JP2009169272A - 現像装置およびそれを備えた画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】二成分現像剤に加えられるストレスを低く抑えても十分な摩擦帯電が得られ、長期にわたって安定した帯電性と流動性が得られる現像装置の提供。
【解決手段】現像装置は、トナーとキャリアからなる二成分現像剤を担持する現像ローラ３と、担持量の規制部材７と、規制された余剰分の二成分現像剤を現像ローラの周面から隔離しつつ現像槽へ戻す流し板９とを備え、規制部材は先端に現像ローラの回転方向の上流側へ向かって尖ったエッジ部７ａを有し、エッジ部は余剰分を現像ローラの周面からすくい上げ、現像ローラの回転方向の上流側へ向かって還流させ、流し板は余剰分の二成分現像剤を受けとめるためにエッジ部よりも現像ローラの回転方向の上流側で、エッジ部よりも鉛直方向下方で現像ローラの周面に近接する基端部９ａと、基端部で受けとめられた余剰分の二成分現像剤を現像槽へ戻すために現像槽の底へ向かって下る先端部９ｃとを有する。
【選択図】図３

Description

この発明は、現像装置およびそれを備えた画像形成装置に関し、詳しくは、感光体表面の静電潜像に二成分現像剤を供給して現像する現像装置と、それを備えた画像形成装置に関する。

この発明に関連する従来技術としては、規制部材によって規制された現像ローラ表面の現像剤の層厚を、規制前の現像剤量の多少に係わらず常に一定にするために、現像ローラの表面に近接する規制部材の先端を、現像ローラの回転方向の上流側へ向かって尖った楔形としたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開平１−１２０５８５号公報

静電電子写真方式を利用した画像形成では、一般に帯電、露光、現像、転写、クリーニング、除電、及び定着の各工程が連続的に実施される。
このような静電電子写真方式を利用する画像形成装置では、画像を形成するにあたり、例えば、回転駆動される感光体ドラムの表面が帯電装置によって均一に帯電された後、帯電した感光体表面に露光装置からレーザ光が選択的に照射され静電潜像が形成される。

続いて、現像装置から供給される現像剤によって感光体表面の静電潜像が現像され静電潜像に対応したトナー像が形成される。感光体表面に形成されたトナー像は転写装置によって記録媒体上に転写され、その後、定着装置によって加熱されることにより記録媒体上に定着させられる。
また、感光体表面に残った残留トナーはクリーニング装置により除去されて所定の回収部に回収され、クリーニングされた後の感光体表面は除電装置により残留電荷が除去されて次の画像形成に備えられる。

感光体表面の静電潜像を現像する現像剤としては、トナーのみからなる一成分現像剤や、トナーとキャリアからなる二成分現像剤が一般に用いられる。
一成分現像剤は、キャリアを用いないため、トナーとキャリアを均一に混合するための攪拌機構などを必要とせず、現像装置の構成がシンプルになるといった利点を有するが、トナーの帯電量が安定しにくい等の欠点があり、高速画像形成装置やカラー画像形成装置には二成分現像剤が一般に使用される。

二成分現像剤を用いる現像装置は、一般に、現像槽、攪拌部材、磁気部材を内蔵した現像ローラ、規制部材などで構成される。
現像槽は、攪拌部材および現像ローラを回転可能に支持するとともに、その内部にトナーとキャリアからなる二成分現像剤を貯留する。攪拌部材は現像槽内の二成分現像剤を均一に攪拌しつつ現像ローラに向けて搬送する。現像ローラは、その表面に二成分現像剤を層状に担持して回転し、感光体表面の静電潜像にトナーを供給してトナー像を形成する。規制部材は現像ローラの表面に担持された二成分現像剤の層厚を所定の厚さに規制する。

二成分現像剤においては、印刷速度の高速化やカラー化、さらには省エネルギー化に対応するため、トナーの小粒径化や軟化点の低温化が進められている。しかし、このようなトナーは、熱により凝集しやすいという欠点を有する。
そのため、現像装置内で攪拌される時の摩擦熱により二成分現像剤の温度が上昇すると、トナーの凝集体が発生して二成分現像剤の流動性が低下し、画像形成に不具合が生ずるという問題があった。

特に、規制部材は、現像ローラの周面に層状に担持され搬送されてくる二成分現像剤の量を規制するために、現像ローラに担持された二成分現像剤のうち所定量を超える余剰分の二成分現像剤の搬送をせき止めるように設けられる。
しかしながら、規制部材が余剰分の搬送をせき止める際、二成分現像剤にストレスが加えられ、二成分現像剤の温度が徐々に温度が上昇していくといった問題があった。
なお、二成分現像剤に加えられるストレスとは、二成分現像剤を構成するトナーおよびキャリア間で生じる摩擦のことであり、以下、本明細書において単に「ストレス」と称することもある。

上述の特許文献１に記載の規制部材は、現像ローラの表面に担持され搬送されてくる現像剤のうち余剰分を、楔形部分の尖った先端で現像ローラの周面からすくい上げるように分流して規制するので、現像剤が受けるストレスは低く抑えられる。
しかしながら、規制部材の近傍において二成分現像剤が受けるストレスは、摩擦帯電性を向上させる効果があり、ストレスを低くすると十分な摩擦帯電が得られないといった問題もあった。

この発明は以上のような事情を考慮してなされたものであり、二成分現像剤に加えられるストレスを低く抑えても十分な摩擦帯電が得られ、それによって長期にわたって安定した帯電性と流動性が得られる現像装置、並びに、それを搭載した画像形成装置を提供するものである。

この発明は、トナーとキャリアからなる二成分現像剤を収容する現像槽と、現像槽内に回転可能に設けられ二成分現像剤を層状に担持して回転する現像ローラと、現像ローラに担持された二成分現像剤の担持量を規制する規制部材と、規制部材によって規制された余剰分の二成分現像剤を現像ローラの周面から隔離しつつ現像槽へ戻す流し板とを備え、規制部材は現像ローラの周面と所定の間隔を空けて対向する先端に現像ローラの回転方向の上流側へ向かって尖ったエッジ部を有し、エッジ部は現像ローラに担持された二成分現像剤のうち余剰分を現像ローラの周面からすくい上げるようにして現像ローラの回転方向の上流側へ向かって還流させ、流し板は還流させられてきた余剰分の二成分現像剤を受けとめるためにエッジ部よりも現像ローラの回転方向の上流側で、かつ、エッジ部よりも鉛直方向下方で現像ローラの周面に近接する基端部と、基端部で受けとめられた余剰分の二成分現像剤を現像槽へ戻すために現像槽の底へ向かって下る先端部とを有することを特徴とする現像装置を提供するものである。

この発明による現像装置によれば、余剰分の二成分現像剤は、尖ったエッジ部で現像ローラの周面からすくい上げるようにして規制されるので、余剰分の規制時に二成分現像剤に与えられるストレスを最小限に抑えることができる。
また、規制された余剰分の二成分現像剤は、現像ローラの回転方向の上流側へ還流させられる際に、現像ローラに担持され搬送されてくる規制前の二成分現像剤上を逆流するように流れることとなる。これにより、規制前の二成分現像剤は、余剰分の二成分現像剤の重みと反対方向に向かう流れにより適度な圧力のもとで流動攪拌されることとなり、低ストレスで十分に摩擦帯電させられる。よって、長期にわたって安定した帯電性が得られる。
さらには、規制され還流させられた余剰分の二成分現像剤は、規制前の二成分現像剤上を逆流するように流された後、流し板の基端部に受けとめられ、現像ローラの周面から隔離されつつ現像槽へ戻されるので、二成分現像剤に不必要なストレスが加わることを防止できる。これにより、二成分現像剤の温度上昇が抑えられ、トナーの凝集が防止されるので、長期にわたって安定した流動性が得られる。

この発明による現像装置は、トナーとキャリアからなる二成分現像剤を収容する現像槽と、現像槽内に回転可能に設けられ二成分現像剤を層状に担持して回転する現像ローラと、現像ローラに担持された二成分現像剤の担持量を規制する規制部材と、規制部材によって規制された余剰分の二成分現像剤を現像ローラの周面から隔離しつつ現像槽へ戻す流し板とを備え、規制部材は現像ローラの周面と所定の間隔を空けて対向する先端に現像ローラの回転方向の上流側へ向かって尖ったエッジ部を有し、エッジ部は現像ローラに担持された二成分現像剤のうち余剰分を現像ローラの周面からすくい上げるようにして現像ローラの回転方向の上流側へ向かって還流させ、流し板は還流させられてきた余剰分の二成分現像剤を受けとめるためにエッジ部よりも現像ローラの回転方向の上流側で、かつ、エッジ部よりも鉛直方向下方で現像ローラの周面に近接する基端部と、基端部で受けとめられた余剰分の二成分現像剤を現像槽へ戻すために現像槽の底へ向かって下る先端部とを有することを特徴とする。

この発明による現像装置において、トナーとは微細な着色粒子を意味し、例えば、バインダー樹脂、顔料を含有し、必要により離型剤、荷電制御剤等を含有したものを用いることができる。
ここで、トナーの粒径としては、例えば、体積平均粒径が４〜１０μｍ程度のものを用いることができ、軟化温度としては、例えば、１００〜１５０℃程度のものを用いることができる。
特に、高速化および省エネルギー化の観点からは粒径が体積平均粒径が５〜７μｍ程度、軟化温度が１００〜１２０℃程度のものが好適に用いられ、この発明により得られる上記効果も好都合に発揮される。
また、キャリアとはトナーの保持剤を意味し、例えば、フェライト、マグネタイト、鉄粉等の磁性粒子、或いは、これらの磁性粒子とアルミニウムまたは鉛等との合金が用いられ、これらのキャリアはその表面がフッ素系、シリコーン系の樹脂等でコーティングされていてもよい。

二成分現像剤とは、トナーとキャリアが所定の比率で混合されたものを意味する。現像槽とは、二成分現像剤を収容する容器状の部材を意味する。
現像ローラとは、感光体表面に形成された静電潜像を現像するためのローラを意味し、例えば、非磁性のステンレス鋼やアルミニウムなどからなる中空の円筒体の内部に複数極の磁界を発生させるマグネットロールなどの磁界発生手段を収容したものを用いることができる。

規制部材とは現像ローラの周面に対して所定の間隔で対向し、現像ローラの周面に層状に担持された二成分現像剤の層厚を所定の厚さに規制することにより二成分現像剤の担持量を所定の量に規制するものを意味する。規制部材としては、例えば、非磁性のステンレス鋼やアルミニウム、或いは、合成樹脂などからなり、現像ローラの長手方向に沿って延びる板状のものを用いることができる。ここで、規制部材と現像ローラの周面との間の所定の間隔としては、例えば、０．３〜２ｍｍ程度とすることができる。

流し板とは規制部材によって規制され現像ローラの回転方向の上流側へ向かって還流させられた余剰分の二成分現像剤を受けとめ、現像ローラの周面から隔離しつつ現像槽へ戻すように形成された二成分現像剤の案内部材を意味する。
流し板としては、例えば、非磁性のステンレス鋼やアルミニウム、或いは、合成樹脂などで形成されたものを用いることができ、上述の作用を果たす限りにおいてその形状等は特に限定されない。

この発明による現像装置は、基端部よりも現像ローラの回転方向の上流側で現像ローラの周面と所定の間隔を空けて対向する補助規制部材を更に備えてもよい。そして補助規制部材は、現像ローラに担持され規制部材へ向かって搬送される二成分現像剤の担持量を規制部材の手前で予め予備的に規制してもよい。

このような構成によれば、現像ローラに担持され規制部材へ向かって搬送される二成分現像剤の担持量が規制部材の手前で予め予備的に規制されるので、現像ローラに担持され規制部材に向かって搬送される二成分現像剤の量が一定になる。
このため、規制部材により規制され還流させられる余剰分の量も一定となり、規制前の二成分現像剤上を逆流するように流れる余剰分の流れも自ずと一定となる。
これにより、規制され還流させられる余剰分の二成分現像剤と規制前の二成分現像剤との間で生じる摩擦も一定となり帯電性が安定する。
なお、補助規制部材と現像ローラの周面との間の所定の間隔としては、その目的から上述の規制部材と現像ローラの周面との対向間隔よりも大きく設定でき、例えば、２〜４ｍｍ程度とすることができる。

この発明による現像装置において、エッジ部と基端部は現像ローラの長手方向に沿って互いに平行となるように配され、現像ローラの長手方向と直交する方向のエッジ部と基端部との間の距離は５〜３０ｍｍであってもよい。

このような構成によれば、規制部材によって規制され還流させられる余剰分の二成分現像剤が、規制前の二成分現像剤上を逆流する距離を適切なものとすることができる。すなわち、エッジ部と基端部との間の距離が５ｍｍ未満であると十分な摩擦帯電が得られ難く、３０ｍｍを超えると余剰分の二成分現像剤の流れが安定せずに乱れ易くなり、必要以上のストレスを受けることにより二成分現像剤が劣化し易くなる。
エッジ部と基端部との距離を５〜３０ｍｍに設定することにより、現像ローラの周面に適度な摩擦帯電領域が得られ、規制前の二成分現像剤を適切に摩擦帯電させつつ、二成分現像剤の劣化を最小限に抑えることができ、長期間にわたって安定した画像が得られる。

なお、上記の二成分現像剤の劣化とは、摩擦による温度上昇でトナーの凝集体が発生し、流動性の低下によりキャリアの摩擦が大きくなってキャリア表面が摩耗、或いはキャリア表面のコーティングが剥離し、トナー成分がキャリア表面にフィルム状に付着することを意味する。
このような劣化が生じると、二成分現像剤の現像特性（電気抵抗）やトナーの帯電量（帯電性）が変化し、ドット再現性、画像濃度の低下、あるいはカブリが生じ、画像形成に悪影響が生じる。

また、上記の摩擦帯電領域とは、規制部材によって規制され還流させられる余剰分の二成分現像剤が、現像ローラに担持され規制部材に向かって搬送されてくる規制前の二成分現像剤上を逆流するように流れ、規制前の二成分現像剤が摩擦帯電させられる領域を意味する。

この発明による現像装置において、流し板は基端部から先端部に至る途中の中間部から先端部へかけて水平に対し３０〜６０°の傾斜角で鉛直下方に下る傾斜部を有していてもよい。
このような構成によれば、余剰分の二成分現像剤をその自重で速やかに流すとともに、流し板から現像槽に流れ落ちる際の衝撃を小さくでき、キャリアの摩耗を抑えることができる。

流し板がその中間部から先端部へかけて傾斜部を有する上記構成において、流し板は基端部から中間部へかけて水平な水平部を有していてもよい。
このような構成によれば、規制前の二成分現像剤上を逆流するように流れて流し板の基端部に受けとめられた余剰分の二成分現像剤が水平部に滞留し、流し板上における余剰分の流れが滞ることとなる。
流し板上における流れが滞ることにより、基端部にうけとめられた余剰分の二成分現像剤も基端部に滞留し易くなり、基端部に滞留した余剰分の二成分現像剤が基端部を通過する規制前の二成分現像剤に対して与える圧力も高められる。これにより基端部近傍の摩擦帯電領域における摩擦帯電作用が高められる。

この発明は別の観点からみると、感光体と、感光体の表面を帯電させる帯電装置と、感光体の表面に静電潜像を形成する露光装置と、感光体表面の静電潜像にトナーを供給してトナー像を形成する現像装置と、感光体表面に形成されたトナー像を記録媒体に転写する転写装置と、トナー像を転写した後の感光体表面を清浄化するクリーニング装置と、転写されたトナー像を記録媒体に定着させる定着装置とを備え、現像装置がこの発明による上述の現像装置からなることを特徴とする画像形成装置を提供するものでもある。

この発明による上記の画像形成装置によれば、現像装置が上述の構成よりなることにより、二成分現像剤の帯電性と流動性が長期間にわたって安定し、長期間にわたって安定した画像品位が得られる。

以下、図面に基づいてこの発明の実施形態に係る現像装置とそれを備えた画像形成装置について詳細に説明する。図１はこの発明の実施形態に係る現像装置を備える画像形成装置の全体構成を概略的に示す説明図、図２は図１に示される画像形成装置を制御する制御部の構成を示すブロック図である。

画像形成装置の全体構成と動作
図１に示されるように、この発明の実施形態に係る現像装置１を備える画像形成装置３１は、スキャナ部２９において読み取られる原稿の画像情報、或いは外部機器からネットワークを介して画像形成装置３１に送信される画像情報に応じてそれに対応する画像を記録媒体上に印刷するデジタル複写機である。

図１に示されるように画像形成装置３１は、感光体ドラム２０、感光体ドラム２０の表面を帯電させる帯電装置２１、感光体ドラム２０の表面に静電潜像を形成する露光装置２２、感光体ドラム２０の表面に形成された静電潜像にトナーを供給してトナー像を形成する現像装置１、感光体ドラム２０の表面に形成されたトナー像を記録媒体に転写する転写装置２３、トナー像を転写した後の感光体ドラム２０の表面を清浄化するクリーニング装置２４、転写されたトナー像を記録媒体に定着させる定着装置２５、記録用紙などの記録媒体を収容する給紙トレイ２８、原稿の画像情報を読み取るスキャナ部２９、および画像形成がなされた印字物が排出される排紙トレイ３０とから主に構成されている。

感光体ドラム２０は、画像形成装置３１のケーシング内に回転駆動可能に設けられ、形成すべき画像に対応した静電潜像や、静電潜像を顕像化したトナー像が形成されるローラ状の部材である。
感光体ドラム２０としては、例えば、円筒状導電性基体の表面に感光膜が形成されたものを用いることができる。感光膜としては、有機感光膜、無機感光膜などが挙げられる。

有機感光膜としては、電荷発生物質を含む樹脂層である電荷発生層と、電荷輸送物質を含む樹脂層である電荷輸送層との積層膜、１つの樹脂層中に電荷発生物質と電荷輸送物質とを含む単層膜などが挙げられる。無機感光膜としては、酸化亜鉛、セレン、アモルファスシリコンなどから選ばれる１種または２種以上を含む膜が挙げられる。導電性基体と感光膜との間には下地膜が介在させられてもよく、感光膜の表面には主に感光膜を保護するための表面膜（保護膜）が設けられてもよい。

帯電装置２１は図示しない電源から電圧の印加を受けて感光体ドラム２０の表面を所定の極性および電位に帯電させる。本実施形態では、帯電装置２１としてチャージャー型帯電器を用いているが、これに限定されるものではなく、例えば、帯電ブラシ型帯電器、ローラ状帯電器、鋸歯型帯電器、磁気ブラシなどの帯電器が帯電装置２１として使用されても構わない。

露光装置２２には、スキャナ部２９によって読み取られた原稿の画像情報または外部機器から送信された画像情報が入力され、画像情報に応じた光信号が帯電状態にある感光体ドラム２０の表面に照射される。これによって、感光体ドラム２０の表面に画像情報に応じた静電潜像が形成される。露光装置２２としては、光源を含むレーザスキャニング装置が用いられる。
レーザスキャニング装置は、例えば、光源、ポリゴンミラー、ｆθレンズ、反射ミラーなどが組み合わされた装置である。光源としては、例えば、半導体レーザ、ＬＥＤアレイ、エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）素子などを使用することができる。

現像装置１は二成分現像剤を感光体ドラム２０の表面に供給して静電潜像をトナーで顕像化するものである。その構成と作用については後の項で詳細に説明するのでここでは詳しい説明を省略する。

転写装置２３は、画像形成装置３１のケーシング内に回転駆動可能に設けられ、記録媒体を介して感光体ドラム２０の表面に圧接するよう配置されたローラ状部材である。転写装置２３としては、例えば、直径８〜１０ｍｍの芯金の表面に導電性弾性層が積層されたローラ状部材を用いることができる。
芯金を形成する金属材料としては、例えば、ステンレス鋼、アルミニウムなどを使用することができる。導電性弾性層としては、エチレン−プロピレンゴム（ＥＰＤＭ）、発泡ＥＰＤＭ、発泡ウレタンなどのゴム材料にカーボンブラックなどの導電材を配合したゴム材料を使用することができる。

感光体ドラム２０の回転によって感光体ドラム２０と転写装置２３との圧接部（転写ニップ部）に顕像化されたトナー像が搬送されるのに同期して、給紙トレイ２８から図示しないピックアップローラおよびレジストローラを介して記録媒体が１枚ずつ供給される。
記録媒体が転写ニップ部を通過することによって、感光体ドラム２０表面のトナー像が記録媒体に転写される。転写装置２３には図示しない電源が接続されており、トナー像を記録媒体に転写する際に、トナー像を構成するトナーの帯電極性とは逆極性の電圧が転写装置２３に印加される。これによって、トナー像が記録媒体に円滑に転写される。

クリーニング装置２４は、図示しないクリーニングブレードおよびトナー貯留槽を備える。クリーニングブレードは、感光体ドラム２０の長手方向に平行に延設された長方形の弾性板状材であり、その対向する長辺の一方が感光体ドラム２０の表面に当接するように、他方の長辺がトナー貯留槽の開口部に沿って取り付けられている。クリーニングブレードは、記録媒体へトナー像を転写した後の感光体ドラム２０の表面に残留するトナー、紙粉などを除去する。
トナー貯留槽は、内部空間を有する容器状部材であり、クリーニングブレードによって除去されたトナーを前記開口部から内部に導いて一時的に貯留する。
このようなクリーニング装置２４によって、トナー像を転写した後の感光体ドラム２０の表面が清浄化される。

定着装置２５は、定着ローラ２６と、加圧ローラ２７とを有している。定着ローラ２６は画像形成装置３１のケーシング内に回転駆動可能に設けられたローラ状部材である。
定着ローラ２６は、その内部に図示しない加熱部材を有し、転写ニップ部から搬送されてきた記録媒体上の未定着トナーを加熱し、溶融させて記録媒体に定着させる。
定着ローラ２６としては、例えば、芯金が弾性層にて覆われたローラ状部材を使用することができる。芯金は、例えば、鉄、ステンレス鋼、アルミニウムなどの金属材料によって形成される。弾性層は、例えば、シリコーンゴム、フッ素ゴムなどの弾性材料で形成される。加熱部材は、図示しない電源から電圧印加を受けて発熱するものであり、例えば、ハロゲンランプ、赤外線ランプなどを使用することができる。

加圧ローラ２７は、ケーシング内に回転可能に設けられ、図示しない加圧部材によって定着ローラ２６に対して圧接するように配置されたローラ状部材であり、定着ローラ２６の回転に伴って従動回転する。定着ローラ２６と加圧ローラ２７との圧接部が定着ニップ部である。
加圧ローラ２７は、定着ローラ２６によるトナー像の記録媒体への加熱定着に際し、溶融状態にあるトナーを記録媒体に対して押圧することによって、トナー像の記録媒体への定着を促進する。加圧ローラ２７としては、定着ローラ２６と同じ構成のローラ状部材を使用することができ、さらに、内部に加熱部材を設けてもよい。この加熱部材としては定着ローラ２６の内部に設けられた加熱部材と同様のものを使用することができる。
定着装置２５の定着ニップ部を通過してトナー像が定着した記録媒体は、図示しない排紙ローラを介して排紙トレイ３０に排出される。

給紙トレイ２８は、普通紙、コート紙、カラーコピー用紙、ＯＨＰフィルムなどの記録媒体を収容するトレイである。給紙トレイ２８は複数設けられ、それぞれの給紙トレイ２８にサイズの異なる記録媒体が収容される。記録媒体のサイズにはＡ３、Ａ４、Ｂ５、Ｂ４などがある。また、複数の給紙トレイ２８に同じサイズの記録媒体が収容されてもよい。
用紙搬送路の最上流側には図示しないピックアップローラおよび搬送ローラが設けられており、上述のとおり、感光体ドラム２０表面のトナー像が転写ニップ部に搬送されるのに同期して、ピックアップローラおよび搬送ローラによって給紙カセット２８から記録媒体が１枚ずつ転写ニップ部に給送される。

スキャナ部２９は、図示しない原稿セットトレイ、自動反転原稿搬送装置（ＲＡＤＦ、Reversing Automatic Document Feeder）および原稿読み取り装置を備えている。
自動反転原稿搬送装置は、前記原稿セットトレイに載置された原稿を原稿読み取り装置の原稿載置台に搬送する。
原稿読み取り装置は、前記原稿載置台と、原稿走査装置と、反射部材と、光学レンズ、光電変換素子（Charge Coupled Device、以下「ＣＣＤ」という）ラインセンサなどを含む。
原稿載置台は、画像を読み取るべき原稿が載置されるガラス製板状部材である。原稿走査装置は、図示しない光源と第１の反射ミラーとから構成されるユニットであり、原稿載置台の下面に沿って、前記下面と平行に一定速度Ｖで往復移動できる。反射部材は、図示しない第２の反射ミラーと第３の反射ミラーとから構成されるユニットであり、原稿走査装置の往復移動に追随してＶ／２の速度で往復移動できる。光学レンズは反射部材から反射されてきた原稿の画像をＣＣＤラインセンサ上に結像させるものである。

自動原稿反転搬送装置を用いて自動的に原稿を原稿載置台に搬送して原稿の画像を読み取る原稿移動読取方式の場合、原稿走査装置と反射部材はそれぞれホームポジションに静止したまま、原稿載置台を通過する原稿に対して光を照射し、原稿から反射してきた反射光像を光学レンズへ向けて反射し、ＣＣＤラインセンサ上に結像させて原稿の画像を読み取る。
一方、ユーザーが原稿載置台に原稿を載置して原稿の画像を読み取らせる原稿固定読取方式の場合、原稿走査装置は、原稿載置台の下面に沿って一定速度Ｖで移動しながら原稿載置台に載置された原稿に対して光を照射し、反射部材は原稿走査装置の移動に追随してＶ／２の速度で移動しながら反射光像を光学レンズに向けて反射し、ＣＣＤラインセンサ上に結像させて原稿の画像を読み取る。

ＣＣＤラインセンサは、光学レンズによって結像された反射光像を電気信号に光電変換する図示しないＣＣＤ回路を有し、画像情報である電気信号を制御部４０（図２参照）に出力する。制御部４０は、原稿読み取り装置またはパーソナルコンピュータなどの外部装置から入力される画像情報を電気信号に変換し、露光装置２２に出力する。

図２に示されるように、制御部４０は、演算処理を行うＣＰＵ４１、ＣＰＵ４１が行う制御プログラムを格納したＲＯＭ４２、ＣＰＵ４１にワークエリアを提供するＲＡＭ４３、ＣＰＵ４１の制御の下で画像形成装置３１の各種センサと制御信号の入出力を行うＩ／Ｏポート４４、ＣＰＵ４１の制御の下で画像形成装置３１に備えられた各種駆動部を駆動するドライバ回路４５などから構成されたマイクロコンピュータであり、画像形成装置３１を統合的に制御する。

現像装置の構成と作用
上述の画像形成装置３１に組み込まれた現像装置１の構成と作用について図３〜６に基づいて詳細に説明する。図３は本発明の実施形態に係る現像装置の構成を示す説明図、図４は図３に示される現像装置の作用を示す説明図、図５は図４の要部拡大図、図６は現像剤の流れを模式的に示す説明図である。

図３および図４に示されるように、本発明の実施形態に係る現像装置１は、トナー（体積平均粒径：６．５μｍ、軟化温度：約１１５℃、材質：ポリエステル系トナー）とキャリア（体積平均粒径：４５μｍ、材質：シリコーン樹脂コートフェライト系キャリア）からなる二成分現像剤１１を収容する現像槽２と、現像槽２内に回転可能に設けられ二成分現像剤１１を層状に担持して回転する現像ローラ３と、現像ローラ３に担持された二成分現像剤１１の担持量を規制する規制部材７と、規制部材７によって規制された余剰分の二成分現像剤１１を現像ローラ３の周面から隔離しつつ現像槽２へ戻す流し板９とを備えている。
規制部材７は現像ローラ３の周面と所定の間隔を空けて対向する先端に現像ローラ３の回転方向の上流側へ向かって尖ったエッジ部７ａを有している。
エッジ部７ａは現像ローラ３に担持された二成分現像剤１１のうち余剰分を現像ローラ３の周面からすくい上げるようにして現像ローラ３の回転方向の上流側へ向かって還流させる。
流し板９は還流させられてきた余剰分の二成分現像剤１１を受けとめるためにエッジ部７ａよりも現像ローラ３の回転方向の上流側で、かつ、エッジ部７ａよりも鉛直方向下方で現像ローラ３の周面に近接する基端部９ａと、基端部９ａで受けとめられた余剰分の二成分現像剤１１を現像槽２へ戻すために現像槽２の底へ向かって下る先端部９ｃとを有している。

以下、より詳細に説明する。図３および図４に示されるように、現像槽２は有底の容器状部材であり、上述の画像形成装置３１に装着された際に感光体ドラム２０と対向する位置に開口２ａが形成されている。現像ローラ３は開口２ａを介して感光体ドラム２０を臨むように現像槽２に回転駆動可能に支持されている。
また、現像槽２内には第１攪拌部材４、第２攪拌部材５および搬送部材６が互いに平行に並ぶように回転駆動可能に支持されている。
搬送部材６の上方にはトナー補給口２ｂが形成されており、現像槽２の底に設けられたトナー濃度検知センサ１２の検知結果に基づいて図示しないトナーカートリッジおよびトナーホッパが駆動制御され、トナーが適宜補給されるようになっている。

トナー補給口２ｂから現像槽２内に補給されたトナーは、搬送部材６が回転駆動されることにより第２攪拌部材５へ搬送される。
第２攪拌部材５は新たに補給されたトナーをトナー濃度の薄くなった二成分現像剤１１に攪拌・混合し、第１攪拌部材４へ搬送する。
第１攪拌部材４は第２攪拌部材５から搬送されてきた二成分現像剤１１を更に攪拌・混合しつつ現像ローラ３へ汲み上げる。

図３に示されるように、現像ローラ３は、マグネットローラ１３とスリーブ１４とから構成されている。スリーブ１４は非磁性材料からなり、マグネットローラ１３に対して回転可能に外嵌され、図示しない駆動手段によってマグネットローラ１３の周りを回転させられる。
マグネットローラ１３は、現像ローラ３（スリーブ１４）の回転方向と逆方向に向かって、磁極Ｎ１、磁極Ｓ１、磁極Ｎ２、磁極Ｓ２、磁極Ｎ３、磁極Ｎ４、磁極Ｓ３が順に並べられた構成を有している。

第１攪拌部材４から現像ローラ３へ汲み上げられた二成分現像剤１１は、現像ローラ３の回転方向に向かってマグネットローラ１３の磁極Ｎ３〜Ｎ４と対応する領域上で磁力により層状（ブラシ状）に担持される。
図４に示されるように、現像ローラ３に担持された二成分現像剤１１は、開口２ａの上縁近傍に設けられた規制部材７で層厚が規制される。
現像ローラ３に担持されたまま規制部材７を通過した二成分現像剤１１は感光体ドラム２０の表面と最も近接して対向する現像ニップ部１２に搬送される。

現像ニップ部１２では、二成分現像剤１１中の帯電したトナーが静電気力によって感光体ドラム２０表面の静電潜像に飛着し感光体ドラム２０表面にトナー像が形成される。この際、図示しない電源から現像ローラ３に現像バイアス電圧が印加され現像作用の促進が図られる。
その後、現像ローラ３の表面に担持されている二成分現像剤１１はマグネットローラ１３の隣接する磁極Ｎ４および磁極Ｎ３（図３参照）によって形成される反発磁界領域を通過する際に現像ローラ３の表面から落下し現像槽２に戻る。

図３に示されるように、現像ローラ３に担持された二成分現像剤１１（図４参照）の層厚を規制する規制部材７は、現像ローラ３の長手方向に沿って延びる細長い板状の部材で、その長手方向の縁（先端）が現像ローラ３の鉛直方向の頂部に対して所定の間隔をもって対向するように、現像槽２の開口２ａの上縁付近に固定部材８によって固定されている。
現像ローラ３と対向する規制部材７の先端は、現像ローラ３の回転方向の上流側へ向かって尖ったエッジ部７ａとされている。
これにより、図４に示されるように、現像ローラ３に担持され搬送されてくる二成分現像剤１１のうち余剰分を現像ローラ３の周面からすくい上げるようにして規制（分流）することができ、余剰分を規制する際に二成分現像剤１１に与えられるストレス（摩擦）が低く抑えられている。
規制部材７は、例えば、ステンレス鋼、アルミニウムなどの非磁性金属、或いは、合成樹脂などによって形成でき、本実施形態では薄板状のステンレス鋼を用いている。
また、本実施形態において、規制部材７のエッジ部７ａと現像ローラ３の周面との間隔は１ｍｍに設定されている。

図４に示されるように、規制部材７に規制された余剰分の二成分現像剤１１は規制部材７によって反転させられ現像ローラ３の回転方向の上流側へ還流する。
還流させられた余剰分の二成分現像剤１１は、現像ローラ３の周面に近接し、かつ、現像ローラ３の長手方向に沿って現像ローラ３と平行に延びる流し板９の基端部９ａに受けとめられる。
流し板９は、第１および第２攪拌部材４，５の鉛直上方を通るように基端部９ａから中間部９ｂを経て先端部９ｃへ延びており、基端部９ａに受けとめられた余剰分の二成分現像剤１１は中間部９ｂおよび先端部９ｃを経て現像槽２へ戻される。
この際、余剰分の二成分現像剤１１は現像ローラ３の周面から隔離され、また第１および第２攪拌部材４，５からも隔離されながらスムーズに現像槽２へ戻されるので不必要なストレスを受けることがない。
このため、二成分現像剤１１の温度上昇が抑えられ、トナーの凝集体の発生が抑えられ、長期にわたって安定した流動性が得られる。

流し板９は、例えば、ステンレス鋼、アルミニウムなどの非磁性金属、或いは、合成樹脂などによって形成でき、本実施形態では合成樹脂で形成されている。
流し板９はその裏面側に現像槽２の底へ向かって***した被固定部９ｆが形成されている。被固定部９ｆには現像ローラの長手方向と平行な方向に貫通した貫通孔が形成されている。流し板９は、被固定部９ｆの貫通孔に現像槽２の側壁に固定される棒状の支持部材１３が挿通されることにより現像槽２内に固定されている。

また、図５および図６に示されるように、規制部材７によって規制された余剰分の二成分現像剤１１は、現像ローラ３の上流側へ還流する際に、現像ローラ３に担持され搬送されてくる規制前の二成分現像剤１１上を逆流するように流れることとなる。
この現象を詳しくみると、現像ローラ３に担持され規制部材７へ向かう流れ成分Ｄ１の上を、規制部材７から還流してきた流れ成分Ｄ２が進むことになる。
流れ成分Ｄ１と流れ成分Ｄ２は互いに異なる方向に進行するので、両成分Ｄ１，Ｄ２が行き違う領域、すなわち摩擦帯電領域Ａでは、規制前の二成分現像剤１１が、余剰分の二成分現像剤１１の重みと反対方向に向かう流れにより適度な圧力のもとで流動攪拌されることとなり、低ストレスで安定した帯電付与効果が得られる。

図５に示されるように、規制部材７のエッジ部７ａと流し板９の基端部９ａとの間の距離Ｌは５〜３０ｍｍに設定されることが好ましい。
というのは、５ｍｍ未満では摩擦帯電領域Ａ（図６参照）が短すぎて十分な摩擦帯電効果が生まれず、３０ｍｍを超えると還流する流れ成分Ｄ２の流れが流れ成分Ｄ１の影響を受けて乱れ、スムーズに流し板９に受けとめられなくなり、不必要なストレスが二成分現像剤１１に加わってしまうからである。
すなわち、この発明による現像装置１では、摩擦帯電させるのに必要な距離だけ余剰分の二成分現像剤１１を還流させた後、流し板９で受けとめて現像ローラ３の周面から隔離しつつ現像槽２へ戻すことにより、二成分現像剤１１へ加えられるストレスを最小限に抑えることができ、長期にわたって安定した帯電性と流動性を得ることができるのである。
距離Ｌの長さは、トナーの帯電特性などを考慮して設定する必要があり、本実施形態において距離Ｌは１０ｍｍに設定されている。

また、図３に示されるように、流し板９の基端部９ａの下方には、現像ローラ３の周面と間隔を空けて対向する湾曲した凹面を有する補助規制部材１０が設けられている。
図５に示されるように、補助規制部材１０は、現像ローラ３に担持され搬送されてくる二成分現像剤１１を規制部材７の手前で予め予備的に規制する。
これにより、規制部材７により規制され還流させられる余剰分の二成分現像剤１１の量を一定にすることができ、流れ成分Ｄ１と流れ成分Ｄ２との界面で生じる摩擦が一定となり、帯電性が安定する。
本実施形態において補助規制部材１０の上記凹面と現像ローラ３の周面との間隔は、３ｍｍに設定されている。

また、図３に示されるように流し板９は基端部９ａから中間部９ｂへかけて延びる水平な水平部９ｄと、中間部９ｂから先端部９ｃへかけて延びる傾斜した傾斜部９ｅとを有している。
基端部９ａから中間部９ｂへかけて水平部９ｄを設けることにより、図４に示されるように水平部９ｄ上における余剰分の二成分現像剤１１の流れが滞り、基端部９ａに余剰分の二成分現像剤１１が滞留し易くなる。
図５に示されるように、基端部９ａに余剰分の二成分現像剤１１が滞留すると、余剰分の二成分現像剤が基端部９ａを通過する規制前の二成分現像剤１１（流れ成分Ｄ１）に対して与える圧力も高められる。これにより基端部９ａ近傍の摩擦帯電領域Ａ（図６参照）における摩擦帯電作用も高められる。

また、中間部９ｂから先端部９ｃへかけて設けられた傾斜部９ｅは、余剰分の二成分現像剤をその自重で速やかに現像槽２へ落下させる作用を担っている。
ただし、傾斜部９ｅの下り勾配が大き過ぎると余剰分の二成分現像剤１１が現像槽２へ落下する際の衝撃が強くなり過ぎ、キャリアの摩耗などを引き起こすことになる。
このため、傾斜部９ｅの傾斜角は水平に対して３０〜６０°の範囲内で設定されることが好ましく、本実施形態では３５°に設定されている。

以上、詳細に説明したように、この発明に係る現像装置１によれば、現像ローラ３の回転方向の上流側へ向かって尖ったエッジ部７ａにより余剰分の二成分現像剤１１をすくい上げるようにして規制（分流）でき、余剰分の規制時に二成分現像剤１１へ加えられるストレスを最小限に抑えることができる。
そして、規制された余剰分の二成分現像剤１１は、摩擦帯電させるのに必要な距離だけ現像ローラ３の周面上を還流させられた後、流し板９の基端部９ａに受けとめられ、現像ローラ３から隔離されながら現像槽２へ戻される。
これにより余剰分の二成分現像剤１１が現像ローラ３の周面上を還流する摩擦帯電領域Ａ（図６参照）では、余剰分の二成分現像剤１１の重みと反対方向に向かう流れにより、現像ローラ３に担持され搬送されてくる規制前の二成分現像剤１１が適度な圧力のもとで流動攪拌される。
よって、規制前の二成分現像剤１１を低ストレスで十分に摩擦帯電させつつ、二成分現像剤１１に不必要なストレスが加わることを防止でき、長期間にわたって安定した帯電性と流動性を得ることができる。

この発明の実施形態に係る現像装置を備えた画像形成装置の全体構成を概略的に示す説明図である。 図１に示される画像形成装置を制御する制御部の構成を示すブロック図である。 この発明の実施形態に係る現像装置の構成を示す説明図である。 図３に示される現像装置の作用を示す説明図である。 図４の要部拡大図である。 現像剤の流れを模式的に示す説明図である。

符号の説明

１・・・現像装置
２・・・現像槽
３・・・現像ローラ
４・・・第１攪拌部材
５・・・第２攪拌部材
６・・・搬送部材
７・・・規制部材
７ａ・・・エッジ部
８・・・固定部材
９・・・流し板
９ａ・・・基端部
９ｂ・・・中間部
９ｃ・・・先端部
９ｄ・・・水平部
９ｅ・・・傾斜部
９ｆ・・・被固定部
１０・・・補助規制部材
１１・・・二成分現像剤
１２・・・現像ニップ部
１３・・・支持部材
２０・・・感光体ドラム
２１・・・帯電装置
２２・・・露光装置
２３・・・転写装置
２４・・・クリーニング装置
２５・・・定着装置
２６・・・定着ローラ
２７・・・加圧ローラ
２８・・・給紙トレイ
２９・・・スキャナ部
３０・・・排紙トレイ
３１・・・画像形成装置
４０・・・制御部
４１・・・ＣＰＵ
４２・・・ＲＯＭ
４３・・・ＲＡＭ
４４・・・Ｉ／Ｏポート
４５・・・ドライバ回路
Ａ・・・摩擦帯電領域
Ｄ１，Ｄ２・・・流れ成分
Ｌ・・・距離

Claims (6)

1. トナーとキャリアからなる二成分現像剤を収容する現像槽と、現像槽内に回転可能に設けられ二成分現像剤を層状に担持して回転する現像ローラと、現像ローラに担持された二成分現像剤の担持量を規制する規制部材と、規制部材によって規制された余剰分の二成分現像剤を現像ローラの周面から隔離しつつ現像槽へ戻す流し板とを備え、規制部材は現像ローラの周面と所定の間隔を空けて対向する先端に現像ローラの回転方向の上流側へ向かって尖ったエッジ部を有し、エッジ部は現像ローラに担持された二成分現像剤のうち余剰分を現像ローラの周面からすくい上げるようにして現像ローラの回転方向の上流側へ向かって還流させ、流し板は還流させられてきた余剰分の二成分現像剤を受けとめるためにエッジ部よりも現像ローラの回転方向の上流側で、かつ、エッジ部よりも鉛直方向下方で現像ローラの周面に近接する基端部と、基端部で受けとめられた余剰分の二成分現像剤を現像槽へ戻すために現像槽の底へ向かって下る先端部とを有することを特徴とする現像装置。
2. 基端部よりも現像ローラの回転方向の上流側で現像ローラの周面と所定の間隔を空けて対向する補助規制部材をさらに備え、補助規制部材は、現像ローラに担持された二成分現像剤の担持量を規制部材の手前で予め予備的に規制することを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
3. エッジ部と基端部は現像ローラの長手方向に沿って互いに平行となるように配され、現像ローラの長手方向と直交する方向のエッジ部と基端部との間の距離が５〜３０ｍｍであ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. 流し板は基端部から先端部に至る途中の中間部から先端部へかけて水平に対し３０〜６０°の傾斜角で鉛直下方に下る傾斜部を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の現像装置。
5. 流し板は基端部から中間部へかけて水平な水平部を有することを特徴とする請求項４に記載の現像装置。
6. 感光体と、感光体の表面を帯電させる帯電装置と、感光体の表面に静電潜像を形成する露光装置と、感光体表面の静電潜像にトナーを供給してトナー像を形成する現像装置と、感光体表面に形成されたトナー像を記録媒体に転写する転写装置と、トナー像を転写した後の感光体表面を清浄化するクリーニング装置と、転写されたトナー像を記録媒体に定着させる定着装置とを備え、現像装置が請求項１〜５のいずれか１つに記載の現像装置からなることを特徴とする画像形成装置。

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