JP5464484B2 - 現像装置並びにこれを備えた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、トナー及びキャリアを含む二成分現像剤を用いる現像装置、並びに、これを備えたプロセスカートリッジ、及び、プリンタ、ファクシミリ、複写機等の画像形成装置に関するものである。

この種の現像装置は、一般に、現像剤担持体に沿って現像剤担持体回転軸方向に延びる現像剤供給搬送路中を搬送されている二成分現像剤（以下、単に「現像剤」という。）を、回転している現像剤担持体の表面に担持させ、現像剤担持体の回転により現像剤を現像領域へ供給する。従来の現像装置の中には、現像領域でトナーを消費した現像済み現像剤を再び現像剤供給搬送路へ戻す供給回収一体方式を採用するものがある。この供給回収一体方式の現像装置は、現像剤供給搬送路を流れる現像剤のトナー濃度が現像剤搬送方向下流（以下、単に「下流」という。）側ほど低くなるため、現像領域に供給される現像剤において現像剤担持体回転軸方向にトナー濃度のムラが生じるという欠点がある。このようなトナー濃度のムラは、記録材上に形成される画像の濃度ムラとなって現れやすいので、解消することが望まれる。

この欠点を解消し得る現像装置としては、現像領域でトナーを消費した現像済み現像剤を現像剤供給搬送路とは別の搬送路である現像剤回収搬送路へ回収する供給回収分離方式を採用するものがある（例えば特許文献１、特許文献２）。この供給回収分離方式の現像装置は、現像剤供給搬送路の下流端まで搬送された現像剤を、現像剤回収搬送路を介して現像剤供給搬送路の上流端へ戻し、現像剤を循環搬送する。この供給回収分離方式の現像装置は、現像剤供給搬送路を流れる現像剤のトナー濃度が現像剤搬送方向にわたって一定に維持される。よって、現像領域に供給される現像剤において現像剤担持体回転軸方向にトナー濃度のムラが生じることはなく、上述した欠点が解消される。

しかしながら、上述した供給回収分離方式を採用する現像装置においては、次のような問題が生じるおそれがあった。
図１３は、供給回収分離方式を採用する従来の現像装置の一例を示す説明図である。
供給回収分離方式を採用する現像装置の中には、図示のように、水平方向であって現像剤担持体回転軸方向に対して直交する方向（図中左右方向）における現像装置の小型化を図るために、現像剤供給搬送路３０の下方に現像剤回収搬送路３１を配置したものが存在する。この構成においては、現像剤供給搬送路３０が現像ローラ（現像剤担持体）２８の上方空間Ｄと隣り合う位置に配置されている。現像剤供給搬送路３０の現像ローラ側壁部である規制壁３５Ｃは、現像ローラ側壁面（現像剤担持体側壁面）３５ｂが図示のように下方を向いている。現像剤供給搬送路３０内の現像剤は、現像剤供給搬送路３０の現像ローラ側壁部である規制壁３５Ｃの頂面３５ａ上を移動して現像ローラ２８の上方空間Ｄへ流入し、現像ローラ２８上に現像剤が堆積した状態になる。現像ドクタ（現像剤規制部材）２９と現像ローラ２８の表面との間のドクタギャップを所望量の現像剤が安定して通過するためには、現像ローラ２８の回転に伴ってドクタギャップへ送り込まれる現像剤が不足しないようにする必要がある。そのためには、上記上方空間Ｄにおいて現像ローラ２８上に規定量以上の現像剤を堆積させておき、ドクタギャップへ送り込まれる現像剤が不足する事態の発生を防がねばならない。その結果、上記上方空間Ｄ内で堆積した現像剤の荷重が現像ローラ２８に加わり、これにより現像ローラ２８が撓んでしまうことがあった。このような現像ローラ２８の撓みが生じると、ドクタギャップが広がってこれを通過する現像剤量Ｃが増加し、所望量よりも多い量の現像剤がドクタギャップを通過してしまう。その結果、所望量よりも多い量の現像剤が、感光体（潜像担持体）１と対向する現像領域Ｂへ搬送され、適切な現像の妨げとなるという問題が発生する。

なお、上記問題は、供給回収分離方式であれば、現像剤供給搬送路３０の下方に現像剤回収搬送路３１が配置された構成に限らず、例えば、現像剤供給搬送路３０の下方に現像剤回収搬送路とは別の搬送路も配置し、かつ、現像剤供給搬送路の下流端まで搬送された現像剤を当該別の搬送路を介して現像剤供給搬送路の上流端に戻して循環搬送する構成であっても、同様に生じ得る。

本発明は、上記問題に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、現像剤担持体の上方空間で堆積する現像剤の荷重により現像剤担持体が撓んでしまう不具合を軽減し得る供給回収分離方式の現像装置、並びに、これを備えた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。

上記目的を達成するために、請求項１の発明は、現像剤担持体に沿って現像剤担持体回転軸方向に延びる現像剤供給搬送路中を搬送されているトナーとキャリアとを含んだ二成分現像剤を、回転している該現像剤担持体の表面に担持させることにより、該現像剤担持体の表面に担持された二成分現像剤を現像領域へ搬送し、現像領域にて二成分現像剤中のトナーを潜像担持体表面上の潜像に付着させて該潜像を現像するとともに、現像領域を通過した二成分現像剤を該現像剤担持体から該現像剤供給搬送路とは別の搬送路である現像剤回収搬送路に回収するものであって、かつ、該現像剤供給搬送路の現像剤搬送方向下流側端部まで搬送された二成分現像剤を、該現像剤回収搬送路を介して又は該現像剤回収搬送路とは別の搬送路を介して、該現像剤供給搬送路の現像剤搬送方向上流側端部へ搬送する循環搬送機構を備えた現像装置において、上記現像剤供給搬送路を上記現像剤担持体の上方空間と隣り合う位置に配置し、該現像剤供給搬送路と該上方空間との間に仕切り部材を配置するとともに、該現像剤担持体の現像剤担持領域幅にわたって開口する単一の又は複数の現像剤供給用開口部を該仕切り部材に設け、上記現像剤供給用開口部は、その鉛直方向位置が上記現像剤担持体の回転軸の鉛直方向位置よりも上側に設けられており、上記現像剤担持体の上方空間に面する該仕切り部材の現像剤担持体側壁面のうち、該現像剤担持体の上方における該現像剤担持体の鉛直投影面内に位置し、かつ、上記現像剤供給用開口部を介して該上方空間内に流入して該現像剤担持体上に堆積する二成分現像剤と接触する壁面部分の少なくとも一部が上方に向いており、上記仕切り部材は、上記現像剤供給用開口部の上側に位置する上側仕切り部材と下側に位置する下側仕切り部材で構成され、該上側仕切り部材と該下側仕切り部材とによって該現像剤供給用開口部を形成したものであり、該上側仕切り部材及び該下側仕切り部材のいずれの現像剤担持体側壁面も上方に向いており、該上側仕切り部材の現像剤担持体側壁面の法線方向と鉛直方向とのなす角度が該下側仕切り部材の現像剤担持体側壁面の法線方向と鉛直方向とのなす角度よりも小さくなるように構成されている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、上記現像剤供給用開口部は、少なくとも上記現像剤供給搬送路内の現像剤搬送方向上流側の部分が、該現像剤供給搬送路内の現像剤で満たされるように、上記仕切り部材に設けられている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１又は２の現像装置において、上記循環搬送機構は、螺旋状の羽根部を回転軸に有し、その回転軸方向に沿って二成分現像剤を搬送する搬送スクリューを、上記現像剤供給搬送路内に備えており、該搬送スクリューは、該搬送スクリューが回転駆動しているときに、該搬送スクリューの回転軸に対して直交する方向において該現像剤供給搬送路内の二成分現像剤の上面が上記現像剤供給用開口部に遠い側よりも近い側の方が高くなるように構成されていることを特徴とするものである。
また、請求項４の発明は、潜像担持体と該潜像担持体上の潜像を現像する現像装置とを一体的に支持し、画像形成装置本体に対して着脱自在に構成されたプロセスカートリッジにおいて、上記現像装置として、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の現像装置を用いたことを特徴とするものである。
また、請求項５の発明は、潜像担持体と、該潜像担持体上に潜像を形成する潜像形成手段と、トナー及びキャリアを含む二成分現像剤により該潜像担持体上の潜像を現像する現像装置とを有し、該現像装置により該潜像担持体上に形成されたトナー像を最終的に記録材へ転移させて、該記録材上に画像を形成する画像形成装置において、上記現像装置として、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の現像装置を用いたことを特徴とするものである。

本発明においては、仕切り部材に設けられる現像剤供給用開口部を介して現像剤供給搬送路内の現像剤が現像剤担持体の上方空間に流入して現像剤担持体上に堆積する。現像剤担持体上方空間内で堆積する現像剤のうち、現像剤担持体を撓ませる荷重を加えるのは、現像剤担持体の鉛直投影面内に存在する現像剤である。本発明では、仕切り部材の現像剤担持体側壁面のうち、現像剤担持体の上方における現像剤担持体の鉛直投影面内に位置する壁面部分であって、上方空間内で現像剤担持体上に堆積する現像剤と接触する壁面部分の少なくとも一部が、上方を向いている。そのため、現像剤担持体を撓ませる荷重を加える現像剤（現像剤担持体の鉛直投影面内に存在する現像剤）のうち当該壁面部分の鉛直投影面内に存在する現像剤は、その荷重の少なくとも一部が当該壁面部分に加わることになる。よって、当該壁面部分が鉛直面に平行である構成と比べて、現像剤担持体に加わる荷重を小さくすることができる。

以上、本発明によれば、現像剤担持体の上方空間で堆積する現像剤の荷重により現像剤担持体が撓んでしまう不具合を軽減することができ、現像剤担持体の撓みによる問題を解決することが可能であるという優れた効果が得られる。

実施形態に係るプリンタの概略構成図である。 同プリンタの現像装置の概略構成を示す説明図である。 同現像装置の２つある循環経路の一方を示す説明図である。 同現像装置の２つある循環経路の他方を説明するための説明図である。 （ａ）は、従来の一般的な供給回収分離方式の現像装置における現像剤供給搬送路と現像ローラの上方空間との間に設けられる規制壁の一例を示す斜視図である。（ｂ）は、同現像装置における現像ローラ回転軸方向に沿って規制壁を通るように鉛直面に平行に切断して、現像剤供給搬送路内の現像剤量を示した説明図である。 （ａ）は、従来の供給回収分離方式の現像装置における現像剤供給搬送路と現像ローラの上方空間との間に設けられる規制壁の他の例を示す斜視図である。（ｂ）は、同現像装置における現像ローラ回転軸方向に沿って規制壁を通るように鉛直面に平行に切断して、現像剤供給搬送路内の現像剤量を示した説明図である。 実施形態の現像装置における上規制壁及び下規制壁を示す斜視図である。 上規制壁及び下規制壁の現像ローラ側壁面が鉛直面に平行となっている現像装置の例を説明するための説明図である。 同現像装置における上規制壁及び下規制壁を示す斜視図である。 （ａ）は、実施形態の現像装置における現像ローラに加わる現像剤の荷重を説明するための説明図である。（ｂ）は、図８に示した現像装置における現像ローラに加わる現像剤の荷重を説明するための説明図である。 変形例に係る現像装置の概略構成を示す説明図である。 実施形態の現像装置における現像剤供給搬送路を現像ローラ回転軸方向から見たときの現像剤量の分布を説明するための説明図である。 供給回収分離方式を採用する従来の現像装置の一例を示す説明図である。

以下、本発明を適用した画像形成装置の実施形態の一例として、電子写真方式のプリンタ（以下、単に「プリンタ」という。）について説明する。
本実施形態に係るプリンタは、均一に帯電された潜像担持体に潜像形成手段から光を照射して静電潜像を形成し、この静電潜像を本発明に係る現像装置で可視像化した後、これにより得られるトナー像を記録材に転写して画像を得るカラー画像形成装置であるが、本発明を適用可能な画像形成装置は、本実施形態のものに限られない。なお、以下の説明に際し、作像部に関してはプロセスカートリッジとして説明する。

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概略構成図である。
このプリンタは、記録材としての転写紙８を搬送する記録材搬送部材としての搬送ベルト１５に沿って搬送ベルト移動方向（転写紙搬送方向）の上流側から順に、複数の画像形成部１７Ｋ，１７Ｍ，１７Ｙ，１７Ｃが配列された、所謂タンデムタイプといわれるものである。なお、色の順序はこの限りではない。たとえば黒を最下流に配置し、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、イエロー（Ｙ）、黒（Ｋ）の順に作像することも可能である。

これらの画像形成部１７Ｋ，１７Ｍ，１７Ｙ，１７Ｃは、それぞれが複数部材の組み合わせからなり画像形成を行う。必ずしもユニットとして構成されている必要はない。画像形成部１７Ｋは黒、画像形成部１７Ｍはマゼンタ、画像形成部１７Ｙはイエロー、画像形成部１７Ｃはシアン、の各画像を形成するもので、これら各画像形成部は形成する画像の色が異なるだけで、内部構成は各画像形成部とも共通である。よって、以下の説明では、画像形成部１７Ｋについて概要を説明し、他の画像形成部については、画像形成部１７Ｋにおける各部材の符号末尾に付したＫを、画像形成部１７ＭについてはＭ、画像形成部１７ＹについてはＹ、画像形成部１７ＣについてはＣにそれぞれ置き換えて示すにとどめ、説明は省略する。

搬送ベルト１５は、その一方が駆動回転させられる駆動ローラと、他方が従動回転させられる従動ローラである搬送ローラ１８，１９によって回動可能に支持されたエンドレスベルトからなり、これら搬送ローラの回転と共に、矢印の向きに回転させられるようになっている。搬送ベルト１５の下方には転写紙８が収納された給紙トレイ２０，２１，２２が備えられている。例えば、給紙トレイ２０に収納された転写紙８のうち、最上位置にある転写紙８は、画像形成時に送り出されてレジストローラ２３で一旦待機させられ、画像形成部１７Ｋにおける画像形成とタイミングを合わせて送り出され、静電吸着により搬送ベルト１５に吸着される。こうして搬送ベルト１５に吸着された転写紙８は最初の画像形成部１７Ｋに搬送され、ここで黒の画像が転写される。

カラー画像の画像形成に際し、画像形成部１７Ｋでは、感光体１Ｋの周面が暗中にて帯電装置２Ｋにより一様に帯電された後、光走査装置１６Ｋからの黒画像に対応した露光用の光Ｌにより露光され、静電潜像が形成される。この静電潜像は、現像装置３Ｋにおいて黒トナーにより可視像化され、感光体１Ｋ上に黒のトナー像が形成される。このトナー像は感光体１Ｋと搬送ベルト１５上の転写紙８とが接する位置、所謂転写位置で転写紙８と合致して転写装置５Ｋの働きにより転写紙８上に転写され、転写紙８上に単色（黒）の画像が形成される。転写を終えた感光体１Ｋは感光体１Ｋの周面に残留した不要なトナーがクリーニング装置６Ｋにより除去され、次の画像形成に備えられる。

このようにして、画像形成部１７Ｋで単色（黒）を転写された転写紙８は、搬送ベルト１５によって次の画像形成部１７Ｍに搬送される。画像形成部１７Ｍでは、上記画像形成部１７Ｋにおけると同様のプロセスにより感光体１Ｍ上に形成されたマゼンタのトナー像が上記転写紙８上の黒のトナー像に重ね転写される。転写紙８はさらに次の画像形成部１７Ｙに搬送され、同様にして感光体１Ｙ上に形成されたイエローのトナー像が転写紙８上に既に形成されている黒及びマゼンタのトナー像に重ね転写される。同様にしてさらに、次の画像形成部１７Ｃでは、シアンのトナー像が重ね転写されて、フルカラーのカラー画像が得られる。こうしてフルカラーの重ね画像が形成された転写紙８は、画像形成部１７Ｃを通過した後、搬送ベルト１５から剥離されてから定着部２４で一対の定着ローラ間を通過する間に定着された後、排紙トレイ２５へ排紙される。

次に、本実施形態の現像装置について説明する。
図２は、本実施形態における現像装置の概略構成を示す説明図である。
なお、以下の説明において、色分け符号Ｃ、Ｙ、Ｍ、Ｋは適宜省略する。
現像装置３は、磁性キャリアと磁性または非磁性のトナーを有する粉体状の二成分現像剤を収容した現像容器内に、現像領域Ｂに現像剤を付与して現像を行うための現像剤担持体として現像ローラ２８と、現像ローラ上に担持された現像剤の層厚を規制する現像剤規制部材としての現像ドクタ２９とを有している。現像ローラ２８は、内部に固定配置された磁石２８ａの周囲を現像スリーブが回転する構成となっている。現像容器には、隔壁３２により上下方向に現像剤供給搬送路３０と現像剤回収搬送路３１とが区画されており、現像剤はこれらの搬送路内を循環搬送される。

図３は、本実施形態における現像装置の２つある循環経路の一方を示す説明図である。
現像剤供給搬送路３０及び現像剤回収搬送路３１内には、それぞれ、現像剤を攪拌、搬送するために、螺旋状の羽根部を回転軸に有し、その回転軸方向に沿って現像剤を搬送する第一搬送スクリュー２６及び第二搬送スクリュー２７が配置されている。これらの搬送スクリュー２６，２７は、現像ローラ２８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搬送路内の現像剤を軸方向に沿って搬送する。また、第二搬送スクリュー２７は第一搬送スクリュー２６とほぼ平行に配置され、現像剤回収搬送路３１の現像剤を第一搬送スクリュー２６の搬送方向とは逆方向に搬送する。このようにして、第一および第二搬送スクリューの回転による搬送によって、現像剤は隔壁３２の両端に設けられた、図３に示す連通部３３，３４を通じて現像剤供給搬送路３０と現像剤回収搬送路３１の間を循環する。具体的には、現像剤供給搬送路３０と現像剤回収搬送路３１が垂直方向に並んで配置されているため、図３に示すように、現像剤供給搬送路３０から現像剤回収搬送路３１への現像剤は上から下へ、また、現像剤回収搬送路３１から現像剤供給搬送路３０への現像剤は下から上へ動く。現像剤回収搬送路３１から現像剤供給搬送路３０へは、現像剤回収搬送路３１の下流端部に溜まった現像剤が後ろから搬送されてくる現像剤に押し込まれる力によって下から上へと押し上げられるようにして現像剤が受け渡される。

図４は、本実施形態における現像装置の２つある循環経路の他方を説明するための説明図である。
現像剤供給搬送路３０内の現像剤は、第一搬送スクリュー２６の回転により搬送されている間、現像剤供給搬送路３０と現像ローラ２８との間に配置している仕切り部材である上側仕切り部材としての上規制壁３７の底面３７ａと下側仕切り部材としての下規制壁３５の頂面３５ａとの間の現像剤供給用開口部３６を通じて、現像ローラ２８の上方空間Ｄ内に流入する。上方空間Ｄ内に流入した現像剤は、一時的にはそこに堆積するものの、磁石２８ａの磁気力によって堆積現像剤の下部から順次現像ローラ２８の表面に担持され、現像ローラ２８の回転に伴ってドクタギャップ（現像ドクタ２９と現像ローラ２８との空隙）を通過する。この通過により、現像ローラ２８の表面には適正量の現像剤が担持され、現像ローラ２８の回転に伴って現像ローラ２８と感光体１との間の現像領域Ｂへ搬送される。現像ローラ２８上に担持されて現像領域Ｂを通過した現像後の現像剤は、現像ローラ２８の回転に伴って現像剤回収搬送路３１との対向領域へ搬送され、現像剤回収搬送路３１へ回収される。

現像剤供給搬送路３０内の現像剤は、そのすべてが現像剤供給搬送路３０の下流端まで到達するわけではなく、その搬送中に順次、現像剤供給用開口部３６を通じて現像ローラ２８の上方空間Ｄへ供給される。そして、現像ローラ２８の上方空間Ｄへ供給された現像剤は、現像ローラ２８を通じて現像剤回収搬送路３１内へ搬送される。この循環経路を図４中の矢印ａで示す。現像剤供給用開口部３６を通じた現像ローラ２８の上方空間Ｄへ供給は、現像ローラ２８の現像剤担持領域幅の全域にわたってなされる。このため、現像剤供給搬送路３０内において第一搬送スクリュー２６により搬送される現像剤の量は、上流端から下流端に行くに従って徐々に減少する。一方、現像ローラ２８から現像剤回収搬送路３１への現像剤回収は、現像ローラ２８の現像剤担持領域幅の全域にわたってなされる。このため、現像剤回収搬送路３１内において第二搬送スクリュー２７により搬送される現像剤の量は、上流端から下流端に行くに従って徐々に増加する。つまり、各搬送路内の現像剤量の分布には片寄りが存在する。

ここで、現像ローラ２８の上方空間Ｄに存在する現像剤量の分布について説明する。
図５（ａ）は、従来の一般的な供給回収分離方式の現像装置における現像剤供給搬送路３０と現像ローラ２８の上方空間との間に設けられる規制壁の一例を示す斜視図である。
図５（ｂ）は、同現像装置における現像ローラ回転軸方向に沿って規制壁３５Ａを通るように鉛直面に平行に切断して、現像剤供給搬送路３０内の現像剤量を示した説明図である。
この現像装置は、現像剤供給搬送路３０の規制壁３５Ａの頂面３５ａの高さが一定である。すなわち、この現像装置では、現像剤供給搬送路３０上の現像剤の剤高さは現像剤供給搬送路３０の下流に進むにしたがい低くなるのに対し、規制壁３５Ａの頂面３５ａの高さが一定であるため、規制壁３５Ａの頂面３５ａよりも上に存在する現像剤の量は、図５（ｂ）に示すように、現像剤供給搬送路３０の上流では多く、下流では少なくなる。規制壁３５Ａの頂面３５ａよりも上に存在する現像剤が規制壁３５Ａを乗り越えて現像ローラ２８の上方空間Ｄへ流入するので、現像剤供給搬送路３０の上流側では上方空間Ｄへの現像剤流入量が多く、現像剤供給搬送路３０の下流側では上方空間Ｄへの現像剤流入量が少なくなる傾向になる。その結果、上方空間Ｄにおいて現像ローラ２８の上に堆積する現像剤の量が、現像ローラ軸方向で大きく異なる結果を招く。この場合、同じ量の現像剤が現像ローラ軸方向で均一に堆積する場合よりも、現像剤の荷重により現像ローラ２８に加わる局所的な圧力が大きくなるので、現像ローラ２８の撓み量が大きくなる。よって、現像ローラ２８の撓みによってドクタギャップを通過する現像剤量が増加してしまい、適切な現像に支障を来たす問題が生じやすい。

図６（ａ）は、従来の供給回収分離方式の現像装置における現像剤供給搬送路３０と現像ローラ２８の上方空間との間に設けられる規制壁の他の例を示す斜視図である。
図６（ｂ）は、同現像装置における現像ローラ回転軸方向に沿って規制壁３５Ｂを通るように鉛直面に平行に切断して、現像剤供給搬送路３０内の現像剤量を示した説明図である。
この現像装置では、現像剤供給搬送路３０の規制壁３５Ｂの頂面３５ａの高さが、現像剤供給搬送路３０の現像剤搬送方向上流側で高く、下流側に向けて暫時低くなるように構成されている。このように規制壁３５Ｂを形成すると、図５（ａ）に示した現像装置よりも、規制壁３５Ｂを乗り越えて現像ローラ２８の上方空間Ｄへ流入する現像剤量の現像ローラ軸方向偏差が小さくなる。よって、上方空間Ｄにおいて現像ローラ２８の上に堆積する現像剤の量も、現像ローラ軸方向偏差が小さくなり、現像剤の荷重により現像ローラ２８に加わる最大圧力が小さく、図５（ａ）に示した現像装置よりも現像ローラ２８の撓みを抑制できる。

しかしながら、現像剤供給搬送路３０内における現像剤の高さ（嵩）は常に一定であるわけではなく、現像装置の使用状況などにより変動する。例えば、現像剤の嵩密度は、画像出力によるトナー濃度の変動、長時間使用による現像剤の劣化、もしくは、温湿度などの環境変化、などの影響で変動する。現像剤の嵩密度が変動すると、現像剤の高さ（嵩）も変動するため、規制壁３５Ｂの頂面３５ａよりも上に存在する現像剤の量が変動する。その結果、図６（ａ）に示した現像装置では、上方空間Ｄ内で現像ローラ２８の上に堆積する現像剤量の現像ローラ軸方向偏差は小さくできるが、その規制壁３５Ｂを乗り越えて現像ローラ２８の上方空間Ｄへ流入する量は一定にならい。上方空間Ｄへの流入量が一定でないと、上方空間Ｄ内に堆積させる現像剤量を所望量に一定させることができなくなる。そのため、例えば、上方空間Ｄへ流入する量が最も少ない状況でも上方空間Ｄ内に所望量の現像剤を堆積させておくことができるように構成すると、通常時には上方空間Ｄ内に所望量以上の現像剤が堆積することとなり、現像ローラ２８の撓みによる問題が深刻化する。逆に、現像ローラ２８の撓みによる問題を軽減するために、通常時に上方空間Ｄ内で所望量の現像剤が堆積するように構成すると、現像剤の嵩密度変化等に起因して上方空間Ｄへ流入する量が少ない状況になると、上方空間Ｄ内の現像剤量が不足して、ドクタギャップへ所望量の現像剤を送り込むことができなくなり、画像濃度不足などの画質劣化を引き起こすおそれがある。

そこで、本実施形態においては、現像剤供給搬送路３０内の現像剤の高さに依存せずに一定量の現像剤を現像ローラ２８の上方空間Ｄへ供給できるように、図７に示すような規制壁を採用している。具体的には、現像剤供給搬送路３０と現像ローラ２８との間に配置されている上規制壁３７の底面３７ａと下規制壁３５の頂面３５ａとの間に形成された現像剤供給用開口部３６を通じて、現像剤供給搬送路３０内の現像剤を現像ローラ２８の上方空間Ｄへ流入させるようにしている。この現像剤供給用開口部３６は、現像剤供給搬送路３０の内部底面からの高さ（頂面３５ａの高さ）が、少なくとも現像剤供給搬送路３０内の現像剤搬送方向上流側の部分についてはその現像剤供給搬送路内の現像剤で満たされるような高さに設定される。望ましくは、現像剤供給用開口部３６は、その全域にわたって、現像剤供給搬送路３０の内部底面からの高さが現像剤供給搬送路内の現像剤で満たされるような高さに設定する。このように設定すれば、現像剤の嵩密度が変化して現像剤供給搬送路３０内の現像剤の高さ（嵩）が変動しても、上方空間Ｄへ流入する量を一定にすることができる。したがって、上方空間Ｄ内に堆積させる現像剤量を所望量に一定させることができる。しかも、その現像剤供給用開口部３６を通過する現像剤量が現像ローラ軸方向に均一となるように現像剤供給用開口部３６を形成すれば、上方空間Ｄ内における現像剤量の現像ローラ軸方向偏差も生じない。

なお、現像剤供給用開口部３６における少なくとも現像剤供給搬送路３０内の現像剤搬送方向上流側の部分について現像剤供給搬送路内の現像剤で満たされるように構成すれば、上方空間Ｄ内における現像剤量の現像ローラ軸方向偏差が生じるが、このような現像剤供給用開口部３６を有しない従来の現像装置よりも、現像剤の嵩密度の変化等に起因して上方空間Ｄへの現像剤流入量が変化することを抑制できる効果は得られる。

また、本実施形態の現像装置３においては、現像ローラ２８の上方空間Ｄに面する上規制壁３７及び下規制壁３５の現像剤担持体側壁面である現像ローラ側壁面（図７の紙面手前側の面）３５ｂ，３７ｂが、現像ローラ２８の上方における現像ローラ鉛直投影面内に位置し、かつ、上方空間Ｄ内で現像ローラ２８上に堆積する現像剤と接触する壁面部分の少なくとも一部が上方に向いている。そのため、上方空間Ｄ内に存在する現像剤により現像ローラ２８に加わる荷重を小さくすることができる。以下、この点について説明する。

図８は、上規制壁及び下規制壁の現像ローラ側壁面が鉛直面に平行となっている現像装置の例を説明するための説明図である。
図９は、同現像装置における規制壁を示す斜視図である。
この現像装置は、本実施形態における現像装置（図２及び図７参照）と同様に、上規制壁３７’の底面３７ａと下規制壁３５’の頂面３５ａとの間に現像剤供給用開口部３６が形成されている。そのため、現像剤の嵩密度が変化して現像剤供給搬送路３０内の現像剤の高さ（嵩）が変動しても、上方空間Ｄへ流入する量を一定にすることができ、上方空間Ｄ内に堆積させる現像剤量を所望量に一定させることができる。しかも、その現像剤供給用開口部３６を通過する現像剤量が現像ローラ軸方向に均一となるように現像剤供給用開口部３６を形成すれば、上方空間Ｄ内における現像剤量の現像ローラ軸方向偏差も生じない。

しかしながら、この現像装置のように上規制壁３７’及び下規制壁３５’の現像ローラ側壁面３５ｂ，３７ｂが鉛直面に平行となっていると、上方空間Ｄ内に存在する現像剤によって現像ローラ２８に加わる荷重が、本実施形態における現像装置（図２及び図７参照）と比較して大きいものとなる。

図１０（ａ）は、図２に示した本実施形態の現像装置３における現像ローラ２８に加わる現像剤の荷重を説明するための説明図である。
図１０（ｂ）は、図８に示した現像装置における現像ローラ２８に加わる現像剤の荷重を説明するための説明図である。
これらの現像装置の間では、現像剤供給用開口部３６の高さ（上規制壁の底面３７ａと下規制壁の頂面３５ａとの間隔）ｄ１、現像剤供給用開口部３６からの単位時間当たりの現像剤流入量ρ１、現像ドクタ２９の下端と下規制壁３５の下端との間の間隔ｄ２、現像ドクタ２９を通過する現像剤量Ｃ１は、同じである。そうすると、これらの現像装置の間では、現像ローラ２８の上方空間Ｄ内に存在する現像剤の量（体積）が同じである。

しかしながら、現像ローラ２８を直接荷重する現像剤、すなわち、自重のすべてが現像ローラ２８に加わる現像剤は、現像ドクタ２９の下端と下規制壁３５の下端との間の間隔ｄ２を鉛直投影した領域に存在する現像剤である。すなわち、図１０（ａ）では符号Ｅ１で示す領域内の現像剤であり、図１０（ｂ）では符号Ｅ’で示す領域内の現像剤である。つまり、図１０（ｂ）で示す現像装置では、上方空間Ｄ内に存在するほぼすべての現像剤Ｅ’が現像ローラ２８を直接荷重することになる。これに対し、図１０（ａ）で示す本実施形態の現像装置では、上方空間Ｄ内に存在する現像剤のうちの一部である現像剤Ｅ１は現像ローラ２８を直接荷重することになるが、符号Ｅ２で示す領域の現像剤の荷重の一部は下規制壁３５の現像ローラ側壁面３５ｂや上規制壁３７の現像ローラ側壁面３７ｂで受けることになる。本実施形態の現像装置によれば、上方空間Ｄ内に同じ量の現像剤を滞留させても、その一部の現像剤による荷重を下規制壁３５や上規制壁３７の現像ローラ側壁面３５ｂ，３７ｂで受けることで、現像ローラ２８に加わる荷重を小さくすることができる。

以上、本実施形態に係る現像装置は、現像剤担持体としての現像ローラ２８に沿って現像ローラ回転軸方向に延びる現像剤供給搬送路３０中を搬送されているトナーとキャリアとを含んだ二成分現像剤を、回転している現像ローラ２８の表面に担持させることにより、現像ローラ２８の表面に担持された現像剤を現像領域Ｂへ搬送し、現像領域Ｂにて現像剤中のトナーを潜像担持体としての感光体１の表面上の潜像に付着させて潜像を現像するとともに、現像領域Ｂを通過した現像剤を現像ローラ２８から現像剤供給搬送路３０とは別の搬送路である現像剤回収搬送路３１に回収するものであって、かつ、現像剤供給搬送路３０の現像剤搬送方向下流側端部まで搬送された現像剤を、現像剤回収搬送路３１を介して、現像剤供給搬送路３０の現像剤搬送方向上流側端部へ搬送する循環搬送機構を備えた現像装置である。この現像装置においては、現像剤供給搬送路３０と現像ローラ２８の上方空間Ｄとの間を仕切る仕切り部材としての上規制壁３７及び下規制壁３５を配置するとともに、現像ローラ２８の現像剤担持領域幅にわたって開口する単一の又は複数の現像剤供給用開口部３６を上規制壁３７及び下規制壁３５の間に設け、現像剤供給用開口部３６は、その鉛直方向位置が現像ローラ２８の回転軸の鉛直方向位置よりも上側に設けられている。そして、現像ローラ２８の上方空間Ｄに面する上規制壁３７及び下規制壁３５の現像剤担持体側壁面である現像ローラ側壁面３５ｂ，３７ｂのうち、現像ローラ２８の上方における現像ローラ２８の鉛直投影面内に位置し、かつ、現像剤供給用開口部３６を介して上方空間Ｄ内に流入して現像ローラ２８上に堆積する現像剤と接触する壁面部分が上方に向いている。これにより、図８に示した現像装置のように当該壁面部分が鉛直面に対して平行である構成のものと比べて、現像ローラ２８に加わる荷重を小さくすることができる。よって、現像ローラ２８の撓みによってドクタギャップを通過する現像剤量が増加してしまい、適切な現像に支障を来たす問題を軽減することができる。なお、この壁面部分の少なくとも一部が上方を向いていれば、この問題を軽減する効果が得られる。
なお、本実施形態では、上規制壁３７及び下規制壁３５のいずれの現像ローラ側壁面３５ｂ，３７ｂも上方に向いているが、下規制壁３５の現像ローラ側壁面３５ｂが上方に向いていれば、上規制壁３７の現像ローラ側壁面３７ｂが上方を向いていなくても、現像ローラ２８の撓み抑制効果は得られる。ただし、上規制壁３７の現像ローラ側壁面３７ｂにも上方空間Ｄ内の現像剤が接触する場合、上規制壁３７の現像ローラ側壁面３７ｂも上方を向いている方が、現像ローラ２８の撓み抑制にとって有利である。
また、本実施形態においては、現像剤供給用開口部３６が、少なくとも現像剤供給搬送路３０内の現像剤搬送方向上流側の部分が現像剤供給搬送路３０内の現像剤で満たされるように構成されている。これにより、現像剤供給用開口部３６の全域で現像剤供給搬送路３０内の現像剤が満たされないように構成されている場合よりも、現像ローラ２８の上方空間Ｄへ流入する現像剤量の現像ローラ軸方向偏差を小さくできる。よって、上方空間Ｄにおいて現像ローラ２８の上に堆積する現像剤の量も、現像ローラ軸方向偏差が小さくなり、現像剤の荷重により現像ローラ２８に加わる最大圧力が小さく、現像ローラ２８の撓みを抑制できる。
なお、図１１に示すように、上規制壁３７及び下規制壁３８のいずれの現像ローラ側壁面３７ｂ，３８ｂも上方に向いており、上規制壁３７の現像ローラ側壁面３７ｂの法線方向と鉛直方向とのなす角度が下規制壁３８の現像ローラ側壁面３８ｂの法線方向と鉛直方向とのなす角度よりも小さくなるように構成してもよい。この場合、現像剤の荷重により現像ローラ２８に加わる最大圧力がより小さくなり、現像ローラ２８の撓みを更に抑制できる。
また、本実施形態においては、図１２に示すように、螺旋状の羽根部を回転軸に有し、その回転軸方向に沿って現像剤を搬送する搬送スクリューである第一搬送スクリュー２６を現像剤供給搬送路３０内に設け、この第一搬送スクリュー２６を、これが回転駆動しているときに当該第一搬送スクリュー２６の回転軸に対して直交する方向において現像剤供給搬送路３０内の現像剤の上面が図示のように現像剤供給用開口部３６に遠い側よりも近い側の方が高くなるように構成されている。これにより、現像剤供給搬送路３０内の限られた量の現像剤で現像剤供給用開口部３６を安定して現像剤で埋めることができ、上方空間Ｄ内への現像剤流入量をより安定させることができる。

１ 感光体
３ 現像装置
１７ 画像形成部
２６ 第一搬送スクリュー
２７ 第二搬送スクリュー
２８ 現像ローラ
２９ 現像ドクタ
３０ 現像剤供給搬送路
３１ 現像剤回収搬送路
３２ 隔壁
３３，３４ 連通部
３５，３８ 下規制壁
３５Ａ，３５Ｂ，３５Ｃ 規制壁
３６ 現像剤供給用開口部
３７ 上規制壁
Ｂ 現像領域
Ｄ 上方空間

特開平１１−２７２０６２号公報 特開２００７−３２２６１２号公報

Claims (5)

1. 現像剤担持体に沿って現像剤担持体回転軸方向に延びる現像剤供給搬送路中を搬送されているトナーとキャリアとを含んだ二成分現像剤を、回転している該現像剤担持体の表面に担持させることにより、該現像剤担持体の表面に担持された二成分現像剤を現像領域へ搬送し、現像領域にて二成分現像剤中のトナーを潜像担持体表面上の潜像に付着させて該潜像を現像するとともに、現像領域を通過した二成分現像剤を該現像剤担持体から該現像剤供給搬送路とは別の搬送路である現像剤回収搬送路に回収するものであって、かつ、該現像剤供給搬送路の現像剤搬送方向下流側端部まで搬送された二成分現像剤を、該現像剤回収搬送路を介して又は該現像剤回収搬送路とは別の搬送路を介して、該現像剤供給搬送路の現像剤搬送方向上流側端部へ搬送する循環搬送機構を備えた現像装置において、
   上記現像剤供給搬送路を上記現像剤担持体の上方空間と隣り合う位置に配置し、該現像剤供給搬送路と該上方空間との間に仕切り部材を配置するとともに、該現像剤担持体の現像剤担持領域幅にわたって開口する単一の又は複数の現像剤供給用開口部を該仕切り部材に設け、
   上記現像剤供給用開口部は、その鉛直方向位置が上記現像剤担持体の回転軸の鉛直方向位置よりも上側に設けられており、
   上記現像剤担持体の上方空間に面する該仕切り部材の現像剤担持体側壁面のうち、該現像剤担持体の上方における該現像剤担持体の鉛直投影面内に位置し、かつ、上記現像剤供給用開口部を介して該上方空間内に流入して該現像剤担持体上に堆積する二成分現像剤と接触する壁面部分の少なくとも一部が上方に向いており、
   上記仕切り部材は、上記現像剤供給用開口部の上側に位置する上側仕切り部材と下側に位置する下側仕切り部材で構成され、該上側仕切り部材と該下側仕切り部材とによって該現像剤供給用開口部を形成したものであり、
   該上側仕切り部材及び該下側仕切り部材のいずれの現像剤担持体側壁面も上方に向いており、
   該上側仕切り部材の現像剤担持体側壁面の法線方向と鉛直方向とのなす角度が該下側仕切り部材の現像剤担持体側壁面の法線方向と鉛直方向とのなす角度よりも小さ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。
2. 請求項１の現像装置において、
   上記現像剤供給用開口部は、少なくとも上記現像剤供給搬送路内の現像剤搬送方向上流側の部分が、該現像剤供給搬送路内の現像剤で満たされるように、上記仕切り部材に設けられていることを特徴とする現像装置。
3. 請求項１又は２の現像装置において、
   上記循環搬送機構は、螺旋状の羽根部を回転軸に有し、その回転軸方向に沿って二成分現像剤を搬送する搬送スクリューを、上記現像剤供給搬送路内に備えており、
   該搬送スクリューは、該搬送スクリューが回転駆動しているときに、該搬送スクリューの回転軸に対して直交する方向において該現像剤供給搬送路内の二成分現像剤の上面が上記現像剤供給用開口部に遠い側よりも近い側の方が高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。
4. 潜像担持体と該潜像担持体上の潜像を現像する現像装置とを一体的に支持し、画像形成装置本体に対して着脱自在に構成されたプロセスカートリッジにおいて、
   上記現像装置として、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の現像装置を用いたことを特徴とするプロセスカートリッジ。
5. 潜像担持体と、該潜像担持体上に潜像を形成する潜像形成手段と、トナー及びキャリアを含む二成分現像剤により該潜像担持体上の潜像を現像する現像装置とを有し、該現像装置により該潜像担持体上に形成されたトナー像を最終的に記録材へ転移させて、該記録材上に画像を形成する画像形成装置において、
   上記現像装置として、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の現像装置を用いたことを特徴とする画像形成装置。

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