(57)【要約】【課題】層厚規制部材付近いおいて、現像剤に大きな圧力がかかるのを防ぎ、現像剤同士又は現像剤とスクリューなどの摩擦を軽減し、大きな摩擦熱の発生を抑える。また、層厚規制部材付近での現像剤の滞留を抑える。【解決手段】層厚規制部材が、層厚規制部材により規制され発生した余剰現像剤を現像剤担持体上に還流するための現像剤還流経路を備えており、現像剤還流経路は、余剰現像剤が現像剤担持体の一方の端部側から他方の端部側へ還流され、他方の端部側から一方の端部側へ還流される還流機構を有することで達成される。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に静電潜像が形成される像担持体と近接又は接触して設けられ、周面が周回可能に支持された現像剤担持体と、現像剤担持体上に吸着された現像剤の層厚を規制する層厚規制部材とを備えた、静電潜像を顕在化するための現像装置において、
層厚規制部材は、層厚規制部材により規制され発生した余剰現像剤を現像剤担持体上に還流するための現像剤還流経路を備えており、
現像剤還流経路は、余剰現像剤が現像剤担持体の一方の端部側から他方の端部側へ還流され、他方の端部側から一方の端部側へ還流される還流機構を備えることを特徴とする現像装置。
【請求項２】
現像剤還流経路は、立体交差した、現像剤担持体の一方の端部側から他方の端部側へ延びる経路と、他方の端部側から一方の端部側へ延びる経路との少なくとも２つの経路からなる現像剤還流経路交差部を有し、
この交差部を介して、現像剤担持体の一方の端部側で発生した余剰現像剤が他方の端部側へ還流され、他方の端部側で発生した余剰現像剤が一方の端部側へ還流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】
現像剤還流経路に現像剤軸方向入替装置が設けられ、
この装置により、現像剤の還流される場所が軸方向で入れ替え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】
層厚規制部材に冷却手段が備えられ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】
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４に記載の現像装置。
【請求項６】
現像剤還流経路にブラシローラが設けられることを特徴とする請求項４に記載の現像装置。
【請求項７】
現像剤還流経路にマグネットローラが設けられることを特徴とする請求項４に記載の現像装置。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか一項に記載の現像装置を有す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、電子写真方式のコピー、プリンタ、ファックス等、画像形成装置に使用される現像装置、特に磁性キャリアとトナーを有した二成分現像剤を使用する現像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
最近の画像形成装置は高画質でなおかつ高速化の方向に向かっている。それに伴い、トナー担持体表面と潜像担持体表面の高速移動や、トナー担持体表面と潜像担持体表面間の距離の縮小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、トナーと磁性キャリアを含む二成分現像装置では、一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】
一般に、現像装置では、現像ローラに担持されて層形成部まで搬送された現像剤は、現像ローラに吸着されたまま現像領域まで搬送されるものと、層厚規制部材（ドクターブレード）により穂切りされ、層形成部の上流に滞留するものとに分離される。層厚規制部材付近には現像剤が滞留しやすく、現像ローラに吸着された現像剤が滞留した現像剤に新たに押し込まれるため、層厚規制部材付近では現像剤に大きな圧力がかかる。よって、現像剤同士、あるいは現像剤とスクリュー、ドクターブレードとの摩擦作用、及び摩擦熱が特に発生しやすい。
【０００５】
トナーに圧力及び摩擦作用、また熱など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など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。これでは新しく補給されたトナーがキャリアに接触できず、若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る。この様にして発生した弱帯電、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、またトナー飛散による機内汚染を引き起こすため好ましくない。また、感光体あるいは中間転写材から紙への転写の際に転写率の低下を招くため、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。
【０００６】
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、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。
【０００７】
しかし、このようなやり方では、規制部材と現像剤担持体間の間隙を広くすることはできても、現像剤は現像剤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規制部材から２度のストレスを受けることになり、結果的にストレスを低減するには至っていない。
【０００８】
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などの金属に変更して、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。
【０００９】
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。
層規制部材を通過した現像剤は現像剤担持体により搬送され、像担持体上の潜像の顕像化に一部のトナーが使用されてトナー濃度が低下する。この濃度が低下した現像剤は現像剤担持体によりさらに搬送され、十分なトナー濃度を有する現像剤攪拌部材の現像剤と混合される。混合された現像剤が現像剤担持体により搬送され、次回以降の現像工程に用いられる。
【００１０】
一方、現像剤攪拌部では軸方向手前若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現像剤が回収される。一般に、現像剤担持体が接触する現像剤攪拌部材のトナーの濃度低下はわず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、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材の現像剤のトナー濃度が低下する。すると、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軸方向でムラとなり、よ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。
【００１１】
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。
【００１２】
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やすくなる。
【００１３】
また、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。トナーが小粒径となると、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。
【００１４】
【特許文献１】特開平１０−３３３４３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
そこで、本発明の目的は、層厚規制部材付近において、現像剤に大きな圧力がかかるのを防ぎ、現像剤同士又は現像剤とスクリューなどの摩擦を軽減し、大きな摩擦熱の発生を抑え、さらに層厚規制部材付近での現像剤の滞留を抑えることである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
この課題は、請求項１に記載の発明によれば、表面に静電潜像が形成される像担持体と近接又は接触して設けられ、周面が周回可能に支持された現像剤担持体と、現像剤担持体上に吸着された現像剤の層厚を規制する層厚規制部材とを備えた、静電潜像を顕在化するための現像装置において、層厚規制部材は、層厚規制部材により規制され発生した余剰現像剤を現像剤担持体上に還流するための現像剤還流経路を備えており、現像剤還流経路は、余剰現像剤が現像剤担持体の一方の端部側から他方の端部側へ還流され、他方の端部側から一方の端部側へ還流される還流機構を有することで達成される。
【００１７】
これにより、トナーへ付与されるストレスが低減し、トナー表面の添加剤が脱落や埋没し、トナーがキャリアに固着することが防止される。このため、キャリアの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が防止され、長期間の画質を維持することができる。
また、多量にトナー消費を行う高濃度画像を出力したときに発生する現像剤担持体上の現像剤の軸方向にて生じるトナー濃度差が緩和される。
【００１８】
請求項２に記載の発明によれば、現像剤還流経路は、立体交差した、現像剤担持体の一方の端部側から他方の端部側へ延びる経路と、他方の端部側から一方の端部側へ延びる経路との少なくとも２つの経路からなる現像剤還流経路交差部を有し、この交差部を介して、現像剤担持体の一方の端部側で発生した余剰現像剤が他方の端部側へ還流され、他方の端部側で発生した余剰現像剤が一方の端部側へ還流される。これにより、画像濃度ムラを確実に低減することができる。
【００１９】
請求項３に記載の発明によれば、現像剤還流経路に現像剤軸方向入替装置が設けられ、この装置により、現像剤の還流される場所が軸方向で入れ替えられる。
【００２０】
請求項４に記載の発明によれば、層厚規制部材が冷却手段を有する。一般に、現像剤担持体上の層厚規制部材前面部すなわち現像剤搬送方向の上流部では圧力が高まり、また滞留することによって現像剤同士の摩擦により熱が発生するが、冷却手段によって、この摩擦熱により現像剤が劣化するのを防ぐことができる。
【００２１】
請求項５に記載の発明によれば、層厚規制部材にペルチェ素子による冷却手段が設けられる。これにより、同様に摩擦熱により現像剤が劣化するのを低減することができる。
【００２２】
請求項６に記載の発明によれば、現像剤還流経路にブラシローラが設けられる。ブラシローラの回転により、現像剤還流経路内の現像剤の流れが促進される。
【００２３】
請求項７に記載の発明によれば、現像剤還流経路にマグネットローラが設けられる。これにより、現像剤還流経路内の現像剤の流れが促進される。
【００２４】
請求項８に記載の発明は、請求項１〜７のいずれか一項に記載の現像装置を有する画像形成装置であることを特徴とする。還流経路を備えた現像装置を用いることで、長期間画質を維持することができる。
【発明の効果】
【００２５】
層厚規制部材の現像剤からの圧力がかかる面に現像剤還流経路を設けることにより、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すなわち現像剤搬送方向の上流部の圧力及び摩擦熱の発生を減少させることができる。またトナーの滞留が防止される。これによりトナーへ付与されるストレスが低減し、トナー表面の添加剤が脱落や埋没し、トナーがキャリアに固着するのが防止される。トナーのキャリアへの固着が防止されることで、キャリアの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が防止される。これにより、長期間画質を維持することが可能になる。
【００２６】
また、一方の端部側の還流現像剤を他方の端部側へ、奥側の還流現像剤を手前側へ還流することにより、高濃度の画像を連続して出力したときの現像剤担持体上の軸方向の現像剤の濃度ムラを緩和することが可能となり、出力画像の濃度ムラの発生が防止される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下に、本発明を具体的に説明する。図１は、本発明を適用した画像形成装置１の一実施例である。
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、時計方向に回転駆動される感光体２が収納されており、感光体２の周囲に、帯電部３、書込部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、制御装置、及び電圧印加部等があり、制御装置や電圧印加部等もある。
【００２８】
さらに、画像形成装置１は、図示しないが複数枚の記録紙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紙は、図示しない給紙ローラにより１枚ずつ図示しないレジストローラ対でタイミング調整された後、紙転写部７と感光体２の間に送り出される。
【００２９】
感光体２は帯電部３で一様に帯電された後、書き込み部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紙に転写される。トナー画像を転写された記録紙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紙を加熱・加圧して、記録紙上のトナー画像を記録紙に定着させた後、不図示の排紙トレイ上に排出する。
【００３０】
一方、紙転写部７でトナー画像を記録紙に転写した感光体２はさらに回転して、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がブレードにより掻き落とされ、除去された後、感光体除電部８で除電される。しかる後に、上記したと同様に、上記と同様に次の画像形成が行われる。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１１で感光体２上の残留トナーを掻き落とすものであってもよい。
【００３１】
図２，３は、本発明を適用した画像形成装置１の一実施例である。図２はタンデム型のフルカラー画像形成装置、図３は、リボルバタイプのフルカラー画像形成装置である。
【００３２】
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紙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２，３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３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。
【００３３】
トナーとしては、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ている。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、アルミナなどが好適である。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。さらには、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。また、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。
【００３４】
また、トナーの経時的な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。
【００３５】
また、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などが好ましい。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浸漬し乾燥させる方法、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。
【００３６】
さらに、トナーとしては、体積平均粒径の範囲が３〜７μｍであるものを用いることが望ましい。本発明では、トナーの平均粒子径が６μｍ以下であると特に好ましい。
【００３７】
また、前述したように、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おり、そのために融点やガラス転移温度の低いトナーを用い、低温定着を実現することが望まれる。本発明では、現像剤として使用されるトナーの定着温度は好ましくは１３０℃以下である。
【００３８】
磁性キャリアとしては、粒子径２０〜２００μｍ程度の鉄粉、フェライト粉、マグネタイト粉、磁性樹脂キャリアなど、従来から公知のものを使用することができる。本画像形成装置では、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５５μｍ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などでもよい。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などでもよい。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、シリコーン樹脂などでもよい。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、酸化亜鉛など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。
【実施例１】
【００３９】
図４は、本発明が適用される現像部５の一例の構成を、感光体２の近傍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。
【００４０】
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混合した現像剤は、現像剤撹拌部材３０により、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。
【００４１】
次に、本発明の層規制部材付近の構成と層規制部材付近での現像剤の流れについて説明する。
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、現像スリーブの回転方向上流側から、搬送されてくる現像剤に押し出されることで、現像剤還流経路３６に沿い現像剤還流経路交差部４０を通過して、軸方向上流側にて還流された現像剤は下流側に、下流側にて還流された現像剤は上流側の現像剤担持体上にそれぞれ還流現像剤として搬送される。ここで、還流現像剤は、図４，６〜１３にあるように、現像剤担持体に向かって延びるガイド部材によって現像剤担持体上に還流される。このようにして、現像剤担持体上の軸方向の現像剤の濃度ムラを緩和することが可能となり、出力画像の濃度ムラの発生が防止される。
【００４２】
図５は、図４における現像剤還流経路が立体交差する様子がわかるよう上方から示した図である。
【実施例２】
【００４３】
図６は本発明に従う現像部の別の実施例である。層厚規制部材が現像剤と接触する個所の形状を現像剤の進行方向に近い角度とすることで現像剤に加わる圧力が緩和し、摩擦や摩擦熱により現像剤が受けるストレスの一部を低減できる。ゆえに、出力画像の濃度ムラの発生を防止でき、現像剤の劣化の進行を抑え、トナー成分の固着などの発生を抑えることができる。
【実施例３】
【００４４】
図７は本発明に従う現像部の別の実施例である。現像剤が滞留する可能性がある層厚規制部材から上流部の領域を減らしつつ、層厚規制部材が現像剤と接触する個所の形状を現像剤の進行方向に近い角度としている。これにより現像剤にストレスが加わる領域を減らしつつ、現像剤に加わる圧力を緩和し、摩擦や摩擦熱により現像剤が受けるストレスの一部を低減できる。ゆえに、出力画像の濃度ムラの発生を防止でき、現像剤の劣化の進行を抑え、トナー成分の固着などの発生を抑えることができる。
【実施例４】
【００４５】
図８は本発明において層厚規制部材に冷却装置３８を設けた実施例である。冷却装置を設けることにより、現像剤同士又は現像剤とスクリュー若しくはドクターブレードとの摩擦作用により発生する摩擦熱を効率的に取り除くことができる。摩擦熱を取り除くことで、現像剤が受けるストレスの一部を低減できる。ゆえに、出力画像の濃度ムラの発生を防止でき、現像剤の劣化の進行を抑え、トナー成分の固着などの発生を抑えることができる。
【００４６】
冷却装置としてはエアーや水などの熱を伝達する流体を層厚規制部材近傍に導くことにより、層規制部材から熱を除去する機能を保持するものが良い。また、層厚規制部材から熱を除去する機能を持つものであればその他の手段を用いることができる。層厚規制部材は摩擦熱により４０〜５０℃まで容易に上昇するため、冷却装置は層規制部材を２０℃程度に冷却し、維持する能力を有することが好ましい。
【００４７】
本発明では、冷却装置にペルチェ素子を用いるとより効果的である。ペルチェ素子の冷却能力は、層厚規制部材を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、安価な若しくは設置面積の小さいペルチェ素子を用い、層厚規制部材を２０℃以下の状態にすることが望ましい。通常、現像装置内の温度は４０〜５０℃まで上昇するので、２０℃程度の冷却能力でも十分効果的である。
【実施例５】
【００４８】
図９は本発明に従う現像部の別の実施例である。層厚規制部材に現像剤還流経路を３経路設けることにより現像剤が還流しやすくなり、現像剤に加わる圧力が緩和し、摩擦や摩擦熱により現像剤が受けるストレスの一部を低減できる。
【実施例６】
【００４９】
図１０は本発明に従う現像部の別の実施例である。現像剤還流経路にブラシローラ３９を設けることにより、還流経路内の現像剤の流れが促進される。これにより、層厚規制部材付近の現像剤が還流経路へ流入しやすくなるため、現像剤に加わる圧力が緩和され、摩擦や摩擦熱により現像剤が受けるストレスの一部を低減できる。ゆえに、画像の濃度ムラの発生を防止するのに加え、現像剤の劣化の進行を抑え、トナー成分の固着などの発生を抑えることが可能となる。
【実施例７】
【００５０】
図１１は本発明に従う現像部の別の実施例である。現像剤還流経路にマグネットローラ４５を設けることにより還流経路内の現像剤の流れを促進する。これにより層厚規制部材付近の現像剤が還流経路へ流入しやすくなるため、現像剤に加わる圧力が緩和し、摩擦や摩擦熱により現像剤が受けるストレスの一部を低減できる。ゆえに、現像剤の劣化の進行を抑え、トナー成分の固着などの発生を抑えることが可能となる。
【実施例８】
【００５１】
図１２は本発明に従う現像部の別の実施例である。現像剤還流経路にエアー流入口とエアー供給手段４４を設けることにより、還流経路内の現像剤の流れを促進する。これにより層厚規制部材付近の現像剤が還流経路へ流入しやすくなるため、現像剤に加わる圧力が緩和し、摩擦や摩擦熱により現像剤が受けるストレスの一部を低減できる。また、エアーによる現像剤への直接的な冷却効果も生ずる。ゆえに、出力画像の濃度ムラの発生を防止するのに加え、現像剤の劣化の進行を抑え、トナー成分の固着などの発生を抑えることが可能となる。
【実施例９】
【００５２】
図１３は本発明に従う現像部の別の実施例である。図１４は、図１３に示される現像剤軸方向入替装置４１の上方からの該略図であり、矢印は現像剤の流れる方向を示す。現像剤還流経路交差部に代えて現像剤軸方向入替装置４１を設けることにより、還流する現像剤が軸方向で還流する場所を入れ替えることができる。還流経路を進んできた現像剤は、現像剤軸方向入替装置４１にてシャッター４２の開放時にスクリュー４３近傍に堆積する。シャッター４２の開放時にはスクリュー４３は動作を停止している。一定時間毎にシャッター４２が閉まり、スクリュー４３が動作することで、現像剤の位置は軸方向で入れ替えられる。位置が入れ替わった現像剤は還流経路を進み、現像剤担持体上へ還流される。ゆえに、出力画像の濃度ムラの発生を防止するのに加え、現像剤の劣化の進行を抑え、トナー成分の固着などの発生を抑えることが可能となる。
【００５３】
なお、実施例１〜９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有効である。
【００５４】
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やすくなり、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。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明に従う画像形成装置の一実施例である。
【図２】本発明に従う画像形成装置の一実施例である。
【図３】リボルバタイプのフルカラー画像形成装置である。
【図４】本発明に従う現像部５の一実施例の構成を感光体２の近傍とともに示す断面図である。
【図５】図４における現像剤還流経路が交差する様子が分かるよう上方から示した図である。
【図６】本発明に従う現像部の別の実施例である。
【図７】本発明に従う現像部の別の実施例である。
【図８】本発明に従う層厚規制部材に冷却装置を設けた実施例である。
【図９】本発明に従う現像部の別の実施例である。
【図１０】本発明に従う現像部の別の実施例である。
【図１１】本発明に従う現像部の別の実施例である。
【図１２】本発明に従う現像部の別の実施例である。
【図１３】本発明に従う現像部の別の実施例である。
【図１４】図１３に示される現像剤軸方向入替装置を上方から見た該略図である。
【符号の説明】
【００５６】
１  画像形成装置
２  像担持体
３  帯電部
４  書込部
５  現像部
６  中間転写部
７  紙転写部
８  像担持体除電部
１０  定着部
１１  ファーブラシ
１３  クリーニング部
２２  マグネットロール
２３  現像スリーブ
３０  現像剤撹拌部材
３５  層厚規制部材
３６  現像剤還流経路
３９  ブラシローラ
４０  現像剤還流経路交差部
４１  現像剤軸方向入替装置
４２  シャッター
４３  スクリュー
４４  エアー供給手段
４５  マグネットローラ
【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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【図１４】
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