(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体上にトナー像を形成するための現像剤を担持する現像剤担持体と、
前記現像剤担持体上の現像剤層厚を規制する現像剤層厚規制部材と、
上下に並べて配置され、現像剤が搬送される搬送路と、
上方の搬送路から、下方の搬送路へ現像剤が移動する第一連通部と、
下方の搬送路から上方の搬送路へ現像剤が移動する第二連通部とを備え、
前記第一連通部に、水平面に対し前記上方の搬送路内の現像剤の進行方向に対して下流に行くほど下がるように傾斜させて、接地した導電性メッシュを配置していることを特徴とする現像装置。
【請求項２】
請求項１に記載の現像装置において、
接地した導電性メッシュの上方からトナーを補給することを特徴とする現像装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の現像装置において、
接地した導電性メッシュの穴の最大幅は現像剤担持体と現像剤層規制部材のギャップよりも小さいことを特徴とする現像装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか一に記載の現像装置を具備したことを特徴とするプロセスカートリッジ。
【請求項５】
請求項１乃至３のいずれか一に記載の現像装置、もしくは請求項４に記載のプロセスカートリッジを備えた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、複写機、ファクシミリ、プリンタ等に用いられる現像装置、この現像装置を有したプロセスカートリッジ、及びこの現像装置もしくはプロセスカートリッジを備えた画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、２成分現像剤を用いて感光体上にトナー像を形成する現像装置として様々な形式の現像装置が知られている。例えば、図１２に示すように、２成分現像剤を用いて感光体１上にトナー像を形成する現像装置５００で、現像剤を撹拌・搬送する搬送部材を現像剤担持体である現像ローラ５０１に平行に二本設ける構成が知られている。この現像装置５００は、主に、ケース５０４と、現像ローラ５０１と、現像ローラ５０１に近い側の搬送部材５０３と、現像ローラ５０１に離れた側の搬送部材５０２と、現像ローラに担持する現像剤量を規制する現像剤層厚規制部材５０５とからなる。
【０００３】
そして、現像ローラ５０１に近い側の搬送部材５０３と、現像ローラ５０１に離れた側の搬送部材５０２とは、ケース５０４内に設けられた隔壁５０４ａにより、その現像剤収容部が隔てられている。この隔壁５０４ａの各搬送部材の両端部近傍の部分には開口が設けられ、撹拌・搬送される現像剤３２０が、現像ローラ５０１に近い側の搬送部材５０３の現像剤搬送方向下流側から、現像ローラ５０１に離れた側の搬送部材５０２の現像剤搬送方向上流側へ搬送される。また、撹拌・搬送される現像剤３２０が、現像ローラ５０１に離れた側の搬送部材５０２の現像剤搬送方向下流側から、現像ローラ５０１に近い側の搬送部材５０３の現像剤搬送方向上流側へ搬送される。また、現像ローラ５０１に離れた側の搬送部材５０２が設けられた現像剤収容部の現像剤搬送方向上流側には、新たに補給されるトナー（以下、補給トナーという）を補給する落下口（不図示）が設けられている。
【０００４】
このように構成された現像装置５００では、現像ローラ５０１に近い側の搬送部材５０３は、撹拌・搬送する現像剤３２０を現像ローラ５０１に供給するとともに、現像に供されなかった現像剤３２０を回収する。そして、回収された現像剤３２０は、現像ローラ５０１に近い側の搬送部材５０３と、現像ローラ５０１に離れた側の搬送部材５０２とが設けられた、それぞれの現像剤収容部を循環して撹拌・搬送される。このような構成では、感光体１と現像ローラ５０１とが対向する現像領域を一度通過して回収された現像剤３２０は、撹拌・搬送されている間に、現像ローラ５０１から離れた側の収容部の現像剤搬送方向の上流側で補給トナーと適切に攪拌される。そして、この補給トナーが補給された現像剤は必要な帯電量を与えられてから再度現像領域に供給されるため、画像濃度が安定することも知られている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上述した従来の現像装置の例では、現像ローラ５０１に近い側の搬送部材５０３が設けられた現像剤収容部に、現像に供されなかった現像剤３２０を回収する際に、感光体１に付着した異物等の一部も回収されてしまう。さらに、近年、省エネの観点から低融点のトナーの利用も増してきた。低融点のトナーは定着部以外での熱により凝集体となりやすい。特に現像装置内ではトナーとキャリアを攪拌混合しながら搬送するため、トナーが凝集しやすい装置である。凝集対策としては現像剤の温度が上がらないようにすることが重要であるが、現像剤を攪拌・混合するだけで熱は発生してしまう。そして、現像装置内で現像剤の凝集が発生した場合、もしくは、異物が混入してしまった場合には、凝集体や異物が現像剤層厚規制部材の部分で引っかかり、現像剤担持体である現像ローラ上の現像剤層が均一ではなくなり、縦白スジ等の不具合が発生してしまう。そして、近年、このトナーの凝集や、異物混入に起因する不具合の解消が求められてきた。
【０００６】
上記不具合に関して、特許文献１には次のような、現像剤の再利用時に用いる分離装置が開示されている。現像剤中に混入した異物を取り除く手段として、メッシュ（網目フィルター）を用い、メッシュは現像剤との摩擦によって、現像剤の帯電極性と同極性に摩擦帯電する材料で構成するというものである。この構成では異物を除去することはできるが、現像剤の温度を下げる効果はなく、低融点のトナーを用いた場合のトナーの凝集体自体の発生を抑制することはできていない。
【０００７】
本発明は以上の問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、異物除去が行え、かつ、トナーの凝集体の発生を抑制できる簡易な構成の現像装置を提供することである。
【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、請求項１に記載の現像装置の発明は、像担持体上にトナー像を形成するための現像剤を担持する現像剤担持体と、前記現像剤担持体上の現像剤層厚を規制する現像剤層厚規制部材と、上下に並べて配置され、現像剤が搬送される搬送路と、上方の搬送路から、下方の搬送路へ現像剤が移動する第一連通部と、下方の搬送路から上方の搬送路へ現像剤が移動する第二連通部とを備え、前記第一連通部に、水平面に対し前記上方の搬送路内の現像剤の進行方向に対して下流に行くほど下がるように傾斜させて、接地した導電性メッシュを配置していることを特徴とするものである。
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の現像装置において、接地した導電性メッシュの上方からトナーを補給することを特徴とするものである。
また、請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の現像装置において、接地した導電性メッシュの穴の最大幅は現像剤担持体と現像剤層規制部材のギャップよりも小さいことを特徴とするものである。
また、請求項４に記載のプロセスカートリッジの発明は、請求項１乃至３のいずれか一に記載の現像装置を具備したことを特徴とするものである。
また、請求項５に記載の画像形成装置の発明は、請求項１乃至３のいずれか一に記載の現像装置、もしくは請求項４に記載のプロセスカートリッジを備えたことを特徴とするものである。
本発明は、上方の搬送路から、下方の搬送路へ現像剤が移動する第一連通部に、メッシュを設けているので、異物除去を行なうことができる。また、このメッシュに導電性メッシュ、つまり、熱伝道度が高い金属製のメッシュを用いることで、現像剤が熱くなると、このメッシュを介して、その熱を現像装置外に逃がして現像剤を冷やすことができ、現像剤の凝集体の発生を抑制することができる。さらに、導電性メッシュを接地していることで、帯電しているトナーから電子が接地している導電性メッシュに移動することでも、トナーの熱が移動し易くなる。そして、凝集体が発生してしまったり、異物が混入してしまった場合も、このメッシュに引っかかる大きさのものは除去することができる。また、第一連通部に設けるメッシュを、上方の搬送路内の現像剤の進行方向に対して下流に行くほど下がるように傾斜するように設けているので、メッシュを単位時間当たりに通過できる現像剤の量を増やすこともできる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明では、上方の搬送路から下方の搬送路に第一連通部に、接地した導電性メッシュを設けているので、異物除去が行え、かつ、現像剤を冷やして現像剤の凝集体の発生を抑制することができる簡易な構成の現像装置を提供することができる。また、上方の搬送路内の現像剤の進行方向に対して下流に行くほど上がるように傾斜するようにメッシュを設けているので、メッシュを単位時間当たりに通過できる現像剤の量を増やすこともできる。
よって、現像装置内でのトナーの凝集や、現像装置内への異物混入に起因する縦白スジ等の不具合を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本実施形態に係る画像形成装置の概略構成図。
【図２】画像形成部の概略構成図である。
【図３】現像装置における現像ローラに形成される磁束密度分布の説明図。
【図４】現像装置の現像ローラの構造の説明図。
【図５】現像装置の主要部の内部斜視図。
【図６】現像装置の主要部の外観斜視図。
【図７】現像装置の連通口部分の説明図。
【図８】現像装置の現像剤落下口付近の概略図。
【図９】現像装置の現像剤落下口付近の概略図。
【図１０】メッシュを接地した場合と、接地していない場合の現像剤温度のグラフ。
【図１１】変形例における、現像装置内の現像剤の流れの説明図。
【図１２】従来の現像装置の概略構成図の例。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明を適用した画像形成装置として、複数の感光体が横方向に配設されたタン
デム型のカラー画像形成装置（以下、単に「画像形成装置」という）の一実施形態につい
て説明する。図１は、本実施形態に係る画像形成装置の概略構成図である。図２は、画像形成部の概略構成図である。
【００１２】
この画像形成装置は、その中央に転写紙８を搬送する搬送ベルト１５が設けられている。搬送ベルト１５上方には、紙搬送方向上流側から順に、黒（Ｋ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）の各色画像を形成する４つの画像形成部１７Ｋ、１７Ｍ、１７Ｙ、１７Ｃが並べて配置される、所謂タンデム画像形成部が対向している。なお、色の順序はこの限りではなく、例えば、黒（Ｋ）を最下流に配置し、Ｍ，Ｙ，Ｃ，Ｋの順に作像することも可能である。
【００１３】
この搬送ベルト１５は、一方が駆動ローラ、他方が従動ローラとなる支持ローラ１８、１９に掛け渡された無端状ベルトであり、支持ローラ１８、１９の回転により図中反時計回り方向に回転移動する。搬送ベルト１５の下方には転写紙８が収納された給紙トレイ２０、２１、２２が備えられている。
【００１４】
画像形成部１７Ｋ、１７Ｍ、１７Ｙ、１７Ｃは、それぞれ像担持体としてのドラム状の感光体１Ｋ、１Ｍ、１Ｙ、１Ｃを有している。各感光体１Ｋ、１Ｍ、１Ｙ、１Ｃの周りには、後述する帯電装置、露光装置、現像装置、クリーニング装置などをそれぞれ有している。
【００１５】
また、搬送ベルト１５の画像形成部１７Ｋ、１７Ｍ、１７Ｙ、１７Ｃと対向する内側には、４つの転写装置５Ｋ、５Ｍ、５Ｙ、５Ｃがそれぞれ配設されている。この転写装置５Ｋ、５Ｍ、５Ｙ、５Ｃは、図示しない電源から転写バイアスが印加され、画像形成部１７Ｋ、１７Ｍ、１７Ｙ、１７Ｃで各感光体１Ｋ、１Ｍ、１Ｙ、１Ｃ上に形成された各トナー像を搬送ベルト１５に搬送される転写紙８上に転写する。また、転写搬送ベルト１５の図中左方には、転写紙８上に転写されたトナー像を定着する定着装置２４が設けられている。
【００１６】
この画像形成装置では、画像形成時に、例えば、給紙トレイ２０に収納された転写紙８のうち、最上位置にある転写紙８が送り出されてレジストローラ２３で一旦待機させられる。そして、画像形成部１７Ｋ、１７Ｍ、１７Ｙ、１７Ｃにおける画像形成とタイミングを合わせて送り出され、静電吸着により搬送ベルト１５に吸着される。搬送ベルト１５に吸着された転写紙８は最初の画像形成部１７Ｋに搬送され、転写装置５Ｋにより感光体１Ｋ上に形成された黒のトナー像が転写される。搬送ベルト１５に吸着された転写紙８は、次の画像形成部１７Ｍに搬送され、転写装置５Ｍにより感光体１Ｍ上に形成されたマゼンタのトナー像が、転写紙８上に既に形成されている黒トナー像に重ねて転写される。さらに、転写紙８は次の画像形成部１７Ｙに搬送され、転写装置５Ｙにより感光体１Ｙ上に形成されたイエローのトナー像が、転写紙８上に既に形成されている黒トナー像、マゼンタトナー像に重ねて転写される。同様にして、次の画像形成部１７Ｃでは、シアンのトナー像が重ね転写されて、転写紙８上に４色重ね合わせトナー像であるフルカラーの重ね画像が得られる。こうしてフルカラーの重ね画像が形成された転写紙８は、画像形成部１７Ｃを通過した後、搬送ベルト１５から剥離されてから定着部２４で一対の定着ローラ間を通過する間に定着された後、排紙トレイ２５へ排紙される。
【００１７】
次に、画像形成部１７Ｋ、１７Ｍ、１７Ｙ、１７Ｃについて詳しく説明する。なお、４つの画像形成部１７Ｋ、１７Ｍ、１７Ｙ、１７Ｃは、それぞれ扱うトナーの色が異なる点の他は、ほぼ同様の構成になっているので、以下、添字を省略して、画像形成部１７として説明する。
【００１８】
図２は、画像形成部１７の概略構成図である。画像形成部１７は、ドラム状の感光体１の周りに、帯電装置２、現像装置３、クリーニング装置６などを備えている。図２では、帯電装置２は感光体１と同速度で回転される回転体からなるが、回転体に限らずコロナ放電タイプでもよい。感光体１は、その表面を帯電装置２によって一様帯電せしめられた後、図２では図示を省略した露光装置１６からの書込露光Ｌによって露光されて静電潜像が形成される。現像装置３は、ケーシングである現像容器３０１に収容される磁性キャリアとトナーからなる現像剤３２０を表面に担持する現像ローラ３０２を備える。現像容器３０１の一部には開口部を形成し、現像ローラ３０２の一部が露出して感光体１に近接対向するように配置し、感光体１の表面に形成された静電潜像にトナーを供給して現像を行う現像領域Ａを形成する。現像ローラ３０２は、表面移動することにより担持した現像剤３２０を現像領域Ａまで搬送する。現像スリーブ３０２ｃには図示しない電源より現像バイアスが印加されており、感光体１上の静電潜像と、現像ローラ３０２との間に電位差である現像ポテンシャルが形成される。この現像ポテンシャルにより現像ローラ３０２上の現像剤３２０からのトナーが感光体１の静電潜像に転移することで、静電潜像が現像されてトナー像が形成される。感光体１上に形成されたトナー像は、転写装置５と対向する転写領域Ｂまで移動し、転写装置５により搬送ベルト１５が搬送する転写紙８上にトナー像を転写する。図２では、転写装置５は回転体からなるが、回転体に限らずコロナ放電タイプでもよい。トナー像転写後の感光体１はクリーニング装置６により転写紙８に転写し切れずに感光体１の表面に残ったトナーをクリーニングされ、次の画像形成工程に備える。
【００１９】
なお、感光体１上のトナー像を中間転写体（中間転写ベルトなど）にいったん転写し、その後多色トナーを一括して転写紙に転写する中間転写ベルト方式にも適用は可能であり、その場合は転写領域Ｂで感光体１上のトナーを中間転写体（中間転写ベルト）に転写することになる。
【００２０】
なお、本実施形態では、画像形成部１７では、感光体１と、帯電装置２と、現像装置３と、クリーニング装置６とが一体的に形成されるプロセスカートリッジの形態をなしており、画像形成装置本体に対して脱着可能に設けられている。
【００２１】
次に、本実施形態の画像形成装置に用いる現像装置３の基本的な構成・動作について図を用いて説明する。現像装置３は、図２に示すように、現像容器３０１の内部に現像ローラ３０２、現像剤層厚規制部材として現像剤規制部材３０３、及び現像剤の撹拌搬送部材として供給室搬送部材３０４、回収室搬送部材３０５を有しており、現像剤３２０を撹拌搬送して循環させている。また、本実施形態の攪拌搬送部材は螺旋形状のスクリューを用いており、スクリュー羽根の外径を直径１６ｍｍ以下のものを用いている。
【００２２】
また、現像ローラ３０２は、図３に示すように、円周方向に複数の磁石ＭＧを配置したマグネットローラ３０２ｄを内部に有し、その周囲を円筒状の現像スリーブ３０２ｃが回転軸３０２ｅと一体的に回転する構成となっている。また、現像スリーブ３０２ｃはアルミ等の非磁性の金属で形成されている。マグネットローラ３０２ｄは、各磁石ＭＧが所定の方向を向くように不動部材、例えば、現像容器３０１に固定されており、その周囲を現像スリーブ３０２ｃが回転して、磁石ＭＧによって引き付けた現像剤３２０を搬送していく。ここで、図３の煩雑化防止のため１個についてのみ符号で示している。
【００２３】
また、図４に示すように、現像ローラ３０２は主として次のものからなる。不動部材である現像容器３０１に固定されている固定軸３０２ａ及びこの固定軸３０２ａと一体の円柱状をしたマグネットローラ３０２ｄと、現像スリーブ３０２ｃ及びこの現像スリーブ３０２ｃと一体的な回転軸３０２ｅ等からなる。そして、現像スリーブ３０２ｃ及びこの現像スリーブ３０２ｃと一体的な回転軸３０２ｅは、マグネットローラ３０２ｄのまわりをギャップを介して覆っている。また、固定軸３０２ａに対して回転軸３０２ｅは軸受３０２ｆを介して回転自在であり、回転軸３０２ｅは図示省略の回転駆動手段から動力を伝達されて回転駆動される。
【００２４】
また、マグネットローラ３０２ｄの外周部には、図４に示すように所定の間隔をおいて複数の磁石ＭＧが固定されている。これらの磁石ＭＧの周囲を現像スリーブ３０２ｃが回転される。これらの磁石ＭＧは、現像スリーブ３０２ｃの周表面に現像剤を穂立ちさせ、また穂切りなどさせるように磁界を形成するためのものである。これらの磁石ＭＧから発せられる法線方向磁力線に沿うように、磁性のキャリアが集合して磁気ブラシが形成されることとなる。
【００２５】
マグネットローラの構成は多々あるが、現像スリーブ３０２ｃの内部に３つの磁石ＭＧを有し、３つの磁極（磁力分布）が生じるマグネットローラの構成を、図３を用いて説明する。現像ローラ３０２の中心Ｏ―１と感光体の中心Ｏ―２を結ぶ線上で対向する部分（現像領域Ａに相当する領域）の磁極をＰ１極（現像極）と称し、以下反時計まわりの向きで示す現像ローラ３０２の回転方向順に、各磁極をＰ２（ケーシング対向極）、Ｐ３極（現像剤規制部材対向極）と称する。
【００２６】
極性はＰ１極から、Ｎ、Ｓ、Ｓ極としているが、これらは各極が反対の極性であっても構わない。Ｐ１極は現像極であり、感光体１に対向している。Ｐ２はケーシングに対向しており、Ｐ３は現像剤規制部材に対向している。また、図２、３で示しているように、現像ローラ３０２と感光体１は現像領域Ａで直接には接触せずに、現像に適する一定の間隔、現像ギャップＧＰを保持して対向している。そして、現像ローラ３０２上において、現像剤３２０を穂立ちさせ、現像剤３２０を感光体１に接触させることで、感光体１表面の静電潜像にトナーを付着させて顕像化する。
【００２７】
この現像装置３では、図４に示す固定軸３０２ａには接地されたバイアス用の電源が接続されている（不図示）。また、固定軸３０２ａに接続された電源ＶＰの電圧は、導電性の軸受（不図示）、導電性の回転軸３０２ｅを経て現像スリーブ３０２ｃに印加される。一方感光体１を構成する最下層の導電性支持体も接地されている。このようにして、現像領域Ａには、キャリアから離脱したトナーを感光体１側へ移動させる電界を形成しておき、現像スリーブ３０２ｃと感光体１の表面に形成された静電潜像との電位差によりトナーを感光体１側に向けて移動させることに供している。
【００２８】
ここで、本実施形態の現像装置では、図２で示すように書込露光Ｌで書き込む方式の画像形成装置に用いた例としている。そして、帯電装置２により感光体１上に一様に負極性の電荷を乗せ、書込量を少なくするために画像部を書込露光Ｌで露光することで、低下した電位の画像部（静電潜像）に負極性のトナーで現像する所謂反転現像方式を採用している。これは一例であり、本発明の現像方式の中で、感光体１に乗せる帯電電荷の極性は大きな問題ではない。
【００２９】
図３に示すように、現像後、Ｐ２極は現像ローラ３０２上に担持された現像後の現像剤３２０を現像ローラ３０２の回転と共に下流側に搬送し、現像容器３０１内に引き入れる。Ｐ２とＰ３極は同極性としてあり、Ｐ２〜Ｐ３極間では穂立ちさせる磁力がなく穂が寝た状態となり、それまで現像ローラ３０２周囲に引き寄せていた現像剤３２０を現像ローラ３０２から引き離す"剤離し"の作用が働く。この穂が寝た状態となる現像ローラ上のＰ２〜Ｐ３極対応部（磁力分布曲線の山形のピークが他と比べて極めて低い領域）は現像ローラ３０２から現像剤３２０を離す、剤離し領域（図２において、符号９で示している領域）を形成している。
【００３０】
感光体１にトナーを付着させた現像剤３２０は、現像剤中のトナー濃度が下がっているため、仮に、このトナー濃度が低下した現像剤が現像ローラ３０２から離れずに再度現像領域Ａに搬送され現像に供されると狙いの画像濃度を得ることが出来ないという不具合が生じてしまう。これを防止するため、本実施形態では、現像後の剤離し領域９で、現像ローラ３０２から現像剤を離す。現像ローラ３０２から離した現像剤はその後、狙いのトナー濃度、トナー帯電量になるように、現像容器３０１内で十分に撹拌・混合する。
【００３１】
このようにして、狙いのトナー濃度、帯電量にされた現像剤３２０は、供給室搬送部材３０４により現像剤貯留スペースＣに供給される。貯留スペースＣに供給された現像剤はＰ３極のピーク位置の直近下流部に位置する現像剤規制部材３０３を通過することにより、所定の厚さに整えられて、磁気ブラシを形成しながら現像領域Ａに搬送される。また、Ｐ３極は、現像剤を搬送する搬送極の機能を担っている。
【００３２】
以下、必要に応じて、現像装置３の内部の構成を組み立て状態で示した図５及び分解状態で示した現像ローラ３０２の構造を示す断面図である図６等も参照しつつ、各部材の配置構成などを説明する。図２、３に示したように、供給室搬送部材３０４は現像ローラ３０２のまわりの位置であって現像ローラ３０２を中心とした図中、時計文字盤の２時の方向に配置されている。この位置は現像剤規制部材３０３の上流側でもある。図５、６に示すように、供給室搬送部材３０４は回転軸の回りにスパイラルを設けたスクリュー形状をしており、現像ローラ３０２の中心線Ｏ―３０２ａと平行な中心線Ｏ−３０４を中心に矢印で示す時計まわりの向きに回転し、この中心線Ｏ−３０４の長手方向奥側から手前側に向けて矢印１１で示すように現像剤を撹拌しながら搬送する。つまり、供給室搬送部材３０４は回転軸の回転により現像剤をその軸方向、手前から奥側に向けて搬送する。
【００３３】
また、図２で示す回収室搬送部材３０５は現像ローラ３０２のまわりの位置であって、現像ローラ３０２を中心とした図中、時計文字盤の４時の方向上で、剤離し領域９の近傍に配置されている。図５に示すように、回収室搬送部材３０５は回転軸の回りにスパイラルを設けたスクリュー形状をしており、現像ローラ３０２の中心線Ｏ―３０２ａと平行な中心線Ｏ−３０５を中心に矢印で示す反時計まわりの向きに回転し、中心線Ｏ−３０５の長手方向奥側から手前側に向けて矢印１２で示すように現像剤を撹拌しながら搬送する。つまり、回収室搬送部材３０５は回転軸の回転により現像剤を供給室搬送部材３０４による搬送方向と逆向きの奥側から手前側に向けて搬送する。
【００３４】
図５、６に示すように、回収室搬送部材３０５に対して供給室搬送部材３０４は上方に位置する関係となっており、現像容器３０１内で供給室搬送部材３０４周囲の空間と回収室搬送部材３０５周囲の空間とは隣接している。供給室搬送部材３０４及び回収室搬送部材３０５の手前側端部は現像ローラ３０２の手前側端部よりも若干手前側に位置するように設定して、現像ローラ３０２の手前側端部の現像剤の供給を確保している。また、供給室搬送部材３０４及び回収室搬送部材３０５の奥側端部は現像ローラ３０２の奥側端部よりも奥側に位置するようにして後述するトナー補給のためのスペースを確保している。ここで、現像剤規制部材３０３は現像ローラ３０２の長さに合わせて設置されている。
【００３５】
また、図２、３に示すように、供給室搬送部材３０４と回収室搬送部材３０５の間であって、供給室搬送部材３０４周囲の空間と回収室搬送部材３０５周囲の空間とを遮蔽する仕切板３０６が現像容器３０１の内側に支持されている。この仕切板３０６の両側端部には、図７に示すように、連通口３０７および３０８が設けられている。図５で示すように、回収室搬送部材３０５で矢印１２の向きに搬送された現像剤はその搬送方向端部で現像容器３０１の側壁で進路を絶たれるため、この側壁に沿って盛り上がる。そして、上述した連通口３０７を介して矢印１４に沿って供給室搬送部材３０４の上流側へ搬送されて、この供給室搬送部材３０４に沿って供給室内を移動する。また、同様に、供給室搬送部材３０４で矢印１１の向きに搬送された現像剤はその搬送方向端部で現像容器３０１の側壁で進路を絶たれるために連通口３０８を介して、この側壁に沿って降下し、矢印１３に沿って回収室搬送部材３０５の上流側へ搬送されて、この回収室搬送部材３０５に沿って回収室内を移動する。
【００３６】
上述したように、本実施形態の現像装置３は、現像剤を担持して回転し感光体１に形成された静電潜像を可視像化する現像ローラ３０２を有している。また、現像ローラ３０２の中心線Ｏ−３０２ａと平行な中心線Ｏ−３０４を中心に回転し、その中心線Ｏ−３０４の長手方向に現像剤を撹拌・搬送する供給室搬送部材３０４を有している。また、現像ローラ３０２から現像剤を離す剤離し領域９近傍に配置され、現像ローラ３０２の中心線Ｏ−３０２ａと平行な中心線Ｏ−３０５を中心に回転し、供給室搬送部材３０４の現像剤搬送方向の反対の方向に現像剤を撹拌・搬送する回収室搬送部材３０５を有している。また、供給室搬送部材３０４と回収室搬送部材３０５の間であって、供給室搬送部材３０４周囲の空間と回収室搬送部材３０５周囲の空間とを遮蔽する両端に開口を有する仕切板３０６とを有している。このように、本実施形態の現像装置３は、図５に示す矢印１１、１４、１２、１３に沿う循環搬送路を構成する３０１内の供給室搬送部材３０４、回収室搬送部材３０５が現像ローラ３０２の横に上下に２本並べて配置される。現像ローラ３０２の横に上下に２本並べて配置されることで、現像ローラから離れる方向（水平方向に）に２つの撹拌搬送部材を配置する図１２に示した従来技術に比べて、現像装置の横（水平方向）の大きさを小さくすることができる。
【００３７】
さらに、水平方向のコンパクト化を図った本実施形態の現像装置３においても、仕切板３０６により供給室搬送部材３０４周囲と回収室搬送部材３０５周囲の空間が仕切られている。そして、現像ローラ３０２に対しては供給室搬送部材３０４により、トナーとキャリアを十分に撹拌・混合された現像剤３２０のみが供給され、現像直後のトナー濃度の下がった現像剤は回収室搬送部材３０５により撹拌・搬送されるた後、供給室側に搬送される。したがって、回収された後、直ぐに現像ローラ３０２に供給されることがないので、現像ローラ３０２へは狙いの帯電量を持ったトナーだけが現像に用いられることとなり、高画質を得ることができる。
【００３８】
また、現像装置３内の現像剤３２０は、現像動作を繰り返す内にトナーが消費されていくので、現像装置外部から装置内の現像剤に対してトナーを補給する必要がある。本実施形態では、現像装置の奥側の端部近傍に設けた現像剤の補給部より外部からトナーの補給を行なう。この部位での補給では、補給されたトナーが直ちに現像に供されることはなく、連通口３０８を通過して回収室に供給されることとなる。回収室に供給されたトナーは回収室搬送部材３０５で撹拌され安定した所定のトナー濃度で現像に供される。また、回収室搬送部材３０５を設けている回収室では、現像ローラ３０２から離れた現像剤３２０を回収するのみで、現像ローラ３０２へのトナー供給は行なわない。したがって、補給用開口３０９から新しく補給されたトナーにより十分に撹拌されていないトナー濃度が不均一な状態の現像剤が現像に供されることがない。この補給トナーは現像ローラ３０２から離れたトナー濃度の低下した現像剤３２０中で撹拌・混合されながら、現像装置３の手前側まで搬送されるまでにトナー濃度が正常化され、供給室搬送部材３０４が設けられた供給室まで持ち上げらる。そして、供給室搬送部材３０４により奥側に搬送されながら現像ローラ３０２に供給され現像に使用される。
【００３９】
また、図５に示す現像容器３０１の内壁下部には、トナー濃度センサがある（不図示）。このセンサは透磁率を測定するセンサであり、現像剤のキャリア濃度（＝１００−トナー濃度）を検知することができる。さらに検知したキャリア濃度からセンサ上にあるトナー濃度が適正化不足しているかを判断し、補給するトナーの量を決めている。このトナー濃度センサは回収室搬送部材３０５の搬送方向下流側端部に配置している。図５にて矢印１１、１４、１２、１３で説明した通りであるが、供給室搬送部材３０４により奥側まで搬送される前に、現像に使用されることから、回収室搬送部材３０５により手前側へ戻される現像剤が多くなり、現像剤３２０が手前側に溜まる傾向にある。そのためトナー濃度センサを回収室搬送部材３０５の下流側に配置することで、センサ上方には現像剤が常に充填しており、安定したキャリア濃度検知が可能となる。
【００４０】
次に本実施形態の特徴的な部分である現像装置３の供給室から回収室への現像剤が落下する部分、つまり、連通口３０８の部分について図８を用いて説明する。図８は、現像装置３の現像剤が落下する連通口３０８付近の概略図である。上側が供給室搬送部材３０４、下側が回収室搬送部材３０５であり、矢印の方向に現像剤３２０が搬送される。接地されたメッシュ３１０は現像剤が落下する連通口３０８に配置されている。供給室搬送部材３０４により搬送されていた現像剤３２０が、連通口３０８の部分に到達すると重力によって現像剤３２０は落下する。その落下する部分にメッシュ３１０を置くことで、重力の力でメッシュ３１０を通過することになる。
【００４１】
図８で示すように、メッシュ３１０は、供給部の現像剤進行方向に向かって下方に傾くように斜めに配置されている。そして、連通口３０８の手前に落ちた現像剤３２０がメッシュ３１０を通過するまでに時間がかかるとメッシュ３１０の傾斜に沿って供給部の現像剤進行方向に現像剤３２０が移動し、単位時間当たりに通過できる現像剤３２０の量が多くなる。メッシュ３１０の傾斜方向は、上述したように、供給部の現像剤進行方向に対して下流に行くほどメッシュが下になっている方が良い。これは、図８に示したように現像剤３２０がメッシュ３１０上に落下し、メッシュ３１０の傾斜に沿って流れながらメッシュ３１０を通過することが出来るためである。
【００４２】
もし、図９のようにメッシュ３１０の傾斜を逆につけてしまうとメッシュ３１０の供給部の現像剤進行方向上流側に現像剤３２０が溜まってしまうため、メッシュ３１０の通過速度が遅くなってしまう。さらに、現像剤３２０が溜まっている部分の下のメッシュ３１０が異物でいっぱいになるとメッシュ３１０を通過できない現像剤３２０が出来てしまい、固着の原因となりやすい。そのため、メッシュ３１０は図８で示したように、供給部の現像剤進行方向に下方に傾くように取り付ける必要がある。なお本実施形態での現像剤３２０が落下する連通口３０８の大きさは２０ｍｍ×１５ｍｍの穴としている。
【００４３】
このメッシュ３１０は導電体で出来ており、接地されている。接地されていることで、電子を解して熱が移動しやすくなるため、現像剤３２０の温度を外気温度（マシン板金の温度）に近づける効果がある。現像剤３２０の搬送や、現像剤規制部材３０３の部分で熱が発生するため、その熱は現像剤３２０に移る。近年、定着部温度を下げるためにトナーは低融点化しているため、現像装置３の現像容器３０１内で現像剤３２０に熱が加わりすぎると、トナー同士が凝集しやすくなる。そのため現像剤３２０の温度は低くする方がよく、メッシュ３１０通過にて現像剤温度を下げることが出来れば、トナー凝集体の生成を抑えることが出来る。
【００４４】
メッシュ３１０を接地した場合と、接地しない場合とでの現像剤３２０の温度を測定した結果を図１０のグラフに示す。図１０はメッシュ３１０の接地有り・無しで現像器を連続駆動したときの現像剤温度を熱電対を用いて測定した結果である。攪拌初期の温度上昇時は外気と現像剤３２０の温度がほぼ同じであるため、現像剤の温度を冷やす効果は小さい。しかし、現像剤３２０の温度が上昇してくると外気との温度差が大きくなり、メッシュ３１０を通じて熱が逃げやすくなる。そのため、最終的に飽和する温度がメッシュ３１０を接地させると低くなる。図１０では飽和した温度で４度程度の差が生じた。
【００４５】
また、メッシュ３１０に上方にトナーの補給用開口３０９を設けている。補給したトナーがメッシュ３１０上に落下し、その上から現像剤３２０が降ってくることで、メッシュ３１０を通過する時に補給したトナーが現像剤３２０と混合することが出来る。現像剤が落下する連通口３０８を通過した時点でトナーと現像剤３２０中のキャリアが接触していれば、回収室搬送部材３０５で回収室を搬送される前から、トナー−キャリア間での摩擦帯電が起こり、補給直後のトナーも速く帯電する。補給したトナーが現像ローラ３０２の現像スリーブ３０２ｃに到達するまでに十分帯電していないとかぶりや飛散の元になるため、補給トナーは十分帯電していたほうがよい。また、図８の供給室搬送部材３０４の最下流部にはスクリュの羽根を設けていない。この部分にスクリュの羽根があると補給したトナーがスクリュの羽根に当たって飛散してしまう。そのため、供給室搬送部材３０４の最下流部のトナーの補給用開口３０９の直下はスクリュの羽根を設けておらず、軸だけの構成としている。
【００４６】
通常、補給したトナーはまず現像剤３２０に混入させ、その後摩擦帯電させる。今回の構成ではメッシュ３１０通過時にはトナーが細かくなって現像剤３２０と混ざっているため、摩擦帯電をさせる時間（移動距離）が長くなるため、補給直後のトナーも現像ローラ３０２の現像スリーブ３０２ｃ上に担持されるまでに帯電が安定する。
【００４７】
ところで、本実施形態のメッシュ３１０は接地されている。通常、帯電した紛体は設置された金属に静電的に付着しやすい。しかし、本実施形態のメッシュ３１０は現像剤が落下する部分に取り付けてあるため、トナーが静電的にメッシュ３１０に付着しても、落下する現像剤３２０が静電的に付着したトナーをはがす効果がある。そのため、現像剤３２０が落下する連通口３０８に接地したメッシュを取り付けてもトナーの付着による不具合（固着など）は発生しない。
【００４８】
次にメッシュの穴の大きさについて説明する。メッシュ３１０を配置する目的の一つは異物除去である。異物が現像剤３２０中に混入した場合に問題となるのが、現像剤規制部に異物が詰まり、汲み上げ不良が発生して白スジが発生することである。これは、異物が詰まるとその部分だけ現像剤３２０が穂立ちしないため、感光体１上の静電潜像をトナーで現像することが出来なくなるためである。したがって、現像剤規制部で異物がつまらないようにするためには、メッシュ３１０の穴の大きさは現像剤規制部材３０３と現像ローラ３０２の現像スリーブ３０２ｃのギャップ（ドクターギャップ）よりも小さくする必要がある。例えば、ドクターギャップ０．４５ｍｍの現像器ではメッシュの穴は０．４５ｍｍよりも小さくする必要がある。本実施形態ではドクターギャップの公差下限でも異物除去の目的を達成するために線径０．２２ｍｍの４０メッシュ（穴の大きさは０．４１５ｍｍ）の金網（メッシュ）を使用している。なおメッシュ３１０の穴を小さくしすぎると現像剤３２０が通過しづらくなってしまう。したがって異物が除去できる範囲で大きいサイズのメッシュ３１０を用いた方が良い。
【００４９】
（変形例）
次に図１１を用いて、変形例について説明する。図１１は、現像ローラ３０２の現像スリーブ３０２ｃによって現像剤３２０が下から上に搬送される形態の現像装置３を表している。この場合も、現像剤３２０が落下する部分に設置したメッシュ３１０を配置するが、トナーの補給用開口３０９の位置はメッシュ３１０の上方ではなく、回収室の現像剤進行方向上流側に配置する。したがって、メッシュ３１０の上で補給したトナーを現像剤３２０に混ぜる効果は少ないが、仮に補給したトナーの塊が現像剤３２０に混ざりきらずにメッシュ３１０の位置まで到達したら、メッシュ３１０通過時に現像剤３２０に混ぜることが出来る。帯電安定性という意味では、上述した図８を用いて説明した構成よりは劣るが、現像剤規制部通過時にも帯電付与が行われるため、かぶりや飛散にはなりにくい。また、この構成では、現像剤３２０が落下する連通口３０７を通過する現像剤の量が図８の構成よりも多い。そのため現像剤３２０が落下する連通口３０７の大きさを図８の構成よりも大きくする必要がある。本変形例の落下口は３５ｍｍ×１５ｍｍとしている。
【００５０】
また、本実施形態の現像装置３では、上述したような構成を用いることで、現像剤３２０の冷却と、異物除去とを安価な構成で行うことが可能となる。そして、現像剤規制部に異物が詰まり、汲み上げ不良が発生して白スジが発生する等の不具合を抑制することができる。
【００５１】
また、本実施形態の画像形成装置は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色毎に、感光体を横方向に並べて各感光体に帯電装置や現像装置等を設けて静電潜像を形成し、可視像化してから転写紙に順次転写してフルカラー画像を得る。このようなタンデム方式のフルカラー画像形成装置では、横方向に並べた感光体１Ｋ、１Ｍ、１Ｙ、１Ｃに対してそれぞれ現像装置３Ｋ、３Ｍ、３Ｙ、３Ｃが設けられているので、画像形成装置を小さくするためには、各感光体１の間隔を狭める必要がある。そして、各感光体１の間隔を狭めるためには、各現像装置３も水平方向（横方向）の大きさを小さくする必要がある。各色の現像装置として本実施形態の現像装置３を使用することにより、各色の現像装置の横寸法が図１２に示した従来のものよりも小さくできるので、画像形成装置の小型化を図ることができる。しかも、これらの現像装置３Ｋ、３Ｍ、３Ｙ、３Ｃは上述したように、剤離し領域、剤汲み上げ領域、供給室搬送部材、回収室搬送部材、仕切板などを具備した構成としているので、狙い通りの帯電量を持ったトナーで現像を行なえ、高画質を得ることができる。また、トナーの劣化も抑制できるので、現像剤の性能を長期にわたり安定して維持することが可能で、高寿命、高耐久な現像装置を提供することができる。このような効果はタンデム式のフルカラー画像形成装置に特有のもとではなく、単色の画像形成装置においても得ることができる。
【００５２】
以上、本実施形態に係る現像装置３では、上方の搬送路である供給室（変形例では回収室）から、下方の搬送路である回収室（変形例では供給室）へ現像剤３２０が移動する第一連通部である連通口３０８に、メッシュ３１０を設けているので、異物除去を行なうことができる。また、このメッシュ３１０に導電性メッシュ、つまり、熱伝道度が高い金属製のメッシュを用いることで、現像剤が熱くなると、このメッシュ３１０を介して、その熱を現像装置３外に逃がして現像剤３２０を冷やすことができ、現像剤３２０の凝集体の発生を抑制することができる。さらに、導電性のメッシュ３１０を接地していることで、帯電しているトナーから電子が接地している導電性のメッシュ３１０に移動することでも、トナーの熱が移動し易くなる。そして、凝集体が発生してしまったり、異物が混入してしまった場合も、このメッシュ３１０に引っかかる大きさのものは除去することができる。また、連通口３０８に設けるメッシュ３１０を、上方の搬送路である供給室（変形例では回収室）の現像剤の進行方向に対して下流に行くほど下がるように傾斜するように設けているので、メッシュ３１０を単位時間当たりに通過できる現像剤の量を増やすこともできる。よって、現像装置内でのトナーの凝集や、現像装置内への異物混入に起因する縦白スジ等の不具合を抑制することができる。
また、本実施形態に係る現像装置３では、メッシュ３１０を設ける現像剤３２０の落下口を現像剤の供給室から回収室への連通口３０８とし、その上方の補給用開口３０９からトナーを補給しているので、メッシュ３１０の上で補給したトナーと現像剤３２０を混ぜる効果も奏することができる。これは、補給トナーが、メッシュ３１０上を通過する時点から、現像剤のトナー−キャリア間で摩擦帯電が起こすことができ、補給直後のトナーも速く帯電させることができるためである。よって、補給したトナーが現像ローラ３０２の現像スリーブ３０２ｃに到達するまでに十分帯電していない場合の、かぶりやトナー飛散を抑制することができる。
また、本実施形態に係る現像装置３では、メッシュ３１０の穴の大きさを現像剤規制部材３０３と現像ローラ３０２の現像スリーブ３０２ｃのギャップよりも小さくしているので、現像スリーブ３０２ｃに、現像剤規制部を通過できない異物等が担持されるのを防げる。よって、現像剤規制部に異物が詰まり、汲み上げ不良が発生して白スジが発生することを抑制することができる。
また、本実施形態に係るプロセスカートリッジでは、上述した本実施形態に係る現像装置３を備えることで、現像装置３と同様な作用・効果を奏することができる。
また、本実施形態に係る画像形成装置では、上述した本実施形態に係る現像装置３、又は本実施形態に係るプロセスカートリッジを備えることで、現像装置３と同様な作用・効果を奏することができる。
【符号の説明】
【００５３】
１    感光体
２    帯電装置
３    現像装置
８    転写紙
１５    搬送ベルト
１６    露光装置
１７    画像形成部
１８，１９    搬送ベルトの架張ローラ
２０，２１，２２    給紙トレイ
２３    レジストローラ
２４    定着部
２５    排紙トレイ
３０１    現像容器
３０２    現像ローラ
３０２ａ    固定軸
３０２ｃ    現像スリーブ
３０２ｄ    マグネットローラ
３０２ｅ    回転軸
３０２ｆ    軸受
３０３    現像剤規制部材
３０４    供給室搬送部材
３０５    回収室搬送部材
３０６    仕切板
３０７    連通口（回収→供給）
３０８    連通口（供給→回収）
３０９    補給用開口
３１０    メッシュ
３２０    現像剤
５００    現像装置
５０１    現像ローラ
５０２，５０３    搬送部材
５０４    ケース
５０４ａ    隔壁
５０５    現像剤層厚規制部材
６０１    クリーニングブレード
Ａ    現像領域
Ｂ    転写領域
Ｃ    貯留スペース
ＧＰ    現像ギャップ
Ｌ    書込露光
ＭＧ    磁石
Ｏ    中心線
【先行技術文献】
【特許文献】
【００５４】
【特許文献１】特開平０７−０７７９０８号公報
【図１】
0005578421.tif 000002
【図２】
0005578421.tif 000003
【図３】
0005578421.tif 000004
【図４】
0005578421.tif 000005
【図５】
0005578421.tif 000006
【図６】
0005578421.tif 000007
【図７】
0005578421.tif 000008
【図８】
0005578421.tif 000009
【図９】
0005578421.tif 000010
【図１０】
0005578421.tif 000011
【図１１】
0005578421.tif 000012
【図１２】
0005578421.tif 000013