JP5063907B2 - 画像形成ユニット及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、画像形成ユニット及び画像形成装置に関するものである。

従来、プリンタ、複写機、ファクシミリ装置、複合機等の画像形成装置においては、感光体ドラムの表面を帯電ローラによって一様に、かつ、均一に帯電させ、ＬＥＤヘッドによって露光して静電潜像を形成し、該静電潜像を現像ローラによって現像してトナー像を形成し、該トナー像を転写ローラによって用紙に転写するようになっている。

続いて、用紙は定着器に送られ、該定着器において、前記トナー像が用紙に定着させられる。転写が行われた後の感光体ドラムにはトナーの一部が残留するが、残留したトナーはクリーニング装置によって除去される。

ところで、前記現像ローラにトナーを供給するに当たり、現像ローラと接触させてトナー供給ローラが配設され、現像ローラより上方において、トナー供給パドルが、周期的に回動自在に配設され、トナー供給ローラにトナーを供給する。前記感光体ドラム、帯電ローラ、現像ローラ、トナー供給ローラ、トナー供給パドル、クリーニング装置等によって画像形成ユニット（現像装置）が構成される（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００５−１７２８４２号公報

しかしながら、前記従来の画像形成ユニットにおいては、連続的な画像の形成、すなわち、連続印字を行ったときに、かすれが発生するのを防止することができるが、用紙の白紙部に目視によって判別することができるほどの地肌かぶりが発生することがあり、その場合、画像品位を低下させてしまう。

本発明は、前記従来の画像形成ユニットの問題点を解決して、画像品位を向上させることができる画像形成ユニット及び画像形成装置を提供することを目的とする。

そのために、本発明の画像形成ユニットにおいては、像担持体上に形成された静電潜像に一成分現像剤を付着させて前記静電潜像を現像する現像剤担持体と、該現像剤担持体と接触させて配設され、現像剤担持体に前記一成分現像剤を供給する現像剤供給部材と、該現像剤供給部材の近傍で、現像剤供給部材と対向させて回転自在に配設され、前記現像剤供給部材の回転方向と逆方向に現像剤供給部材の周速度と異なる周速度で回転させられ、現像剤供給部材に前記一成分現像剤を供給する第１、第２の現像剤押出し部材とを有する。

そして、前記第１の現像剤押出し部材は、現像剤供給部材の回転方向における前記第２の現像剤押出し部材より下流側で、かつ、現像剤担持体に近い側に配設され、前記現像剤供給部材とほぼ平行に配設された棒状体を備え、該棒状体と前記現像剤供給部材とが非接触で、かつ、棒状体と現像剤供給部材との間の最も近接する距離が０．８〔ｍｍ〕以下になるように配設される。

また、前記現像剤供給部材が１回転する間に、前記第１の現像剤押出し部材の棒状体が現像剤供給部材に近接する回数は、２．５回以上である。
そして、前記第２の現像剤押出し部材は、１本の棒状体を備える。

本発明によれば、画像形成ユニットにおいては、像担持体上に形成された静電潜像に一成分現像剤を付着させて前記静電潜像を現像する現像剤担持体と、該現像剤担持体と接触させて配設され、現像剤担持体に前記一成分現像剤を供給する現像剤供給部材と、該現像剤供給部材の近傍で、現像剤供給部材と対向させて回転自在に配設され、前記現像剤供給部材の回転方向と逆方向に現像剤供給部材の周速度と異なる周速度で回転させられ、現像剤供給部材に前記一成分現像剤を供給する第１、第２の現像剤押出し部材とを有する。

そして、前記第１の現像剤押出し部材は、現像剤供給部材の回転方向における前記第２の現像剤押出し部材より下流側で、かつ、現像剤担持体に近い側に配設され、前記現像剤供給部材とほぼ平行に配設された棒状体を備え、該棒状体と前記現像剤供給部材とが非接触で、かつ、棒状体と現像剤供給部材との間の最も近接する距離が０．８〔ｍｍ〕以下になるように配設される。

また、前記現像剤供給部材が１回転する間に、前記第１の現像剤押出し部材の棒状体が現像剤供給部材に近接する回数は、２．５回以上である。
そして、前記第２の現像剤押出し部材は、１本の棒状体を備える。

この場合、前記現像剤供給部材が１回転する間に、前記第１の現像剤押出し部材の棒状体が現像剤供給部材に近接する回数は、２．５回以上にされるので、連続的な画像の形成を行ったときに、記録媒体上に地肌かぶりが発生するのを防止することができる。したがって、画像品位を向上させることができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。この場合、画像形成装置としてのプリンタについて説明する。

図２は本発明の第１の実施の形態におけるプリンタの概略図である。

図に示されるように、プリンタにおいては、画像形成ユニット（現像装置）１５Ｙ、１５Ｍ、１５Ｃ、１５Ｂｋが横方向に４個並べられ、各画像形成ユニット１５Ｙ、１５Ｍ、１５Ｃ、１５Ｂｋにおいては、それぞれ異なる色、すなわち、イエロー、マゼンタ、シアン及びブラックの現像剤としてのトナーによって、各色の現像剤像としてのトナー像が形成される。

そして、各画像形成ユニット１５Ｙ、１５Ｍ、１５Ｃ、１５Ｂｋは、像担持体としての感光体ドラム３１を備え、各感光体ドラム３１の下方に転写ユニットｕ１が、各画像形成ユニット１５Ｙ、１５Ｍ、１５Ｃ、１５Ｂｋにわたって配設され、各感光体ドラム３１の上方には、ＬＥＤ等から成る露光装置としてのＬＥＤヘッド３３が配設される。前記転写ユニットｕ１は、第１のローラとしてのアイドルローラ２０、第２のローラとしてのドライブローラ２１、アイドルローラ２０とドライブローラ２１との間に走行自在に張設され、走行に伴って記録媒体としての用紙Ｐを搬送する搬送部材としての転写ベルト１３、及び転写部材としての転写ローラ１０を備える。前記転写ベルト１３及び転写ローラ１０には図示されない電源によって電圧が印加され、用紙Ｐにトナー像が転写される。

また、１６は前記用紙Ｐを収める媒体収容部としてのトレイ、１７は該トレイ１６から用紙Ｐをピックアップして繰り出すホッピングローラ、１８は前記用紙Ｐを転写ベルト１３に送るレジストローラ（プレッシャローラ）、１９は前記用紙Ｐを斜行させずに搬送するためのレジストローラ（フィードローラ）、２２は前記用紙Ｐ上のトナー像を用紙Ｐに定着させる定着装置としての定着器である。

さらに、プリンタを構成するものとして、プリンタの全体のシーケンスを制御し、印刷動作を行う画像形成制御部としての印刷制御部、印刷用のデータ、すなわち、印刷データ及び制御コマンドを受信するインタフェース（Ｉ／Ｆ）制御部、該インタフェース制御部を介して受信した印刷データを一時的に記録する受信メモリ、該受信メモリに記録された印刷データを受け取るとともに、該印刷データを編集処理することによって形成された画像データ、すなわち、イメージデータを記録する画像データ編集メモリ、プリンタの状態を表示する表示光源、プリンタに操作者からの指示を与えるためのスイッチ等を備える操作部、プリンタの動作状態を監視するための各種のセンサ、例えば、用紙Ｐの位置を検出するための用紙位置検出センサ、温湿度を検出するための温湿度センサ、濃度を検出するための濃度センサ等、各ローラ用電源、前記画像データ編集メモリに記録されたイメージデータをＬＥＤヘッド３３に送り、該ＬＥＤヘッド３３を駆動するためのヘッド駆動制御部、前記定着器２２に電圧を印加するための定着制御部、前記用紙Ｐを搬送するための駆動部としての用紙搬送モータの制御を行う搬送モータ制御部、及び前記感光体ドラム３１を回転させるための駆動部としてのドラムモータを駆動する駆動制御部によって構成される。なお、印刷制御部は、ＣＰＵ（マイクロプロセッサ）、ＲＯＭ、ＲＡＭ等の記憶装置、入出力ポート、タイマ等を備え、プログラムに従ってコンピュータとして機能する。

次に、前記画像形成ユニット１５Ｙ、１５Ｍ、１５Ｃ、１５Ｂｋについて説明する。この場合、画像形成ユニット１５Ｙ、１５Ｍ、１５Ｃ、１５Ｂｋは、同じ構造を有するので、画像形成ユニット１５Ｙについてだけ説明する。

図１は本発明の第１の実施の形態における画像形成ユニットの断面図である。

図に示されるように、３１は所定の回転速度で矢印方向に回転し、表面に電荷を蓄えることができ、露光によって表面の電荷が除去される感光体ドラム、３２は該感光体ドラム３１の表面に所定の電圧を印加する帯電装置としての帯電ローラであり、該帯電ローラ３２は、一定の圧力で感光体ドラム３１の表面に接触し、感光体ドラム３１と逆方向（矢印方向）に回転させられる。

また、３３は前記感光体ドラム３１の上方に、かつ、プリンタ本体に配設され、感光体ドラム３１の表面に潜像としての静電潜像を形成するＬＥＤヘッド、３４は前記画像形成ユニット１５の上部に配設され、トナー３５を収納する現像剤収納容器としてのトナー収納容器であり、該トナー収納容器３４から、画像形成ユニット１５Ｙのユニット本体１５内にトナー３５が供給される。

そして、トナー収納容器３４から供給されたトナー３５は、攪拌部材３６によって攪拌され、予備帯電部材としての、かつ、現像剤押出し部材としての音叉型のトナー搬送パドル３７によって現像剤供給部材としてのトナー供給ローラ３８に供給される。

また、トナー供給ローラ３８は、現像ローラ３９に一定の圧力で接触させられ、現像ローラ３９と同じ方向（矢印方向）に回転させられ、トナー３５を現像ローラ３９に供給する。そして、先端を現像ローラ３９に接触させて、現像剤規制部材としての現像ブレード４０が配設され、該現像ブレード４０は、現像ローラ３９上のトナー３５を一定の厚さに規制する。また、現像ローラ３９は、感光体ドラム３１に一定の圧力で接触させられ、感光体ドラム３１と逆方向（矢印方向）に回転させられ、静電潜像にトナー３５を付着させて現像し、トナー像を形成する。

前記感光体ドラム３１には、弾性体から成るクリーニング部材としてのクリーニングブレード４１が、トナー３５を掻き取るため先端を感光体ドラム３１の表面に一定の圧力で接触して配設される。前記クリーニングブレード４１、掻き取られたトナー３５をトナー収納容器３４に送る搬送装置等によって、クリーニング装置が構成される。なお、４２は前記画像形成ユニット１５Ｙの外側を構成する筐体である。

次に、前記トナー搬送パドル３７について説明する。

図３は本発明の第１の実施の形態におけるトナー搬送パドルの正面図、図４は図３のＸ−Ｘ断面図である。

前記トナー搬送パドル３７は、トナー供給ローラ３８（図１）の軸方向寸法とほぼ同じ軸方向寸法を有し、かつ、所定の幅ｈ１を有する。また、トナー搬送パドル３７は、線状部材から成り、断面が円形の形状を有し、外径がｄである２本の棒状体４４、４５の両端を連結することによって形成され、両端に回転軸４６、４７を備え、該回転軸４６、４７を中心として回転させられる。前記棒状体４４、４５は、トナー供給ローラ３８に対してほぼ平行に、かつ、所定の空間ｗ１をおいて配設され、棒状体４４、４５間にトナー３５が進入可能なスペースとしての空間部３７ａが形成される。また、トナー搬送パドル３７の軸方向における中央部分に、棒状体４４、４５間を連結する連結部４９が形成される。なお、前記外径ｄは１〔ｍｍ〕が好ましく、空間ｗ１は５〔ｍｍ〕以上が好ましい。

前記回転軸４６、４７の少なくとも一方、本実施の形態においては、回転軸４７の先端に、一部が切り欠かれて半円形の形状を有する回転伝達部４８が配設され、該回転伝達部４８は所定のギヤ等の回転伝達系を介して図示されない駆動部としてのモータと連結され、該モータを駆動することによって、トナー搬送パドル３７が一定の回転速度で回転させられる。

これに伴って、前記トナー搬送パドル３７は、トナー供給ローラ３８の回転方向におけるトナー供給ローラ３８と現像ローラ３９とのニップ部より上流側において周期的に回転させられ、棒状体４４、４５がトナー供給ローラ３８と順次近接させられる。

したがって、トナー供給ローラ３８にトナー３５を供給することができるとともに、地肌かぶりが発生するのを防止することができる。

次に、前記構成の画像形成ユニット１５Ｙの動作について説明する。

図５は本発明の第１の実施の形態におけるトナー供給ローラとトナー搬送パドルとの関係を示す図である。

本実施の形態における画像形成ユニット１５Ｙにおいては、一成分現像方式による現像が行われ、そのために、トナー３５（図１）として一成分現像剤が使用される。また、前記トナー収納容器３４には、下部に開閉自在の開口部が形成され、該開口部を開放するとトナー収納容器３４内のトナー３５が開口部を介して所定の量だけ落下し、ユニット本体１５内に供給される。そして、該ユニット本体１５内において、トナー３５は、前記攪拌部材３６が回転させられるのに伴って攪拌され、トナー搬送パドル３７が回転させられるのに伴って、前記トナー供給ローラ３８に供給される。

ところで、感光体ドラム３１の表面上の露光がされず、表面電位の高い箇所、すなわち、非露光部分（非画像部分）にドラムかぶりが発生することがある。該ドラムかぶりは、非露光部分に付着したトナーの量、すなわち、トナー付着量で表すことができ、値が大きいほどトナー付着量が多い。前記ドラムかぶりは、感光体ドラム３１の表面上のトナー３５の電位、すなわち、トナー電位が高いと発生しにくい。そして、感光体ドラム３１の表面上のトナー電位を高くするためには、トナー供給ローラ３８上のトナー電位を高くし、現像ローラ３９上のトナー電位を高くすればよい。

これに対して、例えば、連続印字を行ったときに、用紙Ｐの白紙部に発生する地肌かぶりは、用紙Ｐ上の白紙部分におけるトナー付着量を表し、前記ドラムかぶりの値をαｄとし、地肌かぶりの値をαｐとすると、
αｐ＞αｄ
の関係がある。

そして、感光体ドラム３１の表面は帯電ローラ３２によって約−１０００〔Ｖ〕の表面電位に帯電させられ、ＬＥＤヘッド３３によって露光すると感光体ドラム３１の露光部分（画像部分）の表面電位は約０〔Ｖ〕まで低下する。したがって、摩擦帯電によって負の極性に帯電させられたトナー３５、すなわち、負帯電トナーは、表面電位が低下した露光部分に付着する。本来、感光体ドラム３１の非露光部分の表面電位は−１０００〔Ｖ〕であり、負帯電トナーは付着しないはずである。ところが、トナー３５の帯電が十分でない場合、正の極性に帯電させられたトナー３５、すなわち、正帯電トナー、又は帯電量が極めて小さい負帯電トナーが混在する。そのとき、これらのトナーが感光体ドラム３１の非露光部分に付着する。

このように、前記感光体ドラム３１の非露光部分にトナー３５が付着することがドラムかぶりであり、前記感光体ドラム３１上のドラムかぶりを発生させたトナー３５が用紙Ｐ上に付着することが地肌かぶりである。

図に示されるように、トナー供給ローラ３８は、トナー搬送パドル３７と逆方向（矢印方向）に各周速度で一定の差を形成しながら互いに回転させられ、トナー供給ローラ３８とトナー搬送パドル３７との空間、すなわち、トナー供給ローラ３８と棒状体４４、４５のうちの一方（本実施の形態においては、棒状体４５）との空間が最小となる箇所、本実施の形態においては、０．８〔ｍｍ〕以下となる箇所でトナー３５は、摩擦帯電（予備帯電）させられる。なお、トナー供給ローラ３８とトナー搬送パドル３７とが接触し、空間が零（０）であっても、トナー３５は、両者間に挟まれて摩擦帯電させられ、帯電量は負の値で大きくなる。ただし、トナー供給ローラ３８の耐久性、又はトナー搬送パドル３７を回転させるときのトルクの増大を考慮した場合、非接触とするのが好ましい。

図６は本発明の第１の実施の形態におけるトナー供給ローラ及びトナー搬送パドルの拡大図である。

図に示されるように、トナー搬送パドル３７の回転に伴って、棒状体４４、４５の軌跡５０上のトナー３５ａは、棒状体４４、４５の移動に伴って、主として、軌跡５０より径方向外方又は径方向内方に押しやられる。そのため、トナー搬送パドル３７の回転に伴って、軌跡５０上に空間が形成される。

前記トナー搬送パドル３７の上方の近傍のトナー３５ｃは、トナー搬送パドル３７の回転によって棒状体４５（又は棒状体４４）が軌跡５０上の前記空間に入り込むのに伴って、棒状体４４、４５間の空間部３７ａに到達する。該空間部３７ａ内のトナー３５ｄは、トナー搬送パドル３７の回転によって棒状体４４（又は棒状体４５）の移動によって生じた軌跡５０上の前記空間に入り込み、トナー搬送パドル３７の回転によって移動してきた棒状体４５（又は棒状体４４）によって、軌跡５０より径方向外方又は径方向内方に押しやられる。

前記トナー搬送パドル３７の下方部において押しやられたトナー３５ｂは、トナー供給ローラ３８に向けて押し出される。このように、空間部３７ａが形成されたトナー搬送パドル３７によって、トナー３５の流れが形成されるので、トナー３５が凝集しない。したがって、トナー３５が摩擦帯電しやすくなるとともに、トナー３５を十分に攪拌することができる。

なお、本実施の形態において、トナー搬送パドル３７は、２本の棒状体４４、４５を備えるようになっているが、３本以上の棒状体を備えたり、１本の棒状体だけを備えたりすることもできる。ただし、棒状体４４、４５の間にトナー３５が空間部３７ａに入り込む空間が必要であるので、棒状体は２〜４本程度とするのが好ましい。

表１は、トナー供給ローラ３８とトナー搬送パドル３７との空間を変化させたときの、トナー供給ローラ３８が１回転したときの、棒状体４４、４５がトナー供給ローラ３８に近接する回数、すなわち、近接回数、ドラムかぶり（色差ΔＥ）の判定、現像ローラ３９（図１）上のトナー層の電位、現像ローラ３９上のトナー３５の付着量（トナー付着量）、現像ローラ３９上のトナー３５の帯電量（トナー帯電量）を表す。ドラムかぶり判定は、色差ΔＥの値が１以下である場合を○（良好）とし、色差ΔＥの値が１より大きい場合を×（不良）とする。なお、本実施の形態において、トナー搬送パドル３７が棒状の形状であるので、トナー搬送パドル３７の近接回数は、トナー供給ローラ３８が１回転する間に棒状体４４、４５がトナー供給ローラ３８に近接する回数を表す。

表１から分かるように、空間が０．８〔ｍｍ〕以下であれば、現像ローラ３９上のトナー層の電位は−７０〔Ｖ〕付近となり、ドラムかぶりを１以下にすることができる。ただし、トナー供給ローラ３８の外周公差として±０．２〔ｍｍ〕を考慮した場合、トナー搬送パドル３７を非接触とするためには、空間を０．３〔ｍｍ〕以上で、かつ、０．８〔ｍｍ〕以下とすることが好ましい。

前記トナー供給ローラ３８は、現像ローラ３９と同じ方向に、各周速度で一定の差を形成しながら互いに回転させられるので、トナー供給ローラ３８及び現像ローラ３９に印加される電圧の差に基づいて、トナー３５を現像ローラ３９に供給するとともに、現像ローラ３９の外周面の余分なトナー３５を掻き取ることができる。

なお、前記トナー供給ローラ３８はシリコーンゴム、ウレタンゴム等の発泡体としての発泡弾性体によって形成され、表面に凹部から成る複数の図示されないセルが形成される。

そして、前記現像ローラ３９上のトナー３５は、現像ローラ３９の回転に伴って現像ブレード４０まで搬送され、現像ブレード４０によってトナー層の厚さが規定された後、感光体ドラム３１と対向する現像領域に搬送される。該現像領域において、感光体ドラム３１上の静電潜像によってトナー３５が静電気力によって引き付けられ、感光体ドラム３１に移動させられてトナー像が形成される。

以上の動作によってトナー像が形成される。

次に、ドラムかぶりの低減方法について説明する。

前記ドラムかぶりの程度は、感光体ドラム３１上に付着するトナー３５の色差ΔＥによって評価することができる。ドラムかぶりは、値が大きいほど程度が低いことを示し、本実施の形態において、画像を形成するに当たり、ドラムかぶりの目標とする値は、用紙Ｐ上の白紙部分の色汚れが目視で認識することができないレベルである１以下とする。

その測定方法は、まず、白紙に対して印字を行った後の感光体ドラム３１に付着しているトナー３５をテープに採取し、そのテープを白紙上に貼り付ける（テープ１）。次に、リファレンスとしてテープ単体を白紙上に貼り付ける（テープ２）。そして、分光測色計ＣＭ−２６００Ｄ（コニカミノルタ社製）を用いてテープ１、２の色差ΔＥを求めた。該色差ΔＥの値がドラムかぶりの程度を示す指標になる。

前記ドラムかぶりを減少させるために各種の実験を行った結果、トナー搬送パドル３７の近接回数がドラムかぶりに影響することが分かる。

そこで、トナー供給ローラ３８とトナー搬送パドル３７との近接回数とドラムかぶりとの関係について実験を行った。

図７は本発明の第１の実施の形態における近接回数の違いによるドラムかぶり及び現像ローラ上のトナー層の電位との関係を示す第１の図である。なお、図において、横軸に近接回数を、縦軸にドラムかぶり及び現像ローラ３９（図１）上のトナー層の電位を採ってある。

この場合、Ｌ１はドラムかぶり、ｖｉ（ｉ＝１、２）は現像ローラ３９上のトナー層の電位である。近接回数が２．５回及び１．４回で交互に変化したときに、ドラムかぶりＬ１、及び現像ローラ３９上のトナー層の電位ｖｉがどのように変化するか、また、再現性があるかについて確認した。

図から分かるように、近接回数が大きくなり、２．５回になると、現像ローラ３９上のトナー層の電位ｖ１が高くなり、ドラムかぶりＬ１が小さくなる。また、再現性があることについても確認することができた。

次に、ドラムかぶりＬ１の値を１以下にするためには、近接回数を何回にすればよいかを確認することによって求める。

表２は駆動系の詳細を示す。

感光体ドラム３１、ドライブローラ２１、アイドルローラ２０、トナー供給ローラ３８及びトナー搬送パドル３７の駆動系列において、トナー供給ローラ３８の平歯車及びトナー搬送パドル３７の平歯車の歯数を変更することによって、感光体ドラム３１、現像ローラ３９等の周速度を変化させることなく、トナー供給ローラ３８とトナー搬送パドル３７との近接回数を変化させることができる。なお、ドライブローラ２１及びトナー供給ローラ３８には２段歯車が配設され、ドライブローラ２１の２段歯車において、感光体ドラム３１の平歯車と噛合する歯車の歯数と、アイドルローラ２０の平歯車と噛合する歯車の歯数とが異ならせて設定される。また、同様に、トナー供給ローラ３８の２段歯車において、アイドルローラ２０の平歯車と噛合する歯車の歯数と、トナー搬送パドル３７の平歯車と噛合する歯車の歯数とが異ならせて設定される。

表３は、トナー供給ローラ３８の平歯車及びトナー搬送パドル３７の平歯車の歯数を変更し、近接回数を変化させたときの、ドラムかぶり（色差ΔＥ）の判定、現像ローラ３９上のトナー層の電位、現像ローラ３９上のトナー３５の付着量（トナー付着量）、現像ローラ３９上のトナー３５の帯電量（トナー帯電量）、ドラムモータのトルクを表す。

ただし、この実験はＮ（中温）／Ｎ（中湿）の環境下で行われ、前記画像形成ユニット１５Ｙ、１５Ｍ、１５Ｃ、１５Ｂｋの構成は図２及び３に示されるものとし、トナー供給ローラ３８とトナー搬送パドル３７との空間は０．８〔ｍｍ〕とする。

この場合、トナー供給ローラ３８の平歯車の歯数を２４とし、トナー搬送パドル３７の平歯車の歯数を３０とすると、トナー供給ローラ３８が１回転する間のトナー搬送パドル３７の回転数Ｎは、
Ｎ＝２４／３０
＝０．８
になる。

本実施の形態におけるトナー搬送パドル３７は、前述されたように、棒状体４４、４５を備えるので、近接回数は回転数Ｎの２倍になり、１．６回となる。このような構成としたときのドラムかぶりは１．６６であり、現像ローラ３９上のトナー層の電位が−５３．２〔Ｖ〕であり、付着量が０．４５〔ｇ／ｍｍ〕である。

以下同様に、前記各歯数を変更して近接回数を１．６回から５回まで７段階で変更し、トナー供給ローラ３８とトナー搬送パドル３７との近接回数とドラムかぶりとの関係について実験を行った。

ドラムモータのトルクが大きいと、ドラムモータに供給される電流の値が大きくなり、規格によって求められたプリンタの総電流値を超えるので、トルクを６〔ｋｇ／ｃｍ〕以下にする必要がある。したがって、トルクが６〔ｋｇ／ｃｍ〕以下になるように、近接回数は４．３６回以下にするのが好ましい。

ここで、トナー搬送パドル３７の回転速度がトルクに与える影響について説明する。この場合、トナー搬送パドル３７の周囲にはトナー３５が充満していて、該トナー３５は湿度、充填密度（微振動を加えると高くなる。）等によってトナー搬送パドル３７の回転に伴う抵抗が大きく異なり、トナー搬送パドル３７は性能上の制約から音叉型であるのでローラ形状を有するものと比較して明らかに負荷が大きくなる。このような理由から、トルクに大きな差が発生する。

図８は本発明の第１の実施の形態における近接回数の違いによるドラムかぶり及び現像ローラ上のトナー層の電位との関係を示す第２の図である。なお、図において、横軸に近接回数を、縦軸にドラムかぶり及び現像ローラ３９（図１）上のトナー層の電位を採ってある。

この場合、Ｌ１はドラムかぶり、ｖｉ（ｉ＝１、２、…、ｎ）は現像ローラ３９上のトナー層の電位である。図から分かるように、近接回数を多くするのに伴って現像ローラ３９上のトナー層の電位ｖｉが高くなり、ドラムかぶりは良くなった。

この実験から、近接回数を２．５回以上とすることによってドラムかぶりが１以下になることが分かった。

このように、本実施の形態においては、近接回数が２．５回以上にされるので、ドラムかぶりを１以下とすることができ、用紙Ｐ上に地肌かぶりが発生するのを防止することができる。したがって、画像品位を向上させることができる。ただし、トナー供給ローラ３８とトナー搬送パドル３７との空間は０．５以上で、かつ、０．８以下とする。

次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。なお、第１の実施の形態と同じ構造を有するものについては、同じ符号を付与することによってその説明を省略し、同じ構造を有することによる発明の効果については同実施の形態の効果を援用する。

図９は本発明の第２の実施の形態における画像形成ユニットの断面図である。

図に示されるように、現像剤収納容器としてのトナー収容器３４から供給された現像剤としてのトナー３５は、攪拌部材６０によって攪拌され、現像剤供給部材としてのトナー供給ローラ３８の周囲に配設された第１、第２の現像剤押出し部材としての二つのトナー搬送パドル６１、６２によってトナー供給ローラ３８に向けて押し出される。

ところで、近年、高画質化の必要性が高くなるのに伴って、トナー３５が小粒径化していて、粉砕トナーにおいても８〔μｍ〕以下のトナー３５が提供されるようになっている。重合トナーのような、球形度が０．９７以上のほぼ球形の形状を有するトナー３５を使用する場合、小粒径のトナー３５を使用しても、流動性はあまり低くならないが、粉砕トナーのように球形度が０．９７未満、特に、０．９５以下で、かつ、平均粒径が８〔μｍ〕以下の小粒径のトナーを使用すると、外添剤の量を多くしても、平均粒径が１０〔μｍ〕のトナーと比較した場合、流動性が低くなる。

例えば、球形度が０．９５の平均粒径が１０〔μｍ〕のトナーを使用した場合、凝集度法による流動性は８０〔％〕であるのに対して、球形度が０．９５の平均粒径が８〔μｍ〕のトナーを使用した場合、凝集度法による流動性は６０〔％〕である。

表４はトナー３５の粒径、本実施の形態においては、平均粒径に対して、トナー搬送パドルに必要とされる機械的条件、すなわち、像担持体としての感光体ドラム３１の回転速度及びトナー搬送パドルの数を示す。

なお、トナーはコールターマルチサイザー３（ベックマンコールター社製）を使用し、アパーチャー径１００〔μｍ〕で３０００カウント測定を行い、そのときのトナーの体積平均粒径を平均粒径とした。

また、トナーの球形度は、フロー式粒子像分析装置ＦＰＩＡ−２１００（シスメックス株式会社製）を使用して測定された粒子の円形度を、
円形度＝（粒子像と同じ投影面積を持つ円の周囲長）／（粒子の投影像の周囲長）
で表したとき、測定された全粒子の球形度の総和を、測定された全粒子数、本実施の形態においては、３０００で除算することによって得られた値である。

本実施の形態において、球形度は、トナー粒子の凹凸の度合いの指標であり、トナーが完全な球形の場合、１．０００になり、トナーの形状が複雑になるほど球形度の値は小さくなる。

凝集度の測定法として、まず、１５０〔μｍ〕、７５〔μｍ〕、４５〔μｍ〕のメッシュに異なる３種類の篩をメッシュの粗いほうが上になるように重ね、測定の対象となるトナーを４．０〔ｇ〕計量し、一番上の１５０〔μｍ〕のメッシュの篩に静かに載せる。続いて、トナーを載せた３段重ねの篩をパウダーテスターＰＴ−Ｎ型（ホソカワミクロン株式会社製）にセットし、振動時間を１５〔秒〕、ＶｉｂｒａｔｉｏｎＡＤＪダイヤルを１．５（振幅１〔ｍｍ〕）として振動を与える。そして、振動が終了した篩を３つに分け、各篩に残ったトナーの重量を測定し、凝集度を、
（１５０〔μｍ〕のメッシュの篩に残ったトナーの重量×１００）／４
＋（７５〔μｍ〕のメッシュの篩に残ったトナーの重量×１００）×（３／５）／４
＋（４５〔μｍ〕のメッシュの篩に残ったトナーの重量×１００）×（１／５）／４
によって求めた。

また、トナーの流動性は、凝集度を測定したとき、
流動性〔％〕＝１００−凝集度〔％〕
で表される。

例えば、平均粒径の大きさが１０〔μｍ〕で、粉砕トナーのような球形度０．９７未満の不定形のトナー３５を使用したとき、感光体ドラム３１の回転速度が低く、９７〔ＲＰＭ〕である場合、トナー３５の流動性が高く、トナー３５の凝集が発生しにくい。また、感光体ドラム３１の回転速度が低いので、単位時間当たりのトナー帯電量、及び単位時間当たりのトナー供給量も少なくてよいので、トナー搬送パドルは１個でよい。

一方、例えば、平均粒径が小さい８〔μｍ〕の不定形のトナー３５を使用したとき、感光体ドラム３１の回転速度が高く、１４４〔ＲＰＭ〕である場合、トナー３５の流動性が低く、トナー３５の凝集が発生しやすい。また、感光体ドラム３１の回転速度が高いので、単位時間当たりのトナー帯電量、及び単位時間当たりのトナー供給量を多くする必要があるので、トナー搬送パドルは２個以上必要になる。

そこで、本実施の形態においては、トナー供給ローラ３８の周囲に複数の、本実施の形態においては、２個のトナー搬送パドル６１、６２を配設することによって、単位時間当たりのトナー帯電量、及び単位時間当たりのトナー供給量を多くするようにしている。

また、２個のトナー搬送パドル６１、６２を配設することによって、トナー３５の攪拌領域を広くすることができる。したがって、トナー３５を十分にほぐすことができ、トナー３５を容易に摩擦帯電させることができるようになるので、単位時間当たりのトナー帯電量を多くすることができる。

ところが、トナー供給ローラ３８の周囲に二つのトナー搬送パドル６１、６２が配設されると、トナー搬送パドル６１、６２に回転を伝達するために駆動されるドラムモータの負荷が大きくなる。

すなわち、前記トナー搬送パドル６１、６２の周囲にはトナー３５が充満していて、例えば、画像形成ユニット１５Ｙ、１５Ｍ、１５Ｃ、１５Ｂｋを輸送する間に、トナー３５に微振動が伝わり、トナー３５が締まると、ドラムモータに加わる負荷が極めて大きくなってしまう。

そこで、前記トナー搬送パドル６１、６２の断面積を小さくすることが考えられるが、限界がある。したがって、トナー搬送パドル６１、６２の回転速度を低くするようにしている。

また、トナー搬送パドル６１、６２を第１の実施の形態と同様に、二つの棒状体４４（図６）、４５を備えた音叉型のトナー搬送パドルによって構成することが考えられるが、音叉型のトナー搬送パドルを複数配設するのはスペース的に困難である。

ここで、音叉型のトナー搬送パドルがスペースを必要する理由について説明する。

すなわち、音叉型のトナー搬送パドルにおいては、前記トナー搬送パドル３７のようにの中央部にトナー３５を通過させるための空間部３７ａが形成され、該空間部３７ａの寸法は、連続して印字を行った場合、画像にかすれが発生するのを防止するために、棒状体４４、４５間の空間ｗ１を５〔ｍｍ〕以上とする必要がある。前記空間部３７ａは、トナー搬送パドル３７を回転させたときに、トナー３５を自由に落下させるために必要なものであり、空間ｗ１が狭いと、トナー３５の移動の自由度が失われ、画像にかすれが発生するのを十分に防止することができない。

また、音叉型の形状とした場合、トナー搬送パドルを金属で構成すると溶接工程が必要になり、高価となる。そこで、トナー搬送パドルを、樹脂によって形成するのが好ましいが、樹脂によって形成する場合、強度を考慮すると、棒状体４４、４５の外径ｄを最低でも１〔ｍｍ〕以上とする必要がある。

したがって、トナー搬送パドル６１、６２を音叉型のトナー搬送パドルによって構成すると、スペースが必要になる。そこで、本実施の形態においては、現像ローラ３９に近い側のトナー搬送パドル６１を音叉型のトナー搬送パドルとし、現像ローラ３９から離れた側のトナー搬送パドル６２を矩形型のトナー搬送パドルとする。

ここで、現像ローラ３９に近い側のトナー搬送パドル６１を音叉型のトナー搬送パドルとする理由は、トナー供給ローラ３８に対するトナー搬送パドルの近接回数を多くするのは摩擦帯電の回数を多くしてトナー供給ローラ３８上のトナー３５の電位を高くするためであり、それを考慮すると、現像ローラ３９に近い側に音叉型のトナー搬送パドルを配設するのが有利である。

すなわち、トナー搬送パドルの近接回数が多くなると、トナー搬送パドルとトナー３５との摩擦帯電によって周囲のトナー３５の電荷量は多くなる。そのため、トナー供給ローラ３８の電位を高くするためには、電荷量の多いトナー３５をトナー供給ローラ３８に供給する必要がある。

ところが、帯電したトナー３５の電荷量は、時間の経過に伴って、減衰し、トナー帯電量が少なくなるので、トナー供給ローラ３８と現像ローラ３９とのニップ部に近いところでトナー３５を帯電させるとよい。こうすることによって、現像ローラ３９上に帯電量のの多いトナー３５を供給することができる。

このようなことから、感光体ドラム３１及び現像ローラ３９に近い側に音叉型のトナー搬送パドルを配設し、近接回数を多くすると、トナー３５を負の極性に十分に帯電させることができる。

図１０は本発明の第２の実施の形態における矩形型のトナー搬送パドルの斜視図である。

図に示されるように、トナー搬送パドル６２は、１本の棒状体６６から成り、クランク形状を有する。該棒状体６６は、回転軸６３、６４に対して偏心させられ、該回転軸６３、６４の少なくとも一方、本実施の形態においては、回転軸６４の先端の一部が切り欠かれて、半円形の形状を有する回転伝達部６５が形成される。該回転伝達部６５は、所定の歯車等から成る回転伝達系を介して、図示されない駆動部としてのドラムモータと連結され、該ドラムモータを駆動することによって、トナー搬送パドル６２は一定の回転速度で回転させられる。

これに伴って、トナー搬送パドル６２は、トナー供給ローラ３８（図９）の回転方向におけるトナー供給ローラ３８と現像ローラ３９とのニップ部より上流側において、棒状体６６がトナー供給ローラ３８と周期的に近接させられる。そして、トナー搬送パドル６２の回転によって移動する棒状体６６の回転軌跡の内側に空間部が形成される。

また、トナー搬送パドル６１がトナー供給ローラ３８に近接したときの空間は、０．８〔ｍｍ〕以下にされる。トナー供給ローラ３８の外径公差を考慮すると、前記空間は、０．３〔ｍｍ〕以上で、かつ、０．８〔ｍｍ〕以下とするのが好ましい。同様に、トナー搬送パドル６２がトナー供給ローラ３８に近接したときの空間は、０．８〔ｍｍ〕以下にされる。トナー供給ローラ３８の外径公差を考慮すると、前記空間は、０．３〔ｍｍ〕以上で、かつ、０．８〔ｍｍ〕以下とするのが好ましい。

前記トナー搬送パドル６２を矩形型にすることによって、トナー３５が通過するスペースを考慮する必要がなく、トナー搬送パドル６１、６２を設置するスペースを小さくすることができる。また、トナー搬送パドル６２を金属製にすることができるので、棒状体６６の外径を小さくすることができ、トナー搬送パドル６２の寸法を小さくすることができる。したがって、画像形成ユニット１５Ｙ、１５Ｍ（図２）、１５Ｃ、１５Ｂｋを小型化することができる。

次に、前記構成の画像形成ユニット１５Ｙの動作について説明する。

図１１は本発明の第２の実施の形態におけるトナー供給ローラとトナー搬送パドルとの関係を示す図である。

本実施の形態における画像形成ユニット１５Ｙにおいては、一成分現像方式による現像が行われ、そのために、一成分現像剤としてトナー３５が使用される。また、前記トナー収納容器３４には、下部に開閉自在の開口部が形成され、該開口部を開放するとトナー収納容器３４内のトナー３５が開口部を介して所定の量だけ落下し、ユニット本体１５内に供給される。該ユニット本体１５内において、トナー３５は、前記攪拌部材６０が回転させられるのに伴って攪拌され、前記トナー搬送パドル６１、６２に供給される。

前記トナー供給ローラ３８は矢印ａ方向に回転させられ、トナー搬送パドル６１、６２は、トナー供給ローラ３８と逆の矢印ｂ方向に、トナー供給ローラ３８に対して各周速度で一定の差を形成しながら回転させられ、トナー供給ローラ３８とトナー搬送パドル６１、６２との間の空間が最小となる箇所（０．８〔ｍｍ〕の箇所）で、トナー３５を摩擦帯電させる（予備帯電）。

そして、トナー搬送パドル６１は音叉型であるので近接回数は２．５回以上の値にされ、トナー搬送パドル６２は矩形型であるので近接回数は２．５回より少ない値にされる。ところが、トナー搬送パドル６１は、現像ローラ３９に近い位置に置かれるので、現像ローラ３９上のトナー層の電位を、前記第１の実施の形態における電位と等しくすることができる。

なお、前記トナー搬送パドル６１の近接回数を多くすると、現像ローラ３９上のトナー層の電位は高くなり、帯電したトナー３５の電荷はすぐにはなくならず、しばらくの間保持される。したがって、近接回数の多いトナー搬送パドル６１の周囲にあるトナー３５の電荷量は近接回数の少ないトナー搬送パドル６２の周囲にあるトナー３５の電荷量より多くなる。

また、帯電したトナー３５の電荷は減衰し、トナー帯電量は時間の経過と共に減少していくので、トナー供給ローラ３８と現像ローラ３９とのニップ部に近いところでトナー３５を帯電させるとよい。本実施の形態においては、現像ローラ３９に近い側のトナー搬送パドル６１の近接回数が多くされ、電荷量の多いトナー３５をトナー供給ローラ３８に供給することができるので、現像ローラ３９上のトナー層の電位は一層高くなる。そして、トナー搬送パドル６１の近接回数及び空間ｗ１は、前記第１の実施の形態と等しくされるので現像ローラ３９上のトナー層の電位もほぼ等しくなる。

表５はトナー搬送パドル６１、６２の近接回数を変化させたときの、ドラムかぶり（色差ΔＥ）の判定、現像ローラ３９上のトナー層の電位、現像ローラ３９上のトナー３５の付着量（トナー付着量）、ドラムモータのトルク判定、及び総合判定を表す。

この場合、使用したトナー３５は平均粒径が６〔μｍ〕であり、球形度が０．９５の不定形トナーである。また、トルク判定は、ドラムモータのトルクが６〔ｋｇ／ｃｍ〕以下である場合を○（良好）とし、トルクが６〔ｋｇ／ｃｍ〕より大きい場合を×（不良）とする。なお、かぶり判定については前記第１の実施の形態と同様である。

ドラムかぶり及び現像ローラ３９上のトナー層の電位を比較すると、トナー搬送パドル６１の近接回数を２．５回以上にするのが好ましい。また、トナー搬送パドル６１の近接回数が４回より多くなると、ドラムモータのトルクが大きくなってしまうので、近接回数は４回以下にするのが好ましい。さらに、前記トナー搬送パドル６２の近接回数は２回より多くなると、ドラムモータのトルクが大きくなってしまうので、２回以下にするのが好ましい。

なお、前記トナー搬送パドル６１の動作については、前記第１の実施の形態におけるトナー搬送パドル３７の動作と同様であるので説明を省略する。

図に示されるように、トナー搬送パドル６２の回転による棒状体６６の軌跡７０上のトナー３５ａは、棒状体６６の移動に伴って、主として軌跡７０より径方向外方及び径方向内方に押しやられる。

そして、トナー搬送パドル６１の回転に伴って軌跡７０上に空間が形成される。前記トナー搬送パドル６２の上方近傍のトナー３５ｃは、軌跡７０上の空間に入り込み、トナー搬送パドル６２の中央部６７に到達する。

一方、トナー３５ｄはトナー搬送パドル６２の回転によって形成された軌跡７０上の空間に入り込み、更に１回転してきた棒状体６６によって、径方向外方又は径方向内方に押し出される。そして、前記トナー搬送パドル６２の下方部において外方に押し出されたトナー３５ｂは、トナー供給ローラ３８に向けて押し出される。このように、矩形型のトナー搬送パドル６２によって、トナー３５の流れが形成される。したがって、トナー３５が凝集しないので、摩擦帯電しやすくなり、トナー３５が帯電しやすくなる。また、トナー３５の流れが形成されるので、トナー３５を十分に攪拌することができる。

このように、本実施の形態においては、トナー供給ローラ３８の周囲に複数個のトナー搬送パドルを配設し、現像ローラ３９に近い側のトナー搬送パドル６１を音叉型にし、攪拌することによって回転速度を減らすことができるので、トルクを減少させることができる。

本発明においては、プリンタについて説明しているが、本発明を、複写機、ファクシミリ装置、複合機等に適用することができる。

なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々変形させることが可能であり、それらを本発明の範囲から排除するものではない。

本発明の第１の実施の形態における画像形成ユニットの断面図である。 本発明の第１の実施の形態におけるプリンタの概略図である。 本発明の第１の実施の形態におけるトナー搬送パドルの正面図である。 図３のＸ−Ｘ断面図である。 本発明の第１の実施の形態におけるトナー供給ローラとトナー搬送パドルとの関係を示す図である。 本発明の第１の実施の形態におけるトナー供給ローラ及びトナー搬送パドルの拡大図である。 本発明の第１の実施の形態における近接回数の違いによるドラムかぶり及び現像ローラ上のトナー層の電位との関係を示す第１の図である。 本発明の第１の実施の形態における近接回数の違いによるドラムかぶり及び現像ローラ上のトナー層の電位との関係を示す第２の図である。 本発明の第２の実施の形態における画像形成ユニットの断面図である。 本発明の第２の実施の形態における矩形型のトナー搬送パドルの斜視図である。 本発明の第２の実施の形態におけるトナー供給ローラとトナー搬送パドルとの関係を示す図である。

符号の説明

３１ 感光体ドラム
３５、３５ａ、３５ｂ、３５ｃ、３５ｄ トナー
３７、６１、６２ トナー搬送パドル
３８ トナー供給ローラ
３９ 現像ローラ
４４、４５、６６ 棒状体

Claims (4)

1. （ａ）像担持体上に形成された静電潜像に一成分現像剤を付着させて前記静電潜像を現像する現像剤担持体と、
   （ｂ）該現像剤担持体と接触させて配設され、現像剤担持体に前記一成分現像剤を供給する現像剤供給部材と、
   （ｃ）該現像剤供給部材の近傍で、現像剤供給部材と対向させて回転自在に配設され、前記現像剤供給部材の回転方向と逆方向に現像剤供給部材の周速度と異なる周速度で回転させられ、現像剤供給部材に前記一成分現像剤を供給する第１、第２の現像剤押出し部材とを有するとともに、
   （ｄ）前記第１の現像剤押出し部材は、現像剤供給部材の回転方向における前記第２の現像剤押出し部材より下流側で、かつ、現像剤担持体に近い側に配設され、前記現像剤供給部材とほぼ平行に配設された棒状体を備え、該棒状体と前記現像剤供給部材とが非接触で、かつ、棒状体と現像剤供給部材との間の最も近接する距離が０．８〔ｍｍ〕以下になるように配設され、
   （ｅ）前記現像剤供給部材が１回転する間に、前記第１の現像剤押出し部材の棒状体が現像剤供給部材に近接する回数は、２．５回以上であり、
   （ｆ）前記第２の現像剤押出し部材は、１本の棒状体を備えることを特徴とする画像形成ユニット。
2. （ａ）前記像担持体及び前記第１の現像剤押出し部材を回転させる駆動部を有するとともに、
   （ｂ）前記現像剤供給部材が１回転する間に、前記第１の現像剤押出し部材の棒状体が現像剤供給部材に近接する回数を４回以下にすることによって、前記駆動部に加わるトルクを所定値以下にする請求項１に記載の画像形成ユニット。
3. （ａ）前記像担持体及び前記第２の現像剤押出し部材を回転させる駆動部を有するとともに、
   （ｂ）前記現像剤供給部材が１回転する間に、前記第２の現像剤押出し部材の棒状体が現像剤供給部材に近接する回数を２回以下にすることによって、前記駆動部に加わるトルクを所定値以下にする請求項１に記載の画像形成ユニット。
4. 請求項２又は３に記載の画像形成ユニットが搭載された画像形成装置。

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