JP4942503B2

JP4942503B2 - 現像装置、プロセスユニット及び画像形成装置

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Publication number: JP4942503B2
Application number: JP2007026789A
Authority: JP
Inventors: 一臣大西; 伸村山; 秀一中川; 龍次井上; 雄司長友; 晋太郎山田; 浩文大吉; 知史吉田
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2007-02-06
Filing date: 2007-02-06
Publication date: 2012-05-30
Anticipated expiration: 2027-02-06
Also published as: JP2008191475A

Description

本発明は、複写機、ファクシミリ、プリンタやこれら複合機などの画像形成装置に採用される画像形成方法、プロセスユニット及び現像装置に関する。本発明は特に、像担持体に一成分現像剤を供給して像担持体上の静電潜像を現像する現像装置に関する。

この種の現像装置においては、供給ローラ等の現像剤供給体の上に、現像剤としての多量のトナーを堆積させてしまうと、その自重による圧力でトナーの凝集を助長して、画質劣化などといった種々の不具合を引き起こしてしまう。このため、現像剤供給体やトナーを収容する第１収容室とは別に、多量のトナーを収容する第２収容室を第１収容室の側方に設け、第２収容室内から第１収容室内に適量のトナーを徐々に供給することで、現像剤供給体の周囲でのトナーの凝集を抑えるようにするのが一般的であった。なお、多量の現像剤を収容する第２収容室内では、アジテータ等の撹拌回転部材によってトナーを撹拌することで、トナーを空気と混合せしめてトナーの凝集を抑えている。
一方、近年のカラー画像形成装置においては、プリント速度の高速化を図るために、いわゆるタンデム方式の構成を採用することが多くなってきている。タンデム方式では、感光体等の潜像担持体と、これの表面に担持された潜像を現像するための現像装置との組み合わせを複数並べ、それら感光体上で現像した互いに異なる色の単色画像を、中間転写ベルト等に重ね合わせて転写する。そして、この重ね合わせの転写によってフルカラー画像等の多色画像を形成する。かかる構成において、潜像担持体と現像装置との組み合わせを水平方向に並べ、且つ現像装置として、上述したような第１収容室の側方に第２収容室を配設したものを用いると、水平方向に相当のスペースを確保しなければならなくなる。そして、これにより、装置を大型化してしまう。

現像装置として、特許文献１に記載のような縦長のものを用いれば、このような装置の大型化を抑えることができる。具体的には、この現像装置は、トナーと現像剤供給体たる供給ローラとを内包する第１収容室の上に、第２収容室たるホッパ部を有している。そして、ホッパ部内のトナーを、ホッパ部と第１収容室との間に設けられた連通口に通して、第１収容室内に落とし込む。第１収容室内では、周面にトナーを担持している供給ローラを回転させて、供給ローラ上のトナーを現像剤担持体たる現像ローラに供給する。かかる構成では、現像装置の中でも特に大きなスペースをとる第２収容室を第１収容室の上に設け、これによって現像装置全体を水平方向よりも鉛直方向にスペースをとる縦長の形状にしたことで、水平方向へのスペース拡大を抑えることができる。ところが、かかる構成の現像装置では、ホッパ部内から第１収容室内に落とし込んだトナーを現像剤供給体たる供給ローラの上に多量に堆積させることになる。そして、そのトナーを自重による圧力で凝集させて、供給ローラのトルクを上昇させたり、画像濃度ムラを引き起こしたり、供給ローラを著しく摩耗させたりすることがあった。

本発明者らの実験によれば、縦長の現像装置内におけるトナーの凝集は、第１収容室の複数の側壁のうち、供給ローラの周面に対して比較的小さな間隙を介して対面する対面側壁と、供給ローラとの間で顕著に生じていた。具体的には、特許文献１に記載の現像装置のように縦長の構成のものでは、供給ローラの上に堆積させたトナーを供給ローラの表面に担持させた後、その回転に伴って現像ローラとの接触部又は対向部である供給位置まで搬送する。そして、供給位置を通過した供給ローラの表面を、その回転に伴って再び堆積トナーとの接触位置に進入させる。供給位置から接触位置に至るまでの供給ローラ領域の周囲のスペースでは、トナーが自重によって重力方向に移動したり横に広がったりすると、供給ローラに良好に接触することができずにいつまでもそこに留まってしまう。このため、前述のスペースを確保してしまうと、現像に使用されない無駄なトナーの量を増やしてしまう。そこで、縦長の現像装置においては、前述の供給位置を通過してから接触位置に至るまでの供給ローラ領域に対し、第１収容室の対面側壁を相当に近づけて、できるだけ無駄なトナーを発生させないようにすることが望ましい。

特許文献１に記載の現像装置や、本発明者らが実験に使用した縦長の現像装置も、このような構成になっていた。かかる構成において、ホッパ部内から第１収容室内に落とし込まれて供給ローラ上に堆積したトナーが、堆積量の増加によって圧を高めたり、ホッパ部内のトナーに加圧されたりすると、供給ローラと、第１収容室の対面側壁との間の間隙に入り込むことがある。入り込んだトナーは、その小さな空間の中で動きが拘束されるため、間隙から抜け出すことが困難になる。この一方で、供給ローラの上に堆積しているトナーは、その間隙に容易に入り込んでいくため、間隙内におけるトナーの圧が徐々に高まっていき、やがて凝集塊となる。この凝集塊が供給ローラに圧接することで、供給ローラのトルクを高めたり、画像濃度ムラを悪化させたり、供給ローラの摩耗を引き起こしたりしていた。
トナーとして、オイルレス定着や低温定着を実現する目的で、粒子中にワックスを含有させたものを用いることが多くなっている近年においては、これらの問題が発生し易くなっている。かかるトナーは、比較的軟らかく、且つ粒子間の付着力が比較的大きいために、凝集塊を形成し易いからである。

特開２００１−１９４８８３

本発明は、以上の背景に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、装置の大型化を抑えつつ、現像ローラ、供給ローラ近傍の現像剤収容室下部で現像剤の凝集塊が形成されることを防止すると同時に、現像剤収容室下部における現像剤の流動性を維持することで、供給ローラのトルクアップ、画像濃度ムラ、及び供給ローラの摩耗を抑えられ良好な画像を得ることができる現像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。
本発明の現像装置は、潜像担持体に近接または接触して回転可能に設けられた現像剤担持体と、該現像剤担持体上に現像剤を供給するために回転可能に設けられた現像剤供給部材を含む現像剤供給室と、該現像剤供給室の上方に配置され現像剤を収容する現像剤収容室と、該現像剤収容室と前記現像剤供給室との間に設けられ開口部を有する仕切り部材と、該仕切り部材上に回転可能に設けられた現像剤搬送部材と、前記現像剤担持体に接触して前記現像剤担持体上の現像剤を薄層化する現像剤層規制部材とを有し、前記現像剤担持体に所定のバイアスを印加して前記潜像担持体上の静電潜像を現像する現像装置において、前記開口部は、現像剤収容室から現像剤供給室へ現像剤を補給する現像剤補給用開口部と、現像剤供給室から現像剤収容室へ現像剤を回収する現像剤回収用開口部からなり、前記現像剤補給用開口部は前記仕切り部材の中央部に、前記現像剤回収用開口部は前記現像剤補給用開口部の両側に前記現像剤補給用開口部から離間して設けられ、前記現像剤供給室に、前記現像剤回収用開口部に現像剤を送り込む回転可能に設けられた現像剤攪拌部材が設けられ、前記現像剤搬送部材と前記現像剤攪拌部材とが、スクリューで構成され、前記現像剤攪拌部材は、前記現像剤回収用開口部の直下の両側でスクリューの搬送方向が逆向きであり、かつ前記現像剤補給用開口部の直下の両側でスクリューの搬送方向が逆向きであり、前記現像剤攪拌部材による開口部への現像剤の搬送量Mｔと、前記現像剤搬送部材による現像剤の搬送量Mｐとが、Mｐ＞Mｔの関係を保つことを特徴とする。
また、本発明の現像装置は、さらに、前記現像剤搬送部材の回転速度が、前記現像剤攪拌部材の回転速度よりも大きくなるように構成されていることを特徴とする。
また、本発明の現像装置は、さらに、前記現像剤搬送部材のスクリュー径が、前記現像剤攪拌部材のスクリュー径よりも大きくなるように構成されていることを特徴とする。

また、本発明の現像装置は、さらに、前記現像剤回収用開口部上部における前記現像剤搬送部材のスクリューのピッチが、前記現像剤攪拌部材のスクリューのピッチよりも狭くなるように構成されていることを特徴とする。
また、本発明の現像装置は、さらに、使用される現像剤がワックス成分を含んだ非磁性１成分トナーであることを特徴とする。

本発明のプロセスユニットは、潜像を担持する潜像担持体と、前記潜像担持体上の潜像を現像装置とを備える画像形成装置における少なくとも前記潜像担持体と現像装置とを１つのユニットとして供給の保持体に保持させて画像形成装置本体に対して着脱可能にしたプロセスユニットにおいて、前記現像装置として、上記いずれかの現像装置を用いたことを特徴とする。
本発明の画像形成方法は、潜像担持体に担持された潜像を、現像装置の現像剤で現像する画像形成方法において、前記現像装置として、上記いずれかの現像装置で現像することを特徴とする。
本発明の画像形成装置は、潜像を担持する潜像担持体と、前記潜像担持体上の潜像を現像装置とを備える画像形成装置において、前記現像装置として、上記いずれかの現像装置を用いたことを特徴とする。

以上のように、本発明の現像装置では、現像剤収容室と現像剤供給室との間に設けられた複数の開口部のうち、少なくとも一つ以上の開口部に現像剤を送り込む回転可能に設けられた現像剤攪拌部材による開口部への現像剤の搬送量Ｍｔと、該現像剤搬送部材による現像剤の搬送量Ｍｐが、Ｍｐ＞Ｍｔの関係を保つことで、現像剤供給室へ過剰に充填された現像剤を、現像剤供給室から現像剤収容室へ効率よく搬出することが可能となり、さらに現像剤収容室および現像剤供給室に収容されている現像剤が部分的に劣化していくことを防止し、現像特性が長期に渡り安定な現像装置を提供できる。
また、本発明のプロセスユニットでは、少なくとも潜像担持体を含むプロセスユニットとすることで、画像形成装置本体と容易に着脱可能とすることが可能となり、ユーザーメンテナンスが行い易くなる。また、本発明の画像形成方法又は画像形成装置では、良好な画像を継続して出力することができる。

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。以下、本発明を適用した画像形成装置として、電子写真方式のプリンタ（以下、単にプリンタという）の一実施形態について説明する。まず、本プリンタの基本的な構成について説明する。図１は、本発明の画像形成装置の構成を示す概略図である。同図において、このプリンタは、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック（以下、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋと記す）のトナー像を形成するための４つのプロセスユニット１Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋを備えている。これらは、現像剤として、互いに異なる色のＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋトナーを用いるが、それ以外は同様の構成になっており、寿命到達時に交換される。

感光体２Ｋは、図示しない駆動手段により、図中時計回り方向に１５０［ｍｍ／ｓｅｃ］の線速で回転駆動される。帯電ローラ４Ｋには、図示しない高圧電源回路によって高電圧が印加されている。回転する感光体２Ｋと帯電ローラ３Ｋとの対向部では、帯電ローラ３Ｋから感光体２Ｋに向けて放電が行われる。この放電により、感光体２Ｋの表面は−５００［Ｖ］に一様帯電せしめられる。そして、光ビームＬによって露光走査されてＫ用の静電潜像を担持する。このＫ用の静電潜像は、図示しないＫトナーを用いる現像装置４ＫによってＫトナー像に現像される。そして、後述する中間転写ベルト７上に中間転写される。ドラムクリーニング装置５Ｋは、クリーニングブラシやクリーニングブレードを感光体２Ｋの表面に摺擦させることで、中間転写工程を経た後の感光体２Ｋ表面に付着している転写残トナーを除去する。
除電装置は、クリーニング後の感光体２Ｋの残留電荷を除電する。この除電により、感光体２Ｋの表面が初期化されて次の画像形成に備えられる。他色のプロセスユニット（１Ｙ，Ｍ，Ｃ）においても、同様にして感光体（２Ｙ，Ｍ，Ｃ）上に（Ｙ，Ｍ，Ｃ）トナー像が形成されて、後述する中間転写ベルト７上に中間転写される。

先に示した図１において、プロセスユニット１Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの鉛直方向上方には、光書込ユニット６が配設されている。潜像書込装置たる光書込ユニット６は、画像情報に基づいてレーザーダイオードあるいはＬＥＤダイオードから発した光ビームＬにより、プロセスユニット１Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋにおける感光体２Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋを光走査する。この光走査により、感光体２Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ上にＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋ用の静電潜像が形成される。なお、光書込ユニット６は、光源から発した光ビーム（Ｌ）を、図示しないポリゴンモータによって回転駆動したポリゴンミラーで主走査方向に偏光せしめながら、複数の光学レンズやミラーを介して感光体に照射するものである。

プロセスユニット１Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの鉛直方向下方には、無端状の中間転写ベルト７を張架しながら図中反時計回り方向に無端移動せしめる転写ユニットが配設されている。転写手段たる転写ユニットは、中間転写ベルト７の他に、駆動ローラ、従動ローラ、４つの１次転写ローラ８Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ、２次転写ローラ９、ベルトクリーニング装置、クリーニングバックアップローラなどを備えている。
中間転写ベルト７は、そのループ内側に配設された駆動ローラ、従動ローラ、クリーニングバックアップローラ及び４つの１次転写ローラ８Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋによって張架されている。そして、図示しない駆動手段によって図中反時計回り方向に回転駆動される駆動ローラの回転力により、同方向に無端移動せしめられる。
４つの１次転写ローラ８Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋは、このように無端移動せしめられる中間転写ベルト７を感光体２Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋとの間に挟み込んでいる。この挟み込みにより、中間転写ベルト７のおもて面と、感光体２Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋとが当接するＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋ用の１次転写ニップが形成されている。

１次転写ローラ１９Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋには、図示しない転写バイアス電源によってそれぞれ１次転写バイアスが印加されており、これにより、感光体２Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの静電潜像と、１次転写ローラ８Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋとの間に転写電界が形成される。なお、１次転写ローラ８Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋに代えて、転写チャージャーや転写ブラシなどを採用してもよい。
Ｙ用のプロセスユニット１Ｙの感光体２Ｙ表面に形成されたＹトナーは、感光体２Ｙの回転に伴って上述のＹ用の１次転写ニップに進入すると、転写電界やニップ圧の作用により、感光体２Ｙ上から中間転写ベルト７上に１次転写される。このようにしてＹトナー像が１次転写せしめられた中間転写ベルト７は、その無端移動に伴ってＭ，Ｃ，Ｋ用の１次転写ニップを通過する際に、感光体２Ｍ，Ｃ，Ｋ上のＭ，Ｃ，Ｋトナー像が、Ｙトナー像上に順次重ね合わせて１次転写される。この重ね合わせの１次転写により、中間転写ベルト７上には４色トナー像が形成される。

転写ユニットの２次転写ローラ９は、中間転写ベルト７のループ外側に配設されながら、ループ内側の従動ローラとの間に中間転写ベルト７を挟み込んでいる。この挟み込みにより、中間転写ベルト７のおもて面と、２次転写ローラ９とが当接する２次転写ニップが形成されている。２次転写ローラ９には、図示しない転写バイアス電源によって２次転写バイアスが印加される。この印加により、２次転写ローラ９と、アース接続されている従動ローラとの間には、２次転写電界が形成される。
転写ユニットの鉛直方向下方には、記録紙１０を複数枚重ねた紙束の状態で収容している給紙カセットがプリンタの筐体に対してスライド着脱可能に配設されている。この給紙カセットは、紙束の一番上の記録紙１０に給紙ローラを当接させており、これを所定のタイミングで図中反時計回り方向に回転させることで、その記録紙１０を給紙路に向けて送り出す。
給紙路の末端付近には、レジストローラ対が配設されている。このレジストローラ対は、給紙カセットから送り出された記録紙１０をローラ間に挟み込むとすぐに両ローラの回転を停止させる。そして、挟み込んだ記録紙１０を上述の２次転写ニップ内で中間転写ベルト７上の４色トナー像に同期させ得るタイミングで回転駆動を再開して、記録紙１０を２次転写ニップに向けて送り出す。

２次転写ニップで記録紙１０に密着せしめられた中間転写ベルト７上の４色トナー像は、２次転写電界やニップ圧の影響を受けて記録紙１０上に一括２次転写され、記録紙１０の白色と相まって、フルカラートナー像となる。このようにして表面にフルカラートナー像が形成された記録紙１０は、２次転写ニップを通過すると、２次転写ローラ９や中間転写ベルト７から曲率分離する。そして、転写後搬送路を経由して、後述する定着装置１２に送り込まれる。
２次転写ニップを通過した後の中間転写ベルト７には、記録紙１０に転写されなかった転写残トナーが付着している。これは、中間転写ベルト７のおもて面に当接しているベルトクリーニング装置１１によってベルト表面からクリーニングされる。中間転写ベルト７のループ内側に配設されたクリーニングバックアップローラは、ベルトクリーニング装置１１によるベルトのクリーニングをループ内側からバックアップする。

定着装置１２は、図示しないハロゲンランプ等の発熱源を内包する定着ローラと、これに所定の圧力で当接しながら回転する加圧ローラによって定着ニップを形成している。定着装置１２内に送り込まれた記録紙１０は、その未定着トナー像担持面を定着ローラに密着させるようにして、定着ニップに挟まれる。そして、加熱や加圧の影響によってトナー像中のトナーが軟化せしめられて、フルカラー画像が定着せしめられる。定着装置１２内から排出された記録紙１０は、定着後搬送路を経由した後、排紙路と反転前搬送路との分岐点にさしかかる。定着後搬送路の側方には、回動軸を中心にして回動駆動される切替爪が配設されており、その回動によって定着後搬送路の末端付近を閉鎖したり開放したりする。定着装置１２から記録紙１０が送り出されるタイミングでは、切替爪が回動位置で停止して、定着後搬送路の末端付近を開放している。よって、記録紙１０が定着後搬送路から排紙路内に進入して、排紙ローラ対のローラ間に挟み込まれる。

図示しないテンキー等からなる操作部に対する入力操作や、図示しないパーソナルコンピュータ等から送られてくる制御信号などにより、片面プリントモードが設定されている場合には、排紙ローラ対に挟み込まれた記録紙１０がそのまま機外へと排出される。そして、筐体の上カバーの上面であるスタック部にスタックされる。
一方、両面プリントモードに設定されている場合には、先端側を排紙ローラ対に挟み込まれながら排紙路内を搬送される記録紙１０の後端側が定着後搬送路を通り抜けると、切替爪が図中一点鎖線の位置まで回動して、定着後搬送路の末端付近が閉鎖される。これとほぼ同時に、排紙ローラ対が逆回転を開始する。すると、記録紙１０は、今度は後端側を先頭に向けながら搬送されて、反転前搬送路内に進入する。

本プリンタの右端部は、回動軸を中心に回動することで筐体本体に対して開閉可能な反転ユニットになっている。排紙ローラ対が逆回転すると記録紙１０がこの反転ユニットの反転前搬送路内に進入して、鉛直方向上側から下側に向けて搬送される。そして、反転搬送ローラ対のローラ間を経由した後、半円状に湾曲している反転搬送路内に進入する。更に、その湾曲形状に沿って搬送されるのに伴って上下面が反転せしめられながら、鉛直方向上側から下側に向けての進行方向も反転して、鉛直方向下側から上側に向けて搬送される。その後、上述した給紙路内を経て、２次転写ニップに再進入する。そして、もう一方の面にもフルカラー画像が一括２次転写された後、転写後搬送路、定着装置１２、定着後搬送路、排紙路、排紙ローラ対を順次経由して、機外へと排出される。
上述の反転ユニットは、外部カバーと揺動体とを有している。具体的には、反転ユニットの外部カバーは、プリンタ本体の筺体に設けられた回動軸を中心にして回動するように支持されている。この回動により、外部カバーは、その内部に保持している揺動体とともに筺体に対して開閉する。図中点線で示すように、外部カバーがその内部の揺動体とともに開かれると、反転ユニットとプリンタ本体側との間に形成されていた給紙路、２次転写ニップ、転写後搬送路、定着ニップ、定着後搬送路、排紙路が縦に２分されて、外部に露出する。これにより、給紙路、２次転写ニップ、転写後搬送路、定着ニップ、定着後搬送路、排紙路内のジャム紙を容易に取り除くことができる。

また、揺動体は、外部カバーが開かれた状態で、外部カバーに設けられた図示しない揺動軸を中心にして回動するように外部カバーに支持されている。この回動により、揺動体が外部カバーに対して開かれると、反転前搬送路や反転搬送路が縦に２分されて外部に露出する。これにより、反転前搬送路内や反転搬送路内のジャム紙を容易に取り除くことができる。
プリンタの筺体の上カバーは、回動軸を中心にして回動自在に支持されており、図中反時計回り方向に回転することで、筺体に対して開いた状態になる。そして、筺体の上部開口を外部に向けて大きく露出させる。これにより、光書込ユニット６が露出する。

本プリンタのように、一直線上に並べた複数のプロセスユニット１Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋによってそれぞれトナー像を形成して重ね合わせる方式は、タンデム方式と呼ばれている。タンデム方式のプリンタでは、装置全体の大きさがプロセスユニットの並び方向に大きくなりがちである。そこで、本プリンタにおいては、プロセスユニットの中でも、特に大きなスペースをとるホッパ部をユニット並び方向と直交する方向に長く延びる形状にすることで、ユニット並び方向へのスペース拡大を抑えている。但し、このようにすると、ホッパ部内のトナーを自重によって供給部に落とし込む構成を採用せざるを得なくなる。そして、かかる構成では、例えば図２に示す供給ローラ１０５Ｋと、これに対面するケーシング対面側壁との間の間隙にトナーを進入させて、トナーの凝集塊を形成し易くなってしまう。

図２は、本発明の実施形態に係る現像装置とプロセスユニットの断面図である。図２は、本発明の現像装置を用いたプロセスユニットの構成を示す概略図である。Ｋトナー像を形成するためのプロセスユニット１Ｋを例にすると、図２に示すように、潜像担持体たるドラム状の感光体２Ｋ、ドラムクリーニング装置５Ｋ、除電装置（不図示）、帯電ローラ３Ｋ、現像装置４Ｋ等を備えている。プロセスユニット１Ｋは、プリンタ本体に脱着可能であり、一度に消耗部品を交換できるようになっている。以下、プロセスユニット１Ｋに基づいて説明する（以下、「Ｋ」を省略する。）

現像装置４は、現像剤を収容する現像剤収容室１０１と、該現像剤収容室１０１の下方に設けられた現像剤供給室１０２から構成され、該現像剤収容室１０１と該現像剤供給室１０２を仕切るように仕切り部材１１０が設けられている。該仕切り部材１１０には複数の開口部１０７が設けられている。該開口部１０７は、現像剤が該現像剤収容室１０１から該現像剤供給室１０２へ供給する供給口と現像剤を該現像剤供給室１０２から該現像剤収容室１０１へ戻す返送口とに分かれている。現像剤供給室１０２の下部には、現像ローラ１０３と、現像ローラ１０３に当接して設けられた層規制部材１０４および供給ローラ１０５が設けられる。現像ローラ１０３は感光体ドラム２に接触して配置され、図示しない高圧電源から所定の現像バイアスが印加される。現像剤収容室１０１内には現像剤搬送部材１０６が設けられている。

図２における現像剤搬送部材１０６は、スクリュー形状と板形状を組み合わせた回転軸を有した部材であり回転動作により該現像剤搬送部材１０６と平行かつ略水平方向に現像剤を搬送できる構成をしている。本実施形態においては、該現像剤搬送部材１０６と平行方向に現像剤を搬送する構成が図示されているが、これに限ったものでなく、スクリュー、搬送ベルト、コイル状の回転体等の搬送機能を有するものや、それらと羽根のような板部材や針金を曲げて構成したパドルのようなもの等の解し機能を有するものを組み合わせたものでも良い。また、現像剤の搬送方向においても該現像剤搬送部材１０６に垂直かつ略水平方向に現像剤を搬送する構成としても良い。開口部１０７は現像剤収容室１０１にある現像剤を現像剤供給室１０２へ搬送する入り口であるとともに現像剤供給室１０２へ過剰に供給された現像剤を現像剤収容室１０１へ戻す役割とに分かれて現像ローラ１０３と平行に複数設けられている。現像剤攪拌部材１０８は、該開口部１０７の下部に設けている。

該現像剤攪拌部材１０８は、スクリュー形状と板形状を組み合わせた回転軸を有した部材であり回転動作により該現像剤搬送部材１０６と平行かつ略水平方向に現像剤を搬送できる構成をしている。さらに、該開口部１０７のうち、現像剤回収用開口部１０７の下部にあたる位置では該仕切り部材１１０の下にある現像剤を両側から集めて山状に押し上げるようにするため、該現像剤攪拌部材１０８のスクリューの搬送方向が該開口部１０７の直下で互いに逆向きの形状をしている。また、該現像剤攪拌部材１０８は、該現像剤供給室１０２にある現像剤を攪拌し、さらに下部にある現像ローラ１０３、供給ローラ１０５へ現像剤を供給する役割を持つ。

供給ローラ１０５の表面には空孔(セル)を有した構造の発泡材料が被覆されており、現像剤供給室１０２内に運ばれてきた現像剤を効率よく付着させて取り込むと共に、現像ローラ１０３との当接部での圧力集中によるトナー劣化を防止している。発泡材料は１０^３〜１０^１４Ωの電気抵抗値に設定される。供給ローラ１０５には、現像バイアスに対して現像剤の帯電極性と同方向にオフセットさせた値の供給バイアスが印加される。この供給バイアスは、現像ローラ１０３との当接部で予備帯電された現像剤を現像ローラ１０３に押し付ける方向に作用する。ただし、オフセットの方向はこれに限ったものではなく、現像剤の種類によってはオフセットを0もしくはオフセットの方向を変えてもよい。供給ローラ１０５は反時計回りの方向に回転し、表面に付着させた現像剤を現像ローラ１０３の表面に塗布供給する。

現像ローラ１０３には、弾性ゴム層を被覆したローラが用いられ、さらに表面には現像剤と逆の極性に帯電し易い材料からなる表面コート層が設けられる。弾性ゴム層は、感光体ドラム２との接触状態を均一に保つ為に、ＪＩＳ−Ａで５０度以下の硬度に設定され、さらに現像バイアスを作用させるために１０^３〜１０^１０Ωの電気抵抗値に設定される。
表面粗さはＲａで、０．２〜２．０μmに設定され、必要量の現像剤が表面に保持される。
現像ローラ１０３は反時計回りの方向に回転し、表面に保持した現像剤を層規制部材１０４および感光体ドラム２との対向位置へと搬送する。

層規制部材１０４は、ＳＵＳ３０４ＣＳＰやＳＵＳ３０１ＣＳＰまたはリン青銅等の金属板バネ材料を用い、自由端側を現像ローラ１０３表面に１０〜１００Ｎ／ｍの押圧力で当接させたもので、その押圧力下を通過した現像剤を薄層化すると共に摩擦帯電によって電荷を付与する。
さらに層規制部材１０４には、摩擦帯電を補助する為に、現像バイアスに対して現像剤の帯電極性と同方向にオフセットさせた値の規制バイアスが印加される。
感光体ドラム２は時計回りの方向に回転しており、従って現像ローラ１０３表面は感光体ドラム２との対向位置において感光体ドラム２の進行方向と同方向に移動する。
該現像ローラ１０３上の薄層化された現像剤は、現像ローラ１０３の回転によって感光体ドラム２との対向位置へ搬送され、現像ローラ１０３に印加された現像バイアスと感光体ドラム２上の静電潜像によって形成される潜像電界に応じて、感光体ドラム２表面に移動し現像される。
感光体ドラム２上に現像されずに現像ローラ１０３上に残された現像剤が再び現像剤供給室１０２内へと戻る部分には、封止シール１０９が現像ローラ１０３に当接して設けられ、現像剤が現像装置外部に漏れでないように封止される。

図３は、本発明の実施形態に係る現像装置を示す断面の簡略図である。現像剤供給室１０２内に供給ローラ１０５、現像剤攪拌部材１０８が底部から順に配置されており、その上部に開口部１０７ａ、１０７ｂを有する仕切り部材１１０をはさんで現像剤収容室１０１がある。さらにその上に現像剤搬送部材１０６がある。仕切り部材１１０の下では、現像剤供給室１０２内の現像剤が現像剤攪拌部材１０８により集められる。
集められた現像剤は現像剤回収用開口部１０７ａの直下で山を形成し、現像剤の一部は開口部１０７ａを通過して現像剤収容室１０１へ返送される。開口部１０７ａを通過してきた現像剤は、現像剤搬送部材１０６により現像剤補給用開口部１０７ｂへと順次搬送される。図３における実施例では、現像剤回収用開口部１０７ａを両端２箇所、現像剤補給用開口部１０７ｂを中央１箇所となっているが、それぞれの開口部１０７の位置および個数は特に限定されない。

図４は、現像剤攪拌部材による像剤搬送量Ｍｔと、現像剤搬送部材によって回収される現像剤搬送量Ｍｐの関係を説明するための概略図である。この図４では、現像装置４における現像剤攪拌部材１０８による現像剤回収用開口部１０７ａへの現像剤搬送量Ｍｔと、現像剤回収用開口部１０７ａから現像剤搬送部材１０６によって回収される現像剤搬送量Ｍｐの関係を示している。現像剤攪拌部材１０８により集められ、現像剤回収用開口部１０７ａに搬送される現像剤２０１は、仕切り部材１１０上に設けられた現像剤搬送部材１０６によって、略水平方向に搬送される。このとき、現像剤攪拌部材１０８による現像剤搬送量Ｍｔと、現像剤搬送部材１０６によって回収される現像剤搬送量Ｍｐは、常にＭｐ＞Ｍｔになるように、現像剤搬送部材１０６または現像剤攪拌部材１０８のスクリューピッチ、外径、回転数などを制御する。
これによって、現像剤収容室１０１と現像剤供給室１０２との間に設けられた複数の開口部１０７のうち、少なくとも一つ以上の開口部１０７に現像剤を送り込む回転可能に設けられた現像剤攪拌部材１０８による開口部１０７への現像剤の搬送量Mtと、該現像剤搬送部材１０６による現像剤の搬送量Mpが、Mp＞Mtの関係を保つことで、現像剤供給室１０２へ過剰に充填された現像剤を、現像剤供給室１０２から現像剤収容室１０１へ効率よく搬出することが可能となり、さらに現像剤収容室１０１および現像剤供給室１０２に収容されている現像剤が部分的に劣化していくことを防止し、現像特性が長期に渡り安定な現像装置を提供できる。

また、現像剤搬送部材１０６は、現像剤回収用開口部１０７ａ上における現像剤搬送量を、他の部分における現像剤搬送量よりも大きくすることが望ましい。これにより、現像剤回収用開口部１０７ａ近傍の現像剤を効率的に回収できるとともに、その他の部分では現像剤の搬送力が小さくなるために、現像剤補給用開口部１０７ｂへの過剰な現像剤搬送を防止できる。その結果、現像剤補給用開口部１０７ｂ近傍での粉圧が高くなることを防止でき、粉圧による現像剤供給室１０２への過剰な現像剤供給を防止することができる。
これによって、現像剤収容室１０１と現像剤供給室１０２との間に設けられ、複数の開口部１０７を有する仕切り部材の上に現像剤搬送部材１０６を設け、現像剤回収用開口部１０７から現像剤の搬送を積極的に行うことで、効率よく現像剤供給室１０２から現像剤収容室１０１へと現像剤を回収することが可能となる。また、現像剤供給室１０２内に設けられた現像剤攪拌部材１０８によって搬送される現像剤が、現像剤回収用開口部１０７ａ付近に集中するような場合では、現像剤回収用開口部１０７ａ近傍での現像剤搬送部材１０６による軸方向への現像剤搬送量を大きくすることで、その部分での現像剤の粉圧が高くなることを防止でき、現像剤回収用開口部１０７ａ近傍での現像剤の滞留や現像剤ブロッキング等を防止でき、円滑な現像剤循環系を構築できる。

図５は、本発明の他の実施形態に係る現像装置を示す断面の簡略図である。現像剤回収用開口部１０７ａ上において、現像剤搬送部材１０６のスクリュー径を、他の部分よりも大きくすることで、現像剤搬送部材１０６による軸方向への現像剤搬送力を現像剤回収用開口部１０７ａ上で大きくできる。それにより、開口部１０７ａ近傍の現像剤を効率的に回収できるとともに、その他の部分では現像剤の搬送力が小さくなるために、現像剤補給用開口部１０７ｂへの過剰な現像剤搬送を防止できる。その結果、現像剤補給用開口部１０７ｂ近傍での粉圧が高くなることを防止でき、粉圧による現像剤供給室１０２への過剰な現像剤供給を防止することができる。
これによって、現像剤回収用開口部１０７ａ上における現像剤搬送部材１０６のスクリュー径を、他の部分よりも大きくすることで、現像剤搬送部材１０６による軸方向への現像剤搬送力を現像剤回収用開口部１０７ａ近傍で大きくできる。それにより、開口部１０７ａ近傍の現像剤を効率的に回収できるとともに、その他の部分では現像剤の搬送力が小さくなるために、現像剤補給用開口部１０７ｂへの過剰な現像剤搬送を防止できる。その結果、現像剤補給用開口部１０７ｂ近傍での粉圧が高くなることを防止でき、粉圧による現像剤供給室１０２への過剰な現像剤供給を防止することができる。これを現像剤回収用開口部１０７ａと現像剤補給用開口部１０７ｂを有する現像剤循環系で使用すれば、現像剤回収用開口部１０７ａ近傍での現像剤の滞留や現像剤ブロッキング等を防止でき、円滑な現像剤循環系を構築できる。

図６は、本発明の他の実施形態に係る現像装置を示す断面の簡略図である。現像剤回収用開口部１０７ａ上において、現像剤搬送部材１０６のスクリューピッチを、他の部分よりも狭くすることで、現像剤搬送部材１０６による軸方向への現像剤搬送力を現像剤回収用開口部１０７ａ上で大きくできる。それにより、開口部１０７ａ近傍の現像剤を効率的に回収できるとともに、その他の部分では現像剤の搬送力が小さくなるために、現像剤補給用開口部１０７ｂへの過剰な現像剤搬送を防止できる。その結果、現像剤補給用開口部１０７ｂ近傍での粉圧が高くなることを防止でき、粉圧による現像剤供給室１０２への過剰な現像剤供給を防止することができる。
これによって、現像剤回収用開口部１０７ａ上における現像剤搬送部材１０６のスクリューピッチを、他の部分よりも小さくすることで、現像剤搬送部材１０６による軸方向への現像剤搬送力を現像剤回収用開口部１０７ａ近傍で大きくできる。それにより、開口部１０７ａ近傍の現像剤を効率的に回収できるとともに、その他の部分では現像剤の搬送力が小さくなるために、現像剤補給用開口部１０７ｂへの過剰な現像剤搬送を防止できる。その結果、現像剤補給用開口部１０７ｂ近傍での粉圧が高くなることを防止でき、粉圧による現像剤供給室１０２への過剰な現像剤供給を防止することができる。これを現像剤回収用開口部１０７ａと現像剤補給用開口部１０７ｂを有する現像剤循環系で使用すれば、現像剤回収用開口部１０７ａ近傍での現像剤の滞留や現像剤ブロッキング等を防止でき、円滑な現像剤循環系を構築できる。

本発明の現像装置に用いられるトナーとしては、トナー母粒子は少なくとも結着樹脂および着色剤からなっている。トナー母粒子を構成する結着樹脂としては電子写真および静電印刷等の分野で公知の樹脂が使用でき、例えば、スチレン系樹脂；アルキルアクリレート及びアルキルメタクリレート等のアクリル系樹脂；スチレンアクリル系共重合樹脂；ポリエステル系樹脂；シリコン系樹脂；オレフィン系樹脂；アミド系樹脂；あるいはエポキシ系樹脂などが好適に用いられる。特に、オイルレス定着用フルカラートナーに用いる場合には、使用可能な離型剤（ワックス）としては、例えば、ポリエチレンワックス、ポリプロピレンワックス、カルナバワックス、ライスワックス、サゾールワックス、モンタン系エステルワックス、フィッシャートロプシュワックス、パラフィンワックス等を挙げることができる。オイルレス定着用フルカラートナーに用いる場合、融点が６０〜１００℃、好ましくは６５〜９０℃のものが好適に使用することができ、例えば脂肪酸エステル、低分子量ポリエチレン、カルナバワックス、低融点パラフィン等を挙げることができる。特に好ましいワックスは極性が低く、離型効果が高い低融点パラフィンである。特にオイルレス定着用カラートナーでは離型剤を必須成分として用いる必要がある。ワックスの軟化点が６０℃より低い場合は高温オフセット性向上の効果が低下し、１００℃より高い場合にはバインダー樹脂中への分散が不十分となり感光体に対するフィルミングが発生しやすくなる。また、トナーへの添加量としては粉砕法トナーにおいては３．０〜１０ｗｔ％、好ましくは３．５〜８ｗｔ％の範囲で含有させることが好ましい。この範囲を下回ると離型効果が発揮されず、この範囲を上回ると溶融混練時のワックス分散不良により遊離ワックスが発生しやすく、フィルミングの問題が発生しやすくなり好ましくない。一方、湿式造粒法によるトナーにおいてはカプセル化など、ワックスのトナー中への配置制御が比較的容易であり、粉砕法トナーに対してワックスの分散不良や遊離ワックス発生に対する余裕度があるためワックス添加量を５〜１２ｗｔ％まで増量させることが可能である。

本発明の画像形成装置の構成を示す概略図である。本発明の実施形態に係る現像装置とプロセスユニットの断面図である。本発明の実施形態に係る現像装置を示す断面の簡略図である。現像剤攪拌部材による現像剤搬送量Ｍｔと、現像剤搬送部材によって回収される現像剤搬送量Ｍｐの関係を説明するための概略図である。本発明の他の実施形態に係る現像装置を示す断面の簡略図である。本発明の他の実施形態に係る現像装置を示す断面の簡略図である。

符号の説明

１Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ：プロセスユニット
２Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ：感光体（潜像担持体）
３：帯電ローラ
４：現像装置
５：ドラムクリーニング装置
６：光書込ユニット
７：中間転写ベルト
８：１次転写ローラ
９：２次転写ローラ
１０：記録紙
１１：ベルトクリーニング装置
１２：定着装置
２０：画像形成装置
１０１：現像剤収容室
１０２：現像剤供給室
１０３：現像ローラ
１０４：層規制部材
１０５：供給ローラ
１０６：現像剤搬送部材
１０７：開口部
１０８：現像剤攪拌部材
１０９：封止シール
１１０：仕切り部材

Claims

潜像担持体に近接または接触して回転可能に設けられた現像剤担持体と、
該現像剤担持体上に現像剤を供給するために回転可能に設けられた現像剤供給部材を含む現像剤供給室と、
該現像剤供給室の上方に配置され現像剤を収容する現像剤収容室と、
該現像剤収容室と前記現像剤供給室との間に設けられ開口部を有する仕切り部材と、
該仕切り部材上に回転可能に設けられた現像剤搬送部材と、
前記現像剤担持体に接触して前記現像剤担持体上の現像剤を薄層化する現像剤層規制部材とを有し、
前記現像剤担持体に所定のバイアスを印加して前記潜像担持体上の静電潜像を現像する現像装置において、
前記開口部は、現像剤収容室から現像剤供給室へ現像剤を補給する現像剤補給用開口部と、現像剤供給室から現像剤収容室へ現像剤を回収する現像剤回収用開口部からなり、
前記現像剤補給用開口部は前記仕切り部材の中央部に、前記現像剤回収用開口部は前記現像剤補給用開口部の両側に前記現像剤補給用開口部から離間して設けられ、
前記現像剤供給室に、前記現像剤回収用開口部に現像剤を送り込む回転可能に設けられた現像剤攪拌部材が設けられ、
前記現像剤搬送部材と前記現像剤攪拌部材とが、スクリューで構成され、前記現像剤攪拌部材は、前記現像剤回収用開口部の直下の両側でスクリューの搬送方向が逆向きであり、かつ前記現像剤補給用開口部の直下の両側でスクリューの搬送方向が逆向きであり、
前記現像剤攪拌部材による開口部への現像剤の搬送量Mｔと、前記現像剤搬送部材による現像剤の搬送量Mｐとが、
Mｐ＞Mｔの関係を保つ
ことを特徴とする現像装置。
請求項１に記載された現像装置において、
前記現像剤搬送部材の回転速度が、前記現像剤攪拌部材の回転速度よりも大きくなるように構成されている
ことを特徴とする現像装置。
請求項１又２に記載された現像装置において、
前記現像剤搬送部材のスクリュー径が、前記現像剤攪拌部材のスクリュー径よりも大きくなるように構成されている
ことを特徴とする現像装置。
請求項１から３の何れかに記載された現像装置において、
前記現像剤回収用開口部上部における前記現像剤搬送部材のスクリューのピッチが、前記現像剤攪拌部材のスクリューのピッチよりも狭くなるように構成されている
ことを特徴とする現像装置。
請求項１から４のいずれかに記載された現像装置において、
使用される現像剤がワックス成分を含んだ非磁性１成分トナーである
ことを特徴とする現像装置。
潜像を担持する潜像担持体と、
前記潜像担持体上の潜像を現像装置とを備える画像形成装置における少なくとも前記潜像担持体と現像装置とを１つのユニットとして供給の保持体に保持させて画像形成装置本体に対して着脱可能にしたプロセスユニットにおいて、
前記現像装置として、請求項１から５の何れかに記載された現像装置を用いた
ことを特徴とするプロセスユニット。
潜像担持体に担持された潜像を、現像装置の現像剤で現像する画像形成方法において、
前記現像装置として、請求項１から５の何れかに記載された現像装置で現像する
ことを特徴とする画像形成方法。
潜像を担持する潜像担持体と、
前記潜像担持体上の潜像を現像装置とを備える画像形成装置において、
前記現像装置として、請求項１から５の何れかに記載された現像装置を用いた
ことを特徴とする画像形成装置。