(57)【要約】 【課題】現像に供されるトナーの予備荷電効果が十分に発揮され、それにより供給ローラから現像ローラへの、ひいては現像ローラから現像領域への、静電潜像現像に要求される帯電量のトナーの供給が円滑になされる現像装置及び該現像装置を搭載することでそれだけ良好な画像を形成できる画像形成装置を提供する。【解決手段】現像ローラ１と、ローラ１へのトナー供給用ローラ２と、ローラ１に当接するトナー規制部材３と、ローラ２に接触配置された予備荷電用接触部材５１と、上流側及び下流側のトナー搬送部材６、７とを有し、トナー搬送部材７に対しトナー補給部８が設けられており、搬送部材７にて搬送されるトナーがローラ１、２及びローラ１とトナー規制部材３の接触ニップ部Ｎ３の入口のいずれにも接触しないように、各部の配置関係及び搬送部材７によるトナー搬送量が設定されている現像装置Ｄ。現像装置Ｄを備えた画像形成装置。【選択図】図１
2008009022.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
静電潜像担持体上に形成される静電潜像を現像してトナー像を形成する現像装置であって、
周面上にトナーを担持して該静電潜像担持体上の静電潜像を現像する現像領域へ搬送する現像ローラと、
該現像ローラにトナーを供給する供給ローラと、
該現像ローラ周面移動方向において該供給ローラより下流側、且つ、前記現像領域より上流側で該現像ローラに当接するトナー規制部材と、
該供給ローラに接触配置されたトナー予備荷電用の接触部材と、
該供給ローラと該接触部材との接触ニップ部を間にして該接触ニップ部より該供給ローラ周面移動方向において上流側領域及び下流側領域のそれぞれに配置され、該供給ローラの回転軸線方向に沿ってトナーを搬送するとともに該上流側領域及び下流側領域間にトナーを循環させるトナー搬送部材とを有する現像装置であり、
前記供給ローラ、前記現像ローラ、前記現像ローラとトナー規制部材との接触ニップ部の入口のいずれにも、前記下流側トナー搬送部材により搬送されるトナーが接触しないように、該現像ローラ、供給ローラ、トナー規制部材及び下流側トナー搬送部材の相互配置関係並びに該下流側トナー搬送部材によるトナー搬送量が設定されていることを特徴とする現像装置。
【請求項２】
トナー補給部が前記下流側トナー搬送部材にトナー補給が行われるように設けられている請求項１記載の現像装置。
【請求項３】
前記上流側トナー搬送部材及び下流側トナー搬送部材によるトナーの循環は、該上流側トナー搬送部材の、トナー搬送方向における下流側端部から該下流側トナー搬送部材の、トナー搬送方向における上流側端部へのトナー移動及び該下流側トナー搬送部材の、トナー搬送方向における下流側端部から該上流側トナー搬送部材の、トナー搬送方向における上流側端部へのトナー移動を伴い、該下流側トナー搬送部材の下流側端部には、該下流側トナー搬送部材による正規のトナー搬送方向に対し逆方向にトナーを戻し送りする部分が設けられている請求項１又は２記載の現像装置。
【請求項４】
静電潜像担持体上に静電潜像を形成し、該静電潜像を現像してトナー像を形成し、該トナー像を被転写体に転写する画像形成装置であり、静電潜像を現像してトナー像を形成するための現像装置を１又は２以上備えており、該現像装置のうち少なくとも一つは請求項１、２又は３記載の現像装置であ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、静電潜像担持体上に静電潜像を形成し、該静電潜像を現像してトナー像を形成し、該トナー像を被転写体に転写する画像形成装置、具体例としては電子写真方式の複写機、プリンタ、ファクシミリ機、これらのうち２以上を組み合わせた複合機等の画像形成装置及び画像形成装置に搭載する現像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式等の画像形成装置では、一般的には、表面が移動するように駆動される静電潜像担持体の該表面を帯電装置で帯電させ、該帯電域に画像露光装置或いは静電記録装置などで形成しようとする画像に応じた静電潜像を形成し、該静電潜像を現像装置により現像して可視トナー像を形成し、該可視トナー像を転写装置にて被転写体に転写する画像形成処理を実施する。
【０００３】
かかる画像形成装置は、モノクロ画像形成装置と２色以上のトナーを用いて画像形成できるカラー画像形成装置（代表的なものはフルカラー画像形成装置）に大別できる。
モノクロ画像形成装置では、一般的には、静電潜像担持体上に形成されるトナー像は、転写装置により直接、被転写体である記録媒体上に転写され、定着されるが、中間転写体を介して記録媒体に転写されることもある。
【０００４】
カラー画像形成装置としては、所謂４サイクル型カラー画像形成装置やタンデム型カラー画像形成装置等が知られている。
４サイクル型カラー画像形成装置は、感光体のような静電潜像担持体表面を帯電させ、その帯電域に画像露光を施すなどして静電潜像を形成し、該静電潜像を現像装置で現像してトナー像を形成する。かかるトナー像形成においては、互いに異なる色のトナーを収容した複数の現像装置を順次用いて、順次異なる色のトナー像を該静電潜像担持体上に形成できる。さらに、該静電潜像担持体上に形成されるトナー像を、１次転写装置を用いて順次、重ねて中間転写部材上に１次転写し、かくして形成される中間転写部材上の多重トナー像を２次転写装置で記録媒体に２次転写し、定着させて、カラー画像を得ることができる。
【０００５】
タンデム型のカラー画像形成装置では、感光体のような静電潜像担持体、その表面を帯電させる帯電装置、画像露光装置或いは静電記録装置といった静電潜像形成装置、静電潜像担持体上の静電潜像を現像する現像装置等を含む画像形成部が、トナーの色に応じて複数、中間転写部材に沿って順次配置されており、各画像形成部において像担持体上に形成されるトナー像は、１次転写装置により中間転写部材に重ねて１次転写され、該中間転写部材上の多重トナー像が２次転写装置により記録媒体に２次転写され、定着される。中間転写部材は被転写体の一種と言える。
【０００６】
モノクロ画像形成装置であれ、カラー画像形成装置であれ、採用される現像装置には種々のタイプのものがあるが、その中に、周面上にトナーを担持して静電潜像担持体上の静電潜像を現像する現像領域へ搬送する現像ローラと、該現像ローラにトナーを供給する供給ローラを備えた現像装置がある。
【０００７】
このタイプの現像装置の１例を図４を参照して説明する。
図４に示す従来例現像装置は、現像剤としてトナーを主成分とする１成分現像剤を用いる所謂１成分現像装置である。図示例では回転駆動されるドラム型感光体である静電潜像担持体１０に臨む現像ローラ１と、現像ローラ１に接触配置されたトナー供給ローラ２と、現像ローラ１に当接されたトナー規制部材３を含んでいる。
【０００８】
現像ローラ１及び供給ローラ２は現像装置ケース５に回転可能に支持されており、図示省略のモータで回転駆動可能である。トナー規制部材３は、それには限定されないが図示のものは、ステンレススチール製のブレードタイプの部材であり、現像装置ケースに支持されている。現像装置ケース５内には、本例では負帯電性のトナーＴが収容されている。ケース５の現像ローラ１上部に臨む部分はシール部材４で閉じられている。
【０００９】
図示例では、現像ローラ１は感光体１０に対し僅かな現像ギャップＤｇ（例えば１５０μｍ）をおいて対向しており、感光体１０とは反対方向に回転駆動される。供給ローラ２は現像ローラ１と同方向に回転駆動される。換言すれば、供給ローラ２は現像ローラ１との接触ニップ部Ｎ１において、供給ローラ周面が現像ローラ周面とは反対方向に移動するように所謂カウンタ回転する。
【００１０】
トナー規制部材３は、現像ローラ１と供給ローラ２との相互接触ニップ部Ｎ１より現像ローラ周面移動方向において下流側位置、且つ、現像領域Ｄａより上流側位置で現像ローラ１に当接している。トナー規制部材３は、現像ローラ１の周面に担持されて現像ローラ１と感光体１０とが対向する現像領域Ｄａへ搬送されるトナーの量を規制してトナー薄層を形成するとともにトナーＴを摩擦帯電させる。
【００１１】
図示例では、現像ローラ１はその周面を含む層が弾性を有しており、供給ローラ２はその周面を含む層が発泡材料で形成されていて、現像ローラ１に対し押し込み量δ＝１ｍｍで圧接されている。トナー規制部材３は本例では約２０Ｎ／ｍの力で現像ローラ１に当接されている。
【００１２】
現像ローラ１には現像バイアス電源ＰＷ１が接続されている。現像バイアス電源ＰＷ１は図示例ではＡＣ電源Ｐａｃと直流電源Ｐｄｃとからなっており、現像ローラ１上のトナーに感光体１０上の静電潜像へ向かう静電気力を付与する電界をローラ１及び感光体１０間に形成する。本例では、電源ＰＷ１から現像ローラ１に、ピークツーピーク電圧Ｖｐｐ＝１３２０〔Ｖ〕、直流電圧Ｖｄｃ＝−３２０〔Ｖ〕、デューティ３５％（マイナス側）、周波数２ｋＨｚの矩形波現像バイアスが印加される。
【００１３】
現像ローラ１と供給ローラ２との間には、バイアス直流電源ＰＷ２及びＰＷ２’にて、トナーＴを現像ローラ１側へ向かわせる約１００〔Ｖ〕の直流電位差が形成され、この電位差によりトナーＴが供給ローラ２から現像ローラ１へ転写される。
【００１４】
トナー規制部材３と現像ローラ１との間には電源ＰＷ２により、トナーＴを現像ローラ１側へ向かわせる約５０〔Ｖ〕の直流電位差が形成される。
【００１５】
以上説明した図５の現像装置によると、現像装置ケース５内のトナーＴは供給ローラ２により、現像ローラ１へ供給され、両ローラ２、１間の前記直流電位差によりローラ２からローラ１へ転写され、このようにして供給されたトナーＴは現像ローラ１の周面上に担持されて現像領域Ｄａへ向け搬送され、その途中で、トナー規制部材３によりトナー量が規制され、所定厚さのトナー薄層とされ、また、トナー規制部材３下の通過により摩擦帯電され、現像領域Ｄａへ到来する。現像領域Ｄａでは、既述の現像バイアスの作用で現像ギャップＤｇを往復運動しながら感光体１０上の静電潜像の現像に供される。
【００１６】
なお、感光体１０は負帯電性の感光体であり、静電潜像形成に先立つて図示省略の帯電装置により−４５０〔Ｖ〕程度に帯電され、その帯電域に図示省略の画像露光装置による画像露光により静電潜像が形成される。画像露光部分の電位は−５０〔Ｖ〕〜−７０〔Ｖ〕程度となる。
【００１７】
消費されずに現像ローラ１上に残留したトナーＴは、該ローラの回転とともに現像装置ケース５内へ戻り、供給ローラ２に擦られて現像ローラ１からケース５内への回収作用を受ける。
【００１８】
図４の現像装置の動作は以上のとおりであるが、実際には次の問題がある。
消費されずに現像ローラ１上に残留したトナーＴは、上記のように現像装置ケース５内へ戻り、供給ローラ２に擦られて現像ローラ１からケース５内への回収作用を受けるのであるが、供給ローラ２と現像ローラ１との間には供給ローラ２から現像ローラ１へ円滑にトナーを供給するための電位差が形成されている。従って、現像装置ケース５内へ戻ってきた残留トナーを供給ローラ２で現像ローラ１から回収することが困難となる。また、回収できなかったトナーは再びそのまま現像領域Ｄａへ搬送されるため、所謂残留トナーによるメモリが発生したり、トナーが劣化しやくなったりして画像品質の低下を招く。
【００１９】
かといって、残留トナーの回収を容易にするために、供給ローラ２と現像ローラ１間の電位差を小さく設定すると、供給ローラ２から現像ローラ１へのトナー供給が円滑に行われなくなる。トナー供給とトナー回収の双方満足できる程度になし得るように両ローラ１、２間の電位差を設定することは実際には困難である。
【００２０】
そこで、この問題を解決すべく図５に例示するような現像装置が提案されている。
図５に示す現像装置は、図４の現像装置において現像ローラ１と供給ローラ２間の電位差を無しにするか、小さく設定して（図５では電位差無しにしている）、供給ローラ２を、ローラ１、２相互の接触ニップ部Ｎ１より供給ローラ周面移動方向において上流側位置で、トナー摩擦帯電用の接触部材５１に接触させるものである。
【００２１】
その他の点は図４に示す現像装置と同構成であり、図４の現像装置と同じ部品、部分には図４と同じ参照符号を付してある。
図５に示すタイプの現像装置は、例えば特開平８−３１４２７８号公報に記載されている。
【００２２】
しかし、図５に示すタイプの現像装置によると、供給ローラ２と接触部材５１との接触ニップ部Ｎ２から現像ローラ１とトナー規制部材３との接触ニップ部Ｎ１へ至り、該ニップ部Ｎ１で搬送規制されるトナーが、現像ローラ１、供給ローラ２、トナー規制部材３及び接触部材５１で囲まれた空間に詰め込まれていくことになる。
【００２３】
そこで、図６に例示するように、供給ローラ２と接触部材５１との接触ニップ部Ｎ２を間にして、該接触ニップ部より供給ローラ周面移動方向において上流側領域及び下流側領域のそれぞれにトナー搬送部材６、７を配置し、該トナー搬送部材で、上流側及び下流側の各領域において供給ローラ２の回転軸線方向に沿ってトナーを搬送するとともに該上流側領域及び下流側領域間にトナーを循環させることが提案されている。
【００２４】
前記特開平８−３１４２７８号公報にはこのようなトナー搬送部材としてトナー搬送スクリューを採用することも記載されている。そして、特開平８−３１４２７８号公報に記載の現像装置では、トナーの補給は、供給ローラと接触部材との接触ニップ部を間にして供給ローラ周面移動方向において上流側及び下流側に配置されたトナー搬送スクリューのうち上流側のトナー搬送スクリューに対して行われる。
【００２５】
【特許文献１】特開平８−３１４２７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２６】
ところが、図６に示すタイプの現像装置によると、下流側トナー搬送部材７が配置されている、ニップＮ２より下流側の領域における予備荷電されていないトナーの量が増えてくると、該予備荷電されていなトナーが予備荷電されて現像領域Ｄａへ搬送されるトナー、すなわち、供給ローラ２及び接触部材５１の接触ニップ部Ｎ２へ入り、該接触部材で予備荷電され、供給ローラ２の周面上に担持されて現像ローラ１へ搬送供給され、現像ローラ１の周面上に担持されてトナー規制部材３を通過して現像領域Ｄａへ搬送されるトナーに混ざり混むようになり、接触部材５１による予備荷電効果が十分発揮されない事態が発生する。この傾向は、特に、新たにトナー補給を行った場合に顕著となる。
【００２７】
そこで本発明は、静電潜像担持体上に形成される静電潜像を現像してトナー像を形成する現像装置にして、周面上にトナーを担持して該静電潜像担持体上の静電潜像を現像する現像領域へ搬送する現像ローラと、該現像ローラにトナーを供給する供給ローラと、該現像ローラ周面移動方向において該供給ローラより下流側、且つ、前記現像領域より上流側で該現像ローラに当接するトナー規制部材と、該供給ローラに接触配置されたトナー予備荷電用の接触部材と、該供給ローラと該接触部材との接触ニップ部を間にして該接触ニップ部より該供給ローラ周面移動方向において上流側領域及び下流側領域のそれぞれに配置され、該供給ローラの回転軸線方向に沿ってトナーを搬送するとともに該上流側領域及び下流側領域間にトナーを循環させるトナー搬送部材とを有する現像装置であって、現像に供されるトナーのトナー予備荷電用接触部材による予備荷電効果が十分に発揮され、それにより供給ローラから現像ローラへの、ひいては現像ローラから現像領域への、静電潜像現像に要求される帯電量のトナーの供給が円滑になされ、それだけ良好に静電潜像の現像を行える現像装置を提供することを第１の課題とする。
【００２８】
また本発明は、静電潜像担持体上に静電潜像を形成し、該静電潜像をトナーで現像してトナー像を形成し、該トナー像を被転写体に転写する画像形成装置であって、静電潜像の現像に供するトナーを現像に要求される帯電量で円滑に現像に供することができ、それだけ良好な画像を形成できる画像形成装置を提供することを第２の課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００２９】
本発明は前記第１の課題を解決するため、                                          静電潜像担持体上に形成される静電潜像を現像してトナー像を形成する現像装置であって、
周面上にトナーを担持して該静電潜像担持体上の静電潜像を現像する現像領域へ搬送する現像ローラと、
該現像ローラにトナーを供給する供給ローラと、
該現像ローラ周面移動方向において該供給ローラより下流側、且つ、前記現像領域より上流側で該現像ローラに当接するトナー規制部材と、
該供給ローラに接触配置されたトナー予備荷電用の接触部材と、
該供給ローラと該接触部材との接触ニップ部を間にして該接触ニップ部より該供給ローラ周面移動方向において上流側領域及び下流側領域のそれぞれに配置され、該供給ローラの回転軸線方向に沿ってトナーを搬送するとともに該上流側領域及び下流側領域間にトナーを循環させるトナー搬送部材とを有する現像装置であり、
前記供給ローラ、前記現像ローラ、前記現像ローラとトナー規制部材との接触ニップ部の入口のいずれにも、前記下流側トナー搬送部材により搬送されるトナーが接触しないように、該現像ローラ、供給ローラ、トナー規制部材及び下流側トナー搬送部材の相互配置関係並びに該下流側トナー搬送部材によるトナー搬送量が設定されている現像装置を提供する。
【００３０】
本発明に係る現像装置によると、予備荷電用の接触部材が供給ローラに接触配置されており、供給ローラによって現像ローラへ供給されるトナーは予め予備荷電用接触部材及び供給ローラ間において摩擦帯電するので、供給ローラと現像ローラ間のトナー転移電位差を無しにしたり、小さく設定しても、供給ローラから現像ローラへのトナー供給は可能となる。
【００３１】
また、このように供給ローラから現像ローラへのトナー供給にあたり、供給ローラと現像ローラ間のトナー転移電位差を無しにしたり、小さく設定しても、現像ローラヘのトナー供給に実用上支障はないので、そのように該電位差を無しにしたり、小さく設定しておくことができ、そうすることで、現像に消費されずに現像ローラに担持されたまま現像領域から現像装置内へ戻ってくる残留トナーを供給ローラで現像ローラ上から円滑に回収することができ、ひいては、残留トナー回収不良があれば発生する残留トナーによるメモリの発生及び残留トナーがそのまま再度現像に供されることによるトナーの劣化が抑制される。
【００３２】
また本発明に係る現像装置では、供給ローラと予備荷電用の接触部材との接触ニップ部を間にして該接触ニップ部より該供給ローラ周面移動方向において上流側領域及び下流側領域のそれぞれに、該供給ローラの回転軸線方向に沿ってトナーを搬送するとともに該上流側領域及び下流側領域間にトナーを循環させるトナー搬送部材を設けてあるから、供給ローラと接触部材との接触ニップ部から現像ローラとトナー規制部材との接触ニップ部へ至り、該後者ニップ部で搬送規制されるトナーが該現像ローラ、供給ローラ、トナー規制部材及び予備荷電用接触部材で囲まれる空間に詰め込まれることはない。
【００３３】
さらに、本発明に係る現像装置によると、前記供給ローラ、前記現像ローラ、前記現像ローラとトナー規制部材との接触ニップ部の入口のいずれにも、前記下流側トナー搬送部材により搬送されるトナーが接触しないように、該現像ローラ、供給ローラ、トナー規制部材及び下流側トナー搬送部材の相互配置関係並びに該下流側トナー搬送部材によるトナー搬送量が設定されている。
【００３４】
このように、予備荷電用の接触部材による摩擦帯電にて予備荷電されて現像に供されるトナーに、その現像領域への搬送途中で予備荷電されていないトナーが混ざり込まないように構成されているので、現像に供されるトナーの予備荷電用接触部材による予備荷電効果が十分に発揮され、それにより供給ローラから現像ローラへの、ひいては現像ローラから現像領域への、静電潜像現像に要求される帯電量のトナーの供給が円滑になされ、それだけ良好に静電潜像の現像を行える。
【００３５】
ここで、「下流側トナー搬送部材によるトナー搬送量」は、例えば、トナー搬送部材の構造、各トナー搬送部材の動作速度（例えばトナー搬送スクリユーであればその回転数）、上流側、下流側のトナー搬送部材の動作速度の差（上流側のものの動作速度＞下流側のものの動作速度における差）、上流側領域及び下流側領域間で循環するトナー総量（特に下流側領域におけるトナー総量）、トナー補給するときのトナー補給量等のうち１又は２以上を適宜選択或いは調整し、決定することで設定可能である。
【００３６】
現像装置にトナーを補給するトナー補給部を設ける場合、該トナー補給部は前記上流側トナー搬送部材に対しトナー補給を行えるように設けてもよい。しかし、例えば、現像装置或いは現像装置を搭載した画像形成装置における画像形成速度（プロセス速度）が大きい場合のように、そのように設けられたトナー補給部にて補給される未帯電トナーが大量に供給ローラと予備荷電用接触部材との接触ニップ部へ直接的に供給されるような場合には、トナーの予備荷電が不十分となる恐れがある。そこで、より確実に該接触部材による予備荷電がなされるように、前記下流側トナー搬送部材にトナー補給が行われるようにトナー補給部を設けてもよい。そのようにトナー補給部を設けることで、補給されたトナーは下流側トナー搬送部材で、既に該搬送部材の領域にあるトナーと攪拌されつつ搬送されてから現像に供され、より確実に予備荷電されやすくなる。
【００３７】
前記上流側トナー搬送部材及び下流側トナー搬送部材によるトナーの循環は、例えば、該上流側トナー搬送部材の、トナー搬送方向における下流側端部から該下流側トナー搬送部材の、トナー搬送方向における上流側端部へのトナー移動及び該下流側トナー搬送部材の、トナー搬送方向における下流側端部から該上流側トナー搬送部材の、トナー搬送方向における上流側端部へのトナー移動を伴うように行うことができる。
【００３８】
この場合、下流側トナー搬送部材から上流側トナー搬送部材へのトナー移動が円滑になされるように、該下流側トナー搬送部材の下流側端部には、該下流側トナー搬送部材による正規のトナー搬送方向に対し逆方向にトナーを戻し送りする部分を設けてもよい。そのような部分を設けることで、下流側トナー搬送部材の下流側端部でトナー粉圧を上昇させて上流側トナー搬送部材へのトナー移動を円滑化することができる。
【００３９】
いずれにしてもトナー搬送部材の代表例として回転駆動されるトナー搬送スクリューを挙げることができる。
【００４０】
本発明は前記第２の課題を解決するため、静電潜像担持体上に静電潜像を形成し、該静電潜像を現像してトナー像を形成し、該トナー像を被転写体に転写する画像形成装置であり、静電潜像を現像してトナー像を形成するための現像装置を１又は２以上備えており、該現像装置のうち少なくとも一つが本発明に係る現像装置である画像形成装置を提供する。
【００４１】
本発明に係る画像形成装置は、搭載されている少なくとも一つの現像装置が本発明に係る現像装置であるから、静電潜像の現像に供するトナーを現像に要求される帯電量で円滑に現像に供することができ、それだけ良好な画像を形成できる。
【００４２】
本発明に係る画像形成装置はモノクロ画像を形成するものでも、既述の４サイクル型カラー画像形成装置、タンデム型カラー画像形成装置等のカラー画像形成装置でもよい。モノクロ画像形成装置の場合は、静電潜像担持体上に形成されたトナー像は、通常、直接、被転写体である記録媒体に転写され、定着されるが、中間転写体を介して記録媒体に転写されることもある。カラー画像形成装置では、一般的には、静電潜像担持体に形成されたトナー像は、一旦、中間の被転写体である中間転写体に転写され、中間転写体から最終的な被転写体である記録媒体に転写され、定着される。
【発明の効果】
【００４３】
以上説明したように本発明によると、静電潜像担持体上に形成される静電潜像を現像してトナー像を形成する現像装置にして、周面上にトナーを担持して該静電潜像担持体上の静電潜像を現像する現像領域へ搬送する現像ローラと、該現像ローラにトナーを供給する供給ローラと、該現像ローラ周面移動方向において該供給ローラより下流側、且つ、前記現像領域より上流側で該現像ローラに当接するトナー規制部材と、該供給ローラに接触配置されたトナー予備荷電用の接触部材と、該供給ローラと該接触部材との接触ニップ部を間にして該接触ニップ部より該供給ローラ周面移動方向において上流側領域及び下流側領域のそれぞれに配置され、該供給ローラの回転軸線方向に沿ってトナーを攪拌しつつ搬送するとともに該上流側領域及び下流側領域間にトナーを循環させるトナー搬送部材とを有する現像装置であって、現像に供されるトナーの接触部材による予備荷電効果が十分に発揮され、それにより供給ローラから現像ローラへの、ひいては現像ローラから現像領域への、静電潜像現像に要求される帯電量のトナーの供給が円滑になされ、それだけ良好に静電潜像の現像を行える現像装置を提供することができる。
【００４４】
また本発明によると、静電潜像担持体上に静電潜像を形成し、該静電潜像をトナーで現像してトナー像を形成し、該トナー像を被転写体に転写する画像形成装置であって、静電潜像の現像に供するトナーを現像に要求される帯電量で円滑に現像に供することができ、それだけ良好な画像を形成できる画像形成装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４５】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
図１は本発明に係るモノクロ画像形成装置例の概略構成を示す図である。
図１に示す画像形成装置は、静電潜像担持体としてドラム型の回転駆動される感光体１０を備えている。感光体１０は本例では負帯電性の感光体である。
【００４６】
感光体１０の周囲には、帯電装置２０、画像露光装置３０、現像装置Ｄ、転写装置４０、クリーニング装置５０及びイレーサ６０がこの順序で配置されている。転写装置４０は本例では転写ローラ４０１を用いて感光体上トナー像を記録媒体Ｓに転写するものである。
【００４７】
記録媒体Ｓの搬送方向において転写ローラ４０１の上流側にはタイミングローラ対７０が設けられており、さらにその上流側には図示省略の記録媒体供給部が設けられている。  転写ローラ４０１の下流側には、トナー像を記録媒体Ｓに定着させる定着装置８０が設けられており、さらにその下流側には図示省略の記録媒体排出トレイが設けられている。      
【００４８】
図１の画像形成装置によると、次のようにして画像形成される。
回転駆動される感光体１０の表面が帯電装置２０により所定電位に帯電（本例では、−４５０〔Ｖ〕）され、その帯電域に画像露光装置３０から原稿画像に応じた画像露光が施され、それにより原稿画像に対応した静電潜像が形成される。感光体１０の露光部分の帯電電位は本例では−５０〔Ｖ〕〜−７０〔Ｖ〕程度に低下する。
【００４９】
この静電潜像は、現像装置Ｄにより負帯電性トナーを用いて反転現像され、可視トナー像となる。一方、図示省略の記録媒体供給部から記録媒体Ｓがタイミングローラ対７０へ供給される。タイミングローラ対７０は、感光体１０上のトナー像が転写ローラ４０１に到来するタイミングで記録媒体Ｓを感光体１０と転写ローラ４０１との間へ送り込む。
【００５０】
かくして転写装置４０の作用でトナー像が記録媒体Ｓに転写される。この記録媒体Ｓはひきつづき定着装置８０へ搬送され、そこでトナー像が定着され、その後記録媒体排出トレイに排出される。
転写後感光体１０上に残留するトナーはクリーニング装置５０により除去清掃され、残留電荷はイレーサ６０により消去され、次の画像形成に備えられる。
【００５１】
ここで現像装置Ｄについてさらに説明する。
現像装置Ｄは後述する点を除けば、実質上図６に示す現像装置と同構成である。すなわち、現像装置Ｄにおいて、１は現像ローラ、２は現像ローラ１に負帯電性トナーＴを供給する供給ローラ、３は現像ローラ１に当接配置されたトナー規制部材、４はシール部材、５は現像装置ケースである。
【００５２】
６は、供給ローラ２と予備荷電用の接触部材５１との接触ニップ部Ｎ２を間にして該接触ニップ部より該供給ローラ周面移動方向において上流側領域に設けられたトナー搬送部材であり、７は該接触ニップ部より供給ローラ周面移動方向において下流側領域に設けられたトナー搬送部材である。
【００５３】
現像ローラ１は、感光体１０に対し僅かな現像ギャップＤｇ（本例では１５０μｍ）をおいて対向している。感光体１０上の静電潜像の現像にあたっては、現像ローラ１は感光体１０とは反対方向に回転駆動され、供給ローラ２は現像ローラ１と同方向に回転される。
【００５４】
現像ローラ１は、交流電源Ｐａｃ及び直流電源Ｐｄｃを含む現像バイアス電源ＰＷ１から現像バイアスを印加されて現像ローラ１周面上に担持したトナーを感光体１０上の静電潜像の現像に供する。
【００５５】
このときの現像バイアスは、既述のとおり、ピークツーピーク電圧Ｖｐｐ＝１３２０〔Ｖ〕、直流電圧Ｖｄｃ＝−３２０〔Ｖ〕、デューティ３５％（マイナス側）、周波数２ｋＨｚの矩形波バイアスである。この現像バイアスのもとで、トナーＴは現像ギャップＤｇを往復動しつつ静電潜像を現像する。
【００５６】
現像ローラ１とトナー規制部材３との間にはバイアス電源ＰＷ２により、トナーＴを現像ローラ１側へ向かわせる約５０〔Ｖ〕の直流電位差が形成される。
現像ローラ１と供給ローラ２間には電位差がない。
【００５７】
トナー搬送部材６、７についてさらに説明すると、トナー搬送部材６、７は図６の現像装置におけるトナー搬送部材６、７と同じく、供給ローラ２の回転軸線方向に沿ってトナーを搬送するとともに前記上流側領域及び下流側領域間にトナーを循環させるものである。
【００５８】
ここでのトナー搬送部材６、７はいずれも回転駆動されるトナー搬送スクリューであり、同じ回転数で駆動すれば、トナー搬送量が同じであるスクリューであり、現像装置ケース５に支持されている。
図２及び図３はトナー搬送スクリュー６、７と、供給ローラ２及び現像装置ケース５に支持されたトナー予備荷電用の接触部材５１とを図１において左側から見て概略的に示す図である。
【００５９】
図２及び図３に示すように、上流側トナー搬送スクリュー６及び下流側トナー搬送スクリュー７によるトナーの循環は、上流側トナー搬送スクリュー６の、トナー搬送方向αにおける下流側端部６２から下流側トナー搬送スクリュー７の、トナー搬送方向β（方向αとは反対の方向）における上流側端部７１への、連通路６０を通るトナー落下移動を伴う。さらに、下流側トナー搬送スクリュー７の、トナー搬送方向βにおける下流側端部７２から上流側トナー搬送スクリュー６の、トナー搬送方向αにおける上流側端部６１への、連通路７０を通るトナー押し上げ移動を伴う。
【００６０】
そして、下流側トナー搬送スクリュー７の下流側端部７２には、該スクリュー７による正規のトナー搬送方向βに対し逆方向にトナーを戻し送りする部分が設けられている。該戻し送りする部分は、本例では正規のトナー搬送方向βにトナーを搬送するスクリュー羽根７ａに対し、それとは逆方向にトナーを送る逆向きスクリュー羽根７ｂを設けることで形成されている。
【００６１】
このように逆向き搬送用のスクリュー羽根７ｂを設けることで、スクリュー７の下流側端部７２におけるトナー粉圧を高め、連通路７０を通してスクリュー６側へトナーを押し上げ移動させやすくしてある。
【００６２】
また、トナー補給を行えるように、トナー補給部８を設けてある。トナー補給部８は、図２に示すように上流側トナー搬送スクリュー６に対しトナー補給できるように設けられてもよく、図３に示すように下流側トナー搬送スクリュー７に対しトナー補給できるように設けられてもよい。図２に示す例では、スクリュー６の下流側端部６２に対しトナー補給でき、図３に示す例では、スクリュー７の上流側端部７１に対しトナー補給できる。
【００６３】
図１に示す現像装置Ｄは図６に示す従来現像装置とは特に次の点で異なっている。
すなわち、供給ローラ２、現像ローラ１、現像ローラ１とトナー規制部材３との接触ニップ部Ｎ３の入口、さらにはトナー予備荷電用接触部材５１のいずれにも、下流側トナー搬送スクリュー７により搬送されるトナーＴが接触しないように、換言すれば、スクリュー７により搬送されるトナーＴの上面Ｔｐが、供給ローラ２、現像ローラ１、現像ローラ１とトナー規制部材３との接触ニップ部Ｎ３の入口、さらには接触部材５１のいずれにも接触しないように、現像ローラ１、供給ローラ２、トナー規制部材３及び下流側トナー搬送スクリュー７、さらには接触部材５１の相互配置関係並びにスクリュー７によるトナー搬送量が設定されている。
【００６４】
かかるスクリュー７によるトナー搬送量は、本例では、下流側スクリュー７の駆動回転数を上流側スクリュー６の駆動回転数より大きくして設定する。
以上説明した点以外は図６に示す現像装置と実質上同構成である。図６の現像装置と実質上同じ部品、部分等には同じ参照符号を付してある。
【００６５】
現像装置Ｄによると、予備荷電用の接触部材５１が供給ローラ２に接触配置されており、供給ローラ２によって現像ローラ１へ供給されるトナーは予め予備荷電用接触部材５１及び供給ローラ２間において摩擦帯電するので、供給ローラ２と現像ローラ１間のトナー転移電位差を無しにしたり、小さく設定しても、供給ローラ２から現像ローラ１へのトナー供給は可能となる。
【００６６】
また、このように供給ローラ２と現像ローラ１間のトナー転移電位差を無しにしたり、小さく設定できるので、そうすることで、現像に消費されずに現像ローラ１に担持されたまま現像領域Ｄａから現像装置Ｄ内へ戻ってくる残留トナーを現像ローラ１上から供給ローラ２で円滑に回収することができ、ひいては、残留トナー回収不良があれば発生する残留トナーによるメモリの発生及び残留トナーがそのまま再度現像に供されることによるトナーの劣化が抑制される。
【００６７】
また現像装置Ｄでは、供給ローラ２と予備荷電用の接触部材５１との接触ニップ部Ｎ２を間にして該接触ニップ部より該供給ローラ周面移動方向において上流側領域及び下流側領域のそれぞれに、トナー搬送部材６、７を設けてあるから、供給ローラ２と接触部材５１との接触ニップ部Ｎ２から現像ローラ１とトナー規制部材３との接触ニップ部Ｎ３へ至り、該後者ニップ部Ｎ３で搬送規制されるトナーが現像ローラ１、供給ローラ２、トナー規制部材３及び予備荷電用接触部材５１で囲まれる空間に詰め込まれることはない。
【００６８】
さらに、現像装置Ｄによると、供給ローラ２、現像ローラ１、現像ローラ１とトナー規制部材３との接触ニップ部Ｎ３の入口のいずれにも、下流側トナー搬送スクリュー７により搬送されるトナーが接触しないように、現像ローラ１、供給ローラ２、トナー規制部材３及び下流側トナー搬送スクリュー３の相互配置関係並びに下流側トナー搬送スクリュー７によるトナー搬送量が設定されているので、接触部材５１による摩擦帯電にて予備荷電されて現像に供されるトナーに、現像領域Ｄａへの搬送途中で予備荷電されていないトナーが混ざり込むことが抑制され、それにより、現像に供されるトナーの接触部材５１による予備荷電効果が十分に発揮され、供給ローラ２から現像ローラ１への、ひいては現像ローラ１から現像領域Ｄａへの、静電潜像現像に要求されるトナー量及び帯電量のトナーの供給が円滑になされ、それだけ良好に静電潜像の現像を行える。
【００６９】
また、トナー補給部８を図３に示すように下流側トナー搬送スクリュー７に対しトナー補給を行えるように設け、補給されたトナーが、スクリュー７のある下流側領域に既にあるトナーと攪拌されるように搬送されてのち上流側スクリュー６にて供給ローラ７に供給されるようにすれば、より確実に接触部材５１にて予備荷電することができる。
特に、画像形成装置における画像形成速度（プロセス速度）が大きい場合のように、供給ローラ２と接触部材５１とのニップ部Ｎ２に大量のトナーが供給される場合には、このうよにスクリュー７にトナーを補給できるようにトナー補給部８を設けることが望ましい。
【００７０】
次に、本発明の効果を確認するために行った実験例を比較実験例ととともに以下の表にまとめて示す。
以下の表で、実験例１は図１の現像装置Ｄにおいてトナー補給部８を上流側トナー搬送スクリュー６に対しトナー補給するように設けた場合の実験例であり、実験例２は図１の現像装置Ｄにおいてトナー補給部８を下流側トナー搬送スクリュー７に対しトナー補給するように設けた場合の実験例である。比較実験例１、２、３はそれぞれ図４、図５、図６に示す現像装置による実験例であり、比較実験例４は実験例１において、特にプロセス速度を大きくした場合の実験例である。
【００７１】
「プロセス速度」の単位はｍｍ／ｓｅｃである。
「供給バイアス」とは、現像ローラ１に対する供給ローラ２の電位である。
「接触部材」とは接触部材５１のことである。
【００７２】
「循環」とはトナー搬送スクリュー６、７によるトナー循環であり、「トナー面位置」とはスクリュー７により搬送されるトナーの面Ｔｐの高さであり、「トナー補給位置」とはトナー補給部８によるトナー補給位置である。
【００７３】
トナー回収性、換言すれば、現像に消費されずに現像ローラ１上に残留して現像装置Ｄ内へ戻ってくるトナーの供給ローラ２による回収性の評価は、形成された画像におけるメモリの有無を目視観察し、無視できないメモリが認められたときは不良「×」として、実用上問題視すべきメモリが認められないときは良好「○」とした。
なお、表１において「※」印は、後述するトナーパッキングが発生し、評価不能であったことを示している。
【００７４】
トナー劣化の評価は、形成された画像におけるトナー飛散の有無を目視観察し、無視できないトナー飛散が認められたときは不良「×」とし、実用上問題視すべきトナー飛散が認められないときは良好「○」とした。
【００７５】
現像に供される「現像ローラ上のトナー帯電量」はトナー補給部８によるトナー補給直後の現像ローラ上のトナー帯電量であり、その評価は形成された画像におけるカブリ現象の有無を目視観察することで行い、無視できないカブリが認められたときは帯電不良「×」として、実用上問題視すべきカブリが認められないときは帯電良好「○」とした。
【００７６】
「パッキング」とは、スクリュー７を設けた下流側領域におけるトナーの詰まり具合であり、無視できないパッキングが認められときは不良「×」とし、実用上問題視すべきパッキングが認められないときは良好「○」とした。
「総合評価」は良「○」、不良「×」の２段階で評価した。
【００７７】
以下の表に示すとおり、本発明に係る現像装置を採用した実験例１、２では、いずれも、良好であり、総合評価も良好であった。
【００７８】
【表１】
2008009022.tif 000003
【００７９】
以上説明した現像装置Ｄにおいては、トナー予備荷電用の接触部材５１は供給ローラ２に接触する静止部材であったが、供給ローラ２に接触して回転するローラ部材等であってもよい。
【００８０】
また、以上モノクロ画像形成装置及びそれに搭載された現像装置について説明したが、本発明は４サイクル型カラー画像形成装置、タンデム型カラー画像形成装置等のカラー画像形成装置及び該カラー画像形成装置に搭載される現像装置にも適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００８１】
本発明は、静電潜像現像に要求される帯電量を保持したトナーを静電潜像現像に供給すことができる現像装置を提供すること、かかる現像装置を搭載することで、それだけ良好な画像を形成できる画像形成装置を提供することに利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１】本発明に係る画像形成装置例の構成の概略を示す図である。
【図２】図１の画像形成装置で採用されている現像装置における上流側及び下流側のトナー搬送スクリューと、供給ローラ及びトナー予備荷電用の接触部材とを図１において左側から見て概略的に示す図であり、トナー補給部を上流側トナー搬送スクリューにトナー補給を行うように設けた場合を示している。
【図３】図１の現像装置における上流側及び下流側のトナー搬送スクリューと、供給ローラ及びトナー予備荷電用の接触部材とを図１において左側から見て概略的に示す図であり、トナー補給部を下流側トナー搬送スクリューにトナー補給を行うように設けた場合を示している。
【図４】従来例現像装置を示す図である。
【図５】他の従来例現像装置を示す図である。
【図６】さらに他の従来例現像装置を示す図である。
【符号の説明】
【００８３】
Ｄ  現像装置
１０  感光体
２０  帯電装置
３０  画像露光装置
Ｄ  現像装置
１  現像ローラ
２  供給ローラ
３  トナー規制部材
４  シール部材
５  現像装置ケース
５１  トナー予備荷電用の接触部材
６、７  トナー搬送スクリュー
ＰＷ１  バイアス電源
Ｐａｃ  交流電源
Ｐｄｃ  直流電源
ＰＷ２、ＰＷ２’  直流バイアス電源
Ｔ  トナー
Ｔｐ  トナー上面位置
Ｄａ  現像領域
Ｄｇ  現像ギャップ
４０  転写装置
４０１  転写ローラ
５０  クリーニング装置
６０  イレーサ
７０  タイミングローラ対
８０  定着装置
Ｓ  記録媒体
【図１】
2008009022.tif 000004
【図２】
2008009022.tif 000005
【図３】
2008009022.tif 000006
【図４】
2008009022.tif 000007
【図５】
2008009022.tif 000008
【図６】
2008009022.tif 000009