JP5775860B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、一成分現像剤を用いて、像担持体上に形成された静電潜像を現像する為の現像装置を備えた画像形成装置に関する。

従来、プリンター等の画像形成装置に用いられ、一成分現像剤を用いて、像担持体上に形成された静電潜像を現像する現像装置として、特許文献１に記載されているような現像装置が知られている。かかる現像装置は、固定マグネットを内包する現像剤担持体と、この現像剤担持体上に形成される現像剤層の厚みを規制する層厚規制部材と、現像剤担持体に現像剤を供給する現像剤搬送部材と、を有する。

上記の技術では、現像剤担持体と現像剤搬送部材とが対向する位置において、現像剤担持体の周速度が現像剤搬送部材の周速度の５倍よりも大きく設定される。

特開２００５−１０５５８号公報

特許文献１に記載された技術のように、現像剤担持体の周速度が現像剤搬送部材の周速度の５倍よりも大きく設定された場合、換言すれば、現像剤搬送部材の周速度が、現像剤担持体の周速度の５分の１未満に設定されることで、現像剤に対するストレスが低下される。しかしながら、この場合、現像剤搬送部材から現像剤担持体への現像剤の供給が不足することがあった。

特に、現像剤搬送部材が、回転軸回りに螺旋羽根が配設されたスクリュー形状を備える場合、螺旋羽根部分では現像剤の供給量が多く、回転軸部分では現像剤の供給が不足する。この結果、層厚規制部材の裏側において部分的な現像剤量の差が生じ、画像上に縦スジ状の濃度差が生じることがあった。

一方、現像剤搬送部材から現像剤担持体に多くの現像剤を供給するために、現像剤搬送部材の周速度が著しく増大されると、層厚規制部材の裏側で多量の現像剤が滞留する。この場合、現像剤の劣化が促進されるとともに、現像器の駆動トルクが増大するという課題があった。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、特に、一成分現像剤が現像剤搬送部材から現像剤担持体に供給されるにあたり、現像剤の供給不足に伴う画像欠陥および現像剤の劣化を抑止することが可能な現像装置を備えた画像形成装置を提供することを目的とする。

本発明の一局面に係る画像形成装置は、表面に静電潜像が形成される像担持体と、前記像担持体に現像剤を供給する現像装置と、前記像担持体からシートに画像を転写する転写装置と、現像剤排出口を備え、前記現像装置に補給される現像剤を貯留する現像剤貯留部と、を有し、前記現像装置は、一成分磁性現像剤を収容する筐体と、前記筐体に配置され、回転駆動され、周面に前記現像剤を担持する現像剤担持体と、前記筐体内において、前記現像剤担持体に沿って水平な第１方向に前記現像剤が搬送される第１搬送路と、前記第１搬送路に沿って配設され前記第１方向と逆方向の水平な第２方向に前記現像剤が搬送される第２搬送路とを備え、前記第１および第２搬送路の間で前記現像剤が循環搬送される現像剤搬送路と、前記第１搬送路に配設され、回転軸と、前記回転軸回りに形成されたスクリュー羽根とを有し、前記現像剤担持体に対向する領域において、下方から上方に向かって回転駆動され、前記第１方向に前記現像剤を搬送し、かつ、前記現像剤担持体に前記現像剤を供給する第１現像剤搬送部材と、前記現像剤担持体の前記周面と間隔をおいて配置され、前記現像剤担持体に供給された前記現像剤の層厚を規制する層厚規制部材と、前記層厚規制部材のうち前記現像剤担持体の回転方向上流側に、前記現像剤担持体の前記周面と間隔をおいて配置される対向磁石と、前記第２搬送路の前記第２方向下流側であって前記第２搬送路の上方において前記筐体に開口され、前記現像剤排出口から前記現像剤を受け入れる現像剤補給口と、前記第２搬送路に配設され、前記第２方向に前記現像剤を搬送する第２現像剤搬送部材と、前記第２現像剤搬送部材において、前記現像剤補給口よりも前記第２方向下流側に配置され、前記第２現像剤搬送部材の前記現像剤の搬送能力を部分的に抑制することによって、前記現像剤補給口が対向する位置に前記現像剤の滞留部を形成する搬送能力抑制部と、を有し、前記第１現像剤搬送部材の前記回転軸は、前記現像剤担持体の周面の下端部よりも下方であって、前記下端部から水平方向に間隔をおいた位置に配置され、前記第１現像剤搬送部材の外周縁の上端部は、前記現像剤担持体の回転軸心よりも下方に配置され、前記層厚規制部材は、前記第１現像剤搬送部材が前記現像剤担持体の周面に前記現像剤を供給する第１の位置の上方の第２の位置において、前記現像剤の層厚を規制し、前記現像剤担持体の周速度をＶｄ、前記第１現像剤搬送部材の周速度をＶｓとした場合、１．３≦Ｖｄ／Ｖｓ≦５．０の関係を満たし、前記現像剤搬送路の現像剤量が増大すると、前記滞留部が前記現像剤補給口を封止し、前記現像剤搬送路の現像剤量が減少すると、前記滞留部と前記現像剤補給口との間に隙間が生じることで、前記現像剤補給口から現像剤が前記現像剤搬送路に流入可能とされることを特徴とする。

本構成によれば、第１現像剤搬送部材は、第１搬送路内で第１方向に現像剤を搬送し、かつ、現像剤担持体に前記現像剤を供給する。そして、１．３≦Ｖｄ／Ｖｓ≦５．０の関係を満たすように、現像剤担持体の周速度をＶｄおよび第１現像剤搬送部材の周速度をＶｓが設定される。このため、第１現像剤搬送部材から現像剤担持体に十分な現像剤が供給され、層厚規制部材によって規制される現像剤量にむらが生じることが抑止される。また、第１現像剤搬送部材から現像剤担持体に過量な現像剤が供給されることによって、層厚規制部材の周辺で現像剤に過剰な負荷がかかり、現像剤の劣化が促進されることが抑止される。この結果、シート上に形成された画像に、縦スジ状の画質欠陥が生じることが抑止される。また、長期に亘って、シートに安定した画像が形成される。また、本構成によれば、二成分現像剤と比較して異なる粒子同士を攪拌する必要がない一成分現像剤を、第１現像剤搬送部材から現像剤担持体に、より安定して供給することができる。更に、本構成によれば、スクリュー羽根のピッチに依存して、第１現像剤搬送部材から現像剤担持体への現像剤の供給力が部分的に異なる場合であっても、第１現像剤搬送部材から現像剤担持体に十分な現像剤が供給され、層厚規制部材によって規制される現像剤量にむらが生じることが抑止される。また、第１現像剤搬送部材から現像剤担持体に過量な現像剤が供給されることによって、層厚規制部材の周辺で現像剤に過剰な負荷がかかり、現像剤の劣化が促進されることが抑止される。また、本構成によれば、現像剤担持体上の現像剤が、層厚規制部材の上流側に配置された対向磁石によって、回転方向と交差する方向に移動しにくい場合であっても、第１現像剤搬送部材から現像剤担持体に十分な現像剤が供給され、層厚規制部材によって規制される現像剤量にむらが生じることが抑止される。また、第１現像剤搬送部材から現像剤担持体に過量な現像剤が供給されることによって、層厚規制部材の周辺で現像剤に過剰な負荷がかかり、現像剤の劣化が促進されることが抑止される。

上記の構成において、２．０＜Ｖｄ／Ｖｓ≦５．０の関係を満たすことが望ましい。

本構成によれば、層厚規制部材の周辺で現像剤に過剰な負荷がかかることが、一層抑制される。

上記の構成において、１．３≦Ｖｄ／Ｖｓ≦４．０の関係を満たすことが望ましい。

本構成によれば、現像剤搬送部材から現像剤担持体に十分な現像剤が安定して供給され、層厚規制部材によって規制される現像剤量にむらが生じることが一層抑止される。

本発明によれば、一成分現像剤が現像剤搬送部材から現像剤担持体に供給されるにあたり、現像剤の供給不足に伴う画像欠陥および現像剤の劣化を抑止することが可能な現像装置を備えた画像形成装置が提供される。

本発明の一実施形態に係る画像形成装置の外観を示す斜視図である。 本発明の一実施形態に係る画像形成装置の内部構造を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る現像装置の断面図である。 本発明の一実施形態に係る現像装置の平面図である。 本発明の一実施形態に係る現像装置のトナー補給の様子を示す模式図である。 本発明の一実施形態に係る現像装置の第１攪拌スクリューの拡大斜視図である。

以下、図面に基づいて、本発明の実施形態につき詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る画像形成装置１の外観を示す斜視図である。また、図２は、本発明の一実施形態に係る画像形成装置１の内部構造を示す側断面図である。ここでは、画像形成装置１としてモノクロプリンターを例示するが、画像形成装置は、複写機、ファクシミリ装置、或いは、これらの機能を備える複合機であってもよく、またカラー画像を形成する画像形成装置であっても良い。

画像形成装置１は、略直方体形状の筐体構造を有する本体ハウジング１０と、この本体ハウジング１０内に収容される画像形成部３０と、定着部４０と、トナーコンテナ５０と、給紙部９０と、を含む。

本体ハウジング１０の前面側には前カバー１１が、後面側には後カバー１２が各々備えられている。前カバー１１が開放されることで、トナーコンテナ５０が前面側に露出する。これにより、ユーザーは、トナー切れの際にトナーコンテナ５０を本体ハウジング１０の前面側から取り出すことができる。後カバー１２は、シートジャムやメンテナンスの際に開放されるカバーである。画像形成部３０及び定着部４０の各ユニットは、後カバー１２が開放されることで、本体ハウジング１０の後面側から取り出し可能となる。また、本体ハウジング１０の側面には、左カバー１２Ｌ（図１）と、左カバー１２Ｌとは反対側の右カバー１２Ｒ（図１には表れていない）とが、それぞれ鉛直方向に延伸するように配設されている。左カバー１２Ｌの前側部分には、本体ハウジング１０内に空気を取り込むための吸気口１２Ｌａが配設されている。また、本体ハウジング１０の上面には、画像形成後のシートが排出される排紙部１３が備えられている。前カバー１１と、後カバー１２と、左カバー１２Ｌと、右カバー１２Ｒと、排紙部１３とによって画定される内部空間Ｓ（図２）に、画像形成を実行するための各種装置が内装される。

画像形成部３０は、給紙部９０から送り出されるシートにトナー画像を形成する画像形成処理を行う。画像形成部３０は、感光体ドラム３１（像担持体）と、この感光体ドラム３１の周囲に配置された、帯電装置３２、露光装置（図２には表れていない）、現像装置２０、転写ローラー３４（転写装置）及びクリーニング装置３５とを含む。画像形成部３０は、左カバー１２Ｌと右カバー１２Ｒとの間に、配設される。

感光体ドラム３１は、回転軸と、回転軸回りに回転する円筒面と、を備える。円筒面には、静電潜像が形成されるとともに、該静電潜像に応じたトナー像が円筒面に担持される。感光体ドラム３１としては、アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）系材料を用いた感光体ドラムを用いることができる。

帯電装置３２は、感光体ドラム３１の表面を均一に帯電するものであって、感光体ドラム３１に当接する帯電ローラーを含む。

クリーニング装置３５は、不図示のクリーニングブレードを有し、トナー像転写後の感光体ドラム３１の周面に付着したトナーを清掃するとともに、不図示の回収装置に該トナーを搬送する。

露光装置は、レーザー光源とミラーやレンズ等の光学系機器とを有し、感光体ドラム３１の周面に、パーソナルコンピューター等の外部装置から与えられる画像データに基づいて変調された光を照射して、静電潜像を形成する。現像装置２０は、感光体ドラム３１上の前記静電潜像を現像してトナー像を形成するために、感光体ドラム３１の周面にトナーを供給する。現像装置２０は、感光体ドラム３１に供給するトナーを担持する現像ローラー２１と、現像ハウジング２１０（図３）の内部で現像剤を攪拌しながら循環搬送する第１搬送スクリュー２４及び第２搬送スクリュー２３とを含む。なお、本実施形態に係る現像装置２０については、後記で詳述する。

転写ローラー３４は、感光体ドラム３１の周面に形成されたトナー像をシート上に転写させるためのローラーである。転写ローラー３４は、感光体ドラム３１の円筒面に当接し、転写ニップ部を形成している。この転写ローラー３４には、トナーと逆極性の転写バイアスが与えられる。

定着部４０は、転写されたトナー像をシート上に定着する定着処理を行う。定着部４０は、加熱源を内部に備えた定着ローラー４１と、この定着ローラー４１に対して圧接され、定着ローラー４１との間に定着ニップ部を形成する加圧ローラー４２とを含む。トナー像が転写されたシートが前記定着ニップ部に通紙されると、トナー像は、定着ローラー４１による加熱および加圧ローラー４２による押圧により、シート上に定着される。

トナーコンテナ５０は、現像装置２０に補給するトナーを貯留する。トナーコンテナ５０は、トナーの主な貯留箇所となるコンテナ本体５１と、コンテナ本体５１の一側面の下部から突設された筒状部５２と、コンテナ本体５１の他の側面を覆う蓋部材５３と、コンテナ内部に収容されトナーを搬送する回転部材５４とを含む。トナーコンテナ５０内に貯留されたトナーは、回転部材５４が回転駆動されることによって、筒状部５２の先端下面に設けられたトナー排出口５２１から現像装置２０内に供給される。また、トナーコンテナ５０の上方を覆うコンテナ天板５０Ｈは、排紙部１３の下方に位置する（図２参照）。

給紙部９０は、画像形成処理が施されるシートを収容する給紙カセット９１を含む（図２）。この給紙カセット９１は、その一部が本体ハウジング１０の前面からさらに前方に突出している。給紙カセット９１のうち、本体ハウジング１０内に収容されている部分の上面は、給紙カセット天板９１Ｕによって覆われている。給紙カセット９１には、前記シートの束が収容されるシート収容空間、前記シートの束を給紙のためにリフトアップするリフト板等が備えられている。給紙カセット９１の後端側の上部にはシート繰出部９１Ａが設けられている。このシート繰出部９１Ａには、給紙カセット９１内のシート束の最上層のシートを１枚ずつ繰り出すための給紙ローラー９１Ｂが配置されている。

本体ハウジング１０内には、シートを搬送するために、主搬送路９２Ｆ及び反転搬送路９２Ｂが備えられている。主搬送路９２Ｆは、給紙部９０のシート繰出部９１Ａから画像形成部３０及び定着部４０を経由して、本体ハウジング１０上面の排紙部１３に対向して設けられている排紙口１４まで延びている。反転搬送路９２Ｂは、シートに対して両面印刷を行う場合に、片面印刷されたシートを主搬送路９２Ｆにおける画像形成部３０の上流側に戻すための搬送路である。

主搬送路９２Ｆは、感光体ドラム３１および転写ローラー３４によって形成される転写ニップ部を、下方から上方に向かって、通過するように延設される。また、主搬送路９２Ｆの、転写ニップ部よりも上流側には、レジストローラー対９３が配置されている。シートは、レジストローラー対９３にて一旦停止され、スキュー矯正が行われた後、画像転写のための所定のタイミングで、前記転写ニップ部に送り出される。主搬送路９２Ｆ及び反転搬送路９２Ｂの適所には、シートを搬送するための搬送ローラーが複数配置されており、例えば排紙口１４の近傍には排紙ローラー対９４が配置されている。

反転搬送路９２Ｂは、反転ユニット９５の外側面と、本体ハウジング１０の後カバー１２の内面との間に形成されている。なお、反転ユニット９５の内側面には転写ローラー３４及びレジストローラー対９３の一方のローラーが搭載されている。後カバー１２及び反転ユニット９５は、それらの下端に設けられた支点部１２１の軸回りに各々回動可能である。反転搬送路９２Ｂにおいてシートジャムが発生した場合、後カバー１２が開放される。主搬送路９２Ｆでシートジャムが発生した場合、或いは感光体ドラム３１のユニットや現像装置２０が外部に取り出される場合には、後カバー１２に加えて反転ユニット９５も開放される。

＜現像装置の説明＞
次に、本実施形態に係る現像装置２０について、詳述する。図３は、現像装置２０の内部構造を示す断面図である。また、図４は、現像装置２０の内部構造を示す平面図である。現像装置２０は、一方向（現像ローラー２１の軸方向）に長尺の箱形形状を有する現像ハウジング２１０（筐体）を備える。該現像ハウジング２１０は、内部空間２２０を有する。内部空間２２０には、現像ローラー２１（現像剤担持体）と、第１攪拌スクリュー２３および第２攪拌スクリュー２４（現像剤搬送部材）と、トナー補給口２５とが配設されている。本実施形態では、一成分現像方式として、この内部空間２２０には、磁性材料を含むトナーが現像剤（磁性現像剤）として充填される。トナーは、内部空間２２０内において攪拌搬送され、静電潜像を現像するために、逐次現像ローラー２１から感光体ドラム３１に供給される。

現像ローラー２１は、現像ハウジング２１０の長尺方向に延設される円筒形状を有する。現像ローラー２１は、回転駆動される円筒形状のスリーブ２１Ｓと、スリーブ２１Ｓの内部に、軸方向に沿って固定配置される円柱形状のマグネット２１Ｍとを備える。スリーブ２１Ｓは、不図示の駆動手段によって、図３の矢印Ｄ３１方向に回転駆動され、周面に磁性トナーを担持する。マグネット２１Ｍは、スリーブ２１Ｓの内部に、スリーブ２１Ｓの周方向に複数の磁極を有する固定磁石である。マグネット２１Ｍは、周方向に配置される４つの磁極Ｓ１極、Ｎ１極、Ｓ２極、Ｎ２極を備える。図３において、現像ローラー２１を囲む曲線ＭＣは、各磁極によってもたらされる現像ローラー２１の半径方向の磁力を、スリーブ２１Ｓ上の周方向の分布として示したものである。Ｓ１極は、マグネット２１Ｍのうち、前方かつ上方の位置に配置される。Ｓ１極は、規制極として、トナー層を規制するために使用される。Ｎ１極は、マグネット２１Ｍのうち、後方かつ上方の位置に配置される。Ｎ１極は、現像極として、感光体ドラム３１にトナーを供給する機能を備える。Ｎ２極は、マグネット２１Ｍのうち、前方かつ下方の位置に配置される。Ｎ２極は、キャッチ極として、現像ローラー２１にトナーを汲み上げる機能を備える。Ｓ２極は、マグネット２１Ｍのうち、Ｎ１極よりもスリーブ２１Ｓの回転方向下流側であって、Ｎ２極よりもスリーブ２１Ｓの回転方向上流側の位置に配置される。Ｓ２極は、主に、マグネット２１Ｍのうち、後方かつ下方の位置に配置される。Ｓ２極は、Ｎ１極において、感光体ドラム３１側に移動されなかったトナーを、現像ハウジング２１０に回収する搬送極としての機能を備える。スリーブ２１Ｓ上に担持されたトナーは、現像ハウジング２１０に配設された開口部（不図示）まで搬送され、対向する感光体ドラム１４に供給される。

現像ハウジング２１０の内部空間２２０は、不図示の天板によって覆われるとともに、左右方向に延びる仕切り板２２によって、左右方向に長尺の第１搬送路２２１と第２搬送路２２２とに区画されている。仕切り板２２は、現像ハウジング２１０の左右方向の幅よりも短く、仕切り板２２の左端及び右端には、第１搬送路２２１と第２搬送路２２２とをそれぞれ連通させる第１連通路２２３及び第２連通路２２４が備えられている。これにより、内部空間２２０には、第１搬送路２２１、第１連通路２２３、第２搬送路２２２及び第２連通路２２４に至る循環経路（現像剤搬送路）が形成される。トナーは、該循環経路内を図４において時計回りに搬送される。

トナー補給口２５は、前記天板に穿孔された開口部であり、第１搬送路２２１の左端付近の上方に配置されている（図４）。トナー補給口２５は、上記の循環経路に対向して配置され、トナーコンテナ５０から補給される補給トナーを内部空間２２０に受け入れる機能を備える。本実施形態では、トナー補給口２５は、平面視で１４ｍｍ×８ｍｍの開口からなる。

第１攪拌スクリュー２３は、第１搬送路２２１に配設されている。第１攪拌スクリュー２３は、第１回転軸２３ａと、この第１回転軸２３ａの周上にスパイラル状に突設された第１螺旋羽根２３ｂとを含む。第１攪拌スクリュー２３は、不図示の駆動手段によって第１回転軸２３ａ回り（図３の矢印Ｄ３３、図４の矢印Ｒ２）に回転駆動されることで、図４の矢印Ｄ１方向にトナーを搬送する。第１攪拌スクリュー２３は、トナー補給口２５が第１搬送路２２１に対向する位置を通過するように現像剤を搬送する。これにより、第１攪拌スクリュー２３は、トナー補給口２５から流入する新しいトナーと、第１搬送路２２１を搬送されるトナーとを混合し、混合されたトナーを第２搬送路２２２側に受け渡す機能を有する。なお、本実施形態では、第１螺旋羽根２３ｂの外径は１４ｍｍであり、軸方向のピッチは２０ｍｍに設定される。第１攪拌スクリュー２３の搬送性能に応じて、前記ピッチは変更可能であるが、トナーの搬送能力を維持する上では１５ｍｍが下限とされることが好ましい。第１攪拌スクリュー２３のトナー搬送方向（Ｄ１方向）下流側には、第１パドル２３ｃが配設されている。第１パドル２３ｃは、第１回転軸２３ａ上に配設された板状部材である。第１パドル２３ｃは、第１回転軸２３ａと共に回転され、図４の矢印Ｄ３方向に向かって、第１搬送路２２１から第２搬送路２２２に、トナーを受け渡す。本実施形態では、第１パドル２３ｃの軸方向の長さは、２０ｍｍに設定される。

第２攪拌スクリュー２４は、第１搬送路２２２に配設されている。第２攪拌スクリュー２４は、第２回転軸２４ａ（回転軸）と、この第２回転軸２４ａの周上にスパイラル状に突設された第２螺旋羽根２４ｂ（スクリュー羽根）とを含む。第２攪拌スクリュー２４は、不図示の駆動手段によって第２回転軸２４ａ回り（図３の矢印Ｄ３２、図４の矢印Ｒ１）に回転駆動されることで、図４の矢印Ｄ２方向にトナーを搬送する。第２攪拌スクリュー２４は、第２搬送路２２２内で、トナーを搬送するとともに、現像ローラー２１にトナーを供給する。なお、本実施形態では、第２螺旋羽根２４ｂの外径は１４ｍｍであり、軸方向のピッチは２０ｍｍに設定される。第２攪拌スクリュー２４の搬送性能に応じて、前記ピッチは変更可能であるが、トナーの搬送能力を維持する上では１５ｍｍが下限とされることが好ましい。

第２攪拌スクリュー２４は、現像ローラー２１よりも、前方かつ下方の位置に、配置される。すなわち、第２攪拌スクリュー２４は、マグネット２１ＭのＮ２極に対向して配置される。第２攪拌スクリュー２４の回転（図３の矢印Ｄ３２）に伴って、第２攪拌スクリュー２４からスリーブ２１Ｓにトナーが供給される。第２攪拌スクリュー２４の回転軸２４ａは、スリーブ２１Ｓの回転軸よりも下方に位置する。更に、第２攪拌スクリュー２４の回転軸２４ａは、スリーブ２１Ｓの周面の下端部よりも下方に位置する。本実施形態では、現像ローラー２１へのトナーの供給経路は、第２攪拌スクリュー２４から供給される経路のみによって形成される。第２攪拌スクリュー２４は、現像ローラー２１に対して、下方から上方にトナーを汲み上げることによって、スリーブ２１Ｓにトナーを供給する。

第２攪拌スクリュー２４のトナー搬送方向（Ｄ２方向）下流側には、第２パドル２４ｃが配設されている。第２パドル２４ｃは、第２回転軸２４ａ上に配設された板状部材である。第２パドル２４ｃは、第２回転軸２４ａと共に回転され、図４の矢印Ｄ４方向に向かって、第２搬送路２２２から第１搬送路２２１に、トナーを受け渡す。本実施形態では、第２パドル２４ｃの軸方向の長さは、２０ｍｍに設定される。

現像装置２０は、更に、層規制部材６０（層厚規制部材）と、磁石プレート７０（対向磁石）と、を備える。

層規制部材６０は、現像ローラー２１よりも、前方かつ上方の位置に配置される。層規制部材６０は、現像ローラー２１の軸方向に沿って、現像ローラー２１（スリーブ２１Ｓ）の周面に対向して配置される。詳しくは、層規制部材６０は、現像ローラー２１のうち、マグネット２１ＭのＳ１極に対向して配置される。層規制部材６０は、磁性材料から構成される板状部材である。層規制部材６０は、現像ローラー２１の回転軸と直交する断面において、現像ローラー２１に向かう方向を長辺とする矩形形状を備える。層規制部材６０の先端部は、現像ローラー２１のスリーブ２１Ｓと、間隔を置いて配置される。この結果、前記先端部と、スリーブ２１Ｓとの間で、層規制ギャップＧが形成される。層規制部材６０は、第２攪拌スクリュー２４からスリーブ２１Ｓ上に汲み上げられたトナーの層厚を規制する。

磁石プレート７０は、層規制部材６０の前側に、層規制部材６０に沿って配置される。換言すれば、磁石プレート７０は、層規制部材６０よりも、現像ローラー２１のスリーブ２１Ｓの回転方向（図３の矢印Ｄ３１）上流側に配置される。本実施形態では、磁石プレート７０は、板状形状を備えた永久磁石から構成される。磁石プレート７０は、現像ローラー３３１の回転軸と直交する断面において、層規制部材６０に沿って延設される略矩形形状を備える。磁石プレート７０は、層規制部材６０の下方部分に固定される。磁石プレート７０は、マグネット２１ＭのＳ１極と対向する位置に、Ｓ１極と同極のＳ極の磁力を備える。また、磁石プレート７０は、マグネット２１ＭのＳ１極に対して、前記Ｓ極よりも遠い位置に、Ｎ極を備える。

このように、本実施形態では、層規制部材６０よりも、現像ローラー２１（スリーブ２１Ｓ）の回転方向上流側に、磁石プレート７０が配置される。換言すれば、現像ローラー２１の回転方向上流側から下流側に向かって、磁石プレート７０、層規制部材６０が順に、現像ローラー２１の周面に対向して配置される。

かくして、本実施形態では、第２攪拌スクリュー２４は、スリーブ２１Ｓの周面のうち、鉛直下方に面する第１の位置Ｐ１に向かって、トナーをスリーブ２１Ｓに供給する。また、層規制部材６０は、スリーブ２１Ｓの周面のうち、鉛直上方に面し、かつ、第１の位置Ｐ１の上方に位置する第２の位置Ｐ２において、スリーブ２１Ｓ上のトナーの厚さを規制する。この際、マグネット２１ＭのＳ１極と磁石プレート７０のＳ極が、同極の磁力を有することから、スリーブ２１Ｓと磁石プレート７０との間には、反発磁界が作用する。該反発磁界は、スリーブ２１Ｓの回転方向上流側に向かう磁界と、回転方向下流側（層規制部材６０側）に向かう磁界とに分類される。この結果、スリーブ２１Ｓ上を搬送され、磁石プレート７０の下部に進入されたトナーは、スリーブ２１Ｓの周面に移動する力を付与される。この結果、トナーが薄層化された状態で、トナーの層規制が実現される。更に、層規制部材６０の層規制ギャップＧに進入されなかったトナーは、反発磁界に促進され、スリーブ２１Ｓの回転方向上流側に向かって流動する。

＜滞留部について＞
図４を参照して、前述のトナーコンテナ５０は、現像ハウジング２１０のトナー補給口２５の上方に、配置されている。トナーコンテナ５０は、内部にトナーが搬送されるトナー搬送路５０ａと、回転部材５４と、トナー排出口５２１と、を備える。トナーコンテナ５０は、トナーコンテナ５０の長手方向（トナー搬送路５０ａが形成されている方向）が、現像装置２０の長手方向（第１攪拌スクリュー２３の現像剤搬送方向。矢印Ｄ１方向）に直交する方向に位置するように、現像装置２０に組みつけられている。

トナー排出口５２１は、現像装置２０のトナー補給口２５に対応して、トナーコンテナ５０の底部に配設されている。回転部材５４は、軸部と該軸部回りに回転される羽根部とを有し（図２参照）、トナー搬送路５０ａ内の補給トナーをトナー排出口５２１に向かって搬送する。トナー排出口５２１から落下したトナーは、トナー補給口２５を介して、現像装置２０に補給される。

次に、トナー補給口２５から現像ハウジング２１０に新たに補給されるトナーの流れについて説明する。図５は、現像装置２０に配設されたトナー補給口２５およびトナーコンテナ５０に配設されたトナー排出口５２１付近の断面図である。なお、図５では、説明のために、トナーコンテナ５０の配置を水平方向において９０度回転させて示している。実際には、トナーコンテナ５０内の回転部材５４は、紙面手前に向かって延設され、第１攪拌スクリュー２３と、トナーコンテナ５０内の回転部材５４とは、互いに直交する位置関係となっている。また、図６は、第１攪拌スクリュー２３の一部を拡大した斜視図である。

トナーコンテナ５０のトナー排出口５２１から供給された補給トナーＴ２は、第１搬送路２２１に落下して既存のトナーＴ１と混合され、第１攪拌スクリュー２３により矢印Ｄ１方向に搬送される。この際、トナーＴ１、Ｔ２は攪拌され、帯電される。

第１攪拌スクリュー２３は、トナー補給口２５よりトナー搬送方向下流側に、部分的に現像剤の搬送性能が抑制される搬送能力抑制部２６を備える。本実施形態では、搬送能力抑制部２６は、第１攪拌スクリュー２３の第１螺旋羽根２３ｂを欠落させることによって形成される（図６参照）。本実施形態では、搬送能力抑制部２６の軸方向の長さは、１２ｍｍに設定される。換言すれば、搬送能力抑制部２６は、部分的に第１回転軸２３ａのみが配設されている部分に相当する。この場合、搬送能力抑制部２６は、第１回転軸２３ａの軸方向の現像剤搬送性能を有さない。従って、第１搬送路２２１内において、搬送能力抑制部２６よりも上流側から搬送されるトナーは、該搬送能力抑制部２６において、滞留し始める。そして、これらのトナーの滞留は、搬送能力抑制部２６の直ぐ上流側であって、トナー補給口２５が第１搬送路２２１に対向する位置まで累積していく。この結果、トナー補給口２５の入口付近には、現像剤の滞留部２７が形成される。

トナー補給口２５から補給トナーＴ２が補給され、内部空間２２０内のトナー量が増えると、この滞留部２７で滞留するトナーがトナー補給口２５を塞ぎ（封止し）、それ以上のトナーの補給を抑制する。その後、内部空間２２０内のトナーが現像ローラー２１から消費され、滞留部２７で滞留するトナーが減少すると、トナー補給口２５を塞いでいたトナーが減り、滞留部２７とトナー補給口２５との間に隙間が生じる。この結果、再び補給トナーＴ２がトナー補給口２５から内部空間２２０に流入する。このように、本実施形態では、滞留部２７に滞留するトナーの減少に伴って、補給トナー量の受入量が調整される体積補給型のトナー補給形式が採用される。

＜現像ローラー２０および第１攪拌スクリュー２４の周速度比について＞
従来、一成分現像剤が使用された現像装置では、二成分現像剤が使用された場合のように異なる粒子同士（トナーとキャリア）を攪拌させる必要がない。このため、第２攪拌スクリュー２４に相当する搬送部材（以後、第３攪拌スクリュー２４Ａと称する）は、トナーへのストレスを低減するために、可及的に小さな周速度で回転された。特に、現像ローラー２１の周速度が、第３攪拌スクリュー２４Ａの周速度の５倍よりも大きく設定されることが多かった。換言すれば、第３攪拌スクリュー２４Ａの周速度が、現像ローラー２１の周速度の５分の１未満に設定されることで、現像剤に対するストレスが低下された。しかしながら、この場合、第３攪拌スクリュー２４Ａから現像ローラー２１への現像剤の供給が不足することがあった。

特に、第３攪拌スクリュー２４Ａが、第２攪拌スクリュー２４と同様に、回転軸回りに螺旋羽根が配設されたスクリュー形状を備える場合、螺旋羽根部分では現像剤の供給量が多く、回転軸部分では現像剤の供給が不足する。この結果、層規制部材６０の裏側において部分的な現像剤量の差が生じ、画像上に縦スジ状の濃度差が生じることがあった。更に、本実施形態のように、層規制部材６０の上流側に、磁石プレート７０が配置された場合、周辺の現像剤が磁石プレート７０の磁力によって現像ローラー２１の軸方向に移動することができず、前記現像剤量の差は一層顕著となる。

一方、第３攪拌スクリュー２４Ａから現像ローラー２１に多くの現像剤を供給するために、第３攪拌スクリュー２４Ａの周速度が著しく増大されると、層規制部材６０の裏側で多量の現像剤が滞留する。この場合、現像剤の劣化が促進されるとともに、現像装置２０の駆動トルクが増大するという課題があった。

上記のような課題を解決するために、本実施形態では、現像ローラー２０の周速度Ｖｄと、第２攪拌スクリュー２４の周速度Ｖｓとの比が好適に設定される。特に、本実施形態では、１．３≦Ｖｄ／Ｖｓ≦５．０の関係を満たすように、現像剤担持体の周速度をＶｄおよび現像剤搬送部材の周速度をＶｓが設定される。この結果、第２攪拌スクリュー２４から現像ローラー２１に十分なトナーが供給され、層規制部材６０によって規制される現像剤量にむらが生じることが抑止される。また、第２攪拌スクリュー２４から現像ローラー２１に過量なトナーが供給されることによって、層規制部材６０の周辺でトナーに過剰な負荷がかかり、トナーの劣化が促進されることが抑止される。

＜実施例＞
次に、本実施形態を実施例に基づいて説明するが、本実施形態は下記の実施例によって限定されるものではない。なお、以後の各実施例は、下記の実験条件にて行った。

＜実験条件について＞
・感光体ドラム３１：ＯＰＣドラム
・感光体ドラム３１の周速度：１４６ｍｍ／ｓｅｃ
・層規制ギャップＧ：０．３ｍｍ
・現像バイアスＡＣ成分：矩形波振幅１．７ｋＶ、Ｄｕｔｙ５０％
現像バイアスＤＣ成分：２７０Ｖ
・感光体ドラム３１の表面電位（背景部／画像部）：４３０Ｖ／３０Ｖ
・現像ローラー３３１の直径：１６ｍｍ
・感光体ドラム３１の直径：２４ｍｍ
・磁性トナーの平均粒子径：６．８μｍ（Ｄ５０）
＜実験１＞
表１に、現像ローラー２１の周速度Ｖｄおよび第２攪拌スクリュー２４の周速度Ｖｓの周速度比Ｖｄ／Ｖｓについて評価した実験１の結果を示す。

実験１では、第２攪拌スクリュー２４の周速度Ｖｓが調整されることによって、周速度比Ｖｄ／Ｖｓが変化され、各条件における縦スジレベルおよび画像濃度低下が評価された。なお、縦スジレベルは、シート上のハーフトーン画像において評価した。表１の縦スジレベルにおいて、◎は、縦スジが全く発生していない状態を示す。また、○は、縦スジがほとんど発生していない状態を示し、△は、非常に軽微な縦スジが若干発生しているものの、実使用上まったく問題ない状態を示す。また、×は、縦スジが発生している状態を示している。

また、画像濃度低下は、現像剤の劣化に伴う帯電性の低下に依存するものであり、画像サンプル上の濃度の推移を測定して評価した。表１の画像濃度低下において、○は、濃度低下が発生していない状態を示し、×は濃度低下が発生している状態を示している。また、画像濃度低下の評価は、シート上の画像密度が１％の画像を１枚ずつ複数回印刷した場合（１％１枚間欠）と、３枚ずつ複数回印刷した場合（１％３枚間欠）で行った。更に、画像密度が３．８％の画像を３枚ずつ複数回印刷した場合（３．８％３枚間欠）でも評価を行った。実使用上の使用条件は、３．８％３枚間欠の条件に相当し、１％１枚間欠の条件は、実使用条件を超えたストレス条件に相当する。

表１に示されるように、Ｖｄ／Ｖｓが１．３≦Ｖｄ／Ｖｓ≦５．０の範囲の場合、縦スジレベルおよび画像濃度低下が良好な結果となった。すなわち、上記の範囲では、縦スジレベルは△以上となり、実使用上の使用条件である３．８％３枚間欠の条件および１％３枚間欠の条件において、画像濃度低下が発生していない。

更に、２．０＜Ｖｄ／Ｖｓの範囲では、ストレス条件である１％１枚間欠の条件においても、画像濃度低下が発生せず、安定した画像品質が維持された。また、Ｖｄ／Ｖｓ≦４．０の範囲では、縦スジレベルが○以上となり、ハーフトーン画像にムラのない画像が獲得された。

＜実験２＞
表２に、実験１と比較して、現像ローラー２１の直径および周速度Ｖｄを変化させた実験２の結果を示す。なお、縦スジレベルおよび画像濃度低下の評価については、前述のとおりである。

表２に示されるように、現像ローラー２１の直径および周速度Ｖｄが、実験１と異なる場合であっても、Ｖｄ／Ｖｓが１．３≦Ｖｄ／Ｖｓ≦５．０の範囲の場合、縦スジレベルおよび画像濃度低下が良好な結果となった。すなわち、上記の範囲では、縦スジレベルは△以上となり、実使用上の使用条件である３．８％３枚間欠の条件を含む各条件において、画像濃度低下が発生していない。

以上、上記に示した実施形態によれば、第２攪拌スクリュー２４は、第２搬送路２２２で第１方向にトナーを搬送し、かつ、現像ローラー２１にトナーを供給する。そして、１．３≦Ｖｄ／Ｖｓ≦５．０の関係を満たすように、現像ローラー２１の周速度をＶｄおよび第２攪拌スクリュー２４の周速度をＶｓが設定される。このため、第２攪拌スクリュー２４から現像ローラー２１に十分なトナーが供給され、層規制部材６０によって規制されるトナー量にむらが生じることが抑止される。また、第２攪拌スクリュー２４から現像ローラー２１に過量なトナーが供給されることによって、層規制部材６０の周辺でトナーに過剰な負荷がかかり、トナーの劣化が促進されることが抑止される。

また、上記の実施形態によれば、２．０＜Ｖｄ／Ｖｓの関係が満たされることによって、層規制部材６０の周辺でトナーに過剰な負荷がかかることが、一層抑制される。更に、Ｖｄ／Ｖｓ≦４．０の関係が満たされることによって、第２攪拌スクリュー２４から現像ローラー２１に十分なトナーが安定して供給され、層規制部材６０によって規制されるトナー量にむらが生じることが一層抑止される。

また、上記の実施形態によれば、第２攪拌スクリュー２４は、現像ローラー２１に対向する領域において、下方から上方に向かって回転されながら、現像ローラー２１に前記現像剤を供給する。このため、二成分現像剤と比較して異なる粒子同士を攪拌する必要がない一成分現像剤を、第２攪拌スクリュー２４から現像ローラー２１に、より安定して供給することができる。

また、上記の実施形態によれば、第２攪拌スクリュー２４の螺旋羽根のピッチに依存して、第２攪拌スクリュー２４から現像ローラー２１へのトナーの供給力が部分的に異なる場合であっても、１．３≦Ｖｄ／Ｖｓ≦５．０の関係を満たすように、現像ローラー２１の周速度をＶｄおよび第２攪拌スクリュー２４の周速度をＶｓが設定され、第２攪拌スクリュー２４から現像ローラー２１に十分な現像剤が供給される。

また、上記の実施形態によれば、現像ローラー２１上のトナーが、層規制部材６０の上流側に配置された磁石プレート７０によって、現像ローラー２１の軸方向（回転方向と交差する方向）に移動しにくい場合であっても、第２攪拌スクリュー２４から現像ローラー２１に十分な現像剤が供給され、層規制部材６０によって規制されるトナー量にむらが生じることが抑止される。

また、上記の実施形態に係る現像装置２０を備えた画像形成装置１によると、シート上に形成された画像に、縦スジ状の画質欠陥が生じることが抑止される。また、長期に亘って、シートに安定した画像が形成される。

以上、本発明の実施形態に係る現像装置２０、およびこれを備えた画像形成装置１について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば次のような変形実施形態を採用することができる。

上記の実施形態では、トナーコンテナ５０から現像装置２０へのトナー補給が、搬送能力抑制部２６（滞留部２７）によって調整される態様にて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。画像濃度を検出する不図示の濃度センサーや、現像ハウジング２１０内のトナー量を検出する不図示のトナーセンサーの検出結果に応じて、トナーコンテナ５０から現像ハウジング２１０にトナーが補給される態様であってもよい。

なお、上記のように、滞留部２７のトナー量に応じてトナーコンテナ５０から現像ハウジング２１０にトナーが補給される現像装置２０では、１．３≦Ｖｄ／Ｖｓ≦５．０の関係を満たすように、現像ローラー２１の周速度をＶｄおよび第２攪拌スクリュー２４の周速度をＶｓが設定されることで、層規制部材６０の裏側に滞留するトナーの軸方向の分布量が安定する。すなわち、層規制部材６０の裏側に、第２攪拌スクリュー２４の第２螺旋羽根２４ｂのピッチに応じたトナー分布が形成されにくい。この場合、現像ハウジング２１０内のトナーの分布が安定するため、現像ローラー２１から消費されたトナー量に応じて、精度良く滞留部２７のトナー量が変化される。したがって、前記トナー消費量に応じて、好適にトナーコンテナ５０から現像ハウジング２１０にトナーを補給することができる。

１ 画像形成装置
２０ 現像装置
２１ 現像ローラー（現像剤担持体）
２１Ｍ マグネット
２１Ｓ スリーブＳ
２１０ 現像ハウジング（筐体）
２２ 仕切り板
２２０ 内部空間
２２１ 第１搬送路
２２２ 第２搬送路
２２３ 第１連通路
２２４ 第２連通路
２３ 第１攪拌スクリュー
２３ａ 第１回転軸
２３ｂ 第１螺旋羽根
２３ｃ 第１パドル
２４ 第２攪拌スクリュー（現像剤搬送部材）
２４ａ 第２回転軸（回転軸）
２４ｂ 第２螺旋羽根（スクリュー羽根）
２４ｃ 第２パドル
２５ トナー補給口
２６ 搬送能力抑制部
２７ 滞留部
３０ 画像形成部
３１ 感光体ドラム（像担持体）
３２ 帯電装置
３４ 転写ローラー（転写装置）
５０ トナーコンテナ
５０ａ トナー搬送路
５２１ トナー排出口
５４ 回転部材
６０ 層規制部材（層厚規制部材）
７０ 磁石プレート（対向磁石）

Claims (3)

1. 表面に静電潜像が形成される像担持体と、
   前記像担持体に現像剤を供給する現像装置と、
   前記像担持体からシートに画像を転写する転写装置と、
   現像剤排出口を備え、前記現像装置に補給される現像剤を貯留する現像剤貯留部と、
   を有し、
   前記現像装置は、
   一成分磁性現像剤を収容する筐体と、
   前記筐体に配置され、回転駆動され、周面に前記現像剤を担持する現像剤担持体と、
   前記筐体内において、前記現像剤担持体に沿って水平な第１方向に前記現像剤が搬送される第１搬送路と、前記第１搬送路に沿って配設され前記第１方向と逆方向の水平な第２方向に前記現像剤が搬送される第２搬送路とを備え、前記第１および第２搬送路の間で前記現像剤が循環搬送される現像剤搬送路と、
   前記第１搬送路に配設され、回転軸と、前記回転軸回りに形成されたスクリュー羽根とを有し、前記現像剤担持体に対向する領域において、下方から上方に向かって回転駆動され、前記第１方向に前記現像剤を搬送し、かつ、前記現像剤担持体に前記現像剤を供給する第１現像剤搬送部材と、
   前記現像剤担持体の前記周面と間隔をおいて配置され、前記現像剤担持体に供給された前記現像剤の層厚を規制する層厚規制部材と、
   前記層厚規制部材のうち前記現像剤担持体の回転方向上流側に、前記現像剤担持体の前記周面と間隔をおいて配置される対向磁石と、
   前記第２搬送路の前記第２方向下流側であって前記第２搬送路の上方において前記筐体に開口され、前記現像剤排出口から前記現像剤を受け入れる現像剤補給口と、
   前記第２搬送路に配設され、前記第２方向に前記現像剤を搬送する第２現像剤搬送部材と、
   前記第２現像剤搬送部材において、前記現像剤補給口よりも前記第２方向下流側に配置され、前記第２現像剤搬送部材の前記現像剤の搬送能力を部分的に抑制することによって、前記現像剤補給口が対向する位置に前記現像剤の滞留部を形成する搬送能力抑制部と、
   を有し、
   前記第１現像剤搬送部材の前記回転軸は、前記現像剤担持体の周面の下端部よりも下方であって、前記下端部から水平方向に間隔をおいた位置に配置され、
   前記第１現像剤搬送部材の外周縁の上端部は、前記現像剤担持体の回転軸心よりも下方に配置され、
   前記層厚規制部材は、前記第１現像剤搬送部材が前記現像剤担持体の周面に前記現像剤を供給する第１の位置の上方の第２の位置において、前記現像剤の層厚を規制し、
   前記現像剤担持体の周速度をＶｄ、前記第１現像剤搬送部材の周速度をＶｓとした場合、１．３≦Ｖｄ／Ｖｓ≦５．０の関係を満たし、
   前記現像剤搬送路の現像剤量が増大すると、前記滞留部が前記現像剤補給口を封止し、前記現像剤搬送路の現像剤量が減少すると、前記滞留部と前記現像剤補給口との間に隙間が生じることで、前記現像剤補給口から現像剤が前記現像剤搬送路に流入可能とされることを特徴とする画像形成装置。
2. ２．０＜Ｖｄ／Ｖｓ≦５．０の関係を満たすことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. １．３≦Ｖｄ／Ｖｓ≦４．０の関係を満たすことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。

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