JP2011048105A - 現像装置およびそれを備えた画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】現像ムラのない高品位な画像を形成できる現像装置を簡単な構成で実現する。
【解決手段】現像剤収容槽１０１の内表面とドクターブレード１０５における現像ローラ１０４の回転方向上流側の表面との当接部に滞留防止部１０６を設ける。また、滞留防止部１０６における現像ローラ１０４側の表面とドクターブレード１０５における現像ローラ１０４の回転方向上流側の表面とのなす角度を、滞留防止部１０６における現像ローラ１０４側の表面とドクターブレード１０５における現像ローラ１０４の回転方向上流側の表面との当接部において現像ローラ１０４の延伸方向に垂直な断面の同心円とドクターブレード１０５における現像ローラ１０４の回転方向上流側の表面とのなす角度よりも大きくする。
【選択図】図１

Description

本発明は、電子写真方式の画像形成装置に備えられる現像装置およびそれを備えた画像形成装置に関するものである。

電子写真方式の画像形成装置は、一般に、良好な画質品位を有する画像を容易に形成することができるという利点を有しており、例えば、複写機、プリンタ、ファクシミリ装置、複合機などに広く利用されている。

この種の画像形成装置では、感光体の表面を帯電させる帯電工程、帯電させた感光体の表面を画像データに応じて露光することで静電潜像を形成する露光工程、静電潜像をトナーによって現像する現像工程、現像されたトナー像を記録材に転写する転写工程、および記録材に転写されたトナー像をこの記録材に定着させる定着工程を行うことによって記録材に画像を形成するようになっている。

また、このような電子写真方式の画像形成装置で用いられる現像剤にはトナーのみからなる１成分現像剤と、トナーとキャリアとが混合された２成分現像剤とがあるが、一般的には高解像度の画像形成が可能である２成分現像剤が多用されている。

２成分現像剤を用いる画像形成装置では、トナーとキャリアとを現像剤収容槽内で攪拌することでトナーを摩擦帯電させて回転する現像ローラに付着させ、像担持体との対向面に搬送して像担持体上の静電潜像をトナーにより現像するようになっている。また、現像剤収容槽内のトナー濃度を測定し、トナーが不足した場合にはトナーを現像剤収容槽に補給し、現像剤収容槽内のトナー濃度を一定に保つようになっている。

例えば、特許文献１には、現像剤全体の密度の変化に起因する現像透磁率の測定結果と実際のトナー濃度とのずれを低減するために、現像剤収容槽の縁における現像ローラとの対向部に、現像ローラに吸着された現像剤の現像ローラ表面からの高さを揃えるための穂切り板（ドクターブレード）を設け、この穂切り板と現像ローラとの間隔（ドクターギャップ）を可変にした構成が開示されている。また、特許文献１では、現像剤収容槽内の現像剤を攪拌循環させるための現像ローラに対して平行に配置された２本のスクリューを備えており、これら２本のスクリューのうち現像ローラから遠い側のスクリューに近接する位置にトナー濃度センサーを設けている。

特開平４−３４５８２号公報（平成４年２月５日公開）

しかしながら、特許文献１の技術では、穂切り板の付け根部分に現像剤が滞留してしまい、滞留した現像剤の一部が穂切り板と現像ローラとの間を不均一に通過してしまうため、現像ムラが生じてしまうという問題がある。より具体的に説明すると、従来の技術では、現像剤収容槽の底面（内表面）における現像ローラとの対向部は現像ローラの形状に沿った形状、すなわち現像ローラの軸方向の断面と略同心円をなす形状を有しており、穂切り板は現像剤収容槽の底面から突出するように設けられている。このため、現像剤収容槽の底面と穂切り板との境界部の近傍に現像剤が滞留してしまい、滞留した現像剤の一部が現像ローラの回転によって穂切り板と現像ローラとの対向部を不均一にすり抜けてしまう。

また、現像剤が滞留する結果、現像剤と現像ローラとの摩擦によって生じた熱が上記境界部近傍の現像剤が滞留する部分にこもってしまうため、現像剤の温度が上昇して現像ローラに融着しやすくなり、画像品位が低下してしまうという問題もある。

また、特許文献１の技術では、穂切り板を現像ローラに対して相対的に移動させるための移動機構を設ける必要があるので、装置構成が複雑化するという問題や移動機構のメンテネンスが必要であるという問題がある。また、特許文献１の技術では、トナー濃度センサーの位置と穂切り板との距離が離れているので、トナー濃度制御の応答性が悪いという問題もある。

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、現像ムラのない高品位な画像を形成できる現像装置を簡単な構成で実現することにある。

本発明の現像装置は、上記の課題を解決するために、現像剤を収容する現像剤収容槽と、上記現像剤収容槽に設けられた開口部から周面の一部が上記現像剤収容槽の外部に露出するように設けられた現像ローラとを備え、上記現像ローラに上記現像剤収容槽内の現像剤を付着させて上記現像ローラを回転させることにより、上記現像剤を上記現像剤収容槽の外部に搬送する現像装置であって、上記現像ローラは、当該現像ローラの周面が上記開口部における上記現像剤収容槽の底面側の端部から上記現像剤収容槽の外部に搬送され、上記開口部における上記現像剤収容槽の天面側の端部から上記現像剤収容槽内に収容されるように回転し、上記開口部における上記現像剤収容槽の底面側の端部において上記現像剤収容槽から上記現像ローラ側に突出するように設けられ、上記現像ローラに付着して搬送される現像剤の層の上記現像ローラの周面からの高さを規定するドクターブレードと、上記現像剤収容槽の内表面と上記ドクターブレードにおける上記現像ローラの回転方向上流側の表面とがなす角部に設けられた滞留防止部とを備えており、上記滞留防止部における上記現像ローラ側の表面と上記ドクターブレードにおける上記現像ローラの回転方向上流側の表面とのなす角度が、上記角部において上記現像ローラの延伸方向に垂直な断面の同心円と上記ドクターブレードにおける上記現像ローラの回転方向上流側の表面とのなす角度よりも大きいことを特徴している。

上記の構成によれば、現像剤収容槽の内表面とドクターブレードにおける現像ローラの回転方向上流側の表面とがなす角部に滞留防止部を備えており、滞留防止部における現像ローラ側の表面とドクターブレードにおける現像ローラの回転方向上流側の表面とのなす角度が、上記角部において現像ローラの延伸方向に垂直な断面の同心円とドクターブレードにおける現像ローラの回転方向上流側の表面とのなす角度よりも大きい。これにより、ドクターブレードによって堰き止められた現像剤が滞留することを抑制し、堰き止められた現像剤がドクターブレードと現像ローラとの間を不均一に通過して現像剤収容槽の外部に搬送される現像剤の密度が不安定になることを防止できる。また、現像剤の滞留によってドクターブレード近傍の現像剤の温度が高くなり、現像ローラに融着しやすくなることを防止できる。したがって、現像ローラによって現像剤収容槽の外部に搬送される現像剤の密度を安定化させ、現像ムラの少ない高品位な画像を形成することができる。

また、上記滞留防止部は上記現像剤収容槽とは別に形成されて上記現像剤収容槽の内表面に取り付けられており、上記滞留防止部における上記現像ローラ側の表面と上記ドクターブレードにおける上記現像ローラの回転方向上流側の表面とがなす角度が、上記現像剤収容槽の内表面と上記ドクターブレードにおける上記現像ローラの回転方向上流側の表面とがなす角度よりも大きい構成としてもよい。また、上記滞留防止部は上記現像剤収容槽と一体的に形成されていてもよい。

上記の各構成によれば、ドクターブレードによって堰き止められた現像剤が滞留することを抑制し、堰き止められた現像剤がドクターブレードと現像ローラとの間を不均一に通過して現像剤収容槽の外部に搬送される現像剤の密度が不安定になることを防止できる。また、現像剤の滞留によってドクターブレード近傍の現像剤の温度が高くなり、現像ローラに融着しやすくなることを防止できる。したがって、現像ローラによって現像剤収容槽の外部に搬送される現像剤の密度を安定化させ、現像ムラの少ない高品位な画像を形成することができる。

また、上記現像剤はトナーとキャリアとを含む２成分現像剤であり、上記現像剤収容槽における上記現像ローラとの対向部であって、上記滞留防止部よりも上記現像ローラの回転方向上流側の位置に、上記現像剤収容槽内のトナー濃度を検出するトナー濃度センサーを備えている構成としてもよい。

上記の構成によれば、滞留防止部を備えることにより、ドクターブレードによって堰き止められた現像剤が滞留することを抑制できるので、滞留した現像剤によってトナー濃度センサーによるトナー濃度の測定領域の現像剤密度が不安定になることを防止し、現像剤収容槽内のトナー濃度を精度よく検出することができる。

また、上記滞留防止部は、上記現像ローラの回転方向下流側に向かうほど上記現像ローラと当該滞留防止部との間隔が狭くなるように設けられていてもよい。

上記の構成によれば、現像ローラの回転方向に沿って現像ローラと滞留防止部との間隔が単調減少するので、現像ローラの回転によって現像剤に作用する圧力が急激に変動することを防止し、現像剤の滞留をより効果的に抑制することができる。

また、上記ドクターブレードにおける上記現像ローラの回転方向上流側の表面の、上記滞留防止部における上記現像ローラ側の表面との当接部から現像ローラ側の先端部までの長さが０．７ｍｍ以上１．４ｍｍ以下である構成としてもよい。

上記の構成によれば、現像ローラに付着して現像剤収容槽の外部に搬送される現像剤の層の現像ローラの周面からの高さを適切に規定するとともに、現像剤収容槽内におけるドクターブレードの近傍に現像剤が滞留することを適切に抑制できる。すなわち、上記の距離が短すぎる場合にはドクターブレードの先端と現像ローラとの間隔であるドクターギャップが広くなりすぎ、現像ローラに付着した現像剤の層の高さを適切に規定することができなくなるので、ドクターブレードを通過する現像剤の密度が不安定になってしまう。一方、上記の距離が長すぎる場合にはドクターギャップが狭くなりすぎ、ドクターブレードによって堰き止められた現像剤が滞留しやすくなる。これに対して、上記の距離を上記範囲内に設定することにより、現像ローラに付着して現像剤収容槽の外部に搬送される現像剤の層の高さを適切に規定しつつ、現像剤の滞留を適切に防止することができる。

また、上記滞留防止部は、非磁性材料で構成されていてもよい。

上記の構成によれば、滞留防止部が現像剤に磁化作用を及ぼすことがないので、磁化作用による現像剤の密度の変動を防止し、現像ローラに付着して現像剤収容槽の外部に搬送される現像剤の密度を安定させることができる。

本発明の画像形成装置は、上記したいずれかの現像装置を備えている。したがって、現像ムラの少ない高品位な画像を形成することができる。

以上のように、本発明の現像装置は、上記現像剤収容槽の内表面と上記ドクターブレードにおける上記現像ローラの回転方向上流側の表面とがなす角部に滞留防止部を備えており、上記滞留防止部は、上記滞留防止部における上記現像ローラ側の表面と上記ドクターブレードにおける上記現像ローラの回転方向上流側の表面とのなす角度が、上記角部において上記現像ローラの延伸方向に垂直な断面の同心円と上記ドクターブレードにおける上記現像ローラの回転方向上流側の表面とのなす角度よりも大きい。

それゆえ、現像ローラによって現像剤収容槽の外部に搬送される現像剤の密度を安定化させ、現像ムラの少ない高品位な画像を形成することができる。

本発明の一実施形態にかかる現像装置の要部断面図である。 本発明の一実施形態にかかる現像装置を備えた画像形成装置の断面図である。 本発明の一実施形態にかかる現像装置の断面図である。 図３の現像装置に備えられる搬送スクリューの一部を示す平面図である。 図３に示した現像装置の断面斜視図である。 図５に示した現像装置において現像ローラを省略した断面斜視図である。 本発明の一実施例にかかる現像装置の要部断面図である。 本発明の比較例にかかる現像装置の要部断面図である。 （ａ）は図８の比較例にかかる現像装置におけるトナー濃度の測定結果を示すグラフであり、（ｂ）は図７の実施例にかかる現像装置におけるトナー濃度の測定結果を示すグラフである。 本発明の一実施形態にかかる現像装置における、現像剤収容槽内におけるドクターブレード近傍の領域、およびドクターブレードと現像ローラとの対向部における現像剤の温度測定結果を示すグラフである。 本発明の一実施形態にかかる現像装置における滞留防止部の形状と現像ムラとの関係、および環境温湿度と現像ムラとの関係を検証するために行った実験の結果を示す表である。 本発明の一実施形態にかかる現像装置における滞留防止部の形状を示す断面図である。

本発明の一実施形態について説明する。なお、本実施形態では、本発明を、通信可能に接続されたＰＣ（Personal Computer）やスキャナ等の各種装置（図示せず）から送信される画像データに応じた画像を記録材（被転写材）である用紙Ｐにカラー画像またはモノクロ画像として形成するカラープリンタに適用する場合について説明する。ただし、本発明の適用対象はこれに限るものではなく、例えば、モノクロプリンタ、カラー複合機、モノクロ複合機、ファクシミリ装置、カラーコピー機、モノクロコピー機などの各種の電子写真方式の画像形成装置に適用できる。

（１−１．カラープリンタの構成）
図２は、本実施形態に係るカラープリンタ（画像形成装置）１の断面図である。この図に示すように、カラープリンタ１は、４組の可視画像形成ユニット５０ａ〜５０ｄと、中間転写ベルト６０を有する中間転写ユニット６４と、二次転写ユニット７０と、定着ユニット２と、内部給紙ユニット８０とを備えている。なお、カラープリンタ１に備えられる各部材の動作は、ＣＰＵ等からなる主制御部（図示せず）によって制御される。

可視画像形成ユニット５０ａ〜５０ｄは、それぞれブラック（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）の各色のトナー像を形成し、これら各トナー像が重なり合うように中間転写ベルト６０上に転写するものである。

可視画像形成ユニット５０ａは、回転可能に備えられた感光体ドラム（トナー像担持体）５１ａの周囲に、帯電ユニット５２ａと、現像ユニット５３ａと、一次転写ユニット５４ａと、クリーニングユニット５５ａとが、感光体ドラム５１ａの回転方向に沿ってこの順で配置された構成である。

感光体ドラム（像担持体）５１は、ＯＰＣ（Organic Photoconductor；有機光導電体）等の感光性材料を表面に有する略円筒のドラム形状を呈し、露光器４０の上方に配設され、駆動手段および制御手段（いずれも図示せず）によって、所定方向（図２では反時計周り）に回転駆動されるように制御されている。なお、本実施形態では、感光体ドラム５１として直径が３０ｍｍのものを用いたが、これに限るものではない。また、カラープリンタ１では、後述するように、カラーモードとモノクロモードとでプロセス速度が異なっており、感光体ドラム５１は、カラーモードでは１２２ｍｍ／ｓｅｃで回転駆動され、モノクロモードでは１４５ｍｍ／ｓｅｃで回転駆動されるようになっている。

帯電ユニット５２ａは、感光体ドラム５１ａの表面を所定の電位に均一に帯電させるためのものである。本実施形態では、帯電ユニット５２ａとして、帯電ローラ方式（接触帯電方式）のものを用いている。ただし、帯電ユニット５２ａの構成はこれに限るものではなく、例えば、コロナ放電方式等の非接触型の帯電器を用いてもよく、ブラシ帯電等の接触型の帯電器を用いてもよい。

露光器４０は、帯電ユニット５２ａ〜５２ｄによって帯電された感光体ドラム５１ａ〜５１ｄの表面を画像データに応じて露光することにより、各感光体ドラム５１ａ〜５１ｄの表面に画像データに応じた静電潜像を形成するためのものである。露光器４０としては、レーザ照射部および反射ミラーを備えたレーザスキャニングユニット（ＬＳＵ）の他、ＥＬやＬＥＤ等の発光素子をアレイ状に並べた書込み装置（例えば、書込みヘッド）などを使用することができる。

現像ユニット（現像装置）５３ａは、感光体ドラム５１ａ上に形成された静電潜像をトナーとキャリアとを含む２成分系の現像剤を用いて顕像化する現像処理を行う。現像ユニット５３ａの詳細については後述する。

なお、カラープリンタ１の上部には、図２に示したように各色のトナーボトル５６ａ〜５６ｄが備えられており、現像ユニット５３ａ〜５３ｄに備えられる現像剤収容槽内のトナー濃度が低下したときに必要に応じてこれらトナーボトル５６ａ〜５６ｄからトナーホッパやトナー搬送パイプ等の供給手段（いずれも図示せず）を介して現像剤収容槽にトナーが補給されるようになっている。また、上記トナーホッパは大容量の補給トナーを収容できるようになっている。これにより、トナーボトル５６ａ〜５６ｄ内の補給トナーが無くなってもトナーホッパ中に大量の補給トナーがあるため、カラープリンタ１をトナー切れで停止させることなく、稼動させることができ、その間に空になったトナーボトルを交換できるようになっている。

一次転写ユニット５４ａ〜５４ｄは、感光体ドラム５１ａ〜５１ｄにおける現像ユニット５３ａ〜５３ｄとの対向部とクリーニングユニット５５ａ〜５５ｄとの対向部との間の位置において中間転写ベルト６０を介してそれぞれ感光体ドラム５１ａ〜５１ｄに対向するように配置されている。これら一次転写ユニット５４ａ〜５４ｄにトナーの帯電極性（−）とは逆極性（＋）の高電圧を印加することによって感光体ドラム５１ａ〜５１ｄ上のトナー画像が中間転写ベルト６０上に重ね合わせて転写されるようになっている。

クリーニングユニット５５ａは、ウレタンゴムからなるクリーニングブレードを感光体ドラム５１ａの表面に当接させることにより、トナー像を中間転写ベルト６０に転写した後に感光体ドラム５１ａの表面に残留したトナーを除去、回収するためのものである。

なお、可視画像形成ユニット５０ｂ〜５０ｄは、現像処理に用いるトナーの色が異なる以外は可視画像形成ユニット５０ａと実質的に同様の構成である。すなわち、各可視画像形成ユニット５０ａ〜５０ｄの現像ユニットには、それぞれブラック（Ｂ），イエロー（Ｙ），マゼンタ（Ｍ），シアン（Ｃ）のトナーが収容されている。

中間転写ユニット６４は、中間転写ベルト６０と、中間転写ベルト駆動ローラ（テンションローラ）６１と、中間転写ベルト従動ローラ（テンションローラ）６２と、中間転写ベルトクリーニングユニット６３とを備えている。

中間転写ベルト６０は、半導電性のポリイミドからなる無端状のベルトであり、中間転写ベルト駆動ローラ６１と中間転写ベルト従動ローラ６２とに懸架され、回転駆動される。感光体ドラム５１ａ〜５１ｄ上に形成された各色のトナー画像は、中間転写ベルト６０に順次重ね合うように転写され、この中間転写ベルト６０上にカラーのトナー画像（多色トナー画像）が形成されるようになっている。

また、中間転写ベルト６０上に形成されたトナー画像は、中間転写ベルト駆動ローラ６１と二次転写ユニット７０との対向部に搬送され、この対向部に搬送される記録用紙等の記録材上に転写されるようになっている。具体的には、二次転写ユニット７０にトナーを引きつけるようにトナーと逆極性の電位を印加することにより、中間転写ベルト６０上のトナー像を記録紙へ転写させる。中間転写ベルトクリーニングユニット６３は、ウレタンゴムからなるクリーニングブレードを中間転写ベルト６０に当接させることにより、記録材上へのトナー画像の転写後に中間転写ベルト６０上に残留したトナーを除去、回収する。

定着ユニット（定着装置）２は、定着ローラ３と定着ローラ３に対して所定の荷重で圧接される加圧ローラ４とを備えており、二次転写ユニット７０よりも記録材の搬送方向下流側に配置されている。そして、定着ユニット２は、二次転写ユニット７０によってトナー画像が転写された記録材を定着ローラ３と加圧ローラ４との圧接部（定着ニップ部）に給紙し、この圧接部を通過させることによって熱と圧力とによりトナー画像を記録材に定着させる。なお、記録材における未定着トナー画像が形成された面は定着ローラ３に当接し、記録材における未定着トナー画像が形成された面とは反対側の面が加圧ローラ４に当接する。

内部給紙ユニット８０は、画像形成に使用する記録材を蓄積しておくためのものである。

また、カラープリンタ１には、内部給紙ユニット８０から給紙ローラ８１によって給紙される記録材を二次転写ユニット７０や定着ユニット２を経由させて排紙トレイ（図示せず）に送るための用紙搬送路８２が設けられている。用紙搬送路８２には、記録材を搬送するためのローラ部材が多数配置されている。

なお、上記各部の動作はカラープリンタ１に備えられる制御部（図示せず）が制御するようになっている。また、カラープリンタ１は、カラー画像を印刷するカラーモードと、モノクロ画像を印刷するモノクロモードとで用紙搬送速度（プロセス速度）を異ならせるようになっている。具体的には、カラーモードではＡ４用紙横送り（Ａ４用紙の短辺側が用紙搬送方向になるように搬送）で２６枚／分の印刷が可能な用紙搬送速度（１２２ｍｍ／ｓｅｃ）に設定され、モノクロモードではＡ４用紙横送り３１枚／分の印刷が可能な用紙搬送速度（１４５ｍｍ／ｓｅｃ）に設定される。

（１−２．現像装置の構成）
図３は現像ユニット５３ａの断面図である。なお、ここでは現像ユニット５３ａの構成について説明するが、現像ユニット５３ｂ〜５３ｄの構成は現像ユニット５３ａの構成と略同様である。

図３に示したように、現像ユニット５３ａは、現像剤収容槽１０１、第１搬送スクリュー１０２、第２搬送スクリュー１０３、現像ローラ１０４、ドクターブレード１０５、滞留防止部１０６、およびトナー濃度センサー１０７を備えている。

現像剤収容槽１０１は、現像剤を収容するための容器である。なお、本実施形態では、現像剤としてトナーとキャリアとからなる２成分現像剤を用いる。

トナーとしては、結着樹脂、着色剤、ワックス（離型剤）、および外添剤などを含む従来から公知のものを用いることができる。帯電制御剤などのトナー添加成分をさらに含有させてもよい。結着樹脂としては、例えば、ブラックトナー用の結着樹脂またはカラートナー用の結着樹脂が使用される。例えば、ポリエステル系樹脂、ポリスチレンおよびスチレン−アクリル酸エステル共重合樹脂などのスチレン系樹脂、ポリメチルメタクリレートなどのアクリル系樹脂、ポリエチレンなどのポリオレフィン系樹脂、ポリウレタン、ならびにエポキシ樹脂などが挙げられる。着色剤としては、例えば、イエロートナー用着色剤、マゼンタトナー用着色剤、シアントナー用着色剤およびブラックトナー用着色剤などが挙げられる。離型剤としては、例えば、パラフィンワックスおよびその誘導体、ならびにマイクロクリスタリンワックスおよびその誘導体などの石油系ワックス、フィッシャートロプシュワックスおよびその誘導体、ポリオレフィンワックスおよびその誘導体、低分子ポリプロピレンワックスおよびその誘導体、ならびにポリオレフィン系重合体ワックスおよびその誘導体などの炭化水素系合成ワックス、カルナバワックスおよびその誘導体、エステル系ワックスなどが挙げられる。なお、離型剤の含有量は、トナー全重量に対して１．５重量％以上、５重量％以下であることが好ましい。外添剤としては、例えば、シリカ微粉末、酸化チタン微粉末およびアルミナ微粉末などが挙げられる。なお、本実施形態では、粉砕法で製造した体積平均粒子径が５．０μｍ以上７．０μｍ以下のトナーを用いた。なお、破砕法で生成したトナーに限らず、例えば、懸濁重合法、乳化重合法（乳化重合会合法）、溶解懸濁法、エステル伸張重合法などで生成したトナーを用いてもよい。

キャリアとしては、鉄、フェライト、マグネタイトなどの金属、これらの金属とアルミニウムまたは鉛などの金属との合金などの磁性を有する粒子が使用される。なお、磁性を有する粒子に樹脂を被覆した樹脂被覆キャリア、または樹脂に磁性を有する粒子を分散させた樹脂分散型キャリアなどをキャリアとして用いてもよい。また、キャリアの形状は球形または扁平形状が好ましい。本実施形態では、体積平均粒子径が４５μｍであるフェライトコアキャリアを用いた。また、本実施形態ではキャリアに対するトナーの被覆率が６０％となるようにキャリアとトナーとを混合した２成分現像剤を用いた。

第１搬送スクリュー１０２および第２搬送スクリュー１０３は、現像剤収容槽１０１内の現像剤を攪拌、混合してトナーを帯電させるためのものである。

図４は、第１搬送スクリュー１０２および第２搬送スクリュー１０３の一部を示す平面図である。この図に示すように、第１搬送スクリュー１０２および第２搬送スクリュー１０３は、円筒状または円柱状の軸部１１１と、軸部１１１の周面に形成された螺旋状の羽根部１１２とを備えている。本実施形態では、軸部１１１および羽根部１１２を非磁性のステンレスで形成し、軸部１１１の外形を８ｍｍ、羽根部１１２の外径を１６ｍｍとした。また、軸部１１１の外周面に螺旋状の羽根部１１２を２条（２枚）設け、一方の羽根部１１２と他方の羽根部１１２とのスクリューの延伸方向の間隔を２１ｍｍとし、同一の羽根部におけるスクリューの延伸方向の間隔を４２ｍｍとした。

図３に示したように、第１搬送スクリュー１０２および第２搬送スクリュー１０３は互いに略平行に配置されている。また、第１搬送スクリュー１０２および第２搬送スクリュー１０３の間にはこれら各スクリューが備えられている領域を区画するように現像剤収容槽１０１の底面（内表面）から上方に突出するように形成された壁部１０１ａが設けられている。

図５は現像ユニット５３ａの断面斜視図であり、図６は図５の断面斜視図から現像ローラ１０４を省略したものである。

また、第１搬送スクリュー１０２および第２搬送スクリュー１０３は、図示しないモーターやギア等の駆動手段によって軸部１１１の延伸方向を軸として回転駆動されることにより、羽根部１１２によって現像剤に駆動力を伝達し、現像剤を搬送するようになっている。具体的には、第１搬送スクリュー１０２および第２搬送スクリュー１０３は、カラーモードでは周速（羽根部１１２先端の周速）２７７ｍｍ／ｓｅｃで回転駆動され、モノクロモードでは周速３３７ｍｍ／ｓｅｃで回転駆動される。

なお、図５および図６に示したように、第１搬送スクリュー１０２および第２搬送スクリュー１０３は、互いに現像剤を逆方向に搬送するように設けられている。例えば、第１搬送スクリュー１０２および第２搬送スクリュー１０３の回転方向を逆にしてもよく、回転方向は同じとし、羽根部１１２の螺旋方向（旋回方向）を逆にしてもよい。また、上記壁部１０１ａは、第１搬送スクリュー１０２および第２搬送スクリュー１０３の軸方向両端部が切り欠かれた構成になっている（図４および図５では一端側のみが描かれている）。また、第１搬送スクリュー１０２における現像剤搬送方向上流側の端部付近の上方には、トナーボトル５６ａからトナーホッパやトナー搬送パイプ等の供給手段を介して供給されるトナーを現像剤収容槽１０１内に受け入れるための補給口（図示せず）が設けられている。

これにより、補給口から供給されたトナーおよび現像剤収容槽１０１内に予め収容されていた現像剤は第１搬送スクリュー１０２によってこの第１搬送スクリュー１０２の延伸方向に沿って搬送されながら攪拌、混合される。また、第１搬送スクリュー１０２によって搬送された現像剤は壁部１０１ａの一方の切り欠き部を介して第２搬送スクリュー１０３側へ搬送され、第２搬送スクリュー１０３によってこの第２搬送スクリュー１０３の延伸方向に沿って搬送されてさらに攪拌、混合され、壁部１０１ａの他方の切り欠き部から再び第１搬送スクリュー１０２側へ戻される。また、第２搬送スクリュー１０３によって搬送される現像剤の一部は現像ローラ１０４側へ移動し、第１搬送スクリュー１０２および第２搬送スクリュー１０３による攪拌、混合によって帯電したトナーが現像ローラ１０４に付着して感光体ドラム５１ａとの対向部に搬送され、現像に用いられる。また、現像ローラ１０４によって感光体ドラム５１ａとの対向部に搬送された後、現像に用いられずに現像剤収容槽１０１内に再収容されたトナーは、後述する現像ローラ１０４内に備えられるＳ１極の作用等によって現像ローラ１０４から分離し、第２搬送スクリュー１０３によって現像剤収容槽１０１内の現像剤と再び攪拌、混合される。

現像ローラ１０４は、現像剤収容槽１０１に設けられた開口部から周面の一部が現像剤収容槽１０１の外部に露出し、この現像剤収容槽１０１の外部に露出した部分が感光体ドラム５１ａに対向するように配置された非磁性体からなる円筒状のローラ部材である。そして、現像ローラ１０４は、図示しないモーターやギア等からなる駆動手段により、図３に示した矢印方向に回転駆動されるようになっている。すなわち、現像ローラ１０４は、この現像ローラ１０４の周面が現像剤収容槽１０１の開口部におけるこの現像剤収容槽の底面側の端部から現像剤収容槽１０１の外部に搬送され、上記開口部における現像剤収容槽１０１の天面側の端部から現像剤収容槽１０１内に収容されるように回転駆動される。現像ローラ１０４の材質は特に限定されるものではないが、例えば、非磁性のステンレス、アルミニウム等の金属材料、あるいはＡＢＳ樹脂等の樹脂材料などを用いることができる。また、現像ローラ１０４の表面（外周面）に導電性ゴム弾性材料からなるゴム層を設けてもよい。また、現像ローラ１０４のサイズは特に限定されるものではないが、本実施形態では非磁性のステンレスからなる外径２０ｍｍのものを用いた。なお、現像ローラ１０４は、カラーモードでは周速３０３ｍｍ／ｓｅｃで回転駆動され、モノクロモードでは周速３６６ｍｍ／ｓｅｃで回転駆動される。

また、現像ローラ１０４の内側には、図３に示したように複数の磁界発生手段（磁極）（Ｓ１極、Ｓ２極、およびＮ極）が配置されている。これら各磁極は、現像ユニット５３ａの筐体（現像剤収容槽１０１の筐体）に固定されている。すなわち、Ｓ１極、Ｓ２極、およびＮ極は回転せず、これら各磁極のまわりを現像ローラ１０４が回転するようになっている。

Ｓ１極は、摩擦帯電したトナーを現像ローラ１０４に付着させるための磁極である。なお、現像ローラ１０４に付着したトナーは、ブラシ状に穂立ちし、現像ローラ１０４の外周面にトナーブラシ（磁気ブラシ）が形成される。

Ｎ極は、現像剤収容槽１０１の開口部における感光体ドラム５１ａに対向する位置に配置された磁極（主磁極）であり、トナーブラシを感光体ドラム５１ａの表面に擦摺させてトナーを付着させることで、感光体ドラム５１ａ上の静電潜像を現像（可視化）するためのものである。

Ｓ１極は、現像に寄与せずに現像ローラ１０４に付着して現像剤収容槽１０１内に再収容されたトナーを現像ローラ１０４から分離させるための磁極である。

トナー濃度センサー１０７は、現像剤収容槽１０１内の現像剤の濃度を検出するためのものである。本実施形態では、図１に示したように、現像剤収容槽１０１の底面（内表面）における現像ローラ１０４に対向する位置であって、滞留防止部１０６よりも現像ローラ１０４の回転方向上流側の位置にトナー濃度センサー１０７を設けている。なお、トナー濃度センサー１０７の構成は特に限定されるものではなく、例えば従来から公知の透磁率センサーなどを用いることができる。

また、本実施形態では、トナー濃度センサー１０７によるトナー濃度検出結果はカラープリンタ１の制御部（図示せず）に伝達され、検出したトナー濃度が所定値以下になったときに、この制御部がトナーホッパやトナー搬送パイプ等の供給手段の動作を制御してトナーボトル５６ａから現像剤収容槽１０１にトナー濃度の検出結果に応じた量のトナーを補給するようになっている。

ドクターブレード（現像剤層厚規制板）１０５は、現像剤収容槽１０１の開口部における現像ローラ１０４の回転方向上流側の端部（現像剤収容槽１０１の底面側の端部）に備えられ、現像ローラ１０４に付着したトナーの一部を穂切りし、感光体ドラム５１ａとの対向部に搬送されるトナー（トナーブラシ）の穂の高さを規定する板状（平板状）の部材である。つまり、ドクターブレード１０５は、現像ローラ１０４とドクターブレード１０５の先端とのギャップであるドクターギャップＤｇを規定することにより、このドクターギャップＤｇを通過するトナーの穂の高さ（現像剤の層の高さ）を規定する。

なお、本実施形態では、ドクターギャップＤｇを１．５ｍｍに設定している。ドクターギャップＤｇの値はこれに限るものではないが、１．０ｍｍ＜Ｄｇ＜１．８ｍｍであることが好ましい。ドクターギャップＤｇが小さすぎると現像ローラ１０４に付着したトナーがギャップ部を通過しにくいために感光体ドラム５１ａに十分なトナーを供給できなくなり、ドクターギャップＤｇが大きすぎると感光体ドラム５１ａへのトナー供給量が過大となって画質が低下するためである。

滞留防止部１０６は、現像剤収容槽１０１の底面（内表面）とドクターブレード１０５における現像ローラ１０４の回転方向上流側の表面との当接部を覆うように設けられている。また、滞留防止部１０６は、この滞留防止部１０６における現像ローラ１０４側の表面とドクターブレード１０５における現像ローラの回転方向上流側の表面とのなす角度が、現像剤収容槽１０１の底面とドクターブレード１０５における現像ローラ１０４の回転方向上流側の表面とのなす角度よりも大きくなるように設けられている。

なお、本実施形態では、ＡＢＳ樹脂からなる滞留防止部１０６を現像剤収容槽１０１の底面（内表面）に接着剤によって取り付けた。ただし、滞留防止部１０６の材質は、これに限るものではなく、例えばアルミニウム、非磁性のステンレス等を用いてもよい。非磁性材料からなる滞留防止部１０６を用いることにより、滞留防止部１０６が現像剤に磁化作用を及ぼすことがないので、磁化作用による現像剤の密度の変動を防止し、現像ローラ１０４に付着して現像剤収容槽１０１の外部に搬送されるトナーの密度を安定させることができる。

また、現像ローラ１０４の周面の延伸方向についての幅、および現像剤収容槽１０１における上記開口部の現像ローラ１０４の延伸方向に平行な方向の幅は、カラープリンタ１において印刷可能な記録紙の最大幅（搬送方向に垂直な方向の幅）に対応するように設定されている。また、ドクターブレード１０５および滞留防止部１０６は、現像剤収容槽１０１における上記開口部の現像ローラ１０４の延伸方向に平行な方向の幅の全域にわたって設けられている。

以上のように、本実施形態では、現像剤収容槽１０１の底面（内表面）とドクターブレード１０５における現像ローラ１０４の回転方向上流側の表面とがなす角部を覆うように滞留防止部１０６が設けられている。

これにより、現像剤収容槽１０１とドクターブレード１０５との当接部近傍に現像剤が滞留し、上記当接部の近傍における現像剤濃度が不安定になって現像ローラ１０４に付着して現像剤収容槽１０１の外部に搬送されるトナーが不均一になることを抑制できる。また、現像剤の滞留によって現像剤の温度が上昇することを抑制できる。したがって、簡単な構成で現像ムラのない高品位な画像を形成できる。

なお、本実施形態では、滞留防止部１０６における現像ローラ１０４側の表面とドクターブレード１０５における現像ローラの回転方向上流側の表面とのなす角度が、現像剤収容槽１０１の底面（内表面）とドクターブレード１０５における現像ローラ１０４の回転方向上流側の表面とのなす角度よりも大きくなるように滞留防止部１０６を設けられたが、これに限るものではなく、滞留防止部１０６における現像ローラ１０４側の表面とドクターブレード１０５における現像ローラの回転方向上流側の表面とのなす角度が、少なくとも現像ローラ１０４の延伸方向に垂直な断面がなす円の同心円とドクターブレード１０５における現像ローラの回転方向上流側の表面とのなす角度よりも大きければよい。上述したように、従来の現像装置では、一般に、現像剤収容槽の底面（内表面）は現像ローラ１０４の周面に応じた形状、すなわち現像ローラ１０４の延伸方向に垂直な円の略同心円をなす形状になっている。したがって、滞留防止部１０６における現像ローラ１０４側の表面とドクターブレード１０５における現像ローラの回転方向上流側の表面とのなす角度を、現像ローラ１０４の延伸方向に垂直な断面がなす円の同心円とドクターブレード１０５における現像ローラの回転方向上流側の表面とのなす角度よりも大きくすることにより、ドクターブレードの近傍に現像剤が滞留することを抑制できる。

また、本実施形態では、滞留防止部１０６が現像剤収容槽１０１とは別部材からなり、現像剤収容槽１０１に取り付けられている構成について説明したが、これに限るものではない。すなわち、滞留防止部１０６は現像剤収容槽１０１と一体的に形成されたものであってもよい。

また、滞留防止部１０６は、現像ローラ１０４の回転方向下流側に向かうほど現像ローラ１０４と滞留防止部１０６との間隔が狭くなる形状であることが好ましい。これにより、現像ローラ１０４の回転によって現像剤に作用する圧力が急激に変動することを防止し、現像剤の滞留をより効果的に抑制することができる。

（１−３．実験結果）
次に、滞留防止部１０６を設けたことによる効果を検証するために行った実験の結果について説明する。

図７はこの実験に用いた実施例にかかる現像装置の要部断面図であり、図８はこの実験に用いた比較例にかかる現像装置の要部断面図である。実施例にかかる現像装置は、図３に示した現像装置５１ａにおける滞留防止部１０６の一部に第２のトナー濃度センサー１０８を設けたものである。また、比較例にかかる現像装置は、図３に示した現像装置５１ａにおける滞留防止部１０６を省略し、滞留防止部１０６が設けられていた位置に第２のトナー濃度センサー１０８を設けたものである。

この実験では、実施例にかかる現像装置および比較例にかかる現像装置をそれぞれシャープ製カラー複合機ＭＸ−７００１Ｎに搭載し、Ａ４サイズの用紙を横通紙（短辺側が用紙搬送方向に平行になるように通紙）して１０万枚の印刷試験を行った。なお、現像ローラ１０４の回転速度は３５０ｒｐｍとした。

図９（ａ）は比較例にかかる現像装置におけるトナー濃度の測定結果を示すグラフであり、図９（ｂ）は実施例にかかる現像装置におけるトナー濃度の測定結果を示すグラフである。なお、この実験では、トナーを現像剤収容槽１０１に５ｇずつ間欠的に補給してトナー濃度の理論値を７％、８．５％、１０％に順次変化させながらトナー濃度センサー１０７および第２のトナー濃度センサー１０８によってトナー濃度を連続的に測定した。

図９（ａ）と図９（ｂ）とを比較すると明らかなように、比較例にかかる現像装置では、第２のトナー濃度センサー１０８による測定結果の変動幅が非常に大きかった。これは、ドクターブレード１０５の近傍において現像剤が滞留してしまって現像剤の流れが悪くなるためである。また、比較例にかかる現像装置を用いて記録材上に形成した画像には鱗状の画像ムラが見られた。

一方、実施例にかかる現像装置では、第２のトナー濃度センサー１０８による測定結果の変動幅が比較例よりも小さいことから明らかなように、ドクターブレード１０５の近傍における現像剤の滞留を低減することができた。また、実施例にかかる現像装置を用いて記録材上に形成した画像には画像ムラは見られず、高品位な画像形成を行うことができた。

また、印刷試験後に現像装置と感光体ドラムとの対向部の下方に配置されている部材を確認したところ、比較例にかかる現像装置の場合には当該部材に対するトナーの付着が顕著であったのに対して、実施例にかかる現像装置の場合には当該部材に対するトナーの付着はほとんど見られなかった。

図１０は、現像剤収容槽１０１内におけるドクターブレード１０５近傍の領域（実施例では滞留防止部１０６上の領域、比較例では滞留防止部１０６を取り除いた領域）、およびドクターブレード１０５と現像ローラ１０４との対向部における現像剤の温度を測定した結果を示すグラフである。この図に示すように、比較例にかかる現像装置では、実施例にかかる現像装置よりも現像剤収容槽１０１内におけるドクターブレード１０５近傍の領域およびドクターブレード１０５と現像ローラ１０４との対向部で現像剤の温度が約４℃高くなった。これは、現像剤が滞留することによって熱がこもりやすくなるためである。

次に、滞留防止部１０６の形状と現像ムラとの関係、および環境温湿度と現像ムラとの関係を検証するために行った実験の結果について説明する。

この実験では、図１１に示したように、滞留防止部１０６の形状を互いに異ならせた８種類の実施例、および滞留防止部１０６を省略した比較例１について、以下の（１）〜（３）の条件下で記録材上に画像を形成した場合の画像ムラ（現像ムラ）の発生状況を調べた。
（１）環境温湿度：常温常湿（気温２０℃、湿度６０％）、トナー濃度制御目標値：７％
（２）環境温湿度：高温高湿（気温３０℃、湿度８０％）、トナー濃度制御目標値：７％
（３）環境温湿度：高温高湿（気温３０℃、湿度８０％）、トナー濃度制御目標値：８％
なお、画像ムラの評価は目視で行い、画像ムラが著しく顕著であったものを×、画像ムラが顕著であったものを△、画像ムラがわずかに観察されたものの実用上問題ない程度であったものを○、画像ムラが観察されなかったものを◎とした。

図１２に示したように、図１１におけるθはドクターブレード１０５における現像ローラ１０４の回転方向上流側の表面（現像剤収容槽１０１の内部側の表面）と滞留防止部１０６の表面（現像ローラ１０４側の表面）とのなす角度であり、ｈ１はドクターブレード１０５における現像ローラ１０４の回転方向上流側の表面に平行な滞留防止部１０６の幅（高さ）であり、ｈｄはドクターブレード１０５における現像ローラ１０４の回転方向上流側の表面の滞留防止部１０６との当接部から先端までの長さ（高さ）であり、ｗ１はドクターブレード１０５における現像ローラ１０４の回転方向上流側の表面に垂直な滞留防止部１０６の幅である。

図１１に示したように、常温常湿で現像剤収容槽１０１内のトナー濃度の制御目標値が７％の場合にはいずれのケースでも画像ムラは発生しなかったが、高温高湿の場合およびトナー濃度目標値が高い場合には画像ムラが発生するケースがあった。

また、ドクターブレード１０５における現像ローラ１０４の回転方向上流側の表面に平行な滞留防止部１０６の幅ｈ１を０．８ｍｍ以上１．５ｍｍ以下に設定し、ドクターブレード１０５における現像ローラ１０４の回転方向上流側の表面の滞留防止部１０６との当接部から先端までの高さｈｄを０．７ｍｍ以上１．４ｍｍ以下に設定することにより、現像剤の滞留に起因する画像ムラを実用上問題ない程度に低減できた。なお、上記ｈ１を１．５ｍｍよりも大きくした場合（ｈｄを０．７ｍｍ未満に設定した場合）には、ドクターブレード１０５による十分な穂切り効果が得られず、トナーがドクターギャップをすり抜けて現像剤収容槽１０１の外部に搬送される場合があった。

したがって、滞留防止部１０６は、ドクターブレード１０５における現像ローラ１０４の回転方向上流側の表面の滞留防止部１０６との当接部から先端までの高さｈｄが０．７ｍｍ以上１．４ｍｍ以下になるように設けることがより好ましい。

本発明は、上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

本発明は、電子写真方式の画像形成装置に備えられる現像装置およびそれを備えた画像形成装置に適用できる。

１ カラープリンタ（画像形成装置）
５１ａ〜５１ｄ 感光体ドラム（像担持体）
５２ａ〜５２ｄ 帯電ユニット
５３ａ〜５３ｄ 現像ユニット（現像装置）
５６ａ〜５６ｄ トナーボトル
１０１ 現像剤収容槽
１０１ａ 壁部
１０２ 第１搬送スクリュー
１０３ 第２搬送スクリュー
１０４ 現像ローラ
１０５ ドクターブレード
１０６ 滞留防止部
１０７ トナー濃度センサー
１０８ 第２のトナー濃度センサー
１１１ 軸部
１１２ 羽根部
Ｄｇ ドクターギャップ

Claims (8)

1. 現像剤を収容する現像剤収容槽と、上記現像剤収容槽に設けられた開口部から周面の一部が上記現像剤収容槽の外部に露出するように設けられた現像ローラとを備え、上記現像ローラに上記現像剤収容槽内の現像剤を付着させて上記現像ローラを回転させることにより、上記現像剤を上記現像剤収容槽の外部に搬送する現像装置であって、
   上記現像ローラは、当該現像ローラの周面が上記開口部における上記現像剤収容槽の底面側の端部から上記現像剤収容槽の外部に搬送され、上記開口部における上記現像剤収容槽の天面側の端部から上記現像剤収容槽内に収容されるように回転し、
   上記開口部における上記現像剤収容槽の底面側の端部において上記現像剤収容槽から上記現像ローラ側に突出するように設けられ、上記現像ローラに付着して搬送される現像剤の層の上記現像ローラの周面からの高さを規定するドクターブレードと、
   上記現像剤収容槽の内表面と上記ドクターブレードにおける上記現像ローラの回転方向上流側の表面とがなす角部に設けられた滞留防止部とを備えており、
   上記滞留防止部は、
   上記滞留防止部における上記現像ローラ側の表面と上記ドクターブレードにおける上記現像ローラの回転方向上流側の表面とのなす角度が、上記角部において上記現像ローラの延伸方向に垂直な断面の同心円と上記ドクターブレードにおける上記現像ローラの回転方向上流側の表面とのなす角度よりも大きいことを特徴とする現像装置。
2. 上記滞留防止部は上記現像剤収容槽とは別に形成されて上記現像剤収容槽の内表面に取り付けられており、
   上記滞留防止部の上記現像ローラ側の表面と上記ドクターブレードの上記現像ローラの回転方向上流側の表面とがなす角度が、上記現像剤収容槽の内表面と上記ドクターブレードにおける上記現像ローラの回転方向上流側の表面とがなす角度よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
3. 上記滞留防止部は上記現像剤収容槽と一体的に形成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。
4. 上記現像剤はトナーとキャリアとを含む２成分現像剤であり、
   上記現像剤収容槽における上記現像ローラとの対向部であって、上記滞留防止部よりも上記現像ローラの回転方向上流側の位置に、上記現像剤収容槽内のトナー濃度を検出するトナー濃度センサーを備えていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の現像装置。
5. 上記滞留防止部は、上記現像ローラの回転方向下流側に向かうほど上記現像ローラと当該滞留防止部との間隔が狭くなるように設けられていることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の現像装置。
6. 上記ドクターブレードにおける上記現像ローラの回転方向上流側の表面の、上記滞留防止部における上記現像ローラ側の表面との当接部から上記現像ローラ側の先端部までの長さが０．７ｍｍ以上１．４ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の現像装置。
7. 上記滞留防止部は、非磁性材料で構成されていることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の現像装置。
8. 請求項１から７のいずれか１項に記載の現像装置を備えていることを特徴とする画像形成装置。

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