(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像形成装置に用いられる現像装置であって、
現像剤を担持して像担持体に現像剤像を形成する現像ローラと、
前記現像ローラに前記現像剤を供給する供給ローラであって、表面に発泡層を備え、前記現像ローラとの間でニップ部を形成する供給ローラと、
前記供給ローラよりも下方に配置され、前記現像剤を収容する収容部と、
前記供給ローラの回転方向とは逆方向に回転し、前記収容部の現像剤を前記ニップ部の上方に向けて搬送する搬送部材と、
を有し、
前記供給ローラは、表面が前記ニップ部の下端から上端へ移動する方向に回転し、頂点が前記現像ローラの頂点より高くなるように配置されている現像装置。
【請求項２】
前記現像剤の安息角が４０度以下であ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】
前記搬送部材が１回転する間において、前記供給ローラが前記ニップ部の下方へ吐き出す現像剤量よりも、前記ニップ部の上方に貯留可能な最大現像剤量が多くなるよう構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の現像装置。
【請求項４】
前記ニップ部の上方に貯留可能な現像剤量Ｖ（ｍｍ３）が以下の式を満たすよう構成されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の現像装置
0005751964.tif 000003
Ｔｒｓ：供給ローラの単位時間当たりの回転数（ｒｐｍ）
Ｔｓ：搬送部材の単位時間当たりの回転数（ｒｐｍ）
ΔＥ：供給ローラの現像ローラへの侵入量（ｍｍ）
ｒ：供給ローラの半径（ｍｍ）
Ｒ：供給ローラの空隙率
ｗ：供給ローラの長手方向長さ（ｍｍ）
【請求項５】
前記搬送部材が１回転する間において、前記供給ローラが前記ニップ部の下方へ吐き出す現像剤の量よりも、前記搬送部材が前記ニップ部の上方に搬送する現像剤量が多くなるよう構成されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の現像装置。
【請求項６】
画像形成装置本体に着脱可能なプロセスカートリッジであって、
現像剤像を形成される像担持体と、
請求項１乃至５のいずれか１項に記載の現像装置と、
を有することを特徴とするプロセスカートリッジ。
【請求項７】
記録材に画像を形成する画像形成装置であって、
現像剤像を形成される像担持体と、
請求項１乃至５のいずれか１項に記載の現像装置と、
記録材に現像剤像を転写する転写装置と、
を有す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、現像装置、現像装置を備えるプロセスカートリッジ、及び現像装置を備える画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、感光体上に形成された静電潜像にトナー（現像剤）を供給することによりトナー像（現像剤像）を形成する現像装置において、現像ローラと、現像剤供給ローラと、現像剤収容室と、を備える現像装置が知られている（特許文献１参照）。現像剤収容室としてのトナー収容室は、現像剤供給ローラの下方に設けられている。トナー収容室はその内部にトナー搬送部材（現像剤搬送部材）を備えている。そして、トナー搬送部材が回転することにより、トナー収容室に収容されるトナーが上方の現像剤供給ローラとしてのトナー供給ローラに供給される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【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】
【０００４】
この際、図１１に示すように、トナー供給ローラ４と現像ローラ３との当接ニップ部Ｎ２であってトナー供給ローラ４の回転方向下流側付近にトナーを搬送することで、トナー供給ローラ４へトナーを供給する方法が考えられる。トナー供給ローラ４は、外周に弾性発泡層を有しており、トナー供給ローラ４の回転方向の下流側でニップ部Ｎ２が開放された際に、発泡層にトナーが吸収される。そして、トナー供給ローラ４がニップ部Ｎ２の上流側で圧縮された際に、トナーが排出されて現像ローラ３に供給される。したがって、トナー供給ローラ４がトナーを吸い込む位置であるニップ部Ｎ２の下流側にトナーを送り込むのが、トナーの供給手段として最も効率的な手段といえる。
【０００５】
しかしながら、トナーを吸い込み位置に正確に送り込むことは難しい。また、上述したニップ部Ｎ２の下流側付近に搬送されたトナーが、トナー供給ローラ４表面に付着し、トナー供給ローラ４自身の回転によって、図１１中の矢印Ｘ１方向に搬送され、再びトナー収容室Ｅへ戻ってしまう場合があった。このような場合、現像ローラ３へのトナーの供給量が不足し、濃度ムラ等の画像不良が生じることとなる。
【０００６】
そこで、本発明は、供給ローラに現像剤を安定して供給することができる現像装置、プロセスカートリッジ、及び画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明の現像装置は、
画像形成装置に用いられる現像装置であって、
現像剤を担持して像担持体に現像剤像を形成する現像ローラと、
前記現像ローラに前記現像剤を供給する供給ローラであって、表面に発泡層を備え、前記現像ローラとの間でニップ部を形成する供給ローラと、
前記供給ローラよりも下方に配置され、前記現像剤を収容する収容部と、
前記供給ローラの回転方向とは逆方向に回転し、前記収容部の現像剤を前記ニップ部の
上方に向けて搬送する搬送部材と、
を有し、前記供給ローラは、表面が前記ニップ部の下端から上端へ移動する方向に回転し、頂点が前記現像ローラの頂点より高くなるように配置されている。
また、本発明のプロセスカートリッジは、
画像形成装置本体に着脱可能なプロセスカートリッジであって、
現像剤像を形成される像担持体と、
上記現像装置と、
を有することを特徴とする。
また、本発明の画像形成装置は、
記録材に画像を形成する画像形成装置であって、
現像剤像を形成される像担持体と、
上記現像装置と、
記録材に現像剤像を転写する転写装置と、
を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、供給ローラに現像剤を安定して供給することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施例１に係る画像形成装置の概略断面図
【図２】実施例１に係る画像形成装置の画像形成部の概略断面図
【図３】トナー供給ローラの表面通気量の測定に用いる測定治具を示す図
【図４】トナー供給ローラの表面通気量の測定に用いる通気ホルダを示す図
【図５】トナー供給ローラの表面通気量の測定について説明する図
【図６】実施例１に係るトナー供給ローラのトナー吸い込み位置近傍の拡大概略図
【図７】実施例１に係る現像装置が備えるトナー貯留部について説明する断面図
【図８】トナーの安息角とトナー貯留部に貯留可能なトナーの関係を説明する図
【図９】実施例２に係るトナー供給ローラのトナー吸い込み位置近傍の拡大概略図
【図１０】比較例に係るトナー供給ローラのトナー吸い込み位置近傍の拡大概略図
【図１１】本発明の前提となる仮想的な現像装置の概略断面図
【発明を実施するための形態】
【００１０】
（実施例１）
まず、図１を用いて、実施例１に係る画像形成装置の概略について説明する。図１は、実施例１に係る画像形成装置の概略を説明する概略断面図である。実施例１に係る画像形成装置１００として、中間転写方式を採用するフルカラーレーザビームプリンタを用いた。なお、本発明はこの実施例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することができる。実施例１に係る画像形成装置１００は、イエロー（Ｙ）、マゼンダ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色の画像を形成するための第１、第２、第３、第４の画像形成部ＳＹ，ＳＭ，ＳＣ，ＳＫを備える。これら画像形成部ＳＹ，ＳＭ，ＳＣ，ＳＫの構成及び動作は、画像の色が異なることを除いては、実質的に同じである。したがって、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は省略して説明を行う。
【００１１】
図２を用いて、実施例１に係る画像形成装置における画像形成についての概略を説明する。図２は、実施例１に係る画像形成装置が備える画像形成部の概略を説明する概略断面図である。実施例１に係る画像形成装置１００における各画像形成部は、感光ドラム１と、帯電ローラ２と、現像装置５０と、レーザビームスキャナ装置７とを備えている。画像形成動作が開始されると、感光ドラム１は、帯電ローラ２によって帯電される。その後、感光ドラム１の表面には、レーザビームスキャナ装置７によって、レーザ光Ｌが照射され静電潜像が形成される。さらに、現像装置５０によって感光ドラム１上に現像剤としてのトナーが供給されることによって、静電潜像は可視化されトナー像が形成される。そのトナー像が中間転写体としての中間転写ベルト１２に一次転写され、さらに、中間転写ベルト１２上に一次転写されたトナー像が紙等の記録材Ｐに二次転写される。
【００１２】
ここで、一次転写および二次転写について詳細を説明する。図１に示すように、中間転写ベルト１２は、複数の支持部材に架け渡されている。また、全ての感光ドラム１に当接しており、図２中の矢印Ｒ１２方向に移動する。中間転写ベルト１２の内周面側には、各感光ドラム１に対向するように、一次転写手段としての４個の一次転写ローラ１３が並接されている。一次転写ローラ１３は、中間転写ベルト１２を感光ドラム１に向けて押圧し、中間転写ベルト１２と感光ドラム１が接触する各一次転写部にニップ部Ｎ３を形成する。そして、一次転写ローラ１３に一次転写バイアス電源装置（不図示）によって、一次転写バイアスが印加される。それによって、感光ドラム１上に形成されたトナー像が中間転写ベルト１２上に転写される。なお、トナー像の一次転写が終了した後、感光ドラム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、トナー像の二次転写が終了した後、中間転写ベルト１２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中間転写ベルトクリーニング装置１７によって除去され、続く画像形成動作に備えることとなる。
【００１３】
また、図１に示すように、中間転写ベルト１２の外周面側において、二次転写対向ローラ１５に対向する位置に二次転写手段としての二次転写ローラ１４が配置されている。二次転写ローラ１４は、中間転写ベルト１２を介して、二次転写対向ローラ１５に圧接しており、中間転写ベルト１２と二次転写ローラ１４が接触する二次転写部にニップ部Ｎ４を形成する。そして、二次転写ローラ１４に二次転写バイアス電源装置（不図示）によって、二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。
【００１４】
記録材Ｐに二次転写され、担持された未定着トナー像は、その後、定着装置１６に備えられるヒートローラ（定着手段）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。
【００１５】
さらに、実施例１に係る画像形成装置の各部の詳細について説明する。感光ドラム１は、周速１３５ｍｍ／ｓｅｃのプロセススピードで、図２に示す矢印Ｒ１方向に回転駆動する。感光ドラム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）を塗布して構成される。なお、有機感光体に限られることなく、ａ−Ｓｉ（アモルファスシリコン）、ＣｄＳ、Ｓｅなどを塗布してもよい。帯電ローラ２は、感光ドラム１に接触することで、感光ドラム１に従動して図２中の矢印Ｒ２方向に回転する。帯電ローラ２には、帯電バイアス電源装置（不図示）が接続されている。実施例１においては、帯電バイアスとして、直流バイアスを用いたが、直流成分に交流成分を重畳したバイアスを用いてもよい。また、実施例１に係る帯電ローラ２は、直径１０ｍｍであり、ステンレスの円筒体である芯金２ａの周囲に、基層としてのウレタンゴム、表層としての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。なお、これらに限られることなく、芯金２ａとして、アルミニウム、アルミニウム合金などの金属を用いても良い。また、弾性層２ｂの表層としては、エーテルウレタンや、ナイロンなどを用いても良い。実施例１に係るレーザビームスキャナ装置７は、半導体レーザ（不図示）を備える。半導体レーザは、入力信号に対応した画像信号に応じて、レーザ光Ｌを発射する。そして、そのレーザ光Ｌは、ポリゴンミラー（不図示）で反射し、結像レンズ（不図示）を通過し、感光ドラム１上に照射される。
【００１６】
現像装置５０は、現像ローラ３と、現像剤供給ローラとしてのトナー供給ローラ４と、現像ブレード５と、トナー供給ローラ４の下方に設けられる現像剤収容室としてのトナー収容室Ｅと、現像剤搬送部材としてのトナー搬送部材６を備える。なお、実施例１においては、現像ローラ３を感光ドラム１に当接させて、ニップ部Ｎ１を形成し、トナーを感光ドラム１と接触させた状態で現像を行う接触現像方式を採用している。現像装置５０は、
内部中空の枠体１１を有し、この枠体１１の内部空間の下方にトナー収容室Ｅが設けられ、トナー収容室Ｅより上方の上部空間にトナー供給ローラ４と現像ローラ３が配置されている。また、トナー供給ローラ４と現像ローラ３は枠体１１に回転可能に支持されている。そして、現像ローラ３は、枠体１１に設けられた開口部に設けられ、開口部から露出する面が感光ドラム１に当接している。また、枠体１１の内部において、トナー供給ローラ４が現像ローラ３に当接している。
【００１７】
さらに、実施例１における現像装置５０について詳細を説明する。現像ローラ３は、トナーを担持して回転し、感光ドラム１上にトナーを供給することで、静電潜像を可視化する。現像ローラ３は、周速１６０ｍｍ／ｓｅｃで図２中の矢印Ｒ３方向（図中反時計回り方向）に回転し、所定の当接圧で感光ドラム１に当接している。また、現像ローラ３は、ステンレスの芯金３ａの周囲に、弾性層３ｂを有する。芯金３ａは、アルミニウム、アルミニウム合金などの金属円筒を用いる。この弾性層３ｂは、ウレタンゴムからなる基層と、カーボンを混ぜたウレタンゴムからなる表層とからなる多層構成をとる。基層は、ＮＢＲ，ＥＰＤＭ，シリコンゴム、ウレタンゴムなどのゴム材からなるものを用いてもよい。また、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よい。実施例１において、現像ローラ３の直径は１６ｍｍであり、弾性層３ｂの長手方向の長さは２２０ｍｍのものを用いた。また、現像ローラ３には、現像バイアス印加手段としての現像バイアス電源装置（不図示）によって、−３００Ｖの直流の現像バイアスが印加されている。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。なお、この限りではなく、リン青銅、アルミニウム等の金属薄板を用いてもよい。また、現像ブレード５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幕を被覆してもよい。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が印加される。トナー供給ローラ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おり、現像ローラ３へのトナーの供給を行う。実施例１において、トナー供給ローラは、弾性発泡体からなる弾性ローラで、トナー供給ローラの長手幅は２２０ｍｍで、周速１６０ｍｍ／ｓｅｃで図２中の矢印Ｒ４方向（図中反時計回り方向）に回転している。したがって、現像ローラ３とトナー供給ローラ４のニップ部Ｎ２においては、現像ローラ３の表面は上から下に移動し、トナー供給ローラ４の表面は下から上に移動する。現像ブレード５は、現像ローラ３を加圧するように設けられている。
【００１８】
次に、実施例１に係る現像装置が備えるトナー供給ローラについてさらに詳細を説明する。実施例１に係るトナー供給ローラ４は、導電性支持体４ａと、導電性支持体に支持される発泡層とを備える。実施例１に係る画像形成装置においては、導電性支持体は、外径φ５ｍｍの芯金電極からなる。発泡層は、周囲の気泡同士がつながっている連続気泡体から構成されるウレタン層４ｂである。このように、表層のウレタンを連続気泡にすることで、トナー供給ローラ４内部にトナーが多量に侵入可能となる。また、実施例１に係るトナー供給ローラ４の抵抗は、１×１０９（Ω）である。トナー供給ローラ４に、−５０Ｖの直流電圧を印加し、その際、アース側に１０ｋΩの抵抗を設けて、その両端に電圧を測定することで電流を算出し、トナー供給ローラ４の抵抗を算出することができる。
【００１９】
次に、実施例１に係るトナー供給ローラ４の表面セルについて説明する。実施例１においては、トナー供給ローラ４の表面セル径を５０μｍ〜１００μｍとし、空隙率を０．６とした。ここで、セル径とは、任意断面の発砲セルの平均径をいう。まず、任意断面の拡大画像から最大である発砲セルの面積を測定し、この面積から真円相当径を換算し最大セル径を得る。そして、この最大セル径の１／２以下である発砲セルをノイズとして削除した後、残りの個々のセル面積から同様に換算した個々のセル径の平均値を求める。この平均値を発砲セルの平均径とする。また、空隙率とは、任意断面における発砲セル割合をいう。まず、任意断面の拡大画像からそれぞれの発砲セルの面積を測定し、発泡セルの総面
積を求める。そして、この発砲セルの総面積が任意断面を占める割合を求め、その値を空隙率とする。
【００２０】
実施例１において、トナー供給ローラ４の表面通気量は、１．８（リットル／分）のものを用いた。ここで、実施例１におけるトナー供給ローラ４の表面通気量について詳細を説明する。実施例１においては、トナー供給ローラ４内外のトナーの吸い込みと吐き出しが円滑に行われ、トナー供給ローラ４の内部と外部が平衡状態になるように通気量を規定する。空気と混じり合い、粉粒体と化したトナーの排出と吸入はトナー供給ローラ４の表層面を通じて行われるものであるから、表層面を通過する通気量を直接規定することが重要である。
【００２１】
図３から図５を用いて、トナー供給ローラ４の表面通気量を測定に用いる部材について説明する。図３は、トナー供給ローラの表面通気量の測定に用いる測定治具を示す図である。図４は、トナー供給ローラの表面通気量の測定に用いる通気ホルダを示す図である。図５は、トナー供給ローラの表面通気量の測定について説明する図である。まず、実施例１に係るトナー供給ローラ４を図３に示すような測定治具４１に挿入する。測定治具４１は、中空円筒体の側面にφ１０ｍｍの貫通孔４１ａを通したもので、貫通孔４１ａの中心軸と円筒軸が直交するように作られている。中空円筒体の内径は、測定されるトナー供給ローラ４の外径よりも１ｍｍ小さいものを使用する。これは、測定治具４１の円筒体内面と測定されるトナー供給ローラ４の間の隙間をなくすためである。実施例１に係るトナー供給ローラ４の外径はφ１６ｍｍであるので、測定治具４１の内径はφ１５ｍｍとした。トナー供給ローラ４が挿入された測定治具４１は、図４に示す通気ホルダ４２に取り付けられる。通気ホルダ４２は、中空円筒体４２ａの側面に減圧ポンプ４３に通じる通気管４４を取り付けるために連結パイプ４２ｂを繋げたＴ字型をしており、連結パイプ４２ｂに繋げられた部分の反対側に当たる部分を大きく切り欠いた形状となっている。また、連結パイプ４２ｂの内径は、測定治具４１の貫通孔４１ａよりも大きくなるように設定されている。実施例１においては、連結パイプ４２ｂの内径はφ１２ｍｍとした。通気ホルダ４２の中空円筒体４２ａの内径は測定冶具４１の外径とほぼ同寸法であり、測定冶具４１を中空円筒体４２ａに挿入できるようになっている。そして、図５に示すように、測定冶具４１の貫通孔の一方が中空円筒体４２ａの切り欠き部分に全て露出し、貫通孔４１ａの他方が連結パイプ４２ｂの内径にほぼ正対するように設置する。通気ホルダ４２の中空円筒体４２ａの左右には、中空円筒体４２ａに連結される一端を塞がれたアクリルパイプ４５ａ、４５ｂが設置される。測定冶具４１の左右から出ているトナー供給ローラ４は、上記アクリルパイプ４５ａ、４５ｂ中に納まるようになっている。通気管４４の途中には、流量計４６（ＫＺ型通気量測定器：大栄化学精器製作所）、及び差圧調整弁４７が設置されている。減圧ポンプ４３により通気管４４内部側が排気された際に、露出している測定冶具４１の貫通孔以外から空気が流入しないように、測定冶具４１、通気ホルダ４２、通気管４４、アクリルパイプ４５ａ、４５ｂの連結部分はテープやグリスなどによってシールされる。
【００２２】
次に表面通気量の測定方法について説明する。まず、トナー供給ローラ４を設置しない状態で、減圧ポンプ４３を作動させ、差圧調整弁４７で流量計４６の測定値が安定して１０．８（リットル／分）となるように調節する。その後、測定対象であるトナー供給ローラ４を設置して、前述のように慎重にシーリングし、上記と同一の排気条件で流量計４６の測定値を表面通気量として計測する。表面通気量は、流量計４６の測定値が十分安定した時点での値を採る。トナー供給ローラ４を通過する空気流は、測定冶具４１の露出している貫通孔に位置する発泡ウレタン層４ｂの表面から流入し、発泡ウレタン層４ｂの内部を通過して、測定冶具４１の他方の貫通孔４１ａに位置する発泡ウレタン層４ｂの表面から流出する。一般的なトナー供給ローラ４の発泡ウレタン層４ｂの表面は、発泡ウレタン層４ｂの内部と異なる場合が多い。例えば、トナー供給ローラ４を型内発泡形成した場合
には、表面のセルの開口率が内部と異なるスキン層が表面に現れる場合がある。また、発泡ウレタン層の表面を単なる円筒面として形成せず、意図的に凹凸を設けたものも存在する。発泡ウレタン層４ｂの内外を出入りするトナー粉流体は、上記の表面の状態に影響を受ける場合があり、ＪＩＳ−Ｌ１０９６のようなバルク通気量の測定だけでは、その挙動を捕らえられない。したがって、実施例１においては上記のような、発泡ウレタン層４ｂの表面から流入・流出する空気流を測定する通気量測定法を採用し、これで前述のトナー粉流体の平衡状態（もしくはそれに近い状態）を出現させる主要なパラメータとした。このように表面通気量の大きなトナー供給ローラ４を用いることによりトナー供給ローラ４内外へのトナーの入れ替わりが円滑に行われるため、特定のトナーがトナー供給ローラ４内に留まることがなく、トナーの劣化を抑制することができる。
【００２３】
次に、図６を用いて、実施例１のトナー供給ローラによる現像ローラへのトナーの供給の動作について説明する。図６は、トナー供給ローラ４のトナー吸い込み位置近傍の拡大概略図である。実施例１に係る現像装置５０において、現像ローラ３に当接しながらトナー供給ローラ４の回転する際、トナー供給ローラ４の外周部のセルがつぶれたときにトナーの吐き出しが起こる。その後、トナー供給ローラ４が開放されることによってセルが開く。その時に、セルに向けて吸気が行われ、トナーの吸い込みが起こる。すなわち、トナー供給ローラ４と現像ローラ３とのニップ部（当接部）Ｎ２において、トナー供給ローラ４の回転方向の上流側でトナーの吹き出しが起こり、下流側でトナーの吸い込みが起こる。この上流側をトナー吐き出し位置Ｃとし、下流側をトナー吸い込み位置Ｄとする。
【００２４】
トナー供給ローラ４の近傍では、現像剤貯留領域としてのトナー貯留部Ｂで重力方向に働くトナーの粉圧とトナー供給ローラ４自身の回転によって矢印Ａ１の方向にトナーが搬送されている。しかし、トナー供給ローラ４自身の回転によって搬送されたトナーは、回転とともにトナー貯留部Ｂの浅い部分に近づき、徐々にトナー貯留部Ｂにおいて周囲から重力方向のトナー粉圧を受けなくなる。すると、トナー供給ローラ４の表面にトナーを押しつける力が働かなくなり、トナー供給ローラ４の最上点付近で矢印Ａ２方向のようにトナー貯留部Ｂに戻される。また、トナー貯留部Ｂでは、当接ニップ部Ｎ２の回転方向上流側での圧縮、回転方向下流側での開放の動きによって、回転方向上流側であるトナー吐き出し位置Ｃでは空気やトナーを吐き出す流れが作られる。また、回転方向下流側であるトナー吸い込み位置Ｄでは空気やトナーを吸い込む流れが作られる。そのため、トナー貯留部Ｂでのトナーの流れは、矢印Ａ３、矢印Ａ４のようになっており、トナー供給ローラ４に積極的にトナーが送り込まれるような流れになっている。トナー収納室Ｅにあるトナー搬送部材６が回転することによって、図６中の点線である搬送経路Ｔを通って、トナーがトナー収納部Ｅからトナー貯留部Ｂ上方に搬送される。そして、一旦、現像ローラ３の表面付近に落下した後、現像ローラ３の回転や空気の流れによってトナーがトナー吸い込み位置Ｄに送り込まれる。そして、トナー吸い込み位置Ｄにおいて、トナーが積極的に吸い込まれ、効率的なトナー供給ローラ４へのトナー供給が実現される。なお、搬送経路Ｔは、枠体１１の現像ローラ３側を前部とした場合における、現像ローラ３と反対側の後部内壁１１ｂに沿って、後部内壁１１ｂとトナー供給ローラ４間の空間を通り、さらに、上部内壁１１ｃとの間の空間を通って、トナー貯留部Ｂに至る経路である。
【００２５】
次に、図７を用いて、実施例１の特徴部であるトナー貯留部Ｂの構成について説明する。図７は、実施例１に係る現像装置が備えるトナー貯留部について説明する断面図である。トナー貯留部Ｂは、現像ローラ３と、トナー供給ローラ４と、吹き出し防止シート１０を含む現像装置の枠体１１の内壁であって搬送経路Ｔ側と反対側に位置し、現像ローラ３の上方に位置する枠体の前部上内壁１１ａと、トナー供給ローラ４の最上点と枠体の前部上内壁１１ａを結ぶ水平面Ｈと、で囲まれた領域からなる。なお、枠体１１内壁に枠体１１と現像ローラ３との間からトナーが漏れるのを防ぐための吹き出し防止シート１０を設けたが、トナー漏れを防ぐ効果を有するものであれば、シート以外のものであってもよい
。
【００２６】
トナー搬送部材６によって、トナー収容室Ｅ内（現像剤収容室内）のトナーが、トナー貯留部Ｂに搬送されることによって、トナー貯留部Ｂにトナーが貯留される。所定の時間内にトナー供給ローラ４が吐き出すトナー量（現像剤量）よりも、搬送部材６によってトナー貯留部Ｂに搬送可能なトナー量、及び、トナー貯留部Ｂに貯留可能なトナー量を多くすることによって、トナー貯留部Ｂに常にトナーが存在する状態となる。このようにトナー貯留部Ｂに常にトナーが存在する状態となることで、トナー供給不足による画像不良を抑制することが可能となる。このような効果を十分に得るために、トナー貯留部Ｂの容積Ｖが以下のような関係を満足するように、トナー貯留部Ｂを構成する各部材を配置するのが望ましい。
【００２７】
【数１】
0005751964.tif 000002
Ｖ：トナー貯留部の容積
Ｔｒｓ：トナー供給ローラの単位時間当たりの回転数
Ｔｓ：トナー搬送部材の単位時間当たりの回転数
ΔＥ：トナー供給ローラの現像ローラへの侵入量
ｒ：トナー供給ローラの半径
Ｒ：トナー供給ローラの空隙率
ｗ：現像ユニットの長手幅
【００２８】
上式において、右辺は、トナー搬送部材６が一周する間にトナー供給ローラ４がニップ部Ｎ２のトナー吐き出し位置Ｃで吐き出すトナーのトナー容積を表している。上式を満たせば、搬送部材６が一周回転することにより汲み上げたトナー貯留部Ｂのトナーを、次に搬送部材６がトナーを汲み上げるまでの間、確実に現像ローラ３にトナーを供給することが出来る。
【００２９】
実施例１に係る現像装置においては、トナー供給ローラ４の最上点を現像ローラ３の最上点よりも８ｍｍ上に配置した。この場合において、トナー貯留部Ｂの容積は、１４０８０ｍｍ３となる。また、実施例１においては、Ｔｒｓ=９０ｒｐｍ、Ｔｓ=６０ｒｐｍ、ΔＥ＝１．５ｍｍ、ｒ＝８ｍｍ、Ｒ＝０．６、ｗ＝２２０ｍｍとした。これらを上式の右辺に代入すると、トナー搬送部材６が一周する間にトナー供給ローラ４が吐き出すトナー量の容積は、１３５２２ｍｍ３となる。トナー貯留部Ｂに蓄えられるトナー量が、トナー搬送部材６が一周する間に吐き出すトナー量よりも多いので、安定したトナー量を現像ローラ３に供給することができる。すなわち、ベタ濃度の安定性を改善し、高品位な画像を供給することが可能となる。
【００３０】
また、トナー貯留部Ｂに貯留可能なトナー量は、トナーの安息角によって異なる。図８は、トナーの安息角とトナー貯留部に貯留可能なトナーの関係を説明する図である。搬送部材６がトナー貯留部Ｂにトナーを搬送する一周期の時間内においてトナー供給ローラ４が吐き出し可能なトナー量よりも多い量のトナーがトナー貯留部Ｂに貯留された状態において、積載したトナーの最上点とトナー供給ローラ４との接点を接点Ｑとする。また、接点Ｑにおけるトナー供給ローラ４の接線を接線Ｌ１とする。図８に示すように、この接線Ｌ１と、水平線Ｌ２とが成す角度を角度Ａとする。この角度Ａが、トナーの安息角よりも大きい場合、トナーは、トナー供給ローラ４の傾斜を登ることができない。すなわち、貯留されるトナーが、トナー供給ローラ４に連れまわってトナー収容部Ｅに戻ることはない
。この状態において、トナー貯留部Ｂに貯留可能なトナー量が、トナー供給ローラ４が吐き出し可能なトナー量よりも少なくなることはない。
【００３１】
現像装置５０が、新品状態に近い場合、トナーの安息角は低く、トナーの流動性が高い。この場合、トナー貯留部Ｂにおけるトナー貯留量が多くなる。ここで、安息角が低い状態とは、トナー表面のシリカ等の外添剤が多く付着しトナー流動性が高くなっている状態や、高温高湿状態でトナー同士が静電凝集していない状態である。このように安息角が低い場合、トナー吸い込み位置Ｄでトナー供給ローラ４に吸い込まれるトナーの量が多くなる。具体的には、トナーの安息角は４０度以下が好ましい。一方、安息角が高い場合、トナーの流動性が低い状態であり、トナー貯留部Ｂにおけるトナー貯留量は少なくなる。ここで、安息角が高い状態とは、トナー表面のシリカ等の外添剤が埋め込まれトナー流動性が低くなっている状態や、低温低湿でトナー同士が静電凝集している状態である。つまり、トナー安息角が高い場合、トナー吸い込み位置Ｄでトナー供給ローラ４に吸い込まれるトナー量が少なくなる。
【００３２】
実施例１においては、トナーの安息角は３０度である。角度Ａがトナーの安息角よりも大きい場合、トナー供給ローラ４の周囲のトナーは、トナー供給ローラ４自身の回転によって、トナー供給ローラ４の持つ角度を登ることができない。一方、角度Ａがトナー安息角よりも小さい場合、トナー供給ローラ４の周囲のトナーは、トナー供給ローラ４の表面に付着し、トナー供給ローラ自身の回転によって、トナー供給ローラ４の持つ角度を登ることができる。つまり、再びトナー収容室Ｅに戻され、トナー貯留部Ｂに貯留されない。また、貯留可能なトナーは、トナーの安息角が同じであっても、トナー供給ローラ４の表面の粗さや抵抗などによる搬送能力、回転速度などで変化するものである。しかし、角度Ａがトナーの安息角よりも大きいという関係を維持していれば、どの剤面高さであってもトナー貯留部Ｂにトナーを貯留することが可能となる。
【００３３】
実施例１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１００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。１枚目の画像濃度と３枚目の画像濃度差が０.２未満という良好な結果が得られた。
【００３４】
以上のように、実施例１に係る現像装置においては、トナー供給ローラ４の最上点を現像ローラ３の最上点よりも高い位置に配置した。このような構成をとることによって、トナー貯留部Ｂの容積を十分に確保することができる。すなわち、トナー貯留部Ｂに蓄えられるトナー量が、トナー搬送部材６が一周する間に吐き出すトナー量よりも多くなり、安定したトナー量を現像ローラ３に供給することができる。また、トナー搬送部材６によってトナー貯留部Ｂに供給されるトナー量が、トナー供給ローラ４が吐き出すトナー量よりも多くなり、トナー貯留部Ｂに常にトナーが存在する状態となる。したがって、実施例１においては、トナー貯留部Ｂへのトナー供給不足による画像不良を抑制することができる。
【００３５】
（実施例２）
次に、図９を用いて実施例２に現像装置について説明をする。図９は、実施例２に係るトナー供給ローラのトナー吸い込み位置Ｃ近傍の断面図である。実施例２においては、トナー貯留部Ｂの容量を稼ぐために、トナー供給ローラ４の最上点を現像ローラ３の最上点よりも高く配置し、かつ、トナー供給ローラ４をコストダウンするために実施例１に用いたものよりもトナー供給ローラ４を小型化した。なお、他の部材等については特に記載のない限り実施例１と同様のものとする。実施例２においては、トナー供給ローラ４を小型
化したが、トナー供給ローラ４の最上点が現像ローラの最上点よりも高い位置にあるため、トナー供給ローラ４と枠体内壁１１との間に大容量のトナー貯留部Ｂを形成することが可能となる。また、トナー供給ローラ４を小径化することで、トナー搬送部材６によってトナー収容室Ｅからトナー貯留部Ｂへトナーを搬送する際、搬送経路Ｔを広くすることができた。
【００３６】
以上のように、実施例２に係る現像装置においては、トナー供給ローラ４の最上点を現像ローラ３の最上点よりも高い位置に配置した。このような構成をとることによって、トナー貯留部Ｂの容積を十分に確保することができる。すなわち、トナー貯留部Ｂに蓄えられるトナー量が、トナー搬送部材６が一周する間に吐き出すトナー量よりも多くなり、安定したトナー量を現像ローラ３に供給することができる。また、トナー搬送部材６によってトナー貯留部Ｂに供給されるトナー量が、トナー供給ローラ４が吐き出すトナー量よりも多くなり、トナー貯留部Ｂに常にトナーが存在する状態となる。さらに、トナー供給ローラを小型化したことで、トナー貯留部の容量を大きくすることができ、トナー貯留部Ｂに貯留することができるトナー量が増量した。また、トナー供給ローラ４を小径化することで、トナー搬送部材６によってトナー収容室Ｅからトナー貯留部Ｂへトナーを搬送する際、搬送経路Ｔを広くすることができ、トナーを上方へ搬送することが容易になり搬送効率が上がった。この結果、トナー搬送部材６を動作させる頻度を少なくすることが可能になり、消費電力の低減、低トルク化、駆動音による騒音の抑制の効果も得られた。
【００３７】
（比較例１）
次に、図１０を用いて比較例について説明をする。図１０（ａ）は、比較例１に係るトナー供給ローラのトナー吸い込み位置Ｃ近傍の断面図である。比較例１における現像装置は、トナー供給ローラ４の最上点を現像ローラ３の最上点よりも低く配置している。この場合、トナー貯留部Ｂは、現像ローラ３と、トナー供給ローラ４と、トナー供給ローラ４の最上点と現像ローラ３とを結ぶ水平線Ｉとで囲まれた領域となる。この場合、トナー供給ローラ４の最上点を現像ローラ３の最上点よりも高く配置した場合よりも、大容量のトナー貯留部Ｂを形成することができない。また、このような配置の場合、トナー供給ローラ４の表面に付着し回転によって搬送されたトナーが、トナー供給ローラ表面の傾斜を登って、トナー収容室Ｅに戻る流れが発生してしまい、トナー吸い込み位置Ｃにトナーが不足してしまう。そのため、効率的なトナーの吸い込みが阻害され、トナー供給不足による画像不良が生じることとなる。
【００３８】
（比較例２）
図１０（ｂ）は、比較例２に係るトナー供給ローラ４のトナー吸い込み位置近傍の断面図である。比較例２における現像装置は、比較例1と同じトナー供給ローラ４と現像ロー
ラ３の配置において、トナー貯留部Ｂを大容量にするために、トナー供給ローラ４及び現像ローラ３を大径化している。この場合、トナー供給ローラ４の大径化に伴う現像装置の大型化、高コスト化が問題となる。また、トナー供給ローラ４を大型化したことで、搬送経路Ｔが狭くなり、トナーを上方へ搬送することが困難になるため、トナー貯留の効率が下がる。そのため、トナー供給不足による画像不良が生じることとなる。さらに、トナー搬送経路Ｔが狭くなったことで、トナー搬送の効率が悪くなり、トナー搬送部材６を動作させる頻度が高くなり、消費電力の増大、駆動音による騒音などの問題も発生した。
【符号の説明】
【００３９】
３…現像ローラ、４…トナー供給ローラ、６…トナー搬送部材、１１…枠体、５０…現像装置、Ｂ…トナー貯留部、Ｅ…トナー収容室、Ｈ…水平面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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