JP4451668B2 - 現像装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置に備えられた現像装置、この現像装置を備えたプロセスカートリッジ及びかかる現像装置若しくはプロセスカートリッジを備えたかかる画像形成装置に関する。

複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置においては、感光体等の像担持体を、現像剤を用いて現像する現像装置が一般に備えられている。このような現像装置には、図７に示すように、像担持体に現像剤を供給するための、表面に現像剤を担持する現像剤担持体１０１と、適正量の現像剤を現像剤担持体１０１によって像担持体に供給すべく、現像剤担持体１０１との間に間隙をもって配設され、現像剤担持体１０１上の現像剤の厚さを規制する現像剤規制部材１０２が備えられていることが一般的である。このような構成は、たとえば〔特許文献１〕ないし〔特許文献４〕に記載されている。

しかし、図７に示すように、現像剤規制部材１０２は、現像剤担持体１０１上に一旦担持された現像剤を掻き取るようにして、現像剤担持体１０１上の現像剤の厚さを規制するため、掻き取った現像剤が滞留し、不動の現像剤層すなわち不動剤層１０３が形成される。不動剤層１０３と、現像剤が流動する現像剤層すなわち移動剤層１０４との界面では、現像剤の摩擦により摩擦熱が発生し、トナーが、不動剤層１０３に固着して固着部１０５が形成される場合があり、固着が著しい場合には、固着部１０５が成長する。そして、固着部１０５が発生した位置では、現像剤流量が低下し、トナー濃度が低下して、たとえば黒ベタ画像を現像する場合に、白帯状の画像が生じる不具合が生じることがある。

そこで、不動剤層の形成を防止するため、出願人は、すでに、現像剤担持体による現像剤の搬送方向における現像剤規制部材の直上流において現像剤担持体に対向して配設された現像剤滞留規制部材（図８（ｂ）において符号１０６で示している部材）を備えた現像装置を提案している。また、〔特許文献４〕においても同様の構成が提案されている。

特開平９−６１１６号公報 特開平９−１８５２６１号公報 特開平９−２０４１００号公報 特開２００２−２２９３２８号公報

しかし、先に提案のかかる現像剤滞留規制部材を備えた現像装置では、図７に示した現像装置においては見られなかった画像濃度ムラが発生することがある。画像濃度ムラは、トナーとキャリアとを含有する２成分現像剤中のトナーの占める割合すなわちトナー濃度の部分的な不均一により、ベタ画像やハーフトーン画像の濃度が不均一となる現象である。この画像濃度ムラの原因について発明者が検討したところ、次のようなものが考えられた。現像剤の搬送状態を模式化した図８に沿って述べる。

図８（ａ）は図７に対応する現像装置の構成を示しており、図８（ｂ）は現像剤滞留規制部材を備えた現像装置の構成を示している。また図８においては、現像剤を白黒の縞状にあらわしている。かかる白黒部においては、白部が比較的トナー濃度が低い部分を示し、黒部が比較的トナー濃度が高い部分を示している。

図８（ａ）に示した現像装置では、現像剤の搬送厚は、現像剤規制部材１０２に近づくにつれて狭まる。現像剤の搬送速度は、現像剤担持体１０１の直上では現像剤担持体１０１の速度と略同速であるのに対し、現像剤担持体１０１から離れた位置における現像剤の搬送速度は、不動剤層１０３との摩擦により遅くなる。したがって、現像剤は、その厚み方向で現像剤をせん断する向きの現像剤のずれが生じ、トナー濃度の濃淡が中和され、解消される。このため、画像濃度ムラが発生しない。

これに対し、図８（ｂ）に示した現像装置では、現像剤担持体１０１に対向した位置に現像剤担持体１０１との間で略一定の大きさの間隙を形成する現像剤滞留規制部材１０６を備えているため、現像剤の搬送速度はかかる間隙部分のどの部分においても略一定であり、現像剤の厚み方向における現像剤のずれが生じず、トナー濃度の中和が行われない。そのため、トナー濃度の濃淡が画像濃度ムラとして顕在化してしまう。

本発明は、複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置に備えられた現像装置であって、現像剤規制部材による現像剤の滞留を防止する現像剤滞留規制部材を有し且つ画像濃度ムラを生じることのない現像装置、この現像装置を備えたプロセスカートリッジ及びかかる現像装置若しくはプロセスカートリッジを備えたかかる画像形成装置を提供することを目的とする．

上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、表面に現像剤を担持する現像剤担持体と、上記現像剤担持体上の現像剤の厚さを規制する現像剤規制部材と、上記現像剤担持体による現像剤の搬送方向における上記現像剤規制部材の直上流において上記現像剤担持体に対向して配設された現像剤滞留規制部材とを有し、上記現像剤滞留規制部材と上記現像剤担持体との間に、上記搬送方向における下流側に向かって小さくなる間隙を有するとともに、上記現像剤担持体内に備えられた互いに異なる極性の磁極によって形成される、上記現像剤担持体表面の上記搬送方向に平行な向きの磁束密度が最大となる上記現像剤担持体表面の位置が、上記現像剤滞留規制部材に対向する位置になるように磁界を発生させる磁界発生手段を有する現像装置にある。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の現像装置において、上記磁界発生手段が、上記現像剤担持体の内部に配設され、上記現像剤担持体の表面に現像剤を担持させる磁界を発生させるものであることを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の現像装置において、上記現像剤担持体と上記現像剤規制部材とを同電位とする第1の電位設定手段を有することを特徴とする。

請求項４記載の発明は、請求項１ないし３の何れか1つに記載の現像装置において、上記現像剤担持体と上記現像剤滞留規制部材とを同電位とする第２の電位設定手段を有することを特徴とする。

請求項５記載の発明は、請求項４記載の現像装置であって、第１の電位設定手段を有する現像装置において、第１の電位設定手段と第２の電位設定手段との少なくとも一部を共通化したことを特徴とする。

請求項６記載の発明は、請求項１ないし５の何れか１つに記載の現像装置と、像担持体、像担持体を帯電するための帯電手段、像担持体をクリーニングするためのクリーニング手段のうちの少なくとも１つとを一体に備え、画像形成装置本体に対して着脱自在であるプロセスカートリッジにある。

請求項７記載の発明は、請求項１ないし５の何れか１つに記載の現像装置または請求項６記載のプロセスカートリッジを備えた画像形成装置にある。

本発明は、表面に現像剤を担持する現像剤担持体と、上記現像剤担持体上の現像剤の厚さを規制する現像剤規制部材と、上記現像剤担持体による現像剤の搬送方向における上記現像剤規制部材の直上流において上記現像剤担持体に対向して配設された現像剤滞留規制部材とを有し、上記現像剤滞留規制部材と上記現像剤担持体との間に、上記搬送方向における下流側に向かって小さくなる間隙を有するとともに、上記現像剤担持体内に備えられた互いに異なる極性の磁極によって形成される、上記現像剤担持体表面の上記搬送方向に平行な向きの磁束密度が最大となる上記現像剤担持体表面の位置が、上記現像剤滞留規制部材に対向する位置になるように磁界を発生させる磁界発生手段を有する現像装置にあるので、現像剤滞留規制部材によって現像剤規制部材による現像剤の滞留を防止しつつ、トナー濃度のムラに起因する画像濃度ムラを防止することができるとともに、現像剤滞留規制部材と現像剤担持体との間の間隙部分における現像剤のブロッキングを防止することで現像剤の搬送量の減少を防止でき、良好な現像を行うことができる現像装置を提供することができる。

磁界発生手段が、現像剤担持体の内部に配設され、現像剤担持体の表面に現像剤を担持させる磁界を発生させるものであることとすれば、通常現像剤担持体の内部に配設される、現像剤担持体の表面に現像剤を担持させる磁界を発生させる磁界発生手段を利用して、現像剤滞留規制部材によって現像剤規制部材による現像剤の滞留を防止しつつ、トナー濃度のムラに起因する画像濃度ムラを防止することができるとともに、現像剤滞留規制部材と現像剤担持体との間の間隙部分における現像剤のブロッキングを防止することで現像剤の搬送量の減少を防止できるから、装置の大型化、高価格化を防止しつつ良好な現像を行うことができる現像装置を提供することができる。

現像剤担持体と現像剤規制部材とを同電位とする第1の電位設定手段を有することとすれば、現像剤滞留規制部材によって現像剤規制部材による現像剤の滞留を防止しつつ、トナー濃度のムラに起因する画像濃度ムラを防止することができるとともに、現像剤担持体及び現像剤規制部材へのトナーの付着を防止することで、現像剤担持体及び現像剤規制部材の機能低下、現像バイアスの変動、現像剤の流動量の低下を防止し、より良好な現像を経時的に行うことができる現像装置を提供することができる。

現像剤担持体と現像剤滞留規制部材とを同電位とする第２の電位設定手段を有することとすれば、現像剤滞留規制部材によって現像剤規制部材による現像剤の滞留を防止しつつ、トナー濃度のムラに起因する画像濃度ムラを防止することができるとともに、現像剤担持体及び現像剤滞留規制部材へのトナーの付着を防止することで、現像剤担持体及び現像剤滞留規制部材の機能低下、現像バイアスの変動、現像剤の流動量の低下を防止し、より良好な現像を経時的に行うことができる現像装置を提供することができる。

第１の電位設定手段と第２の電位設定手段との少なくとも一部を共通化したこととすれば、第１の電位設定手段と第２の電位設定手段とを同時に備える場合に、それぞれの機能を担保しつつこれらを構成する部材を共通化することで、現像剤滞留規制部材によって現像剤規制部材による現像剤の滞留を防止しつつ、トナー濃度のムラに起因する画像濃度ムラを防止することができ、たとえば構造の複雑化、高価格化を抑制しつつ良好な現像を行うことができる現像装置を提供することができる。

本発明は、請求項１ないし５の何れか１つに記載の現像装置と、像担持体、像担持体を帯電するための帯電手段、像担持体をクリーニングするためのクリーニング手段のうちの少なくとも１つとを一体に備え、画像形成装置本体に対して着脱自在であるプロセスカートリッジにあるので、上述の効果を奏する現像装置を有し、良好な現像を行い良好な画像形成に寄与できるとともに、画像形成装置本体に対して一括して着脱自在とすることで、保守性、交換性の向上、ランニングコストの低減、資源の有効活用に寄与できるプロセスカートリッジを提供することができる。

本発明は、請求項１ないし５の何れか１つに記載の現像装置または請求項６記載のプロセスカートリッジを備えた画像形成装置にあるので、上述の効果を奏する現像装置またはプロセスカートリッジを有し、良好な現像を行い良好な画像形成を行うことができる画像形成装置を提供することができる。

図１に本発明を適用した画像形成装置の概略を示す。画像形成装置１００は、レーザープリンタであるが、他のタイプのプリンタ、ファクシミリ、複写機、複写機とプリンタとの複合機等、他の画像形成装置であっても良い。本実施例の画像形成装置は単色の画像を形成するものであるが、カラー画像を形成するものであっても良い。画像形成装置１００は、外部から受信した画像情報に対応する画像信号に基づき画像形成処理を行なう。これは画像形成装置１００がファクシミリとして用いられる場合も同様である。画像形成装置１００は、一般にコピー等に用いられる普通紙の他、ＯＨＰシートや、カード、ハガキ等の厚紙や、封筒等の何れをもシート状の記録媒体として用い、画像形成を行なうことが可能である。

画像形成装置１００は、矢印Ｃ方向に回転駆動される円筒状に形成された像担持体としての感光体ドラム（以下、「感光体」という。）３と、感光体３を帯電する帯電手段としての帯電装置２と、帯電後の感光体３に画像信号に応じた潜像を形成するレーザー光Ｌを発して光走査を行う露光手段としての図示しない露光装置と、露光後の感光体３上の静電潜像を現像する現像手段としての現像装置４とを有している。

画像形成装置１００はまた、感光体３の下方において感光体３に対向して配置され現像装置４による現像によって得られた感光体３上のトナー像をシート状の記録媒体としての記録紙である転写紙に転写する転写手段であり感光体３からトナー像を転写された転写紙を搬送する搬送装置である転写搬送装置1と、転写後の感光体３をクリーニングするクリーニング手段としてのクリーニングユニットであるクリーニング装置６と、帯電装置２で帯電を行う前に感光体３の除電を行う除電手段としての除電装置７とを有している。

画像形成装置１００はまた、転写紙を積載している図示しない給紙トレイと、給紙トレイに積載した転写紙を感光体３と転写搬送装置１との対向部であるニップ部に向けて送り出す給紙手段としての図示しない給紙ローラと、給紙ローラによって給紙トレイから送られてきた転写紙を所定のタイミングでニップ部に搬送する図示しないレジストローラと、レジストローラにより送り出された転写紙をニップ部に向けてガイドするガイド部材８と、転写搬送装置１により感光体３上のトナー像を転写された転写紙に、かかるトナー像の定着を行う定着手段としての図示しない定着装置とを有している。

帯電装置２は、感光体３に従動回転する帯電ローラ２１を備えている。
クリーニング装置６は、感光体３に摺接し転写後の感光体３上に残ったトナーや紙粉等の異物を除去するクリーニングブレード６１及びクリーニングブラシ６２と、感光体３から除去した異物をクリーニング装置６外に搬送する搬送部材６３とを有している。
除電装置７は図示しない除電ランプを備えている。除電装置７は感光体３から離間した位置に配設されており、転写後の感光体３上の残留電位を除去する。

転写搬送装置１は、駆動ローラ１４と、従動ローラ１５と、駆動ローラ１４及び従動ローラ１５に巻き掛けられており、矢印Ａで示す方向に回転駆動される転写ベルト１６と、転写ベルト１６に転写バイアスを印加する転写バイアスローラとしてのバイアスローラ１１とを有している。なお、転写手段としては、単なるローラ形状のもの、転写チャージャー等を用いてもよい。

図１または図２に示すように、現像装置４は、現像容器４Ａとトナー補給部４Ｂとを有している。
現像装置４は、現像容器４Ａ内に、感光体３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４１と、現像容器４Ａと一体の構造支持体たるステー５１と、ステー５１によって支持された、現像ローラ４１上に担持された現像剤の厚さを規制する現像剤規制部材としてのドクタブレード４２と、ステー５１の一部によって構成され、現像ローラ４１に対向して配設された現像剤滞留規制部材としての規制部材４３とを有している。

現像装置４はまた、現像容器４Ａ内に、現像ローラ４１の、感光体３と反対側に配設されたパドルホイール４４と、パドルホイール４４の、現像ローラ４１と反対側に配設された攪拌ローラ４５と、パドルホイール４４の上方に位置するセパレータ４６と、セパレータ４６の、攪拌ローラ４５側の端部に配設された攪拌スクリューとしてのスクリュー４７とを有している。

現像装置４はまた、現像容器４Ａ内に、現像ローラ４１とドクタブレード４２とを同電位とする第１の電位設定手段と、現像ローラ４１と規制部材４３とを同電位とする第２の電位設定手段とを兼ねた電位設定手段としての現像バイアス電源回路５４と、攪拌ローラ４５の下方に配設されたトナー濃度センサ５０とを有している。

現像容器４Ａは、現像ローラ４１とパドルホイール４４と撹拌ローラ４５を下側から包み込むように配設された現像剤収納部材としての現像剤ケース５５を有している。
現像装置４は、トナー補給部４Ｂ内に、トナーを貯容している。現像装置４は、トナー補給部４Ｂ内に、トナー補給ローラ５６を有しており、トナー補給ローラ５６が回転すると、貯容しているトナーを、現像容器４Ａ内に供給するようになっている。
現像ローラ４１と感光体３との対向領域は、現像ローラ４１に担持された現像剤中のトナーが感光体３上に移動して現像が行われる現像領域Ｄとなっている。

現像ローラ４１は、その表面をなし、現像剤を担持する、アルミニウムを円筒状に形成してなる現像スリーブ４８と、現像スリーブ４８の内部に固定状態で配設され、現像スリーブ４８の表面上に現像剤を穂立ちさせるように磁界を形成する磁界発生手段としての磁石ローラ体４９とを有している。

現像スリーブ４８は、図示を省略した回転駆動機構によって矢印Ｂ方向である図中反時計回り方向に回転駆動される。現像スリーブ４８は、非磁性体であればよく、アルミニウムの他、真鍮、ステンレス、導電性樹脂などで構成しても良い。
磁石ローラ体４９は、磁石５２、５３を始めとする複数の磁石をその周面に沿って一体に有しており、図２において破線で示す磁力線を発している。磁石５２はＮ極の磁力線を発生するものであり、磁石５３はＳ極の磁力線を発生するものである。

よって、現像剤を構成するキャリアは、磁石ローラ体４９から発せられる磁力線に沿うようにして現像スリーブ４８上にチェーン状に穂立ちされ、このチェーン状に穂立ちされたキャリアに帯電トナーが付着し、磁気ブラシが形成されるようになっている。形成された磁気ブラシは、現像スリーブ４８の回転にともなって現像スリーブ４８と同方向、すなわち反時計回り方向であるＢ方向に移送される。

ドクタブレード４２は、Ｂ方向における現像領域Ｄの上流側位置に、現像ローラ４１に対向し、現像スリーブ４８との間に０．５［ｍｍ］の間隙をもって配設されている。ドクタブレード４２は、現像剤によって形成されるチェーン上の穂の穂高さすなわち現像剤の厚さ、言い換えると現像剤の量を規制するものである。ドクタブレード４２はステンレス製であるが、その他アルミニウム等の金属により構成することができる。

規制部材４３は、Ｂ方向におけるドクタブレード４２の上流側の隣り合う位置すなわち直上流の位置において、現像ローラ４１に対向し、ドクタブレード４２と現像スリーブ４３との間の間隙よりも大きな大きさを有する後述する所定の間隙をもって配設されている。これは、規制部材４３により余剰な現像剤を規制し、続いてドクタブレード４２によって最終的に層厚を規制するように構成するためである。

規制部材４３は、現像剤の量を規制するほか、すでに述べた、ドクタブレード４２が現像スリーブ４３から掻き取った現像剤による、不動剤層の形成を、最小限に抑制するものである。
規制部材４３を一体的に含むステー５１は、ステンレス製であるが、その他、アルミニウム、鉄等の金属材料やカーボン粒子等を分散させた導電性樹脂材料により構成することができる。

現像バイアス電源回路５４は、現像スリーブ４８とステー５１とを電気的に接続し、同電位としている。ステー５１とドクタブレード４２とは導通しており、同電位である。よって、現像バイアス電源回路５４により、現像スリーブ４８と、ステー５１に含まれる規制部材４３と、ドクタブレード４２とは、同電位である。

ここで、一般的な現像装置の現像バイアスについて説明すると、通常、現像剤担持体のみに、現像バイアスとして、直流電圧、またはこれに交流電圧を重畳したものが印加されており、したがって、現像剤担持体と、現像剤規制部材や現像剤滞留規制部材との間には、電位差が生じることとなる。そのため、たとえば、現像剤規制部材や現像剤滞留規制部材を金属等の導電材料として接地するとともに、負帯電特性を有するトナーを用い、現像バイアスとして−５００［Ｖ］の電圧を印加する、反転現像を行うと、５００［Ｖ］の電位差によって、トナーが現像剤規制部材や現像剤滞留規制部材に付着し、固着してしまい、その機能が低下する。またたとえば、現像剤規制部材や現像剤滞留規制部材を金属等の導電材料として接地するとともに、正帯電特性を有するトナーを用い、現像バイアスとして−３００［Ｖ］の電圧を印加する、通常の現像を行うと、３００［Ｖ］の電位差によって、トナーが現像剤担持体に付着し、固着してしまい、実効的な現像バイアスが変動し、異常画像が発生する。

しかし、本形態では、現像スリーブ４８と規制部材４３とが同電位であることにより、これらの部材にトナーが付着したり吸着されたりすることが防止され、また現像スリーブ４８とドクタブレード４２とが同電位であることにより、ドクタブレード４２にトナーが付着したり吸着されたりすることも防止される。かかる付着、吸着が防止されるため、かかる付着、吸着が生じた状態で機械的なストレスや熱が加わることにより形成される現像剤の固着が層の発生が防止され、これにより、現像剤の移動可能スペースが減少せず、流動する現像剤の量が低下しないから、現像スリーブ４８上の現像剤の層厚を確保した状態で安定して維持でき、良好な現像が経時的に担保される。

撹拌ローラ４５は、現像剤を攪拌混合するものである。
パドルホィール４４は、撹拌ローラ４５により撹拌混合された現像剤を、さらに攪拌混合しつつ現像ローラ４１に向けて汲み上げるものである。
トナー濃度センサ４８は、現像剤中のトナー濃度が、感光体３を現像するのに十分な所定の濃度より低下したことを検知するものであり、トナー濃度センサ４８が、現像剤中のトナー濃度が所定の濃度より低下したことを検知すると、トナー補給ローラ５６が回転し、トナー補給部４Ｂ内のトナーが攪拌ローラ４５に向けて繰り出され、現像容器４Ａ内に供給されるようになっている。トナー補給部４Ｂから現像容器４Ａに供給されたトナーは、攪拌ローラ４５により、現像容器４Ａ内の現像剤と攪拌混合される。

セパレータ４６は、その一端を規制部材４３の近傍に、他端を攪拌ローラ４５の近傍に、それぞれ位置させるよう延在しており、攪拌ローラ４５側の端部が下方に向くよう傾斜している。セパレータ４６は、スクリュー４７の近傍に、図１または図２における紙面と垂直な方向に並設された複数のフィン５７を有している。フィン５７は、スクリュー４７側の端部が図１または図２における紙面の奥側に向けて傾斜している。

スクリュー４７は、セパレータ４６の、最も下方の位置を占める部分に配設されている。スクリュー４７は、回転により、現像剤を、図１または図２における紙面の奥側から手前側に向けて搬送するようになっている。
したがって、規制部材４３によって規制されセパレータ４６上に乗った現像剤は、セパレータ４６本体上をスクリュー４７に向けて滑落しながら図１または図２における紙面の奥側に移動し、スクリュー４７上に落下した現像剤は、スクリュー４７の回転により、図１または図２における紙面の奥側から手前側に向けて搬送される。スクリュー４７による搬送作用を受けた現像剤は、攪拌ローラ４５に向けて落下し、攪拌ローラ４５により攪拌混合される。このようにして、現像剤は、現像容器４Ａ内において、図１または図２における紙面と垂直な方向に攪拌されることで、同方向におけるトナー濃度が均一化されるとともに、同方向における現像剤量が均一化される。

このような構成の現像装置４においては、攪拌ローラ４５により攪拌混合された現像剤が、パドルホィール４４の回転によって汲み上げられ、現像ローラ４１に向け放出され、磁石ローラ体４９の磁力により現像ローラ４１の表面に担持される。そして、現像ローラ４１に担持された現像剤は、現像スリーブ４８の回転に伴って表面を移動し、規制部材４３の先端部で余剰な層厚を規制され、続いてドクタブレード４２によって最終的に層厚を規制されたうえで、現像ローラ４１と感光体３とが対向する現像領域Ｄを通過する。このとき、現像剤中のトナーが、感光体３側に移動して感光体３上の静電潜像を現像することで、消費される。

現像スリーブ４８はさらに回転し、現像剤が搬送され、現像剤は、現像スリーブ４８と現像剤ケース５５との間隙を通過し、磁石ローラ体４９の磁力が作用しなくなる位置で現像ケース５５の底部に落下し、再度、パドルホィール４７により撹拌混合されつつ、現像ローラ４１に向けて汲み上げられる。

規制部材４３によって掻き取られた余剰の現像剤は、図１または図２におけるステー５１の右側側面に沿って流れ、セパレータ４６上に搬送され、セパレータ４６とスクリュー４７による、図１または図２における紙面と垂直な方向への攪拌混合作用を受け、攪拌ローラ４５に向けて落下する。

ここで、すでに述べたが、規制部材４３と、現像ローラ４１の表面すなわち現像スリーブ４８との間隙が、図８（ｂ）に示したように、略一定の大きさであると、現像剤の搬送速度はかかる間隙部分のどの部分においても略一定であり、現像剤の厚み方向における現像剤のずれが生じず、トナー濃度の中和が行われない。そのため、トナー濃度の濃淡すなわちトナー濃度のムラが画像濃度ムラとして顕在化してしまう。

そこで、かかる画像濃度ムラを防止するべく、本形態においては、図３に示すように、規制部材４３の形状を、規制部材４３と現像スリーブ４８との間の間隙の大きさが、方向Ｂにおける下流側に向かって小さくなるようにした。なお、図３においては、図８におけると同様、現像剤を白黒の縞状にあらわしている。かかる白黒部においては、白部が比較的トナー濃度が低い部分を示し、黒部が比較的トナー濃度が高い部分を示している。
本形態では、規制部材４３の形状を上述の形状とし、規制部材４３と現像スリーブ４８との間の間隙の大きさを上述のようにしたことで、画像濃度ムラが発生しないことが確認された。これは、現像剤の搬送厚が、ドクタブレード４２に近づくにつれて狭まり、現像剤の搬送速度が、現像スリーブ４８から離れた位置よりも、現像スリーブ４８の直上位置の方が速く、現像剤に、その厚み方向でせん断する向きのずれが生じ、トナー濃度の濃淡が中和され、解消されるためと考えられる。

図４に示すように、現像スリーブ４８と規制部材４３との間隙の大きさは、Ｂ方向最上流側の位置で最大値ａをとり、Ｂ方向最下流の位置で最小値ｂをとる。最大値ａは、現像剤の滞留を効果的に防止する観点から、２．０〜５．０［ｍｍ］であることが好ましい。最小値ｂは、現像剤の滞留をより効果的に防止する観点から、１．８［ｍｍ］以下であることが好ましい。また最小値ｂは、現像スリーブ４８を高速回転した場合においても現像剤の滞留を効果的に防止する観点から、１．４［ｍｍ］以下にすることがより好ましい。

また、現像剤の滞留を効果的に防止する観点から、規制部材４３の、現像スリーブ４８に対向する面の長さは、６．５［ｍｍ］に設定した。
なお、規制部材４３は、現像スリーブ４８に対向する面の形状が平面状であり、これにより現像スリーブ４８との間隙の大きさがＢ方向下流に向かって、滑らかに漸減するが、規制部材４３と現像スリーブ４８との間隙の大きさは、たとえば段階的に狭くなるように、Ｂ方向下流側に向かって、全体として漸減する態様であってもよい。

ただし、規制部材４３と現像スリーブ４８との間の間隙の大きさを、Ｂ方向における下流側に向かって小さくなるように構成すると、かかる間隙の形状が楔形状となるため、現像剤の搬送にとって抵抗になり、特に、トナー濃度が高く現像剤の流動性が低下する場合には、かかる楔形状の間隙により現像剤がブロッキングされ、搬送がほとんど行われなくなることがあることが分かった。

そこで、現像装置４においては、磁石ローラ体４９によって形成される、Ｂ方向に平行な方向に向く磁束の密度の極大点が、規制部材４３の配設位置に位置するように構成した。具体的には、磁石５２、５３の配設位置を調整し、図２に示したように、Ｎ極の磁力線を現像スリーブ４８の外部に発生させる磁石５２と、Ｓ極の磁力線を現像スリーブ４８の外部に発生させる磁石５３とによって形成される、図４に示す、Ｂ方向に平行な方向に向く磁束の密度５８の極大点が、規制部材４３の配設位置に対向するように構成した。なお、磁束の密度５８は、図２において破線で示した磁力線とは異なるものである。

図５に、磁石ローラ体４９によって形成される、Ｂ方向に平行な方向に向く磁束の極大点が、規制部材４３の配設位置に対応する位置を占める場合、すなわち本形態の構成の、トナー濃度と現像剤の搬送量との関係を、実線で示し、同極大点が、規制部材４３の配設位置に対応する位置でない位置を占める場合の、トナー濃度と現像剤の搬送量との関係を、破線で示す。

図５から、通常、現像剤の流動性が低下し、規制部材４３と現像スリーブ４８との間の楔形状の間隙において現像剤のブロッキングが発生することで現像剤の搬送量が減少する、トナー濃度が７［ｗｔ％］以上の場合でも、本形態の構成によれば、かかる楔形状の間隙において現像剤のブロッキングは発生せず、現像剤の搬送量は減少しないことが分かる。

よって、磁石ローラ体４９によって形成される、Ｂ方向に平行な方向に向く磁束の極大点が、規制部材４３の配設位置に対応する位置を占める、本形態の構成によれば、画像濃度ムラの防止を達成しつつ、現像剤のブロッキングに起因する現像剤の搬送量の減少が防止され、良好な現像が行われる。

図６に示すように、感光体３、帯電装置２、現像装置４、クリーニング装置６及び除電装置７は、カートリッジケースとしてのケース５９により一体化した、プロセスユニットとしてのプロセスカートリッジ６０を構成し、プロセスカートリッジ６０として、全体で、画像形成装置１００本体に対して着脱自在とすることが望ましい。

このように、感光体３、帯電装置２、現像装置４、クリーニング装置６及び除電装置７を画像形成装置１００本体に対して一括して着脱自在とすることで、保守性、交換性を向上することができる。たとえば、交換を伴わないメンテナンス時にも、必要な部分のみを取り外してメンテナンスを行うことで、メンテナンスが容易である。また、感光体３、帯電装置２、現像装置４、クリーニング装置６及び除電装置７をプロセスカートリッジ６０として、必要に応じて画像形成装置１００本体に対して着脱することは、ランニングコストの低減、資源の有効活用からの観点からも有効である。すなわち、画像形成装置１００の本体の寿命とプロセスカートリッジ６０の寿命とが異なる等、各構成の寿命は一般的に異なるが、寿命に合わせて交換周期を設定する等することで最長寿命部品の寿命まで装置を使用することができるため、ランニングコストの低減、資源の有効活用の観点から優れている。

なお、このプロセスカートリッジ６０は、感光体３、帯電装置２、現像装置４、クリーニング装置６及び除電装置７を一体に支持しているが、上述のようなメンテナンス、ランニングコスト等の観点から、他の組み合わせでプロセスカートリッジを構成しても良い。本発明を適用した現像装置４による効果を奏するプロセスカートリッジを構成するには、現像装置と、感光体３、帯電装置２、クリーニング装置６のうちの少なくとも１つ一体に備えていればよい。

画像形成装置１００は以上のような構成であるので、操作者による所定の操作により、画像形成装置１００の電源が投入され、又は待機状態から動作状態に移行した後、操作者が画像形成を開始する周知の操作を行うと、帯電装置２による帯電工程によって均一に帯電された感光体３は、矢印Ｃ方向の回転により、外部から入力されるデータ等に応じて照射されるレーザ光Ｌによる露光工程における潜像形成、現像装置４による現像によってトナー像を形成される現像工程、転写搬送装置１によるトナー像の転写紙への転写工程、クリーニング装置６によるクリーニング工程、除電装置７による除電工程によって行われる初期化を経て再び帯電工程に移り、次回の画像形成プロセスに供される。

転写工程によって給紙トレイから搬送されてきた転写紙に転写されたトナー像は、転写搬送装置１によって定着装置に搬送され、定着装置における定着工程によって転写紙上に定着される。トナー像を定着された転写紙は、画像形成装置１００の外に排出される。このような画像形成工程において、現像装置４によって行われる現像工程は、現像に供される現像剤が、トナー濃度を適正濃度に均一化され十分に供給されることで、画像濃度ムラ等を生じることなく、良好に行われる。

以上、本発明を実施するための形態として、本発明を適用した現像装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置について説明したが、本発明の適用は、上述の説明において特に限定を行っていない限り、上述の形態に限られるものではない。
たとえば、現像剤規制部材と現像剤滞留規制部材とは一体で構成しても良い。現像剤担持体による現像剤の搬送方向に平行な方向に向く磁束の密度の極大点が現像剤滞留規制部材の配置位置に位置する磁界発生手段は現像剤担持体と別の構成として、現像剤担持体の外部に配設してもよい。

現像剤担持体と現像剤規制部材とを同電位とする第１の電位設定手段と、現像剤担持体と現像剤滞留規制部材とを同電位とする第２の電位設定手段とは、全体を共通化するのでなく、部材の共通化の観点から、その機能を達する範囲において、その少なくとも一部を共通化するように構成することができる。現像剤担持体は現像ローラ全体でなく、現像スリーブのみによって構成されるものとしてもよい。磁界発生手段は、磁石ローラ体全体でなく、現像剤滞留規制部材の配置位置に位置する当該磁束密度の極大点を生じさせる磁石のみによって構成されるものとしてもよい。

本発明を適用した現像装置及び画像形成装置の概略正面図である。 図１に示した現像装置の拡大正面図である。 図１及び図２に示した現像装置に備えられた現像剤滞留規制部材と現像剤担持体との間に形成された間隙の形状を示す拡大正面図である。 図１及び図２に示した現像装置に備えられた磁界発生手段によって形成される磁束の密度を示す拡大正面図である。 磁界発生手段によって形成される磁束の密度が図４に示した状態である場合とそうでない場合とで、現像剤に含有されるトナー濃度と現像剤の搬送量との関係を比較した相関図である。 本発明を適用した現像装置及びこの現像装置を備えたプロセスカートリッジを搭載した画像形成装置の概略正面図である。 従来の現像装置において現像剤が滞留し、滞留した現像剤にトナーが固着した状態を示す概略正面図である。 従来の現像装置において、トナー濃度のムラが生じる様子を示す概略正面図である。

符号の説明

２ 帯電手段
４ 現像装置
６ クリーニング手段
４１ 現像剤担持体
４２ 現像剤規制部材
４３ 現像剤滞留規制部材
４９ 磁界発生手段
５４ 第１の電位設定手段、第２の電位設定手段
６０ プロセスカートリッジ
１００ 画像形成装置

Claims (7)

1. 表面に現像剤を担持する現像剤担持体と、
   上記現像剤担持体上の現像剤の厚さを規制する現像剤規制部材と、
   上記現像剤担持体による現像剤の搬送方向における上記現像剤規制部材の直上流において上記現像剤担持体に対向して配設された現像剤滞留規制部材とを有し、
   上記現像剤滞留規制部材と上記現像剤担持体との間に、上記搬送方向における下流側に向かって小さくなる間隙を有するとともに、
   上記現像剤担持体内に備えられた互いに異なる極性の磁極によって形成される、上記現像剤担持体表面の上記搬送方向に平行な向きの磁束密度が最大となる上記現像剤担持体表面の位置が、上記現像剤滞留規制部材に対向する位置になるように磁界を発生させる磁界発生手段を有する現像装置。
2. 請求項１記載の現像装置において、上記磁界発生手段が、上記現像剤担持体の内部に配設され、上記現像剤担持体の表面に現像剤を担持させる磁界を発生させるものであることを特徴とする現像装置。
3. 請求項１または２記載の現像装置において、上記現像剤担持体と上記現像剤規制部材とを同電位とする第１の電位設定手段を有することを特徴とする現像装置。
4. 請求項１ないし３の何れか１つに記載の現像装置において、上記現像剤担持体と上記現像剤滞留規制部材とを同電位とする第２の電位設定手段を有することを特徴とする現像装置。
5. 請求項４記載の現像装置であって、第１の電位設定手段を有する現像装置において、第１の電位設定手段と第２の電位設定手段との少なくとも一部を共通化したことを特徴とする現像装置。
6. 請求項１ないし５の何れか１つに記載の現像装置と、像担持体、像担持体を帯電するための帯電手段、像担持体をクリーニングするためのクリーニング手段のうちの少なくとも１つとを一体に備え、画像形成装置本体に対して着脱自在であるプロセスカートリッジ。
7. 請求項１ないし５の何れか１つに記載の現像装置または請求項６記載のプロセスカートリッジを備えた画像形成装置。

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