JP2021047258A - 現像装置、カートリッジ、画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】収容室に現像剤を補給可能な補給口を備える構成を実現すると共に、収容室内の現像剤の混合性を向上すること。【解決手段】現像剤を収容する収容室と、外部から前記収容室内に現像剤を補給する補給口とを備える枠体と、前記枠体に回転可能に支持される回転軸部と、一端が前記回転軸部に固定され他端が自由端となり、前記回転軸部の回転動作に伴って回転可能なシート部材と、を備えると共に、前記収容室内の現像剤を攪拌する攪拌部材と、を有する現像装置であって、前記シート部材の前記自由端は、前記補給口が形成された前記収容室の内壁面と接触可能であり、且つ、前記シート部材における、前記収容室の前記内壁面と接触可能な領域において、該シート部材の厚み方向に貫通する貫通孔が設けられている、ことを特徴とする。【選択図】図６

Description

本発明は、電子写真方式を用いた複写機、プリンタなどに用いられる現像装置、及びプロセスカートリッジに関するものである。

電子写真方式を採用する画像形成装置は、像担持体である感光ドラムに走査露光することにより形成された静電潜像に現像剤を供給することで現像剤像を形成し、シート材等の記録材に転写・定着して出力するプロセスを経て画像を形成する。
近年、電子写真画像形成プロセスを用いた画像形成装置においては、プロセスカートリッジの長寿命化が進んでおり、その一形態として、プロセスカートリッジと現像剤補給用の現像剤収容容器を有し、プロセスカートリッジに現像剤を補給する方式がある。このプロセスカートリッジに現像剤を補給する方式には、補給された新しい現像剤とプロセスカートリッジ内の古い現像剤との混合が不十分な場合に起こる地汚れと呼ばれる課題がある。その抑制のためにプロセスカートリッジの現像剤が収容されている現像剤収容室に攪拌用のスクリュを複数搭載し、補給された現像剤とプロセスカートリッジ内の既存の現像剤とを十分混合させる技術がある（特許文献１）。

特開２０１９−００３０３３号公報

しかしながら、このような構成では装置が大型化及び高コスト化する課題があった。そこで現像剤混合の為のスクリュを複数用いる事なく、現像剤の混合不足に起因する地汚れを抑制する事ができる現像装置が望まれてきた。

本発明の目的は、現像剤収容室に現像剤を補給可能な補給口を備える構成を実現すると共に、収容室内の現像剤の混合性を向上させ、地汚れを抑制する事ができる現像装置を提供する事である。

上記目的を達成するため、本発明における現像装置は、
現像剤を収容する収容室と、外部から前記収容室内に現像剤を補給する補給口とを備える枠体と、
前記枠体に回転可能に支持される回転軸部と、一端が前記回転軸部に固定され他端が自由端となり、前記回転軸部の回転動作に伴って回転可能なシート部材と、を備えると共に、前記収容室内の現像剤を攪拌する攪拌部材と、
を有する、現像装置であって、
前記シート部材の前記自由端は、前記補給口が形成された前記収容室の内壁面と接触可能であり、且つ、前記シート部材における、前記収容室の前記内壁面と接触可能な領域において、該シート部材の厚み方向に貫通する貫通孔が設けられている、ことを特徴とする。

また、上記目的を達成するため、本発明におけるカートリッジは、
上記の現像装置と、
現像剤像が形成される像担持体と、を有し、
画像形成装置の装置本体に着脱可能であることを特徴とする。

さらに、上記目的を達成するため、本発明における画像形成装置は、
上記の現像装置、または、上記のカートリッジの少なくとも１つと、
転写部材と、
を備えることを特徴とする。

本発明によれば、装置の大型化を必要とする攪拌スクリュ等を用いないで現像剤補給に起因する地汚れを抑制することができる。

実施形態１に係る攪拌部材の平面図 実施形態１に係る画像形成装置の概略図 実施形態１に係るプロセスカートリッジの概略断面図 実施形態１に係る現像装置の概略断面図（長手断面） 実施形態１に係る現像装置の概略断面図（短手断面） 実施形態１に係る攪拌部材の概念図 実施形態１に係るトナーの循環を説明する図 実施形態１の比較例に係るトナーの循環を説明する図 実施形態３に係るプロセスカートリッジの概略断面図 実施形態３に係る現像装置の概略断面図 実施形態３に係る攪拌部材の概念図 実施形態３の変形例に係る攪拌部材の概念図 実施形態４に係るプロセスカートリッジの概略断面図 実施形態４に係る現像装置の概略断面図 実施形態４に係る攪拌部材の概念図 実施形態４の変形例に係る攪拌部材の概念図 他の実施形態に係る現像装置の概略断面図

以下に図面を参照して、この発明を実施するための形態を、実施例に基づいて例示的に詳しく説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状それらの相対配置などは、特定の記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。また、以下の説明で一度説明した部材についての機能、材質、形状などは、特に改めて記載しない限りは初めの説明と同様のものである。

〔実施形態１〕
［画像形成装置の全体構成］
先ず、本発明に係る電子写真画像形成装置（以下、画像形成装置と称する）の全体構成について説明する。図２は、実施形態１の画像形成装置の概略断面図である。本実施形態の画像形成装置１００は、インライン方式、中間転写方式を採用したフルカラーレーザープリンタである。画像形成装置１００は、画像情報に従って、記録材１２（例えば、記録用紙、プラスチックシート、布など）にフルカラー画像を形成することができる。画像情報は、画像形成装置の装置本体１００Ａに接続された画像読み取り装置、或いは、装置本体１００Ａに通信可能に接続されたパーソナルコンピュータ等のホスト機器から、装置本体１００Ａに入力される。
画像形成装置１００は、複数の画像形成部として、それぞれイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色の画像を形成するための第１、第２、第３、第４の画像形成部ＳＹ、ＳＭ、ＳＣ、ＳＫを有する。これら第１〜第４の画像形成部は
、それぞれ後述するプロセスカートリッジ７等で構成される。本実施形態では、第１〜第４の画像形成部ＳＹ、ＳＭ、ＳＣ、ＳＫは、鉛直方向と交差する方向に一列に配置されている。
尚、本実施形態では、第１〜第４の画像形成部ＳＹ、ＳＭ、ＳＣ、ＳＫの構成及び動作は、形成する画像の色が異なることを除いて実質的に同じである。従って、以下、特に区別を要しない場合は、いずれかの色用に設けられた要素であることを表すために符号に与えた添え字Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋは省略して、総括的に説明する。

図３に、本実施形態において画像形成装置１００に配置されるプロセスカートリッジ７の断面図を示す。
本実施形態において、画像形成装置１００は、鉛直方向と交差する方向に４つのプロセスカートリッジ７が並設されている。これら４つのプロセスカートリッジには、複数の像担持体として、４個のドラム型の電子写真感光体、即ち、図３に示すような感光ドラム１が配置される。感光ドラム１は、図示矢印Ａ方向（時計方向）に不図示の駆動手段（駆動源）により回転駆動される。感光ドラム１の周囲には、感光ドラム１の表面を均―に帯電する帯電手段としての帯電ローラ２、画像情報に基づきレーザーを照射して感光ドラム１上に静電像（静電潜像）を形成する露光手段としてのスキャナユニット（露光装置）３が配置されている。又、感光ドラム１の周囲には、静電像をトナー像として現像する現像手段としての現像ユニット（現像装置）４、転写後の感光ドラム１の表面に残ったトナー（転写残トナー）を除去するクリーニング手段としてのクリーニング部材６が配置されている。更に、４個の感光ドラム１に対向して、感光ドラム１上のトナー像を記録材１２に転写するための中間転写体としての中間転写ベルト５が配置されている。
尚、本実施形態では、現像ユニット４は、現像剤として非磁性一成分現像剤のトナー８０を用いる。又、本実施形態では、現像ユニット４は、現像剤担持体としての現像ローラ１７を感光ドラム１に対して接触させて反転現像を行うものである。即ち、本実施形態では、現像ユニット４は、感光ドラム１の帯電極性と同極性（本実施例では負極性）に帯電したトナー８０を、感光ドラム１上の露光により電荷が減衰した部分（画像部、露光部）に付着させることで静電像を現像する。

本実施形態では、感光ドラム１と、感光ドラム１に作用するプロセス手段としての帯電ローラ２、現像ユニット４及びクリーニング部材６とは、一体化され、即ち、一体的にカートリッジ化されて、図３に示すプロセスカートリッジ７を形成している。プロセスカートリッジ７は、画像形成装置の装置本体１００Ａに設けられた装着ガイド、位置決め部材などの装着手段を介して、画像形成装置１００に着脱可能となっている。本実施形態では、各色用のプロセスカートリッジ７は、全て同一形状を有しており、各色用のプロセスカートリッジ７内には、それぞれイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブランク（Ｋ）の各色のトナーが収容されている。
本実施形態は、図２に示すように４色のプロセスカートリッジ７の下方に４色のトナー収容器９が設けられており、現像ユニット４に設けられた不図示のトナー量検知手段及び、画像形成装置の印字情報に基づいて、適宜トナーが現像ユニット４に供給される。トナー供給の際には、トナー収容器９からトナー搬送装置に排出されたトナーを搬送路内に設けられたスクリュの回転駆動に伴って上方に搬送され、現像ユニット４に設けられた供給口から供給される。

次に中間転写体としての無端状のベルトで形成された中間転写ベルト５は、全ての感光ドラム１に当接し、図示矢印Ｃ方向（反時計方向）に循環移動（回転）する。中間転写ベルト５は、複数の支持部材として、駆動ローラ５１、二次転写対向ローラ５２、従動ローラ５３に掛け渡されている。
中間転写ベルト５の内周面側には、各感光ドラム１に対向するように、一次転写手段としての、４個の一次転写ローラ８が並設されている。一次転写ローラ８は、中間転写ベル
ト５を感光ドラム１に向けて押圧し、中間転写ベルト５と感光ドラム１とが当接する一次転写部を形成する。そして、一次転写ローラ８に、不図示の一次転写バイアス印加手段としての一次転写バイアス電源（高圧電源）から、トナーの正規の帯電極性とは逆極性のバイアスが印加される。これによって、感光ドラム１上のトナー像が中間転写ベルト５上に転写（一次転写）される。

又、中間転写ベルト５の外周面側において二次転写対向ローラ５２に対向する位置には、二次転写手段としての二次転写ローラ５４が配置されている。二次転写ローラ５４は、中間転写ベルト５を介して二次転写対向ローラ５２に圧接し、中間転写ベルト５と二次転写ローラ９とが当接する二次転写部を形成する。そして、二次転写ローラ９に、不図示の二次転写バイアス印加手段としての二次転写バイアス電源（高圧電源）から、トナーの正規の帯電極性とは逆極性のバイアスが印加される。これによって、中間転写ベルト５上のトナー像が記録材１２に転写（二次転写）される。
二次転写部に記録材１２を搬送する搬送手段としてのピックアップローラ１４４と搬送ローラ１４８、レジストローラ１６０を備えている。記録材１２は、露光開始から予め決められたタイミングで、ピックアップローラ１４４によって給紙される。そして搬送ローラ１４８によって搬送され、レジストローラ１６０によってさらに二次転写ローラ５４の手前まで搬送される。その後、記録材１２の先端が不図示の紙検知用センサで検知されると、搬送ローラ１４８およびレジストローラ１６０は一時停止して待機状態となる。そして予め決められたタイミングで、搬送ローラ１４８およびレジストローラ１６０の駆動を再開する。すると待機状態にある記録材１２が動き出し、二次転写部へ搬送され、二次転写部へと向けて搬送される。給紙と再給紙が露光開始から予め決められたタイミングで実行されることにより、中間転写ベルト５上のトナー像が、二次転写部で記録材１２とちょうど具合よく重なることにより、記録材１２上にトナー像が位置ずれなく二次転写される。

一連の画像形成動作について説明する。先ず、感光ドラム１の表面が帯電ローラ２によって一様に帯電される。次いで、スキャナユニット３から発された画像情報に応じたレーザー光によって、帯電した感光ドラム１の表面が走査露光され、感光ドラム１上に画像情報に従った静電像が形成される。次いで、感光ドラム１上に形成された静電像は、現像ユニット４によってトナー像（現像剤像）として現像される。感光ドラム１上に形成されたトナー像は、一次転写ローラ８の作用によって中間転写ベルト５上に転写（一次転写）される。例えば、フルカラー画像の形成時には、上述のプロセスが、第１〜第４の画像形成部ＳＹ、ＳＭ、ＳＣ、ＳＫにおいて順次に行われ、中間転写ベルト５上に各色のトナー像が次に重ね合わせて一次転写される。

その後、中間転写ベルト５の移動と同期が取られ、上記記録材１２が二次転写部へと搬送される。中間転写ベルト５上の４色トナー像は、記録材１２を介して中間転写ベルト５に当接している二次転写ローラ５４の作用によって、一括して記録材１２上に二次転写される。
トナー像が転写された記録材１２は、定着手段としての定着装置１０に搬送される。定着装置１０において記録材１２に熱及び圧力を加えられることで、記録材１２にトナー像が定着される。

又、一次転写工程後に感光ドラム１上に残留した一次転写残トナーは、クリーニング部材６によって除去、回収される。又、二次転写工程後に中間転写ベルト５上に残留した二次転写残トナーは、中間転写ベルトクリーニング装置１１によって清掃される。以上の説明における、一次転写ローラ８や二次転写ローラ５４が、本実施形態の転写部材に相当する。
尚、画像形成装置１００は、所望の一つの画像形成部のみを用いて、又は、幾つか（全
てではない）の画像形成部のみを用いて、単色又はマルチカラーの画像を形成することもできるようになっている。

［プロセスカートリッジの構成］
次に、本実施形態の画像形成装置１００に装着されるプロセスカートリッジ７の全体構成について説明する。本実施形態では、収容しているトナー８０の種類（色）を除いて、各色用のプロセスカートリッジ７の構成及び動作は実質的に同一である。

図３は、実施形態１のプロセスカートリッジ７の概略断面図である。図３のプロセスカートリッジ７の姿勢は、画像形成装置本体に装着された状態での姿勢であり、以下でプロセスカートリッジ７の各部材の位置関係や方向等について記載する場合はこの姿勢における位置関係や方向等を示している。

プロセスカートリッジ７は、感光ドラム１等を備えた感光体ユニット１３と、現像ローラ１７等を備えた現像ユニット４を一体化して構成される。
感光体ユニット１３は、感光体ユニット１３内の各種要素を支持する枠体としてのクリーニング枠体１４を有する。クリーニング枠体１４には、感光ドラム１が不図示の軸受を介して回転可能に取り付けられている。感光ドラム１は、不図示の駆動手段（駆動源）としての駆動モータの駆動力が感光体ユニット１３に伝達されることで、画像形成動作に応じて図示矢印Ａ方向（時計方向）に回転駆動される。本実施形態にて、画像形成プロセスの中心となる感光ドラム１は、アルミニウム製シリンダの外周面に機能性膜である下引き層、キャリア発生層、キャリア移送層を順にコーティングした有機感光ドラム１を用いている。
又、感光体ユニット１３には、感光ドラム１の周面上に接触するように、クリーニング部材６、帯電ローラ２が配置されている。クリーニング部材６によって感光ドラム１の表面から除去された転写残トナーは、クリーニング枠体１４（以下、廃トナーボックス）内に落下、収容される。帯電手段である帯電ローラ２は、導電性ゴムのローラ部を感光ドラム１に加圧接触することで従動回転する。

ここで、帯電ローラ２の芯金には、帯電工程として、感光ドラム１に対して所定の直流電圧が印加されており、これにより感光ドラム１の表面には、一様な暗部電位（Ｖｄ）が形成される。前述のスキャナユニット３からのレーザー光によって画像データに対応して発光されるレーザー光のスポットパターンは、感光ドラム１を露光し、露光された部位は、キャリア発生層からのキャリアにより表面の電荷が消失し、電位が低下する。この結果、露光部位は所定の明部電位（Ｖｌ）、未露光部位は所定の暗部電位（Ｖｄ）の静電潜像が、感光ドラム１上に形成される。本実施例では、Ｖｄ＝−５００Ｖ、Ｖｌ＝−１００Ｖとした。

一方、現像ユニット４は、現像ユニット４内の各種要素を支持する枠体としての現像枠体１６を有する。現像ユニット４には、現像剤としてのトナー８０を担持するための現像剤担持体である現像ローラ１７が設けられている。その現像ローラ１７にトナー８０を供給する供給部材としてのトナー供給ローラ２０が配置された現像室が、使用時の姿勢において後述のトナー収容室１８の重力方向における上方に、前述の現像枠体１６によって形成されている。更に、現像ユニット４には、トナー８０を収容するトナー収容部（現像剤収容部）をトナー供給ローラ２０よりも重力方向下方に有するトナー収容室１８も現像枠体１６によって形成されている。また現像ユニット４は、現像室とトナー収容室を分離する上壁部及び下壁部を有する。
また、トナー供給ローラ２０は、現像ローラ１７との間にトナーのニップ部Ｎ（現像ローラ１７とトナー供給ローラ２０とでトナーを挟む部分）を形成し、回転している。
トナー収容室１８内には、攪拌部材２２が設けられている。攪拌部材２２は、トナー収
容室１８内に収容されたトナー８０を攪拌すると共に、トナー供給ローラ２０の上部に向けて図中矢印Ｇ方向にトナー８０を搬送するためのものでもある。

現像ブレード２１は現像ローラ１７の下方に配置され、現像ローラ１７に対してカウンターで当接しており、トナー供給ローラ２０によって供給されたトナー８０のコート量規制及び電荷付与を行っている。本実施形態では、現像ブレード２１として、厚さ０．１ｍｍの板バネ状のＳＵＳ製の薄板を用い、薄板のバネ弾性を利用して当接圧力を形成し、その表面がトナー及び現像ローラ１７に当接される。ここで、現像ブレードとしてはこの限りではなく、リン青銅やアルミニウム等の金属薄板でも良い。また、現像ブレード２１の表面にポリアミドエラストマーやウレタンゴムやウレタン樹脂等の薄膜を被覆したものを用いても良い。
トナー８０は、現像ブレード２１と現像ローラ１７との摺擦により摩擦帯電されて電荷を付与されると同時に層厚規制される。また、本実施例においては、現像ブレード２１に不図示のブレードバイアス電源から所定電圧を印加し、トナーコートの安定化を図っている。本実施形態においては、ブレードバイアスとしてＶ＝−５００Ｖを印加した。

現像ローラ１７と感光ドラム１とは、対向部において各々の表面が同方向（本実施例では下から上に向かう方向）に移動するようにそれぞれ回転する。
尚、本実施形態では、現像ローラ１７は、感光ドラム１に接触して配置されているが、現像ローラ１７は、感光ドラム１に対して所定間隔を開けて近接配置される構成であってもよい。
本実施形態においては、現像ローラ１７に印加された所定のＤＣバイアスに対して、摩擦帯電によりマイナスに帯電したトナー８０が、感光ドラム１に接触する現像部において、その電位差から、明部電位部にのみ転移して静電潜像を顕像化する。本実施形態においては、現像ローラ１７に対してＶ＝−３００Ｖを印加することにより、明部電位部との電位差ΔＶ＝２００Ｖを形成し、トナー像を形成した。
トナー供給ローラ２０は、導電性芯金の外周に発泡体層を形成した弾性スポンジローラである。トナー供給ローラ２０と現像ローラ１７は所定の侵入量を持って接触している。トナー供給ローラ２０と現像ローラ１７とは、ニップ部Ｎにおいて互いに逆方向に周速差を持って回転しており、この動作により、トナー供給ローラ２０による現像ローラ１７へのトナー供給を行っている。

［トナー収容室へのトナー供給］
図２に示すように、本実施形態では、各色のプロセスカートリッジ７其々の下方であって、現像ユニット４の外部に相当する位置に、各色のトナー収容器９が着脱可能に配置されている。トナー収容器９は内部に設けられた不図示のスクリュの回転駆動によって所望の量だけトナーを排出する事ができる構成となっている。排出されたトナーはトナー搬送装置１９から、トナー搬送路を経由して上方の現像ユニット４に設けられたトナー受け口に受け渡される。トナー搬送装置１９はトナー収容器９から排出されたトナーを受け取るスペースを有すると共に、搬送路内部に設けられた不図示のスクリュを駆動する為の駆動伝達機能を有する。現像ユニット４のトナー受け口に受け渡されたトナーは、現像ユニット４に設けられたトナー搬送路を経由して、長手方向中央の位置に設けられている補給口２３からトナー収容室１８へと供給される（図６）。なお、上述の長手方向は、現像ローラ１７の回転軸の軸線方向と平行な方向であり、後述する攪拌部材２２の攪拌軸２４の軸線方向とも平行な方向である。本実施形態では、現像ユニット４内のトナー８０を２５０ｇに保つようにトナー供給する制御をとっており、画像形成装置の印字情報を元にトナー供給量を決定し、決定された供給量分だけトナー収容器９からトナーを排出する方式をとっている。
ここで、トナー収容器９からの排出方法や、搬送方法、トナー供給制御は本実施形態の方式の限りではなく、本実施形態以外の方法であっても良い。

［攪拌部材の構成］
図４を用いて、本発明の特徴である攪拌部材について説明する。図４は図５のαで現像装置を切った時の断面である。本実施形態の攪拌部材２２は、回転可能に軸支された回転軸部としての攪拌軸２４と、一端が攪拌軸２４に固定され、他端が自由端となるように構成された可撓性を有するシート部材２５からなる。このシート部材２５は、攪拌軸２４の回転動作に伴って回転可能である。さらにシート部材２５には、本実施形態の特徴である攪拌促進孔２６が、現像ユニット４の枠体１６の内壁面に設けられた補給口２３の位置に合わせて、攪拌軸２４の軸方向と平行な方向である長手方向中央の位置に設けられている。攪拌部材２２は攪拌軸２４の回転駆動に伴い、シート部材２５がトナー収容室１８のトナー８０を攪拌する。さらに攪拌部材２２は攪拌と共に、上方に設けられた現像室内にトナー８０を供給する事で、供給ローラを経由して現像ローラ１７にトナー８０を供給し、感光ドラム１上に現像する事ができる。

［攪拌室内でのトナーの混合］
トナー搬送装置１９及び補給口２３を介してトナー収容器９からトナー収容室内に補給されたトナー８０ａ（以下、『新トナー』という）は、補給される以前にトナー収容室１８内に収容されてあるトナー８０ｂ（以下、『旧トナー』という）とともに、シート部材２５の回転によってトナー収容室１８内で攪拌、搬送される。
ここで、現像ユニット４の使用が進み現像ユニット４内でトナー循環が繰り返されると、トナー収容室１８の旧トナー８０ｂの劣化が進んでいく。ここでの劣化とは、機械的摺擦によってトナー樹脂が摩耗、変形したり、表面に添加されている外添剤が遊離したり樹脂内に埋め込まれることで、トナー収容器９から補給された新品のトナー８０ａに対して帯電特性等の挙動が変わる、といった現象を指す。
つまり、現像ユニット４の使用が進み、旧トナー８０ｂが劣化した状態においては、新トナー８０ａと帯電特性の違いが発生する。トナーの帯電特性が違ってくると、感光ドラム１上に形成された静電潜像を顕像化する際に、静電潜像を埋めるトナー量が変わったり、明部電位だけではなく、暗部電位にトナーが飛んでしまったりすることがある。その結果、濃度ムラや地汚れといった課題が発生することになる。

このような課題の発生を抑制するためには、次のことが必要になる。すなわち、新トナー８０ａと旧トナー８０ｂとの間に帯電特性の差が生じた場合にも新トナー８０ａと旧トナー８０ｂとをトナー収容室１８内で十分に攪拌し、旧トナー８０ｂの中に、新トナー８０ａが偏在した状態で存在しないようにすることが必要となる。

本発明では、図６のようなシート部材２５の厚み方向に貫通する貫通孔である攪拌促進孔２６を、シート部材２５のトナー収容室１８の内壁面と接触可能な領域に設け、補給口２３との位置関係と攪拌促進孔２６の長さを以下に説明するように規定する。このように構成することにより、攪拌スクリュ等の追加部材を用いないで地汚れを抑制した。以下にその詳細なメカニズムについて説明する。

まず攪拌促進孔の有無によるトナー攪拌プロセスの違いを図７、図８を用いて説明する。図７（ａ）は、攪拌部材２２が図に示した位相である時に補給口２３からトナー８０ａが補給された状態を示している。その後、攪拌部材２２の回転駆動に伴って、トナー８０ａはシート部材２５に押し出され運搬されるが、攪拌促進孔２６の部分はトナーへの圧力が無いため、一部のトナー８０ａは攪拌促進孔２６を通過する（図７（ｂ））。この時、攪拌促進孔近傍には圧力差が生じ、攪拌部材２２の回転方向と逆方向のトナーの流れが発生する。さらにシート部材２５が現像室開口に近づくと（図７（ｃ））、運搬されるトナー８０ａと収容室内に収容されていたトナー８０ｂとの混合も進むとともに攪拌促進孔２６を通過したトナー８０ａの混合も進んでいく。その後、現像室へ打ち上げた際には十分
にトナーの混合が進んでいるため、トナー補給による地汚れを抑制することができる。

本実施形態の比較例１として攪拌促進孔が無いシート部材の攪拌概略図を図８に示す。図７同様、攪拌部材が図８（ａ）に示した位相である時に補給口２３からトナー８０ａが補給された場合、攪拌部材の回転駆動に伴って、トナー８０ａはシート部材に押し出され運搬される。その後、シート部材が現像室開口に近づくにつれてトナー８０ａと収容室内のトナー８０ｂとの混合は進むが（図８（ｂ），（ｃ））、攪拌促進孔がある場合と比較するとトナー８０ａと８０ｂは混合されにくい（図８（ｄ））。特にプロセスカートリッジ７の使用が進んだ時には、外添剤の埋め込みあるいは脱離等により、トナー収容室内のトナーの帯電能が変化する。そのような場合に旧トナー８０ｂと新トナー８０ａの帯電能との違いから、トナーの帯電ムラが起き、それに起因して地汚れが発生してしまう。

以上を踏まえて、攪拌促進孔２６を補給口２３に対してどのような位置関係に設けた時に効果があるのかを検証するために効果確認実験を行った。図６は、回転軸部である攪拌軸２４の軸線方向から見たときの攪拌促進孔と補給口の位置関係を示した概略図である。図６中の記号の定義を以下に示す。
Ａ： 攪拌部材２２のシート部材２５が攪拌軸２４に固定されている位置
Ｌ： 位置Ａと、攪拌軸２４の回転方向における補給口２３の中心位置との間の距離
Ｓ１： シート部材２５における、位置Ａから、シート部材２５の自由端に近い方の攪拌促進孔２６の一方の端部までの長さ
Ｓ２： シート部材２５における、位置Ａから、シート部材２５の攪拌軸２４に近い方の攪拌促進孔２６の他方の端部までの長さ
以下、上記の記号の相対的な大小関係は、攪拌部材２２のシート部材２５に撓みがある実際の回転駆動時ではなく、シート部材２５に撓みの無い図面上の大小関係である。しかし、Ｓ１、Ｓ２においては、位置Ａからシート部材２５自体のある地点までの長さを表すので、シート部材２５が撓んでいてもよい。

［効果確認実験］
本実施例の効果を検証するために、Ｓ１の大きさを変更し実験を行った。実施例１、実施例２、実施例３ではＳ１の大きさを変更した場合であるが、いずれの場合も攪拌軸２４の回転に伴い、攪拌促進孔２６が補給口２３近傍を通過する点は共通している。比較例として、比較例１は攪拌促進孔２６を設けない場合であり、比較例２はＳ１をＬよりも小さくし、攪拌促進孔２６が補給口２３近傍を通過しない場合である。またこの実験においては、攪拌促進孔２６の長手方向の長さは３０ｍｍで統一している。実験環境は高温高湿条件の環境下（温度３０℃、湿度８０％）にて２枚間欠印字耐久試験を行った。この印字耐久では画像比率１％の横線を印字した。また、本実験では、プロセスカートリッジ７の中にトナーを２００ｇ充填した状態でスタートし、トナーが１０ｇ減少する毎にトナー収容器９から１０ｇトナーを補給する制御を行った。そして、印字耐久をプロセスカートリッジ７の使用量が１００％になるまで行い、地汚れの発生を以下に示す基準で判断した。

○地汚れ評価
地汚れとは、本来印字しない未露光部においてトナーがわずかに現像される画像不良のことである。ベタ白画像を印字中に、画像形成装置を停止する。現像後、かつ、転写前の感光ドラム上のトナーを一旦透明性のテープに転写し、トナーが付着したテープを記録紙などに貼り付ける。また同一の記録紙上に、トナー付着していないテープも同時に貼り付ける。その記録紙に貼り付けられたテープの上から、光学反射率測定機（東京電飾社製ＴＣ−６ＤＳ）によりグリーンフィルタによる光学反射率を測定し、トナー付着していないテープの反射率から差し引いて地汚れ分の反射率量を求め地汚れ量として評価した。地汚れ量はテープ上を３点以上測定しその平均値を求めた。

〇：地汚れ量が３．０％未満である。
×：地汚れ量が３．０％以上である。

評価結果を表１に記す。

実施例１、２、３では地汚れは発生しなかった。これはＳ１の絶対値に違いがあっても、Ｓ１＞Ｌ＞Ｓ２の関係を保つことが重要であることを意味している。地汚れが発生しなかった理由について説明する。まず、実施例１〜３のように前述のＳ１がＬよりも大きい場合、攪拌促進孔２６のシート部材２５の自由端に近い方の端部が、補給口２３まで届くことになる。すると、攪拌部材２２の攪拌軸２４が回転する際に、攪拌軸２４の回転に伴ってシート部材２５がトナー収容室１８の内壁面と接触する。そして、シート部材２５の攪拌促進孔２６の位置が、トナー収容室１８の補給口２３が設けられている位置と重なる位置に配置されることになる。その結果、補給口近傍に溜まりやすい新トナー８０ａが攪拌促進孔２６を通過し、シート部材２５の攪拌促進孔２６のない部分で攪拌され旧トナー８０ｂと混合できる。
一方で、本実施形態の比較例１は攪拌促進孔が無く、前述した図８を用いて説明したメカニズムにより地汚れが発生したと考えられる。
比較例２はＳ１がＬよりも小さい場合である。このような条件では、攪拌促進孔２６のシート部材２５の自由端に近い方の端部が、補給口２３まで届かない。すると、攪拌軸２４の回転に伴ってシート部材２５がトナー収容室１８の内壁面と接触しても、攪拌促進孔２６の位置は、補給口２３が設けられている位置とは重ならない。その結果、攪拌促進孔２６が補給口近傍を通過することができないため新トナー８０ａと旧トナー８０ｂを混合することができず地汚れに対する効果は小さくなる。以上をまとめると、攪拌促進孔の地汚れに対する効果はＳ１、Ｓ２、Ｌの大小関係に依存することがわかる。そのため、実施例１、２、３のように、Ｓ１＞Ｌ＞Ｓ２の条件が望ましく、比較例２のようにＬ＞Ｓ１＞Ｓ２の条件では攪拌促進孔の効果は不十分であることがわかる。以上の本発明の構成により攪拌スクリュ等の追加部材を用いないでトナー補給に起因する地汚れを抑制することができる。

〔実施形態２〕
本実施形態では、攪拌軸２４の軸線方向において、シート部材２５の長さを１としたときに、攪拌促進孔の長さ／シート部材の長さで定義される比率を０．２以下にする。このように定義することにより低温低湿環境下におけるトナー供給ムラに起因する画像濃度ムラを解決する例を示す。この点以外の実施形態１と重複する点については、詳細な説明は割愛する。
実施形態１で述べた通りの条件で、攪拌部材２２のシート部材２５に攪拌促進孔２６を設けると、補給されたトナー８０ａとトナー収容室内の既存のトナー８０ｂを充分に混合することができる。しかし一方で、攪拌促進孔が攪拌軸２４の軸線方向と平行な方向である長手方向に大きい場合、シート部材２５の撓み方が変わる事でトナーの搬送力が変わることがあった。特に例えば低温低湿環境においてトナーが静電凝集し流動性が低下した場
合や、高印字を連続通紙した場合に長手方向のトナー供給ムラに起因した画像濃度ムラが発生する事があった。
以下に攪拌促進孔の長手方向と直交する方向である短手方向のサイズを固定し、長手方向のサイズを変えた際の効果について説明する。

［効果確認実験］
効果確認実験を低温低湿環境（温度１５℃、湿度１０％）で実施し地汚れと画像濃度ムラを確認した。結果を表２に示す。

〇画像濃度ムラ評価
ここでの画像濃度ムラとは、高印字を連続通視した際に現像ローラ上に必要なトナー量が供給されないために起こるわずかに白抜けした画像不良を指す。
印字率１％で１０００枚印刷したのち、ベタ黒画像を印刷し、その際の画像濃度を「マクベス反射濃度計 ＲＤ９１８」（Ｍａｃｂｅｔｈ社製）を用いて測定した。評価は、以下の基準で行った。
〇：黒部と白部の濃度差が０．１以下である。
△：黒部と白部の濃度差が０．１〜０．２未満である。
×：黒部と白部の濃度差が０．２以上である。

表２に示す比率は攪拌促進孔の長さ／シート部材の長さで定義され、シート部材２５のトナーの供給能力を示している。比率が低いほど攪拌促進孔が小さくトナーを運搬しやすいため、トナー供給能力が大きく、比率が高いほど攪拌促進孔が大きくトナーを運搬しにくいため、トナー供給能力が小さい。実施例１，４，５の場合、攪拌促進孔が地汚れの抑制に効果を示しつつ画像濃度ムラも発生していない。しかし実施例６のように実施例１からさらに攪拌促進孔の長手方向の長さを大きくすると、現像室へのトナー供給ムラが画像濃度ムラとして顕在化しやすくなる。比較例３の場合は、攪拌促進孔の長手方向の長さが６０ｍｍの場合であり、地汚れに対して一定の効果を示す一方で、連続でベタ画像を印字した際に画像弊害が起きてしまった。以上をまとめると、攪拌促進孔の長手方向の長さは、現像室へのトナー供給量ムラを起こさない範囲が望ましく、比率が０．２以下であることが必要である。以上より攪拌促進孔の長手方向の適切なサイズを確認でき、攪拌スクリュを用いないで低温低湿環境下における画像濃度ムラを解決することができる。

〔実施形態３〕
本実施形態では実施形態１に対して攪拌部材の構成が異なる。本実施形態では攪拌部材のシート部材の枚数を２枚に増やすことにより、シート部材が１枚のときには実現しにくかったトナー供給能力の向上や攪拌能力の向上等を実現する例を示す。実施形態１で説明した攪拌部材２２のシート部材２５を第１シート部材２５ａとした場合に、それとは別の第２シート部材２５ｂを、攪拌部材２２と同一の回転軸部である攪拌軸２４に固定し、トナー収容室１８の内壁面に接触するようにトナー収容室内に配置する。なお、第２シート部材２５ｂの攪拌軸２４に固定されている位置は、攪拌軸２４の周方向において第１シート部材２５ａとは異なる位置となっている。この点以外の実施形態１と重複する点については、詳細な説明は割愛する。
図９は本実施形態のプロセスカートリッジ７の概略断面図、図１０は現像装置の概略断面図である。これらを用いて本実施形態の特徴について詳細に説明する。
本実施形態の攪拌部材が、実施形態１と異なる点は第１シート部材２５ａと第２シート部材２５ｂが２枚設けられている点であり、２枚にする事で攪拌能力や供給ローラ２０へのトナー供給能力を向上させる事ができる為、より好ましい。また例えば、攪拌シート厚を薄くする等により１枚あたりの攪拌能力や供給ローラ２０へのトナー供給能力を下げても、攪拌部材としての攪拌能力や供給能力を保ったまま攪拌シートが壁面を摺擦する音等を低減する事もできる為、より好ましい。

図１１に記載のように実施形態１に対して本実施形態の攪拌部材は、シート部材を追加している。具体的には、実施形態１における攪拌部材２２のシート部材を第１シート部材２５ａとし、攪拌促進孔がない第２シート部材２５ｂを第１シート部材２５ａが固定されている攪拌軸と同じ軸の周方向における異なる位置に固定し、トナー収容室１８の内壁面に接触可能に配置する。その結果、攪拌促進孔を有する第１シート部材２５ａによって実施形態１で記載しているように補給されたトナー８０ａとトナー収容室内のトナー８０ｂを効率的に混合させつつ、混合されたトナーを供給ローラ２０に供給する事ができる。また、シート部材と攪拌促進孔の位置関係は実施形態１と同じ条件であれば、実施形態１と同様の効果が得られる。つまり、第１シート部材２５ａの動きに注目すると、実施形態１と同じであるため実施形態１と同様の効果が得られる。また、第２シート部材２５ｂの動きに注目すると、第１シート部材２５ａの攪拌促進孔を通過したトナーの流れと第２シート部材２５ｂが運搬したトナーの流れが衝突するため新旧トナーが混合され、こちらも実施形態１と同様の効果が得られる。

また例えば、本実施形態の変形例として図１２のような構成もあり、第１シート部材２５ａと第２シート部材２５ｂがそれぞれ厚み方向に２枚シートが重なった構造をしている。第１シート部材２５ａについては、第１シート部２５ａ−１と第２シート部２５ａ−２の２層構造、第２シート部材２５ｂについては、第１シート部２５ｂ−１と第２シート部２５ｂ−２の２層構造となっている。そして、第１シート部２５ａ−１、２５ｂ−１の攪拌軸２２に固定される固定端から自由端までの長さ（自由長）は、それぞれ第２シート部２５ａ−２、２５ｂ−２よりも長くなっている。そのため、収容室内で回転すると、第１シート部２５ａ−１、２５ｂ−１の先端（自由端）はトナー収容室１８の内壁面と接触可能だが、第２シート部２５ａ−２、２５ｂ−２の先端（自由端）はトナー収容室１８の内壁面と接触しない。なお、図１２に示すように、第１シート部材２５ａ、第２シート部材２５ｂそれぞれの第１シート部２５ａ−１、２５ｂ−１は、回転する際に、回転方向において下流側、第２シート部２５ａ−２、２５ｂ−２は回転方向において上流側となるように配置されている。さらに、第１シート部材２５ａ、第２シート部材２５ｂには、実施形態１と同様にシート部材の長手方向中央に攪拌促進孔２６ａ、２６ｂが設けられており、それぞれのシート部材における攪拌軸の軸線方向において、補給口２３と重なる位置に配置されている。このように、第１シート部材２５ａと第２シート部材２５ｂを、それぞれシートを重ねた構造にすることで、シート部材のトナー収容室１８の内壁面と接触する先端（自由端）側と、攪拌軸に固定されている固定端側とでシート部材の可撓性を異なる状態にできる。つまり、第１シート部材２５ａ、第２シート部材２５ｂの攪拌軸側が変形しにくくなるため、より攪拌能力を向上させる事ができる。さらに第１シート部材２５ａと第２シート部材２５ｂの其々について攪拌促進孔が設けられている為、更に攪拌促進孔の効果が得られる。

以上より、攪拌部材のシート部材の枚数を２枚に増やすことにより、シート部材が１枚の時には実現しにくかったトナー供給能力の向上や攪拌能力の向上等を実現することができる。なお、本実施形態では、シート部材の枚数は２枚としたが、これに限られない。すなわち、同一の攪拌軸に固定されるシート部材の枚数が１つ以上更に備えられている構成
であれば、トナー供給能力や攪拌能力の向上といった効果を得ることが可能である。

〔実施形態４〕
本実施形態では実施形態３の変形例に対して攪拌部材の構成が一部異なる。本実施形態では可撓性を有するシート部材を２重に重ねて配置しつつ、攪拌促進孔を一方のシート部材にのみ設けることにより、実施形態３より攪拌能力を改良した例を示す。
図１３は本実施形態のプロセスカートリッジ７の概略断面図、図１４は本実施形態の現像装置の概略断面図である。図１５は本実施形態に係る攪拌部材の概念図である。これらを用いて本実施形態の特徴について詳細に説明する。
本実施形態の攪拌部材について、シート部材２５ｃを第１シート部材とシート部材２５ｄを第２シート部材とすると、各シート部材の其々について可撓性を有するシート部材を２重に重ねて配置している点は、実施形態３の変形例と同じである。すなわち、第１シート部材２５ｃについては、第１シート部２５ｃ−１と第２シート部２５ｃ−２の２層構造、第２シート部材２５ｄについては、第１シート部２５ｄ−１と第２シート部２５ｄ−２の２層構造となっている。そして、第１シート部２５ｃ−１、２５ｄ−１の攪拌軸２２に固定される固定端から自由端までの長さ（自由長）は、それぞれ第２シート部２５ｃ−２、２５ｄ−２よりも長くなっている。そのため、収容室内で回転すると、第１シート部２５ｃ−１、２５ｄ−１の先端（自由端）はトナー収容室１８の内壁面と接触可能だが、第２シート部２５ｃ−２、２５ｄ−２の先端（自由端）はトナー収容室１８の内壁面と接触しない。なお、図１３〜１５に示すように、第１シート部材２５ｃ、第２シート部材２５ｄそれぞれの第１シート部２５ｃ−１、２５ｄ−１は、回転する際に、回転方向において下流側に配置されている。一方、第２シート部２５ｃ−２、２５ｄ−２は回転方向において上流側となるように配置されている。

本実施形態において、実施形態３と異なる点について図１３〜１５を用いて説明する。実施形態３と異なる点は、第２シート部材２５ｄにだけ攪拌促進孔２６ｄを設けたことである。第２シート部材２５ｄには、実施形態１、３と同様にシート部材の長手方向中央であって、厚み方向に貫通する貫通孔である攪拌促進孔２６ｄが設けられており、シート部材における攪拌軸の軸線方向において、補給口２３と重なる位置に配置されている。
このように、２枚のシート部材のそれぞれを２重に重ねた構成にして、一方のシート部材２５ｄにだけ攪拌促進孔を設ける。このように攪拌部材を構成する事の利点について説明する。図１３〜１５に示すように、シート部材を２重に重ねる事でシート部材のトナー収容室１８の内壁面に接触する先端側と、攪拌軸に固定されている側とでシート部材の可撓性を異なる状態にする事ができる。つまりシート部材の攪拌軸側が変形しにくくなる為、より攪拌能力を向上させる事ができる。さらに、攪拌促進孔２６ｄを第２シート部材２５ｄにだけ設けることによって、実施形態３に比べて、トナーの搬送能力に重きを置きつつ、補給されたトナーとトナー収容室内のトナーを効率的に混合し、混合されたトナーを供給ローラ２０に供給する事ができる。また、攪拌部材のシート部材と攪拌促進孔の位置関係は実施形態１と同じ条件であれば、実施形態１と同様の効果が得られる。このメカニズムは実施形態３で述べた通りである。
また例えば、攪拌部材のシート部材２５ｃのシート厚を薄くする等により、攪拌部材としての攪拌能力や供給能力を保ったまま、シート部材が壁面を摺擦する音等を低減する事もできる。

さらに、本実施形態の変形例として図１６に示すように、第２シート部材２５ｄに重ねた第２シート部２５ｄ−２の短手方向の長さが、攪拌促進孔がない第１シート部材２５ｃに重ねる第２シート部２５ｃ−２より短く、攪拌軸側にしか重ねられていなくてもよい。このような場合には、第２シート部材２５ｄに形成される攪拌促進孔２６ｄは、重ねるシート部材の１枚目にだけ攪拌促進孔として貫通孔を形成する構成であれば同様の効果が得られる。

〔他の実施形態〕
実施形態１〜４で説明したトナーを充分に混合する効果は、これまで説明したようなトナー収容室よりも上方に位置する現像ローラ１７に対してトナーを供給する汲み上げ方式に限られない。すなわち、現像ローラ１７がトナー収容室１８と略同一の高さに設けられている、もしくはトナー収容室１８よりも下方に配置される自重系のような構成でも可能である。例えば図１７のような構成であっても良い。このような構成においても、トナー収容室１８に補給される新トナーは補給口近傍に溜まりやすくなるため、本発明で規定する攪拌促進孔２６を、攪拌部材を構成するシート部材２５に形成することでトナーの混合を効率良く行うことができる。

以上本発明をまとめると、実施形態１ではトナー補給による地汚れの抑制のために、攪拌促進孔の短手方向のサイズ及び攪拌促進孔と補給口の位置関係をＳ１＞Ｌ＞Ｓ２とすることで解決した。実施形態２では低温低湿環境下におけるトナー供給ムラに起因する画像濃度ムラの抑制のために攪拌促進孔の長手方向の長さ／シート部材の長手方向の長さで定義される比率を０．２以下にすることで解決した。実施形態３、実施形態４では、攪拌促進孔によるの地汚れの抑制効果を維持しつつ攪拌部材の攪拌能力やトナー供給能力の向上させる、あるいは攪拌部材が壁面を摺擦する音を低減させる等を可能にするための構成を示した。

４…現像ユニット、１６…現像枠体、２２…攪拌部材、２４…攪拌軸、２５…シート部材、２６…攪拌促進孔、２３…補給口

Claims (12)

1. 現像剤を収容する収容室と、外部から前記収容室内に現像剤を補給する補給口とを備える枠体と、
   前記枠体に回転可能に支持される回転軸部と、一端が前記回転軸部に固定され他端が自由端となり、前記回転軸部の回転動作に伴って回転可能なシート部材と、を備えると共に、前記収容室内の現像剤を攪拌する攪拌部材と、
   を有する、現像装置であって、
   前記シート部材の前記自由端は、前記補給口が形成された前記収容室の内壁面と接触可能であり、且つ、前記シート部材における、前記収容室の前記内壁面と接触可能な領域において、該シート部材の厚み方向に貫通する貫通孔が設けられている、ことを特徴とする現像装置。
2. 前記貫通孔は、前記回転軸部の軸線方向において、前記補給口が設けられる位置と重なる位置に配置されることを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
3. 前記回転軸部の軸線方向から見たとき、
   前記シート部材の前記回転軸部に固定されている位置を位置Ａとし、
   位置Ａと、前記回転軸部の回転方向における前記補給口の中心位置との間の距離をＬとし、
   前記シート部材における、位置Ａから、前記シート部材の前記自由端に近い方の前記か貫通孔の一方の端部までの長さをＳ１とし、
   前記シート部材における、位置Ａから、前記シート部材の前記回転軸部に近い方の前記貫通孔の他方の端部までの長さをＳ２とした場合、
   Ｓ１＞Ｌ＞Ｓ２
   となるように、前記シート部材に前記貫通孔が設けられている、ことを特徴とする請求項１または２に記載の現像装置。
4. 前記回転軸部の軸線方向における、前記シート部材の長さに対する前記貫通孔の長さの比が０．２以下である、ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の現像装置。
5. 前記シート部材は、第１シート部材と、第２シート部材と、を備え、
   前記第１シート部材および前記第２シート部材は、前記回転軸部の周方向における異なる位置に取り付けられている、ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の現像装置。
6. 前記第１シート部材および前記第２シート部材に前記貫通孔が設けられている、ことを特徴とする請求項５に記載の現像装置。
7. 前記第１シート部材、および／または、前記第２シート部材は、厚み方向に重なった状態で前記回転軸部に取り付けられた第１シート部と、第２シート部とを有する、ことを特徴とする請求項５または６に記載の現像装置。
8. 前記回転軸部の回転方向において、前記第１シート部は下流側に位置し、前記第２シート部は上流側に位置し、
   前記回転軸部に固定される固定端から自由端までの、前記第１シート部の自由長は、前記第２シート部の自由長よりも長く、且つ、前記第２シート部の自由端は、前記内壁面に接触せず、前記第１シート部の自由端は前記内壁面に接触可能である、
   ことを特徴とする請求項７に記載の現像装置。
9. 前記枠体は、使用時の姿勢において前記収容室より重力方向の上方に設けられる共に、現像剤を担持する現像剤担持体が配置される現像室を備え、
   前記攪拌部材によって、前記収容室に収容される現像剤が前記現像室へ搬送される、ことを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の現像装置。
10. 前記現像室には、前記現像剤担持体に現像剤を供給する供給部材が更に備えられている、ことを特徴とする請求項９に記載の現像装置。
11. 請求項１〜１０のいずれか１項に記載の現像装置と、
    現像剤像を担持する像担持体と、を有し、
    画像形成装置の装置本体に着脱可能であることを特徴とするカートリッジ。
12. 請求項１〜１０のいずれか１項に記載の現像装置、または、請求項１１に記載のカートリッジの少なくも一つと、
    転写部材と、
    を備えることを特徴とする画像形成装置。

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