(57)【要約】【課題】  供給ローラへの現像剤の供給を確保しつつ、ベタ濃度の安定性を向上させ、高品位な画像を供給することができる現像装置を提供する。【解決手段】  現像ローラ１７と、現像ローラ１７にニップ部Ｎで接触又は侵入され、ニップ部Ｎで現像ローラ１７の表面に対して反対の回転方向Ｅに回転する供給ローラ２０と、供給ローラ２０の上方に配置されてトナーＴを貯留する貯留部Ｑと、貯留部Ｑよりも下方に配置されてトナーＴを収納する収納室１８と、収納室１８の内部に配置され、収納室１８から貯留部ＱへとトナーＴを搬送する撹拌部材２２と、長手方向Ｚで供給ローラ２０の断面において異なる位相位置に亘って近傍で対向、接触、侵入し、ニップ部Ｎに対する供給ローラ２０の回転方向Ｅの下流領域で、供給ローラ２０に近接するトナー返し部材５０と、を備える現像ユニット４を構成した。【選択図】  図４
2013257364.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
現像剤を担持しつつ回転自在な現像剤担持体と、
前記現像剤担持体にニップ部で接触又は侵入され、前記ニップ部で前記現像剤担持体の表面に対して反対方向に回転自在で、前記現像剤担持体に現像剤を供給するために現像剤を内包する供給ローラと、
前記供給ローラの上方に配置されて現像剤を貯留する貯留部と、
前記貯留部よりも下方に配置されて現像剤を収納する収納室と、
前記収納室の内部に配置され、前記収納室から前記貯留部へと現像剤を搬送する搬送部材と、
前記ニップ部に対する前記供給ローラの回転方向の下流領域で、長手方向で前記供給ローラの断面において異なる位相位置に亘って前記供給ローラに近傍で対向、接触又は侵入する現像剤返し部材と、
を備えることを特徴とする現像装置。
【請求項２】
前記現像剤返し部材は、長手方向で中央側に位置する中央部と、長手方向で端部側に位置する両端部と、を有し、
前記両端部が有する前記供給ローラの回転方向で上流側の上流縁部は、前記供給ローラの回転方向で上流に配置され、前記中央部は、前記供給ローラの回転方向で下流に配置され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】
前記両端部は、長手方向で端部から中央へと向かうに従って前記供給ローラの回転方向の下流へと向かう板面を有することを特徴とする請求項２に記載の現像装置。
【請求項４】
水平面に直交する方向から見た場合に、前記中央部の長さは、前記両端部の長さよりも大きく設定されることを特徴とする請求項３に記載の現像装置。
【請求項５】
水平面に直交する方向から見た場合に、前記両端部の長さは、前記中央部の長さよりも大きく設定されることを特徴とする請求項３に記載の現像装置。
【請求項６】
前記現像剤返し部材は、長手方向で一端側に位置する一端部と、長手方向で他端側に位置する他端部と、を有し、
前記一端部は、前記供給ローラの回転方向で上流に配置され、前記他端部は、前記供給ローラの回転方向で下流に配置されることを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
【請求項７】
前記現像剤返し部材は、長手方向の一端部から他端部に向かうに従って前記供給ローラの回転方向の下流へと向かう板面を有することを特徴とする請求項６に記載の現像装置。
【請求項８】
前記貯留部は、前記現像剤担持体、前記供給ローラ、及び、前記現像剤返し部材で囲まれる空間で形成されることを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか1項に記載の現像装置。
【請求項９】
請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載の現像装置を有し、画像形成装置本体に着脱自在なプロセスカートリッジ。
【請求項１０】
静電像を担持する像担持体と、
請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載の現像装置と、
を備え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、現像剤担持体及び供給ローラを備える現像装置、これを備えるプロセスカートリッジ並びに画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、インライン方式の画像形成装置に関する発明として、特許文献１に記載のされる画像形成装置が開示されている。特許文献１に記載の発明では、複数の感光体ドラムが、中間転写体、記録材搬送体の下方に配置されている。こうした構成では、中間転写体や記録材搬送体を間に挟む態様で、例えば、定着装置と現像装置（または露光装置）とを互いに離れた位置に配置できる。そのために、現像装置（露光装置）が定着装置の熱の影響を受け難い等の利点が得られる。
【０００３】
一方で、こうした構成では、現像装置において、重力に反して、現像ローラや供給ローラへと現像剤を供給する必要が生じる。このときに、供給ローラへの現像剤の供給は、供給ローラの回転方向の下流側で現像ローラと供給ローラのニップ部の直後の部位に、現像剤を搬送するのが最も効率が良い。それは、外周部に複数のセルを有する弾性層が設けられた供給ローラにおいて、ニップ部の直後の部位はニップ部内から出てくる弾性部が圧力から開放され、それに伴いセルが開く作用がある。このとき吸気が行われ、現像剤の吸い込みが行われる。従って、現像剤を供給ローラに効率的に保持させるには、この吸い込み部にトナーを直接送り込むのが好ましい。
【０００４】
ただし、重力に反して現像剤を供給する現像装置においては、簡易な構成で吸い込み部まで現像剤を多量に送り込むことは困難である。また、吸い込み部の付近に現像剤を送り込んだとしても、一部は吸い込まれるものの、ほとんどの現像剤は供給ローラの回転に伴って収納室等に戻されてしまう。
【０００５】
そこで、特許文献１の現像装置では、供給ローラの下側部分で現像剤を供給する技術が提案されている。特許文献１では、現像ローラ（現像剤担持体）と供給ローラの当接部において、供給ローラは、下方から上方へと回転する。そして、供給ローラの下方にはトナー受け部材が設けられ、トナー受け部材に受けシートの基端部が取付けられ、この受けシートが供給ローラの下方に適当な線圧で接触する。こうした構成によれば、供給ローラに付着した現像剤は、受けシートによって受け止められて、重力によって落下する現象が抑制され、また、現像ローラに供給できる現像剤の減少が抑制され、ベタ濃度の低下が抑制される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【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】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に記載の現像剤の供給機構では、低印字率の画像パターンで耐久を行った場合に、現像される現像剤量が少ないために、供給ローラと受けシートの間に、循環しない現像剤が多量に存在する場合がある。つまり、供給ローラの下方に現像剤が溜まるものの、低印字率の画像パターンの耐久では、溜まった現像剤の消費が進まない。そのために、供給ローラの回転に伴ってその下方に現像剤が次々と供給され、現像剤が凝集してパッキングしてしまい、供給ローラへの現像剤の供給ムラによる濃度ムラ等の画像品質の悪化が引き起こされる場合がある。
【０００８】
本発明は、上記実情に鑑み、供給ローラへの現像剤の供給を確保しつつ、ベタ濃度の安定性を向上させ、高品位な画像を供給することができる現像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】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明の現像装置は、現像剤を担持しつつ回転自在な現像剤担持体と、前記現像剤担持体にニップ部で接触又は侵入され、前記ニップ部で前記現像剤担持体の表面に対して反対方向に回転自在で、前記現像剤担持体に現像剤を供給するために現像剤を内包する供給ローラと、前記供給ローラの上方に配置されて現像剤を貯留する貯留部と、前記貯留部よりも下方に配置されて現像剤を収納する収納室と、前記収納室の内部に配置され、前記収納室から前記貯留部へと現像剤を搬送する搬送部材と、前記ニップ部に対する前記供給ローラの回転方向の下流領域で、長手方向で前記供給ローラの断面において異なる位相位置に亘って前記供給ローラに接触又は侵入する現像剤返し部材と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、供給ローラへの現像剤の供給を確保しつつ、ベタ濃度の安定性を向上させ、高品位な画像を供給することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施例１に係る画像形成装置の構成を示す断面図である。
【図２】カートリッジの構成を示す断面図である。
【図３】現像ローラ及び供給ローラの構成を示す断面図である。
【図４】供給ローラ及びトナー返し部材の構成を示す断面図等である。
【図５】実施例２に係る画像形成装置が備える供給ローラ及びトナー返し部材の構成を示す断面図である。
【図６】実施例３に係る画像形成装置が備える供給ローラ及びトナー返し部材の構成を示す断面図である。
【図７】表面通気量の測定方法を示す説明図等である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照して、この発明を実施するための形態を実施例に基づいて例示的に詳しく説明する。ただし、この実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対位置等は、発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるから、特に特定的な記載が無い限りは、発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【実施例１】
【００１３】
図１は、本発明の実施例１に係る画像形成装置１００の構成を示す断面図である。画像形成装置１００は、電子写真画像形成プロセスを利用したインライン方式、中間転写方式を採用したフルカラーレーザプリンタ等の画像形成装置である。画像形成装置１００は、画像情報に従って、記録材１２（例えば、記録用紙、プラスチックシート、布など）にフルカラー画像を形成することができる。
【００１４】
図１に示されるように、画像形成装置１００は画像形成装置本体（以下、単に『装置本体』という）１００Ａを有し、この装置本体１００Ａの内部には、画像を形成する画像形成部ＳＹ、ＳＭ、ＳＣ、ＳＫが設けられる。画像形成部ＳＹ、ＳＭ、ＳＣ、ＳＫは、『像担持体』である感光体ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋ、『転写装置』である転写ローラ８Ｙ、８Ｍ、８Ｃ、８Ｋ等を含む。
【００１５】
画像形成装置１００は、複数の画像形成部として、それぞれイエロー（Ｙ）、マゼンタ（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を有する。本実施例では、第１〜第４の画像形成部ＳＹ、ＳＭ、ＳＣ、ＳＫは、鉛直方向と交差する方向に一列に配置されている。
【００１６】
尚、本実施例では、第１〜第４の画像形成部ＳＹ、ＳＭ、ＳＣ、ＳＫの構成及び動作は、形成する画像の色が異なることを除いて実質的に同じである。従って、以下、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た添え字Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋは省略して、総括的に説明する。
【００１７】
画像形成装置１００は、静電像を担持する複数の『像担持体』として、鉛直方向と交差する方向に並設された４個のドラム型の電子写真感光体、即ち、感光体ドラム１を有する。感光体ドラム１は、図示の矢印Ａ方向（時計方向）に図示しない駆動手段（駆動源）により回転駆動される。
【００１８】
感光体ドラム１の周囲には、感光体ドラム１の表面を均―に帯電する帯電手段としての帯電ローラ２、画像情報に基づきレーザを照射して感光体ドラム１上に静電像（静電像）を形成する露光手段としてのスキャナユニット（露光装置）３が配置されている。感光体ドラム１の周囲には、静電像をトナー像として現像する『現像手段』である『現像装置』としての現像ユニット４、転写後の感光体ドラム１の表面に残ったトナーＴ（転写残トナー）を除去するクリーニング手段としてのクリーニング部材６が配置されている。更に、４個の感光体ドラム１に対向して、感光体ドラム１上のトナー像を記録材１２に転写するための中間転写体としての中間転写ベルト５が配置されている。
【００１９】
ここでは、感光体ドラム１と、感光体ドラム１に作用するプロセス手段としての帯電ローラ２、現像ユニット４及びクリーニング部材６とは、一体的にカートリッジ化されている。そして、装置本体１００Ａに着脱自在な『プロセスカートリッジ』であるカートリッジ７を形成している。
【００２０】
中間転写体としての無端状のベルトで形成された中間転写ベルト５は、全ての感光体ドラム１に当接し、図示の矢印Ｂ方向（反時計方向）に循環移動（回転）する。中間転写ベルト５は、複数の支持部材として、駆動ローラ６１、二次転写対向ローラ６２、従動ローラ６３に掛け渡されている。
【００２１】
中間転写ベルト５の内周面側には、各感光体ドラム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８が並設されており、感光体ドラム１上のトナー像が中間転写ベルト５上に転写（一次転写）される。また、中間転写ベルト５の外周面側において二次転写対向ローラ６２に対向する位置には、二次転写手段としての二次転写ローラ９が配置されており、中間転写ベルト５上のトナー像が記録材１２に転写（二次転写）される。
【００２２】
トナー像が転写された記録材１２は、定着手段としての定着装置１０に搬送される。定着装置１０において記録材１２に熱及び圧力が加えられることで、記録材１２にトナー像が定着される。又、一次転写工程後に感光体ドラム１上に残留した一次転写残トナーは、クリーニング部材６によって除去、回収される。又、二次転写工程後に中間転写ベルト５上に残留した二次転写残トナーは、中間転写ベルトクリーニング装置１１によって清掃される。なお、感光体ドラム１と一次転写ローラ８とは、ニップＮ１を形成しており、二次転写対向ローラ６２と二次転写ローラ９とは、ニップＮ２を形成している。
【００２３】
図２は、カートリッジ７の構成を示す断面図であり、感光体ドラム１の長手方向（回転軸方向）に沿う方向から見た断面図に相当する。なお、ここでは、収容している現像剤の種類（色）を除いて、各色用のカートリッジ７の構成及び動作は実質的に同一である。カートリッジ７は、感光体ドラム１等を備えた感光体ユニット１３と、現像ローラ１７等を備えた現像ユニット４と、を有する。
【００２４】
感光体ユニット１３は、感光体ユニット１３内の各種要素を支持する枠体としてのクリーニング枠体１４を有する。クリーニング枠体１４には、感光体ドラム１が図示しない軸受を介して回転可能に取り付けられている。感光体ドラム１は、図示しない駆動手段（駆動源）としての駆動モータの駆動力が感光体ユニット１３に伝達されることで、画像形成動作に応じて図示の矢印Ａ方向（時計方向）に回転駆動される。
【００２５】
感光体ユニット１３には、感光体ドラム１の周面上に接触するように、クリーニング部材６、帯電ローラ２が配置されている。クリーニング部材６によって感光体ドラム１の表面から除去された転写残トナーは、クリーニング枠体１４内に落下して、収容される。
【００２６】
帯電手段である帯電ローラ２は、導電性ゴムのローラ部を感光体ドラム１に加圧接触することで従動回転する。ここで帯電ローラ２の芯金には、帯電工程として、感光体ドラム１に対して所定の直流電圧が印加されており、これにより感光体ドラム１の表面には、一様な暗部電位（Ｖｄ）が形成される。前述のスキャナユニット３からのレーザ光によって、感光体ドラム１を露光し、露光された部位は、キャリア発生層からのキャリアにより表面の電荷が消失し、電位が低下する。この結果、露光部位は所定の明部電位（Ｖｌ）、未露光部位は所定の暗部電位（Ｖｄ）の静電像が、感光体ドラム１上に形成される。
【００２７】
一方、現像ユニット４は、本実施例の特徴であるトナー返し部材５０の他に、現像ローラ１７、現像ブレード２１、供給ローラ２０、トナーＴ、及び現像に寄与するトナーＴを格納する収納室１８を有する。『現像剤担持体』である現像ローラ１７は、『現像剤』であるトナーＴを担持しつつ回転自在なローラである。
【００２８】
収納室１８の内部には、収納室１８から貯留部ＱへとトナーＴを搬送する『搬送部材』である撹拌部材２２が配置されている。すなわち、 撹拌部材２２は、収納室１８内に収納されたトナーＴを撹拌すると共に、供給ローラ２０の上部に向けて図中の矢印Ｇ方向にトナーＴを搬送するためのものでもある。
【００２９】
現像ブレード２１は、現像ローラ１７にカウンターで当接しており、供給ローラ２０によって供給されたトナーＴのコート量規制及び電荷付与を行っている。現像ブレード２１は薄い板状部材からなり、薄板のバネ弾性を利用して当接圧力を形成し、その表面がトナーＴ及び現像ローラ１７に接触当接される。トナーＴは現像ブレード２１と現像ローラ１７との摺擦により摩擦帯電されて電荷を付与されると同時に層厚規制される。また、本実施例においては、現像ブレード２１に不図示のブレードバイアス電源から所定電圧を印加し、トナーコートの安定化を図っている。
【００３０】
本実施形態においては、現像ローラ１７に印加された所定のＤＣバイアスに対して、摩擦帯電によりマイナスに帯電したトナーＴが、感光体ドラム１に接触する現像部において、その電位差から、明部電位部にのみ転移して静電像を顕像化する。
【００３１】
供給ローラ２０は、現像ローラ１７により現像ローラ１７の周面上と所定のニップを形成するニップ部Ｎで接触又は侵入されている。ニップ部Ｎで現像ローラ１７の表面に対して『反対方向』である回転方向Ｅ（反時計方向）に回転自在で、現像ローラ１７にトナーＴを供給するためにトナーＴを内包するローラである。供給ローラ２０は導電性芯金２０ａの外周に発泡体である発泡ウレタン層２０ｂを形成した弾性スポンジローラである。供給ローラ２０と現像ローラ１７は所定の侵入量を持って接触している。接触部において互いに逆方向に移動するよう回転している（供給ローラ２０が矢印Ｅ方向に回転しており、現像ローラ１７が矢印Ｄ方向に回転している）。
【００３２】
この動作により、感光体ドラム１と現像ローラ１７の当接部において可視化に用いられなかった現像ローラ１７上の現像残トナーＴは、現像ローラ１７の回転によって現像ユニット４の内部に戻される。そして現像ローラ１７上の現像残トナーＴは供給ローラ２０によって現像ローラ１７から剥ぎ取られる。それと同時に供給ローラ２０の回転によって、現像ローラ１７上に新たなトナーＴが供給され、再び現像ブレード２１と現像ローラ１７の当接部に搬送される。
【００３３】
また、供給ローラ２０の軸方向における両端部は非画像形成領域であるため、常に現像残トナーＴの量が多い。したがって、供給ローラ２０が繰り返しで剥ぎ取り供給の動作をすることになり、連続的に摺擦負荷や熱ストレスの影響を受けやすくなる。それらの影響でトナー劣化が促進されると現像ローラ１７や現像ブレード２１等にトナーＴが融着して画像不良が発生する場合がある。したがって、現像器の寿命が長い場合には端部でのトナー劣化を低減する必要が生じてくる。
【００３４】
また、供給ローラ２０の上方に、トナーＴを貯留する貯留部Ｑが配置されている。貯留部Ｑよりも下方に、トナーＴを収納する収納室１８が配置されている。貯留部Ｑは、現像ローラ１７、供給ローラ２０、及び、トナー返し部材５０（図１参照）で囲まれる空間で形成される。
【００３５】
図３は、現像ローラ１７及び供給ローラ２０の構成を示す断面図である。この図３を参照しつつトナー返し部材５０に関して以下に説明する。図３では、供給ローラ２０の吸込部Ｍの近傍の構成を示しており、撹拌部材２２によって、トナーＴが供給ローラ２０に搬送されて、その後のトナーＴの動きが示されている。撹拌部材２２によるトナーＴの搬送は、供給ローラ２０の吸込部Ｍの方向に向けて行われるのが効率がよい。そこで、本発明は、トナー返し部材５０を設置することにより、トナーＴを効率よく供給ローラ２０内に取り込み、供給ローラ２０による現像ローラ１７へのトナー搬送量を増やすものである。
【００３６】
撹拌部材２２によって図中の矢印Ｇの軌道をもって吸込部Ｍの近傍に搬送されたトナーＴは、一部は吸込部Ｍに取り込まれ、多くは図中の矢印Ｆ１方向に搬送される。トナー返し部材５０の作用は、吸込部Ｍの付近で供給ローラ２０に取り込まれずに図中の矢印Ｆ１方向に流されたトナーＴを跳ね返して、再度、吸込部Ｍの付近にトナーＴを持っていくトナー循環Ｆ（Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３を合わせた循環）を作り出すことである。この作用により、トナーＴを供給ローラ２０に効率よく取り込むことが可能になるのである。なお、供給ローラ２０が、現像ローラ１７によって凹状になっているその凹み量は、図中では、△Ｅとなっている。また、トナー返し部材５０は、収納室１８に取付けられている（後述のトナー返し部材５１、５２も同様である。）
【００３７】
図４は、供給ローラ２０及びトナー返し部材５１の構成を示す断面図である。図４（ａ）は図４（ｃ）の矢印Ｋ方向から見たＡ−Ａ線に沿う断面図であり、図４（ｂ）は図４（ｃ）の矢印Ｋ方向から見たＢ−Ｂ線に沿う断面図である。図４（ｃ）は図４（ａ）及び図４（ｂ）の矢印Ｊの方向から見た平面図である。なお、図４（ａ）及び図４（ｂ）中では、現像ローラ１７を省略している。『現像剤返し部材』であるトナー返し部材５０は、ニップ部Ｎに対する供給ローラ２０の回転方向Ｅの下流領域で、長手方向Ｚで供給ローラ２０の断面において異なる位相位置に亘って供給ローラ２０に近傍で対向、接触又は侵入する。すなわち、図４（ａ）の場合と図４（ｂ）の場合とで、供給ローラ２０の表面に対するトナー返し部材５０の先端の円周方向の変位（Ｌ×θ１）は、供給ローラ２０の軸から見て、互いに異なっている。
【００３８】
トナー返し部材５０は、長手方向Ｚで中央側に位置する中央部５０ａと、長手方向Ｚで端部側に位置する両端部５０ｂと、を有する。両端部５０ｂが有する供給ローラ２０の回転方向Ｅの上流側の上流縁部５０ｃは、供給ローラ２０の回転方向Ｅで上流に配置され（図４（ａ）参照）、中央部５０ａは、供給ローラ２０の回転方向Ｅで下流に配置される（図４（ｂ）参照）。なお、両端部５０ｂと中央部５０ａは、連続して形成されている。
【００３９】
両端部５０ｂは、長手方向Ｚで端部から中央へと向かうに従って供給ローラ２０の回転方向Ｅの下流へと向かう板面を有する。中央部５０ａは、長手方向Ｚに沿う板面を有する。両端部５０ｂの前述の板面、及び、中央部５０ａの前述の板面は、供給ローラ２０の回転方向の上流側の方を向いている。水平面に直交する方向（矢印Ｊ方向、上方）から見た場合に、中央部５０ａの長さは、両端部５０ｂの長さよりも大きく設定される。
【００４０】
図４（ｃ）に示されるように、現像ローラ１７及び供給ローラ２０の重力方向の上側に貯留するトナーＴは、両端部５０ｂによって供給ローラ２０の回転方向Ｅの下流方向へと移動する（矢印Ｆ１参照）。そして、そのトナーＴは、中央部５０ａによって跳ね返されて供給ローラ２０の回転方向Ｅの上流方向へと移動する（矢印Ｆ３参照）。こうした作用により、トナーＴが両端部５０ｂから中央部５０ａへと移動するので、両端部５０ｂにて滞留する現象が抑制され、連続的に摺擦負荷や熱ストレスを受ける現象が抑制される。この結果、このような貯留部ＱにおけるトナーＴの循環により、供給ローラ２０の長手端部でのトナーＴの劣化が抑制され、現像寿命が長い場合でもトナーＴの融着等が抑制される。
【００４１】
なお、本実施例においては、現像ローラ１７、供給ローラ２０は、ともに外径φ２０である。トナー返し部材５０の配置としては、前述したのは供給ローラ２０に侵入した態様でも良いが、供給ローラ２０に非接触で且つ極近傍に配設されていても良い。その代り、トナー返し部材５０が供給ローラ２０から離れすぎてしまうと、矢印Ｆ１方向に流れたトナーＴを充分ブロックできず、跳ね返す量が少なくなってしまう。そのために、トナー返し部材５０と供給ローラ２０との距離は、２ｍｍ以下が望ましく１ｍｍ以下がより好ましい。本実施例においては１．０ｍｍに設定した。
【００４２】
また、トナー返し部材５０については現像容器と同じ材質で厚み１．０ｍｍ、端部から５．５ｍｍの長さについて、供給ローラ２０に対して０．１８°／ｍｍの角度θに設定した形状を持っている。なお、角度θは供給ローラ２０の断面の位相角の長手方向での増加の割合を示す量であす。角度θについては、トナーＴが長手方向に反射する角度あればよく、０．０４５°／ｍｍ以上で２．０°／ｍｍ以下が好ましい。なお、このθは、図４、図５、図６中で、θ１、θ２、θ３として記載されている。
【００４３】
以上述べたように、本発明においては、トナー返し部材５０を適当な位置に配設することにより供給ローラ２０へのトナーＴの供給を効率よく行うことができる。そのため、ベタ濃度の安定性を改善しつつ、トナー劣化によるトナー融着画像を防止し、高品位な画像を供給することができる。
【実施例２】
【００４４】
図５は、実施例２に係る画像形成装置が備える供給ローラ２０及びトナー返し部材５１の構成を示す断面図である。図５（ａ）は  図５（ｃ）の矢印Ｋ方向から見たＡ−Ａ線に沿う断面図であり、図５（ｂ）は  図５（ｃ）の矢印Ｋ方向から見たＢ−Ｂ線に沿う断面図である。図５（ｃ）は  図５（ａ）及び図５（ｂ）の矢印Ｊの方向から見た平面図である。なお、図５（ａ）及び  図５（ｂ）中では、現像ローラ１７を省略している。実施例２の構成のうち実施例１と同一の構成及び効果のものに関しては、同一の符号を用いて説明を適宜省略する。実施例２においても、実施例１と同様の画像形成装置１００に適用することができるため、画像形成装置の説明は省略する。実施例２が実施例１に比べて特徴的なのは、トナー返し部材５１の形状が異なる点である。以下、詳述する。
【００４５】
『現像剤返し部材』であるトナー返し部材５１は、ニップ部Ｎに対する供給ローラ２０の回転方向Ｅの下流領域で、長手方向Ｚで供給ローラ２０の断面において異なる位相位置で供給ローラ２０に近傍で対向、接触又は侵入する。すなわち、図５（ａ）の場合と図５（ｂ）の場合とで、供給ローラ２０の表面に対するトナー返し部材５１の先端の円周方向の変位（Ｌ×θ２）は、供給ローラ２０の軸から見て、互いに異なっている。
【００４６】
両端部５１ｂは、長手方向Ｚで端部から中央へと向かうに従って供給ローラ２０の回転方向Ｅの下流へと向かう板面を有する。中央部５１ａは、長手方向Ｚに沿う板面を有する。両端部５１ｂの前述の板面、及び、中央部５１ａの前述の板面は、供給ローラ２０の回転方向Ｅの上流側に向けられている。水平面に直交する方向から見た場合に、両端部５１ｂの長さは、中央部５１ａの長さよりも大きく設定される。
【００４７】
トナー返し部材５１は、長手方向Ｚで中央側に位置する中央部５１ａと、長手方向Ｚで端部側に位置する両端部５１ｂと、を有する。両端部５１ｂが有する供給ローラ２０の回転方向Ｅの上流側の上流縁部５１ｃは、供給ローラ２０の回転方向Ｅで上流に配置され（図５（ｂ）参照）、中央部５１ａは、供給ローラ２０の回転方向Ｅで下流に配置される（図５（ａ）参照）。両端部５１ｂと中央部５１ａは、連続して形成されている。
【００４８】
また、図５（ｃ）に示されるように、トナー返し部材５１は、両端部５１ｂから中央部５１ａに亘って、供給ローラ２０の回転方向Ｅの下流方向に向かって凸状に形成されている。この状態で、トナー返し部材５１の先端は、供給ローラ２０に近接して配置されている。
【００４９】
他の装置構成および画像形成条件の設定については実施例１と同じ条件にしている。トナー返し部材５１は両端部５１ｂから７５ｍｍ内側までの領域について、供給ローラ２０の断面の位相角の長手方向Ｚでの増加の割合を示す角度θが０．０４５°／ｍｍ以上である形状に設定している。この形状にすることで貯留部Ｑの長手の広範囲にわたってトナーＴが循環する。特に、トナーＴの撹拌部材２２がシート状である場合に、長手方向Ｚで記録材１２の撓み方が異なることで、貯留部Ｑに対するトナーＴの供給ムラが発生しやすい。そのような場合においても、貯留部Ｑの内部でトナーＴが循環することで供給ローラ２０が長手均一にトナーＴを吸い込むことが可能になる。
【００５０】
図５（ｃ）に示されるように、現像ローラ１７及び供給ローラ２０の重力方向の上側に滞留するトナーＴは、両端部５１ｂによって供給ローラ２０の回転方向Ｅの下流方向へと移動する（矢印Ｆ１参照）。そして、そのトナーＴは、中央部５１ａにて合流し、供給ローラ２０の回転方向Ｅの上流方向へと向かいつつ両端部５１ｂの方へと広がる（矢印Ｆ３参照）。そして、そのトナーＴは、トナー吸込み部から搬送されたトナーＴと合流して、再びトナー返し部材５１へと到達する。
【００５１】
こうした作用により、実施例１で前述した作用の他に、以下の作用が得られる。すなわち、トナーＴの貯留部Ｑで長手方向ＺにトナーＴが循環することで、撹拌部材２２のトナーＴの供給ムラが発生する場合でも、供給ローラ２０が長手方向Ｚに均一にトナーＴを吸い込むことが可能となる。
【００５２】
また、実施例１と同様に、長手方向Ｚに異なる印字率の画像パターンが多く出力された場合でも、トナーＴが貯留部Ｑで循環するので、局所的なトナーＴの劣化が抑制され、トナーＴの融着等が抑制される。
【実施例３】
【００５３】
図６は、実施例３に係る画像形成装置が備える供給ローラ２０及びトナー返し部材５２の構成を示す断面図である。図６（ａ）は  図６（ｃ）の矢印Ｋ方向から見たＡ−Ａ線に沿う断面図であり、図６（ｂ）は  図６（ｃ）の矢印Ｋ方向から見たＢ−Ｂ線に沿う断面図である。図６（ｃ）は  図６（ａ）及び図６（ｂ）の矢印Ｊの方向から見た平面図である。なお、図６（ａ）及び図６（ｂ）中では、現像ローラ１７を省略している。実施例３の構成のうち実施例１と同一の構成及び効果のものに関しては、同一の符号を用いて説明を適宜省略する。実施例３においても、実施例１と同様の画像形成装置に適用することができるため、画像形成装置の説明は省略する。
【００５４】
実施例３が実施例１に比べて特徴的なのは、トナー返し部材５２の形状が異なる点である。『現像剤返し部材』であるトナー返し部材５２は、ニップ部Ｎに対する供給ローラ２０の回転方向Ｅの下流領域で、長手方向Ｚで供給ローラ２０の断面において異なる位相位置で供給ローラ２０に近傍で対向、接触、侵入する。即ち、図６（ａ）の場合と図６（ｂ）の場合とで、供給ローラ２０の表面に対するトナー返し部材５２の先端の円周方向の変位は、供給ローラ２０の軸から見て、互いに異なっている。すなわち、トナー返し部材５２の軸方向の一端側に位置する一端部５２ｂは、供給ローラ２０の回転方向Ｅの上流側に配置され（図６（ｂ）参照）、トナー返し部材５２の軸方向の他端側に位置する他端部５２ａは、供給ローラ２０の回転方向Ｅの下流側に配置される（図６（ａ）参照）。
【００５５】
また、トナー返し部材５２は、長手方向Ｚの一端部５２ｂから他端部５２ａに向かうに従って供給ローラ２０の回転方向Ｅの下流へと向かう板面を有する。この板面は、供給ローラ２０の回転方向Ｅの上流側に向けられている。以下、詳述する。
【００５６】
他の装置構成および画像形成条件の設定については実施例１と同じ条件にしている。トナー返し部材５２の供給ローラ２０に対する侵入量は１．５ｍｍ、供給ローラ２０に対して０．１８°／ｍｍの角度θに交差角を設定している。
【００５７】
図３を参照しつつ前述したように、撹拌部材２２によって図中の矢印Ｇの軌道をもって吸込部Ｍの近傍に搬送されたトナーＴは、一部、吸込部Ｍに取り込まれ、多くは図中の矢印Ｆ１方向に搬送される。トナー返し部材５２の作用は２つある。
【００５８】
１つは吸込部Ｍの付近で供給ローラ２０に取り込まれずに図中の矢印Ｆ１方向に流されたトナーを跳ね返して、再度、吸込部Ｍの付近にトナーＴを持っていくトナー循環Ｆ（Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３を合わせた循環）を作り出すことである。
【００５９】
もう１つは供給ローラ２０内の余分なトナーＴを吐き出させ、供給ローラ２０内のトナー量を一定にすることである。この時、供給ローラ２０から吐き出されたトナーＴは一定の電荷量を保持しており、供給ローラ２０と現像ローラ１７、トナー返し部材５２、現像ユニット４により囲まれた一時、貯留部Ｑで循環する。これにより現像ローラ１７に対して必要な分だけトナーＴを供給し、且つ、不要な分は一時、貯留部Ｑに貯めることができるため、撹拌部材２２によるトナーＴの汲み上げを最小限にすることができる。
【００６０】
また、本実施例はトナー返し部材５２が供給ローラ２０の断面の位相角の長手方向での増加の割合を示す角度θを０．０４５°／ｍｍにしている。供給ローラ２０に、異なる位相でトナー返し部材５２が接触することで、供給ローラ２０の表面をねじる力が働き、余分なトナーＴを小さな力で剥ぎ取ることが可能になる。
【００６１】
これにより現像ローラ１７に対して必要な分だけトナーＴを供給し、且つ、不要な分は一時、貯留部Ｑに貯めることができるため、撹拌部材２２によるトナーＴの汲み上げを最小限にすることができる。さらに、トナー返し部材５２が供給ローラ２０に対して侵入量を小さくすることが可能であるため、トナー返し部材５２と供給ローラ２０間の摺擦を抑制することができ、駆動トルクの抑制を実現できる。
【００６２】
以上述べたように、本実施例３によるトナー返し部材５２を用いることで、駆動トルクを抑制しつつ、撹拌部材２２から搬送されたトナーＴを効率よく供給ローラ２０に保持することが可能となる。従って、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できる。
【００６３】
ここで、以下に、本実施例１〜３において用いられる供給ローラ２０の詳細について説明する。本実施例における供給ローラ２０は、導電性支持体と、導電性支持体に支持される発泡層と、を備える。具体的には、導電性支持体たる外径φ５（ｍｍ）の芯金電極である導電性芯金２０ａと、その周囲に気泡同士がつながっている連続気泡体（連泡）から構成される発泡層としての発泡ウレタン層２０ｂが設けられており、回転方向Ｅに回転する。また、本実施例で用いた供給ローラ２０の長手幅は２２０ｍｍである。表層のウレタンを連続気泡体とすることで、供給ローラ２０の内部にトナーＴが多量に進入可能となる。また、本実施例における供給ローラ２０の抵抗は１×１０９（Ω）である。次に、図７を参照しつつ、実施例１〜実施例３の供給ローラ２０の表面通期量の測定方法を説明する。
【００６４】
図７（ａ）は、「表面通気量」の測定方法を示す説明図である。図７（ｂ）は、測定治具４１の構成を示す斜視図である。図７（ｃ）は、通気ホルダ４２の構成を示す斜視図である。以下、これらの図７（ａ）〜図７（ｃ）を参照しつつ、供給ローラ２０の抵抗の測定方法を説明する。供給ローラ２０を、直径３０ｍｍのアルミスリーブに対し、後述する侵入量が１．５ｍｍとなるように、当接させる。このアルミスリーブを回転させることにより、供給ローラ２０を３０ｒｐｍでアルミスリーブに対して従動回転させる。
【００６５】
次に、現像ローラ１７に、−５０Ｖの直流電圧を印加する。その際、アース側に１０ｋΩの抵抗を設け、その両端の電圧を測定することで電流を算出し、供給ローラ２０の抵抗を算出する。ここでは、供給ローラ２０の表面セル径を５０μｍ〜１０００μｍ、空隙率を０．６とした。
【００６６】
ここで、セル径とは、任意断面の発泡セルの平均径をいい、まず任意断面の拡大画像から最大である発泡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以下である発泡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のことを指す。また、空隙率とは、任意断面における発泡セルの割合をいい、まず任意断面の拡大画像からそれぞれの発泡セルの面積を測定し、発泡セルの総面積を求める。そして、この発泡セルの総面積が任意断面に占める割合を求め、その値を空隙率とした。
【００６７】
なお、供給ローラ２０の表面通気量は、１．８（リットル／分）のものを用いた。ここで、供給ローラ２０の「表面通気量」について詳細に説明する。
【００６８】
供給ローラ２０内外のトナーＴの吸い込みと吐き出しが円滑に行われ、供給ローラ２０の内部と供給ローラ２０の外部が平衡状態になるように「通気量」を規定するものである。空気と混じり合い、粉流体と化したトナーＴの排出・吸入は供給ローラ２０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。
【００６９】
まず、供給ローラ２０を、図７（ｂ）に示すような測定冶具４１に挿入する。測定冶具４１は、中空円筒体の側面にφ１０（ｍｍ）の貫通孔４１ａを通したもので、貫通孔４１ａの中心軸と円筒孔４１ｂの円筒軸が直交するように作られている。
【００７０】
供給ローラ２０は、外径φ２０（ｍｍ）であるので、測定冶具４１内径はφ１９（ｍｍ）である。供給ローラ２０が挿入された測定冶具４１は、図７（ｃ）に示すような通気ホルダ４２に取り付けられる。
【００７１】
連結パイプ４２ｂの内径は、測定冶具４１の貫通孔よりも大きくなるように設定される。本実施例では、連結パイプ４２ｂの内径をφ１２（ｍｍ）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。図７（ａ）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４２ｃ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。
【００７２】
通気ホルダ４２の中空円筒体４２ａの左右には、図７（ａ）に示すように、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。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。
【００７３】
「表面通気量」の測定は、以下のように行う。まず、図７（ａ）において、供給ローラ２０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。この後、測定対象である供給ローラ２０を設置して、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。
【００７４】
供給ローラ２０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２０ｂの表面から流入し、発泡ウレタン層２０ｂの内部を通過して、測定冶具４１の他方の貫通孔に位置する発泡ウレタン層２０ｂの表面から流出する。
【００７５】
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。従って、本発明では上記のような、発泡ウレタン層２０ｂ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。
【００７６】
このように表面通気量の大きな供給ローラ２０を用いることにより供給ローラ２０の内外へのトナーＴの入れ替わりが円滑に行われる為、特定のトナーＴが供給ローラ２０の内に留まることがなく、トナーＴの劣化が抑制される。
【００７７】
以上、前述した実施例１〜実施例３の構成によれば、供給ローラ２０へのトナーＴの供給を確保しつつ、ベタ濃度の安定性を向上させ、高品位な画像を供給することができる。
【００７８】
なお、トナー返し部材５０、５１、５２の先端部は、供給ローラ２０の表面に対して近接する構成でも良いし、供給ローラ２０の表面に対して接触する構成でも良い。
【００７９】
なお、前述した実施例では、カラー画像形成が可能な画像形成装置を例示しているが、本発明はこれに限定されるものではない。モノクロ画像形成が可能な画像形成装置であっても良く、モノクロ用の画像形成装置における現像装置に本発明を適用することにより同様の効果を得ることができる。
【００８０】
また、前述した実施形態では、画像形成装置としてプリンタを例示したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば複写機、ファクシミリ装置等の他の画像形成装置や、或いはこれらの機能を組み合わせた複合機等の他の画像形成装置や、記録剤担持体を使用し、前記記録剤担持体に担持された記録材に各色のトナー像を順次重ね合わせて転写する画像形成装置であっても良い。こうした画像形成装置における現像装置に本発明を適用することにより同様の効果を得ることができる。
【符号の説明】
【００８１】
４      現像ユニット（現像装置）
１７    現像ローラ（現像剤担持体）
１８    収納室
２０    供給ローラ
２２    撹拌部材（搬送部材）
５０、５１、５２・・・トナー返し部材（現像剤返し部材）
Ｎ      ニップ部
Ｑ      貯留部
Ｔ      トナー（現像剤）
【図１】
2013257364.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2013257364.tif 000007
【図６】
2013257364.tif 000008
【図７】
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