JP2007094204A - 現像装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】装置内における現像剤の循環率を向上させることのできる現像装置、及びこれを備えた画像形成装置を提供することである。
【解決手段】現像剤格納室３と、現像剤担持体６と、現像剤供給室４と、現像剤回収室５と、搬送手段１０と、排出手段１２と、開口部１４において排出手段１２による現像剤の排出を可能とし、且つ、現像剤格納室３から現像剤回収室５への現像剤の侵入を規制する規制手段１３と、を有する現像装置１において、排出手段１２による現像剤回収室５から現像剤格納室３への現像剤の排出量が最大となるタイミングと、搬送手段１０による開口部１４方向への現像剤の搬送量が最大となるタイミングとが一致しない構成とする。
【選択図】図６

Description

本発明は、電子写真方式、直接記録方式、或いは静電記録方式などを用いた画像形成装置において使用される現像装置、及びこれを備えた画像形成装置に関するものである。

従来、例えば電子写真方式を利用した画像形成装置では、像担持体である電子写真感光体（感光体）の表面を帯電手段で帯電させ、その後この感光体の表面に光を照射することによって、感光体の表面上に静電像（潜像）を形成する。この静電像は、現像装置から供給される現像剤のトナーによりトナー像として現像される。このトナー像は、例えば、転写手段により感光体から転写材（記録用紙、ＯＨＰシート、布等）に転写される。その後、転写材上のトナー像は定着手段によって定着処理を受ける。

静電像をトナー像とするための現像方法には、大別して一成分現像方式と、二成分現像方式とがある。一成分現像方式では、現像剤として実質的に樹脂トナー粒子（トナー）のみから成る一成分現像剤が使用される。一方、二成分現像方式では、主に樹脂トナー粒子（トナー）と磁性キャリア粒子（キャリア）とを備える二成分現像剤が使用される。一成分現像剤、二成分現像剤のいずれにおいても、トナーの帯電性の安定化や流動性の調整などのために、トナー粒子には外添剤（補助粒子）が加えられることがある。

一成分現像方法としては、現像剤として非磁性一成分現像剤を用いる非磁性一成分現像方式がある。非磁性一成分現像方式は、現像剤に磁性材料が不要であり、装置の簡略化及び小型化が容易である。又、非磁性一成分現像剤を使用する現像方法は、色味が良好であることからフルカラー画像形成装置への応用が容易である等の多くの利点を有している。

特許文献１は、上記非磁性一成分現像方式を採用した現像装置において、トナーの薄層が形成された現像剤担持体を、感光体と対向する位置において下方から上方に移動するように回転させる構成を開示する。図１３を参照して更に説明すると、特許文献１に記載される現像装置２００は、感光体２０９と対向する位置において下方から上方に回転する現像剤担持体としての現像ローラ２０１を有する。そして、トナー格納室２０６からトナー搬送羽根２０３、２０７によって、トナー供給室２１０に搬送されたトナーが、現像ローラ２０１に供給される。ここで、現像ローラ２０１の表面にトナーの薄層を形成することにより、余剰なトナーが発生する。又、現像ローラ２０１上で用いられずに回収されたトナーが発生する。これら余剰なトナーは、トナー回収室２１１内の回転攪拌部材２０４によって攪拌されながら、トナー格納室２０６に押出されて循環される。特許文献１は更に、トナー供給室２１０とトナー回収室２１１とを分離する分離部材２１２を設けることを開示する。

しかし、上記従来の現像装置２００では、トナー格納室２０６からトナーが搬送される際に、トナー回収室２１１にトナーが侵入し易く、現像に必要な量のトナーがトナー供給室２１０まで搬送されないことがある。その結果、トナー供給室２１０内のトナーが不足してしまい、濃度の高い画像を現像する場合、画像欠損が発生することがある。

一方、特許文献２は、非磁性一成分現像方式を採用した現像装置において、上述のようなトナー回収室にトナーが侵入することを抑制する技術を開示する。即ち、図１４に示すように、特許文献２に記載される現像装置３００では、現像ローラ３０１において使用されなかった余分なトナーは、掻き取られて排出部３１１に回収され、排出手段３０４によりトナー貯蔵部３０６に排出されて循環される。そして、特許文献２に記載される現像装置３００では、トナー貯蔵部３０６から排出部３１１にトナーが侵入しないようにする規制手段３１３が設けられている。トナー攪拌搬送部材３０３の回転により、トナー貯蔵部３０６内のトナーは、規制手段３１３により排出部３１１に侵入することを規制されて、鉛直方向下側から上側に搬送される。こうして、トナー貯蔵部３０６のトナーは、規制手段３１３によって、排出部３１１に侵入することなく、供給トナー貯留部３１０内に搬送される。そのため、現像するのに十分なトナー量が効率的に供給トナー貯留部３１０まで搬送され、供給トナー貯留部３１０内のトナーが不足することがなくなる。これにより、高濃度画像印字時においてもトナーが不足することなく、画像欠損が発生することを抑制することができる。

上述のように、特許文献２に記載される現像装置３００では、規制手段３１３によって排出部３１１内へのトナーの逆流の防止を積極的に行う。そのため、十分なトナーを効率的に供給トナー貯留部３１０まで搬送することが可能である。一方、規制手段３１３が存在しない場合に比べると、排出部３１１内からトナー貯蔵部３０６へのトナーの排出量が少ない。

このため、近年の画像形成装置の高速化に伴い、排出部３１１内からトナー貯蔵部３０６へのトナーの排出が不足することが懸念される。つまり、積極的な排出部３１１内へのトナーの逆流の防止を行うことによって、現像装置内でのトナー循環効率が低下し、排出部３１１におけるトナー滞留及びそれに伴うトナー塊の発生が生じることが懸念される。このような現象が発生すると、トナーの消費と共に画質が悪化する可能性がある。

このように、従来、トナー回収室（排出部）へのトナーの逆流を抑制しつつ、トナー回収室（排出部）からトナー格納室（トナー貯蔵部）へのトナーの排出効率を向上させ、現像剤の循環率を向上させることが望まれている。
特許第３４４１７３７号公報 特開２００２−７２６８３号公報

本発明の目的は、装置内における現像剤の循環率を向上させることのできる現像装置、及びこれを備えた画像形成装置を提供することである。

上記目的は本発明に係る現像装置及び画像形成装置にて達成される。要約すれば、第１の本発明は、現像剤を格納する現像剤格納室と、現像剤を担持して像担持体に搬送する現像剤担持体と、前記現像剤担持体に供給する現像剤が前記現像剤格納室から搬送される現像剤供給室と、前記現像剤供給室から前記現像剤担持体に現像剤を供給する際に余剰となった現像剤を回収する現像剤回収室と、前記現像剤格納室に配置され前記現像剤格納室から前記現像剤供給室に現像剤を搬送する搬送手段と、前記現像剤回収室に配置され前記現像剤回収室から前記現像剤格納室に現像剤を排出する排出手段と、前記現像剤回収室と前記現像剤格納室とを連通させる開口部において前記排出手段による現像剤の排出を可能とし、且つ、前記現像剤格納室から前記現像剤回収室への現像剤の侵入を規制する規制手段と、を有する現像装置において、前記排出手段による前記現像剤回収室から前記現像剤格納室への現像剤の排出量が最大となるタイミングと、前記搬送手段による前記開口部方向への現像剤の搬送量が最大となるタイミングとが一致しないことを特徴とする現像装置である。

第２の本発明は、静電像が形成される像担持体と、前記像担持体上の静電像を現像するための上記第１の本発明の現像装置と、を有することを特徴とする画像形成装置が提供される。

本発明によれば、現像装置内における現像剤の循環率を向上させることができる。

以下、本発明に係る現像装置及び画像形成装置を図面に則して更に詳しく説明する。

実施例１
［画像形成装置］
先ず、図１を参照して、本発明に従って構成される現像装置を備える画像形成装置の全体構成及び動作について説明する。本実施例の画像形成装置１００は、画像情報信号に従って、電子写真方式を利用して転写材（記録用紙、ＯＨＰシート、布等）Ｓに画像を形成して出力するレーザビームプリンタである。画像情報信号は、画像形成装置本体（装置本体）に対して通信可能に接続されたパーソナルコンピュータ、原稿読み取り装置等から装置本体に送られる。

画像形成装置１００は、像担持体としてドラム型の感光体、即ち、感光ドラム１０１を有する。感光ドラム１０１は、図示矢印方向に回転駆動される。回転する感光ドラム１０１の表面は、帯電手段としての帯電ローラ１０２によって所定の極性（本実施例では負極性）・電位に帯電される。帯電した感光ドラム１０１の表面は、露光手段（画像書き込み手段）としてのレーザスキャナ１０３によって画像情報信号に応じて走査露光される。これにより、感光ドラム１０１上に静電像が形成される。感光ドラム１０１に形成された静電像は、次いで、現像装置１によって現像剤のトナーが供給されて、可視像、即ち、トナー像として可視化される。

感光ドラム１０１上に形成されたトナー像は、感光ドラム１０１と中間転写体としての中間転写ベルト１０８が接触する１次転写ニップＮ１において、１次転写手段としての１次転写ローラ１０４の作用により中間転写ベルト１０８上に１次転写される。この時、１次転写ローラ１０４には、図示しない１次転写バイアス出力手段から、トナーの正規の帯電極性（本実施例では負極性）とは逆極性のバイアスが印加される。

中間転写ベルト１０８上のトナー像は、中間転写ベルト１０８と２次転写手段としての２次転写ローラ１０６とが接触する２次転写ニップＮ２において、２次転写ローラ１０６の作用により転写材Ｓに２次転写される。この時、２次転写ローラ１０６には、図示しない２次転写バイアス出力手段から、トナーの正規の帯電極性（本実施例では負極性）とは逆極性のバイアスが印加される。又、転写材Ｓは、中間転写ベルト１０８上のトナー像とタイミングが合うように、図示しない転写材供給部から２次転写ニップＮ２へと搬送されてくる。

トナー像が転写された転写材Ｓは、その後定着手段としての定着器１０７に搬送される。転写材Ｓ上のトナーは、定着器１０７によって加熱、加圧されることによって転写材Ｓに定着される。その後、転写材Ｓは、装置本体外に排出される。

又、トナー像の転写後に感光ドラム１上に残留したトナーは、クリーニング手段としてのクリーナ１０５により回収される。

尚、図１には、感光ドラム１０１と、これに作用するプロセス手段としての帯電ローラ１０２、現像装置１及びクリーナ１０５と、を備える画像形成部を１つだけ図示している。カラー画像形成装置の場合、現像装置１にて使用するトナーの色が異なることを除いて実質的に上述のものと同一構成の画像形成部が、中間転写ベルト１０８の搬送方向に沿って複数配置される。通常、カラー画像形成装置は、それぞれがイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色の画像を形成する画像形成部を備える。そして、各画像形成部で形成されたトナー像を、中間転写ベルト１０８上に順次重ね合わせて１次転写した後、転写材Ｓに一括して２次転写することでカラー画像を形成する。

［現像装置］
次に、本実施例の現像装置１について説明する。本実施例では、現像装置１は、現像剤として非磁性一成分現像剤を使用する非磁性一成分現像装置である。図２は、本実施例の現像装置１の概略断面を示す。

現像装置１は、現像装置の筐体をなす現像容器２を有する。現像容器２は、感光ドラム１０１に対向する部位が一部開口しており、この開口部２ａから一部露出するようにして現像剤担持体としての現像ローラ６が配置されている。現像ローラ６は、その上に帯電したトナーｔの薄層が形成され、感光ドラム１０１にトナーｔを搬送する。現像ローラ６は、図中矢印にて示すように、感光ドラム１０１との対向部において感光ドラム１０１と共に下方から上方に向けて移動する方向に回転する。現像容器２は、非磁性一成分現像剤、即ち、トナーｔを格納する現像剤格納室としてのトナー格納室３を有する。又、現像容器２は、現像ローラ６に供給するトナーｔが貯留される現像剤供給室としてのトナー供給室４を有する。更に、現像容器２は、現像ローラ６にトナーを供給する際に余剰となったトナーｔを回収する現像剤回収室としてのトナー回収室５を有する。

本実施例では、トナー供給室４は、現像ローラ６の中心（回転中心）を通る水平線の上方に位置し、トナー回収室５は、この水平線の下方に位置する。

トナー格納室３には、トナーｔを撹拌すると共に、トナー供給室４側に順次トナーを搬送する搬送手段としての第１、第２のトナー搬送羽根１０、１１が配置されている。

トナー供給室４には、現像ローラ６にトナーを供給する供給手段としての供給ローラ７が設けられている。又、トナー供給室４がトナー回収室５の上方に位置するように、トナー供給室４とトナー回収室５とを分離する分離部材としてのシート状部材８が配置されている。本実施例では、シート状部材８は、現像ローラ６の下方に接するように配置されている。シート状部材は、樹脂等の弾性部材で形成される。

トナー回収室５には、現像ローラ６上に付着するトナーの量を規制する現像剤層厚規制部材としての規制ブレード９が配置されている。又、トナー回収室５には、現像ローラ６にトナーを供給する際に余剰となり、回収されたトナーｔを撹拌すると共に、トナー格納室３側へ排出する排出手段としてのトナー排出部材１２が配置されている。以下、更に詳しく説明する。

トナー格納室３には、現像に用いられるトナーｔが格納されている。本実施例では、装置を薄型とするために、トナー格納室３内には、２つのトナー搬送羽根、即ち、第１のトナー搬送羽根１０及び第２のトナー搬送羽根１１が配置されている。これら第１、第２のトナー搬送羽根１０、１１の回転により、順次、現像ローラ６側にトナーｔが搬送される。トナー格納室３内の後方（現像ローラ６とは反対側）の第２のトナー搬送羽根１１は、前方（現像ローラ６側）の第１のトナー搬送羽根１０と比較して、トナー搬送力が小さくなるようにすることが好ましい。これにより、トナー格納室３の前側に、必要以上にトナーｔが偏らないようにすることができる。本実施例では、トナー格納室３の前方の第１のトナー搬送羽根１０に対して、後方の第２のトナー搬送羽根１１において回転速度が遅くなるように設定している。又、前方の第１のトナー搬送羽根１０に比較して、後方の第２のトナー搬送羽根１１の羽根の面積を小さくしている。トナー格納室３内のトナーｔは、これら第１、第２の搬送羽根１０、１１の回転によって現像ローラ６側に搬送される。

現像ローラ６の側面上方には、トナー供給室４がある。トナー格納室３の最前部まで搬送されたトナーｔは、トナー格納室３の最前部に配置された第１のトナー搬送羽根１０で、トナー供給室４に搬送される。トナー供給室４内には、導電性弾性発泡ローラからなる供給ローラ７が配置されている。供給ローラ７は、トナー供給室４内に供給されたトナーｔを、現像ローラ６側に押し付ける。より安定に、現像ローラ６にトナーｔを供給するためには、供給ローラ７を、現像ローラ６と数百ミクロンから数ミリ程度接触した状態で配置することが好ましい。

トナー供給室４に供給されたトナーｔは、供給ローラ７の回転によって、現像ローラ６側に押し付けられ、又、現像ローラ６の側面下方に配置されたシート状部材８によって現像ローラ６に押しつけられながら、トナー回収室５側に漏れ出す。このとき、トナーｔは、現像ローラ６、シート部材８、及び供給ローラ７などとの摩擦によって若干帯電する。このため、トナーｔは、導電性部材からなる現像ローラ６の表面に付着し、現像ローラ６の表面にトナー層を形成する。

このようにして現像ローラ６上に形成されたトナー層は、トナー回収室５内に設けられた規制ブレード９で現像に適正なトナー層厚とトナー帯電量に規制される。

現像時に必要な最終的なトナー薄層の帯電量や付着量は、現像条件、装置条件、及び使用するトナー条件によって異なる。一般に、付着量は０．１〜１．５ｍｇ／ｃｍ²、帯電量は５〜５０μＣ／ｇの範囲の値である。

トナー供給室４とトナー回収室５とを分離しているシート状部材８によって、規制ブレード９を通過する前の現像ローラ６の表面に付着させるトナーの付着量は、上記最終的な目標付着量よりも十分多くなるようにする。又、この時のトナー帯電量は、上記最終的な目標帯電量よりも小さくなるようにする。比較的低い帯電量で多くのトナーｔを現像ローラ６上に付着させるために、シート状部材８は、これより現像ローラ６の回転方向下流側に配置された規制ブレード９に比べて、低い圧力で現像ローラ６に接触させる。これと共に、シート状部材８は、その平面部（腹の部分）を現像ローラ６に接触させる。

シート状部材８の現像ローラ６に対する接触圧力が必要以上に高いと、現像ローラ６上に形成されるトナー層が薄くなり、規制ブレード９で適正なトナー層が形成できなくなる。シート状部材８と現像ローラ６との接触圧力は、供給ローラ７のトナー供給能力、使用するトナー材料の流動性、及び最終的な目標トナー量によって異なる。一般に、約０．１〜６０ｇ／ｃｍ程度の線圧力が適正値となる。本実施例の現像装置１においては、最終的に現像ローラ６に形成するトナー帯電量を１０〜３０μＣ／ｇとし、付着量を０．４〜０．９ｍｇ／ｃｍ²とした。このとき、規制ブレード９の接触線圧力が約２０〜８０ｇ／ｃｍ²であるのに対して、シート状部材８の接触線圧力を約１〜１０ｇ／ｃｍ²とした。これにより、規制ブレード９に到達する前の帯電量が１〜５μＣ／ｇ、付着量が０．５〜１．５ｍｇ／ｃｍ²程度のトナー層を現像ローラ６上に形成した。

又、シート状部材８が、シートの平面部ではなく角部（エッジ部）で現像ローラ６に当接する場合、現像ローラ６上に形成されるトナー層にムラが発生し易い。このため、最終的に規制ブレード９で形成される現像ローラ６上のトナー層の均一性が不安定になり易い。安定して均一なトナー層を形成するためには、シート状部材８は、その平面部で現像ローラ６と接触させることが好ましい。

規制ブレード９によって規制されて残ったトナーｔは、トナー供給室４の下方に設けられたトナー回収室５側に流れ落ちる。トナー回収室５には、トナー排出部材１２が配置されている。トナー排出部材１２は、トナー回収室５内に回収されたトナーを攪拌し、停滞や塊となるのを防止すると共に、トナー格納室３側に掻き出して搬送する。これによって、トナー回収室５内は、常に空隙を維持し、規制ブレード９によって規制されて残ったトナーｔが安定してトナー回収室５内に流れ込むようになっている。

図３は、規制ブレード９及びシート状部材８と、現像ローラ６との接触位置近傍を拡大して示す。シート状部材８で現像ローラ６上に薄層状に形成されて搬送されるトナーｔが、規制ブレード９で規制されると、余ったトナーｔは、図中矢印Ｘ方向に弾き戻されるように流れる。このとき、シート状部材８と規制ブレード９の先端と間の距離ｄが小さいと、トナーｔは、シート状部材８の先端部に向かってトナーｔが弾き戻される。そのため、トナーｔがトナー回収室５内に落下せず、シート部材８と規制ブレード９との間で固まる現象が発生することがある。

この現象を防止するためには、シート状部材８と規制ブレード９との間に適正な距離ｄを設ける必要がある。トナーｔの流動性やプロセス速度などの影響も受けるが、本実施例の構成では、実験的には約１ｍｍ以上の距離ｄが必要であった。又、現像ローラ６の回転中心を基準として、現像ローラ６と規制ブレード９との接触位置と、現像ローラ６とシート状部材８との接触位置との間に適当な角度θを設ける。これにより、規制ブレード９で弾き戻されたトナーｔが、シート状部材８の方向からずれる。一般に、この角度θを２〜３度以上とすることが必要である。このように、上述のような現象を防止する基本的な方策として、上記距離ｄ及び角度θを広く取る。

本実施例では、第１のトナー搬送羽根１０は、回転軸部１０ａと、回転軸部１０ａに固定された板状部１０ｂと、板状部１１ｂの回転半径方向外周側先端に取り付けられた弾性部材から成るシート状のシート部１０ｃと、を有する。又、本実施例では、第１のトナー搬送羽根１０と同様に、第２のトナー搬送羽根１１は、回転軸１１ａと、板状部１１ｂと、シート部１１ｃとを有する。但し、搬送手段は、本実施例のものに限定されるものではない。例えば、上記シート付きパドル（板状回転部材）（図１２（ａ））他に、パドル（板状回転部材）（図１２（ｂ））、ローラ（図１２（ｃ））、ブラシ（図１２（ｄ））、又はロッド（図１２（ｅ））等の回転部材であってもよい。ここで、ロッドは、図１２（ｅ）に示すように、回転軸線方向両端部のみに設けられた回転軸部材に、回転半径方向外周側において回転軸線方向に延在する棒状部が連結されたものである。

又、本実施例では、トナー排出部材１２は、本実施例ではパドル（回転板状部材）とされる。但し、排出手段は、本実施例のものに限定されるものではない。排出手段についても、上記搬送手段と同様に、パドル、シート付きパドル、ローラ、ブラシ又はロッド等の回転部材であってよい。

第１、第２のトナー搬送羽根１０は、図２中時計回り、トナー排出部材１２は図２中反時計回りに回転する。

一方、図２に示すように、本実施例の現像装置１は、トナー回収室５とトナー格納室３とを連通させる開口部１４において規制手段１３を有する。規制手段１３は、トナー排出部材１２によるトナーｔの排出を可能とし、且つ、トナー格納室３からトナー回収室５へのトナーｔの侵入を規制する。本実施例では、トナー回収室５とトナー格納室３との間を連通させる開口部１４に、樹脂等の弾性部材で形成された規制手段１３が設けられている。

より具体的には、本実施例では、規制手段１３は、厚み１５０μｍのウレタンシートで形成されている。そして、この規制手段１３は、トナー排出部材１２の回転に伴ってトナー排出部材１２の先端が押し当たることによって開閉可能であり、弁のように機能する。即ち、本実施例では、規制手段１３は、トナー排出部材１２の少なくとも一部が接触した際に開口部１４の少なくとも一部を開放し、トナー排出部材１２が離間した際に開口部１４を閉鎖する。これによって、第１、第２のトナー搬送羽根１０、１１によるトナー格納室３からトナー回収室５内へのトナーｔの逆流を防止する。

つまり、規制手段１３の先端部をトナー排出部材１２に接触させ、弁のような機能を果たすことにより、トナー回収室５におけるシール性を高めることができる。そして、より確実にトナーｔがトナー格納室３からトナー回収室５内へ侵入することを防止することができる。

ここで、本実施例では、トナー排出部材１２は、周期Ｔ１（ｓｅｃ）の間に１回転する。このため、Ｔ１（ｓｅｃ）毎にトナー排出部材１２の先端が、規制手段１３に接触して弁を広げると同時に、トナー排出部材１２によってトナー回収室５からトナー格納室３側へトナーｔを吐き出す。

このように、規制手段１３は、トナー格納室３とトナー回収室５とを連通させる開口部１４を覆う弁のような機能を有する。このため、トナー排出部材１２によるトナー回収室５からトナー格納室３側へのトナーｔの掻き出し搬送と、第１、第２のトナー搬送羽根１０、１１によるトナー格納室３からトナー回収室５内へのトナーｔの逆流の防止との両方の効果を得ることができる。

ところで、前述のように、単にトナー回収室５内へのトナーの逆流の防止を積極的に行うだけでは、トナー回収部５内からトナー格納室３へのトナーの排出量が少なくなり易い。そして、極端な場合には、現像装置１内でのトナー循環率が低下し、トナー回収室５におけるトナー滞留及びそれに伴うトナー塊の発生が生じることが懸念される。

そこで、本実施例では、以下詳しく説明するように、トナー排出部材１２によるトナー回収室１２からトナー格納室３へのトナーの排出のタイミングと、第１のトナー搬送羽根１０による開口部１４の方向へのトナーの搬送のタイミングとを規定する。

本発明の目的の一つは、現像ローラ６へトナーを供給する際の余剰トナーｔを、効率良くトナー回収室５からトナー格納室３に排出できるようにすることである。又、それと共に、トナーｔをトナー回収室５に逆流させること無く、効率良くトナー格納室３からトナー供給室４に搬送できるようにすることも本発明の目的の一つである。即ち、本発明の目的の一つは、装置内における現像剤の循環率を向上させることである。又、本発明の目的の一つは、トナー回収室５からのトナーの排出不足に起因する画像欠損を抑制することである。

［トナー排出タイミング及びトナー搬送タイミング］
次に、トナー排出部材１２によるトナー回収室５からトナー格納室３へのトナーｔの排出量が最大となる第１のタイミングと、第１のトナー搬送羽根１０による開口部１４の近傍へのトナーｔの搬送量が最大となる第２のタイミングについて説明する。

先ず、第１のタイミングの検証方法について説明する。現像装置１内のトナー循環に関与する部品のうち、第１、第２のトナー搬送羽根１０、１１を駆動せず、トナー排出部材１２のみを駆動した状態にする。トナー排出部材１２が規制手段１３に当接する度に、トナー回収室５からトナー格納室３側へトナーｔが排出される。その時、排出されたトナーｔの量を測定すると、図４に示すような結果となる。図４において、縦軸は排出されたトナーｔの量、横軸は経過時間を示す。本実施例では、トナー排出部材１２が１回転（周期Ｔ１（ｓｅｃ））する間に、規制手段１３が１回開閉を行う。これに対応して、排出されるトナーｔの量にも周期性が見られる。このトナー排出量が周期的に最大となるタイミングを第１のタイミングと定義する。

次に、第２のタイミングの検証方法を説明する。現像装置１内のトナー循環に関与する部品のうち、トナー排出部材１２を駆動せず、第１、第２のトナー搬送羽根１０、１１を駆動した状態にする。その時、トナー搬送羽根１０が１回転する（周期Ｔ２（ｓｅｃ））のに伴って、トナーｔが開口部１４の方向へ搬送される。その時、第１のトナー搬送羽根１０により開口部１４の近傍へ搬送されるトナーｔの量を計測すると、図４に示した第１のタイミングの場合と同様に、トナーｔの搬送量が周期的に最大となる。この周期的にトナー搬送量が最大となるタイミングを第２のタイミングと定義する。

さて、本実施例では、第１のトナー搬送羽根１０と、トナー排出部材１２との回転直径の比率を２対１とした。又、本実施例では、第１のトナー搬送羽根１０と、トナー排出部材１２との回転周期を１対２になるようにした。尚、本実施例では、トナー排出部材１２の回転周期と、第１のタイミングの発生周期は等しい。又、第１のトナー搬送羽根１０の回転周期と第２のタイミングの発生周期とは等しい。

即ち、トナー排出部材１２によるトナー供給室５からトナー格納室３へのトナーｔの排出量が最大となる周期をＴ１（ｓｅｃ）、第１のトナー搬送羽根１０による開口部１４の方向へのトナーｔの搬送量が最大となる周期をＴ２（ｓｅｃ）とする。この時、本実施例では、Ｔ２＝ｎ×Ｔ１（ｎは正の整数である。）の関係が満たされる。特に、本実施例では、ｎ＝２である。

そして、本実施例では、上述のような周期で発生する第１のタイミングと第２のタイミングとが一致しないようになっている。

更に説明すると、図５（ａ）、（ｂ）は、トナー排出部材１２によるトナー回収室５からトナー格納室３へのトナーｔの排出量が最大となる第１のタイミングの現像装置１の状態を示している。

先ず、図５（ａ）に示すタイミングでは、トナー排出部材１２は位相位置Ａ、第１のトナー搬送羽根１０は位相位置Ｂに存在する。次にトナー排出部材１２が再び位相位置Ａに戻る時、図５（ｂ）に示すように、第１のトナー搬送羽根１０は位相位置Ｃに存在する。そして、次にトナー排出部材１２が再び位相位置Ａに戻る時には、図５（ａ）に示す状態となる。以降、同様の動作の繰り返しとなる。

上述の動作における排出又は搬送されるトナーｔの量と経過時間との関係を示すタイミングチャートを図６に示す。図６中のＡ、Ｂ及びＣは、上述のトナー排出部材１２及び第１のトナー搬送羽根１０の位相位置を示す。

図６からわかるように、周期Ｔ１（ｓｅｃ）毎に第１のタイミングが生じ、周期Ｔ２（ｓｅｃ）毎に第２のタイミングが生じる。そして、本実施例では、トナー排出部材１２が位相位置Ａに存在するタイミング（第１のタイミング）と、第１のトナー搬送羽根１０が位相位置Ｂにあるタイミング（第２のタイミング）とは、最も近接するところでも、１／２×Ｔ１（ｓｅｃ）分位相がずれている。本実施例では、第１のトナー搬送羽根１０が位相位置Ｃに存在するタイミングと、第１のタイミングとも、１／２×Ｔ１（ｓｅｃ）分位相がずれている。

従って、図５（ａ）、図５（ｂ）のどちらのタイミングであっても、トナー格納室３へ排出されるべきトナーｔが、逆にトナー回収室５内へ押し込まれるようなことはない。このため、トナー回収室５からトナー格納室３へのトナーｔの排出効果が減じることはない。

このように、本実施例では、第１のタイミングと第２のタイミングとが一致することがない。第１のタイミングは、トナー排出部材１２によるトナー回収室５からトナー格納室３へのトナーｔの排出量が最大となるタイミングである。又、第２のタイミングは、第１のトナー搬送羽根１０による開口部１４の近傍へのトナーｔの搬送量が最大となるタイミングである。このため、トナー回収室５からのトナーｔの排出不足により、画像欠損が生じることを防止することができる。

以上説明したように、本実施例によれば、トナー格納室３からトナー回収室５にトナーｔが侵入しないようにする規制手段１３を設けたので、トナー供給室４内へのトナーの供給効率を高めることが可能である。更に、トナー格納室３からトナー回収室５にトナーｔが移動しようとするタイミングと、トナー回収室５からトナー格納室３内にトナーｔが移動しようとするタイミングが常に一致しないようにした。これによって、トナー回収室５からトナー格納室３へのトナーｔの排出効率を高めることが可能となる。即ち、本実施例によれば、現像装置１内における現像剤の循環率を向上させることができる。そして、トナー回収室５からのトナーの排出不足に起因する画像欠損を抑制することができる。こうして、規制ブレード９を現像ローラ６の下方に配置した現像装置１、即ち、トナー格納室３から上方のトナー供給室４へとトナーｔを搬送し、トナー供給室４から下方のトナー回収室５に向けてトナーを供給する現像装置１を実現することができる。斯かる現像装置１は、小型化、薄型化に有利であり、小型で安定した画像形成装置を実現することが可能である。

実施例２
次に、本発明に係る他の実施例について説明する。本実施例の画像形成装置の基本構成及び動作は、実施例１のものと同じである。従って、実施例１のものと同一又はそれに相当する機能、構成を有する要素には同一符号を付して詳しい説明は省略し、本実施例にて特徴的な点について以下説明する。

本実施例では、現像装置１は、第１のトナー搬送羽根１５として、図７のように、左右対称（回転軸に対して軸対称）に実施例１における第１のトナー搬送羽根１０を並べた構成のものを用いる。

又、本実施例では、第１のトナー搬送羽根１５と、トナー排出部材１２との回転直径の比率を４対１とした。更に、本実施例では、第１のトナー搬送羽根１５と、トナー排出部材１２との回転周期を１対２になるようにした。尚、本実施例では、実施例１と同様、トナー排出部材１２の回転周期と、第１のタイミングの発生周期は等しい。一方、本実施例では、第１のトナー搬送羽根１０の回転周期は、第２のタイミングの発生周期の２倍である。

即ち、トナー排出部材１２によるトナー供給室５からトナー格納室３へのトナーｔの排出量が最大となる周期をＴ１（ｓｅｃ）、第１のトナー搬送羽根１０による開口部１４の方向へのトナーｔの搬送量が最大となる周期をＴ２（ｓｅｃ）とする。この時、実施例１と同様に、Ｔ２＝ｎ×Ｔ１（ｎは正の整数である。）の関係が満たされる。特に、本実施例では、ｎ＝１である。

そして、実施例１と同様に、上述のような周期で発生する第１のタイミングと第２のタイミングとが一致しないようになっている。

更に説明すると、図７は、トナー排出部材１２によるトナー回収室５からトナー格納室３へのトナーｔの排出量が最大となる第１のタイミングの現像装置１の状態を示している。

この時、トナー排出部材１２は位相位置Ａ、第１のトナー搬送羽根１０は位相位置Ｄに存在する。次にトナー排出部材１２が再び位相位置Ａに戻る時、第１のトナー搬送羽根１０は同様に位相位置Ｄにある。更に、次にトナー排出部材１２が再び位相位置Ａに戻る時にも、第１のトナー搬送羽根１０は同様に位相位置Ｄにある。以降、同様の動作の繰り返しとなる。

上述の動作における排出又は搬送されるトナーｔの量と経過時間との関係を示すタイミングチャートを図８に示す。図８中のＡ及びＤは、上述のトナー排出部材１２及び第１のトナー搬送羽根１０の位相位置を示す。

図８からわかるように、周期Ｔ１（ｓｅｃ）毎に第１のタイミングが生じ、周期Ｔ２（ｓｅｃ）毎に第２のタイミングが生じる。そして、本実施例では、トナー排出部材１２が位相位置Ａに存在するタイミング（第１のタイミング）と、第１のトナー搬送羽根１０が位相位置Ｄにあるタイミング（第２のタイミング）とは、１／２×Ｔ１（ｓｅｃ）分位相がずれている。

従って、実施例１と同様に、トナー回収室５からトナー格納室３へのトナーｔの排出効果が減じることはない。

以上、本実施例によれば、実施例１と同様に、トナー回収室５からのトナーｔの排出不足により、画像欠損が生じることを防止することができる。

実施例３
次に、本発明に係る更に他の実施例について説明する。本実施例の画像形成装置の基本構成及び動作は、実施例１のものと同じである。従って、実施例１のものと同一又はそれに相当する機能、構成を有する要素には同一符号を付して詳しい説明は省略し、本実施例にて特徴的な点について以下説明する。

本実施例では、実施例１と比べて、トナー排出部材１２の回転周期が異なる。その他の現像装置１の構成は、実施例１と同様である。

即ち、本実施例では、実施例１と同様に、第１のトナー搬送羽根１０と、トナー排出部材１２との回転直径の比率を２対１とした。一方、本実施例では、第１のトナー搬送羽根１０と、トナー排出部材１２との回転周期を１対４になるようにした。尚、本実施例では、実施例１と同様、トナー排出部材１２の回転周期と、第１のタイミングの発生周期は等しい。又、第１のトナー搬送羽根１０の回転周期と第２のタイミングの発生周期とは等しい。

即ち、トナー排出部材１２によるトナー供給室５からトナー格納室３へのトナーｔの排出量が最大となる周期をＴ１（ｓｅｃ）、第１のトナー搬送羽根１０による開口部１４の近傍へのトナーｔの搬送量が最大となる周期をＴ２（ｓｅｃ）とする。この時、実施例１と同様に、Ｔ２＝ｎ×Ｔ１（ｎは正の整数である。）の関係が満たされる。特に、本実施例では、ｎ＝４である。

そして、実施例１と同様に、上述のような周期で発生する第１のタイミングと第２のタイミングとが一致しないようになっている。

更に説明すると、図９（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は、トナー排出部材１２によるトナー回収室５からトナー格納室３への余剰トナーｔの排出量が最大となる第１のタイミングを示している。

先ず、図９（ａ）に示すタイミングでは、トナー排出部材１２は位相位置Ａ、第１のトナー搬送羽根１０は位相位置Ｅに存在する。次にトナー排出部材１２が再び位相位置Ａに戻る時、図９（ｂ）に示すように、第１のトナー搬送羽根１０は位相位置Ｆに存在する。次にトナー排出部材１２が位相位置Ａに戻る時、図９（ｃ）に示すように、第１のトナー搬送羽根１０は位相位置Ｇに存在する。次にトナー排出部材１２が再び位相位置Ａに戻る時、図９（ｄ）に示すように、第１のトナー搬送羽根１０は位相位置Ｈに存在する。そして、次にトナー排出部材１２が再び位相位置に戻る時には、図９（ａ）に示す状態となる。以降、同様の動作の繰り返しとなる。

上述の動作における排出又は搬送されるトナーｔの量と経過時間との関係を示すタイミングチャートを図１０に示す。図１０中のＡ、Ｅ、Ｆ、Ｇ及びＨは、上述のトナー排出部材１２及び第１のトナー搬送羽根１０の位相位置を示す。

図１０からわかるように、周期Ｔ１（ｓｅｃ）毎に第１のタイミングが生じ、周期Ｔ２（ｓｅｃ）毎に第２のタイミングが生じる。そして、本実施例では、実施例１と同様に、第１のタイミングと第２のタイミングとは、最も近接するところでも、１／２×Ｔ１（ｓｅｃ）分位相がずれている。第１のタイミングは、トナー排出部材１２が位相位置Ａに存在するタイミングである。又、第２のタイミングは、第１のトナー搬送羽根１０が位相位置Ｅにあるタイミングである。

従って、図９（ａ）から図９（ｂ）までの間のどのタイミングにおいても、トナー格納室３へ排出されるべきトナーｔが、逆にトナー回収室５内へ押し込まれるようなことはない。このため、トナー回収室５からトナー格納室３へのトナーｔの排出効果が減じることはない。

以上、本実施例によれば、実施例１と同様に、トナー回収室５からのトナーｔの排出不足により、画像欠損が生じることを防止することができる。

実施例４
次に、本発明に係る更に他の実施例について説明する。本実施例の画像形成装置の基本構成及び動作は、実施例１のものと同じである。従って、実施例１のものと同一又はそれに相当する機能、構成を有する要素には同一符号を付して詳しい説明は省略し、本実施例にて特徴的な点について以下説明する。

本実施例では、実施例１と比べて、第１のタイミングと第２のタイミングにおける位相のずれの向きが異なる。その他の現像装置１の構成は、実施例１と同じである。

図１１（ａ）、（ｂ）は、トナー排出部材１２によるトナー回収室５からトナー格納室３へのトナーｔが最大となる第１のタイミングの現像装置１の状態を示している。実施例１と同様に、現像装置１の動作に従って第１のタイミングが発生する毎に、第１のトナー搬送羽根１０は、図１１（ａ）に示す状態（位相位置Ｉ）と、図１１（ｂ）に示す状態（位相位置Ｊ）となる。

本実施例では、実施例１と同様に、第１のタイミングと、第２のタイミングとは、最も近接するところでも、１／２×Ｔ１（ｓｅｃ）分位相をずらしている。但し、本実施例では、図１１（ａ）に示すように、トナー排出部材１２が位相位置Ａにある時、第１のトナー搬送羽根１０が位相位置Ｉにある。つまり、図５（ａ）（実施例１）と図１１（ａ）とを比較するとわかるように、本実施例では、第１のトナー搬送羽根１０の位相が、実施例１に対して負の方向にずれている。

更に説明すると、図１１（ａ）からわかるように、本実施例では、第１のタイミングに対して、第２のタイミングを、タイミングチャートの時間軸負の向き側にずらしたものである。逆に、実施例１では、図５（ａ）からわかるように、第１のタイミングに対して、第２のタイミングを、タイミングチャートの時間軸正の向き側にずらしたものである。

本実施例の構成によっても、実施例１と同様に、トナー回収室５からトナー格納室３へのトナーｔの排出効果が減じることはない。

以上、本実施例によれば、実施例１と同様に、トナー回収室５からのトナーｔの排出不足により、画像欠損が生じることを防止することができる。

尚、実施例１と本実施例とを比較すると、実施例１のように第１のタイミングに対して、第２のタイミングを、時間軸正の向き側にずらす方が好ましい。即ち、実施例１において図５（ａ）に示す位相位置Ｂに第１のトナー搬送羽根１０が存在する時は、トナー格納室３の底にあるトナーｔが、第１のトナー搬送羽根１０によって掻き上げられている。そのため、規制手段１３にかかるトナーｔからの圧力が減少している。これにより、トナー排出部材１２によるトナー回収室５からトナー格納室３へのトナーｔの排出効果が高まる。

以上、本発明を具体的な実施例に則して説明したが、本発明は上述の各実施例の態様に限定されるものではない。例えば、上記各実施例では、画像形成装置は、中間転写体を備える中間転写方式のものであるものとした。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。複数の像担持体に対してそれぞれ現像装置が対応して設けられるか、或いは単一の像担持体に対して複数の現像装置が設けられて、例えばフルカラー画像の形成が可能な種々のカラー画像形成装置が当業者には周知である。これらの中には、複数種類（色）のトナー像を像担持体上で直接重ね合わせたり、転写材上に順次に転写することで転写材上で直接重ね合わせたり、又は中間転写体上で重ね合わせた後に転写材に転写したりするものがある。これにより、フルカラー画像等を出力する。本発明はこれら任意のカラー画像形成装置に適用可能なものである。更に、本発明は、例えば、黒色等の単色画像を形成する単色画像形成装置においても広く適用可能である。

本発明に係る画像形成装置の一実施例の概略構成図である。 本発明に係る現像装置の一実施例の概略断面図である。 現像ローラに対する規制ブレード及びシート状部材の接触部付近の拡大図である。 トナーの排出量及び搬送量の検証方法を説明するための説明図である。 図２に示す現像装置におけるトナー排出部材及び第１のトナー搬送羽根の動作を説明するための現像装置の概略断面図である。 図２に示す現像装置におけるトナー排出量及びトナー搬送量と経過時間との関係を説明するためのタイミングチャート図である。 本発明に係る現像装置の他の実施例の概略断面図である。 図７に示す現像装置におけるトナー排出量及びトナー搬送量と経過時間との関係を説明するためのタイミングチャート図である。 本発明に係る現像装置の更に他の実施例におけるトナー排出部材及び第１のトナー搬送羽根の動作を説明するための現像装置の概略断面図である。 図９に示す現像装置におけるトナー排出量及びトナー搬送量と経過時間との関係を説明するためのタイミングチャート図である。 本発明に係る現像装置の更に他の実施例におけるトナー排出部材及び第１のトナー搬送羽根の動作を説明するための現像装置の概略断面図である。 搬送手段、排出手段の種々の態様を示す模式図である。 従来の現像装置の一例を示す概略断面図である。 従来の現像装置の他の例を示す概略断面図である。

符号の説明

１ 現像装置
３ トナー格納室（現像剤格納室）
４ トナー供給室（現像剤供給室）
５ トナー回収室（現像剤回収室）
６ 現像ローラ（現像剤担持体）
７ 供給ローラ（供給手段）
８ シート状部材（分離部材）
９ 規制ブレード（現像剤層厚規制部材）
１０ 第１のトナー搬送羽根（搬送手段）
１１ 第２のトナー搬送羽根（搬送手段）
１２ トナー排出部材（排出部材）
１３ 規制手段
１５ 第１のトナー搬送羽根（搬送手段）
１０１ 感光ドラム（像担持体）
ｔ トナー

Claims (12)

1. 現像剤を格納する現像剤格納室と、現像剤を担持して像担持体に搬送する現像剤担持体と、前記現像剤担持体に供給する現像剤が前記現像剤格納室から搬送される現像剤供給室と、前記現像剤供給室から前記現像剤担持体に現像剤を供給する際に余剰となった現像剤を回収する現像剤回収室と、前記現像剤格納室に配置され前記現像剤格納室から前記現像剤供給室に現像剤を搬送する搬送手段と、前記現像剤回収室に配置され前記現像剤回収室から前記現像剤格納室に現像剤を排出する排出手段と、前記現像剤回収室と前記現像剤格納室とを連通させる開口部において前記排出手段による現像剤の排出を可能とし、且つ、前記現像剤格納室から前記現像剤回収室への現像剤の侵入を規制する規制手段と、を有する現像装置において、
   前記排出手段による前記現像剤回収室から前記現像剤格納室への現像剤の排出量が最大となるタイミングと、前記搬送手段による前記開口部方向への現像剤の搬送量が最大となるタイミングとが一致しないことを特徴とする現像装置。
2. 前記現像剤担持体は、前記像担持体と対向する位置で下方から上方に移動するように回転することを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
3. 前記現像剤供給室は、前記現像剤担持体の中心を通る水平線の上方に位置し、前記現像剤回収室は、前記水平線の下方に位置することを特徴とする請求項１又は２に記載の現像装置。
4. 更に、前記現像剤供給室と前記現像剤回収室とを分離する分離部材を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれかの項に記載の現像装置。
5. 更に、前記現像剤供給室から前記現像剤担持体の表面に供給された現像剤の層厚を規制する現像剤層厚規制部材を有することを特徴とする請求項１〜４のいずれかの項に記載の現像装置。
6. 前記排出手段は回転部材であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかの項に記載の現像装置。
7. 前記搬送手段は回転部材であることを特徴とする請求項１〜６のいずれかの項に記載の現像装置。
8. 前記回転部材は、パドル、シート付きパドル、ローラ、ブラシ、又はロッドであることを特徴とする請求項６又は７に記載の現像装置。
9. 前記規制手段は、前記排出手段の少なくとも一部が接触した際に前記開口部の少なくとも一部を開放し、前記排出手段が離間した際に前記開口部を閉鎖することを特徴とする請求項１〜８のいずれかの項に記載の現像装置。
10. 前記排出手段による前記現像剤回収室から前記現像剤格納室への現像剤の排出量が最大となる周期をＴ１（ｓｅｃ）、前記搬送手段による前記開口部方向への現像剤の搬送量が最大となる周期をＴ２（ｓｅｃ）とする時、
    Ｔ２＝ｎ×Ｔ１（ｎは正の整数である。）
    の関係を満たすことを特徴とする請求項１〜９のいずれかの項に記載の現像装置。
11. 現像剤として非磁性一成分現像剤を用いることを特徴とする請求項１〜１０のいずれかの項に記載の現像装置。
12. 静電像が形成される像担持体と、前記像担持体上の静電像を現像するための請求項１〜１１のいずれかの項に記載の現像装置と、を有することを特徴とする画像形成装置。

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