JP2012137724A - 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】補給トナーの撹拌性を向上させることができるとともに、現像剤のトナー濃度の安定や装置の小型化に寄与できる現像装置を提供する。
【解決手段】供給路搬送部材３０４が配置された供給路から回収路搬送部材３０５が配置された回収路に、第二連通部３３０を介して現像剤が移動するようになっている。第二連通部３３０の上方にトナー補給口３１０が設けられ、トナー補給口３１０は、供給路搬送部材３０４の回転中心を通る垂直線Ｘを基準として、供給路搬送部材３０４の回転方向が上から下向きとなる側に位置するように設けられている。
【選択図】図１

Description

本発明は、像担持体上の静電潜像を可視像化する現像装置、該現像装置を備えたプロセスカートリッジ、該現像装置又はプロセスカートリッジを有する複写機、プリンタ、ファクシミリ、プロッタ、これのうち少なくとも１つを備えた複合機等の画像形成装置に関する。

静電潜像の可視像化手段として、トナーと粒状磁性体のキャリアよりなる２成分現像剤（以下、単に「現像剤」という。）を用いる２成分現像方式の現像装置が知られている。かかる現像装置では、現像剤撹拌部分でキャリアとトナーとを十分に混合した現像剤を、回転体たる筒状をした現像剤担持体（以下、「現像スリーブ」という。）に供給し、現像スリーブにより現像剤を回転体たる筒状をした像担持体（以下、「感光体」という。）と対向する領域（現像領域）に搬送して、感光体表面の静電潜像にトナーを付着させて現像する。

現像剤を撹拌混合し、現像スリーブに供給する現像剤撹拌部の構成は、従来様々な構成が考案されているが、図２５に示すように、感光体１の横に配置された現像スリーブ５０１の横方向あるいは下方に、トナーとキャリアからなる現像剤３２０の撹拌搬送のため、第１スクリュー５０２と第２スクリュー５０３を水平方向に２本配置し、これら部材をケーシング５０４で覆った構成が主流である。

このような構成の現像装置５００では、２本のスクリューの間に仕切り板５０４ａを設け、２本のスクリューは紙面を貫く方向での互いに反対の方向に現像剤３２０を搬送し、仕切り板５０４ａのない両端部分で現像剤の受け渡しを行うことで、現像剤３２０を循環させている。
現像スリーブ５０１から離れて配置された第１スクリュー５０２では、その搬送方向上流側（第二連通部）で、トナーを補給し、トナーとキャリアを混合しながら搬送して、第１スクリュー５０２の下流側で、現像スリーブ５０１に近く配置された第２スクリュー５０３に現像剤を受け渡す。
第２スクリュー５０３は現像スリーブ５０１への現像剤の供給、現像スリーブ５０１からの現像剤の回収を行いながら、現像剤を搬送し、その下流側で、第１スクリュー５０２に現像剤を受け渡す。

現像スリーブ５０１は、複数の磁極を配置したマグネットローラを内部に有し、固定されたマグネットローラの周囲を円筒状のスリーブが回転する構成となっている。
第２スクリュー５０３に対向する部分では現像スリーブ５０１に対する現像剤の汲み上げと、現像を終了した現像剤を切り離す作用を行うことが必要であり、マグネットローラにはその機能を果たすように磁極が設けられている。

このような構成の現像装置では現像スリーブ５０１及び第１、第２スクリュー２本が横方向に並んでいるために縦方向の大きさは小さくできるが、横方向の大きさは小さくすることが難しい。
昨今、電子写真方式を用いた画像形成装置ではカラー化が進んでいるが、その生産性を向上させるためには、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色毎に、４個の筒状をした感光体を用いて画像を形成するタンデム方式を採用することが効果的である。
タンデム方式では４個の感光体を横方向に並べて、各感光体に帯電装置等の作像装置を設けることになり、現像装置も各感光体に対して設ける。画像形成装置を小さくするためには、各感光体の間隔を狭める必要があるがその為には現像装置も水平方向（横方向）の大きさを小さくする必要があり、図２５で示した２本のスクリューを水平方向に並べる方式の現像装置では省スペース化に限界がある。

上記省スペース化を実現すべく、特許文献１には、撹拌搬送スクリューを上下に２本並べた構成の現像装置が提案されている。
しかしながら、横方向への省スペース化は図られたものの、補給されたトナーの撹拌性（分散性）を向上させるという問題が残っていた。
特許文献２には、第２の搬送手段（下スクリュー）に直接トナー補給することにより混合効率を向上させる構成が開示されている。
しかしながら、下スクリューに直接補給するためのトナー補給管が必要であるため、コストアップおよび現像装置の煩雑化、大型化を避けられない。
特許文献３には、第２の搬送手段（下スクリュー）への補給トナーの拡散手段としてメッシュ状のふるいやそのふるいに摺接するプレート状の撹拌手段を用いる構成が開示されている。
しかしながら、部品追加によるコストアップや現像剤にストレスを与えることによる現像剤劣化、または圧力と熱による凝集体の発生を伴ってしまうという問題があった。

上記のように、撹拌搬送スクリューを上下に２本並べた構成によって現像装置の横方向の省スペース化（コンパクト化）は実現できるものの、上下に積層されたスクリュー構造の上方から単にトナーを落下させて下方の搬送スクリューに補給した場合、上方の搬送スクリューが邪魔になってトナー補給管等の新たな要素を追加しなければならならなかった。
また、図２５で示した２本のスクリューを水平方向に並べる方式（以下、「２軸横配置方式」という）の現像装置では、上記のように現像スリーブから離れて配置された第１スクリューの搬送方向上流側でトナーを補給する構成となっているが、補給されたトナーの撹拌性（分散性）の向上が望まれていた。

本発明は、上記のような現状に鑑みてなされたもので、搬送スクリューを上下に２本並べる方式（以下、「２軸縦配置方式」という）、２軸横配置方式の違いに拘わらず補給されたトナーの撹拌性（分散性）を向上させることができ、２軸縦配置方式ではさらに装置の大型化・複雑化を来たすことなく安定したトナー補給を行うことができる現像装置の提供を、その主な目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、従来補給トナーの撹拌部材として認識されていなかった「現像ローラに現像剤を付与する搬送スクリュー」の回転を利用して補給トナーの撹拌性を向上させることとした。

具体的には、請求項１に記載の発明は、像担持体上にトナー像を形成するための現像剤を担持し、回転駆動される現像剤担持体と、前記現像剤担持体の長手方向に沿って延びる供給路と、前記供給路内の現像剤を前記長手方向に搬送しながら前記現像剤担持体に現像剤を供給する供給路搬送部材と、前記現像剤担持体の長手方向に沿って延び、前記像担持体に現像剤を付与する現像領域を通過した前記現像剤担持体上の現像剤を回収する回収路と、前記回収路内の現像剤を搬送する回収路搬送部材と、前記回収路から前記供給路に現像剤が移動する第一連通部と、前記供給路から前記回収路に現像剤が移動する第二連通部と、を有する現像装置において、第二連通部の上方にトナー補給口が設けられ、前記トナー補給口は、前記供給路搬送部材の回転中心を通る垂直線を基準として、前記供給路搬送部材の回転方向が上から下向きとなる側に位置するように設けられていることを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の現像装置において、前記回収路及び前記回収路搬送部材が、前記供給路及び前記供給路搬送部材の下方に積層状態に配置されていることを特徴とする。
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の現像装置において、前記回収路搬送部材の回転方向が前記供給路搬送部材の回転方向とは逆向きであることを特徴とする。
請求項４に記載の発明は、請求項２又は３に記載の現像装置において、前記供給路搬送部材の第二連通部における部分が、回転軸のみからなる構成を有していることを特徴とする。
請求項５に記載の発明は、請求項２又は３に記載の現像装置において、前記供給路搬送部材の第二連通部における部分が、回転軸と、該回転軸の外周面から径方向に突出したフィンとからなる構成を有していることを特徴とする。

請求項６に記載の発明は、請求項２又は３に記載の現像装置において、前記供給路搬送部材の第二連通部における部分が、パドル構成を有していることを特徴とする。
請求項７に記載の発明は、請求項２又は３に記載の現像装置において、前記供給路搬送部材の第二連通部における部分が、回転軸と、該回転軸の外周面から径方向に突出したブラシとからなる構成を有していることを特徴とする。
請求項８に記載の発明は、プロセスカートリッジにおいて、請求項１〜７の何れか１つに記載の現像装置を具備したことを特徴とする。
請求項９に記載の発明は、画像形成装置において、請求項１〜７の何れか１つに記載の現像装置又は請求項８に記載のプロセスカートリッジを具備したことを特徴とする。
請求項１０に記載の発明は、請求項９に記載の画像形成装置において、前記現像装置又はプロセスカートリッジを複数具備したことを特徴とする。

本発明によれば、供給路搬送部材を補給トナーの撹拌部材として利用することができるので、補給トナーの撹拌性を向上させることができ、現像剤トナー濃度を常に適切に保つことができる。
トナー帯電が十分行われるので、濃度ムラのない均一な画像を作成することができ、トナー補給の不具合に起因する異常画像の発生を防止することができる。
また、トナー補給口でのトナー飛散を効果的に抑制することができる。

本発明の第１の実施形態に係る現像装置の短手方向の概要断面図である。 感光体まわりの概略構成図である。 現像ローラに形成される磁束密度分布などを示した図である。 現像ローラの長手方向の断面図である。 現像装置の要部斜視図である。 現像装置の要部分解斜視図である。 現像装置の奥側の断面図である。 タンデムタイプのフルカラー画像形成装置の概略構成図である。 第２の実施形態に係る現像装置の要部斜視図である。 第２の実施形態に係る現像装置の要部平面図である。 第２の実施形態に係る現像装置の短手方向の概要断面図である。 第２の実施形態に係る供給路搬送部材の斜視図である。 第３の実施形態に係る現像装置の要部斜視図である。 第３の実施形態に係る現像装置の要部平面図である。 第３の実施形態に係る現像装置の短手方向の概要断面図である。 第３の実施形態に係る供給路搬送部材の斜視図である。 第４の実施形態に係る現像装置の要部斜視図である。 第４の実施形態に係る現像装置の要部平面図である。 第４の実施形態に係る現像装置の短手方向の概要断面図である。 第４の実施形態に係る供給路搬送部材の斜視図である。 第５の実施形態に係る現像装置の要部斜視図である。 第５の実施形態に係る現像装置の要部平面図である。 第５の実施形態に係る現像装置の短手方向の概要断面図である。 第５の実施形態に係る供給路搬送部材の斜視図である。 従来の現像装置の短手方向の概要断面図である。

以下、本発明の実施形態を図を参照して説明する。
まず、図１乃至図８に基づいて第１の実施形態を説明する。
[１]画像形成の概要
図２は、像担持体としての感光体１を用いた画像形成装置に、本発明の現像装置３を用いたときの感光体１まわりの概略を示した各部材配置構成図である。感光体１は矢印で示すように時計まわりの向きに回転される。感光体１の上部、時計の文字盤で表現すれば略１２時の位置には帯電装置２が配置されている。帯電装置２は本例では感光体と同速度で回転される回転体からなるが、回転体に限らずコロナ放電タイプでもよい。
帯電装置２により感光体１の表面は暗中で一様に帯電された後、図示省略の書き込み手段からの露光用の光Ｌの照射を受けて静電潜像が形成される。この静電潜像は感光体１の回転と共に下流側に移動し現像装置３に至る。現像装置３は感光体１の右横に配置されている。

現像装置３はケーシング３０１内に、現像剤３２０を撹拌搬送する供給路搬送部材３０４及び回収路搬送部材３０５、現像ローラ３０２などの回転部材及びその他の部材を具備している。
現像ローラ３０２は感光体１の２時と３時の間の位置（２時半の位置）で対向させることで現像ニップ領域Ａを構成するようにして近接配置されている。この感光体１との対向部位に相当するケーシング３０１の部位は現像ローラ３０２を露出させるため開口している。
現像ローラ３０２によりケーシング３０１内の現像剤３２０は現像ニップ領域Ａへ搬送されるようになっている。現像ニップ領域Ａで感光体１の表面に形成されている静電潜像に現像剤３２０中のトナーが付着してトナー像として顕像化される。

このトナー像は感光体１の回転と共に下流側に移動し転写装置５に至る。転写装置５は感光体１の下部、６時の位置に配置されている。本例では転写装置５は回転体からなるが、回転体に限らずコロナ放電タイプでもよい。感光体１と転写装置５とが対向する領域を転写領域Ｂと称する。
感光体１上のトナー像は転写領域Ｂにおいて転写紙８に転写され転写紙８上の画像となる。なお感光体上のトナーを中間転写体(中間転写ベルトなど)に一旦転写し、その後多色トナーを一括して転写紙に転写する中間転写ベルト方式にも適用は可能であり、その場合は転写領域Ｂで感光体上のトナーを中間転写体(中間転写ベルト)に転写することになる。
転写後の感光体１は感光体１の回転と共に下流側へ移動してクリーニング装置６に至る。
クリーニング装置６は１０時の位置に配置されている。クリーニング装置６は、転写紙に転写し切れずに感光体１の表面に残ったトナーを、クリーニングブレード６０１により除去する。クリーニング装置６を通過した感光体１の表面は、その後、帯電装置２により表面を一様に帯電され、次の画像形成工程を繰り返す。

[２]現像装置
現像装置３は、ケーシング３０１の内部に現像剤担持体としての現像ローラ３０２、供給路搬送部材３０４、回収路搬送部材３０５、現像剤規制部材３０３を有し、現像剤３２０を撹拌搬送して循環させている。
なお、本実施形態では攪拌部材は螺旋形状のスクリューを用いており、スクリュー羽根の外径を直径16mm以下のものを用いている。
図３に示すように、現像ローラ３０２は、円周方向に複数の磁石ＭＧ（図の煩雑化防止のため１個についてのみ符号で示す。）を配置したマグネットローラ３０２ｄを内部に有し、その周囲を円筒状のスリーブ３０２ｃが回転軸３０２ｅと一体的に回転する構成となっている。
現像ローラ３０２は現像器小型化のために直径１４ｍｍ以下のものを使用している。
スリーブ３０２ｃはアルミ等の非磁性の金属で形成されている。マグネットローラ３０２ｄは、各磁石ＭＧが所定の方向を向くように不動部材、例えば、ケーシング３０１に固定されており、その周囲をスリーブ３０２ｃが回転して、磁石ＭＧによって引き付けた現像剤３２０を搬送していく。

現像ローラ上の現像剤は磁石ＭＧによりひきつけられるため、現像ローラはある程度の硬度を持たせる必要があり、硬度が足りない場合は現像ローラがひずむ場合がある。
現像ローラ３０２の構造を示した図４において、現像ローラ３０２は主として不動部材ケーシング３０１に固定されている固定軸３０２ａ及びこの固定軸３０２ａと一体の円柱状をしたマグネットローラ３０２ｄと、マグネットローラ３０２ｄのまわりにギャップを介して覆っているスリーブ３０２ｃ及びこのスリーブ３０２ｃと一体的な回転軸３０２ｅ等からなる。
固定軸３０２ａに対して回転軸３０２ｅは軸受３０２ｆを介して回転自在であり、回転軸３０２ｅは図示省略の回転駆動手段から動力を伝達されて回転駆動される。
マグネットローラ３０２ｄの外周部には、図４に示すように所定の間隔をおいて複数の磁石ＭＧが固定されている。これらの磁石ＭＧの周囲をスリーブ３０２ｃが回転されるわけである。

これらの磁石ＭＧは、スリーブ３０２ｃの周表面に現像剤を穂立ちさせ、また穂切りなどさせるように磁界を形成するためのものである。これらの磁石ＭＧから発せられる法線方向磁力線に沿うように、磁性のキャリアが集合して磁気ブラシが形成される。
マグネットローラの構成は多々あるが、まず図３に示すように、スリーブ３０２ｃの内部に５つの磁石ＭＧを有し、５つの磁極（磁力分布）が生じるマグネットローラの構成を説明する。現像ローラ３０２の中心Ｏ―１と感光体の中心Ｏ―２を結ぶ線上で対向する部分（現像ニップ領域Ａに相当する領域）の磁極をＰ１極と称し、以下反時計まわりの向きで示す現像ローラ３０２の回転方向順に、各磁極をＰ２、Ｐ３、Ｐ４、Ｐ５極と称する。
極性はＰ１極から、Ｎ、Ｓ、Ｎ、Ｎ、Ｓ極としているが、これらは各極が反対の極性であっても構わない。現像ローラ３０２上で、各極はその中心が、Ｐ１極は時計文字盤の８時、Ｐ２極は同７時、Ｐ３極は同５時、Ｐ４極は同１時の各位置に略位置している。

現像ローラ３０２と感光体１は現像ニップ領域Ａで直接には接触せずに、現像に適する一定の間隔、現像ギャップＧＰ１を保持して対向している。
現像ローラ３０２上において、現像剤３２０を穂立ちさせ、現像剤３２０を感光体１に接触させることで、感光体１表面の静電潜像にトナーを付着させて顕像化する。
現像装置３では、図３に示すように、固定軸３０２ａには接地されたバイアス用の電源ＶＰが接続されている。固定軸３０２ａに接続された電源ＶＰの電圧は、図４に示していない導電性の軸受、導電性の回転軸３０２ｅを経てスリーブ３０２ｃに印加される。一方、図３において、感光体１００を構成する最下層の導電性支持体３１は接地されている。
こうして、現像ニップ領域Ａには、キャリアから離脱したトナーを感光体１側へ移動させる電界を形成しておき、スリーブ３０２ｃと感光体１の表面に形成された静電潜像との電位差によりトナーを感光体１側に向けて移動させることに供している。

なお、本例の現像装置は露光用の光Ｌで書き込む方式の画像形成装置と組み合わせた例としている。帯電装置２により感光体１上に一様に負極性の電荷を乗せ、書込量を少なくするために画像部を露光用の光Ｌで露光することで、低下した電位の画像部(静電潜像)に負極性のトナーで現像する所謂反転現像方式を採用している。これは一例であり、本発明の現像方式の中で、感光体１に乗せる帯電電荷の極性は大きな問題ではない。
現像後、Ｐ２極は現像ローラ３０２上に担持された現像後の現像剤３２０を現像ローラ３０２の回転と共に下流側に搬送し、ケーシング３０１内に引き入れる。
Ｐ２極の下流側に位置するＰ３、Ｐ４極は同極性としてあり、Ｐ３〜Ｐ４極間では穂立ちさせる磁力がなく穂が寝た状態となり、それまで現像ローラ３０２周囲に引き寄せていた現像剤３２０を現像ローラ３０２から引き離す「剤離し」の作用が働く。この穂が寝た状態となる現像ローラ上のＰ３〜Ｐ４極対応部（磁力分布曲線の山形のピークが他と比べて極めて低い領域）は現像ローラ３０２から現像剤３２０を離す、剤離し領域（図２に符号９で示す）を形成している。

感光体１にトナーを付着させた現像剤３２０は、現像剤中のトナー濃度が下がっている為、仮に、このトナー濃度が低下した現像剤が現像ローラ３０２から離れずに再度現像ニップ領域Ａに搬送され現像に供されると狙いの画像濃度を得ることができないという不具合が生じてしまう。
これを防止するため、本例では、現像後の剤離し領域９で、現像ローラ３０２から現像剤を離す。現像ローラ３０２から離した現像剤はその後、狙いのトナー濃度、トナー帯電量になるように、ケーシング３０１内で十分に撹拌混合する。
こうして、狙いのトナー濃度、帯電量にされた現像剤を現像ローラ３０２に汲み上げるのがＰ４極であり、現像ローラ上のＰ４極対応部である剤汲み上げ領域（図２に符号１０で示す）で、現像ローラ３０２に現像剤が汲み上げられる。

Ｐ４極の磁力により現像ローラ３０２に引き付けられ、所謂汲み上げられた現像剤はＰ４極のピーク位置の直近下流部に位置する現像剤規制部材３０３を通過することにより、所定の厚さに整えられて、磁気ブラシを形成しながら現像ニップ領域Ａに搬送される。Ｐ４極とＰ１極との間に位置するＰ５極は現像剤規制部材３０３を通過後、Ｐ１極までの間で現像剤を搬送する搬送極の機能を担っている。
以下、必要に応じて、現像装置の内部の構成を組み立て状態で示した図５及び分解状態で示した図６等をも参照しつつ、各部材の配置構成などを説明する。図２、図３に示したように、供給路搬送部材３０４は現像ローラ３０２のまわりの位置であって現像ローラ３０２の２時の方向上で、剤汲み上げ領域１０の近傍に配置されている。

この位置は現像剤規制部材３０３の上流側でもある。図５、６に示すように、供給路搬送部材３０４は回転軸の回りにスパイラルを設けたスクリュー形状をしており、現像ローラ３０２の中心Ｏ―３０２を通る中心線Ｏ―３０２ａと平行中心線Ｏ−３０４ａを中心に矢印で示す時計まわりの向きに回転し、該中心線Ｏ−３０４ａの長手方向奥側から手前側に向けて矢印１１で示すように現像剤を撹拌しながら搬送する。
つまり、供給路搬送部材３０４は回転軸の回転により現像剤をその軸方向、奥側から手前側に向けて搬送する。
回収路搬送部材３０５は現像ローラ３０２のまわりの位置であって現像ローラ３０２の４時の方向上で、剤離し領域９の近傍に配置されている。

図５に示すように、回収路搬送部材３０５は回転軸の回りにスパイラルを設けたスクリュー形状をしており、現像ローラ３０２の中心Ｏ―３０２を通る中心線Ｏ―３０２ａと平行中心線Ｏ−３０５ａを中心に矢印で示す反時計まわりの向きに回転し、中心線Ｏ−３０５ａの長手方向手前側から奥側に向けて矢印１２で示すように現像剤を撹拌しながら搬送する。
つまり、回収路搬送部材３０５は回転軸の回転により現像剤を供給路搬送部材３０４による搬送方向と逆向きの手前側から奥側に向けて搬送する。
供給路搬送部材３０４に対して回収路搬送部材３０５は下方に積層状態に位置する関係となっており、ケーシング３０１内で供給路搬送部材３０４周囲の空間と回収路搬送部材３０５周囲の空間とは隣接している。

供給路搬送部材３０４及び回収路搬送部材３０５の奥側端部は現像ローラ３０２の奥側端部よりも若干奥側に位置するように設定して、現像ローラ３０２奥側端部の現像剤の供給を確保している。また、供給路搬送部材３０４及び回収路搬送部材３０５の手前側端部は現像ローラ３０２の手前側端部よりも手前側に位置するようにして後述するトナー補給のためのスペースを確保している。
現像剤規制部材３０３は現像ローラ３０２の長さに合わせて設置されている。
供給路搬送部材３０４と回収路搬送部材３０５の間であって、現像ローラ３０２の長手方向両端部を除く中央部で、供給路搬送部材３０４周囲の空間と回収路搬送部材３０５周囲の空間とを遮蔽する仕切り板３０６がケーシング３０１の現像ローラ３０２から離れる側の内壁と一体に片持ち支持状に形成されている。

仕切り板３０６はその長手方向については、現像ローラ３０２の長手方向両端部を除く中央部に位置し、現像ローラ３０２の長手方向両端部に対応する部位には無い。一方、供給路搬送部材３０４及び回収路搬送部材３０５の各長手方向端部は現像ローラ３０２の長手方向両端部まで及んでいる。
図６に示すように、回収路搬送部材３０５で矢印１２の向きに搬送された現像剤はその搬送方向端部でケーシング３０１の側壁で進路を絶たれるため該側壁に沿って盛り上がり、矢印１３に沿って供給路搬送部材３０４により該供給路搬送部材３０４に沿う供給路としての上搬送路を移動する。

同様に、供給路搬送部材３０４で矢印１１の向きに搬送された現像剤はその搬送方向端部でケーシング３０１の側壁で進路を絶たれるために該側壁に沿って降下し、矢印１４に沿って回収路搬送部材３０５により該回収路搬送部材３０５に沿う回収路としての下搬送路に移動する。
仕切り板３０６はその長手方向については、現像ローラ３０２の長手方向両端部を除く中央部に位置するようにしたのは、その長手方向の端部での矢印１３、１４の現像剤の流れを可能にして、全体として矢印１１、１４、１２、１３に沿う循環搬送路を形成するためである。
なお、図示の例では、仕切り板３０６はその奥側の端部近傍に第一連通部としての開口３０７を設けていて、この開口３０７を介して下搬送路から上搬送路への現像剤の持ち上げを行うようにしているので、現像ローラ３０２の長手方向奥側端部まで仕切り板３０６が及ぶ構成とすることもできるが、小型化のために開口部３０７は一部現像ローラにかかっている。

こうして、本発明の現像装置３は、現像剤を担持して回転し感光体１に形成された静電潜像を可視像化する現像ローラ３０２と、現像ローラ３０２に現像剤を汲み上げる剤汲み上げ領域１０の近傍に配置していて、現像ローラ３０２の中心線Ｏ−３０２ａと平行中心線Ｏ−３０４ａを中心に回転し、その中心線Ｏ−３０４ａの長手方向に現像剤を撹拌しつつ搬送する供給路搬送部材３０４と、現像ローラ３０２から現像剤を離す剤離し領域９の近傍に配置されていて、現像ローラ３０２の中心線３０２ａと平行中心線３０５ａを中心に回転し、供給路搬送部材３０４が現像剤を搬送する向きの反対の向きに現像剤を撹拌しつつ搬送する回収路搬送部材３０５と、供給路搬送部材３０４と回収路搬送部材３０５の間であって、現像ローラ３０２の長手方向両端部を除く中央部で、供給路搬送部材３０４周囲の空間と回収路搬送部材３０５周囲の空間とを遮蔽する仕切り板３０６とを有する構成により、矢印１１、１４、１２、１３に沿う循環搬送路を構成するケーシング３０１内の現像剤撹拌搬送部材３０４、３０５が現像ローラ３０２の横に上下に２本並べて配置されることから、現像ローラから離れる方向（水平方向に）に２つの撹拌搬送部材を配置する図２５に示した従来技術に比べて、現像装置の横（水平方向）の大きさを小さくすることができる。

さらに、こうして、水平方向のコンパクト化を図った現像装置３においても、仕切り板３０６により現像ローラ３０２の長手方向両端部を除く中央部で供給路搬送部材３０４周囲と回収路搬送部材３０５周囲の空間が仕切られているので、現像ローラ３０２に対しては供給路搬送部材３０４により、トナーとキャリアを十分に撹拌混合された現像剤３２０のみが供給されるし、現像直後のトナー濃度の下がった現像剤は専ら回収路搬送部材３０５により撹拌搬送されるだけで、直ぐに現像ローラ３０２に供給されることがないので、現像ローラ３０２へは狙いの帯電量を持ったトナーだけが現像に用いられることとなり、高画質を得ることができる。

＜現像剤持ち上げについて＞
図５、６に示したように、回収路搬送部材３０５は現像ローラ３０２から離された現像剤３２０を撹拌しながら現像装置の奥側に矢印１２の向きに搬送する。回収路搬送部材３０５の現像剤搬送方向下流側、現像装置の奥側の端部では、図６、図７に示すように仕切り板３０６の一部に開口３０７が設けてあり、回収路搬送部材３０５により搬送された現像剤３２０が、上方に位置する供給路搬送部材３０４に沿う上搬送路へと矢印１３の向きに移動していく。
この上方への移動は、回収路搬送部材３０５により搬送された現像剤３２０が奥側でケーシング３０１の側壁にぶつかって溜り、上方に盛り上がった部分を、供給路搬送部材３０４のスクリューで掻き取りながら、供給路搬送部材３０４の搬送経路に載せて行っている。
これにより、上下の撹拌搬送部材間での現像剤の持ち上げが促進されるので、現像剤の上方へ盛り上がりに頼るだけの場合よりも、現像剤の循環がスムーズになる。

本例では、図６及び当該現像装置３における奥側での断面を示す図７に示すように、回収路搬送部材３０５による現像剤の搬送方向下流部では、開口３０７に対応する範囲で、スクリュー部に代えて羽根車３０８の構成としている。
羽根車３０８は回収路搬送部材３０５の軸部３０５Ｊについて軸心（中心線Ｏ−３０５ａ）から法線方向に板状に延びる複数枚の羽根状部材を設けた構成であり、その回転に伴って現像剤３２０を上方に跳ね上げる機能を有する。
なお現像剤持ち上げ部は羽根車を用いた構成としているが、スクリュー羽根を伸ばした構成でも現像剤持ち上げは可能であり、本発明でも適用が可能である。

図７に示すように、供給路搬送部材３０４の中心Ｏ−３０４と回収路搬送部材３０５の中心Ｏ−３０５とは略同一鉛直線上にあり、羽根車３０８は反時計回りの向きに回転し、ケーシング３０１の内壁に沿って現像剤３２０を跳ね上げる。開口３０７はこの跳ね上げによる現像剤の進路を妨げないように、かつ、せっかく跳ね上げた現像剤が回収路搬送部材３０５へ落下することのないように、中心Ｏ−３０４と中心Ｏ−３０５とを結ぶ略鉛直線よりも僅かにケーシング内壁寄りの位置からケーシング内壁部(供給路搬送部材３０４の回転方向の上流側)に及ぶように形成してある。

つまり、開口３０７は仕切り板３０６の一部に穴を開けた如き状態で形成されているので、回収路搬送部材３０５から供給路搬送部材３０４へ現像剤を持ち上げる部分には上下の空間をつなげる開口３０７があるが、この開口３０７に対応する現像ローラ側の部位には、現像ローラ軸方向中央部と同様に仕切り板が存在する。
この残りの仕切り板部により、開口３０７を通って下から上に移動した現像剤は再び下方に落下することなく現像ローラ３０２に引き寄せられ、現像ローラ３０２によって回収路搬送部材３０５に搬送されるか、または、供給路搬送部材３０４により搬送されていくので、効率の良い現像剤循環を行うことができる。

＜トナー補給について＞
現像装置３内の現像剤３２０は、現像動作を繰り返す内にトナーが消費されていくので、現像装置外部から装置内の現像剤に対してトナーを補給する必要がある。
本例では、現像ローラ３０２から現像剤３２０が離される剤離し領域９の近傍に配置した回収路搬送部材３０５による下搬送路の上流側端部、即ち、現像装置の手前側の端部近傍に設けた現像剤の補給部より外部などからトナーの補給を行う。この部位での補給では、補給されたトナーが直ちに現像に供されることはなく、回収路搬送部材３０５で撹拌され安定した所定のトナー濃度で現像に供される。
この補給部は、仕切り板３０６が無い手前側の端部上方のケーシング３０１に形成した補給用開口３１０を以って構成される。補給用開口３１０から補給されたトナーは、現像ローラ３０２から外れた供給路搬送部材３０４の下流側端部を経て降下し、回収路搬送部材３０５により下搬送路を搬送される。

回収路搬送部材３０５による下搬送路では、現像ローラ３０２から離れた現像剤３２０を回収するのみで、現像ローラ３０２へのトナー供給は行わないので、補給用開口３１０から新しく補給されたトナーにより十分に撹拌されていないトナー濃度が不均一な状態の現像剤が現像に供されることがない。
補給トナーは現像ローラ３０２から離れたトナー濃度の低下した現像剤３２０中で撹拌混合されながら、現像装置３の奥側まで搬送されるまでにトナー濃度が正常化され、羽根車３０８などの作用により供給路搬送部材３０４による上搬送路まで持ち上げられ、供給路搬送部材３０４により手前側に搬送されながら現像ローラ３０２に供給され現像に使用される。
以上が本発明の一般的な説明となるが、トナー補給口の特徴的な部分に関しては後述することとする。

＜トナー濃度センサについて＞
図２のユニット下部に図示しないトナー濃度センサ設けられている。このセンサは透磁率を測定するセンサであり、現像剤のキャリア濃度(＝１００−トナー濃度)を検知することができる。さらに検知したキャリア濃度からセンサ上にあるトナー濃度が適正か不足しているかを判断し、補給するトナーの量を決めている。
このトナー濃度センサは回収路搬送部材３０５の搬送方向下流側で、かつ現像剤持ち上げ部よりも上流側に配置している。
図５、６等で矢印１１、１４、１２、１３で説明した通りであるが、供給路搬送部材３０４により手前側まで搬送される前に、現像に使用されることから、回収路搬送部材３０５により奥側へ戻される現像剤が多くなり、現像剤３２０が奥側に溜まる傾向にある。そのため上記トナー濃度センサを回収路搬送部材３０５の下流側に配置することで、センサ上方には現像剤が常に充填しており、安定したキャリア濃度検知が可能となる。

また開口部３０７の下方にある現像剤には回収路搬送部材３０５が加える圧縮力を効率よく移動する力にかえるために、スクリューもしくはパドルが多数取り付けられているため正確なキャリア濃度を測定することが難しい。そのためトナー濃度検知センサは回収路搬送部材の下流側でかつ開口部よりも上流に配置されている。
この様な構成にすることで、低コストで省スペースを実現した現像器を作ることができる。

［３］画像形成装置
図８により、均一に帯電された像担持体に光書き込み手段から光を照射して静電潜像を形成し、この静電潜像を前記した本発明にかかる現像装置で可視像化しさらに記録媒体に転写して記録画像を得る画像形成装置の一例としてカラー画像形成装置の例を説明する。
このカラー画像形成装置は、転写紙８を搬送する搬送ベルト１５に沿って該搬送ベルトの移動方向（搬送方向）上流側から順に、複数の画像形成部１７Ｋ、１７Ｍ、１７Ｙ、１７Ｃが配列された、所謂タンデムタイプといわれるものである。なお色の順序はこの限りではない。たとえば黒を最下流に配置し、ＭＣＹＫの順に作像することも可能である。
これらの画像形成部はそれぞれが複数部材の組み合わせからなり画像形成を行う。
必ずしもユニットとして構成されている必要はない。画像形成部１７Ｋは黒、画像形成部１７Ｍはマゼンタ、画像形成部１７Ｙはイエロー、画像形成部１７Ｃはシアン、の各画像を形成するもので、これら各画像形成部は形成する画像の色が異なるだけで、内部構成は各画像形成部とも共通である。

よって、以下の説明では、画像形成部１７Ｋについて概要を説明し、他の画像形成部については、画像形成部１７Ｋにおける各部材の符号末尾に付したＫを、画像形成部１７ＭについてはＭ、画像形成部１７ＹについてはＹ、画像形成部１７ＣについてはＣにそれぞれ置き換えて示すにとどめ、説明は省略する。
搬送ベルト１５は、その一方が駆動回転させられる駆動ローラと、他方が従動回転させられる従動ローラである搬送ローラ１８、１９によって回動可能に支持されたエンドレスベルトからなり、これら搬送ローラの回転と共に、矢印の向きに回転させられるようになっている。
搬送ベルト１５の下方には転写紙８が収納された給紙トレイ２０、２１、２２が備えられている。
例えば、給紙トレイ２０に収納された転写紙８のうち、最上位置にある転写紙８は、画像形成時に送り出されてレジストローラ２３で一旦待機させられ、画像形成部１７Ｋにおける画像形成とタイミングを合わせて送り出され、静電吸着により搬送ベルト１５に吸着される。こうして搬送ベルト１５に吸着された転写紙８は最初の画像形成部１７Ｋに搬送され、ここで黒の画像が転写される。

画像形成部１７Ｋは、図２により説明した部材と構成機能が同等の部材を備えている。これら構成機能が同等の部材については、図２におけるものと同じ符号の末尾にＫを付し感光体１Ｋ、帯電装置２Ｋ、現像装置３Ｋなどで示している。なお、図２では搬送ベルト１５を省略して示したが、実際は、図８に示すように、搬送ベルト１５の上側張設部分の裏側には転写装置５Ｋが配置されており、また、感光体１に露光用の光Ｌを照射して静電潜像を形成する手段として書込手段１６が設けられている。
カラー画像の画像形成に際し、画像形成部１７Ｋでは、感光体１Ｋの周面が暗中にて帯電装置２Ｋにより一様に帯電された後、光走査装置１６Ｋからの黒画像に対応した露光用の光Ｌにより露光され、静電潜像が形成される。この静電潜像は、現像装置３Ｋにおいて黒トナーにより可視像化され、感光体１Ｋ上に黒のトナー像が形成される。

このトナー像は感光体１Ｋと搬送ベルト１５上の転写紙８とが接する位置、所謂転写位置で転写紙８と合致して転写装置５Ｋの働きにより転写紙８上に転写され、該転写紙８上に単色（黒）の画像が形成される。
転写を終えた感光体１Ｋは該感光体１Ｋの周面に残留した不要なトナーがクリーニング装置６Ｋにより除去され、次の画像形成に備えられる。
このようにして、画像形成部１７Ｋで単色（黒）を転写された転写紙８は、搬送ベルト１５によって次の画像形成部１７Ｍに搬送される。画像形成部１７Ｍでは、前記画像形成部１７Ｋにおけると同様のプロセスにより感光体１Ｍ上に形成されたマゼンタのトナー像が前記転写紙８上の黒のトナー像に重ね転写される。
転写紙８はさらに次の画像形成部１７Ｙに搬送され、同様にして感光体１Ｙ上に形成されたイエローのトナー像が転写紙８上に既に形成されている黒及びマゼンタのトナー像に重ね転写される。同様にしてさらに、次の画像形成部１７Ｃでは、シアンのトナー像が重ね転写されて、フルカラーのカラー画像が得られる。

こうしてフルカラーの重ね画像が形成された転写紙８は、画像形成部１７Ｃを通過した後、搬送ベルト１５から剥離されてから定着部２４で一対の定着ローラ間を通過する間に定着された後、排紙トレイ２５へ排紙される。
本例のように、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色毎に、感光体を横方向に並べて各感光体に帯電装置や現像装置等を設けて静電潜像を形成し、可視像化してから転写紙に順次転写してフルカラー画像を得るタンデム方式のカラー画像形成装置では、横方向に並べた感光体１Ｋ、１Ｍ、１Ｙ、１Ｃに対してそれぞれ現像装置３Ｋ、３Ｍ、３Ｙ、３Ｃが設けられているので、画像形成装置を小さくするためには、各感光体の間隔を狭める必要があるがその為には各現像装置も水平方向（横方向）の大きさを小さくする必要がある。

各現像装置として本発明の構成のものを使用することにより、各現像装置の横寸法が図２５に示した従来のものよりも小さくできるので、画像形成装置の小型化を図ることができる。
しかも、これらの現像装置３Ｋ、３Ｍ、３Ｙ、３Ｃは前記したように、剤離し領域、剤汲み上げ領域、供給路搬送部材、回収路搬送部材、仕切り板などを具備した構成としているので、狙いの帯電量を持ったトナーが現像に用いられることとなり、高画質を得ることができる。
また、トナーの劣化を抑制できるので、現像剤の性能を長期にわたり安定して維持することが可能で、高寿命、高耐久な現像装置を提供することができる。このような利益はタンデム式のフルカラー画像形成装置に特有のもとではなく、単色の画像形成装置においても得ることができることはもちろんである。

次に本実施形態のトナー補給部位の特徴的な部分に関して説明する。
以降の説明では上記説明において開口部３０７と表していたものを第一連通部３０７と称し、供給路から回収路に現像剤が移動する部分を新たに第二連通部３３０と称することとする。

図１は、本発明の現像装置における特徴である供給路搬送部材３０４と回収路搬送部材３０５とトナー補給口３１０との位置関係を示す概要断面図である。本実施形態では、供給路搬送部材３０４のスクリュー羽根は第二連通部３３０まで形成されている。
トナー補給口３１０から補給されたトナーは、矢印Ｔのごとく、供給路搬送部材３０４の回転軸心Ｘから現像ローラ３０２の長手方向（軸方向）と直交する水平方向にＷずれた位置であって、供給路搬送部材３０４の回転方向が上から下向きとなる側に位置するように設けられている。
すなわち、補給されたトナーの落下方向と供給路搬送部材３０４の回転方向とが略同一となる位置に設けられている。
換言すれば、供給路搬送部材３０４の回転方向が補給トナーの落下方向に対して順方向（逆方向の反対）となる側に補給トナーを落下させるように配置されている。
かかる構成により、補給されたトナーは供給路搬送部材３０４の回転により妨害あるいは逆流することなくスムーズに回収路搬送部材３０５側に補給される。
むしろ補給されたトナーは、供給路搬送部材３０４がトナーを巻き込む方向へ回転している位置への補給になるので、より効率的に回収路搬送部材３０５側に補給されるようになったとも言える。仮に、補給トナーが供給路搬送部材３０４の中心上方から落下した場合、供給路搬送部材３０４の回転力によりトナー補給口３１０へ戻す作用があるので、トナー飛散が予想されるとともに、供給路搬送部材３０４による回収路搬送部材３０５への補給トナーの供給が阻害される。

その結果、安定したトナー補給が可能になり、下記の効果を得られる現像装置を提供することができる。
・現像剤トナー濃度を常に適切に保つことができる。
・トナー帯電が十分行われる。
・濃度ムラのない均一な画像を作成することができる。
・トナー補給の不具合に起因する異常画像の発生がない。
・トナー補給口でのトナー飛散がなくなる。

図９乃至図１２に基づいて第２の実施形態を説明する。
なお、上記実施形態と同一部分は同一符号で示し、特に必要がない限り既にした構成上及び機能上の説明は省略して要部のみ説明する（以下の他の実施形態において同じ）。
本実施形態では、供給路搬送部材３０４の第二連通部３３０における部分を、供給路搬送部材３０４の回転軸３３１のみとしている。
このようにすることによって、トナー補給口３１０からのトナーの補給について供給路搬送部材３０４は障害とはならず、回収路搬送部材３０５へのスムーズなトナー補給を行うことができる。
但し、この場合には上記実施形態に比べてスクリューによりトナーを巻き込む方向への力および分散する力は働かない。

図１３乃至図１６に基づいて第３の実施形態を説明する。
本実施形態では、供給路搬送部材３０４の第二連通部３３０における部分に、フィン３３２を設けたことを特徴としている。
フィン３３２は供給路搬送部材３０４の長手方向に細長い平板状をなし、供給路搬送部材３０４の回転軸に径方向に対向する位置を持って一対設けられている。
フィン３３２を設けることによって、補給されたトナーがフィン３３２により拡散され、より効率的な分散性を得ることができる。
フィン３３２の数は１個でも多数個でも構わない。加えてフィン３３２の向きも軸に平行に限定される必要はなく、斜めに配置されていても構わない。

図１７乃至図２０に基づいて第４の実施形態を説明する。
本実施形態では、供給路搬送部材３０４の第二連通部３３０における部分に、パドル３３３を設けたことを特徴としている。
補給されたトナーはパドル３３３により拡散され、より効率的な分散性を得ることができる。

図２１乃至図２４に基づいて第５の実施形態を説明する。
本実施形態では、供給路搬送部材３０４の第二連通部３３０における部分に、ブラシローラ３３４を設けたことを特徴としている。
ブラシローラ３３４を設けることによって、補給されたトナーはブラシローラ３３４により拡散され、より効率的な分散性を得ることができる。

上記各実施形態では、２軸縦配置方式の現像装置を例示したが、２軸横配置方式においても補給トナーの撹拌性（分散性）を向上させることができる。
すなわち、図２５で示した２軸横配置方式において、第１スクリュー５０２の搬送方向上流側においてその上方からトナーを補給する場合では補給されたトナーは第１スクリュー５０２でのみ撹拌されることになるが、本発明を適用すれば、補給トナーの補給位置を第２スクリュー５０３の下流側にすることにより第２スクリュー５０３の回転力により、現像を終えた現像剤と混ぜられた後に第１スクリュー５０２に渡されるので、撹拌性が高められる。但し、第２の実施形態における「軸のみ」の構成は除かれる。
換言すれば、上下２軸にこだわらず平行２軸でも３軸でも、撹拌搬送部材の本数には拘らない。すなわち、トナー補給口の配置位置が重要であり、トナー補給口直下に撹拌搬送部材がある場合は有効である。
また、回収路搬送部材３０５の回転方向は上記実施形態に限定されない。
現像剤に関しては、一成分でも二成分でも構わない。

１ 像担持体としての感光体
３０２ 現像剤担持体としての現像ローラ
３０４ 供給路搬送部材
３０５ 回収路搬送部材
３０７ 第一連通部としての開口
３１０ トナー補給口
３２０ 現像剤
３３０ 第二連通部

特開２００３−２６３０１２号公報 特許第３７９５５９６号公報 特開平１１−３０９１３号公報

Claims (10)

1. 像担持体上にトナー像を形成するための現像剤を担持し、回転駆動される現像剤担持体と、
   前記現像剤担持体の長手方向に沿って延びる供給路と、
   前記供給路内の現像剤を前記長手方向に搬送しながら前記現像剤担持体に現像剤を供給する供給路搬送部材と、
   前記現像剤担持体の長手方向に沿って延び、前記像担持体に現像剤を付与する現像領域を通過した前記現像剤担持体上の現像剤を回収する回収路と、
   前記回収路内の現像剤を搬送する回収路搬送部材と、
   前記回収路から前記供給路に現像剤が移動する第一連通部と、
   前記供給路から前記回収路に現像剤が移動する第二連通部と、
   を有する現像装置において、
   第二連通部の上方にトナー補給口が設けられ、
   前記トナー補給口は、前記供給路搬送部材の回転中心を通る垂直線を基準として、前記供給路搬送部材の回転方向が上から下向きとなる側に位置するように設けられていることを特徴とする現像装置。
2. 請求項１に記載の現像装置において、
   前記回収路及び前記回収路搬送部材が、前記供給路及び前記供給路搬送部材の下方に積層状態に配置されていることを特徴とする現像装置。
3. 請求項２に記載の現像装置において、
   前記回収路搬送部材の回転方向が前記供給路搬送部材の回転方向とは逆向きであることを特徴とする現像装置。
4. 請求項２又は３に記載の現像装置において、
   前記供給路搬送部材の第二連通部における部分が、回転軸のみからなる構成を有していることを特徴とする現像装置。
5. 請求項２又は３に記載の現像装置において、
   前記供給路搬送部材の第二連通部における部分が、回転軸と、該回転軸の外周面から径方向に突出したフィンとからなる構成を有していることを特徴とする現像装置。
6. 請求項２又は３に記載の現像装置において、
   前記供給路搬送部材の第二連通部における部分が、パドル構成を有していることを特徴とする現像装置。
7. 請求項２又は３に記載の現像装置において、
   前記供給路搬送部材の第二連通部における部分が、回転軸と、該回転軸の外周面から径方向に突出したブラシとからなる構成を有していることを特徴とする現像装置。
8. 請求項１〜７の何れか１つに記載の現像装置を具備したことを特徴とするプロセスカートリッジ。
9. 請求項１〜７の何れか１つに記載の現像装置又は請求項８に記載のプロセスカートリッジを具備したことを特徴とする画像形成装置。
10. 請求項９に記載の画像形成装置において、
    前記現像装置又はプロセスカートリッジを複数具備したことを特徴とする画像形成装置。

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