JP4802902B2 - 現像器および画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、トナーとキャリアとを含む現像剤を収容して撹拌し撹拌された該現像剤の中のトナーで、隣接配置された像保持体上の静電潜像を現像する現像器、およびこの現像器を備えた画像形成装置に関する。

近年、プリンタやコピー機を中心とする画像形成装置が広く普及しており、このような画像形成装置を構成する様々な要素に関する技術も広く普及している。画像形成装置の中でも電子写真方式を採用している画像形成装置では、感光体ドラムをはじめとする感光体の上に印刷したいパターンである静電潜像を形成し、現像器を用いて、この静電潜像にトナーを付着させて現像された現像像を形成することが行われている。このようにして形成された感光体上の現像像は、直接、記録媒体上に転写されるか、あるいは、転写ベルトなどを介して、記録媒体上に転写され、転写後、加圧・加熱されて定着像が記録媒体上に定着する。

このような画像形成過程を踏む画像形成装置では、トナーと、磁力によってトナーを付着させてトナーを運搬するキャリアとを含む現像剤を用いた方式で静電潜像の現像が行われることが多い。この現像方式では、現像剤は、現像器内に設けられた現像剤収容室において、オーガとよばれる、スパイラル状の羽根を供えた部材で撹拌されながら搬送され、この撹拌の際の、トナーとキャリアとの間の摩擦によってトナーの帯電が行われる。この現像方式を採用する現像器には、内部が磁石となった現像剤保持体が備えられており、この現像剤保持体の磁力をキャリアが受けることにより、キャリアは帯電トナーを付着させた状態で現像剤収容室から現像剤保持体表面に移行する。そして、これら帯電トナーとキャリアとを含む現像剤は感光体上の静電潜像の近くまで運搬され、静電潜像の近くで静電力により帯電トナーは現像剤保持体から感光体上の静電潜像に移行し、静電潜像が現像される。このとき、静電潜像の現像に使用されずに現像剤保持体に残った帯電トナーと、キャリアとを含む現像剤は、現像剤保持体から剥離されて現像剤収容室に戻される。

また、このような現像方式を採用した画像形成装置では、多くの場合、現像剤収容室内に収容されている現像剤中でトナーが占める割合（トナー濃度）の検出が行われており、トナー濃度が所定値を下回ると、現像剤収容室へのトナー補給が行われるようになっている。新たに補給されるトナーは帯電していないため、この未帯電トナーが攪拌によって充分に帯電するように、トナー補給口は、上記のオーガによる現像剤搬送方向の上流に設けられることが多い。

このように現像剤の搬送方向における上流側にトナー補給口を設けることで、トナーの帯電量はかなり向上する。しかし、撹拌不足によりトナー帯電が不充分となることがしばしば起こり、このため、低帯電トナーを有する現像剤が、静電潜像の現像のために現像剤収容室から取り出されてしまうことがある。こうした低帯電トナーは、静電潜像の現像の際に、静電潜像には付着せずに感光体外部に飛散したり、感光体上の静電潜像以外の箇所に付着して画像に汚れ（カブリ）をもたらすことが多い。そこで、現像剤保持体から現像剤収容室に戻される現像剤を、現像剤収容室に備えられたトナー補給口付近に積極的に送り込み、この現像剤中の高帯電トナーの電荷を、低帯電トナーに転移させてこれらの帯電量を引き上げる現像器が提案されている（例えば、特許文献１〜特許文献３参照）。
特開２００２−１４８９２１号公報 特開２００３−２６３０２８号公報 特開２００４−２１９８１９号公報

しかしながら、これら特許文献１〜特許文献３記載の方法では、現像剤保持体から戻される現像剤をトナー補給口付近に送り込むのに際して、モータなどの動力や磁力を利用する複雑な現像剤運搬機構を必要とするため、現像器や画像形成装置の大型化、コスト高につながりやすい。

本発明は、上記事情に鑑み、簡単な構成で低帯電トナーの発生を抑制する現像器、およびこのような現像器を有し良好な画像形成を行う画像形成装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するための本発明の現像器は、
トナーとキャリアとを含有する現像剤を収容して撹拌し該現像剤で、像保持体上の静電潜像を現像する現像器において、
回転しながら表面に現像剤を保持し該現像剤を上記像保持体に面する現像領域に搬送して該現像剤中の現像剤で該像保持体上の静電潜像を現像する、円筒形状を有し上記現像領域で上向きに移動する方向に回転する現像ロール、
上記現像ロールに隣接して配置され現像剤を収容して該現像剤を該現像ロールに補給すると共に、収容された現像剤を撹拌しながら該現像ロールの回転軸と平行な第１の方向に搬送する第１のオーガを備えた第１の収容室と、該第１の収容室に隣接して配置され、トナーの補給を受けるトナー補給口を有すると共に上記現像ロールの回転軸方向両端部に該第１の収容室との間での現像剤の移動が行われる開口部を有し、収容された現像剤を撹拌しながら上記第１の方向とは逆の第２の方向に搬送する第２のオーガを備えた第２の収容室とを具備し、収容された現像剤を上記第１の収容室および上記第２の収容室との間を撹拌しながら循環移動させる現像剤収容部、および
上記現像領域よりも下流側で上記現像ロールから剥離される現像剤が衝突し、回転軸の回りに回転することにより、その現像剤の一部を上記第２の収容室に搬送する回転搬送部材を備えたことを特徴とする。

本発明の現像器は、回転搬送部材の回転により、現像ロールから剥離される現像剤の一部が第２の収容室に送り込まれる。この結果、送り込まれた現像剤中の高帯電トナーにより、第２の収容室内のトナーの帯電量が引き上げられて、トナーの飛散やカブリの発生が抑制される。この回転搬送部材は、現像ロールから剥離される現像剤がぶつかる勢いによって回転するものであり、モータなどの外部動力源や、現像剤を誘導する磁力の発生源を必要としない。このため、本発明の現像器では、いたって簡単な構成で低帯電トナーが抑制され、現像器の大型化防止、および低コスト化が実現する。

また、本発明の現像器においては、「上記回転搬送部材が、回転搬送部材の回転軸に相当する軸部と、該軸部の回りに立設された板部とからなる部材である」という形態が採用されてもよく、また、「上記回転搬送部材が、回転軸の回りに回転するロール状の部材である」という形態が採用されてもよい。

軸部の回りに立設された板部を有する回転搬送部材には現像剤の搬送効率が高いという利点があり、また、ロール状の回転搬送部材には周面上に現像剤が滞留しにくいという利点がある。

また、本発明の現像器において、「上記回転搬送部材が、上記現像ロールから剥離される現像剤のうちの３０％以上８０％以下の現像剤を上記第２の収容室に搬送するものである」という形態は好ましい形態である。

３０％以上の現像剤が第２の収容室に搬送された場合に、トナーの飛散やカブリの発生が充分に抑制される。

現像ロールから剥離され回転搬送部材を介して第２の収容室に搬送される現像剤量を多くするほど、第２の収容室内のトナーの帯電量が引き上げられてトナーの飛散やカブリの発生が抑制されるが、第２の収容室へ搬送される現像剤量が多すぎると第１の収容室に存在する現像剤量が少なくなり、現像ロールへと搬送される現像剤が不足してしまう。この状態で、例えば連続して特に高画像密度の画像形成を行うと、画像形成に寄与する現像剤中のトナー量が少なくなり連続する画像形成に追従できず、結果としてオーガの羽根の周期に起因する濃度ムラ状の画像欠陥が生じやすくなるため、現像ロールから剥離され回転搬送部材を介して第２の収容室に搬送される現像剤量には上限が必要である。

上記の形態の現像器では、第２の収容室に搬送される現像剤が、剥離される現像剤のうちの３０％以上８０％以下となっていることで、第１の収容室に収容されている現像剤と、第２の収容室に収容されている現像剤の現像剤量バランスを取ることができ、現像剤中のトナー帯電量の均一化が促進すると共に、オーガの羽根の周期に起因する画質欠陥が生じにくい現像器にもなっている。

また、本発明の現像器において、「上記回転搬送部材は、該回転搬送部材が搬送する現像剤との接触により該現像剤のうちのトナーに電荷を付与する電荷付与剤が表面にコートされたものである」という形態は好ましい形態である。

このような形態によれば、現像剤を搬送する際の、現像剤中のトナーと回転搬送部材表面との接触を通じて、トナーに電荷が付与され、トナーの高帯電化が促進する。なお、こうした電荷付与剤としては、例えば、キャリア表面に塗布されている電荷付与剤を採用することができる。

また、本発明の現像器において、「上記第２のオーガが、上記第１のオーガの回転速度以上の回転速度で回転するものである」という形態は好ましい形態である。

上述したように、現像ロールから剥離され回転搬送部材を介して第２の収容室に搬送される現像剤量が多すぎると、第１の収容室に存在する現像剤量が少なくなり、現像ロールへと搬送される現像剤が不足してしまい、結果としてオーガの羽根の周期に起因する濃度ムラ状の画像欠陥が生じやすくなる。そこで、第２のオーガの回転速度を第１のオーガの回転速度以上とすることで、第１の収容室と比較して第２の収容室に多く存在する現像剤を積極的に第１の収容室へと搬送し、第１の収容室と第２の収容室の現像剤量バランスが均等になるように調整することができる。この結果、上記のオーガの羽根の周期に起因する画質欠陥が回避される。

また、本発明の現像器において、「上記第２のオーガが、上記第２の方向について上記トナー補給口よりも下流側に、回転軸の延在方向に沿って立設された板状のフィンを有するものである」という形態は好ましい形態である。

このような形態によれば、トナー補給位置に補給される低帯電のトナーは、このフィンの回転によって周囲のキャリアと効果的に攪拌混合される。この結果、低帯電のトナーの帯電速度が高速化する。

上記目的を達成するための本発明の画像形成装置は、
像保持体上に静電潜像を形成し該静電潜像を現像して現像像を得、該現像像を記録媒体上に転写および定着することにより該記録媒体上に定着像からなる画像を形成する画像形成装置であって、
トナーとキャリアとを含有する現像剤を収容して撹拌し該現像剤で、像保持体上の静電潜像を現像する現像器を備え、
該現像器が、
回転しながら表面に現像剤を保持し該現像剤を上記像保持体に面する現像領域に搬送して該現像剤で該像保持体上の静電潜像を現像する、円筒形状を有し上記現像領域で上向きに移動する方向に回転する現像ロール、
上記現像ロールに隣接して配置され現像剤を収容して該現像剤を該現像ロールに補給すると共に、収容された現像剤を撹拌しながら該現像ロールの回転軸と平行な第１の方向に搬送する第１のオーガを備えた第１の収容室と、該第１の収容室に隣接して配置され、トナーの補給を受けるトナー補給口を有すると共に上記現像ロールの回転軸方向両端部に該第１の収容室との間での現像剤の移動が行われる開口部を有し、収容された現像剤を撹拌しながら上記第１の方向とは逆の第２の方向に搬送する第２のオーガを備えた第２の収容室とを具備し、収容された現像剤を上記第１の収容室および上記第２の収容室との間を撹拌しながら循環移動させる現像剤収容部、および
上記現像領域よりも下流側で上記現像ロールから剥離される現像剤が衝突し、回転軸の回りに回転することにより、その現像剤の一部を上記第２の収容室に搬送する回転搬送部材を備えたことを特徴とする。

本発明の画像形成装置によれば、上記本発明の現像装置を備えているため、低帯電トナーの発生が抑制され、良好な画像形成が可能となる。

本発明によれば、簡単な構成で低帯電トナーの発生が抑制され、良好な画像形成が可能となる。

以下、本発明の実施形態について説明する。

図１は、本発明の画像形成装置の一実施形態を示す概略構成図である。

この画像形成装置１は、電子写真方式を採用したモノクロの片面出力プリンタである。この画像形成装置１には、電子写真方式用の積層型の感光体であって、図の矢印Ａ方向に回転する感光体１０、感光体１０を帯電する接触型の帯電器１１、感光体１０に向けてレーザ光を発し、感光体１０上に、周囲より電位の高くなった静電潜像を形成する露光部１２、静電潜像にモノクロ（ブラック）のトナーを付着させて現像することで現像像を形成する現像器１３、現像像が形成された感光体１０に、搬送されてきた用紙を押圧することで現像像の転写を行う転写ロール１４、用紙上の転写像に対し熱および圧力を加えることで転写像の用紙への定着を行う定着器１５が備えられている。ここで、現像器１３が、本発明の現像器の一実施形態に相当する。

以下、この画像形成装置１における画像形成の動作について説明する。

この画像形成装置１には、ブラックのトナーが蓄えられた不図示のトナーカートリッジが備えられており、このトナーカートリッジにより現像器１３にトナーの補給が行われる。また、現像像が転写されるために用いられる用紙は、トレイ１６の中に蓄えられ、ユーザから画像形成が指示されると、トレイ１６から取り出されて図の矢印Ｂ方向に搬送され、転写ロール１４において現像像の転写が行われた後、定着器１５において転写像の定着が行われて図の右方向に排出される。

次に、図１に示す現像器１３について説明する。

図２は、図１に示す現像器を表した図である。

図２のパート（ａ）には、現像器１３の斜視図の一部、図２のパート（ｂ）には、この現像器１３をその上方から見た図、図２のパート（ｃ）には、図２のパート（ｂ）に示すＤ−Ｅ方向で切ったときの断面図が示されている。

この現像器１３では、静電潜像の現像に使用される現像剤として、トナーと、磁力によってトナーを付着させてトナーを運搬するキャリアとを含む現像剤を用いた現像方式が採用されている。

図２のパート（ａ）に示すように、この現像器１３には、現像剤を表面に保持して図の矢印Ｃ方向に搬送する現像ロール１３０、現像剤が収容された容器１３６、現像ロール１３０から落ちてくる現像剤の一部を搬送する回転搬送部材１３４が設けられている。容器１３６内部は、壁１３３によって、容器１３６の両端（図の左側と右側）を除いて第１収容室１３１および第２収容室１３２の２つの収容室に分けられており、第１収容室１３１および第２収容室１３２には、現像剤を撹拌しながら搬送する、図２のパート（ａ）では不図示の、第１オーガおよび第２オーガがそれぞれ備えられている。

図２のパート（ｂ）には、これら第１オーガ１３１１および第２オーガ１３２１と、第１収容室１３１および第２収容室１３２に収容されている現像剤１３００が示されている。なお、この図２のパート（ｂ）では、図２のパート（ａ）に示す回転搬送部材１３４の図示は省略されている。第１オーガ１３１１および第２オーガ１３２１は、いずれも回転軸の周りにスパイラル状の羽根を備えた部材であり、回転する羽根で現像剤１３００を撹拌しながら搬送する。第１オーガ１３１１によって、第１収容室１３１内の現像剤１３００は図の左方向に搬送され、第２オーガ１３２１によって、第２収容室１３１内の現像剤１３００は図の右方向に搬送される。このような第１オーガおよび第２オーガの搬送動作により、第２収容室１３２内の現像剤１３００は、図の矢印Ｊに示すように第１収容室１３１内に流れ込む。以下で説明するように第１収容室１３１内の現像剤１３００が静電潜像の現像のために第１収容室１３１から取り出されるが、取り出されずに第１収容室１３１に残った現像剤１３００は、図の矢印Ｋに示すように第２収容室１３２内に流れ込み、容器１３６内には、壁１３３を図の反時計回りに巡回する現像剤１３００の流れができる。この搬送の際の現像剤の攪拌によって現像剤中のトナーとキャリアとの間に摩擦が生じ、この摩擦によってトナーがマイナス帯電する。

図２のパート（ｃ）には、静電潜像の現像時における現像剤の流れが模式的に示されている。現像ロール１３０は、矢印Ｃ方向に回転する中空円筒形状の現像スリーブ１３０１と、この現像スリーブ１３０１の内部に、現像スリーブ１３０１とは独立に固定され、現像スリーブ１３０１の周回方向に複数の磁極が配列されたマグネットロール１３０２とで構成されている。マグネットロール１３０２の磁力を、第１収容室１３１に収容された現像剤中のキャリアが受けることで、第１収容室１３１に収容された現像剤の多くは、図の点線矢印Ｌで示すように、現像スリーブ１３０１周面上の、第１収容室１３１に最も近い現像剤保持領域１３０ｂに付着する。この現像スリーブ１３０１は、現像剤をその周面に付着させたまま図のＣ方向に回転し、感光体１０と対向する現像領域１３０ａに現像剤を搬送する。現像スリーブ１３０１は、不図示の現像バイアス印加部により、現像スリーブ１３０１の電位が静電潜像の電位よりも低く感光体１０の電位よりは高い電位となるように、バイアス電圧の印加を受けている。このため、現像スリーブ１３０１の表面上に付着した現像剤中のトナーは、静電潜像と現像スリーブ１３０１との間の電位差により、現像スリーブ１３０１を離れて静電潜像に付着し、感光体１０上に現像像が形成される。

トナーの中には、静電潜像に付着せずに現像スリーブ１３０１上に残留するトナーもある。ここで、図２のパート（ｃ）に示すマグネットロール１３０２では、現像剤を現像スリーブ１３０１上に引き付けていた磁場の向きが、図の現像ロール断面右端の現像剤剥離領域１３０ｃで反転するように、上述した複数の磁極の配列が工夫されている。このため、現像剤剥離領域１３０ｃまで搬送されてきた、残留トナーとキャリアとを含む現像剤は、この現像剤剥離領域１３０ｃにおいて磁場の反転を受けて現像スリーブ１３０１周面上から剥離され、搬送されてきた勢いで現像スリーブ１３０１から離れて容器１３６に戻る。

現像像の形成のためにトナーが消費されるにつれて、容器１３６に収容された現像剤では、現像剤中のトナーが減少していく。現像器１３には、トナー濃度（現像剤中でトナーが占める割合）の検出を行う不図示のトナー濃度センサが設けられており、トナー濃度が所定値を下回ると、不図示のトナーカートリッジから新しいトナーが補給されて所定値以上のトナー濃度が維持される。ここで、新しいトナーが補給される場所は、図２のパート（ｂ）においてトナー補給位置１３５として示されている。新たに補給されるトナーは帯電していないが、このように第２収容室１３２内の現像剤搬送方向上流にトナー補給位置１３５を設けることにより、第１収容室１３１内に流れ込むまでに周りのキャリアと攪拌されてある程度の帯電量に達するようになる。なお、トナーカートリッジから新しいトナーを補給する方式の他に、現像器内に補給用トナーを蓄える収容室を設け、その収容室から新しいトナーをトナー補給位置に送る方式も採用可能である。

現像剤搬送方向上流にトナー補給位置を設けただけでは、撹拌不足により一部のトナーが低帯電となることがあり、こうした低帯電トナーを有する現像剤が、静電潜像の現像のために現像剤収容室から取り出されてしまうことがある。こうした低帯電トナーは、静電潜像の現像の際に、静電潜像には付着せずに感光体外部に飛散したり、感光体上の静電潜像以外の箇所に付着して画像に汚れ（カブリ）をもたらすことが多い。

そこで、図２に示す現像器１３では、現像スリーブ１３０１から戻された現像剤の現像器内の現像剤のうちで比較的帯電量の高い特性を利用して、その現像剤の一部を第２収容室１３２に振り分けて、その振り分けられた現像剤により第２収容室１３２内の低帯電トナーの帯電量を引き上げる工夫が凝らされている。

図２のパート（ｃ）に示す回転搬送部材１３４は、現像スリーブ１３０１から戻ってきた現像剤の一部を第２収容室１３２に送り込むための部材であり、軸部１３４ａと、この軸部１３４ａの周りに取り付けられ、四方にそれぞれ延びた４枚の板を有する板部１３４ｂとで構成されている。回転搬送部材１３４では、板部１３４ｂは、軸部１３４ａの周りで図のＦ方向には回転できるが、不図示の逆回転防止機構によりＦ方向とは逆方向には回転できない構成となっている。現像剤剥離領域１３０ｃにおいて現像スリーブ１３０１から離れた現像剤は、現像スリーブ１３０１の回転による遠心力により、現像スリーブ１３０１の回転中心から遠ざかる方向（図２のパート（ｃ）では、右方向）に向かう力を受ける。このため、現像剤は、現像剤剥離領域１３０ｃの真下ではなく現像剤剥離領域１３０ｃの右下方向に落下する。落下した現像剤の一部は、図で点線矢印Ｈで示すように回転搬送部材１３４にぶつかり、回転搬送部材１３４をＦ方向に回転させる。回転搬送部材１３４にぶつかった現像剤の中には跳ね返って第１収容室１３１内に落下するものもあるが、一部の現像剤は、そのまま回転搬送部材１３４の上に乗った状態で回転搬送部材１３４に運ばれ、図で点線矢印Ｉで示すように第２収容室１３２内に落下する。第２収容室１３２内に落下した現像剤中の高帯電トナーにより、第２収容室１３２内の未帯電トナーや低帯電トナーの帯電量が引き上げられ、トナーの飛散やカブリの発生が抑制される。

このように現像器１３は、回転搬送部材１３４を回転させるために落下してくる現像剤の勢いを利用するものであり、現像剤を第２収容室１３２に送り込むのに際し、モータなどの外部動力源や、現像剤を誘導する磁力の発生源を必要としない。

モータなどの外部動力源を利用する方式では電力コストが上昇し、磁力を発生させる方式では現像スリーブ周辺の磁界や容器内の磁界が変化し、現像スリーブへの現像剤の付着量や容器内での現像剤の攪拌効果が低下するおそれがある。また、これらの外部動力源を利用する方式や磁力を発生させる方式では、現像剤を第２収容室に送り込むために複雑な現像剤運搬機構が必要となり、現像器の大型化、コスト高を生む。

図２のパート（ｃ）に示す現像器１３では、落下してくる現像剤の勢いだけを動力源としているので、いたって簡単な構成で低帯電トナーが抑制され、現像器の大型化防止および低コスト化が実現している。また、このような現像器１３が画像形成装置１に組み込まれることで、画像形成装置１においても、大型化防止、および低コスト化が可能となり、上述したトナーの飛散やカブリの発生が回避された良好な画像形成が実現される。

図２のパート（ｃ）の説明を続ける。現像スリーブ１３０１から戻ってきた現像剤のうち、回転搬送部材１３４にぶつかるほどの勢いがなかった現像剤や回転搬送部材１３４にぶつかって跳ね返った現像剤は、第１収容室１３１内に落下する。

現像スリーブから離れた現像剤の全てが第２収容室内に落下してしまうと、第１の収容室に存在する現像剤量が少なくなり、現像ロールへと搬送される現像剤が不足してしまい、結果としてオーガの羽根の周期に起因する濃度ムラ状の画像欠陥が生じやすくなる。このため、現像スリーブから戻ってきた現像剤のうちのいくらかは、第１収容室内に戻されることが好ましい。

図２のパート（ｃ）に示す現像器１３では、現像スリーブ１３０１から戻ってきた現像剤のうち、３０％以上８０％以下の現像剤が第２収容室１３２に戻される。３０％以上の現像剤が第２収容室１３２に戻された場合に、上述したトナーの飛散やカブリの発生が充分に抑制される。このとき、第２収容室１３２に戻される現像剤を８０％以下に抑えることで、第１収容室１３１に収容されている現像剤と、第２収容室１３２に収容されている現像剤との間で現像剤量バランスを取ることができる。この結果、現像器１３は、オーガの羽根の周期に起因する画質欠陥が生じにくい現像器にもなっている。

現像スリーブ１３０１から戻ってきた現像剤が、第１収容室１３１と第２収容室１３２とにどのくらいの割合で振り分けられるかは、回転搬送部材１３４の位置（図２のパート（ｃ）の垂直方向および水平方向の位置）や、板部１３４ｂの質量、板部１３４ｂの４枚の板の広さ、板部１３４ｂが回転する際の軸部１３４ａとの回転摩擦などによって決定される。図２のパート（ｃ）に示す現像器１３では、現像スリーブ１３０１から戻ってきた現像剤のうち、３０％以上８０％以下の現像剤が第２収容室１３２に戻されるように、回転搬送部材１３４の位置が調節されている。なお、第２収容室１３２に戻される現像剤の割合を調節する方法としては、図２のパート（ｃ）に示す現像器１３のように回転搬送部材の位置を調節する方法の他に、質量や４枚の板の大きさが異なる回転搬送部材を用いて回転速度を調節する方法や、回転障害物を設けて回転摩擦を調節するといった方法も可能である。

また、図２のパート（ｃ）に示す回転搬送部材１３４の表面は電荷付与剤で被膜されており、現像剤を搬送する際の、現像剤中のトナーと回転搬送部材表面との接触を通じてトナーに電荷が付与される。なお、電荷付与剤は、現像剤中のキャリア表面にも塗布されており、回転搬送部材１３４表面に塗布されている電荷付与剤としては、キャリア表面に塗布されている電荷付与剤と同種の電荷付与剤が採用されている。ここでは、このように回転搬送部材１３４表面の電荷付与剤として、キャリア表面に塗布されている電荷付与剤と同種の電荷付与剤を採用するが、異なる種類の電荷付与剤を採用しても同様のトナーの帯電量向上の効果が得られる。

以上の説明では、トナーの飛散やカブリの発生、さらには、オーガの羽根の周期に起因する画質欠陥を回避する回転搬送部材１３４の役割について説明してきたが、この現像器１３には、回転搬送部材１３４以外にも、上記の問題発生を防ぐ工夫が凝らされている。

この現像器１３では、図２に示すパート（ｂ）に示す第２オーガ１３２１の回転速度が、第１オーガ１３１１の回転速度以上に設定されている。一般に、第２収容室の現像剤には無帯電のトナーが新たに補給されるので、第２収容室では、現像剤の攪拌の必要性が第１収容室の現像剤以上にある。上記のように第２オーガ１３２１の回転速度が、第１オーガ１３１１の回転速度以上に設定されることで、現像剤の帯電量の早期上昇が促進し、このような工夫によっても、トナー飛散やカブリの発生が回避される。

また、図２に示すパート（ｂ）に示すように、第２オーガ１３２１には、トナー補給位置１３５よりもやや現像剤搬送方向下流に、板羽根形状のフィン１３２１ａが備えられており、トナー補給位置１３５に補給される低帯電のトナーは、このフィン１３２１ａの回転によって周囲のキャリアと効果的に攪拌混合される。このようなフィン１３２１ａの存在により、低帯電のトナーの帯電速度が高速化する。なお、ここでは、第２オーガ１３２１として、１枚の板羽根形状のフィン１３２１ａを備えたオーガが採用されているが、本発明では、板羽根形状のフィン１３２１ａを複数枚備えたオーガが採用されてもよい。

以上の説明では、現像スリーブ１３０１から戻ってきた現像剤の一部を第２収容室１３２に送り込むための部材として、四方にそれぞれ延びた４枚の板を有する部材が採用されたが、落下してくる現像剤の勢いによって回転する部材であれば、同様に現像剤を第２収容室１３２に送り込むことができ、形状は適宜選択可能である。以下では、他の形状の一例として、ロール状の回転搬送部材が採用されている現像器を紹介する。

図３は、ロール状の回転搬送部材が採用されている現像器を表した図である。

図３のパート（ａ）には、ロール状の回転搬送部材が採用された現像器２３の斜視図の一部、図３のパート（ｂ）には、この現像器２３の断面図が示されている。

図３において、図２に示す現像器１３との構成要素と同一の構成要素については同一の符号を付し、その構成要素についての重複説明は省略する。

図３のパート（ａ）に示すように、図３の現像器２３には、図２に示す、４枚の板を有する回転搬送部材１３４の代わりに、ロール状の回転搬送部材２３４が設けられている。このロール状部材２３４は、現像スリーブ１３０１から落下した現像剤がぶつかった勢いで回転中心２３４ａの周りを図のＦ方向に回転し、ロール周面上に乗った現像剤を第２収容室１３２に送り込む。回転搬送部材の形状が異なる点を除けば、このロール状部材２３４の果たす機能は、図２に示す回転搬送部材１３４と同様である。また、このロール状部材２３４を備えた現像器２３、およびその現像器２３を有する画像形成装置は、現像スリーブ１３０１から戻ってくる現像剤を第２収容室１３２に送り込む部材がロール状である点を除けば、図２に示す現像器１３、および図１に示す画像形成装置１と同様の構成を有する。従って、ここでは、ロール状部材２３４を備えた現像器２３、およびその現像器２３を有する画像形成装置の説明は省略する。

以下では、現像スリーブから戻ってきた現像剤の一部を第２収容室に送り込むための部材を備えることで、実際にトナーの飛散、およびオーガの羽根の周期に起因する画質欠陥が回避されることを具体的な実験データで検証する。この実験では、トナー濃度（現像剤中に占めるトナーの割合（重量％））を測定してトナー濃度を一定に保つよう制御しながら、画像濃度５％のモノクロ画像を５０００枚出力する。この５０００枚出力の間、デジタル粉塵計（日本カノマックス（株）社製、ＤＵＳＴＴＲＡＫ ＭＯＤＥＬ３４５１）にて現像器周辺でのトナー飛散量を測定する。その後、出力後に画像濃度５０％のモノクロ画像を３枚出力し、オーガの羽根の周期の濃淡ムラとして現れた画質欠陥の有無をチェックする。この実験を、下記の画像形成装置によって行う。

（実施例１）
実施例１の画像形成装置は、図１に示す画像形成装置と同様の構成を有する画像形成装置である。この実施例１の画像形成装置が有する現像器では、図２に示すパート（ｃ）に示す回転搬送部材１３４の位置調節により、現像スリーブ１３０１から戻ってきた現像剤のうち、６０％の現像剤が第２収容室１３２に戻される構成となっている。また、上述したように、回転搬送部材の表面は電荷付与剤で被膜されている。この実施例１の現像器では、第２オーガの回転速度と第１オーガの回転速度とは同じ回転速度であり、図２に示すパート（ｂ）に示すように、第２オーガには、トナー補給位置よりもやや現像剤搬送方向下流に、板羽根形状のフィンが１枚備えられている。
（実施例２）
実施例２の画像形成装置は、第２オーガに板羽根形状のフィンがない点と、また回転搬送部材の表面が電荷付与剤で被膜されていない点とを除けば、実施例１の画像形成装置と同様の構成を有する画像形成装置である。
（実施例３）
実施例３の画像形成装置は、現像スリーブから戻ってきた現像剤のうち、８０％の現像剤が第２収容室に戻されるように図２に示すパート（ｃ）に示す回転搬送部材の位置調節が行われている点と、第２オーガに板羽根形状のフィンがない点と、回転搬送部材の表面が電荷付与剤で被膜されていない点とを除けば、実施例１の画像形成装置と同様の構成を有する画像形成装置である。
（実施例４）
実施例４の画像形成装置は、現像スリーブから戻ってきた現像剤のうち、３０％の現像剤が第２収容室に戻されるように図２に示すパート（ｃ）に示す回転搬送部材の位置調節が行われている点と、第２オーガに板羽根形状のフィンがない点と、回転搬送部材の表面が電荷付与剤で被膜されていない点とを除けば、実施例１の画像形成装置と同様の構成を有する画像形成装置である。
（実施例５）
実施例５の画像形成装置は、現像スリーブから戻ってきた現像剤のうち、３０％の現像剤が第２収容室に戻されるように図２に示すパート（ｃ）に示す回転搬送部材の位置調節が行われている点と、回転搬送部材の表面が電荷付与剤で被膜されていない点とを除けば、実施例１の画像形成装置と同様の構成を有する画像形成装置である。
（実施例６）
実施例６の画像形成装置は、現像スリーブから戻ってきた現像剤のうち、３０％の現像剤が第２収容室に戻されるように図２に示すパート（ｃ）に示す回転搬送部材の位置調節が行われている点と、第２オーガに板羽根形状のフィンがない点とを除けば、実施例１の画像形成装置と同様の構成を有する画像形成装置である。
（実施例７）
実施例７の画像形成装置は、現像スリーブから戻ってきた現像剤のうち、３０％の現像剤が第２収容室に戻されるように図２に示すパート（ｃ）に示す回転搬送部材の位置調節が行われている点を除けば、実施例１の画像形成装置と同様の構成を有する画像形成装置である。
（実施例８）
実施例８の画像形成装置は、現像スリーブから戻ってきた現像剤のうち、８０％の現像剤が第２収容室に戻されるように図２に示すパート（ｃ）に示す回転搬送部材の位置調節が行われている点と、第２オーガの回転速度が第１オーガの回転速度の１．２倍（１２０％）である点と、第２オーガに板羽根形状のフィンがない点と、回転搬送部材の表面が電荷付与剤で被膜されていない点とを除けば、実施例１の画像形成装置と同様の構成を有する画像形成装置である。
（実施例９）
実施例９の画像形成装置は、現像スリーブから戻ってきた現像剤のうち、９０％の現像剤が第２収容室に戻されるように図２に示すパート（ｃ）に示す回転搬送部材の位置調節が行われている点と、第２オーガに板羽根形状のフィンがない点と、回転搬送部材の表面が電荷付与剤で被膜されていない点とを除けば、実施例１の画像形成装置と同様の構成を有する画像形成装置である。
（実施例１０）
実施例１０の画像形成装置は、現像スリーブから戻ってきた現像剤のうち、９０％の現像剤が第２収容室に戻されるように図２に示すパート（ｃ）に示す回転搬送部材の位置調節が行われている点と、第２オーガの回転速度が第１オーガの回転速度の１．２倍（１２０％）である点と、第２オーガに板羽根形状のフィンがない点と、回転搬送部材の表面が電荷付与剤で被膜されていない点とを除けば、実施例１の画像形成装置と同様の構成を有する画像形成装置である。
（実施例１１）
実施例１１の画像形成装置は、現像スリーブから戻ってきた現像剤のうち、２０％の現像剤が第２収容室に戻されるように図２に示すパート（ｃ）に示す回転搬送部材の位置調節が行われている点と、第２オーガに板羽根形状のフィンがない点と、回転搬送部材の表面が電荷付与剤で被膜されていない点とを除けば、実施例１の画像形成装置と同様の構成を有する画像形成装置である。

（比較例１）
比較例１の画像形成装置は、回転搬送部材を備えていない点と、第２オーガに板羽根形状のフィンがない点とを除けば、実施例１の画像形成装置と同様の構成を有する画像形成装置である。回転搬送部材を備えていないために、比較例１の画像形成装置では、現像スリーブから戻ってきた現像剤はすべて第１収容室に戻される。
（比較例２）
比較例２の画像形成装置は、回転搬送部材を備えていない点を除けば、実施例１の画像形成装置と同様の構成を有する画像形成装置である。この比較例２の画像形成装置では、比較例１と同様に現像スリーブから戻ってきた現像剤はすべて第１収容室に戻される。また、この比較例２の画像形成装置では、比較例１とは異なり、第２オーガに板羽根形状のフィンが設けられている。

以上の実施例１〜実施例１１、比較例１、比較例２のそれぞれ上述した実験を行う。ここで、トナー飛散量については、比較例１のトナー飛散量を基準として、どの程度トナー飛散量が削減されたかを、下記の５段階に分けて評価する。

◎ ： ６５％以上の削減
○ ： ５５％から６５％未満の削減
○−： ４５％から５５％未満の削減
△ ： ３０％から４５％未満の削減
× ： 削減率３０％未満
なお、トナーの帯電不足による、トナーの飛散と画像中のカブリの発生とは連動しているため、トナー飛散量の評価を通じて、同時にカブリの発生量をも評価することができる。そこで、この実験では、直接カブリの発生量の評価は行わず、トナー飛散量の評価だけを行っている。

また、画像中の濃度ムラの発生による画像欠陥については、下記の３段階に分けて評価する。

○ ： 濃淡ムラが全く発生せず
△ ： トナー濃度が低い時にのみ濃淡ムラが発生
× ： トナー濃度に関係なく濃淡ムラが発生
下記表１に、上記の実施例１〜実施例１１、比較例１、比較例２についての実験結果を示す。

表１の実施例２と比較例１とを比較すると、第２収容室に戻される現像剤が存在しない比較例１に比べ、６０％の現像剤が戻される実施例２では、トナー飛散量は、４５％から５５％未満の削減（評価○−）となっている。トナーの飛散は、低帯電トナーの存在を表しており、実施例２と比較例１との比較から、回転搬送部材を設けて第２収容室に現像剤を戻すことで、トナーの帯電量が向上されていることがわかる。

また、第２オーガに板羽根形状のフィンが設けられているが第２収容室に戻される現像剤が存在しない比較例２と、第２オーガに板羽根形状のフィンが設けられているとともに６０％の現像剤が戻される実施例１とを比較してみると、比較例２では、トナー飛散量は、３０％から４５％未満の削減（評価△）にとどまったのに対し、実施例１では、６５％以上削減（評価◎）と大幅に削減されている。この実施例１と比較例２との比較からも、回転搬送部材を設けて第２収容室に現像剤を戻すことで、トナーの帯電量が向上されるということがわかる。

ここで、第２収容室に２０％の現像剤が戻される実施例１１と、３０％の現像剤が戻される実施例４と、６０％の現像剤が戻される実施例２と、８０％の現像剤が戻される実施例３と、９０％の現像剤が戻される実施例９とを比較し、どの程度の現像剤が戻されるのが好ましいかを検討する。２０％の現像剤が戻される実施例１１では、トナー飛散量は、３０％から４５％未満の削減（評価△）となっており、トナーの帯電量が改善されてはいるもの、帯電量がやや低い結果となっている。この実施例１１の結果に対し、３０％以上の現像剤が戻される、実施例４、実施例２、実施例３、実施例９では、トナー飛散量は、４５％以上削減（評価が○−以上）となっており、実施例１１に比べ、トナーの帯電量が充分であることがわかる。しかし、これら実施例４、実施例２、実施例３、実施例９のうち、９０％の現像剤が戻される実施例９では、トナー濃度に関係なく画像中に濃淡ムラが発生（評価×）という画質欠陥が見られる。こうした画質欠陥は、第１収容室内の現像剤量と、第２収容室内の現像剤量の差が大きく、現像ロールに付与されるべき第1収容室内の現像剤量が不足して現像に寄与する十分なトナー量が確保されない時によく見られる現象であり、上記の実施例９の結果は、高帯電トナーの現像剤を第２収容室に戻し過ぎたためと考えられる。従って、上記の実施例１１および実施例９の結果の考察から、トナー飛散を抑えるとともに画質欠陥の発生をも抑えるためには、残りの実施例４、実施例２、実施例３のように、第２収容室に戻される現像剤の割合を３０％以上８０％以内の範囲に収まるように、回転搬送部材の位置等を調節することが好ましいということがわかる。この結果から、３０％と８０％の中間の５５％に近づくほど、トナー飛散および画質欠陥の発生が抑制されることが予想される。従って、第２収容室に戻される現像剤の割合が４０％以上７０％であれば、トナー飛散および画質欠陥がより一層抑制され、現像剤の割合が５０％以上６０％であれば、トナー飛散および画質欠陥が最も効果的に抑制されるものと考えられる。

実際、第２収容室に戻される現像剤の割合だけが異なる実施例１と実施例７とを比較してみると、第２収容室に戻される現像剤の割合が３０％の実施例７では、トナー飛散量は５５％から６５％未満の削減（評価○）であるのに対し、第２収容室に戻される現像剤の割合が６０％の実施例１では、６５％以上削減（評価◎）とより一層削減されている。また、実施例１と実施例７のいずれも画像中に濃淡ムラは全く発生していない（評価○）。実施例１と実施例７の考察からも、トナー飛散および画質欠陥をより一層抑制するためには、第２収容室に戻される現像剤の割合が５５％に近いことが望ましいということが結論される。

続いて、電荷付与剤の効果について検討する。回転搬送部材の表面が電荷付与剤で被膜されている実施例４と、電荷付与剤で被膜されていない実施例６とを比較すると、トナー飛散量については、実施例４の４５％から５５％未満の削減（評価○−）に対して、実施例６では、５５％から６５％未満の削減（評価○）と大幅な改善が見られている。この比較から、回転搬送部材の表面が電荷付与剤で被膜されていることで、現像剤中のトナーの帯電量が向上することがわかる。

次に、第２オーガの回転速度を、第１オーガの回転速度より大きくする効果について検討する。第２オーガの回転速度が第１オーガの回転速度の１２０％である実施例８と、第２オーガの回転速度と第１オーガの回転速度とが等速度（１００％）である実施例３とを比較すると、実施例３では、トナー濃度が低い時に画像中に濃淡ムラが発生するという画像欠陥がある（評価△）のに対し、実施例８では、濃淡ムラが全く発生していない。実施例３および実施例８では、第２収容室に戻される現像剤の割合が８０％もあり、このような状況では、実施例８のように第２オーガの回転速度を第１オーガの回転速度より大きくすることで、第2収容室に偏りがちな現像剤を第1収容室へ積極的に現像剤を送り込むことにより、第１収容室内の現像剤量と、第２収容室内の現像剤量との差が縮小することができ、結果として現像ロールに付与する現像剤量を十分に確保できるということがわかる。

続いて、第２オーガに板羽根形状のフィンを設ける効果について説明する。第２オーガにおいてトナー補給位置よりもやや現像剤搬送方向下流に板羽根形状のフィンのある実施例５と、このようなフィンのない実施例４とを比較すると、実施例４では、トナー飛散量について４５％から５５％未満の削減（評価○−）であるのに対して、実施例５では５５％から６５％未満の削減（評価○）と大幅な改善が見られている。この比較から、板羽根形状のフィンを設けることで、トナー補給位置で補給された低帯電トナーが効果的に攪拌されトナーの帯電量が向上することがわかる。

以上の考察をまとめると、実施例１〜実施例１１のように回転部材を設けて帯電量の高いトナーを有する現像剤が第２収容室に送り込むことで、トナー飛散量を効果的に削減することができるということが結論できる。特に、現像スリーブから戻ってきた現像剤のうち３０％以上８０％以下の現像剤を第２収容室に送り込むと、トナー飛散量を削減するのに高い効果が得られるということがわかり、また、回転搬送部材の表面を電荷付与剤で被膜することで、トナーの帯電量を高めることができるということがわかる。また、第２オーガの回転速度を第１オーガの回転速度以上の回転速度に設定し、第２オーガに板羽根形状のフィンを設けることで、現像器内の現像剤量およびトナーの帯電量の均一化が図れるということが確かめられる。

本発明の画像形成装置の一実施形態を示す概略構成図である。 図１に示す現像器を表した図である。 ロール状の回転搬送部材が採用されている現像器を表した図である。

符号の説明

１ 画像形成装置
１０ 感光体
１１ 帯電器
１２ 露光部
１３，２３ 現像器
１４ 転写ロール
１５ 定着器
１６ トレイ
１３０ 現像ロール
１３０ａ 現像領域
１３０ｂ 現像剤保持領域
１３０ｃ 現像剤剥離領域
１３１ 第１収容室
１３１１ 第１オーガ
１３２ 第２収容室
１３２１ 第２オーガ
１３２１ａ フィン
１３３ 壁
１３４，２３４ 回転部材
１３４ａ 軸部
１３４ｂ 板部
２３４ａ 回転中心
１３５ トナー補給口
１３６ 容器

Claims (6)

1. トナーとキャリアとを含有する現像剤を収容して撹拌し該現像剤で、像保持体上の静電潜像を現像する現像器において、
   回転しながら表面に現像剤を保持し該現像剤を前記像保持体に面する現像領域に搬送して該現像剤中の現像剤で該像保持体上の静電潜像を現像する、円筒形状を有し前記現像領域で上向きに移動する方向に回転する現像ロール、
   前記現像ロールに隣接して配置され現像剤を収容して該現像剤を該現像ロールに補給すると共に、収容された現像剤を撹拌しながら該現像ロールの回転軸と平行な第１の方向に搬送する第１のオーガを備えた第１の収容室と、該第１の収容室に隣接して配置され、トナーの補給を受けるトナー補給口を有すると共に前記現像ロールの回転軸方向両端部に該第１の収容室との間での現像剤の移動が行われる開口部を有し、収容された現像剤を撹拌しながら前記第１の方向とは逆の第２の方向に搬送する第２のオーガを備えた第２の収容室とを具備し、収容された現像剤を前記第１の収容室および前記第２の収容室との間を撹拌しながら循環移動させる現像剤収容部、および
   前記現像領域よりも下流側で前記現像ロールから剥離される現像剤が衝突することにより回転軸の回りに回転し、その回転により、その現像剤の一部を前記第２の収容室に搬送する回転搬送部材を備えたことを特徴とする現像器。
2. 前記回転搬送部材が、前記現像ロールから剥離される現像剤のうちの３０％以上８０％以下の現像剤を前記第２の収容室に搬送するものであることを特徴とする請求項１記載の現像器。
3. 前記回転搬送部材は、該回転搬送部材が搬送する現像剤との接触により該現像剤のうちのトナーに電荷を付与する電荷付与剤が表面にコートされたものであることを特徴とする請求項１又は２記載の現像器。
4. 前記第２のオーガが、前記第１のオーガの回転速度以上の回転速度で回転するものであることを特徴とする請求項１から３のうちいずれか１項記載の現像器。
5. 前記第２のオーガが、前記第２の方向について前記トナー補給口よりも下流側に、回転軸の延在方向に沿って立設された板状のフィンを有するものであることを特徴とする請求項１から４のうちいずれか１項記載の現像器。
6. 像保持体上に静電潜像を形成し該静電潜像を現像して現像像を得、該現像像を記録媒体上に転写および定着することにより該記録媒体上に定着像からなる画像を形成する画像形成装置であって、
   トナーとキャリアとを含有する現像剤を収容して撹拌し該現像剤で、像保持体上の静電潜像を現像する現像器を備え、
   該現像器が、
   回転しながら表面に現像剤を保持し該現像剤を前記像保持体に面する現像領域に搬送して該現像剤で該像保持体上の静電潜像を現像する、円筒形状を有し前記現像領域で上向きに移動する方向に回転する現像ロール、
   前記現像ロールに隣接して配置され現像剤を収容して該現像剤を該現像ロールに補給すると共に、収容された現像剤を撹拌しながら該現像ロールの回転軸と平行な第１の方向に搬送する第１のオーガを備えた第１の収容室と、該第１の収容室に隣接して配置され、トナーの補給を受けるトナー補給口を有すると共に前記現像ロールの回転軸方向両端部に該第１の収容室との間での現像剤の移動が行われる開口部を有し、収容された現像剤を撹拌しながら前記第１の方向とは逆の第２の方向に搬送する第２のオーガを備えた第２の収容室とを具備し、収容された現像剤を前記第１の収容室および前記第２の収容室との間を撹拌しながら循環移動させる現像剤収容部、および
   前記現像領域よりも下流側で前記現像ロールから剥離される現像剤が衝突することにより回転軸の回りに回転し、その回転により、その現像剤の一部を前記第２の収容室に搬送する回転搬送部材を備えたことを特徴とする画像形成装置。

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