JP6768210B2 - 現像装置、プロセスカートリッジおよび画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、現像装置、プロセスカートリッジおよび画像形成装置に関するものである。

従来、内部に磁界発生部を備え、現像剤収容部に収容された磁性キャリアとトナーとからなる二成分の現像剤を磁力によって外周面上に担持して潜像担持体と対向する現像領域まで搬送する現像剤担持体を有する現像装置が知られている。

例えば、特許文献１には、現像剤担持体（現像ロール）の下方に位置する収容部の現像剤を撹拌搬送部材（スクリューオーガ）の回転と現像剤担持体内の汲み上げ磁極とによって現像剤担持体表面に担持する。その後、現像剤担持体の回転により現像領域へ搬送され、潜像担持体（感光ドラム）上の静電潜像にトナーを付着させる。現像領域を通過後の現像剤は、現像剤担持体の最下部を界に隣り合う同極性の剤離れ磁極と汲み上げ磁極との間の剤離れ領域に搬送され、現像剤担持体から現像剤が離脱する。現像剤担持体から離脱した現像剤は、収容部に落下し撹拌搬送部材により収容部内の現像剤と混合攪拌される。

しかしながら、前記特許文献１に開示の現像装置では、剤離れ磁極と汲み上げ磁極との間の剤離れ領域で離脱した現像剤が、汲み上げ磁極の作用を受けやすく、収納部下部に落下し撹拌されることなく、収納部内の現像剤の表層に留まったり現像剤担持体上を連れ周り再び現像剤担持体に担持されてしまう再汲み上げと呼ばれる現象が発生しやすい。この再汲み上げが発生すると、濃度不足の画像が形成されてしまい、画像の濃度ムラが生じる。

上述した課題を解決するために、本発明は、画像形成装置に着脱可能に装着される現像装置であって、前記現像装置は、表面に現像剤を担持し内部に互いに隣り合う同極性の磁極を備えた現像剤担持体と、前記現像剤担持体の表面に現像剤を供給するとともに現像後の現像剤を回収する搬送スクリュと、該搬送スクリュおよび現像剤を収容している現像剤収容室を有し、前記現像装置が前記画像形成装置に装着された状態において、前記互いに隣り合う同極性の磁極間の領域が、前記現像剤担持体の回転による前記現像剤担持体の表面の移動方向が下向きになる側にあり、さらに、前記現像剤収容室の内壁面には、前記磁極間の領域に対面しており、かつ、下側が上側よりも前記搬送スクリュ側に位置するように傾斜した傾斜面が設けられており、さらに、前記搬送スクリュの回転静止時には、前記搬送スクリュの軸部の上部が前記現像剤収容室に収容されている現像剤の上面から露出していることを特徴とするものである。

本発明によれば、画像の濃度ムラの発生を抑制することができるという特有の効果が得られる。

画像形成装置の概略を示す図。 （ａ）はプロセスカートリッジの斜視図、（ｂ）はプロセスカートリッジの断面図。 現像装置の外観を示す斜視図。 現像装置の現像剤収容部内が視認できるように上部ケーシングと下部ケーシングとを分解した状態を示す斜視図。 現像装置内の現像剤の循環経路を模式的に示す図。 現像装置の概略断面図。 現像装置の概略断面図。 実施例１の現像装置の現像ローラと第二搬送スクリュとを説明する部分断面図。 比較例１の現像装置の現像ローラと第二搬送スクリュとを説明する部分断面図。 比較例２の現像装置の現像ローラと第二搬送スクリュとを説明する部分断面図。 比較例３の現像装置の現像ローラと第二搬送スクリュとを説明する部分断面図。

図１は本発明の一実施形態に係る画像形成装置の概略を示す図である。
画像形成装置としての複写機の装置本体１００の上部には、画像読取装置２００が取り付けられている。

装置本体１００の内部には、プロセスカートリッジ１が設けられている。
図２（ａ）は、プロセスカートリッジ１の斜視図であり、図２（ｂ）は、プロセスカートリッジ１の断面図である。
図２（ｂ）に示すように、プロセスカートリッジ１は、潜像担持体としての感光体１０と、感光体１０の周囲に配置され、感光体１０に作用するプロセス部としての帯電装置１１、現像装置１２およびクリーニング装置１４などを備えている。プロセスカートリッジ１は、装置本体１００に着脱可能に装着されている。感光体１０、帯電装置１１、現像装置１２及びクリーニング装置１４がプロセスカートリッジ１としてユニット化されることにより、交換やメンテナンスの作業が容易になる。また、各部材間の位置精度を高精度の維持することができ、形成される画像品質の向上を図ることができる。

帯電部としての帯電装置１１は、帯電バイアスを印加され、感光体１０表面に電荷を与えて感光体１０を一様帯電する帯電ローラ１１ａと、帯電ローラ１１ａの表面に付着したトナーなどの付着物を除去する除去ローラ１１ｂとを備えている。

現像部としての現像装置１２は、第一剤収容室Ｖ１と第二剤収容室Ｖ２とを有している。第一剤収容室Ｖ１には、現像剤搬送部としての第一搬送スクリュ１２ｂが配設されている。第二剤収容室Ｖ２には、現像剤搬送部としての第二搬送スクリュ１２ｃ、現像剤担持体としての現像ローラ１２ａ、現像剤規制部材としての現像ドクタ１２ｄなどが配設されている。

これら２つの剤収容室Ｖ１，Ｖ２内には、磁性キャリアとマイナス帯電性のトナーとからなる二成分現像剤である現像剤が内包されている。第一搬送スクリュ１２ｂは、駆動手段によって回転駆動することで、第一剤収容室Ｖ１内の現像剤を図２（ｂ）中の手前側へ搬送する。そして、第一搬送スクリュ１２ｂにより第一剤収容室Ｖ１の図２（ｂ）中の手前側端部まで搬送された現像剤は、第二剤収容室Ｖ２に進入する。

第二剤収容室Ｖ２内の第二搬送スクリュ１２ｃは、駆動手段によって回転駆動することで、現像剤を図２（ｂ）中の奥側へ搬送する。このようにして現像剤を搬送する第二搬送スクリュ１２ｃの上方には、現像剤担持体としての現像ローラ１２ａが第二搬送スクリュ１２ｃと平行な姿勢で配設されている。この現像ローラ１２ａは、回転駆動する非磁性スリーブからなる現像スリーブ内に固定配置された磁界発生部としてのマグネットローラを内包した構成となっている。

第二搬送スクリュ１２ｃによって搬送される現像剤の一部は、回転する第二搬送スクリュ１２ｃの回転力と、現像ローラ１２ａ内のマグネットローラの磁力とによって、現像ローラ１２ａの表面に担持される。そして、現像ローラ１２ａの表面と所定の間隙を保持するように配設された丸棒からなる現像剤規制部材としての現像ドクタ１２ｄによってその層厚が規制される。その後、感光体１０と対向する現像領域まで搬送され、感光体１０上の静電潜像にトナーを付着させる。この付着により、感光体１０上にトナー像が形成される。現像によってトナーを消費した現像剤は、現像ローラ１２ａの表面移動に伴って第二搬送スクリュ１２ｃに戻される。そして、第二搬送スクリュ１２ｃにより第二剤収容室Ｖ２の端部まで搬送された現像剤は、第一剤収容室Ｖ１内に戻る。このようにして、現像剤は現像装置内を循環搬送される。

また、現像装置１２は、現像剤のトナー濃度を検知するトナー濃度検知手段としてのトナー濃度センサ１２４（図５参照）が第一剤収容室Ｖ１に設置してある。トナー濃度センサ１２４は、現像剤の透磁率から現像剤のトナー濃度を測定するもので、トナー濃度が低くなると磁性体のキャリアが密集してくるので透磁率は高くなる。このトナー濃度センサ１２４によって測定された値が、狙いの値（閾値）を超える場合は図１に示すトナー収容器としてのトナーボトル２０から現像装置１２にトナー補給され、現像装置１２内のトナー濃度を一定濃度に制御する。狙いの値は、事前に感光体１０に形成されたトナーパターン（基準パターン）のトナー付着量を光学センサで検知し、その検知結果に基づいて決められている。

このような動作は、感光体上の基準パターン濃度を一定に保つように制御しているが、トナーボトル２０のトナーがなくなった場合は、基準パターン濃度低下を抑制できなくなる。このような基準パターン濃度低下の状況においては、所定期間、トナーボトル２０からトナーを補給する動作をしたにも係わらず、光学センサによるトナーパターンの検知結果が改善されない。従って、トナーボトル２０からトナーを補給する動作をしたにも係わらず、光学センサによるトナーパターンの検知結果が改善されなかった場合は、トナーがなくなった（トナーエンド）と、判断（あるいは推定判断）する。

また、トナーエンドと判断した後、トナーボトル２０を交換し、交換したトナーボトル２０内のトナーを現像装置１２へ供給するトナーエンドのリカバリのときは、以下のような動作を行う。すなわち、補給されたトナーと現像剤を良好に混合させるために、現像ローラ１２ａや各搬送スクリュ１２ｂ，１２ｃを回転させる。また、このとき、現像ローラ１２ａ上の現像剤に不均一な摺動が生じるのを防ぐために、感光体１０も回転させる駆動を付与する。

クリーニング部としてのクリーニング装置１４は、感光体１０表面に当接して感光体１０に付着している転写残トナーを掻き取るクリーニングブレード１４ａを備えている。また、クリーニングブレード１４ａにより回収された回収トナーは回収部Ｗに収容され、回収部Ｗには回収トナーを搬送するトナー回収コイル１４ｂを備えている。トナー回収コイル１４ｂにより搬送された回収トナーは、トナー搬送装置により、現像装置１２に搬送される。搬送された回収トナーは廃トナーボトル４１へ搬送されても良い。また、現像剤の優劣に応じて現像装置１２または廃トナーボトル４１へ搬送されても良い。

図１に示す転写手段としての転写装置１７は、転写ローラ１６を備えており、転写ローラ１６は、感光体１０の周面に押圧されて当接されている。また、転写装置１７の上方には、定着部としての熱定着装置２４が設けられている。熱定着装置２４は、加熱ローラ２５と加圧ローラ２６を有する。また、装置本体１００には、潜像形成部としてのレーザ書込装置２１が備えられている。レーザ書込装置２１には、レーザ光源、走査用の回転多面鏡、ポリゴンモータ、ｆθレンズなどを備えている。また、装置本体は、転写紙、ＯＨＰフィルムなどのシートＳを収納するシートカセット２２が多段に備えられている。

以上のような構成の装置を用いてコピーするとき、ユーザがスタートスイッチを押す。すると、まず、画像読取装置２００にセットされた原稿内容を読み取る。また、このとき同時に、感光体駆動モータで感光体１０を回転し、帯電ローラ１１ａを用いた帯電装置１１で感光体１０の表面を一様に帯電する。次いで画像読取装置２００によって読み取った原稿内容に応じてレーザ光を感光体１０に照射してレーザ書込装置２１を用いて書き込み工程を実行する。このように感光体１０の表面に静電潜像を形成した後、現像装置１２を用いて感光体１０にトナーを付着させて静電潜像を可視像化（現像）する。

また、スタートスイッチをユーザが押すと同時に、多段のシートカセット２２から選択されたシートＳを呼出ローラ２７により送り出す。次いで、供給ローラ２８と分離ローラ２９で１枚ずつ分離して供給路Ｒ１に送る。供給路Ｒ１に送られたシートＳは、シート搬送ローラ３０で搬送されて、レジストローラ２３に突き当てて止められる。そして、感光体１０の可視像化したトナー画像と回転タイミングを合わせて、転写ローラ１６が感光体１０と当接して形成された転写ニップへと送り込まれる。

転写ニップへと送り込まれたシートＳは、転写装置１７により感光体１０上のトナー画像を転写される。画像転写後の感光体１０上の残留トナーはクリーニング装置１４で除去・清掃され、残留トナーを除去された感光体１０上の残留電位は、除電装置で除去される。そして、帯電装置１１から始まる次の画像形成に備える。

一方、画像転写された後のシートＳは、熱定着装置２４に導かれ、加熱ローラ２５と加圧ローラ２６の間に通されて、これらローラに搬送されながら、熱と圧力を加えられてトナー画像を定着される。画像定着されたシートＳは、その後、排紙ローラ３１により排紙スタック部３２上に排出されてスタックされる。

次に、現像装置１２の構成及び動作について、さらに詳しく説明する。
図３は、現像装置１２の外観を示す斜視図である。図４は、現像装置１２の現像剤収容部内が視認できるように上部ケーシング１２１１と下部ケーシング１２１２とを分解した状態を示す斜視図である。図５は、現像装置１２内の現像剤の循環経路を模式的に示す図である。図５中の破線の矢印が現像剤の流れを示し、図５中の実線の矢印が、トナー補給口１２ｅから補給されるトナーの流れを示している。

図４に示すように現像ローラ１２ａは、上部ケーシング１２１１には、現像ローラ１２ａが、回転自在に支持されている。また、丸棒からなる現像ドクタ１２ｄが、上部ケーシング１２１１の両側壁に設けた嵌合穴１２１１ａに嵌合している。

また、下部ケーシング１２１２によって、現像装置１２の内部には、現像剤収容部が形成される。現像剤収容部には、第一剤収容室Ｖ１と第二剤収容室Ｖ２とに仕切る仕切壁１２２を有している。第一剤収容室Ｖ１と、第二剤収容室Ｖ２には、それぞれ、搬送スクリュ１２ｂ，１２ｃが設けられている。各搬送スクリュ１２ｂ、１２ｃは、下部ケーシング１２１２に回転自在に支持されている。第一剤収容室Ｖ１と第二剤収容室Ｖ２とは、仕切壁１２２の端部の受け渡し開口部１２２ａ，１２２ｂにより連通している。

第二搬送スクリュ１２ｃにより第二剤収容室Ｖ２の下流端まで搬送された現像剤は、仕切壁１２２の端部の受け渡し開口部１２２ａを通過し、第一剤収容室Ｖ１へと移動する。第一剤収容室Ｖ１内の現像剤は、第一搬送スクリュ１２ｂにより攪拌されながら第二剤収容室Ｖ２内の現像剤とは反対方向に搬送される。そして、第一剤収容室Ｖ１の搬送方向下流側端部に達すると、仕切壁１２２の端部の受け渡し開口部１２２ｂを通過して第二剤収容室Ｖ２へと移動する。このように現像剤は、第一剤収容室Ｖ１と第二剤収容室Ｖ２とにそれぞれ設けた各搬送スクリュ１２ｂ，１２ｃによって、仕切壁１２２により仕切られた現像剤収容部内を循環している。

また、第一剤収容室Ｖ１の現像剤搬送上流側端部には、補給トナー搬送路１２３が連結されている。補給トナー搬送路１２３には、トナー補給口１２ｅが設けられており、このトナー補給口１２ｅから、新品のトナーや、クリーニング装置１４で回収された回収トナーが補給される。第一剤収容室Ｖ１に設けられた第一搬送スクリュ１２ｂは、補給トナー搬送路１２３まで延設されている。トナー補給口１２ｅから補給されたトナーは、第一搬送スクリュ１２ｂにより補給トナー搬送路１２３内を搬送された後、第一剤収容室Ｖ１と補給トナー搬送路１２３とを連通する連通穴１２３ａを通って第一剤収容室Ｖ１に受け渡される。また、図５に示すように、トナー濃度センサ１２４は、現像剤のトナー濃度を検知するトナー濃度検知センサであり、現像ケーシング１２１の第一剤収容室Ｖ１の下側から設置されている。

図６は、現像装置１２の概略断面図である。
本実施形態の現像ローラ１２ａは、現像スリーブ１２ａ２と、現像スリーブ１２ａ２内に固定配置された磁界発生部としてのマグネットローラ１２ａ１とを有している。マグネットローラ１２ａ１は、樹脂に磁性粉を混合してなる円柱状の部材に対し、その周面に着磁処理を施して５つの磁極Ｐ１〜Ｐ５を形成したものである。感光体１０と対向する磁極Ｐ１は現像磁極であり、また、搬送磁極Ｐ４は、第二剤収容室Ｖ２の現像剤を引き寄せる磁力の搬送磁極であり、現像ドクタ１２ｄと対向する磁極Ｐ５は規制磁極である。また、剤離れ磁極Ｐ２と汲み上げ磁極Ｐ３は、搬送磁極４とは異なる磁極であって現像ローラ１２ａの回転方向で互いに隣り合う同極性の磁極であって、現像スリーブ１２ａ２から現像剤を離脱させる磁力の磁極である。ここでの磁極Ｐ１〜Ｐ５の角度位置は法線方向の磁束密度のピークの角度位置である。剤離れ磁極Ｐ２と汲み上げ磁極Ｐ３とによる法線方向の磁束密度が最大となる現像ローラ１２ａ上の各地点間の剤離れ領域の現像剤が現像スリーブ１２ａ２から離脱する。

また、本実施形態では、図６に示すように、現像ドクタ１２ｄとして断面円形状の丸棒部材を用いている。現像ドクタ１２ｄとして、丸棒部材を用いることで、無垢の棒材を切り出して端面処理を施しただけのものを用いることができ、安価に構成することができる。また、図４（ａ）に示したように、現像ローラ１２ａを回転自在に支持する上部ケーシング１２１１に現像ドクタ１２ｄを圧入することで、同一部材の上部ケーシング１２１１で現像ドクタ１２ｄと、現像ローラ１２ａとを位置決めすることができる。これにより、寸法公差の積み上げを最小限に抑えることができ、現像ローラ１２ａと現像ドクタ１２ｄとの隙間であるドクタギャップＤＧを精度よく形成することができる。

現像剤のキャリアは、消費されることなく、現像装置内に留まり続け、経時の使用で劣化し定期的に交換が必要である。現像剤収容部内に大量の現像剤を充填させた場合、交換時において、大量の劣化したキャリアが廃棄されることになり、環境負荷が大きいという課題がある。そこで、本実施形態では、このような環境負荷の低減のために、従来に比べて５０％、現像剤収容部内に充填する現像剤を減らした。また、現像剤収容部内の現像剤を減らすことで、装置の軽量化を図ることができ、輸送時に省エネルギー化を図ることができる。さらには、搬送スクリュ１２ｂ、１２ｃの回転負荷低減による動作時の省エネルギー化も図ることができ、環境負荷低減効果を得ることができる。

しかしながら、一般に現像剤収容部内の現像剤を減らすと、現像ローラに担持する現像剤量が低下して画像濃度が低下するなどの不具合が生じる。そのため、現像ローラと搬送スクリュとの位置を互いに近づける、あるいは、現像ローラ内部に配置した磁極の角度や強さを変えて、より多くの現像剤を現像ローラに担持させている。しかし、現像ローラから離れた現像剤が現像ローラ上を連れ周り現像剤収容部に収容されずに再度現像ローラに担持する再汲み上げ現象が発生しやすくなる。本実施形態では、現像剤収容部内の現像剤量を従来に比べて５０％低減させても、再汲み上げを防ぎ良好な画像を現像できる。以下に、本実施形態について具体的に説明する。

図７は、本実施形態に係る現像装置１２の概略断面図である。
図７に示すように、本実施形態の現像装置１２では、第二搬送スクリュ１２ｃの軸方向から見たとき（図７で見たとき）、第二搬送スクリュ１２ｃの軸中心１２ｃ３が現像ローラ１２ａの回転軸中心１２ａ３よりも搬送磁極Ｐ４側に水平方向でずれている。それにより、第二搬送スクリュ１２ｃの回転が下向きになる側が、第二搬送スクリュ１２ｃの回転が上向きになる側より、剤離れ領域から遠ざかる。その結果、第二搬送スクリュ１２ｃの回転が上向きになる側が、搬送磁極Ｐ４よりも剤離れ領域から遠ざかることになる。これにより、第二搬送スクリュ１２ｃの回転が上向きになる側、すなわち搬送磁極Ｐ４に近い側が剤離れ領域の鉛直方向で真下に位置せず、剤離れ領域で離脱した現像剤が搬送磁極Ｐ４に近い側の第二剤収容室Ｖ２に収容されている現像剤の上面に直接落下しにくくなる。よって、剤離れ領域で離脱した現像剤が搬送磁極Ｐ４に近い側の第二剤収容室Ｖ２に収容されている現像剤の上面に直接落下することによる再汲み上げの発生を抑制することができる。

ここで、図７を用いて、一連の剤挙動を説明する。現像剤は第二搬送スクリュ１２ｃから現像ローラ１２ａの表面へ供給され、現像領域を通過した後に現像ローラ１２ａの剤離れ領域から離脱して第二剤収容室Ｖ２に落下して第二剤収容室Ｖ２内の現像剤と混合攪拌される。図７中のハッチング部は現像剤を表している。第二搬送スクリュ１２ｃ、現像ローラ１２ａは、図７中、ともに時計回りに回転駆動される。

より詳細には、第二搬送スクリュ１２ｃが回転すると、その第二搬送スクリュ１２ｃの軸部１２ｃ１の頂点より回転方向上流側（図７中左側）では、第二搬送スクリュ１２ｃの回転により現像剤が持ち上げられるため剤面が高くなる。第二搬送スクリュ１２ｃの軸部１２ｃ１の頂点より回転方向下流側（図７中右側）の剤面は、現像剤が下方に潜り込むため低くなる。このため、第二搬送スクリュ１２ｃが回転する間、第二搬送スクリュ１２ｃの軸部１２ｃ１の頂点より第二搬送スクリュ１２ｃの回転方向下流側の外周面は、現像剤で埋まっていない。なお、この動作が静止した静止時も、剤面の高低差は若干均されるものの、図７中の左側が高く右側が低い傾向は変わらない。

そして、第二搬送スクリュ１２ｃが回転すると、その第二搬送スクリュ１２ｃの軸部１２ｃ１の頂点より第二搬送スクリュ１２ｃの回転方向上流側では、現像剤が上向きに持ち上げられ搬送磁極Ｐ４に向けて捲き上げられる。搬送スクリュ１２ｃの回転力と現像ローラ１２ａの搬送磁極Ｐ４の磁力の作用とにより現像ローラ１２ａの表面に汲み上げられる。現像ローラ表面に担持された現像剤は、現像ローラ表面の移動にともなって現像ローラ１２ａと現像ドクタ１２ｄとの隙間であるドクタギャップＤＧを有する規制部に搬送される。現像剤がドクタギャップＤＧを通過することで余剰な現像剤が規制された後、感光体１０との対向部（現像領域）でトナーが感光体１０上に形成された潜像に付着して現像する。その現像領域を通過した後の現像剤は、剤離れ領域から離脱して第二剤収容室Ｖ２に向かって落下する。

本実施形態では、剤離れ領域から離脱した現像剤を第二搬送スクリュ１２ｃに向かって案内するガイド部材１２ｇを剤離れ領域の鉛直方向で真下に備えている。そのガイド部材１２ｇは、現像ローラ１２ａの下方に位置し、第二搬送スクリュ１２ｃに向かって傾斜する傾斜面Ｋを有している。剤離れ領域から離脱した現像剤は、その傾斜面Ｋの上に落下する。詳しくは、第二搬送スクリュ１２ｃの回転軸方向から第二の搬送スクリュ１２ｃを見たとき（図７で見たとき）、剤離れ領域から離脱した現像剤は、第二搬送スクリュ１２ｃの軸部１２ｃ１の頂点Ｘよりも下方であって、かつ、第二搬送スクリュ１２ｃの軸部１２ｃ１の頂点Ｘより第二搬送スクリュ１２ｃの回転方向下流側（図７中右側）に設けられたガイド部材１２ｇの傾斜面Ｋ上に直接落下し第二搬送スクリュ１２ｃの羽根に直接当たらない。このように剤離れ領域、すなわち互いに隣り合う同極性の剤離れ磁極Ｐ２と汲み上げ磁極Ｐ３の各々が現像ローラの回転による現像ローラの表面の移動が下向きになる側の剤離れ領域から離脱して鉛直方向で真下へ落下した現像剤を第二搬送スクリュ１２ｃに向かって下傾斜した傾斜面Ｋで受け、その現像剤は傾斜面Ｋに沿って第二搬送スクリュ１２ｃの羽根１２ｃ２が及ぶ範囲へ移動する。よって、剤離れ領域から離脱した現像剤を第二剤収容室Ｖ２内の現像剤と混合攪拌させることができる。

さらに、本実施形態において、第二搬送スクリュ１２ｃの回転時に、その第二搬送スクリュ１２ｃの軸部１２ｃ１を現像剤で埋めない量の現像剤が第二剤収容室内を搬送されるように構成することが好ましい。そのような現像剤の量を現像装置に充填しておくにすることにより、第二搬送スクリュ１２ｃの回転時には、その第二搬送スクリュ１２ｃの軸部１２ｃ１の上部が第二剤収容室内の現像剤の上面よりも上側に露出し、第二剤収容室内の現像剤の上面が第二搬送スクリュ１２ｃの軸部１２ｃ１によって、図７において左右に仕切られる。その結果、第二搬送スクリュ１２ｃの回転が下向きになる側すなわち剤離れ領域に近い側の現像剤上面に載った現像剤が、第二搬送スクリュ１２ｃの回転が上向きになる側（搬送磁極Ｐ４に近い側）へ移動することを、第二搬送スクリュ１２ｃの軸部１２ｃ１によって阻止できる。したがって、第二剤収容室Ｖ２内の現像剤の上面に沿って第二搬送スクリュ１２ｃの回転が上向きになる側の搬送磁極Ｐ４に近い側へ移動することによる再汲み上げの発生も抑制できる。

次に、本実施形態に係る実施例１、その実施例１に対比する比較例１、２、３について説明する。
図８は、実施例１の現像ローラと第二搬送スクリュとを説明する模式図である。図９は、比較例１の現像ローラと第二搬送スクリュとを説明する模式図である。図１０は、比較例２の現像ローラと第二搬送スクリュとを説明する模式図である。図１１は、比較例３の現像ローラと第二搬送スクリュとを説明する模式図である。

図８に示す実施例１では、第二搬送スクリュ１２ｃの羽根１２ｃ２の最外端が通った軌跡線の外径（以下、羽根外径という。）Ｒ１を１７［ｍｍ］、軸部１２ｃ１の直径（以下、軸部直径という。）Ｒ２を１１［ｍｍ］、軸部１２ｃ１の外周面から羽根１２ｃ２の最外端までの高さ（以下、羽根の高さという。）Ｈを３［ｍｍ］としたものを用いた。このとき、第二搬送スクリュ１２ｃの軸部外径の羽根外径に対する比率は６５［％］である。

図９に示す比較例１では、羽根外径Ｒ１を１２［ｍｍ］、軸部直径Ｒ２を６［ｍｍ］、羽根の高さＨを３［ｍｍ］としたものを用いた。比較例１で用いた現像剤（特性及び量）、現像ローラは実施例１のものと同じである。このとき、第二搬送スクリュ１２ｃの軸部外径の羽根外径に対する比率は５０［％］である。比較例１によれば、現像ローラと剤面の距離は実施例１と等しくなるように第二搬送スクリュ１２ｃとそれを囲む現像剤収容室を構成としたため、汲み上げ不良は起きない。しかし、第二の剤収容室Ｖ２の剤面が、第二搬送スクリュ１２ｃの軸部１２ｃ１より高くなり、剤離れ領域から離脱した現像剤が図７の搬送磁極Ｐ４の磁力に及ぶ範囲に入り再汲み上げが起き、画像濃度ムラを引き起こす。

さらに、汲み上げ磁極Ｐ３が、図７に示すものよりも、すなわち現像ローラ１２ａの最下部よりも回転方向下流側にある場合、現像ローラ１２ａが高速回転していると、剤離れ領域から離脱した現像剤が第二搬送スクリュ１２ｃの軸部１２ｃ１の頂点Ｘよりも回転方向上流側（図９中の第二搬送スクリュ１２ｃの左側）の現像剤表面に落下する。そして、その落下した現像剤が現像ローラ１２ａに汲み上げられてしまい、画像濃度ムラを引き起こす。よって、上述したように、第二搬送スクリュ１２ｃが回転する間は、第二搬送スクリュ１２ｃの軸部１２ｃ１の少なくとも頂点より回転方向下流側の外周面が回転軸方向にわたって現像剤で埋まっていない、露出していることがよい。

図１０に示す比較例２では、羽根外径Ｒ１を１７［ｍｍ］、軸部直径Ｒ２を７［ｍｍ］、羽根の高さＨを５［ｍｍ］としたものを用いた。比較例２で用いた現像剤（特性及び量）、現像ローラは実施例１のものと同じである。このとき、第二搬送スクリュ１２ｃの軸部外径の羽根外径に対する比率は４１［％］である。比較例２によれば、第二搬送スクリュ１２ｃの剤面高さが低くなり、再汲み上げは発生しないが、トナー濃度の許容範囲下限のとき剤嵩が最小となり汲み上げ不良が発生し、画像上に白抜けが発生してしまった。

図１１に示す比較例３では、羽根外径Ｒ１を２２［ｍｍ］、軸部直径Ｒ２を１８［ｍｍ］、羽根の高さＨを２［ｍｍ］としたものを用いた。比較例２で用いた現像剤（特性及び量）、現像ローラは実施例１のものと同じである。このとき、第二搬送スクリュ１２ｃの軸部外径の羽根外径に対する比率は８３［％］である。比較例３によれば、羽根の高さＨが２［ｍｍ］であって実施例１や比較例１、２に比べて低い。そのため、第二搬送スクリュ１２ｃの回転力と搬送磁極Ｐ４の磁力との作用により汲み上げられる現像剤の量が少なく、画像に対する汲み上げ不良が発生してしまった。さらに、第二搬送スクリュ１２ｃの羽根１２ｃ２の最外端と現像ローラ１２ａが近接しているため、羽根１２ｃ２が現像ローラ１２ａ上に担持した現像剤を掻き取り、スクリュピッチムラが生じた。以上説明した実施例１、比較例１、２、３の条件、汲み上げ機能及び再汲み上げについて、以下の表に示す。なお、表中の汲み上げ機能において、○は良好を示し、×は不良を示す。また表中の再汲み上げにおいて、○は発生しなかったことを示し、×は発生したことを示す。このような様々な実施例から、第二搬送スクリュ１２ｃは、軸部直径が羽根外径の５５［％］以上、かつ、羽根の高さが３［ｍｍ］以上のときが好ましい。

次に、第二搬送スクリュ１２ｃの軸部直径と羽根の高さとなどから、第二搬送スクリュ１２ｃの羽根外径の上下限を決める方法について説明する。
第二搬送スクリュの羽根外径の下限は、幾何学的に１３．３［ｍｍ］と決まる。一方、第二搬送スクリュの羽根外径の上限は、汲み上げ不良とスクリュピッチムラが発生しない範囲から決まる。第二搬送スクリュの羽根外径を大きくしていくと、いつか現像ローラにぶつかる。ぶつかるような位置関係だとスクリュピッチムラが出るので採用できない。そこで、第二搬送スクリュの軸部の位置を下げて第二搬送スクリュの羽根外径を大きくしていくと剤面と現像ローラの距離が遠くなってしまって汲み上げ不良が発生するので、そのままでは採用できない。現像ローラと剤面との距離を一定に維持するためには軸部を太くして嵩上げする。ただし、羽根高さを３［ｍｍ］以上の方が好ましいが、軸太化にも上限があり、第二剤収容室Ｖ２内に収容する現像剤の量から上限値を決める。

以上に説明したものは一例であり、次の態様毎に特有の効果を奏する。
（態様Ａ）
表面に現像剤を担持し、内部に互いに隣り合う同極性の磁極を備えた現像ローラ１２ａ等の現像剤担持体と、前記現像剤担持体の表面に現像剤を供給するとともに現像後の現像剤を回収する第二搬送スクリュ１２ｃ等の攪拌搬送部材とを有する現像装置１２において、前記互いに隣り合う同極性の磁極の各々が、前記現像剤担持体の回転による前記現像剤担持体の表面の移動が下向きになる側にあり、前記互いに隣り合う同極性の磁極の各々の鉛直真下には、前記攪拌搬送部材に向かって下傾斜した傾斜面が設けられていることを特徴とするものである。
本態様では、互いに隣り合う同極性の磁極の各々が現像剤担持体の表面が下向きに移動する側にあるので、現像剤が確実に離脱し、現像剤が落下中に撹拌搬送部材に阻害されることなく撹拌搬送部材に向かって落下するので、再汲み上げを防ぎ画像の濃度ムラの発生を抑制する。

（態様Ｂ）
（態様Ａ）において、前記攪拌搬送部材の回転静止時に該攪拌搬送部材の軸部が現像剤から露出する量の現像剤が充填されていることを特徴とするものである。
本態様によれば、攪拌搬送部材としての搬送スクリュの回転静止時には、搬送スクリュの軸部が現像剤から露出する量の現像剤が充填されていることで、現像剤が搬送スクリュの軸部によって仕切られる。その結果、搬送スクリュの回転が下向きになる側（剤離れ領域に近い側）の現像剤上面に載った現像剤が、搬送スクリュの回転が上向きになる側（搬送磁極に近い側）へ移動することを、搬送スクリュの軸部によって阻止できる。したがって、現像剤が、搬送スクリュの回転が上向きになる側（搬送磁極に近い側）へ移動することによる再汲み上げの発生を抑制できる。

（態様Ｃ）
（態様Ｂ）において、前記傾斜面の位置は、前記攪拌搬送部材の前記軸部の頂点よりも低い位置であることを特徴とするものである。
本態様によれば、剤離れ領域から離脱した現像剤が攪拌搬送部材としての搬送スクリュの軸部の頂点よりも低い位置の傾斜面上に落下させることで、搬送スクリュの軸部が壁となり、剤離れ領域から離脱した現像剤がその軸部を超えて搬送スクリュの回転が上向きになる側（搬送磁極に近い側）へ移動し難い。それにより、剤離れ領域から離脱した現像剤を搬送スクリュへ確実に案内させ、現像剤収容部内の現像剤と混合攪拌させることができる。

（態様Ｄ）
（態様Ａ）〜（態様Ｃ）おいて、前記攪拌搬送部材の前記軸部の外径は前記攪拌搬送部材の前記羽根の最外端が通った軌跡線の外径に対して５５［％］以上であり、かつ、前記攪拌搬送部材の前記軸部の中心から前記攪拌搬送部材の前記羽根の最外端までの長さは３［ｍｍ］以上であることを特徴とするものである。
本態様によれば、攪拌搬送部材としての搬送スクリュの軸部の外周面から搬送スクリュの羽根の最外端までの長さ（以下、羽根の高さという。）が３［ｍｍ］未満になると、現像剤を十分に混合・撹拌できなくなるため、羽根の高さは３［ｍｍ］以上を維持する範囲において軸部を太くするのがよい。さらに、本態様によれば、搬送スクリュの軸部の外径は搬送スクリュの羽根の最外端が通った軌跡線の外径に対して５５［％］以上になるよう搬送スクリュを構成にする。以上により、現像剤量を低減させても良好な画像品質を達成することが可能となり、省資源化や、軽量化にともなう輸送時の省エネルギー化、搬送スクリュの搬送負荷低減による動作時の省エネルギー化が可能である。

（態様Ｅ）
少なくとも潜像担持体と現像装置とを一体的に保持し、画像形成装置本体に着脱可能なプロセスカートリッジ１において、前記現像装置として、（態様Ａ）〜（態様Ｄ）のいずれかの現像装置を用いた。
本態様によれば、再汲み上げによる画像濃度ムラを抑制することができ、良好な画像を得ることができるプロセスカートリッジを提供することができる。

（態様Ｆ）
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部とを備えた画像形成装置において、前記現像部として、（態様Ａ）〜（態様Ｄ）のいずれかの現像装置を用いた。
本態様によれば、再汲み上げによる画像濃度ムラを抑制することができ、良好な画像を得ることができる。

１ プロセスカートリッジ
１０ 感光体
１２ａ 現像ローラ
１２ａ１ マグネットローラ
１２ａ２ 現像スリーブ
１２ｂ 第一搬送スクリュ
１２ｃ 第二搬送スクリュ
１２ｃ１ 軸部
１２ｃ２ 羽根
１２ｄ 現像ドクタ
１２ｇ ガイド部材
１２１ 現像ケーシング
１２２ 仕切壁
１２１１ 上部ケーシング
１２１１ａ 嵌合穴
１２１２ 下部ケーシング
ＤＧ ドクタギャップ
Ｋ 傾斜面
Ｐ１ 現像磁極
Ｐ２ 剤離れ磁極
Ｐ３ 汲み上げ磁極
Ｐ４ 搬送磁極
Ｐ５ 規制磁極
Ｖ１ 第一剤収容室
Ｖ２ 第二剤収容室

特開２０１３−２５４１４７号公報

Claims (5)

1. 画像形成装置に着脱可能に装着される現像装置であって、
   前記現像装置は、表面に現像剤を担持し内部に互いに隣り合う同極性の磁極を備えた現像剤担持体と、前記現像剤担持体の表面に現像剤を供給するとともに現像後の現像剤を回収する搬送スクリュと、該搬送スクリュおよび現像剤を収容している現像剤収容室を有し、
   前記現像装置が前記画像形成装置に装着された状態において、
   前記互いに隣り合う同極性の磁極間の領域が、前記現像剤担持体の回転による前記現像剤担持体の表面の移動方向が下向きになる側にあり、
   さらに、前記現像剤収容室の内壁面には、前記磁極間の領域に対面しており、かつ、下側が上側よりも前記搬送スクリュ側に位置するように傾斜した傾斜面が設けられており、
   さらに、前記搬送スクリュの回転静止時には、前記搬送スクリュの軸部の上部が前記現像剤収容室に収容されている現像剤の上面から露出していることを特徴とする現像装置。
2. 請求項１記載の現像装置において、
   前記傾斜面の位置は、前記現像装置が前記画像形成装置に装着された状態において、前記搬送スクリュの前記軸部の頂点よりも低い位置であることを特徴とする現像装置。
3. 請求項１または２に記載の現像装置において、
   前記搬送スクリュの軸部の外径は前記搬送スクリュの羽根の最外端が通った軌跡線の外径の５５［％］以上であり、かつ、前記搬送スクリュの軸部の外周面から前記搬送スクリュの羽根の最外端までの長さは３［ｍｍ］以上であることを特徴とする現像装置。
4. 少なくとも潜像担持体と現像装置とを一体的に保持し、画像形成装置本体に着脱可能なプロセスカートリッジにおいて、
   前記現像装置は、表面に現像剤を担持し内部に互いに隣り合う同極性の磁極を備えた現像剤担持体と、前記現像剤担持体の表面に現像剤を供給するとともに現像後の現像剤を回収する搬送スクリュと、該搬送スクリュおよび現像剤を収容している現像剤収容室を有し、
   前記プロセスカートリッジが前記画像形成装置本体に装着された状態において、
   前記互いに隣り合う同極性の磁極間の領域が、前記現像剤担持体の回転による前記現像剤担持体の表面の移動方向が下向きになる側にあり、
   さらに、前記現像剤収容室の内壁面には、前記磁極間の領域に対面しており、かつ、下側が上側よりも前記搬送スクリュ側に位置するように傾斜した傾斜面が設けられており、
   さらに、前記搬送スクリュの回転静止時には、前記搬送スクリュの軸部の上部が前記現像剤収容室に収容されている現像剤の上面から露出していることを特徴とするプロセスカートリッジ。
5. 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部とを備えた画像形成装置において、
   前記現像部として、請求項１〜３のいずれか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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