(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に備えた複数の磁極により磁性キャリアとトナーとからなる現像剤を表面上に担持し、その表面が回転して潜像担持体と対向する現像領域で該潜像担持体の表面上の潜像にトナーを供給する現像剤担持体と、
該現像剤担持体の軸線方向に沿って現像剤を搬送し、該現像剤担持体に現像剤を供給する供給搬送部材と、
該現像領域を通過後の該現像剤担持体上から該現像剤を受け渡され、該現像剤を該現像剤担持体の軸線方向に沿って搬送する回収搬送部材とを有し、
該供給搬送部材を配置した空間である供給搬送路と、該回収搬送部材を配置した空間である回収搬送路とを仕切る仕切り部材の、該軸線方向に直交する断面における端部は該現像剤担持体の表面と対向し、
該回収搬送部材は該仕切り部材を挟んで該供給搬送部材よりも上方に配置され、
該回収搬送路における該回収搬送部材の搬送方向下流側端部に到達した現像剤を該供給搬送路に落下させる現像剤落下口が該仕切り部材に設けられた現像装置において、
上記現像剤落下口の開口形状が、上記回収搬送路における上記回収搬送部材の搬送方向下流側ほど開口幅が広くなる形状であり、
該現像剤落下口は、上記現像剤担持体の軸線方向における該回収搬送部材の搬送方向下流側の該現像剤担持体の端部と対向し、
該現像剤落下口の開口幅方向における端部が、該回収搬送路における該回収搬送部材の搬送方向下流側ほど下方に位置し、
該現像剤落下口の該端部が、該回収搬送部材の回転軸の鉛直下近傍までであることを特徴とする現像装置。
【請求項２】
請求項１の現像装置において、
上記現像剤落下口の高い側の端部は上記現像剤担持体の軸線方向と平行であ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の現像装置において、
上記現像剤落下口の開口形状が、長辺と短辺が上記現像剤担持体の軸線方向に沿った台形形状であり、台形の短辺側が長辺側よりも下方に位置していることを特徴とする現像装置。
【請求項４】
請求項１乃至３の現像装置において、
上記トナーは、形状係数ＳＦ−１が１００〜１８０の範囲にあり、形状係数ＳＦ−２が１００〜１８０の範囲にあるトナーであることを特徴とする現像装置。
【請求項５】
少なくとも潜像担持体と、
該潜像担持体表面を帯電させるための帯電手段と、
該潜像担持体上に静電潜像を形成するための潜像形成手段と、
該静電潜像を現像してトナー像化するための現像手段とを有する画像形成装置において、
該現像手段として、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の現像装置を用いることを特徴とする画像形成装置。
【請求項６】
請求項５の画像形成装置において、
少なくとも上記潜像担持体と上記現像装置とを１つのユニットとして共通の保持体に保持させて装置本体から着脱可能としたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項７】
潜像を担持する潜像担持体と、該潜像担持体上の潜像を現像する現像手段とを備える画像形成装置における少なくとも該潜像担持体と該現像手段とを１つのユニットとして共通の保持体に保持させて画像形成装置本体に対して着脱可能にしたプロセスカートリッジにおいて、
上記現像手段として、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の現像装置を用いたことを特徴とするプロセスカートリッジ。
【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並びにこれを用いた画像形成装置及びプロセスカートリッジに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、トナーと磁性キャリアとを含む二成分の現像剤を用いた現像装置が広く用いられている。この種の現像装置では、内部に複数の磁極を備え、表面が回転する現像剤担持体の表面上に現像剤を担持し、潜像担持体と対向する現像領域で潜像担持体の表面上の潜像に現像剤中のトナーを供給することで潜像担持体上の潜像を現像するものが広く用いられている（例えば、特許文献１及び２）。特許文献１及び２に記載の現像装置では、現像剤担持体の回転軸に平行な方向に現像剤を搬送する複数の現像剤搬送部材を備える。そして、現像剤搬送部材を配置した現像剤搬送路内で現像剤を循環させつつ、循環する現像剤の一部を現像剤担持体の表面に供給し、現像領域を通過した現像剤は現像剤担持体の表面から現像剤搬送路内に回収し、他の現像剤とともに循環させる。また、現像領域ではトナーが消費されるため、そのトナー消費に応じて現像装置の一部に設けられたトナー補給口から現像剤搬送路内に適宜にトナーが補給される。補給されたトナーは、現像剤搬送路内の現像剤とともに現像剤搬送部材によって搬送されつつ、撹拌・混合される。
【０００３】
特許文献１及び２には、現像剤搬送路のうち、現像剤を供給搬送部材によって搬送しつつ現像剤担持体に供給する供給搬送路と、現像剤を回収搬送部材によって搬送しつつ現像領域を通過した現像剤担持体表面上の現像剤を回収する回収搬送路とが形成された現像装置が記載されている。これらの現像装置では、供給搬送路と回収搬送路とは、軸線方向に直交する断面における端部が現像剤担持体の表面と対向する仕切り部材によって空間的に仕切られている。このように、供給搬送路と回収搬送路とを分離した現像装置は、現像領域を通過してトナー濃度が低下した現像剤が現像に用いられないため、潜像担持体上で潜像が現像されたトナー像の濃度偏差を小さくすることができる。
また、特許文献１及び２に記載の現像装置は、供給搬送路と回収搬送路との少なくとも一部が上下方向で重なるように、回収搬送部材を供給搬送部材よりも上方に配置している。供給搬送路と回収搬送路との少なくとも一部が上下方向で重なるように配置することで、供給搬送路と回収搬送路とを水平方向に並べて配置する構成に比べて、現像装置の水平方向の幅を小さくすることができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、回収搬送部材を供給搬送部材よりも上方に配置し、供給搬送路と回収搬送路との少なくとも一部が上下方向で重なる現像装置では、次のような問題が生じることがあった。すなわち、回収搬送路における搬送方向下流側端部近傍と対向する位置の現像剤担持体では、現像剤担持体の表面から分離しなかった現像剤や、回収搬送路から再付着した現像剤のように、現像領域を通過してトナー濃度が低下した現像剤が、仕切り部材の端部と現像剤担持体との隙間を通過する連れ回りが生じることがあった。これは以下の理由による。
現像領域を通過した現像剤担持体の表面上から離脱した現像剤は自重によって、回収搬送路内に落下し、さらに、回収搬送部材によって搬送力を付与される領域まで到達することで、他の現像剤と共に現像剤搬送路内を循環する。ここで、回収搬送部材は供給搬送部材よりも上方に配置されているため、仕切り部材の回収搬送路側の壁面は、水平面または傾斜面からなる仕切り部材における上面となり、仕切り部材の供給搬送路側の壁面は仕切り部材における下面となる。このような現像装置では、回収搬送路における回収搬送部材の搬送方向下流側端部となる位置の仕切り部材に回収搬送路と供給搬送路とを連通する開口部が設けられている。この開口部は、回収搬送路における回収搬送部材の搬送方向下流側端部に到達した現像剤を供給搬送路における供給搬送部材の搬送方向上流側端部近傍に落下させる現像剤落下口となる。従来の現像装置では、現像剤落下口の開口形状が、開口長さ（回収搬送部材の搬送方向に平行な方向の長さ）及び開口幅（回収搬送部材の搬送方向に直交する方向の長さ）が一様な長方形であった。
また、回収搬送路と供給搬送路とを分離した現像装置では、回収搬送路内では回収搬送部材によって現像剤を搬送しつつ、現像剤担持体から離脱した現像剤が現像剤担持体の回転軸に平行な方向の全域に渡って供給される。このため、回収搬送路内では、回収搬送部材の搬送方向下流側ほど現像剤の量が多くなり、回収搬送搬送路における現像剤落下口の手前の位置で現像剤の量が最も多くなる。そして、現像剤の流動性が悪化すると、現像剤落下口の手前の位置における現像剤の嵩が上昇し、回収搬送路内の現像剤が現像剤担持体の表面に接触する。回収搬送路内の現像剤は現像剤担持体の表面に接触すると、現像剤担持体の表面に再付着し、これにより、トナー濃度が低下した現像剤が仕切り部材の端部と現像剤担持体との隙間を通過する連れ回りが生じる。また、回収搬送路内の現像剤が現像剤担持体の表面に接触していると、現像剤担持体から離脱しようとする現像剤が、回収搬送路内の現像剤に阻まれて、現像剤担持体から離脱できず、連れ回りが生じることもある。
連れ回りが発生し、現像領域を通過した現像剤が仕切り部材の端部と現像剤担持体との隙間を通過すると、供給搬送路から供給される現像剤とともに現像領域に到達し、トナー像の濃度ムラの原因となる。
【０００５】
このような問題を解決するために、現像剤落下口の開口長さを長くしたところ、現像剤の流動性が悪化した状態であっても連れ回りの発生を防止することができた。しかし、現像剤の流動性が良好な状態では、回収搬送路において、従来よりも上流側の位置から現像剤の落下が開始されるため、現像剤落下口における下流側端部まで十分な量の現像剤を搬送することが出来なかった。供給搬送路では、現像剤落下口における下流側端部が供給搬送部材の搬送方向上流側端部となる。このため、回収搬送路側で十分な量の現像剤を現像剤落下口における下流側端部まで搬送出来ないと、現像剤落下口を通過して供給搬送路に現像剤が供給される際に、供給搬送路における搬送方向上流側端部まで十分な量の現像剤を供給することができなくなる。このように、供給された現像剤の量が不十分となる供給搬送路内の領域と対向する現像剤担持体の表面では、担持する現像剤の量が不十分となる現像剤担持量不足が発生する。
現像剤担持量不足が発生すると、現像時に現像剤担持体から所定量のトナーを潜像担持体に供給することができなくなり、トナー濃度が薄くなって、トナー像の濃度ムラの原因となる。
【０００６】
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、回収搬送路と供給搬送路とを分離した構成で、連れ回りと現像剤担持量不足との両方の発生を防止することができる現像装置、並びにこの現像装置を備えた画像形成装置、およびプロセスカートリッジを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、内部に備えた複数の磁極により磁性キャリアとトナーとからなる現像剤を表面上に担持し、その表面が回転して潜像担持体と対向する現像領域で該潜像担持体の表面上の潜像にトナーを供給する現像剤担持体と、該現像剤担持体の軸線方向に沿って現像剤を搬送し、該現像剤担持体に現像剤を供給する供給搬送部材と、該現像領域を通過後の該現像剤担持体上から該現像剤を受け渡され、該現像剤を該現像剤担持体の軸線方向に沿って搬送する回収搬送部材とを有し、該供給搬送部材を配置した空間である供給搬送路と、該回収搬送部材を配置した空間である回収搬送路とを仕切る仕切り部材の、該軸線方向に直交する断面における端部は該現像剤担持体の表面と対向し、該回収搬送部材は該仕切り部材を挟んで該供給搬送部材よりも上方に配置され、該回収搬送路における該回収搬送部材の搬送方向下流側端部に到達した現像剤を該供給搬送路に落下させる現像剤落下口が該仕切り部材に設けられた現像装置において、上記現像剤落下口の開口形状が、上記回収搬送路における上記回収搬送部材の搬送方向下流側ほど開口幅が広くなる形状であり、該現像剤落下口は、上記現像剤担持体の軸線方向における該回収搬送部材の搬送方向下流側の該現像剤担持体の端部と対向し、該現像剤落下口の開口幅方向における端部が、該回収搬送路における該回収搬送部材の搬送方向下流側ほど下方に位置し、該現像剤落下口の該端部が、該回収搬送部材の回転軸の鉛直下近傍までであることを特徴とするものである。
また、請求項２の発明は、請求項１の現像装置において、上記現像剤落下口の高い側の端部は上記現像剤担持体の軸線方向と平行であることを特徴とするものである。
また、請求項３の発明は、請求項１または２の現像装置において、上記現像剤落下口の開口形状が、長辺と短辺が上記現像剤担持体の軸線方向に沿った台形形状であり、台形の短辺側が長辺側よりも下方に位置していることを特徴とするものである。
また、請求項４の発明は、請求項１乃至３の現像装置において、上記トナーは、形状係数ＳＦ−１が１００〜１８０の範囲にあり、形状係数ＳＦ−２が１００〜１８０の範囲にあるトナーであることを特徴とするものである。
また、請求項５の発明は、少なくとも潜像担持体と、該潜像担持体表面を帯電させるための帯電手段と、該潜像担持体上に静電潜像を形成するための潜像形成手段と、該静電潜像を現像してトナー像化するための現像手段とを有する画像形成装置において、該現像手段として、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の現像装置を用いることを特徴とするものである。
また、請求項６の発明は、請求項５の画像形成装置において、少なくとも上記潜像担持体と上記現像装置とを１つのユニットとして共通の保持体に保持させて装置本体から着脱可能としたことを特徴とするものである。
また、請求項７の発明は、潜像を担持する潜像担持体と、該潜像担持体上の潜像を現像する現像手段とを備える画像形成装置における少なくとも該潜像担持体と該現像手段とを１つのユニットとして共通の保持体に保持させて画像形成装置本体に対して着脱可能にしたプロセスカートリッジにおいて、上記現像手段として、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の現像装置を用いたことを特徴とするものである。
【０００８】
本発明においては、現像剤落下口の開口形状が、回収搬送路における回収搬送部材の搬送方向下流側ほど開口幅が広くなる形状である。このような形状では、現像剤落下口における下流側の開口幅よりも、現像剤落下口における上流側の開口幅は狭くなる。このような現像剤落下口について開口長さを長くすることで、現像剤の流動性が悪化して、現像剤落下口近傍における現像剤の嵩が上昇しても、開口長さを長くした分、回収搬送路内における上流側から過剰な量の現像剤の落下を開始することができる。これにより、現像剤の嵩の上昇を抑制し、連れ回りの発生を防止することが可能となる。また、現像剤落下口における上流側の開口幅は狭くなっているため、現像剤の流動性が良好で嵩が小さい状態であっても、現像剤が現像剤落下口における上流側で一度に落下することを抑制し、現像剤落下口における下流側端部まで十分な量の現像剤を搬送することができる。十分な量の現像剤を現像剤落下口における下流側端部まで搬送することで、供給搬送路の上流側端部に供給される現像剤が不十分となることがなく、現像剤担持量不足の発生を防止することができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、連れ回りと現像剤担持量不足との両方の発生を防止することができるという優れた効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本実施形態の現像装置の上面説明図。
【図２】本実施形態に係る複写機の概略構成図。
【図３】本実施形態の作像装置の概略構成図。
【図４】本実施形態の現像装置の断面説明図。
【図５】本実施形態の現像装置の斜視説明図。
【図６】本実施形態の現像装置の長手方向の説明図、（ａ）は上面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は断面説明図。
【図７】現像装置内における現像剤の長手方向における現像剤の堆積の様子を示す断面図。
【図８】現像装置内における現像剤の長手方向の動きを示す模式図。
【図９】剤落下口の開口長さが短い従来の現像装置における現像剤の流動性が普通の状態の説明図。
【図１０】剤落下口の開口長さが短い従来の現像装置における現像剤の流動性が悪い状態の説明図。
【図１１】剤落下口が長方形で開口長さが長い現像装置における現像剤の流動性が良い状態の説明図。
【図１２】実験２で用いた現像装置の剤落下口の説明図、（ａ）は、現像スリーブ側が短辺、（ｂ）は、現像スリーブ側が長辺。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明を画像形成装置としてのタンデム型カラー複写機（以下、複写機５００という）に適用した実施形態について説明する。
図２は、複写機５００の概略構成図である。複写機５００は、画像形成装置の本体部としてのプリンタ部１００の上方に、原稿読込部４及び原稿搬送部３を備え、プリンタ部１００の下方に給紙部７を備える。原稿搬送部３は、原稿読込部４に原稿を搬送し、原稿読込部４は搬送されてきた原稿の画像情報を読み込む。給紙部７は、転写紙等の記録媒体Ｐが収容される給紙カセット２６、給紙カセット２６内の記録媒体Ｐをプリンタ部１００に向けて送り出す給紙ローラ２７を備える。図２中の一点鎖線は、複写機５００内での記録媒体Ｐの搬送経路を示す。
【００１２】
プリンタ部１００の上部は、出力画像が形成された記録媒体Ｐが積載される排紙トレイ３０となっている。プリンタ部１００は、各色（イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック）のトナー像を形成する四つの作像部６（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）と、中間転写ユニット１０とを備える。各作像部６（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）は、各色トナー像が形成される像担持体としてのドラム状の感光体１（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）、及び、各感光体（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）の表面上に形成された静電潜像を現像する現像装置５（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）を備える。
中間転写ユニット１０は、各感光体１（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）の表面上に形成された各色トナー像が重ねて転写され、表面上でカラートナー像が形成される中間転写ベルト８、及び、各感光体１（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）の表面上に形成されたトナー像を中間転写ベルト８に転写する一次転写バイアスローラ９（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）を備える。
また、プリンタ部１００は、中間転写ベルト８上のカラートナー像を記録媒体Ｐ上に転写するための二次転写バイアスローラ１９、給紙ローラ２７によって送り出された記録媒体Ｐを中間転写ベルト８と二次転写バイアスローラ１９とが対向する二次転写ニップに搬送するタイミングを調整するレジストローラ対２８を備える。
さらに、プリンタ部１００は、二次転写ニップの上方に記録媒体Ｐ上の未定着トナー像を定着する定着装置２０を備える。
また、プリンタ部１００内の排紙トレイ３０の下方、且つ、中間転写ユニット１０の上方には、各現像装置５（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）に供給する各色（イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック）のトナーを収容する各色のトナー容器１１（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）が配置されている。
【００１３】
図３は、中間転写ベルト８に対向するように配置された四つの作像部６（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）のうちの一つの拡大説明図である。四つの作像部６（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）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、その構成・動作がほぼ同様であるので、以下の説明では、対応する色を示す符号Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋを適宜省略して説明する。
図３に示すように、作像部６は、感光体１の周囲に現像装置５以外に、感光体クリーニング装置２、潤滑剤塗布装置４１、及び、帯電装置４０等を備える。また、作像部６を構成する、感光体１、現像装置５、感光体クリーニング装置２、潤滑剤塗布装置４１、及び、帯電装置４０は、それぞれ複写機５００本体に対して着脱可能となっている。そして、それぞれが寿命に達したときに新品のものに交換される。本実施形態の複写機５００では、作像部６を構成する、感光体１、現像装置５、感光体クリーニング装置２、潤滑剤塗布装置４１、及び、帯電装置４０をそれぞれ単独のユニットとしたが、これらを一体化して複写機５００から着脱自在に設置されるプロセスカートリッジとすることもできる。このように、作像部６をプロセスカートリッジとすることで、作像部のメンテナンスをおこなう際の作業性が向上する。
【００１４】
以下、本実施形態の複写機５００における通常のカラー画像形成時の動作について説明する。
まず、原稿搬送部３の原稿台に原稿がセットされた状態で、不図示のスタートボタンが押されると、原稿は、原稿搬送部３の搬送ローラによって原稿台から搬送されて、原稿読込部４のコンタクトガラス上に載置される。そして、原稿読込部４で、コンタクトガラス上に載置された原稿の画像情報が光学的に読み取られる。
【００１５】
詳しくは、原稿読込部４は、コンタクトガラス上の原稿の画像に対して、照明ランプから発した光を照射しながら走査させる。そして、原稿にて反射した光を、ミラー群及びレンズを介して、カラーセンサに結像する。原稿のカラー画像情報は、カラーセンサにてＲＧＢ（レッド、グリーン、ブルー）の色分解光ごとに読み取られた後に、電気的な画像信号に変換される。さらに、ＲＧＢの色分解画像信号をもとにして画像処理部で色変換処理、色補正処理、空間周波数補正処理等の処理をおこない、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのカラー画像情報を得る。
【００１６】
そして、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色の画像情報は、不図示の露光部に送信される。そして、露光部からは、各色の画像情報に基づいたレーザ光Ｌが、それぞれ、対応する感光体１（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）表面に向けて発せられる。
【００１７】
一方、四つの感光体１（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）は、不図示の駆動部によって、図２及び図３中の時計方向にそれぞれ回転駆動される。そして、各感光体１（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）の表面は、帯電装置４０の帯電ローラ４ａとの対向位置で、一様に帯電される（帯電工程）。こうして、感光体１（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）の表面上には、帯電電位が形成される。その後、帯電された感光体１（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）表面は、レーザ光Ｌの照射位置に達する。
露光部において、四つの光源から画像信号に対応したレーザ光Ｌが各色に対応してそれぞれ射出された各レーザ光Ｌは、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの色成分ごとに別の光路を通過して、各感光体１（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）の表面に照射される（露光工程）。
【００１８】
イエロー成分に対応したレーザ光Ｌは、図２中の紙面左側から一番目のイエロー用感光体１Ｙ表面に照射される。このとき、イエロー成分のレーザ光Ｌは、高速回転するポリゴンミラーにより、イエロー用感光体１Ｙの回転軸方向（主走査方向）に走査され、複数の光学素子を介してイエロー用感光体１Ｙ表面に照射される。こうして、帯電装置４０によって帯電された後のイエロー用感光体１Ｙの表面上には、イエロー成分に対応した静電潜像が形成される。
【００１９】
同様に、マゼンタ成分に対応したレーザ光Ｌは、図２中の紙面左から二番目のマゼンタ用感光体１Ｍ表面に照射されて、マゼンタ成分に対応した静電潜像が形成される。シアン成分のレーザ光Ｌは、図２中の紙面左から三番目のシアン用感光体１Ｃ表面に照射されて、シアン成分の静電潜像が形成される。ブラック成分のレーザ光Ｌは、図２中の紙面左から四番目のブラック用感光体１Ｋ表面に照射されて、ブラック成分の静電潜像が形成される。
【００２０】
その後、各色の静電潜像が形成された感光体１（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）表面は、それぞれ、現像装置５との対向位置に達する。そして、各色トナーとキャリアとからなる現像剤を収容する現像装置５（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）から感光体１（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）の表面上に各色トナーが供給されて、感光体１（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）上の潜像が現像される（現像工程）。
現像装置５との対向位置を通過した後の感光体１（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）表面は、それぞれ、中間転写ベルト８との対向位置に達する。ここで、それぞれの対向位置には、中間転写ベルト８の内周面に当接するように一次転写バイアスローラ９（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）が設置されている。この一次転写バイアスローラ９（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）には、トナーの帯電極性とは逆極性の転写バイアスが印加される。そして、中間転写ベルト８を挟んで感光体１（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）と一次転写バイアスローラ９（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）とが対向する一次転写ニップで、各感光体１（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）上に形成された各色のトナー像が、中間転写ベルト８上に、上順次重ねて転写される（一次転写工程）。これにより、中間転写ベルト８の表面上にカラートナー像が形成される。
【００２１】
一次転写ニップを通過した後の感光体１表面には、僅かながら転写残トナーが残っており、転写残トナーを担持したまま、感光体クリーニング装置２との対向位置に達する。そして、感光体クリーニング装置２との対向位置で、感光体１上に残存する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（感光体クリーニング工程）。
感光体クリーニング装置２との対向位置を通過した感光体１の表面は不図示の除電部との対向位置に達し、この対向位置で感光体１の表面上の残留電位が除去される。
このようにして、感光体１上における一連の作像プロセスが終了する。
【００２２】
一方、四つの感光体１（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）上の各色トナー像が重ねて転写され、カラートナー像を担持する中間転写ベルト８は、図２中の反時計方向に表面移動して、二次転写バイアスローラ１９との対向位置に達する。この位置では、二次転写バックアップローラ１２が、二次転写バイアスローラ１９との間に中間転写ベルト８を挟み込んで二次転写ニップを形成している。そして、中間転写ベルト８上に形成されたカラートナー像は、この二次転写ニップの位置に搬送された記録媒体Ｐ上に転写される。このとき、中間転写ベルト８には、記録媒体Ｐに転写されなかった転写残トナーが残存する。
【００２３】
ニ次転写ニップを通過した中間転写ベルト８表面は、不図示の中間転写ベルトクリーニング装置との対向位置に達する。この対向位置で、中間転写ベルト８上に付着した転写残トナーが不図示の中間転写ベルトクリーニング装置に回収されることで初期状態に復帰する。このようにして、中間転写ベルト８上で行われる、一連の転写プロセスが終了する。
【００２４】
上述したニ次転写ニップに搬送される記録媒体Ｐは、給紙部７からレジストローラ対２８等を経由して搬送されたものである。
詳しくは、給紙部７内の給紙カセット２６には、転写紙等の記録媒体Ｐが複数枚重ねて収納されている。そして、給紙ローラ２７が図２中の反時計方向に回転駆動されると、一番上の記録媒体Ｐがレジストローラ対２８のローラ間に向けて給送される。レジストローラ対２８に達した記録媒体Ｐは、回転駆動を停止したレジストローラ対２８のローラニップの位置で一旦停止する。そして、中間転写ベルト８上のカラートナー像がニ次転写ニップに到達するタイミングを合わせて、レジストローラ対２８が回転駆動されて、記録媒体Ｐが二次転写ニップに向けて搬送される。こうして、記録媒体Ｐ上に、所望のカラートナー像が転写される。
【００２５】
ニ次転写ニップでカラートナー像が転写された記録媒体Ｐは、定着装置２０に導かれる。定着装置２０では、定着ローラと加圧ローラとによって形成される定着ニップにて、熱と圧力とにより記録媒体Ｐの表面に転写されたカラートナー像が記録媒体Ｐ上に定着される。
定着装置２０を通過した記録媒体Ｐは、排紙ローラ対２５のローラ間を経て、プリンタ部１００の外に出力画像として排出される。排紙ローラ対２５によってプリンタ部１００外に排出された記録媒体Ｐは、出力画像として、排紙トレイ３０上に順次スタックされる。このようにして、複写機５００における、一連の画像形成プロセスが完了する。
【００２６】
次に現像装置５について説明する。
図４は、本実施形態の現像装置５の断面説明図であり、図５は、現像装置５の上部ケーシングを取外した状態の斜視説明図である。
現像装置５は、感光体１に対向する現像剤担持体としての現像ローラ５０、供給搬送部材としての供給スクリュ５３、回収搬送部材としての回収スクリュ５４、ドクタブレード５２、及び、仕切り部材５７を備える。供給スクリュ５３及び回収スクリュ５４は、回転軸に螺旋状の羽部を設けたスクリュ部材であり、回転することにより、その回転軸の軸方向に現像剤を搬送する。
現像装置５のケーシング内の空間のうち、供給スクリュ５３が配置された供給搬送路５３ａと、回収スクリュ５４が配置された回収搬送路５４ａとは仕切り部材５７によって空間的に仕切られている。また、仕切り部材５７は、軸線方向に直交する断面（図４で説明図を示す断面）における端部が現像ローラ５０の表面に対向し、近接して配置されることにより、現像ローラ５０の表面上から現像剤Ｇの離脱を促す分離板としても機能する。
現像ローラ５０は、内部に固設された複数の磁石からなるマグネットローラ５５と、マグネットローラ５５の周囲を回転する現像スリーブ５１とから構成される。本実施形態のマグネットローラ５５は、複数の磁極として、第一磁極Ｐ１（Ｎ極）、第二磁極Ｐ２（Ｓ極）、第三磁極Ｐ３（Ｎ極）、第四磁極Ｐ４（Ｎ極）、及び、第五磁極Ｐ５（Ｓ極）の５つの磁極が設けられている。なお、図４中のＰ１〜Ｐ５は、各磁極によって形成される磁場の現像スリーブ５１の表面上における法線方向磁束密度（絶対値）の分布を示している。
【００２７】
図６は、現像装置５の長手方向の説明図であり、図６（ａ）は、上部ケーシングを取外した状態の現像装置５を図４及び図５中の矢印Ａ方向から見た現像装置５の上面図、図６（ｂ）は、図４及び図５中の矢印Ｂ方向から見た現像装置５の正面図である。また、図６（ｃ）は、現像装置５を図４中の矢印Ｃ方向から見たときの、供給スクリュ５３及び回収スクリュ５４が配置された位置の近傍における現像装置５の断面説明図である。
【００２８】
現像装置５は、トナーとキャリアとからなる二成分の現像剤Ｇ（添加剤等を添加する場合も含む）を収容しており、現像剤Ｇのトナー濃度を検知するための不図示のトナー濃度センサを備えている。また、図６中の矢印Ｇ３及びＧ４で示すように、現像剤Ｇを長手方向（現像スリーブ５１の回転軸方向）に搬送して循環経路を形成する現像剤搬送部材として、供給スクリュ５３及び回収スクリュ５４を備える。また、現像装置５では、供給スクリュ５３と回収スクリュ５４とを上下方向に配置し、供給スクリュ５３と回収スクリュ５４との間に配置された仕切り部材５７によって供給搬送路５３ａと回収搬送路５４ａとが形成されている。
また、感光体１と現像ローラ５０との対向部である現像領域に対して、現像スリーブ５１の表面移動方向上流側で、現像スリーブ５１の表面上に担持されて現像領域に向かう現像剤量を規制する、現像剤規制部材であるドクタブレード５２が現像ローラ５０の下方に配置されている。
【００２９】
現像装置５では、二成分の現像剤Ｇを用いているため、現像装置５内におけるトナー消費に応じて、現像装置５の一部に設けられたトナー補給口５９から現像装置５内に適宜にトナーが補給される。補給されたトナーは、現像装置５内の現像剤Ｇとともに、現像剤搬送部材である回収スクリュ５４及び供給スクリュ５３によって搬送されつつ、撹拌・混合される。このように、現像剤搬送部材によって撹拌・混合された現像剤Ｇは、その一部が現像剤担持体である現像スリーブ５１の表面に供給され、その表面に担持される。現像スリーブ５１の表面に担持された現像剤Ｇは、現像スリーブ５１の下方に設置されたドクタブレード５２によって適量に規制された後に、現像領域に到達する。現像領域では、現像スリーブ５１の表面上の現像剤Ｇ中のトナーが感光体１の表面上の潜像に付着する。現像ローラを構成する現像スリーブ５１の内部には複数の磁石が固設されたマグネットローラ５５があり、このマグネットローラ５５は、現像ローラ５０の周囲に磁場を形成する複数の磁極（Ｐ１〜Ｐ５）を備えている。
【００３０】
本実施形態の現像装置５内には、ポリエステル樹脂を主成分とするトナー（平均粒径５．８［μｍ］）と磁性微粒子であるキャリア（平均粒径３５［μｍ］）とを、トナー濃度が７［ｗｔ％］となるように均一混合した現像剤Ｇが充填されている。そして、並列に配置された供給スクリュ５３と回収スクリュ５４とを６００〜８００［ｒｐｍ］で回転させることによって、現像剤Ｇの搬送とトナー補給口５９から補給されるトナーの撹拌とを同時に行い、トナーとキャリアとの均一混合と帯電付与を行っている。
【００３１】
均一混合された現像剤Ｇは現像スリーブ５１に近接して平行に設けられた供給スクリュ５３に搬送されながら、現像スリーブ５１に内包されたマグネットローラ５５の第四磁極Ｐ４及び第五磁極Ｐ５の磁力によって、図４中の矢印Ｇ１で示すように現像スリーブ５１の外周表面に受け渡される。現像スリーブ５１の表面に受け渡された現像剤Ｇは、現像スリーブ５１が図４中矢印に示すように、反時計回り方向に回転することによって現像領域に到達する。現像装置５では、現像スリーブ５１に不図示の高圧電源から電圧が印加されることにより、現像領域における現像スリーブ５１と感光体１との間に現像電界が形成される。この現像電界によって、感光体１の表面上の潜像に現像スリーブ５１の表面上の現像剤Ｇ中のトナーが供給され、感光体１上の潜像が現像される。
現像領域を通過した後の現像スリーブ５１の表面上の現像剤Ｇは、現像スリーブ５１の回転に伴って現像装置５内の回収搬送路５４ａに回収されるようになっている。詳しくは、現像スリーブ５１の表面から離脱した現像剤Ｇは、仕切り部材５７の上面に落下して滑り落ち、回収スクリュ５４で回収されるようになっている。
【００３２】
図７は、現像装置５内における現像剤Ｇの長手方向における現像剤の堆積の様子を示す断面図であり、図８は、現像装置５内における現像剤Ｇの長手方向における現像剤の堆積の様子を示す模式図である。図７及び図８中の矢印Ｇ３〜Ｇ７が現像装置５内での現像剤Ｇの流れを示しており、図中の斜線部は、現像装置５内における現像剤Ｇの堆積の様子を示している。
図中の矢印Ｇ３は、供給スクリュ５３の回転によって搬送される現像剤Ｇの流れを示しており、図中の矢印Ｇ４は、回収スクリュ５４の回転によって搬送される現像剤Ｇの流れを示している。また、図中の複数の矢印Ｇ５は、現像スリーブ５１の表面上に汲み上げられた現像剤の挙動を示している。
【００３３】
図７に示すように、仕切り部材５７は、現像装置５の長手方向の両端に供給搬送路５３ａと回収搬送路５４ａとを連通する開口部である剤落下口７１及び剤持上げ口７２がそれぞれ設けられている。
現像装置５内では、供給搬送路５３ａにおける供給スクリュ５３の搬送方向下流側端部に到達した現像剤Ｇは、図中矢印Ｇ７で示すように、仕切り部材５７に設けられた開口部のうちの剤持上げ口７２を通って回収搬送路５４ａにおける搬送方向上流側端部に受け渡される。一方、回収搬送路５４ａにおける回収スクリュ５４の搬送方向下流側端部に到達した現像剤Ｇは、図中の矢印Ｇ６で示すように、仕切り部材５７に設けられた開口部のうちの剤落下口７１を通って供給搬送路５３ａにおける搬送方向上流側端部に受け渡される。
【００３４】
このように、現像装置５の長手方向の端部の領域（図６中の落下領域５ａ及び持上げ領域５ｂ）では、上段の回収搬送路５４ａと下段の供給搬送路５３ａとが上下に連通している。そして、落下領域５ａでは剤落下口７１を通じて上段から下段へ、持上げ領域５ｂでは剤持上げ口７２を通じて下段から上段へ現像剤Ｇが搬送されるようになっている。
図６（ｃ）に示すように、回収スクリュ５４の落下領域５ａ近傍には回収逆巻きスクリュ部５４ｃが設けられており、回収スクリュ５４の搬送方向下流側端部の軸受部に現像剤Ｇが進入することを防止している。また、供給スクリュ５３の持上げ領域５ｂ近傍には供給逆巻きスクリュ部５３ｃが設けられており、その上流側の持上げ口７２の直下には、パドル羽５３ｂが設けられている。供給逆巻きスクリュ部５３ｃによって、供給スクリュ５３の搬送方向下流側端部の軸受部に現像剤Ｇが進入することを防止している。また、供給逆巻きスクリュ部５３ｃ及びパドル羽５３ｂによって、搬送方向に対して直交する上方への搬送能力を持たせている。
【００３５】
図８では、現像スリーブ５１への現像剤Ｇの供給及び回収を模式的に示す都合上、供給搬送路５３ａと回収搬送路５４ａとの間にある程度の距離があるように描かれている。しかしながら、供給搬送路５３ａと回収搬送路５４ａとは図４及び図７等で示すように、で示すように板状の仕切り部材５７によって仕切られており、その開口部である剤持上げ口７２及び剤落下口７１は板状の仕切り部材５７を表から裏に貫通する貫通口である。
【００３６】
図８に示すように、回収搬送路５４ａに対して下方にある供給搬送路５３ａ内の現像剤Ｇは供給スクリュ５３によって長手方向に搬送されつつ、供給スクリュ５３の回転と、汲み上げ磁極としての第五磁極Ｐ５の磁力とによって現像スリーブ５１の表面に汲み上げられる。現像スリーブ５１の表面に汲み上げられた後、現像領域を通過した現像スリーブ５１の表面上の現像剤Ｇは、隣り合う同極性（Ｎ極）の磁極である第三磁極Ｐ３と第四磁極Ｐ４とによって構成される剤離れ磁極の磁力による作用と、仕切り部材５７の分離板としての作用とによって、現像スリーブ５１の表面上から離脱され、回収搬送路５４ａ内に送られる。
【００３７】
供給搬送路５３ａに対して上方にある回収搬送路５４ａ内の回収スクリュ５４は、剤離れ磁極の位置で現像スリーブ５１から離脱した現像剤Ｇを長手方向（供給スクリュ５３による搬送方向とは逆方向）に搬送する。
供給スクリュ５３による現像剤搬送路である供給搬送路５３ａの下流側と、回収スクリュ５４による現像剤搬送路である回収搬送路５４ａの上流側とは剤持上げ口７２を介して連通している。そして、供給搬送路５３ａの下流側端部に達した現像剤Ｇは、その位置に留まり後から搬送されてくる現像剤Ｇによって押し上げられ、回収搬送路５４ａの上流側端部に到達する。
【００３８】
また、回収搬送路５４ａの上流側端部には、トナー補給口５９が設けられており、新品のトナーがトナー容器１１から不図示のトナー補給装置を介して適宜に補給される。また、供給搬送路５３ａの上流側側端部と回収搬送路５４ａの下流側端部とは剤落下口７１を介して連通している。そして、回収搬送路５４ａの下流側端部に達した現像剤Ｇは、剤落下口７１を自重落下して供給搬送路５３ａの上流側端部に受け渡される。
【００３９】
現像装置５は、上述したように、供給スクリュ５３と回収スクリュ５４とが図示した方向で回転し、同時に現像スリーブ５１に内包したマグネットローラ５５の磁気吸引力で現像スリーブ５１に引き寄せる。さらに、現像スリーブ５１を感光体１に対する所定の速度比で回転させることで、現像領域に対して連続的に現像剤Ｇの汲み上げ供給を行っている。現像スリーブ５１からの現像剤Ｇの離脱は第三磁極Ｐ３と第四磁極Ｐ４とで構成される剤離れ磁極にて反発磁気力を作り本区間に運ばれた現像剤Ｇは、剤離れ磁極で法線方向と回転接線方向との合成方向にリリースされ、図４中の矢印Ｇ２で示すように、仕切り部材５７上に自重落下し、回収スクリュ５４によって搬送される領域に回収される。
【００４０】
現像装置５では、現像スリーブ５１から離脱した現像剤Ｇは、仕切り部材５７の上面の傾斜に従って自重搬送され、回収スクリュ５４によって搬送力を付与される領域に回収されるようになっている。このとき、回収搬送路５４ａ内の現像剤Ｇは、図７及び図８に示すように、搬送方向下流側ほど高くなるように、長手方向に渡って斜めに傾斜している。これは、現像装置５が、現像スリーブ５１に対して現像剤Ｇを供給する供給搬送路５３ａと、現像スリーブ５１から離脱する現像剤Ｇの回収搬送路５４ａとを分離し、現像領域を通過した現像剤Ｇを全て回収搬送路５４ａに回収する、所謂、一方向循環システムであるためである。
【００４１】
また、現像装置５が一方向循環システムであるため、供給スクリュ５３の搬送方向下流側ほど現像剤Ｇの搬送量が減少し、供給搬送路５３ａ内でも現像剤の堆積状態が斜めになる。
ここで、供給スクリュ５３の径、ピッチと回転数から求まる現像剤搬送量能力をＷｍとし、現像スリーブ５１上の現像剤搬送量をＷｓとしたときに、Ｗｍ＞Ｗｓの関係が成り立つ場合に、現像剤Ｇが現像スリーブ５１上に一様に搬送されるようになる。この条件が成立しないと供給スクリュ５３の下流側において現像剤Ｇが不足してしまい、現像スリーブ５１への現像剤Ｇの供給が不可能となってしまう。
また、同様に現像スリーブ５１から回収スクリュ５４へ現像剤を回収するが、嵩が高くなることにより回収されない現像剤が仕切り部材５７と現像スリーブ５１の隙間から供給スクリュ側へ入り込み、供給スクリュ５３にて十分に攪拌される事なく再び現像ニップへ供給されてしまう。即ち供給スクリュ５３及び回収スクリュ５４の回転数を現像スリーブ５１上の現像剤搬送量を上回るように設定する必要が有り、必然的にスクリュは高回転に設定になっている。
【００４２】
本実施形態の現像装置５のように、複数の搬送部材が上下方向に並設された現像装置は、複数の搬送部材が水平方向に並設された現像装置に比べて、現像装置５を水平方向にコンパクト化することができる。そのために、図２に示す複写機５００のように、複数の現像装置５が水平方向に並設されるタンデム型のカラー画像形成装置では装置全体の水平方向の小型化を図ることができる。
また、現像装置５のように、複数の搬送部材を上下方向に並設して、現像スリーブ５１に対して現像剤Ｇを供給する供給搬送路５３ａと、現像スリーブ５１から離脱する現像剤Ｇの回収搬送路５４ａとを分離した構成は、現像剤担持体に現像剤を供給した現像剤搬送路で、現像領域を通過した後の現像剤担持体表面上の現像剤を回収する現像装置に比べて、現像スリーブ５１上に担持されて現像に供する現像剤Ｇ中に現像領域通過後のものが含まれにくいために、潜像担持体上に形成するトナー像の濃度偏差を小さくすることができる。
【００４３】
また、本実施形態の現像装置５のように、ドクタブレード５２が現像スリーブ５１の下方に配設された現像装置を備えた画像形成装置は、現像剤規制部材が現像剤担持体の上方に配設された現像装置を備えたものに比べて、画像形成装置の下方に配設された給紙部（用紙収容部）から排紙トレイまでの用紙搬送経路の長さを短くできる。このために、タンデム型のカラー画像形成装置におけるファーストプリント時間を短くすることができる。さらに、用紙搬送経路を比較的短くしても、排紙トレイを画像形成装置の上方に配設するレイアウトを容易にとることができるために、水平方向のサイズが小型化されたタンデム型のカラー画像形成装置に多く用いられている。
【００４４】
上述したように、現像装置５では、現像スリーブ５１から離脱した現像剤Ｇは、仕切り部材５７の上面の傾斜に従って自重搬送され、回収スクリュ５４によって搬送力を付与される領域に回収されるようになっている。このとき、回収搬送路５４ａ内の現像剤Ｇは、図７及び図８に示すように、搬送方向下流側ほど高くなるように、長手方向に渡って斜めに傾斜している。これは、現像装置５が、現像スリーブ５１に対して現像剤Ｇを供給する供給搬送路５３ａと、現像スリーブ５１から離脱する現像剤Ｇの回収搬送路５４ａとを分離した、所謂、一方向循環システムであるためである。
回収搬送路５４ａの搬送方向下流側は、特に現像剤Ｇの嵩が高くなり易く、仕切り部材５７の上面で多量に滞留し易い。そして、この滞留した現像剤Ｇが現像スリーブ５１から落下してくる現像剤Ｇの回収を阻んだり、この滞留した現像剤Ｇが現像スリーブ５１の表面に再付着したりすることがある。現像スリーブ５１からの現像剤Ｇの回収を阻んだり、滞留した現像剤Ｇが現像スリーブ５１に再付着したりすると、現像領域を通過した後にトナーの供給がなされていない現像剤Ｇが仕切り部材５７を挟んで下方にある供給搬送路５３ａへ到達する、所謂、連れ回りが生じる。
【００４５】
連れ回りが生じると、現像領域を通過した後のトナー濃度が低下した現像剤Ｇが、現像スリーブ５１に担持されたままの状態となり、供給搬送路５３ａから新たな現像剤が供給されることで、濃度の濃い（所定のトナー濃度の）現像剤と、トナー濃度の薄い現像剤とが混在した状態となる。これにより、供給スクリュ５３のスクリュピッチに応じた濃度ムラ画像が発生することがあった。
回収搬送路５４ａの搬送方向下流側で現像剤Ｇの嵩が高くなる現象は、画像形成装置の経時使用によって現像剤Ｇの流動性が悪化した場合に、仕切り部材５７の上面で現像剤Ｇが留まって堆積し易くなるため、顕著になる。また、現像装置５内の現像剤Ｇのトナー濃度が上昇した場合も、現像剤Ｇの流動性が低下するため、回収搬送路５４ａの搬送方向下流側で現像剤Ｇの嵩が高くなる現象が顕著になる。
【００４６】
また、一方向循環システムの現像装置では、現像剤搬送スクリュの搬送方向における現像剤Ｇの嵩偏差により、供給スクリュ５３側では現像スリーブ５１への現像剤の汲み上げが不十分となる汲上不良が発生しやすく、回収スクリュ５４側では現像スリーブ５１から離脱した現像剤Ｇが回収しきれず現像スリーブ５１に再付着する連れ回りが発生する。汲み上げ不良や連れ回りは、主に現像剤Ｇの搬送性が悪くなり、現像剤Ｇの嵩が現像スリーブ５１の長手方向（回転軸の軸方向）で偏差が大きくなることで発生する。
連れ回りの発生箇所は、回収搬送路５４ａにおける回収スクリュ５４の搬送方向下流側端部近傍であり、ここは回収スクリュ５４が搬送している現像剤Ｇに加えて現像スリーブ５１から回収された現像剤Ｇの分が増すことから、最も現像剤量が多くなる部分である。このため、現像剤Ｇの流動性が低下すると、仕切り部材５７の上面を現像剤が落ちにくくなり、さらに流動性が悪化することで、現像剤Ｇが仕切り部材５７の表面上を落ちず、再び現像スリーブ５１表面に付着することで連れ回りが発生する。このため、回収搬送路５４ａにおける回収スクリュ５４の搬送方向下流側端部近傍の現像剤Ｇの流れを良くすることで、現像剤Ｇの現像スリーブ５１の長手方向での嵩の偏差を小さくするこが求められる。
【００４７】
特許文献１及び２には、現像剤担持体の回転軸の軸方向における現像剤搬送路内の現像剤の嵩偏差を改善する構成が記載されている。しかし、これらの文献では、現像剤を現像剤担持体に供給する供給搬送部材が現像剤担持体の上側に設置されており、現像剤担持体から現像剤を回収搬送路に回収する場合は下側への現像剤の移動であるので、現像剤担持体への再付着は起こり難い。しかし、本実施形態の現像装置５のように、現像剤担持体の下側から現像剤を供給する構成では、現像剤担持体への現像剤供給位置よりも現像剤回収位置が上側になってしまうために現像剤担持体から現像剤を回収する回収搬送路への離脱を促し、分離板として機能する仕切り部材を配置している。仕切り部材上の現像剤の状態によっては、現像剤担持体への再付着が発生しやすくなってしまう。本実施形態の現像装置５のように、各現像剤搬送路の下流で現像剤の滞留が発生し、現像剤の嵩が大きくなっている部分、特に、回収搬送路の下流の現像剤の嵩が大きくなっている部分において連れ回りが発生しないようにすることが求められる。
【００４８】
次に、本実施形態の現像装置５の特徴部について説明する。
図１は、本実施形態の現像装置５の上部ケーシングを取外した状態を図４及び図５中の矢印Ａ方向から見た現像装置５の上面説明図である。図１では、説明の都合上、回収スクリュ５４の搬送方向下流側端部近傍の表記を省略している。
図１に示すように、現像装置５では、現像剤落下口である剤落下口７１の開口形状が、回収搬送路５４ａにおける回収スクリュ５４の搬送方向下流側ほど開口幅が広くなる台形形状となっている。
【００４９】
［実験１］
実験１として、剤落下口７１の開口形状が異なる現像装置５を、ｉｍａｇｉｏ  ＭＰ  Ｃ５０００の改造機に搭載し、流動性が変化した状態を再現するために、現像剤Ｇのトナー濃度が５［ｗｔ％］、７［ｗｔ％］、１０［ｗｔ％］の現像剤を用いて、異常画像の発生状況で確認した。なお、一般的にはトナー濃度が高いほど現像剤の流動性が悪化することが分かっている。このため、上述した実施形態よりもトナー濃度が低い５［ｗｔ％］の現像剤Ｇは流動性が良い状態となり、上述した実施形態と同じトナー濃度である７［ｗｔ％］の現像剤Ｇは流動性が普通の状態となる。そして、上述した実施形態よりもトナー濃度が高い１０［ｗｔ％］の現像剤Ｇは流動性が悪い状態となる。
異常画像の発生状況の評価方法は、それぞれの現像装置５を用いて、各開口部条件において画像面積率が５［％］の画像を１００枚印刷したあとに、全ベタ画像を５枚印刷し、その全ベタ画像に異常がないかを確認した。
剤落下口７１の開口形状は、長方形のものと、本実施形態の現像装置５と同様に台形のものとを用意した。剤落下口７１の開口形状が長方形のものと台形のものとは、短手方向（回収スクリュ５４の回転軸の軸線方向に直交する方向）の開口部の長さである開口幅を共に１０［ｍｍ］とした。
長手方向（回収スクリュ５４の回転軸の軸線方向）の開口部の長さである開口長さとしては、長方形のものでは、１０［ｍｍ］、２０［ｍｍ］、３０［ｍｍ］のものを作成し、台形のものは、対辺のうち長辺を３０［ｍｍ］、短辺を１０［ｍｍ］とした。ここで、開口長さは、現像スリーブ５１の表面上の現像剤Ｇを担持し得る領域における回収スクリュ５４の搬送方向下流側の端部となる現像スリーブ端部５１ｅから、剤落下口７１における回収スクリュ５４の搬送方向上流側の端部までの長さである。図１では、長手方向における剤落下口７１の搬送方向下流側端部と、現像スリーブ端部５１ｅとの位置は一致しているように見えるが、実験に用いた装置においては、剤落下口７１の搬送方向下流側端部は、現像スリーブ端部５１ｅよりもさらに搬送方向下流側に位置する。
このように剤落下口７１の開口形状が異なる４種類の現像装置５を用意し、異常画像（連れ回りや現像剤担持不足である枯渇に起因する濃度ムラ）を確認した結果を表１に示す。
【００５０】
【表１】
0005773245.tif 000002
【００５１】
図９は、剤落下口７１の開口形状が長方形で、その開口長さの長さが短い（１０［ｍｍ］）現像装置５を用いた場合に、現像剤Ｇの流動性が普通の状態（トナー濃度が７［ｗｔ％］）の説明図である。
図１０は、剤落下口７１の開口形状が長方形で、その開口長さが短い現像装置５（図９と同様の現像装置）を用いた場合に、現像剤Ｇの流動性が悪い状態（トナー濃度が１０［ｗｔ％］）の説明図である。
図１１は、剤落下口７１の開口形状が長方形で、その開口長さが長い（２０［ｍｍ］または３０［ｍｍ］）現像装置５を用いた場合に、現像剤Ｇの流動性が良い状態（トナー濃度が５［ｗｔ％］）の説明図である。
【００５２】
表１の結果より、開口長さが長くなるほど、連れ回り余裕度は向上している。実験１の状態は、開口長さが１０［ｍｍ］の長方形でもトナー濃度が７［ｗｔ％］ときは、図９のように現像剤Ｇの嵩に異常がなく、連れ回りも枯渇も生じなかった。しかし、開口長さが短い現像装置５では、現像剤Ｇのトナー濃度大きくなった場合、図１０に示すように現像剤Ｇの嵩が大きくなり、図１０中の領域αで示す回収搬送路５４ａの下流側では、現像剤Ｇが現像スリーブ５１に接触してしまい、その部分では現像スリーブ５１の表面から離脱した現像剤が、現像スリーブ５１に再付着して連れ回り画像が発生する。
一方、表１に示すように、開口長さが長い現像装置５では、現像剤Ｇのトナー濃度大きくなった場合も連れ回り画像は発生していない。
しかし、開口長さが長い現像装置５では、トナー濃度が低い場合は現像剤の嵩も小さくなることから、図１１中の領域βで示すように、現像スリーブ端部５１ｅと対向する位置まで現像剤Ｇが行き渡らなくなる。この位置まで現像剤Ｇが行き渡らないと、剤落下口７１の下方にある供給搬送路５３ａにおける現像スリーブ端部５１ｅと対向する位置にも現像剤Ｇが行き渡らないため、現像スリーブ５１に十分な現像剤Ｇが供給されない現象（枯渇）が発生しまった。
【００５３】
これに対して、本実施形態の現像装置５のように、開口形状を台形形状とした現像装置５は、連れ回りや枯渇が発生しないかった。これは、以下の理由による。
すなわち、現像剤Ｇの嵩が大きくなると、回収した現像剤Ｇが現像スリーブ５１の表面に接触しやすい回収搬送路５４ａの搬送方向下流側では、仕切り部材５７の現像スリーブ５１に近い位置まで現像剤Ｇが到達する。剤落下口７１が台形形状の構成では、仕切り部材５７における現像スリーブ５１に近い位置での開口長さが長くなったことで、現像剤Ｇの嵩が大きくなったときに、開口長さが１０［ｍｍ］の長方形のものよりも上流側で剤落下口７１による現像剤Ｇの落下を開始することができる。これにより、現像剤Ｇの嵩が大きくなったときの連れ回りの発生を防止することができる。
一方、現像剤Ｇの流動性が良く、現像剤の嵩が小さい状態では、台形形状の剤落下口７１の上流側端部近傍では、仕切り部材５７の現像スリーブ５１に近い位置まで現像剤Ｇが到達しにくく、剤落下口７１による現像剤Ｇの落下を抑制できる。また、台形形状であることで開口幅が搬送方向上流側ほど狭くなる斜めであることで、剤落下口７１における上流側ですべての現像剤が落ちてしまわず、図１に示すように、現像スリーブ端部５１ｅの位置まで適量の現像剤Ｇを運ぶことができる。これにより、現像剤の枯渇の発生も防止することができる。
【００５４】
現像装置５では、回収スクリュ５４の回転軸の位置から現像スリーブ５１側に剤落下口７１の開口部を設けることで、回収スクリュ５４の回転軸を挟んで現像スリーブ５１とは反対側の半分で、現像剤Ｇを落下させずに搬送できるので、回収搬送路５４ａの搬送方向下流側端部まで現像剤Ｇを搬送することができる。
【００５５】
従来の現像装置５では、トナー濃度が高くなるなどの現像剤Ｇの嵩が大きくなった場合には、回収搬送路５４ａにおける搬送方向下流側端部近傍の現像剤Ｇの嵩が多くなり、仕切り部材５７の上端から溢れるような現象となることある。そして、この溢れた現像剤Ｇが現像スリーブ５１に再付着して、連れ回りが発生する。これに対して、本実施形態の現像装置５のように、剤落下口７１を台形形状とすることで、現像剤Ｇの嵩が大きくなっても、剤落下口７１から供給搬送路５３ａに現像剤Ｇが落ちることで、連れ回りを防ぐことができる。
【００５６】
［実験２］
実験２として、剤落下口７１が同じ大きさの台形で、図１２（ａ）で示すように、対辺のうち現像スリーブ５１側が短辺（１０［ｍｍ］）のものと、図１２（ｂ）で示すように、現像スリーブ５１側が長辺（３０［ｍｍ］）のものとを作成し、実験１と同様の実験を行って、異常画像の発生状況を確認した。
この結果を表２に示す。
【００５７】
【表２】
0005773245.tif 000003
【００５８】
表２に示すように、剤落下口７１の現像スリーブ５１側が短辺のものでは、現像剤の流動性が良いときに枯渇が生じた。これは、以下の理由によるものと考えられる。
すなわち、現像スリーブ５１側が短辺となる構成では、仕切り部材５７に設けた剤落下口７１における現像スリーブ５１から遠い側が長辺となる。このような構成では、現像剤Ｇの流動性が高く現像剤の嵩が小さい状態でも、台形形状の剤落下口７１の上流側端部から剤落下口７１による現像剤Ｇの落下が開始され、剤落下口７１における下流側端部まで十分な量の現像剤Ｇを搬送することができず、供給搬送路５３ａの上流側端部に受け渡される現像剤Ｇが不足して枯渇が生じる。
【００５９】
また、本実施形態の現像装置５では、図４に示すように供給スクリュ５３を回収スクリュ５４の斜め下方に設けている。このような現像装置５では、剤落下口７１は、仕切り部材５７における回収スクリュ５４の回転軸の鉛直下方近傍が、幅方向における現像スリーブ５１から遠い側の端部となる。そして、幅方向における剤落下口７１の現像スリーブ５１側の端部は、仕切り部材５７における上端部に近い位置となる。剤落下口７１の現像スリーブ５１側の端部は、現像剤Ｇの流動性が良く嵩が小さい状態では現像剤が到達し難い位置であるため、図１２（ｂ）に示すように、剤落下口７１の現像スリーブ５１側の端部の開口長さを３０［ｍｍ］とすることで、上流側の位置から現像剤Ｇの落下が開始されることを抑制し、剤落下口７１における下流側端部まで十分な量の現像剤Ｇを搬送することが可能となった。一方、現像剤Ｇの流動性が悪化し、回収搬送路５４ａの下流側で現像剤Ｇの嵩が大きくなり、その高さが、剤落下口７１の現像スリーブ５１側の端部まで到達するような状態では、剤落下口７１の現像スリーブ５１側の端部の開口長さを３０［ｍｍ］とすることで、上流側で現像剤Ｇが剤落下口７１に到達する。これにより、上流側で現像剤Ｇの落下が開始されるため、現像剤Ｇの嵩の上昇を防止し、連れ回りの発生を防止することが可能となる。
【００６０】
これに対し、図１２（ａ）に示すように、剤落下口７１の現像スリーブ５１側の端部の開口長さを１０［ｍｍ］とすると、回収スクリュ５４の回転軸の鉛直下方近傍における剤落下口７１の開口長さが３０［ｍｍ］となる。この位置は、現像剤Ｇの嵩が大きい状態であっても小さい状態であっても、現像剤Ｇが存在するため、現像剤Ｇの流動性が良い状態で、上流側の位置から現像剤の落下が開始され、枯渇が生じている。
【００６１】
剤落下口７１の台形形状について、対辺のうち現像スリーブ５１側を長辺とすると、現像スリーブ５１から離脱した現像剤Ｇが仕切り部材５７の上面上を下りてくる。しかし、長辺が長すぎると、現像スリーブ５１から離脱した現像剤Ｇが剤落下口７１からそのまま供給搬送路５３ａに落下してしまい、トナー濃度が低下した現像剤Ｇが供給搬送路５３ａ内に混入することで、濃度ムラの原因となる可能性がある。このため、剤落下口７１の台形形状の長辺の長さは、現像剤Ｇの嵩が大きくなる回収搬送路５４ａの下流側における現像スリーブ端部５１ｅから５０［ｍｍ］以上では、濃度ムラなどが発生してしまうので望ましくない。
【００６２】
以上、本実施形態の現像装置５は、現像ローラ５０と、供給スクリュ５３と、回収スクリュ５４とを有する。現像ローラ５０は、内部に備えたマグネットローラ５５の複数の磁極により磁性キャリアとトナーとからなる現像剤Ｇを、表面を構成する現像スリーブ５１上に担持し、現像スリーブ５１が回転して潜像担持体である感光体１と対向する現像領域で感光体１の表面上の潜像にトナーを供給する現像剤担持体である。供給スクリュ５３は、現像スリーブ５１の回転軸の軸線方向に沿って現像剤Ｇを搬送し、現像スリーブ５１に現像剤Ｇを供給する供給搬送部材である。回収スクリュ５４は、現像領域を通過後の現像スリーブ５１上から現像剤Ｇを受け渡され、この現像剤Ｇを現像スリーブ５１の回転軸の軸線方向に沿って搬送する回収搬送部材である。供給スクリュ５３を配置した空間である供給搬送路５３ａと、回収スクリュ５４を配置した空間である回収搬送路５４ａとを仕切る仕切り部材５７の、軸線方向に直交する断面における端部は現像スリーブ５１の表面と対向し、回収スクリュ５４は仕切り部材５７を挟んで供給スクリュ５３よりも上方に配置されている。さらに、回収搬送路５４ａにおける回収スクリュ５４の搬送方向下流側端部に到達した現像剤Ｇを供給搬送路５３ａに落下させる現像剤落下口である剤落下口７１が仕切り部材５７に設けられている。このような現像装置５において、剤落下口７１の開口形状が、台形形状であって、回収搬送路５４ａにおける回収スクリュ５４の搬送方向下流側ほど開口幅が広くなる形状である。このような形状では、剤落下口７１における下流側の開口幅よりも、剤落下口７１における上流側の開口幅は狭くなる。このような剤落下口７１について開口長さを長くすることで、現像剤Ｇの流動性が悪化して、剤落下口７１近傍における現像剤Ｇの嵩が上昇しても、開口長さを長くした分、回収搬送路５４ａ内における上流側から過剰な量の現像剤Ｇの落下を開始することができる。これにより、現像剤Ｇの嵩の上昇を抑制し、連れ回りの発生を防止することが可能となる。また、剤落下口７１における上流側の開口幅は狭くなっているため、現像剤Ｇの流動性が良好で嵩が小さい状態であっても、現像剤Ｇが剤落下口７１における上流側で一度に落下することを抑制し、剤落下口７１における下流側端部まで十分な量の現像剤Ｇを搬送することができる。十分な量の現像剤Ｇを剤落下口７１における下流側端部まで搬送することで、供給搬送路５３ａの上流側端部に供給される現像剤Ｇが不十分となることがなく、現像剤担持量不足である枯渇の発生を防止することができる。
【００６３】
また、現像装置５では、剤落下口７１における現像スリーブ５１側が台形形状の長辺となっている。これにより、現像スリーブ５１に近い位置で、回収搬送路５４ａ内における上流側から過剰な量の現像剤Ｇの落下を開始することができる。これにより、現像スリーブ５１に近い位置での現像剤Ｇの嵩の上昇を抑制し、連れ回りの発生を防止することが可能となる。
また、本実施形態の現像装置５は、図４に示すように、仕切り部材５７は斜めに配置され、仕切り部材５７の回収搬送路５４ａ側の壁面は現像スリーブ５１側ほど高い位置となる。よって、仕切り部材５７の幅方向における現像スリーブ５１に近い側ほど、現像剤Ｇの嵩が小さい状態では現像剤Ｇが到達し難い位置となり、連れ回りが生じるほどに現像剤Ｇの嵩が大きくなった状態では、仕切り部材５７の幅方向全域に現像剤Ｇが到達した状態となる。
このため、仕切り部材５７の幅方向における現像スリーブ５１に近い側ほど、現像剤Ｇの流動性が良く嵩が小さい状態では現像剤Ｇが到達し難い位置で、且つ、流動性が悪化して嵩が大きくなった状態では現像剤Ｇが到達する位置となる。このような位置に、剤落下口７１における台形形状の長辺を設定することで、現像剤Ｇの嵩が大きくなった状態では、剤落下口７１の上流側端部から現像剤Ｇが剤落下口７１に到達し、現像剤Ｇの落下が開始されるため、現像剤Ｇの嵩の上昇を防止し、連れ回りの発生を防止することが可能となる。一方、現像剤Ｇの流動性が良好で嵩が小さい状態では、剤落下口７１の上流側端部には現像剤Ｇが到達し難く、上流側の位置から現像剤Ｇの落下が開始されることを抑制し、剤落下口７１における下流側端部まで十分な量の現像剤Ｇを搬送することが可能となった。十分な量の現像剤Ｇを剤落下口７１における下流側端部まで搬送することで、供給搬送路５３ａの上流側端部に供給される現像剤Ｇが不十分となることがなく、現像剤担持量不足としての現像剤の枯渇の発生を防止することができる。
本実施形態の現像装置５では、剤落下口７１の形状を台形としているが、その形状としては、回収搬送路５４ａにおける回収スクリュ５４の搬送方向下流側ほど開口幅が広くなる形状であって、その上流側端部が、現像剤Ｇの流動性が良く嵩が小さい状態では現像剤Ｇが到達し難い位置で、且つ、流動性が悪化して嵩が大きくなった状態では現像剤Ｇが到達する位置となればよい。例えば、本実施形態では、現像装置５の剤落下口７１の短辺における上流側端部と長辺における上流側端部とを直線で結ぶことで剤落下口７１が台形形状となっているが、この直線を曲線とする形状であってもよい。
【００６４】
また、現像装置５では、現像剤Ｇを構成するトナーとして、形状係数ＳＦ−１が１００〜１８０の範囲にあり、形状係数ＳＦ−２が１００〜１８０の範囲にあるトナーを用いる。このようなトナーを用いることにより、流動性を確保できる現像剤を提供することができ、汲み上げ不良や連れ回りによる異常画像のない安定した画像を提供することができる。
【００６５】
また、本実施形態の複写機５００は、潜像を担持する潜像担持体である感光体１と、感光体１を帯電する帯電手段である帯電装置４０と、感光体１上の潜像を現像する現像手段と、感光体１に残留する転写残トナーをクリーニングするクリーニング手段である感光体クリーニング装置２とを備える画像形成装置であり、複写機５００が備える現像手段として、現像装置５のように現像剤の連れ回りと現像剤担持不足との両方の発生を防止できる現像装置を用いることにより、画像濃度が安定し、良好な画像形成を行うことができる。
【００６６】
また、複写機５００として、少なくとも各色の感光体１と各色の現像装置５とを１つのユニットとして共通の保持体に保持させて、各色毎のプロセスカートリッジとして装置本体から着脱可能としたことで、寿命や故障による交換が必要なカートリッジのみを交換できるので、ユーザーにとってコストがかからず、安定した画像を提供することができる。
【００６７】
また、本実施形態の複写機５００が備える作像部６は、潜像を担持する潜像担持体である感光体１と、感光体１上の潜像を現像する現像手段とを備える複写機５００における少なくとも感光体１と現像手段とを１つのユニットとして共通の保持体に保持させて複写機５００本体に対して着脱可能にしたプロセスカートリッジである。安定した画像濃度の現像を行うことができる現像装置５の複写機５００に対する交換性が高まる。
【符号の説明】
【００６８】
１  感光体
２  感光体クリーニング装置
３  原稿搬送部
４  原稿読込部
５  現像装置
６  作像部
８  中間転写ベルト
１０  中間転写ユニット
２０  定着装置
５０  現像ローラ
５１  現像スリーブ
５１ｅ  現像スリーブ端部
５２  ドクタブレード
５３  供給スクリュ
５３ａ  供給搬送路
５４  回収スクリュ
５４ａ  回収搬送路
５５  マグネットローラ
５７  仕切り部材
５９  トナー補給口
７１  剤落下口
７２  剤持上げ口
１００  プリンタ部
５００  複写機
Ｇ  現像剤
Ｐ  記録媒体
【先行技術文献】
【特許文献】
【００６９】
【特許文献１】特開２０１０‐１９７５３９号公報
【特許文献２】特開２００９‐１９２５５４号公報
【図１】
0005773245.tif 000004
【図２】
0005773245.tif 000005
【図３】
0005773245.tif 000006
【図４】
0005773245.tif 000007
【図５】
0005773245.tif 000008
【図６】
0005773245.tif 000009
【図７】
0005773245.tif 000010
【図８】
0005773245.tif 000011
【図９】
0005773245.tif 000012
【図１０】
0005773245.tif 000013
【図１１】
0005773245.tif 000014
【図１２】
0005773245.tif 000015