JP2012037557A - 現像装置、プロセスユニット及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】新しいトナーと経時のトナーとの間で生じる急激な相互帯電を抑制して、良好な画像品質を安定して得られる現像装置を提供する。
【解決手段】本発明は、潜像担持体２に対向して配設され現像剤を表面に担持する現像剤担持体４４と、当該現像剤担持体４４を配設した現像槽４０と、開口部４２を有する仕切り部材４３を介して現像槽４０と接続されると共に当該現像槽４０へ供給するための現像剤を収容する現像剤収容部４１と、現像剤収容部４１内で現像剤を搬送する現像剤搬送部材４９を備え、現像剤搬送部材４９によって現像剤を搬送しつつ当該現像剤を開口部４２から現像槽４０へ供給するように構成された現像装置におけるものである。開口部４２から現像槽４０へ供給される現像剤の供給量を、現像剤搬送部材４９の現像剤搬送方向に向かって漸増するように構成した。
【選択図】図２

Description

本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ、あるいはこれらの複合機等の画像形成装置に用いられる現像装置、これを用いたプロセスユニット及び画像形成装置に関する。

複写機、プリンタ、ファクシミリ、あるいはこれらの複合機等の画像形成装置においては、潜像担持体に静電潜像を形成し、この静電潜像の可視像化のために、粉体の現像剤を用いる乾式型の現像装置が広く採用されている。現像剤としては、トナーとキャリアを有する二成分系の現像剤、又はキャリアを有さない一成分系の現像剤等が用いられる。

通常、この種の現像装置においては、感光体のような潜像担持体との対向部を除いて略密閉状態とされる現像槽を有し、この現像槽の内部には、例えば感光体にトナーを供給する現像ローラや、現像ローラにトナーを供給するための供給ローラ、現像ローラ上のトナー量を規制する規制ブレードなどが設けられている。また、現像装置には、トナー補給ボトルから補給される未使用のトナーを貯留するトナー収容部が設けてある。このトナー収容部内には、トナーを攪拌搬送するためのアジテータ等が設けられており、画像形成によって現像槽内のトナーが消費されると、アジテータによってトナー収容部から現像槽へトナーが供給されるようになっている（例えば、特許文献１参照）。

ところで、上記現像槽内のトナーは、画像形成動作時に、現像ローラと供給ローラとの接触部、現像ローラと規制ブレードとの接触部、現像ローラと感光体との接触部を通過することによって、ストレスが付与されるため、トナーの流動性を向上させるために添加されている外添剤がトナーに埋没又は剥がれたり、トナー自体が割れる又は変形したりして、トナーの荷電ポテンシャルが低下する。そして、この現像槽内の電荷ポテンシャルが低下した経時のトナーに、トナー収容部内の新しいトナーが供給されると、異なる電荷ポテンシャルのトナーが混ざり合うことで、経時のトナーと新しいトナーとの間で電荷のやり取りが行われる。その結果、新しいトナーは通常の荷電よりも高く荷電され、反対に、経時のトナーは通常より低い荷電又は逆極性に荷電されることにより、感光体の地肌部（非画像部）にトナーが付着するいわゆる地汚れが発生したり、画像濃度にばらつきが生じたりする不具合が発生する。

特に、トナー収容部から現像槽へ新しいトナーが一度に多く供給されると、上記トナー間での相互帯電が急激に生じるため、上記のような地汚れや画像濃度のばらつきが顕著となる傾向にある。

本発明は、斯かる事情に鑑み、新しいトナーと経時のトナーとの間で生じる急激な相互帯電を抑制して、良好な画像品質を安定して得られる現像装置、その現像装置を備えるプロセスユニット及び画像形成装置を提供しようとするものである。

請求項１の発明は、潜像担持体に対向して配設され現像剤を表面に担持する現像剤担持体と、当該現像剤担持体を配設した現像槽と、開口部を有する仕切り部材を介して前記現像槽と接続されると共に当該現像槽へ供給するための現像剤を収容する現像剤収容部と、前記現像剤収容部内で現像剤を搬送する現像剤搬送部材を備え、前記現像剤搬送部材によって現像剤を搬送しつつ当該現像剤を前記開口部から前記現像槽へ供給するように構成された現像装置において、前記開口部から前記現像槽へ供給される現像剤の供給量を、現像剤搬送部材の現像剤搬送方向に向かって漸増するように構成したものである。

現像槽に供給される現像剤の供給量を現像剤搬送方向に向かって漸増させることにより、供給された新しい現像剤と現像槽内の経時の現像剤との間での急激な相互帯電を抑制することができ、地汚れや画像濃度のばらつき等の不具合を低減することができるようになる。

請求項２の発明は、請求項１に記載の現像装置において、前記開口部の幅を前記現像剤搬送方向に向かって漸増させたものである。

開口部の幅を前記現像剤搬送方向に向かって漸増させることにより、現像槽に供給される現像剤の量を現像剤搬送方向に向かって漸増させることができる。この場合、開口部を所定の形状に形成するだけの簡易な構成によって、上記現像剤間の急激な相互帯電を抑制することが可能である。

請求項３の発明は、請求項２に記載の現像装置において、前記開口部の形状を菱形に形成したものである。

開口部の形状を菱形に形成することにより、開口部の幅が前記現像剤搬送方向に向かって漸増するように構成されるので、現像槽に供給される現像剤の量を現像剤搬送方向に向かって漸増させることができるようになる。

請求項４の発明は、請求項２又は３に記載の現像装置において、前記開口部の幅が前記現像剤搬送方向に向かって漸増する開口領域の前記現像剤搬送方向の長さを、前記現像剤搬送部材を搬送コイル又は搬送スクリューとした場合のそのピッチよりも長く形成したものである。

開口部の幅が現像剤搬送方向に向かって漸増する開口領域の現像剤搬送方向の長さを、搬送コイル又は搬送スクリューのピッチよりも長く形成することにより、上記現像剤間の急激な相互帯電を一層効果的に抑制することが可能となる。

請求項５の発明は、請求項１に記載の現像装置において、前記開口部の個数を前記現像剤搬送方向に向かって増加させて、当該開口部の開口面積率を前記現像剤搬送方向へ向かって漸増させたものである。

開口部の個数を現像剤搬送方向に向かって増加させて、当該開口部の開口面積率を現像剤搬送方向へ向かって漸増させることにより、現像槽に供給される現像剤の量を現像剤搬送方向に向かって漸増させることができる。この場合、開口部の個数と配置を設定するだけの簡易な構成によって、上記現像剤間の急激な相互帯電を抑制することが可能である。

請求項６の発明は、請求項５に記載の現像装置において、前記開口部の開口面積率が前記現像剤搬送方向に向かって漸増する開口領域の前記現像剤搬送方向の長さを、前記現像剤搬送部材を搬送コイル又は搬送スクリューとした場合のそのピッチよりも長く形成したものである。

開口部の開口面積率が現像剤搬送方向に向かって漸増する開口領域の現像剤搬送方向の長さを、搬送コイル又は搬送スクリューのピッチよりも長く形成することにより、上記現像剤間の急激な相互帯電を一層効果的に抑制することが可能となる。

請求項７の発明は、請求項１から６のいずれか１項に記載の現像装置において、前記現像剤搬送部材を搬送スクリューとしたものである。

現像剤搬送部材を搬送スクリューとした場合は、現像剤の搬送速度を速めることができるので、開口部からの現像剤の供給量の増加をより緩和することができ、現像剤間の急激な相互帯電を効果的に抑制することができる点で有利である。

請求項８の発明は、請求項１から７のいずれか１項に記載の現像装置において、前記開口部を前記現像剤搬送方向に渡って二箇所以上設けたものである。

開口部を現像剤搬送方向に渡って二箇所以上設けることにより、現像剤の詰まりが生じず、安定した性能を発揮できる現像装置を提供できる。

請求項９の発明は、請求項１から８のいずれか１項に記載の現像装置において、前記現像槽に、前記現像剤担持体に現像剤を供給する現像剤供給部材と、前記現像剤担持体上の現像剤量を規制する規制部材を設けたものである。

現像槽に現像剤供給部材と規制部材を設けることにより、現像剤供給部材による現像剤の流動力と、規制部材を通過できなかった現像剤の流動力によって、現像槽内での現像剤の攪拌混合を効率的に行うことができるようになる。

請求項１０の発明は、少なくとも、潜像担持体と、請求項１から９のいずれか１項に記載の現像装置を一体に備え、画像形成装置本体に対して着脱可能に構成されたプロセスユニットである。

プロセスユニットが、請求項１から９のいずれか１項に記載の現像装置を備えているので、これらの現像装置による上記効果が得られると共に、作像手段のメンテナンスや交換等を容易に行えるプロセスユニットを提供できる。

請求項１１の発明は、請求項１から９のいずれか１項に記載の現像装置を備えた画像形成装置である。

画像形成装置が、請求項１から９のいずれか１項に記載の現像装置を備えているので、これらの現像装置による上記効果が得られる。

請求項１２の発明は、請求項１０に記載のプロセスユニットを備えた画像形成装置である。

画像形成装置が、請求項１０に記載のプロセスユニットを備えているので、当該プロセスユニットが備える現像装置による上記効果が得られる。

本発明によれば、供給された新しい現像剤と現像槽内の経時の現像剤との間での急激な相互帯電を抑制することができるので、地汚れや画像濃度のばらつき等の不具合を低減でき、良好な画像品質を安定して得られるようになる。

本発明に係るカラー画像形成装置の概略構成図である。 本発明に係るプロセスユニットの概略構成図である。 本発明に係る現像装置に補給容器を設置した状態の概略構成図である。 前記現像装置の構成を正面から示した断面図である。 前記現像装置に設けた仕切り部材の平面図である。 前記仕切り部材の変形例を示す平面図である。 比較例の仕切り部材の構成を示す平面図である。

以下、本発明に係る実施の形態について、図面を参照して説明する。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。

図１は、本発明の実施の一形態に係るカラー画像形成装置の概略構成図である。
図１に示す画像形成装置は、画像形成ユニットとしての４つのプロセスユニット１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｋを並べて配設したタンデム型の画像形成部を備える。各プロセスユニット１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｋは、画像形成装置本体１００に着脱可能に構成されており、カラー画像の色分解成分に対応するイエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｋ）の異なる色のトナーを収容している以外は同様の構成となっている。具体的には、各プロセスユニット１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｋは、潜像担持体としてのドラム状の感光体２と、感光体２の表面を帯電する帯電手段としての帯電装置３と、感光体２上にトナー画像を形成する現像手段としての現像装置４と、感光体２の表面上のトナーを除去するクリーニング手段としてのクリーニング装置５を備えている。なお、図１では、イエローのプロセスユニット１Ｙが備える帯電ローラ３、現像装置４、クリーニング装置５のみに符号を付しており、その他のプロセスユニット１Ｃ，１Ｍ，１Ｋにおいては符号を省略している。

また、画像形成装置は、各プロセスユニット１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｋの感光体２の表面を露光する露光装置６と、シート状の記録媒体としての用紙Ｐを供給する給紙部７と、その用紙Ｐに画像を転写する転写装置８と、用紙Ｐに転写された画像を定着する定着装置９等を備える。

露光装置６は、光源、ポリゴンミラー、ｆ−θレンズ、反射ミラー等を有し、画像データに基づいて各感光体２の表面へレーザ光を照射するようになっている。
給紙部７には、用紙Ｐを収容した給紙カセット１０や、給紙カセット１０から用紙Ｐを給送する給紙ローラ１１等が設けてある。

転写装置８は、転写体としての無端状のベルトから成る中間転写ベルト１２を有する。中間転写ベルト１２は、複数の支持ローラによって張架されており、それら複数の支持ローラのうちの１つが駆動ローラとして回転駆動することにより、中間転写ベルト１２は図の矢印に示す方向に回転（走行）するようになっている。中間転写ベルト１２を挟んで各感光体２に対向した位置に、一次転写手段としての４つの一次転写ローラ１３が配設されている。一次転写ローラ１３は、図示しない電源に接続されており、所定の直流電圧（ＤＣ）及び／又は交流電圧（ＡＣ）が一次転写ローラ１３に印加されるようになっている。また、一次転写ローラ１３は、電気抵抗の調整のために、カーボンブラック等の無機導電材、イオン導電材を含有させ、半導電性にすることが好ましい。一次転写ローラ１３の抵抗値が異なっていても転写効率はほとんど変わらないが、画像面積比が小さい場合には転写電圧値が低くなって転写に必要な電界が十分に得られなくなるためである。特に、一次転写ローラ１３の抵抗値が低い場合には、転写部に介在するトナーの抵抗値の影響が大きくなるため、一次転写ローラ１３の抵抗値が低い場合ほど顕著になる。このように定電流制御を採用する場合には、一次転写ローラ１３として抵抗値の高いものを使用することが望まれる。

また、中間転写ベルト１２外周面に、二次転写手段としての二次転写ローラ１４が当接している。二次転写ローラ１４は、一次転写ローラ１３と同様に、図示しない電源に接続されており、所定の直流電圧（ＤＣ）及び／又は交流電圧（ＡＣ）が二次転写ローラ１４に印加されるようになっている。
また、中間転写ベルト１２には、その表面をクリーニングする中間転写ベルトクリーニング装置１５が設けられている。中間転写ベルトクリーニング装置１５は、中間転写ベルト１２上に残留するトナー、汚れとして付着している用紙の添剤を除去してクリーニングする。

さらに、この画像形成装置には、中間転写ベルト１２に潤滑剤を塗布するための図示しない潤滑剤塗布装置が設けられている。例えば、潤滑剤塗布装置は、回転するブラシローラで固形潤滑剤を削り取って中間転写ベルト１２の表面に塗布するように構成されたものを適用可能である。なお、同様の機能を有する潤滑剤塗布装置を、感光体２に対して配設してもよい。固形潤滑剤としては、乾燥した固体疎水性潤滑剤を用いることが可能であり、ステアリン酸亜鉛の他にも、ステアリン酸、オレイン酸、パルチミン酸等の脂肪酸基を有する金属化合物なども使用できる。さらに、キャンデリラワックス、カルナウバワックス、ライスワックス、木ろう、オオバ油、みつろう、ラノリンなどのワックス等も使用できる。

定着装置９は、主に、内部にハロゲンヒータを有する定着ローラ１６と、これに対向し、圧接して配置される加圧ローラ１７とから構成されている。定着装置９は、図示しない制御手段によって、フルカラーとモノクロ画像、又は片面か両面かに応じて、あるいは用紙の種類に応じて最適な定着条件となるように制御される。

また、図１に示すように、二次転写ローラ１４の用紙搬送方向上流側には、用紙Ｐの搬送タイミングを計るための一対のレジストローラ１８が配設され、定着装置９の用紙搬送方向下流側には、用紙Ｐを機外に排出するための一対の排紙ローラ１９が配設されている。

以下、図１を参照して上記画像形成装置の基本的動作について説明する。
作像動作が開始されると、各プロセスユニット１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｋの感光体２が図示しない駆動装置によって図の時計回りに回転駆動され、各感光体２の表面が帯電装置３によって所定の極性に一様に帯電される。帯電された各感光体２の表面には、露光装置６からレーザ光が照射されて静電潜像が形成される。このとき、各感光体２に露光する画像情報は、図示しない画像読取装置で読み取った所望のフルカラー画像をイエロー、シアン、マゼンタ及びブラックの色情報に分解した単色の画像情報である。このように感光体２上に形成された静電潜像に、各現像装置４によってトナーが供給されることにより、静電潜像はトナー画像として顕像化（可視画像化）される。

中間転写ベルト１２を張架する駆動ローラが回転駆動することにより、中間転写ベルト１２が図の矢印で示す方向に回転（走行）する。また、各一次転写ローラ１３に、トナーの帯電極性と逆極性の定電圧又は定電流制御された電圧が印加される。これにより、各一次転写ローラ１３と各感光体２との間の一次転写ニップにおいて転写電界が形成される。そして、各感光体２に形成された各色のトナー画像が、上記一次転写ニップにおいて形成された転写電界によって、中間転写ベルト１２上に順次重ね合わせて転写される。かくして中間転写ベルト１２はその表面にフルカラーのトナー画像を担持する。また、トナー画像の転写を終えた後、各感光体２の表面に残留するトナー等は、クリーニング装置５によって除去される。

また、作像動作が開始されると、給紙ローラ１１の回転を開始し、給紙カセット１０に収容された用紙Ｐが送り出される。送り出された用紙Ｐは、レジストローラ１８によって一旦停止される。その後、レジストローラ１８の駆動を再開し、用紙Ｐを、上記中間転写ベルト１２上のトナー画像とタイミングを合わせて、二次転写ローラ１４と中間転写ベルト１２との間の二次転写ニップに送る。このとき二次転写ローラ１４には、中間転写ベルト１２上のトナー画像のトナー帯電極性と逆極性の転写電圧が印加されており、これにより二次転写ニップに転写電界が形成されている。そして、用紙Ｐと中間転写ベルト１２上のトナー画像とが二次転写ニップに到達した際、二次転写ニップに形成された転写電界によって、中間転写ベルト１２上のトナー画像が用紙Ｐ上に一括して転写される。また、転写後の中間転写ベルト１２上に残留するトナー等は、中間転写ベルトクリーニング装置１５によって除去され、除去されたトナー等は図示しない容器に貯留される。

上記トナー画像が転写された用紙Ｐは、定着装置９へと搬送される。そして、用紙Ｐは定着ローラ１６と加圧ローラ１７とによって加熱及び加圧され、トナー画像が用紙Ｐに定着される。その後、用紙Ｐは排紙ローラ１９によって機外に排出され、図示しない排紙トレイにスタックされる。

以上の説明は、記録用紙上にフルカラー画像を形成するときの画像形成動作であるが、４つのプロセスユニット１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｋのいずれか１つを使用して単色画像を形成したり、２つ又は３つのプロセスユニットを使用して、２色又は３色の画像を形成したりすることも可能である。

図２は、本発明の画像形成装置に用いられる上記プロセスユニットの概略構成図である。いずれのプロセスユニットにおいても同様の構成であるので、図２では、色の区別を示すＹ，Ｃ，Ｍ，Ｋの文字は省略している。
感光体２は、アモロファスシリコーン、セレン等の金属、又は、有機感光体で構成されており、ここでは、感光体２が有機感光体である場合を例に説明する。有機感光体としては、導電性支持体上に、フィラー分散した樹脂層、電荷発生層及び電荷輸送層を有する感光層、その表面にフィラーを分散させた保護層を有する。感光層は電荷発生物質と電荷輸送物質を含む単層構成の感光層でも構わないが、電荷発生層と電荷輸送層で構成される積層型が感度、耐久性において優れている。電荷発生層は、電荷発生能を有する顔料を必要に応じてバインダー樹脂とともに適当な溶剤中にボールミル、アトライター、サンドミル、超音波などを用いて分散し、これを導電性支持体上に塗布し、乾燥することにより形成される。

また、電荷輸送層は、電荷輸送物質及び結着樹脂を適当な溶剤に溶解ないし分散し、これを電荷発生層上に塗布、乾燥することにより形成できる。電荷輸送物質には、正孔輸送物質と電子輸送物質とがある。結着樹脂としてはポリスチレン、スチレン−アクリルニトリル共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−無水マレイン酸共重合体、ポリエステル、ポリ塩化ビニル、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、ポリ酢酸ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリアレート、フェノキシ樹脂、ポリカーボネート、酢酸セルロース樹脂、エチルセルロース樹脂、ポリビニルブチラール、ポリビニルホルマール、ポリビニルトルエン、ポリ−Ｎ−ビニルカルバゾール、アクリル樹脂、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、ウレタン樹脂、フェノール樹脂、アルキッド樹脂等の熱可塑性又は熱硬化性樹脂が挙げられる。

また、保護層が感光層の上に設けられることもある。保護層を設け、耐久性を向上させることによって、本発明の高感度で異常欠陥のない感光体２を有用に用いることができる。保護層に使用される材料としてはＡＢＳ樹脂、ＡＣＳ樹脂、オレフィン−ビニルモノマー共重合体、塩素化ポリエーテル、アリル樹脂、フェノール樹脂、ポリアセタール、ポリアミド、ポリアミドイミド、ポリアクリレート、ポリアリルスルホン、ポリブチレン、ポリブチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリアリレート、ポリエーテルスルホン、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリイミド、アクリル樹脂、ポリメチルベンテン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニリデン、エポキシ樹脂等の樹脂が挙げられる。中でも、ポリカーボネートもしくはポリアリレートが最も良好に使用できる。保護層にはその他、耐摩耗性を向上する目的でポリテトラフルオロエチレンのような弗素樹脂、シリコーン樹脂、及びこれらの樹脂に酸化チタン、酸化錫、チタン酸カリウム、シリカ等の無機フィラー、また有機フィラーを分散したもの等を添加することができる。保護層中のフィラー濃度は使用するフィラー種により、また感光体２を使用する電子写真プロセス条件によっても異なるが、保護層の最表層側において全固形分に対するフィラーの比で５質量％以上、好ましくは１０質量％以上、５０質量％以下、好ましくは３０質量％以下程度が良好である。

帯電装置３は、帯電部材として導電性芯金の外側に中抵抗の弾性層を被覆して構成される帯電ローラ３０を備える。帯電ローラ３０は、図示しない電源に接続されており、所定の直流電圧（ＤＣ）及び／又は交流電圧（ＡＣ）が印加される。このイオンを放電する帯電ローラ３０は、材質としては弾性樹脂ローラを用いている。また、帯電ローラ３０は電気抵抗の調整のために、カーボンブラック等の無機導電材、イオン導電材を含有することがある。

また、帯電ローラ３０は、感光体２に対して微小な間隙をもって配設される。この微小な間隙は、例えば、帯電ローラ３０の両端部の非画像形成領域に一定の厚みを有するスペーサ部材を巻き付けるなどして、スペーサ部材の表面を感光体２表面に当接させることで、設定することができる。また、帯電ローラ３０を、感光体２に近接させずに、接触させてもよい。帯電ローラ３０は、感光体２に近接している部分で、放電して、感光体２を帯電させることができる。また、帯電ローラ３０を感光体２に対し近接させて非接触にすることで、帯電ローラ３０の転写残トナーによる汚れの発生を抑えることができる。また、帯電ローラ３０には、その表面に接触してクリーニングする図示しない帯電クリーナローラが設けられている。

クリーニング装置５は、クリーニングブレード５０と廃トナー回収コイル５１等を有している。クリーニングブレード５０は、カウンタ方式で感光体２に当接しており、これによって、感光体２上に残留するトナー、汚れとして付着している記録部材のタルク、カオリン、炭酸カルシウム等の添剤を感光体２から除去してクリーニングする。除去したトナー等は、廃トナー回収コイル５１で、図示しない廃トナー容器に搬送し、貯留する。また、画像形成装置本体の制御部によって図示しない接離機構を制御することにより、クリーニングブレード５０を、感光体２に対し任意に当接・離間させることができるようになっている。

現像装置４は、現像槽４０と、現像槽４０の上方に配設された現像剤収容部４１とを備えている。現像槽４０と現像剤収容部４１は、開口部４２を有する仕切り部材４３を介して接続されている。

現像槽４０の内部には、感光体２に対向して配設され表面に現像剤を担持する現像剤担持体としての現像ローラ４４と、現像ローラ４０に現像剤を供給する現像剤供給部材としての供給ローラ４５と、現像ローラ４４上の現像剤量を規制する規制部材としての規制ブレード４６と、現像槽４０内で現像剤を攪拌する現像剤攪拌部材としての攪拌スクリュー４７と、現像ローラ４４の近傍に配置されて現像槽４０内からの現像剤の漏洩を防止するシール部材４８とを備える。

また、現像剤収容部４１の内部には、現像剤収容部４１内で現像剤を搬送する現像剤搬送部材としての搬送スクリュー４９を備える。搬送スクリュー４９は、仕切り部材４３の開口部４２の近傍に回転可能に配設されており、現像槽４０内での現像剤濃度を検知する不図示のセンサからの信号により現像剤濃度が低下した場合に搬送スクリュー４９の回転が始動されて現像剤収容部４１から現像槽４０へ現像剤を供給するようになっている。

現像ローラ４４は、直径φ６ｍｍ芯金に直径φ１２ｍｍの導電ウレタンで構成させており、体積抵抗５×１０⁶Ω・ｃｍ以上のやや高抵抗の弾性体を用いた現像ローラ４４を使用している。供給ローラ４５は、カーボンにより導電化された発泡ウレタン材で形成された直径φ１０ｍｍのローラで構成されている。規制ブレード４６は、厚さｔ０．１ｍｍのステンレス製で先端をＬ字に曲げることによりトナー層を規制しており、圧力をかけて現像ローラ４４に接触し、現像ローラ４４に対して−１００Ｖで印加している。シール部材４８は、１×１０⁰Ω・ｃｍ〜１×１０⁵Ω・ｃｍの体積抵抗の導電性のＰＴＦＥで構成されている。シール部材４８は、現像ローラ４４に対して同電位となっており、現像ローラ４４上の現像剤を除電して現像層４０に戻す役割をしている。

現像ローラ４４の装置の速度は２０ｐｐｍであるが、感光体線速は１２０ｍｍ／ｓであり、現像ローラの線速比１．４で感光体２と同方向回転する。供給ローラ４５は、現像ローラ４４に対してカウンタ回転であり、線速比１．０で回転している。

図２において、現像ローラ４４と供給ローラ４５が反時計回りの方向に回転すると、供給ローラ４５の表面に付着された現像剤が現像ローラ４４の表面に供給され、現像ローラ４４と規制ブレード４６との対向位置で現像ローラ４４上の現像剤が規制ブレード４６によって所定量に規制される。そして、現像ローラ４４上の現像剤が感光体２との対向位置へと搬送されると、感光体２上の静電潜像に電界的に供給される。その後、感光体２へ供給されなかった現像ローラ４４上の現像剤は、シール部材４８によって除電され再び現像層４０に戻される。

なお、本実施形態の現像装置４では、一成分現像剤を用いている。ただし、本発明の構成はトナーとキャリアとから成る二成分現像剤を用いた現像装置にも適用可能である。一成分現像剤では、磁性トナー、非磁性トナーのどちらを用いても良い。カラー画像形成する本実施形態の画像形成装置では、非磁性トナーが好ましい。トナーは体積平均粒径が８．５μｍで、結着樹脂としてポリエステル樹脂による粉砕トナーを用いている。トナー材料は、例えば、ポリエステル樹脂Ａ（軟化点１３１℃、ＡＶ値２５）を６８部、ポリエステル樹脂Ｂ（軟化点１１６℃、ＡＶ値１．９）を３２部、シアンのマスターバッチ（Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｂｌｕｅ１５：３を５０部含有）を８部、カルナウバワックスを８部である。そして、これらのトナー材料をヘンシェルミキサーで十分混合した後、二軸押出し混練機（ＰＣＭ−３０：池貝鉄工社製）の排出部を取り外したものを使用して、溶融混練し、得られた混合物を冷却プレスローラで厚さ２ｍｍに圧延し、冷却ベルトで冷却した後、フェザーミルで粗粉砕した。その後、機械式粉砕機（ＫＴＭ：川崎重工業社製）で平均粒径１０〜１２μｍまで粉砕し、さらに、ジェット粉砕機（ＩＤＳ：日本ニューマチック工業社製）で粗粉分級しながら粉砕した後、微粉分級をロータ型分級機（ティープレックス型分級機タイプ１００ＡＴＰ：ホソカワミクロン社製）を使用して分級を行い、体積平均粒径７．９μｍ、平均円形度０．９１０のトナー母体を得る。 このトナー母体１００部に対して、シリカ（ＲＸ２００）１部を添加し、ヘンシェルミキサーで周速４０ｍ／ｓｅｃ、５分間混合処理して、トナーを作成する。本実施形態の現像装置４では、キャリアという攪拌・混合媒体を用いることなく、現像剤を現像装置４内でストレスを与え、かつ滞留するようなことのないように、スムーズに搬送させる。

図３に示すように、現像装置４の上部には、補給用の未使用トナーを収容する補給容器６０が着脱可能となっている。補給容器６０が現像装置４の上部に設置された状態で、現像剤収容部４１の上部に設けられた補給口４１ａを開口すると、補給容器６０から現像剤収容部４１へトナーを補給可能となる。また、補給容器６０内には、トナーを攪拌する攪拌装置６１が設けてある。

画像形成を行うことにより現像槽４０内のトナーが少なくなると、補給容器６０から所定量のトナーが現像剤収容部４１内へ補給される。トナーを補給するタイミングは、現像槽４０又は現像剤収容部４１内のトナー量を検知手段で検知した情報や、印字ドットカウンタによって得たトナー消費量などに基づいて予め決定されている。また、一度に補給容器６０内のトナーのほとんどを補給するように構成してもよい。

図４は、現像装置４の構成を正面から示した断面図である。
図４に示すように、本実施形態における仕切り部材４３の開口部４２は、図の矢印Ｘで示す現像剤搬送方向に渡って複数設けられている。上記補給容器６０から現像剤収容部４１へ補給されたトナーは、搬送スクリュー４９によってその軸方向（図４の矢印Ｘの方向）に搬送されながら、仕切り部材４３の開口部４２から現像槽４０へ落下して供給されるようになっている。そして、現像槽４０へ供給されたトナーは、上記攪拌スクリュー４７（図２参照）によって攪拌され現像槽４０内のトナーと混合される。また、本実施形態では、現像槽４０内に供給ローラ４５と規制ブレード４６を設けているので、供給ローラ４５によるトナーの流動力と、規制ブレード４６を通過できなかったトナーの流動力によって、現像槽４０内でのトナーの攪拌混合を効率的に行うことができる。

また、図５は、仕切り部材４３の平面図である。
図５に示すように、本実施形態では、開口部４２をそれぞれ菱形に形成している。このように、開口部４２を菱形に形成していることにより、トナーが図の矢印Ｘの方向に搬送されると、開口部４２の幅が現像剤搬送方向Ｘに向かって漸増する箇所Ａ１において、トナーの落下する量は初め少量で、その後、徐々に多くなる。

一方、図７に示す比較例の仕切り部材４３のように、開口部４２を長方形に形成している場合は、トナーが図の矢印Ｘの方向に搬送されると、トナーが開口部４２の端部に達したときに、一度に多くのトナーが落下する。このように、一度に多くのトナーが現像槽４０内に供給されると、供給された新しいトナーと現像槽４０内の経時のトナーとの間で急激な相互帯電が行われるため、上述の地汚れや画像濃度のばらつき等の不具合が顕著となる。

これに対し、本発明では、上記のように現像槽４０に一度に多くのトナーが供給されることはなく、現像槽４０に供給されるトナー量は現像剤搬送方向Ｘに向かって漸増するようになっている。これにより、新しいトナーと経時のトナーとの間での急激な相互帯電を抑制することができ、地汚れや画像濃度のばらつき等の不具合を低減することができるようになる。また、本実施形態では、仕切り部材４３の開口部４２を菱形に形成するだけの簡易な構成によって、地汚れや画像濃度のばらつき等の不具合の発生を低減でき、良好な画像品質を安定して得ることが可能である。

また、上記図４に示す搬送スクリュー４９のピッチをＳとし、図５に示す開口部４２の幅が現像剤搬送方向Ｘに向かって漸増する開口領域Ａ１の現像剤搬送方向Ｘの長さをＬ１とすると、その開口領域Ａ１の長さＬ１を、搬送スクリュー４９のピッチＳよりも長く形成することにより、上記トナー間の急激な相互帯電を一層効果的に抑制することが可能となる。

図６に、本発明に係る仕切り部材４３の変形例を示す。
図６（ａ）に示す変形例は、開口部４２を三角形に形成し、その開口部４２の幅を現像剤搬送方向Ｘに向かって漸増するようにしている。また、図６（ｂ）に示す変形例では、円形の開口部４２を多数形成し、その開口部４２の個数を現像剤搬送方向Ｘに向かって増加させて、開口部４２の開口面積率を現像剤搬送方向Ｘへ向かって漸増させている。これら図６（ａ）（ｂ）に示すいずれの変形例においても、上記本発明の実施形態と同様に、現像槽４０に供給されるトナー量を、現像剤搬送方向Ｘに向かって漸増させることが可能であるので、トナー間の急激な相互帯電を抑制することができ、地汚れや画像濃度のばらつき等の不具合を低減することができる。また、この場合、開口部４２の形状を所定の形状に形成するだけ、あるいは開口部４２の個数と配置を設定するだけの簡易な構成によって、トナー間の急激な相互帯電を抑制することが可能である。

また、図６（ａ）に示す開口部４２の開口領域Ａ２（開口部４２の幅が現像剤搬送方向Ｘに向かって漸増する開口領域）の現像剤搬送方向Ｘの長さＬ２、又は、同図の（ｂ）に示す開口部４２の開口領域Ａ２（開口部４２の開口面積率が現像剤搬送方向Ｘに向かって漸増する開口領域）の現像剤搬送方向Ｘの長さＬ２を、搬送スクリュー４９のピッチＳよりも長く形成することにより、上記と同様に、トナー間の急激な相互帯電を一層効果的に抑制することができるようになる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加え得ることは勿論である。上記実施形態では、現像剤収容部４１に配設する現像剤搬送部材として搬送スクリュー４９を用いているが、搬送コイルやその他の搬送部材を適用することも可能である。ただし、搬送コイルを用いるよりも搬送スクリューを用いた方が、トナーの搬送速度を速めることができるので、開口部４２からのトナーの落下量の増加をより緩和することができ、トナー間の急激な相互帯電を効果的に抑制することができる点で有利である。なお、搬送コイルを用いた場合において、図５に示す開口領域Ａ１の現像剤搬送方向Ｘの長さＬ１、又は図６（ａ）（ｂ）に示す開口領域Ａ２の現像剤搬送方向Ｘの長さＬ２を、搬送コイルのピッチよりも長く形成することにより、上記搬送スクリューを用いた場合と同様に、トナー間の急激な相互帯電を一層効果的に抑制することが可能となる。

また、仕切り部材４３に設ける開口部４２の個数は、複数の場合に限らず、１つであってもよい。ただし、特に、図２に示す上記実施形態のように、現像ローラ４４や供給ローラ４５の上方にトナーが充填されている、いわゆる縦型の現像装置においては、供給ローラ４５の下部や規制ブレード４６付近などの箇所でトナーの粉圧を集中的に受けるため、開口部４２が少ないとトナーの詰まりが生じやすい。そのため、開口部４２を現像剤搬送方向に渡って二箇所以上設けることにより、トナーの詰まりが生じず、安定した性能を発揮できる現像装置を提供できるようになる。

なお、上記実施形態では、体積平均粒径が８．５μｍの粉砕トナーを用いているが、重合法で作られた重合トナーでも上記と同様の効果があった。具体的には、円形度０．９８、体積平均粒径５〜６μｍ、ポリエステル表面、スチレンアクリル表面の重合トナーでも同様の結果が得られた。

また、本発明の構成は、上記実施形態の構成以外の現像装置、プロセスユニット、又はプリンタ、複写機、ファクシミリ、あるいはこれらの複合機等の画像形成装置に対しても適用可能である。

１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｋ プロセスユニット
２ 感光体
４ 現像装置
４０ 現像槽
４１ 現像剤収容部
４２ 開口部
４３ 仕切り部材
４４ 現像ローラ（現像剤担持体）
４５ 供給ローラ（現像剤供給部材）
４６ 規制ブレード（規制部材）
４９ 搬送スクリュー（現像剤搬送部材）
Ａ１ 開口部の幅が漸増する開口領域
Ａ２ 開口部の幅又は開口面積率が漸増する開口領域
Ｌ１ 開口領域の現像剤搬送方向の長さ
Ｌ２ 開口領域の現像剤搬送方向の長さ
Ｓ 搬送スクリューのピッチ
Ｘ 現像剤搬送方向

特開２００８−２７５７２５号公報

Claims (12)

1. 潜像担持体に対向して配設され現像剤を表面に担持する現像剤担持体と、当該現像剤担持体を配設した現像槽と、開口部を有する仕切り部材を介して前記現像槽と接続されると共に当該現像槽へ供給するための現像剤を収容する現像剤収容部と、前記現像剤収容部内で現像剤を搬送する現像剤搬送部材を備え、前記現像剤搬送部材によって現像剤を搬送しつつ当該現像剤を前記開口部から前記現像槽へ供給するように構成された現像装置において、
   前記開口部から前記現像槽へ供給される現像剤の供給量を、現像剤搬送部材の現像剤搬送方向に向かって漸増するように構成したことを特徴とする現像装置。
2. 前記開口部の幅を前記現像剤搬送方向に向かって漸増させた請求項１に記載の現像装置。
3. 前記開口部の形状を菱形に形成した請求項２に記載の現像装置。
4. 前記開口部の幅が前記現像剤搬送方向に向かって漸増する開口領域の前記現像剤搬送方向の長さを、前記現像剤搬送部材を搬送コイル又は搬送スクリューとした場合のそのピッチよりも長く形成した請求項２又は３に記載の現像装置。
5. 前記開口部の個数を前記現像剤搬送方向に向かって増加させて、当該開口部の開口面積率を前記現像剤搬送方向へ向かって漸増させた請求項１に記載の現像装置。
6. 前記開口部の開口面積率が前記現像剤搬送方向に向かって漸増する開口領域の前記現像剤搬送方向の長さを、前記現像剤搬送部材を搬送コイル又は搬送スクリューとした場合のそのピッチよりも長く形成した請求項５に記載の現像装置。
7. 前記現像剤搬送部材を搬送スクリューとした請求項１から６のいずれか１項に記載の現像装置。
8. 前記開口部を前記現像剤搬送方向に渡って二箇所以上設けた請求項１から７のいずれか１項に記載の現像装置。
9. 前記現像槽に、前記現像剤担持体に現像剤を供給する現像剤供給部材と、前記現像剤担持体上の現像剤量を規制する規制部材を設けた請求項１から８のいずれか１項に記載の現像装置。
10. 少なくとも、潜像担持体と、請求項１から９のいずれか１項に記載の現像装置を一体に備え、画像形成装置本体に対して着脱可能に構成されたことを特徴とするプロセスユニット。
11. 請求項１から９のいずれか１項に記載の現像装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。
12. 請求項１０に記載のプロセスユニットを備えたことを特徴とする画像形成装置。

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