JP5386960B2 - 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、トナーと磁性キャリアとからなる二成分現像剤を用いる現像装置に関し、さらには当該現像装置を備えたプロセスカートリッジや、プリンタ、ファクシミリ、複写機、又はこれらの少なくとも２つの機能を有する複合機等の画像形成装置にも関するものである。

電子写真方式の画像形成装置分野において、耐久性、画像特性に優れているなどの観点からトナーと磁性キャリアとからなる現像剤を用いる所謂二成分現像方式が広く採用されている。従来の二成分現像剤を用いる現像装置としては、磁石などからなる磁界発生手段を内包する現像剤担持体である現像ローラと、該現像ローラに現像剤を搬送しながら供給し、また、潜像担持体である感光体で現像されずに現像ローラから離脱した二成分現像剤を回収する搬送スクリュなどの供給回収部材と、回収された二成分現像剤及び必要に応じて供給された補給トナーを撹拌させながら帯電させるやはり搬送スクリュなどの撹拌部材と、を備えた構造が公知であり、二成分現像剤は、現像剤担持体に内包された磁石の磁気力によって現像剤担持体へと搬送され、現像剤担持体における現像スリーブの回転により、静電潜像が形成されている潜像担持体へとさらに搬送されることにより、静電潜像が現像され可視化される。

この種の現像装置において、現像剤収容容器内のトナー濃度は、トナー濃度センサーなどで検知され、監視されており、一定以上にトナー濃度が低下すると補給装置を駆動させることにより、現像剤搬送方向の最上流側に設けられた補給口から新規な補給トナーを自重により現像剤収容容器内に落下させて補給を行うのが一般的である。補給されたトナーは、スクリューなどで構成される撹拌部材を用いて撹拌・搬送されながら、現像剤収容容器内に既に存在している二成分現像剤と混合され、均一に分散されると共に帯電させられる。

このような現像装置は、例えば特許文献１から知られていて、特許文献１に開示される現像装置では、平行に配置された現像剤撹拌部材と供給撹拌部材が逆方向に回転して、現像剤収容部内において現像剤の循環及び撹拌が行われ、現像ローラ上に供給されるトナーの帯電量が一定にされており、この現像装置は、省スペースでありながらも二成分現像剤の撹拌性に優れ、また、搬送性にも優れている。

ここで、このような現像装置を用いて画像を形成する際には、現像領域では、二成分現像剤中のトナーのみが消費されるため、現像剤のトナー濃度（現像剤中に含まれるトナーの割合）を均一にし、安定した画像を出力するためには、消費された分のトナーを新たに現像剤収容容器内に補給する必要がある。しかしながら、トナーの比重は、現像剤の比重と比較すると軽くなっているため現像剤中に取り込まれにくく、また、現像装置の小型化に伴い現像剤の搬送経路も短くなってきているため、補給トナーを均一に分散し、帯電することが困難になってきている。

二成分現像剤の撹拌が不十分であると、補給トナーが均一に分散・帯電しないため、トナー濃度の低下や形成されるべき画像にムラが生じるなどの不具合が生じる。したがって、安定した高画質を得るためには、二成分現像剤中に補給された補給トナーを素早く取り込み、均一に分散・帯電させる機構が重要であり、また、従来から必要とされてきた。

そこで、特許文献２では、現像剤を供給搬送する供給搬送経路の斜め下に、回収された現像剤と補給トナーとを撹拌搬送する経路を設置し、加えて、循環する現像剤が供給搬送経路から撹拌搬送経路に落下する位置にトナー補給口を設け、供給搬送経路と撹拌搬送経路とが連通する連通路と合流する領域上に補給トナーが落下することで、補給されたトナーの二成分現像剤への取り込み不足が解消され、二成分現像剤を均一に撹拌・帯電することができる現像装置が開示される。

また、特許文献３では、二成分現像剤は、現像剤担持体と水平に位置する第１及び第２の現像剤撹拌搬送経路内を循環搬送されているが、さらに現像剤担持体よりもその軸方向で見た外側に撹拌搬送経路に連続する延出部を設け、第１及び第２撹拌搬送経路における二成分現像剤とは逆方向に現像剤を循環搬送させ、且つ、第１及び第２撹拌搬送経路にそれぞれ設けられた延出部のいずれかに補給トナーを補給することで、補給されたトナーが、第１及び第２撹拌搬送経路を循環搬送される現像剤に速やかに分散・撹拌され、適切に帯電されるようになり、結果、形成されるべき画像の地肌かぶりやトナーの飛散を防止することのできる現像装置が開示される。

しかしながら、例えば特許文献２のように、現像剤が撹拌搬送路に落下する地点で補給トナーを分散させようとする場合には、ある程度の空間が必要とされ、一定以上の小型化が難しくなるという問題が発生する。また、循環する現像剤に補給トナーを落下させて合流させているために、補給口あるいは現像スリーブの端部からトナーが飛散し、画像形成装置内などが汚染されてしまう問題もある。

さらに、画像面積が高い画像を連続的に形成することにより消費されるトナー量が多く、補給しなければならない補給トナー量が多い場合、設置環境が低温低湿であることから現像剤中のトナー帯電量が上昇し、磁性キャリアとの拘束力が高まって、補給トナーが磁性キャリアと接触しにくい環境の場合、あるいは、磁性キャリアが劣化し、補給トナーを帯電する能力が低下した場合などでは、上記した特許文献２及び３に開示される構成では、十分且つ適切に補給トナーが分散・帯電されないまま、現像スリーブに供給されてしまう可能性がある。

加えて、特許文献３に開示される現像装置の構成においては、画像面積が大きな画像を連続して形成したときなど補給トナー量が増大することで、トナー成分が非常に高い状態で又は補給トナーだけで特定の短い搬送領域を循環させなければならない場合が考えられる。そのような場合には、トナーへの負荷が増大し、劣化が進むためトナー寿命が短くなるという問題も発生する。また、２本の搬送経路が水平に配置されているため、現像スリーブから回収された現像剤が少ない場合には、補給トナーが全て均一に分散した状態で撹拌搬送部へ搬送されるとは限らず、補給トナーが適切に帯電されないままでも現像剤は撹拌搬送部へ搬送されてしまうため、結果、形成されるべき画像に地肌かぶりやトナー飛散などの問題が生じてしまう。

特開２００６−２３５４７４号公報 特開２００６−２３５４７４号公報 特開２００２−６６３１号公報

本発明は、上述のような従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、補給トナーの取り込み不足を抑制し、現像剤中に均一に補給トナーを分散させることでトナー飛散やトナー濃度低下を抑制し、且つ、帯電不足による画像濃度低下や濃度ムラを抑制することのできる現像装置、及び、これを用いたプロセスカートリッジ、画像形成装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するため、本発明は、静電潜像が形成される像担持体と対向配置された現像剤担持体と、前記現像剤担持体にトナー及び磁性キャリアを有する二成分現像剤を前記現像剤担持体の回転軸方向に沿って撹拌・搬送しながら供給する第一搬送部材を備えた第一搬送路と、前記現像剤担持体上から現像後に回収された前記二成分現像剤の回収現像剤、及び、前記第一搬送路で前記現像剤担持体に供給されることなく前記第一搬送部材に搬送された余剰現像剤を、前記第一搬送部材とは逆方向に前記回転軸方向に沿って撹拌・搬送する第二搬送部材を備えた第二搬送路と、前記第一搬送路と第二搬送路とを両端側で連通路を残して仕切る仕切り部材と、を有し、前記連通路を介して、前記第一搬送路と第二搬送路との間で前記二成分現像剤が一方向に循環するように構成された現像装置において、前記第二搬送路は、前記第一搬送路の上方に配置され、前記第二搬送部材の回転中心は前記第一搬送部材の回転中心よりも前記現像剤担持体から離れた位置にあり、前記第一搬送路には、前記二成分現像剤の搬送方向で見た下流側軸端部に延長部が設けられ、前記延長部には、補給トナーを補給するためのトナー補給口が設けられていて、前記トナー補給口から補給されたトナーが前記第一搬送路を搬送される二成分現像剤とは逆方向に搬送されるように、第三搬送部材が前記延長部に設けられており、前記第一搬送路から前記第二搬送路へ二成分現像剤を搬送するための連通路が前記第一搬送部材の半径方向上端部位置よりも上方になるように、前記連通路に対向する領域の前記仕切り部材の端部位置が前記半径方向上端部位置よりも上方にあることを特徴とする現像装置を提案する。

なお、本発明では、前記第一搬送路から前記第二搬送路へ二成分現像剤を搬送するための連通路の位置で、前記トナー補給口から補給されたトナーが前記第一搬送路を搬送されてくる二成分現像剤と合流するように構成されると、効果的である。

さらに、本発明では、前記第三搬送部材が、前記第一搬送路を搬送されてくる二成分現像剤と前記補給トナーとの合流位置にまで設けられていると、効果的である。

さらにまた、本発明では、前記第三搬送部材は、前記第一搬送路を搬送されてくる二成分現像剤と前記補給トナーとを撹拌しながら、前記第二搬送路へ持上げるための撹拌持上げ部材を備えると、効果的である。

さらにまた、本発明では、前記撹拌持上げ部材の半径方向に突出する長さが、第一搬送部材の半径方向に突出する長さよりも小さいと、効果的である。

さらにまた、上記目的を達成するため、本発明では、画像形成装置に着脱可能なプロセスカートリッジであって、請求項１〜５のいずれか一つに記載の現像装置と、潜像担持体、帯電手段、クリーニング手段の少なくとも１つ以上と、を一体化したことを特徴とするプロセスカートリッジを提案する。

さらにまた、上記目的を達成するため、本発明では、請求項１〜５のいずれか一項に記載の現像装置、又は、請求項６に記載のプロセスカートリッジを備えたことを特徴とする画像形成装置を提案する。

本発明によれば、第一搬送路の上方に第二搬送路が設けられ、また、第一搬送路の、二成分現像剤の搬送方向で見た下流側軸端部に延長部が設けられ、新規な補給トナーが当該延長部に設けられたトナー補給口から供給され、且つ、第一搬送路を搬送されてくる二成分現像剤の循環方向とは逆方向に、第一搬送路から第二搬送路へ二成分現像剤を搬送するための連通路まで搬送されるように構成されていることにより、補給される新規なトナーが現像装置内に既に存在する二成分現像剤に素早く且つ容易に取り込まれ、また、均一に分散され、帯電されるので、補給トナーの流出や飛散を抑制することが可能になることに加え、形成されるべき画像に対してトナー濃度の低下やムラによる画像濃度低下や濃度ムラを抑制することができるようになる。

以下、本発明の実施の形態を添付図面に従って説明する。

まず、図８を用いて本願発明や従来からの現像装置が適用されるような画像形成装置を説明し、また、従来の現像装置を図９から図１１を用いて説明する。

図８に示した画像形成装置は、電子写真方式の画像形成装置の一例を概略断面図で示す図であり、図８に示した画像形成装置では、その本体筐体内に配置された複数の潜像担持体である感光体、図示した例では第１乃至第４の４つの感光体１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄが設けられている。各感光体上には互いに異なる色のトナー像がそれぞれ形成され、図８に示した例では、これらの感光体１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ上に、ブラックトナー像、マゼンタトナー像、シアントナー像及びイエロートナー像がそれぞれ形成される。

第１乃至第４の感光体１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄに対向して中間転写体として構成された中間転写ベルト２０が配置され、各感光体１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄが中間転写ベルト２０の表面に当接している。ここに示した中間転写ベルト２０は、支持ローラ２２、２３、２４、２５に巻き掛けられ、これら支持ローラのうちの１つが駆動装置（図示せず）によって駆動される駆動ローラとして構成され、当該駆動ローラが駆動することにより中間転写ベルト２０が図中反時計回りに回転駆動される。

潜像担持体である感光体１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ上にトナー像を形成する構成と、その各トナー像を中間転写ベルト２０上に転写する構成は実質的に全て同一であり、形成される各トナー像の色が異なるだけである。よって、色を表す符号ａ，ｂ，ｃ，ｄを省略して感光体上にトナー像を形成し、そのトナー像を中間転写ベルト２０上に転写する構成と作用だけを説明する。

この感光体１は図８において示される矢印の如く時計方向に回転駆動され、このとき感光体表面に図示していない除電装置からの光が照射され、該感光体１の表面電位が初期化される。初期化された感光体表面は帯電手段乃至装置３４によって所定の極性に一様に帯電される。この帯電面に、やはり図示していない露光装置から出射する光変調されたレーザビームＬが照射され、感光体１の表面に書き込み情報に対応した静電潜像が形成される。本実施形態では、レーザビームＬを出射するレーザ書き込み装置より成る露光装置を用いているが、ＬＥＤアレイと結像手段とを有する露光装置などを用いることもできる。

感光体１に形成された静電潜像は、これが後述する現像装置３６を通るとき、トナー像として可視像化される。一方、中間転写ベルト２０の内側には、そのベルトを挟んで感光体１に対向して位置する転写ローラ２１が配置されている。この転写ローラ２１が中間転写ベルト２０の裏面に当接し、感光体１と中間転写ベルト２０との適正な転写ニップが確保されている。

上記転写ローラ２１には、感光体１上に形成されたトナー像のトナー帯電極性と逆極性の転写電圧が印加される。これにより、感光体１と中間転写ベルト２０との間に転写電界が形成され、感光体１上のトナー像が、その感光体１と同期して回転駆動される中間転写ベルト２０上に静電的に転写される。

全く同様にして、４つの各感光体には、それぞれの色に対応したトナー像が形成され、その各色のトナー像は、中間転写ベルト２０上に順次重ねて静電転写される。

一方、図８に示すように、装置本体内の下部には給紙装置が配置され、給紙装置は給紙ローラ４６の回転によって、記録紙などの記録媒体Ｐがレジストローラ対４７まで送り出される。駆動していないレジストローラ対４７に送り出された記録媒体Ｐは、所定のタイミングで支持ローラ２２に巻き掛けられた中間転写ベルト２０の部分と、これに対置された転写装置の一例である二次転写ローラ２６との間へレジストローラ対４７の駆動により給送される。このとき、二次転写ローラ２６には所定の転写電圧が印加され、これによって中間転写ベルト２０上の合成トナー像が記録媒体Ｐに二次転写される。

合成トナー像を二次転写された記録媒体Ｐは、さらに上方に搬送されて定着装置５０を通り、このとき記録媒体Ｐ上のトナー像が熱と圧力の作用により定着される。定着装置５０を通過した記録媒体Ｐは、排紙部に設けられた排紙ローラ対５２を介して画像形成装置外に排出される。

また、トナー像転写後の中間転写ベルト２０上に付着する転写残トナーは清掃装置であるベルトクリーニング装置２９によって除去される。本実施例におけるベルトクリーニング装置２９では、清掃部材として、ウレタン等で構成されたブレード形状のクリーニングブレード２８を用いており、当該クリーニングブレード２８を中間転写ベルト２０の回転方向に対してカウンタ方向に当接させている。

また、転写後の感光体１の表面に残留したトナーはクリーニング手段乃至装置３７によって除去され、さらに残留電荷が図示しない除電ランプによって除電され、次の画像形成に備える。

このような画像形成装置における現像装置３６を、断面図である図９を用いてさらに詳細に説明し、また、従来の現像装置の俯瞰図である図１０及び図１１を用いて従来の現像装置を説明する。なお、図１０は、現像装置３６の構成及び現像剤の流れが理解しやすいように、図１１とは相違して現像剤担持体２が省略されて描かれている。また、画像形成装置に設けられる複数の現像装置の一つを代表して示しているため、上記した構成要素のうち、色を表す符号が付されている構成要素については、色を表す符号ａ，ｂ，ｃ，ｄを省略する。

図示される現像装置３６は、静電潜像が形成される像担持体である感光体１と対向配置された現像剤担持体２と、これの上に担持される二成分現像剤の層厚を規制するための層厚規制部材７とを備えて成る。さらに、図示しない二成分現像剤が収容される現像材収容容器８は、仕切り部材９により現像剤を搬送する第一搬送路５と第二搬送路６に分割されて区画されており、第二搬送路６は、第一搬送路５の斜め上方に設けられているが、仕切り部材９は、第一搬送路５と第二搬送路６とをそれらの両端側で連通する連通路１１及び１２が形成されるように構成されている。すなわち、仕切り部材９は、第一搬送路５と第二搬送路６とをその両端側で連通路１１、１２を残して仕切るように構成される（図１０及び図１１参照）。この第一搬送路５及び第二搬送路６には、二成分現像剤を撹拌・搬送するために、フィンやスクリュなどの羽部材を回転軸まわりにスパイラル状に設けて構成される第一搬送部材３と第二搬送部材４とがそれぞれ設けられていて、これら搬送部材３、４は、現像材担持体２の軸方向に沿ってほぼ平行に配置され、回転することにより各搬送路５及び６の二成分現像剤を軸方向に沿って搬送することができる。

ここで、現像剤担持体２は、現像スリーブ２αとマグネットローラ２βで構成され、現像スリーブ２αは図９において矢印で示す方向に回転するが、一方でマグネットローラ２βは、二成分現像剤を保持するために所定の磁界を発生しながらも回転しない。また、マグネットローラ２βは、図示しない磁石Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４及びＰ５を有し、磁石Ｐ３とＰ４とが同極性の磁界を発生させる向きに設置されているが、その他の磁石は、隣り合う磁石とは異なる極性の磁界を発生させる向きに設置される。なお、磁石Ｐ１、Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４及びＰ５の磁力分布が図９において点線で示されている。このように構成される現像剤担持体２のマグネットローラ２βの磁気力の作用により、第一搬送路５内の二成分現像剤は、第一搬送部材３の回転により第一搬送路５内を撹拌・搬送されている間、現像剤担持体２の現像スリーブ２αへと汲み上げられ供給される。すなわち、第一搬送部材３は、現像剤担持体２にトナー及び磁性キャリアを有する二成分現像剤を現像剤担持体２の回転軸方向に沿って撹拌・搬送しながら供給することができるように構成されている。現像スリーブ２αに供給された二成分現像剤は、該現像スリーブ２αの回転と、内設されたマグネットローラ２βの磁気力とによって、現像剤担持体に担持されつつ、図９における矢印の方向に回転搬送される。この現像剤担持体２に担持される現像剤は、前記した層厚規制部材７によってその層厚を適切な厚みに規制され、潜像担持体である感光体１と現像剤担持体２が近接対向する現像領域（現像ニップ部）へ搬送され、当該現像領域にて静電潜像を現像し、可視像化する。

感光体１の現像後に現像剤担持体２に残る現像剤は、現像スリーブ２αの回転によりさらに搬送されるが、マグネットローラ２βの磁石が現像剤と同極性の磁界により反発磁界を発生している現像剤離脱部で現像剤担持体２から離脱させられる。離脱した現像剤は、仕切り部材９により誘導されて、第二搬送路６に回収され、回収現像剤となる。この回収現像剤は、第二搬送路６内で第二搬送部材４により撹拌されながら、搬送される。なお、第一搬送路５内で撹拌・搬送されながらも現像剤担持体２に供給されることなく第一搬送経路５の再下流側まで搬送された余剰現像剤もまた、連通路１２を介して第二搬送路６に搬送され、回収現像剤と共に第二搬送路６を撹拌されながら、搬送される。

上記した二成分現像剤の流れをまとめると、まず、現像剤担持体２の現像スリーブ２αから回収された二成分現像剤は、第二搬送路６へまずは回収され、収容される。一方で、第一搬送路５内で搬送されてきたが、現像剤担持体２に供給されることなく第一搬送路５の再下流側まで搬送された余剰現像剤もまた、連通路１２を介して、第二搬送路６まで搬送される。すなわち、第二搬送路６では、前記した回収現像剤及び余剰現像剤が第二搬送部材４の回転により撹拌されながら搬送されることになる。次いで、第二搬送路６内を撹拌されながら搬送された二成分現像剤は、連通路１１を介して第一搬送路５に搬送され、第一搬送路５内で、第一搬送部材３により、現像剤担持体２の回転軸方向に沿って、且つ、前記した第二搬送部材とは逆方向に撹拌・搬送されながら現像剤担持体２に供給される。したがって、第一搬送路５を搬送される現像剤と、第二搬送路６とを搬送される回収現像剤及び余剰現像剤とは、逆方向に搬送されて、連通路１１及び１２を介して一方向に循環することになる。

このように現像剤収容容器８内を循環している二成分現像剤は、現像時にはトナーだけが消費されるため、図示しないトナー濃度検知センサーにより検知された現像剤が規定の濃度に達していない場合には、新規に必要なトナー量を補給する必要がある。図１０や図１１に示すような従来の現像装置においては、補給トナーは、第二搬送路６上の最上流側に設けれれたトナー補給口１３から補給される。この補給トナーは、第二搬送路６を搬送される間に、既に現像剤収容容器８内に存在している現像剤と混合・撹拌され、それにより分散・帯電させられる。

しかしながら、従来の現像装置では、トナー補給口１３のある第二搬送路６は、第一搬送経路５よりも上方に位置するため、補給トナーが自重で落下してきた際に、斜め下段に配置された第一搬送路５に流出してくる恐れがある。また、補給トナー量が多い場合や、現像剤収容容器８内に存在する二成分現像剤量によっては、第一搬送路５から第二搬送路６に現像剤を持上げる際に、当該現像剤の持上げに起因して、比重の軽いトナーだけである初期の補給トナーが吹き上げられ、連通路１１及び１２を介して、及び、現像剤担持体２が感光体１に対して開口している開口部を介して、画像形成装置内に吹出し、当該装置内を汚染することがあった。

そこで、本発明者は、図１に示すように第二搬送路６の斜め下方に設けられている第一搬送路５を第二搬送路６よりも延ばして延長部１６を設け、当該延長部１６にトナー補給口１３をさらに設けた。すなわち、第一搬送路５には、当該第一搬送路５における現像剤の搬送方向で見た下流側軸端部を延長して延長部１６が設けられ、当該延長部に、トナー補給口１３が設けられていることになる。また、延長部１６には、第一搬送路５における現像剤の搬送方向とは逆方向に補給トナーが搬送されるように、第三搬送部材１５が設けられている。この第三搬送部材１５は、例えば、図１や図２に示されるように、第一搬送部材３の軸部を延長部１６に対応して延長し、当該軸延長部に、第一搬送部材３の搬送方向とは逆向きの部分的な逆巻きスクリュを配置することで構成される。

このような構成の現像装置における現像剤収容容器８内の現像剤の流れを図２に示す。図２からも明らかなように、本発明の現像装置では、延長部１６が第一搬送路５の流れ方向で見た下流側軸端部に設けられ、そこに補給トナーが補給されて、第一搬送路５及び第二搬送路６を循環する現像剤に補給トナーが合流するように構成されている。

このように構成すると、現像剤収容容器８内に既に存在する現像剤と補給トナーとが連通路１２近傍で合流し、両者の搬送方向が逆向きのために発生する剤圧を用いて上方に設けられた第二搬送路６に現像剤を持上げるようになり、その結果、この合流地点で補給トナーと現像剤とが十分に混合撹拌されることにより、従来の現像装置よりも素早く且つ容易に補給トナーを現像剤に取り込むことが可能になるだけでなく、均一に分散・帯電させることが可能になる。また、下方に設けられた第一搬送路５と同じ高さで補給トナーが現像剤収容容器８に補給されることに加え、既述のように補給トナーが素早く且つ容易に取り込まれた現像剤が第二搬送路６に持上げられるので、第二搬送路６から第一搬送路５への補給トナーの流出を抑制することが可能になる。したがって、補給トナーの流出や飛散を抑制することが可能になることに加え、形成されるべき画像に対してトナー濃度の低下やムラによる画像濃度低下や濃度ムラを抑制することができるようになる。なお、図４に補給トナーと二成分現像剤とが、両者の剤圧を用いて斜め上方に設けられた第二搬送路６に持上げられて搬送される概念図を示し、この場合の連通路１２は、第一搬送路５から第二搬送路６に搬送される現像剤により一部隠されてはいるものの、その他の部分を仕切り部材９の一部を点線にすることより表されている。このように本発明では、補給トナーと二成分現像剤とが両者の搬送剤圧により持上げられて第二搬送路６に搬送されるため、図示した例では、第二搬送路６は、第一搬送路５の斜め上方に設けられている。しかしながら、本発明は、この実施形態に限られるものではなく、第二搬送路６を第一搬送路５の真上に設けたとしても同様の効果を得ることが可能である。すなわち、第二搬送路６の下端部が第一搬送路５の下端部よりも高く位置するように、第二搬送路６は第一搬送路５の上方に設けられていればよい。

また、図１や図２に示すように、第三搬送部材１５が第一搬送路５を搬送されてくる現像剤と補給トナーとが合流する連通路１２の位置まで設けられていると、補給トナーを確実に現像剤との合流位置にまで搬送することが可能となるため効果的である。

さらに、図４に示されるような連通路１２の配置位置とは相違して図５に示すように、第一搬送路５から第二搬送路６へ現像剤を搬送するための連通路１２の配置位置を、第一搬送部材５の半径方向上端部位置よりも上方に設けるように構成することもできる。図５において連通路１２は、図４と同様に仕切り部材９の一部を点線で示すことにより表されている。このように構成すると、現像剤が常に一定以上の剤高さがなければ第二搬送路６へ搬送されず、常に一定以上の現像剤が連通路１２近傍に滞留することになる結果、撹拌・混合性能が向上するため、さらに補給トナーを現像剤に容易に且つ素早く取り込み、また、均一に分散・帯電させることができるようになり、効果的である。

なお、図３に示されるように、補給トナーと第一搬送路５を搬送されてくる現像剤とを撹拌しながら第二搬送路６へ持上げるための撹拌持上げ部材１８を設けてもよい。撹拌持上げ部材１８は、例えばパドルやスクリュなどを第一搬送部材３の軸に設置することで構成される。この際、撹拌持上げ部材１８の半径方向に突出する長さ、すなわち第一搬送部材３の軸に対して撹拌持上げ部材１８が半径方向に突出する大きさを、第一搬送部材３が当該軸に対して半径方向に突出する長さ（例えばフィンやスクリューの半径）よりも小さくすることで、堆積した現像剤と補給トナーとの混合物の内部に撹拌持上げ部材１８が潜り込み、より均一に補給トナーを撹拌・混合することができるようになるため効果的である。

次に、図３に記載されているような本発明の現像装置と図１０に記載されているような従来の現像装置とを用いて実験を行い、その実験結果を比較することにより、本発明の現像装置では補給トナーが飛散せず、速やかに現像剤に取り込まれて分散・帯電させられていることを確認した。この実験を行う条件としては、平均粒径が２５μｍの磁性キャリアと平均粒径４μｍのトナーとがトナー濃度を７重量％となるように混合させた二成分現像剤を使用し、この二成分現像剤が現像装置内に２１０ｇ収容されるようにして行った。また、本実験を行うに際しては、図３及び図１０からも明らかなように、補給トナーの補給位置と、それに伴い構成を一部変更した以外は全て同一の条件で行っている。ここで、補給トナーの帯電不足により発生する画像の地肌汚れや濃度ムラは、当業者には明らかであるが、トナーの正規の帯電極性（本実験では負極性）とは逆の極性（本実験では正極性）もしくは帯電量がゼロのトナーよって発生する現象である。そのため、補給トナーが合流地点で、すなわち本実験では連通路１２近傍で現像剤に分散され、正常に帯電されて、現像剤担持体２まで搬送・供給されていれば、画像の地肌汚れや濃度ムラが発生することはほとんどない。したがって、比較する対象としては、トナー帯電量分布をまずは計測した。このトナー帯電特性の測定に際しては、実験対象トナーのサンプリング位置を現像剤担持体２上の最上流位置（連通路１１近傍の現像剤担持体２上）とし、当該サンプリング位置でのトナー粒子３０００個の帯電量をＨＯＳＯＫＡＷＡ ＭＩＣＲＯＮ Ｃｏｒｐ．社製のＥ−Ｓｐａｒｔ Ａｎａｌｉｚｅｒによって測定している。本実験において、トナーの帯電特性が良好な場合、トナー帯電量分布は負極性トナーが多い分布となる。また、補給トナーの分散性測定には、トナーを補給してからの現像剤担持体２上のトナー濃度変動をＯｍｒｏｎ社製の光反射センサを用いて測定している。

比較実験の結果をグラフ化し、トナー帯電特性を示すトナー帯電量分布の結果を図６に、分散性を示すトナー濃度変動の結果を図７に示す。図６及び図７では、従来の現像装置が点線で、本発明の現像装置が実線で描かれている。図６のトナー帯電量分布からも明らかなように、従来の現像装置では存在していた正極性に帯電するトナーが本発明の現像装置ではほとんど存在せず、したがって、従来の現像装置に比べ本発明の現像装置におけるトナーは、均一に帯電されていることが解る。また、図７に示す現像スリーブ２α上のトナー濃度変動では、従来の現像装置ではトナーを補給してから約１分後に均一になっていたトナー濃度が本発明の現像装置では約５０秒弱で安定していて、安定領域に達するまでの濃度変動も小さいことが解る。

この実験結果から、本発明の現像装置では従来の現像装置と比較して、補給トナーの現像剤への帯電付与性と分散性が向上していることが解る。これは、本発明の現像装置では、トナー補給口１３から補給された補給トナーが第一搬送経路５を搬送されてくる現像剤と連通路１２近傍で合流し、また、滞留することで、両者の剤圧とパドルなどの撹拌持上げ部材１８との作用によって、補給トナーが、第二搬送路６へ搬送される前に、既に現像剤収容容器８内に存在する二成分現像剤と適切に分散し、帯電することによって得られる効果であると考えられる。したがって、本発明の構成により、補給トナーが素早く且つ容易に現像剤に取り込まれることが可能になり、結果、二成分現像剤の帯電性が均一となるだけでなく、トナー濃度変動も小さく、かくしてより高画質の画像を得ることができるようになることが判明した。

これまで、現像装置及び画像形成装置を主として説明してきたが、本発明では、画像形成装置に着脱可能に構成されるプロセスカートリッジであって、本発明の現像装置と、潜像担持体である感光体１、帯電装置３４、クリーニング装置３７の少なくとも１つ以上と、を一体化したプロセスカートリッジを構成することも可能である。このようなプロセスカートリッジを用いることで、画像形成装置の長期使用に対して保守性及び／又は交換性を向上させることができるため効果的である。

本発明の現像装置の構成を概略で示す俯瞰図であり、現像剤担持体が省略して描かれている。 本発明の現像装置における現像剤の流れを示すための俯瞰図であり、現像剤担持体が省略して描かれている。 本発明の現像装置における撹拌持上げ部材の配置と構成を概略で示すための現像装置の俯瞰図である。 補給トナーと二成分現像剤とが、両者の剤圧を用いて斜め上方に設けられた第二搬送路６に現像剤を持上げて搬送する概念図である。 第一搬送路５から第二搬送路６へ現像剤を搬送するための連通路１２の配置位置を、第一搬送部材５の半径方向上端部位置よりも上方に設けるように構成された本発明にしたがう現像装置を図解するための断面図である。 本発明の現像装置と従来の現像装置とのトナー帯電量分布を比較するための実験結果をグラフ化した図である。 本発明の現像装置と従来の現像装置とのトナー分散性を比較するための実験結果をグラフ化した図である。 画像形成装置の一例を概略で示す断面図である。 従来の現像装置の構成を概略で示す断面図である。 従来の現像装置の構成を概略で示す俯瞰図であり、現像剤担持体が省略して描かれている。 従来の現像装置の構成を概略で示す俯瞰図である。

符号の説明

１ 像担持体
２ 現像剤担持体
２α 現像スリーブ
２β マグネットローラ
３ 第一搬送路
４ 第二搬送路
５ 第一搬送部材
６ 第二搬送部材
７ 層厚規制部材
８ 現像剤収容容器
９ 仕切り部材
１１ 連通路
１２ 連通路
１３ トナー補給口
１５ 第三搬送部材
１６ 第三搬送路
１８ 撹拌持上げ部材

Claims (7)

1. 静電潜像が形成される像担持体と対向配置された現像剤担持体と、
   前記現像剤担持体にトナー及び磁性キャリアを有する二成分現像剤を前記現像剤担持体の回転軸方向に沿って撹拌・搬送しながら供給する第一搬送部材を備えた第一搬送路と、
   前記現像剤担持体上から現像後に回収された前記二成分現像剤の回収現像剤、及び、前記第一搬送路で前記現像剤担持体に供給されることなく前記第一搬送部材に搬送された余剰現像剤を、前記第一搬送部材とは逆方向に前記回転軸方向に沿って撹拌・搬送する第二搬送部材を備えた第二搬送路と、
   前記第一搬送路と第二搬送路とを両端側で連通路を残して仕切る仕切り部材と、を有し、
   前記連通路を介して、前記第一搬送路と第二搬送路との間で前記二成分現像剤が一方向に循環するように構成された現像装置において、
   前記第二搬送路は、前記第一搬送路の上方に配置され、
   前記第二搬送部材の回転中心は前記第一搬送部材の回転中心よりも前記現像剤担持体から離れた位置にあり、
   前記第一搬送路には、前記二成分現像剤の搬送方向で見た下流側軸端部に延長部が設けられ、
   前記延長部には、補給トナーを補給するためのトナー補給口が設けられていて、
   前記トナー補給口から補給されたトナーが前記第一搬送路を搬送される二成分現像剤とは逆方向に搬送されるように、第三搬送部材が前記延長部に設けられており、
   前記第一搬送路から前記第二搬送路へ二成分現像剤を搬送するための連通路が前記第一搬送部材の半径方向上端部位置よりも上方になるように、前記連通路に対向する領域の前記仕切り部材の端部位置が前記半径方向上端部位置よりも上方にあることを特徴とする現像装置。
2. 前記第一搬送路から前記第二搬送路へ二成分現像剤を搬送するための連通路の位置で、前記トナー補給口から補給されたトナーが前記第一搬送路を搬送されてくる二成分現像剤と合流するように構成されることを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
3. 前記第三搬送部材が、前記第一搬送路を搬送されてくる二成分現像剤と前記補給トナーとの合流位置にまで設けられていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の現像装置。
4. 前記第三搬送部材は、前記第一搬送路を搬送されてくる二成分現像剤と前記補給トナーとを撹拌しながら、前記第二搬送路へ持上げるための撹拌持上げ部材を備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の現像装置。
5. 前記撹拌持上げ部材の半径方向に突出する長さが、第一搬送部材の半径方向に突出する長さよりも小さいことを特徴とする請求項４に記載の現像装置。
6. 画像形成装置に着脱可能なプロセスカートリッジであって、
   請求項１〜５のいずれか一つに記載の現像装置と、
   潜像担持体、帯電手段、クリーニング手段、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 。
7. 請求項１〜５のいずれか一項に記載の現像装置、又は、請求項６に記載のプロセスカートリッジを備えたことを特徴とする画像形成装置。

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