部材５０を適当な位置に配設することによりトナー供給ローラ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。
【００６８】
〔比較例１〕
本比較例１の概略断面図を図４に示した。図４に示すように、現像装置７Ａはトナー返し部材５０が配設されていない。それ以外の構成は、実施例１と同様である。
【００６９】
〔比較例２〕
本比較例２は、比較例１と同様に、図５に示すように、現像装置７Ａはトナー返し部材５０が配設されていない。更に、本比較例２では、図９を参照して上記背景技術で説明したように、現像剤供給部材（トナー供給ローラ）２０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の一端を取り付けた。更に、この受けシート３２をトナー供給ローラ２０の下方に適当な線圧で接触させる構成とした。それ以外の構成は、実施例１と同様である。
【００７０】
〔実験〕
本発明の上記実施例、及び、上記比較例１、２の構成について、以下の２つ実験を行った。
【００７１】
（１）ベタ濃度追従性評価
トナーの供給性の比較として、高印字プリントを連続した際の濃度低下量を測定するベタ濃度追従性評価を実施した。
【００７２】
評価条件は、画像形成装置を評価環境２５．０℃、５０％Ｒｈにて１日放置して当該環境になじませた後、１００枚印字後に行った。１００枚の印字テストは、画像比率５％の横線の記録画像を連続的に通紙している。その後、ベタ黒画像を連続３枚出力し、３枚目のベタ黒画像の出力先端と後端の濃度差から下記に示す評価を、Ｘ−Ｒｉｔｅ製ｓｐｅｃｔｏｒｄｅｎｓｉｔｏｍｅｔｅｒ ５００を用いて行った。印字テスト及び評価画像は単色で出力した。
○：ベタ黒画像において、紙先端と紙後端での濃度差が０．２未満
△：ベタ黒画像において、紙先端と紙後端での濃度差が０．２〜０．３未満
×：ベタ黒画像において、紙先端と紙後端での濃度差が０．３以上
（２）トナーパッキングの有無
トナーパッキングの評価は、耐久の終了した画像形成装置を分解し、現像室内にトナーのパッキングがあるか否かを調査し、評価した。
○：トナーパッキングなし
△：トナー凝集が発生
×：トナーパッキングが発生
耐久の条件としては、３２．５℃、８０％Ｒｈ環境において、間欠的に５０００枚印字した。間欠的な通紙とは、印字後に待機状態を経て、次の印刷を行うという意味である。
【００７３】
また、トナー凝集とは、パッキングはしていないものの、現像室内に高密度でトナーが存在している状態を示している。
【００７４】
（実験結果）
以下、各実施例の設定及びその評価結果を表１に示す。
【００７５】
【表１】
【００７６】
先ず、従来技術である比較例２に対する本発明の優位性について述べる。
【００７７】
本発明において、トナー供給ローラ２０上のトナー吸い込み部Ｍへトナーだまりを形成し効率的にトナーを供給する。これにより、トナー供給ローラ２０は充分にトナーを保持することが可能になり、比較例２と同様にべた濃度の追従性を確保できる。また、比較例２の受けシート３２を用いておらず、原理的にトナーがパッキングすることはなく、パッキング起因のトナー供給ムラは発生しない。
【００７８】
次に、比較例１に対する本発明の優位性について述べる。
【００７９】
比較例１においては、トナーを攪拌搬送部材２２によりトナー吸い込み部Ｍへと搬送できるものの、トナー供給ローラ２０の回転に伴って、まだトナー供給ローラ２０に取り込まれていないトナーがトナー収容室１８内に戻されてしまう。そのため、充分にトナー供給ローラ２０内にトナーを含ませることが困難であり、現像ローラ１７へのトナー供給不足を招いてしまう。
【００８０】
また、トナーパッキングは、比較例２による受けシート３２を用いていないため、こちらも原理的に発生しない。
【００８１】
実施例２
次に、図６を参照して、本発明に係る現像装置の第二の実施例について説明する。図６に本実施例２の特徴を示す現像装置４の概略断面図を示す。
【００８２】
本実施例にて、現像装置が適用される画像形成装置は、実施例１にて説明したと同様であるので、説明を省略する。また、本実施例の現像装置は、先に説明をした実施例１の現像装置と同様の構成とされ、同じ構成及び機能をなす部材には同じ参照番号を付し、詳しい説明は実施例１の説明を援用し、ここでの再度の説明は省略する。
【００８３】
本実施例における現像装置の特徴は、トナー返し部材としてシート７０をトナー供給ローラ２０に軽圧で接触させて、トナー返し作用を行うものである。
【００８４】
次に、本実施例２の特徴であるトナー返し部材７０の作用について詳細に述べる。
【００８５】
トナー返し部材７０は、シートで構成されており、図６に示すように、トナー供給ローラ２０のトナー吸い込み部Ｍを覆うように設けられている。トナー返し部材７０は、片端が現像容器１８の内壁に固定され、逆側はトナー供給ローラ２０に対して順方向当接で、且つ、軽圧で当接している。軽圧とは、トナー供給ローラ２０に含まれたトナーが当接部手前で噴出さない程度を示している。本実施例においては、シート７０をＰＥＴで構成した。
【００８６】
尚、軽圧で当接できれば材料は、ＰＥＴである必要はなく、同じ作用を得られれば他の材料で構成しても問題ない。
【００８７】
また、トナー返し部材７０の天井部７０ａは、図７に示すように複数の丸穴７０ｂが設けられており、攪拌搬送部材２２からのトナー供給を大きく妨げないよう、トナーが通過できるようになっている。
【００８８】
天井部７０ａを通過してきたトナーは、トナー吸い込み部Ｍ付近に落ちてくる。図８に示すようにそのトナーの一部は吸い込み部Ｍに取り込まれるものの、多くはＦ１方向に搬送される。そこで、トナー返し部材７０に搬送されたトナーが衝突しトナー返し部材７０の面に沿って上昇し（Ｆ２）、再び吸い込み部Ｍ付近へと返される（Ｆ３）。そして、トナーだまりＪが形成され、実施例１と同様、吸い込み部にトナーを供給することが可能になる。
【００８９】
実施例１と異なる作用としては、トナー返し部材７０がトナー供給ローラ表面に接しているため、Ｆ１の循環で流されてきたトナーをより効率よく吸い込み部Ｍに返すことが可能になることである。
【００９０】
以上述べたように、本実施例２によるトナー返し部材７０を用いることで、攪拌搬送部材２２から搬送されたトナーを効率よくトナー供給ローラに保持することが可能となる。従って、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及び画像形成装置を提供することができる。
【００９１】
なお、本発明の実施例の構成について、実施例１に記載された内容と同様な実験を行った。結果は、上述の通りであり、実施例１と同等の効果が得られる。
【００９２】
以上、本実施例１、２について説明をした。
【００９３】
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い。斯かる画像形成装置における現像装置に本発明の原理を適用することにより同様の効果を得ることができる。
【００９４】
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や、記録材担持体を使用し、該記録材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て転写する画像形成装置であっても良い。斯かる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】
【００９５】
１ 感光体ドラム（像担持体）
２ 帯電ローラ（帯電手段）
３ スキャナユニット（露光手段、露光装置）
４ 現像ユニット（現像手段、現像装置）
５ 中間転写ベルト（中間転写体）
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（現像剤担持体）
１８ トナー収容室（現像剤収納室、現像容器）
２０ トナー供給ローラ（現像剤供給部材）
２１ 現像ブレード
２２ 攪拌搬送部材
５０、７０ トナー返し部材（現像剤返し部材）
８０ トナー（現像剤）
１００ 画像形成装置
１００Ａ 画像形成装置本体
【特許請求の範囲】
【請求項１】
現像剤を担持するための現像剤担持体と、
前記現像剤担持体に現像剤を供給する現像剤供給部材と、
前記現像剤供給部材よりも下方に配置され、前記現像剤を収納する現像剤収納室と、
前記現像剤収納室に設けられ、前記現像剤収納室から前記現像剤供給部材へと現像剤を供給する搬送部材と、
を有する現像装置において、
前記現像剤供給部材は、前記現像剤担持体とニップ部を持って接触して回転し、前記ニップ部の外で且つ前記回転方向下流側近傍にて、前記現像剤供給部材に近接若しくは接触して現像剤返し部材を有することを特徴とする現像装置。
【請求項２】
前記現像剤供給部材は、複数のセルを有する発泡体層を有しており、前記発泡体層で現像剤を搬送してい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】
少なくとも、像担持体と、前記像担持体に形成された静電潜像に現像剤を供給して現像を行う請求項１又は２に記載の現像装置とが一体化され、画像形成装置本体に対して着脱可能に構成した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、前記像担持体に形成された静電潜像に現像剤を供給して現像を行う請求項１又は２に記載の現像装置と、を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項５】
請求項３に記載のプロセスカートリッジが着脱可能とされたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項１】
現像剤を担持するための現像剤担持体と、
前記現像剤担持体に現像剤を供給する現像剤供給部材と、
前記現像剤供給部材よりも下方に配置され、前記現像剤を収納する現像剤収納室と、
前記現像剤収納室に設けられ、前記現像剤収納室から前記現像剤供給部材へと現像剤を供給する搬送部材と、
を有する現像装置において、
前記現像剤供給部材は、前記現像剤担持体とニップ部を持って接触して回転し、前記ニップ部の外で且つ前記回転方向下流側近傍にて、前記現像剤供給部材に近接若しくは接触して現像剤返し部材を有することを特徴とする現像装置。
【請求項２】
前記現像剤供給部材は、複数のセルを有する発泡体層を有しており、前記発泡体層で現像剤を搬送してい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】
少なくとも、像担持体と、前記像担持体に形成された静電潜像に現像剤を供給して現像を行う請求項１又は２に記載の現像装置とが一体化され、画像形成装置本体に対して着脱可能に構成した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、前記像担持体に形成された静電潜像に現像剤を供給して現像を行う請求項１又は２に記載の現像装置と、を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項５】
請求項３に記載のプロセスカートリッジが着脱可能とされた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２０１０−２１１０５２（Ｐ２０１０−２１１０５２Ａ）
【公開日】平成２２年９月２４日（２０１０．９．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−５８３２９（Ｐ２００９−５８３２９）
【出願日】平成２１年３月１１日（２００９．３．１１）
【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２２年９月２４日（２０１０．９．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年３月１１日（２００９．３．１１）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
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