画像形成ユニットおよび画像形成装置
【課題】十分な画像濃度を得ることができる画像形成ユニットおよび画像形成装置の提供。
【解決手段】画像形成ユニットとしてのプロセスユニット１１は、感光体ドラム１４と、感光体ドラム１４に現像剤を供給する現像ローラ１６と、現像ローラ１６に現像剤を供給する第１および第２供給ローラ１７，１８と、記録媒体を感光体ドラム１４に接触するように所定の搬送面ＣＰに沿って搬送する転写ベルトユニットとを備える。第１供給ローラ１７は、第２供給ローラ１８よりも、搬送面ＣＰに直交する方向において搬送面ＣＰに近い側に配置されている。供給ローラ１７，１８は、第１供給ローラ１７の現像ローラ１６から離れた側の外周の、搬送面ＣＰに直交する方向の接線Ａが、第２供給ローラ１８の現像ローラ１６から離れた側の外周の同方向の接線Ｂよりも、搬送面ＣＰと平行な面内における現像ローラ１６からの距離が長くなるよう配置されている。
【解決手段】画像形成ユニットとしてのプロセスユニット１１は、感光体ドラム１４と、感光体ドラム１４に現像剤を供給する現像ローラ１６と、現像ローラ１６に現像剤を供給する第１および第２供給ローラ１７，１８と、記録媒体を感光体ドラム１４に接触するように所定の搬送面ＣＰに沿って搬送する転写ベルトユニットとを備える。第１供給ローラ１７は、第２供給ローラ１８よりも、搬送面ＣＰに直交する方向において搬送面ＣＰに近い側に配置されている。供給ローラ１７，１８は、第１供給ローラ１７の現像ローラ１６から離れた側の外周の、搬送面ＣＰに直交する方向の接線Ａが、第２供給ローラ１８の現像ローラ１６から離れた側の外周の同方向の接線Ｂよりも、搬送面ＣＰと平行な面内における現像ローラ１６からの距離が長くなるよう配置されている。
【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たプリンタや複写機などの画像形成装置、およびその画像形成ユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真法を用いた画像形成装置では、帯電装置により一様に帯電させた像担持体（感光体ドラム）の表面を、露光装置により露光して静電潜像を形成し、現像装置により静電潜像を現像して現像剤像（トナー像）を形成し、記録媒体に転写する。現像装置は、像担持体に対向配置された現像剤担持体（現像ローラ）により、静電潜像が形成された像担持体の表面に現像剤を付着させる。
【０００３】
近年、画像濃度の変動を抑制するため、現像剤担持体の表面に接触するように２つの供給ローラを設けることで、現像剤担持体に十分な量の現像剤を供給する現像装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−３９６２８号公報（請求項１、図１参照）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来の現像装置では、現像剤収容体（トナーカートリッジ）から各供給ローラに十分な量の現像剤が供給されない場合に、画像の濃度が低下し、良好な画像品質が得られないことがあった。
【０００６】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、その目的は、十分な画像濃度を得ることができる画像形成ユニットおよび画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る画像形成ユニットは、像担持体と、像担持体に現像剤を供給する現像剤担持体と、現像剤担持体に現像剤を供給する第１の現像剤供給部材と、現像剤担持体に現像剤を供給する第２の現像剤供給部材と、媒体を、像担持体に接触するように所定の搬送面に沿って搬送し、像担持体に担持された現像剤像を媒体に転写する手段とを備え、第１の現像剤供給部材は、第２の現像剤供給部材よりも、搬送面に直交する方向において搬送面に近い側に配置され、第１の現像剤供給部材における現像剤担持体から離れた側の外周の、搬送面に直交する方向の接線が、第２の現像剤供給部材における現像剤担持体から離れた側の外周の同方向の接線よりも、搬送面と平行な面内における現像剤担持体からの距離が長くなるように、第１および第２の現像剤供給部材が配置されていることを特徴とする。
【０００８】
本発明に係る画像形成ユニットは、また、像担持体と、像担持体に現像剤を供給する現像剤担持体と、現像剤担持体に現像剤を供給する第１の現像剤供給部材と、現像剤担持体に現像剤を供給する第２の現像剤供給部材と、媒体を、像担持体に接触するように所定の搬送面に沿って搬送し、像担持体に担持された現像剤像を媒体に転写する手段と、現像剤担持体、第１の現像剤供給部材および第２の現像剤に対して、搬送面に直交する方向において搬送面から離れた側に配置され、現像剤を収容する収容室と、収容室内の現像剤を、第１の現像剤供給部材に供給するトナーと、第２の現像剤供給部材に供給するトナーとに振り分ける仕切り壁とを備えたことを特徴とする。
【０００９】
また、本発明に係る画像形成装置は、上記の画像形成ユニットを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、画像形成ユニット内において、搬送面に直交する方向（例えば鉛直方向）に移動する現像剤が、第１の現像剤供給部材の表面（外周）および第２の現像剤供給部材の表面に到達しやすいため、各現像剤供給部材から現像剤担持体に十分な量の現像剤が供給される。その結果、十分な画像濃度を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第１の実施の形態における画像形成装置の基本構成を示す側面図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態におけるプロセスカートリッジを示す断面図である。
【図３】供給ローラの現像ローラへの押し込み量の測定方法を説明するための模式図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態における画像形成装置の制御系を示すブロック図である。
【図５】本発明の第１の実施の形態におけるプロセスカートリッジ内のトナーの流れを示す概略図である。
【図６】本発明の第１の実施の形態のプロセスカートリッジに対する第１の比較例（Ａ）および第２の比較例（Ｂ）を示す図である。
【図７】供給ローラの現像ローラに対する周速比を変化させた場合の、現像ローラへのトナー供給量の変化を示すグラフである。
【図８】本発明の第１の実施の形態におけるプロセスカートリッジの他の構成例を示す断面図である。
【図９】本発明の第１の実施の形態のプロセスカートリッジの第１の変形例を示す断面図である。
【図１０】本発明の第１の実施の形態のプロセスカートリッジの第２の変形例を示す断面図である。
【図１１】本発明の第１の実施の形態のプロセスカートリッジの第３の変形例を示す断面図である。
【図１２】本発明の第２の実施の形態のプロセスカートリッジを示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図１は、本発明の第１の実施の形態における画像形成装置１０の基本構成を示す図である。画像形成装置１０は、例えばカラー電子写真プリンタであり、ブラック、イエロー、マゼンタおよびシアンの画像を形成する４つの画像形成ユニットとしてのプロセスカートリッジ１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄを有している。プロセスカートリッジ１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄは、記録媒体２０の搬送路２１に沿って上流側から順に（図１では右から左に）一列に配列されている。
【００１３】
プロセスカートリッジ１１ａ〜１１ｄは、使用するトナー（現像剤）を除いて共通の構成を有し、いずれも、一方向（図１では時計回り）に回転する像担持体としての感光体ドラム１４を有している。各プロセスカートリッジ１１ａ〜１１ｄの詳細については、後述する。プロセスカートリッジ１１ａ〜１１ｄのそれぞれの上方には、露光装置としてのＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）ヘッド１３が配置されている。ＬＥＤヘッド１３は、プロセスカートリッジ１１ａ〜１１ｄの各感光体ドラム１４の表面を露光して、静電潜像を形成するものである。
【００１４】
また、プロセスカートリッジ１１ａ〜１１ｄには、各色のトナーを収容した現像剤収容器としての着脱可能なトナーカートリッジ１２が装着されている。各トナーカートリッジ１２は共通の構成を有し、プロセスカートリッジ１１ａ〜１１ｄにトナーを補給する。
【００１５】
画像形成装置１０の下部には、記録媒体２０（例えば印刷用紙）を積層して収納する給紙カセット３１と、積層された記録媒体２０を１枚ずつ分離させて給紙するためのホッピングローラ３２とが配設されている。ホッピングローラ３２は、回転することにより、記録媒体２０を一枚ずつ搬送路２１に送り出す。搬送路２１には、記録媒体２０のスキューを矯正してプロセスカートリッジ１１ａ〜１１ｄに搬送する搬送ローラ対３３，３４が配置されている。
【００１６】
プロセスカートリッジ１１ａ〜１１ｄの下側には、記録媒体２０を搬送し、各感光体ドラム１４で形成されたトナー像を記録媒体２０に転写する搬送転写手段としての転写ベルトユニット３５（すなわち、媒体を搬送し、当該媒体に現像剤像を転写する手段）が配置されている。転写ベルトユニット３５は、記録媒体２０を吸着保持してプロセスカートリッジ１１ａ〜１１ｄに沿って搬送する転写ベルト３６を有している。転写ベルト３６は、駆動ローラ３６ａおよび従動ローラ３６ｂに架け渡され、駆動ローラ３６ａの回転によって移動する。また、各感光体ドラム１４との間で転写ベルト３６を挟み込むように、４つの転写ローラ３７が配置されている。転写ローラ３７には、対向する感光体ドラム１４との間で電界を形成するための電圧が印加されており、この電圧により、各感光体ドラム１４に形成されたトナー像が記録媒体２０に転写される。
【００１７】
ここでは、転写ベルトユニット３５（搬送転写手段）は、記録媒体２０を、水平面（図２に示す搬送面ＣＰ）に沿って、プロセスカートリッジ１１ａ〜１１ｄを通過するように搬送する。記録媒体２０が搬送される搬送面ＣＰは、水平面に限定されるものではなく、傾斜面であってもよい。
【００１８】
記録媒体２０の搬送方向においてプロセスカートリッジ１１ａ〜１１ｄの下流側には、定着器４１が配置されている。定着器４１は、加熱ローラ４１ａとバックアップローラ４１ｂとを有し、記録媒体２０に転写されたトナー像を、熱および圧力を加えて記録媒体２０に定着する。記録媒体２０の搬送方向において定着器４１の下流側には、定着器４１から排出された記録媒体２０を、搬送路２１を経て排出する排出ローラ対４２，４３が設けられている。画像形成装置１０の上部には、排出された記録媒体２０を積載するためのスタッカ４４が設けられている。
【００１９】
次に、プロセスカートリッジ１１ａ〜１１ｄの構成について詳細に説明する。プロセスカートリッジ１１ａ〜１１ｄは、使用するトナーを除いて共通の構成を有しているため、「プロセスカートリッジ１１」と総称して説明する。
【００２０】
図２は、プロセスカートリッジ１１の構成を示す断面図である。プロセスカートリッジ１１は、上述した感光体ドラム１４の周囲に、感光体ドラム１４の表面を一様に帯電させる帯電部材としての帯電ローラ１５と、（上記ＬＥＤヘッド１３の露光により形成された）感光体ドラム１４の表面の静電潜像をトナーにより現像する現像体担持体としての現像ローラ１６と、現像ローラ１６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１７，１８と、現像ローラ１６の表面に形成されるトナー層の厚さを規制する現像剤規制部材としての規制ブレード１９とを有している。
【００２１】
感光体ドラム１４は、例えばアルミニウムで形成されたドラム形状の導体の表面に光導電層を形成したものである。感光体ドラム１４は、その軸端部に駆動ギアを備え、図２において時計方向に回転駆動される。帯電ローラ１５は、金属製のシャフトの表面に、エピクロルヒドリンなどの導電性の弾性体を被覆したものであり、感光体ドラム１４の表面に接触するように配置されている。帯電ローラ１５は、感光体ドラム１４の回転に従動して回転し、回転開始と同時に高電圧（帯電電圧）が印加されて、感光体ドラム１４の表面を均一に帯電させる。
【００２２】
現像ローラ１６は、金属製のシャフト１６Ａの表面にウレタンなどの導電性の弾性体を被覆したものである。現像ローラ１６は、感光体ドラム１４の回転方向においてＬＥＤヘッド１３よりも下流側で感光体ドラム１４の表面に接触するように配置されている。現像ローラ１６は、シャフト１６Ａの端部にギアを備え、感光体ドラム１４からの駆動伝達により、感光体ドラム１４の回転方向とは反対方向に回転する。また、現像ローラ１６には回転開始と同時に高電圧が印加され、感光体ドラム１４の表面との間に電界を形成し、この電界により、感光体ドラム１４の表面の静電潜像にトナーを付着させる。
【００２３】
供給ローラ１７，１８は、いずれも、金属製のシャフト１７Ａ，１８Ａの表面にシリコンなどの発泡性の弾性体を被覆したものであり、現像ローラ１６に接触するように配置されている。供給ローラ１７，１８は、シャフト１７Ａ，１８Ａの端部にそれぞれギアを備え、感光体ドラム１４からの駆動伝達によって、現像ローラ１６の回転方向と同じ方向に回転する。供給ローラ１７，１８は、現像ローラ１６と摺動接触してトナーを摩擦帯電させ、現像ローラ１６にトナーを供給する。
【００２４】
以下の説明では、２つの供給ローラ１７，１８のうち、現像ローラ１６の回転方向における上流側で現像ローラ１６に接触する供給ローラ１７を「第１供給ローラ１７」（第１の現像剤供給部材）と称する。また、この第１供給ローラ１７よりも下流側で現像ローラ１６に接触する供給ローラ１８を「第２供給ローラ１８」（第２の現像剤供給部材）と称する。第２供給ローラ１８は、現像ローラ１６の回転方向において、第１供給ローラ１７と規制ブレード１９との間に位置している。また、第１供給ローラ１７は、鉛直方向において、第２供給ローラ１８よりも下側に位置する。
【００２５】
なお、ここでは、供給ローラ１７，１８を現像ローラ１６に接触させているが、例えば静電力等により現像ローラ１６に十分な量のトナーを供給することができる場合には、供給ローラ１７，１８が現像ローラ１６から離間していてもよい。
【００２６】
規制ブレード１９は、例えばステンレスの薄板からなる弾性体ブレードであり、現像ローラ１６の軸方向に長い形状を有している。規制ブレード１９は、その幅方向の一端が、プロセスユニット１１のフレーム５０内に取り付けられたホルダ５６に固定され、他端が現像ローラ１６の表面に押し当てられている。規制ブレード１９は、トナーを摩擦帯電させつつ、現像ローラ１６の表面に付着するトナー層の厚さを規制して薄層化する。
【００２７】
クリーニングブレード５１は、例えばウレタンからなる弾性体ブレードであり、感光体ドラム１４の軸方向に長い形状を有している。クリーニングブレード５１は、その幅方向の一端が感光体ドラム１４の表面に押し当てられており、トナー像の転写後に感光体ドラム１４の表面に残留したトナーを掻き落とす。クリーニングブレード５１の下側には、クリーニングブレード５１で掻き落としたトナーをプロセスカートリッジ１１の外部に搬送する回収トナー搬送スパイラル５２が設けられている。
【００２８】
プロセスカートリッジ１１に着脱可能に取り付けられるトナーカートリッジ１２は、プロセスカートリッジ１１に補給するトナーを収容する現像剤収容器であり、その底部にトナー供給口１２Ａを有し、さらに、トナー供給口１２Ａを開閉するシャッタ５３を有している。
【００２９】
プロセスカートリッジ１１のフレーム５０は、現像ローラ１６、供給ローラ１７，１８および規制ブレード１９を収容する筺体である。フレーム５０の上側には、プロセスカートリッジ１１が装着されるカートリッジ装着部５０Ａが形成されており、このカートリッジ装着部５０Ａには、トナーカートリッジ１２のトナー供給口１２Ａに対応するトナー補給口５４が形成されている。トナー補給口５４から補給されたトナーは、現像ローラ１６、第１供給ローラ１７、第２供給ローラ１８、規制ブレード１９およびフレーム５０に囲まれた領域であるトナーホッパ（収容室）５５に保持される。
【００３０】
フレーム５０は、また、Ｚ方向（鉛直方向）に延在する外壁５７を有しており、トナー補給口５４からトナーホッパ５５に供給されたトナーは、概ね、外壁５７に沿ってＺ方向の下方に移動する。また、外壁５７の下側には、第１供給ローラ１７に対向し、第１供給ローラ１７の外周に沿った形状の壁部５０Ｂが形成されている。このように構成すれば、トナーホッパ５５の下側の領域に収容されたトナーが、回転する第１供給ローラ１７に付着しやすくなる。
【００３１】
トナーカートリッジ１２をプロセスカートリッジ１１に装着し、トナーカートリッジ１２のシャッタ５３によりトナー供給口１２Ａを開放すると、トナーカートリッジ１２に収容されていたトナーが、トナー補給口５４からプロセスカートリッジ１１の内部に補給され、トナーホッパ５５に収容される。トナーホッパ５５に収容されたトナーは、第１供給ローラ１７および第２供給ローラ１８によって現像ローラ１６に供給され、規制ブレード１９で薄層化された後、現像ローラ１６から感光体ドラム１４に転写される。これにより、感光体ドラム１４の表面に形成された静電潜像が現像され、トナー像が形成される。
【００３２】
この実施の形態では、上記構成のプロセスカートリッジ１１において、感光体ドラム１４の外径（ドラム径）を３０ｍｍ、現像ローラ１６の外径（ローラ径）を２０ｍｍとし、第１供給ローラ１７および第２供給ローラ１８の外径をいずれも１５ｍｍとしている。
【００３３】
第１供給ローラ１７および第２供給ローラ１８は、いずれも、現像ローラ１６への押し込み量が１ｍｍとなるように配置されている。また、第１供給ローラ１７および第２供給ローラ１８は、以下で説明するように、プロセスカートリッジ１１を画像形成装置１０に装着した状態で、第１供給ローラ１７の外周が第２供給ローラ１８の外周よりも外側（フレーム５０の外壁５７側）に突出するように配置されている。
【００３４】
なお、第１供給ローラ１７の現像ローラ１６への押し込み量（Ｎ）は、図３に模式的に示すように、現像ローラ１６の外径Ｄ１、第１供給ローラ１７の外径Ｄ２、および、現像ローラ１６のシャフト１６Ａの軸中心と第１供給ローラ１７のシャフト１７Ａの軸中心との距離Ｌとから、以下の式により求められる。
Ｎ＝｛（Ｄ１＋Ｄ２）／２｝−Ｌ
第２供給ローラ１８の現像ローラ１６への押し込み量も、同様に求められる。
【００３５】
図２のプロセスカートリッジ１１を画像形成装置１０の本体に装着した状態で、感光体ドラム１４の軸方向（現像ローラ１６の軸方向）をＸ方向とする。また、記録媒体２０が、感光体ドラム１４に接触しながら搬送される際の搬送方向（移動方向）を、Ｙ方向とする。従って、ＸＹ面は、上述した搬送面ＣＰと平行である。ＸＹ面に垂直な方向を、Ｚ方向とする。ここでは、ＸＹ面を水平面とし、Ｚ方向を鉛直方向として説明するが、これらに限定されるものではない。
【００３６】
また、図２において、第１供給ローラ１７の現像ローラ１６から離れた側（すなわち現像ローラ１６との接触部とは反対側）の外周のＺ方向の接線を「接線Ａ」とする。また、第２供給ローラ１８の現像ローラ１６から離れた側の外周のＺ方向の接線Ｂを「接線Ｂ」とする。併せて、現像ローラ１６の供給ローラ１７，１８側の外周のＺ方向の接線を「接線Ｒ」とする。
【００３７】
本実施の形態では、第１供給ローラ１７の現像ローラ１６から離れた側の外周のＺ方向の接線Ａが、第２供給ローラ１８の現像ローラ１６から離れた側の外周のＺ方向の接線Ｂよりも、現像ローラ１６の外周のＺ方向の接線Ｒからの距離が長くなるよう、各ローラ１６，１７，１８が配置されている。
【００３８】
言い換えると、各供給ローラ１７，１８は、Ｚ方向（重力によるトナーの移動方向）において下側に位置する第１供給ローラ１７が、上側に位置する第２供給ローラ１８よりも外側（現像ローラ１６の外周のＺ方向の接線Ｒから遠い側）に突出した位置にある。つまり、第１供給ローラ１７の表面（外周）が、トナーホッパ５５内をＺ方向に移動（降下）するトナーが到達しやすい位置にある。
【００３９】
本実施の形態では、供給ローラ１７，１８の外径が同じであるため、現像ローラ１６の外周と接線Ｒとの接点Ｐから、現像ローラ１６と第１供給ローラ１７との接触部までの距離が、上記接点Ｐから、現像ローラ１６と第２供給ローラ１８との接触部までの距離よりも短くなるように、各ローラ１６，１７，１８を配置する。
【００４０】
このように配置すれば、各供給ローラ１７，１８の外径が同じ場合に、上記のように第１供給ローラ１７が第２供給ローラ１８よりも外側に突出する構成を実現することができる。
【００４１】
なお、各供給ローラ１７，１８のシャフト１７Ａ，１８Ａの各軸中心を通るＺ方向の直線α，βと、現像ローラ１６のシャフト１６Ａの軸中心を通るＺ方向の直線γとを規定すると、直線γから直線βまでの距離は、直線γから直線αまでの距離よりも短い。
【００４２】
また、第１供給ローラ１７の上記接線Ａおよび第２供給ローラ１８の上記接線Ｂは、Ｙ方向において、トナー補給口５４の内側（すなわちトナー補給口５４のＹ方向両端の間）に位置していることが好ましい。このように構成すれば、トナー補給口５４からＺ方向の下方に移動するトナーが、第１供給ローラ１７の表面と第２供給ローラ１８の表面に到達しやすいためである。
【００４３】
現像ローラ１６および供給ローラ１７，１８の回転方向は、以下のとおりである。まず、現像ローラ１６の回転方向は、図２における反時計回り方向、すなわち感光体ドラム１４の回転方向とは反対方向である。そのため、現像ローラ１６と感光体ドラム１４との接触部では、感光体ドラム１４の表面（外周）の移動方向に対して、現像ローラ１６の表面の移動方向は、順方向（同方向）となる。
【００４４】
また、供給ローラ１７，１８の回転方向は、図２における反時計回り方向、すなわち現像ローラ１６の回転方向と同方向である。そのため、第１供給ローラ１７と現像ローラ１６との接触部では、現像ローラ１６の表面の移動方向に対して、第１供給ローラ１７の表の移動方向は、カウンタ方向（反対方向）となる。同様に、第２供給ローラ１８と現像ローラ１６との接触部では、現像ローラ１６の表面の移動方向に対して、第２供給ローラ１８の表面の移動方向は、カウンタ方向となる。これにより、供給ローラ１７，１８に付着したトナーを、機械的に現像ローラ１６側に掻き取ることができ、（同じトナーが供給ローラ１７，１８の表面に留まることによる）トナーの帯電過剰を防止することができる。
【００４５】
なお、供給ローラ１７，１８の回転方向が上記方向に限定されないことは言うまでもない。トナーおよび供給ローラ１７，１８の特性に応じて、トナーを供給ローラ１７，１８から現像ローラ１６側に効果的に移動させることができればよい。
【００４６】
ここでは、現像ローラ１６、第１供給ローラ１７および第２供給ローラ１８の周速は、例えば、それぞれ２００ｍｍ／秒、１６０ｍｍ／秒および１６０ｍｍ／秒である。また、現像ローラ１６、第１供給ローラ１７および第２供給ローラ１８の印加電圧は、例えば、それぞれ−２００Ｖ、−３００Ｖおよび−３００Ｖである。
【００４７】
現像ローラ１６の印加電圧と供給ローラ１７，１８の各印加電圧との関係は、摩擦帯電したトナーが、静電力により第１供給ローラ１７および第２供給ローラ１８から現像ローラ１６側に向かう方向に電界を生じる関係であればよい。例えば、負帯電性のトナーを用い、各印加電圧を負電圧とした場合には、第１供給ローラ１７および第２供給ローラ１８のそれぞれの印加電圧の絶対値が、現像ローラ１６の印加電圧の絶対値よりも大きければよい。また、第１供給ローラ１７および第２供給ローラ１８の印加電圧は、同一でなくてもよい。
【００４８】
次に、画像形成装置１０の制御系について説明する。図４は、画像形成装置１０の制御系を示すブロック図である。
【００４９】
図４に示すように、画像形成装置１０に設けられた記録制御部８０は、各プロセスカートリッジ１１の帯電ローラ１５に帯電電圧を印加する帯電電圧制御部８１と、現像ローラ１６に現像電圧を印加する現像電圧制御部８２と、第１供給ローラ１７に供給電圧を印加する第１供給電圧制御部８３と、第２供給ローラ１８に供給電圧を印加する第２供給電圧制御部８４と、規制ブレード１９に規制ブレード電圧を印加する規制ブレード電圧制御部８５と、転写ローラ３７に転写電圧を印加する転写電圧制御部８６とを制御する。
【００５０】
また、記録制御部８０は、入力された画像データに応じてＬＥＤヘッド１３を発光させるＬＥＤ発光制御部８７と、定着器４１のヒータを制御する定着制御部８８とを制御する。さらに、記録制御部８０は、各プロセスカートリッジ１１の感光体ドラム１４を回転させるモータ、並びに、記録媒体２０を給紙搬送するホッピングローラ３２、搬送ローラ対３３，３４、転写ローラ３７および排出ローラ対４２，４３を回転させる各モータを駆動制御するモータ制御部９０を制御する。
【００５１】
記録制御部８０は、画像形成装置１０の全体の制御を司るコントローラ８によって制御される。
【００５２】
次に、画像形成装置１０の動作について、図１、図２および図４を参照して説明する。
画像形成装置１０のコントローラ８は、外部の上位装置（例えばパーソナルコンピュータ）から送信された画像データを受信すると、その画像データを、コントローラ８内の画像処理回路を介して記録制御部８０に送信する。記録制御部８０は、モータ制御部９０を介してホッピングローラ３２および搬送ローラ対３３，３４等を回転させて記録媒体２０の給紙・搬送を開始し、ＬＥＤ発光制御部８７に画像データを送信する。また、記録媒体２０が各プロセスカートリッジ１１に達するタイミングで、各電圧制御部８１〜８６により、帯電ローラ１５、現像ローラ１６、供給ローラ１７，１８、規制ブレード１９および転写ローラ３７に電圧を印加し、さらに、ＬＥＤ発光制御部８７によりＬＥＤヘッド１３を画像データに応じて発光させる。これにより、各プロセスカートリッジ１１の感光体ドラム１４の表面に、静電潜像が形成される。
【００５３】
各プロセスカートリッジ１１では、図２に示すように、トナーカートリッジ１２からトナー補給口５４を介して補給されたトナーが、フレーム５０内のホッパ５５に収容され、第１供給ローラ１７および第２供給ローラ１８を経て現像ローラ１６に供給され、規制ブレード１９で薄層化された後、感光体ドラム１４に供給される。これにより、感光体ドラム１４の表面に形成された静電潜像が現像され、トナー像が形成される。
【００５４】
感光体ドラム１４の表面に形成されたトナー像は、感光体ドラム１４と転写ローラ３７との接触部において、両者の電位差により、転写ベルト３６上の記録媒体２０に転写される。記録媒体２０がプロセスカートリッジ１１ａ〜１１ｄを通過することにより、記録媒体２０上に４色のトナー像が転写される。
【００５５】
トナー像が転写された記録媒体２０は、転写ベルト３６によって定着器４１に搬送される。定着器４１では、熱および圧力によってトナーが溶融して記録媒体２０に定着される。トナー像が定着された記録媒体２０は、排出ローラ４２により画像形成装置１０から排出され、スタッカ４３上に載置される。これにより、記録媒体２０の表面に画像を形成する画像形成プロセスが完了する。
【００５６】
図５は、例えばベタ画像の連続印刷時における、プロセスカートリッジ１１内のトナーの流れを示す概略図である。トナーカートリッジ１２から補給されたトナーは、プロセスカートリッジ１１のトナーホッパ５５内を、フレーム５０の外壁５７に沿ってＺ方向の下方（鉛直下方）に移動し、第１供給ローラ１７および第２供給ローラ１８の表面の主に上側の領域に堆積する。このとき、第１供給ローラ１７の表面の領域Ｃに付着したトナーは、第１供給ローラ１７の回転により、第１供給ローラ１７と現像ローラ１６との接触部である領域Ｄに到達する。
【００５７】
領域Ｄに到達したトナーは、現像ローラ１６との摩擦により帯電されると共に、現像ローラ１６の表面に静電的に付着し、現像ローラ１６の回転によって、現像ローラ１６と第２供給ローラ１８との接触部の入り口部分である領域Ｅに到達する。
【００５８】
領域Ｅに到達したトナーの一部は、第２供給ローラ１８の表面に付着し、その多くは、第２供給ローラ１８の回転により搬送される。一方、第２供給ローラ１８に付着せずに現像ローラ１６上に留まったトナーは、現像ローラ１６と第２供給ローラ１８との接触部を通過する。
【００５９】
現像ローラ１６と第２供給ローラ１８との接触部の出口部分である領域Ｆでは、現像ローラ１６と第２供給ローラ１８との接触部を通過したトナーと、第１供給ローラ１７から現像ローラ１６を経由して第２供給ローラ１８に付着して搬送されたトナーと、トナーカートリッジ１２から補給されて第２供給ローラ１８の上側の領域Ｇに付着したトナーとが合流する。領域Ｆで合流したトナーは、現像ローラ１６との摩擦によりさらに帯電し、現像ローラ１６に静電的に付着して、規制ブレード１９との接触部である領域Ｈに到達する。
【００６０】
領域Ｈに到達したトナーは、現像ローラ１６と規制ブレード１９とにより摩擦帯電され、さらにトナー層の厚さが規制された後、現像ローラ１６の回転により、現像ローラ１６と感光体ドラム１４との接触部である領域Ｉに到達する。領域Ｉに到達したトナーは、表面に静電潜像が形成された感光体ドラム１４に付着し、静電潜像を現像する。
【００６１】
ベタ画像を連続印刷する場合には、現像ローラ１６上のトナーのほぼ全てが静電潜像の現像によって消費されることになるが、本実施の形態では、第１供給ローラ１７により、現像ローラ１６と第２供給ローラ１８との接触部（領域Ｅ）に多くのトナーが送り込まれるため、現像ローラ１６に付着して搬送されるトナーおよび第２供給ローラ１８に付着して搬送されるトナーの量を増加させることができる。さらに、第１供給ローラ１７の外周が、第２供給ローラ１８の外周よりも外側に突出しているため、トナーホッパ５５内をＺ方向の下方に移動するトナーが、上側の第２供給ローラ１８だけでなく、下側の第１供給ローラ１７にも到達しやすく、その結果、より多くの量のトナーを供給ローラ１７，１８から現像ローラ１６に供給することができる。
【００６２】
次に、本実施の形態のプロセスカートリッジ１１を用いた実験結果について説明する。ここでは、供給ローラ１７，１８の現像ローラ１６に対する周速比を変えた場合のトナー供給量の変化を測定した。
【００６３】
また、本実施の形態のプロセスカートリッジに対する第１の比較例として、図６（Ａ）に示すように、一本の供給ローラのみ（ここでは第１供給ローラ１０８）を有するプロセスカートリッジを用いて実験を行った。図６（Ａ）に示すプロセスカートリッジは、供給ローラを一本のみ有する以外は、本実施の形態におけるプロセスカートリッジと同様に構成されている。
【００６４】
また、第２の比較例として、図６（Ｂ）に示すプロセスカートリッジを用いて実験を行った。図６（Ｂ）に示すプロセスカートリッジは、現像ローラ１６に接触する２本の供給ローラ１０７，１０８のうち、Ｚ方向（鉛直方向）における上側の第２供給ローラ１０８の外周を、下側の第１供給ローラ１０７の外周よりも外側（現像ローラ１６から遠い側）に突出させたものである。他の構成は、本実施の形態におけるプロセスカートリッジと同様である。
【００６５】
図７に、供給ローラの現像ローラに対する周速比を０．５〜３．０の範囲で変えた場合のトナー供給量の変化を示す。ここでは、プロセスカートリッジを装着した画像形成装置１０によりベタ画像を連続印刷したのち、現像ローラ１６の表面に付着したトナーの量を測定し、その値を現像ローラ１６へのトナー供給量とした。図７において、縦軸は、現像ローラへのトナー供給量であり、横軸は、供給ローラの現像ローラに対する周速比である。なお、供給ローラ１７，１８（供給ローラ１０７，１０８）の周速は、互いに同じとする。
【００６６】
図７において、本実施の形態のプロセスカートリッジ１１を用いた実験結果をプロットＰ１で示す。また、第１の比較例（図６（Ａ））のプロセスカートリッジを用いた実験結果をプロットＰ２で示し、第２の比較例（図６（Ｂ））のプロセスカートリッジを用いた実験結果をプロットＰ３で示す。
【００６７】
図７から、２つの供給ローラを設けた第２の比較例（プロットＰ３）では、供給ローラを１つのみ設けた第１の比較例（プロットＰ２）よりもトナー供給量が大きいが、その増加分は比較的小さいことが分かる。これに対し、本実施の形態（プロットＰ１）では、第１および第２の比較例よりも更に大きなトナー供給量が得られている。例えば、第１の比較例（プロットＰ２）では現像ローラに対する供給ローラの周速比が３倍のときと同じトナー供給量を、本実施の形態（プロットＰ１）では、現像ローラに対する供給ローラの周速比が０．８倍のときに達成している。
【００６８】
このような結果が得られたのは、本実施の形態において、２本の供給ローラ１７，１８のうちＺ方向（トナーの移動方向）において下側に配置された第１供給ローラ１７の外周が、上側の第２供給ローラ１８の外周よりも外側に突出しているため、図４に示したように、トナーホッパ５５内をＺ方向の下方に移動するトナーが、上側の第２供給ローラ１８だけでなく、下側の第１供給ローラ１７にも到達しやすく、これにより十分な量のトナーを供給ローラ１７，１８から現像ローラ１６に供給できたためと考えられる。
【００６９】
以上説明したように、この実施の形態では、現像ローラ１６に現像剤を供給する２本の供給ローラ１７，１８のうち、Ｚ方向の下側に配置された第１供給ローラ１７の外周が、上側の第２供給ローラ１８の外周よりも外側に突出するように構成したことにより、ベタ画像を連続印刷するのに十分な量のトナーを現像ローラ１６に供給することができる。その結果、画像濃度を安定させ、高い画像品質を維持することができる。
【００７０】
また、供給ローラ１７，１８の現像ローラ１６に対する周速比を１倍以下に設定することができるため、供給ローラ１７，１８の磨耗を低減させ、プロセスカートリッジ１１の寿命を長くすることができる。
【００７１】
さらに、４つのプロセスカートリッジ１１ａ〜１１ｄを配列して１回の用紙走行でカラー印刷を行うタンデム型のカラープリンタにおいて、トナーカートリッジ１２をプロセスカートリッジ１１ａ〜１１ｄの上部に装着する構成において、上記のように十分なトナー供給量を確保することができるため、高画像品質の小型カラープリンタを実現することができる。
【００７２】
なお、ここでは、記録媒体２０の搬送面ＣＰが水平面である場合について説明したが、図８に示すように、搬送面ＣＰが水平面に対して傾斜していてもよい。この場合、第１供給ローラ１７が、第２搬送ローラ１８よりも、搬送面ＣＰに直交する方向（Ｚ方向）において搬送面ＣＰに近い側に配置され、なお且つ、第１供給ローラ１７における現像ローラ１６から離れた側の外周のＺ方向の接線Ａが、第２供給ローラ１８における現像ローラ１６ら離れた側の外周のＺ方向の接線Ｂよりも、搬送面ＣＰと平行な面内（ＸＹ面内）における現像ローラ１６からの距離が長くなるように、各ローラ１６，１７，１８が配置されていればよい。また、トナーホッパ５５は、搬送面ＣＰと直交する方向において搬送面から離れた側に位置していればよい。
【００７３】
なお、このように搬送面ＣＰを基準とする理由は、以下のとおりである。プロセスカートリッジ１１ａ〜１１ｄは、一般に、搬送面ＣＰに対して、フレーム５０の外壁５７が直交するように設計される。また、トナーホッパ５５内のトナーの移動方向は、概ね、外壁５７と平行な方向となる。従って、第１供給ローラ１７、第２供給ローラ１８および現像ローラ１６を上記のように配置することで、第２供給ローラ１８だけでなく、第１供給ローラ１７の表面に到達するトナー量を多く確保することができ、画像濃度を安定させることができる。
【００７４】
また、プロセスカートリッジ１１内には、供給ローラ１７，１８の上側に収容されたトナーを撹拌するための撹拌ローラを設けてもよい。また、以下に説明する変形例のように構成することも可能である。
【００７５】
第１の変形例．
図９に、本実施の形態の第１の変形例に係るプロセスカートリッジ１１Ａを示す。図９に示す第１の変形例のプロセスカートリッジ１１Ａは、上述した実施の形態１のプロセスカートリッジ１１（図２）に対して、供給ローラの外径および配置が異なるものである。
【００７６】
第１の変形例では、第１供給ローラ２７および第２供給ローラ２８の外径が互いに異なる。また、第１供給ローラ２７と現像ローラ１６との接触部Ｍと、第２供給ローラ２８と現像ローラ１６との接触部Ｎとでは、第２供給ローラ２８と現像ローラ１６との接触部Ｎの方が、現像ローラ１６の外周のＺ方向の接線Ｒとの接触部Ｐに近くなっている。ここでは、第１供給ローラ２７の外径は１６ｍｍであり、第２供給ローラ２８の外径は１１ｍｍである。なお、現像ローラ１６の外径は２０ｍｍである。
【００７７】
これにより、プロセスカートリッジ１１Ａを画像形成装置１０に装着した状態で、第１供給ローラ２７の現像ローラ１６から離れた側の外周のＺ方向の接線Ａが、第２供給ローラ２８の現像ローラ１６から離れた側の外周のＺ方向の接線Ｂよりも、現像ローラ１６の外周のＺ方向の接線Ｒからの距離が長くなる配置を実現している。
【００７８】
すなわち、現像ローラ１６にトナーを供給する供給ローラ２７，２８のうち、Ｚ方向（トナーの移動方向）において下側に位置する第１供給ローラ２７が、上側に位置する第２供給ローラ２８よりも外側に突出した位置、つまり、トナーホッパ５５内をＺ方向の下方に移動するトナーが到達しやすい位置にある。
【００７９】
そのため、この第１の変形例においても、ベタ画像を連続印刷するのに十分なトナーを現像ローラ１６に供給することができ、画像濃度を安定させ、画像品質を維持することができる。
【００８０】
また、この第１の変形例では、供給ローラ２７，２８の外径が異なるため、第２供給ローラ２８のシャフト２８Ａの中心を通るＺ方向の直線βが、第１供給ローラ２７のシャフト２７Ａの中心を通るＺ方向の直線αよりも、現像ローラ１６のシャフト１６Ａの中心を通るＺ方向の直線γからの距離が短くなるような配置（図２）を採用する必要がない。そのため、供給ローラ２７，２８の配置を、比較的自由に設定することができる。
【００８１】
第２の変形例．
図１０に、本実施の形態の第２の変形例に係るプロセスカートリッジ１１Ｂを示す。図１０に示す第２の変形例のプロセスカートリッジ１１Ｂは、上述した実施の形態１のプロセスカートリッジ１１（図２）の第１供給ローラ１７の代わりに、一組のローラ対１０１，１０２を設けたものである。
【００８２】
ローラ対１０１，１０２の第１ローラ１０１は、現像ローラ１６の表面（外周）に接触するように配置され、第２ローラ１０２は、第１ローラ１０１の表面に接触するように配置されている。ローラ対１０１，１０２の回転方向は、いずれも現像ローラ１６と同方向である。従って、現像ローラ１６と第１ローラ１０１との接触部における両ローラの表面の移動方向は、互いにカウンタ方向（反対方向）となる。また、第１ローラ１０１と第２ローラ１０２との接触部における両ローラの表面の移動方向は、互いにカウンタ方向となる。第１ローラ１０１および第２ローラ１０２の外径は、同じでもよく、異なっていてもよい。
【００８３】
また、プロセスカートリッジ１１Ｂを画像形成装置１０に装着した状態において、第１ローラ１０２の現像ローラ１６から離れた側の外周のＺ方向の接線Ａが、第２供給ローラ１８の現像ローラ１６から離れた側の外周のＺ方向の接線Ｂよりも、現像ローラ１６の外周のＺ方向の接線Ｒからの距離が長くなるよう、各ローラ１６，１８，１０１，１０２が配置されている。
【００８４】
すなわち、ローラ対１０１，１０２および第２供給ローラ１８のうち、Ｚ方向（トナーの移動方向）において下側に位置するローラ対１０１，１０２の第２ローラ１０２が、上側に位置する第２供給ローラ１８よりも外側に突出した位置、つまり、トナーホッパ５５内をＺ方向の下方に移動するトナーが到達しやすい位置にある。そのため、この第２の変形例においても、ベタ画像を連続印刷するのに十分なトナーを現像ローラ１６に供給することができ、画像濃度を安定させ、画像品質を維持することができる。
【００８５】
第３の変形例．
図１１に、本実施の形態の第３の変形例に係るプロセスカートリッジ１１Ｃを示す。図１１に示す第３の変形例のプロセスカートリッジ１１Ｃは、上述した実施の形態１のプロセスカートリッジ１１（図２）の第１供給ローラ１７の代わりに、一組のローラ対１０１，１０２と無端ベルト１０３とを設けたものである。
【００８６】
ローラ対１０１，１０２のうち、第１ローラ１０１は、現像ローラ１６の表面に対向配置され、第２ローラ１０２は、第１ローラ１０１から一定距離をあけて平行に配置されている。ローラ対１０１，１０２に架け渡された無端ベルト１０３は、第１ローラ１０１によって現像ローラ１６の表面に押し当てられている。ローラ対１０１，１０２の回転方向は同方向であり、現像ローラ１６の回転方向と同方向である。ローラ対１０１，１０２の回転により無端ベルト１０３が周回移動する。
【００８７】
また、プロセスカートリッジ１１Ｃを画像形成装置１０に装着した状態において、第２ローラ１０２の現像ローラ１６から離れた側の外周のＺ方向の接線Ａが、第２供給ローラ１８の現像ローラ１６から離れた側の外周の接線Ｂよりも、現像ローラ１６の外周のＺ方向の接線Ｒからの距離が長くなるよう、各ローラ１６，１８，１０１，１０２が配置されている。
【００８８】
この第３の変形例においても、第２の変形例と同様、Ｚ方向（トナーの移動方向）において下側に位置するローラ対１０１，１０２の第２ローラ１０２が、上側に位置する第２供給ローラ１８よりも外側に突出した位置、つまり、トナーホッパ５５内をＺ方向に移動するトナーが到達しやすい位置にある。そのため、この第３の変形例においても、ベタ画像を連続印刷するのに十分なトナーを現像ローラ１６に供給することができ、画像濃度を安定させ、画像品質を維持することができる。
【００８９】
第２の実施の形態．
図１２は、本発明の第２の実施の形態のプロセスカートリッジ６１（画像形成ユニット）を示す断面図である。第１の実施の形態で説明した構成要素と同一の構成要素には、同一の符号を付す。
【００９０】
第２の実施の形態のプロセスカートリッジ６１は、第２供給ローラ６８の現像ローラ１６とから離れた側（現像ローラ１６との接触部とは反対側）の外周に沿って形成された仕切り壁７０を備えている。この仕切り壁７０は、例えば、プロセスカートリッジ６１のフレーム５０と一体に形成されている。
【００９１】
より具体的には、仕切り壁７０は、第２供給ローラ６８のシャフト６８Ａと略同じ高さから上方（トナーカートリッジ１２側）にＺ方向に延在する第１の壁部７１と、第２供給ローラ６８のシャフト６８Ａと略同じ高さから下方に、第２供給ローラ６８の外周に沿って延在する第２の壁部７２とを有している。仕切り壁７０の第１の壁部７１は、フレーム５０に形成されたトナー補給口５４のＹ方向中央にほぼ位置している。第２の壁部７２は、例えば、第１供給ローラ６７と第２供給ローラ６８との間まで達している。
【００９２】
仕切り壁７０は、トナー補給口５４から補給されて重力によりＺ方向の下方に移動するトナーを、図中右側（フレーム５０の外壁５７側）に移動するトナーと、図中左側（第２供給ローラ６８側）に移動するトナーとに振り分けるものである。
【００９３】
ここでは、感光体ドラム１４の外径（ドラム径）は３０ｍｍであり、現像ローラ１６の外径（ローラ径）は２０ｍｍである。第１供給ローラ６７および第２供給ローラ６８の外径は、いずれも１３ｍｍであり、第１供給ローラ６７および第２供給ローラ６８の現像ローラ１６への押し込み量は、いずれも１ｍｍである。押し込み量の測定方法は、図３を参照して説明したとおりである。
【００９４】
また、各供給ローラ１７，１８の周速は、第１の実施の形態で説明したように、現像ローラ１６の周速よりも小さく設定されている。現像ローラ１６および各供給ローラ１７，１８の印加電圧および周速の具体例は、第１の実施の形態で説明したとおりである。また、フレーム５０の下側の壁部５０Ｂが、第１供給ローラ６７の外周面に沿った形状を有していることが好ましいことも、第１の実施の形態で説明したとおりである。
【００９５】
第２の実施の形態のプロセスカートリッジ６１におけるトナーの流れは、以下のとおりである。
【００９６】
トナーカートリッジ１２からトナー補給口５４を経て補給されたトナーは、トナーホッパ５５内をＺ方向の下方に移動し、仕切り壁７０によってフレーム５０の外壁５７側（図中右側）に移動するトナーと、図中左側（第２供給ローラ６８側）に移動するトナーとに振り分けられる。
【００９７】
フレーム５０の外壁５７側に振り分けられたトナーは、第１供給ローラ１７の外周とフレーム５０の外壁５７と仕切り壁７０とに囲まれた領域Ｐに収容される。領域Ｐにおいて第１供給ローラ６７の表面（外周）に達したトナーは、第１供給ローラ６７の回転によって現像ローラ１６との接触部に到達し、現像ローラ１６との摩擦により帯電されるとともに現像ローラ１６の表面に静電的に付着し、現像ローラ１６の回転により、現像ローラ１６と第２供給ローラ６８との接触部に到達する。
【００９８】
現像ローラ１６と第２供給ローラ６８との接触部に到達したトナーの一部は、第２供給ローラ６８に付着し、その多くは第２供給ローラ６８の表面に付着した状態で、第２供給ローラ６８の回転により搬送される。第２供給ローラ６８に付着せずに現像ローラ１６の上に留まったトナーは、現像ローラ１６と第２供給ローラ６８との接触部を通過する。
【００９９】
また、仕切り壁７０の第２供給ローラ６８側（図中左側）に振り分けられたトナーは、第２供給ローラ１８の外周と規制ブレード１９と仕切り壁７０とで囲まれた領域Ｑに収容される。領域Ｑにおいて第２供給ローラ６８の表面に達したトナーは、第１供給ローラ６７から現像ローラ１６を経由して第２供給ローラ６８に付着して搬送されたトナーと混合され、第２供給ローラ６８と現像ローラ１６との接触部の出口部分に到達し、現像ローラ１６と第２供給ローラ６８との接触部を通過したトナーと合流する。トナーは現像ローラ１６との摩擦によりさらに帯電して現像ローラ１６に静電的に付着し、現像ローラ１６の回転により、規制ブレード１９との接触部に搬送される。
【０１００】
現像ローラ１９と規制ブレード１９との接触部に到達したトナーは、規制ブレード１９との接触により摩擦帯電され、またトナー層の厚さが均一化された後、現像ローラ１６の回転により現像ローラ１６と感光体ドラム１４との接触部に搬送される。現像ローラ１６と感光体ドラム１４との接触部に達したトナーは、静電潜像が形成された感光体ドラム１４に付着し、静電潜像を現像する。
【０１０１】
このように、本発明の第２の実施の形態では、トナーホッパ５５内に仕切り壁７０を設け、トナー補給口５４から補給されたトナーを第１供給ローラ６７側と第２供給ローラ６８側とに振り分けるように構成している。そのため、下側に配置されている第１供給ローラ６７の周囲のトナーの量が少なくなった状態でも、上側に配置されている第２供給ローラ６８の周囲（すなわち、第２供給ローラ６８と仕切り壁７０と規制ブレード１９とで囲まれた空間）にトナーが収容されているため、現像ローラ１６に十分な量のトナーを供給することができる。その結果、画像濃度を安定させ、画像品質を維持することができる。
【０１０２】
また、第１の実施の形態と同様、供給ローラ１７，１８の現像ローラ１６に対する周速比を１倍以下に設定することで、供給ローラ１７，１８の磨耗を低減させ、プロセスカートリッジ１１の寿命を長くすることができる。
【０１０３】
なお、第２の実施の形態におけるプロセスカートリッジ６１（画像形成ユニット）は、図１２に示した構成に限定されるものではなく、トナーホッパ５５内に仕切り壁７０を設け、トナーカートリッジ１２から補給されたトナーを第１供給ローラ６７側と第２供給ローラ６８側とに振り分けることができるものであればよい。従って、例えば、仕切り壁７０は、フレーム５０と一体に形成されている必要はなく、板金をフレームにねじ止め固定したものであっても良い。また、第１および第２供給ローラ６７，６８の外径が異なっていても良い。
【０１０４】
また、第１の実施の形態において説明したように、記録媒体２０の搬送面ＣＰが水平面に対して傾斜している場合には（図９参照）、トナーホッパ５５は、搬送面ＣＰと直交する方向において搬送面から離れた側に位置していればよい。また、仕切り壁７０は、搬送面ＣＰと平行な方向（Ｙ方向）においてトナー補給口５４の内側に位置し、搬送面ＣＰに直交する方向に延在していればよい。
【０１０５】
上述した第１の実施の形態およびその変形例と、第２の実施の形態とは、適宜組み合わせてもよい。例えば図２に示したプロセスカートリッジ１１に、第２の実施の形態の仕切り壁７０を加えてもよい。
【０１０６】
また、上述した第１の実施の形態、その変形例および第２の実施の形態では、転写ベルトユニット３５によって記録媒体２０を搬送し、この記録媒体２０にトナー像（現像剤像）を転写する直接転写方式について説明したが、本発明は直接転写方式に限定されるものではない。すなわち、感光体ドラム１４から転写ベルトユニット３５の転写ベルト３６にトナー像を転写（１次転写）し、さらに転写ベルト３６から記録媒体２０にトナー像を転写（２次転写）する中間転写方式を用いてもよい。この場合、転写ベルト３６が「媒体」に対応し、転写ベルト３６が感光体ドラム１４に接触しながら移動する際の搬送面が、上述した直接転写方式における記録媒体２０の搬送面ＣＰに対応する。
【符号の説明】
【０１０７】
１０ 画像形成装置、 １１，１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ，６１ プロセスカートリッジ（画像形成ユニット）、 １２ トナーカートリッジ、 １４ 感光体ドラム（像担持体）、 １６ 現像ローラ（現像剤担持体）、 １７，２７ 第１供給ローラ（第１の現像剤供給部材）、 １８，２８ 第２供給ローラ（第２の現像剤供給部材）、 １９ 規制ブレード（現像剤規制部材）、 ２０ 記録媒体（媒体）、 ３５ 転写ベルトユニット、 ３６ 転写ローラ、 ５０ フレーム、 ５０Ｂ 壁部、 ５４ トナー補給口、 ５７ 外壁、 ７０ 仕切り板、 ７１ 第１の壁部、 ７２ 第２の壁部、 １０１ 第１ローラ、 １０２ 第２ローラ、 １０３ ベルト。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真方式を用いたプリンタや複写機などの画像形成装置、およびその画像形成ユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真法を用いた画像形成装置では、帯電装置により一様に帯電させた像担持体（感光体ドラム）の表面を、露光装置により露光して静電潜像を形成し、現像装置により静電潜像を現像して現像剤像（トナー像）を形成し、記録媒体に転写する。現像装置は、像担持体に対向配置された現像剤担持体（現像ローラ）により、静電潜像が形成された像担持体の表面に現像剤を付着させる。
【０００３】
近年、画像濃度の変動を抑制するため、現像剤担持体の表面に接触するように２つの供給ローラを設けることで、現像剤担持体に十分な量の現像剤を供給する現像装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−３９６２８号公報（請求項１、図１参照）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来の現像装置では、現像剤収容体（トナーカートリッジ）から各供給ローラに十分な量の現像剤が供給されない場合に、画像の濃度が低下し、良好な画像品質が得られないことがあった。
【０００６】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、その目的は、十分な画像濃度を得ることができる画像形成ユニットおよび画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る画像形成ユニットは、像担持体と、像担持体に現像剤を供給する現像剤担持体と、現像剤担持体に現像剤を供給する第１の現像剤供給部材と、現像剤担持体に現像剤を供給する第２の現像剤供給部材と、媒体を、像担持体に接触するように所定の搬送面に沿って搬送し、像担持体に担持された現像剤像を媒体に転写する手段とを備え、第１の現像剤供給部材は、第２の現像剤供給部材よりも、搬送面に直交する方向において搬送面に近い側に配置され、第１の現像剤供給部材における現像剤担持体から離れた側の外周の、搬送面に直交する方向の接線が、第２の現像剤供給部材における現像剤担持体から離れた側の外周の同方向の接線よりも、搬送面と平行な面内における現像剤担持体からの距離が長くなるように、第１および第２の現像剤供給部材が配置されていることを特徴とする。
【０００８】
本発明に係る画像形成ユニットは、また、像担持体と、像担持体に現像剤を供給する現像剤担持体と、現像剤担持体に現像剤を供給する第１の現像剤供給部材と、現像剤担持体に現像剤を供給する第２の現像剤供給部材と、媒体を、像担持体に接触するように所定の搬送面に沿って搬送し、像担持体に担持された現像剤像を媒体に転写する手段と、現像剤担持体、第１の現像剤供給部材および第２の現像剤に対して、搬送面に直交する方向において搬送面から離れた側に配置され、現像剤を収容する収容室と、収容室内の現像剤を、第１の現像剤供給部材に供給するトナーと、第２の現像剤供給部材に供給するトナーとに振り分ける仕切り壁とを備えたことを特徴とする。
【０００９】
また、本発明に係る画像形成装置は、上記の画像形成ユニットを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、画像形成ユニット内において、搬送面に直交する方向（例えば鉛直方向）に移動する現像剤が、第１の現像剤供給部材の表面（外周）および第２の現像剤供給部材の表面に到達しやすいため、各現像剤供給部材から現像剤担持体に十分な量の現像剤が供給される。その結果、十分な画像濃度を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第１の実施の形態における画像形成装置の基本構成を示す側面図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態におけるプロセスカートリッジを示す断面図である。
【図３】供給ローラの現像ローラへの押し込み量の測定方法を説明するための模式図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態における画像形成装置の制御系を示すブロック図である。
【図５】本発明の第１の実施の形態におけるプロセスカートリッジ内のトナーの流れを示す概略図である。
【図６】本発明の第１の実施の形態のプロセスカートリッジに対する第１の比較例（Ａ）および第２の比較例（Ｂ）を示す図である。
【図７】供給ローラの現像ローラに対する周速比を変化させた場合の、現像ローラへのトナー供給量の変化を示すグラフである。
【図８】本発明の第１の実施の形態におけるプロセスカートリッジの他の構成例を示す断面図である。
【図９】本発明の第１の実施の形態のプロセスカートリッジの第１の変形例を示す断面図である。
【図１０】本発明の第１の実施の形態のプロセスカートリッジの第２の変形例を示す断面図である。
【図１１】本発明の第１の実施の形態のプロセスカートリッジの第３の変形例を示す断面図である。
【図１２】本発明の第２の実施の形態のプロセスカートリッジを示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図１は、本発明の第１の実施の形態における画像形成装置１０の基本構成を示す図である。画像形成装置１０は、例えばカラー電子写真プリンタであり、ブラック、イエロー、マゼンタおよびシアンの画像を形成する４つの画像形成ユニットとしてのプロセスカートリッジ１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄを有している。プロセスカートリッジ１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄは、記録媒体２０の搬送路２１に沿って上流側から順に（図１では右から左に）一列に配列されている。
【００１３】
プロセスカートリッジ１１ａ〜１１ｄは、使用するトナー（現像剤）を除いて共通の構成を有し、いずれも、一方向（図１では時計回り）に回転する像担持体としての感光体ドラム１４を有している。各プロセスカートリッジ１１ａ〜１１ｄの詳細については、後述する。プロセスカートリッジ１１ａ〜１１ｄのそれぞれの上方には、露光装置としてのＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）ヘッド１３が配置されている。ＬＥＤヘッド１３は、プロセスカートリッジ１１ａ〜１１ｄの各感光体ドラム１４の表面を露光して、静電潜像を形成するものである。
【００１４】
また、プロセスカートリッジ１１ａ〜１１ｄには、各色のトナーを収容した現像剤収容器としての着脱可能なトナーカートリッジ１２が装着されている。各トナーカートリッジ１２は共通の構成を有し、プロセスカートリッジ１１ａ〜１１ｄにトナーを補給する。
【００１５】
画像形成装置１０の下部には、記録媒体２０（例えば印刷用紙）を積層して収納する給紙カセット３１と、積層された記録媒体２０を１枚ずつ分離させて給紙するためのホッピングローラ３２とが配設されている。ホッピングローラ３２は、回転することにより、記録媒体２０を一枚ずつ搬送路２１に送り出す。搬送路２１には、記録媒体２０のスキューを矯正してプロセスカートリッジ１１ａ〜１１ｄに搬送する搬送ローラ対３３，３４が配置されている。
【００１６】
プロセスカートリッジ１１ａ〜１１ｄの下側には、記録媒体２０を搬送し、各感光体ドラム１４で形成されたトナー像を記録媒体２０に転写する搬送転写手段としての転写ベルトユニット３５（すなわち、媒体を搬送し、当該媒体に現像剤像を転写する手段）が配置されている。転写ベルトユニット３５は、記録媒体２０を吸着保持してプロセスカートリッジ１１ａ〜１１ｄに沿って搬送する転写ベルト３６を有している。転写ベルト３６は、駆動ローラ３６ａおよび従動ローラ３６ｂに架け渡され、駆動ローラ３６ａの回転によって移動する。また、各感光体ドラム１４との間で転写ベルト３６を挟み込むように、４つの転写ローラ３７が配置されている。転写ローラ３７には、対向する感光体ドラム１４との間で電界を形成するための電圧が印加されており、この電圧により、各感光体ドラム１４に形成されたトナー像が記録媒体２０に転写される。
【００１７】
ここでは、転写ベルトユニット３５（搬送転写手段）は、記録媒体２０を、水平面（図２に示す搬送面ＣＰ）に沿って、プロセスカートリッジ１１ａ〜１１ｄを通過するように搬送する。記録媒体２０が搬送される搬送面ＣＰは、水平面に限定されるものではなく、傾斜面であってもよい。
【００１８】
記録媒体２０の搬送方向においてプロセスカートリッジ１１ａ〜１１ｄの下流側には、定着器４１が配置されている。定着器４１は、加熱ローラ４１ａとバックアップローラ４１ｂとを有し、記録媒体２０に転写されたトナー像を、熱および圧力を加えて記録媒体２０に定着する。記録媒体２０の搬送方向において定着器４１の下流側には、定着器４１から排出された記録媒体２０を、搬送路２１を経て排出する排出ローラ対４２，４３が設けられている。画像形成装置１０の上部には、排出された記録媒体２０を積載するためのスタッカ４４が設けられている。
【００１９】
次に、プロセスカートリッジ１１ａ〜１１ｄの構成について詳細に説明する。プロセスカートリッジ１１ａ〜１１ｄは、使用するトナーを除いて共通の構成を有しているため、「プロセスカートリッジ１１」と総称して説明する。
【００２０】
図２は、プロセスカートリッジ１１の構成を示す断面図である。プロセスカートリッジ１１は、上述した感光体ドラム１４の周囲に、感光体ドラム１４の表面を一様に帯電させる帯電部材としての帯電ローラ１５と、（上記ＬＥＤヘッド１３の露光により形成された）感光体ドラム１４の表面の静電潜像をトナーにより現像する現像体担持体としての現像ローラ１６と、現像ローラ１６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１７，１８と、現像ローラ１６の表面に形成されるトナー層の厚さを規制する現像剤規制部材としての規制ブレード１９とを有している。
【００２１】
感光体ドラム１４は、例えばアルミニウムで形成されたドラム形状の導体の表面に光導電層を形成したものである。感光体ドラム１４は、その軸端部に駆動ギアを備え、図２において時計方向に回転駆動される。帯電ローラ１５は、金属製のシャフトの表面に、エピクロルヒドリンなどの導電性の弾性体を被覆したものであり、感光体ドラム１４の表面に接触するように配置されている。帯電ローラ１５は、感光体ドラム１４の回転に従動して回転し、回転開始と同時に高電圧（帯電電圧）が印加されて、感光体ドラム１４の表面を均一に帯電させる。
【００２２】
現像ローラ１６は、金属製のシャフト１６Ａの表面にウレタンなどの導電性の弾性体を被覆したものである。現像ローラ１６は、感光体ドラム１４の回転方向においてＬＥＤヘッド１３よりも下流側で感光体ドラム１４の表面に接触するように配置されている。現像ローラ１６は、シャフト１６Ａの端部にギアを備え、感光体ドラム１４からの駆動伝達により、感光体ドラム１４の回転方向とは反対方向に回転する。また、現像ローラ１６には回転開始と同時に高電圧が印加され、感光体ドラム１４の表面との間に電界を形成し、この電界により、感光体ドラム１４の表面の静電潜像にトナーを付着させる。
【００２３】
供給ローラ１７，１８は、いずれも、金属製のシャフト１７Ａ，１８Ａの表面にシリコンなどの発泡性の弾性体を被覆したものであり、現像ローラ１６に接触するように配置されている。供給ローラ１７，１８は、シャフト１７Ａ，１８Ａの端部にそれぞれギアを備え、感光体ドラム１４からの駆動伝達によって、現像ローラ１６の回転方向と同じ方向に回転する。供給ローラ１７，１８は、現像ローラ１６と摺動接触してトナーを摩擦帯電させ、現像ローラ１６にトナーを供給する。
【００２４】
以下の説明では、２つの供給ローラ１７，１８のうち、現像ローラ１６の回転方向における上流側で現像ローラ１６に接触する供給ローラ１７を「第１供給ローラ１７」（第１の現像剤供給部材）と称する。また、この第１供給ローラ１７よりも下流側で現像ローラ１６に接触する供給ローラ１８を「第２供給ローラ１８」（第２の現像剤供給部材）と称する。第２供給ローラ１８は、現像ローラ１６の回転方向において、第１供給ローラ１７と規制ブレード１９との間に位置している。また、第１供給ローラ１７は、鉛直方向において、第２供給ローラ１８よりも下側に位置する。
【００２５】
なお、ここでは、供給ローラ１７，１８を現像ローラ１６に接触させているが、例えば静電力等により現像ローラ１６に十分な量のトナーを供給することができる場合には、供給ローラ１７，１８が現像ローラ１６から離間していてもよい。
【００２６】
規制ブレード１９は、例えばステンレスの薄板からなる弾性体ブレードであり、現像ローラ１６の軸方向に長い形状を有している。規制ブレード１９は、その幅方向の一端が、プロセスユニット１１のフレーム５０内に取り付けられたホルダ５６に固定され、他端が現像ローラ１６の表面に押し当てられている。規制ブレード１９は、トナーを摩擦帯電させつつ、現像ローラ１６の表面に付着するトナー層の厚さを規制して薄層化する。
【００２７】
クリーニングブレード５１は、例えばウレタンからなる弾性体ブレードであり、感光体ドラム１４の軸方向に長い形状を有している。クリーニングブレード５１は、その幅方向の一端が感光体ドラム１４の表面に押し当てられており、トナー像の転写後に感光体ドラム１４の表面に残留したトナーを掻き落とす。クリーニングブレード５１の下側には、クリーニングブレード５１で掻き落としたトナーをプロセスカートリッジ１１の外部に搬送する回収トナー搬送スパイラル５２が設けられている。
【００２８】
プロセスカートリッジ１１に着脱可能に取り付けられるトナーカートリッジ１２は、プロセスカートリッジ１１に補給するトナーを収容する現像剤収容器であり、その底部にトナー供給口１２Ａを有し、さらに、トナー供給口１２Ａを開閉するシャッタ５３を有している。
【００２９】
プロセスカートリッジ１１のフレーム５０は、現像ローラ１６、供給ローラ１７，１８および規制ブレード１９を収容する筺体である。フレーム５０の上側には、プロセスカートリッジ１１が装着されるカートリッジ装着部５０Ａが形成されており、このカートリッジ装着部５０Ａには、トナーカートリッジ１２のトナー供給口１２Ａに対応するトナー補給口５４が形成されている。トナー補給口５４から補給されたトナーは、現像ローラ１６、第１供給ローラ１７、第２供給ローラ１８、規制ブレード１９およびフレーム５０に囲まれた領域であるトナーホッパ（収容室）５５に保持される。
【００３０】
フレーム５０は、また、Ｚ方向（鉛直方向）に延在する外壁５７を有しており、トナー補給口５４からトナーホッパ５５に供給されたトナーは、概ね、外壁５７に沿ってＺ方向の下方に移動する。また、外壁５７の下側には、第１供給ローラ１７に対向し、第１供給ローラ１７の外周に沿った形状の壁部５０Ｂが形成されている。このように構成すれば、トナーホッパ５５の下側の領域に収容されたトナーが、回転する第１供給ローラ１７に付着しやすくなる。
【００３１】
トナーカートリッジ１２をプロセスカートリッジ１１に装着し、トナーカートリッジ１２のシャッタ５３によりトナー供給口１２Ａを開放すると、トナーカートリッジ１２に収容されていたトナーが、トナー補給口５４からプロセスカートリッジ１１の内部に補給され、トナーホッパ５５に収容される。トナーホッパ５５に収容されたトナーは、第１供給ローラ１７および第２供給ローラ１８によって現像ローラ１６に供給され、規制ブレード１９で薄層化された後、現像ローラ１６から感光体ドラム１４に転写される。これにより、感光体ドラム１４の表面に形成された静電潜像が現像され、トナー像が形成される。
【００３２】
この実施の形態では、上記構成のプロセスカートリッジ１１において、感光体ドラム１４の外径（ドラム径）を３０ｍｍ、現像ローラ１６の外径（ローラ径）を２０ｍｍとし、第１供給ローラ１７および第２供給ローラ１８の外径をいずれも１５ｍｍとしている。
【００３３】
第１供給ローラ１７および第２供給ローラ１８は、いずれも、現像ローラ１６への押し込み量が１ｍｍとなるように配置されている。また、第１供給ローラ１７および第２供給ローラ１８は、以下で説明するように、プロセスカートリッジ１１を画像形成装置１０に装着した状態で、第１供給ローラ１７の外周が第２供給ローラ１８の外周よりも外側（フレーム５０の外壁５７側）に突出するように配置されている。
【００３４】
なお、第１供給ローラ１７の現像ローラ１６への押し込み量（Ｎ）は、図３に模式的に示すように、現像ローラ１６の外径Ｄ１、第１供給ローラ１７の外径Ｄ２、および、現像ローラ１６のシャフト１６Ａの軸中心と第１供給ローラ１７のシャフト１７Ａの軸中心との距離Ｌとから、以下の式により求められる。
Ｎ＝｛（Ｄ１＋Ｄ２）／２｝−Ｌ
第２供給ローラ１８の現像ローラ１６への押し込み量も、同様に求められる。
【００３５】
図２のプロセスカートリッジ１１を画像形成装置１０の本体に装着した状態で、感光体ドラム１４の軸方向（現像ローラ１６の軸方向）をＸ方向とする。また、記録媒体２０が、感光体ドラム１４に接触しながら搬送される際の搬送方向（移動方向）を、Ｙ方向とする。従って、ＸＹ面は、上述した搬送面ＣＰと平行である。ＸＹ面に垂直な方向を、Ｚ方向とする。ここでは、ＸＹ面を水平面とし、Ｚ方向を鉛直方向として説明するが、これらに限定されるものではない。
【００３６】
また、図２において、第１供給ローラ１７の現像ローラ１６から離れた側（すなわち現像ローラ１６との接触部とは反対側）の外周のＺ方向の接線を「接線Ａ」とする。また、第２供給ローラ１８の現像ローラ１６から離れた側の外周のＺ方向の接線Ｂを「接線Ｂ」とする。併せて、現像ローラ１６の供給ローラ１７，１８側の外周のＺ方向の接線を「接線Ｒ」とする。
【００３７】
本実施の形態では、第１供給ローラ１７の現像ローラ１６から離れた側の外周のＺ方向の接線Ａが、第２供給ローラ１８の現像ローラ１６から離れた側の外周のＺ方向の接線Ｂよりも、現像ローラ１６の外周のＺ方向の接線Ｒからの距離が長くなるよう、各ローラ１６，１７，１８が配置されている。
【００３８】
言い換えると、各供給ローラ１７，１８は、Ｚ方向（重力によるトナーの移動方向）において下側に位置する第１供給ローラ１７が、上側に位置する第２供給ローラ１８よりも外側（現像ローラ１６の外周のＺ方向の接線Ｒから遠い側）に突出した位置にある。つまり、第１供給ローラ１７の表面（外周）が、トナーホッパ５５内をＺ方向に移動（降下）するトナーが到達しやすい位置にある。
【００３９】
本実施の形態では、供給ローラ１７，１８の外径が同じであるため、現像ローラ１６の外周と接線Ｒとの接点Ｐから、現像ローラ１６と第１供給ローラ１７との接触部までの距離が、上記接点Ｐから、現像ローラ１６と第２供給ローラ１８との接触部までの距離よりも短くなるように、各ローラ１６，１７，１８を配置する。
【００４０】
このように配置すれば、各供給ローラ１７，１８の外径が同じ場合に、上記のように第１供給ローラ１７が第２供給ローラ１８よりも外側に突出する構成を実現することができる。
【００４１】
なお、各供給ローラ１７，１８のシャフト１７Ａ，１８Ａの各軸中心を通るＺ方向の直線α，βと、現像ローラ１６のシャフト１６Ａの軸中心を通るＺ方向の直線γとを規定すると、直線γから直線βまでの距離は、直線γから直線αまでの距離よりも短い。
【００４２】
また、第１供給ローラ１７の上記接線Ａおよび第２供給ローラ１８の上記接線Ｂは、Ｙ方向において、トナー補給口５４の内側（すなわちトナー補給口５４のＹ方向両端の間）に位置していることが好ましい。このように構成すれば、トナー補給口５４からＺ方向の下方に移動するトナーが、第１供給ローラ１７の表面と第２供給ローラ１８の表面に到達しやすいためである。
【００４３】
現像ローラ１６および供給ローラ１７，１８の回転方向は、以下のとおりである。まず、現像ローラ１６の回転方向は、図２における反時計回り方向、すなわち感光体ドラム１４の回転方向とは反対方向である。そのため、現像ローラ１６と感光体ドラム１４との接触部では、感光体ドラム１４の表面（外周）の移動方向に対して、現像ローラ１６の表面の移動方向は、順方向（同方向）となる。
【００４４】
また、供給ローラ１７，１８の回転方向は、図２における反時計回り方向、すなわち現像ローラ１６の回転方向と同方向である。そのため、第１供給ローラ１７と現像ローラ１６との接触部では、現像ローラ１６の表面の移動方向に対して、第１供給ローラ１７の表の移動方向は、カウンタ方向（反対方向）となる。同様に、第２供給ローラ１８と現像ローラ１６との接触部では、現像ローラ１６の表面の移動方向に対して、第２供給ローラ１８の表面の移動方向は、カウンタ方向となる。これにより、供給ローラ１７，１８に付着したトナーを、機械的に現像ローラ１６側に掻き取ることができ、（同じトナーが供給ローラ１７，１８の表面に留まることによる）トナーの帯電過剰を防止することができる。
【００４５】
なお、供給ローラ１７，１８の回転方向が上記方向に限定されないことは言うまでもない。トナーおよび供給ローラ１７，１８の特性に応じて、トナーを供給ローラ１７，１８から現像ローラ１６側に効果的に移動させることができればよい。
【００４６】
ここでは、現像ローラ１６、第１供給ローラ１７および第２供給ローラ１８の周速は、例えば、それぞれ２００ｍｍ／秒、１６０ｍｍ／秒および１６０ｍｍ／秒である。また、現像ローラ１６、第１供給ローラ１７および第２供給ローラ１８の印加電圧は、例えば、それぞれ−２００Ｖ、−３００Ｖおよび−３００Ｖである。
【００４７】
現像ローラ１６の印加電圧と供給ローラ１７，１８の各印加電圧との関係は、摩擦帯電したトナーが、静電力により第１供給ローラ１７および第２供給ローラ１８から現像ローラ１６側に向かう方向に電界を生じる関係であればよい。例えば、負帯電性のトナーを用い、各印加電圧を負電圧とした場合には、第１供給ローラ１７および第２供給ローラ１８のそれぞれの印加電圧の絶対値が、現像ローラ１６の印加電圧の絶対値よりも大きければよい。また、第１供給ローラ１７および第２供給ローラ１８の印加電圧は、同一でなくてもよい。
【００４８】
次に、画像形成装置１０の制御系について説明する。図４は、画像形成装置１０の制御系を示すブロック図である。
【００４９】
図４に示すように、画像形成装置１０に設けられた記録制御部８０は、各プロセスカートリッジ１１の帯電ローラ１５に帯電電圧を印加する帯電電圧制御部８１と、現像ローラ１６に現像電圧を印加する現像電圧制御部８２と、第１供給ローラ１７に供給電圧を印加する第１供給電圧制御部８３と、第２供給ローラ１８に供給電圧を印加する第２供給電圧制御部８４と、規制ブレード１９に規制ブレード電圧を印加する規制ブレード電圧制御部８５と、転写ローラ３７に転写電圧を印加する転写電圧制御部８６とを制御する。
【００５０】
また、記録制御部８０は、入力された画像データに応じてＬＥＤヘッド１３を発光させるＬＥＤ発光制御部８７と、定着器４１のヒータを制御する定着制御部８８とを制御する。さらに、記録制御部８０は、各プロセスカートリッジ１１の感光体ドラム１４を回転させるモータ、並びに、記録媒体２０を給紙搬送するホッピングローラ３２、搬送ローラ対３３，３４、転写ローラ３７および排出ローラ対４２，４３を回転させる各モータを駆動制御するモータ制御部９０を制御する。
【００５１】
記録制御部８０は、画像形成装置１０の全体の制御を司るコントローラ８によって制御される。
【００５２】
次に、画像形成装置１０の動作について、図１、図２および図４を参照して説明する。
画像形成装置１０のコントローラ８は、外部の上位装置（例えばパーソナルコンピュータ）から送信された画像データを受信すると、その画像データを、コントローラ８内の画像処理回路を介して記録制御部８０に送信する。記録制御部８０は、モータ制御部９０を介してホッピングローラ３２および搬送ローラ対３３，３４等を回転させて記録媒体２０の給紙・搬送を開始し、ＬＥＤ発光制御部８７に画像データを送信する。また、記録媒体２０が各プロセスカートリッジ１１に達するタイミングで、各電圧制御部８１〜８６により、帯電ローラ１５、現像ローラ１６、供給ローラ１７，１８、規制ブレード１９および転写ローラ３７に電圧を印加し、さらに、ＬＥＤ発光制御部８７によりＬＥＤヘッド１３を画像データに応じて発光させる。これにより、各プロセスカートリッジ１１の感光体ドラム１４の表面に、静電潜像が形成される。
【００５３】
各プロセスカートリッジ１１では、図２に示すように、トナーカートリッジ１２からトナー補給口５４を介して補給されたトナーが、フレーム５０内のホッパ５５に収容され、第１供給ローラ１７および第２供給ローラ１８を経て現像ローラ１６に供給され、規制ブレード１９で薄層化された後、感光体ドラム１４に供給される。これにより、感光体ドラム１４の表面に形成された静電潜像が現像され、トナー像が形成される。
【００５４】
感光体ドラム１４の表面に形成されたトナー像は、感光体ドラム１４と転写ローラ３７との接触部において、両者の電位差により、転写ベルト３６上の記録媒体２０に転写される。記録媒体２０がプロセスカートリッジ１１ａ〜１１ｄを通過することにより、記録媒体２０上に４色のトナー像が転写される。
【００５５】
トナー像が転写された記録媒体２０は、転写ベルト３６によって定着器４１に搬送される。定着器４１では、熱および圧力によってトナーが溶融して記録媒体２０に定着される。トナー像が定着された記録媒体２０は、排出ローラ４２により画像形成装置１０から排出され、スタッカ４３上に載置される。これにより、記録媒体２０の表面に画像を形成する画像形成プロセスが完了する。
【００５６】
図５は、例えばベタ画像の連続印刷時における、プロセスカートリッジ１１内のトナーの流れを示す概略図である。トナーカートリッジ１２から補給されたトナーは、プロセスカートリッジ１１のトナーホッパ５５内を、フレーム５０の外壁５７に沿ってＺ方向の下方（鉛直下方）に移動し、第１供給ローラ１７および第２供給ローラ１８の表面の主に上側の領域に堆積する。このとき、第１供給ローラ１７の表面の領域Ｃに付着したトナーは、第１供給ローラ１７の回転により、第１供給ローラ１７と現像ローラ１６との接触部である領域Ｄに到達する。
【００５７】
領域Ｄに到達したトナーは、現像ローラ１６との摩擦により帯電されると共に、現像ローラ１６の表面に静電的に付着し、現像ローラ１６の回転によって、現像ローラ１６と第２供給ローラ１８との接触部の入り口部分である領域Ｅに到達する。
【００５８】
領域Ｅに到達したトナーの一部は、第２供給ローラ１８の表面に付着し、その多くは、第２供給ローラ１８の回転により搬送される。一方、第２供給ローラ１８に付着せずに現像ローラ１６上に留まったトナーは、現像ローラ１６と第２供給ローラ１８との接触部を通過する。
【００５９】
現像ローラ１６と第２供給ローラ１８との接触部の出口部分である領域Ｆでは、現像ローラ１６と第２供給ローラ１８との接触部を通過したトナーと、第１供給ローラ１７から現像ローラ１６を経由して第２供給ローラ１８に付着して搬送されたトナーと、トナーカートリッジ１２から補給されて第２供給ローラ１８の上側の領域Ｇに付着したトナーとが合流する。領域Ｆで合流したトナーは、現像ローラ１６との摩擦によりさらに帯電し、現像ローラ１６に静電的に付着して、規制ブレード１９との接触部である領域Ｈに到達する。
【００６０】
領域Ｈに到達したトナーは、現像ローラ１６と規制ブレード１９とにより摩擦帯電され、さらにトナー層の厚さが規制された後、現像ローラ１６の回転により、現像ローラ１６と感光体ドラム１４との接触部である領域Ｉに到達する。領域Ｉに到達したトナーは、表面に静電潜像が形成された感光体ドラム１４に付着し、静電潜像を現像する。
【００６１】
ベタ画像を連続印刷する場合には、現像ローラ１６上のトナーのほぼ全てが静電潜像の現像によって消費されることになるが、本実施の形態では、第１供給ローラ１７により、現像ローラ１６と第２供給ローラ１８との接触部（領域Ｅ）に多くのトナーが送り込まれるため、現像ローラ１６に付着して搬送されるトナーおよび第２供給ローラ１８に付着して搬送されるトナーの量を増加させることができる。さらに、第１供給ローラ１７の外周が、第２供給ローラ１８の外周よりも外側に突出しているため、トナーホッパ５５内をＺ方向の下方に移動するトナーが、上側の第２供給ローラ１８だけでなく、下側の第１供給ローラ１７にも到達しやすく、その結果、より多くの量のトナーを供給ローラ１７，１８から現像ローラ１６に供給することができる。
【００６２】
次に、本実施の形態のプロセスカートリッジ１１を用いた実験結果について説明する。ここでは、供給ローラ１７，１８の現像ローラ１６に対する周速比を変えた場合のトナー供給量の変化を測定した。
【００６３】
また、本実施の形態のプロセスカートリッジに対する第１の比較例として、図６（Ａ）に示すように、一本の供給ローラのみ（ここでは第１供給ローラ１０８）を有するプロセスカートリッジを用いて実験を行った。図６（Ａ）に示すプロセスカートリッジは、供給ローラを一本のみ有する以外は、本実施の形態におけるプロセスカートリッジと同様に構成されている。
【００６４】
また、第２の比較例として、図６（Ｂ）に示すプロセスカートリッジを用いて実験を行った。図６（Ｂ）に示すプロセスカートリッジは、現像ローラ１６に接触する２本の供給ローラ１０７，１０８のうち、Ｚ方向（鉛直方向）における上側の第２供給ローラ１０８の外周を、下側の第１供給ローラ１０７の外周よりも外側（現像ローラ１６から遠い側）に突出させたものである。他の構成は、本実施の形態におけるプロセスカートリッジと同様である。
【００６５】
図７に、供給ローラの現像ローラに対する周速比を０．５〜３．０の範囲で変えた場合のトナー供給量の変化を示す。ここでは、プロセスカートリッジを装着した画像形成装置１０によりベタ画像を連続印刷したのち、現像ローラ１６の表面に付着したトナーの量を測定し、その値を現像ローラ１６へのトナー供給量とした。図７において、縦軸は、現像ローラへのトナー供給量であり、横軸は、供給ローラの現像ローラに対する周速比である。なお、供給ローラ１７，１８（供給ローラ１０７，１０８）の周速は、互いに同じとする。
【００６６】
図７において、本実施の形態のプロセスカートリッジ１１を用いた実験結果をプロットＰ１で示す。また、第１の比較例（図６（Ａ））のプロセスカートリッジを用いた実験結果をプロットＰ２で示し、第２の比較例（図６（Ｂ））のプロセスカートリッジを用いた実験結果をプロットＰ３で示す。
【００６７】
図７から、２つの供給ローラを設けた第２の比較例（プロットＰ３）では、供給ローラを１つのみ設けた第１の比較例（プロットＰ２）よりもトナー供給量が大きいが、その増加分は比較的小さいことが分かる。これに対し、本実施の形態（プロットＰ１）では、第１および第２の比較例よりも更に大きなトナー供給量が得られている。例えば、第１の比較例（プロットＰ２）では現像ローラに対する供給ローラの周速比が３倍のときと同じトナー供給量を、本実施の形態（プロットＰ１）では、現像ローラに対する供給ローラの周速比が０．８倍のときに達成している。
【００６８】
このような結果が得られたのは、本実施の形態において、２本の供給ローラ１７，１８のうちＺ方向（トナーの移動方向）において下側に配置された第１供給ローラ１７の外周が、上側の第２供給ローラ１８の外周よりも外側に突出しているため、図４に示したように、トナーホッパ５５内をＺ方向の下方に移動するトナーが、上側の第２供給ローラ１８だけでなく、下側の第１供給ローラ１７にも到達しやすく、これにより十分な量のトナーを供給ローラ１７，１８から現像ローラ１６に供給できたためと考えられる。
【００６９】
以上説明したように、この実施の形態では、現像ローラ１６に現像剤を供給する２本の供給ローラ１７，１８のうち、Ｚ方向の下側に配置された第１供給ローラ１７の外周が、上側の第２供給ローラ１８の外周よりも外側に突出するように構成したことにより、ベタ画像を連続印刷するのに十分な量のトナーを現像ローラ１６に供給することができる。その結果、画像濃度を安定させ、高い画像品質を維持することができる。
【００７０】
また、供給ローラ１７，１８の現像ローラ１６に対する周速比を１倍以下に設定することができるため、供給ローラ１７，１８の磨耗を低減させ、プロセスカートリッジ１１の寿命を長くすることができる。
【００７１】
さらに、４つのプロセスカートリッジ１１ａ〜１１ｄを配列して１回の用紙走行でカラー印刷を行うタンデム型のカラープリンタにおいて、トナーカートリッジ１２をプロセスカートリッジ１１ａ〜１１ｄの上部に装着する構成において、上記のように十分なトナー供給量を確保することができるため、高画像品質の小型カラープリンタを実現することができる。
【００７２】
なお、ここでは、記録媒体２０の搬送面ＣＰが水平面である場合について説明したが、図８に示すように、搬送面ＣＰが水平面に対して傾斜していてもよい。この場合、第１供給ローラ１７が、第２搬送ローラ１８よりも、搬送面ＣＰに直交する方向（Ｚ方向）において搬送面ＣＰに近い側に配置され、なお且つ、第１供給ローラ１７における現像ローラ１６から離れた側の外周のＺ方向の接線Ａが、第２供給ローラ１８における現像ローラ１６ら離れた側の外周のＺ方向の接線Ｂよりも、搬送面ＣＰと平行な面内（ＸＹ面内）における現像ローラ１６からの距離が長くなるように、各ローラ１６，１７，１８が配置されていればよい。また、トナーホッパ５５は、搬送面ＣＰと直交する方向において搬送面から離れた側に位置していればよい。
【００７３】
なお、このように搬送面ＣＰを基準とする理由は、以下のとおりである。プロセスカートリッジ１１ａ〜１１ｄは、一般に、搬送面ＣＰに対して、フレーム５０の外壁５７が直交するように設計される。また、トナーホッパ５５内のトナーの移動方向は、概ね、外壁５７と平行な方向となる。従って、第１供給ローラ１７、第２供給ローラ１８および現像ローラ１６を上記のように配置することで、第２供給ローラ１８だけでなく、第１供給ローラ１７の表面に到達するトナー量を多く確保することができ、画像濃度を安定させることができる。
【００７４】
また、プロセスカートリッジ１１内には、供給ローラ１７，１８の上側に収容されたトナーを撹拌するための撹拌ローラを設けてもよい。また、以下に説明する変形例のように構成することも可能である。
【００７５】
第１の変形例．
図９に、本実施の形態の第１の変形例に係るプロセスカートリッジ１１Ａを示す。図９に示す第１の変形例のプロセスカートリッジ１１Ａは、上述した実施の形態１のプロセスカートリッジ１１（図２）に対して、供給ローラの外径および配置が異なるものである。
【００７６】
第１の変形例では、第１供給ローラ２７および第２供給ローラ２８の外径が互いに異なる。また、第１供給ローラ２７と現像ローラ１６との接触部Ｍと、第２供給ローラ２８と現像ローラ１６との接触部Ｎとでは、第２供給ローラ２８と現像ローラ１６との接触部Ｎの方が、現像ローラ１６の外周のＺ方向の接線Ｒとの接触部Ｐに近くなっている。ここでは、第１供給ローラ２７の外径は１６ｍｍであり、第２供給ローラ２８の外径は１１ｍｍである。なお、現像ローラ１６の外径は２０ｍｍである。
【００７７】
これにより、プロセスカートリッジ１１Ａを画像形成装置１０に装着した状態で、第１供給ローラ２７の現像ローラ１６から離れた側の外周のＺ方向の接線Ａが、第２供給ローラ２８の現像ローラ１６から離れた側の外周のＺ方向の接線Ｂよりも、現像ローラ１６の外周のＺ方向の接線Ｒからの距離が長くなる配置を実現している。
【００７８】
すなわち、現像ローラ１６にトナーを供給する供給ローラ２７，２８のうち、Ｚ方向（トナーの移動方向）において下側に位置する第１供給ローラ２７が、上側に位置する第２供給ローラ２８よりも外側に突出した位置、つまり、トナーホッパ５５内をＺ方向の下方に移動するトナーが到達しやすい位置にある。
【００７９】
そのため、この第１の変形例においても、ベタ画像を連続印刷するのに十分なトナーを現像ローラ１６に供給することができ、画像濃度を安定させ、画像品質を維持することができる。
【００８０】
また、この第１の変形例では、供給ローラ２７，２８の外径が異なるため、第２供給ローラ２８のシャフト２８Ａの中心を通るＺ方向の直線βが、第１供給ローラ２７のシャフト２７Ａの中心を通るＺ方向の直線αよりも、現像ローラ１６のシャフト１６Ａの中心を通るＺ方向の直線γからの距離が短くなるような配置（図２）を採用する必要がない。そのため、供給ローラ２７，２８の配置を、比較的自由に設定することができる。
【００８１】
第２の変形例．
図１０に、本実施の形態の第２の変形例に係るプロセスカートリッジ１１Ｂを示す。図１０に示す第２の変形例のプロセスカートリッジ１１Ｂは、上述した実施の形態１のプロセスカートリッジ１１（図２）の第１供給ローラ１７の代わりに、一組のローラ対１０１，１０２を設けたものである。
【００８２】
ローラ対１０１，１０２の第１ローラ１０１は、現像ローラ１６の表面（外周）に接触するように配置され、第２ローラ１０２は、第１ローラ１０１の表面に接触するように配置されている。ローラ対１０１，１０２の回転方向は、いずれも現像ローラ１６と同方向である。従って、現像ローラ１６と第１ローラ１０１との接触部における両ローラの表面の移動方向は、互いにカウンタ方向（反対方向）となる。また、第１ローラ１０１と第２ローラ１０２との接触部における両ローラの表面の移動方向は、互いにカウンタ方向となる。第１ローラ１０１および第２ローラ１０２の外径は、同じでもよく、異なっていてもよい。
【００８３】
また、プロセスカートリッジ１１Ｂを画像形成装置１０に装着した状態において、第１ローラ１０２の現像ローラ１６から離れた側の外周のＺ方向の接線Ａが、第２供給ローラ１８の現像ローラ１６から離れた側の外周のＺ方向の接線Ｂよりも、現像ローラ１６の外周のＺ方向の接線Ｒからの距離が長くなるよう、各ローラ１６，１８，１０１，１０２が配置されている。
【００８４】
すなわち、ローラ対１０１，１０２および第２供給ローラ１８のうち、Ｚ方向（トナーの移動方向）において下側に位置するローラ対１０１，１０２の第２ローラ１０２が、上側に位置する第２供給ローラ１８よりも外側に突出した位置、つまり、トナーホッパ５５内をＺ方向の下方に移動するトナーが到達しやすい位置にある。そのため、この第２の変形例においても、ベタ画像を連続印刷するのに十分なトナーを現像ローラ１６に供給することができ、画像濃度を安定させ、画像品質を維持することができる。
【００８５】
第３の変形例．
図１１に、本実施の形態の第３の変形例に係るプロセスカートリッジ１１Ｃを示す。図１１に示す第３の変形例のプロセスカートリッジ１１Ｃは、上述した実施の形態１のプロセスカートリッジ１１（図２）の第１供給ローラ１７の代わりに、一組のローラ対１０１，１０２と無端ベルト１０３とを設けたものである。
【００８６】
ローラ対１０１，１０２のうち、第１ローラ１０１は、現像ローラ１６の表面に対向配置され、第２ローラ１０２は、第１ローラ１０１から一定距離をあけて平行に配置されている。ローラ対１０１，１０２に架け渡された無端ベルト１０３は、第１ローラ１０１によって現像ローラ１６の表面に押し当てられている。ローラ対１０１，１０２の回転方向は同方向であり、現像ローラ１６の回転方向と同方向である。ローラ対１０１，１０２の回転により無端ベルト１０３が周回移動する。
【００８７】
また、プロセスカートリッジ１１Ｃを画像形成装置１０に装着した状態において、第２ローラ１０２の現像ローラ１６から離れた側の外周のＺ方向の接線Ａが、第２供給ローラ１８の現像ローラ１６から離れた側の外周の接線Ｂよりも、現像ローラ１６の外周のＺ方向の接線Ｒからの距離が長くなるよう、各ローラ１６，１８，１０１，１０２が配置されている。
【００８８】
この第３の変形例においても、第２の変形例と同様、Ｚ方向（トナーの移動方向）において下側に位置するローラ対１０１，１０２の第２ローラ１０２が、上側に位置する第２供給ローラ１８よりも外側に突出した位置、つまり、トナーホッパ５５内をＺ方向に移動するトナーが到達しやすい位置にある。そのため、この第３の変形例においても、ベタ画像を連続印刷するのに十分なトナーを現像ローラ１６に供給することができ、画像濃度を安定させ、画像品質を維持することができる。
【００８９】
第２の実施の形態．
図１２は、本発明の第２の実施の形態のプロセスカートリッジ６１（画像形成ユニット）を示す断面図である。第１の実施の形態で説明した構成要素と同一の構成要素には、同一の符号を付す。
【００９０】
第２の実施の形態のプロセスカートリッジ６１は、第２供給ローラ６８の現像ローラ１６とから離れた側（現像ローラ１６との接触部とは反対側）の外周に沿って形成された仕切り壁７０を備えている。この仕切り壁７０は、例えば、プロセスカートリッジ６１のフレーム５０と一体に形成されている。
【００９１】
より具体的には、仕切り壁７０は、第２供給ローラ６８のシャフト６８Ａと略同じ高さから上方（トナーカートリッジ１２側）にＺ方向に延在する第１の壁部７１と、第２供給ローラ６８のシャフト６８Ａと略同じ高さから下方に、第２供給ローラ６８の外周に沿って延在する第２の壁部７２とを有している。仕切り壁７０の第１の壁部７１は、フレーム５０に形成されたトナー補給口５４のＹ方向中央にほぼ位置している。第２の壁部７２は、例えば、第１供給ローラ６７と第２供給ローラ６８との間まで達している。
【００９２】
仕切り壁７０は、トナー補給口５４から補給されて重力によりＺ方向の下方に移動するトナーを、図中右側（フレーム５０の外壁５７側）に移動するトナーと、図中左側（第２供給ローラ６８側）に移動するトナーとに振り分けるものである。
【００９３】
ここでは、感光体ドラム１４の外径（ドラム径）は３０ｍｍであり、現像ローラ１６の外径（ローラ径）は２０ｍｍである。第１供給ローラ６７および第２供給ローラ６８の外径は、いずれも１３ｍｍであり、第１供給ローラ６７および第２供給ローラ６８の現像ローラ１６への押し込み量は、いずれも１ｍｍである。押し込み量の測定方法は、図３を参照して説明したとおりである。
【００９４】
また、各供給ローラ１７，１８の周速は、第１の実施の形態で説明したように、現像ローラ１６の周速よりも小さく設定されている。現像ローラ１６および各供給ローラ１７，１８の印加電圧および周速の具体例は、第１の実施の形態で説明したとおりである。また、フレーム５０の下側の壁部５０Ｂが、第１供給ローラ６７の外周面に沿った形状を有していることが好ましいことも、第１の実施の形態で説明したとおりである。
【００９５】
第２の実施の形態のプロセスカートリッジ６１におけるトナーの流れは、以下のとおりである。
【００９６】
トナーカートリッジ１２からトナー補給口５４を経て補給されたトナーは、トナーホッパ５５内をＺ方向の下方に移動し、仕切り壁７０によってフレーム５０の外壁５７側（図中右側）に移動するトナーと、図中左側（第２供給ローラ６８側）に移動するトナーとに振り分けられる。
【００９７】
フレーム５０の外壁５７側に振り分けられたトナーは、第１供給ローラ１７の外周とフレーム５０の外壁５７と仕切り壁７０とに囲まれた領域Ｐに収容される。領域Ｐにおいて第１供給ローラ６７の表面（外周）に達したトナーは、第１供給ローラ６７の回転によって現像ローラ１６との接触部に到達し、現像ローラ１６との摩擦により帯電されるとともに現像ローラ１６の表面に静電的に付着し、現像ローラ１６の回転により、現像ローラ１６と第２供給ローラ６８との接触部に到達する。
【００９８】
現像ローラ１６と第２供給ローラ６８との接触部に到達したトナーの一部は、第２供給ローラ６８に付着し、その多くは第２供給ローラ６８の表面に付着した状態で、第２供給ローラ６８の回転により搬送される。第２供給ローラ６８に付着せずに現像ローラ１６の上に留まったトナーは、現像ローラ１６と第２供給ローラ６８との接触部を通過する。
【００９９】
また、仕切り壁７０の第２供給ローラ６８側（図中左側）に振り分けられたトナーは、第２供給ローラ１８の外周と規制ブレード１９と仕切り壁７０とで囲まれた領域Ｑに収容される。領域Ｑにおいて第２供給ローラ６８の表面に達したトナーは、第１供給ローラ６７から現像ローラ１６を経由して第２供給ローラ６８に付着して搬送されたトナーと混合され、第２供給ローラ６８と現像ローラ１６との接触部の出口部分に到達し、現像ローラ１６と第２供給ローラ６８との接触部を通過したトナーと合流する。トナーは現像ローラ１６との摩擦によりさらに帯電して現像ローラ１６に静電的に付着し、現像ローラ１６の回転により、規制ブレード１９との接触部に搬送される。
【０１００】
現像ローラ１９と規制ブレード１９との接触部に到達したトナーは、規制ブレード１９との接触により摩擦帯電され、またトナー層の厚さが均一化された後、現像ローラ１６の回転により現像ローラ１６と感光体ドラム１４との接触部に搬送される。現像ローラ１６と感光体ドラム１４との接触部に達したトナーは、静電潜像が形成された感光体ドラム１４に付着し、静電潜像を現像する。
【０１０１】
このように、本発明の第２の実施の形態では、トナーホッパ５５内に仕切り壁７０を設け、トナー補給口５４から補給されたトナーを第１供給ローラ６７側と第２供給ローラ６８側とに振り分けるように構成している。そのため、下側に配置されている第１供給ローラ６７の周囲のトナーの量が少なくなった状態でも、上側に配置されている第２供給ローラ６８の周囲（すなわち、第２供給ローラ６８と仕切り壁７０と規制ブレード１９とで囲まれた空間）にトナーが収容されているため、現像ローラ１６に十分な量のトナーを供給することができる。その結果、画像濃度を安定させ、画像品質を維持することができる。
【０１０２】
また、第１の実施の形態と同様、供給ローラ１７，１８の現像ローラ１６に対する周速比を１倍以下に設定することで、供給ローラ１７，１８の磨耗を低減させ、プロセスカートリッジ１１の寿命を長くすることができる。
【０１０３】
なお、第２の実施の形態におけるプロセスカートリッジ６１（画像形成ユニット）は、図１２に示した構成に限定されるものではなく、トナーホッパ５５内に仕切り壁７０を設け、トナーカートリッジ１２から補給されたトナーを第１供給ローラ６７側と第２供給ローラ６８側とに振り分けることができるものであればよい。従って、例えば、仕切り壁７０は、フレーム５０と一体に形成されている必要はなく、板金をフレームにねじ止め固定したものであっても良い。また、第１および第２供給ローラ６７，６８の外径が異なっていても良い。
【０１０４】
また、第１の実施の形態において説明したように、記録媒体２０の搬送面ＣＰが水平面に対して傾斜している場合には（図９参照）、トナーホッパ５５は、搬送面ＣＰと直交する方向において搬送面から離れた側に位置していればよい。また、仕切り壁７０は、搬送面ＣＰと平行な方向（Ｙ方向）においてトナー補給口５４の内側に位置し、搬送面ＣＰに直交する方向に延在していればよい。
【０１０５】
上述した第１の実施の形態およびその変形例と、第２の実施の形態とは、適宜組み合わせてもよい。例えば図２に示したプロセスカートリッジ１１に、第２の実施の形態の仕切り壁７０を加えてもよい。
【０１０６】
また、上述した第１の実施の形態、その変形例および第２の実施の形態では、転写ベルトユニット３５によって記録媒体２０を搬送し、この記録媒体２０にトナー像（現像剤像）を転写する直接転写方式について説明したが、本発明は直接転写方式に限定されるものではない。すなわち、感光体ドラム１４から転写ベルトユニット３５の転写ベルト３６にトナー像を転写（１次転写）し、さらに転写ベルト３６から記録媒体２０にトナー像を転写（２次転写）する中間転写方式を用いてもよい。この場合、転写ベルト３６が「媒体」に対応し、転写ベルト３６が感光体ドラム１４に接触しながら移動する際の搬送面が、上述した直接転写方式における記録媒体２０の搬送面ＣＰに対応する。
【符号の説明】
【０１０７】
１０ 画像形成装置、 １１，１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ，６１ プロセスカートリッジ（画像形成ユニット）、 １２ トナーカートリッジ、 １４ 感光体ドラム（像担持体）、 １６ 現像ローラ（現像剤担持体）、 １７，２７ 第１供給ローラ（第１の現像剤供給部材）、 １８，２８ 第２供給ローラ（第２の現像剤供給部材）、 １９ 規制ブレード（現像剤規制部材）、 ２０ 記録媒体（媒体）、 ３５ 転写ベルトユニット、 ３６ 転写ローラ、 ５０ フレーム、 ５０Ｂ 壁部、 ５４ トナー補給口、 ５７ 外壁、 ７０ 仕切り板、 ７１ 第１の壁部、 ７２ 第２の壁部、 １０１ 第１ローラ、 １０２ 第２ローラ、 １０３ ベルト。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体と、
前記像担持体に現像剤を供給する現像剤担持体と、
前記現像剤担持体に現像剤を供給する第１の現像剤供給部材と、
前記現像剤担持体に現像剤を供給する第２の現像剤供給部材と、
媒体を、前記像担持体に接触するように所定の搬送面に沿って搬送し、前記像担持体に担持された現像剤像を媒体に転写する手段と
を備え、
前記第１の現像剤供給部材は、前記第２の現像剤供給部材よりも、前記搬送面に直交する方向において前記搬送面に近い側に配置され、
前記第１の現像剤供給部材における前記現像剤担持体から離れた側の外周の、前記搬送面に直交する方向の接線が、前記第２の現像剤供給部材における前記現像剤担持体から離れた側の外周の同方向の接線よりも、前記搬送面と平行な面内における前記現像剤担持体からの距離が長くなるように、前記第１および前記第２の現像剤供給部材が配置されていることを特徴とする画像形成ユニット。
【請求項２】
前記搬送面は、水平面であり、
前記搬送面に直交する方向は、鉛直方向であり、
前記搬送面に近い側は、下側であること
を特徴とする請求項１に記載の画像形成ユニット。
【請求項３】
前記現像剤担持体の外周の移動方向において、前記第１の現像剤供給部材は、前記第２の現像剤供給部材よりも上流側に配置されていることを特徴とする請求項１または２に記載の画像形成ユニット。
【請求項４】
前記現像剤担持体の外周の移動方向において、前記第１の現像剤供給部材および前記第２の現像剤供給部材よりもさらに上流側に、前記現像剤担持体の外周に付着する現像剤層の厚さを規制する現像剤規制部材が配置されていることを特徴とする請求項３に記載の画像形成ユニット。
【請求項５】
前記第１の現像剤供給部材および前記第２の現像剤供給部材は、いずれも、前記現像剤担持体の外周に接触していることを特徴とする請求項１から４までのいずれか１項に記載の画像形成ユニット。
【請求項６】
前記第１の現像剤供給部材と前記現像剤担持体との接触部において互いの外周の移動方向が反対方向であり、前記第２の現像剤供給部材と前記現像剤担持体との接触部において互いの外周の移動方向が反対方向であることを特徴とする請求項５に記載の画像形成ユニット。
【請求項７】
前記現像剤担持体、前記第１の現像剤供給部材および前記第２の現像剤供給部材に対して、前記搬送面に直交する方向において前記搬送面から離れた側に、現像剤を収容する収容室を有することを特徴とする請求項１から６までのいずれか１項に記載の画像形成ユニット。
【請求項８】
現像剤の補給を受ける現像剤補給口を有し、
前記第１の現像剤供給部材における前記現像剤担持体から離れた側の外周の鉛直方向の前記接線と、前記第２の現像剤供給部材における前記現像剤担持体から離れた側の外周の鉛直方向の前記接線とが、前記搬送面と平行な面内において、前記現像剤補給口の内側に位置していることを特徴とする請求項１から７までのいずれか１項に記載の画像形成ユニット。
【請求項９】
前記第１の現像剤供給部材の外周に沿って形成された壁部を有することを特徴とする請求項１から８までのいずれか１項に記載の画像形成ユニット。
【請求項１０】
前記第１の現像剤供給部材の周速および前記第２の現像剤供給部材の周速が、前記現像剤担持体の周速よりも小さいことを特徴とする請求項１から９までのいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項１１】
前記第１の現像剤供給部材の外径が、前記第２の現像剤供給部材の外径よりも大きいことを特徴とする請求項１から１０までのいずれか１項に記載の画像形成ユニット。
【請求項１２】
前記第１の現像剤供給部材が、少なくとも一つのローラで構成されていることを特徴とする請求項１から１１までのいずれか１項に記載の画像形成ユニット。
【請求項１３】
前記第１の現像剤供給部材が、２つのローラで構成されていることを特徴とする請求項１２に記載の画像形成ユニット。
【請求項１４】
前記第１の現像剤供給部材が、２つのローラと、当該２つのローラに架け渡されたベルトとで構成されていることを特徴とする請求項１２に記載の画像形成ユニット。
【請求項１５】
前記媒体は、記録媒体であり、
前記手段は、前記記録媒体を、前記像担持体に接触するように所定の搬送面に沿って搬送し、前記像担持体に担持された現像剤像を前記記録媒体に直接転写すること
を特徴とする請求項１から１４までのいずれか１項に記載の画像形成ユニット。
【請求項１６】
像担持体と、
前記像担持体に現像剤を供給する現像剤担持体と
前記現像剤担持体に現像剤を供給する第１の現像剤供給部材と、
前記現像剤担持体に現像剤を供給する第２の現像剤供給部材と、
媒体を、前記像担持体に接触するように所定の搬送面に沿って搬送し、前記像担持体に担持された現像剤像を媒体に転写する手段と、
前記現像剤担持体、前記第１の現像剤供給部材および前記第２の現像剤に対して、前記搬送面に直交する方向において前記搬送面から離れた側に配置され、現像剤を収容する収容室と、
前記収容室内の現像剤を、前記第１の現像剤供給部材に供給するトナーと、前記第２の現像剤供給部材に供給するトナーとに振り分ける仕切り壁と
を備えたことを特徴とする画像形成ユニット。
【請求項１７】
前記搬送面は水平面であり、前記搬送面に直交する方向は鉛直方向であることを特徴とする請求項１６に記載の画像形成ユニット。
【請求項１８】
前記収容室が、前記搬送面に直交する方向において前記搬送面から離れた側に、現像剤の補給を受ける現像剤補給口を有することを特徴とする請求項１６または１７に記載の画像形成ユニット。
【請求項１９】
前記仕切り壁が、前記搬送面と平行な面内において、前記現像剤補給口の内側に位置していることを特徴とする請求項１８に記載の画像形成ユニット。
【請求項２０】
前記仕切り壁が、前記搬送面に直交する方向に延在する第１の壁部と、前記第１および前記第２の現像剤供給部材の間に延在する第２の壁部とを有することを特徴とする請求項１６から１９までのいずれか１項に記載の画像形成ユニット。
【請求項２１】
前記仕切り壁の前記第２の壁部は、前記第２の現像剤供給部材の外周に沿って延在していることを特徴とする請求項２０に記載の画像形成ユニット。
【請求項２２】
前記第１の現像剤供給部材の周速および前記第２の現像剤供給部材の周速が、前記現像剤担持体の周速よりも小さいことを特徴とする請求項１６から２１までのいずれか１項に記載の画像形成ユニット。
【請求項２３】
前記媒体は、記録媒体であり、
前記手段は、前記記録媒体を、前記像担持体に接触するように所定の搬送面に沿って搬送し、前記像担持体に担持された現像剤像を前記記録媒体に直接転写すること
を特徴とする請求項１６から２２までのいずれか１項に記載の画像形成ユニット。
【請求項２４】
請求項１から２３までのいずれか１項に記載の画像形成ユニットを有する画像形成装置。
【請求項１】
像担持体と、
前記像担持体に現像剤を供給する現像剤担持体と、
前記現像剤担持体に現像剤を供給する第１の現像剤供給部材と、
前記現像剤担持体に現像剤を供給する第２の現像剤供給部材と、
媒体を、前記像担持体に接触するように所定の搬送面に沿って搬送し、前記像担持体に担持された現像剤像を媒体に転写する手段と
を備え、
前記第１の現像剤供給部材は、前記第２の現像剤供給部材よりも、前記搬送面に直交する方向において前記搬送面に近い側に配置され、
前記第１の現像剤供給部材における前記現像剤担持体から離れた側の外周の、前記搬送面に直交する方向の接線が、前記第２の現像剤供給部材における前記現像剤担持体から離れた側の外周の同方向の接線よりも、前記搬送面と平行な面内における前記現像剤担持体からの距離が長くなるように、前記第１および前記第２の現像剤供給部材が配置されていることを特徴とする画像形成ユニット。
【請求項２】
前記搬送面は、水平面であり、
前記搬送面に直交する方向は、鉛直方向であり、
前記搬送面に近い側は、下側であること
を特徴とする請求項１に記載の画像形成ユニット。
【請求項３】
前記現像剤担持体の外周の移動方向において、前記第１の現像剤供給部材は、前記第２の現像剤供給部材よりも上流側に配置されていることを特徴とする請求項１または２に記載の画像形成ユニット。
【請求項４】
前記現像剤担持体の外周の移動方向において、前記第１の現像剤供給部材および前記第２の現像剤供給部材よりもさらに上流側に、前記現像剤担持体の外周に付着する現像剤層の厚さを規制する現像剤規制部材が配置されていることを特徴とする請求項３に記載の画像形成ユニット。
【請求項５】
前記第１の現像剤供給部材および前記第２の現像剤供給部材は、いずれも、前記現像剤担持体の外周に接触していることを特徴とする請求項１から４までのいずれか１項に記載の画像形成ユニット。
【請求項６】
前記第１の現像剤供給部材と前記現像剤担持体との接触部において互いの外周の移動方向が反対方向であり、前記第２の現像剤供給部材と前記現像剤担持体との接触部において互いの外周の移動方向が反対方向であることを特徴とする請求項５に記載の画像形成ユニット。
【請求項７】
前記現像剤担持体、前記第１の現像剤供給部材および前記第２の現像剤供給部材に対して、前記搬送面に直交する方向において前記搬送面から離れた側に、現像剤を収容する収容室を有することを特徴とする請求項１から６までのいずれか１項に記載の画像形成ユニット。
【請求項８】
現像剤の補給を受ける現像剤補給口を有し、
前記第１の現像剤供給部材における前記現像剤担持体から離れた側の外周の鉛直方向の前記接線と、前記第２の現像剤供給部材における前記現像剤担持体から離れた側の外周の鉛直方向の前記接線とが、前記搬送面と平行な面内において、前記現像剤補給口の内側に位置していることを特徴とする請求項１から７までのいずれか１項に記載の画像形成ユニット。
【請求項９】
前記第１の現像剤供給部材の外周に沿って形成された壁部を有することを特徴とする請求項１から８までのいずれか１項に記載の画像形成ユニット。
【請求項１０】
前記第１の現像剤供給部材の周速および前記第２の現像剤供給部材の周速が、前記現像剤担持体の周速よりも小さいことを特徴とする請求項１から９までのいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項１１】
前記第１の現像剤供給部材の外径が、前記第２の現像剤供給部材の外径よりも大きいことを特徴とする請求項１から１０までのいずれか１項に記載の画像形成ユニット。
【請求項１２】
前記第１の現像剤供給部材が、少なくとも一つのローラで構成されていることを特徴とする請求項１から１１までのいずれか１項に記載の画像形成ユニット。
【請求項１３】
前記第１の現像剤供給部材が、２つのローラで構成されていることを特徴とする請求項１２に記載の画像形成ユニット。
【請求項１４】
前記第１の現像剤供給部材が、２つのローラと、当該２つのローラに架け渡されたベルトとで構成されていることを特徴とする請求項１２に記載の画像形成ユニット。
【請求項１５】
前記媒体は、記録媒体であり、
前記手段は、前記記録媒体を、前記像担持体に接触するように所定の搬送面に沿って搬送し、前記像担持体に担持された現像剤像を前記記録媒体に直接転写すること
を特徴とする請求項１から１４までのいずれか１項に記載の画像形成ユニット。
【請求項１６】
像担持体と、
前記像担持体に現像剤を供給する現像剤担持体と
前記現像剤担持体に現像剤を供給する第１の現像剤供給部材と、
前記現像剤担持体に現像剤を供給する第２の現像剤供給部材と、
媒体を、前記像担持体に接触するように所定の搬送面に沿って搬送し、前記像担持体に担持された現像剤像を媒体に転写する手段と、
前記現像剤担持体、前記第１の現像剤供給部材および前記第２の現像剤に対して、前記搬送面に直交する方向において前記搬送面から離れた側に配置され、現像剤を収容する収容室と、
前記収容室内の現像剤を、前記第１の現像剤供給部材に供給するトナーと、前記第２の現像剤供給部材に供給するトナーとに振り分ける仕切り壁と
を備えたことを特徴とする画像形成ユニット。
【請求項１７】
前記搬送面は水平面であり、前記搬送面に直交する方向は鉛直方向であることを特徴とする請求項１６に記載の画像形成ユニット。
【請求項１８】
前記収容室が、前記搬送面に直交する方向において前記搬送面から離れた側に、現像剤の補給を受ける現像剤補給口を有することを特徴とする請求項１６または１７に記載の画像形成ユニット。
【請求項１９】
前記仕切り壁が、前記搬送面と平行な面内において、前記現像剤補給口の内側に位置していることを特徴とする請求項１８に記載の画像形成ユニット。
【請求項２０】
前記仕切り壁が、前記搬送面に直交する方向に延在する第１の壁部と、前記第１および前記第２の現像剤供給部材の間に延在する第２の壁部とを有することを特徴とする請求項１６から１９までのいずれか１項に記載の画像形成ユニット。
【請求項２１】
前記仕切り壁の前記第２の壁部は、前記第２の現像剤供給部材の外周に沿って延在していることを特徴とする請求項２０に記載の画像形成ユニット。
【請求項２２】
前記第１の現像剤供給部材の周速および前記第２の現像剤供給部材の周速が、前記現像剤担持体の周速よりも小さいことを特徴とする請求項１６から２１までのいずれか１項に記載の画像形成ユニット。
【請求項２３】
前記媒体は、記録媒体であり、
前記手段は、前記記録媒体を、前記像担持体に接触するように所定の搬送面に沿って搬送し、前記像担持体に担持された現像剤像を前記記録媒体に直接転写すること
を特徴とする請求項１６から２２までのいずれか１項に記載の画像形成ユニット。
【請求項２４】
請求項１から２３までのいずれか１項に記載の画像形成ユニットを有する画像形成装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１２−１８９８４３（Ｐ２０１２−１８９８４３Ａ）
【公開日】平成２４年１０月４日（２０１２．１０．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−５３７８３（Ｐ２０１１−５３７８３）
【出願日】平成２３年３月１１日（２０１１．３．１１）
【出願人】（５９１０４４１６４）株式会社沖データ (2,444)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１０月４日（２０１２．１０．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月１１日（２０１１．３．１１）
【出願人】（５９１０４４１６４）株式会社沖データ (2,444)
【Ｆターム（参考）】
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