現像装置及び画像形成装置
【課題】 現像剤の供給効率を向上させ、現像剤の供給不良による画像問題の発生を抑制することができる現像装置を提供する。
【解決手段】 枠体５０Ａと、現像ローラ３と、供給ローラ４と、枠体５０Ａの内部で供給ローラ４よりも下方に区画されて現像剤を収納するトナー収納室５５と、トナー収納室５５の内部に回転自在に設けられ、トナー収納室５５から供給ローラ４へと現像剤を搬送する撹拌搬送部材６と、現像ローラ３の外周面に対向して配置され、上流側端部９ａから下流側端部９ｂまでに亘って供給ローラ４の外周面を覆って配置され、供給ローラ４の外周との間に隙間５３を形成し、現像ローラ３の外周との間に開口５４を形成し、供給ローラ４を仕切る仕切り部材９と、を備える現像装置５０を構成した。
【解決手段】 枠体５０Ａと、現像ローラ３と、供給ローラ４と、枠体５０Ａの内部で供給ローラ４よりも下方に区画されて現像剤を収納するトナー収納室５５と、トナー収納室５５の内部に回転自在に設けられ、トナー収納室５５から供給ローラ４へと現像剤を搬送する撹拌搬送部材６と、現像ローラ３の外周面に対向して配置され、上流側端部９ａから下流側端部９ｂまでに亘って供給ローラ４の外周面を覆って配置され、供給ローラ４の外周との間に隙間５３を形成し、現像ローラ３の外周との間に開口５４を形成し、供給ローラ４を仕切る仕切り部材９と、を備える現像装置５０を構成した。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真方式又は静電記録方式を用いて像担持体上に形成した静電潜像に現像装置を用いて可視化して顕画像を形成し、この顕画像を記録材上に転写及び定着して永久画像を得る画像形成装置、及び、この画像形成装置に適用される現像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、複数の感光体ドラム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が知られている。そして、中間転写ベルト又は記録材搬送ベルトの下方に複数の画像形成部が配置され、中間転写ベルト又は記録材搬送ベルトの上方に定着装置が配置される画像形成装置が知られている。この構成であれば、画像形成部に感光体ドラム、現像装置、露光装置が含まれる場合に、これらの画像形成部の各要素が定着装置の熱の影響を受け難い等の利点がある。こうした構成に関する発明として、特許文献１に記載の発明がある。
【０００３】
特許文献１に記載の発明は、中間転写ベルトの下方に感光体ドラム及び現像装置が配置され、中間転写ベルトの上方に定着装置が配置される画像形成装置に関する発明そのものである。そして、現像装置は、枠体の内部の下方に区画される現像剤収容室、及び、枠体の内部の上方に区画される現像室を有する。そして、現像剤収納室には、現像剤が収納されると共に現像剤を現像剤供給体へと搬送する現像剤搬送部材が設けられている。現像室には、感光体ドラムに現像剤を供給する現像剤担持体、及び、現像剤担持体に現像剤を供給する現像剤供給体等が設けられている。現像室は現像剤収納室よりも上方に配置されることから、現像剤収納室から現像室への現像剤の供給にあたっては、現像剤は重力に逆らって搬送されることになる。
【０００４】
ここで、現像剤供給体の外周部に複数のセルを有するスポンジ状の弾性部材が用いられた場合を想定する。当接ニップでは、現像剤供給体の回転方向の上流側の端部でセルが潰されるとセルから現像剤が吐き出され、現像剤供給体の回転方向の下流側の端部でセルが開放されるとセルに現像剤が吸引される。こうした構成の場合に、現像剤供給体へ現像剤を供給する場合には、現像剤供給体及び現像剤担持体の当接ニップのうち現像剤供給体の回転方向の下流側の端部に現像剤が搬送されると、現像剤の供給効率が向上すると考えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【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】
【０００６】
しかし、特許文献１に記載の発明では、現像室内壁及び現像剤供給体の間の空間に浸入した現像剤は、現像剤供給体に供給されても、現像剤供給体及び現像剤担持体の当接ニップに到達しないうちに現像剤供給部の回転によって、現像室の床に落下する場合がある。または、そのような現像剤は、現像剤収納室へ戻ったりする場合がある。このために、現像剤供給体への現像剤の供給量が不足して、現像剤供給不良による濃度ムラ等の画像問題が発生することがあった。
【０００７】
本発明は、上記実情に鑑み、現像剤の供給効率を向上させ、現像剤の供給不良による画像問題の発生を抑制することができる現像装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明の現像装置は、現像装置本体と、前記現像装置本体に支持され、現像剤を担持しつつ回転自在な現像剤担持体と、前記現像装置本体に支持されて前記現像剤担持体に当接し、前記現像剤担持体に現像剤を供給しつつ回転自在な現像剤供給体と、前記現像装置本体の内部で前記現像剤供給体よりも下方に区画されて現像剤を収納する現像剤収納室と、前記現像剤収納室の内部に回転自在に設けられ、前記現像剤収納室から前記現像剤供給体へと現像剤を搬送する現像剤搬送部材と、前記現像剤担持体の外周面に対向して配置され、一端部が前記現像剤担持体の外周面に所定寸法で離間した離間位置に位置づけられ、他端部が前記現像剤供給体の最上位置又は前記最上位置よりも前記現像剤供給体の回転方向の下流側に位置づけられ、前記現像剤供給体の外周面との間に隙間を形成し、前記現像剤担持体の外周面との間に開口を形成し、前記現像剤供給体を仕切る仕切り部材と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、現像剤搬送部材によって現像剤供給体へと搬送される現像剤の一部は、仕切り部材を通り越して開口へと誘導される。したがって、現像剤供給体の最上位置を通り越して開口を通過した現像剤は、現像剤供給体の内部に吸い込まれるため、現像剤供給体及び現像剤担持体の当接ニップへと容易に到達することができる。そして、現像剤供給体表面に付着して現像剤供給体の回転によって現像剤担持体まで到達することなく現像剤収納室へと戻る現像剤の量は低減する。その結果、現像剤の供給効率が向上し、現像剤の供給不良による画像問題の発生が抑制される。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施例１に係る画像形成装置の構成を示す断面図である。
【図２】現像装置の構成を示す断面図である。
【図３】現像装置の構成を示す拡大断面図等である。
【図４】トナー滞留部の構成を示す拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【実施例】
【００１１】
以下、図面を参照して、この発明を実施するための形態を実施例に基づいて例示的に詳しく説明する。ただし、この実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対位置等は、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から、特に特定的な記載が無い限りは、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。
【００１２】
図１は、本発明の実施例１に係る画像形成装置１００の構成を示す断面図である。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ビームプリンタである。実施例１では、複数色の画像形成を行うカラー画像形成装置について説明するが、この構成に限定されるものではなく、黒単色の画像形成を行う画像形成装置にも適用できる。
【００１３】
図１に示されるように、画像形成装置１００は画像形成装置本体（以下、単に『装置本体』という）１００Ａを有し、この装置本体１００Ａの内部には、画像を形成する複数の画像形成部ＳＹ、ＳＭ、ＳＣ、ＳＫが設けられる。画像形成部ＳＹ、ＳＭ、ＳＣ、ＳＫは、『像担持体』である感光体ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋ、『１次転写装置』である１次転写ローラ１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋ等を含む。ここで、画像形成装置としては、電子写真方式の画像形成装置、例えば複写機、プリンタ（例えば、ＬＥＤプリンタ、レーザービームプリンタ等）、ファクシミリ装置、及び、ワードプロセッサ等が含まれる。
【００１４】
尚、本実施例では、第１〜第４の画像形成部ＳＹ〜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は、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られた添え字Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋは省略して、総括的に説明する。
【００１５】
画像形成装置１００は、『複数』すなわち４個の『像担持体』である『電子写真感光体』としての感光体ドラム１を並列されて備えている。感光体ドラム１は、ドラム型の電子写真感光体である。感光体ドラム１は、矢印Ｒ１の方向に図示しない駆動手段によって回転駆動する。感光体ドラム１は、直径２４ｍｍのアルミシリンダーの外周面に有機感光体（ＯＰＣ）が塗布されている。しかし、これに限定されず、有機感光体ではなく、ａ−Ｓｉ（アモルファスシリコン）、ＣｄＳ、Ｓｅなどを塗布しても良い。また、感光体ドラム１は、周速１３５ｍｍ／ｓｅｃのプロセススピードで矢印Ｒ１の方向に回転する。
【００１６】
画像形成動作が開始されると、感光体ドラム1は、感光体ドラム１に接触しつつ従動して矢印Ｒ２（図２参照）の方向に回転する帯電手段としての帯電ローラ２によって一様に帯電される。帯電ローラ２は、直径が１０ｍｍであり、ステンレスの円筒体である芯金２ａの周囲に、基層としてウレタンゴム、表層としてフッ素系樹脂からなる弾性層２ｂを設けた多層構成とした（図２参照）。ただし、芯金２ａの材料としては、アルミニウム、アルミニウム合金などの金属が用いられても良く、弾性層２ｂの基層としては、ＮＢＲ、ＥＰＤＭ、シリコーンゴムなどのゴム材が用いられても良い。また、弾性層２ｂの表層としては、エーテルウレタンやナイロンなどが用いられても良い。
【００１７】
また、帯電ローラ２には、帯電部材電圧印加手段である帯電バイアス電源装置（図示せず）が接続され、帯電バイアスとしての直流バイアスが印加されることによって感光体ドラム１の表面が帯電し、感光体ドラム１の表面には所定の暗部電位が形成される。ここでは、帯電バイアスとして直流バイアスが用いられたが、帯電バイアスとして直流成分に交流成分を重畳したバイアスが用いられても良い。
【００１８】
その後、感光体ドラム１の表面には、露光手段である露光装置としてのレーザビームスキャナ装置７によって静電像が形成される。レーザビームスキャナ装置７は、入力信号に対応した画像信号に応じて半導体レーザ（図示せず）が発光し、そのレーザ光Ｌ（図２参照）を高速回転しているポリゴンミラー（図示せず）で反射し、結像レンズ群（図示せず）を通って、感光体ドラム１に照射する。レーザ光が感光体ドラム１に照射されることによって、感光体ドラム１の表面には所定の明部電位が形成される。
【００１９】
次に、感光体ドラム１の表面の静電像は、現像手段である現像装置５０によって現像剤像（トナー像）として可視像化される。実施例１では、現像方式として反転現像方式が用いられている。そのため、帯電電荷と同極性（負極性）のトナーが、感光体ドラム１上の負極性の帯電電荷が減衰した部分（画像部）に付着する。
【００２０】
また、現像手段である現像装置５０では、現像ローラ３を感光体ドラム１に当接させ、現像ローラ３を感光体ドラム１と「接触」させた状態で現像を行う接触現像方式が採用されている。
【００２１】
図２は、現像装置５０の構成を示す断面図である。図２を参照しつつ、現像装置５０の内部に配置されている各部材の構成に関して以下に詳述する。現像装置５０は、感光体ドラム１に形成された静電像にトナーｔを供給して現像する装置であり、『現像装置本体』である枠体５０Ａを備える。
【００２２】
枠体５０Ａの内部では、下方に『現像剤収納室』であるトナー収納室５５が区画されており、上方に現像室５６が区画されている。トナー収納室５５は、トナーｔを収納する部屋であり、供給ローラ４よりも下方に区画されている。トナー収納室５５の内部には、負帯電性の非磁性１成分現像剤（トナー）が収納される。また、トナー収納室５５の内部には、トナー収納室５５から供給ローラ４へとトナーｔを搬送する『現像剤搬送部材』である撹拌搬送部材６が回転自在に設けられている。撹拌搬送部材６は、枠体５０Ａのトナー収納室５５に支持されている。この撹拌搬送部材６は、トナー収納室５５の内部のトナーｔをほぐして、トナーｔを供給ローラ４に搬送するために、矢印Ｒ６の方向に回転する。
【００２３】
供給ローラ４の外周面には、供給ローラ４の外周面に対向してその外周面を覆って供給ローラ４を仕切る仕切り部材９が配置されている。仕切り部材９が有する供給ローラ４の回転方向の上流側の『一端部』である上流側端部９ａは、現像ローラ３の外周面に所定寸法で離間した離間位置３Ｌに位置づけられ、現像ローラ３の外周面に対向している。仕切り部材９が有する供給ローラ４の回転方向の下流側の『他端部』である下流側端部９ｂは、供給ローラ４の最上位置４Ｌ又は最上位置４Ｌよりも供給ローラ４の回転方向の下流側に位置付けられる。仕切り部材９は、供給ローラ４の外周面との間に隙間５３（図３（ａ）参照）を形成し、現像ローラ３の外周面との間に開口５４（図３（ａ）参照）を形成する。別の表現で言うならば、仕切り部材９は、仕切り部材９の最上位置９Ｌから離間位置３Ｌに向かって下方向に傾斜して形成されると言える。
【００２４】
また、現像装置５０は、供給ローラ４によって供給されたトナーｔを規制して現像ローラ３の表面に現像剤の薄層を形成する『現像剤規制手段』である現像ブレード５を備える。
【００２５】
さらに、枠体５０Ａは、『現像剤』であるトナーｔを担持しつつ回転自在な『現像剤担持体』である現像ローラ３を支持している。この現像ローラ３は、トナーｔを担持しつつ搬送してトナーｔを感光体ドラム１に接触させて静電像を現像する。また、枠体５０Ａは、現像ローラ３に当接し、現像ローラ３にトナーｔを供給しつつ回転自在な『現像剤供給体』である供給ローラ４を支持している。供給ローラ４は、多孔性及び弾性を有する部材例えばスポンジで成形される。供給ローラ４は現像室５６の内部に配置されており、現像ローラ３の略半分は現像室５６の外側に配置され、現像ローラ３の残りの略半分は現像室５６の内側に配置されている。
【００２６】
現像ローラ３は、周速１６０ｍｍ／ｓｅｃで矢印Ｒ３の方向に回転し、所定の当接圧にて感光体ドラム１に当接している。また、現像ローラ３は、直径が１６ｍｍであり、ステンレスの芯金３ａの周囲に、基層としてのウレタンゴム、その上の表層としてのカーボンを混ぜたウレタンゴムからなる弾性層３ｂを設けた多層構成で、弾性層３ｂの長手方向の長さは２３０ｍｍとしている。ただし、この限りではなく、芯金３ａとして、アルミニウム、アルミニウム合金等の金属の円筒体を用い、弾性層３ｂの基層はＮＢＲ、ＥＰＤＭ、シリコーンゴム、ウレタンゴムなどのゴム材からなるものを用いても良い。また、弾性層３ｂの表層はエーテルウレタンやナイロンなどから構成されていても良い。また、現像ローラ３には現像バイアス印加手段である現像バイアス電源装置（図示せず）によって、−３００Ｖの直流の現像バイアスが印加される。
【００２７】
次に、供給ローラ４は、現像ローラ３に対してトナーｔの供給及び回収を行うためのローラである。供給ローラ４は弾性発泡体からなる弾性ローラで、周速１６０ｍｍ／ｓｅｃで矢印Ｒ４の方向に回転している。また、供給ローラ４は現像ローラ３に対して侵入量が１．５ｍｍとなるように配置されている。供給ローラ４は、直径が１６ｍｍであり、ステンレスの芯金４ａの周囲に弾性層４ｂとしてウレタンフォームを設けたスポンジローラで、弾性層４ｂの長手方向の長さは２３０ｍｍとしている。ただし、この限りではなく、芯金４ａとして、アルミニウム、アルミニウム合金、などの金属の円筒体を用いても良い。
【００２８】
次に、現像ブレード５は、現像ローラ３上のトナーｔの層厚を規制するブレードであり、現像ローラ３を加圧するように設けられている。現像ブレード５は、厚さ０．１ｍｍの板バネ状のＳＵＳ製の薄板の弾性規制部材とした。ただし、この限りではなく、リン青銅やアルミニウム等の金属薄板でも良い。また、現像ブレード５の表面に絶縁層として、ポリアミドエラストマーやウレタンゴムやウレタン樹脂等の薄膜を被覆しても良い。また、現像ブレード５には、規制部材バイアス印加手段としてのブレードバイアス電源装置（図示せず）によって、−５００Ｖの直流のブレードバイアスが印加される。供給ローラ４によって、現像ローラ３上に供給されたトナーｔは、現像ブレード５によって層厚を規制され、且つ、塗布されて現像ローラ３上にトナーｔの薄層を形成する。更に、このときの現像ローラ３及び現像ブレード５それぞれの表面との摩擦によって、トナーｔには現像に供するのに十分な電荷が付与される。
【００２９】
その後、現像ローラ３上のトナーｔの薄層は、現像ローラ３の回転に伴って、感光体ドラム１と現像ローラ３と当接する現像領域（現像ニップ）Ｎ１へと搬送され、トナーｔは感光体ドラム１に接触した状態で現像に供される。即ち、感光体ドラム１と現像ローラ３との間に現像電界を形成するために、現像バイアス電源装置（図示せず）が接続され、現像電界の作用により現像ローラ３上のトナーｔは、感光体ドラム１上に転移する。そして、トナーｔは、感光体ドラム１の表面の静電像に対応してトナー像を形成し、静電像を可視化する。
【００３０】
また、現像ローラ３の表面に担持されたトナーｔの一部は、現像ニップＮ１へと担持されつつ搬送されるが、現像には寄与せずに、現像ローラ３の表面に担持されたまま更に移動し、供給ローラ４による摺擦で現像ローラ３の表面から掻き取られる。掻き取られたトナーｔの一部は、新たに供給ローラ４の表面に供給されたトナーｔと共に、再び供給ローラ４によって現像ローラ３の表面に供給され、残りはトナー収納室５５の内部へと戻される。
【００３１】
また、現像装置５０の枠体５０Ａには、現像ローラ３の表面と対向する位置に、現像ローラ３からのトナーｔの飛散を防止するために、吹き出し防止シート１０が取り付けられている。この吹き出し防止シート１０の位置は、現像ローラ３が感光体ドラム１に当接する現像ニップＮ１よりも現像ローラ３の回転方向で下流側に位置する。
【００３２】
ここで、図１に戻って、画像形成装置１００の構成に関してさらに説明する。『中間転写体』である中間転写ベルト１２は、全ての感光体ドラム１と当接し、矢印Ｒ１２の方向に移動する。中間転写ベルト１２は、無端状のベルトで形成され、複数の支持部材に掛け渡されている。中間転写ベルト１２の内周面側には、各々の感光体ドラム１に対向して『１次転写手段』である１次転写ローラ１３Ｙ〜１３Ｋが４つ並列して配置されている。１次転写ローラ１３Ｙ〜１３Ｋは中間転写ベルト１２を感光体ドラム１に向けて押圧し、中間転写ベルト１２及び感光体ドラム１が接触して１次転写部Ｎ３にニップを形成する。そして、１次転写ローラ１３には、１次転写バイアス電源装置（図示せず）によって、１次転写バイアスが印加される。それによって、感光体ドラム１上のトナー像が中間転写ベルト１２上に転写される。
【００３３】
中間転写ベルト１２の外周面側において、２次転写対向ローラ１５に対向する位置には、２次転写手段としての２次転写ローラ１４が配置されている。２次転写ローラ１４は中間転写ベルト１２を介して、２次転写対向ローラ１５に圧接し、中間転写ベルト１２と２次転写ローラ１４が接触する２次転写部Ｎ４にニップを形成する。そして、２次転写ローラ１４には、２次転写バイアス電源装置（図示せず）によって、２次転写バイアスが印加される。それによって、中間転写ベルト１２上のトナー像が記録材Ｐに転写される。
【００３４】
本実施例におけるフルカラー画像形成時には、第１〜第４の画像形成部ＳＹ、ＳＭ、ＳＣ、ＳＫにおいて帯電、露光、現像、１次転写のプロセスが順次行われ、中間転写ベルト１２上に各色のトナー像が重ね合わされる。その後、２次転写ローラ１４の作用によって、中間転写ベルト１２上のトナー像は一括して記録材Ｐに転写される。
【００３５】
その後、記録材Ｐに担持された未定着トナー像は、定着装置１６に備えられる定着手段（ヒートローラ）による加熱、及び、加圧手段による加圧を受けて、記録材Ｐ上に永久画像として定着される。
【００３６】
また、トナー像の１次転写を終了した感光体ドラム１上の転写残トナーは、ブレード状のクリーニング手段を備えるクリーニング装置８によって除去される。また、トナー像の２次転写を終了した中間転写ベルト１２上の転写残トナーは、ブレード上のクリーニング手段を備える中間転写ベルトクリーニング装置１７によって除去される。そして、続く画像形成動作に備える。
【００３７】
図３（ａ）は、現像装置５０の構成を示す拡大断面図である。この図３（ａ）を参照しつつ、本発明の特徴である供給ローラ４に対するトナーｔの供給のメカニズムについて説明する。供給ローラ４の回転によって、供給ローラ４の外周部のセルがつぶされたときにトナーｔの吐き出しが起こる。その後、供給ローラ４が開放されることによってセルが開き、そのときにセルに向けて吸気が行われ、トナーｔの吸い込みが起こる。すなわち、供給ローラ４と現像ローラ３との当接ニップＮ２の供給ローラ４の回転方向を基準として、上流側でトナーｔの吐き出しが（この位置を「トナー吐き出し部Ｃ」と呼ぶ）、下流側でトナーｔの吸い込みが（この位置を「トナー吸い込み部Ｄ」と呼ぶ）起こる。
【００３８】
また、本実施例では、供給ローラ４の上に仕切り部材９が設けられている。仕切り部材９は供給ローラ４の回転方向を基準とすると、現像ローラ３と供給ローラ４の当接ニップＮ２の下流側部位の近傍から、供給ローラ４の回転中心の直上よりも供給ローラ４の回転方向で下流側にかけて配置されている。また、仕切り部材９は供給ローラ４には接触せず、隙間が設けられており、本実施例において隙間は０．５ｍｍとなっている。
【００３９】
図３（ｂ）は、現像装置５０の構成を示す拡大断面図である。この図３（ｂ）を参照しつつ、供給ローラ４及び現像ローラ３の当接ニップＮ２より供給ローラ４の回転方向で下流側すなわちトナー吸い込み部Ｄの近傍のトナーｔの動きについて説明する。なお、図３（ｂ）中には、トナー吸い込み部Ｄの近傍の空気の流れを示す矢印を記している。
【００４０】
供給ローラ４の近傍では、供給ローラ４自身が回転することによって、仕切り部材９及び供給ローラ４の間の隙間５３（図３（ａ）参照）に、矢印Ａ１の方向に空気やトナーｔの流れが生じている。この一方で、供給ローラ４及び現像ローラ３の当接ニップＮ２では、回転方向の上流側で圧縮の動き、回転方向の下流側で開放の動きが生じている。そして、トナー吐き出し部Ｃでは空気やトナーｔを吐き出す流れに、下流側であるトナー吸い込み部Ｄでは空気やトナーｔを吸い込む流れになっている。そのため、仕切り部材９の上方側での空気やトナーｔの流れは、矢印Ａ２のようになっており、供給ローラ４に積極的にトナーｔが送り込まれるような流れになっている。
【００４１】
トナー収納室５５にある撹拌搬送部材６（図２参照）が回転することで、点線Ｔで示されるように、トナーｔがトナー収納室５５から仕切り部材９の上方に送り込まれる。そして、一旦、現像ローラ３の表面の付近に落下した後、現像ローラ３の回転や空気の流れによってトナーｔがトナー吸い込み部Ｄに送り込まれる。それから、トナー吸い込み部Ｄにおいて、トナーｔが積極的に吸い込まれ、効率的な供給ローラ４へのトナー供給が実現される。
【００４２】
また、仕切り部材９が供給ローラ４の回転中心の直上からトナー吸い込み部Ｄの近傍まであることにより、撹拌搬送部材６によって搬送されたトナーｔが供給ローラ４及び現像ローラ３の当接ニップＮ２に降りかかる。このトナーｔは、供給ローラ４の表面に付着して供給ローラ４の回転によってトナー収納室５５へ戻されるといったことが大幅に減少し、さらに効率的な供給ローラ４へのトナー供給が実現される。
【００４３】
ところで、仕切り部材９と供給ローラ４の隙間５３が広くなると、仕切り部材９と供給ローラ４間の空気の流れが矢印Ａ１の方向だけでなく、逆方向であるトナー吸い込み部Ｄに向かう方向の流れが発生してしまい、効率的なトナーｔの吸い込みが阻害されてしまう。そのため、仕切り部材９と供給ローラ４間の隙間は大きくても２ｍｍ以下が好ましい。なお、仕切り部材９と供給ローラ４との間の隙間５３は、上流側端部９ａの側で少し広めに設定されているが、これは、隙間５３に円滑にトナーが流れ込むようにするためのものである。但し、この隙間５３は、仕切り部材９の全長に亘って均等な広さでも良い。または、図３（ａ）に示されるように、下流側端部９ｂの側で広めに設定されても良い。
【００４４】
図４は、トナー滞留部Ｂの構成を示す断面図である。図４に示されるように、枠体５０Ａの内部には、トナーｔを滞留する『現像剤滞留領域』であるトナー滞留部Ｂが設けられている（図４中の斜線部）。トナー滞留部Ｂは、枠体５０Ａの内壁面１１、現像ローラ３、仕切り部材９、仮想水平面Ｈ、仮想面Ｉ、吹き出し防止シート１０で囲まれている領域である。仮想水平面Ｈは、仕切り部材９の最上点から水平方向に枠体５０Ａの内壁面１１へと至る平面である。仮想面Ｉは、仕切り部材９の最下点から仕切り部材９の円周方向に現像ローラ３へと至る平面である。『吹き出し防止部材』である吹き出し防止シート１０は、枠体５０Ａの開口５０ａに取り付けられ、現像室５６の内部のトナーｔが開口５０ａ及び現像ローラ３の間から吹き出すのを防止するシートである。トナー滞留部Ｂの内部のトナーｔは、開口５４（図３（ａ）及び図３（ｂ）参照）を通って供給ローラ４及び現像ローラ３の間に誘導されるようになっている。
【００４５】
撹拌搬送部材６（図２参照）は、トナー滞留部Ｂを経由して供給ローラ４及び現像ローラ３の間へとトナーｔを搬送する。ここで、撹拌搬送部材６が回転する１周期の間で移動する『現像剤量』であるトナー量に関して説明する。撹拌搬送部材６が回転する１周期の間では、トナー滞留部Ｂで収納可能なトナー量は、供給ローラ４及び現像ローラ３の『当接部位』である当接ニップＮ２のうち『供給ローラ４の回転方向の下流側の端部』で供給ローラ４が吸い込むトナー量より多く設定される。また、撹拌搬送部材６が回転する１周期の間では、撹拌搬送部材６がトナー滞留部Ｂに搬送するトナー量は、当接ニップＮ２のうち『供給ローラ４の回転方向の下流側の端部』であるトナー吸い込み部Ｄで供給ローラ４が吸い込むトナー量よりも多く設定される。これによって、トナー滞留部Ｂに滞留可能なトナー量は１．５ｇで、トナー吸い込み部Ｄにて供給ローラ４に吸い込まれるトナー量は１秒あたり０．２５ｇとなっている。また、１秒毎に撹拌搬送部材６が回転し、１回あたり撹拌搬送部材６がトナー滞留部Ｂに搬送するトナー量は１ｇとなっている。
【００４６】
画像形成時においては、トナー収納室５５の撹拌搬送部材６が回転することによって、トナー滞留部Ｂに汲み上げられたトナーｔは、一旦、トナー滞留部Ｂに貯められる。そして、トナー滞留部Ｂに貯められたトナーｔは次々と供給ローラ４に吸い込まれていき、トナー吐き出し部Ｃまで搬送される。そして、トナー吐き出し部Ｃにおいてトナーｔが吐き出され、現像ローラ３に塗布される。そして、現像ブレード５で層厚が規制されて、現像ローラ３上は最適なトナーコート状態となって、感光体ドラム１と接触して現像される。
【００４７】
本実施例の構成にてベタ濃度追従性の評価を行った。評価条件は、画像形成装置を２５℃、５０％Ｒｈにて１日放置して環境になじませ、その後、画像比率５％の横線画像をＡ４サイズの用紙に１００枚印字した後に、ベタ黒画像を３枚連続出力し、１枚目の画像濃度と３枚目の画像濃度を比較した。濃度の測定は、Ｘ−Ｒｉｔｅ社製ｓｐｅｃｔｏｒｏｄｅｎｓｉｔｏｍｅｔｅｒ５００を用いて行った。その結果、１枚目の画像濃度と３枚目の画像濃度差が０．２未満と良好な結果となり、トナー供給不良による画像問題の発生を防止することができた。
【００４８】
実施例の現像装置５０によれば、撹拌搬送部材６によって供給ローラ４へと搬送されるトナーｔの一部は、仕切り部材９を通り越して開口５４（図３（ａ）参照）へと誘導される。したがって、供給ローラ４の最上位置４Ｌを通り越して上流側端部９ａで形成される開口５４を通過したトナーｔは、供給ローラ４に付着せずに供給ローラ４及び現像ローラ３の当接ニップＮ２へと容易に到達することができる。そして、供給ローラ４に付着して供給ローラ４の回転によって現像ローラ３に到達することなくトナー収納室５５へと戻るトナーｔの量は低減する。その結果、トナーｔの供給効率が向上し、トナーｔの供給不良による画像問題の発生が抑制される。
【００４９】
加えて、供給ローラ４上部に仕切り部材９を設けることで、供給ローラ４へのトナーｔや空気の循環を制御することが可能となり、供給ローラ４のトナーｔの吸い込み力を最大限に活用した供給ローラ４へのトナー供給が可能となった。
【００５０】
また、仕切り部材９、現像ローラ３及び枠体５０Ａの上方にトナー滞留部Ｂが確保されると、トナーｔがトナー滞留部Ｂに貯められるので、供給ローラ４及び現像ローラ３の間に供給されるトナーｔの量は増加可能となる。
【００５１】
さらに、撹拌搬送部材６が１回転する時間当たりに供給ローラ４が供給ローラ４及び現像ローラ３の当接ニップＮ２のうち吸い込み部Ｄで吸い込むトナー量よりも、撹拌搬送部材６がトナー滞留部Ｂに搬送するトナー量が多く設定される。加えて、撹拌搬送部材６が１回転する時間当たりに供給ローラ４が供給ローラ４及び現像ローラ３の当接ニップＮ２のうち吸い込み部Ｄで吸い込むトナー量よりも、トナー滞留部Ｂに滞留可能なトナー量が多く設定される。その結果、トナー滞留部Ｂにトナーｔが常に滞留された状態とし、供給ローラ４は常にトナーｔを吸い込むことができる。
【符号の説明】
【００５２】
３ 現像ローラ（現像剤担持体）
４ 供給ローラ（現像剤供給体）
６ 撹拌搬送部材（現像剤搬送部材）
９ 仕切り部材
５０ 現像装置
５０Ａ 枠体（現像装置本体）
５４ 開口
５５ トナー収納室（現像剤収納室）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真方式又は静電記録方式を用いて像担持体上に形成した静電潜像に現像装置を用いて可視化して顕画像を形成し、この顕画像を記録材上に転写及び定着して永久画像を得る画像形成装置、及び、この画像形成装置に適用される現像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、複数の感光体ドラム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が知られている。そして、中間転写ベルト又は記録材搬送ベルトの下方に複数の画像形成部が配置され、中間転写ベルト又は記録材搬送ベルトの上方に定着装置が配置される画像形成装置が知られている。この構成であれば、画像形成部に感光体ドラム、現像装置、露光装置が含まれる場合に、これらの画像形成部の各要素が定着装置の熱の影響を受け難い等の利点がある。こうした構成に関する発明として、特許文献１に記載の発明がある。
【０００３】
特許文献１に記載の発明は、中間転写ベルトの下方に感光体ドラム及び現像装置が配置され、中間転写ベルトの上方に定着装置が配置される画像形成装置に関する発明そのものである。そして、現像装置は、枠体の内部の下方に区画される現像剤収容室、及び、枠体の内部の上方に区画される現像室を有する。そして、現像剤収納室には、現像剤が収納されると共に現像剤を現像剤供給体へと搬送する現像剤搬送部材が設けられている。現像室には、感光体ドラムに現像剤を供給する現像剤担持体、及び、現像剤担持体に現像剤を供給する現像剤供給体等が設けられている。現像室は現像剤収納室よりも上方に配置されることから、現像剤収納室から現像室への現像剤の供給にあたっては、現像剤は重力に逆らって搬送されることになる。
【０００４】
ここで、現像剤供給体の外周部に複数のセルを有するスポンジ状の弾性部材が用いられた場合を想定する。当接ニップでは、現像剤供給体の回転方向の上流側の端部でセルが潰されるとセルから現像剤が吐き出され、現像剤供給体の回転方向の下流側の端部でセルが開放されるとセルに現像剤が吸引される。こうした構成の場合に、現像剤供給体へ現像剤を供給する場合には、現像剤供給体及び現像剤担持体の当接ニップのうち現像剤供給体の回転方向の下流側の端部に現像剤が搬送されると、現像剤の供給効率が向上すると考えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【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】
【０００６】
しかし、特許文献１に記載の発明では、現像室内壁及び現像剤供給体の間の空間に浸入した現像剤は、現像剤供給体に供給されても、現像剤供給体及び現像剤担持体の当接ニップに到達しないうちに現像剤供給部の回転によって、現像室の床に落下する場合がある。または、そのような現像剤は、現像剤収納室へ戻ったりする場合がある。このために、現像剤供給体への現像剤の供給量が不足して、現像剤供給不良による濃度ムラ等の画像問題が発生することがあった。
【０００７】
本発明は、上記実情に鑑み、現像剤の供給効率を向上させ、現像剤の供給不良による画像問題の発生を抑制することができる現像装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明の現像装置は、現像装置本体と、前記現像装置本体に支持され、現像剤を担持しつつ回転自在な現像剤担持体と、前記現像装置本体に支持されて前記現像剤担持体に当接し、前記現像剤担持体に現像剤を供給しつつ回転自在な現像剤供給体と、前記現像装置本体の内部で前記現像剤供給体よりも下方に区画されて現像剤を収納する現像剤収納室と、前記現像剤収納室の内部に回転自在に設けられ、前記現像剤収納室から前記現像剤供給体へと現像剤を搬送する現像剤搬送部材と、前記現像剤担持体の外周面に対向して配置され、一端部が前記現像剤担持体の外周面に所定寸法で離間した離間位置に位置づけられ、他端部が前記現像剤供給体の最上位置又は前記最上位置よりも前記現像剤供給体の回転方向の下流側に位置づけられ、前記現像剤供給体の外周面との間に隙間を形成し、前記現像剤担持体の外周面との間に開口を形成し、前記現像剤供給体を仕切る仕切り部材と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、現像剤搬送部材によって現像剤供給体へと搬送される現像剤の一部は、仕切り部材を通り越して開口へと誘導される。したがって、現像剤供給体の最上位置を通り越して開口を通過した現像剤は、現像剤供給体の内部に吸い込まれるため、現像剤供給体及び現像剤担持体の当接ニップへと容易に到達することができる。そして、現像剤供給体表面に付着して現像剤供給体の回転によって現像剤担持体まで到達することなく現像剤収納室へと戻る現像剤の量は低減する。その結果、現像剤の供給効率が向上し、現像剤の供給不良による画像問題の発生が抑制される。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施例１に係る画像形成装置の構成を示す断面図である。
【図２】現像装置の構成を示す断面図である。
【図３】現像装置の構成を示す拡大断面図等である。
【図４】トナー滞留部の構成を示す拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【実施例】
【００１１】
以下、図面を参照して、この発明を実施するための形態を実施例に基づいて例示的に詳しく説明する。ただし、この実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対位置等は、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から、特に特定的な記載が無い限りは、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。
【００１２】
図１は、本発明の実施例１に係る画像形成装置１００の構成を示す断面図である。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ビームプリンタである。実施例１では、複数色の画像形成を行うカラー画像形成装置について説明するが、この構成に限定されるものではなく、黒単色の画像形成を行う画像形成装置にも適用できる。
【００１３】
図１に示されるように、画像形成装置１００は画像形成装置本体（以下、単に『装置本体』という）１００Ａを有し、この装置本体１００Ａの内部には、画像を形成する複数の画像形成部ＳＹ、ＳＭ、ＳＣ、ＳＫが設けられる。画像形成部ＳＹ、ＳＭ、ＳＣ、ＳＫは、『像担持体』である感光体ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋ、『１次転写装置』である１次転写ローラ１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋ等を含む。ここで、画像形成装置としては、電子写真方式の画像形成装置、例えば複写機、プリンタ（例えば、ＬＥＤプリンタ、レーザービームプリンタ等）、ファクシミリ装置、及び、ワードプロセッサ等が含まれる。
【００１４】
尚、本実施例では、第１〜第４の画像形成部ＳＹ〜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は、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られた添え字Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋは省略して、総括的に説明する。
【００１５】
画像形成装置１００は、『複数』すなわち４個の『像担持体』である『電子写真感光体』としての感光体ドラム１を並列されて備えている。感光体ドラム１は、ドラム型の電子写真感光体である。感光体ドラム１は、矢印Ｒ１の方向に図示しない駆動手段によって回転駆動する。感光体ドラム１は、直径２４ｍｍのアルミシリンダーの外周面に有機感光体（ＯＰＣ）が塗布されている。しかし、これに限定されず、有機感光体ではなく、ａ−Ｓｉ（アモルファスシリコン）、ＣｄＳ、Ｓｅなどを塗布しても良い。また、感光体ドラム１は、周速１３５ｍｍ／ｓｅｃのプロセススピードで矢印Ｒ１の方向に回転する。
【００１６】
画像形成動作が開始されると、感光体ドラム1は、感光体ドラム１に接触しつつ従動して矢印Ｒ２（図２参照）の方向に回転する帯電手段としての帯電ローラ２によって一様に帯電される。帯電ローラ２は、直径が１０ｍｍであり、ステンレスの円筒体である芯金２ａの周囲に、基層としてウレタンゴム、表層としてフッ素系樹脂からなる弾性層２ｂを設けた多層構成とした（図２参照）。ただし、芯金２ａの材料としては、アルミニウム、アルミニウム合金などの金属が用いられても良く、弾性層２ｂの基層としては、ＮＢＲ、ＥＰＤＭ、シリコーンゴムなどのゴム材が用いられても良い。また、弾性層２ｂの表層としては、エーテルウレタンやナイロンなどが用いられても良い。
【００１７】
また、帯電ローラ２には、帯電部材電圧印加手段である帯電バイアス電源装置（図示せず）が接続され、帯電バイアスとしての直流バイアスが印加されることによって感光体ドラム１の表面が帯電し、感光体ドラム１の表面には所定の暗部電位が形成される。ここでは、帯電バイアスとして直流バイアスが用いられたが、帯電バイアスとして直流成分に交流成分を重畳したバイアスが用いられても良い。
【００１８】
その後、感光体ドラム１の表面には、露光手段である露光装置としてのレーザビームスキャナ装置７によって静電像が形成される。レーザビームスキャナ装置７は、入力信号に対応した画像信号に応じて半導体レーザ（図示せず）が発光し、そのレーザ光Ｌ（図２参照）を高速回転しているポリゴンミラー（図示せず）で反射し、結像レンズ群（図示せず）を通って、感光体ドラム１に照射する。レーザ光が感光体ドラム１に照射されることによって、感光体ドラム１の表面には所定の明部電位が形成される。
【００１９】
次に、感光体ドラム１の表面の静電像は、現像手段である現像装置５０によって現像剤像（トナー像）として可視像化される。実施例１では、現像方式として反転現像方式が用いられている。そのため、帯電電荷と同極性（負極性）のトナーが、感光体ドラム１上の負極性の帯電電荷が減衰した部分（画像部）に付着する。
【００２０】
また、現像手段である現像装置５０では、現像ローラ３を感光体ドラム１に当接させ、現像ローラ３を感光体ドラム１と「接触」させた状態で現像を行う接触現像方式が採用されている。
【００２１】
図２は、現像装置５０の構成を示す断面図である。図２を参照しつつ、現像装置５０の内部に配置されている各部材の構成に関して以下に詳述する。現像装置５０は、感光体ドラム１に形成された静電像にトナーｔを供給して現像する装置であり、『現像装置本体』である枠体５０Ａを備える。
【００２２】
枠体５０Ａの内部では、下方に『現像剤収納室』であるトナー収納室５５が区画されており、上方に現像室５６が区画されている。トナー収納室５５は、トナーｔを収納する部屋であり、供給ローラ４よりも下方に区画されている。トナー収納室５５の内部には、負帯電性の非磁性１成分現像剤（トナー）が収納される。また、トナー収納室５５の内部には、トナー収納室５５から供給ローラ４へとトナーｔを搬送する『現像剤搬送部材』である撹拌搬送部材６が回転自在に設けられている。撹拌搬送部材６は、枠体５０Ａのトナー収納室５５に支持されている。この撹拌搬送部材６は、トナー収納室５５の内部のトナーｔをほぐして、トナーｔを供給ローラ４に搬送するために、矢印Ｒ６の方向に回転する。
【００２３】
供給ローラ４の外周面には、供給ローラ４の外周面に対向してその外周面を覆って供給ローラ４を仕切る仕切り部材９が配置されている。仕切り部材９が有する供給ローラ４の回転方向の上流側の『一端部』である上流側端部９ａは、現像ローラ３の外周面に所定寸法で離間した離間位置３Ｌに位置づけられ、現像ローラ３の外周面に対向している。仕切り部材９が有する供給ローラ４の回転方向の下流側の『他端部』である下流側端部９ｂは、供給ローラ４の最上位置４Ｌ又は最上位置４Ｌよりも供給ローラ４の回転方向の下流側に位置付けられる。仕切り部材９は、供給ローラ４の外周面との間に隙間５３（図３（ａ）参照）を形成し、現像ローラ３の外周面との間に開口５４（図３（ａ）参照）を形成する。別の表現で言うならば、仕切り部材９は、仕切り部材９の最上位置９Ｌから離間位置３Ｌに向かって下方向に傾斜して形成されると言える。
【００２４】
また、現像装置５０は、供給ローラ４によって供給されたトナーｔを規制して現像ローラ３の表面に現像剤の薄層を形成する『現像剤規制手段』である現像ブレード５を備える。
【００２５】
さらに、枠体５０Ａは、『現像剤』であるトナーｔを担持しつつ回転自在な『現像剤担持体』である現像ローラ３を支持している。この現像ローラ３は、トナーｔを担持しつつ搬送してトナーｔを感光体ドラム１に接触させて静電像を現像する。また、枠体５０Ａは、現像ローラ３に当接し、現像ローラ３にトナーｔを供給しつつ回転自在な『現像剤供給体』である供給ローラ４を支持している。供給ローラ４は、多孔性及び弾性を有する部材例えばスポンジで成形される。供給ローラ４は現像室５６の内部に配置されており、現像ローラ３の略半分は現像室５６の外側に配置され、現像ローラ３の残りの略半分は現像室５６の内側に配置されている。
【００２６】
現像ローラ３は、周速１６０ｍｍ／ｓｅｃで矢印Ｒ３の方向に回転し、所定の当接圧にて感光体ドラム１に当接している。また、現像ローラ３は、直径が１６ｍｍであり、ステンレスの芯金３ａの周囲に、基層としてのウレタンゴム、その上の表層としてのカーボンを混ぜたウレタンゴムからなる弾性層３ｂを設けた多層構成で、弾性層３ｂの長手方向の長さは２３０ｍｍとしている。ただし、この限りではなく、芯金３ａとして、アルミニウム、アルミニウム合金等の金属の円筒体を用い、弾性層３ｂの基層はＮＢＲ、ＥＰＤＭ、シリコーンゴム、ウレタンゴムなどのゴム材からなるものを用いても良い。また、弾性層３ｂの表層はエーテルウレタンやナイロンなどから構成されていても良い。また、現像ローラ３には現像バイアス印加手段である現像バイアス電源装置（図示せず）によって、−３００Ｖの直流の現像バイアスが印加される。
【００２７】
次に、供給ローラ４は、現像ローラ３に対してトナーｔの供給及び回収を行うためのローラである。供給ローラ４は弾性発泡体からなる弾性ローラで、周速１６０ｍｍ／ｓｅｃで矢印Ｒ４の方向に回転している。また、供給ローラ４は現像ローラ３に対して侵入量が１．５ｍｍとなるように配置されている。供給ローラ４は、直径が１６ｍｍであり、ステンレスの芯金４ａの周囲に弾性層４ｂとしてウレタンフォームを設けたスポンジローラで、弾性層４ｂの長手方向の長さは２３０ｍｍとしている。ただし、この限りではなく、芯金４ａとして、アルミニウム、アルミニウム合金、などの金属の円筒体を用いても良い。
【００２８】
次に、現像ブレード５は、現像ローラ３上のトナーｔの層厚を規制するブレードであり、現像ローラ３を加圧するように設けられている。現像ブレード５は、厚さ０．１ｍｍの板バネ状のＳＵＳ製の薄板の弾性規制部材とした。ただし、この限りではなく、リン青銅やアルミニウム等の金属薄板でも良い。また、現像ブレード５の表面に絶縁層として、ポリアミドエラストマーやウレタンゴムやウレタン樹脂等の薄膜を被覆しても良い。また、現像ブレード５には、規制部材バイアス印加手段としてのブレードバイアス電源装置（図示せず）によって、−５００Ｖの直流のブレードバイアスが印加される。供給ローラ４によって、現像ローラ３上に供給されたトナーｔは、現像ブレード５によって層厚を規制され、且つ、塗布されて現像ローラ３上にトナーｔの薄層を形成する。更に、このときの現像ローラ３及び現像ブレード５それぞれの表面との摩擦によって、トナーｔには現像に供するのに十分な電荷が付与される。
【００２９】
その後、現像ローラ３上のトナーｔの薄層は、現像ローラ３の回転に伴って、感光体ドラム１と現像ローラ３と当接する現像領域（現像ニップ）Ｎ１へと搬送され、トナーｔは感光体ドラム１に接触した状態で現像に供される。即ち、感光体ドラム１と現像ローラ３との間に現像電界を形成するために、現像バイアス電源装置（図示せず）が接続され、現像電界の作用により現像ローラ３上のトナーｔは、感光体ドラム１上に転移する。そして、トナーｔは、感光体ドラム１の表面の静電像に対応してトナー像を形成し、静電像を可視化する。
【００３０】
また、現像ローラ３の表面に担持されたトナーｔの一部は、現像ニップＮ１へと担持されつつ搬送されるが、現像には寄与せずに、現像ローラ３の表面に担持されたまま更に移動し、供給ローラ４による摺擦で現像ローラ３の表面から掻き取られる。掻き取られたトナーｔの一部は、新たに供給ローラ４の表面に供給されたトナーｔと共に、再び供給ローラ４によって現像ローラ３の表面に供給され、残りはトナー収納室５５の内部へと戻される。
【００３１】
また、現像装置５０の枠体５０Ａには、現像ローラ３の表面と対向する位置に、現像ローラ３からのトナーｔの飛散を防止するために、吹き出し防止シート１０が取り付けられている。この吹き出し防止シート１０の位置は、現像ローラ３が感光体ドラム１に当接する現像ニップＮ１よりも現像ローラ３の回転方向で下流側に位置する。
【００３２】
ここで、図１に戻って、画像形成装置１００の構成に関してさらに説明する。『中間転写体』である中間転写ベルト１２は、全ての感光体ドラム１と当接し、矢印Ｒ１２の方向に移動する。中間転写ベルト１２は、無端状のベルトで形成され、複数の支持部材に掛け渡されている。中間転写ベルト１２の内周面側には、各々の感光体ドラム１に対向して『１次転写手段』である１次転写ローラ１３Ｙ〜１３Ｋが４つ並列して配置されている。１次転写ローラ１３Ｙ〜１３Ｋは中間転写ベルト１２を感光体ドラム１に向けて押圧し、中間転写ベルト１２及び感光体ドラム１が接触して１次転写部Ｎ３にニップを形成する。そして、１次転写ローラ１３には、１次転写バイアス電源装置（図示せず）によって、１次転写バイアスが印加される。それによって、感光体ドラム１上のトナー像が中間転写ベルト１２上に転写される。
【００３３】
中間転写ベルト１２の外周面側において、２次転写対向ローラ１５に対向する位置には、２次転写手段としての２次転写ローラ１４が配置されている。２次転写ローラ１４は中間転写ベルト１２を介して、２次転写対向ローラ１５に圧接し、中間転写ベルト１２と２次転写ローラ１４が接触する２次転写部Ｎ４にニップを形成する。そして、２次転写ローラ１４には、２次転写バイアス電源装置（図示せず）によって、２次転写バイアスが印加される。それによって、中間転写ベルト１２上のトナー像が記録材Ｐに転写される。
【００３４】
本実施例におけるフルカラー画像形成時には、第１〜第４の画像形成部ＳＹ、ＳＭ、ＳＣ、ＳＫにおいて帯電、露光、現像、１次転写のプロセスが順次行われ、中間転写ベルト１２上に各色のトナー像が重ね合わされる。その後、２次転写ローラ１４の作用によって、中間転写ベルト１２上のトナー像は一括して記録材Ｐに転写される。
【００３５】
その後、記録材Ｐに担持された未定着トナー像は、定着装置１６に備えられる定着手段（ヒートローラ）による加熱、及び、加圧手段による加圧を受けて、記録材Ｐ上に永久画像として定着される。
【００３６】
また、トナー像の１次転写を終了した感光体ドラム１上の転写残トナーは、ブレード状のクリーニング手段を備えるクリーニング装置８によって除去される。また、トナー像の２次転写を終了した中間転写ベルト１２上の転写残トナーは、ブレード上のクリーニング手段を備える中間転写ベルトクリーニング装置１７によって除去される。そして、続く画像形成動作に備える。
【００３７】
図３（ａ）は、現像装置５０の構成を示す拡大断面図である。この図３（ａ）を参照しつつ、本発明の特徴である供給ローラ４に対するトナーｔの供給のメカニズムについて説明する。供給ローラ４の回転によって、供給ローラ４の外周部のセルがつぶされたときにトナーｔの吐き出しが起こる。その後、供給ローラ４が開放されることによってセルが開き、そのときにセルに向けて吸気が行われ、トナーｔの吸い込みが起こる。すなわち、供給ローラ４と現像ローラ３との当接ニップＮ２の供給ローラ４の回転方向を基準として、上流側でトナーｔの吐き出しが（この位置を「トナー吐き出し部Ｃ」と呼ぶ）、下流側でトナーｔの吸い込みが（この位置を「トナー吸い込み部Ｄ」と呼ぶ）起こる。
【００３８】
また、本実施例では、供給ローラ４の上に仕切り部材９が設けられている。仕切り部材９は供給ローラ４の回転方向を基準とすると、現像ローラ３と供給ローラ４の当接ニップＮ２の下流側部位の近傍から、供給ローラ４の回転中心の直上よりも供給ローラ４の回転方向で下流側にかけて配置されている。また、仕切り部材９は供給ローラ４には接触せず、隙間が設けられており、本実施例において隙間は０．５ｍｍとなっている。
【００３９】
図３（ｂ）は、現像装置５０の構成を示す拡大断面図である。この図３（ｂ）を参照しつつ、供給ローラ４及び現像ローラ３の当接ニップＮ２より供給ローラ４の回転方向で下流側すなわちトナー吸い込み部Ｄの近傍のトナーｔの動きについて説明する。なお、図３（ｂ）中には、トナー吸い込み部Ｄの近傍の空気の流れを示す矢印を記している。
【００４０】
供給ローラ４の近傍では、供給ローラ４自身が回転することによって、仕切り部材９及び供給ローラ４の間の隙間５３（図３（ａ）参照）に、矢印Ａ１の方向に空気やトナーｔの流れが生じている。この一方で、供給ローラ４及び現像ローラ３の当接ニップＮ２では、回転方向の上流側で圧縮の動き、回転方向の下流側で開放の動きが生じている。そして、トナー吐き出し部Ｃでは空気やトナーｔを吐き出す流れに、下流側であるトナー吸い込み部Ｄでは空気やトナーｔを吸い込む流れになっている。そのため、仕切り部材９の上方側での空気やトナーｔの流れは、矢印Ａ２のようになっており、供給ローラ４に積極的にトナーｔが送り込まれるような流れになっている。
【００４１】
トナー収納室５５にある撹拌搬送部材６（図２参照）が回転することで、点線Ｔで示されるように、トナーｔがトナー収納室５５から仕切り部材９の上方に送り込まれる。そして、一旦、現像ローラ３の表面の付近に落下した後、現像ローラ３の回転や空気の流れによってトナーｔがトナー吸い込み部Ｄに送り込まれる。それから、トナー吸い込み部Ｄにおいて、トナーｔが積極的に吸い込まれ、効率的な供給ローラ４へのトナー供給が実現される。
【００４２】
また、仕切り部材９が供給ローラ４の回転中心の直上からトナー吸い込み部Ｄの近傍まであることにより、撹拌搬送部材６によって搬送されたトナーｔが供給ローラ４及び現像ローラ３の当接ニップＮ２に降りかかる。このトナーｔは、供給ローラ４の表面に付着して供給ローラ４の回転によってトナー収納室５５へ戻されるといったことが大幅に減少し、さらに効率的な供給ローラ４へのトナー供給が実現される。
【００４３】
ところで、仕切り部材９と供給ローラ４の隙間５３が広くなると、仕切り部材９と供給ローラ４間の空気の流れが矢印Ａ１の方向だけでなく、逆方向であるトナー吸い込み部Ｄに向かう方向の流れが発生してしまい、効率的なトナーｔの吸い込みが阻害されてしまう。そのため、仕切り部材９と供給ローラ４間の隙間は大きくても２ｍｍ以下が好ましい。なお、仕切り部材９と供給ローラ４との間の隙間５３は、上流側端部９ａの側で少し広めに設定されているが、これは、隙間５３に円滑にトナーが流れ込むようにするためのものである。但し、この隙間５３は、仕切り部材９の全長に亘って均等な広さでも良い。または、図３（ａ）に示されるように、下流側端部９ｂの側で広めに設定されても良い。
【００４４】
図４は、トナー滞留部Ｂの構成を示す断面図である。図４に示されるように、枠体５０Ａの内部には、トナーｔを滞留する『現像剤滞留領域』であるトナー滞留部Ｂが設けられている（図４中の斜線部）。トナー滞留部Ｂは、枠体５０Ａの内壁面１１、現像ローラ３、仕切り部材９、仮想水平面Ｈ、仮想面Ｉ、吹き出し防止シート１０で囲まれている領域である。仮想水平面Ｈは、仕切り部材９の最上点から水平方向に枠体５０Ａの内壁面１１へと至る平面である。仮想面Ｉは、仕切り部材９の最下点から仕切り部材９の円周方向に現像ローラ３へと至る平面である。『吹き出し防止部材』である吹き出し防止シート１０は、枠体５０Ａの開口５０ａに取り付けられ、現像室５６の内部のトナーｔが開口５０ａ及び現像ローラ３の間から吹き出すのを防止するシートである。トナー滞留部Ｂの内部のトナーｔは、開口５４（図３（ａ）及び図３（ｂ）参照）を通って供給ローラ４及び現像ローラ３の間に誘導されるようになっている。
【００４５】
撹拌搬送部材６（図２参照）は、トナー滞留部Ｂを経由して供給ローラ４及び現像ローラ３の間へとトナーｔを搬送する。ここで、撹拌搬送部材６が回転する１周期の間で移動する『現像剤量』であるトナー量に関して説明する。撹拌搬送部材６が回転する１周期の間では、トナー滞留部Ｂで収納可能なトナー量は、供給ローラ４及び現像ローラ３の『当接部位』である当接ニップＮ２のうち『供給ローラ４の回転方向の下流側の端部』で供給ローラ４が吸い込むトナー量より多く設定される。また、撹拌搬送部材６が回転する１周期の間では、撹拌搬送部材６がトナー滞留部Ｂに搬送するトナー量は、当接ニップＮ２のうち『供給ローラ４の回転方向の下流側の端部』であるトナー吸い込み部Ｄで供給ローラ４が吸い込むトナー量よりも多く設定される。これによって、トナー滞留部Ｂに滞留可能なトナー量は１．５ｇで、トナー吸い込み部Ｄにて供給ローラ４に吸い込まれるトナー量は１秒あたり０．２５ｇとなっている。また、１秒毎に撹拌搬送部材６が回転し、１回あたり撹拌搬送部材６がトナー滞留部Ｂに搬送するトナー量は１ｇとなっている。
【００４６】
画像形成時においては、トナー収納室５５の撹拌搬送部材６が回転することによって、トナー滞留部Ｂに汲み上げられたトナーｔは、一旦、トナー滞留部Ｂに貯められる。そして、トナー滞留部Ｂに貯められたトナーｔは次々と供給ローラ４に吸い込まれていき、トナー吐き出し部Ｃまで搬送される。そして、トナー吐き出し部Ｃにおいてトナーｔが吐き出され、現像ローラ３に塗布される。そして、現像ブレード５で層厚が規制されて、現像ローラ３上は最適なトナーコート状態となって、感光体ドラム１と接触して現像される。
【００４７】
本実施例の構成にてベタ濃度追従性の評価を行った。評価条件は、画像形成装置を２５℃、５０％Ｒｈにて１日放置して環境になじませ、その後、画像比率５％の横線画像をＡ４サイズの用紙に１００枚印字した後に、ベタ黒画像を３枚連続出力し、１枚目の画像濃度と３枚目の画像濃度を比較した。濃度の測定は、Ｘ−Ｒｉｔｅ社製ｓｐｅｃｔｏｒｏｄｅｎｓｉｔｏｍｅｔｅｒ５００を用いて行った。その結果、１枚目の画像濃度と３枚目の画像濃度差が０．２未満と良好な結果となり、トナー供給不良による画像問題の発生を防止することができた。
【００４８】
実施例の現像装置５０によれば、撹拌搬送部材６によって供給ローラ４へと搬送されるトナーｔの一部は、仕切り部材９を通り越して開口５４（図３（ａ）参照）へと誘導される。したがって、供給ローラ４の最上位置４Ｌを通り越して上流側端部９ａで形成される開口５４を通過したトナーｔは、供給ローラ４に付着せずに供給ローラ４及び現像ローラ３の当接ニップＮ２へと容易に到達することができる。そして、供給ローラ４に付着して供給ローラ４の回転によって現像ローラ３に到達することなくトナー収納室５５へと戻るトナーｔの量は低減する。その結果、トナーｔの供給効率が向上し、トナーｔの供給不良による画像問題の発生が抑制される。
【００４９】
加えて、供給ローラ４上部に仕切り部材９を設けることで、供給ローラ４へのトナーｔや空気の循環を制御することが可能となり、供給ローラ４のトナーｔの吸い込み力を最大限に活用した供給ローラ４へのトナー供給が可能となった。
【００５０】
また、仕切り部材９、現像ローラ３及び枠体５０Ａの上方にトナー滞留部Ｂが確保されると、トナーｔがトナー滞留部Ｂに貯められるので、供給ローラ４及び現像ローラ３の間に供給されるトナーｔの量は増加可能となる。
【００５１】
さらに、撹拌搬送部材６が１回転する時間当たりに供給ローラ４が供給ローラ４及び現像ローラ３の当接ニップＮ２のうち吸い込み部Ｄで吸い込むトナー量よりも、撹拌搬送部材６がトナー滞留部Ｂに搬送するトナー量が多く設定される。加えて、撹拌搬送部材６が１回転する時間当たりに供給ローラ４が供給ローラ４及び現像ローラ３の当接ニップＮ２のうち吸い込み部Ｄで吸い込むトナー量よりも、トナー滞留部Ｂに滞留可能なトナー量が多く設定される。その結果、トナー滞留部Ｂにトナーｔが常に滞留された状態とし、供給ローラ４は常にトナーｔを吸い込むことができる。
【符号の説明】
【００５２】
３ 現像ローラ（現像剤担持体）
４ 供給ローラ（現像剤供給体）
６ 撹拌搬送部材（現像剤搬送部材）
９ 仕切り部材
５０ 現像装置
５０Ａ 枠体（現像装置本体）
５４ 開口
５５ トナー収納室（現像剤収納室）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
現像装置本体と、
前記現像装置本体に支持され、現像剤を担持しつつ回転自在な現像剤担持体と、
前記現像装置本体に支持されて前記現像剤担持体に当接し、前記現像剤担持体に現像剤を供給しつつ回転自在な現像剤供給体と、
前記現像装置本体の内部で前記現像剤供給体よりも下方に区画されて現像剤を収納する現像剤収納室と、
前記現像剤収納室の内部に回転自在に設けられ、前記現像剤収納室から前記現像剤供給体へと現像剤を搬送する現像剤搬送部材と、
前記現像剤担持体の外周面に対向して配置され、一端部が前記現像剤担持体の外周面に所定寸法で離間した離間位置に位置づけられ、他端部が前記現像剤供給体の最上位置又は前記最上位置よりも前記現像剤供給体の回転方向の下流側に位置づけられ、前記現像剤供給体の外周面との間に隙間を形成し、前記現像剤担持体の外周面との間に開口を形成し、前記現像剤供給体を仕切る仕切り部材と、
を備えることを特徴とする現像装置。
【請求項２】
前記現像装置本体の内部には、前記現像装置本体の内壁面、前記現像剤担持体、前記仕切り部材、前記仕切り部材の最上点から水平方向に前記現像装置本体の内壁面へと至る仮想水平面、前記仕切り部材の最下点から前記仕切り部材の円周方向に前記現像剤担持体へと至る仮想面、前記現像装置本体の開口に取り付けられて、前記現像装置本体の開口及び前記現像剤担持体の間から現像剤が吹き出すのを防止する吹き出し防止部材で囲まれて、現像剤を滞留する現像剤滞留領域が設けられ、
前記現像剤滞留領域の内部の現像剤が、前記開口を通って前記現像剤供給体及び前記現像剤担持体の間に誘導され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】
前記現像剤供給体は、多孔性及び弾性を有する部材で形成され、
前記現像剤搬送部材は、前記現像剤滞留領域を経由して前記現像剤供給体及び現像剤担持体の間へと現像剤を搬送し、
前記現像剤搬送部材が回転する１周期の間では、
前記現像剤滞留領域で収納可能な現像剤量は、前記現像剤供給体及び前記現像剤担持体の当接部位のうち前記現像剤供給体の回転方向の下流側の端部で前記現像剤供給体が吸い込む現像剤量よりも多く、
前記現像剤搬送部材が前記現像剤滞留領域に搬送する現像剤量は、前記現像剤供給体及び前記現像剤担持体の当接部位のうち前記現像剤供給体の回転方向の下流側の端部で前記現像剤供給体が吸い込む現像剤量よりも多いことを特徴とする請求項２に記載の現像装置。
【請求項４】
前記仕切り部材は、前記仕切り部材の前記最上位置から前記離間位置に向かって下方向に傾斜して形成されることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の現像装置。
【請求項５】
像担持体と、
前記像担持体に形成された静電像に現像剤を供給して現像する請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の現像装置と、
を備えることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１】
現像装置本体と、
前記現像装置本体に支持され、現像剤を担持しつつ回転自在な現像剤担持体と、
前記現像装置本体に支持されて前記現像剤担持体に当接し、前記現像剤担持体に現像剤を供給しつつ回転自在な現像剤供給体と、
前記現像装置本体の内部で前記現像剤供給体よりも下方に区画されて現像剤を収納する現像剤収納室と、
前記現像剤収納室の内部に回転自在に設けられ、前記現像剤収納室から前記現像剤供給体へと現像剤を搬送する現像剤搬送部材と、
前記現像剤担持体の外周面に対向して配置され、一端部が前記現像剤担持体の外周面に所定寸法で離間した離間位置に位置づけられ、他端部が前記現像剤供給体の最上位置又は前記最上位置よりも前記現像剤供給体の回転方向の下流側に位置づけられ、前記現像剤供給体の外周面との間に隙間を形成し、前記現像剤担持体の外周面との間に開口を形成し、前記現像剤供給体を仕切る仕切り部材と、
を備えることを特徴とする現像装置。
【請求項２】
前記現像装置本体の内部には、前記現像装置本体の内壁面、前記現像剤担持体、前記仕切り部材、前記仕切り部材の最上点から水平方向に前記現像装置本体の内壁面へと至る仮想水平面、前記仕切り部材の最下点から前記仕切り部材の円周方向に前記現像剤担持体へと至る仮想面、前記現像装置本体の開口に取り付けられて、前記現像装置本体の開口及び前記現像剤担持体の間から現像剤が吹き出すのを防止する吹き出し防止部材で囲まれて、現像剤を滞留する現像剤滞留領域が設けられ、
前記現像剤滞留領域の内部の現像剤が、前記開口を通って前記現像剤供給体及び前記現像剤担持体の間に誘導され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】
前記現像剤供給体は、多孔性及び弾性を有する部材で形成され、
前記現像剤搬送部材は、前記現像剤滞留領域を経由して前記現像剤供給体及び現像剤担持体の間へと現像剤を搬送し、
前記現像剤搬送部材が回転する１周期の間では、
前記現像剤滞留領域で収納可能な現像剤量は、前記現像剤供給体及び前記現像剤担持体の当接部位のうち前記現像剤供給体の回転方向の下流側の端部で前記現像剤供給体が吸い込む現像剤量よりも多く、
前記現像剤搬送部材が前記現像剤滞留領域に搬送する現像剤量は、前記現像剤供給体及び前記現像剤担持体の当接部位のうち前記現像剤供給体の回転方向の下流側の端部で前記現像剤供給体が吸い込む現像剤量よりも多いことを特徴とする請求項２に記載の現像装置。
【請求項４】
前記仕切り部材は、前記仕切り部材の前記最上位置から前記離間位置に向かって下方向に傾斜して形成されることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の現像装置。
【請求項５】
像担持体と、
前記像担持体に形成された静電像に現像剤を供給して現像する請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の現像装置と、
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２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１１−１５０１１３（Ｐ２０１１−１５０１１３Ａ）
【公開日】平成２３年８月４日（２０１１．８．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１０７４４（Ｐ２０１０−１０７４４）
【出願日】平成２２年１月２１日（２０１０．１．２１）
【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８月４日（２０１１．８．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１月２１日（２０１０．１．２１）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
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