(57)【要約】【課題】現像剤担持体上の二成分現像剤の劣化を抑制し、現像剤層を安定して薄層に形成でき、小型で長期にわたり安定した高画質画像を得ることのできる現像装置を提供する。【解決手段】本発明では、内部に複数の磁極を有しトナーとキャリアからなる現像剤４３を担持して搬送し感光体１に形成された静電潜像を現像する現像ローラ４１と、現像ローラ４１に担持されて搬送される現像剤の層厚を規制するドクタ４２を備えた現像装置において、現像後の現像剤を現像ローラから回収し必要に応じてトナーを補給して攪拌を行う回収部５２と、回収部で攪拌された現像剤を現像ローラ４１に供給する供給部５１とを備え、供給部５１の位置が現像ローラよりも上方にあり、供給部から現像ローラへの現像剤の供給量を調整する手段を有し、かつドクタが現像ローラの頂点よりも感光体側に配置された構成としたので、現像ローラに担持される現像剤量を適正にすることができる。【選択図】図５
2009151029.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に複数の磁界発生手段を有し、トナーと磁性キャリアからなる二成分現像剤を磁気ブラシとして担持して搬送し、潜像担持体に形成された静電潜像を前記現像剤のトナーで現像して可視像化する現像剤担持体と、
該現像剤担持体に担持されて搬送される現像剤の層厚を規制する現像剤規制部材とを備えた現像装置において、
前記現像後の現像剤を前記現像剤担持体から回収し、必要に応じてトナーを補給して攪拌を行う回収部と、該回収部で攪拌された現像剤を前記現像剤担持体に供給する供給部とを備え、
前記供給部の位置が前記現像剤担持体よりも上方にあり、該供給部から前記現像剤担持体への現像剤の供給量を調整する手段を有し、かつ、前記現像剤規制部材が前記現像剤担持体の頂点よりも前記潜像担持体側に配置されたことを特徴とする現像装置。
【請求項２】
請求項１記載の現像装置において、
前記現像剤規制部材よりも前記現像剤担持体の現像剤搬送方向上流側で、該現像剤規制部材の対向部位にある磁界発生手段の法線方向の磁束密度が３０ｍＴ以下としたことを特徴とする現像装置。
【請求項３】
請求項２記載の現像装置において、
前記現像剤規制部材の対向部位にある磁界発生手段は、前記供給部から前記現像剤担持体に供給される現像剤を担持するための磁界発生手段である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項に記載の現像装置において、
前記回収部と前記供給部は、前記現像剤を軸方向に搬送するスクリュ状の現像剤攪拌搬送部材を有し、前記回収部と前記供給部の現像剤攪拌搬送部材のスクリュ径よりも、前記現像剤担持体の径が小さい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項に記載の現像装置において、
前記現像剤担持体の剤離れ位置の磁界発生手段で形成する法線磁束密度が略０となる点が、前記現像剤担持体の中心と前記供給部の現像剤撹拌搬送部材の中心とを結んだ線よりも、該現像剤担持体の回転方向に対して、下流側に形成することを特徴とする現像装置。
【請求項６】
潜像担持体と、該潜像担持体を一様に帯電する帯電手段と、帯電した前記潜像担持体に静電潜像を形成する手段と、前記潜像担持体上の静電潜像を現像する現像手段と、前記潜像担持体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とを有する作像部を備えた画像形成装置に装備され、前記作像部を構成する前記潜像担持体と前記帯電手段と前記クリーニング手段のうちの少なくとも１つと、前記現像手段とが一体になって画像形成装置本体に対して着脱可能に構成されたプロセスカートリッジにおいて、
前記現像手段として、請求項１〜５のいずれか１項に記載の現像装置を備えたことを特徴とするプロセスカートリッジ。
【請求項７】
潜像担持体と、該潜像担持体を一様に帯電する帯電手段と、帯電した前記潜像担持体に静電潜像を形成する手段と、前記潜像担持体上の静電潜像を現像する現像手段と、前記潜像担持体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とを有する作像部を備えた画像形成装置において、
前記現像手段として、請求項１〜５のいずれか１項に記載の現像装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項８】
請求項７記載の画像形成装置において、
前記作像部を複数備え、単色、多色またはフルカラー画像の形成を行うことを特徴とする画像形成装置。
【請求項９】
請求項７または８記載の画像形成装置において、
前記作像部に、請求項６記載のプロセスカートリッジを備えた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、潜像担持体上に担持された静電潜像を、トナー及び磁性キャリアを含有する二成分現像剤によって現像する現像装置、並びにこの現像装置を用いるプロセスカートリッジ、及び、前記現像装置またはプロセスカートリッジを備えた複写機、ファクシミリ、プリンタ、あるいはこれらの複合機等の画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、磁性キャリア及びトナーからなる二成分現像剤を用いる現像装置が知られている。この二成分現像剤を用いる現像装置では、現像剤を所謂磁気ブラシとして現像剤担持体上に担持して、この現像剤を現像剤規制部材で所定の厚みに規制した後、現像領域に搬送し、感光体等の潜像担持体上の静電潜像を現像することが一般的に行われている。
現像剤担持体としては、例えば、回転可能に配設され且つ二成分現像剤を担持搬送する円筒状の現像スリーブと、この現像スリーブ内に固定配置された複数の磁界発生手段（例えば周囲に複数の磁極を配列した磁石ロール、または複数の磁石）とを備えた現像ローラが用いられている。
【０００３】
上記潜像担持体上の静電潜像を忠実に現像するためには、潜像担持体と現像剤担持体との間の距離を狭める必要がある。潜像担持体と現像剤担持体との間の距離が小さくなると、それに伴い現像剤担持体上に形成される現像剤層もより薄層に形成する必要がある。従来、現像剤担持体上の現像剤層の厚みを規制する手法としては、現像剤担持体に対し現像剤規制部材（例えばドクタ）を一定の間隙（以下、ドクタギャップと言う）を開けて非接触に配設する方式が広く採用されている。この方式において、現像剤規制部材を通過する現像剤量はドクタギャップを制御することで調整できるが、薄層に形成するためにはドクタギャップを非常に小さく設定する必要がある。
【０００４】
しかしながら、ドクタギャップを小さく設定すると、大きく設定する場合に比べてドクタギャップを通過する現像剤量の変動が大きく、現像剤担持体上に形成される現像剤層が不均一となる。また、現像剤がドクタギャップを通過する際に現像剤に大きなストレスがかかり、現像剤の寿命が短くなってしまう。
【０００５】
このような課題を解決するため、例えば特許文献１に記載の現像装置では、現像剤担持体の磁石ロールで同極性の磁極を隣接配置し、現像剤搬送方向上流側の磁極の最大磁力位置とこれら磁極間の最小磁力位置の間に現像剤規制部材を設けている。これにより、ドクタギャップでの現像剤のパッキング密度が低くなり、ドクタギャップを通過する現像剤量を少なくすることができる。さらに、ドクタギャップを通過する現像剤には、現像スリーブの回転力以外に、ドクタギャップを通過させようとする力がほとんど作用しない。そのため、ドクタギャップを小さく設定しても、ドクタギャップを通過する現像剤量の変動が小さく、現像剤担持体上に薄い均一層を形成することが可能となる。
【０００６】
【特許文献１】特開平５−６１０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記の特許文献１に記載される現像装置においては、同極の磁極間の反発力が強いために、ドクタギャップを通過させるための現像剤搬送力が低下し過ぎてしまっている。そのため、環境変動等により現像剤の特性が変動すると、現像剤搬送量も変動しやすくなり、現像剤層の形成が不安定となってしまう可能性がある。
【０００８】
本発明は、以上のような従来技術の課題を解決するためになされたものであり、その目的は、現像剤担持体に供給される現像剤量を適量に調整できるようにし、現像剤担持体上の二成分現像剤の劣化を抑制し、現像剤層を安定して薄層に形成でき、かつ小型で長期にわたり安定した高画質画像を得ることのできる現像装置を提供することである。
より詳しくは、現像剤担持体への現像剤の供給量を適正にして現像剤の過剰供給を防止し、現像剤規制部材によって過剰な現像剤のパッキング状態となることを抑制し、現像剤担持体上の二成分現像剤の劣化を抑制し、現像剤層を安定して薄層に形成できるようにすることができる現像装置を提供することを目的としている。また、現像剤回収部や供給部での現像剤の停滞をなくすことができ、且つ小型な現像装置を提供すること、さらには、トナー補給直後の現像剤と攪拌が充分に完了した現像剤とが現像剤担持体上で混入することを防ぐこと、を目的としている。
そして本発明では、上記の目的を達成することができる現像装置を用い、小型で長期にわたり安定した高画質画像を得ることのできる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している。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明では上記の目的を達成するために、以下のような手段を採っている。
本発明の第１の手段は、内部に複数の磁界発生手段を有し、トナーと磁性キャリアからなる二成分現像剤を磁気ブラシとして担持して搬送し、潜像担持体に形成された静電潜像を前記現像剤のトナーで現像して可視像化する現像剤担持体と、該現像剤担持体に担持されて搬送される現像剤の層厚を規制する現像剤規制部材とを備えた現像装置において、前記現像後の現像剤を前記現像剤担持体から回収し、必要に応じてトナーを補給して攪拌を行う回収部と、該回収部で攪拌された現像剤を前記現像剤担持体に供給する供給部とを備え、前記供給部の位置が前記現像剤担持体よりも上方にあり、該供給部から前記現像剤担持体への現像剤の供給量を調整する手段を有し、かつ、前記現像剤規制部材が前記現像剤担持体の頂点よりも前記潜像担持体側に配置されたことを特徴とする。
【００１０】
本発明の第２の手段は、第１の手段の現像装置において、前記現像剤規制部材よりも前記現像剤担持体の現像剤搬送方向上流側で、該現像剤規制部材の対向部位にある磁界発生手段の法線方向の磁束密度が３０ｍＴ以下としたことを特徴とする。
また、本発明の第３の手段は、第２の手段の現像装置において、前記現像剤規制部材の対向部位にある磁界発生手段は、前記供給部から前記現像剤担持体に供給される現像剤を担持するための磁界発生手段であることを特徴とする。
【００１１】
本発明の第４の手段は、第１〜第３のいずれか１つの手段の現像装置において、前記回収部と前記供給部は、前記現像剤を軸方向に搬送するスクリュ状の現像剤攪拌搬送部材を有し、前記回収部と前記供給部の現像剤攪拌搬送部材のスクリュ径よりも、前記現像剤担持体の径が小さいことを特徴とする。
また、本発明の第５の手段は、第１〜第４のいずれか１つの手段の現像装置において、前記現像剤担持体の剤離れ位置の磁界発生手段で形成する法線磁束密度が略０となる点が、前記現像剤担持体の中心と前記供給部の現像剤撹拌搬送部材の中心とを結んだ線よりも、該現像剤担持体の回転方向に対して、下流側に形成することを特徴とする。
【００１２】
本発明の第６の手段は、潜像担持体と、該潜像担持体を一様に帯電する帯電手段と、帯電した前記潜像担持体に静電潜像を形成する手段と、前記潜像担持体上の静電潜像を現像する現像手段と、前記潜像担持体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とを有する作像部を備えた画像形成装置に装備され、前記作像部を構成する前記潜像担持体と前記帯電手段と前記クリーニング手段のうちの少なくとも１つと、前記現像手段とが一体になって画像形成装置本体に対して着脱可能に構成されたプロセスカートリッジにおいて、前記現像手段として、第１〜第５のいずれか１つの手段の現像装置を備えたことを特徴とする。
【００１３】
本発明の第７の手段は、潜像担持体と、該潜像担持体を一様に帯電する帯電手段と、帯電した前記潜像担持体に静電潜像を形成する手段と、前記潜像担持体上の静電潜像を現像する現像手段と、前記潜像担持体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とを有する作像部を備えた画像形成装置において、前記現像手段として、第１〜第５のいずれか１つの手段の現像装置を備えたことを特徴とする。
また、本発明の第８の手段は、第７の手段の画像形成装置において、前記作像部を複数備え、単色、多色またはフルカラー画像の形成を行うことを特徴とする。
さらに本発明の第９の手段は、第７または第８の手段の画像形成装置において、前記作像部に、第６の手段のプロセスカートリッジを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の現像装置では、現像後の現像剤を現像剤担持体から回収し、必要に応じてトナーを補給して攪拌を行う回収部と、該回収部で攪拌された現像剤を現像剤担持体に供給する供給部を備え、供給部の位置が現像剤担持体よりも上方にあり、該供給部から現像剤担持体への現像剤の供給量を調整する手段を有し、かつ、現像剤規制部材が現像剤担持体の頂点よりも潜像担持体側に配置された構成としたことにより、供給部から現像剤担持体へ現像剤を供給する際に、磁気的な力を使わずに重力による供給を行うことが可能になり、磁気的拘束力を下げることができる。また、現像剤の供給量を調整する手段を有しているので、現像剤担持体への現像剤の供給量を適量にし、現像剤規制部材（ドクタ）の前に過剰な現像剤による剤溜まりが発生することを無くすことができる。
さらに、現像剤規制部材（ドクタ）を現像剤担持体の頂点よりも潜像担持体側に配置することで、ドクタ部前の現像剤に重力を利用して現像剤が動かない状態を作らないようにすることができる。このため、長時間、圧力にさらされることがなくなるため、劣化した現像剤の発生を抑制することが可能になる。
従って、本発明によれば、現像剤担持体上の二成分現像剤の劣化を抑制し、現像剤層を安定して薄層に形成でき、かつ小型で長期にわたり安定した高画質画像を得ることのできる現像装置を実現することができる。
また、本発明によれば、上記の効果を有する現像装置を用いることにより、小型で長期にわたり安定した高画質画像を得ることのできるプロセスカートリッジ及び画像形成装置を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
まず、本発明に係る画像形成装置、現像装置、プロセスカートリッジの構成例について説明する。
図１に、本発明を適用した現像装置を有する画像形成装置の概略構成図を示す。図１に示す実施形態の画像形成装置１００はカラー画像を形成するタンデム型のプリンタであるが、単色の画像を形成するものであっても良い。また、図１に示す画像形成装置（プリンタ）１００の筐体の上部に原稿画像の読取装置（スキャナ）を設置すれば、複写機やファクシミリ、あるいはこれらの複合機の構成となる。
【００１６】
図１に示す画像形成装置１００は、一般にコピー等に用いられる普通紙と、ＯＨＰシートや、カード、ハガキといった９０Ｋ紙、坪量約１００ｇ／ｍ２相当以上の厚紙や、封筒等の、普通紙よりも熱容量が大きないわゆる特殊シートの、何れをもシート状の記録媒体として用いることが可能である。以下これらを記録媒体と記載する。
【００１７】
画像形成装置１００は、その筐体内に、図示しない読取装置（スキャナ）で読取った原稿画像の画像情報（または外部のパーソナルコンピュータ等から入力された画像情報）に応じて各色ごとの画像を形成する作像装置７Ｃ、７Ｙ、７Ｍ、７Ｋと、作像装置７Ｃ、７Ｙ、７Ｍ、７Ｋに対向して配置された転写装置８と、各作像装置７Ｃ、７Ｙ、７Ｍ、７Ｋと転写装置８とが対向する転写領域に各種記録媒体Ｐを供給する記録媒体供給手段としての給紙カセット１１、１２、１３と、給紙カセット１１、１２、１３から搬送されてきた記録媒体Ｐを作像装置７Ｃ、７Ｙ、７Ｍ、７Ｋによる作像のタイミングに合わせて供給するレジストローラ１８等を有している。
【００１８】
また、画像形成装置１００は、作像装置７Ｃ、７Ｙ、７Ｍ、７Ｋのそれぞれに備えられた後述する感光体ドラム１Ｃ、１Ｙ、１Ｍ、１Ｋと、転写装置８の転写ローラ５Ｃ、５Ｙ、５Ｍ、５Ｋとの対向位置である転写領域のうちの、少なくとも１つの転写領域においてトナー像を転写された後の記録媒体Ｐの定着を行う定着装置１９と、筐体の上部に配設され、定着装置１９を通過してトナー像が定着された記録媒体Ｐを積載するための排紙トレイ２２とを有している。
【００１９】
また、画像形成装置１００は、給紙カセット１１、１２、１３のそれぞれから記録媒体Ｐを送り出すピックアップローラ１４、１５、１６と、給紙カセット１１、１２、１３から搬送されてきた記録媒体Ｐをレジストローラ１８に向けて搬送するローラ構造１７と、排紙トレイ２２に向けて記録媒体Ｐを搬送し筐体１００外部へ排出する排出ローラ２１と、定着装置１９により定着された記録媒体Ｐを排出ローラ２１に向けて搬送するローラ構造２０とを有している。
【００２０】
転写装置８は、複数のローラ９，１０に張架された転写ベルトからなり、画像形成装置の筐体１００が図の左右方向において小型になるよう、斜め方向に配設され、矢印Ｂで示すシート状媒体搬送方向が斜め方向となっている。これにより、画像形成装置は、図の左右方向における筐体１００の幅が、Ａ３サイズのシート状媒体の長手方向の長さよりも僅かに長い大きさとなっている。すなわち、画像形成装置１００は、内部にシート状媒体を収容するために最低限必要な大きさとされることで大幅に小型化されている。
【００２１】
各作像装置７Ｃ、７Ｙ、７Ｍ、７Ｋはそれぞれシアン（Ｃ）、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｋ）の各色の画像形成を行うものであり、現像装置で用いるトナーの色が異なるが、その構成はほぼ同様であるから、ここではブラックの作像装置７Ｋの構成を各作像装置７Ｃ、７Ｙ、７Ｍ、７Ｋの代表として説明する。作像装置７Ｋは、潜像担持体としての感光体ドラム１Ｋ、感光体ドラム１Ｋの回転方向Ａにおいて順に配置されている帯電装置２Ｋ、露光装置（光書込装置）３Ｋ、現像装置４Ｋ、クリーニング装置６Ｋ等を有し、帯電装置２Ｋと現像装置４Ｋとの間で露光装置（光書込装置）３Ｋからの露光光Ｌを受ける周知の構成である。なお、潜像担持体はドラム状でなく、ベルト状の感光体としても良い。
【００２２】
上記のような構成の作像装置７Ｋでは、帯電装置２Ｋにより感光体ドラム１Ｋを帯電し、露光装置（光書込装置）３Ｋからの露光光Ｌを感光体ドラム１Ｋに照射して静電潜像を形成し、該静電潜像を現像装置４Ｋのトナーで現像して可視像化する。そして感光体ドラム１Ｋ上のトナー像を転写装置８で搬送される記録媒体Ｐに転写する。また、他の色の作像装置７Ｃ、７Ｙ、７Ｍでも同様に帯電、露光、現像のプロセスが行われ、各色のトナー像を転写装置８で搬送される記録媒体Ｐに転写する。そして、作像装置７Ｃ、７Ｙ、７Ｍ、７Ｋのうちの幾つを使用するかに応じて単色、多色、フルカラーのいずれかの画像が記録媒体Ｐ上に形成され、定着装置１９で定着されて排紙トレイ２２に排出される。
【００２３】
次に、図１に示す画像形成装置の各作像部（作像装置）７Ｃ、７Ｙ、７Ｍ、７Ｋに用いられる現像装置４の構成例について説明する。
図２は２成分現像剤を用いる一般的な現像装置の構成例を示している。図２に示す現像装置４−１は、内部に固定配置された複数の磁界発生手段（例えば複数の磁極Ｐ１〜Ｐ５）を有し、トナーと磁性キャリアを含む現像剤（２成分現像剤）４３を担持して回転し、潜像担持体である感光体ドラム１に形成された静電潜像にトナーを供給して該静電潜像を可視像化する現像剤担持体（以下、現像ローラと言う）４１と、現像ローラ４１の軸の中心線と平行な中心線を中心とした回転軸上で回転し、該回転軸の軸方向に現像剤４３を撹拌しつつ搬送して、現像ローラ４１から現像剤４３を回収する機能と現像ローラ４１に現像剤を供給する機能とを有する第１現像剤撹拌搬送部材４４と、第１現像剤撹拌搬送部材４４が現像剤４３を搬送する方向と反対方向に現像剤４３を撹拌しつつ搬送する第２現像剤攪拌搬送部材４５とを備えている。すなわち図２に示す現像装置４−１では、現像ローラ４１の軸の中心線と平行に配設され軸の一方向、例えば紙面手前側に現像剤４３を搬送する第１現像剤攪拌搬送部材４４と、第１現像剤攪拌搬送部材４４と平行に配設され軸の他方向すなわち紙面奥側に現像剤を搬送する第２現像剤攪拌搬送部材４５とを有しており、第１現像剤攪拌搬送部材４４と第２現像剤攪拌搬送部材４５を略水平方向に配置した構成となっている。また、図２において反時計回りに回転する現像ローラ４１の回転方向における、現像ローラ４１と第１現像剤攪拌搬送部材４４との対向領域の下流側において現像ローラ４１に汲み上げられた現像剤４３の層厚を規制する、現像ローラ４１の上方に配設された現像剤規制部材（例えばドクタ）４２を有している。なお、第１現像剤攪拌搬送部材４４と第２現像剤攪拌搬送部材４５の間には仕切り板４６が設けられているが、この仕切り板４６の両端部には開口が設けられており、第１現像剤攪拌搬送部材４４と第２現像剤攪拌搬送部材４５の両端部で現像剤の受け渡しが行われ、第１現像剤攪拌搬送部材４４と第２現像剤攪拌搬送部材４５とで現像剤が攪拌搬送されながら循環するようになっている。また、図示しないが、第２現像剤攪拌搬送部材４５の搬送方向上流側にはトナー補給部が設けられており、図示しないトナー収容部に収容されているトナーが補給されるようになっている。
【００２４】
現像剤担持体である現像ローラ４１は、磁界発生手段として、円周方向に複数の磁極を配置した図示しないマグネットローラ（あるいは複数の磁石）を内部に有し、その周囲を図示しない円筒状の現像スリーブが回転する構成となっている。現像スリーブはアルミ等の非磁性の金属で形成されている。また、マグネットローラは、各磁極が所定の方向を向くように固定されており、その周囲を現像スリーブが回転して、磁極によって引き付けた現像剤を担持、搬送していく。
【００２５】
より具体的には、現像ローラ４１のマグネットローラには、現像部の主磁極Ｐ１と、搬送用磁極Ｐ２、剤離れ用磁極Ｐ３、剤汲み上げ用磁極Ｐ４、搬送用磁極Ｐ５が設けられており、第１現像剤攪拌搬送部材４４で攪拌搬送される現像剤４３を剤汲み上げ用磁極Ｐ４の磁力で現像スリーブ上に汲み上げた後、現像スリーブ上の現像剤を、極性を交互に変えた磁極を用いて、現像剤のチェーン状の磁気ブラシを形成する。そして、現像スリーブを回転すると、磁気ブラシは横転されながら現像部に搬送されていく。
すなわち、現像ローラ４４のマグネットローラの剤汲み上げ用磁極Ｐ４により発生する磁場は、隣接する逆極性の搬送用磁極Ｐ５に流れ込み、このような磁場中を、磁性粒子で構成されたキャリアが通過すると、磁束密度に沿ってキャリアの磁化が起こり、磁気ベクトルに沿って、磁気ブラシを形成する。このとき。現像スリーブを回転させると、形成された磁場による磁気ベクトルに沿って、現像剤が形を変えながら、現像スリーブ上を搬送される。そして、現像部に搬送された現像剤は主磁極Ｐ１の磁力で穂立ちして磁気ブラシを形成し、現像剤中のトナーで感光体上の静電潜像を現像する。現像後の現像剤は、現像スリーブの回転により現像装置内に搬送され、剤離れ用磁極Ｐ３を通過して第１現像剤攪拌搬送部材４４に回収される。
【００２６】
ところで、図２に示したような２本の現像剤攪拌搬送部材４４、４５を略水平方向に並べる方式の現像装置４−１では、２本の現像剤撹拌搬送部材４４、４５で現像剤４３の混合撹拌搬送を行いながら循環し、第１の現像剤撹拌搬送部材４４で現像ローラ４１に対する現像剤の供給、回収を行い、第２の現像剤撹拌搬送部材４５でトナー補給と混合、攪拌を行っているが、第１の現像剤撹拌搬送部材４４で搬送される現像剤と、回収した現像剤の混合攪拌が不十分であると、現像ローラ４１に供給された現像剤４３にトナー濃度ムラや帯電不良が生じ、画像濃度ムラが発生するなどの異常画像が形成される。特に、現像後の現像剤の現像ローラ４１からの剤離れが不十分で、現像後の現像剤がそのまま現像ローラ４１と連れ回って供給側に達すると、トナー濃度不足の現像剤が現像部に供給されることになり、現像画像の濃度ムラや濃度不足が発生する。また、現像ローラ４１の剤汲み上げ磁極Ｐ４の位置が適正でないと、剤離れした現像剤が第１の現像剤撹拌搬送部材４４で攪拌搬送される前に現像ローラ４１に汲み上げられてしまうことがあり、同様に現像画像の濃度ムラや濃度不足が発生する。
【００２７】
次に図３は２成分現像剤を用いる現像装置の別の構成例を示している。図３に示す現像装置４−２は、内部に固定配置された複数の磁界発生手段を有し、トナーと磁性キャリアを含む現像剤（２成分現像剤）４３を担持して回転し、潜像担持体である感光体ドラム１に形成された静電潜像にトナーを供給して該静電潜像を可視像化する現像剤担持体（以下、現像ローラと言う）４１と、現像ローラ４１の軸の中心線と平行な中心線を中心とした回転軸上で回転し、該回転軸の軸方向に現像剤４３を撹拌しつつ搬送して現像ローラ４１に現像剤４３を供給する第１現像剤撹拌搬送部材４７と、現像ローラ４１から現像剤４３を回収し第１現像剤撹拌搬送部材４７が現像剤を搬送する方向と反対方向に現像剤を撹拌しつつ搬送して第１現像剤攪拌搬送部材４７に現像剤を受け渡す第２現像剤撹拌搬送部材４８とを備えている．
【００２８】
すなわち、図３に示す現像装置４−２は、現像ローラ４１の構成は図２と同様であるが、現像剤攪拌搬送部材４７，４８による現像剤の供給と回収を行う機能を分離したものであり、トナーとキャリアからなる現像剤４３を攪拌搬送して現像ローラ４１に供給するための第１現像剤攪拌搬送部材４７を配置した現像剤供給部と、現像ローラ４１から現像後の現像剤４３を回収し、回収した現像剤と図示しないトナー補給口から補給されたトナーとを混合して攪拌搬送する第２現像剤攪拌搬送部材４８を配置した現像剤回収部を有し、回収部の上方に供給部を配置して壁部４９で仕切った構成であり、供給部と回収部が鉛直方向に連結した構成である。このように、現像ローラ４１に隣接して供給部と回収部が鉛直方向に連結した構成とすることにより、図２の構成の現像装置と較べて省スペースとなる。
【００２９】
図３に示す現像装置４−２では、現像ローラ４１の剤離れ用磁極Ｐ３を通過して剤離れした現像剤４３を第２現像剤攪拌搬送部材４８で現像ローラ４１から回収し、図示しないトナー収容部から図示しないトナー補給口を介して回収部に供給されたトナーと回収した現像剤４３との混合、攪拌を行う。そして、第２現像剤攪拌搬送部材４８により軸方向の端部まで搬送された現像剤４３は、壁部４９の軸方向端部に設けられた開口を通して第１現像剤攪拌搬送部材４７側に供給される。その後、第１現像剤攪拌搬送部材４７により現像剤４３が軸方向に攪拌搬送されるが、その搬送経路において、現像ローラ４１の剤汲み上げ用磁極Ｐ４の磁力により現像ローラ４１への現像剤４３の供給を行っている。そして、図２の現像装置と同様に現像を行った後、現像後の現像剤は上記のように第２現像剤攪拌搬送部材４８で回収される。
このように、図３に示す現像装置４−２では、２つの現像剤攪拌搬送部材４７，４８により、現像剤の供給と回収を行う機能を分離し、現像後の現像剤が供給用の第１現像剤攪拌搬送部材４７にそのまま戻されないような構成をとることで、第２現像剤攪拌搬送部材４８で補給トナーと充分に混合、攪拌され、第１現像剤攪拌搬送部材４７に受け渡された現像剤４３が現像ローラ４１に供給されるので、画像濃度の安定した画像を得ることができる。
【００３０】
ところで、図３に示したような構成の現像装置４−２では、供給部の第１現像剤攪拌搬送部材４７で攪拌搬送される現像剤を現像ローラ４１の剤汲み上げ用磁極Ｐ４の磁力により汲み上げているが、供給部から現像剤が磁力により吸引されるため、吸引範囲を通過する現像剤はすべて現像ローラ４１に吸いつけられるので、現像剤の供給過剰となることがある。そして、現像ローラ上に過剰な現像剤が担持されると、現像剤規制部材（ドクタ）４２によって過剰な現像剤のパッキング状態となることがある。
そこで本発明では、現像剤の供給部から現像ローラ４１への現像剤の供給量を適量に下げることができ、ドクタ４２の前に過剰な現像剤による剤溜まりができないようにするものである。なお、具体的な実施例については後述する。
【００３１】
次に図４は、本発明に係るプロセスカートリッジの構成例を示す概略構成図である。このプロセスカートリッジ７は、図１に示した各作像部の現像装置４と感光体ドラム１と帯電装置２とクリーニング装置６をカートリッジに一体に収納したものであり、画像形成装置本体に対して着脱可能となっている。
【００３２】
このように、図４に示すプロセスカートリッジ７は、現像装置４と、感光体ドラム１と帯電装置２とクリーニング装置６をカートリッジに一体に収納し、画像形成装置本体に対して着脱可能な一体構造物として構成することにより、長期間の使用においても保守性、交換性を向上することができる。
【００３３】
以上、本発明に係る画像形成装置、現像装置、プロセスカートリッジの構成例について説明したが、本発明では、上記のようなプロセスカートリッジや画像形成装置に用いる現像装置において、現像剤担持体（現像ローラ）４１への現像剤の供給過剰や、現像剤規制部材（ドクタ）４２によって過剰な現像剤のパッキング状態となることを抑制するものである。また、現像剤回収部から供給部への持ち上げ部の現像剤の停滞を無くし、且つ小型な現像装置を提供するものである。さらには、トナー補給直後の現像剤と、攪拌が充分に完了した現像剤とが、同時に現像剤担持体（現像ローラ）に混入することを防ぐものである。
【００３４】
そして前述の解決手段で述べたように、本発明に係る現像装置では、現像後の現像剤を回収し、必要に応じてトナーを補給して攪拌を行う回収部（５２）と、該回収部（５２）で攪拌された現像剤（４３）を現像ローラ（４１）に供給する供給部（５１）を備え、供給部（５１）の位置が現像ローラ（４１）よりも上方にあり、該供給部（５１）から現像ローラ（４１）への現像剤の供給量を調整する手段を有し、かつ、現像剤規制部材（ドクタ）（４２）が現像ローラ（４１）の頂点よりも感光体（１）側に配置された構成とするものである（図５、図７、図８）。
すなわち、本発明では、現像ローラ（４１）への現像剤の供給量を適量に下げ、現像剤規制部材（ドクタ）（４２）の前に過剰な現像剤による剤溜まりが発生することをなくすため、現像剤の規制位置を現像ローラ（４１）の頂点よりも感光体（１）側に配置するものである。
【００３５】
そのため、本発明では、現像剤を供給する供給部（５１）を図３の構成よりもさらに現像ローラ（４１）の上部に設けることができ、供給部（５１）から現像ローラ（４１）に現像剤を供給する際に、磁気的な力を使わずに重力により供給を行うことを可能にするものである。それにより、従来よりも磁気的拘束力を下げることができ、現像剤を過剰に担持することを防ぐことができる。
さらに、ドクタ部（４２）を現像ローラ（４１）の頂点よりも感光体（１）側に設けることで、ドクタ部前の現像剤の供給に重力を利用し、現像剤が動かない状態を作らないようにすることができる。また、長時間、圧力にさらされることがなくなるため、劣化した現像剤の発生を抑制することが可能になる。
なお、現像剤の供給量の制御手段としては、簡単には、供給部（５１）に壁部（４９）を設けて、その内部に現像剤攪拌搬送部材（スクリュ）（４７）を配置し（例えば図７、図８の構成）、その回転数を変えることで供給量を容易に制御することができる。
また、ドクタ部（４２）を現像ローラ（４１）の頂点よりも感光体（１）側に設けることで、ドクタを通過せずに直接、回収部に流れる現像剤の発生を抑えることができる。そのため、濃度の安定化などで有利になる。
なお、現像剤の供給量の別の制御手段としては、簡単には、供給部（５１）に壁部（４９）を設けて、現像ローラに供給する側の高さを、供給部内の現像剤の高さに合わせて変えることが挙げられる。例えば、図３の構成では、下流になるにつれ、スリーブに現像剤を供給するため、現像剤の高さは低くなる。そこで、上流側の壁部（４９）の高さを高くし、下流になるにつれ、壁部（４９）の高さを下げていくことで調整することができる。
【００３６】
本発明の現像装置では、上記の構成に加えて、ドクタ部（４２）に発生する磁気的拘束力をさらに低減する構成とするものであり、ドクタ（４２）よりも現像ローラ（４１）の現像剤搬送方向上流側で、ドクタ（４２）の対向部位にある磁界発生手段の法線方向の磁束密度が３０ｍＴ以下としたものである。また、ドクタの対向部位にある磁界発生手段は、供給部（５１）から現像ローラ（４１）に供給される現像剤（４３）を担持するための磁極であり、従来の汲み上げ極や剤規制極に相等する。
【００３７】
ここで、従来の汲み上げ極および剤規制極（例えば図３のＰ４やＰ５）では、通常４５〜６０ｍＴ程度の磁束密度を形成していた。それは、現像剤を安定して供給するためには、過剰な剤を保持し強い力で規制を行っていたためである。
このため、磁束密度を３０ｍＴに下げると、例えば攪拌搬送部材（スクリュ）の位置により、汲み上がる現像剤の量にバラツキが生じ、そのため、現像剤規制部を通過する現像剤量が不均一になり、画像濃度バラツキなどといった異常画像が発生する。
【００３８】
しかし、本発明の現像装置では、供給部（５１）を現像ローラ（４１）の上部に設けて、重力を用いて現像剤を供給するものであるため、従来よりも低い磁束密度でも現像剤の供給を行うことができる。
なお、磁束密度を下げた場合、現像剤の循環上の課題がある。第１は、現像剤規制部（ドクタ部）（４２）を安定して現像剤を通過させることである。第２は、現像剤規制前にある現像剤が、現像剤規制部（ドクタ部）を通過せず、現像剤の回収側に流れることである。そのため、ドクタ前の現像剤の量が変動し、それにより現像剤規制部（ドクタ部）を通過する現像剤量が不均一になることである。
【００３９】
しかし、本発明では、上記の第１の課題について、ドクタ前に溜まった現像剤でも、重力を使い、現像剤規制部を通過しやすくなるといった効果がある。また、第２の課題に対しては、現像ローラ（４１）の頂点よりも感光体（１）側にドクタ（４２）を配置することで、まず、ドクタ部に現像剤が溜まるため、回収部（５２）側に現像剤が流れることはない。また、流れた場合でも、容積は確保することができる。
【００４０】
上述した方法により、現像剤供給部（５１）で制御された現像剤供給量に応じて、現像剤規制部（４２）を通過する現像剤量を一定に保つことができる。
なお、磁束的吸引力は磁束の大きさの２乗以上に比例するため、磁束密度を半減すれば、劣化状態も２倍以上改善する。
現像剤のストレスは、ドクタ前に堆積する現像剤の重量に比例するため、堆積量を低減することでストレスは低減できる。
【００４１】
さらに本発明の現像装置では、上記の構成に加えて、回収部（５２）と供給部（５１）は、現像剤を軸方向に搬送するスクリュ状の現像剤攪拌搬送部材を有し、回収部（５２）と供給部（５１）の現像剤攪拌搬送部材のスクリュ径よりも、現像ローラ（４１）の径が小さい構成とすると良い（図８）。
ここで、回収した現像剤を供給部（５１）まで持ち上げる場合、回収部（５２）に現像剤が溜まるといった不具合があるが、回収部と供給部の中心間距離を短くすると回収部と供給部が近くなるので、回収した現像剤を供給部まで持ち上げやすくなり、回収部に現像剤が溜まるといった不具合を解消できる。また、現像ローラ径を小さくすると距離を短くしても、角度が開くため、良好な循環が得られる。
なお、現像ローラ径を小さくした場合、現像ローラの強度が弱くなり、そのため、現像剤規制部で発生する加重によりローラが撓むといった不具合があったが、本発明の現像装置では、前述の構成により、ドクタ部での過重が殆ど発生しないため、現像ローラの撓みは抑制され、均一の画像を形成することができる。
【００４２】
ところで、現像ローラを小径にした場合では、供給部（５１）と回収部（５２）の距離が狭くなるため、攪拌の不充分な現像剤が現像ローラ上を通って、供給された現像剤に混入しやすくなる。
この混入の問題を防ぐためには、回収と供給を完全に分離することが好ましい。しかし、分離する部材が現像ローラに対して接する状態になると、現像ローラが削れてしまう。それにより、経時の利用で搬送性が低下し、現像剤が、ドクタを通過しなくなる。
そこで本発明では、磁気的な拘束力を形成しないことで、連れ回りを防止し、攪拌の不充分な現像剤が、供給された攪拌の充分な現像剤と混合することを防ぐものである。
【００４３】
より具体的には、現像ローラ（４１）の剤離れ位置の磁界発生手段（例えば図３に示した剤離れ用磁極Ｐ３に相当）で形成する法線磁束密度が略０となる点を、現像ローラ（４１）の中心と供給部（５１）の現像剤撹拌搬送部材（スクリュ）４７の中心とを結んだ線よりも、現像ローラ（４１）の回転方向に対して、下流側に形成するようにしたものである。
すなわち、本発明の構成は、現像ローラ上の現像剤を回収する機能を有するスクリュの中心と現像ローラの中心を結ぶ直線よりも上流側に、剤離れ用磁極で形成される法線磁束密度の略０となる点を形成し、その後、現像剤を汲み上げるまでの間、磁場的な拘束力をもたせないようにして、攪拌の不充分な現像剤が、現像ローラ上を通って供給側に至り、供給部から供給された現像剤に混入することを防止するものである。
【実施例】
【００４４】
次に本発明のより具体的な実施例を説明する。
［実施例１］
図５は本発明の第１の実施例を示す現像装置の概略構成図である。この現像装置は、現像ローラ４１の上方に現像剤供給部（現像剤供給機構）５１を設けている。
また、現像ローラ４１の下方には現像剤の回収と攪拌を行う現像剤回収部（回収機構）５２を備え、現像剤回収機構５２から供給機構５１へ現像剤４３を搬送するための現像剤持ち上げ機構５３を設けている。また、現像ローラ４１への現像剤４３の供給は、現像剤供給部５１の供給口５１ａの大きさを最適にすることで調整している。
【００４５】
なお、回収部５２から供給部５１に現像剤を持ち上げる現像剤持ち上げ機構５３としては、例えばスクリュやオーガ等の機械的な搬送手段の他、粉対ポンプ等を用いて現像剤を持ち上げることができる。
また、現像剤規制部材であるドクタ４２は、現像ローラ４１の頂点よりも感光体１側に設けられており、過剰な現像剤はドクタ前で溜まることができる。
【００４６】
現像剤供給部５１の供給口５１ａから供給する現像剤量の調整を行う手段としては、例えば図６に示すように、「供給口５１ａを開閉する電動シャッター５６を設けるとともに、現像剤規制部材であるドクタ４２に圧力センサを取り付ける。そして過剰な現像剤が供給されるとドクタ４２に圧力が発生するため、ドクタ４２に発生する圧力を圧力センサ５５でモニタし、これを電動シャッター５６の駆動を制御するコントローラ５４にフィードバックして、供給口５１ａの大きさを調整する」、といった機構を設けても良い。
【００４７】
本実施例の構成の現像装置であれば、現像剤規制部材は、従来のようにドクタ前に現像剤を溜めて通過量を規制するといったことが必要でなく、現像剤をならす機能をもっていれば良いので、そのため、剛性の弱い部材を用いても現像剤層を安定して薄層に形成できる。
【００４８】
［実施例２］
図７は本発明の第２の実施例を示す現像装置の概略構成図である。この現像装置の基本的な構成は、前述の図３に示した構成の現像装置と略同様であるが、本実施例では、現像剤供給部（供給機構）５１を現像ローラ４１の上方に設けており、さらに、現像剤規制部材であるドクタ４２は、現像ローラ４１の頂点よりも感光体１側に設けている。
このため、現像ローラ４１の磁界発生手段による磁場はドクタ４２の近傍に設けており、ドクタ４２よりも現像ローラ４１の現像剤搬送方向上流側で、ドクタ４２の対向部位にある磁極の法線方向の磁束密度が３０ｍＴ以下とし、供給機構部に磁場の影響がないようにしている。
【００４９】
また、現像剤４３の供給量は供給口５１ａを設けることで制限されており、現像剤攪拌搬送部材（スクリュ）４７の回転数を調整することで、供給量を調整することができる。
スクリュ４７から供給させる現像剤は、軸方向に対しても速度成分を持っているため、過剰な現像剤は、ドクタ前に溜まりながら、軸方向に対しても流動する。そのため、現像剤のパッキング状態は発生しない。
【００５０】
現像剤回収部５２の現像剤４３は、スクリュ４８の軸方向の端部で上方向に持ち上げられ、供給部５１に異動する。そのため、回収部の端部では現像剤が溜まりやすいようにスクリューの形状に返しを設けている。
なお、図７に示す構成では、現像ローラ４１の径がスクリュー４７，４８の径より大きく、スクリュー４７，４８の軸間距離が広いため、現像剤４３を回収部５２から供給部５１に持ち上げるためには、回収部５２のスクリュ４８の回転数を供給部５１のスクリュ４７の回転数と比較して速くするなどの方法が必要である。
【００５１】
［実施例３］
図８は本発明の第３の実施例を示す現像装置の概略構成図である。この現像装置の基本的な構成は図７に示した実施例２の構成の現像装置と略同様であるが、本実施例では、実施例２の構成と比べて、現像ローラ４１の径をスクリュー４７，４８の径より小さくしている。
そのため、現像剤回収部５２と現像剤供給部５１のスクリュ４７，４８の軸間距離を狭く設定することができるため、現像剤を回収部５２から供給部５１に持ち上げるのに必要な搬送方向端部での現像剤の蓄積量が少なくて済むため、回収部側のスクリュ４８の回転数を低減することができる。
また、現像ローラ４１の径を小径にしてスクリュ４７，４８の軸間距離を狭く設定することにより、現像ユニット全体を小型にすることができる。
なお、本構成では、現像ローラ４１上には適量の現像剤が供給されるので、現像ローラ４１にかかる現像剤による過重が軽いため、現像ローラ４１を小径にしても撓みの発生が抑制され、撓みによる現像不良の発生等の問題も回避される。
【００５２】
以上、本発明に係る現像装置の実施例を説明したが、前述の図１に示した実施形態の画像形成装置では、現像手段として、実施例１〜３のいずれかの構成の現像装置４を各色の作像装置７Ｃ、７Ｙ、７Ｍ、７Ｋに備えることにより、現像剤の回収、攪拌搬送、供給を確実に行うことができ、現像ローラ４１上の２成分現像剤の供給量も適正にでき、長期にわたり安定した現像を行うことができるので、高画質な単色、多色、フルカラー画像を得ることのできる画像形成装置を実現することができる。
また、図１に示す実施形態の画像形成装置では、図４に示すようなプロセスカートリッジ７を各色の作像装置７Ｃ、７Ｙ、７Ｍ、７Ｋとして備えることにより、長期にわたり安定した高画質画像を得ることができ、操作性に優れ、プロセスカートリッジ７の交換も簡便に行うことができる画像形成装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の一実施形態を示す画像形成装置の概略構成図である。
【図２】２成分現像剤を用いる一般的な現像装置の構成例を示す概略断面図である。
【図３】２成分現像剤を用いる現像装置の別の構成例を示す概略断面図である。
【図４】本発明に係るプロセスカートリッジの構成例を示す概略構成図である。
【図５】本発明の第１の実施例を示す現像装置の概略構成図である。
【図６】現像剤供給量の調整手段の一例を示す図である。
【図７】本発明の第２の実施例を示す現像装置の概略断面図である。
【図８】本発明の第３の実施例を示す現像装置の概略断面図である。
【符号の説明】
【００５４】
１、１Ｃ，１Ｙ，１Ｍ，１Ｋ：感光体ドラム（潜像担持体）
２、２Ｃ，２Ｙ，２Ｍ，２Ｋ：帯電装置
３Ｃ，３Ｙ，３Ｍ，３Ｋ：露光装置（光書込装置）
４（４Ｃ，４Ｙ，４Ｍ，４Ｋ）、４−１，４−２：現像装置
５Ｃ，５Ｙ，５Ｍ，５Ｋ：転写ローラ
６、６Ｃ，６Ｙ，６Ｍ，６Ｋ：クリーニング装置
７：プロセスカートリッジ（作像部）
７Ｃ，７Ｙ，７Ｍ，７Ｋ：作像装置
８：転写装置
１１，１２，１３：給紙カセット
１４，１５，１６：ピックアップローラ
１８：レジストローラ
１９：定着装置
２１：排紙ローラ
２２：排紙トレイ
４１：現像剤担持体（現像ローラ）
４２：現像剤規制部材（ドクタ）
４３：現像剤
４７：供給部の現像剤攪拌搬送部材（スクリュ）
４８：回収部の現像剤攪拌搬送部材（スクリュ）
４９：供給部の壁部
Ｐ：記録媒体
Ｐ１〜Ｐ５：磁極
【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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