(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナーとキャリアとを有する現像剤を収容すると共に像担持体上に形成される潜像を現像する現像装置であって、
内部に複数の磁極を有し前記像担持体と対向配置された現像剤担持体と、前記現像剤担持体に担持された現像剤の量を規制する現像剤規制部材と、収容された現像剤を水平方向に搬送して循環経路を形成する現像剤循環搬送手段とを有し、
前記現像剤規制部材は前記現像剤担持体の下部にその端部を対向配置され、前記現像剤循環搬送手段は、現像剤を水平方向に搬送しつつ前記現像剤担持体に現像剤を供給する回転自在な第１搬送部材と、前記現像剤担持体から離脱した現像剤が再び第１搬送部材へと流入することを阻止する遮蔽部材と、前記現像剤担持体から離脱した現像剤を回収して水平方向に搬送する回転自在な第２搬送部材とを有し、前記現像剤担持体と第２搬送部材との距離が前記現像剤担持体と第１搬送部材との距離よりも離れて配置され、第１搬送部材は前記現像剤担持体のほぼ下方に対向配置されると共に第２搬送部材は第１搬送部材よりも下方に配置され、第１搬送部材と第２搬送部材とが共にスクリュ形状であり、第１搬送部材と第２搬送部材とはその外径の一部が垂直視において互いに接するまたは重なり合う位置に配置されていることを特徴とする現像装置。
【請求項２】
請求項１記載の現像装置において、
現像剤及び前記現像剤担持体及び前記現像剤循環搬送手段を収容するケーシングを有し、該ケーシングは前記現像剤循環搬送手段を収容する部位の上方に段差部を有することを特徴とする現像装置。
【請求項３】
請求項１または２記載の現像装置において、
第２搬送部材は前記現像剤担持体と同一方向に回転することを特徴とする現像装置。
【請求項４】
請求項１ないし３の何れか１つに記載の現像装置において、
前記垂直視は重力方向で上方から下方に向かう方向であることを特徴とする現像装置。
【請求項５】
請求項１ないし４の何れか１つに記載の現像装置と、像担持体、帯電手段、クリーニング手段の少なくとも１つとを一体的に有し、画像形成装置の装置本体に対して着脱自在なプロセスカートリッジ。
【請求項６】
請求項５記載のプロセスカートリッジを有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項７】
請求項１ないし４の何れか１つに記載の現像装置を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項８】
請求項６または７記載の画像形成装置において、
前記像担持体を複数有すると共に前記像担持体の表面に物質を供給する供給部を前記像担持体に応じて複数有し、前記供給部が第２搬送部材の上方に配置されていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項９】
請求項６ないし８の何れか１つに記載の画像形成装置において、
形状係数ＳＦ−１が１００〜１８０であり形状係数ＳＦ−２が１００〜１８０であるトナーが用いられることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像形成装置の現像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の２成分現像方式による現像ユニットでは、２〜３本のスクリュを水平方向に並設してそのうちの１本と現像ローラとを対向させ、現像ローラと供給スクリュとして機能する対向したスクリュとの間で現像剤の供給と回収とを同時に行うものが一般的であった。しかし、カラー化に伴う性能向上の目的とタンデムレイアウト構成に伴う小型化への要望から、供給と回収とを個別に行うべく上下にスクリュを配置して断面構成上において現像剤を一方向に循環搬送させる方式がたとえば「特許文献１」、「特許文献２」に開示されている。これ等の技術では、ドクターブレードが現像ローラの上方に配置されているため、現像剤の一方向循環搬送は上方に配置した供給スクリュから現像剤を現像ローラに搬送し、その後、下方に配置した回収スクリュに現像剤を搬送するように構成されている。
【０００３】
一方、ドクターブレードを現像ローラの下方に配置して現像剤の一方向循環搬送を行う技術が、たとえば「特許文献３」に開示されている。この技術では、下方に供給スクリュを上方に回収スクリュをそれぞれ配置し、下方から搬送した現像剤を２段に設けられた現像ローラの上部において該現像ローラ上より分離することで一方向循環の上方搬送を担うこととし、「特許文献１」に開示されたようにスクリュ端部に設けられた受け渡し部においてスクリュ部の現像剤圧を上げることで行っていた上部搬送を行わないように構成し、現像剤に与えるストレスを低減するものである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述した技術では、現像ローラより分離される現像剤が回収スクリュの下流側における現像剤の嵩高の影響により回収されずに再度現像ローラに吸着される場合があることが判明した。また、現像装置は画像形成装置の装置本体内部に配置されているが、この画像形成装置に使用される用紙種類（普通紙、厚紙等）や静電潜像形成装置の潜像ドット数を増やすことによる高画質モード等においては画像形成速度が低くなるモードを備える場合があり駆動回転数を複数有する場合が多いが、現像剤搬送スクリュの回転数により現像剤の嵩高の偏りが異なり、低回転側で嵩高が高くなることによる回収不足現象も確認された。
【０００５】
本発明は上述の問題点を解決し、回収スクリュが現像ローラ近傍に配置されることにより生じる現像剤回収不良から引き起こされる画像の乱れや画像濃度の均一不良を防止することが可能な現像装置及びこれを用いた画像形成装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１記載の発明は、トナーとキャリアとを有する現像剤を収容すると共に像担持体上に形成される潜像を現像する現像装置であって、内部に複数の磁極を有し前記像担持体と対向配置された現像剤担持体と、前記現像剤担持体に担持された現像剤の量を規制する現像剤規制部材と、収容された現像剤を水平方向に搬送して循環経路を形成する現像剤循環搬送手段とを有し、前記現像剤規制部材は前記現像剤担持体の下部にその端部を対向配置され、前記現像剤循環搬送手段は、現像剤を水平方向に搬送しつつ前記現像剤担持体に現像剤を供給する回転自在な第１搬送部材と、前記現像剤担持体から離脱した現像剤が再び第１搬送部材へと流入することを阻止する遮蔽部材と、前記現像剤担持体から離脱した現像剤を回収して水平方向に搬送する回転自在な第２搬送部材とを有し、前記現像剤担持体と第２搬送部材との距離が前記現像剤担持体と第１搬送部材との距離よりも離れて配置され、第１搬送部材は前記現像剤担持体のほぼ下方に対向配置されると共に第２搬送部材は第１搬送部材よりも下方に配置され、第１搬送部材と第２搬送部材とが共にスクリュ形状であり、第１搬送部材と第２搬送部材とはその外径の一部が垂直視において互いに接するまたは重なり合う位置に配置されていることを特徴とする。
【０００７】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の現像装置において、さらに現像剤及び前記現像剤担持体及び前記現像剤循環搬送手段を収容するケーシングを有し、該ケーシングは前記現像剤循環搬送手段を収容する部位の上方に段差部を有することを特徴とする。
【０００８】
請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の現像装置において、さらに第２搬送部材は前記現像剤担持体と同一方向に回転することを特徴とする。
【０００９】
請求項４記載の発明は、請求項１ないし３の何れか１つに記載の現像装置において、さらに前記垂直視は重力方向で上方から下方に向かう方向であることを特徴とする現像装置。
【００１０】
請求項５記載の発明は、請求項１ないし４の何れか１つに記載の現像装置と、像担持体、帯電手段、クリーニング手段の少なくとも１つとを一体的に有し、画像形成装置の装置本体に対して着脱自在なプロセスカートリッジであることを特徴とする。
【００１１】
請求項６記載の発明は、請求項５記載のプロセスカートリッジを有する画像形成装置であることを特徴とする。
【００１２】
請求項７記載の発明は、請求項１ないし４の何れか１つに記載の現像装置を有する画像形成装置であることを特徴とする。
【００１３】
請求項８記載の発明は、請求項６または７記載の画像形成装置において、さらに前記像担持体を複数有すると共に前記像担持体の表面に物質を供給する供給部を前記像担持体に応じて複数有し、前記供給部が第２搬送部材の上方に配置されていることを特徴とする。
【００１４】
請求項９記載の発明は、請求項６ないし８の何れか１つに記載の画像形成装置において、さらに形状係数ＳＦ−１が１００〜１８０であり形状係数ＳＦ−２が１００〜１８０であるトナーが用いられることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、第２搬送部材と現像剤担持体との距離を第１搬送部材と現像剤担持体との距離よりも大きくしているので、現像剤担持体より離脱した現像剤を確実に回収することができ、現像剤の漏出や画像不良の発生を防止することにより良好なトナー分散帯電が得られ、かつ均一なトナー濃度となり良好な均一画像を継続的に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施形態を適用可能な画像形成装置の概略正面図である。
【図２】本発明の一実施形態を採用した画像形成装置の作像部の概略正面図である。
【図３】本発明の一実施形態を採用した現像装置の概略正面図である。
【図４】本発明の一実施形態におけるスクリュ間の現像剤の循環を説明する概略断面図である。
【図５】本発明の一実施形態におけるスクリュ間の現像剤の循環を説明する概略断面図である。
【図６】本発明の一実施形態を採用したプロセスカートリッジを示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
図１は本発明の一実施形態を適用可能な画像形成装置としてのプリンタ５０を示しており、図２はプリンタ５０の作像部を示している。図１に示すように、装置本体１００のほぼ中央の位置には中間転写ベルト８を有する中間転写ユニット１０が配設されており、中間転写ベルト８と対向するようにイエロ、マゼンタ、シアン、ブラックの各色に対応した作像部６Ｙ，６Ｍ，６Ｃ，６Ｂｋが並設されている。ここで、プリンタ５０における４つの作像部６Ｙ，６Ｍ，６Ｃ，６Ｂｋは作像プロセスに用いられるトナーの色が異なる以外はほぼ同一の構造であるので、作像部６と像担持体としての感光体ドラム１と１次転写バイアスローラ９とにおける符号のアルファベット（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｂｋ）を省略する。
【００１９】
図２において、作像部６は感光体ドラム１、感光体ドラム１の周囲に配設された帯電手段４、現像装置５、クリーニング手段２等を有している（図１には現像装置５のみを図示）。感光体ドラム１上において後述する作像プロセス（帯電工程、露光工程、現像工程、転写工程、クリーニング工程、除電工程）が行われ、感光体ドラム１上に所望のトナー像が形成される。上述した感光体ドラム１、帯電手段４、現像装置５、クリーニング手段２は、装置本体１００に対してそれぞれ着脱自在に構成されており、それぞれが寿命に達したときに個別に交換可能に構成されている。
【００２０】
上述した構成では、作像部６を構成する感光体ドラム１、帯電手段４、現像装置５、クリーニング手段２をそれぞれ単独のユニットとしたが、これらのうち現像装置５と他の少なくとも１つとを一体化させて装置本体１００に対して着脱自在なプロセスカートリッジとしてもよい。これにより作像部６のメンテナンスを行う際の作業性が向上する。
【００２１】
次に、感光体ドラム１の作像プロセスについて説明する。感光体ドラム１は、図示しない駆動手段によって図２において時計回り方向に回転駆動され、帯電手段４と対向する位置においてその表面を一様に帯電される（帯電工程）。その後、感光体ドラム１の帯電された表面はＬＥＤアレイＬからのレーザ照射位置に達し、この位置での露光走査により感光体ドラム１の表面に静電潜像が形成される（露光工程）。感光体ドラム１の潜像形成部は現像装置５との対向部に達し、この位置で静電潜像に現像剤が供給されて所望のトナー像が形成される（現像工程）。感光体ドラム１の表面に形成されたトナー像は中間転写ベルト８及び１次転写ローラ９との対向位置に達し、この位置で感光体ドラム１上のトナー像が中間転写ベルト８上に転写される（１次転写工程）。このとき感光体ドラム１上には僅かながら未転写トナーが残存する。１次転写後、感光体ドラム１の表面はクリーニング手段２との対向位置に達し、この位置で未転写トナーがクリーニングブレード２ａによって回収される（クリーニング工程）。最後に感光体ドラム１の表面は図示しない除電手段との対向部に達し、この位置で残留電位を除去される（除電工程）。この一連の動作により、感光体ドラム１の作像プロセスが完了する。
【００２２】
上述の作像プロセスは、４つの作像部６Ｙ，６Ｍ，６Ｃ，６Ｂｋにおいてそれぞれ行われる。各作像部６の下方に配設された露光部から画像情報に基づいたレーザ光が各感光体ドラム１に向けて照射される。詳しくは、露光部の光源から発せられたレーザ光をポリゴンミラーで走査しながら複数の光学素子を介して感光体ドラム１上に照射する。その後、現像工程を経て各感光体ドラム１上に形成した各色トナー像を中間転写ベルト８上に重畳転写することにより、中間転写ベルト８上にフルカラートナー像が形成される。
【００２３】
４個の１次転写ローラ９Ｙ，９Ｍ，９Ｃ，９Ｂｋは、それぞれ対応する感光体ドラム１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｂｋとの間で中間転写ベルト８を挟み込んで１次転写ニップを形成している。中間転写ベルト８が図１に矢印で示す方向に走行して各１次転写ローラ９の１次転写ニップを通過するとき各１次転写ローラ９にトナー極性とは逆極性の転写バイアスが印加されることにより、各感光体ドラム１上の各色トナー像が中間転写ベルト８上に重畳転写される。
【００２４】
フルカラートナー像が重畳転写された中間転写ベルト８は２次転写ローラ１９との対向位置に達し、この位置において２次転写バックアップローラ１２が２次転写ローラ１９との間に中間転写ベルト８を挟み込んで２次転写ニップを形成している。中間転写ベルト８上に形成されたフルカラートナー像は、２次転写ニップに搬送された転写紙等の被転写材Ｐに転写されるが、このとき中間転写ベルト８上には被転写材Ｐに転写しきれなかった未転写トナーが残存する。残存した未転写トナーは図示しない中間転写ベルトクリーニング手段により除去され、中間転写ベルト８が初期状態に復帰して中間転写ベルト８上で行われる一連の転写プロセスが完了する。
【００２５】
２次転写ニップに搬送される被転写材Ｐは、装置本体１００の下方に配設された給紙部２６から給紙ローラ２７及びレジストローラ対２８等を経由して搬送される。給紙部２６には被転写材Ｐが複数枚重ねて収納されており、給紙ローラ２７の回転によりその最上位の１枚がレジストローラ対２８に向けて分離給送される。分離給送された被転写材Ｐはレジストローラ対２８のニップ位置で一時停止され、中間転写ベルト８上のフルカラートナー像にタイミングを合わせてレジストローラ対２８が回転駆動されることにより２次転写ニップに向けて搬送され、２次転写ニップにおいて所望のフルカラー画像が転写される。
【００２６】
２次転写ニップにおいてフルカラー画像を転写された被転写材Ｐは定着部２０へと搬送される。定着部２０では、定着ローラ及び加圧ローラによる加熱及び加圧により、フルカラー画像が被転写材Ｐの表面に定着される。画像が定着された被転写材Ｐは排紙ローラ対２９によって排出され、出力画像としてスタック部３０上に順次スタックされる。上述によりプリンタ５０における一連の画像形成プロセスが完了する。
【００２７】
次に、図２〜図５を用いて本発明の特徴部である現像装置５について説明する。現像装置５は、感光体ドラム１に対向配置された現像剤担持体である現像ローラ５１、現像ローラ５１の下部表面に対してその端部を対向配置された現像剤規制部材としてのドクターブレード５２、現像剤収容部５９内に配設された第１搬送部材である第１搬送スクリュ５３、現像剤収容部５８内に配設された第２搬送部材である第２搬送スクリュ５４、遮蔽部材としての回収ガイド５７、これ等を収納するケーシング５６等を有している。現像剤収容部５８，５９内にはキャリアとトナーとからなる２成分現像剤が収納されており、さらに現像剤収容部５８，５９内には現像剤中のトナー濃度を検知する図示しないトナー濃度センサが設けられている。この構成のうち、第１搬送スクリュ５３、第２搬送スクリュ５４、回収ガイド５７によって現像剤循環搬送手段６０が構成されている。
【００２８】
現像ローラ５１は内部にマグネット５５を有しており、マグネット５５の周囲には回転自在なスリーブが設けられている。マグネット５５にはＰ１〜Ｐ５の５つの磁極が形成されており、マグネット５５の周囲をスリーブが回転することにより現像剤が現像ローラ５１の表面上を移動する。図３において現像ローラ５１の周囲に示した放射状の線分は、Ｐ１〜Ｐ５の各磁極の磁力がピークとなる位置を示しており、磁極Ｐ３と磁極Ｐ４との間には磁力が働かず現像ローラ５１の表面から現像剤を離脱させる部位が設けられている。
【００２９】
現像装置５の内部には、ポリエステル樹脂を主成分とする粒径約５．８μｍのトナーと磁性微粒子である粒径約３５μｍのキャリアとを７ｗｔ％に均一混合した現像剤が一定量充填されており、現像ローラ５１に現像剤を供給する供給スクリュとして機能する第１搬送スクリュ５３と現像ローラ５１から離脱した現像剤を回収する回収スクリュとして機能する第２搬送スクリュ５４とをそれぞれ６００〜８００ｒｐｍで回転させることによって補給後のトナー撹拌と搬送とを同時に行い、トナーとキャリアとの均一混合及び帯電付与を行っている。各スクリュ５３，５４間における現像剤の受け渡しは、図４に示すように各スクリュ５３，５４の両端部に相当する位置に形成された回収ガイド５７の開口部ａ，ｂにより行われる。
【００３０】
均一混合された現像剤は、現像ローラ５１に近接して並行に配置された第１搬送スクリュ５３からマグネット５５の磁極Ｐ４，Ｐ５の磁力により現像ローラ５１の表面に搬送され、現像ローラ５１が図３において反時計回り方向に回転することにより感光体ドラム１と現像ローラ５１とによって形成される現像領域に運ばれ、図示しない高圧電源により形成される現像電界によってトナーが感光体ドラム１上の静電潜像を現像する。現像後の現像剤は現像ローラ５１の回転に伴い現像器内に回収されるように構成されており、回収ガイド５７を介して第２搬送スクリュ５４によって回収される。このように縦方向に２本のスクリュ５３，５４を設け、現像ローラ５１の下部にドクターブレード５２を設ける方式は、感光体ドラム１の上方に中間転写ベルト８を設ける方式において現像に使用した現像剤を供給路に戻さない現像剤一方向循環を実現し、かつ感光体ドラム１に対して現像ローラ５１が順方向に回転する現像方式（ウィズ現像）を成立可能な構成となっている。
【００３１】
図５は、現像剤循環搬送手段６０における現像剤の堆積の様子を示している。本実施形態では第１搬送スクリュ５３にて撹拌搬送を行いつつ現像ローラ５１に現像剤供給を行い、第２搬送スクリュにより全ての現像剤を回収する構成を採用しているため、現像剤の堆積状態が斜めとなる。これにより第１搬送スクリュ５３ではその現像剤搬送方向下流側に向かうに従い現像剤量が減少し、第２搬送スクリュ５４では現像剤搬送方向下流側に向かうに従い現像剤の嵩高が大きくなる。第１搬送スクリュ５３の径、ピッチ、回転数から求まる現像剤搬送能力Ｗｍと現像ローラ５１上の現像剤搬送量Ｗｓの関係がＷｍ＞Ｗｓとなる場合に現像剤が一様に現像ローラ５１へと搬送される。この条件が不成立の場合には、第１搬送スクリュ５３の下流側において現像剤量が不足し、現像ローラ５１への現像剤供給が行われない。
【００３２】
上述したように、現像剤循環搬送手段６０では図５に示すように第２搬送スクリュ５４の現像剤搬送方向下流側における現像剤の嵩高が大きくなるため、第２搬送スクリュ５４が図３に二点差線で示す従来技術のように現像ローラ５１の近傍に位置している場合には、第２搬送スクリュ５４の現像剤嵩高が増大していることから現像ローラ５１より離脱した現像剤が第２搬送スクリュ５４によって回収されずにケーシング５６内より溢れたり、現像ローラ５１より離脱した現像剤が再び現像ローラ５１に戻されて画像不良が発生したりしてしまう虞がある。本発明では、図３に示すように第２搬送スクリュ５４と現像ローラ５１との距離Ｌ１を第１搬送スクリュ５３と現像ローラ５１との距離Ｌ２よりも大きくしているので、現像ローラ５１より離脱した現像剤を確実に回収することができ、現像剤の漏出や画像不良の発生を防止することにより良好なトナー分散帯電が得られ、かつ均一なトナー濃度となり良好な均一画像を継続的に得ることができる。また、上述した構成では第１搬送スクリュ５３の下方に第２搬送スクリュ５４を配置しているので、現像装置５の幅方向の大きさを小さくすることができ、省スペース化を図ることができる。さらに第１搬送スクリュ５３と第２搬送スクリュ５４との外径の一部が図３に示すように垂直視（図３において上方より見た場合）において互いに接するまたは重なり合う位置に配置されているので、第２搬送スクリュ５４から第１搬送スクリュ５３への現像剤の受け渡しをスムースに行うことができ、良好な現像を継続的に行うことができる。さらにケーシング５６は第２搬送スクリュ５４の上方の位置に段差部５６ａを有しているので、現像装置５を装置本体１００内に配置する際に省スペース化を図ることができ、段差部５６ａに他の構成要素を配置することができる。
【００３３】
図３に示す構成では第２搬送スクリュ５４の回転方向を現像ローラ５１と同方向としたが、第２搬送スクリュ５４の回転方向を現像ローラ５１と逆方向とすることにより、第２搬送スクリュ５４にて搬送する現像剤の嵩高を第１搬送スクリュ５３に寄せることができ、これにより第２搬送スクリュ５４の現像剤搬送方向下流側における第１搬送スクリュ５３への現像剤の受け渡しがスムースとなり、現像ローラ５１の現像剤の供給が滞りなく行われる。
【００３４】
図６は、図２に示した構成を全て一体的に備えたプロセスカートリッジ７０を示している。このプロセスカートリッジ７０では、感光体ドラム１の表面に物質としての感光体潤滑剤８０を供給する供給部８１を有している。この構成によれば、上述したように作像部６のメンテナンスを行う際の作業性が向上すると共に、供給部８１が段差部５６ａに入り込む構成とすることによりさらなる小型化を達成することができる。
【００３５】
上記実施形態では現像剤として通常のトナーを用いる例を示したが、特開２００９−１２２１９０号公報に開示されたものと同様に、形状係数ＳＦ−１が１００〜１８０であり形状係数ＳＦ−２が１００〜１８０のトナーを用いることにより、地肌かぶりの少ない高品位な画像を得ることができると共に転写率を高くすることができる。
【００３６】
上記実施形態では、画像形成装置としてカラーレーザプリンタを用いた例を示したが、本発明が適用可能な画像形成装置はこれに限定されず、複写装置、プロッタ、ファクシミリ、これらの複合機等の他の画像形成装置にも本発明は適用可能である。
【符号の説明】
【００３７】
１  潜像担持体（感光体ドラム）
５  現像装置
５０  画像形成装置（プリンタ）
５１  現像剤担持体（現像ローラ）
５２  現像剤規制部材（ドクターブレード）
５３  第１搬送部材（第１搬送スクリュ）
５４  第２搬送部材（第２搬送スクリュ）
５５  ケーシング
５５ａ  段差部
５７  遮蔽部材（回収ガイド）
６０  現像剤循環搬送手段
７０  プロセスカートリッジ
８０  物質（感光体潤滑剤）
８１  供給部
【先行技術文献】
【特許文献】
【００３８】
【特許文献１】特開平５−３３３６９１号公報
【特許文献２】特開平１１−１７４８１０号公報
【特許文献３】特許第３９５０７３５号公報
【図１】
0005515866.tif 000002
【図２】
0005515866.tif 000003
【図３】
0005515866.tif 000004
【図４】
0005515866.tif 000005
【図５】
0005515866.tif 000006
【図６】
0005515866.tif 000007