JP5327504B2 - 現像装置、プロセスカートリッジ、及び、画像形成装置 - Google Patents

Description

この発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ、又は、それらの複合機等の電子写真方式を用いた画像形成装置とそこに設置される現像装置及びプロセスカートリッジとに関し、特に、トナーとキャリアとからなる２成分現像剤を用いた現像装置、プロセスカートリッジ、及び、画像形成装置に関するものである。

従来から、複写機、プリンタ等の画像形成装置において、トナーとキャリアとからなる２成分現像剤（添加剤等を添加する場合も含むものとする。）を用いた現像装置が知られている（例えば、特許文献１、特許文献２等参照。）。

２成分現像剤を用いた現像装置は、現像装置内におけるトナー消費に応じて、現像装置の一部に設けられたトナー補給口から現像装置内に適宜にトナーが補給される。補給されたトナーは、現像装置内の現像剤とともに、搬送スクリュ等の搬送部材によって撹拌・混合される。撹拌・混合された現像剤は、その一部が現像ローラ（現像剤担持体）に供給される。現像ローラに担持された現像剤は、ドクターブレード（現像剤規制部材）によって適量に規制された後に、その２成分現像剤中のトナーが感光体ドラムとの対向位置（現像領域）で感光体ドラム上の潜像に付着する。ここで、現像ローラとドクターブレードとの間には所定のギャップ（ドクターギャップ）が設けられ、現像ローラと感光体ドラムとの間にも所定のギャップ（現像ギャップ）が設けられている。

一方、特許文献２等には、２成分現像剤を用いた現像装置であって、現像工程直前にキャリアからトナーを飛散させて現像能力を増加させることを目的として、現像剤担持体に設けた制御磁極に対向する位置に板状の衝突部材を設置して、制御磁極によって挙動促進された現像剤を衝突部材に衝合させる技術が開示されている。

特開２００４−３０２２５０号公報 特開平８−４４２１４号公報

上述した特許文献１等の現像装置は、現像ローラに担持された現像剤がドクターブレードの位置を通過する際に大きなストレスを受けるために、経時における現像剤の劣化の主たる原因になっていた。そして、現像剤の劣化により現像剤の帯電能力や流動性が低下してしまい、出力画像の画質劣化が生じていた。
このような問題を解決するために、現像ローラとドクターブレードとのドクターギャップを通過する現像剤の量（現像ローラ上に担持される現像剤の汲上げ量である。）を少なくして、ドクターブレードの位置で受ける現像剤へのストレスを低減する方策も考えられる。しかし、その場合、現像ローラ上に担持されて現像領域に達する現像剤の量も少なくなってしまい、現像領域において感光体ドラムに摺接する現像剤の量が低下して、安定した現像工程がおこなわれなくなってしまう。

一方、上述した特許文献２等の技術は、現像剤担持体に設けた制御磁極に対向する位置に板状の衝突部材を設置して、制御磁極によって挙動促進された現像剤を衝突部材に衝合させることで、現像工程直前にキャリアからトナーを飛散させて現像能力を増加させるものであって、上述した問題を解決するものではない。

この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、現像剤規制部材の位置を通過した後に現像剤担持体上に担持される現像剤の汲上げ量を少なくしても、現像能力が低下することのない、現像装置、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にある。

この発明の請求項１記載の発明にかかる現像装置は、像担持体上に形成される潜像を現像する現像装置であって、前記像担持体に対して所定のギャップをあけて対向するとともに、キャリアとトナーとを有する現像剤を担持する現像剤担持体と、前記現像剤担持体に対向するとともに、前記現像剤担持体に担持された現像剤の量を規制する現像剤規制部材と、前記ギャップが形成された現像領域の中心位置の近傍であって前記像担持体と前記現像剤担持体との間に設置された現像補助部材と、を備え、前記現像補助部材と前記像担持体とのギャップをＤ１として、前記現像補助部材と前記現像剤担持体とのギャップをＤ２として、前記現像剤担持体と前記現像剤規制部材とのギャップをＤ３としたときに、
Ｄ３＞Ｄ１＞Ｄ２＞０
なる関係が成立するものである。

また、請求項２記載の発明にかかる現像装置は、前記請求項１に記載の発明において、前記現像補助部材は、前記現像領域の中心位置に対して前記現像剤担持体の走行方向の下流側に配設されたものである。

また、請求項３記載の発明にかかる現像装置は、前記請求項１又は請求項２に記載の発明において、前記現像補助部材は、非磁性材料で形成されたものである。

また、請求項４記載の発明にかかるプロセスカートリッジは、画像形成装置の装置本体に対して着脱自在に設置されるプロセスカートリッジであって、請求項１〜請求項３のいずれかに記載の現像装置と前記像担持体とが一体化されたものである。

また、請求項５記載の発明にかかる画像形成装置は、請求項１〜請求項３のいずれかに記載の現像装置と前記像担持体とを備えたものである。

なお、本願において、「プロセスカートリッジ」とは、像担持体を帯電する帯電部と、像担持体上に形成された潜像を現像する現像部（現像装置）と、像担持体上をクリーニングするクリーニング部とのうち、少なくとも１つと、像担持体とが、一体化されて、画像形成装置本体に対して着脱自在に設置されるユニットと定義する。

本発明は、現像領域の近傍であって像担持体と現像剤担持体との間に、現像領域の位置で像担持体に摺接する現像剤の量を増加させる現像補助部材を設置しているため、現像剤規制部材の位置を通過した後に現像剤担持体上に担持される現像剤の汲上げ量を少なくしても、現像能力が低下することのない、現像装置、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ができる。

以下、この発明を実施するための最良の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図中、同一又は相当する部分には同一の符号を付しており、その重複説明は適宜に簡略化ないし省略する。

実施の形態１．
図１〜図７にて、この発明の実施の形態１について詳細に説明する。
まず、図１にて、画像形成装置全体の構成・動作について説明する。
図１において、１は画像形成装置としてのタンデム型カラー複写機の装置本体、２は入力画像情報に基づいたレーザ光を発する書込み部、３は原稿Ｄを原稿読込部４に搬送する原稿搬送部、４は原稿Ｄの画像情報を読み込む原稿読込部、７は転写紙等の記録媒体Ｐが収容される給紙部、９は記録媒体Ｐの搬送タイミングを調整するレジストローラ、１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫは各色（イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック）のトナー像が形成される像担持体としての感光体ドラム、１２は各感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ上を帯電する帯電部、１３は各感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ上に形成される静電潜像を現像する現像装置、１４は各感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ上に形成されたトナー像を記録媒体Ｐ上に重ねて転写する転写バイアスローラ（１次転写バイアスローラ）、１５は各感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ上の未転写トナーを回収するクリーニング部、を示す。

また、１６は中間転写ベルト１７を清掃する中間転写ベルトクリーニング部、１７は複数色のトナー像が重ねて転写される中間転写ベルト、１８は中間転写ベルト１７上のカラートナー像を記録媒体Ｐ上に転写するための２次転写バイアスローラ、２０は記録媒体Ｐ上の未定着画像を定着する定着装置、を示す。
なお、図示は省略するが、各感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｃ、１１Ｍ、１１ＢＫの上方には、各色（イエロー、シアン、マゼンタ、ブラック）のトナー（トナー粒子）を現像装置１３に供給する各色のトナー容器がそれぞれ設置されている。

以下、画像形成装置における、通常のカラー画像形成時の動作について説明する。なお、感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ上でおこなわれる作像プロセスについては、図２をも参照することができる。
まず、原稿Ｄは、原稿搬送部３の搬送ローラによって、原稿台から図中の矢印方向に搬送されて、原稿読込部４のコンタクトガラス５上に載置される。そして、原稿読込部４で、コンタクトガラス５上に載置された原稿Ｄの画像情報が光学的に読み取られる。

詳しくは、原稿読込部４は、コンタクトガラス５上の原稿Ｄの画像に対して、照明ランプから発した光を照射しながら走査させる。そして、原稿Ｄにて反射した光を、ミラー群及びレンズを介して、カラーセンサに結像する。原稿Ｄのカラー画像情報は、カラーセンサにてＲＧＢ（レッド、グリーン、ブルー）の色分解光ごとに読み取られた後に、電気的な画像信号に変換される。さらに、ＲＧＢの色分解画像信号をもとにして画像処理部で色変換処理、色補正処理、空間周波数補正処理等の処理をおこない、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのカラー画像情報を得る。

そして、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色の画像情報は、書込み部２に送信される。そして、書込み部２からは、各色の画像情報に基づいたレーザ光Ｌ（図２を参照できる。）が、それぞれ、対応する感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ上に向けて発せられる。

一方、４つの感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫは、それぞれ、図１の時計方向に回転している。そして、まず、感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫの表面は、帯電部１２との対向部で、一様に帯電される（帯電工程である。）。こうして、感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ上には、帯電電位が形成される。その後、帯電された感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ表面は、それぞれのレーザ光の照射位置に達する。
書込み部２において、４つの光源から画像信号に対応したレーザ光が各色に対応してそれぞれ射出される。各レーザ光は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの色成分ごとに別の光路を通過することになる（露光工程である。）。

イエロー成分に対応したレーザ光は、紙面左側から１番目の感光体ドラム１１Ｙ表面に照射される。このとき、イエロー成分のレーザ光は、高速回転するポリゴンミラーにより、感光体ドラム１１Ｙの回転軸方向（主走査方向）に走査される。こうして、帯電部１２にて帯電された後の感光体ドラム１１Ｙ上には、イエロー成分に対応した静電潜像が形成される。

同様に、マゼンタ成分に対応したレーザ光は、紙面左から２番目の感光体ドラム１１Ｍ表面に照射されて、マゼンタ成分に対応した静電潜像が形成される。シアン成分のレーザ光は、紙面左から３番目の感光体ドラム１１Ｃ表面に照射されて、シアン成分の静電潜像が形成される。ブラック成分のレーザ光は、紙面左から４番目の感光体ドラム１１ＢＫ表面に照射されて、ブラック成分の静電潜像が形成される。

その後、各色の静電潜像が形成された感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ表面は、それぞれ、現像装置１３との対向位置に達する。そして、各現像装置１３から感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ上に各色のトナーが供給されて、感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ上の潜像が現像される（現像工程である。）。
その後、現像工程後の感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ表面は、それぞれ、中間転写ベルト１７との対向部に達する。ここで、それぞれの対向部には、中間転写ベルト１７の内周面に当接するように転写バイアスローラ１４が設置されている。そして、転写バイアスローラ１４の位置で、中間転写ベルト１７上に、感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ上に形成された各色のトナー像が、順次重ねて転写される（１次転写工程である。）。

そして、転写工程後の感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ表面は、それぞれ、クリーニング部１５との対向位置に達する。そして、クリーニング部１５で、感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ上に残存する未転写トナーが回収される（クリーニング工程である。）。
その後、感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ表面は、不図示の除電部を通過して、感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫにおける一連の作像プロセスが終了する。

他方、感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ上の各色のトナーが重ねて転写（担持）された中間転写ベルト１７は、図中の時計方向に走行して、２次転写バイアスローラ１８との対向位置に達する。そして、２次転写バイアスローラ１８との対向位置で、記録媒体Ｐ上に中間転写ベルト１７上に担持されたカラーのトナー像が転写される（２次転写工程である。）。
その後、中間転写ベルト１７表面は、中間転写ベルトクリーニング部１６の位置に達する。そして、中間転写ベルト１７上に付着した未転写トナーが中間転写ベルトクリーニング部１６に回収されて、中間転写ベルト１７における一連の転写プロセスが終了する。

ここで、中間転写ベルト１７と２次転写バイアスローラ１８との間（２次転写ニップである。）に搬送される記録媒体Ｐは、給紙部７からレジストローラ９等を経由して搬送されたものである。
詳しくは、記録媒体Ｐを収納する給紙部７から、給紙ローラ８により給送された記録媒体Ｐが、搬送ガイドを通過した後に、レジストローラ９に導かれる。レジストローラ９に達した記録媒体Ｐは、タイミングを合わせて、２次転写ニップに向けて搬送される。

そして、フルカラー画像が転写された記録媒体Ｐは、搬送ベルトによって定着装置２０に導かれる。定着装置２０では、定着ベルトと加圧ローラとのニップにて、カラー画像が記録媒体Ｐ上に定着される。
そして、定着工程後の記録媒体Ｐは、排紙ローラによって、装置本体１外に出力画像として排出されて、一連の画像形成プロセスが完了する。

次に、図２〜図５にて、画像形成装置における作像部について詳述する。
図２は、作像部及びトナー容器２８を示す構成図である。図３（Ａ）は現像装置１３の上部（第１搬送スクリュ１３ｂ１の位置である。）を長手方向にみた概略断面図（水平方向の断面図）であって、図３（Ｂ）は現像装置１３の下部（第２搬送スクリュ１３ｂ２の位置である。）を長手方向にみた概略断面図である。図４は、現像装置１３の循環経路を長手方向にみた概略断面図（垂直方向の断面図）である。また、図５は、現像領域の近傍を示す拡大図である。
なお、各作像部はほぼ同一構造であって、各トナー容器もほぼ同一構造であるために、図２〜図５にて作像部及びトナー容器は符号のアルファベット（Ｙ、Ｃ、Ｍ、ＢＫ）を除して図示する。

図２に示すように、作像部は、像担持体としての感光体ドラム１１、帯電部１２、現像装置１３（現像部）、クリーニング部１５、等で構成される。
像担持体としての感光体ドラム１１は、外径が３０ｍｍ程度の負帯電の有機感光体であって、不図示の回転駆動機構によって反時計方向に回転駆動される。

帯電部１２は、芯金上に、ウレタン樹脂、導電性粒子としてのカーボンブラック、硫化剤、発泡剤等を処方した中抵抗の発泡ウレタン層をローラ状に形成した弾性を有する帯電ローラである。帯電部１２の中抵抗層の材質としては、ウレタン、エチレン−プロピレン−ジエンポリエチレン（ＥＰＤＭ）、ブタジエンアクリロニトリルゴム（ＮＢＲ）、シリコーンゴムや、イソプレンゴム等に抵抗調整のためにカーボンブラックや金属酸化物等の導電性物質を分散したゴム材や、またこれらを発泡させたものを用いることもできる。
クリーニング部１５は、感光体ドラム１１に摺接するクリーニングブラシ（又は、クリーニングブレード）が設置されていて、感光体ドラム１１上の未転写トナーを機械的に除去・回収する。

現像装置１３は、現像剤担持体としての現像ローラ１３ａが感光体ドラム１１に近接するように配置されていて、双方の対向部分には感光体ドラム１１と磁気ブラシとが接触する現像領域Ｎ（現像ニップ部）が形成される（図５を参照できる。）。現像装置１３内には、トナーＴとキャリアＣとからなる現像剤Ｇ（２成分現像剤）が収容されている。そして、現像装置１３は、感光体ドラム１１上に形成される静電潜像を現像する（トナー像を形成する。）。なお、現像装置１３の構成・動作については、後で詳しく説明する。

図２を参照して、トナー容器２８は、その内部に現像装置１３内に供給するためのトナーＴを収容している。具体的に、現像装置１３に設置された磁気センサ（不図示である。）によって検知されるトナー濃度（現像剤Ｇ中のトナーの割合である。）の情報に基いて、シャッタ駆動部によってシャッタ機構８０の開閉動作をおこなって、トナー容器２８から現像装置１３内に向けて現像剤Ｇを適宜に供給する。
なお、トナーＴの供給は、トナー濃度の情報に限定されず、感光体ベルトや中間転写ベルト等に形成されたトナー像の反射率等から検知される画像濃度の情報に基づいて実施されてもよい。また、これらの異なる情報を組み合わせて、トナーＴの供給の実施を判断してもよい。

供給管２９は、トナー容器２８から供給されるトナーＴを現像装置１３内に確実に導くためのものである。すなわち、トナー容器２８から排出されたトナーＴは、供給管２９を介して、補給口１３ｅ（トナー補給口）から現像装置１３内に供給される。

以下、画像形成装置における現像装置１３について詳述する。
図２〜図５を参照して、現像装置１３は、現像剤担持体としての現像ローラ１３ａ、搬送スクリュ１３ｂ１、１３ｂ２（オーガスクリュ）、現像剤規制部材としてのドクターブレード１３ｃ、現像補助部材１３ｄ、等で構成されている。
現像剤担持体としての現像ローラ１３ａは、外径が１８ｍｍ程度であって、アルミニウム、真鍮、ステンレス、導電性樹脂等の非磁性体を円筒形に形成してなるスリーブが不図示の回転駆動機構によって時計方向に回転されるように構成されている。図３を参照して、現像ローラ１３ａのスリーブ１３ａ２内には、スリーブの周面に現像剤Ｇの穂立ちを生じるように磁界を形成するマグネット１３ａ１が固設されている。マグネット１３ａ１から発せられる法線方向磁力線に沿うように、現像剤Ｇ中のキャリアＣがスリーブ１３ａ２上にチェーン状に穂立ちする。このチェーン状に穂立ちしたキャリアＣに帯電したトナーＴが付着されて、磁気ブラシが形成される。磁気ブラシは、スリーブ１３ａ２の回転によってスリーブ１３ａ２と同方向（時計方向）に移送される。そして、現像ローラ１３ａ上に担持された現像剤Ｇ中のトナーＴが、現像領域Ｎにて、現像ローラ１３ａと感光体ドラム１１との間に形成された電界（現像電界）によって感光体ドラム１１上の静電潜像に向けて飛翔することになる。
なお、図５を参照して、本実施の形態１では、感光体ドラム１１と現像ローラ１３ａとのギャップＤ０（感光体ドラム１１と現像ローラ１３ａとの最近距離であって、「現像ギャップ」という。）が、０．４ｍｍ程度に設定されている。

図２を参照して、現像剤規制部材としてのドクターブレード１３ｃは、現像領域Ｎの上流側に設置されていて、現像ローラ１３ａ上の現像剤Ｇを適量に規制する。なお、図５を参照して、ドクターブレード１３ｃと現像ローラ１３ａとのギャップＤ３（ドクターブレード１３ｃと現像ローラ１３ａとの最近距離である。）を、「ドクターギャップ」という。

２つの搬送スクリュ１３ｂ１、１３ｂ２（搬送部材）は、現像装置１３内に収容された現像剤Ｇを長手方向（図２の紙面垂直方向である。）に循環しながら撹拌・混合する。
第１搬送スクリュ１３ｂ１は、現像ローラ１３ａに対向する位置に配設されていて、現像剤Ｇを長手方向（回転軸方向）に水平に搬送する（図３（Ａ）の破線矢印に示す右方向の搬送である。）とともに、現像ローラ１３ａ上に現像剤Ｇを供給（図３（Ａ）の白矢印方向の供給である。）する。

第２搬送スクリュ１３ｂ２は、第１搬送スクリュ１３ｂ１の下方であって現像ローラ１３ａに対向する位置に配設されている。そして、現像ローラ１３ａから離脱した現像剤Ｇ（現像工程後に剤離れ極によって現像ローラ１３ａ上から強制的に離脱された現像剤Ｇであって、図３（Ｂ）の白矢印方向に離脱するものある。）を長手方向に水平に搬送する（図３（Ｂ）の破線矢印に示す左方向の搬送である。）。
そして、第２搬送スクリュ１３ｂ２は、第１搬送スクリュ１３ｂ１による搬送経路の下流側から第１中継部１３ｆを介して循環される現像剤Ｇを第１搬送部材１３ｂ１による搬送経路の上流側に第２中継部１３ｇを介して搬送する（図３（Ｂ）の一点鎖線矢印に示す搬送である。）。
２つの搬送スクリュ１３ｂ１、１３ｂ２は、現像ローラ１３ａや感光体ドラム１１と同様に、回転軸がほぼ水平になるように配設されている。また、２つの搬送スクリュ１３ｂ１、１３ｂ２は、軸部にスクリュ部が螺旋状に巻装されたものである。

なお、第１搬送スクリュ１３ｂ１による搬送経路と、第２搬送スクリュ１３ｂ２による搬送経路と、は壁部によって隔絶されている。
図３及び図４を参照して、第２搬送スクリュ１３ｂ２による搬送経路の下流側と、第１搬送スクリュ１３ｂ１による搬送経路の上流側と、は第２中継部１３ｇを介して連通している。そして、第２搬送スクリュ１３ｂ２による搬送経路（第２搬送経路）において第２中継部１３ｇの近傍に留まって盛り上がった現像剤Ｇが、第２中継部１３ｇを介して第１搬送スクリュ１３ｂ１による搬送経路の上流側に搬送（供給）されることになる。
また、図３及び図４を参照して、第１搬送スクリュ１３ｂ１による搬送経路の下流側と、第２搬送スクリュ１３ｂ２による搬送経路の上流側と、は第１中継部１３ｆを介して連通している。そして、第１搬送スクリュ１３ｂ１による第１搬送経路にて現像ローラ１３ａ上に供給されなかった現像剤Ｇが、第１中継部１３ｆにて自重落下して、第２搬送経路の上流側に達することになる。

このような構成により、２つの搬送スクリュ１３ｂ１、１３ｂ２によって、現像装置１３において現像剤Ｇを長手方向に循環させる循環経路が形成されることになる。すなわち、現像装置１３が稼動されると、装置内に収容された現像剤Ｇは図３及び図４中の破線矢印の方向に流動する。そして、このように、現像ローラ１３ａに対する現像剤Ｇの供給経路（第１搬送スクリュ１３ａ１による第１搬送経路である。）と、現像ローラ１３ａから離脱する現像剤Ｇの回収経路（第２搬送スクリュ１３ａ２による第２搬送経路である。）と、を分離することで、感光体ドラム１１上に形成するトナー像の濃度偏差を小さくすることができる。

なお、図示は省略するが、第２搬送スクリュ１３ｂ２による搬送経路中には、装置内を循環する現像剤のトナー濃度を検知する磁気センサが設置されている。そして、磁気センサによって検知されるトナー濃度の情報に基いて、トナー容器２８から補給口１３ｅを介して現像装置１３内に向けて新品のトナーＴが供給される。
また、図３、図４を参照して、補給口１３ｅは、第２搬送スクリュ１３ｂ２による搬送経路の上流側の上方であって、現像領域から離れた位置（現像ローラ１３ａの長手方向の範囲の外側である。）に配設されている。なお、本実施の形態１では、補給口１３ｅを第２搬送スクリュ１３ａ２による搬送経路中に配設したが、補給口１３ｅの位置はこれに限定されるものではない。

以下、本実施の形態１の現像装置１３における、特徴的な構成・動作について説明する。
図５を参照して、本実施の形態１における現像装置１３には、現像ギャップＤ０が形成された現像領域Ｎの中心位置Ｑの近傍であって感光体ドラム１１と現像ローラ１３ａとの間に、現像補助部材１３ｄが設置されている。現像補助部材１３ｄは、非磁性材料からなる円柱状部材（現像ローラ１３ａの長手方向の範囲に対してほぼ同範囲に延設されている。）であって、現像領域Ｎの位置で感光体ドラム１１に摺接する現像剤の量を増加させるためのものである。

ここで、現像領域Ｎ（現像ニップ部）は、現像ローラ１３ａ上に担持された現像剤が感光体ドラム１１に摺接する範囲である。また、現像領域Ｎの中心位置Ｑは、現像ローラ１３ａと感光体ドラム１１との最近位置であって、現像電界が最も強い位置である。そして、現像領域Ｎの中心位置Ｑの近傍に、現像ローラ１３ａと感光体ドラム１１との間に形成される空隙を狭めるように現像補助部材１３ｄを設置することで、現像領域Ｎの位置で現像剤が感光体ドラム１１側に移動しやすくなって、感光体ドラム１１に摺接する現像剤の量が増加される。したがって、ドクターブレード１３ｃの位置を通過した後に現像ローラ１３ａ上に担持された現像剤の量（汲上げ量）が比較的少なくても、現像領域Ｎの位置で感光体ドラム１１に摺接する現像剤の量を充分に確保することができる。すなわち、第１搬送スクリュ１３ｂ１によって現像ローラ１３ａ上に供給されてドクターブレード１３ｃによって規制される現像剤量を少なく設定してドクターギャップＤ３の位置で現像剤が受けるストレスを低減した場合であっても、現像領域Ｎの中心位置Ｑの近傍に現像補助部材１３ｄを設置することで、現像能力が低下するのを抑止することができる（汲上げ量が多い場合と同等の現像能力を維持することができる。）。換言すると、現像剤の長寿命化と、高い現像能力と、を両立することができる。

ここで、本実施の形態１では、現像補助部材１３ｄを、現像領域Ｎの中心位置Ｑに対して現像ローラ１３ａの走行方向（回転方向）の下流側に配設している。これにより、現像剤Ｇ中のトナーが現像ローラ１３ａから感光体ドラム１１上に最も移動しやすい現像領域Ｎの中心位置Ｑにおいて、感光体ドラム１１に摺接する現像剤の量が増加される。したがって、上述した現像能力を向上させる効果が効率的に達成される。

また、本実施の形態１では、現像補助部材１３ｄを非磁性材料で形成している。これにより、現像補助部材１３ｄには現像剤Ｇに対する磁気的拘束力が生じないため、現像補助部材１３ｄの近傍で現像剤Ｇが大量に滞留する不具合を未然に防止することができる。なお、現像補助部材１３ｄの近傍で現像剤Ｇの大量の滞留が生じると、感光体ドラム１１に摺接する現像剤Ｇの線速度の低下にともない現像能力が低下してしまうことになる。

また、本実施の形態１では、図５を参照して、現像補助部材１３ｄと感光体ドラム１１とのギャップをＤ１として、現像補助部材１３ｄと現像ローラ１３ａとのギャップをＤ２としたときに、
Ｄ１＞Ｄ２
なる関係が成立するように構成している。
現像ローラ１３ａ上に担持されて現像補助部材１３ｄの位置を通過する現像剤Ｇには、現像補助部材１３ｄと感光体ドラム１１とのギャップＤ１を通過するものと、現像補助部材１３ｄと現像ローラ１３ａとのギャップＤ２を通過するものと、がある。ところが、現像補助部材１３ｄと現像ローラ１３ａとのギャップＤ２を通過する現像剤Ｇは、感光体ドラム１１に摺接しにくいために、ほとんど現像工程に寄与しない。したがって、上述したギャップ関係を成立させることで、現像工程に寄与しにくい現像剤Ｇの量を少なくすることができる。

さらに、本実施の形態１では、図５を参照して、現像補助部材１３ｄと感光体ドラム１１とのギャップをＤ１として、現像ローラ１３ａとドクターブレード１３ｃとのギャップをＤ３としたときに、
Ｄ３＞Ｄ１
なる関係が成立するように構成している。
現像補助部材１３ｄと感光体ドラム１１とのギャップＤ１を通過する現像剤Ｇの量（流出量）が、現像ローラ１３ａとドクターブレード１３ｃとのギャップＤ３を通過する現像剤Ｇの量（流入量）よりも少ないと、現像補助部材１３ｄの上流側で感光体ドラム１１に摺接する現像剤Ｇの量が少なくなってしまい安定した現像能力を得ることができなくなってしまう。したがって、上述したギャップ関係を成立させる必要がある。

図６は、現像剤密度とトナー付着量との関係を示すグラフである。図６は、上述した本実施の形態１における効果を確認するためにおこなった実験の結果である。
図６において、横軸は現像領域Ｎにおける現像剤密度を示し、縦軸は感光体ドラム１１上のトナー付着量を示す。また、図６において、実線グラフは本実施の形態１（実施例）における現像装置１３を用いたときの現像剤密度とトナー付着量との関係を示すグラフであって、破線グラフは従来の現像装置（現像補助部材１３ｄが設置されていないものである。）を用いたときの現像剤密度とトナー付着量との関係を示すグラフである。ここで、横軸の現像剤密度は、汲上げ量を現像ギャップＤ０で除した値（汲上げ量／Ｄ０）である。また、縦軸のトナー付着量は、現像能力に比例する値である。
ここで、現像ギャップＤ０が０．４ｍｍのとき、汲上げ量を６０〜９０ｍｇ／ｃｍ²に設定することで充分かつ安定した現像能力を得ることができる。そして、その状態から汲上げ量（現像剤密度）を徐々に低下させていくと、トナー付着量（現像能力）の安定領域から外れて、トナー付着量（現像能力）がやがて低下していくことになる。ところが、図６に示す実験結果からも、本実施の形態１の現像装置１３は、従来のものに比べて、トナー付着量（現像能力）の安定領域が広く、汲上げ量（現像剤密度）を低下させても、トナー付着量（現像能力）が低下しにくいことがわかる。具体的に、破線グラフに示す従来の現像装置は現像能力の安定領域を維持するための現像剤密度の下限値が１．１〜１．５ｍｇ／ｃｍ³であったのに対して、実線グラフに示す本実施の形態１の現像装置は現像能力の安定領域を維持するための現像剤密度の下限値が０．６〜０．９ｍｇ／ｃｍ³であった。

図７は、現像領域Ｎの近傍の電界強度を示すグラフである。
図７において、横軸は現像領域Ｎの中心位置Ｑからの距離を示し、縦軸は電界強度を示す。なお、縦軸の電界強度は、最大の電界強度を１００％としたときの割合を示したものである。
図７に示すように、現像領域Ｎの中心位置Ｑにおける電界強度が最も高く、中心位置Ｑからの距離が大きくなるほど電界強度が低くなる。具体的に、中心位置Ｑからの距離が１ｍｍ（２ｍｍ幅）の位置では電界強度が最大値に対して８０％になり、中心位置Ｑからの距離が２ｍｍ（４ｍｍ幅）の位置では電界強度が最大値に対して５０％になる。このような結果からも、現像能力を高めるためには現像補助部材１３ｄを中心位置Ｑの近傍に設置することが好ましいことがわかる。具体的に、図５を参照して、本実施の形態１では中心位置Ｑから現像補助部材１３ｄまでの距離Ｈを２ｍｍ以下（好ましくは、１ｍｍ程度）に設定している。

以上説明したように、本実施の形態１では、現像領域Ｎの近傍であって感光体ドラム１１（像担持体）と現像ローラ１３ａ（現像剤担持体）との間に、現像領域Ｎの位置で感光体ドラム１１に摺接する現像剤Ｇの量を増加させる現像補助部材１３ｄを設置しているため、ドクターブレード１３ｃ（現像剤規制部材）の位置を通過した後に現像ローラ１３ａ上に担持される現像剤Ｇの汲上げ量を少なくしても、現像能力が低下するのを抑止することができる。

実施の形態２．
図８にて、この発明の実施の形態２について詳細に説明する。
図８は、実施の形態２における現像装置の一部を示す拡大図であって、前記実施の形態１における図５に相当する図である。本実施の形態２における現像装置は、現像補助部材１３ｄの形状が、前記実施の形態１のものと相違する。

図８を参照して、本実施の形態２における現像装置１３も、前記実施の形態１と同様に、現像ローラ１３ａ（現像剤担持体）、２つの搬送スクリュ１３ｂ１、１３ｂ２、ドクターブレード１３ｃ（現像剤規制部材）、現像補助部材１３ｄ、等で構成されている。そして、現像補助部材１３ｄは、現像領域Ｎの中心位置Ｑの近傍に配設されている。

ここで、本実施の形態２では、現像補助部材１３ｄを、非磁性材料からなる楔状部材（現像ローラ１３ａの長手方向の範囲に対してほぼ同範囲に延設されている。）としている。このような場合であっても、現像補助部材１３ｄの周囲に現像剤Ｇの大きな滞留を生じさせることなく、現像領域Ｎの位置で感光体ドラム１１に摺接する現像剤の量を増加させることができる。

以上説明したように、本実施の形態２でも、前記実施の形態１と同様に、現像領域Ｎの近傍であって感光体ドラム１１（像担持体）と現像ローラ１３ａ（現像剤担持体）との間に、現像領域Ｎの位置で感光体ドラム１１に摺接する現像剤Ｇの量を増加させる現像補助部材１３ｄを設置しているため、ドクターブレード１３ｃ（現像剤規制部材）の位置を通過した後に現像ローラ１３ａ上に担持される現像剤Ｇの汲上げ量を少なくしても、現像能力が低下するのを抑止することができる。

なお、前記各実施の形態では、トナー容器２８から現像装置１３に向けてトナーＴを供給したが、トナー容器（現像剤容器）から現像剤Ｇ（トナーＴ及びキャリアＣ）を現像装置１３に向けて供給することもできる。その場合、現像装置１３から余剰の現像剤を適宜に排出する手段を設けることになる。このような場合であっても、前記各実施の形態と同様の効果を得ることができる。

また、前記各実施の形態においては、現像装置１３が単体で画像形成装置本体に着脱されるユニットして構成されている画像形成装置に対して、本発明を適用した。しかし、本発明の適用はこれに限定されることなく、作像部の一部又は全部がプロセスカートリッジ化されている画像形成装置に対しても、当然に本発明を適用することができる。

また、前記各実施の形態では、搬送スクリュが上下方向に配設された現像装置１３に対して本発明を適用したが、搬送スクリュが水平方向に配設された現像装置に対しても本発明を適用することができる。また、前記各実施の形態では、現像剤を長手方向に循環する搬送スクリュが設置された現像装置１３に対して本発明を適用したが、現像剤を撹拌する搬送部材の構成はこれに限定されることなく、楕円板ローラや撹拌パドル等の搬送部材が設置された現像装置に対しても本発明を適用することができる。さらに、前記各実施の形態では、搬送スクリュが２つ設置された現像装置１３に対して本発明を適用したが、搬送スクリュが３つ以上設置された現像装置に対しても本発明を適用することができる。そして、これらの場合も、現像領域の近傍に現像補助部材１３ｄを設けることで、前記各実施の形態と同様の効果を得ることができる。

なお、本発明が前記各実施の形態に限定されず、本発明の技術思想の範囲内において、前記各実施の形態の中で示唆した以外にも、前記各実施の形態は適宜変更され得ることは明らかである。また、前記構成部材の数、位置、形状等は前記各実施の形態に限定されず、本発明を実施する上で好適な数、位置、形状等にすることができる。

この発明の実施の形態１における画像形成装置を示す全体構成図である。 作像部を示す構成図である。 （Ａ）現像装置の上部を長手方向にみた概略断面図と、（Ｂ）現像装置の下部を長手方向にみた概略断面図と、である。 現像装置の循環経路を長手方向にみた概略断面図である。 現像領域の近傍を示す拡大図である。 現像剤密度とトナー付着量との関係を示すグラフである。 現像領域の近傍の電界強度を示すグラフである。 この発明の実施の形態２における現像装置の一部を示す拡大図である。

符号の説明

１ 画像形成装置本体（装置本体）、
１１、１１Ｙ、１１Ｃ、１１Ｍ、１１ＢＫ 感光体ドラム（像担持体）、
１３ 現像装置（現像部）、
１３ａ 現像ローラ（現像剤担持体）、
１３ｂ１ 第１搬送スクリュ、
１３ｂ２ 第２搬送スクリュ、
１３ｃ ドクターブレード（現像剤規制部材）、
１３ｄ 現像補助部材、
２８ トナー容器、 Ｐ 記録媒体、
Ｇ 現像剤（２成分現像剤）、 Ｔ トナー、 Ｃ キャリア。

Claims (5)

1. 像担持体上に形成される潜像を現像する現像装置であって、
   前記像担持体に対して所定のギャップをあけて対向するとともに、キャリアとトナーとを有する現像剤を担持する現像剤担持体と、
   前記現像剤担持体に対向するとともに、前記現像剤担持体に担持された現像剤の量を規制する現像剤規制部材と、
   前記ギャップが形成された現像領域の中心位置の近傍であって前記像担持体と前記現像剤担持体との間に設置された現像補助部材と、
   を備え、
   前記現像補助部材と前記像担持体とのギャップをＤ１として、前記現像補助部材と前記現像剤担持体とのギャップをＤ２として、前記現像剤担持体と前記現像剤規制部材とのギャップをＤ３としたときに、
   Ｄ３＞Ｄ１＞Ｄ２＞０
   なる関係が成立することを特徴とする現像装置。
2. 前記現像補助部材は、前記現像領域の中心位置に対して前記現像剤担持体の走行方向の下流側に配設されたことを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
3. 前記現像補助部材は、非磁性材料で形成されたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の現像装置。
4. 画像形成装置の装置本体に対して着脱自在に設置されるプロセスカートリッジであって、
   請求項１〜請求項３のいずれかに記載の現像装置と前記像担持体とが一体化されたことを特徴とするプロセスカートリッジ。
5. 請求項１〜請求項３のいずれかに記載の現像装置と前記像担持体とを備えたことを特徴とする画像形成装置。

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