JP2009080358A5 - - Google Patents

Description

現像装置および画像形成装置

本発明は、複写機、ファクシミリ、プリンタ等に用いられる現像装置およびこれを用いた画像形成装置に関するものである。

従来、上記現像装置として、トナーと磁性キャリアからなる２成分現像剤を用いる現像装置が広く用いられている。２成分現像剤を用いる現像装置としては、現像剤を攪拌しながら搬送するスクリューを収容する現像剤搬送路を水平方向に二つ設け、現像剤を互いに逆方向に搬送して循環させながら現像担持体である現像ローラに近い方の現像剤搬送路から現像ローラに供給するものが知られている。

また、近年、画像形成装置には省スペース化の要求が高く、特に現像装置を複数並列に配置する４連タンデム現像方式のカラー複写機、カラープリンタにおいては現像装置の小型化は必須のものである。このため、上記二つの現像剤搬送路を水平に配置せずに、斜めまたは縦に配置して、省スペース化を図ることがおこなわれている。

ところが、二つの現像剤搬送路を上下方向に配置したものでは、現像剤搬送路間の現像剤の受け渡しが課題となる。具体的には、上方の現像剤搬送路から下方の現像剤搬送路への受け渡しは、これらを仕切る仕切り壁に開口部を設けるだけで重力による受け渡しが可能である。しかし、下方の現像剤搬送路から上方の現像剤搬送路への受け渡しは、重力に逆らった方向であるため、円滑におこなうことが難しい。

下方から上方の現像剤搬送路への受け渡しの方法として、大きく次の２つの方法が知られている。その一つは、下方の現像剤搬送路の搬送方向最下流部で、上方の現像剤搬送路の最上流部となる位置の仕切り壁に開口を設け、下方のスクリューにより現像剤搬送路の現像剤を最下流部で溢れさせることで開口より上方の現像剤搬送路に送り出すものである（例えば、特許文献１）。しかしながら、この方法は、現像剤へのストレスが非常に大きくなり、キャリアの膜削れ、トナー成分のキャリアへの付着、トナーの外添剤の剥離等を加速して、現像剤寿命を短くしてしまう。

もう一つは、現像剤を下方から上方へ搬送するための現像剤搬送手段を設けるものである。例えば、固定配置された磁石を内包した回転可能なスリーブからなる現像剤搬送手段を、現像ローラと同軸に設けるもの（特許文献２、３）や、現像ローラやスクリューとは別軸で設けるもの（特許文献４）が知られている。しかし、現像剤搬送手段を現像ローラと同軸に設けるものでは、現像ローラの軸方向に非常に長い現像装置となってしまう。また、現像ローラやスクリューとは別軸に設けるものでは、現像剤搬送手段用の別軸を配置するスペースが必要であり、現像ローラと二つの現像剤搬送路の構成と比較して、断面積が大きな現像装置となってしまう。このため、本来の目的であった省スペース化に反してしまう。

また、特許文献２には、固定配置された磁石を内包した回転可能なスリーブからなる現像剤搬送手段を下方のスクリューと同軸で設け、現像剤搬送手段により上方のスクリュー近傍に搬送された現像剤を上方のスクリューの羽根部で掻き取るものも記載されている。また、特許文献５には、回転可能な磁石ローラからなる現像剤搬送手段を上方のスクリューと同軸に設け、現像剤搬送手段により下方から現像剤を汲み上げ、汲み上げられた現像剤をスクレーパにて掻き取るものが記載されている。これらの装置では、現像剤搬送手段をスクリューと同軸に設けるため、上述の現像剤搬送手段を現像ローラやスクリューと別軸で設けるものと比べて省スペース化はできる。しかし、現像剤を羽根部またはスクレーパで掻き取ることにより現像剤へのストレスが大きくなってしまうという不具合がある。また、下方のスクリューと同軸で現像剤搬送手段を設けるものは、現像剤搬送手段近傍の現像剤量が多いため、回転トルクが上がりやすく駆動モータの負荷が増えやすいという不具合がある。また、上方から汲み上げるものに比べると、現像剤量が多い分、現像剤に対するストレスが大きくなりやすいという不具合がある。

特許３１０４７２２号公報 特開平１０−１４２９４２号公報 特開２０００−１８１２３１号公報 特許３４９４９６３号公報 特開２００５−３５２２２５号公報

本発明は、以上の背景に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、上下方向に配置された二つの現像剤搬送路で現像剤を受け渡す現像装置において、下方の現像剤搬送路から上方の現像剤搬送路への受け渡しを、小型で、且つ、現像剤に与えるストレスを小さくしておこなうことができる現像装置および画像形成装置を提供することである。

上記目的を達成するために、請求項１の発明は、トナーと磁性キャリアとからなる現像剤を担持して搬送する現像剤担持体と、回転により現像剤を一方向に攪拌搬送する第一の攪拌搬送手段を収容する第一の現像剤搬送路と、該第一の現像剤搬送路の重力方向下方に設けられ、回転により該第一の攪拌搬送手段とは逆方向に現像剤を攪拌搬送して搬送方向下流部で該第一の攪拌搬送手段の搬送方向上流部に現像剤を受け渡す第二の攪拌搬送手段を有する第二の現像剤搬送路と、該第一の現像剤搬送路と該第二の現像剤搬送路とを仕切る仕切り部材と、該第一の現像剤搬送路と該第二の現像剤搬送路とを両端部で連通する開口と、該第二の攪拌搬送手段から現像剤を受け渡される位置の該第一の攪拌搬送手段の回転軸に支持されて該第二の現像剤搬送路から該第一の現像剤搬送路に現像剤を搬送する現像剤搬送手段とを備え、該第一の現像剤搬送路と該第二の現像剤搬送路とで現像剤を循環搬送しながら、該現像剤担持体に近い方の現像剤搬送路から現像剤を該現像剤担持体に供給する現像装置において、上記現像剤搬送手段は非磁性体部と上記回転軸に対して傾斜して配置される強磁性体部とからなり、該現像剤搬送手段近傍の筺体または筺体外に永久磁石を設け、該回転軸の回転により、該強磁性体部の一端面が該第二の現像剤搬送路が近づくに伴い他端面は該永久磁石に近づき、一端面が該第一の現像剤搬送路の上方に近づくに伴い他端面は該永久磁石から離れることを特徴とするものである。
また、請求項２の発明は、請求項１の現像装置において、上記強磁性体部の上記第一の攪拌搬送手段による現像剤搬送方向上流側となる端面が上記永久磁石に近づき、該永久磁石の該端面が近づく磁極の磁束密度の最大位置が、該第一の攪拌搬送手段の回転軸よりも上方に位置することを特徴とするものである。
また、請求項３の発明は、請求項１または２の現像装置において、上記強磁性体部の透磁率は上記現像剤の磁性キャリアの透磁率よりもよりも高いことを特徴とするものである。
また、請求項４の発明は、請求項１、２または３の何れかの現像装置において、上記強磁性体部表面の磁力密度分布が上記第一の現像剤搬送路の上方に近づくに連れ最小となり、その値は１０ｍＴ以下であることを特徴とするものである。
また、請求項５の発明は、請求項１、２、３、または４の何れかの現像装置において、上記現像剤搬送手段は、上記強磁性体部の一端面が上記第二の現像剤搬送路に近づくに伴い一端面が上記永久磁石に近づいたときに該第一の攪拌搬送手段の現像剤搬送方向下流側が上方となり、且つ、該一端面が上記第一の現像剤搬送路の上方に近づくに伴い一端面が該永久磁石から離れたとき該第一の攪拌搬送手段の現像剤搬送方向下流側が下方となるような傾斜面を有する形状であること特徴とするものである。
また、請求項６の発明は、請求項１、２、３、４または５の何れかの現像装置において、上記現像剤搬送手段の真上付近に、現像剤が上記第一の攪拌搬送手段の現像剤搬送方向下流側に移動するようガイドする現像剤ガイド部材を設けたことを特徴とするものである。
また、請求項７の発明は、請求項１、２、３、４、５または６の何れかの現像装置において、上記現像剤搬送手段の強磁性体部のうち上記永久磁石に近づく面と上記第二の現像剤搬送路に近づく面とで現像剤が行き来できず、かつ、該現像剤搬送手段の回転を妨げないような仕切り部材により仕切られていることを特徴とするものである。
また、請求項８の発明は、請求項１、２、３、４、５、６または７の何れかの現像装置において、上記第一の攪拌搬送手段の現像剤搬送方向に関して上記現像剤搬送手段の下流側に近接して、上記現像剤搬送手段により上記第一の現像剤搬送路に搬送された現像剤の逆流を防ぐための現像剤逆流防止部材を設けたことを特徴とするものである。
また、請求項９の発明は、静電潜像を担持する潜像担持体と、該潜像担持体上の静電潜像を現像する現像手段とを備えた画像形成装置において、上記現像手段として請求項１、２、３、４、５、６、７または８の何れかの現像装置を採用することを特徴とするものである。

本発明では、第一の攪拌搬送手段の回転軸に設けた現像剤搬送手段は、回転により強磁性体部の一端面が下方に配置される第二の現像剤搬送路に近づくとき他端面が永久磁石に近づくことにより強磁性体部は磁化され、第二の現像剤搬送路に近い一端面が第二の現像剤搬送路内の現像剤を引き付ける。第一の攪拌搬送手段の回転に伴い現像剤搬送手段が回転して引き付けた現像剤を第一の現像剤搬送路の上方に搬送するが、このとき他端面は永久磁石から離れていき強磁性体部は磁化を失う。このため、強磁性体部が現像剤を引き付ける力が無くなり、上方に搬送された現像剤は重力に従って現像剤搬送手段より離れて第一の攪拌搬送手段上に落ち、第一の攪拌搬送手段により第一の現像剤搬送路内を搬送される。この一連の動作で、現像剤は強い圧力を受けることがないので、現像剤へのストレスが小さい状態で下方に配置される第二の現像剤搬送路から上方に配置される第一の現像剤搬送路へ受け渡すことができる。また、現像剤搬送手段は、第一の攪拌搬送手段と同軸に設けているので、現像装置の大幅な大型化を抑制することができる。

本発明によれば、上下方向に配置された二つの現像剤搬送路で現像剤を受け渡す現像装置において、下方の現像剤搬送路から上方の現像剤搬送路への受け渡しを、小型で、且つ、現像剤に与えるストレスを小さくしておこなうことができるという優れた効果がある。

以下、本発明を画像形成装置に適用した一実施形態について説明する。図１は、本実施形態に係る画像形成装置の要部の概略構成図である。画像形成装置は、像担持体である感光体ドラム１００の周囲に、帯電装置２１、現像装置１、中間転写装置２３、クリーニング装置２８等が配設されている。また、これらの下方には露光装置２２が設けられている。また、中間転写装置２３の側方には２次転写装置２５と定着装置２７とが設けられている。

感光体ドラム１００は、図中反時計回りに回転しながら、帯電装置２１で一様に帯電され、露光装置２２よりレーザーのような発光素子によって情報信号を露光されて静電潜像を形成される。感光体ドラム１００上の静電潜像は、現像装置１によりトナー像化され、形成されたトナー像は中間転写装置２３によって中間転写ベルト２４の上に転写される。中間転写ベルト２４上には、図示しない他の現像装置によるトナー像も転写可能であり、異なる色のトナーを重ねたカラー画像を作成することもできる。中間転写ベルト２４上のトナー像は２次転写装置２５によって転写紙２６の上に転写され、更に定着装置２７にて定着して永久画像を得る。感光体ドラム１００上の転写残トナーはクリーニング装置２８により除去され、感光体ドラム１００は次の画像形成に供される。

図２は、現像装置の概略構成図である。現像装置１は、トナーと磁性キャリアとからなる２成分現像剤を収容した現像容器２を備え、感光体ドラム１００と対面した現像容器２の開口部に、現像剤担持体である現像スリーブ１０が感光体ドラム１００と所定の間隔を開けて回転自在に設置されている。現像スリーブ１０は非磁性材料の円筒形からなり、矢印の方向に回転する感光体ドラム１００に対して、対向部が同方向に移動するよう回転する。現像スリーブ１０の内側には磁界発生手段のマグネットローラ１１が、現像スリーブ１０の回転に対して非回転に配置されている。マグネットローラ１１は５つの磁極Ｎ１、Ｓ１、Ｎ２、Ｎ３、Ｓ２を有している。現像スリーブ１０下方の現像容器２には磁性部材からなる規制ブレード３０が取付けられている。この規制ブレード３０は、マグネットローラ１１の鉛直方向最下点に略位置した磁極Ｓ1の近傍に向けて、現像スリーブ１０と非接触に配置されている。現像容器２内の下部には現像剤攪拌搬送手段である供給スクリュー４、攪拌スクリュー６をそれぞれ収容する現像剤搬送路２ａ、２ｂが上下方向に配置されている。

現像容器２内に収容された２成分現像剤は、供給スクリュー４、攪拌スクリュー６の回転により現像剤搬送路２ａ、２ｂを攪拌、循環搬送されながら、現像剤搬送路２ａより現像スリーブ１０に供給される。現像スリーブ１０に供給された現像剤は、マグネットローラ１１の磁極Ｎ３により現像スリーブ１０上に汲み上げられ、現像スリーブ１０の回転にともない現像スリーブ１０上を磁極Ｓ１から磁極Ｎ１と搬送され、現像スリーブ１０と感光ドラム１００とが対向した現像領域に至る。その搬送の途上で現像剤は、規制ブレード３０により磁極Ｓ１と共同して磁気的に層厚を規制され、現像スリーブ１０上に現像剤の薄層が形成される。現像領域に位置されたマグネットローラ１１の磁極Ｎ１は現像主極であり、現像領域に搬送された現像剤は、磁極Ｎ１によって穂立ちして感光ドラム１００の表面に接触し、感光ドラム１００の表面に形成された静電潜像を現像する。潜像を現像した現像剤は、現像スリーブ１０の回転にともない現像領域を通過し、搬送極Ｓ２を経て現像容器２内に戻され、磁極Ｎ２、Ｎ３の反発磁界により現像スリーブ１０から離脱し、現像剤搬送路２ａに回収される。

現像剤搬送路２ａの供給スクリュー４による搬送方向最下流部には、下方に配置される現像剤搬送路２ｂと連通する開口（不図示）が形成されており、現像剤は開口より現像剤搬送路２ａから現像剤搬送路２ｂへ自由落下する。自由落下した現像剤は、攪拌スクリュー６により供給スクリュー４とは反対方向に搬送されて現像剤搬送路２ｂの最下流部に達する。

次に、本実施形態の特徴部である下方の現像剤搬送路２ｂから上方の現像剤搬送路２ａへの現像剤の受け渡しについて説明する。参考のため、先ず、従来の現像装置における現像剤の受け渡しについて説明する。図３は、従来の現像装置の下方の現像剤搬送路２ｂから上方の現像剤搬送路２ａへの現像剤の搬送部の概略構成図である。現像剤搬送路２ｂの最下流部では、上方に配置される現像剤搬送路２ａと連通する開口５が形成されており、攪拌スクリュー６による圧力を受けた現像剤を現像剤搬送路２ａへ溢れさせることで開口５より上方の現像剤搬送路に送り出し、供給スクリュー４によって現像剤搬送路２ａ内を搬送される。しかしながら、この循環搬送では現像剤へのストレスが大きくなってしまう。

図４は、本実施形態における現像装置１の下方の現像剤搬送路２ｂから上方の現像剤搬送路２ａへの現像剤の受け渡し部の概略構成図である。図３の従来の現像装置と同様に、現像剤搬送路２ｂの最下流部では上方に配置される現像剤搬送路２ａと連通する開口５が形成されている。本実施形態における現像装置１では、この開口５に対向する位置の供給スクリュー４と同軸で一体的に現像剤搬送手段８を設けている。現像剤搬送手段８は、円筒形を平面で切った、回転軸４ａに対して非対称な形状である。この現像剤搬送手段８は、例えば鉄などからなる強磁性体部８ａとＡＢＳ樹脂などからなる非磁性体部８ｂとからなり、強磁性体部８ａは回転軸に対して傾斜して配置されている。また、現像剤搬送路２ａの最上流側の側壁と一体的に永久磁石９を設けている。

この現像剤搬送手段８の強磁性体部８ａの供給スクリュー４側の一端面が下方の現像剤搬送路２ｂに近づくとき、強磁性体部８ａの他端面は永久磁石９と近づいて磁化を持つため、強磁性体部８ａの一端面は現像剤搬送路２ｂ内の現像剤を引き付ける。また、図５は、図４の位置から現像剤搬送手段８が１８０°回転した時の図である。供給スクリュー４の回転と一体に現像剤搬送手段８は回転し、引き付けた現像剤を現像剤搬送路２ａの上方に搬送する。このとき、強磁性体部８ａの他端面は永久磁石９から離れていくため、強磁性体部８ａは磁化を失い、強磁性体部８ａの供給スクリュー４側の一端面に引き付けられていた現像剤は、重力に従って供給スクリュー４上に落ちる。そして、供給スクリュー４によって現像剤搬送路２ａ内を所定の方向に搬送される。この一連の動作で、現像剤は強い圧力を受けることがないため、現像剤へのストレスが小さい状態で下方に配置される現像剤搬送路２ｂから上方に配置される現像剤搬送路２ａへ現像剤を受け渡すことができる。また、現像剤搬送手段８は、供給スクリュー４と同軸に設けているので、現像装置１の大幅な大型化を抑制することができる。

また、図４、５に示すように、強磁性体部８ａは非磁性体部８ｂにより側面を覆われている。このため、磁化された強磁性体部８ａの側面に現像剤が付着して、強磁性体部８ａの下方の現像剤搬送路２ｂに近い一端面側に及ぼす磁力が小さくなり、現像剤搬送路２ｂ内の現像剤を引き付ける力が弱くなることを防止できる。また、非磁性体部８ｂ表面は、近接する強磁性体部８ａの磁力により引き付けられた現像剤を担持する現像剤担持面としての機能を有しており、現像剤担持面の面積を大きくしている。よって、強磁性体部８ａは非磁性体部８ｂにより側面を覆うことにより、現像剤搬送手段８による現像剤搬送効率を向上させることができる。

また、現像剤搬送手段８の形状としては、強磁性体部８ａの一端面が現像剤搬送路２ｂ近づいて現像剤を引き付ける際は供給スクリュー４による現像剤搬送方向に向かって斜め上方に傾斜し（図４）、強磁性体部８ａの一端面が現像剤搬送路２ａ上方に近づいて現像剤を離す際は供給スクリュー４による現像剤搬送方向に向かって斜め下方に傾斜し（図５）することが好ましい。このような傾斜面をもつことで、現像剤を引き付ける際は現像剤を引き付ける力が強くなる。また、現像剤を離す際は現像剤を供給スクリュー４側に誘導することができ、現像剤搬送手段８よりも現像剤搬送方向上流側となる現像剤搬手段８とと永久磁石９を設けた現像容器２側壁との間に入り込む虞がない。よって、現像剤搬送手段８による現像剤搬送効率を向上させることができる。

強磁性体部８ａの永久磁石９に近づく端面は、永久磁石９と対向するよう非磁性体部８ｂから露出しており、永久磁石９と強磁性体部８ａとが近いほうが、強磁性体部８ａを効率よく磁化でき、搬送効率の向上が図れる。また、強磁性体部８ａの現像剤搬送路２ｂに近づく端面は、非磁性体部８ｂから露出しており、これにより強磁性体部８ａが強く現像剤を引き付けることができ、搬送効率の向上が図れる。

また、強磁性体部８ａの供給スクリュー４側の端面が現像剤を引き付けることにより、現像剤を離す際は現像剤を容易に供給スクリュー４上に落下させることができ、現像剤搬送手段８による現像剤搬送効率を向上させることができる。

また、現像剤搬送手段８により一旦現像剤搬送路２ａに搬送された現像剤が、重力で下方の現像剤搬送路室２ｂに落ちて逆流しないように、供給スクリュー４と現像剤搬送部材８との間に現像剤逆流防止部材１２を設けることが好ましい。

また、永久磁石９は、現像剤搬送手段８の強磁性体部８ａに対向する極の磁力密度分布の中心位置が、供給スクリュー４の回転軸４ａよりも上方になるよう配置する。これにより、永久磁石９から下方の現像剤搬送路２ｂの現像剤界面まで距離が取れる。このため、永久磁石９の磁力が強磁性体部８ａを通過せずに、直接、下方の現像剤搬送路２ｂの現像剤をひきつけてしまうことを防止できる。よって、上記現像剤の潤滑な受け渡し効果を維持することができる。また、図４、５では永久磁石９は現像容器２の側壁に設けているが、現像剤搬送手段８の強磁性体部８ａに対向するものであれば、現像容器２外に設けてもかまわない。

また、現像剤搬送手段８の透磁率は、現像剤の磁性キャリアの透磁率よりもよりも高いものとする。これにより、磁性キャリアが永久磁石９近傍に行ってしまったときも、磁性キャリアによる磁気ブラシよりも強磁性体部８ａの磁化の方が強くなる。よって、磁性キャリアが永久磁石９近傍に行ってしまったときも、上記現像剤の潤滑な受け渡し効果を維持することができる。

また、現像剤搬送手段８の強磁性体部８ａの表面磁力密分布は、供給スクリュー４近傍で最小であり、その値は１０ｍＴ以下とする。このように、供給スクリュー４近傍で磁力を十分に弱くすることで、現像剤を離れやすくし、良好に供給スクリュー４に受け渡すことができる。実験的に、強磁性体部８ａの供給スクリュー４近傍の表面磁力密度を１０ｍＴ以下になるようにすることにより、確実に現像剤が離れて供給スクリュー４に受け渡されることを確認した。

次に、本実施形態の現像剤搬送手段の変形例を説明する。図６は、変形例に係る現像装置１の下方の現像剤搬送路から上方の現像剤搬送路への現像剤の受け渡し部の概略構成図である。この変形例の現像剤搬送手段８は、図６に示すように、供給スクリュー４の現像剤搬送方向に向かって半径が小さくなるに傾斜した形状であり、強磁性体部として第一の強磁性体部８ａと第二の強磁性体部８ｃとの二つを有している。また、現像剤搬送手段８の真上付近に、現像剤が供給スクリュー４側に移動するようガイドするガイド部材１３を設けている。図７は、変形例の現像剤搬送手段８の斜視図であり、図８は、供給スクリュー４の搬送方向上流側からみた正面図である。

図６では、第一の強磁性体部８ａは永久磁石９から離れているので磁化していないが、第二の強磁性体部８ｃの一端面は永久磁石９に近づいているので磁化される。よって、現像剤搬送路２ｂの現像剤は第二の強磁性体部８ｃの他端面に引き付けられる。供給スクリュー４の回転に伴い現像剤搬送手段８が一体的に１８０°回転すると、第二の強磁性体部８ｃは永久磁石９より離れるため磁化を失い、現像剤は第二の強磁性体部８ｃより離れる。離れた現像剤はガイド部材１３によって、供給スクリュー４の上に落下する。また、このとき第一の強磁性体部８ａの一端面は永久磁石９に近づくため磁化を持ち、他端面が現像剤を引き付ける。このように強磁性体部を複数設けることで、搬送効率を向上させることができる。よって、効率の良い、低ストレスでコンパクトな現像剤の受け渡しが実現できる。

また、現像剤搬送手段８により搬送された現像剤は、真上付近で保持される力を失い受け渡し部材８より離れる。離れた現像剤は、現像剤搬送手段８の真上付近に設けたガイド部材１３により供給スクリュー４に誘導される。これにより、現像剤に与えるストレスを増やすことなく、搬送効率を上げることができる。

また、図９に示すように、現像剤搬送手段８を、現像剤搬送路２ｂに向けて露になる部分と、永久磁石９へ向けて露になる部分とに仕切るような仕切り部材１４が設けられている。この仕切り部材１４は、永久磁石９近傍への現像剤の侵入を防いでおり、現像剤が、永久磁石９を設けた現像容器２の側壁と、現像剤搬送手段８の永久磁石９と対向する面との間に入り込み、供給スクリュー４の回転トルクを上げてしまうことを防止する。回転トルクが上昇すると現像剤が受けるストレスがその分多くなる。また、熱の発生が多くなるので、熱によるトナー品質の劣化が加速される。

また、上記構成の現像剤搬送手段８を、図２の現像装置１とは異なる構成の現像装置に用いることもできる。図２の現像装置は、上述のように、上方に配置される現像剤搬送路２ａから現像スリーブ１０に現像剤を供給すると共に、現像領域を通過した現像剤を現像スリーブ１０から現像剤を現像剤搬送路２ａに回収している。このように現像剤を供給する搬送路と回収する搬送路とが共通であるため、現像スリーブ１０に供給する現像剤搬送路２ａの搬送方向下流側ほど現像スリーブ１０に供給する現像剤のトナー濃度が低下するという問題があった。現像スリーブ１０に供給するトナー濃度が低下すると、現像時の画像濃度も低下となる。

このような問題を解決するために、現像スリーブに現像剤を供給する供給搬送路と、現像領域を通過した現像剤を現像スリーブから回収する回収搬送路とを別に設けた、いわゆる３軸現像装置が知られている。この現像装置では、現像済みの現像剤は回収搬送路に回収されるため、供給搬送路に混入することがない。よって、供給搬送路内の現像剤のトナー濃度が下流側でも変化することなく、現像ローラに供給される現像剤のトナー濃度も一定となり、現像時の画像濃度の不均一や画像濃度の低下を防止することができる。

図１０は、供給搬送路と回収搬送路とを別に設けた現像装置の概略構成図である。以下，図１０に基づき、この現像装置について説明する。なお、図１０では、感光体ドラム１００と現像スリーブ１０の回転方向が図２と逆方向に示されているが、対向部で互いに同方向に移動するよう回転するものであればよい。この現像装置は、２成分現像剤を収容した現像容器２を備え、感光体ドラム１００と対面した現像容器２の開口部に、現像スリーブ１０が感光体ドラム１００と所定の間隔を開けて回転自在に設置されている。現像スリーブ１０の内側のマグネットローラ１１は５つの磁極Ｎ１、Ｓ１、Ｎ２、Ｎ３、Ｓ２を有している。現像スリーブ１０上方の現像容器２の部分には規制ブレード３０が取付けられ、この規制ブレード３０は、マグネットローラ１１の鉛直方向最上点に略位置した磁極Ｓ２の近傍に向けて、現像スリーブ１０と非接触に配置されている。現像容器２内には現像剤攪拌搬送手段である供給スクリュー４、攪拌スクリュー６をそれぞれ収容する現像剤搬送路２ａ、ｂが斜め上下方向に配置されている。また、現像スリーブ１０の現像領域下流側に、現像剤攪拌搬送手段である回収スクリュー７を収容する現像剤搬送路２ｃが、現像剤搬送路２ｂとの略水平で側方に配置されている。

現像容器２内に収容された２成分現像剤は、供給スクリュー４、回収スクリュー７、攪拌スクリュー６の撹拌、搬送により現像剤搬送路２ａ、２ｃ、２ｂを循環搬送されながら、現像剤搬送路２ａより現像スリーブ１０に供給される。現像スリーブ１０に供給された現像剤は、マグネットローラ１１の磁極Ｎ２により現像スリーブ１０上に汲み上げられる。現像スリーブ１０の回転にともない、現像スリーブ１０上を磁極Ｓ２から磁極Ｎ１と搬送され、現像スリーブ１０と感光ドラム１００とが対向した現像領域に至る。その搬送の途上で現像剤は、規制ブレード３０により磁極Ｓ２と共同して磁気的に層厚を規制され、現像スリーブ１０上に現像剤の薄層が形成される。現像領域に位置されたマグネットローラ１１の磁極Ｎ１は現像主極であり、現像領域に搬送された現像剤は、磁極Ｎ１によって穂立ちして感光ドラム１００の表面に接触し、感光ドラム１００の表面に形成された静電潜像を現像する。潜像を現像した現像剤は、現像スリーブ１０の回転にともない現像領域を通過し、搬送極Ｓ１を経て現像容器２内に戻され、磁極Ｎ２、Ｎ３の反発磁界により現像スリーブ１０から離脱し、回収スクリュー７により現像剤搬送路２ｃに回収される。

現像剤搬送路２ａの供給スクリュー４による搬送方向最下流部には、斜め下方に配置される現像剤搬送路２ｂと連通する開口（不図示）が形成されており、現像スリーブ１０に供給されずに最下流部まで達した現像剤が開口より現像剤搬送路２ａから現像剤搬送路２ｂへ自由落下する。また、現像剤搬送路２ｃの回収スクリュー７による搬送方向最下流側には、側方に配置される現像剤搬送路２ｃへの開口（不図示）が形成されており、現像スリーブ１０より回収され回収スクリュー７により供給スクリュー４と同方向に搬送された現像剤が開口より現像剤搬送路２ｂへ移動する。現像剤搬送路２ｂでは、現像剤が攪拌スクリュー６により、供給スクリュー４および回収スクリュー７とは反対方向に搬送されて現像剤搬送路２ｂの最下流部に達する。トナーを補給する際には攪拌スクリュー６の上流にて補給すると補給から現像までの攪拌時間を長くとれるので良い。

現像剤搬送路２ｂの最下流部では、斜め上方に配置される現像剤搬送路２ａと連通する開口が形成されている。この開口に対向するよう、上述の現像剤搬送手段８を供給スクリュー４と同軸に設ける。この現像剤搬送手段８により、現像剤へのストレスが小さい状態で斜め下方に配置される現像剤搬送路２ｂから斜め上方に配置される現像剤搬送路２ａへ受け渡すことができる。また、現像剤搬送手段８は、供給スクリュー４と同軸に設けているので、現像装置１の大幅な大型化を抑制することができる。

以上、本実施形態の現像装置では、トナーと磁性キャリアとからなる現像剤を担持して搬送する現像剤担持体としての現像スリーブ１０と、現像剤を一方向に攪拌搬送しながら現像スリーブ１０に供給する第一の攪拌搬送手段としての供給スクリュー４を収容する第一の現像剤搬送路２ａと、供給スクリュー４の重力方向下方に設けられ、供給スクリュー４とは逆方向に現像剤を攪拌搬送して搬送方向下流部で供給スクリュー４の搬送方向上流部に現像剤を受け渡す第二の攪拌搬送手段としての攪拌スクリュー６を有する第二の現像剤搬送路２ｂと、現像剤搬送路２ａと現像剤搬送路２ｂとを仕切る仕切り部材と、現像剤搬送路２ａと現像剤搬送路２ｂとを両端部で連通する開口と、この現像装置において、供給スクリュー４の攪拌スクリュー６から現像剤を受け渡される開口５に対向する位置の回転軸４ａに現像剤搬送路２ｂから現像剤搬送路２ａに現像剤を搬送する現像剤搬送手段８とを備えている。この現像剤搬送手段８の近傍の現像容器２または現像容器２外に永久磁石９を設ける。現像剤搬送手段８は、非磁性体部８ｂと、回転軸４ａに対して傾斜するよう設けられた強磁性体部８ａを備え、強磁性体部８ａの一端面が下方の現像剤搬送路２ｂに近づくに伴い他端面は永久磁石９に近づき、一端面が現像剤搬送路２ａの上方に近づくに伴い他端面は永久磁石９から離れるように設置する。現像剤搬送手段８の強磁性体部８ａの一端面が現像剤搬送路２ｂに近づくとき、強磁性体部８ａの他端面は永久磁石９と近づいて磁化を持つため、強磁性体部８ａの一端面は現像剤搬送路２ｂ内の現像剤を引き付ける。供給スクリュー４の回転に伴い現像剤搬送手段８は回転し、引き付けた現像剤を供給スクリュー４の上方に搬送するが、強磁性体部８ａの他端面は永久磁石９から離れていくため、強磁性体部８ａは磁化を失い、強磁性体部８ａに引き付けられていた現像剤は、重力に従って供給スクリュー４上に落ちる。そして、供給スクリュー４によって現像剤搬送路２ａ内を搬送される。この一連の動作で、現像剤は強い圧力を受けることがないため、現像剤へのストレスが小さい状態で下方に配置される現像剤搬送路２ｂから上方に配置される現像剤搬送路２ａへ受け渡すことができる。また、現像剤搬送手段８は、供給スクリュー４と同軸に設けているので、現像装置１の大幅な大型化を抑制することができる。
また、永久磁石９を、現像剤搬送手段８の強磁性体部８ａに対向する極の磁力密度分布の中心位置が、供給スクリュー４の回転軸４ａよりも上方に位置するよう配置する。これにより、永久磁石９から下方の現像剤搬送路２ｂの現像剤界面まで距離が取れる。このため、永久磁石９の磁力が強磁性体部８ａを通過せずに、直接、下方の現像剤搬送路２ｂの現像剤をひきつけてしまうことを防止できる。よって、上記現像剤の潤滑な受け渡し効果を維持することができる。
また、強磁性体部８ａの透磁率は現像剤のキャリアの透磁率よりもよりも高くする。これにより、磁性キャリアが永久磁石９近傍に行ってしまったときも、磁性キャリアによる磁気ブラシよりも強磁性体部８ａの磁化の方が強くなる。よって、磁性キャリアが永久磁石９近傍に行ってしまったときも、上記現像剤の潤滑な受け渡し効果を維持することができる。
また、強磁性体部８ａの表面の磁力密度分布が供給スクリュー４の近傍で最小であり、その値は１０ｍＴ以下とする。このように、供給スクリュー４近傍で磁力を十分に弱くすることで、現像剤を離れやすくし、良好に供給スクリュー４に受け渡すことができる。また、供給スクリュー４近傍の表面磁力密度を１０ｍＴ以下になるようにすることにより、確実に現像剤が離れて供給スクリュー４に受け渡される。
また、現像剤搬送手段８の形状としては、強磁性体部８ａの一端面が現像剤搬送路２ｂ近づいて現像剤を引き付ける際は供給スクリュー４による現像剤搬送方向に向かって斜め上方に傾斜し（図４）、強磁性体部８ａの一端面が現像剤搬送路２ａ上方に近づいて現像剤を離す際は供給スクリュー４による現像剤搬送方向に向かって斜め下方に傾斜し（図５）することが好ましい。このような傾斜面をもつことで、現像剤を引き付ける際は現像剤を引き付ける力が強くなり、現像剤を離す際は現像剤を供給スクリュー４側に誘導することができ、受け渡し部材よりも現像剤搬送方向上流側となる現像剤搬送手段と永久磁石９を設けた現像容器２側壁との間に入り込む虞がない。よって、現像剤搬送手段８による現像剤搬送効率を向上させることができる。
また、現像剤搬送手段８の真上付近に、現像剤が供給スクリュー４側に移動するようガイドするガイド部材１３を設ける。現像剤搬送手段８により搬送された現像剤は、真上付近で保持される力を失い受け渡し部材８より離れる。離れた現像剤は、現像剤搬送手段８の真上付近に設けたガイド部材１３により供給スクリュー４に誘導される。これにより、現像剤に与えるストレスを増やすことなく、受け渡し効率を上げることができる。
また、現像剤搬送手段８の強磁性体部８ａのうち、永久磁石９に近づく面と現像剤を汲み上げる面とで現像剤が行き来できず、かつ、回転を妨げないように仕切る仕切り部材１４を設ける。この仕切り部材１４は、永久磁石９近傍への現像剤の侵入を防いでおり、現像剤が、永久磁石９を設けた現像容器２の側壁と、現像剤搬送手段８の永久磁石９と対向する面との間に入り込み、供給スクリュー４の回転トルクを上げてしまうことを防止する。回転トルクが上昇すると現像剤が受けるストレスがその分多くなる。また、熱の発生が多くなるので、熱によるトナー品質の劣化が加速される。
また、供給スクリュー４の現像剤搬送方向に関して現像剤搬送手段８よりも下流側に近接して、現像剤搬送路２ｂより受け渡された現像剤の逆流を防ぐための現像剤逆流防止部材１２を設ける。これにより、現像剤の潤滑な受け渡しができる。

本実施形態に係る画像形成装置の要部の概略構成図。 本実施形態の現像装置の概略構成図。 従来の現像装置の下方の現像剤搬送路から上方の現像剤搬送路への現像剤受け渡し部の概略構成図。 本実施形態の現像装置の下方の現像剤搬送路から上方の現像剤搬送路への現像剤受け渡し部の概略構成図。 図４の現像剤搬送手段が１８０°回転したときの概略構成図。 変形例の現像剤搬送手段による下方の現像剤搬送路から上方の現像剤搬送路への現像剤受け渡し部の概略構成図。 変形例に係る現像剤搬送手段の斜視図。 変形例に係る現像剤搬送手段を供給スクリューの搬送方向上流側からみた正面図。 現像剤搬送手段の仕切り部材の概略構成図。 供給搬送路と回収搬送路とを別に設けた現像装置の概略構成図。

１ 現像装置
２ 現像容器
２ａ 上方の現像剤搬送路（供給搬送路）
２ｂ 下方の現像剤搬送路（攪拌搬送路）
２ｃ 側方の現像剤搬送路（回収搬送路）
４ 供給スクリュー
４ａ 供給スクリューの回転軸
５ 開口
６ 攪拌スクリュー
７ 回収スクリュー
８ 現像剤搬送手段
８ａ 強磁性体部
８ｂ 非磁性体部
８ｃ 強磁性体部
９ 永久磁石
１０ 現像スリーブ
１１ マグネットローラ
１２ 現像剤逆流防止部材
１３ ガイド部材
２１ 帯電装置
２２ 露光装置
２３ 中間転写装置
２４ 中間転写ベルト
２５ ２次転写装置
２６ 転写紙
２７ 定着装置
２８ クリーニング装置
３０ 規制ブレード
１００ 感光体ドラム

Claims (18)

1. トナーと磁性キャリアとからなる現像剤を担持して搬送する現像剤担持体と、回転により現像剤を一方向に攪拌搬送する第一の攪拌搬送手段を収容する第一の現像剤搬送路と、該第一の現像剤搬送路の重力方向下方に設けられ、回転により該第一の攪拌搬送手段とは逆方向に現像剤を攪拌搬送して搬送方向下流部で該第一の攪拌搬送手段の搬送方向上流部に現像剤を受け渡す第二の攪拌搬送手段を有する第二の現像剤搬送路と、該第一の現像剤搬送路と該第二の現像剤搬送路とを仕切る仕切り部材と、該第一の現像剤搬送路と該第二の現像剤搬送路とを両端部で連通する開口と、該第二の攪拌搬送手段から現像剤を受け渡される位置の該第一の攪拌搬送手段の回転軸に支持されて該第二の現像剤搬送路から該第一の現像剤搬送路に現像剤を搬送する現像剤搬送手段とを備え、該第一の現像剤搬送路と該第二の現像剤搬送路とで現像剤を循環搬送しながら、該現像剤担持体に近い方の現像剤搬送路から現像剤を該現像剤担持体に供給する現像装置において、
   上記現像剤搬送手段は非磁性体部と上記回転軸に対して傾斜して配置される強磁性体部とからなり、該現像剤搬送手段近傍の筺体または筺体外に永久磁石を設け、該回転軸の回転により、該強磁性体部の一端面が該第二の現像剤搬送路が近づくに伴い他端面は該永久磁石に近づき、一端面が該第一の現像剤搬送路の上方に近づくに伴い他端面は該永久磁石から離れることを特徴とする現像装置。
2. 請求項１の現像装置において、上記強磁性体部の上記第一の攪拌搬送手段による現像剤搬送方向上流側となる端面が上記永久磁石に近づき、該永久磁石の該端面が近づく磁極の磁束密度の最大位置が、該第一の攪拌搬送手段の回転軸よりも上方に位置することを特徴とする現像装置。
3. 請求項１または２の現像装置において、上記強磁性体部の透磁率は上記現像剤の磁性キャリアの透磁率よりもよりも高いことを特徴とする現像装置。
4. 請求項１、２または３の何れかの現像装置において、上記強磁性体部表面の磁力密度分布が上記第一の現像剤搬送路の上方に近づくに連れ最小となり、その値は１０ｍＴ以下であることを特徴とする現像装置。
5. 請求項１、２、３または４の何れかの現像装置において、上記現像剤搬送手段は、上記強磁性体部の一端面が上記第二の現像剤搬送路に近づくに伴い他端面が上記永久磁石に近づいたときに該第一の攪拌搬送手段の現像剤搬送方向下流側が上方となり、且つ、該一端面が上記第一の現像剤搬送路の上方に近づくに伴い一端面が該永久磁石から離れたとき該第一の攪拌搬送手段の現像剤搬送方向下流側が下方となるような傾斜面を有する形状であること特徴とする現像装置。
6. 請求項１、２、３、４または５の何れかの現像装置において、上記現像剤搬送手段の真上付近に、現像剤が上記第一の攪拌搬送手段の現像剤搬送方向下流側に移動するようガイドする現像剤ガイド部材を設けたことを特徴とする現像装置。
7. 請求項１、２、３、４、５または６の何れかの現像装置において、上記現像剤搬送手段の強磁性体部のうち上記永久磁石に近づく端面と上記第二の現像剤搬送路に近づく端面とで現像剤が行き来できず、かつ、該現像剤搬送手段の回転を妨げないような仕切り部材により仕切られていることを特徴とする現像装置。
8. 請求項１、２、３、４、５、６または７の何れかの現像装置において、上記第一の攪拌搬送手段の現像剤搬送方向に関して上記現像剤搬送手段の下流側に近接して、上記現像剤搬送手段により上記第一の現像剤搬送路に搬送された現像剤の逆流を防ぐための現像剤逆流防止部材を設けたことを特徴とする現像装置。
9. 静電潜像を担持する潜像担持体と、該潜像担持体上の静電潜像を現像する現像手段とを備えた画像形成装置において、
   上記現像手段として請求項１、２、３、４、５、６、７または８の何れかの現像装置を採用することを特徴とする画像形成装置。
10. トナーと磁性キャリアとからなる現像剤を担持して搬送する現像剤担持体と、回転により現像剤を一方向に攪拌搬送する第一の攪拌搬送手段を収容する第一の現像剤搬送路と、該第一の現像剤搬送路の重力方向下方に設けられ、回転により該第一の攪拌搬送手段とは逆方向に現像剤を攪拌搬送して搬送方向下流部で該第一の攪拌搬送手段の搬送方向上流部に現像剤を受け渡す第二の攪拌搬送手段を有する第二の現像剤搬送路と、該第一の現像剤搬送路と該第二の現像剤搬送路とを仕切る仕切り部材と、該第一の現像剤搬送路と該第二の現像剤搬送路とを両端部で連通する開口と、該第二の攪拌搬送手段から現像剤を受け渡される位置の該第一の攪拌搬送手段の回転軸に支持されて該第二の現像剤搬送路から該第一の現像剤搬送路に現像剤を搬送する現像剤搬送手段とを備え、該第一の現像剤搬送路と該第二の現像剤搬送路とで現像剤を循環搬送しながら、該現像剤担持体に近い方の現像剤搬送路から現像剤を該現像剤担持体に供給する現像装置において、
    上記現像剤搬送手段は非磁性体部と上記回転軸に対して傾斜して配置されるとともに永久磁石に近づくことで現像剤を引き付け得る程度に磁化される磁性体部とからなり、該現像剤搬送手段近傍の筺体または筺体外に永久磁石を設け、該回転軸の回転により、該磁性体部の一端面が該第二の現像剤搬送路が近づくに伴い他端面は該永久磁石に近づき、一端面が該第一の現像剤搬送路の上方に近づくに伴い他端面は該永久磁石から離れることを特徴とする現像装置。
11. 請求項１０の現像装置において、上記磁性体部の上記第一の攪拌搬送手段による現像剤搬送方向上流側となる端面が上記永久磁石に近づき、該永久磁石の該端面が近づく磁極の磁束密度の最大位置が、該第一の攪拌搬送手段の回転軸よりも上方に位置することを特徴とする現像装置。
12. 請求項１０または１１の現像装置において、上記磁性体部の透磁率は上記現像剤の磁性キャリアの透磁率よりもよりも高いことを特徴とする現像装置。
13. 請求項１０、１１または１２の何れかの現像装置において、上記磁性体部表面の磁力密度分布が上記第一の現像剤搬送路の上方に近づくに連れ最小となり、その値は１０ｍＴ以下であることを特徴とする現像装置。
14. 請求項１０、１１、１２または１３の何れかの現像装置において、上記現像剤搬送手段は、上記磁性体部の一端面が上記第二の現像剤搬送路に近づくに伴い他端面が上記永久磁石に近づいたときに該第一の攪拌搬送手段の現像剤搬送方向下流側が上方となり、且つ、該一端面が上記第一の現像剤搬送路の上方に近づくに伴い一端面が該永久磁石から離れたとき該第一の攪拌搬送手段の現像剤搬送方向下流側が下方となるような傾斜面を有する形状であること特徴とする現像装置。
15. 請求項１０、１１、１２、１３または１４の何れかの現像装置において、上記現像剤搬送手段の真上付近に、現像剤が上記第一の攪拌搬送手段の現像剤搬送方向下流側に移動するようガイドする現像剤ガイド部材を設けたことを特徴とする現像装置。
16. 請求項１０、１１、１２、１３、１４または１５の何れかの現像装置において、上記現像剤搬送手段の磁性体部のうち上記永久磁石に近づく端面と上記第二の現像剤搬送路に近づく端面とで現像剤が行き来できず、かつ、該現像剤搬送手段の回転を妨げないような仕切り部材により仕切られていることを特徴とする現像装置。
17. 請求項１０、１１、１２、１３、１４、１５または１６の何れかの現像装置において、上記第一の攪拌搬送手段の現像剤搬送方向に関して上記現像剤搬送手段の下流側に近接して、上記現像剤搬送手段により上記第一の現像剤搬送路に搬送された現像剤の逆流を防ぐための現像剤逆流防止部材を設けたことを特徴とする現像装置。
18. 静電潜像を担持する潜像担持体と、該潜像担持体上の静電潜像を現像する現像手段とを備えた画像形成装置において、
    上記現像手段として請求項１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６または１７の何れかの現像装置を採用することを特徴とする画像形成装置。