JP2008152270A - 現像装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】トナー帯電量の均一化を計り、且つ現像スリーブ上でのトナー濃度を一定に維持することが可能な現像装置、及び画像濃度ムラがなく、良好な画像が安定して得られる画像形成装置を提供する。
【解決手段】現像剤担持体４の固定磁石４ａの磁束密度分布により、第２現像剤攪拌搬送部材３側から第１現像剤攪拌搬送部材２側への現像剤の受け渡しを促し、２つの現像剤攪拌搬送部材２、３間での現像剤の循環を成立させると共に、現像領域を通過した現像スリーブ４ｂ上の現像剤を第２現像剤攪拌搬送部材３側へ落下させる現像剤搬送経路を成立させる。以上の２つの現像剤循環経路により、現像スリーブ４ｂ上でのトナー帯電量及びトナー濃度を均一にする。
【選択図】図２

Description

本発明は、複写機、プリンター、ファクシミリ等に用いられ、トナーとキャリアとから成る二成分現像剤によって静電潜像の現像を行う現像装置、並びにこのような現像装置を有し、画像形成を行う画像形成装置に関する。

一般にトナーとキャリアとから成る二成分現像剤を用いる現像方法では、トナー粒子と磁性体から成るキャリア粒子とを機械的に攪拌することにより、トナー粒子とキャリア粒子とを互いに逆の極性に帯電させる。これらの粒子は、静電気的付着力により一体となっているが、感光体上の静電潜像に接近すると、トナー粒子とキャリア粒子とが引き合う静電気力よりも強い静電気力によって、トナー粒子が静電潜像側へ引かれ、潜像が可視像化される。 この時、トナー濃度は形成される画像に大きな影響を与える。トナー濃度が低い場合、画像濃度の低下を引き起こす。逆に、トナー濃度が高い場合は、画像濃度が高くなると同時に地肌汚れが発生しやすくなる。また、現像を行うと、トナーのみが感光体に転移して消費され、キャリアは現像装置内にとどまるため、消費された分のトナーを新たに補給して現像装置内のトナー濃度を一定に保つ必要がある。

また、上述した現像では、静電潜像が形成された感光体と電気的バイアスが印加された現像スリーブとの間の電界により、感光体上の潜像形成部に帯電されたトナーが選択的に付着して現像が行われるため、トナーの帯電量が画像の形成に大きな影響を与える。トナーの帯電量が低いと、キャリアとの静電的付着力が小さいため、現像剤の中でトナーが浮遊しやすく、また、静電潜像と現像バイアスとから受ける拘束力も小さいため、地肌汚れの発生する割合は増加する。逆に、トナーの帯電量が高すぎると、トナーとキャリアとの静電的付着力は強化され、静電潜像に付着するトナー量は少なくなり、このため画像濃度が低下する。 したがって、上記のような二成分現像剤を用いる画像形成装置において高画質の画像を形成するには、トナーを均一に帯電し、且つ均一なトナー濃度の現像剤を現像領域に搬送する必要がある。

ここで、従来の現像装置によるトナーの帯電方法及びトナー濃度調整方法について説明する。 図１１及び図１２に、従来の現像装置を示す。この現像装置５９においては、スクリュー形状から成る第１現像剤攪拌搬送部材５２と第２現像剤攪拌搬送部材５３とが仕切り板５５を挟んで平行に配置され、トナーとキャリアとから成る現像剤を混合攪拌しながら互いに反対の方向に搬送し、循環させる。第１現像剤攪拌搬送部材５２と第２現像剤攪拌搬送部材５３との対向部の反対側には、現像剤担持体５４が２つの現像剤攪拌部材５２、５３と平行に配置されており、第１現像剤攪拌搬送部材５２側から汲み上げた現像剤を表面に付着させ、回転に伴い搬送する。 現像剤担持体５４は、内部に磁界発生手段である固定された磁石５４ａ及びその外側に非磁性材料で構成され、矢印の方向に回転可能に支持された現像スリーブ５４ｂとを有する。現像剤担持体５４の周囲の、現像剤担持体５４が感光体と対向する現像領域の上流には、アルミニウム、ＳＵＳ等の非磁性材料で構成された現像ドクタ５６が現像スリーブ５４ｂと所定の間隔を設けて取り付けられており、現像スリーブ５４ｂ上の現像剤は、現像スリーブ５４ｂの回転によって現像ドクタ５６との対向位置を通過する時所定の量に規制される。現像剤は、現像ドクタ５６通過の際強いストレスを受けてトナーが帯電され、現像領域に搬送される。現像領域では、表面に静電潜像が形成された感光体と電気的バイアスが印加された現像スリーブ５４ｂとの間の電界の作用で、感光体上の静電潜像が帯電されたトナーにより顕像化される。

贋造領域を通過した後消費されなかったトナーを含む現像剤は、現像剤担持体５４の内部に固定された磁石５４ａにより形成された現像剤剥離極で現像スリーブ５４ｂから脱落し、第１現像剤攪拌搬送部材５２に戻され、第１現像剤攪拌搬送部材５２上を現像剤循環下流方向へ搬送される。そして、現像剤は上記と同様の課程を繰り返しながら、第１現像剤攪拌搬送部材５２と第２現像剤攪拌搬送部材５３との間を循環し、再び現像スリーブ５４ｂ上に汲み上げられる。 第２現像剤攪拌搬送部材５３側にはトナー濃度検知センサ５７が設置され、現像装置内のトナー濃度を検知する。このトナー濃度の検知結果が設定されたトナー濃度より低い場合は、図示しないトナー補給装置から矢印Ａの経路で第２現像剤攪拌搬送部材５３の循環上流側にトナーを補給する。補給されたトナーは、第２現像剤攪拌搬送部材５３と第１現像剤攪拌搬送部材５２とにより現像剤搬送路内を循環しながら、現像装置内の現像剤と混合攪拌される。トナー補給部からのトナーの補給量は、トナー濃度検知センサ５７からの信号に基づいて制御され、現像装置内のトナー濃度が設定濃度付近に維持される。そして、この行程を繰り返すことにより、現像装置内のトナー濃度を常に設定濃度付近に維持するように構成されている。

画像濃度を安定化する方法としては、現像剤攪拌搬送手段の始端部の現像剤搬送力を他の部分の現像剤搬送力よりも大きくし、２つの現像剤攪拌搬送手段間での現像剤の受け渡し効率を向上させることにより、濃度変動の少ない画像を得る技術が、特開平３−２８２４８８号公報（特許文献１）に開示されている。

特開平３−２８２４８８号公報

しかしながら、上述の従来の技術には次のような問題がある。 従来の現像装置では、第１現像剤攪拌搬送部材５２の上流側から下流側へ現像剤が搬送される間にトナーが消費されていくため、トナー濃度は第１現像剤攪拌搬送部材５２の下流側で上流側よりも低くなる。したがって、現像スリーブ５４ｂに汲み上げられた現像剤のトナー濃度が、現像装置の長手方向で不均一となり、形成画像の画像濃度ムラが生じる。特に、画像濃度が高くトナー消費が多い画像では、画像濃度ムラは顕著となる。 また、現像剤の帯電は、主として現像スリーブ５４ｂ上に担持され、現像スリーブ５４ｂの回転に伴って現像ドクタ５６との間を通過する時に行われる。この時、第１現像剤攪拌搬送部材５２側には、現像スリーブ５４ｂ上に汲み上げられ、現像ドクタ５６と現像スリーブ５４ｂとの間を通過して帯電量が上昇した現像剤と、現像スリーブ５４ｂ上に汲み上げられず、帯電量の低い現像剤とが混在する。そして、第１現像剤攪拌搬送部材５２の下流側では、上流側に比べ現像ドクタ５６と現像スリーブ５４ｂとの間の通過回数の多い現像剤と、通過回数の少ない現像剤との差が大きくなり、トナー帯電量のバラツキが大きくなる。前述のように、トナーの帯電量は形成される画像に大きな影響を与えるため、帯電量の高いトナーと帯電量の低いトナーとが混在すると、均一な画像が得られなくなる。

本発明は、上記のような問題に鑑みて成されたものであり、その目的は、トナー帯電量の均一化を計り、且つ現像スリーブ上でのトナー濃度を一定に維持することにより、濃度ムラのない画像を形成することが可能な現像装置および画像形成装置を提供することである。

上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、トナーとキャリアとから成る二成分現像剤を仕切り板を挟んで互いに逆の方向に攪拌搬送する第１現像剤攪拌搬送部材と第２現像剤攪拌搬送部材とから成る現像剤攪拌搬送手段と、該現像剤攪拌搬送手段と平行に配設され、内部に固定された磁石と、周面上に回転可能に支持された現像スリーブとを備え、表面に前記二成分現像剤を担持する現像剤担持体とを有し、像担持体上の静電潜像を可視化する現像装置において、前記現像剤攪拌搬送手段は、前記第１現像剤攪拌搬送部材と前記第２現像剤攪拌搬送部材との中間部で前記現像剤担持体と対向し、前記第１現像剤攪拌搬送部材が、前記第２現像剤攪拌搬送部材に対して前記現像スリーブの回転の下流側に位置するように回転可能に支持され、前記磁石は、前記第１現像剤攪拌搬送部材から現像剤を汲み上げる磁気拘束力と、前記像担持体と対向する現像領域を通過した現像剤を前記第２現像剤攪拌搬送部材上に落下させる磁気拘束力と、を発生させるように現像スリーブの軸方向に沿って磁束密度が変化している現像装置を提供する。

請求項２に記載の発明は、前記第２現像剤攪拌搬送部材から前記第１現像剤攪拌搬送部材へ現像剤を受け渡す領域を領域Ｌ、前記現像剤攪拌搬送部材の軸方向へ現像剤を搬送し、第１現像剤攪拌搬送部材から第２現像剤攪拌搬送部材へ現像剤を受け渡す領域を領域Ｍとするとき、前記磁石は、前記領域Ｌに対向する領域に、現像剤を第２現像剤攪拌搬送部材から現像スリーブへ汲み上げた後、前記第１現像剤攪拌搬送部材へ受け渡す磁気拘束力を有し、前記領域Ｍに対向する領域では、現像剤を保持しないように配置されている請求項１に記載の現像装置を提供する。

請求項３に記載の発明は、前記仕切り板の先端は前記領域Ｌの範囲でカットされ、前記現像スリーブから離脱した現像剤を前記第１現像剤攪拌搬送部材へ誘導するために、前記カットにより形成される仕切り板の端部に該カット部の幅と等しい幅を有する現像剤誘導部材が設けられ、該現像剤誘導部材の先端が現像スリーブとの接触点より突き出すように現像剤誘導部材が現像スリーブに当接していることを特徴とする請求項２に記載の現像装置を提供する。

請求項４に記載の発明は、前記第２現像剤攪拌搬送部材から前記第１現像剤攪拌搬送部材へ現像剤を受け渡す領域に、現像剤搬送部材を備え、 該現像剤搬送部材は、複数の突起部を有し、 第２現像剤攪拌搬送部材と第１現像剤攪拌搬送部材とを取り巻くように設けられ、仕切り板の切り欠き部を通過して回転する請求項１に記載の現像装置を提供する。

請求項５に記載の発明は、表面に静電潜像を形成する感光体と、該感光体の表面を一様に帯電する帯電手段と、該感光体の表面に露光する露光手段と、トナーとキャリアとから成る二成分現像剤によって前記静電潜像を現像し、トナー像を形成する現像装置と、該トナー像を記録媒体上に転写する転写装置と、前記記録媒体上に転写されたトナー像を定着する定着装置と有する画像形成装置において、前記現像装置は、トナーとキャリアとから成る二成分現像剤を仕切り板を挟んで互いに逆の方向に攪拌搬送する第１現像剤攪拌搬送部材と第２現像剤攪拌搬送部材とから成る現像剤攪拌搬送手段と、該現像剤攪拌搬送手段と平行に配設され、内部に固定された磁石と、周面上に回転可能に支持された現像スリーブとを備え、表面に前記二成分現像剤を担持する現像剤担持体とを有し、前記現像剤攪拌搬送手段は、前記第１現像剤攪拌搬送部材と前記第２現像剤攪拌搬送部材との中間部で前記現像剤担持体と対向し、前記第１現像剤攪拌搬送部材が、前記第２現像剤攪拌搬送部材に対して前記現像スリーブの回転の下流側に位置するように回転可能に支持され、前記磁石は、前記第１現像剤攪拌搬送部材から現像剤を汲み上げる磁気拘束力と、前記像担持体と対向する現像領域を通過した現像剤を前記第２現像剤攪拌搬送部材上に落下させる磁気拘束力と、を発生させるように現像スリーブの軸方向に沿って磁束密度が変化していることを特徴とする画像形成装置を提供する。

請求項６に記載の画像形成装置は、前記第２現像剤攪拌搬送部材から前記第１現像剤攪拌搬送部材へ現像剤を受け渡す領域を領域Ｌ、前記現像剤攪拌搬送部材の軸方向へ現像剤を搬送し、第１現像剤攪拌搬送部材から第２現像剤攪拌搬送部材へ現像剤を受け渡す領域を領域Ｍとするとき、 前記磁石は、前記領域Ｌに対向する領域に、現像剤を前記第２現像剤攪拌搬送部材から汲み上げ、前記第１現像剤攪拌搬送部材へ受け渡す磁気拘束力を有し、前記領域Ｍに対向する領域では、現像剤を保持しないように配置されている請求項５に記載の画像形成装置を提供する。

請求項７に記載の発明は、前記仕切り板の先端は前記領域Ｌの範囲でカットされ、前記現像スリーブから離脱した現像剤を前記第１現像剤攪拌搬送部材へ誘導するために、前記カットにより形成される仕切り板の端部に該カット部の幅と等しい幅を有する現像剤誘導部材が設けられ、該現像剤誘導部材の先端が現像スリーブとの接触点より突き出すように現像剤誘導部材が現像スリーブに当接している請求項６に記載の画像形成装置を提供する。また、請求項８に記載の発明は、前記第２現像剤攪拌搬送部材から前記第１現像剤攪拌搬送部材へ現像剤を受け渡す領域に、現像剤搬送部材を備え、該現像剤搬送部材は、複数の突起部を有し、第２現像剤攪拌搬送部材と第１現像剤攪拌搬送部材とを取り巻くように設けられ、仕切り板の切り欠き部を通過して回転する請求項５に記載の画像形成装置を提供する。

請求項１に記載の現像装置では、現像領域を通過した現像剤がすべて第２現像剤攪拌搬送部材側に戻されるため、第１現像剤攪拌搬送部材側の現像剤はすべて現像に使用されていないリフレッシュ（初期化）状態であり、トナー濃度が低下していない。したがって、第１現像剤攪拌搬送部材側のトナー濃度は、上流側から下流側にかけて常に一定であり、現像スリーブ上のトナー濃度に差がなくなるため、濃度差がなく濃度追従性の良い均一な画像を得ることができる。 また、現像領域へ搬送される現像剤は、充分に攪拌されて第１現像剤攪拌搬送部材側から汲み上げられ、現像ドクタと対向する領域を一回だけ通過してきた現像剤であるため、帯電条件が等しく、帯電量のバラツキが小さくなる。したがって、トナーが均一に帯電されているためトナー飛散や地肌汚れがなく、細部の画像バラツキのない良質な画像を形成することができる。

請求項２に記載の現像装置では、領域Ｌ及び領域Ｍの磁束密度分布が得られるように設定することにより、第１現像剤攪拌搬送部材−領域Ｌ−第２現像剤攪拌搬送部材−領域Ｍの現像剤循環経路及び現像スリーブ−第２現像剤攪拌搬送部材の現像剤循環経路を形成する。このように、２つの現像剤循環経路を形成することにより、現像領域を通過した現像剤は直接第１現像剤攪拌搬送部材側に戻らず、このため、第１現像剤攪拌搬送部材上のトナー濃度並びに現像スリーブ上のトナー濃度は均一となり、濃度ムラのない均一な画像を形成することができる。また、第２現像剤攪拌搬送部材上に増量した現像剤を第１現像剤攪拌搬送部材側へオーバーフローさせ、第２現像剤攪拌搬送部材側での現像剤詰まりを防止することができる。

請求項３に記載の現像装置では、領域Ｌに現像剤誘導部材を設けることにより、領域Ｌでの第２現像剤攪拌搬送部材側から第１現像剤攪拌搬送部材側への現像剤の搬送を確実に行うことができる。また、領域Ｍでは、現像剤担持体内部の固定磁石の磁束密度分布を上記のように設定することにより、現像領域通過後の現像剤を現像スリーブから第２攪拌搬送部材上へ落下させる。これにより、２つの現像剤循環経路が形成され、第１現像剤攪拌搬送部材上のトナー濃度及び現像スリーブ上のトナー濃度を均一化し、濃度ムラのない均一な画像を形成すると共に、第２現像剤攪拌搬送部材上に増量した現像剤を第１現像剤攪拌搬送部材側へオーバーフローさせ、第２現像剤攪拌搬送部材側での現像剤詰まりを防止することができる。

請求項４に記載の現像装置では、第２現像剤攪拌搬送部材から第１現像剤攪拌搬送部材への現像剤受け渡し部に搬送部材を設けることにより、領域Ｌでの第２現像剤攪拌搬送部材側から第１現像剤攪拌搬送部材側への現像剤の搬送を円滑に行うことができる。また、領域Ｍでは、現像剤担持体内部の固定磁石の磁束密度分布を上記のように設定することにより、現像領域通過後の現像剤を現像スリーブから第２現像剤攪拌搬送部材上へ落下させる。このように、２つの現像剤循環経路を形成することにより、第１現像剤攪拌搬送部材上のトナー濃度及び現像スリーブ上のトナー濃度を均一化し、濃度ムラのない均一な画像を形成すると共に、第２現像剤攪拌搬送部材上に増量した現像剤を第１現像剤攪拌搬送部材側へオーバーフローさせ、第２現像剤攪拌搬送部材側での現像剤詰まりを防止することができる。

請求項５に記載の画像形成装置では、現像スリーブ上のトナー濃度が均一化されているため、均一な画像形成が可能となる。また、トナーの帯電量が均一であるため、トナー飛散や地肌汚れが防止され、濃度ムラのない良質の画像形成を行うことが可能となる。さらに、現像剤担持体と２つの現像剤攪拌搬送部材とが並列配置されないため、画像形成装置の幅方向の寸法増大を抑制することができる。

請求項６に記載の画像形成装置では、２つの現像剤循環系を有するため、第１現像剤攪拌搬送部材上のトナー濃度が均一化されると共に現像スリーブ上のトナー濃度が均一化され、これにより、濃度ムラのない均一な画像を形成することができる。また、第２現像剤攪拌搬送部材上の現像剤を第１現像剤攪拌搬送部材側へオーバーフローさせることにより、第２現像剤攪拌搬送部材上で増量した現像剤による現像剤詰まりを防止し、現像剤の均一な帯電量を維持して良好な画像形成を行うことができる。さらに、現像剤担持体と２つの現像剤攪拌搬送部材とが並列配置されないため、画像形成装置の幅方向の寸法増大を抑制することができる。

請求項７に記載の画像形成装置では、領域Ｌでは第２現像剤攪拌搬送部材から第１現像剤攪拌搬送部材への現像剤の搬送を円滑に行い、領域Ｍでは現像スリーブ上で現像領域を通過した現像剤を第２現像剤攪拌搬送部材側へ落下させる。このように、２つの現像剤循環経路を形成することにより、現像スリーブ上のトナー濃度を均一化し、濃度ムラのない均一な画像を形成すると共に、第２現像剤攪拌搬送部材での現像剤詰まりを防止し、均一に帯電させたトナーによる良好な画像形成を行うことが可能となる。また、このような画像形成装置では、現像剤担持体と２つの現像剤攪拌搬送部材とが並列配置されないため、画像形成装置の幅方向の寸法増大を抑制することができる。

以下に、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。なお、いわゆる当業者は特許請求の範囲内における本発明を変更・修正をして他の実施形態をなすことは容易であり、これらの変更・修正はこの特許請求の範囲に含まれるものであり、以下の説明はこの発明における最良の形態の例であって、この特許請求の範囲を限定するものではない。

図１は、本発明の画像形成装置の一実施形態が用いられる複写機を示す概略構成図である。 この複写機は、画像読取装置６０、画像書込装置７０、画像形成装置８０及び給紙装置９０から構成される。 上記画像形成装置８０は、感光体８１、現像装置８９、転写手段８５及び定着手段８７から主として構成される。感光体８１の周りに帯電手段８３、現像剤担持体８４を含む現像装置８９、転写手段８５、図示しないクリーニング装置及び除電ランプ８２が配置されている。また、感光体８１の表面には、レーザ駆動装置７１からレーザビーム７３が照射される。 上記給紙装置９０は画像形成装置８０の下側に設置され、着脱可能な給紙カセット９１内の用紙Ｐは中板で支えられ、図示しないスプリングによってアームを介して給紙ローラ９２に押し付けられる。 なお、この画像形成装置８０の裏側には、図示しない電源やプリント板（エンジンドライバーボード）等の電装及び制御装置、あるいはコントローラボードが収容される。また、現像装置８９の近くには、トナー補給部が設けられている。

このような画像形成装置を用いて画像を形成する場合、まず、帯電手段８３によって感光体８１の表面が均一に帯電された後、レーザビーム７３が照射され、静電潜像が形成される。現像装置８９内には、トナーとキャリアとから成る二成分現像剤が収容され、この現像剤を現像剤担持体８４の表面に担持して感光体８１と対向する現像領域に搬送し、感光体８１上に形成された静電潜像に転移させて可視像を形成する。給紙装置９０内では、図示しない制御部からの指令により給紙ローラ９２が回転し、給紙カセット９１内の最上位置の記録紙Ｐが分離パッドで重送されながら下流側のレジストローラ９６まで搬送され、感光体８１上に形成されたトナー画像と同期するようなタイミングで転写手段８５側に搬送される。転写手段８５によって感光体８１上の画像が転写された記録紙Ｐは、さらに搬送されて定着手段８７の位置に至り、ヒータを内蔵した加熱ローラ８７ａと、加熱ローラ８７ａに圧接対向される加圧ローラ８７ｂとの間を通過し、加熱及び加圧されてトナー像が定着される。 このようにして画像が形成された記録紙Ｐは、その後排紙ローラによって排紙口から排紙トレイ部８８上に排出され載置される。

（第１の実施形態） 上記の画像形成装置に用いられる本発明の現像装置であり、請求項１に記載の現像装置の一実施形態について説明する。図２にこの現像装置の概略構成図を、また、図３には図２に示す現像装置のＳ−Ｓにおける断面図を示す。 この現像装置９は、開口を有するハウジング内に現像剤担持体４及び現像剤攪拌搬送手段が収容され、この開口が感光体１と対向するように設置されている。 現像剤担持体４は、内部に複数の磁石を有し、固定支持されたマグネットローラ４ａと、その周面上に形成され、矢印の方向に回転可能に支持された現像スリーブ４ｂとから成り、感光体１と近接対向するようにハウジングの開口部に配置されている。現像剤担持体４の周面付近の、現像スリーブ４ｂと感光体１とが対向する現像領域の上流側には、現像スリーブ４ｂ上の現像剤を帯電させる現像ドクタ６が現像スリーブ４ｂに近接配置されている。 現像剤攪拌搬送手段は、仕切り板５を隔てて平行に配設されたスクリュー形状の第１現像剤攪拌搬送部材２と第２現像剤攪拌搬送部材３とから成る。第１現像剤攪拌搬送部材２は、長手方向の寸法が現像スリーブ４ｂの長手方向の寸法に一致するように形成され、第２現像剤攪拌搬送部材３は、第１現像剤攪拌搬送部材２よりも長手方向に長く形成されており、いずれも現像スリーブ４ｂの回転方向と同方向に回転可能に支持され、互いに現像剤を軸の逆方向に搬送する。現像剤担持体４は、仕切り板５と対向する位置で現像剤攪拌搬送部材２、３と平行に配設されている。また、第２現像剤攪拌搬送部材３の下流側には、トナー濃度検知センサ７が取り付けられている。

現像装置９内の現像剤は、２つの異なる現像剤循環経路によって搬送される。 第１の現像剤循環経路は、図３に示す矢印Ｃ→Ｄ→Ｅ→Ｆ→Ｃに従う循環経路である。矢印Ｃ及びＥの現像剤の搬送は、それぞれ第２現像剤攪拌搬送部材３及び第１現像剤攪拌搬送部材２の回転により行われる。また、矢印Ｄの現像剤の搬送は、現像スリーブ４ｂの回転で第２現像剤攪拌搬送部材３側から第１現像剤攪拌搬送部材２側へ現像剤を汲み上げることにより行われ、矢印Ｆの搬送は重力落下である。 第２の現像剤循環経路では、現像剤を矢印Ｇのように、第１現像剤攪拌搬送部材２側から、図２に示すように第１現像剤攪拌搬送部材２と第２現像剤攪拌搬送部材３とからほぼ等距離で、仕切り板５をまたぐ位置に配置された現像剤担持体４の現像スリーブ４ｂ上に汲み上げることにより成立する。

現像スリーブ４ｂ上に汲み上げられた現像剤は、現像スリーブ４ｂの回転により、現像ドクタ６の位置を通過するときに現像剤の量が規制されると共にトナーが帯電され、現像領域に搬送される。現像領域では、静電潜像が形成された感光体１と、電気的バイアスが印加された現像スリーブ４ｂとの間の電界によりトナーが感光体１側へ移動し、感光体１の静電潜像を顕像化する。現像領域を通過した現像剤は、仕切り板５の長手方向の寸法に一致した寸法を有し、仕切り板５に取り付けられた現像剤剥離部材８により、第２現像剤攪拌搬送部材３の上方で現像スリーブ４ｂ表面から離れ、第２現像剤攪拌搬送部材３側へ落下する。このように、現像剤を現像スリーブ４ｂから放出する方法として、本実施形態では仕切り板５に現像剤剥離部材８を取り付けることにより行ったが、これ以外の方法、例えば仕切り板と現像スリーブとの間隔を狭くして現像剤を通過させないようにする方法を用いることもできる。

このように、本実施形態の現像装置４は２つの現像剤循環経路を有し、現像領域を通過した現像剤が直接第１現像剤攪拌搬送部材２側に戻らないため、第１現像剤攪拌搬送部材２上流側と下流側とでトナー濃度差がなくなり、濃度差がなく濃度追従性の良い均一な画像を得ることができる。 また、現像領域へ搬送される現像剤は、攪拌されて第１現像剤攪拌搬送部材２側から汲み上げられ、現像ドクタ６を一回だけ通過してきた現像剤であり、現像剤の帯電条件が等しく、現像剤の帯電量のバラツキが小さい。したがって、トナーが均一に帯電されているため、トナー飛散や地肌汚れがなく、画像の細部でのバラツキのない良質な画像を得ることができる。

（第２の実施形態） 請求項２に記載の現像装置の一実施形態について説明する。図４は、この現像装置内部の配置及び現像剤の循環方向を示す上面図であり、図５及び図６は、それぞれ図４中の１４ｌ及び１４ｍにおける各部材の配置及び磁束密度分布を示す断面図である。 現像剤を現像剤攪拌搬送部材１２、１３の軸方向に搬送し、第１現像剤攪拌搬送部材１２側から第２現像剤攪拌搬送部材１３側へ受け渡す領域である１４ｍに対応する領域における固定磁石の磁束密度分布を図５に示す。この領域の現像装置１９内部に固定された磁石１４ａは、第２現像剤攪拌搬送部材１３に面した領域で磁気拘束力が弱いため、この領域で現像スリーブ１４ｂ上に現像剤を保持できなくなる。このため、現像領域を通過してきた現像剤は、仕切り板１５と現像スリーブ１４ｂとの間を通過して第１現像剤攪拌搬送部材１２側へ運ばれることなく第２現像剤攪拌搬送部材１３上に落下し、矢印Ｃの下流側端部へ運ばれる。同時にこの領域では、固定磁石１４ａのＳ２極により第１現像剤攪拌搬送部材１２側から現像剤が汲み上げられ、Ｎ２極、Ｓ１極及びＮ１極により現像領域へ運ばれる。

第２現像剤攪拌搬送部材１３から第１現像剤攪拌搬送部材１２への現像剤受け渡し部である１４ｌの領域における磁束密度分布は、図６に示すとおりである。この領域では、第２現像剤攪拌搬送部材１３側の現像剤がＮ３により汲み上げられ、Ｓ２極と現像スリーブ１４ｂの回転により第１現像剤攪拌搬送部材１２側へ搬送される。搬送された現像剤は、Ｎ２極を経てＳ１極の領域で現像ドクタ１６により現像剤量が規制されると共にトナーが帯電される。この時、余分な現像剤は第１現像剤攪拌搬送部材１２側へ落とされる。仕切り板１５は、第２現像剤攪拌搬送部材の下流側は図４に示すように現像装置の側面まで延長し、第２現像剤攪拌搬送部材１３側から第１現像剤攪拌搬送部材１２側への現像剤受け渡し部では、現像スリーブ１４ｂ上の現像剤の搬送を妨げない程度に、現像スリーブ１４ｂとのギャップが設定される。また、１４ｌの範囲には、図４及び図５に示すように、第１現像剤攪拌搬送部材１２側へ搬送された現像剤の第２現像剤攪拌搬送部材１３側への落下を防止するための現像剤落下防止部材１８が仕切り板１５に具備されている。現像剤落下防止部材１８は、マイラ等の弾性部材によって形成し、現像スリーブ１４ｂのトレーリングに当たるように仕切り板１５に取り付けられている。

この時、矢印Ｇ方向の現像剤搬送量Ｇ’は、現像スリーブ１４ｂの現像ドクタ１６を通過後の現像剤汲み上げ量と回転数、つまり現像条件によって規定される。矢印Ｄ方向の現像剤搬送量Ｄ’は、図４に示す現像スリーブ１４ｂの１４ｌの領域で第２現像剤攪拌搬送部材１３側から第１現像剤攪拌搬送部材１２側へ汲み上げられる現像剤の量であり、この現像剤量は図６に示す固定磁石１４ａの磁力分布と図４に示す１４ｌの長さにより規定される。また、現像剤搬送量Ｆ’は、現像装置内の現像剤量により決定される。 この現像装置において現像剤の循環を円滑に行うためには、現像剤搬送量Ｄ’＝現像剤搬送量Ｇ’＋現像剤搬送量Ｆ’とならなければならない。現像剤搬送量Ｄ’＜現像剤搬送量Ｇ’＋現像剤搬送量Ｆ’となった場合には、第２現像剤攪拌搬送部材１３側で現像剤量が増え続け、第２現像剤攪拌搬送部材１３側で現像剤詰まりが生じてしまう。現像剤詰まりが発生しないようにするためには、現像条件と現像剤量を決定した後、現像剤搬送量Ｄ’＝現像剤搬送量Ｇ’＋現像剤搬送量Ｆ’の関係が成立するように図６の固定磁石１４ａの磁力分布と、１４ｌの長さを設定する。また、現像剤搬送量Ｇ’＋現像剤搬送量Ｆ’を搬送できるように、第２現像剤攪拌搬送部材１３のスクリュー径、スクリューピッチ及びスクリュー回転数を設定する。 また、図５の現像スリーブ１４ｂと仕切り板１５との間にギャップを設け、現像剤搬送量Ｄ’＜現像剤搬送量Ｇ’＋現像剤搬送量Ｆ’となった場合、第２現像剤攪拌搬送部材１３側で増量した現像剤をギャップを通して矢印Ｈのように第１現像剤攪拌搬送部材１２側へオーバーフローさせ、第２現像剤攪拌搬送部材１３側での現像剤詰まりを防止する。

以上のように、この現像装置では、現像剤を第２現像剤攪拌搬送部材側から第１現像剤攪拌搬送部材側へ受け渡す領域での現像剤の移動を促すことによって、第２現像剤攪拌搬送部材−現像剤受け渡し部−第１現像剤攪拌搬送部材−現像剤受け渡し部−第２現像剤攪拌搬送部材のように現像剤を循環させる循環経路と、上記以外の領域で、現像領域を通過した現像スリーブ上の現像剤を第２現像剤攪拌搬送部材上に落下させる経路の２つの現像剤循環経路を形成し、これにより、現像スリーブ上のトナー濃度を均一にすると共に、第２現像剤攪拌搬送部材上での現像剤詰まりを防止し、良好な現像を行うことができる。

（第３の実施形態） 請求項３に記載の現像装置の一実施形態について説明する。図７は、この現像装置内部の配置及び現像剤の循環方向を示す上面図であり、図８は、図７中の２４ｌにおける各部材の配置及び磁束密度分布を示す断面図である。 この現像装置２９の図７に示す領域２４ｍでは、仕切り板２５の先端が、図８のように固定磁石２４ａの反発磁極部（Ｓ２極−Ｓ３極間）より現像スリーブ２４ｂの回転方向下流に位置する。これにより、現像スリーブ２４ｂの反発磁極部で現像スリーブ２４ｂから離れた現像剤は、仕切り板２５によって妨げられることなく、すべて第２現像剤攪拌搬送部材２３側へ落下する。したが
って、２４ｍの範囲では、現像領域を通過した現像剤が仕切り板２５と現像スリーブ２４ｂとの間を通過して第１現像剤攪拌搬送部材２２側へ運ばれることはない。また、この範囲では、Ｓ２極で第２現像剤攪拌搬送部材２２側から現像剤を汲み上げ、Ｎ２、Ｓ１及びＮ１極により現像領域へ搬送する。第２現像剤攪拌搬送部材２３側へ落とされた現像剤は、矢印Ｃの下流側端部へ運ばれる。

また、２４ｌの領域では、図８中の斜線部で示したように、仕切り板２５の先端をカットし、この端部にカット部の幅と等しい幅（２４ｌ）を有する現像剤誘導部材２８が当接されている。この現像剤誘導部材２８は、マイラ等の弾性材料から形成され、先端が現像スリーブ２４ｂとの接触点より突き出すように現像スリーブ２４ｂに当接されているため、現像剤誘導部材２８により現像スリーブ２４ｂ上の現像剤が掻き落とされることはない。これにより、２４ｌの領域で現像スリーブ２４ｂから離れた現像剤は、現像剤誘導部材２８上に落ち、第１現像剤攪拌搬送部材２２側へ戻される。

したがって、この現像装置によれば、第２現像剤攪拌搬送部材２３側から第１現像剤攪拌搬送部材２２側へ現像剤を受け渡す領域に誘導部材を配置することにより、第２現像剤攪拌部材２３側から第１現像剤攪拌搬送部材２２側への現像剤の受け渡しを促し、これ以外の領域では、仕切り板２５の先端を固定磁石２４ａの反発磁極部より現像スリーブ２４ｂの回転方向下流に位置させることにより、現像領域を通過した現像剤をすべて第２現像剤攪拌搬送部材２３側へ落下させる。これにより、現像スリーブ上のトナー濃度を均一化し、濃度ムラのない均一な画像を形成すると共に、第２現像剤攪拌搬送部材での現像剤詰まりを防止し、均一に帯電させたトナーによる良好な画像形成を行うことが可能となる。

（第４の実施形態） 請求項４に記載の現像装置の一実施形態について説明する。図９は、この現像装置内部の配置及び現像剤の循環方向を示す上面図であり、図１０は、図９中の３４ｌにおける各部材の配置を示す断面図である。 この現像装置３９は、第２現像剤攪拌搬送部材３３側から第１現像剤攪拌搬送部材３２側へ現像剤を受け渡す領域（領域３４ｌ）の第２現像剤攪拌搬送部材３３及び第１現像剤攪拌搬送部材３２の端部に、第２現像剤攪拌搬送部材３３側の現像剤を第１現像剤攪拌搬送部材３２側へ搬送する現像剤搬送部材４０が設けられている。現像剤搬送部材４０は、複数の突起部４０ａを有するキャタピラ形状から成り、第２現像剤攪拌搬送部材３３の中心軸と第１現像剤攪拌搬送部材３２の中心軸とを取り巻くように取り付けられており、第１現像剤攪拌搬送部材３２又は第２現像剤攪拌搬送部材３３の駆動を受けて回転し、もう一方の現像剤攪拌搬送部材に駆動を伝達する。この現像装置３９の仕切り板３５の現像剤搬送部材４０側の端部は、現像装置３９の内側面まで延長されているが、現像剤搬送部材４０と交叉する部分には図１０に示すような切り欠きを有し、これにより、現像剤搬送部材４０が仕切り板３５の切り欠き部を通過して回転することができるように構成されている。 また、現像剤搬送部材４０は、各突起部４０ａ間に貫通穴４０ｂを備え、現像剤はこの突起部４０ａによって汲み上げられ、第２現像剤攪拌搬送部材３３側から第１現像剤攪拌搬送部材３２側へ搬送される。そして、現像剤は第１現像剤攪拌搬送部材３２の上方付近まで搬送されて、突起部４０ａの間の貫通穴４０ｂから仕切り板３５上へ落下し、第１現像剤攪拌搬送部材３２へ取り込まれる。

この時、矢印Ｇの現像剤搬送量Ｇ’は、現像スリーブ３４ｂの現像ドクタ３６を通過した後の汲み上げ量と回転数、すなわち現像条件によって決定される。また、矢印Ｄの現像剤搬送量Ｄ’は、現像剤搬送部材４０による第２現像剤攪拌搬送部材３３側から第１現像剤攪拌搬送部材３２側への現像剤汲み上げ量であり、この量は、現像剤搬送部材４０を駆動する第１現像剤攪拌搬送部材３２又は第２現像剤攪拌搬送部材３３の回転数と現像剤搬送部材４０の形状により決定される。矢印Ｆの現像剤搬送量Ｆ’は、この現像装置内の現像剤量により規定される。 このような現像装置において現像剤循環を円滑にし、良好な現像を行うためには、現像剤搬送量Ｄ’＝現像剤搬送量Ｇ’＋現像剤搬送量Ｆ’の関係が維持されることが望ましいが、現像剤搬送量Ｄ’＜現像剤搬送量Ｇ’＋現像剤搬送量Ｆ’のような変動が生じた場合は、第２現像剤攪拌搬送部材３３側で現像剤量が増加し、第２現像剤攪拌搬送部材３３側で現像剤詰まりが発生する。そこで、このような現像剤詰まりの発生を防止するためには、現像条件を決定した後、現像剤搬送量Ｄ’＝現像剤搬送量Ｇ’＋現像剤搬送量Ｆ’の関係が成立するように、現像剤搬送部材４０の形状と、第２現像剤攪拌搬送部材３３のスクリュー径、スクリューピッチ及びスクリューの回転数を設定する。 さらに、図１０の現像スリーブ３４ｂと仕切り板３５との間にギャップを設け、現像剤搬送量Ｄ’＜現像剤搬送量Ｇ’＋現像剤搬送量Ｆ’となった場合に、第２現像剤攪拌搬送部材３３側に増量した現像剤をギャップを通して第１現像剤攪拌搬送部材３２側へ矢印Ｈのようにオーバーフローさせ、これにより第２現像剤攪拌搬送部材３３側での現像剤詰まりを防止する。

以上のように、この現像装置では、第２現像剤攪拌搬送部材から第１現像剤攪拌搬送部材への現像剤受け渡し部に搬送部材を設けることにより、第２現像剤攪拌搬送部材側から第１現像剤攪拌搬送部材側への現像剤の搬送を円滑に行うことができる。また、現像剤担持体内部の固定磁石の磁束密度分布を上記のように設定することにより、現像領域通過後の現像剤を現像スリーブから第２現像剤攪拌搬送部材上へ落下させる。このように、２つの現像剤循環経路を形成することにより、第１現像剤攪拌搬送部材上のトナー濃度及び現像スリーブ上のトナー濃度を均一化し、濃度ムラのない均一な画像を形成すると共に、第２現像剤攪拌搬送部材上に増量した現像剤を第１現像剤攪拌搬送部材側へオーバーフローさせ、第２現像剤攪拌搬送部材側での現像剤詰まりを防止することができる。

本発明の画像形成装置の一実施形態が用いられる複写機を示す概略構成図である。 請求項１に記載の現像装置を示す概略構成図である。 図２に示す現像装置のＳ−Ｓにおける断面図である。 請求項２に記載の現像装置の一実施形態を示す上面図である。 図４中の１４ｌにおける各部材の配置及び磁束密度分布を示す断面図である。 図４中の１４ｍにおける各部材の配置及び磁束密度分布を示す断面図である。 請求項３に記載の現像装置の一実施形態を示す上面図である。 図７中の２４ｌにおける各部材の配置及び磁束密度分布を示す断面図である。 請求項４に記載の現像装置の一実施形態を示す上面図である。 図９中の３４ｌにおける各部材の配置を示す断面図である。 従来の現像装置を示す概略構成図である。 図１１に示す現像装置の上面図である。

符号の説明

１、１１、２１、３１、８１ 感光体 ２、１２、２２、３２、５２ 第１現像剤攪拌搬送部材 ３、１３、２３、３３、５３ 第２現像剤攪拌搬送部材 ４、１４、２４、３４、５４、８４ 現像剤担持体 ４ａ、１４ａ、２４ａ、３４ａ、５４ａ 固定磁石 ４ｂ、１４ｂ、２４ｂ、３４ｂ、５４ｂ 現像スリーブ ５、１５、２５、３５、５５ 仕切り板 ６、１６、２６、３６、５６、８６ 現像ドクタ ７、１７、２７、３７、５７ トナー濃度検知センサ ８ 現像剤剥離部材 ９、１９、２９、３９、５９、８９ 現像装置 １８ 現像剤落下防止部材 ２８ 現像剤誘導部材 ６０ 画像読み取り装置 ６１ 排風装置 ７０ 画像書込装置 ７１ レーザ駆動装置 ７２ 反射鏡 ７３ レーザビーム ８０ 画像形成装置 ８２ 除電ランプ ８３ 帯電手段 ８５ 転写手段 ８７ 定着手段 ８７ａ 加熱ローラ ８７ｂ 加圧ローラ ８８ 排紙トレイ部 ９０ 給紙装置 ９１ 給紙カセット ９２ 給紙ローラ ９３ 反転用カセット ９４ 反転用給紙ローラ ９５ 紙搬送ローラ ９６ レジストローラ Ａ トナー補給経路 Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｇ、Ｈ 現像剤循環経路

Claims (8)

1. トナーとキャリアとから成る二成分現像剤を仕切り板を挟んで互いに逆の方向に攪拌搬送する第１現像剤攪拌搬送部材と第２現像剤攪拌搬送部材とから成る現像剤攪拌搬送手段と、 該現像剤攪拌搬送手段と平行に配設され、内部に固定された磁石と、周面上に回転可能に支持された現像スリーブとを備え、表面に前記二成分現像剤を担持する現像剤担持体とを有し、 像担持体上の静電潜像を可視化する現像装置において、 前記現像剤攪拌搬送手段は、前記第１現像剤攪拌搬送部材と前記第２現像剤攪拌搬送部材との中間部で前記現像剤担持体と対向し、 前記第１現像剤攪拌搬送部材が、前記第２現像剤攪拌搬送部材に対して前記現像スリーブの回転の下流側に位置するように回転可能に支持され、 前記磁石は、前記第１現像剤攪拌搬送部材から現像剤を汲み上げる磁気拘束力と、前記像担持体と対向する現像領域を通過した現像剤を前記第２現像剤攪拌搬送部材上に落下させる磁気拘束力と、を発生させるように現像スリーブの軸方向に沿って磁束密度が変化している ことを特徴とする現像装置。
2. 前記第２現像剤攪拌搬送部材から前記第１現像剤攪拌搬送部材へ現像剤を受け渡す領域を領域Ｌ、 前記現像剤攪拌搬送部材の軸方向へ現像剤を搬送し、第１現像剤攪拌搬送部材から第２現像剤攪拌搬送部材へ現像剤を受け渡す領域を領域Ｍとするとき、 前記磁石は、前記領域Ｌに対向する領域に、現像剤を前記第２現像剤攪拌搬送部材から前記現像スリーブに汲み上げた後、 前記第１現像剤攪拌搬送部材へ受け渡す磁気拘束力を有し、前記領域Ｍに対向する領域では、現像剤を保持しないように配置されている ことを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
3. 前記仕切り板の先端は前記領域Ｌの範囲でカットされ、 前記現像スリーブから離脱した現像剤を前記第１現像剤攪拌搬送部材へ誘導するために、前記カットにより形成される仕切り板の端部に該カット部の幅と等しい幅を有する現像剤誘導部材が設けられ、 該現像剤誘導部材の先端が現像スリーブとの接触点より突き出すように現像剤誘導部材が現像スリーブに当接している ことを特徴とする請求項２に記載の現像装置。
4. 前記第２現像剤攪拌搬送部材から前記第１現像剤攪拌搬送部材へ現像剤を受け渡す領域に、現像剤搬送部材を備え、 該現像剤搬送部材は、複数の突起部を有し、 第２現像剤攪拌搬送部材と第１現像剤攪拌搬送部材とを取り巻くように設けられ、仕切り板の切り欠き部を通過して回転する ことを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
5. 表面に静電潜像を形成する感光体と、該感光体の表面を一様に帯電する帯電手段と、該感光体の表面に露光する露光手段と、トナーとキャリアとから成る二成分現像剤によって前記静電潜像を現像し、トナー像を形成する現像装置と、該トナー像を記録媒体上に転写する転写装置と、前記記録媒体上に転写されたトナー像を定着する定着装置と有する画像形成装置において、 前記現像装置は、 トナーとキャリアとから成る二成分現像剤を仕切り板を挟んで互いに逆の方向に攪拌搬送する第１現像剤攪拌搬送部材と第２現像剤攪拌搬送部材とから成る現像剤攪拌搬送手段と、 該現像剤攪拌搬送手段と平行に配設され、内部に固定された磁石と、周面上に回転可能に支持された現像スリーブとを備え、表面に前記二成分現像剤を担持する現像剤担持体とを有し、 前記現像剤攪拌搬送手段は、前記第１現像剤攪拌搬送部材と前記第２現像剤攪拌搬送部材との中間部で前記現像剤担持体と対向し、前記第１現像剤攪拌搬送部材が、前記第２現像剤攪拌搬送部材に対して前記現像スリーブの回転の下流側に位置するように回転可能に支持され、 前記磁石は、前記第１現像剤攪拌搬送部材から現像剤を汲み上げる磁気拘束力と、前記像担持体と対向する現像領域を通過した現像剤を前記第２現像剤攪拌搬送部材上に落下させる磁気拘束力と、を発生させるように現像スリーブの軸方向に沿って磁束密度が変化している ことを特徴とする画像形成装置。
6. 前記第２現像剤攪拌搬送部材から前記第１現像剤攪拌搬送部材へ現像剤を受け渡す領域を領域Ｌ、 前記現像剤攪拌搬送部材の軸方向へ現像剤を搬送し、第１現像剤攪拌搬送部材から第２現像剤攪拌搬送部材へ現像剤を受け渡す領域を領域Ｍとするとき、 前記磁石は、前記領域Ｌに対向する領域に、現像剤を第２現像剤攪拌搬送部材から現像スリーブへ汲み上げた後、前記第１現像剤攪拌搬送部材へ現像剤を受け渡す磁気拘束力を有し、 前記領域Ｍに対向する領域では、現像剤を保持しないように配置されている ことを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。
7. 前記仕切り板の先端は前記領域Ｌの範囲でカットされ、 前記現像スリーブから離脱した現像剤を前記第１現像剤攪拌搬送部材へ誘導するために、前記カットにより形成される仕切り板の端部に該カット部の幅と等しい幅を有する現像剤誘導部材が設けられ、 該現像剤誘導部材の先端が現像スリーブとの接触点より突き出すように現像剤誘導部材が現像スリーブに当接している ことを特徴とする請求項６に記載の画像形成装置。
8. 前記第２現像剤攪拌搬送部材から前記第１現像剤攪拌搬送部材へ現像剤を受け渡す領域に、現像剤搬送部材を備え、 該現像剤搬送部材は、複数の突起部を有し、 第２現像剤攪拌搬送部材と第１現像剤攪拌搬送部材とを取り巻くように設けられ、仕切り板の切り欠き部を通過して回転する
   ことを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。

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