(57)【要約】【課題】層厚規制部材付近での摩擦作用に起因した現像剤の劣化を抑制すると共に現像剤担持体長手方向の現像剤の濃度ムラを低減する。【解決手段】現像剤を攪拌・搬送する攪拌・搬送部と、像担持体と近接又は接触して設けられるようになっており、周面が周回可能に支持された現像剤担持体と、当該現像剤担持体上の現像剤の層厚を規制する層厚規制部材とを備える現像装置において、上記層厚規制部材によって規制された余剰現像剤が攪拌搬送箇所へ戻る現像剤還流経路を備え、その途中に、現像剤のトナー濃度平均化機構を備える【選択図】図３
2009069285.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
現像剤を攪拌・搬送する攪拌・搬送部と、表面に静電潜像を形成する像担持体と近接又は接触して設けられるようになっており、周面が周回可能に支持された現像剤担持体と、当該現像剤担持体上の現像剤の層厚を規制する層厚規制部材とを備える現像装置において、上記層厚規制部材によって規制された余剰現像剤が攪拌・搬送部へ戻る現像剤還流経路を備え、その途中に、現像剤のトナー濃度平均化機構を設けることを特徴とする現像装置。
【請求項２】
上記トナー濃度平均化機構として、スクリュー手段が用いら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】
上記トナー濃度平均化機構として、交番磁界を発生するための電磁石が用いら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４】
上記トナー濃度平均化機構の現像剤搬送方向上流側に、現像剤担持体長手方向の経路幅を狭める構成を有することを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の現像装置。
【請求項５】
エア供給手段と、当該エア供給手段から供給されたエアを上記現像剤還流経路へ送り込むエア流入口とを備えることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の現像装置。
【請求項６】
上記エア流入口に、トナー径よりも小さいメッシュのフィルターが設置されることを特徴とする、請求項５に記載の現像装置。
【請求項７】
上記エア流入口のエア供給上流側に、エア冷却手段を設けることを特徴とする、請求項５又は６に記載の現像装置。
【請求項８】
エア冷却手段がペルチェ素子であることを特徴とする、請求項７に記載の現像装置。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか一項に記載の現像装置を備える画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真方式を用いたプリンタ、複写機、ファックス等、画像形成装置に用いられる静電潜像現像装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
最近の画像形成装置は、高画質でなお且つ高速化の方向に向かっている。それに伴い、トナー担持体表面や潜像担持体表面の高速移動、トナー担持体表面と潜像担持体表面間の距離の狭化が必須の条件となっている。また、画像形成速度の高速化により、トナー担持体に対してトナーを安定供給するために現像剤の攪拌・搬送を高速で行う必要がある。
【０００３】
特に２成分現像装置では、１成分現像装置に比べて現像剤の攪拌・搬送を更に高速で行っている。その結果、パドルやスクリュー等の現像剤攪拌搬送手段が高速回転するので現像剤の摩擦発熱が発生する。これによって現像部を含む作像装置全体の温度上昇が大きくなり、動作上あるいは画像品質上の問題の原因となる。
【０００４】
特に層厚規制部材付近では現像剤に大きな圧力がかかり、現像剤同士、あるいは現像剤とスクリュー、ドクターブレード（層厚規制手段）との摩擦作用によって、摩擦熱が特に発生しやすい。また層厚規制部材付近には現像剤が滞留し易い。トナーに圧力及び摩擦作用がかかり、また熱等のストレスが繰り返し加えられることにより、トナー表面の外添剤がトナー内部に埋没あるいは表面から離脱し、キャリア表面にトナー成分が固着する等の不具合を生じてしまう。この不具合が生じると、現像剤はトナーの帯電能力が低下し現像能力に安定性を欠いてしまうという問題がある。これによって、新しく補給されたトナーがキャリアに接触できず、もしくはトナー同士の接触による弱帯電、逆帯電を保持した状態のまま現像領域に搬送されてしまうこととなり、この様にして発生した弱帯電トナー、逆帯電トナーは、現像剤から離脱し易いため、画像地肌汚れといった異常画像を発生し、またトナー飛散による機内汚染を引き起こし、好ましくない。また感光体あるいは中間転写材から記録媒体への転写の際に、転写率の低下を招き、画像粒状性の低下、ベタ画像の不均一化を起こすため、同様に好ましくない。
【０００５】
上記不具合を解消するために、例えば、特許文献１では、現像剤担持体内部に配置された磁極を挟むように二つの層厚規制部材を設けることによって、層厚規制部材と現像剤担持体間の間隙を広くして現像剤へのストレスを低減することが提案されている。しかし、このようなやり方では、層厚規制部材と担持体間の間隙を広くすることはできても、現像剤は担持体に汲み上げられた後、現像領域に搬送されるまでに層厚規制部材から２度のストレスを受けることになって、結果的にストレスを低減するには至っていない。
【０００６】
また別の方法として、摩擦熱で昇温した現像剤を冷却するために、現像ユニットの現像容器を樹脂から熱伝導性の良いアルミニウム等の金属に変更して、現像容器を空冷する技術が多数提案されている。しかし、現像剤を効率良く冷却するには、その機能上から、現像剤との接触機会の多い現像剤攪拌搬送手段を冷却することがより好ましい。
【０００７】
ところで、近年、画像形成装置の特にトナー定着過程における省エネルギー化が求められている。低温定着を実現するために融点やガラス転移温度の低いトナーを用いることが考えられる。ところが、融点やガラス転移温度の低いトナーは機械的な強度が低下する傾向にあり、熱に対する耐性も低下し、低い温度で軟化する。ゆえに前述のトナー固着の問題がより発生し易くなる。
【０００８】
また、画像形成装置の高速化は、画像濃度の不安定性という問題も、より顕著にさせる。層厚規制部材を通過した現像剤担持体上の現像剤は現像剤担持体により移送され、像担持体上の潜像を顕像化するのに一部のトナーが使用されてトナー濃度が低下する。トナー濃度が低下した現像剤は現像剤担持体により更に移送され、現像剤攪拌部にある十分なトナー濃度を有した現像剤と混合させられる。混合された現像剤が現像剤担持体により移送され次回以降の現像工程に用いられる。現像剤攪拌部では、長手方向手前もしくは奥側の上流側から、一定のトナー濃度に調整された現像剤が供給され、反対側の下流側からトナー濃度が低下したトナーが回収される。通常は、現像剤担持体が接触する現像剤攪拌部のトナー濃度の低下は僅かなものであるため、出力画像への影響は見られない。しかしながら、高濃度の画像を連続して出力すると現像剤担持体が接触する現像剤攪拌部の現像剤のトナー濃度が低下する。下流側のトナー濃度低下がより大きくなるため現像剤のトナー濃度が長手方向でムラとなって出力画像の濃度ムラとなって影響が現れる。特に、出力速度が速くなった場合、局所的な濃度低下が早く進行するため、この傾向はより顕著に現れる。
【０００９】
更に近年、画像形成装置の出力画像向上のため、用いられるトナーの小粒径化が進んでいる。トナーが小粒径になると現像剤は粒子間の空隙が少なくなり密度が増加する。これに伴い層厚規制部材付近での現像剤に関する摩擦はより増大する。摩擦作用により発生する摩擦熱もより増大するので影響はより顕著となる。
【００１０】
【特許文献１】特開平１０−３３５４３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、上記した従来の課題、即ち、層厚規制部材付近での摩擦作用に起因した現像剤の劣化を抑制すると共に現像剤担持体長手方向の現像剤の濃度ムラを低減することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題は、本発明にしたがって、現像剤を攪拌・搬送する攪拌・搬送部と、表面に静電潜像を形成する像担持体と近接又は接触して設けられるようになっており、周面が周回可能に支持された現像剤担持体と、当該現像剤担持体上の現像剤の層厚を規制する層厚規制部材とを備える現像装置において、上記層厚規制部材によって規制された余剰現像剤が攪拌・搬送部へ戻る現像剤還流経路を備え、その途中に、現像剤のトナー濃度平均化機構を設けることで、解決される。
【００１３】
上記トナー濃度平均化機構として、スクリュー手段、あるいは交番磁界を発生するための電磁石が用いられるのが好ましい。更に、上記トナー濃度平均化機構の現像剤搬送方向上流側に、現像剤担持体長手方向の経路幅を狭める構成を有していれば、好適である。
【００１４】
また、エア供給手段と、当該エア供給手段から供給されたエアを上記現像剤還流経路へ送り込むエア流入口とを備えていれば、一層効果的である。上記エア流入口に、トナー径よりも小さいメッシュのフィルターが設置されていれば、なお良い。上記エア流入口のエア供給上流側に、エア冷却手段を設けるのが、より好適である。エア冷却手段はペルチェ素子であることが考えられる。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１に記載の発明によれば、層厚規制部材に現像剤還流経路を設けることにより、トナーが滞留することを防止できる。特に、層厚規制部材の、現像剤から圧力がかかる面に現像剤還流経路を設けることで、現像剤に高圧の負荷がかかる現像剤担持体上の層厚規制部材前面部、即ち、現像剤搬送方向上流側の圧力及び摩擦熱の発生を緩和させることができる。トナー滞留を防止できることにより、トナーにかかるストレスが低減し、トナー表面の添加剤が脱落したり埋没してトナーがキャリアに固着するのを防止する。トナーのキャリアへの固着が防止されることで、キャリア劣化であるキャリアのトナーへの帯電付与能力の低下を防止することができ、異常画像である地汚れの発生を防止する。これにより、長期間、画質を維持することが可能になる。
【００１６】
更に、現像剤が流れる還流経路の途中にトナー濃度平均化機構を設けることで、現像剤担持体（像担持体、層厚規制部材、攪拌・搬送部）長手方向のトナー濃度偏差を小さくできる。より具体的には、スクリューやパドルで機械的に撹拌したり、もしくは交番磁界を印加して磁気的に撹拌することで、トナー濃度を現像剤担持体長手方向に均して濃度偏差を低減し、画像濃度の安定性を図ることができる。特に、撹拌前に還流経路中で現像剤を集約すると、撹拌を行い易くなるため、トナー濃度の均し効果が大きくなる。これにより、特にベタ画像を連続出力したときの画像濃度の安定性を高めることができる。
【００１７】
現像剤還流経路にエアを流入することで現像剤を冷却でき、層厚規制部材での摩擦熱によるトナーのキャリアへの固着を防ぐことができる。エア流入口に、トナー径よりも小さいメッシュのフィルターを設置することで、余剰現像剤の所望の流れに反する現像剤の動きを防止できる。エア冷却手段を設けることで、現像剤の冷却効果を挙げることができ、層厚規制部材近傍でのキャリアへのトナーの固着を大幅に低減できる。冷却手段がペルチェ素子であれば、簡単な構成とすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
図１は、本発明を適用した画像形成装置１の一例である。図１において、画像形成装置１には、図示しない本体筐体内に、図１中時計方向に回転駆動される感光体２が収納されており、この感光体２の周囲に、帯電部３、書込露光部４、現像部５、転写部７、紙分離部、クリーニング部１３、感光体除電部８等があり、制御装置や電圧印加部等もある。更に、画像形成装置１は、図示しないが複数枚の記録媒体を収納する給紙カセットを備えており、給紙カセット内の記録媒体は、不図示の給紙ローラにより１枚ずつ送られ、不図示のレジストローラ対でタイミング調整された後、転写部７と感光体２の間に送り出される。
【００１９】
感光体２は帯電部３で一様に帯電された後、書込露光部４により画像データで変調されたレーザを照射され、表面に静電潜像を形成される。現像部５において、静電潜像を形成された感光体２にトナーを付着させて現像処理が施される。感光体２上に形成されたトナー画像は、転写部７にて、搬送されてきた記録媒体に転写される。トナー画像を転写された記録媒体は不図示の定着部に搬送される。定着部は、内蔵ヒータにより所定の定着温度に加熱される定着ローラと、当該定着ローラに所定圧力で押圧される加圧ローラとを備え、転写部７から搬送されてきた記録媒体を加熱・加圧して、記録媒体上のトナー画像を記録媒体に定着させた後、不図示の排紙トレイ上に排出する。
【００２０】
一方、転写部７でトナー画像を記録媒体に転写した感光体２を更に回転して、クリーニング部１３において感光体表面に残留するトナーをブレードにより掻き落として除去した後、除電部８で除電する。しかる後に、上記したと同様に、次の画像形成を行う。なお、クリーニング部１３は、ブレードで感光体２上の残留トナーを掻き落とすものに限るものではなく、例えばファーブラシ５０２で残留トナーを掻き落とすものであってもよいし、描写のように、両方の構造を備えていてもよい。
【００２１】
図２は、本発明を適用した多色画像形成装置の例である。図２ａはタンデム型のフルカラー画像形成装置、図２ｂは、リボルバタイプのフルカラー画像形成装置である。これらについては共通して説明する。
【００２２】
これらフルカラー画像形成装置における画像形成処理に関する基本構造は、図１のモノクロ画像形成装置と同じであり、ただ複数色の画像形成のために、画像形成部あるいは各色現像部が複数個（ＣＭＹＫの４色）備えられ、各色の形成画像を重ね合わせるための中間転写部が介在し、重ね合わせたカラー画像を記録媒体Ｐへ転写するようになっている点が相違するのみである。図２では、中間転写部を符号６で、紙転写部を符号７で表す。他の部材についても参照符号を付すにとどめ、個別の説明は省略する。図２ｂのリボルバタイプのフルカラー画像形成装置では、各色現像部の動作を切り替えることによって１つの感光体２上に順次複数色のトナーを現像していく。
【００２３】
トナーとしては、体積平均粒径の範囲が３〜７［μｍ］であるものを用いることが望ましい。そして、ポリエステルやスチレンアクリル系の樹脂で主に構成された母材粒子に添加剤が含有せしめられたものを用い、定着温度が例えば１３０℃以下のように低い特性を有する。この添加剤としては、従来から公知のものを使用することができる。具体的には、Ｓｉ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｉｎ、Ｇａ、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｗ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｚｎ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｖ、Ｚｒ等の酸化物や複合酸化物等である。特に、Ｓｉ、Ｔｉ、Ａｌの酸化物であるシリカ、チタニア、アルミナ等が好適である。添加剤の添加量は、母体粒子１００重量部に対して０．５〜１．８重量部であることが好ましく、特に好ましくは、０．７〜１．５重量部である。添加剤の添加量が、０．５重量部未満であると、トナーの流動性が低下するため、十分な帯電性が得られず、地汚れやトナー飛散の原因になり易い。また１．８重量部より多いと、流動性は向上するものの、ビビリ、ブレードめくれ等による感光体クリーニング不良や、トナーから遊離した添加剤による感光体等へのフィルミングが生じ易くなる。そして、クリーニングブレードや感光体等の耐久性が低下し、定着性も悪化する。更には、細線部におけるトナーのチリが発生しやすくなり、特に、フルカラー画像における細線の出力の場合には、少なくとも２色以上のトナーを重ねる必要性から、付着量の増加によって特にその傾向が顕著になる。カラートナーの場合には、添加剤が多く含有されていると、透明シートに形成されたトナー画像をオーバーヘッドプロジェクターで投影した場合に投影像にかげりが生じ、鮮明な投影像が得られ難くなる。なお、添加剤の含有量を測定する方法としては種々のものが知られているが、蛍光Ｘ線分析法で求めるのが一般的である。添加剤の含有量既知のトナーについて、蛍光Ｘ線分析法で検量線を作成し、この検量線を用いて、添加剤の含有量を求める方法である。
【００２４】
また、トナーの経時での劣化を評価する方法としては、外添剤の剥れ、埋没について観察する方法がある。例えば、電子顕微鏡により、トナーの表面を観察することにより評価できる。より具体的には、現像ユニットから、トナーを約０．１ｇサンプリングし、導電性カーボンテープを用い、電子顕微鏡の試料台に、トナーを固定する。その後、観察倍率を１００００倍から５００００倍に設定し、約３０個のトナーをサンプリングして観察し、その外添剤の付着状態からランク付けを行うことにより評価することができる。
【００２５】
更にトナーとしては、処理剤を用いた表面処理を施したものを用いることが望ましい。かかる表面処理に用いる処理剤としては、有機系シラン化合物等が好ましい。例えば、メチルトリクロロシラン、オクチルトリクロロシラン、ジメチルジクロロシラン等のアルキルクロロシラン類、ジメチルジメトキシシラン、オクチルトリメトキシシラン等のアルキルメトキシシラン類である。また、ヘキサメチルジシラザン、シリコーンオイル等でもよい。表面処理方法としては、有機シラン化合物を含有する溶液中に添加剤を漬積し乾燥させる方法、添加剤に有機シラン化合物を含有する溶液を噴霧し乾燥させる方法等が挙げられる。
【００２６】
磁性キャリアとしては、粒子径２０〜２００［μｍ］程度の鉄粉、フェライト粉、マグネタイト粉、磁性樹脂キャリア等、従来から公知のものを使用することができる。本例では、金属又は樹脂からなるコア中にフェライト等の磁性材料を含有し、且つ表層にシリコーン樹脂等による被覆が施された平均粒径５５［μｍ］のものを用いている。表層の被覆材料としては、アミノ系樹脂、例えば尿素−ホルムアルデヒド樹脂、メラミン樹脂、ベンゾグアナミン樹脂、ユリア樹脂、ポリアミド樹脂、エポキシ樹脂等を用いることができる。また、ポリビニル樹脂、ポリビニリデン系樹脂、アクリル樹脂、ポリメチルメタクリレート樹脂、ポリアクリロニトリル樹脂、ポリ酢酸ビニル樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、ポリスチレン樹脂等でもよい。また、スチレンアクリル共重合樹脂等のポリスチレン系樹脂、ポリ塩化ビニル等のハロゲン化オレフィン樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂やポリブチレンテレフタレート樹脂等のポリエステル系樹脂等でもよい。また、ポリカーボネート系樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリ弗化ビニル樹脂、ポリ弗化ビニリデン樹脂、ポリトリフルオロエチレン樹脂、ポリヘキサフルオロプロピレン樹脂、弗化ビニリデンとアクリル単量体との共重合体等でもよい。また、弗化ビニリデンと弗化ビニルとの共重合体、テトラフルオロエチレンと弗化ビニリデンと非弗化単量体とのターポリマー等のフルオロターポリマー、シリコーン樹脂等でもよい。なお、必要に応じて導電粉等を被覆樹脂中に含有させてもよい。かかる導電粉としては、金属粉、カーボンブラック、酸化チタン、酸化錫、酸化亜鉛等を用いることができる。これらの導電粉としては、平均粒子径［１μｍ］以下のものが好ましい。平均粒子径が［１μｍ］よりも大きくなると、電気抵抗の制御が困難になるからである。
【００２７】
図３は、本発明が適用される現像部５の具体的な一例の構成を、感光体２とともに示す断面図である。感光体２の静電潜像を可視像化する現像領域においては、感光体２と現像スリーブ２３とが所定間隔で対向している。回転する現像スリーブ２３は、マグネットロール２２を内蔵している。マグネットロール２２は、スリーブ２３周面に現像剤の穂立ちを生じさせるための磁界を形成する磁石体であり、フェライト系のプラスチックマグネットロールとマグネット成型体から構成される。プラスチックマグネットロールは、材料としてＳｒフェライトないしＢａフェライトの磁性粉に、６ＰＡもしくは１２ＰＡ等のＰＡ（ポリアミド）系材料、ＥＥＡ（エチレン・エチル共重合体）またはＥＶＡ（エチレン・ビニル共重合体）等のエチレン系化合物、ＣＰＥ（塩素化ポリエチレン）等の塩素系材料、ＮＢＲ等のゴム材料の高分子化合物を混合したプラスチックマグネット若しくはゴムマグネットである。また、マグネット成型体は、現像スリーブ軸方向に延びる棒状のブロックであり、幅が狭く且つ高い磁気特性を得るために、Ｂｒ＞０．５Ｔ（テスラ）の材料を用いることが望ましく、多くはＮｅ系（Ｎｅ・Ｆｅ・Ｂ等）又はＳｍ系（Ｓｍ・Ｃｏ、Ｓｍ・Ｆｅ・Ｎ等）の希土類マグネットもしくはこれらのマグネット粉を上記と同様の高分子化合物と混合したプラスチックマグネットもしくはゴムマグネットを用いることができる。
【００２８】
以下に、現像剤の流れに沿って、現像部５の他の構成を説明する。トナーとキャリアを有する二成分現像剤は、互いに平行に配設された現像剤撹拌部材３０により、紙面に垂直な双方向に循環撹拌されながら、現像スリーブ２３上まで搬送される。このとき、現像剤は現像剤撹拌部材３０により撹拌・搬送されながら、感光体２上で現像されるのに必要な帯電量を有する。一方、現像スリーブ２３には、不図示の現像剤担持体バイアス電源よりＤＣもしくはＤＣ＋ＡＣバイアスが印加される。現像スリーブ２３上に供給された現像剤は、その後、現像スリーブの回転方向に沿って、感光体との対向位置に向けて搬送され始める。そして層厚規制部材３５によって、現像剤は、画像出力に必要な量に、その搬送量（搬送厚）を規制される。すなわち、層厚規制部材３５と現像スリーブ２３の位置関係は、感光体との対向位置に供給すべき現像剤量によって決定され、その間隔は、本例の場合、０．１〜２ｍｍの範囲内にある。より厳密には、感光体、現像スリーブの各線速、現像スリーブ径、現像剤中のトナー濃度によって決定される。その後、感光体との対向部まで搬送された現像剤は、感光体２と現像スリーブ２３間のバイアス差により、感光体上に移動させられる。
【００２９】
次に、層厚規制部材付近の構成と層厚規制部材付近での現像剤の流れについて詳細に述べる。現像スリーブ２３上に供給された現像剤は、現像スリーブ２３の回転方向に沿って感光体２との対向位置に向けて搬送される。搬送途中で、層厚規制部材３５により、現像スリーブ上の余剰な現像剤が規制される。層厚規制部材３５により規制された余剰な現像剤は、現像スリーブ回転方向上流側から遅れて搬送されてくる別の現像剤に押し出される様に、層厚規制部材３５の上方に筐体内面に沿って形成された現像剤還流経路Ａに入り、その経路中に設けられた濃度平均化機構Ｃを通過して、攪拌部近傍領域Ｂに搬送される。もちろん、層厚規制部材３５により規制され、遅れて搬送された別の現像剤に押し出される現像剤の一部は、現像剤還流経路Ａを介さず攪拌部近傍領域Ｂへ戻るものもある。
【００３０】
濃度平均化機構Ｃでは、現像剤の集約、撹拌、拡散という作用が果たされる。具体的には、図４に示すように、現像剤集約領域４０において現像剤の経路幅を狭めることにより現像剤を集約して、現像剤攪拌領域４１において２本のスクリュー３３で撹拌し、現像剤拡散領域４２において、再び経路幅を広げて、撹拌部近傍領域Ｂへ現像剤を搬送する。経路の集約幅とスクリューの回転数は、単位時間当たりの現像剤の通過量で決定される。現像剤攪拌領域４０を示す図５においては、２本のスクリュー３３の間に仕切り３４が存在しているため、層厚規制部材から搬送されてきた現像剤はスクリュー長手方向端部に集められる。この過程で、場所によって不均一なトナー濃度が均一化される。
【００３１】
現像剤攪拌領域４１において、現像剤の撹拌を行う２本のスクリュー３３の間には、必ずしも、仕切り３４がなくても構わない。図６は、仕切りなしで現像剤を撹拌する例を示す。仕切りがないため、現像剤の全てが端部に集約されることはない。そのため、トナー濃度の均一化の効果は、仕切りがあるときと比較して少なくなる。しかしながら、２本のスクリュー３３を通過する間に、現像剤は左右に移動するため、均一化効果が全くなくなるわけではない。更に、仕切りをなくしたのでコスト安になるというメリットがあり、現像剤の搬送経路が短くなる。
【００３２】
図７、図８は、現像剤攪拌領域４１において、現像スリーブ２３から攪拌部近傍領域Ｂへと現像剤が進行する方向に平行となるようにスクリュー３６を配置した例である。この場合、現像剤はスクリュー３６の軸を中心に回転するように移動し、その間に、トナー濃度が均一化される。この場合も、現像スリーブに平行にスクリュー３３を配置した上記の例より均一化効果は劣るが、現像剤経路を短くできる効果がある。配置されるスクリューの数は、図７のように1本でも、図８のように複数本でも良い。
【００３３】
なお、現像剤を撹拌する機構は、スクリューのような機械的機構だけに限られない。例えば、図９に示すように、現像剤還流経路Ａの上下に電磁石３８を配置して、交番する磁界を発生させることにより現像剤を撹拌させることもできる。
【００３４】
濃度平均化機構Ｃに関する上記の４つの例は、現像剤を一度、集約してから現像剤を撹拌する例である。これに対して図１０は、現像剤の集約機構を設置しない例である。現像剤の撹拌効果は低減するが、現像剤の搬送経路が短くなる、コスト安になるというメリットがある。
【００３５】
更に現像剤還流経路Ａにエアを供給することで、より画質安定効果を発揮する。図11に示すように、現像剤還流経路へのエア供給は、エア供給手段３９内に配された不図示のエアポンプによって供給される。エア流量は、現像剤の流動性、現像スリーブの回転速度、現像スリーブ上の嵩密度によって決定される。
【００３６】
還流経路Ａにエアを供給することは、下記３つの効果がある。
１つめは、エア圧により、現像剤を押し出す効果である。画像形成中は、後方から連続的に供給される現像剤に押し出されることで、現像剤還流経路Ａ中を現像剤が搬送される。しかしながら、現像剤にかかる重力と流動性の不均一性により、局所的に、現像剤が留まることがある。エアを供給すると、エア圧が還流経路中の現像剤全体を押し出すため、局所的な現像剤の滞留が発生したとしても、よりスムーズに現像剤を攪拌部近傍領域Ｂまで搬送できる。その結果、現像剤は層厚規制部材前の高ストレス領域を短時間で通過できるので、現像剤の劣化が進行し難くなる。
【００３７】
２つめは、現像剤の流動性を向上させる効果である。粉体の流動性が、粒子間に介在する空気量で変動することは、よく知られている。現像剤中にエアを介在させることで、現像剤の流動性を向上でき、その結果、よりスムーズに現像剤を攪拌部近傍領域Ｂまで搬送できる。その結果、現像剤は層厚規制部材前の高ストレス領域を短時間で通過できるので、現像剤の劣化が進行し難くなる。
【００３８】
３つめは、現像剤をエアで冷却する効果である。現像器内の温度は、現像剤同士の摺擦と、現像剤と層厚規制部材の摺擦により、上昇する。この摺擦熱により、トナーは軟化して、外添剤の埋没や、キャリアへの固着が進行し易くなる。エアを流し込むことにより、現像剤の温度上昇を防ぎ、更には外添剤の埋没やキャリアへの固着といった、現像剤の劣化を低減できる。
【００３９】
図１２は、エア供給路のエア流入口にフィルター４４を設置した例である。このフィルター４４は、トナー径よりも小さいメッシュで構成されている。このようなフィルター４４を還流経路へのエア供給口に設置することにより、層厚規制部材３５を通過しなかった現像剤は、全て、現像剤還流経路へ流れることになる。
【００４０】
そしてエアは冷却した状態で供給すると、効果的である。つまり、エア供給による現像剤の冷却効果が上がって、外添剤の埋没やキャリアへの固着といった、現像剤の劣化を大幅に低減できる。具体的には、図１３のような構成である。エア供給手段３９に冷却装置４５を付設する。エア供給の際にエア冷却し、その上で冷却エアを還流経路に供給する。冷却装置としては、ペルチェ素子を用いることが考えられる。ペルチェ素子の冷却能力は、エアを０℃以下にできるものが望ましい。しかしながら、装置のトータルコストの制限がある場合は、安価な、あるいは設置面積の小さいペルチェ素子を用い、エアを２０℃以下の状態にする。通常、現像装置内の温度は４０〜５０℃まで上昇するので、２０℃程度のエアでも十分効果的である。      
【００４１】
エアの供給は、常に、一定である必要はない。現像時（現像スリーブ動作時）以外のエア供給は、必ずしも、行う必要がない。また、現像時も常に一定にエアを供給するのではなく、間欠的にエアを供給する方式でも、現像剤の搬送効果と冷却効果を向上することができる。
【００４２】
なお、図３から図１３の例は、特に、定着温度の低いトナーや粒子径の小さいトナーを用いるときに、より効果がある。環境負荷低減のために、定着温度の低いトナーや、高画質化のために、粒子径の小さいトナーを用いた場合、熱的、機械的ストレスに対する耐性が弱くなる。故に、添加剤の埋没やキャリア等への固着が進行し易くなり、結果として、地汚れ等の画質不良が起こりやすくなる。そのようなトナーを長期間使いこなすために、本発明は有効である。
【００４３】
ちなみに、層厚規制部材は様々な形状をとり得るが、還流経路中に角ばった経路部分、特に直角に曲がる経路部分が重力方向以外に存在すると現像剤が滞留し易いので、これを避けるために、現像剤還流経路Ａを滑らかに湾曲するように形成しつつ、層厚規制部材も湾曲した還流経路へスムーズに移行するように曲線に形成すると、余剰現像剤の搬送経路に滞留し易い個所がなくなり、余剰現像剤をよりスムーズに搬送することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】モノクロ画像形成装置の概略構成図である。
【図２】カラー画像形成装置の概略構成図で、（ａ）はタンデム型、（ｂ）はリボルバー型の装置である。
【図３】本発明に係る現像装置の構成例を示す図である。
【図４】濃度平均化機構における、現像剤集約領域、現像剤攪拌領域、現像剤拡散領域を示す概念図である。
【図５】濃度平均化機構の現像剤攪拌領域で仕切りが存する例を示す図である。
【図６】濃度平均化機構の現像剤攪拌領域で仕切りが存しない例を示す図である。
【図７】現像剤攪拌領域で１本のスクリューを縦置きした例を示す図である。
【図８】現像剤攪拌領域で複数本のスクリューを縦置きした例を示す図である。
【図９】濃度平均化機構として電磁石を用いた例を示す図である。
【図１０】濃度平均化機構に現像剤集約領域を設けない例を示す図である。
【図１１】エア供給手段を取り付けた例を示す図である。
【図１２】エア流入口にフィルターを設置した例を示す図である。
【図１３】エア冷却手段を設けた例を示す図である。
【符号の説明】
【００４５】
２  感光体
２２  マグネットローラ
２３  現像スリーブ
３０  現像剤攪拌部材
３５  層厚規制部材
４０  エア供給手段
４３  エア供給経路
４４  エア流入口
Ａ  現像剤還流経路
Ｂ  攪拌部近傍領域
Ｃ  濃度平均化機構
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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