(57)【要約】【課題】現像剤担持体へ供給する現像剤のトナー濃度を均一にして画像濃度変動を抑制でき、小型化にも寄与し得る現像装置を提供する。【解決手段】現像剤担持体にトナーを供給した後の現像剤は第二連通部３１１で回収室３０１ｂに落下し、回収室搬送部材３０５により搬送され、第一連通部３０７で供給室３０１ａに持ち上げられて循環移動する。回収室搬送部材３０５の羽根のピッチをL1、第一連通部の長手方向の幅をL2としたとき、0.95×L2＜L1＜1.25×L2を満足するように設定されている。【選択図】図７
2013020179.tif 000002
【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、該現像剤担持体に現像剤を供給する供給室および該供給室の現像剤を搬送する供給室搬送部材と、現像領域を通過した前記現像剤担持体上の現像剤を回収する回収室および該回収室の現像剤を搬送する回収室搬送部材と、前記回収室から前記供給室に現像剤が移動する第一連通部と、前記供給室から前記回収室に現像剤が移動する第二連通部とを有する現像装置において、
前記回収室搬送部材の羽根のピッチが、第一連通部の長手方向の幅と同等であ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、
前記回収室搬送部材の羽根のピッチをL1、第一連通部の長手方向の幅をL2としたとき、
0.95×L2＜L1＜1.25×L2
であ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、
前記回収室搬送部材のピッチは、少なくとも第一連通部に対向する部分は第一連通部の長手方向の幅よりも短いことを特徴とする現像装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１つに記載の現像装置において、
前記回収室搬送部材が、スクリュであることを特徴とする現像装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１つに記載の現像装置において、
前記回収室搬送部材が、ノンテーパスクリュであることを特徴とする現像装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１つ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７】
請求項１〜５のいずれか１つに記載の現像装置または請求項５に記載のプロセスカートリッジを具備したことを特徴とする画像形成装置。
【請求項８】
請求項７に記載の画像形成装置において、
前記現像装置またはプロセスカートリッジを各々複数具備し、カラー画像形成が可能な画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、像担持体上の静電潜像をトナーにより可視像化する現像装置、該現像装置を有するプロセスカートリッジ、該現像装置又はプロセスカートリッジを有する複写機、プリンタ、ファクシミリ、プロッタ、これらのうち少なくとも１つを備えた複合機等の画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
静電潜像の可視像化手段として、トナーと粒状磁性体のキャリアよりなる２成分現像剤（以下、単に「現像剤」という）を用いる２成分現像方式の現像装置が知られている。かかる現像装置では、現像剤撹拌部分でキャリアとトナーを十分に混合した現像剤を、回転体たる筒状をした現像剤担持体（以下、「現像スリーブ」という）に供給し、現像スリーブにより現像剤を回転体たる筒状をした像担持体（以下、「感光体」という）と対向する領域（現像領域）に搬送して、感光体表面の静電潜像にトナーを付着させて現像する。
現像剤を撹拌混合し、現像スリーブに供給する現像剤撹拌部の構成は、従来様々な構成が提案されているが、図１１に示すように、感光体１の横に配置された現像スリーブ５０１の横方向あるいは下方に、トナーとキャリアからなる現像剤３２０の撹拌搬送のため、第１スクリュ５０２と第２スクリュ５０３を水平方向に２本配置し、これらの部材をケーシング５０４で覆った構成が主流である。
【０００３】
このような構成の現像装置５００では、２本のスクリュの間に仕切板５０４ａを設け、２本のスクリュは紙面を貫く方向での互いに反対の方向に現像剤３２０を搬送し、仕切板５０４ａの無い両端部分で現像剤の受け渡しを行うことで、現像剤３２０を循環させている。
現像スリーブ５０１から離れて配置された第１スクリュ５０２では、その搬送方向上流側で、トナーを補給し、トナーとキャリアを混合しながら搬送して、第１スクリュ５０２の下流側で、現像スリーブ５０１に近く配置された第２スクリュ５０３に現像剤を受け渡す。
第２スクリュ５０３は現像スリーブ５０１への現像剤の供給、現像スリーブ５０１からの現像剤の回収を行いながら、現像剤を搬送し、その下流側で、第１スクリュ５０２に現像剤を受け渡す。
【０００４】
現像スリーブ５０１は、複数の磁極を配置したマグネットローラを内部に有し、固定されたマグネットローラの周囲を円筒状のスリーブが回転する構成となっている。第２スクリュ５０３に対向する部分では現像スリーブ５０１に対する現像剤の汲み上げと、現像を終了した現像剤を切り離す作用を行うことが必要であり、マグネットローラにはその機能を果たすように磁極が設けられている。
このような構成の現像装置では、現像スリーブ５０１及び第１、第２スクリュ２本が横方向（水平方向）に並んでいるために縦方向の大きさは小さくできるが、横方向の大きさは小さくすることが難しい。
昨今、電子写真方式を用いた画像形成装置ではカラー化が進んでいるが、その生産性を向上させるためには、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色毎に、４個の筒状をした感光体を用いて画像を形成するタンデム方式を採用することが効果的である。
【０００５】
タンデム方式では４個の感光体を横方向に並べて、各感光体に帯電装置等の作像装置を設けることになり、現像装置も各感光体に対して設けられている。画像形成装置を小さくするためには、各感光体の間隔を狭める必要があるが、そのためには現像装置も水平方向（横方向）の大きさを小さくする必要があり、上述した図１１による２本のスクリュを水平方向に並べる方式の現像装置では省スペース化に限界がある。
特許文献１では、現像スリーブの横に撹拌搬送スクリュを上下に２本並べた構成としており、横方向の省スペース化が図れるが、現像に際して静電潜像に付着するなどして現像剤が消費されるため、現像後トナー濃度の少なくなった現像剤と、現像前のトナー濃度の高い現像剤とが同時に現像スリーブに汲み上げられることになり、現像スリーブ上の現像剤のトナー濃度が均一にならないため、画像濃度にムラが生じやすい。
また、帯電の不充分なトナーがあるためにハーフトーン画像部の粒状性が悪化したり、地肌部にトナーが付着する地肌汚れや、キャリアからトナーが遊離してしまうことによるトナー飛散等の不具合を生じるおそれがある。
さらに、上スクリュにより撹拌される現像剤と、下スクリュにより撹拌される現像剤とが所々で入れ替わってしまう可能性が大であり、現像剤が均一に撹拌されにくいことからも、均一な画像が得られにくく、上記の不具合を招くと考えられる。
【０００６】
特許文献２に記載の現像装置では、上下に配置された供給室と回収室との間に室を分けるための仕切り板を持ち、その仕切り板によって回収室に一度回収された現像剤が再度現像スリーブに付着した場合に現像スリーブ上の現像剤を掻き落とす構成となっている。
しかしながら、この構成では現像スリーブと仕切り部材の間にある現像剤は掻き落とすことはできず、かつ間隔が狭くなると現像スリーブと仕切り部材とが接触して現像スリーブを傷つける場合がある。この例では現像スリーブと仕切り板の間隔を0.2〜1ｍｍとしているが、1mm程度ギャップがある場合は現像剤を掻き落とす効果はあまりない。
【０００７】
特許文献３に記載の現像装置では、上下に配置された供給室と回収室とを仕切るの仕切り板に固定した現像剤剥離部材を現像剤担持体に接触させることで現像剤担持体上の現像剤を剥離させている。
しかしながら、この方式では現像剤担持体表面が傷ついてしまう。また現像剤担持体表面は現像剤搬送のために摩擦係数を大きくしているが、現像剤剥離部材との接触により摩擦係数が低下して現像剤搬送能力が低下してしまう懸念があった。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
回転可能な掻き落とし部材を、現像剤担持体と回収室搬送部材との間に配置した構成も考えられる。
しかしながら、かかる構成では、掻き落とし部材が回転駆動機構を要してコスト高になるとともに、現像装置の小型化を阻害する。
【０００９】
本発明は、このような現状に鑑みてなされたもので、現像剤担持体へ供給する現像剤のトナー濃度を均一にして画像濃度変動を抑制でき、小型化にも寄与し得る現像装置の提供を、その主な目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明は、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、該現像剤担持体に現像剤を供給する供給室および該供給室の現像剤を搬送する供給室搬送部材と、現像領域を通過した前記現像剤担持体上の現像剤を回収する回収室および該回収室の現像剤を搬送する回収室搬送部材と、前記回収室から前記供給室に現像剤が移動する第一連通部と、前記供給室から前記回収室に現像剤が移動する第二連通部とを有する現像装置において、前記回収室搬送部材の羽根のピッチが、第一連通部の長手方向の幅と同等であることを特徴とする
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、現像剤担持体へ供給する現像剤のトナー濃度を均一にして画像濃度変動を抑制でき、現像装置の小型化にも寄与できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本実施形態に係る現像装置の概要断面図である。
【図２】現像剤担持体に形成される磁束密度分布を示す図である。
【図３】現像剤担持体の断面図である。
【図４】現像装置の搬送部構成の斜視図である。
【図５】現像装置の搬送部構成の分解斜視図である。
【図６】現像装置の奥側の位置での断面図である。
【図７】第一連通部の長手方向における幅と回収室搬送部材の羽根ピッチとの関係を示す模式図である。
【図８】第一連通部の特定の開口幅における回収室搬送部材の羽根ピッチと回転数比との関係を示す特性図である。
【図９】他の実施形態における回収室搬送部材の羽根ピッチを示す模式図である。
【図１０】画像形成装置の概要構成図である。
【図１１】従来の現像装置の概要断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態を図を参照して説明する。
まず、本実施形態に係る画像形成の概要構成を説明する。図１は、感光体１を用いた画像形成装置に、本発明の現像装置３を用いたときの感光体１まわりの概略を示した各部材配置構成図である。
感光体１は矢印で示すように時計まわりの向きに回転される。この感光体１の上部、時計の文字盤で表現すれば略１２時の位置には帯電装置２が配置されている。帯電装置２は本例では感光体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。
帯電装置２により感光体１の表面は暗中で一様に帯電された後、図示省略の書き込み手段からの露光用の光Ｌの照射を受けて静電潜像が形成される。この静電潜像は感光体１の回転と共に下流側に移動し現像装置３に至る。現像装置３は感光体１の右横に配置されている。
【００１４】
現像装置３はケーシング３０１内に、現像剤３２０を撹拌搬送する供給室搬送部材３０４及び回収室搬送部材３０５、現像ローラ３０２などの回転部材及びその他の部材を具備している。
現像ローラ３０２は２時と３時の間の位置（２時半の位置）で感光体１に近接して対向させることで現像ニップ領域Ａを構成するようにして近接配置されている。この感光体１との対向部位に相当するケーシング３０１の部位は現像ローラ３０２を露出させるため開口している。
現像ローラ３０２によりケーシング３０１内の現像剤３２０は現像ニップ領域Ａへ搬送されるようになっている。現像ニップ領域Ａで感光体１の表面に形成されている静電潜像に現像剤３２０中のトナーが付着してトナー像として顕像化される。
【００１５】
このトナー像は感光体１の回転と共に下流側に移動し転写装置５に至る。転写装置５は感光体１の下部、６時の位置に配置されている。本例では転写装置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。感光体１と転写装置５とが対向する領域を転写領域Ｂと称する。
感光体１上のトナー像は転写領域Ｂにおいて転写紙８に転写され転写紙８上の画像となる。なお感光体上のトナーを中間転写体(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。
転写後の感光体１の表面は回転に伴い下流側へ移動してクリーニング装置６に至る。
クリーニング装置６は１０時の位置に配置されている。クリーニング装置６は、転写紙に転写し切れずに感光体１の表面に残ったトナーを、クリーニングブレード６０１により除去する。クリーニング装置６を通過した感光体１の表面は、その後、帯電装置２により表面を一様に帯電され、次の画像形成工程を繰り返す。
【００１６】
現像装置３は、ケーシング３０１の内部に現像ローラ３０２、供給室搬送部材３０４、回収室搬送部材３０５、現像剤規制部材３０３を有し、現像剤３２０を撹拌搬送して循環させている。
なお本実施例では攪拌部材は螺旋形状のスクリュを用いており、スクリュ羽根の外径を直径16mm以下のものを用いている。
図２に示すように、現像ローラ３０２は、円周方向に複数の磁石ＭＧ（図の煩雑化防止のため１個についてのみ符号で示す。）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。
この現像ローラは現像器小型化のために実施例では直径14mm以下のものを使用している。
【００１７】
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、ケーシング３０１に固定されており、その周囲をスリーブ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。
現像ローラ上の現像剤は磁石ＭＧにより引き付けられるため、現像ローラはある程度の硬度を持たせる必要があり、硬度が足りない場合は現像ローラがひずむ場合がある。
現像ローラ３０２の構造を示した図３において、現像ローラ３０２は主として不動部材としてのケーシング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、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スリーブ３０２ｃ及びこのスリーブ３０２ｃと一体的な回転軸３０２ｅ等からなる。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。
【００１８】
マグネットローラ３０２ｄの外周部には、図３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の周囲をスリーブ３０２ｃが回転されるわけである。
これらの磁石ＭＧは、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。
マグネットローラの構成は多々あるが、まず図２に示すように、スリーブ３０２ｃの内部に５つの磁石ＭＧを有し、５つの磁極（磁力分布）が生じるマグネットローラの構成を説明する。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（現像ニップ領域Ａに相当する領域）の磁極をＰ１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、Ｐ３、Ｐ４、Ｐ５極と称する。
【００１９】
極性はＰ１極から、Ｎ、Ｓ、Ｎ、Ｎ、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。現像ローラ３０２上で、各極はその中心が、Ｐ１極は時計文字盤の８時、Ｐ２極は同７時、Ｐ３極は同５時、Ｐ４極は同１時の各位置に略位置している。
現像ローラ３０２と感光体１は現像ニップ領域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ＧＰ１を保持して対向している。
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。
【００２０】
この現像装置３では、図２に示すように、固定軸３０２ａには接地されたバイアス用の電源ＶＰが接続されている。固定軸３０２ａに接続された電源ＶＰの電圧は、図３に示していない導電性の軸受、導電性の回転軸３０２ｅを経てスリーブ３０２ｃに印加される。
一方、図２において、感光体１００を構成する最下層の導電性支持体３１は接地されている。 
こうして、現像ニップ領域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、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。
【００２１】
なお、本例の現像装置は露光用の光Ｌで書き込む方式の画像形成装置と組み合わせた例としている。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露光用の光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。
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、ケーシング３０１内に引き入れる。
Ｐ２極の下流側に位置するＰ３、Ｐ４極は同極性としてあり、Ｐ３〜Ｐ４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Ｐ３〜Ｐ４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１に符号９で示す。）を形成している。
【００２２】
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為、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ニップ領域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、本例では、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、ケーシング３０１内で十分に撹拌混合する。
こうして、狙いのトナー濃度、帯電量にされた現像剤を現像ローラ３０２に汲み上げるのがＰ４極であり、現像ローラ上のＰ４極対応部である剤汲み上げ領域（図１に符号１０で示す）で、現像ローラ３０２に現像剤が汲み上げられる。
【００２３】
Ｐ４極の磁力により現像ローラ３０２に引き付けられ、所謂汲み上げられた現像剤はＰ４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ニップ領域Ａに搬送される。Ｐ４極とＰ１極との間に位置するＰ５極は現像剤規制部材３０３を通過後、Ｐ１極までの間で現像剤を搬送する搬送極の機能を担っている。
【００２４】
以下、必要に応じて、現像装置の内部の構成を組み立て状態で示した図４及び分解状態で示した図５等をも参照しつつ、各部材の配置構成などを説明する。
図１、図２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の２時の方向上で、剤汲み上げ領域１０の近傍に配置されている。この位置は現像剤規制部材３０３の上流側でもある。図４、５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形状をしており、現像ローラ３０２の中心Ｏ―３０２を通る中心線Ｏ―３０２ａと平行な中心線Ｏ−３０４ａを中心に矢印で示す時計まわりの向きに回転し、該中心線Ｏ−３０４ａ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、奥側から手前側に向けて搬送する。
【００２５】
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４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形状をしており、現像ローラ３０２の中心Ｏ―３０２を通る中心線Ｏ―３０２ａと平行な中心線Ｏ−３０５ａ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−３０５ａの長手方向手前側から奥側に向けて矢印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手前側から奥側に向けて搬送する。
供給室搬送部材３０４に対して回収室搬送部材３０５は上方に位置する関係となっており、ケーシング３０１内で供給室搬送部材３０４周囲の空間（供給室）と回収室搬送部材３０５周囲の空間（回収室）とは隣接している。
【００２６】
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の奥側端部よりも若干奥側に位置するように設定して、現像ローラ３０２の奥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の手前側端部は現像ローラ３０２の手前側端部よりも手前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。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。
供給室搬送部材３０４と回収室搬送部材３０５の間であって、現像ローラ３０２の長手方向両端部を除く中央部で、供給室搬送部材３０４周囲の空間と回収室搬送部材３０５周囲の空間とを遮蔽する仕切板３０６がケーシング３０１の現像ローラ３０２から離れる側の内壁と一体に片持ち支持状に形成されている。
仕切板３０６はその長手方向については、現像ローラ３０２の長手方向両端部を除く中央部に位置し、現像ローラ３０２の長手方向両端部に対応する部位には無い。一方、供給室搬送部材３０４及び回収室搬送部材３０５の各長手方向端部は現像ローラ３０２の長手方向両端部まで及んでいる。
【００２７】
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ケーシング３０１の側壁で進路を絶たれるため該側壁に沿って盛り上がり、矢印１３に沿って供給室搬送部材３０４により該供給室搬送部材３０４に沿う上搬送路（供給室）を移動する。
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ケーシング３０１の側壁で進路を絶たれるために該側壁に沿って降下し、矢印１４に沿って回収室搬送部材３０５により該回収室搬送部材３０５に沿う下搬送路（回収室）に移動する。
仕切板３０６はその長手方向については、現像ローラ３０２の長手方向両端部を除く中央部に位置するようにしたのは、その長手方向の端部での矢印１３、１４の現像剤の流れを可能にして、全体として矢印１１、１４、１２、１３に沿う循環搬送路を形成するためである。
なお、図示の例では、仕切板３０６はその奥側の端部近傍に第一連通部としての開口３０７を設けていて、この開口３０７を介して下搬送路から上され搬送路への現像剤の持ち上げを行うようにしているので、現像ローラ３０２の長手方向奥側端部まで仕切板３０６が及ぶ構成とすることもできるが、小型化のために開口部３０７は一部現像ローラにかかっている。
【００２８】
こうして、本発明の現像装置３は、現像剤を担持して回転し感光体１００に形成された静電潜像を可視像化する現像ローラ３０２と、現像ローラ３０２に現像剤を汲み上げる剤汲み上げ領域１０の近傍に配置していて、現像ローラ３０２の中心線Ｏ−３０２ａと平行な中心線Ｏ−３０４ａを中心に回転し、その中心線Ｏ−３０４ａの長手方向に現像剤を撹拌しつつ搬送する供給室搬送部材３０４と、現像ローラ３０２から現像剤を離す剤離し領域９の近傍に配置されていて、現像ローラ３０２の中心線３０２ａと平行な中心線３０５ａを中心に回転し、供給室搬送部材３０４が現像剤を搬送する向きの反対の向きに現像剤を撹拌しつつ搬送する回収室搬送部材３０５と、供給室搬送部材３０４と回収室搬送部材３０５の間であって、現像ローラ３０２の長手方向両端部を除く中央部で、供給室搬送部材３０４周囲の空間と回収室搬送部材３０５周囲の空間とを遮蔽する仕切板３０６とを有する構成により、矢印１１、１４、１２、１３に沿う循環搬送路を構成する３０１内の現像剤撹拌搬送部材３０４、３０５が現像ローラ３０２の横に上下に２本並べて配置されることから、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１１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。
【００２９】
こうして、水平方向のコンパクト化を図った現像装置３においても、仕切板３０６により現像ローラ３０２の長手方向両端部を除く中央部で供給室搬送部材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ので、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のみが供給されるし、現像直後のトナー濃度の下がった現像剤は専ら回収室搬送部材３０５により撹拌搬送されるだけで、直ぐに現像ローラ３２０に供給されることがないので、現像ローラ３２０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。
【００３０】
図４、５に示したように、回収室搬送部材３０５は現像ローラ３０２から離された現像剤３２０を撹拌しながら現像装置の奥側に矢印１２の向きに搬送する。回収室搬送部材３０５の現像剤搬送方向下流側、現像装置の奥側の端部では、図５、図６に示すように仕切板３０６の一部に開口３０７が設けてあり、回収室搬送部材３０５により搬送された現像剤３２０が、上方に位置する供給室搬送部材３０４に沿う上搬送路へと矢印３０７の向きに移動していく。
この上方への移動は、回収室搬送部材３０５により搬送された現像剤３２０が奥側でケーシング３０１の側壁にぶつかって溜り、上方に盛り上がった部分を、供給室搬送部材３０４のスクリュで掻き取りながら、供給室搬送部材３０４の搬送経路に載せて行っている。
これにより、上下の撹拌搬送部材間での現像剤の持ち上げが促進されるので、現像剤の上方へ盛り上がりに頼るだけの場合よりも、現像剤の循環がスムーズになる。
【００３１】
本例では、図５及び当該現像装置３における奥側での断面を示す図６に示すように、回収室搬送部材３０５による現像剤の搬送方向下流部では、開口３０７に対応する範囲で、スクリュ部に代えて羽根車３０８の構成としている。
この羽根車３０８は回収室搬送部材３０５の軸部３０５Ｊについて軸心（中心線Ｏ−３０５ａ）から法線方向に板状に延びる複数枚の羽根状部材を設けた構成であり、その回転に伴って現像剤３２０を上方に跳ね上げる機能を有する。
なお現像剤持ち上げ部は羽根車を用いた構成としているが、スクリュ羽根を伸ばした構成でも現像剤持ち上げは可能であり、本発明でも適用が可能である。
【００３２】
図６に示すように、供給室搬送部材３０４の中心Ｏ−３０４と回収室搬送部材３０５の中心Ｏ−３０５とは略同一鉛直線上にあり、羽根車３０８は反時計回りの向きに回転し、ケーシング３０１の内壁に沿って現像剤３２０を跳ね上げる。開口３０７はこの跳ね上げによる現像剤の進路を妨げないように、かつ、一旦跳ね上げた現像剤が回収室搬送部材３０５へ落下することのないように、中心Ｏ−３０４と中心Ｏ−３０５とを結ぶ略鉛直線よりも僅かにケーシング内壁寄りの位置からケーシング内壁部(３０４回転方向の上流側)に及ぶように形成してある。
つまり、開口３０７は仕切板３０６の一部に穴を開けた如き状態で形成されているので、回収室搬送部材３０５から供給室搬送部材３０４へ現像剤を持ち上げる部分には上下の空間をつなげる開口３０７があるが、この開口３０７に対応する現像ローラ側の部位には、現像ローラ軸方向中央部と同様に仕切板が存在する。
この残りの仕切板部により、開口３０７を通って下から上に移動した現像剤は再び下方に落下することなく現像ローラ３０２に引き寄せられ、現像ローラ３０２によって回収室搬送部材３０５に搬送されるか、または、供給室搬送部材３０４により搬送されていくので、効率の良い現像剤循環を行うことができる。
【００３３】
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。
本例では、現像ローラ３０２から現像剤３２０が離される剤離し領域９の近傍に配置した回収室搬送部材３０５による上搬送路の上流側端部、即ち、現像装置の手前側の端部近傍に設けた現像剤の補給部より外部などからトナーの補給を行う。
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、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。
この補給部は、仕切板３０６が無い手前側の端部上方のケーシング３０１に形成した補給用開口３１０を以って構成される。補給用開口３１０から補給されたトナーは、現像ローラ３０２から外れた供給室搬送部材３０４の上流側端部を経て降下し、回収室搬送部材３０５により下搬送を搬送される。
【００３４】
回収室搬送部材３０５による下搬送路では、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わないので、補給用開口３１０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の奥側まで搬送されるまでにトナー濃度が正常化され、羽根車３０８などの作用により供給室搬送部材３０４による上搬送路まで持ち上げられ、供給室搬送部材３０４により手前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。
【００３５】
図４のユニット下部にトナー濃度センサがある。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か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の搬送方向下流側で、かつ現像剤持ち上げ部よりも上流側に配置している。
図４、５等で矢印１１、１４、１２、１３で説明した通りであるが、供給室搬送部材３０４により手前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により奥側へ戻される現像剤が多くなり、現像剤３２０が奥側に溜る傾向にある。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。
また開口部３０７の下方にある現像剤には、回収室搬送部材３０５が加える圧縮力を効率よく移動する力に変えるために、スクリュもしくはパドルが多数取り付けられているため、正確なキャリア濃度を測定することが難しい。そのため上記トナー濃度検知センサは回収室搬送部材の下流側でかつ開口部よりも上流に配置されている。
この様な構成にすることで、低コストで省スペースを実現した現像器を作ることができる。
【００３６】
次に本発明の特徴部について説明する。
図７は、本実施形態に係る現像装置の長手方向断面図である。仕切板３０６を境にして、上部が供給室（供給用搬送路）３０１ａ、下部が回収室（回収用搬送路）３０１ｂである。上記のように、開口３０７は第一連通部としてなり、手前側における仕切板３０６の途切れた部分が第二連通部３１１である。第二連通部３１１の上方に補給用開口３１０が位置している。
第一連通部としての開口３０７の長手方向の幅をＬ２、回収室搬送部材３０５の羽根のピッチ（隣り合う羽根間距離）をＬ１としている。
【００３７】
図８に、Ｌ２を20ｍｍとした場合の搬送効率についての実験結果を示す。
その結果によると、もっとも効率が良いのは、Ｌ１がＬ２の長さと同じか僅かに広いときであり、長すぎても短すぎても良くない。この実験結果から、ピッチL1は0.95×L2≦L1≦1.25×L2が望ましい。その理由を以下に説明する。
【００３８】
上記のように、本実施形態では、現像剤担持体に現像剤を供給する部分と回収する部分を仕切板３０６により分けている。これは現像剤担持体に供給する現像剤は常に供給部から供給し、一度現像領域を通過した現像剤は回収室で回収された後、トナー補給後に撹拌され、供給部に運ばれるまでは再度現像剤担持体に供給されない機構となっている。
このような構成にすると現像剤担持体に供給する現像剤は常に同じトナー濃度とすることができるため、画像濃度が現像スリーブ長手方向で常に一定に保つことができる。
このような構成で回収室は現像スリーブからの回収剤を第一連通部まで搬送する。その間に回収室の現像剤がスクリュ（回収室搬送部材３０５）の撹拌力で飛翔する、もしくは単に溜った現像剤が現像剤担持体に再度付着してしまう場合がある。この場合、現像剤担持体上の現像剤のトナー濃度を常に適切に保つことができなくなる。
また、現像剤の溜りは搬送部材の回転数を上げる（搬送能力を上げる）ことで解消はできるが、現像剤の飛翔を加速し、回転数が上がりすぎると、搬送部材を支持している軸受に対する負荷も増大する。
【００３９】
一般的に、軸受に現像剤が進入しないように、ゴム製のシール部材を装着するが、シール部材の磨耗も加速し、寿命に影響を与えてしまう。
また、回転数が上がることにより、温度上昇も増大し、現像剤へのダメージも大きくなる。
本発明は搬送部材の回転数を上げることなく、上記不具合を解消し、濃度ムラの発生しない均一な画像を作成できる現像装置を提供することを目的とするものである。
【００４０】
図８に示すように、開口３０７の長手方向の幅L2を20ｍｍとし、回収室搬送部材３０５のスクリュピッチL1を振った場合の搬送効率の実験を行った。搬送効率については、前記のように、現像剤が再度付着しない回転数比によって表している。
回収室搬送部材３０５のピッチを第一連通部の長手方向の幅Ｌ２と同じ、もしくは広くすることで効率よく現像剤を移動させることができ、L2≦L1≦1.2×L2の範囲が最も良いことが判る。
実際には、回転数比５％程度の範囲内の回転負荷の上昇は問題がなく、この範囲内で規定すると、スクリュピッチL1は、１９〜２５ｍｍとなり、L2で換算すると、0.95×L2≦L1≦1.25×L2が望ましい範囲となる。
このように設定した場合、搬送部材の回転数を必要以上に上げることがないため、軸受、シール部材への負荷を低減し、長寿命化することができる。
温度が上昇することによる、現像剤の固化、凝集を防ぐことができ、異常画像の防止も可能である。
現像剤担持体上の現像剤のトナー濃度を常に適切に保つことができるため、濃度ムラのない均一な画像が作成可能であり、異常画像の無い長寿命の現像装置を提供することができる。
【００４１】
図９に他の実施形態を示す。なお、上記実施形態と同一部分は同一符号で示し、特に必要がない限り既にした構成上及び機能上の説明は省略して要部のみ説明する。
本実施形態では、第一連通部対向部は0.95×L2≦L1≦1.25×L2の条件を満足するようにし、上流のトナー補給対向部（補給用開口３１０対向部）における回収室搬送部材３０５のピッチL3はL1よりも広くしている（L1＜L3）。
本実施形態では、第一連通部における現像剤の移動の効率を変えることなく、他の部分のピッチを変更することを目的とする。
少なくとも第一連通部と対向する部分以外のピッチを広くすることで、補給トナーに対する攪拌性が向上する。
補給トナーはピッチが広い方が、短いときよりも羽根が寝るため、現像剤の直進性が和らぎ、放射状に攪拌され、よりトナーが現像剤に対して分散（よく混ざる）するためである。
図示しないが、搬送部材のスクリュ形状をテーパの無い、ノンテーパの形状にしてもよい。このようにすれば、羽根が搬送方向に対し立つため、搬送効率を高めることができる。
【００４２】
図１０により、均一に帯電された像担持体に光書き込み手段から光を照射して静電潜像を形成し、この静電潜像を前記した本発明にかかる現像装置で可視像化しさらに記録媒体に転写して記録画像を得る画像形成装置の一例としてカラー画像形成装置の例を説明する。
このカラー画像形成装置は、転写紙８を搬送する搬送ベルト１５に沿って該搬送ベルトの移動方向（搬送方向）上流側から順に、複数の画像形成部１７Ｋ、１７Ｍ、１７Ｙ、１７Ｃが配列された、所謂タンデムタイプといわれるものである。なお色の順序はこの限りではない。たとえば黒を最下流に配置し、ＭＣＹＫの順に作像することも可能である。
各画像形成部１７において、少なくとも、感光体１と現像装置３とを一体に保持してプロセスカートリッジを構成し、画像形成装置本体に対して着脱自在に設けてもよい。
【００４３】
これらの画像形成部はそれぞれが複数部材の組み合わせからなり、画像形成を行う。必ずしもユニットとして構成されている必要はない。画像形成部１７Ｋは黒、画像形成部１７Ｍはマゼンタ、画像形成部１７Ｙはイエロー、画像形成部１７Ｃはシアン、の各画像を形成するもので、これら各画像形成部は形成する画像の色が異なるだけで、内部構成は各画像形成部とも共通である。
よって、以下の説明では、画像形成部１７Ｋについて概要を説明し、他の画像形成部については、画像形成部１７Ｋにおける各部材の符号末尾に付したＫを、画像形成部１７ＭについてはＭ、画像形成部１７ＹについてはＹ、画像形成部１７ＣについてはＣにそれぞれ置き換えて示すにとどめ、説明は省略する。
搬送ベルト１５は、その一方が駆動回転させられる駆動ローラと、他方が従動回転させられる従動ローラである搬送ローラ１８、１９によって回動可能に支持されたエンドレスベルトからなり、これら搬送ローラの回転と共に、矢印の向きに回転させられるようになっている。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。
【００４４】
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は、画像形成時に送り出されてレジストローラ２３で一旦待機させられ、画像形成部１７Ｋ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。こうして搬送ベルト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、ここで黒の画像が転写される。
画像形成部１７Ｋは、図１により説明した部材と構成機能が同等の部材を備えている。これら構成機能が同等の部材については、図１におけるものと同じ符号の末尾にＫを付し感光体１Ｋ、帯電装置２Ｋ、現像装置３Ｋなどで示している。なお、図１では搬送ベルト１５を省略して示したが、実際は、図７に示すように、搬送ベルト１５の上側張設部分の裏側には転写装置５Ｋが配置されており、また、感光体１に露光用の光Ｌを照射して静電潜像を形成する手段として書込手段１６が設けられている。
【００４５】
カラー画像の画像形成に際し、画像形成部１７Ｋでは、感光体１Ｋの周面が暗中にて帯電装置２５６Ｋにより一様に帯電された後、光走査装置１Ｋからの黒画像に対応した露光用の光Ｌにより露光され、静電潜像が形成される。この静電潜像は、現像装置３Ｋにおいて黒トナーにより可視像化され、感光体１Ｋ上に黒のトナー像が形成される。
このトナー像は感光体１Ｋと搬送ベルト１５上の転写紙８とが接する位置、所謂転写位置で転写紙８と合致して転写装置５Ｋの働きにより転写紙８上に転写され、該転写紙８上に単色（黒）の画像が形成される。転写を終えた感光体１Ｋは該感光体１Ｋの周面に残留した不要なトナーがクリーニング装置６Ｋにより除去され、次の画像形成に備えられる。
このようにして、画像形成部１７Ｋで単色（黒）を転写された転写紙８は、搬送ベルト１５によって次の画像形成部１７Ｍに搬送される。画像形成部１７Ｍでは、前記画像形成部１７Ｋにおけると同様のプロセスにより感光体１Ｍ上に形成されたマゼンタのトナー像が前記転写紙８上の黒のトナー像に重ね転写される。
【００４６】
転写紙８はさらに次の画像形成部１７Ｙに搬送され、同様にして感光体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及びマゼンタのトナー像に重ね転写される。同様にしてさらに、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、フルカラーのカラー画像が得られる。
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。
本例のように、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タンデム方式の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、各感光体の間隔を狭める必要があるが、その為には各現像装置も水平方向（横方向）の大きさを小さくする必要がある。
【００４７】
各現像装置として本発明の構成のものを使用することにより、各現像装置の横寸法が図８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は前記したように、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、狙いの帯電量を持ったトナー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。また、トナーの劣化を抑制できるので、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。
このような利益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ことはもちろんである。
【符号の説明】
【００４８】
１  像担持体としての感光体
３０１ａ  供給室
３０１ｂ  回収室
３０２  現像剤担持体
３０４  供給室搬送部材
３０５  回収室搬送部材
３０７  第一連通部としての開口
３１１  第二連通部
３２０  現像剤
【先行技術文献】
【特許文献】
【００４９】
【特許文献１】特開平１１−２０２６２７号公報
【特許文献２】特開２００３−２６３０１２号公報
【特許文献３】特許第４０９３６７７号公報
【図１】
2013020179.tif 000003
【図２】
2013020179.tif 000004
【図３】
2013020179.tif 000005
【図４】
2013020179.tif 000006
【図５】
2013020179.tif 000007
【図６】
2013020179.tif 000008
【図７】
2013020179.tif 000009
【図８】
2013020179.tif 000010
【図９】
2013020179.tif 000011
【図１０】
2013020179.tif 000012
【図１１】
2013020179.tif 000013