JP4988251B2

JP4988251B2 - 現像装置及び画像形成装置

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Publication number: JP4988251B2
Application number: JP2006155103A
Authority: JP
Inventors: 達哉久保; 善隆藤沼; 貴志鈴木; 晋立山; 努中川; 政義中山
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2006-06-02
Filing date: 2006-06-02
Publication date: 2012-08-01
Anticipated expiration: 2026-06-02
Also published as: US20070280744A1; US8041269B2; JP2007322915A

Description

本発明は、２つの現像剤担持体にそれぞれ担持した現像剤により、潜像担持体上の潜像を現像する現像装置、及びこれを用いる画像形成装置に関するものである。

従来、トナーと磁性キャリアとを含有する現像剤を現像ロールに担持して潜像担持体に対向する現像領域まで搬送する現像装置が知られている。現像剤担持体としての現像ロールは、回転駆動される非磁性パイプからなる現像スリーブと、これに連れ回らないように内包されるマグネットローラとを有しており、マグネットローラの発する磁力によって現像剤を現像スリーブ表面に吸着させる。そして、吸着した現像剤の磁性キャリアを磁力によって穂立ちさせて磁気ブラシを形成し、現像スリーブの回転に伴って磁気ブラシの先端を潜像担持体に摺擦せしめながら、磁気ブラシ中のトナーを潜像担持体上の潜像に転移させる。なお、現像スリーブを不動にする代わりに、現像スリーブ内のマグネットローラを回転させてもよい。

近年の画像形成速度の高速化に伴い、感光体等の潜像担持体の表面移動速度はより高速化される傾向にある。このような高速の画像形成装置においては、現像スリーブ（あるいはマグネットローラ）を比較的高速で回転させないと、現像領域に対する単位時間あたりのトナー供給量が不足して現像濃度不足を引き起こしてしまう。ところが、現像スリーブを比較的高速で回転させると、磁気ブラシと潜像担持体との摺擦による潜像担持体や現像剤の摩耗が著しくなってしまう。

そこで、例えば特許文献１に記載のもののように、複数の現像ロールを使用して、潜像担持体上の潜像を現像する現像装置が提案されている。特許文献１に記載の現像装置は、潜像の現像を行うための現像室と、現像剤を収容する第１剤収容室と、これの真下で現像剤を収容する第２剤収容室とを有している。そして、現像室は第１剤収容室及び第２剤収容室の側方に配設され、その内部には、第１現像ロールと、これの真下に配設された第２現像ロールとを有している。第１現像ロールの現像スリーブである第１現像スリーブは、その側方に配設された第１剤収容室から供給される現像剤を担持して潜像担持体たる感光体上の潜像を現像する。現像に寄与した後の現像剤は、第１現像スリーブと感光体とが対向する第１現像領域を通過した後、第１現像スリーブの下方に配設された第２現像ロールの第２現像スリーブに受け渡される。そして、第２現像スリーブの回転に伴って、第２現像スリーブと感光体とが対向する第２現像領域に送られて、ここで再び現像に寄与する。２度目の現像工程を終えた現像剤は、第２現像スリーブ上からこれの側方に配設された第２剤収容室内に回収され、ここでトナーが補給された後に第１剤収容室内に戻される。かかる構成では、２本の現像スリーブによって現像工程を２回繰り返すことで、現像スリーブを高速回転させなくても、十分な現像濃度を得ることができる。

特開２００４−１６３９０６号公報

第２現像スリーブから回収した現像剤を収容する第２剤収容室については、現像剤を重力落下で受け入れさせるように、第２現像スリーブの斜め下に配設するのが一般的である。すると、２本の現像スリーブを鉛直方向に並べて配設することに加えて、第２現像スリーブよりも更に低い位置に第２剤収容室を配設することになるので、現像装置の高さ方向の寸法が比較的大きくなってしまう。

本発明者らは、かかる構成の現像装置における高さ方向の小型化を図るべく、第２現像スリーブと第２剤収容室との高低差を極力小さくした現像装置を試作した。そして、この試作機を用いて画像を形成したところ、現像スリーブの軸線方向における現像濃度ムラを引き起こしてしまった。

そこで、かかる現像濃度ムラを引き起こす原因について鋭意研究を行ったところ、次のようなことがわかった。即ち、第２現像スリーブと第２剤収容室との高低差を小さくした試作機では、両者の距離が従来に比べて小さくなっていることから、第２現像スリーブから第２剤収容室へと回収された現像剤の一部が第２現像スリーブに再吸着していた。第２現像スリーブから回収される現像剤は、二度に渡る現像工程を終えた直後であるためトナー濃度がかなり低下している。このような現像剤が第２剤収容室から第２現像スリーブに再吸着して、第２現像領域に搬送されると、その現像剤に対応する潜像箇所が現像濃度不足になってしまう。これにより、現像濃度ムラが引き起こされていたのである。

第２剤収容室から第２現像スリーブへの現像剤の再吸着は、このような現像濃度ムラを引き起こすだけでなく、第２現像領域での現像剤量を過剰にして、感光体や第２現像スリーブを破損してしまうおそれもある。

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、次のような現像装置及びこれを用いる画像形成装置を提供することである。即ち、比較的近い距離に配設した第２剤収容室と第２現像剤担持体との間で第２剤収容室から第２現像剤担持体に現像剤の再吸着させることによる現像濃度ムラや潜像担持体の破損の発生を抑えることができる現像装置等である。

上記目的を達成するために、請求項１の発明は、トナーとキャリアとを含有する現像剤を収容する第１剤収容室と、該第１剤収容室から供給される現像剤を自らの回転する表面に担持した後、潜像担持体に対向する第１現像領域に搬送して該潜像担持体上の潜像を現像する第１現像剤担持体と、該第１現像剤担持体の回転に伴って該第１現像領域を通過した現像剤を自らの回転する表面に担持した後、該表面と該潜像担持体とが対向する第２現像領域に搬送して該潜像を現像する第２現像剤担持体と、該第２現像剤担持体の回転に伴って該第２現像領域を通過した現像剤を該表面から回収して収容する第２剤収容室と、該第１剤収容室内で現像剤を該第１現像剤担持体の回転軸線方向に沿って搬送する第１搬送スクリュウと、該第２剤収容室内で現像剤を該第２現像剤担持体の回転軸線方向に沿って搬送する第２搬送スクリュウとを有する現像装置において、上記第２剤収容室内の現像剤を受け取りながら、該第１剤収容室に向けて返送する剤返送手段を設け、上記第２剤収容室を上記第１剤収容室の鉛直方向下方であって、且つ前記第２現像剤担持体の斜め下方の領域に配設し、上記第１現像領域で現像剤を鉛直方向上方から下方に向けて搬送する方向に上記第１現像剤担持体を回転させ、上記第２現像領域で現像剤を鉛直方向上方から下方に向けて搬送しつつ、上記第２搬送スクリュウとの対向領域で現像剤を鉛直方向下方から上方に向けて搬送する方向に上記第２現像剤担持体を回転させ、上記第２現像剤担持体との対向領域で現像剤を鉛直方向上方から下方に向けて搬送する方向に上記第２搬送スクリュウを回転させ、且つ、上記第１剤収容室と上記第２剤収容室とを仕切っている第１剤収容室底壁から下方に向けて突出した状態で、上記第２搬送スクリュウの回転に伴って搬送される現像剤が上記第２現像剤担持体の表面に転移してしまうことを阻止する現像剤転移阻止部材を、上記第２搬送スクリュウと上記第２現像剤担持体との対向位置で上記第２搬送スクリュウと上記第２現像剤担持体とが最接近している領域の上方に配設したことを特徴とするものである。
また、請求項２の発明は、請求項１の現像装置において、上記第２現像剤担持体として、円筒状のスリーブを回転によって無端移動させながら、該スリーブに内包したマグネットローラの磁力によって現像剤をスリーブ表面に吸着させるものを用いたことを特徴とするものである。
また、請求項３の発明は、請求項２の現像装置において、上記現像剤転移阻止部材として、非磁性材料からなるものを用いたことを特徴とするものである。
また、請求項４の発明は、潜像を担持する潜像担持体と、該潜像担持体上の潜像を現像する現像手段とを備える画像形成装置において、上記現像手段として、請求項１乃至３の何れかの現像装置を用いたことを特徴とするものである。

これらの発明においては、第２剤収容室内から第２現像剤担持体への現像剤の転移を現像剤転移阻止部材によって阻止することで、第２現像領域での現像を終えた直後の現像剤の第２現像領域への再搬送を抑える。そして、これにより、かかる現像剤が第２現像領域に搬送されてしまうことによる現像濃度ムラや潜像担持体の破損の発生を抑えることができる。

以下、本発明を適用した画像形成装置として、電子写真方式のカラーレーザープリンタ（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、本実施形態に係るプリンタの基本的な構成について説明する。図１は、本実施形態に係るプリンタの要部を示す概略構成図である。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）の各色のトナー像を形成するための４つのトナー像形成部１Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋを備えている。また、互いに水平方向に並べられたこれらトナー像形成部Ｍ，Ｃ，Ｙ，Ｋの下方に、転写ユニット７０を備えている。

トナー像形成部１Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋは、使用するトナーの色が異なる点の他は、ほぼ同様の構成になっている。Ｙトナー像を形成するためのＹ用のトナー像形成部１Ｙについて説明すると、これは、プロセスユニット２Ｙと、光書込ユニット１０Ｙと、現像ユニット２０Ｙとを有している。

Ｙ用のプロセスユニット２Ｙは、図中反時計回り方向に回転駆動されるドラム状の感光体３Ｙの周りに、一様帯電装置４Ｙ、ドラムクリーニング装置５Ｙ、除電ランプ６Ｙ等を有しており、これらを共通のケーシングで保持してプリンタ本体に対して一体的に着脱されるようになっている。感光体３Ｙは、アルミ等の素管に有機感光層が被覆されたものである。

一様帯電装置４Ｙは、図中反時計回り方向に回転駆動される感光体３Ｙの表面をコロナチャージによって例えば負極性に一様帯電せしめる。

光書込ユニット１０Ｙは、レーザーダイオード等からなる光源、正六面体のポリゴンミラー、これを回転駆動するためのポリゴンモータ、ｆθレンズ、レンズ、反射ミラー等を有している。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画像情報に基づいて駆動される光源から射出されたレーザー光Ｌは、ポリゴンミラー面で反射してポリゴンミラーの回転に伴って偏向せしめられながら、感光体３Ｙに到達する。これにより、感光体３Ｙの表面がそれぞれ光走査されて、感光体３Ｙの表面にＹ用の静電潜像が形成される。

Ｙ用の現像ユニット２０Ｙは、ケーシングに設けられた開口から周面の一部を露出させる第１現像ロール２１Ｙと第２現像ロール５１Ｙとを有している。これら現像ロールは、それぞれ図示しない駆動手段によって回転駆動せしめられる非磁性パイプからなる現像スリーブと、これに連れ回らないように内包される図示しないマグネットローラとを有している。現像ユニット２０Ｙ内には、磁性キャリアとマイナス帯電性のＹトナーとを含む図示しないＹ現像剤が内包されている。このＹ現像剤は、後述する３本の搬送スクリュウによって撹拌搬送されてＹトナーの摩擦帯電が促されながら、それら現像ロールの現像スリーブに担持されて現像に使用される。

現像スリーブと感光体３Ｙとが対向する現像領域では、図示しない電源から出力される負極性の現像バイアスが印加される現像スリーブと、感光体３Ｙ上の静電潜像との間に、負極性のＹトナーをスリーブ側から潜像側に静電移動させる現像ポテンシャルが作用する。また、現像スリーブと感光体３Ｙの一様帯電箇所（地肌部）との間に、負極性のＭトナーを地肌部側からスリーブ側に静電移動させる非現像ポテンシャルが作用する。現像スリーブ上のＹ現像剤内のＹトナーは、現像ポテンシャルの作用によってスリーブ上から離脱して感光体３Ｙの静電潜像上に転移する。この転移により、感光体３Ｙ上の静電潜像がＹトナー像に現像される。なお、感光体３Ｙ上のＹトナー像は、後述する転写ユニット７０の中間転写ベルト７１上に中間転写される。

現像ユニット２０Ｙは、透磁率センサからなる図示しないトナー濃度センサを有している。このトナー濃度センサは、現像ユニット２０Ｙの後述する剤回収室内に収容されているＹ現像剤の透磁率に応じた値の電圧を出力する。現像剤の透磁率は、現像剤のトナー濃度と良好な相関を示すため、トナー濃度センサはトナー濃度に応じた値の電圧を出力することになる。この出力電圧の値は、図示しないトナー補給制御部に送られる。このトナー補給制御部は、ＲＡＭ等の記憶手段を備えており、その中にＹ用のトナー濃度センサからの出力電圧の目標値であるＭ用Ｖｔｒｅｆや、他の現像ユニットに搭載されたトナー濃度センサからの出力電圧の目標値であるＭ，Ｃ，Ｋ用のＶｔｒｅｆのデータを格納している。Ｙ用の現像ユニット２０Ｙについては、Ｙ用のトナー濃度センサからの出力電圧の値とＹ用のＶｔｒｅｆを比較し、図示しないＹトナー濃度補給装置を比較結果に応じた時間だけ駆動させる。そして、これにより、補給用のＹトナーを現像ユニット２０Ｙの剤回収室内に補給する。このようにしてＹトナー補給装置の駆動が制御（トナー補給制御）されることで、現像に伴ってＹトナー濃度を低下させたＹ現像剤に適量のＹトナーが補給され、現像ユニット２０Ｙ内のＹ現像剤のＹトナー濃度が所定の範囲内に維持される。なお、現像ユニット２０Ｍ，Ｃ，Ｋについても、同様のトナー補給制御が実施される。

感光体３Ｙ上で現像されたＹトナー像は、後述する中間転写ベルト７１のおもて面に転写される。転写工程を経た感光体３Ｙの表面には、中間転写ベルト７１上に転写されなかった転写残トナーが付着している。この転写残トナーは、ドラムクリーニング装置５Ｙによって除去される。このようにして転写残トナーが除去された感光体３Ｙの表面は、除電ランプ６Ｙによって除電された後、一様帯電装置６Ｙによって再び一様帯電せしめられる。

Ｙ用のトナー像形成部１Ｙについて詳しく説明したが、他色用のトナー像形成部１Ｍ，Ｃ，Ｋにおいても、同様のプロセスによって感光体３Ｍ，Ｃ，Ｋの表面にＭ，Ｃ，Ｋトナー像が形成される。

互いに水平方向に並ぶように配設されたトナー像形成部１Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの図中下方には、転写ユニット７０が配設されている。この転写ユニット７０は、無端状の中間転写ベルト７１のループ内側に駆動ローラ７２とテンションローラ７３と従動ローラ７４とを有している。そして、これら３本のローラによって中間転写ベルト７１を張架しながら、駆動ローラ７２の回転駆動によって図中時計回り方向に無端移動せしめる。このようにして無端移動せしめられる中間転写ベルト７１は、その図中上側の張架面のおもて面をＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋ用の感光体３Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋにそれぞれ当接させており、これによってＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋ用の１次転写ニップが形成されている。

中間転写ベルト７１のループ内側には、上述した３本のローラの他に、４つの転写チャージャー７５Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋが配設されている。これら転写チャージャー７５Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋは、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ用の１次転写ニップの裏側で、中間転写ベルト７１の裏面に電荷を付与するように配設されている。この電荷の付与により、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ用の１次転写ニップ内には、トナーを感光体３Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ側からベルトおもて面側に静電移動させる向きの転写電界が形成される。なお、コロナチャージ方式の転写チャージャーに代えて、転写バイアスが印加される転写ローラを用いてもよい。

各色の感光体３Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ上に形成されたＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋトナー像は、各色の１次転写ニップにおいて、ニップ圧や転写電界の影響によって感光体側からベルトおもて面側に移動して中間転写ベルト７１上に重ね合わせて転写される。これにより、中間転写ベルト７１上には４色重ね合わせトナー像（以下、４色トナー像という）が形成される。

中間転写ベルト７１におけるテンションローラ７３に対する掛け回し箇所には、２次転写バイアスローラ７６がベルトおもて面側から当接しており、これによって２次転写ニップが形成されている。この２次転写バイアスローラ７６には、図示しない電源や配線からなる電圧印加手段によって２次転写バイアスが印加されている。これにより、２次転写バイアスローラ７６と、接地されたテンションローラ７２との間に２次転写電界が形成されている。中間転写ベルト７１上に形成された４色トナー像は、ベルトの無端移動に伴って２次転写ニップに進入する。

本プリンタは、図示しない給紙カセットを備えており、その中に記録紙Ｐを複数枚重ねた記録紙束の状態で収容している。そして、一番上の記録紙Ｐを所定のタイミングで給紙路に送り出す。送り出された記録紙Ｐは、給紙路の末端に配設されたレジストローラ対８０のローラ間に挟み込まれる。

レジストローラ対８０は、給紙カセットから送られてきた記録紙Ｐをローラ間に挟み込むために両ローラを回転駆動させているが、記録紙Ｐの先端を挟み込むとすぐに両ローラの回転駆動を停止させる。そして、記録紙Ｐを中間転写ベルト７１上の４色トナー像に同期させ得るタイミングで２次転写ニップに向けて送り出す。２次転写ニップでは、中間転写ベルト７１上の４色トナー像が２次転写電界やニップ圧の作用によって記録紙Ｐ上に一括２次転写される。そして、記録紙Ｐの白色と相まってフルカラー画像となる。このようにしてフルカラー画像が形成された記録紙Ｐは、２次転写ニップから排出された後、図示しない定着装置に送られてフルカラー画像が定着せしめられる。

２次転写ニップを通過した後の中間転写ベルト７１表面に付着している２次転写残トナーは、従動ローラ７４との間に中間転写ベルト７１を挟み込んでいるベルトクリーニング装置７７によってベルト表面から除去される。

図２は、Ｙ用のトナー像形成部（１Ｙ）の現像ユニット２０Ｙと、感光体３Ｙとを示す拡大構成図である。同図において、ドラム状の感光体３Ｙは、その軸線方向を図紙面に直交する方向に延在させる姿勢で配設されている。現像ユニット２０Ｙは、現像室２６Ｙと、第１剤収容室たる剤供給室２７Ｙと、第２剤収容室たる剤回収室２８Ｙと、剤返送室２９Ｙとを有しており、これらの室内には図示しないＹ現像剤が収容されている。また、現像室２６Ｙには上述した第１現像ロール２１Ｙと第２現像ロール５１Ｙとが互いに鉛直方向に並ぶようにしてそれぞれ回転可能に収容されている。また、剤供給室２７Ｙには、供給搬送スクリュウ３２Ｙが回転可能に収容されている。また、剤回収室２８Ｙには、受取搬送スクリュウ３５Ｙが回転可能に収容されている。また、剤返送室２９Ｙには、傾斜搬送スクリュウ３８Ｙが回転可能に収容されている。

第１現像ロール２１Ｙやこれの下方に配設された第２現像ロール５１Ｙは、それぞれ、図示しないモータや駆動伝達系などからなる駆動手段によって図中時計周り方向に回転駆動される非磁性パイプからなる現像スリーブと、これに連れ回らないように内包される図示しないマグネットローラとを有している。

第１現像ロール２１Ｙや第２現像ロール５１Ｙを収容している現像室２６Ｙは、感光体３Ｙと対向する側の壁に開口を有しており、そこから両現像ロールの現像スリーブの周面の一部を露出させている。この現像室２６Ｙにおける感光体３Ｙとの対向側とは反対側は、両現像ロールの軸線方向の全域に渡って、剤供給室２７Ｙ及び剤回収室２８Ｙが連通している。剤供給室２７Ｙは剤回収室２８Ｙの鉛直方向の真上に配設されており、これら剤供給室２７Ｙ及び剤回収室２８Ｙが何れも図中右側（感光体側）を長手方向の全域に渡って現像室２６Ｙに連通しているのである。

剤供給室２７Ｙ内に収容されている供給搬送スクリュウ３２Ｙは、感光体３Ｙや両現像ロールと同様に水平方向に延在する姿勢をとっている。そして、図３に示すように、棒状の回転軸部材３３Ｙとこれの周面に螺旋状に立設せしめられたスクリュウ羽根３４Ｙとが、図示しないモータや駆動伝達系などからなる駆動手段によって図中反時計回り方向に一体的に回転駆動される。

剤回収室２８Ｙ内に収容されている受取搬送スクリュウ３５Ｙも、感光体３Ｙ、両現像ロール、供給搬送スクリュウ３２Ｙと同様に、水平方向に延在する姿勢をとっている。そして、図示しない駆動手段によって回転軸部材３６Ｙとスクリュウ羽根３７Ｙとが図中時計回り方向に一体的に回転駆動される。

剤供給室２７Ｙや剤回収室２８Ｙにおける現像室２６Ｙ側とは反対側には、剤返送室２９Ｙが隣接している。この剤返送室２９Ｙは、他の部屋とは異なり、水平方向から傾いた姿勢で延在するように形成されている。そして、回転軸部材３９Ｙの周面上にスクリュウ羽根４０Ｙが立設せしめられた傾斜搬送スクリュウ３８Ｙも、かかる剤返送室２９Ｙ内において傾斜した姿勢で延在しており、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。なお、剤返送室２９Ｙは、仕切壁３０Ｙによってその大部分が剤供給室２７Ｙや剤回収室２８Ｙから仕切られている。但し、仕切壁３０Ｙに設けられた開口によって、剤供給室２７Ｙや剤回収室２８Ｍと部分的に連通している。

剤供給室２７Ｙ内においては、供給搬送スクリュウ３２Ｙの羽根内に保持された図示しないＹ現像剤が、供給搬送スクリュウ３２Ｙの回転に伴って、図紙面に直交する方向の手前側から奥側へと搬送される。この搬送の過程において、Ｙ現像剤は図２の矢印Ａで示すように現像室２６Ｙ内の第１現像ロール２１Ｙの現像スリーブ（以下、第１現像スリーブという）に順次供給されていく。そして、第１現像スリーブ内のマグネットローラの磁力によって第１現像スリーブに汲み上げられる。

第１現像スリーブに汲み上げられたＹ現像剤は、先端を第１現像スリーブの表面と所定の間隙を介して対向させているドクターブレード２５Ｙによって第１現像スリーブ上での層厚が規制される。そして、感光体３Ｙに対向する第１現像領域まで搬送されて、ここで現像に寄与する。

第１現像スリーブに汲み上げられずに供給搬送スクリュウ３２Ｙの剤搬送方向下流側端部付近（図中奥側端部付近）まで搬送されたＹ現像剤は、図３の矢印Ｃで示すように、剤供給室２７Ｙの底壁に設けられた落とし込み開口から剤回収室２８Ｙ内に落下する。

先に示した図２において、第１現像スリーブの回転に伴って、第１現像スリーブと感光体３Ｙとが対向する第１現像領域まで搬送されて現像に寄与したＹ現像剤は、その後、第１現像スリーブの回転に伴って第１現像領域を通過する。そして、第１現像ロール２１Ｙの下方に配設された第２現像ロール５１Ｙの現像スリーブ（以下、第２現像スリーブという）に受け渡される。その後、第２現像スリーブの回転に伴って、第２現像スリーブと感光体３Ｙとが対向する第２現像領域に送られて、ここで再び現像に寄与する。２度目の現像工程を終えたＹ現像剤は、現像室２６Ｙと剤回収室２８Ｙとの連通位置まで搬送される。そして、第２現像ロール５１Ｙのマグネットローラの形成する反発磁界の影響によって第２現像スリーブ表面から離脱した後、図中矢印Ｂで示すように剤回収室２８Ｍ内に落下する。

第２現像スリーブの回転とともに第２現像領域を通過した後、剤回収室２８Ｙから比較的離れた位置で第２現像スリーブ表面から離脱してしまったＹ現像剤は、第２現像スリーブの直下に配設された回収ローラ５９Ｙの回転力により、剤回収室２８Ｙに向けて搬送される。

剤回収室２８Ｙ内では、受取搬送スクリュウ３５Ｙの羽根内に保持された図示しないＹ現像剤が、受取搬送スクリュウ３５Ｙの回転に伴って、図紙面に直交する方向の手前側から奥側へと搬送される。そして、この搬送の過程において、上述したＹトナー補給装置によってＹトナーが補給される。また、剤供給室２７Ｙの上記落とし込み開口から落下してくるＹ現像剤を取り込む。その後、受取搬送スクリュウ３５Ｙの剤搬送方向下流側端部付近（図中奥側端部付近）まで搬送されたＹ現像剤は、図３の矢印Ｄで示すように、仕切壁３０Ｍに設けられた開口部３１Ｍを通って、剤返送室２９Ｙ内に進入する。

剤返送室２９Ｙ内に進入したＹ現像剤は、傾斜搬送スクリュウ３８Ｙの剤搬送方向上流側端部に取り込まれる。そして、剤搬送方向上流側から剤搬送方向下流側への斜め上向きの姿勢で配設された傾斜搬送スクリュウ３８Ｙの回転に伴って、図４の矢印Ｇで示すように昇り勾配で搬送される。傾斜搬送スクリュウ３８Ｙの剤搬送方向下流側端部付近まで搬送されると、図５の矢印Ｈで示すように、仕切壁３０Ｙに設けられた返送開口４２Ｙを通って、剤供給室２７Ｙに戻される。そして、供給搬送スクリュウ３２Ｙの剤搬送方向上流側端部に取り込まれる。なお、図４に符号Ｗで示される領域は、感光体の軸線方向における画像形成可能領域を示している。

以上の基本的な構成を有する本プリンタでは、４つの感光体３Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋがそれぞれ、回転によって無端移動する表面に潜像を担持する潜像担持体として機能している。また、光書込ユニット１０Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋが、一様帯電後の感光体表面に潜像を形成する潜像形成手段として機能している。また、各色の現像ユニット２０Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋがそれぞれ、感光体３Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ表面上の潜像を現像する現像装置として機能している。また、剤返送室２９Ｙや傾斜搬送スクリュウ３８Ｙなどの組合せが、第２剤収容室たる剤回収室２８Ｙ内の剤搬送方向下流側端部まで搬送されたＹ現像剤を受け取った後、第１剤収容室たる剤供給室２７Ｙの剤搬送方向上流側端部に返送する剤返送手段として機能している。

次に、本実施形態に係るプリンタの特徴的な構成について説明する。
図６は、現像ユニット２０Ｙを拡大して示す拡大横断面図である。同図において、第１現像ロール２１Ｙのマグネットローラは、供給搬送スクリュウ３２Ｙとの対向位置から時計回り方向に順次並ぶ磁極Ｓ１、磁極Ｎ２、磁極Ｓ２、磁極Ｎ３、磁極Ｎ１という５つの磁極を有している。そして、供給搬送スクリュウ３２Ｙとの対向位置にあるＳ１磁極の発する磁力により、剤供給室２７Ｙ内のＹ現像剤を第１現像スリーブ表面に吸着させる。このようにして吸着したＹ現像剤は、第１現像スリーブの回転に伴って剤供給室２７Ｙ内から汲み上げられて、磁極Ｎ２との対向位置を経て磁極Ｓ２との対向位置に至る。そして、磁極Ｓ２の発する磁力によって穂立ちして磁気ブラシとなり、第１現像領域で現像に寄与した後、第２現像ロール５１Ｙとの対向位置まで搬送される。

この対向位置では、第１現像スリーブ内のマグネットローラにおける互いに反発し合う磁極Ｎ３と磁極Ｎ１とによって反発磁界が形成されている。第１現像スリーブ上のＹ現像剤はこの反発磁界の作用によって第１現像スリーブ表面から離脱する。そして、第２現像ロール５１Ｙのマグネットローラの磁極Ｓ３の発する磁力によって第２現像スリーブ表面に吸着した後、第２現像スリーブに連れ回る。

第２現像ロール５１Ｙのマグネットローラは、上述した磁極Ｓ３の他、これから反時計回りに順次並ぶ磁極Ｎ４、磁極Ｓ４を有している。第２現像スリーブ上のＹ現像剤は、スリーブの回転に伴って磁極Ｎ４との対向位置までくると、磁極Ｎ４の発する磁力によって穂立ちして磁気ブラシとなり、第２現像領域で現像に寄与する。そして、第２現像領域を通過した後、磁極Ｓ４の磁力が及ばない位置までくると、第２現像スリーブ表面から離脱する。この後、現像室２６Ｙの底壁に設けられた下りテーパーや、回収ローラ５９Ｙの回転力によって剤回収室２８Ｙ内に進入する。

本プリンタでは、第２現像ロール５１Ｙの水平投影像（図中左右方向の投影像）と、第２搬送部材たる受取搬送スクリュウ３５Ｙの水平投影像とを部分的に重ねるレイアウトを採用している。このようなレイアウトでは、互いの水平投影像を全く重ねないレイアウトに比べて、第２現像ロール５１Ｙと剤回収室２８Ｙとの高低差を小さくして、現像ユニット２０Ｙの高さ方向の小型化を図ることができる。

但し、このようなレイアウトでは、第２現像ロール５１Ｙと剤回収室２８Ｙとが比較的近距離の位置関係になるため、第２現像スリーブから離脱して剤回収室２８Ｙ内に進入した直後のＹ現像剤を、上述の磁極Ｓ３の磁力によって第２現像スリーブに再吸着させてしまい易くなる。このような再吸着が起こると、トナー濃度を低下させているそのＹ現像剤をそのままの状態で第２現像領域に再び送り込んでしまい、現像濃度ムラを引き起こしてしまう。また、ドクターブレード２５Ｙでの規制によって第１現像領域への現像剤搬送量を適切にコントロールしているにもかかわらず、その適正量のＹ現像剤に加えて、第２現像スリーブに再吸着させたＹ現像剤も第２現像領域に搬送してしまうことで、第２現像領域での現像剤量を過剰にする。そして、第２現像スリーブと感光体３Ｙとの間にＹ現像剤を詰まらせたり、感光体３Ｙや第２現像スリーブを破損してしまったりするおそれがでてくる。

そこで、本プリンタでは、剤回収室２８Ｙ内のＹ現像剤が第２現像スリーブの表面に転移してしまうことを阻止するための現像剤転移阻止部材たる転移阻止ブレード５５Ｙを設けている。この転移阻止ブレード５５Ｙにより、剤回収室２８Ｙ内のＹ現像剤の第２現像スリーブへの転移を阻止することで、現像濃度ムラの発生を抑えることができる。更には、第２現像領域に過剰なＹ現像剤を送り込むことによる感光体３Ｙや第２現像スリーブの破損の発生も抑えることができる。

転移阻止ブレード５５Ｙの先端については、図示のように、第２現像スリーブの回転中心を通る水平線Ｌ１よりも低い高さレベルに位置させている。これは次に説明する理由による。即ち、先端を中心線Ｌ１よりも高い位置にすると、せっかく掻き取ったＹ現像剤を第２現像スリーブ上に載せることになり、いつまでも第２現像スリーブ上に滞留させてしまうからである。

本プリンタでは、第２現像スリーブの回転中心と転移阻止ブレード５５Ｙの先端とを結ぶ仮想線Ｌ２と、その回転中心を通る水平線Ｌ１とのなす角である第１角θ１を３０［°］以上に設定している。また、第２現像スリーブの回転中心と反発磁極境界部（磁極Ｓ４と磁極Ｓ３との境）とを結ぶ仮想線Ｌ３と、水平線Ｌ１とのなす角である第２角θ２を、第１角θ１よりも大きく設定している。更に、第１角θ１を、第２角θ２から１５［°］を差し引いた値と同等以下に設定している（３０°≦θ１≦（θ２−１５°））。このような設定により、剤回収室２８Ｙ内のＹ現像剤の第２現像スリーブへの再吸着を有効に抑えることができた。

また、本プリンタでは、転移阻止ブレード５５Ｙの先端と、第２現像スリーブとの間の間隙Ｇを、１［ｍｍ］以下に設定している。このような設定により、第２現像スリーブ上のＹ現像剤に間隙Ｇをすり抜けさせることを有効に抑えることができた。

転移阻止ブレード５５Ｙとしては、樹脂などの非磁性材料からなるものを用いている。これは次に説明する理由による。即ち、転移阻止ブレード５５Ｙが磁性体であると、第２現像ロール５１Ｙのマグネットローラからの磁力線が転移阻止ブレード５５Ｙに回り込んで、上記間隙ＧへのＹ現像剤のすり抜けを助長してしまうからである。

第２現像ロール５１Ｙの下方において、現像室２６Ｙの底壁のテーパー上に落下したＹ現像剤が多量に滞留してしまうと、転移阻止ブレード５５Ｙの先端付近でのＹ現像剤のスリーブ回転方向への圧力が高まってくる。そして、これにより、上記間隙ＧへのＹ現像剤のすり抜けを助長してしまう。そこで、本プリンタでは、第２搬送スクリュウである受取搬送スクリュウ３５Ｙの表面を第２現像スリーブとの対向領域にて第２現像スリーブの回転に伴う表面移動方向とは逆方向に移動させるように、受取搬送スクリュウ３５Ｙの回転方向を設定している。具体的には、第２現像スリーブは図中時計回り方向に回転しており、受取搬送スクリュウ３５Ｙとの対向領域において表面を下方から上方に向けて移動させる。一方、受取搬送スクリュウ３５Ｙも図中時計回りに回転しており、第２現像スリーブとの対向領域において表面を第２現像スリーブとは逆に上方から下方に向けて移動させる。かかる構成では、第２現像スリーブから離脱してテーパー上に落下したＹ現像剤を受取搬送スクリュウ３５Ｙの回転によって第２現像スリーブから遠ざけるように移動させる。これにより、第２現像スリーブ表面から離脱したＹ現像剤の第２現像スリーブ近傍での滞りを抑えることができる。図７に示すように、受取搬送スクリュウ３５Ｙの表面が第２現像スリーブとは反対方向に移動することで、受取搬送スクリュウ３５Ｙ内において、Ｙ現像剤の大半を第２現像スリーブとは反対側の箇所に偏在させて、受取搬送スクリュウ３５Ｙ内に現像剤をスムーズに取り込むことができている。そして、これにより、第２現像スリーブの近傍に滞るＹ現像剤を殆ど発生させていないことがわかる。

図６や図７において、転移阻止ブレード５５Ｙを斜めの姿勢に延在させた例を示したが、図８に示すように途中で屈曲させてもよい。また、図９に示すように、湾曲させてもよい。また、図１０や図１１に示すように、現像ユニット２１Ｙのケーシングと転移阻止ブレード５５Ｙとを一体で形成してもよい。

これまで、Ｙ用の現像ユニット２０Ｙについて詳しく説明してきたが、Ｍ，Ｃ，Ｋ用の現像ユニット２０Ｍ，Ｃ，Ｋも、Ｙ用の現像ユニット２０Ｙと同様の構成になっている。

また、これまで、複数のトナー像形成部で形成した各色のトナー像を重ね合わせて転写してフルカラー画像を得るいわゆるタンデム方式のプリンタについて説明してきたが、シングル方式でフルカラー画像を形成する画像形成装置にも、本発明の適用が可能である。このシングル方式とは、感光体等の潜像担持体の周りに各色用の複数の現像手段を配設し、使用する現像手段を順次切り換えながら潜像担持体上に形成した各色の可視像を中間転写体に順次重ね合わせて転写する方式である。また、単色画像だけを形成する画像形成装置にも、本発明の適用が可能である。

以上、実施形態に係るプリンタにおいては、第１剤収容室たる剤供給室２７Ｙ内でＹ現像剤を第１現像剤担持体たる第１現像ロール２１Ｙの長手方向に沿って搬送する第１搬送部材たる供給搬送スクリュウ３２Ｙと、第２剤収容室たる剤回収室２８Ｙ内でＹ現像剤を第２現像剤担持体たる第２現像ロール５１Ｙの長手方向に沿って搬送する第２搬送部材たる受取搬送スクリュウ３８Ｙと、剤回収室２８Ｙ内の剤搬送方向下流側端部まで搬送されたＹ現像剤を受け取った後、剤供給室２７Ｙの剤搬送方向上流側端部に返送する剤返送手段（剤返送室２９Ｙや傾斜搬送スクリュウ３８Ｙ）とを設けている。そして、剤供給室２７Ｙを剤回収室２８Ｙの鉛直方向上方に配設し、第１現像ロール２１Ｙを第２現像ロール５１Ｙの鉛直方向上方に配設し、且つ、第２現像ロール５１Ｙの水平投影像と受取搬送スクリュウ３５Ｙの水平投影像とが部分的に重なるレイアウトにしている。かかる構成では、上述したように、互いの水平投影像を全く重ねないレイアウトに比べて、第２現像ロール５１Ｙと剤回収室２８Ｙとの高低差を小さくして、現像ユニット２０Ｙの高さ方向の小型化を図ることができる。

また、現像剤転移阻止部材として、第２現像ロール５１Ｙの第２現像スリーブ表面からＹ現像剤を掻き取る現像剤転移阻止部材としての転移阻止ブレード５５Ｙを用いるとともに、第２現像ロール５１Ｙとして、円筒状の第２現像スリーブを回転によって無端移動させながら、第２現像スリーブに内包したマグネットローラの磁力によってＹ現像剤をスリーブ表面に吸着させるものを用いている。かかる構成では、掻き取りのための専用の駆動を行うことなく、第２現像スリーブからＹ現像剤を除去することができる。

また、転移阻止ブレード５５Ｙとして、非磁性材料からなるものを用いているので、第２現像ロール５１Ｙのマグネットローラからの磁力線が磁性材料からなる転移阻止ブレード５５Ｙに回り込んで、上記間隙ＧへのＹ現像剤のすり抜けを助長してしまうといった事態を回避することができる。

また、第２搬送部材として、回転に伴って現像剤を回転軸線方向に搬送する第２搬送スクリュウたる受取搬送スクリュウ３５Ｙを用い、これの表面を第２現像スリーブとの対向領域にてスリーブの回転に伴う表面移動方向とは逆方向に移動させるように、受取搬送スクリュウ３５Ｙの回転方向を設定している。かかる構成では、上述したように、第２現像スリーブから離脱してテーパー上に落下したＹ現像剤を受取搬送スクリュウ３５Ｙの回転によって第２現像スリーブから遠ざけるように移動させて、第２現像スリーブ表面から離脱したＹ現像剤の第２現像スリーブ近傍での滞りを抑えることができる。

実施形態に係るプリンタの要部を示す概略構成図。同プリンタにおけるＹ用のトナー像形成部の現像ユニットと、感光体３Ｙとを示す拡大構成図。同現像ユニットにおける剤供給室、剤回収室及び剤返送室の一端側を示す横断面図。同剤供給室、剤回収室及び剤返送室を示す縦断面図。同剤供給室、剤回収室及び剤返送室の他端側を示す横断面図。同現像ユニットを拡大して示す第１拡大横断面図。同現像ユニットを拡大して示す第２拡大横断面図。同現像ユニットの第１変形例装置を示す横断面図。同現像ユニットの第２変形例装置を示す横断面図。同現像ユニットの第３変形例装置を示す横断面図。同現像ユニットの第４変形例装置を示す横断面図。

符号の説明

３Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ：感光体（潜像担持体）
２１Ｙ：第１現像ロール（第１現像剤担持体）
２７Ｙ：剤供給室（第１剤収容室）
２８Ｙ：剤回収室（第２剤収容室）
２９Ｙ：剤返送室（剤返送手段の一部）
３２Ｙ：供給搬送スクリュウ（第１搬送部材）
３５Ｙ：受取搬送スクリュウ（第２搬送部材、第２搬送スクリュウ）
３８Ｙ：傾斜搬送スクリュウ（剤返送手段の一部）
５１Ｙ：第２現像ロール（第２現像剤担持体）
５５Ｙ：転移阻止ブレード（現像剤転移阻止部材、現像剤転移阻止部材）

Claims

トナーとキャリアとを含有する現像剤を収容する第１剤収容室と、該第１剤収容室から供給される現像剤を自らの回転する表面に担持した後、潜像担持体に対向する第１現像領域に搬送して該潜像担持体上の潜像を現像する第１現像剤担持体と、該第１現像剤担持体の回転に伴って該第１現像領域を通過した現像剤を自らの回転する表面に担持した後、該表面と該潜像担持体とが対向する第２現像領域に搬送して該潜像を現像する第２現像剤担持体と、該第２現像剤担持体の回転に伴って該第２現像領域を通過した現像剤を該表面から回収して収容する第２剤収容室と、該第１剤収容室内で現像剤を該第１現像剤担持体の回転軸線方向に沿って搬送する第１搬送スクリュウと、該第２剤収容室内で現像剤を該第２現像剤担持体の回転軸線方向に沿って搬送する第２搬送スクリュウとを有する現像装置において、
上記第２剤収容室内の現像剤を受け取りながら、該第１剤収容室に向けて返送する剤返送手段を設け、
上記第２剤収容室を上記第１剤収容室の鉛直方向下方であって、且つ前記第２現像剤担持体の斜め下方の領域に配設し、
上記第１現像領域で現像剤を鉛直方向上方から下方に向けて搬送する方向に上記第１現像剤担持体を回転させ、
上記第２現像領域で現像剤を鉛直方向上方から下方に向けて搬送しつつ、上記第２搬送スクリュウとの対向領域で現像剤を鉛直方向下方から上方に向けて搬送する方向に上記第２現像剤担持体を回転させ、
上記第２現像剤担持体との対向領域で現像剤を鉛直方向上方から下方に向けて搬送する方向に上記第２搬送スクリュウを回転させ、
且つ、上記第１剤収容室と上記第２剤収容室とを仕切っている第１剤収容室底壁から下方に向けて突出した状態で、上記第２搬送スクリュウの回転に伴って搬送される現像剤が上記第２現像剤担持体の表面に転移してしまうことを阻止する現像剤転移阻止部材を、上記第２搬送スクリュウと上記第２現像剤担持体との対向位置で上記第２搬送スクリュウと上記第２現像剤担持体とが最接近している領域の上方に配設したことを特徴とする現像装置。
請求項１の現像装置において、
上記第２現像剤担持体として、円筒状のスリーブを回転によって無端移動させながら、該スリーブに内包したマグネットローラの磁力によって現像剤をスリーブ表面に吸着させるものを用いたことを特徴とする現像装置。
請求項２の現像装置において、
上記現像剤転移阻止部材として、非磁性材料からなるものを用いた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、該潜像担持体上の潜像を現像する現像手段とを備える画像形成装置において、
上記現像手段として、請求項１乃至３の何れかの現像装置を用いたことを特徴とする画像形成装置。