JP2011113035A - 現像装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】画像形成装置の像担持体上の静電潜像を現像するための現像剤担持体へ供給される現像剤量を現像剤担持領域の全体にわたりに均一化し、それだけ現像形成するトナー画像について画像不良発生を抑制する。
【解決手段】この現像装置では、現像剤担持体へ第１スクリュー搬送部材で現像剤を供給しつつ該第１スクリュー搬送部材４３Ａ、４３Ｂと第２スクリュー搬送部材４４で現像剤を循環させ、第１スクリュー搬送部材４３Ａ、４３Ｂは現像剤担持体の下方にｎ本（ｎは２以上の整数）配列してそれぞれ同方向に現像剤を搬送させ、ｎ本のスクリュー羽根は、ピッチは等しくする一方、互いに隣り合う第１スクリュー搬送部材４３Ａ、４３Ｂ間において、位相を３６０／ｎ〔度〕ずらす。画像形成装置は少なくとも一つのこの現像装置を備えていることで、それだけ良好な画像を形成できる。
【選択図】図２

Description

本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ機、或いはこれらのうち２以上を組み合わせた複合機等の画像形成装置に関係しており、特に、画像形成装置に用いる現像装置に関係している。

複写機、プリンタ、ファクシミリ機、或いはこれらのうち２以上を組み合わせた複合機等の画像形成装置には、静電記録方式の画像形成装置もあるが、電子写真方式の画像形成装置が広く普及している。電子写真方式の画像形成装置では、感光体のような静電潜像担持体の表面を帯電装置で帯電させ、該帯電域に露光装置から画像露光を施して静電潜像を形成し、該静電潜像を現像装置で現像してトナー像を形成し、該トナー像を被転写体に転写できるものが一般的である。

ここで、「被転写体」とは、モノクロ画像形成装置では、記録紙等の記録媒体が一般的であり、カラー画像形成装置等において、静電潜像担持体上のトナー像を１次転写する中間転写体を採用している場合は、該中間転写体及び該中間転写体からトナー像が２次転写される記録媒体のいずれもが被転写体であると言える。

いずれの方式においても、画像形成装置で用いる現像装置には種々のタイプのものが知られており、その中に、画像形成装置の静電潜像担持体に形成される、形成しようとする画像に応じた静電潜像へトナーを付与するための現像剤担持体と、該現像剤担持体に臨設され、回転駆動されることで回転軸方向に現像剤を搬送する第１搬送部材と、回転駆動されることで回転軸方向に、且つ、第１搬送部材とは反対方向に、現像剤を搬送する第２搬送部材とを含み、該第１及び第２の搬送部材で現像剤を循環させつつ第１搬送部材から現像剤担持体へ現像剤を供給し、該現像剤担持体に臨む現像剤規制部材で現像剤量等を規制して静電潜像の現像に供することができる現像装置がある。

このタイプの現像装置では、第２搬送部材の現像剤送出側端部から第１搬送部材の現像剤送入側端部への現像剤移動を許すとともに第１搬送部材の現像剤送出側端部から第２搬送部材の現像剤送入側端部への現像剤移動を許しつつ第１及び第２の搬送部材で現像剤を循環させ、第１搬送部材から現像剤担持体へ現像剤を供給する。

以下、このタイプの現像装置を「現像剤循環型現像装置」ということがある。
第１、第２の搬送部材のそれぞれの代表的なものは、回転軸にスクリュー羽根（螺旋羽根）を形成したスクリュー搬送部材である。

一方、使用される現像剤としては、代表的には、トナーを主体とする所謂一成分現像剤と、トナー及びキャリアを主体とする所謂二成分現像剤が知られている。

現像剤循環型現像装置は一成分現像剤を用いる場合でも採用されるが、二成分現像剤を用いる場合に適している。二成分現像剤は、トナーとキャリアを混合攪拌してトナーを帯電させて現像に供するものであるから、現像剤の攪拌も行える現像剤循環型現像装置は二成分現像剤を使用する現像装置として適していると言える。

例えば、特開２００５−９１８５４号公報には、トナーと磁性キャリアを主体とする二成分現像剤を採用する現像剤循環型現像装置が記載されている。同公報に記載された現像装置では、トナーとキャリアを円滑に攪拌混合させるためにスクリュータイプの第２搬送部材の上に現像剤ほぐし効果のある磁界発生手段が設けられている。

ここで、トナーと磁性キャリアを主体とする二成分現像剤を採用する現像剤循環型現像装置についてもう少し詳しく説明しておく。
図４はトナーと磁性キャリアを主体とする二成分現像剤を採用する現像剤循環型現像装置の例を採用した画像形成装置例を示している。

図５に示す画像形成装置は、所謂タンデム型のフルカラープリンタＰＲ’である。プリンタＰＲは、駆動ローラ７１とこれに対向するローラ７２に巻き掛けられた無端の中間転写ベルト７を有している。転写ベルト７は、図示省略のベルト駆動部により駆動される駆動ローラ７１により図中反時計方向（図中矢印方向）ＣＣＷに回される。

ローラ７２には転写ベルト７上の２次転写残トナー等を清掃するクリーニング装置７３が臨んでおり、駆動ローラ７１には２次転写ローラ８が臨んでいる。クリーニング装置７３に回収されるトナー等は図示省略の搬送手段にて廃棄容器へ送られる。

２次転写ローラ８の表層部は弾性材料で形成されており、図示省略の押圧手段にて駆動ローラ７１に支持された中間転写ベルト７の部分に押圧され、中間転写ベルト７との間にニップ部を形成し、中間転写ベルト７の回転に従動して、或いは、後述するように該ニップ部に送り込まれる記録媒体Ｓの移動に従動して、或いは図示省略の駆動部に駆動されて回転することができる。２次転写ローラ８には、図示省略の電源から２次転写バイアスを印加することができる。

中間転写ベルト７及び２次転写ローラ８の上方には定着装置ＦＸが配置されており、下方にはタイミングローラ対ＴＲが配置されており、さらにその下方に、記録紙等の記録媒体Ｓを収容した記録媒体収容カセット９が配置されている。

定着装置ＦＸはハロゲンランプヒータ等の熱源を内蔵した定着加熱ローラとこれに圧接される加圧ローラとを含むものである。
記録媒体収容カセット１０に収容された記録媒体Ｓは、媒体供給ローラ９１にて１枚ずつ引き出してタイミングローラ対ＴＲへ供給することができる。

中間転写ベルト７を巻き掛けたローラ７１、７２の間には、転写ベルト７に沿って、ローラ７２からローラ７１に向けて、イエロー画像形成部Ｙ、マゼンタ画像形成部Ｍ、シアン画像形成部Ｃ及びブラック画像形成部Ｋがこの順序で配置されている。

Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの各画像形成部は、静電潜像担持体としてドラム型の感光体１を備えており、該感光体の周囲に帯電器２、露光装置３、現像装置４’及びクリーニング装置６がこの順序で配置されている。

各画像形成部の感光体１にはベルト７を間にして１次転写ローラ５が対向配置されている。１次転写ローラ５は、図示省略の押圧手段にて感光体１の方向へ押圧され、ベルト７に接触して従動回転するとともにベルト７を感光体１に接触させることができる。

１次転写ローラ５には、感光体１上に形成されるトナー像をベルト７へ１次転写するための１次転写バイアスを図示省略の電源から印加できる。

露光装置３は、図示省略のパーソナルコンピュータ、画像読取装置等から提供される画像情報に応じて、レーザービームの点滅により感光体１にドット（点）露光で画像露光を施せるものである。

各画像形成部における感光体１は、ここでは負帯電性の感光体であり、図示省略の感光体駆動モータにて図中時計方向回りに回転駆動できる。

各画像形成部における帯電器２は、本例ではスコロトロン帯電器であり、所定のタイミングで図示省略の電源から帯電用の電圧が印加される。なお、帯電器２は帯電ローラを用いるもの等であってもよい。

各画像形成部における現像装置４’は、磁性キャリアと非磁性トナーを主成分とする所謂２成分現像剤を用いて、感光体１上に形成される静電潜像を、図示省略の電源から現像バイアスが印加されるローラ形態の現像剤担持体（本例では、現像スリーブ或いは現像ローラ）４１’で反転現像することができる。現像装置４’については後ほどさらに説明する。

このプリンタによると、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの画像形成部のうち１又は２以上を用いて画像を形成することができる。
画像形成部Ｙ、Ｍ、Ｃ及びＫのすべてを用いてフルカラー画像を形成する場合を例にとると、先ず、イエロー画像形成部Ｙにおいてイエロートナー像を形成し、これを転写ベルト７に１次転写する。

すなわち、イエロー画像形成部Ｙにおいて、感光体１が図中時計方向に回転駆動され、帯電器２にて表面が一様に所定電位に帯電され、該帯電域に露光装置３からイエロー画像用の画像露光が施され、感光体１上にイエロー用静電潜像が形成される。この静電潜像はイエロートナーを有する現像装置４’の現像バイアスが印加された現像剤担持体４１’にて現像されて可視イエロートナー像となる。このイエロートナー像は１次転写ローラ５にて転写ベルト７上に１次転写される。このとき、１次転写ローラ５には図示省略の電源から１次転写バイアスが印加される。

同様にして、マゼンタ画像形成部Ｍにおいてマゼンタトナー像が形成されて転写ベルト７に転写され、シアン画像形成部Ｃにおいてシアントナー像が形成されて転写ベルト７に転写され、ブラック画像形成部Ｋにおいてブラックトナー像が形成されて転写ベルト７に転写される。

イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのトナー像はこれらが中間転写ベルト７上に重ねて転写されるタイミングで形成される。
かくして転写ベルト７上に形成された多重トナー像は転写ベルト７の回動により２次転写ローラ８へ向け移動する。

一方、記録媒体Ｓが記録媒体収容カセット９から媒体供給ローラ９１にて引き出され、タイミングローラ対ＴＲへ供給され、待機している。

このようにタイミングローラ対ＴＲのところで待機する記録媒体Ｓは、中間転写ベルト７にて送られてくる多重トナー像に合わせて、転写ベルト７と２次転写ローラ８とのニップ部に供給される。多重トナー像は図示省略の電源から２次転写バイアスが印加された２次転写ローラ８にて記録媒体Ｓ上に２次転写される。

その後記録媒体Ｓは定着装置ＦＸに通され、そこで多重トナー像が加熱加圧下に記録媒体Ｓに定着される。記録媒体Ｓはひき続き、排出ローラ対ＤＲにて排出トレイＤＴに排出される。

トナー像のベルト７への１次転写において感光体１上に残留する転写残トナー等はクリーニング装置６で清掃され、２次転写によりベルト７上に残留する２次転写残トナー等はクリーニング装置７３で清掃される。これら清掃除去されたトナーはそれぞれ図示省略の搬送手段にて廃棄容器へ送られる。

以上説明したように画像形成されるのであるが、２成分現像剤を用いる現像装置４’は図６及び図７に示すものである。

図６は現像装置４’の断面構造の概略を示している。図７は現像装置４’を図６において左側から見て、現像装置ハウジング４０’の一部を除去した状態で、概略的に示している。

現像装置４’は、現像剤担持体４１’とその内部に固定配置された磁界発生体（磁石体）４２’を有している。現像剤担持体４１’は、ここでは非磁性材料で形成された断面円形の中空ローラであり、磁石体４２’に外嵌され、図示を省略した左右の軸受け部を介して磁石体４２’に回転自在に支持されているとともに、左側、右側のうち片方側から図示省略の駆動手段にて図６中時計方向ＣＷに回転駆動可能となっている。磁石体４２’はここでは概ねローラ形態に形成されている。

現像装置４’は、さらに現像ローラ４１’へ現像剤を攪拌しつつ供給する第１搬送部材４３’及び第２搬送部材４４’を含んでいる。第１搬送部材４３’はここでは回転軸４３１’にスクリュー羽根（螺旋羽根）４３２’を周設したスクリュー搬送部材であり、第２搬送部材４４’も回転軸４４１’にスクリュー羽根（螺旋羽根）４４２’を周設したスクリュー搬送部材である。

現像ローラ４１’、搬送部材４３’、４４’はいずれも現像装置ハウジング４０’に収められ、該ハウジングに回転可能に支持されている。現像ローラ４１’は、現像装置４’が画像形成装置ＰＲ’に設置されると感光体１に臨むように、一部がハウジング４０’の外側へ出ている。搬送部材４３’、４４’は現像装置ハウジング４０’内に収容されている。

第１搬送部材４３’は現像ローラ４１’に臨んで、現像ローラと平行に配置されており、第２搬送部材４４’は隔壁４５’を間にして第１搬送部材４３’と平行に、搬送部材４３’の下方に配置されている。
図７に示すように、隔壁４５’の左隣には現像剤流通開口ｈ１が、右隣には現像剤流通開口ｈ２が形成されている。

第１スクリュー搬送部材４３’の回転軸４３１’の一端部（図６において左側の端部）は、図７に示すように、現像装置ハウジング４０’の一部を兼ねる軸受け部４３ａに回転可能に支持されてハウジング外まで突出している。回転軸４３１’の他端部（図７において右側の端部）は、図７に示すように、ハウジング４０’の一部を兼ねる反対側の軸受け部４３ｂに回転可能に支持されている。

第２スクリュー搬送部材４４’の回転軸４４１’の一端部は、図７に示すように、現像装置ハウジング４０’の一部を兼ねる軸受け部４４ａに回転可能に支持されてハウジング外まで突出しており、回転軸４４１’の他端部は、図７に示すように、ハウジング４０’の一部を兼ねる反対側の軸受け部４４ｂに回転可能に支持されている。

回転軸４３１’のハウジング外へ突出した部分にはギアｇ１が、回転軸４４１’のハウジング外へ突出した部分にはギアｇ２がそれぞれ設けられており、これらギアｇ１、ｇ２は互いにかみ合っている。現像装置４’では、ギアｇ１、ｇ２が設けられた側が搬送部材駆動側となっている。ギアｇ２が図示省略の駆動装置により回転駆動されることで、ギアｇ１も反対方向に駆動される。

図７に現像剤循環方向を矢印で示すように、第１、第２の搬送部材４３’、４４’が回転駆動されることで、ハウジング４０’内の現像剤は、第１搬送部材４３’にて、図７において左側の現像剤送入側端部（現像剤送り込み側端部）から右側の現像剤送出側端部（現像剤送り出し側端部）へ搬送され、該現像剤送出側端部から前記開口ｈ２を通って第２搬送部材４４’の現像剤送入側端部へ重力に助けられつつ落下し、さらに該第２搬送部材４４’にてその現像剤送出側端部へ向け搬送され、該送出側端部から前記開口ｈ１を通って第１搬送部材４３’の現像剤送入側端部へ上昇移動する。現像剤はこのようにして第１、第２の搬送部材４３’、４４’、隔壁４５’及びそれらの周囲のハウジング部分により形成される現像剤循環域において攪拌循環されつつ、第１搬送部材４３’から現像ローラ４１’へ供給される。

現像ローラ４１’は内部の磁石体４２’の作用で現像剤の穂（現像剤からなる磁気ブラシ）を周面に保持して感光体１に臨む現像域へ向け搬送し、その途中で現像剤規制部材４００’にて現像剤量が規制されて静電潜像の現像に供される。現像に供された現像剤のうち消費されなかったものは現像ローラ４１の回転に伴って第１搬送部材４３’へ戻される。

現像で消費されたトナーの補給は図示省略のトナー補給装置により行われる。例えば、現像装置４’の搬送部材回転軸方向である現像装置長手方向の端部（図７において左側端部）から第２搬送部材４４’の現像剤送出側端部辺りに対して行われる。

特開２００５−９１８５４号公報

しかし一成分現像剤を採用する場合であれ、二成分現像剤を採用する場合であれ、現像剤担持体へ現像剤を供給する第１搬送部材としてスクリュー搬送部材を採用した現像剤循環型現像装置では、第１スクリュー搬送部材の形状に倣って現像装置内の現像剤面に高低差が生じ、全体として現像剤面が波うつように凹凸状態を呈し、それにともなって現像剤担持体へ供給される現像剤量も現像剤担持体各部で均一化せずムラがあり、ひいては、その現像剤量供給ムラが現像形成されるトナー画像の濃度不良等の画像不良を発生させる。

このような問題に対しては、スクリュー搬送部材に対する現像剤供給量を多くして、さらに言えば、例えば現像剤供給量の少ないところを基準にして現像剤担持体の現像剤担持領域の各部に必要現像剤量が供給されるように余剰の現像剤を第１スクリュー搬送部材に供給するようにして、スクリュー搬送部材の形状による現像剤面の波うち変動に対応すればよいが、スクリュー搬送部材上に、本来現像に必要な量に加え、余剰の現像剤を供給すると、第１スクリュー搬送部材から現像剤担持体へ供給される現像剤を現像剤規制部材により量規制等するとき、現像剤が大きいストレスを受けて劣化しやすくなるとともに、現像剤担持体等の駆動トルク（現像装置駆動トルク）の増大を招き、いずれも好ましくない。

そこで本発明は、現像剤循環型現像装置であって、現像装置駆動トルクの増大を抑制しつつ、また、現像剤規制部材から受けるストレスによる現像剤劣化を抑制しつつ、現像剤担持体へ供給される現像剤量を現像剤担持体の現像剤担持領域の全体にわたりに均一化でき、ひいては、それだけ現像形成するトナー画像について画像不良発生を抑制できる現像装置を提供することを第１の課題とする。

ここで「現像剤循環型現像装置」とは、既述のとおり、 画像形成装置における静電潜像担持体に形成される静電潜像を現像剤を用いて現像してトナー像を形成するための現像装置であり、
前記静電潜像にトナーを付与するための回転駆動可能の現像剤担持体と、
前記現像剤担持体に臨設され、回転駆動されることで回転軸方向に現像剤を搬送する第１スクリュー搬送部材と、
回転駆動されることで回転軸方向に、且つ、前記第１スクリュー搬送部材とは反対方向に、現像剤を搬送する第２スクリュー搬送部材とを含んでおり、
現像剤を該第１及び第２のスクリュー搬送部材で循環させつつ該第１スクリュー搬送部材から前記現像剤担持体へ供給し、該現像剤担持体に臨む現像剤規制部材で現像剤量を規制して前記静電潜像の現像に供することができる現像装置である。

また、本発明は、静電潜像担持体に目的とする画像に応じた静電潜像を形成し、該静電潜像を現像装置で現像してトナー像を形成できる画像形成装置であり、少なくとも一つの現像装置においては、現像装置駆動トルクの増大を抑制しつつ、また、現像剤規制部材から受けるストレスによる現像剤劣化を抑制しつつ、現像剤担持体へ供給される現像剤量を現像剤担持体の現像剤担持領域の全体にわたりに均一化でき、ひいては、それだけ良好な画像を形成できる画像形成装置を提供することを第２の課題とする。

本発明は前記第１の課題を解決するため次の現像装置を提供するとともに前記第２の課題を解決するため次の画像形成装置を提供する。

（１）現像装置
画像形成装置における静電潜像担持体に形成される静電潜像を現像剤を用いて現像してトナー像を形成するための現像装置であり、
前記静電潜像にトナーを付与するための回転駆動可能の現像剤担持体と、
前記現像剤担持体に臨設され、回転駆動されることで回転軸方向に現像剤を搬送する第１スクリュー搬送部材と、
回転駆動されることで回転軸方向に、且つ、前記第１スクリュー搬送部材とは反対方向に、現像剤を搬送する第２スクリュー搬送部材とを含んでおり、
現像剤を該第１及び第２のスクリュー搬送部材で循環させつつ該第１スクリュー搬送部材から前記現像剤担持体へ供給し、該現像剤担持体に臨む現像剤規制部材で現像剤量を規制して前記静電潜像の現像に供することができる現像装置であって、
前記第１スクリュー搬送部材は前記現像剤担持体の下方にｎ本（ｎは２以上の整数）配列されており、該ｎ本の第１スクリュー搬送部材のそれぞれは回転軸方向に、且つ、同じ方向に現像剤を搬送でき、該ｎ本の第１スクリュー搬送部材のスクリュー羽根は、ピッチは等しいが、互いに隣り合う第１スクリュー搬送部材間において位相が３６０／ｎ〔度〕ずれている現像装置。

（２）画像形成装置
静電潜像担持体に目的とする画像に応じた静電潜像を形成し、該静電潜像を現像装置で現像してトナー像を形成できる画像形成装置であり、少なくとも一つの現像装置が本発明に係る現像装置である画像形成装置。

本発明に係る現像装置によると、現像剤担持体へ現像剤を供給する第１スクリュー搬送部材は、前記現像剤担持体の下方にｎ本（ｎは２以上の整数）配列されており、該ｎ本の第１スクリュー搬送部材のそれぞれは回転軸方向に、且つ、同じ方向に現像剤を搬送でき、該ｎ本の第１スクリュー搬送部材のスクリュー羽根は、ピッチは等しいが、互いに隣り合う第１スクリュー搬送部材間において位相（回転位相）３６０／ｎ〔度〕ずれている。

このようにスクリュー羽根に関してピッチが同じで、互いに隣り合う第１スクリュー搬送部材間において回転位相が３６０／ｎ〔度〕ずれているｎ本の第１スクリュー搬送部材により搬送される現像剤には、等ピッチで周期的な現像剤搬送量ムラがｎ本分、時間的に遅れて形成されることになり、全体としてみれば、それらが現像剤担持体上で重ね合わされることになり、それにより各第１スクリュー搬送部材による現像剤担持体への供給現像剤量のムラが打ち消しあい、現像剤担持体の現像剤担持領域の全体にわたり供給現像剤量が均一化される。ひいては、それだけ現像形成されるトナー画像について画像不良発生が抑制される。

また、現像剤担持体への供給現像剤量のムラを抑制するために現像装置内現像剤量を格別増やす必要はないので、現像装置駆動トルクの増大を抑制しつつ、また、現像剤規制部材から受けるストレスによる現像剤劣化を抑制しつつ、現像剤担持体へ供給される現像剤量を現像剤担持体の現像剤担持領域の全体にわたりに均一化でき、ひいては、それだけ良好な画像を形成できる。

本発明に係る画像形成装置によると、少なくとも一つの現像装置には本発明に係る現像装置を採用しているから、その現像装置においては現像装置駆動トルクの増大を抑制しつつ、また、現像剤規制部材から受けるストレスによる現像剤劣化を抑制しつつ、現像剤担持体へ供給される現像剤量を現像剤担持体の現像剤担持領域の全体にわたりに均一化でき、ひいては、画像形成装置全体としてもそれだけ良好な画像を形成できる。

本発明に係る現像装置では、現像装置構造をできるだけ簡素化して、しかも本発明の効果を達成するうえで、前記第１スクリュー搬送部材の本数（ｎ本）として、２本を例示できる。２本の第１スクリュー搬送部材は、それらのスクリュー羽根について、ピッチは等しくしておくが、位相（回転位相）を互いに１８０°ずらし、それら２本のスクリュー搬送部材をウイズ回転駆動して下方から上方へ、前記現像剤担持体へ向け現像剤を供給できるようにすればよい。これにより、現像剤担持体各部へ供給される現像剤量を均一化で、ひいては現像剤担持体各部へ供給される現像剤量の不均一に伴うを画像不良発生を抑制できる。

前記現像剤は例えばトナーを主体とする非磁性現像剤でもよいが、磁性現像剤でもよい。磁性現像剤としては、磁性トナーを主体とする所謂一成分現像剤や、トナー及び磁性キャリアを主体とする所謂二成分現像剤を例示できる。

磁性現像剤を採用する場合、前記現像剤担持体上に現像剤を磁力で保持できるように、現像剤担持体として、磁界発生体を内蔵した回転駆動可能の現像ローラを例示できる。

本発明によると、現像剤循環型現像装置であって、現像装置駆動トルクの増大を抑制しつつ、また、現像剤規制部材から受けるストレスによる現像剤劣化を抑制しつつ、現像剤担持体へ供給される現像剤量を現像剤担持体の現像剤担持領域の全体にわたりに均一化でき、ひいては、それだけ現像形成するトナー画像について画像不良発生を抑制できる現像装置を提供することができる。

また本発明によると、静電潜像担持体に目的とする画像に応じた静電潜像を形成し、該静電潜像を現像装置で現像してトナー像を形成できる画像形成装置であり、少なくとも一つの現像装置においては、現像装置駆動トルクの増大を抑制しつつ、また、現像剤規制部材から受けるストレスによる現像剤劣化を抑制しつつ、現像剤担持体へ供給される現像剤量を現像剤担持体の現像剤担持領域の全体にわたりに均一化でき、ひいては、それだけ画像形成装置全体としても良好な画像を形成できる画像形成装置を提供することができる。

本発明に係る画像形成装置の１例の構成の概略を示す図である。 図１の画像形成装置における現像装置の断面構造の概略を示す図である。 図２の現像装置における２本の第１スクリュー搬送部材の一部を上方から見て示す図である。 図２の現像装置における現像ローラと磁界発生体との支持状態を示す図である。 従来画像形成装置例の構成の概略を示す図である。 図５の画像形成装置における現像装置の断面構造の概略を示す図である。 図６の現像装置を図６において左側から見て、且つ、現像装置ハウジングの一部を除去した状態で、概略的に示す図である。

以下、図面を参照して本発明に係る画像形成装置の例及びそこで用いられている現像装置について説明する。

図１は本発明に係る画像形成装置の１例ＰＲの構成の概略を示している。画像形成装置ＰＲはタンデム型のフルカラープリンタである。

このプリンタＰＲは、現像装置４の点を除けば、図５に示すプリンタＰＲ’と実質上同じ構造作用のプリンタであり、図５に示すプリンタＰＲ’における部品、部分等と同じ部品、部分等については図５と同じ参照符号を付してある。

プリンタＰＲは、現像装置の点を除けばプリンタＰＲ’と実質上同じ構造作用のプリンタであり、プリンタＰＲ’と同様に画像形成できるものであるから、詳細な繰り返し説明は省略する。

図１のプリンタＰＲの画像形成部Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋのそれぞれで採用されている現像装置４は図２に示すものである。

現像装置４は、現像剤担持体４１とその内部に固定配置された磁界発生体（以下、「磁石体」と言うことがある。）４２を有している。現像剤担持体４１は、ここでは非磁性材料で形成された断面円形の中空ローラであり、磁石体４２に外嵌され、図４に示すように左右の軸受け部ｂ１、ｂ２を介して磁石体４２に回転自在に支持されている。磁石体４２はここでは概ねローラ形態に形成されている。

現像ローラ４１は、現像装置４が画像形成装置ＰＲに設置されると感光体１に臨むように、一部が現像装置ハウジング４０の外側へ出ている。
現像ローラ４１は、図４（Ａ）において左側端部４１１に嵌着された円盤状端部材ｅ１を有しているとともに図４（Ａ）において右側端部４１２に嵌着された円盤状端部材ｅ２を有している。磁石体４２は図４（Ａ）において左側端から現像ローラ４１の外へ突出する軸部４２１を有しているとともに右側端から反対側へ短く突出する軸部４２２を有している。

磁石体４２の現像ローラ４１から突出した軸部４２１は現像装置ハウジング４０（図２参照）に支持されており、かくして磁石体４２は現像装置ハウジング４０に対し定位置をとる固定配置の磁石体となっている。

現像ローラ４１の左側の端部材ｅ１の内面側に段落とし凹所が形成されている。左側のの軸受け部ｂ１は該凹所に嵌め込まれているとともに磁石体４２の軸部４２１に外嵌されている。現像ローラ４１の右側の端部材ｅ２の内面側にも段落とし凹所が形成されている。右側の軸受け部ｂ２は該凹所に嵌め込まれているとともに磁石体４２の短軸部４２２に外嵌されている。

このようにして、現像ローラ４１は磁石体４２に外嵌され、左右の軸受け部ｂ１、ｂ２を介して該磁石体に回転自在となっている。
現像ローラ４１の左側の端部材ｅ１の外面側にも段落とし凹所が形成されている。シールリングｓｒが該凹所に嵌め込まれているとともに磁石体４２の軸部４２１に外嵌されている。

現像ローラ４１の右側の端部材ｅ２から現像ローラ４１を回転駆動するための軸部４１０が一体的に突出しており、該軸部は図示省略の軸受け部にて現像装置ハウジング４０に回転可能に支持されており、ハウジング４０外へ突出した端部に図示省略のギアが嵌着され、該ギアが図省略の現像装置駆動部により駆動されることで、現像ローラ４１が図２中時計方向ＣＷに回転駆動される。

磁石体４２は、現像ローラ４１が磁石体４２の周囲に回転駆動されたとき、現像装置４で使用される現像剤からなる磁気ブラシ（現像剤の穂）が現像ローラ４１の周面上に形成されるように、磁石体に周囲方向に沿ってＮ極、Ｓ極を交互に有している。磁石体４２については後ほどさらに説明する。

現像装置４は、さらに現像ローラ４１へ現像剤を攪拌しつつ供給する２本の第１搬送部材４３Ａ、４３Ｂ及び一本の第２搬送部材４４を含んでいる。搬送部材４３Ａ、４３Ｂ、４４はいずれも現像装置ハウジング４０に収められ、該ハウジングに回転可能に支持されている。

第１搬送部材４３Ａ、４３Ｂのそれぞれは、回転軸４３１にスクリュー羽根（螺旋羽根）４３２を周設したスクリュー搬送部材である。第２搬送部材４４も回転軸４４１にスクリュー羽根（螺旋羽根）４４２を周設したスクリュー搬送部材である。

２本の第１スクリュー搬送部材４３Ａ、４３Ｂは、それらの回転軸４３１を互いに平行にして、且つ、現像ローラ４１の回転中心軸線と平行にして、現像ローラ４１の下方に配置されている。スクリュー搬送部材４４は隔壁４５を間にして搬送部材４３Ａ、４３Ｂの下方に配置されている。

図３は２本の第１スクリュー搬送部材４３Ａ、４３Ｂの一部を上方から見て示す図である。図３に示すように、両搬送部材のスクリュー羽根４３１、４３１は互いに向きが逆であり、両搬送部材を互いに反対方向に回転させることで現像剤を同方向に送ることができるようになっている。

そして、図３に示すように、搬送部材４３Ａ、４３Ｂのスクリュー羽根は、ピッチが互いに等しくｐｔであるが、回転位相が１８０°ずれている。

各第１スクリュー搬送部材の回転軸４３１の一端部は、図６の現像装置４’の場合と同様に現像装置ハウジング４０に設けられた軸受け部（図示省略）に回転可能に支持されてハウジング外まで突出している。各回転軸４３１の他端部もハウジング４０に設けられた反対側の軸受け部に回転可能に支持されている。

第２スクリュー搬送部材４４の回転軸４４１の一端部も現像装置ハウジング４０に設けられた軸受け部（図示省略）に回転可能に支持されてハウジング外まで突出しており、回転軸４４１の他端部はハウジング４０に設けられた反対側の軸受け部（図示省略）回転可能に支持されている。

図示を省略しているが、搬送部材４３Ａ、４３Ｂの回転軸４３１のそれぞれのハウジング外へ突出した部分及び搬送部材４４の回転軸４４１のハウジング外へ突出した部分にはギアが設けられ、それらギアが図示省略の駆動装置により回転駆動されることで、スクリュー搬送部材のそれぞれが回転駆動されるようになっている。

このときスクリュー搬送部材４３Ａ、４３Ｂは互いに反対方向に回転駆動される。すなわち、図２に示すように、両搬送部材の互いに隣り合う部分において、両スクリュー羽根が同じ方向に移動するように（両スクリュー羽根が所謂ウイズ回転するように）、搬送部材４３Ａについては時計方向ＣＷに、搬送部材４３Ｂについては反時計方向まわりＣＣＷに回転駆動される。しかし、両搬送部材４３Ａ、４３Ｂによる現像剤搬送方向は同じである。

図示を省略しているが、現像装置ハウジング４０内の隔壁４５の奥隣及び手前隣にはそれぞれ現像剤流通開口が形成されている。

磁石体４２は、図２に示すように現像ローラ回転軸線方向に垂直な断面の形状が扇形で現像ローラ回転軸線方向に延びる磁極部分（表面が同極の磁石）を円状に配列したもので、全体としてローラ形態に構成したものである。磁極部分として、キャッチ極ｍ１、規制極ｍ２、搬送極ｍ３、現像極ｍ４及び封止極を兼ねる剥離極ｍ５を備えている。

キャッチ極ｍ１は第１スクリュー搬送部材４３Ａ、４３Ｂから供給される現像剤を現像ローラ４１上に吸着する磁極部分であり、規制極ｍ２は図２に示すように現像ローラ４１に対して所定の間隙を於いて臨む現像剤規制部材４００のある現像剤量規制領域に対応する磁極部分であり、現像極ｍ４は感光体１上の静電潜像を現像する現像領域Ｄａに対応する磁極部分であり、搬送極ｍ３は規制極ｍ２に対応する領域から現像領域へ現像剤を搬送する磁極部分である。

剥離極ｍ５は現像領域Ｄａで消費されずに現像ローラ４１の回転とともに現像装置内へもどってくる現像剤をキャッチ極ｍ１との相互反撥磁力で現像ローラ４１から剥離落下させる磁極部分である。また、剥離極ｍ５は外部への現像剤漏れを抑制する封止極も兼ねている。

図２、図４（Ａ）に示すように、プリンタＰＲに現像装置４をセットするとき、磁石体４２の軸部４２１が、感光体１を支持している図示省略の部材に設けられた軸部位置決め装置ＰＳ１に嵌め込み支持されるとともに、現像ローラ４１の駆動軸部４１０が、感光体１を支持している図示省略の部材に設けられた軸部位置決め装置ＰＳ２に嵌め込み支持される。かくして、現像ローラ４１は感光体１に対し固定的に定位置に設けられ、感光体１に対し、決められた現像ギャップＤｇをおいて臨む。

図４（Ａ）では軸部位置決め装置ＰＳ１を簡略図示しているが、装置ＰＳ１は図２及び図３（Ｂ）に示すように、軸部４２１の端部の一部を、その断面形状がＤ字様形状となるように、軸部中心線と平行に平坦に切除して、所謂Ｄカット面Ｄｃを形成し、該Ｄカット面Ｄｃに位置決めスプリングを当接させるものである。

図２において、磁石体４２における各磁極部分の位置は、Ｄカット面Ｄｃの、軸部円周方向における中心ｃｅにおいてＤカット面に立てた垂線（磁石体半径方向線）を基準として磁極部分の磁束密度ピークへ至る中心角度量に相当する中心角度位置とされる。本例では現像極の磁束密度ピークは、図２において、軸部４２１の中心（現像ローラ４１の回転中心）ｃと感光体回転中心１１とを結ぶ線に対して５°時計方向に回った方向に向けられている。

なお、感光体１と現像スリーブ４１との間の現像ギャップを設定する手法として、上記のような軸部位置決め装置ＰＳ１、ＰＳ２のほか、コロを採用したものでもよい。すなわち、現像ローラの軸部に現像ローラ４１より現像ギャップＤｇの２倍分大径のコロを嵌め、現像装置全体を感光体側へ付勢するか、又は現像ローラ４１をガイドに沿って感光体側へ付勢することで該コロを感光体１の周面に当接させて現像ギャップＤｇを得るようにしてもよい。

以上説明した現像装置４によると、第１スクリュー搬送部材４３Ａ、４３Ｂが互いに反対方向に上方へ向かってウイズ回転で回転駆動されるとともに第２スクリュー搬送部材４４も回転駆動されることで、現像装置ハウジング４０内の現像剤Ｄｐは次のように循環する。

すなわち、ハウジング４０内の現像剤は、第１スクリュー搬送部材４３Ａ、４３Ｂにて、図２において奥側の現像剤送入側端部（現像剤送り込み側端部）から手前側の現像剤送出側端部（現像剤送り出し側端部）へ搬送され、該現像剤送出側端部から隔壁４５の手前隣の現像剤流通開口を通って第２搬送部材４４の現像剤送入側端部へ重力に助けられつつ落下し、さらに第２搬送部材４４にてその現像剤送出側端部へ向け搬送され、該送出側端部から隔壁４５の奥隣の現像剤流通開口を通って第１スクリュー搬送部材４３Ａ、４３Ｂの現像剤送入側端部へ上昇移動する。現像剤Ｄｐはこのようにして第１、第２の搬送部材４３Ａ、４３Ｂ、４４、隔壁４５及びそれらの周囲のハウジング部分により形成される現像剤循環域において攪拌循環されつつ、第１搬送部材４３Ａ、４３Ｂから現像ローラ４１へ供給される。

現像ローラ４１は内部の磁石体４２の作用で現像剤の穂（現像剤からなる磁気ブラシ）を周面に保持して感光体１に臨む現像域Ｄａへ向け搬送し、その途中で現像剤規制部材４００にて現像剤量が規制されて静電潜像の現像に供される。現像に供された現像剤のうち消費されなかったものは現像ローラ４１の回転に伴って第１搬送部材４３Ａ、４３Ｂへ戻される。

現像で消費されたトナーの補給は図示省略のトナー補給装置により、例えば、現像装置４のスクリュー搬送部材回転軸方向である現像装置長手方向の端部（例えば第２搬送部材４４の現像剤送出側端部辺り）に対して行うことができる。

ここで注目すべきは、もし、第１スクリュー搬送部材が一本だけであったならば、第１スクリュー搬送部材の形状に倣って現像装置４内の現像剤面に高低差が生じ、全体として現像剤面が波うつように凹凸状態を呈し、それにともなって現像ローラ４１へ供給される現像剤量も現像ローラ各部で均一化せずムラが生じ、ひいては、その現像剤量供給ムラが現像形成されるトナー画像の濃度不良等の画像不良を発生させる。

しかし現像装置４によると、現像ローラ４１へ現像剤を供給する第１スクリュー搬送部材は、現像ローラ４１の下方にｎ本（本例では４３Ａと４３Ｂの２本）配列されており、該２本の第１スクリュー搬送部材のそれぞれは回転軸方向に、且つ、同じ方向に現像剤を搬送でき、該２本の第１スクリュー搬送部材４３Ａ、４３Ｂのスクリュー羽根４３２、４３２は、ピッチｐｔは等しいが、スクリュー搬送部材４３Ａ、４３Ｂ間において位相（回転位相）が３６０／ｎ（本例では１８０°）ずれている。

このように互いに隣り合う第１スクリュー搬送部材４３Ａ、４３Ｂ間において、それらのスクリュー羽根４３２は、ピッチｐｔが同じで、位相が３６０°／ｎ（本例では１８０°）ずれているので、これら搬送部材により搬送される現像剤Ｄｐには、等ピッチで周期的な現像剤搬送量ムラがｎ本分（本例では２本分）、時間的に遅れて形成されることになり、全体としてみれば、それらが現像ローラ４１上で重ね合わされることになり、それにより第１スクリュー搬送部材４３Ａ、４３Ｂのそれぞれによる現像ローラ４１への供給現像剤量のムラが打ち消しあい、現像ローラ４１の現像剤担持領域の全体にわたり供給現像剤量が均一化される。ひいては、それだけ現像形成されるトナー画像について画像不良発生が抑制される。

また、現像ローラ４１への供給現像剤量のムラを抑制するために現像装置内現像剤量を格別増やす必要はないので、現像装置駆動トルクの増大を抑制しつつ、また、現像剤規制部材４００から受けるストレスによる現像剤劣化を抑制しつつ、現像ローラ４１へ供給される現像剤量を現像ローラの現像剤担持領域の全体にわたりに均一化でき、ひいては、それだけ良好な画像を形成できる。
プリンタＰＲ全体としても、それだけ良好な画像を形成できる。

次に、現像装置４のタイプの実施例現像装置を用いてトナー画像を形成し、その評価を行ったので、図６の従来タイプの比較例１〜４の現像装置を用いて形成されるトナー画像の評価とともに説明する。

＜実施例現像装置＞
磁石体４２の各磁極部分の磁束密度ピーク値：
キャッチ極ｍ１ ６０ｍＴ
規制極ｍ２ ４５ｍＴ
搬送極ｍ３ ４０ｍＴ
現像極ｍ４ １００ｍＴ
剥離極ｍ５ ５０ｍＴ

第１搬送スクリュー搬送部材４３Ａ、４３Ｂ：
スクリュー羽根の巻き方向は互いに逆で
現像剤搬送方向は同じ。
回転方向は互いに逆で下から上へウイズ回転
回転位相１８０°異なる。
スクリュー羽根外径 １４ｍｍ
回転軸径 ６ｍｍ
スクリュー羽根条数 １
スクリュー羽根ピッチ ２０ｍｍ
回転数 ６回転／秒（６ｒｐｓ）

第１スクリュー搬送部材４３Ａ、４３Ｂに対する現像剤Ｄｐ量は、図２に示すように、現像剤上面が、搬送部材のスクリューの８割程度が現像剤に埋まる程度の高さになるようにした。

＜比較例１の現像装置＞
磁石体４２’の各磁極部分の磁束密度ピーク値：実施例のものと同じ。
第１搬送スクリュー搬送部材４３’： スクリュー羽根外径 １４ｍｍ
回転軸径 ６ｍｍ
スクリュー羽根条数 １
スクリュー羽根ピッチ ２０ｍｍ
回転数 ６回転／秒

現像ローラ４１’は実施例現像装置のものと同じ。

＜比較例２の現像装置＞
比較例１の現像装置においてスクリュー羽根ピッチ １０ｍｍに変更したもの。
＜比較例３の現像装置＞
比較例１の現像装置においてスクリュー羽根回転数を１２回転／秒としたもの。
＜比較例４の現像装置＞
比較例１の現像装置において現像ローラ４１位置を図６に示すものより上方ヘずらすことで、第１スクリュー搬送部材４１’と現像ローラ４１との距離を離したうえで、現像剤量を増やし、現像剤上面が第１スクリュー搬送部材４１’の最上部より高くなるようにした。

比較例１の現像装置では、スクリュー搬送部材４３’から現像ローラ４１’への平均現像剤供給量を１０００〔ｇ／ｍ² 〕とした場合には画像にムラは現れないが、トルクを低減するために平均現像剤供給量を３００〔ｇ／ｍ² 〕まで減らすと、画像上にスクリュー羽根ピッチの画像ノイズが現れた。

このスクリュー羽根ピッチの画像ノイズを低減する目的で、比較例２の現像装置のようにスクリュー羽根ピッチを細かくした構成では、画像ノイズは多少改善されるが、ベタ画像を連続で印字すると、画像濃度の低下が発生した（スクリュー回転軸方向の現像剤循環速度不足）。

現像剤循環速度を維持するために、スクリュー搬送部材の回転数を上げた比較例３の現像装置では、画像濃度の低下は発生しないが、画像上に縦方向のスジが発生した。
（スクリュー羽根回転数を上げたため、スクリュー搬送部材の軸受け部での発熱が大きくなり、現像剤が凝集した影響）

比較例４の現像装置のように、第１スクリュー搬送部材から現像剤上面を上方へ遠ざけた場合には、スクリュー羽根ピッチを細かくした場合と同様、ベタ画像の濃度低下が発生した。

これらに対し、本発明に係る実施例現像装置では、現像剤供給量を３００〔ｇ／ｍ² 〕まで減らしてもスクリュー羽根ピッチの画像ノイズは発生せず、そのほか目立った副作用は発生しなかった。

上記のほか、実施例現像装置で、第１スクリュー搬送部材４３Ａ、４３Ｂのスクリュー羽根の回転位相を一致させることも行ったが、その場合には、画像上のスクリュームラが出てしまった。２本のスクリュー搬送部材によるムラを打ち消す効果が無くなったためであると考えられる。また、スクリュー搬送部材４３Ａ、４３Ｂのスクリュー羽根のピッチを変えた場合には、画像上のスクリュームラは現行条件に比べて改善される傾向であったが、部分的にムラが発生した（搬送部材４３Ａ、４３Ｂそれぞれのピッチの略整数倍の間隔でムラが発生した）。

以上説明した画像形成装置はタンデム型のフルカラー画像形成装置であったが、本発明は所謂４サイクル型等の他のタイプのカラー画像形成装置や複合機等にも適用でき、モノクロ画像形成装置にも適用できる。

本発明は、現像剤担持体へ供給される現像剤量を現像剤担持体各部で均一化できる現像剤循環型現像装置及び該現像装置を備えた画像形成装置を提供することに利用できる。

ＰＲ プリンタ（画像形成装置の１例）
Ｙ イエロー画像形成部
Ｍ マゼンタ画像形成部
Ｃ シアン画像形成部
Ｋ ブラック画像形成部
１ 感光体
２ 帯電器
３ 画像露光装置
４ 現像装置
４０ 現像装置ハウジング
４１ ローラ形態の現像剤担持体（現像ローラ）
４２ 磁界発生体（磁石体）
ｍ１ キャッチ極
ｍ２ 規制極
ｍ３ 搬送極
ｍ４ 現像極
ｍ５ 剥離極
４３Ａ、４３Ｂ 第１スクリュー搬送部材
４３１ 回転軸
４３２ スクリュー羽根
４４ 第２スクリュー搬送部材
４４１ 回転軸
４４２ スクリュー羽根
４５ 隔壁
４００ 現像剤規制部材
Ｄｐ 現像剤
５ １次転写ローラ
６ クリーニング装置
７ 中間転写ベルト
７１ 駆動ローラ
７２ 対向ローラ
７３ クリーニング装置
８ ２次転写ローラ
９ 記録媒体供給カセット
９１ 記録媒体供給ローラ
ＴＲ タイミングローラ対
ＦＸ 定着装置
ＤＲ 記録媒体排出ローラ対
ＤＴ 記録媒体排出トレイ
Ｓ 記録媒体

Claims (5)

1. 画像形成装置における静電潜像担持体に形成される静電潜像を現像剤を用いて現像してトナー像を形成するための現像装置であり、
   前記静電潜像にトナーを付与するための回転駆動可能の現像剤担持体と、
   前記現像剤担持体に臨設され、回転駆動されることで回転軸方向に現像剤を搬送する第１スクリュー搬送部材と、
   回転駆動されることで回転軸方向に、且つ、前記第１スクリュー搬送部材とは反対方向に、現像剤を搬送する第２スクリュー搬送部材とを含んでおり、
   現像剤を該第１及び第２のスクリュー搬送部材で循環させつつ該第１スクリュー搬送部材から前記現像剤担持体へ供給し、該現像剤担持体に臨む現像剤規制部材で現像剤量を規制して前記静電潜像の現像に供することができる現像装置であって、
   前記第１スクリュー搬送部材は前記現像剤担持体の下方にｎ本（ｎは２以上の整数）配列されており、該ｎ本の第１スクリュー搬送部材のそれぞれは回転軸方向に、且つ、同じ方向に現像剤を搬送でき、該ｎ本の第１スクリュー搬送部材のスクリュー羽根は、ピッチは等しいが、互いに隣り合う第１スクリュー搬送部材間において、位相が３６０／ｎ〔度〕ずれていることを特徴とする現像装置。
2. 前記第１スクリュー搬送部材は２本設けられており、該２本の第１スクリュー搬送部材のスクリュー羽根は、位相が互いに１８０°ずれており、該２本の第１スクリュー搬送部材はウイズ回転駆動されて下方から上方へ前記現像剤担持体へ向け現像剤を供給可能である請求項１記載の現像装置。
3. 前記現像剤は磁性現像剤であり、現像剤担持体は、磁界発生体を内蔵した回転駆動可能の現像ローラである請求項１又は２記載の現像装置。
4. 前記現像剤はトナーと磁性キャリアを主体とする２成分現像剤である請求項１、２又は３記載の現像装置。
5. 静電潜像担持体に目的とする画像に応じた静電潜像を形成し、該静電潜像を現像装置で現像してトナー像を形成できる画像形成装置であり、少なくとも一つの現像装置が請求項１から４のいずれかに記載の現像装置であることを特徴とする画像形成装置。

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