JP2014021359A

JP2014021359A - 現像装置、プロセスカートリッジおよび画像形成装置

Info

Publication number: JP2014021359A
Application number: JP2012161326A
Authority: JP
Inventors: Masayuki Yamane; 正行山根
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2012-07-20
Filing date: 2012-07-20
Publication date: 2014-02-03

Abstract

【課題】反重力方向への現像剤搬送を対象とした場合に搬送部材の駆動源への負荷増加を防止して適正な現像剤起用給が可能な構成を備えた現像装置を提供する。
【解決手段】現像スリーブに対向して現像剤を供給する供給側の撹拌部材３０４と現像後に現像スリーブから回収される現像剤を撹拌搬送する回収側の撹拌部材３０５とが上下に配置されて反重力方向に現像剤を移送することができる構成を備えた現像装置３であって、上記各撹拌部材の停止からの経時時間に応じて現像剤搬送方向とは逆方向に所定時間駆動することにより、上記供給側と回収側との連通部３０７に溜まった現像剤をほぐして撹拌部材３０４，３０５が再始動する際の駆動抵抗を軽減することを特徴とする。
【選択図】図９

Description

本発明は、現像装置、プロセスカートリッジおよび画像形成装置に関し、特に、トナーとキャリアとを含む二成分系現像剤を使用対象とした現像機構に関する。

電子写真方式を用いる複写機やプリンタあるいはファクシミリ装置や印刷機などの画像形成装置においては、潜像担持体である感光体上に形成された静電潜像を現像装置により可視像処理し、可視像をシートなどに転写することにより記録出力を得ることができる。
現像に用いられる現像剤には、磁性あるいは非磁性トナーのみの一成分系現像剤の他にトナーとキャリアとを混合した二成分系現像剤がある。
二成分系現像剤は、トナーとこれを担持するキャリアとで構成され、撹拌混合時に生起される摩擦帯電作用によりトナーを帯電されて感光体上の静電潜像が形成されている現像領域に搬送される。

現像装置には、内部に配置されている磁極からの磁力により周面に現像剤を穂立ちさせて感光体上の静電潜像に向け現像剤を供給する現像剤担持体としての現像スリーブが収容されている現像槽内を二分し、二分された各空間内にそれぞれ現像剤を相反する方向に現像剤を撹拌しながら搬送できるスクリューオーガなどからなる第一、第二現像剤撹拌搬送部材を備えた構成が知られている。

上記構成においては、第一現像剤撹拌搬送部材が現像スリーブに対して撹拌混合された現像剤を供給し、第二現像剤撹拌搬送部材が現像剤および補給されたトナーを撹拌混合しながら搬送して第一現像剤撹拌搬送部材が位置する空間に搬送するようになっている。

上述した各空間は、現像剤の搬送方向両端で連通しており、第一、第二の現像剤撹拌搬送部材により現像剤が各空間内に循環するようになっている。
第二現像剤撹拌搬送部材は、第一現像剤撹拌搬送部材が配置されている空間から回収された現像剤の濃度に応じて新たなトナーが補給されると、これを現像剤中に撹拌混合しながら搬送して再度第一現像剤撹拌搬送部材が位置する空間に向け現像剤を給送するようになっている。

第一、第二の現像剤撹拌搬送部材の並置構造には、これら各撹拌搬送部材を水平方向に並置する場合がある。
図１０は、水平方向に現像剤撹拌搬送部材を並置した場合の例を示している。
図１０において、感光体に対向して感光体上の静電潜像を可視像処理する現像スリーブは、現像槽内に設けられており、現像槽は仕切り壁により水平方向で空間を二分されている。
各現像剤撹拌搬送部材は同一構造を有し、相反する方向に現像剤を搬送するようになっている。

上述した構成では、現像剤の剤容量が現像剤撹拌搬送部材の搬送方向でほぼ均一にすることができる。
しかし、現像スリーブと対向する側の現像剤撹拌搬送部材が配置されている空間では、現像によりトナーが消費されてトナー濃度が低下した現像剤も回収されて搬送される。このため、搬送方向下流側に向けて移動する現像剤は、その移動過程で現像スリーブに再度供給されることとなり、現像スリーブに担持される現像剤のトナー濃度が均一でないことが原因して濃度ムラを発生させることがある。

そこで、現像スリーブに担持される現像剤中のトナー濃度を均一化させるために、縦方向に各現像剤各版搬送部材を並置する構成が提案されている（例えば、特許文献１）。
特許文献１には、現像剤各版搬送部材が配置されている空間を縦方向で仕切り、現像スリーブから回収される現像剤をこれに対向する現像剤各版搬送部材が配置されている現像剤供給側空間ではなく、下方空間に配置されている現像剤撹拌搬送部材に向けて移動させる構成が開示されている。
下方空間に回収された現像剤は、トナー濃度に応じて補給されたトナーと共に現像剤撹拌搬送部材により撹拌搬送され、搬送方向下流側に設けられている連通部を介して上方に位置する供給側空間に移送される。

上記構成では、現像スリーブからトナー濃度が不足した現像剤を供給側空間内に回収することがなく、供給側空間には、トナー濃度を適正化された現像剤が下方空間から供給される。

しかし、上記構成においては、下方空間から上方に位置する供給側空間に向けて現像剤を移送することが原因して次のような不具合がある。
下方に位置する空間から上方に位置する供給側空間に連通する位置では、現像剤の搬送方向が反重力方向であるので、現像剤の搬送が停止された場合にこの部分に溜まっている現像剤が搬送再開時での搬送負荷となり、駆動源への負荷増加を招く。この理由は次の通りである。

図１１は、現像槽内での現像剤の分布を示す図であり、同図に示すように、現像スリーブと対向する現像剤撹拌搬送部材が配置されている空間ＳＦでは、搬送過程においてトナーが消費されることにより搬送方向下流側に至るに従い現像剤量が減少する。
一方、回収現像剤を撹拌搬送する現像剤撹拌搬送部材が配置されている空間ＳＭでは、搬送方向上流側から下流側に向けて嵩高さが増加する。
このため、上下各空間の連通部、特に、現像剤を反重力方向に押し上げて上部の供給側空間に移送する側の連通部では、下方空間側で搬送方向下流側において嵩高さが高くなっていることも相俟って、現像剤が充填された状態となる。

このような状態の時に現像剤の搬送が停止されると、連通部に溜まっている現像剤が搬送再開時での現像剤撹拌搬送部材に対する回転抵抗となり、結果的に現像剤撹拌搬送部材の駆動源への負荷増加を招いて正常な搬送再開ができなくなる虞がある。

現像剤の撹拌搬送に用いられる現像剤撹拌搬送部材は、スクリューオーガのように回転部材が用いられる。このため、回転部材は軸受けなどの機構部品により回転自在に支持されていることが多い。
ところが、機構部品には、使用環境での温度変化により定常の機構寸法を変化させる場合があり、この機構寸法の変化により回転抵抗を発生させることがある。
例えば、軸受けなどの機構部品は、低温環境下では、上村環境下での機構寸法から収縮し、この収縮による回転軸への回転抵抗が増加することがある。

このように、従来の構成では、現像剤撹拌搬送部材の動作状況、つまり、停止から動作再開時での現像剤の搬送開始時あるいは使用環境の温度変化による回転抵抗の増加に関しての考慮がなされておらず、現像剤撹拌搬送部材の駆動源での駆動負荷の増加を防止して円滑な現像剤搬送による適正な現像剤供給を保証する術がないのが現状であった。

本発明の目的は、従来の現像装置における問題に鑑み、特に、反重力方向への現像剤搬送を対象とした場合に搬送部材の駆動源への負荷増加を防止して適正な現像剤供給が可能な構成を備えた現像装置、プロセスカートリッジおよび画像形成装置を提供することにある。

この目的を達成するため、本発明は、静電潜像担持体上に形成された静電潜像に対して現像剤を供給する回転可能な現像スリーブと該現像スリーブの軸線とそれぞれ平行に配置されて該現像スリーブに現像剤を供給する回転可能な現像剤供給部材と前記現像スリーブから回収された現像剤を撹拌する回転可能な現像剤回収部材と、前記現像スリーブ、現像剤供給部材および現像剤回収部材をそれぞれ配置可能な空間を備えて前記現像スリーブの一部を外部に露出される開口およびトナーの補給部を有したケーシングとを少なくとも備えた現像装置であって、
前記現像剤供給部材および現像剤回収部材が配置されている空間同士が一部の連通部を除いて仕切られ、
前記仕切られている各空間での現像剤の搬送方向が相反する方向となるように前記現像剤および現像剤回収部材を駆動する駆動源と、
前記駆動源の駆動方向を切り換え可能な制御部とを備え、
前記制御部は、入力側に前記現像剤供給部材および現像剤回収部材を停止してからの放置時間を計時するタイマーが入力側に接続され、出力側に前記駆動源が接続され、前記現像剤供給部材および現像剤回収部材の放置時間が規定時間経過したと判断した場合に前記現像剤供給部材および現像剤回収部材の再始動前に、通常の現像剤搬送方向とは逆方向の駆動を所定時間行わせることを特徴とする現像装置にある。

本発明によれば、現像剤供給部材および現像剤回収部材の停止からの放置時間に応じて上記各部材を搬送時とは逆方向に所定時間駆動するようになっているので、ケーシング内の仕切り部に設けられている連通部に溜まった現像剤をほぐすことができる。これにより、現像剤供給部材および現像剤回収剤が再始動された際の現像剤による回転負荷が軽減される。

現像装置を用いる画像形成装置の一実施形態を説明するための模式図である。現像装置の一実施形態に用いられる要部構成を説明するための模式図である。図２に示した現像装置の現像スリーブの作用を説明するための模式図である。図３に示した現像スリーブの内部構成を説明するための断面図である。図２に示した現像装置に用いられる現像剤供給部材および現像剤回収部材の設置構造およびその作用を説明するための斜視図である。図２に示した現像装置の外観図である。図５に示した現像剤供給部材および現像剤回収部材を示す平面図である。本発明の実施形態に係る現像装置に用いられる制御部の構成を説明するためのブロック図である。図８に示した制御部の作用を説明するためのフローチャートである。現像剤供給部材および現像剤回収部材の設置構造の一例を説明するための図である。従来の縦方向への現像剤移動方式を用いる現像装置における現像剤の分布状態を説明するための図である。

以下、図に示す実施例により本発明を実施するための形態について説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る現像装置が適用される画像形成装置の構成を示す図であり、同図において画像形成装置は次の構成よりなる。
図１に示す画像形成装置は、転写紙８を搬送する搬送ベルト１５に沿って該搬送ベルト１５の移動方向（搬送方向）上流側から順に、複数の画像形成部１７Ｋ、１７Ｍ、１７Ｙ、１７Ｃが配列された、所謂タンデムタイプといわれるカラー画像形成装置である。なお色の順序はこの限りではない。たとえば黒を最下流に配置し、ＭＣＹＫの順に作像することも可能である。
各色の画像形成部は、それぞれが複数部材の組み合わせからなり画像形成を行なう。必ずしもユニットとして構成されている必要はない。

画像形成部１７Ｋは黒、画像形成部１７Ｍはマゼンタ、画像形成部１７Ｙはイエロー、画像形成部１７Ｃはシアン、の各画像を形成するもので、これら各画像形成部は形成する画像の色が異なるだけで、内部構成は各画像形成部とも共通である。
よって、以下の説明では、画像形成部１７Ｋについて概要を説明し、他の画像形成部については、画像形成部１７Ｋにおける各部材の符号末尾に付したＫを、画像形成部１７ＭについてはＭ、画像形成部１７ＹについてはＹ、画像形成部１７ＣについてはＣにそれぞれ置き換えて示すにとどめ、説明は省略する。

搬送ベルト１５は、その一方が駆動回転させられる駆動ローラと、他方が従動回転させられる従動ローラである搬送ローラ１８、１９によって回動可能に支持されたエンドレスベルトからなり、これら搬送ローラの回転と共に、矢印の向きに回転させられるようになっている。

搬送ベルト１５の下方には転写紙８が収納された給紙トレイ２０、２１、２２が備えられている。
例えば、給紙トレイ２０に収納された転写紙８のうち、最上位置にある転写紙８は、画像形成時に送り出されてレジストローラ２３で一旦待機させられ、画像形成部１７Ｋにおける画像形成とタイミングを合わせて送り出され、静電吸着により搬送ベルト１５に吸着される。こうして搬送ベルト１５に吸着された転写紙８は最初の画像形成部１７Ｋに搬送され、ここで黒の画像が転写される。

画像形成部１７Ｋは、図２以降を用いて後述する部材と構成機能が同等の部材を備えている。これら構成機能が同等の部材については、図２以降におけるものと同じ符号の末尾にＫを付し感光体１Ｋ、帯電装置２Ｋ、現像装置３Ｋなどで示している。
搬送ベルト１５の上側張設部分の裏側には転写装置５Ｋが配置されており、また、感光体１に露光用の光Ｌを照射して静電潜像を形成する手段として書込手段１６が設けられている。

カラー画像の画像形成に際し、画像形成部１７Ｋでは、感光体１Ｋの周面が暗中にて帯電装置２Ｋにより一様に帯電された後、光走査装置１６Ｋからの黒画像に対応した露光用の光Ｌにより露光され、静電潜像が形成される。この静電潜像は、現像装置３Ｋにおいて黒トナーにより可視像化され、感光体１Ｋ上に黒のトナー像が形成される。

このトナー像は感光体１Ｋと搬送ベルト１５上の転写紙８とが接する位置、所謂転写位置で転写紙８と合致して転写装置５Ｋの働きにより転写紙８上に転写され、該転写紙８上に単色（黒）の画像が形成される。転写を終えた感光体１Ｋは該感光体１Ｋの周面に残留した不要なトナーがクリーニング装置６Ｋにより除去され、次の画像形成に備えられる。
このようにして、画像形成部１７Ｋで単色（黒）を転写された転写紙８は、搬送ベルト１５によって次の画像形成部１７Ｍに搬送される。

画像形成部１７Ｍでは、前記画像形成部１７Ｋにおけると同様のプロセスにより感光体１Ｍ上に形成されたマゼンタのトナー像が前記転写紙８上の黒のトナー像に重ね転写される。
転写紙８はさらに次の画像形成部１７Ｙに搬送され、同様にして感光体１Ｙ上に形成されたイエローのトナー像が転写紙８上に既に形成されている黒及びマゼンタのトナー像に重ね転写される。同様にしてさらに、次の画像形成部１７Ｃでは、シアンのトナー像が重ね転写されて、フルカラーのカラー画像が得られる。
フルカラーの重ね画像が形成された転写紙８は、画像形成部１７Ｃを通過した後、搬送ベルト１５から剥離されてから定着部２４で一対の定着ローラ間を通過する間に定着された後、排紙トレイ２５へ排紙される。

図２は、画像形成部に用いられるプロセスカートリッジの構成を示す図であり、同図において画像形成部１７（便宜上、色を区別するアルファベットは省く）には、感光体１が図示矢印方向に回転可能に設けられており、感光体１の周囲には、感光体１の回転方向に沿って画像形成処理に用いられる帯電装置２、露光装置（便宜上、走査光を符号Ｌで示す）、現像装置３、転写装置５，クリーニング装置６が配置されている。

帯電装置２は、感光体１の上部、時計の文字盤でいうところの略１１時の位置には帯電装置２が配置されている。帯電装置２は本実施形態の場合、感光体１と同速度で回転される回転体からなるが、回転体に限らずコロナ放電タイプでもよい。

帯電装置２により感光体１の表面は暗中で一様に帯電された後、図示省略の書き込み手段からの露光用の光Ｌの照射を受けて静電潜像が形成される。帯電により感光体１上に形成された静電潜像は感光体１の回転と共に下流側に移動し現像装置３に至る。現像装置３は、図２において感光体１の右横に配置されている。

現像装置３は、粒度が２０〜６０μｍに設定されたキャリアとトナーとを含む二成分系現像剤を収容可能な空間を有した現像容器に相当するケーシング３０１内を備えている。
ケーシング３０１内には、回転可能な現像スリーブ３０２の回転中心Ｏ−２に対して縦方向に配置されて撹拌搬送した現像剤３２０を現像スリーブ３０２に向けて汲み上げることができる現像剤供給部材に相当する供給室搬送部材３０４及び現像スリーブ３０２から現像後の現像剤を回収して撹拌搬送する現像剤回収部材に相当する回収室搬送部材３０５が設けられている。
さらに、現像スリーブ３０２の近傍には、現像スリーブ３０２上に担持される現像剤の層厚を一定化するドクターブレードなどの現像剤現像剤層厚規制部材３０３が設けられている。
この場合にいう撹拌搬送時の搬送方向は図２の紙面に直角な方向であり、現像剤は、回転時に周回しながら紙面と直角な方向に移送される。

現像剤供給部材に相当する供給室搬送部材３０４および現像剤回収部材に相当する回収室搬送部材３０５は、次の配置構成とされている。
ケーシング３０１内において両搬送部材間に向けて容器内壁から延長されて供給室搬送部材３０４により汲み上げられた現像剤を現像剤層厚規制部材３０３に向けて貯留させるスペースＣを有する仕切り部に相当する仕切り板３０６によって現像剤の供給室側と回収室側とに区切られて配置されている。

現像スリーブ３０２は、前述したと同様に時計の文字盤で表現した場合に２時と３時の間の位置（２時半の位置）で感光体１に近接して対向させることで現像ニップ領域Ａを構成するようにして近接配置されている。
この感光体１との対向部位に相当するケーシング３０１の部位は、現像スリーブ３０２を露出させるため開口している。

現像スリーブ３０２によりケーシング３０１内の現像剤３２０は、現像ニップ領域Ａへ搬送されるようになっている。
現像ニップ領域Ａで感光体１の表面に形成されている静電潜像に現像剤３２０中のトナーが付着してトナー像として顕像化される。現像スリーブ３０２上に担持された現像剤中のトナーにより可視像処理されたトナー像は感光体１の回転と共に下流側に移動し転写装置５に至る。

転写装置５は感光体１の下部、つまり、前述したと同様に時計の文字盤でいうところの６時の位置に配置されている。
本実施形態では転写装置５は回転体からなるが、回転体に限らずコロナ放電タイプでもよい。感光体１と転写装置５とが対向する領域を転写領域Ｂと称する。

感光体１上のトナー像は転写領域Ｂにおいて転写紙８に転写され転写紙８上の画像となる。なお感光体上のトナーを中間転写体(中間転写ベルトなど)に一旦転写され、その後、色トナーを一括して転写紙に転写する中間転写ベルト方式にも適用は可能である。この場合は転写領域Ｂで感光体１上のトナーを中間転写体(この場合には搬送ベルト１５が中間転写ベルトとして用いられる)に転写することになる。
転写後の感光体１は、感光体１の回転と共に下流側へ移動してクリーニング装置６に至る。

クリーニング装置６は１０時の位置に配置されている。
クリーニング装置６は、転写紙に転写し切れずに感光体１の表面に残ったトナーを、クリーニングブレード６０１により除去する。クリーニング装置６を通過した感光体１の表面は、その後、帯電装置２により表面を一様に帯電され、次の画像形成工程を繰返す。

現像装置３では、現像剤供給部材に相当する供給室搬送部材３０４によって搬送撹拌された現像剤が現像剤層厚規制部材３０３により層厚を規定された後、現像剤スリーブ３０２に供給される。現像後の現像剤は、現像剤回収部材に相当する回収室搬送部材３０５に向けて移動し、さらに、供給室搬送部材が位置する供給室側に再搬送されて循環するようになっている。

図３は、現像装置３の詳細を説明するための図であり、同図において供給室搬送部材３０４および回収室搬送部材３０５は、現像剤の撹拌搬送が可能な螺旋形状のスクリューが用いられており、スクリュー羽根の外径が１６ｍｍ以下のものが用いられている。

図３において現像スリーブ３０２は、円周方向に複数の磁石ＭＧ（図の煩雑化防止のため１個についてのみ符号で示す。）を配置したマグネットローラ３０２ｄを内部に有し、その周囲を円筒状のスリーブ３０２ｃが回転軸３０２ｅと一体的に回転する構成となっている。
スリーブ３０２ｃはアルミ等の非磁性の金属で形成されている。
マグネットローラ３０２ｄは、各磁石ＭＧが所定の方向を向くように不動部材、例えば、ケーシング３０１に固定されており、その周囲をスリーブ３０２ｃが回転して、磁石ＭＧによって引き付けた現像剤３２０を搬送していく。

現像スリーブ３０２の構造を示した図４において、現像スリーブ３０２は主として不動部材ケーシング３０１に固定されている固定軸３０２ａ及びこの固定軸３０２ａと一体の円柱状をしたマグネットローラ３０２ｄと、マグネットローラ３０２ｄのまわりでギャップを介して覆っているスリーブ３０２ｃ及びこのスリーブ３０２ｃと一体的な回転軸３０２ｅからなる。
固定軸３０２ａに対して回転軸３０２ｅは軸受３０２ｆを介して回転自在であり、回転軸３０２ｅは図示省略の回転駆動手段から動力を伝達されて回転駆動される。

マグネットローラ３０２ｄの外周部には、図３に示すように所定の間隔をおいて複数の磁石ＭＧが固定されている。これらの磁石ＭＧの周囲をスリーブ３０２ｃが回転する。
これらの磁石ＭＧは、スリーブ３０２ｃの周表面に現像剤を穂立ちさせ、また穂切りなどさせるように磁界を形成するためのものである。これらの磁石ＭＧから発せられる法線方向磁力線に沿うように、磁性のキャリアが集合して磁気ブラシが形成される。

マグネットローラ３０２ｄの構成は多々あるが、ここで、図３に示すように、スリーブ３０２ｃの内部に３つの磁石ＭＧを有し、３つの磁極（磁力分布）が生じるマグネットローラの構成を説明する。
現像スリーブ３０２の中心Ｏ―１と感光体の中心Ｏ―２を結ぶ線上で対向する部分（現像ニップ領域Ａに相当する領域）の磁極をＰ１極(現像極)と称し、以下反時計まわりの向きで示す現像スリーブ３０２の回転方向順に、各磁極をＰ２(ケーシング対向極)、Ｐ３極(現像剤規制部材対向極)と称する。
極性はＰ１極から、Ｎ、Ｓ、Ｓ極としているが、これらは各極が反対の極性であっても構わない。Ｐ１極は現像極であり、感光体1に対向している。Ｐ２はケーシングに対向しており、Ｐ３は現像剤規制部材に対向している。
現像スリーブ３０２と感光体１は現像ニップ領域Ａ(図1参照)で直接には接触せずに、現像に適する一定の間隔、現像ギャップＧＰを保持して対向している。

現像スリーブ３０２上において、現像剤３２０を穂立ちさせ、現像剤３２０を感光体１に接触させることで、感光体１表面の静電潜像にトナーを付着させて可視像化（顕像化）する。
現像装置３では、図２において現像スリーブ３０２の固定軸３０２ａに、接地されたバイアス用の電源が接続されている(不図示)。
固定軸３０２ａに接続された電源ＶＰの電圧は、図３において不図示の導電性の軸受および導電性の回転軸３０２ｅを経てスリーブ３０２ｃに印加される。一方、感光体１を構成する最下層の導電性支持体は接地されている。

図２に示した現像ニップ領域Ａには、キャリアから離脱したトナーを感光体１側へ移動させる電界を形成しておき、スリーブ３０２ｃと感光体１の表面に形成された静電潜像との電位差によりトナーを感光体１側に向けて移動させることに供している。
なお、図示した現像装置は露光用の光Ｌ(図１参照)で書き込む方式の画像形成装置と組み合わせた例としている。
帯電装置２により感光体１上に一様に負極性の電荷を乗せ、書込量を少なくするために画像部を露光用の光Ｌで露光することで、低下した電位の画像部(静電潜像)に負極性のトナーで現像する所謂反転現像方式を採用している。これは一例であり、現像方式の中で、感光体１に乗せる帯電電荷の極性は大きな問題ではない。

現像後、Ｐ２極は現像スリーブ３０２上に担持された現像後の現像剤３２０を現像スリーブ３０２の回転と共に下流側に搬送し、ケーシング３０１内に引き入れる。
Ｐ２とＰ３極は同極性としてあり、Ｐ２〜Ｐ３極間では穂立ちさせる磁力がなく穂が寝た状態となり、それまで現像スリーブ３０２周囲に引き寄せていた現像剤３２０を現像スリーブ３０２から引き離す“剤離し”の作用が働く。
この穂が寝た状態となる現像スリーブ上のＰ２〜Ｐ３極対応部（磁力分布曲線の山形のピークが他と比べて極めて低い領域）は現像スリーブ３０２から現像剤３２０を離す、剤離領域（図２に符号９で示す。）を形成している。

感光体１にトナーを付着させた現像剤３２０は、現像剤中のトナー濃度が下がっているため、仮に、このトナー濃度が低下した現像剤が現像スリーブ３０２から離れずに再度現像ニップ領域Ａに搬送され現像に供されると狙いの画像濃度を得ることができないという不具合が生じてしまう。
これを防止するため、本例では、現像後の剤離し領域９で、現像スリーブ３０２から現像剤を離す。現像スリーブ３０２から離した現像剤はその後、狙いのトナー濃度、トナー帯電量になるように、ケーシング３０１内で十分に撹拌混合する。

こうして、狙いのトナー濃度、帯電量にされた現像剤は、供給室搬送部材３０４により現像剤貯留スペースＣに供給される。その際、現像スリーブ３０２よりも上方に配置された供給室搬送部材３０４から供給された、現像剤がダイレクトに現像剤貯留スペースＣへと押込まれるのを防止するため、流れ込み防止壁を乗り越えて現像剤貯留スペースＣへと現像剤が供給されるような工夫がなされている(流れ込み防止壁３１１は後述する仕切り部を構成する仕切り板３０６の一部に形成されている)。

貯留スペースＣに供給された現像剤はＰ３極のピーク位置の直近下流部に位置する現像剤規制部材３０３を通過することにより、所定の厚さに整えられて、磁気ブラシを形成しながら現像ニップ領域Ａに搬送される。また、Ｐ３極は、現像剤を搬送する搬送極の機能を担っている。

以下、必要に応じて、現像装置の内部の構成を組み立て状態で示した図５及び分解状態で示した図６を参照しつつ、各部材の配置構成などを説明する。
図２、図３に示したように、供給室搬送部材３０４は、現像スリーブ３０２のまわりの位置であって現像スリーブ３０２の位置に対して、時計の文字盤でいうところの２時の方向に配置されている。この位置は現像剤規制部材３０３の上流側でもある。

図５，６に示すように、供給室搬送部材３０４は回転軸の回りにスパイラルを設けたスクリュー形状をしている。そして供給室搬送部材３０４は、現像スリーブ３０２の中心線Ｏ―３０２ａと平行な中心線Ｏ−３０４を中心に矢印で示す時計まわりの向きに回転し、該中心線Ｏ−３０４の長手方向奥側から手前側に向けて矢印１１で示すように現像剤を撹拌しながら搬送する。つまり、供給室搬送部材３０４は回転軸の回転により現像剤をその軸方向、手前から奥側に向けて搬送する。

回収室搬送部材３０５は現像スリーブ３０２のまわりの位置であって現像スリーブ３０２の４時の方向上で、剤離し領域９の近傍に配置されている。図５に示すように、回収室搬送部材３０５は回転軸の回りにスパイラルを設けたスクリュー形状をしており、現像スリーブ３０２の中心線Ｏ―３０２ａ(図２参照)と平行な中心線Ｏ−３０５(図２参照)を中心に矢印で示す反時計まわりの向きに回転し、中心線Ｏ−３０５(図２参照)の長手方向奥側から手前側に向けて、図５において矢印１２で示すように現像剤を撹拌しながら搬送する。つまり、回収室搬送部材３０５は回転軸の回転により現像剤を供給室搬送部材３０４による搬送方向と逆向きの奥側から手前側に向けて搬送する。

回収室搬送部材３０５に対して供給室搬送部材３０４は上方に位置する関係となっており、ケーシング３０１内で供給室搬送部材３０４周囲の空間と回収室搬送部材３０５周囲の空間とは隣接している。
図５に示すように、供給室搬送部材３０４及び回収室搬送部材３０５の手前側端部は現像スリーブ３０２の手前側端部よりも若干手前側に位置するように設定されて現像スリーブ３０２の手前側端部の現像剤の供給を確保している。
また、図６および図７に示すように、供給室搬送部材３０４及び回収室搬送部材３０５の奥側端部は現像スリーブ３０２の奥側端部よりも奥側に位置するようにして後述するトナー補給のためのスペースを確保している。現像剤規制部材３０３は現像スリーブ３０２の長さに合わせて設置されている。

図２および図３において供給室搬送部材３０４と回収室搬送部材３０５の間には、供給室搬送部材３０４周囲の空間と回収室搬送部材３０５周囲の空間とを遮蔽する仕切り部として用いられる仕切板３０６がケーシング３０１の内側に支持されている。この仕切板３０６の両側端部には、図７に示すように、連通口３０７および３０８が設けられている。
図５において回収室搬送部材３０５で矢印１２の向きに搬送された現像剤は、その搬送方向端部でケーシング３０１の側壁で進路を絶たれるため該側壁に沿って盛り上がり、前述した連通口３０７(図７参照)を介して矢印１４に沿って供給室搬送部材３０４により該供給室搬送部材３０４に沿う上搬送路を移動する(矢印１１で示す向きへの移動)。
同様に、供給室搬送部材３０４で矢印１１の向きに搬送された現像剤はその搬送方向端部でケーシング３０１の側壁で進路を絶たれるために連通口３０８を介して該側壁に沿って降下し、矢印１３に沿って回収室搬送部材３０５により該回収室搬送部材３０５に沿う下搬送路に移動する(矢印１２で示す向きに移動)。

図２、図３において現像装置３は、以下の構成よりなる。
現像剤を担持して回転し感光体１に形成された静電潜像を可視像化する現像スリーブ３０２と、現現像スリーブ３０２の中心線Ｏ−３０２ａと平行な中心線Ｏ−３０４を中心に回転してその中心線Ｏ−３０４の長手方向に現像剤を撹拌しつつ搬送する供給室搬送部材３０４と、現像スリーブ３０２から現像剤を離す剤離し領域９の近傍に配置されていて現像スリーブ３０２の中心線Ｏ−３０２と平行な中心線Ｏ−３０５を中心に回転することで供給室搬送部材３０４が現像剤を搬送する向きの反対の向きに現像剤を撹拌しつつ搬送する回収室搬送部材３０５と、供給室搬送部材３０４と回収室搬送部材３０５の間であって供給室搬送部材３０４周囲の空間と回収室搬送部材３０５周囲の空間とを遮蔽する両端に開口を有する仕切板３０６とを備えている。

現像装置３では、図５において矢印１１、１３、１２、１４に沿う循環搬送路を構成するケーシング３０１内の各搬送部材３０４、３０５が現像スリーブ３０２の横に上下に２本並べて配置される。これにより、現像スリーブから離れる方向（水平方向に）に２つの撹拌搬送部材を配置する図１１に示した従来技術に比べて、現像装置の横（水平方向）の大きさを小さくすることができる。
さらに、水平方向のコンパクト化を図った現像装置３においても、仕切板３０６により供給室搬送部材３０４周囲と回収室搬送部材３０５周囲の空間が仕切られている。これにより、現像スリーブ３０２に対しては供給室搬送部材３０４により、トナーとキャリアを十分に撹拌混合された現像剤３２０のみが供給される。
現像直後のトナー濃度の下がった現像剤は専ら回収室搬送部材３０５により撹拌搬送されるだけで、直ぐに現像スリーブ３０２に供給されることがないので、現像スリーブ３０２へは狙いの帯電量を持ったトナーだけが現像に用いられることとなり、高画質を得ることができる。

一方、現像装置３内での現像剤管理の一つであるトナー濃度管理は、トナーの補給制御によって行われる。
トナーの補給に関して説明すると、次の通りである。
現像装置３内の現像剤３２０(図２参照)は、現像動作を繰り返すうちにトナーが消費されていくので、現像装置外部から装置内の現像剤に対してトナーを補給する必要がある。
そこで、現像装置３では、図６において現像装置３の奥側の端部近傍に設けた開口で構成されている現像剤の補給部（以下、補給開口という）３０９より外部からトナーの補給を行なう。
この部位での補給では、補給されたトナーが直ちに現像に供されることはなく、図７において示す連通部３０８（図７では連通口と表示してある）を通過して回収室、つまり、図２において回収室搬送部材３０５が配置されている空間に供給されることとなる。
回収室に供給されたトナーは回収室搬送部材３０５で撹拌され安定した所定のトナー濃度で現像に供される。

回収室搬送部材３０５が配置されている下搬送路では、現像スリーブ３０２から離れた現像剤３２０を回収するのみで、現像スリーブ３０２へのトナー供給は行なわない。これにより、補給開口３０９から新しく補給されたトナーにより十分に撹拌されていないトナー濃度が不均一な状態の現像剤が現像に供されることがない。
この補給トナーは現像スリーブ３０２から離れたトナー濃度の低下した現像剤３２０中で撹拌混合されながら、現像装置３の手前側まで搬送されるまでにトナー濃度が正常化され、供給室搬送部材３０４による上搬送路まで持ち上げられ、供給室搬送部材３０４により奥側に搬送されながら現像スリーブ３０２に供給され現像に使用される。

トナー補給制御に関しては、図示しないが、図５に示したユニットの下部における回収室搬送部材３０５の搬送方向下流側端部に設けられたトナー濃度センサが用いられるようになっている。
トナー濃度センサは、透磁率の変化を検出することで現像剤に含まれるトナーの濃度を検出することができ、検出結果に応じて新規トナーの補給が必要かどうかを判断できるようになっている。

トナー濃度センサが回収室搬送部材３０５の搬送方向下流側端部に設けることで、安定したキャリア濃度検知が可能となる、つまり、図５にて矢印１１、１３，１２，１４で示したように、供給室搬送部材３０４により奥側まで搬送される前に、現像に使用されることから、回収室搬送部材３０５により手前側へ戻される現像剤が多くなり、現像剤３２０が手前側に溜まる傾向にある。
このため、トナー濃度センサを回収室搬送部材３０５の下流側に配置することで、センサ上方には現像剤が常に充填していることになるので、この位置にトナー濃度センサを配置することで安定したキャリア濃度検知が可能となる。

図示した画像形成装置のように、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色毎に、感光体を横方向に並べて各感光体に帯電装置や現像装置等を設けて静電潜像を形成し、可視像化してから転写紙に順次転写してフルカラー画像を得るタンデム方式のカラー画像形成装置では、横方向に並べた感光体１Ｋ、１Ｍ、１Ｙ、１Ｃに対してそれぞれ現像装置３Ｋ、３Ｍ、３Ｙ、３Ｃが設けられている。このため、画像形成装置を小さくするには、各感光体の間隔を狭める必要があるがそのためには各現像装置も水平方向（横方向）の大きさを小さくする必要がある。

各現像装置として後述する構成を備えたものを使用することにより、各現像装置の横寸法が図１０に示した従来のものよりも小さくできるので、画像形成装置の小型化を図ることができる。
しかも、これらの現像装置３Ｋ、３Ｍ、３Ｙ、３Ｃは前記したように、剤離し領域、剤汲み上げ領域、供給室搬送部材、回収室搬送部材、仕切板などを具備した構成としているので、狙いの帯電量を持ったトナーが現像に用いられることとなり、高画質を得ることができる。また、トナーの劣化を抑制できるので、現像剤の性能を長期にわたり安定して維持することが可能で、高寿命、高耐久な現像装置を提供することができる。このような利益はタンデム式のフルカラー画像形成装置に特有のもとではなく、単色の画像形成装置においても得ることができることはもちろんである。

以上のような現像装置を備え画像形成装置の構成を対象として本実施例での特徴について説明すると次の通りである。
本実施例の特徴は、上下方向に連通する箇所を用いて反重力方向に現像剤が移送される構成を対象とした場合に、現像剤供給部材および現像剤回収部材に相当する供給室搬送部材３０４および回収室搬送部材３０５が停止された放置時間の長さに応じて連通部に溜まったままに放置される現像剤をほぐして供給部材および現像剤回収部材への回転負荷を軽減すようにしたことにある。

本実施例での現像装置は、上述した搬送部材が縦方向に並置されており、そのうちの回収室搬送部材３０５により搬送された現像剤が供給室搬送部材３０４側に向け反重力方向に移送される構成であるため、図１１において説明したように、回収室搬送部材３０５による搬送方向下流側で現像剤の嵩高さが高くなる。
嵩高さが高くなった位置で現像剤の回収室から供給室との連通部を通過することになる。連通部に現像剤が溜まっている状態で各部材が停止されると、嵩高さが高いままとなる。

この状態で回収室搬送部材３０５が再始動されると、回収室搬送部材３５に対して溜まっている現像剤の量により回転負荷が大きい状態となり、これら部材の駆動源での駆動負荷が大きくなる。
この結果、正常な現像剤搬送が妨げられてしまい、供給室への現像剤の供給不足などが生じる。

本実施例では、各搬送部材およびこれらの駆動源に対する負荷の増加を防止するために、各搬送部材の停止時からの放置時間を計時し、計時時間が既定値に達した時点で各部材を現像剤搬送時とは逆方向に所定時間だけ駆動するようにして連通部に溜まっている現像剤をほぐすようにしている。

図８は、上述した現像剤のほぐしを行うための制御部１００の構成を示すブロック図である。
同図において制御部１００は、画像形成シーケンスを実行する制御部が兼用されており、本実施例に関連する構成として、入力側には、タイマー１０１および温湿度センサ１０２が接続され、出力側には供給室搬送部材３０４および回収室搬送部材３０５の駆動源として用いられる駆動モータ１０３が接続されている。

タイマー１０１は、駆動モータ１０３が停止されて供給室搬送部材３０４および回収室搬送部材３０５が停止した時点からの経時時間を計測する部材であり、温湿度センサ１０２は装置内の温湿度を計測する部材である。

制御部１００では、供給室および回収室の各搬送部材３０４，３０５が停止されたからの放置時間に応じてこれら各部材が再始動される前に所定時間の間、現像剤搬送方向と逆方向への駆動を行う。本実施例では、放置時間が１２時間に対して逆方向への駆動時間を０，５秒に設定している。つまり、１２時間放置時間が経過した時点で０．５秒の逆回転駆動が行われる。

上述した逆方向への駆動時間は、現像スリーブの回転速度やスリーブの外径あるいはトナーの種類など、現像剤の搬送性に影響する要因を考慮した値であり、現像剤の搬送量によって、現像装置に付設されている部材が悪影響を受けない値に相当させてある。

本実施例では、現像剤がほぐされた際に現像剤が移動することにより、現像スリーブ端部に設けられた現像剤漏洩防止用のゴム製のシール部材が変形するのを防止し、且つ、現像剤の飛散などが起きないことを条件として、上述した逆方向への駆動時間が設定されている。
これにより、現像剤漏洩防止用として搬送部材の端部に配置されているシール部材の劣化を抑えて耐久性を損ねないようにできる。

本実施例では、各搬送部材の放置時間を基準として逆方向への駆動を行うが、これは、各搬送部材の再始動時毎に逆転駆動を行う場合に生じる待機時間の増加を防止することを意図している。つまり、各搬送部材の再始動時毎に逆方向への駆動を行うと、ファーストプリントタイムに至るまでの待機時間が必要となり、ユーザーに不用意な待機を強制するのを防止するためである。

一方、制御部１００では、現像装置の使用環境での温湿度が規定値に達した場合に、上述した各搬送部材の放置時間に基づき設定されている逆方向駆動の開始時期を変更するようになっており、具体的には、使用環境での温度が１０℃以下となった場合に上述した放置時間である１２時間経過という条件を４時間というように短くして開始するようになっている。

これにより、使用環境の温湿度による固化などの搬送性悪化となる要因が生じた場合に迅速にほぐし作業を行えるようにすることで、現像剤の搬送性悪化を抑制することができる。

以上のような制御部１００での作用を図９に示すフローチャートにより説明すると次の通りである。
図９において、温湿度センサ１０２からの検知情報が入力されると、所定温度であるかどうかが判断され（Ｓ１）、所定温度である場合には放置時間の判定が行われる（Ｓ２，Ｓ３）。
ステップＳ１において使用環境温度が１０℃以下であると判断されると、ステップＳ３で得られる放置時間の経時結果（４時間経過しているかどうかの判断結果）に応じて所定時間の間、逆転駆動の実施あるいは逆転駆動を行わない場合かが決定される（Ｓ３，Ｓ４）。
ステップＳ１において使用環境温度が１０度以下でないと判断された場合には、ステップＳ２で得られる放置時間の経時結果（１２時間経過しているかどうかの判断結果）に応じて所定時間の間、逆転駆動の実施あるいは逆転駆動を行わない場合かが決定される（Ｓ４，Ｓ５）。

以上の構成においては、タイマーと温湿度センサという簡単な構成部材を備えるだけで、搬送部材の回転負荷が増加するのを確実に防止することができ、搬送不良等を未然に防止して現像剤の供給不足による異常画像の発生を防止することができる。
また、画像形成装置本体に対して交換頻度の高い現像装置において上述した簡単な構成部材を備えるだけですむことにより、そして廃棄処分する部品の点数増加も上述した構成部品程度であるので、現像剤の搬送不良を防止するためのコストを上昇させないようにすることができる。

１感光体
３現像装置
１００制御部
１０１タイマー
１０２温湿度センサ
１０３駆動モータ
３０１ケーシング
３０２現像スリーブ
３０３層厚規制部材
３０４供給室搬送部材
３０５回収室搬送部材

特開平１１−２７２０６２号公報

Claims

静電潜像担持体上に形成された静電潜像に対して現像剤を供給する回転可能な現像スリーブと該現像スリーブの軸線とそれぞれ平行に配置されて該現像スリーブに現像剤を供給する回転可能な現像剤供給部材と前記現像スリーブから回収された現像剤を撹拌する回転可能な現像剤回収部材と、前記現像スリーブ、現像剤供給部材および現像剤回収部材をそれぞれ配置可能な空間を備えて前記現像スリーブの一部を外部に露出される開口およびトナーの補給部を有したケーシングとを少なくとも備えた現像装置であって、
前記現像剤供給部材および現像剤回収部材が配置されている空間同士が一部の連通部を除いて仕切られ、
前記仕切られている各空間での現像剤の搬送方向が相反する方向となるように前記現像剤および現像剤回収部材を駆動する駆動源と、
前記駆動源の駆動方向を切り換え可能な制御部とを備え、
前記制御部は、入力側に前記現像剤供給部材および現像剤回収部材を停止してからの放置時間を計時するタイマーが入力側に接続され、出力側に前記駆動源が接続され、前記現像剤供給部材および現像剤回収部材の放置時間が規定時間経過したと判断した場合に、前記現像剤供給部材および現像剤回収部材の再始動前に、通常の現像剤搬送方向とは逆方向の駆動を所定時間行わせることを特徴とする現像装置。
前記制御部により設定される、前記現像剤供給部材および現像剤回収剤の逆方向への駆動量は、少なくとも、前記ケーシングに設けられてケーシング内からの現像剤の漏洩を防止するためのシール部材の姿勢変形を生じない量に設定されていることを特徴とする請求項１記載の現像装置。
前記制御部の入力側には、温湿度センサが接続され、該制御部は、使用環境での温湿度が規定値を超えた場合に、前記逆方向への駆動開始時期を変更することを特徴とする請求項１または２記載の現像装置。
前記制御部は、使用環境での温湿度が規定値を超えた場合に、前記逆方向への駆動開始時期を前記タイマーにより計時された放置時間に基づく規定時間経過時よりも短くするように設定することを特徴とする請求項３記載の現像装置。
少なくとも像担持体上の静電潜像の現像剤を供給する現像スリーブと、該現像スリーブに対向して現像剤を供給する現像剤供給部材と、現像後に回収された現像剤の撹拌搬送を行う現像剤回収部材とが纏めて収納されたプロセスカートリッジであって、
前記現像剤供給部材および現像剤回収部材が請求項１乃至４のうちの一つに記載の構成を備えていることを特徴とするプロセスカートリッジ。
複数色の画像形成が可能な画像形成装置であって、
複数色の画像形成部に相当する作像部に請求項５記載のプロセスカートリッジを備えていることを特徴とする画像形成装置。