JP4742244B2 - 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の現像装置に関するものである。特に二成分系の現像剤を用いる画像形成装置の現像装置に関するものである。
また、現像装置を有するプロセスカートリッジ及び画像形成装置に関するものである。

近年、複写機やプリンタ等の電子写真技術を用いた画像形成装置の小型化やパーソナル化の要求に伴って、その現像装置の小型化が図られている。また、こうした要求に伴って、トナーが無くなった時点で、現像装置ごと交換する使い捨てタイプの現像装置や、この現像装置の他に、原稿画像の静電潜像が形成される潜像担持体（感光体）、及び感光体上に残留したトナーを除去するクリーニング部等が一体化された、いわゆるプロセスカートリッジも一般に広く用いられるようになってきている。
しかしながら、このような小型化された現像装置においては、そのトナーと磁性キャリアとからなる現像剤の収容量が少ない。また、現像剤撹拌部の省スペース化も余儀なくされるため、補給されたトナーがその現像領域に到達するまでの時間が短く、トナーと磁性キャリアとの撹拌が不十分になってトナーの帯電量が小さくなり、浮遊トナーが発生し易くなる。この浮遊トナーが発生した場合には、転写紙の地肌汚れがひどくなり好ましくない。このような現象は、特に画像面積率の高い原稿を連続して印刷した際のように、トナー補給量が多くなった時に補給トナーの分散・帯電不足で顕著に発生する。
また、機械の高速化に伴い現像剤攪拌搬送部材は高速で回転し、且つ、トナーは３乃至１２μｍの微小粒子であるため、補給されたトナーの一部が現像剤とうまく攪拌されずに飛散、浮遊あるいは現像剤面を上滑りして移動する。このようなトナーが現像ローラに搬送されて現像領域へ搬送されると、未帯電、逆帯電、弱帯電の帯電不良トナーにより、非画像部の地汚れ、濃度ムラ、トナー飛散が生じる。

このような問題を解消するために、例えば特許文献１のように、トナー補給部から補給されたトナーが剤面を上滑りして未帯電のまま現像ローラ側のスクリュー部に搬送されるのを防止する飛散防止部材を設けることが、開示されている。
しかしながらこれらの手段は、トナーが現像部に搬送されるまでに満たさねばならない２つの条件であるトナーの分散と帯電のうち、トナーの均一分散に重点を置いたものである。つまり補給トナーの現像剤への均一な分散までの機能をスクリュー部に与え、トナー帯電は従来と同じく現像剤規制ブレード近傍での現像剤の摺擦によってまかなっていた。このような現像システムの場合、トナーが現像剤規制ブレードの裏側の現像剤溜り部で大きな負荷を受け、現像剤が劣化するという問題点がある。
また、劣化したトナーは弱帯電・逆帯電トナーになりやすく、長期にわたる画像形成プロセスを経ると帯電量分布がブロード化し、地肌汚れ・トナー飛散につながる。そして、安易に現像剤規制ブレード裏でのストレスを小さくするとトナーの帯電不足が発生し、かえって地肌汚れ・トナー飛散が多くなる虞がある。

また、特許文献２では、現像装置内の剤経路規制部材を現像ローラに近づけるように作動させて帯電量を上昇させることが、開示されている。
しかしながら、この構成では剤にかかる摺擦力が増すものの、剤を規制する場所がドクターブレード近傍であるため、その位置に搬送されるまでのトナーの分散が不完全だと現像剤規制手段を用いても濃度ムラが出てしまう懸念がある。

さらに特許文献３では、補給側攪拌室のスクリューの下流に付けるフィンの数を上流側よりも多くすることによって、補給側攪拌室の剤レベルを上流と下流で変化させる構成が、開示されている。
しかしながら、これらの発明においてはいずれも、補給トナーの上滑り防止、トナーの均一分散、トナーの帯電付与を十分に行い、かつ現像剤にかかる機械的な力を従来よりも弱くして現像剤の長寿命化を図るには不十分な点があった。

特開平９−１０６１６１号公報 特開平１１−２０２５７３号公報 特開２００４−２７２０１７号公報

そこで、本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、その課題は、補給されたトナーが低帯電もしくは未帯電状態で直接現像スリーブに到達することを防止でき、長期に渡り画像形成プロセスが繰り返された場合、或いはトナーの消費が少ない特殊な使用状態が長期間に及んだ場合にも、現像剤劣化が少なく、地肌汚れ・トナー飛散のない現像装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置を提供することである。

上記課題を解決する手段である本発明の特徴を以下に挙げる。
なお、本発明において、トナーが補給される側の現像剤収容部を補給側撹拌室と呼び、現像剤担持体と対向している側の現像剤収容部を現像側撹拌室と呼ぶものとする。
本発明は、トナーとキャリアからなる二成分現像剤を、現像剤容器内に配設された２本の回転自在なスクリューで攪拌・分散して所定位置に搬送する攪拌手段と、現像によって消費されたトナーを補給するトナー補給口を備えた現像装置において、前記現像装置は、補給側撹拌室の断面形状がスクリューの外周に沿った円形状である区間が現像剤搬送方向下流にあり、かつ、前記区間内でのみ現像剤が前記補給側攪拌室の壁面に３６０°接触し、前記区間が前記補給側攪拌室の下流端部を含む連続する区間であり、その区間長は、現像剤担持体の現像剤を担持する部分の全長の１０乃至４０％であることを特徴とする現像装置である。
本発明によれば、補給側撹拌室の現像剤搬送方向下流側に攪拌室の断面形状がスクリューの外周に沿った円形状（図１の区間Ｃ、Ｄの断面形状）の区間があり、かつ、前記区間内で現像剤が補給側攪拌室の壁面に３６０°接触している箇所を設け、かつ前記区間以外では、３６０°接触する領域を作らないようにした。これにより区間Ｃ、Ｄの一部でのみ、現像剤が圧密状態になる箇所を設けることができる。区間Ｃ、Ｄでは天井がスクリューの外径に沿った形状であるため、現像剤が圧密状態になっていてもスクリューの駆動力が伝わらない不動層がなく、良好な現像剤分散・搬送能力を確保することができる。
圧密領域では、現像剤の摺擦力が高まり、補給トナーの分散が促進されると同時にトナーの帯電が促進される。したがって、補給されたトナーが現像側攪拌室に搬送されて現像に供される時点でトナーが十分に帯電しており、トナー飛散・地肌汚れのない良好な画像形成が行われる。
また、このような構成の現像装置を用いる場合、補給側攪拌室でトナー帯電機能を持たせているため、従来の現像装置のようにドクターブレードで集中的に摺擦して帯電させなくてよい。したがってドクターブレード付近の機械的な力を弱く設計することができ、ユニット全体のストレス低減により、現像剤の長寿命化を図ることができる。

なお、現像剤担持体の現像剤を担持する部分とは、軸を除く部分である。
本発明では、補給側攪拌室内で、現像剤が３６０°壁面に接触する区間の長さを規定している。図２に示すように、補給側攪拌室の全長をＬ（現像スリーブの長さと補給側攪拌室の長さがほぼ同じであるとした）と、区間Ｃと区間Ｄ（受け渡し部）を合計した区間長をｄ、現像剤が圧密状態で、周囲の壁面に３６０°接触している区間長をｘとすると、
０．１Ｌ＜ｘ＜０．４Ｌ （１）
と表せる。
現像剤が３６０°壁面に接触している圧密領域が攪拌室の全長Ｌの４０％より大きすぎると、補給トナーの分散に適した剤レベルの低い領域が６０％以下となってしまい、トナーの分散性が悪くなってしまう。逆に１０％以下だと、十分な摺擦が得られず、帯電が十分に立ち上がらないまま現像領域へ運ばれてしまう。
したがって本発明の範囲内にすることで、補給トナーの分散と、帯電を高いレベルで両立させることが可能である。

本発明は、さらに、前記補給側撹拌室の断面形状がスクリューの外周に沿った円形状の区間が、前記補給側攪拌室の下流端部を含む連続する区間であり、その区間長は、現像剤が前記補給側攪拌室の壁面に３６０°接触している区間長よりも長いことを特徴とする現像装置である。
本発明では、補給側攪拌室の断面形状がスクリュー形状に沿った円形状となっている区間の長さを規定した。本発明を数式で表現すると、
ｘ＜ｄ （２）
と表せる。
補給側撹拌室の断面形状がスクリューの外周に沿った円形状（図１の区間Ｃの断面形状）の区間が、補給側攪拌室の下流端部を含む連続する区間であり、その区間長は、現像剤が攪拌室の壁面に３６０°接触している区間長よりも長く、かつ、現像剤担持体の現像剤を担持する部分（軸を除く部分）の全長の４０％以下である。これにより、現像剤が圧密状態になっている領域は３６０°円形状の壁面であるため不動層が発生せずスムーズに現像剤が搬送される。また現像剤と壁面、現像剤とスクリュー部材、現像剤同士の摺擦が十分になされ、トナーの帯電が促進される。したがって補給されたトナーが現像スリーブに供給されるまでの間に、帯電することができ、トナー飛散や地肌汚れのない画像形成を行うことができる。

本発明は、さらに、前記補給側攪拌室から現像側攪拌室へ現像剤が受け渡される開口部面積が、前記現像側攪拌室から前記補給側攪拌室へ現像剤が受け渡される開口部の面積の３０％未満であることを特徴とする現像装置である。
本発明では、補給側攪拌室から現像側攪拌室へ現像剤が受け渡される開口部面積が、現像側攪拌室から補給側攪拌室へ現像剤が受け渡される開口部の面積の３０％未満であることにより、現像側攪拌室へ移流しにくくなる。このとき、補給側攪拌室の下流部では圧密状態が作られやすくなる。したがって、現像剤と壁面、現像剤とスクリュー部材、現像剤同士の摺擦が十分になされ、トナーの帯電が促進される。したがって補給されたトナーが現像スリーブに供給されるまでの間に、帯電することができ、トナー飛散や地肌汚れのない画像形成を行うことができる。

本発明は、さらに、前記補給側攪拌室のスクリュー形状が、上流では長手方向への搬送力が大きく、下流に行くほど相対的に円周方向への攪拌力が大きくなる形状であることを特徴とする現像装置である。
本発明は、さらに、前記補給側攪拌室のスクリュー形状が、現像剤搬送方向の下流部に、スクリューの最外周に長手方向につながった板状部材が設けられていることを特徴とする現像装置である。
本発明は、さらに、前記補給側攪拌室のスクリュー形状が、現像剤搬送方向の上流では下流よりもスクリューピッチが長いことを特徴とする現像装置である。
図３は、スクリューの最外周に長手方向につながった板状部材を示す図である。本発明では、補給側撹拌室のスクリュー形状が、上流では長手方向への搬送力が大きく、下流に行くほど円周方向への攪拌力（縦方向へのせん断力）が大きくなる形状であることにより、上流では、現像剤の剤レベルが低くなり、下流では剤レベルが高くなり、一部の区間では壁面の天井まで、つまり周囲３６０°接触する領域が生まれる。
このような剤レベル状態では３つの効果がある。１つ目の効果は、トナー補給口付近で剤レベルが低いことは、補給されたトナーが、スクリューの回転とともに動く現像剤に巻き込まれやすく、補給トナーがすぐに、キャリアと分散することである。逆に剤レベルが高い位置にトナー補給をすると、補給トナーが元の現像剤の表面に層を成したまま、搬送されてしまう、いわゆる上滑りという現象が発生してしまう。上滑りしたトナーはキャリアと接触する機会がないため、帯電せず、トナー飛散の原因となる。
２つ目の効果は、攪拌室の途中で剤レベルが高くなることは、上流側で補給トナーの上滑りが１００％解消できなくても、剤レベルが高くなっている位置で、補給トナーが堰き止められ、それより下流に未分散のトナーがそのまま搬送されることを防ぐことである。
３つ目の効果は下流側の剤レベルが高く、圧密状態であることによって、現像剤と壁面、現像剤とスクリュー部材、現像剤同士の摺擦が十分になされ、トナーの帯電が促進されることである。したがって補給されたトナーが現像スリーブに供給されるまでの間に、帯電することができ、トナー飛散や地肌汚れのない画像形成を行うことができる。

本発明のプロセスカートリッジは、前記の現像装置と、潜像担持体、帯電装置、潜像担持体のクリーニング装置、の少なくとも１つ以上と、を一体としたことを特徴とするプロセスカートリッジである。

本発明の画像形成装置は、前記の現像装置を有することを特徴とする画像形成装置である。
本発明の画像形成装置は、前記のプロセスカートリッジを有することを特徴とする画像形成装置である。

本発明は、トナーの帯電機能をトナーが補給される補給側攪拌室でも分担させることにより、現像装置全体として現像剤が受ける負担を減らし、現像剤の長寿命化を図るものである。

本発明は、上記解決するための手段によって、補給されたトナーが低帯電もしくは未帯電状態で直接現像スリーブに到達することを防止でき、長期に渡り画像形成プロセスが繰り返された場合、或いはトナーの消費が少ない特殊な使用状態が長期間に及んだ場合にも、現像剤劣化が少なく、地肌汚れ・トナー飛散のない現像装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置を提供することが可能となった。

以下に、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。なお、いわゆる当業者は特許請求の範囲内における本発明を変更・修正をして他の実施形態をなすことは容易であり、これらの変更・修正はこの特許請求の範囲に含まれるものであり、以下の説明はこの発明における最良の形態の例であって、この特許請求の範囲を限定するものではない。

図４は、本発明の一実施の形態に係る現像装置を適用するカラー画像形成装置の内部構成図であり、具体的にはタンデム型間接転写方式の電子写真複写装置である。図中符号１００は画像形成装置本体、２００は画像形成装置本体１００を載せる給紙テーブル、３００は画像形成装置本体１００上に取り付けるスキャナ（読み取り光学系）、４００はさらにその上に取り付ける原稿自動搬送装置（ＡＤＦ）である。複写装置本体１００の中央位置には、横方向へ延びる無端ベルト状の中間転写体１０を設ける。そして、図示例では中間転写体を３つの支持ローラ１４、１５、１６に掛け回して図中時計回りに回転搬送可能とする。この図示例では、３つの支持ローラの中で、第２の支持ローラ１５の左に、画像転写後に中間転写体１０上に残留する残留トナーを除去する中間転写体クリーニング装置１７を設ける。また、３つの支持ローラの中で第１の支持ローラ１４と第２の支持ローラ１５間に張り渡した中間転写体１０上には、その搬送方向に沿って、ブラック・イエロー・マゼンタ・シアンの４つの画像形成手段１８を横に並べて配置してタンデム画像形成部２０を構成する。タンデム画像形成部２０の直上には、図４に示すように、さらに露光装置２１を設ける。

一方、中間転写体１０を挟んでタンデム画像形成部２０と反対の側には、２次転写装置２２を備える。２次転写装置２２は、図示例では、２つのローラ２３間に、無端ベルトである２次転写ベルト２４を掛け渡して構成し、中間転写体１０を介して第３の支持ローラ１６に押し当てて配置し、中間転写体１０上の画像をシートに転写する。２次転写装置２２の横には、シート上の転写画像を定着する定着装置２５を設ける。定着装置２５は、無端ベルトである定着ベルト２６に加圧ローラ２７を押し当てて構成する。上述した２次転写装置２２は、画像転写後のシートをこの定着装置２５へと搬送するシート搬送機能も備えている。なお、図示例では、このような２次転写装置２２および定着装置２５の下に、上述したタンデム画像形成部２０と平行に、シートの両面に画像を記録すべくシートを反転するシート反転装置２８を備える。

このカラー画像形成装置を用いてコピーをとるときは、原稿自動搬送装置４００の原稿台３０上に原稿をセットする。または、原稿自動搬送装置４００を開いてスキャナ３００のコンタクトガラス３２上に原稿をセットし、原稿自動搬送装置４００を閉じてそれで押さえる。不図示のスタートスイッチを押すと、原稿自動搬送装置４００に原稿をセットしたときは、原稿を搬送してコンタクトガラス３２上へと移動させた後、他方コンタクトガラス３２上に原稿をセットしたときは、直ちにスキャナ３００を駆動し、第１走行体３３および第２走行体３４を走行する。そして、第１走行体３３で光源から光を発射するとともに原稿面からの反射光をさらに反射して第２走行体３４に向け、第２走行体３４のミラーで反射して結像レンズ３５を通して読み取りセンサ３６に入れ、原稿内容を読み取る。また、不図示のスタートスイッチを押すと、不図示の駆動モータで支持ローラ１４、１５、１６のうちの１つを回転駆動して他の２つの支持ローラを従動回転し、中間転写体１０を回転搬送する。同時に、個々の画像形成手段１８でその感光体４０を回転して各感光体４０上にそれぞれ、ブラック・イエロー・マゼンタ・シアンの単色画像を形成する。そして、中間転写体１０の搬送とともに、それらの単色画像を順次転写して中間転写体１０上に合成カラー画像を形成する。

一方、不図示のスタートスイッチを押すと、給紙テーブル２００の給紙ローラ４２の１つを選択回転し、ペーパーバンク４３に多段に備える給紙カセット４４の１つからシートを繰り出し、分離ローラ４５で１枚ずつ分離して給紙路４６に入れ、搬送ローラ４７で搬送して画像形成装置本体１００内の給紙路４８に導き、レジストローラ４９に突き当てて止める。そして、中間転写体１０上の合成カラー画像にタイミングを合わせてレジストローラ４９を回転し、中間転写体１０と２次転写装置２２との間にシートを送り込み、２次転写装置２２で転写してシート上にカラー画像を記録する。画像転写後のシートは、２次転写装置２２で搬送して定着装置２５へと送り込み、定着装置２５で熱と圧力とを加えて転写画像を定着した後、切換爪５５で切り換えて排出ローラ５６で排出し、排紙トレイ５７上にスタックする。または、切換爪５５で切り換えてシート反転装置２８に入れ、そこで反転して再び転写位置へと導き、裏面にも画像を記録した後、排出ローラ５６で排紙トレイ５７上に排出する。一方、画像転写後の中間転写体１０は、中間転写体クリーニング装置１７で、画像転写後に中間転写体１０上に残留する残留トナーを除去し、タンデム画像形成部２０による再度の画像形成に備える。

上述したタンデム画像形成部２０において、個々の画像形成手段１８は、ドラム状の感光体４０のまわりに、帯電装置６０、現像装置６１、１次転写装置６２、感光体クリーニング装置６３、除電装置６４などを備えている。図５は、現像装置を示す図である。現像装置６１は、図５に示すように現像剤容器６５内に、現像剤攪拌・搬送手段としてのトナー補給側攪拌スクリュー６６、現像剤担持体側攪拌スクリュー６７、現像剤担持体（現像ローラ）６８を備える。第一の現像剤撹拌室８６の容器外壁には図示しない補給口が設けられており、図示しないトナー補給装置からトナーが供給される（以後、第一の現像剤攪拌室を補給側攪拌室と呼ぶ。）。トナー補給側の攪拌スクリュー６６は、トナー補給装置から補給されたトナーと現像剤容器６５内の現像剤（磁性粒子とトナーとを有する二成分現像剤）を攪拌、搬送する。また、第二の現像剤撹拌室８７（現像剤担持体側）の攪拌スクリュー６７は、現像剤容器６５内の現像剤を攪拌、搬送する（以後、第二の現像剤攪拌室を現像側攪拌室と呼ぶ。）。

（実施例１）
本実施例では体積平均粒径が３５μｍのキャリアと６μｍのトナーを用いてトナー濃度７ｗｔ％の条件で実験を行った。次にトナーの帯電立ち上がり性を調べる方法を説明する。図６は、補給側撹拌室と現像側撹拌室を示す図である。補給側撹拌室８６での分散、帯電立ち上げ性能を評価するために、上記の現像装置から現像ローラ、ドクターブレードを外した単純な攪拌装置を用いた。この現像装置の現像剤の規定量は４００ｇであるが、現像スリーブの周りに磁力で保持している１５０ｇを差し引いて２５０ｇを攪拌装置に入れ、１ｇのトナーをトナー補給口（図６の点Ａ）に補給した。また、現像側撹拌室８７への流量が所定の量となるように補給側撹拌室８６のスクリュー回転数を適宜変更し、補給トナーのピークが現像側攪拌室８７に移流する時刻になるように、受け渡し部７８直後の現像剤の帯電量分布をホソカワミクロン製のＥ−ｓｐａｒｔアナライザーを用いて測定した。補給トナーが現像側攪拌室８７に移流する時刻は、現像側攪拌室８７の上流側の底面に設けたトナー濃度センサ７５−ｂ（図６参照）を用いて、補給トナーのピークを検出することによって測定した。

得られた帯電量分布から、−０．１［ｆＣ／μｍ］よりプラス側のトナーの個数頻度をＷＳＴ率（Ｗｒｏｎｇ Ｓｉｇｎ Ｔｏｎｅｒ）として評価した（本実施例ではマイナス帯電のトナーを用いた。）。
なお、実際の現像装置では１回に補給される量は０．２ｇ／ｓ以下であり、今回の実験の補給量１ｇは、撹拌部の帯電性能を評価するための極端な条件であることを付記しておく。さらに実際の現像装置では現像剤が現像領域へ運ばれる前にドクターブレード付近で摺擦も加わるため、補給側攪拌室８６でトナー帯電を完全に立ち上げる必要はない。本発明者らが鋭意検討した結果、この評価においてＷＳＴ率が１５％以下となる条件であれば、現像ローラとドクターブレードをつけた現像装置を用いた印字試験において、ベタ画像形成後の補給量でもトナー飛散、地汚れのない良好な画像形成が行われることがわかっている。したがって、この指標を用いて条件の可否を判断した。

実験に用いた現像装置（撹拌装置）についてさらに詳しく説明する。
補給側攪拌室８６と現像側攪拌室８７を隔てる仕切り板８０の長手方向の断面図を図１に示す。仕切り板の両端部には、補給側撹拌室８６から現像側撹拌室８７への現像剤受け渡し部７８、および現像側撹拌室８７から補給側撹拌室８６への受け渡し部７９が設けられている。本実施例では現像側撹拌室８７から補給側撹拌室８６への受け渡し開口面積を８００ｍｍ²、補給側撹拌室８６から現像側撹拌室８７への開口面積を１８０ｍｍ²とした。
補給側撹拌室８６から現像側撹拌室８７への開口部７８の形状は長方形に限定するものではなく、複数の円や多角形をメッシュ状に並べたものなどでも構わない。また開口位置も、図１のように仕切り板８０の下部にある必要はなく、現像剤が存在する高さに開口部があればよい。また、開口部面積を制御できる機構を備えた可変式シャッターでも良い。
補給側撹拌室８６のスクリューは全長Ｌが３２０ｍｍで、図７の（ｂ−１）に示すように、ピッチが２５ｍｍの螺旋状のスクリュー羽根がついているものを用いた。

次に補給側撹拌室８６の壁面について詳しく説明する。図１の下側に区間Ａ乃至Ｄの各区間の撹拌室断面図を示す。区間Ａでは、現像側撹拌室８６から補給側撹拌室８７へ現像剤が戻ってくるための開口部７９が設けられている。区間Ｂの途中には、トナー補給口があり、外部からトナーが補給される。したがって、区間Ｂでは、補給されたトナーを現像剤の中に均一に分散させることが重要な働きである。次に区間Ｃが本発明の特徴であり、補給側撹拌室８６の天井部分が、スクリューの外周面に沿うように円形状となっている。最後の区間Ｄでは、補給側撹拌室８６壁面は区間Ｃと同様であるが、現像側撹拌室８７へ現像剤を受け渡すための開口部７８が設けられている。そしてこの開口部７８の面積は、現像側撹拌室８７から補給側撹拌室８６への開口部７９よりも小さくしたことを特徴としている。
本実施例では、区間Ｃ、Ｄにおけるスクリュー羽根と補給側撹拌室８６壁面との隙間は１ｍｍとした。また表１の条件１に示すように開口面積を１８０ｍｍ²とし、区間Ｃ、Ｄを合計した区間長ｄは０．４Ｌとした。

補給側撹拌室８６から現像側撹拌室８７への開口部７８面積を小さくしたことによって、補給側撹拌室８６下流部では、現像剤が圧密になっている。このとき、壁面の形状が区間Ｂのようにスクリューの上半分が開いた形状であると、スクリューが回転しても、補給側攪拌室８６上部の隅の部分では現像剤に搬送方向への力が伝わらず、不動層を形成してしまう。
一方、本発明では、現像剤が圧密状態になる領域は、必ず円形状の壁面の領域になるようにしてあるため、現像剤が圧密状態になっても、不動層が発生せずに現像剤がスムーズに搬送される。

本実施例の構成では、区間Ｃ、Ｄの合計の区間長ｄが１２８ｍｍ（＝０．４Ｌ）のうち、現像剤が天井まで接触している区間長は補給側撹拌室８６の最下流から１１０ｍｍ（＝０．３３Ｌ）の区間であった。なお補給側撹拌スクリューの軸トルクを測定したところ、０．３５［ｋｇｆ・ｃｍ］であった。
この条件で補給トナーの帯電立ち上げ評価を行ったところ、トナーの分散、帯電立ち上げとも充分なレベルを確保することができた。この条件で現像ローラを付けた現像装置を用いて現像剤の量を４００ｇにして画像出力を行うと、トナー補給が厳しい条件（ベタ画像現像時）においても補給トナーは現像側攪拌室８７に到達するまでの間に十分に、分散・帯電し、地肌汚れ・トナー飛散のない良好な画像形成が行えた。

一方、比較例として表１の条件２乃至条件７で同様の評価を行った。
条件２では、補給側撹拌室８６から現像側撹拌室８７への受け渡し部７８の開口面積を８００ｍｍ²としたところ、現像剤が圧密にならず、補給側撹拌室８６の壁面に現像剤が３６０°接触する区間を作ることができなかった。トナー補給後のＷＳＴ率は３０％と悪く、トナー飛散が発生した。

条件３では、開口面積を１４０ｍｍ²と狭くしたところ、現像剤が補給側撹拌室８６の壁面に３６０°接触する圧密領域が１９２ｍｍ（＝０．６Ｌ）と長くなってしまい、トナーが補給されてから充分に分散されるまもなく圧密領域に突入してしまった。このとき、トナー濃度が均一化されないまま現像領域へトナーが搬送されてしまうため、実際にこの条件で現像ローラを付けた現像装置にて画像出力を行うと、濃度ムラが出た。

条件４では、補給側撹拌室８６の壁面を円形状にする区間長ｄを０．８Ｌと長くした。補給直後の区間Ｂの現像剤レベルを図８に示すように、補給側攪拌室８６の左右の端部では現像剤９０がスクリュー投影面からはみ出している部分９６がある。このような端部の現像剤にはスクリュー９５が回転しても搬送方向への力がかかりにくいため、スクリュー投影面内の現像剤と、端部の現像剤では搬送速度差が生じる。トナー補給時にはこの速度差によってトナーの長手方向への分散が促進される。一方、区間Ｃ、Ｄの形状の壁面ではすべての現像剤がスクリュー投影面内に存在するため、搬送方向の速度差が生じにくい。したがって条件４のように、補給側撹拌室８６の壁面を円形状にする区間長ｄを０．８Ｌと長くしすぎると補給トナーの分散がやや不十分だった。

条件５では 開口面積を１４０ｍｍ²と小さくしたことによって圧密状態の区間が０．６Ｌと長くなったが、円形状の壁面の区間が０．３Ｌしかない条件である。この場合、区間Ｂの壁面に現像剤が３６０°壁面に接触しているが、スクリューの力が及ばない補給側撹拌室８６の隅の部分では、現像剤が滞留して不動層が形成されてしまう。

条件６ではスクリュー形状を変えた。スクリュー外周に長手方向に差し渡した部材を設けると、円周方向（縦方向）の撹拌力が増すが、図７のｃタイプのスクリューは、この部材が、最下流ではなく、途中の位置に設けられている。したがって、いったん圧密状態になるものの、その圧が補給側撹拌室８６の最下流部で解除されてしまい、効率的な摺擦ができない。本発明の目的は、補給側撹拌室８６の上流部では剤レベルの低い区間を多く設けてトナーの分散を良くし、下流部では圧密部を効率的に作り出して現像剤の摺擦を促進させてトナーの帯電を立ち上げることであるから、条件６のように上流側に圧密部を移動させて、最下流部で再び圧力を緩めるような構成は分散の面からもトナー帯電の面からも好ましくない。

条件７では、補給側撹拌室８６から現像側撹拌室８７への受け渡し部７８の開口面積を４００ｍｍ²としたところ、現像剤が圧密にならず、補給側撹拌室８６の壁面に現像剤が３６０°接触する区間を作ることができなかった。トナー補給後のＷＳＴ率は３０％と悪く、トナー飛散が発生した。

（実施例２）
実施例２では、条件８から１２に示すように、受け渡し開口部７８の面積は１８０ｍｍ²、円形状の壁面の区間を０．４Ｌ固定とし、補給側撹拌室８６のスクリュー形状を変化させた。
条件８では、図７の（ａ−１）に示すように、螺旋状のスクリュー羽根がついている全長３２０ｍｍのうち、上流側１６０ｍｍをピッチ５０ｍｍ、それより下流の部分をピッチ２５ｍｍとした。このスクリューを用いると、下流側よりも上流側の搬送速度が速くなるため、下流側で現像剤が圧密状態になる。したがって現像剤の摺擦が促進されトナーが帯電し、トナー飛散のない良好な画像形成を行うことができる。

条件９では、図７の（ｂ−２）に示すように、ピッチ２５ｍｍの螺旋状のスクリュー羽根がついている全長３２０ｍｍのうち、最下流部から３ピッチ分だけスクリュー羽根外周部に長手方向９４につながった板状部材９３を備えたスクリューを用いた。このスクリューを用いると、板状撹拌部材がついている部分では移流速度が遅くなる。また、板状部材９３がついていることにより円周方向（縦方向）の攪拌力が強いため、さらに現像剤が圧縮されて強い圧密状態を作ることができる。したがって現像剤の摺擦が促進されトナーが帯電し、トナー飛散のない良好な画像形成を行うことができる。

条件１０では、図７の（ｂ−３）に示すように、最下流部に備える撹拌部材を５ピッチ分とした他は、条件９と同じである。この条件でも圧密部が形成されて現像剤の摺擦が促進されトナーが帯電し、トナー飛散のない良好な画像形成を行うことができる。

条件１１では、図７の（ａ−２）に示すように、螺旋状のスクリュー羽根がついている全長３２０ｍｍのうち、上流側１６０ｍｍをピッチ５０ｍｍ、それより下流の部分をピッチ２５ｍｍとした。そのうちピッチ２５ｍｍの螺旋状のスクリュー羽根がついている部分のうち、最下流部から３ピッチ分だけスクリュー羽根外周部に長手方向９４につながった板状部材９３を備えたスクリューを用いた。このスクリューを用いると、上流ではピッチが大きいため下流側よりも搬送速度が速く、板状撹拌部材がついている部分では移流速度がさらに遅くなる。また、板状部材９３がついていることにより円周方向（縦方向）の攪拌力が強いため、さらに現像剤が圧縮されて強い圧密状態を作ることができる。したがって現像剤の摺擦が促進されトナーが帯電し、トナー飛散のない良好な画像形成を行うことができる。

条件１２では、図７の（ａ−３）に示すように、最下流部に備える撹拌部材を５ピッチ分とした他は、条件９と同じである。この条件でも圧密部が形成されて現像剤の摺擦が促進されトナーが帯電し、トナー飛散のない良好な画像形成を行うことができる。

発明者らの検討の結果、本発明で示した剤レベルを維持した状態では、ストレスが強すぎて現像剤の劣化を早めるといった不具合もなく、また、現像側攪拌室８７の現像剤が不足して汲み上げ不良が生じることもなく良好な画像形成が行えた。

補給側攪拌室と現像側攪拌室を隔てる仕切り板の長手方向の断面図を示す図である。 補給側攪拌室の全長と区間長ｄと区間長ｘを示す図である。 スクリューの最外周に長手方向につながった板状部材を示す図である。 本発明の一実施の形態に係る現像装置を適用するカラー画像形成装置の内部構成図である。 現像装置を示す図である。 補給側撹拌室と現像側撹拌室を示す図である。 スクリュー形状を示す図である。 補給直後の区間Ｂの現像剤レベルを示す図である。

符号の説明

１０ 中間転写体
１４ 支持ローラ
１５ 支持ローラ
１６ 支持ローラ
１７ 中間転写体クリーニング装置
１８ 画像形成手段
２０ タンデム画像形成部
２１ 露光装置
２２ ２次転写装置
２３ ローラ
２４ ２次転写ベルト
２５ 定着装置
２６ 定着ベルト
２７ 加圧ローラ
２８ シート反転装置
３０ 原稿台
３２ コンタクトガラス
３３ 第１走行体
３４ 第２走行体
３５ 結像レンズ
３６ 読み取りセンサ
４０ 感光体
４２ 給紙ローラ
４３ ペーパーバンク
４４ 給紙カセット
４５ 分離ローラ
４６ 給紙路
４７ 搬送ローラ
４８ 給紙路
４９ レジストローラ
５５ 切換爪
５６ 排出ローラ
５７ 排紙トレイ
６０ 帯電装置
６１ 現像装置
６２ １次転写装置
６３ 感光体クリーニング装置
６４ 除電装置
６５ 現像剤容器
６６ トナー補給側攪拌スクリュー
６７ 現像剤担持体側攪拌スクリュー
６８ 現像剤担持体（現像ローラ）
７５−ｂ トナー濃度センサ
７８ 補給側撹拌室から現像側撹拌室への現像剤受け渡し部（開口部）
７９ 現像側撹拌室から補給側撹拌室への受け渡し部
８０ 仕切り板
８６ 補給側攪拌室
８７ 現像側攪拌室
９０ 現像剤
９１ 現像剤搬送方向
９２ トナー補給口
９３ 板状部材
９４ 長手方向
９５ スクリュー
９６ スクリュー投影面外の現像剤
１００ 画像形成装置本体
２００ 給紙テーブル
３００ スキャナ（読み取り光学系）
４００ 原稿自動搬送装置（ＡＤＦ）
Ｐｏｉｎｔ Ａ トナー補給口
Ｐｏｉｎｔ Ｂ 受け渡し部

Claims (9)

1. トナーとキャリアからなる二成分現像剤を、現像剤容器内に配設された２本の回転自在なスクリューで攪拌・分散して所定位置に搬送する攪拌手段と、
   現像によって消費されたトナーを補給するトナー補給口を備えた現像装置において、
   前記現像装置は、
   補給側撹拌室の断面形状がスクリューの外周に沿った円形状である区間が現像剤搬送方向下流にあり、かつ、前記区間内でのみ現像剤が前記補給側攪拌室の壁面に３６０°接触し、
   前記区間が前記補給側攪拌室の下流端部を含む連続する区間であり、その区間長は、現像剤担持体の現像剤を担持する部分の全長の１０乃至４０％である
   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、
   前記補給側撹拌室の断面形状がスクリューの外周に沿った円形状である区間が、前記補給側攪拌室の下流端部を含む連続する区間であり、
   その区間長は、現像剤が前記補給側攪拌室の壁面に３６０°接触している区間長よりも長い
   ことを特徴とする現像装置。
3. 請求項１又は２に記載の現像装置において、
   前記補給側攪拌室から現像側攪拌室へ現像剤が受け渡される開口部面積が、前記現像側攪拌室から前記補給側攪拌室へ現像剤が受け渡される開口部の面積の３０％未満である
   ことを特徴とする現像装置。
4. 請求項１乃至３のいずれか一つに記載の現像装置において、
   前記補給側攪拌室のスクリュー形状が、上流では長手方向への搬送力が大きく、下流に行くほど相対的に円周方向への攪拌力が大きくなる形状である
   ことを特徴とする現像装置。
5. 請求項４に記載の現像装置において、
   前記補給側攪拌室のスクリュー形状が、現像剤搬送方向の下流部に、スクリューの最外周に長手方向につながった板状部材が設けられている
   ことを特徴とする現像装置。
6. 請求項４又は５に記載の現像装置において、
   前記補給側攪拌室のスクリュー形状が、現像剤搬送方向の上流では下流よりもスクリューピッチが長い
   ことを特徴とする現像装置。
7. 請求項１乃至６のいずれか一つに記載の現像装置と、
   潜像担持体、帯電装置、潜像担持体のクリーニング装置、の少なくとも１つ以上と、
   を一体とした
   ことを特徴とするプロセスカートリッジ。
8. 請求項１乃至６のいずれか一つに記載の現像装置を有する
   ことを特徴とする画像形成装置。
9. 請求項７に記載のプロセスカートリッジを有する
   ことを特徴とする画像形成装置。

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