JP2008256901A - 現像装置、プロセスカートリッジ、及び、画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】現像工程後の現像剤を回収する第２現像剤搬送部に収容された現像剤が現像剤担持体に汲み上げられることがなく、比較的小型で、現像剤に与えるストレスが小さい、現像装置、プロセスカートリッジ、及び、画像形成装置を提供する。
【解決手段】像担持体２１に対向するように重力方向に複数の現像剤担持体２３ａ１、２３ａ２を並設する。第１現像剤担持体２１ａ１に対して現像剤を供給する第１現像剤搬送部Ｂ１と、第２現像剤担持体２３ａ２から離脱した現像剤を回収する第２現像剤搬送部Ｂ２と、現像剤を斜め上方に搬送するとともに第１現像剤搬送部Ｂ１の搬送方向下流側に達した現像剤と第２現像剤搬送部Ｂ２の搬送方向下流側に達した現像剤とを第１現像剤搬送部Ｂ１の搬送方向上流側に搬送する第３現像剤搬送部Ｂ３と、を備える。
【選択図】図３

Description

この発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ、又は、それらの複合機等の電子写真方式を用いた画像形成装置とそこに設置される現像装置及びプロセスカートリッジとに関し、特に、複数の現像剤搬送部によって現像剤を長手方向に循環させながら現像工程をおこなう現像装置、プロセスカートリッジ、及び、画像形成装置に関するものである。

従来から、複写機、プリンタ等の画像形成装置において、トナーとキャリアとからなる２成分現像剤（添加剤等を添加する場合も含むものとする。）を長手方向に循環させながら現像工程をおこなう現像装置が広く用いられている（例えば、特許文献１、特許文献２参照。）。

特許文献１等において、現像装置には、感光体ドラム等の像担持体に対向して現像剤を担持する現像ローラ（現像剤担持体、現像マグネットローラ）、現像ローラに現像剤を供給する第１スクリューオーガ（第１現像剤搬送部）、現像ローラから離脱した現像剤を回収する第２スクリューオーガ（第２現像剤搬送部）、第１現像剤搬送部及び第２現像剤搬送部の搬送方向下流側に達した現像剤を第１現像剤搬送部の搬送方向上流側に向けて斜め上方に搬送する第３スクリューオーガ（第３現像剤搬送部）、等が設置されている。

第１現像剤搬送部では、現像剤が長手方向に移動されながら、その一部の現像剤が現像ローラに形成された磁極（汲上げ磁極）によって現像ローラ上に汲上げられる。その後、現像ローラに担持された現像剤は、ドクターブレードによって適量に規制された後に、その２成分現像剤中のトナーが感光体ドラムとの対向位置で感光体ドラム上の潜像に付着する。一方、現像工程後に現像ローラ上に担持された現像剤（トナー濃度の低い現像剤である。）は、第２現像剤搬送部の上方で現像ローラから離脱されて、第２現像剤搬送部によって長手方向に搬送されながら回収される。
このように、現像剤を長手方向に循環させながら現像工程をおこなう現像装置は、現像剤をパドル等によって短手方向に搬送しながら現像工程をおこなうものに比べて、装置の短手方向の長さを短くできるために、装置の小型化が可能になるものとして知られている。

一方、特許文献２等には、現像剤を長手方向に循環させながら現像工程をおこなう現像装置であって、２つの現像ローラ（現像剤担持体、現像スリーブ）を重力方向に並設させる技術が開示されている。この現像装置では、第１現像剤搬送部にて上方の現像ローラに現像剤が供給され、第２現像剤搬送部にて下方の現像ローラから離脱した現像剤が回収される。また、第１現像剤搬送部及び第２現像剤搬送部の搬送方向下流側に達した現像剤が第３現像剤搬送部に流入された後に、第３現像剤搬送部にて長手方向に水平に搬送されて搬送方向下流側に停滞して盛り上がった現像剤が、上方に設けた開口を介して第１現像剤搬送部の搬送方向上流側に流入される。

特開２００１−２４９５４５号公報 特開２００６−２４３２５５号公報

上述した特許文献１等の現像装置は、現像ローラに形成された磁極（汲上げ磁極）が、第２現像剤搬送部に収容された現像剤（現像工程後の現像剤である。）に作用して、トナー濃度の低い現像剤が現像ローラ上に汲み上げられてしまう場合があった。このような場合には、現像工程に用いられる現像剤のトナー濃度が不均一になったり低下したりしてしまうために、感光体ドラム上に均一かつ充分な画像濃度のトナー像を形成できなくなってしまう。

このような不具合は、特に、第２現像剤搬送部の搬送方向下流側であって第３現像剤搬送部への現像剤の流入をおこなう開口の近傍では、搬送方向上流側に比べて現像剤の剤面（嵩）が高くなりやすく現像ローラの汲上げ磁極に一層近づくために、顕著になっていた。
上述した不具合に対して、第２現像剤搬送部から第３現像剤搬送部への現像剤の流入をおこなう開口の位置を、現像ローラの長手方向の着磁範囲の範囲外に配設する方策が考えられる。すなわち、現像ローラに対して、現像剤の剤面が増加しやすい領域を長手方向に遠ざける方策が考えられる。しかし、その場合、現像剤搬送部が長手方向に長くなってしまって、装置の小型化が達成できなくなってしまう。

さらに、上述した不具合に対して、特許文献２等の現像装置のように、２つの現像ローラを重力方向に並設して上方の現像ローラと第２現像剤搬送部との距離を離すことで、上方の現像ローラに形成された汲上げ磁極を第２現像剤搬送部に収容された現像剤に作用させにくくする方策が考えられる。しかし、特許文献２等の現像装置では、第３現像剤搬送部の搬送方向下流側にて大量の現像剤を停滞させているために、現像剤に大きなストレスがかかって現像剤の寿命が低下したり現像剤がブロック状に固着したりする不具合が生じる可能性があった。

この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、現像工程後の現像剤を回収する第２現像剤搬送部に収容された現像剤が現像剤担持体に汲み上げられることがなく、比較的小型で、現像剤に与えるストレスが小さい、現像装置、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にある。

この発明の請求項１記載の発明にかかる現像装置は、キャリアとトナーとを有する現像剤を収容するとともに、像担持体上に形成される潜像を現像する現像装置であって、現像剤を担持するとともに、前記像担持体に対向するように重力方向に並設された複数の現像剤担持体と、現像剤を長手方向に搬送するとともに、前記複数の現像剤担持体のうち重力方向最上方に配設された第１現像剤担持体に対して現像剤を供給する第１現像剤搬送部と、現像剤を長手方向に搬送するとともに、前記複数の現像剤担持体のうち重力方向最下方に配設された第２現像剤担持体から離脱した現像剤を回収する第２現像剤搬送部と、現像剤を長手方向に対して斜め上方に搬送するとともに、前記第１現像剤搬送部の搬送方向下流側に達した現像剤と前記第２現像剤搬送部の搬送方向下流側に達した現像剤とを前記第１現像剤搬送部の搬送方向上流側に搬送する第３現像剤搬送部と、を備えたものである。

また、請求項２記載の発明にかかる現像装置は、前記請求項１に記載の発明において、前記第１現像剤搬送部の搬送方向下流側に達した現像剤を前記第２現像剤搬送部の搬送方向下流側に落下させる落下経路を備え、前記第２現像剤搬送部の搬送方向下流側と前記第３現像剤搬送部の搬送方向上流側とを連通させたものである。

また、この発明は請求項３記載の発明にかかる現像装置は、キャリアとトナーとを有する現像剤を収容するとともに、像担持体上に形成される潜像を現像する現像装置であって、現像剤を担持するとともに、前記像担持体に対向する現像剤担持体と、現像剤を長手方向に搬送するとともに、前記現像剤担持体によって形成される磁極により当該現像剤担持体に対して現像剤を供給する第１現像剤搬送部と、現像剤を長手方向に搬送するとともに、前記現像剤担持体から離脱した現像剤を回収する第２現像剤搬送部と、を備え、前記第２現像剤搬送部は、その内部に収容された現像剤に対して前記磁極が作用しないように当該磁極から所定距離以上離間して配設されたものである。

また、請求項４記載の発明にかかる現像装置は、前記請求項３に記載の発明において、前記現像剤担持体は、前記像担持体に対向するように重力方向に並設された複数の現像剤担持体であって、前記第１現像剤搬送部は、前記複数の現像剤担持体のうち重力方向最上方に配設されるとともに前記磁極を形成する第１現像剤担持体に対向するように設置され、前記第２現像剤搬送部は、前記複数の現像剤担持体のうち重力方向最下方に配設された第２現像剤担持体に対向するように設置されたものである。

また、請求項５記載の発明にかかる現像装置は、前記請求項３又は請求項４に記載の発明において、前記第１現像剤搬送部の搬送方向下流側に達した現像剤を重力方向下方に落下させる落下経路と、現像剤を長手方向に対して斜め上方に搬送するとともに、前記落下経路を介して落下した現像剤と前記第２現像剤搬送部の搬送方向下流側に達した現像剤とを開口を介して流入させて前記第１現像剤搬送部の搬送方向上流側に搬送する第３現像剤搬送部と、を備えたものである。

また、この発明の請求項６記載の発明にかかるプロセスカートリッジは、画像形成装置の装置本体に対して着脱自在に設置されるプロセスカートリッジであって、請求項１〜請求項５のいずれかに記載の現像装置と前記像担持体とが一体化されたものである。

また、この発明の請求項７記載の発明にかかる画像形成装置は、請求項１〜請求項５のいずれかに記載の現像装置と前記像担持体とを備えたものである。

なお、本願において、「プロセスカートリッジ」とは、像担持体を帯電する帯電部と、像担持体上に形成された潜像を現像する現像部（現像装置）と、像担持体上をクリーニングするクリーニング部とのうち、少なくとも１つと、像担持体とが、一体化されて、画像形成装置本体に対して着脱自在に設置されるユニットと定義する。

本発明は、現像工程後の現像剤を回収する第２現像剤搬送部に収容された現像剤に対して現像剤担持体の磁極が作用しないように構成するとともに、現像剤の長手方向の循環経路を最適化している。これにより、第２現像剤搬送部に収容された現像剤が現像剤担持体に汲み上げられることがなく、比較的小型で、現像剤に与えるストレスが小さい、現像装置、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ができる。

実施の形態．
以下、この発明を実施するための最良の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図中、同一又は相当する部分には同一の符号を付しており、その重複説明は適宜に簡略化ないし省略する。

まず、図１にて、実施の形態における画像形成装置全体の構成・動作について説明する。
書込み部２Ａ〜２Ｄは、画像情報に基いて帯電工程後の感光体ドラム２１（像担持体）に静電潜像を書き込むための装置である。書込み部２Ａ〜２Ｄは、ポリゴンミラー３Ａ〜３Ｄや光学素子４Ａ〜４Ｄ等を用いた光走査装置である。なお、書込み部として、光走査装置の替わりにＬＥＤアレイを用いることもできる。
給紙部６１は、記録紙、ＯＨＰ等の被転写材Ｐを格納して、画像形成時には被転写材Ｐを転写ベルト３０に向けて給送する。

転写ベルト３０は、被転写材Ｐをその表面に静電的に吸着させて搬送して感光体ドラム２１上に形成されたトナー像を被転写材Ｐ上に転写するための無端状ベルトであって、その外周面上に吸着ローラ６４とベルトクリーナ６５とを設けている。
転写ベルト３０を介して感光体ドラム２１に対向する転写ローラ２４は、芯金と芯金を被覆する導電性弾性層とを有する。転写ローラ２４の導電性弾性層は、ポリウレタンゴム、エチレン−プロピレン−ジエンポリエチレン（ＥＰＤＭ）等の弾性材料に、カーボンブラック、酸化亜鉛、酸化スズ等の導電性付与剤を配合分散して電気抵抗値（体積抵抗率）を中抵抗に調整した弾性体である。

定着部６６は、加熱ローラ６８および加圧ローラ６７を有し、被転写材Ｐ上のトナー像を圧力と熱とによって被転写材Ｐに定着させる。
転写ベルト３０に沿って縦方向に配設された４つのプロセスカートリッジ２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０ＢＫは、それぞれ、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックのトナー像を形成するためのものである。

各プロセスカートリッジ２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０ＢＫ上には、各色（イエロー、シアン、マゼンタ、ブラック）のトナー（トナー粒子）を現像装置２３に供給するトナーカートリッジ２８Ｙ、２８Ｃ、２８Ｍ、２８ＢＫが設置されている。
プロセスカートリッジ２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０ＢＫ、及び、トナーカートリッジ２８Ｙ、２８Ｃ、２８Ｍ、２８ＢＫは、転写ベルト３０を回転支軸を中心に開放して装置本体１から着脱することができる。

本実施の形態における画像形成装置は、複写機及びプリンタとして機能する複合型の画像形成装置である。複写機として機能する場合には、スキャナから読み込まれた画像情報に対してＡ／Ｄ変換、ＭＴＦ補正、階調処理等の種々の画像処理が施されて書込みデータに変換される。プリンタとして機能する場合には、コンピュータ等から送信されるページ記述言語やビットマップ等の形式の画像情報に対して画像処理が施されて書込みデータに変換される。

画像形成時には、書込み部２Ａ〜２Ｄからプロセスカートリッジ２０ＢＫ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０Ｙに対して、ブラック、マゼンタ、シアン、イエローの画像情報に応じた露光光がそれぞれ照射される。すなわち、各光源から発せられた露光光（レーザ光）がポリゴンミラー３Ａ〜３Ｄ、光学素子４Ａ〜４Ｄ等を通過して、各感光体ドラム２１上に照射される。これによって、各プロセスカートリッジ２０ＢＫ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０Ｙの感光体ドラム２１（像担持体）上に、露光光に応じたトナー像が形成される。そして、このトナー像が、被転写材Ｐに転写されることになる。

給紙部６１から給送された被転写材Ｐは、レジストローラ６３の位置で一旦タイミングを合わせて、転写ベルト３０の位置に搬送される。転写ベルト３０の送入位置に配設された吸着ローラ６４は、電圧の印加によって送入された被転写材Ｐを転写ベルト３０に吸着させる。転写ベルト３０の矢印方向の走行にともない移動する被転写材Ｐは、各プロセスカートリッジ２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０ＢＫの位置を順次通過して各色のトナー像が重ねて転写される。

カラーのトナー像が転写された被転写材Ｐは、転写ベルト３０から分離して定着部６６に達する。被転写材Ｐ上のトナー像は、加熱ローラ６８及び加圧ローラ６７に挟まれつつ加熱されることで被転写材Ｐ上に定着される。一方、被転写材Ｐが分離した後の転写ベルト３０表面は、その後にベルトクリーナ６５の位置に達して、その表面に付着したトナー等の汚れがクリーニングされる。

次に、画像形成装置におけるプロセスカートリッジ及びトナーカートリッジについて詳述する。
なお、各プロセスカートリッジ２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０ＢＫはほぼ同一構造であって、各トナーカートリッジ２８Ｙ、２８Ｃ、２８Ｍ、２８ＢＫもほぼ同一構造であるために、図２にてプロセスカートリッジ及びトナーカートリッジは符号のアルファベット（Ｙ、Ｃ、Ｍ、ＢＫ）を除して図示する。また、書込み部は符号のアルファベット（Ａ〜Ｄ）を除して図示する。

図２は、装置本体１に設置されたプロセスカートリッジ２０及びトナーカートリッジ２８を示す拡大図である。図３は、プロセスカートリッジ２０に設置された現像装置２３を示す拡大図である。図４は、現像装置２３における現像剤搬送部（循環経路）を現像ローラ２３ａ１、２３ａ２側から長手方向にみた断面図である。図５は、図４の現像装置２３における現像剤搬送部（循環経路）のＹ１−Ｙ１断面を示す断面図である。図６は、図４の現像装置２３における現像剤搬送部（循環経路）のＹ２−Ｙ２断面を示す断面図である。

図２に示すように、プロセスカートリッジ２０は、像担持体としての感光体ドラム２１、帯電部２２、現像装置２３（現像部）、クリーニング部２５が一体化されたものである。
像担持体としての感光体ドラム２１は、負帯電の有機感光体であって、不図示の回転駆動機構によって反時計方向に回転駆動される。

帯電部２２は、芯金上に、ウレタン樹脂、導電性粒子としてのカーボンブラック、硫化剤、発泡剤等を処方した中抵抗の発泡ウレタン層をローラ状に形成した弾性を有する帯電ローラである。帯電部２２の中抵抗層の材質としては、ウレタン、エチレン−プロピレン−ジエンポリエチレン（ＥＰＤＭ）、ブタジエンアクリロニトリルゴム（ＮＢＲ）、シリコーンゴムや、イソプレンゴム等に抵抗調整のためにカーボンブラックや金属酸化物等の導電性物質を分散したゴム材や、またこれらを発泡させたものを用いることもできる。
クリーニング部２５は、感光体ドラム２１に摺接するクリーニングブラシ（又は、クリーニングブレード）が設置されていて、感光体ドラム２１上の未転写トナーを機械的に除去・回収する。

現像装置２３は、第１現像剤担持体としての第１現像ローラ２３ａ１と第２現像剤担持体としての第２現像ローラ２３ａ２とが感光体ドラム２１に近接するように並設されていて、双方の対向部分には感光体ドラム２１と磁気ブラシとが接触する現像領域が形成される。現像装置２３内には、トナーＴとキャリアＣとからなる現像剤Ｇ（２成分現像剤）が収容されている。そして、現像装置２３は、感光体ドラム２１上に形成される静電潜像を現像する（トナー像を形成する。）。なお、現像装置２３の構成・動作については、後で詳しく説明する。

図２を参照して、トナーカートリッジ２８は、その内部に現像装置２３内に供給するためのトナーＴを収容している。具体的に、現像装置２３に設置された磁気センサ（不図示である。）によって検知されるトナー濃度（現像剤Ｇ中のトナーの割合である。）の情報に基いて、シャッタ機構８０の開閉動作をおこなって、トナーカートリッジ２８から現像装置２３内に向けてトナーＴを適宜に供給する。
供給管２９は、トナーカートリッジ２８から供給されるトナーＴを現像装置２３内に確実に導くためのものである。すなわち、トナーカートリッジ２８から排出されたトナーＴは、供給管２９を介して、現像装置２３内に供給される。

次に、感光体ドラム２１上でおこなわれる作像プロセスについて説明する。
図２を参照して、感光体ドラム２１が反時計方向に回転駆動されると、まず、帯電部２２の位置で感光体ドラム２１の表面が一様に帯電される。その後、帯電された感光体ドラム２１表面は、露光光Ｌの照射位置に達して、書込み部２による露光工程がおこなわれる。すなわち、露光光Ｌの照射によって感光体ドラム２１上を画像情報に応じて選択的に除電することで、照射されなかった非画像部の電位との差（電位コントラスト）を発生させて静電潜像を形成する。なお、この露光工程は、感光体ドラム２１の感光層中で電荷発生物質が光を受けて電荷を発生して、このうち正孔が感光体ドラム２１表面の帯電電荷と打ち消しあうものである。

その後、潜像が形成された感光体ドラム２１表面は、現像装置２３との対向位置に達する。感光体ドラム２１上の静電潜像は、第１現像ローラ２３ａ１及び第２現像ローラ２３ａ２の磁気ブラシと接触して、磁気ブラシ中の負帯電されたトナーＴが付着されて可視化される。
詳しくは、第１現像ローラ２３ａ１（第１現像剤担持体）の磁極（図３に示す汲上げ磁極Ｎである。）による磁力で汲み上げられた現像剤Ｇは、ドクターブレード２３ｃによって適量化された後に、感光体ドラム２１との対向部である現像領域（２つの現像ローラ２３ａ１、２３ａ２と感光体ドラム２１との対向領域である。）に搬送される。現像領域において穂立ちされたキャリアＣが感光体ドラム２１を摺擦する。このとき、キャリアＣに混合されているトナーＴは、キャリアＣとの摩擦によって負帯電されている。これに対して、キャリアＣは正帯電されている。不図示の電源部から２つの現像ローラ２３ａ１、２３ａ２に対して、所定の現像バイアスが印加される。これによって、２つの現像ローラ２３ａ１、２３ａ２と感光体ドラム２１との間に電界が形成されて、負帯電されたトナーＴが電界によって感光体ドラム２１上の画像部にのみ選択的に付着してトナー像を形成する。

その後、トナー像が形成された感光体ドラム２１表面は、転写ベルト３０及び転写ローラ２４との対向位置に達する。そして、このタイミングに合わせてその対向位置に搬送された被転写材Ｐ上に、感光体ドラム２１上のトナー像が転写される。このとき、転写ローラ２４には、所定の電圧が印加されている。
その後、トナー像が転写された被転写材Ｐは、定着部６６を通過して、排出ローラ６９から装置外部に排出される。

一方、転写工程時に被転写材Ｐに転写されずに感光体ドラム２１上に残留したトナーＴ（未転写トナー）は、感光体ドラム２１上に付着したままクリーニング部２５との対向部に達する。そして、感光体ドラム２１上の未転写トナーは、クリーニング部２５で除去・回収される。
その後、感光体ドラム２１表面は、不図示の除電部を通過して、感光体ドラム２１における一連の作像プロセスが終了する。

以下、画像形成装置において特徴的な、現像装置の構成・動作について詳述する。
図３を参照して、現像装置２３は、現像剤担持体としての現像ローラ２３ａ１、２３ａ２、搬送スクリュ２３ｂ１〜２３ｂ３（オーガスクリュ）、ドクターブレード２３ｃ、キャリア捕集ローラ２３ｋ、スクレーパ２３ｍ、等で構成されている。また、現像装置２３内には、現像剤Ｇを搬送して循環経路を形成する３つの現像剤搬送部Ｂ１〜Ｂ３が形成されている。

本実施の形態では、２つの現像ローラ２３ａ１、２３ａ２（現像剤担持体）が、感光体ドラム２１に対向するように重力方向（感光体ドラム２１の回転方向）に並設されている。第１現像剤担持体としての第１現像ローラ２３ａ１は、２つの現像ローラのうち重力方向最上方（感光体ドラム２１の回転方向上流側）に配設されている。第２現像剤担持体としての第２現像ローラ２３ａ２は、２つの現像ローラのうち重力方向最下方（感光体ドラム２１の回転方向下流側）に配設されている。第１現像ローラ２３ａ１及び第２現像ローラ２３ａ２は、アルミニウム、真鍮、ステンレス、導電性樹脂等の非磁性体を円筒形に形成してなるスリーブが不図示の回転駆動機構によって時計方向に回転されるように構成されている。現像ローラ２３ａ１、２３ａ２のスリーブ内には、スリーブの周面に現像剤Ｇの穂立ちを生じるように磁界を形成するマグネットが固設されている。マグネットから発せられる法線方向磁力線に沿うように、現像剤Ｇ中のキャリアＣがスリーブ上にチェーン状に穂立ちする。このチェーン状に穂立ちしたキャリアＣに帯電したトナーＴが付着されて、磁気ブラシが形成される。磁気ブラシは、スリーブの回転によってスリーブと同方向（時計方向）に移送される。なお、図３に示すように、第１現像ローラ２３ａ１には、内設されたマグネットによって、第１現像剤収容部Ｂ１に収容された現像剤を汲上げるための汲上げ磁極Ｎ（複数の磁極のうちの１つである。）が形成されている。
ドクターブレード２３ｃは、現像領域の上流側に設置されていて、第１の現像ローラ２３ａ１上の現像剤を適量に規制する。

３つの搬送スクリュ２３ｂ１〜２３ｂ３は、現像装置２３内に収容された現像剤Ｇを長手方向（図２の紙面垂直方向である。）に循環しながら撹拌・混合する。
第１搬送スクリュ２３ｂ１は、第１現像剤搬送部Ｂ１であって第１現像ローラ２３ａ１に対向する位置に配設されていて、現像剤Ｇを水平方向に搬送する（図４の白矢印に示す右方向の搬送である。）とともに、第１現像ローラ２３ａ１上に現像剤２３ａを供給する。換言すると、第１現像剤搬送部Ｂ１は、第１現像ローラ２３ａ１に対向するとともに、第１現像ローラ２３ａ１に現像剤Ｇを長手方向（第１現像ローラ２３ａ１の回転軸方向である。）に搬送しながら供給する。

第２搬送スクリュ２３ｂ２は、第２現像剤搬送部Ｂ２に設置されている。第２搬送スクリュ２３ｂ２は、第１搬送スクリュ２３ｂ１の下方であって第２現像ローラ２３ａ２に対向する位置に配設されている。そして、第２現像ローラ２３ａ２から離脱した現像剤Ｇ（現像工程後に剤離れ極によって第２現像ローラ２３ａ２上から強制的に離脱された現像剤Ｇある。）を水平方向に搬送する（図４の白矢印に示す右方向の搬送である。）。換言すると、第２現像剤搬送部Ｂ２は、第１現像剤搬送部Ｂ１の下方であって第２現像ローラ２３ａ２に対向する位置に配設されるとともに、第２現像ローラ２３ａ２から離脱された現像剤Ｇを長手方向に搬送（回収）する。
第１搬送スクリュ２３ｂ１及び第２搬送スクリュ２３ｂ２は、２つの現像ローラ２３ａ１、２３ａ２や感光体ドラム２１と同様に、回転軸がほぼ水平になるように配設されている。

第３搬送スクリュ２３ｂ３は、第３現像剤搬送部Ｂ３に設置されている。第３搬送スクリュ２３ｂ３は、第２搬送スクリュ２３ｂ２による搬送経路の下流側と、第１搬送部材２３ｂ１による搬送経路の上流側と、を直線的に結ぶように、水平方向に対して斜めに配設されている（図４を参照できる。）。そして、第３搬送スクリュ２３ｂ３は、第２搬送スクリュ２３ｂ２によって搬送された現像剤Ｇを第１搬送部材２３ｂ１による搬送経路の上流側に搬送するとともに、第１搬送スクリュ２３ｂ１による搬送経路の下流側から落下経路２３ｆ及び開口２３ｇを介して流入される現像剤Ｇを第１搬送部材２３ｂ１による搬送経路の上流側に搬送する（図４の白矢印に示す左斜め上方への搬送である。）。換言すると、第３現像剤搬送部Ｂ３は、第２現像剤搬送部Ｂ２によって搬送された現像剤Ｇを第１現像剤搬送部Ｂ１の上流側に搬送するとともに、第１現像剤搬送部Ｂ１の下流側に達した現像剤Ｇを第１現像剤搬送部Ｂ１の上流側に搬送する。第３現像剤搬送部Ｂ３における現像剤Ｇの搬送方向は、長手方向（水平方向）に対して斜め上方である。

なお、第１搬送スクリュ２３ｂ１による搬送経路（第１現像剤搬送部Ｂ１）と、第２搬送スクリュ２３ｂ２による搬送経路（第２現像剤搬送部Ｂ２）と、第３搬送スクリュ２３ｂ３による搬送経路（第３現像剤搬送部Ｂ３）と、は壁部によって隔絶されている。
図４及び図５を参照して、第３現像剤搬送部Ｂ３の下流側と、第１現像剤搬送部Ｂ１の上流側と、は開口２３ｈ（第２中継部）を介して連通している。また、図４及び図６を参照して、第２現像剤搬送部Ｂ２の下流側と、第３現像剤搬送部Ｂ３の上流側と、は開口２３ｇ（第１中継部）を介して連通している。また、図４及び図６を参照して、第１現像剤搬送部Ｂ１の下流側と、第２現像剤搬送部Ｂ２の下流側と、は落下経路２３ｆを介して連通している。

このような構成により、３つの現像剤搬送部Ｂ１〜Ｂ３（搬送スクリュ２３ｂ１〜２３ｂ３）によって、現像装置２３において現像剤Ｇを長手方向に循環させる循環経路が形成されることになる。ここで、現像装置２３が稼動されると、装置内に収容された現像剤は図７中の斜線で示すような状態で流動する。図７を参照して、第１現像剤搬送部Ｂ１において、下流側における現像剤の剤面が上流側の剤面に比べて低くなっているのは、搬送中の現像剤の一部が第１現像ローラ２３ａ１に供給されているためである。すなわち、第１現像ローラ２３ａ１に供給されなかった現像剤は、落下経路２３ｆを介して第２現像剤搬送部Ｂ２の下流側に落下した後に、開口２３ｇを介して第３現像剤搬送部Ｂ３の上流側に流入することになる。また、第２現像剤搬送部Ｂ２において、下流側における現像剤の剤面が上流側の剤面に比べて高くなっているのは、第２現像ローラ２３ａ２から離脱した現像剤Ｇ（現像工程後の現像剤である。）が下流側に集まるためである。
なお、図示は省略するが、第３現像剤搬送部Ｂ３には磁気センサが設置されている。そして、磁気センサによって検知されるトナー濃度の情報に基いて、トナーカートリッジ２８から現像装置２３内に向けて適量のトナーＴが供給される。本実施の形態では、現像装置２３内の現像剤Ｇのトナー濃度が４〜７重量％になるように制御されている。

ここで、図３を参照して（図２等では図示を省略している。）、本実施の形態では、第２現像ローラ２３ａ２の下方（回転方向下流側）であって、感光体ドラム２１に対向する位置に、キャリア捕集ローラ２３ｋが設置されている。さらに、キャリア捕集ローラ２３ｋに当接する位置に、スクレーパ２３ｍが設置されている。
キャリア捕集ローラ２３ｋは、ステンレス等からなる円筒体内に所定の磁界を形成するマグネットが固設されたものであって、現像装置２３内から移動（飛翔）して感光体ドラム２１に付着したキャリアを捕集するためのものである。キャリア捕集ローラ２３ｋは、図３の反時計方向に回転駆動される。キャリア捕集ローラ２３ｋによって捕集されて担持されたキャリアは、そのほとんどが第２現像ローラ２３ａ２との対向位置で現像ローラ２３ａ２上に移行して、現像ローラ２３ａ２の剤離れ極の位置で第２現像ローラ２３ａ２から離脱して第２現像剤搬送部Ｂ２内に回収される。一方、第２現像ローラ２３ａ２上に移行せずにキャリア捕集ローラ２３ｋ上に残留・担持されたキャリアは、スクレーパ２３ｍによって機械的に掻き取られて、第２現像剤搬送部Ｂ２内に回収される。このように、キャリア捕集ローラ２３ｋを設置することで、感光体ドラム２１上に付着したキャリアを現像装置２３内に回収できるために、異常画像（ホタル画像、白抜け画像）の発生が抑止されるとともに、現像装置２３内のキャリアが不足する不具合が抑止される。

なお、本実施の形態では、現像ローラ２３ａ１、２３ａ２の外径が３０ｍｍ、現像ローラ２３ａ１、２３ａ２の外周面上の線速が７４８ｍｍ／秒、キャリア捕集ローラ２３ｋの外径が１６ｍｍ、キャリア捕集ローラ２３ｋの外周面上の線速が１０．６ｍｍ／秒、プロセス線速（感光体ドラム２１の外周面上の線速、及び、被転写材Ｐの搬送速度である。）が４４０ｍｍ／秒、程度に設定されている。
また、本実施の形態において用いられるキャリアＣは、粒径が５５μｍ、飽和磁化が９６ｅｍｕ／ｇ、程度のものである。さらに、本実施の形態において用いられるトナーＴは、粒径が６．８μｍ程度のものである。

このように、本実施の形態では、第２現像剤搬送部Ｂ２の内部に収容された現像剤に対して、第１現像ローラ２３ａ１の汲上げ磁極Ｎが作用しないように（その他の磁極も同様に作用しないように）、第２現像剤搬送部Ｂ２を汲上げ磁極Ｎから所定距離以上離間して配設している。具体的に、汲上げ磁極Ｎを有する第１現像ローラ２３ａ１の下方に第２現像ローラ２３ａ２（第２現像ローラ２３ａ２には汲み上げ磁極は形成されていない。）を配設して、この第２現像ローラ２３ａ２に対向する位置に第２現像剤搬送部Ｂ２を配設することで、第２現像剤搬送部Ｂ２が汲上げ磁極Ｎから大きく離間することになる。したがって、第２現像剤搬送部の搬送方向下流側の開口２３ｇの近傍で現像剤の剤面（嵩）が高くなっても、その現像剤と汲上げ磁極Ｎとの距離は充分に離れているために、第１現像ローラ２３ａ１上にトナー濃度の低い現像剤（第２現像剤搬送部Ｂ２の現像剤である。）が移行する不具合が抑止される。
さらに、このようなことから、本実施の形態では、図４に示すように、落下経路２３ｆや開口２３ｇの位置を、現像ローラ２３ａ１、２３ａ２の長手方向の着磁範囲Ｘの範囲外に配設する必要がなくなり、現像剤搬送部Ｂ１〜Ｂ３が長手方向に必要以上に長くなることなく、装置の小型化が達成される。

なお、本実施の形態では、現像ローラ（像担持体）を重力方向に２つ配設したが、現像ローラを重力方向（感光体ドラム２１の回転方向）に３つ以上配設することもできる。その場合、最上方の現像ローラの汲み上げ磁極Ｎに対して、最下方の現像ローラに対向する第２現像剤搬送部Ｂ２をさらに離間できるために、上述した現像剤の移行を抑止する効果がさらに向上することになる。

さらに、本実施の形態では、第３現像剤搬送部Ｂ３が、水平な経路ではなく、水平方向（長手方向）に対して斜め上方に現像剤を搬送するように構成している。したがって、第３現像剤搬送部を水平に構成してその下流側にて大量の現像剤を停滞させて盛り上がった現像剤を第１現像剤搬送部に流入させる構成のものに比べて、現像剤に大きなストレスがかかって現像剤の寿命が低下したり現像剤がブロック状に固着したりする不具合が抑止される。すなわち、複数の現像剤搬送部Ｂ１〜Ｂ３にて、スムーズな現像剤の搬送が可能になる。

なお、このような効果は、第２現像剤搬送部Ｂ２内の現像剤に汲み上げ磁極Ｎが作用する不具合を抑止するために、第１現像剤搬送部Ｂ１と第２現像剤搬送部Ｂ２との高低差を大きくした場合に、特に顕著になる。
すなわち、現像ローラを２本、３本と増やして第１現像剤搬送部Ｂ１と第２現像剤搬送部Ｂ２との高低差が大きくなった場合には、第３現像剤搬送部を水平に構成してその下流側にて大量の現像剤を停滞させて盛り上がった現像剤を第１現像剤搬送部に流入させる構成のものでは、第３現像剤搬送部の下流側に大きな停滞を生じさせなければならず、現像剤に一層大きなストレスがかかってしまう。これに対して、第３現像剤搬送部Ｂ３を斜めに構成する場合には、現像ローラを２本、３本と増やして第１現像剤搬送部Ｂ１と第２現像剤搬送部Ｂ２との高低差が大きくなっても、現像剤に大きなストレスを与えることなくスムーズに搬送することができる。

以上説明したように、本実施の形態では、現像工程後の現像剤Ｇを回収する第２現像剤搬送部Ｂ２に収容された現像剤Ｇに対して第１現像ローラ２３ａ１（第１現像剤担持体）の汲上げ磁極Ｎ（磁極）が作用しないように構成するとともに、現像剤Ｇの長手方向の循環経路Ｂ１〜Ｂ３を最適化している。これにより、第２現像剤搬送部Ｂ２に収容された現像剤Ｇが第１現像ローラ２３ａ１に汲み上げられることがなく、装置が比較的小型になり、現像剤Ｇに与えるストレスを小さくすることができる。

なお、本実施の形態では、現像剤搬送部Ｂ１〜Ｂ３が３つ設置された現像装置２３に対して本発明を適用したが、現像剤搬送部が４つ以上設置された現像装置に対しても本発明を適用することができる。その場合も、複数の現像剤搬送部のうち少なくとも１つの現像剤搬送部を水平方向に対して斜めに配設することで、本実施の形態と同様の効果を得ることができる。

また、本実施の形態では、トナーカートリッジ２８から現像装置２３に向けてトナーＴのみを供給したが、トナーカートリッジ２８に現像剤Ｇ（トナーＴ及びキャリアＣ）を収容して現像装置２３に向けて現像剤Ｇを供給することもできる。その場合、現像装置２３から適宜にキャリア（劣化キャリアである。）を排出する機構を設けることになる。このようにトリクル現像方式（キャリアの補給・排出を適宜におこなう現像方式である。）を採用する場合であっても、本実施の形態と同様の効果を得ることができる。

また、本実施の形態においては、作像部の一部がプロセスカートリッジ２０で構成される画像形成装置に対して、本発明を適用した。しかし、本発明の適用はこれに限定されることなく、作像部がプロセスカートリッジ化されていない画像形成装置に対しても、当然に本発明を適用することができる。具体的に、現像装置２３が単体で画像形成装置本体に着脱されるユニットして構成されている場合であっても、当然に本発明を適用することができる。その場合にも、本実施の形態と同様の効果を得ることができる。

なお、本発明が本実施の形態に限定されず、本発明の技術思想の範囲内において、本実施の形態の中で示唆した以外にも、本実施の形態は適宜変更され得ることは明らかである。また、前記構成部材の数、位置、形状等は本実施の形態に限定されず、本発明を実施する上で好適な数、位置、形状等にすることができる。

この発明の実施の形態１における画像形成装置を示す全体構成図である。 図１の画像形成装置に設置されたプロセスカートリッジを示す拡大図である。 現像装置を示す拡大図である。 現像装置における現像剤搬送部を長手方向にみた断面図である。 図４の現像剤搬送部におけるＹ１−Ｙ１断面を示す断面図である。 図４の現像剤搬送部におけるＹ２−Ｙ２断面を示す断面図である。 図４の現像剤搬送部において現像剤の偏りが生じた状態を示す図である。

符号の説明

１ 画像形成装置本体（装置本体）、
２０、２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０ＢＫ プロセスカートリッジ、
２１ 感光体ドラム（像担持体）、
２３ 現像装置（現像部）、
２３ａ１ 第１現像ローラ（第１現像剤担持体）、
２３ａ２ 第２現像ローラ（第２現像剤担持体）、
２３ｂ１ 第１搬送スクリュ、
２３ｂ２ 第２搬送スクリュ、
２３ｂ３ 第３搬送スクリュ、
２３ｃ ドクターブレード、
２３ｆ 落下経路、 ２３ｇ 開口、 ２３ｈ 開口、
Ｂ１ 第１現像剤搬送部、 Ｂ２ 第２現像剤搬送部、
Ｂ３ 第３現像剤搬送部、 Ｎ 磁極（汲上げ磁極）、
Ｇ 現像剤（２成分現像剤）、 Ｔ トナー、 Ｃ キャリア。

Claims (7)

1. キャリアとトナーとを有する現像剤を収容するとともに、像担持体上に形成される潜像を現像する現像装置であって、
   現像剤を担持するとともに、前記像担持体に対向するように重力方向に並設された複数の現像剤担持体と、
   現像剤を長手方向に搬送するとともに、前記複数の現像剤担持体のうち重力方向最上方に配設された第１現像剤担持体に対して現像剤を供給する第１現像剤搬送部と、
   現像剤を長手方向に搬送するとともに、前記複数の現像剤担持体のうち重力方向最下方に配設された第２現像剤担持体から離脱した現像剤を回収する第２現像剤搬送部と、
   現像剤を長手方向に対して斜め上方に搬送するとともに、前記第１現像剤搬送部の搬送方向下流側に達した現像剤と前記第２現像剤搬送部の搬送方向下流側に達した現像剤とを前記第１現像剤搬送部の搬送方向上流側に搬送する第３現像剤搬送部と、
   を備えたことを特徴とする現像装置。
2. 前記第１現像剤搬送部の搬送方向下流側に達した現像剤を前記第２現像剤搬送部の搬送方向下流側に落下させる落下経路を備え、
   前記第２現像剤搬送部の搬送方向下流側と前記第３現像剤搬送部の搬送方向上流側とを連通させたことを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
3. キャリアとトナーとを有する現像剤を収容するとともに、像担持体上に形成される潜像を現像する現像装置であって、
   現像剤を担持するとともに、前記像担持体に対向する現像剤担持体と、
   現像剤を長手方向に搬送するとともに、前記現像剤担持体によって形成される磁極により当該現像剤担持体に対して現像剤を供給する第１現像剤搬送部と、
   現像剤を長手方向に搬送するとともに、前記現像剤担持体から離脱した現像剤を回収する第２現像剤搬送部と、
   を備え、
   前記第２現像剤搬送部は、その内部に収容された現像剤に対して前記磁極が作用しないように当該磁極から所定距離以上離間して配設されたことを特徴とする現像装置。
4. 前記現像剤担持体は、前記像担持体に対向するように重力方向に並設された複数の現像剤担持体であって、
   前記第１現像剤搬送部は、前記複数の現像剤担持体のうち重力方向最上方に配設されるとともに前記磁極を形成する第１現像剤担持体に対向するように設置され、
   前記第２現像剤搬送部は、前記複数の現像剤担持体のうち重力方向最下方に配設された第２現像剤担持体に対向するように設置されたことを特徴とする請求項３に記載の現像装置。
5. 前記第１現像剤搬送部の搬送方向下流側に達した現像剤を重力方向下方に落下させる落下経路と、
   現像剤を長手方向に対して斜め上方に搬送するとともに、前記落下経路を介して落下した現像剤と前記第２現像剤搬送部の搬送方向下流側に達した現像剤とを開口を介して流入させて前記第１現像剤搬送部の搬送方向上流側に搬送する第３現像剤搬送部と、
   を備えたことを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の現像装置。
6. 画像形成装置の装置本体に対して着脱自在に設置されるプロセスカートリッジであって、
   請求項１〜請求項５のいずれかに記載の現像装置と前記像担持体とが一体化されたことを特徴とするプロセスカートリッジ。
7. 請求項１〜請求項５のいずれかに記載の現像装置と前記像担持体とを備えたことを特徴とする画像形成装置。

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