JP2010128276A - 現像装置及びこれを備えた画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】現像剤保持体に隣接する現像剤収容部内の二成分現像剤の界面高さを簡易な構成で一定に維持する。
【解決手段】回転自在の現像剤保持体１７２と、第一現像剤収容部１７３ａと、第二現像剤収容部１７３ｂと、回転自在の第一現像剤撹拌搬送部材１７６ａと、回転自在の第二現像剤撹拌搬送部材１７６ｂとを備え、第一現像剤撹拌搬送部材１７６ａと第二現像剤撹拌搬送部材１７６ｂとは、それぞれ回転軸と一体に形成された螺旋状の搬送羽根を有して互いに略水平に平行配置されており、かつ、第二現像剤収容部１７３ｂの搬送方向下流側の連通口Ｃ１には、第一現像剤収容部１７３ａにおける二成分現像剤Ｇの界面高さが一定となるように、第二現像剤収容部１７３ｂの二成分現像剤Ｇを第一現像剤収容部１７３ａへ定量供給する定量供給手段１７８が設けられている。
【選択図】図３

Description

本発明は、現像装置及びこれを備えた画像形成装置に関する。

特開平１１−２８８１５８号公報

従来、電子写真方式や静電記録方式を用いた画像形成装置では、感光ドラムなどの静電潜像保持体上に形成された静電潜像を現像する現像装置が使用されている。このような現像装置としては、例えば、静電潜像保持体に対向して現像用開口が開設された現像ハウジング内に、磁性を有するキャリアと樹脂を主体としたトナーとからなる二成分現像剤を収容し、この現像ハウジングの現像用開口に面して現像剤保持体（例えば現像ロール）を配設すると共に、この現像ロールの背面側に現像ハウジング内部の二成分現像剤を撹拌搬送しながら現像ロールへ供給するオーガーを配設した、いわゆる二成分現像方式の現像装置が広く採用されている（例えば、特許文献１参照）。

ここで、特許文献１には、上下に配置された２本のオーガーにより二成分現像剤を循環搬送させつつ、上部オーガーの軸方向端部領域に余剰現像剤を保持する現像剤溜まり部を設けた現像装置が開示されている。

本発明の目的とするところは、現像剤保持体に隣接する現像剤収容部内の二成分現像剤の界面高さを簡易な構成で一定に維持する現像装置及びこれを備えた画像形成装置を提供することである。

請求項１に記載の現像装置は、その内部に磁界発生手段を有すると共に、その表面にトナーとキャリアとが含まれる二成分現像剤を保持する回転自在の現像剤保持体と、前記現像剤保持体に隣接して二成分現像剤を収容する第一現像剤収容部と、前記第一現像剤収容部と仕切壁を介して隣接すると共に、その軸方向両端部領域に開設された連通口を介して第一現像剤収容部と連通する第二現像剤収容部と、前記第一現像剤収容部内に配設され、二成分現像剤を前記現像剤保持体に供給可能なように予め定められた軸方向に撹拌搬送する回転自在の第一現像剤撹拌搬送部材と、前記第二現像剤収容部内に配設され、第一現像剤撹拌搬送部材の搬送方向と逆方向に二成分現像剤を撹拌搬送する回転自在の第二現像剤撹拌搬送部材とを備え、前記第一現像剤収容部と第二現像剤収容部とは、二成分現像剤が循環する現像剤循環路を形成していると共に、前記第一現像剤撹拌搬送部材と第二現像剤撹拌搬送部材とは、それぞれ回転軸と一体に形成された螺旋状の搬送羽根を有して互いに略水平に平行配置されており、かつ、前記第二現像剤収容部の搬送方向下流側の連通口には、第一現像剤収容部における二成分現像剤の界面高さが一定となるように、第二現像剤収容部の二成分現像剤を第一現像剤収容部へ定量供給する定量供給手段が設けられていることを特徴とするものである。

請求項２に記載の現像装置は、請求項１に記載の構成において、前記定量供給手段における二成分現像剤の流量は、前記現像剤循環路中で最も小さくなるように設定されていることを特徴とするものである。

請求項３に記載の現像装置は、請求項１又は２に記載の構成において、前記定量供給手段は、前記下流側連通口を第二現像剤収容部の二成分現像剤の界面高さよりも低い位置に開口形成することにより構成されていることを特徴とするものである。

請求項４に記載の現像装置は、請求項１又は２に記載の構成において、前記定量供給手段は、一定の圧力を超えた場合に開口する弁部材を前記連通口に設けることにより構成されていることを特徴とするものである。

請求項５に記載の現像装置は、請求項１又は２に記載の構成において、前記定量供給手段は、第二現像剤収容部から第一現像剤収容部への二成分現像剤の受け渡し方向を直角に変換する屈曲壁を前記連通口に設けることにより構成されていることを特徴とするものである。

請求項６に記載の現像装置は、請求項１ないし５のいずれかに記載の構成において、前記第一現像剤撹拌搬送部材の搬送量は、前記定量供給手段による二成分現像剤の供給量よりも大きくなるように設定されていることを特徴とするものである。

請求項７に記載の現像装置は、請求項１ないし６のいずれかに記載の構成において、前記現像剤保持体と対向配置され、現像剤保持体に保持された二成分現像剤の層厚を規制する層厚規制部材を備え、前記磁界発生手段は、前記現像剤搬送部材により搬送された二成分現像剤を捕獲するピックアップ磁極と、このピックアップ磁極の下流側にて前記層厚規制部材と対向配置されたトリミング磁極とを有し、前記トリミング磁極の磁力は、前記ピックアップ磁極の磁力の１〜１．５倍に設定されていることを特徴とするものである。

請求項８に記載の現像装置は、請求項１ないし７のいずれかに記載の構成において、前記現像剤収容部内に収容された二成分現像剤を使用に伴って排出しながら補給し、経時的に交換することを特徴とするものである。

請求項９に記載の画像形成装置は、請求項１ないし８のいずれかに記載に現像装置と、記録用紙に画像を形成する画像形成手段とを備えたことを特徴とするものである。

請求項１に記載の発明によれば、現像剤保持体に隣接する第一現像剤収容部内の二成分現像剤の界面高さを一定に維持して、オーガーマーク等の画像欠陥の発生を未然に防止することができる。

請求項２に記載の発明によれば、定量供給手段における二成分現像剤を積極的に渋滞させて飽和充填状態の形成を簡易な構成で促進することができる。

請求項３に記載の発明によれば、その周囲の二成分現像剤を飽和充填状態とする定量供給手段を容易に実現することができる。

請求項４に記載の発明によれば、二成分現像剤の定量供給を精度良く実現することができる。

請求項５に記載の発明によれば、その周囲の二成分現像剤を飽和充填状態とする定量供給手段を容易に実現することができる。

請求項６に記載の発明によれば、定量供給手段によって供給された二成分現像剤を直ちに軸方向に搬送して第一現像剤収容部内の現像剤界面の高さを速やかに一定にすることができる。

請求項７に記載の発明によれば、十分なトナー帯電を確保しつつ、従来構成に比しトリミング磁極近傍の二成分現像剤の滞留を抑制して、駆動トルクの低減に寄与することができる。

請求項８に記載の発明によれば、二成分現像剤の安定した定量排出を可能とし、現像剤補給量の設定を必要最小限に抑制することができる。

請求項９に記載の発明によれば、上記いずれかの現像装置を画像形成装置に好適に適用することができる。

以下に、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。

まず、本発明が適用可能な画像形成装置の概略構成について図１を参照して説明する。ここで、図１は、本発明が適用可能な画像形成装置の一例としてのタンデム型のデジタルカラー複写機を示す構成図である。

図１において、１は本発明が適用可能な画像形成装置の一例としてのタンデム型のデジタルカラー複写機の本体を示すものであり、本体１の上部に、原稿２を一枚ずつ分離した状態で自動的に搬送する自動原稿搬送装置３と、当該自動原稿搬送装置３によって搬送される原稿２の画像を読み取る原稿読取装置４が配設されている。この原稿読取装置４は、プラテンガラス５上に載置された原稿２を光源６によって照明し、原稿２からの反射光像を、フルレートミラー７及びハーフレートミラー８，９及び結像レンズ１０からなる縮小光学系を介してＣＣＤ等からなる画像読取素子１１上に走査露光して、この画像読取素子１１によって原稿２の色材反射光像を予め定められたドット密度（例えば、１６ドット／ｍｍ）で読み取るようになっている。

上記原稿読取装置４によって読み取られた原稿２の色材反射光像は、例えば、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）（各８ｂｉｔ）の３色の原稿反射率データとして画像処理装置１２に送られ、この画像処理装置１２では、原稿２の反射率データに対して、シェーデイング補正、位置ズレ補正、明度／色空間変換、ガンマ補正、枠消し、色／移動編集等の画像処理が施される。また、画像処理装置１２は、パーソナルコンピュータ等から送られてくる画像データに対しても、予め定められた画像処理を行なうようになっている。

そして、上記の如く画像処理装置１２で予め定められた画像処理が施された画像データは、同じく画像処理装置１２によって、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）（各８ビット）の４色の原稿再現色材階調データに変換され、次に述べるように、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の各色の画像形成ユニット１３Ｙ，１３Ｍ，１３Ｃ，１３Ｋの露光装置１４に送られ、この露光装置１４では、各色の原稿再現色材階調データに応じてレーザ光ＬＢによる画像露光が行われる。

上記タンデム型のデジタルカラー複写機本体１の内部には、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の４つの画像形成ユニット１３Ｙ，１３Ｍ，１３Ｃ，１３Ｋが、水平方向に一定の間隔をおいて並列的に配置されている。

これらの４つの画像形成ユニット１３Ｙ，１３Ｍ，１３Ｃ，１３Ｋは、すべて同様に構成されており、大別して、予め定められた速度で回転駆動される像保持体としての感光ドラム１５と、この感光ドラム１５の表面を一様に帯電する一次帯電用の帯電ロール１６と、当該感光ドラム１５の表面に各色に対応した画像を露光して静電潜像を形成する走査光学系よりなる露光装置１４と、感光ドラム１５上に形成された静電潜像を各色のトナー（現像剤）で現像する現像装置１７と、感光ドラム１５の表面を清掃するドラムクリーニング装置１８とから構成されている。

上記露光装置１４は、４つの画像形成ユニット１３Ｙ，１３Ｍ，１３Ｃ，１３Ｋに共通に構成されており、図示しない４つの半導体レーザを各色の原稿再現色材階調データに応じて変調して、これらの半導体レーザからレーザ光ＬＢ−Ｙ，ＬＢ−Ｍ，ＬＢ−Ｃ，ＬＢ−Ｋを階調データに応じて出射するように構成されている。なお、上記露光装置１４は、複数の画像形成ユニット毎に個別に構成しても勿論よい。上記半導体レーザから出射されたレーザ光ＬＢ−Ｙ，ＬＢ−Ｍ，ＬＢ−Ｃ，ＬＢ−Ｋは、図示しないｆ−θレンズを介して回転多面鏡１９に照射され、この回転多面鏡１９によって偏向走査される。上記回転多面鏡１９によって偏向走査されたレーザ光ＬＢ−Ｙ，ＬＢ−Ｍ，ＬＢ−Ｃ，ＬＢ−Ｋは、図示しない複数枚の反射ミラーを介して感光ドラム１５上に、斜め下方から走査露光される。

上記露光装置１４は、その周囲が直方体状のフレーム２０によって密閉されているとともに、当該フレーム２０の上部には、４本のレーザ光ＬＢ−Ｙ，ＬＢ−Ｍ，ＬＢ−Ｃ，ＬＢ−Ｋを、各画像形成ユニット１３Ｙ，１３Ｍ，１３Ｃ，１３Ｋの感光ドラム１５上に露光するため、シールド部材としての透明なガラス製のウインドウ２１Ｙ，２１Ｍ，２１Ｃ，２１Ｋが設けられている。そして、これらのガラス製のウインドウ２１Ｙ，２１Ｍ，２１Ｃ，２１Ｋは、露光装置１４のレーザ光ＬＢに沿った光路上において、最も上方に位置する部材となっている。

上記画像処理装置１２からは、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の各色の画像形成ユニット１３Ｙ，１３Ｍ，１３Ｃ，１３Ｋに共通して設けられた露光装置１４に、各色の画像データが順次出力され、この露光装置１４から画像データに応じて出射されたレーザ光ＬＢ−Ｙ，ＬＢ−Ｍ，ＬＢ−Ｃ，ＬＢ−Ｋは、対応する感光ドラム１５の表面に走査露光され、静電潜像が形成される。上記感光ドラム１５上に形成された静電潜像は、現像装置１７Ｙ，１７Ｍ，１７Ｃ，１７Ｋによって、それぞれイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の各色のトナー像（現像剤像）として現像される。

上記各画像形成ユニット１３Ｙ，１３Ｍ，１３Ｃ，１３Ｋの感光ドラム１５上に、順次形成されたイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の各色のトナー像は、各画像形成ユニット１３Ｙ，１３Ｍ，１３Ｃ，１３Ｋの上方に渡って配置された中間転写ベルト２５上に、一次転写ロール２６によって多重に転写される。この中間転写ベルト２５は、ドライブロール２７と、バックアップロール２８との間に一定のテンションで掛け回されており、図示しない定速性に優れた専用の駆動モータによって回転駆動されるドライブロール２７により、矢印方向に予め定められた速度で循環駆動されるようになっている。上記中間転写ベルト２５としては、例えば、可撓性を有するＰＥＴ等の合成樹脂フィルムを帯状に形成し、この帯状に形成された合成樹脂フィルムの両端を溶着等の手段によって接続することにより、無端ベルト状に形成したものが用いられる。

上記中間転写ベルト２５上に多重に転写されたイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の各色のトナー像は、バックアップロール２８に圧接する二次転写ロール２９によって、圧接力及び静電気力で記録用紙Ｐ上に二次転写され、これらの各色のトナー像が転写された記録用紙Ｐは、上方に位置する定着装置３０へと搬送される。上記二次転写ロール２９は、バックアップロール２８の側方に圧接しており、下方から上方に搬送される記録用紙Ｐ上に、各色のトナー像を二次転写するようになっている。そして、上記各色のトナー像が転写された記録用紙Ｐは、定着装置３０によって熱及び圧力で定着処理を受けた後、排出ロール３２によって本体１の上部に設けられた排出トレイ３３上に排出される。

上記記録用紙Ｐは、給紙カセット３４から予め定められたサイズのものが、給紙ローラ３５及び用紙分離搬送用のローラ対３６により用紙搬送路３７を介して、レジストロール３８まで一旦搬送され、停止される。上記給紙カセット３４から供給された記録用紙Ｐは、予め定められたタイミングで回転するレジストロール３８によって中間転写ベルト２５の二次転写位置へ送出される。

なお、上記デジタルカラー複写機において、フルカラー等の両面コピーをとる場合には、片面に画像が定着された記録用紙Ｐを、排出ロール３２によって排出トレイ３３上にそのまま排出せずに、図示しない切替ゲートによって搬送方向を切り替え、用紙搬送用のローラ対３９を介して両面用搬送ユニット４０へと搬送する。そして、この両面用搬送ユニット４０では、搬送径路４１に沿って設けられた図示しない搬送用のローラ対により、記録用紙Ｐの表裏が反転された状態で、再度レジストロール３８へと搬送され、今度は、当該記録用紙Ｐの裏面に画像が転写・定着された後、排出トレイ３３上に排出される。

上記イエロー色、マゼンタ色、シアン色及び黒色の４つの画像形成ユニット１３Ｙ，１３Ｍ，１３Ｃ，１３Ｋは、全てが同様に構成されており、これらの４つの画像形成ユニット１３Ｙ，１３Ｍ，１３Ｃ，１３Ｋでは、上述したように、それぞれイエロー色、マゼンタ色、シアン色及び黒色のトナー像が予め定められたタイミングで順次形成されるように構成されている。上記各色の画像形成ユニット１３Ｙ，１３Ｍ，１３Ｃ，１３Ｋは、上述したように、感光ドラム１５を備えており、これらの感光ドラム１５の表面は、一次帯電用の帯電ロール１６によって一様に帯電される。その後、上記感光ドラム１５の表面は、露光装置１４から画像データに応じて出射される画像形成用のレーザ光ＬＢが走査露光されて、各色に対応した静電潜像が形成される。上記感光ドラム１５上に走査露光されるレーザ光ＬＢは、当該感光ドラム１５の直下よりやや右側寄りの斜め下方から、予め定められた傾斜角度で露光されるように設定されている。上記感光ドラム１５上に形成された静電潜像は、各画像形成ユニット１３Ｙ，１３Ｍ，１３Ｃ，１３Ｋの現像装置１７の現像ロール１７２によってそれぞれイエロー色、マゼンタ色、シアン色、黒色の各色のトナーにより現像されて可視トナー像となり、これらの可視トナー像は、一次転写ロール２６の帯電によって中間転写ベルト２５上に順次多重に転写される。

なお、トナー像の転写工程が終了した後の感光ドラム１５の表面は、ドラムクリーニング装置１８によって残留トナーや紙粉等が除去されて、次の画像形成プロセスに備える。上記ドラムクリーニング装置１８は、クリーニングブレード４２を備えており、このクリーニングブレード４２によって、感光ドラム１５上の残留トナーや紙粉等を除去するようになっている。また、トナー像の転写工程が終了した後の中間転写ベルト２５の表面は、ベルトクリーニング装置４３によって残留トナーや紙粉等が除去されて、次の画像形成プロセスに備える。上記ベルトクリーニング装置４３は、クリーニングブラシ４３ａ及びクリーニングブレード４３ｂを備えており、これらのクリーニングブラシ４３ａ及びブレード４２によって、中間転写ベルト２５上の残留トナーや紙粉等を除去するようになっている。

また、本実施の形態において、中間転写ベルト２５の上方には、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の各色の現像装置１７に、予め定められた色の現像剤（主としてトナー若しくはキャリアを含んだトナー）を供給するトナーカートリッジ５０Ｙ，５０Ｍ，５０Ｃ，５０Ｋが配設されている。

次に、本実施の形態に係る現像装置１７Ｙ，１７Ｍ，１７Ｃ，１７Ｋの構成について、図２及び図３を参照して説明する。ここで、図２は、本実施の形態に係る現像装置の構成を示す模式的側断面図であり、図３は、模式的平断面図である。なお、各現像装置１７Ｙ，１７Ｍ，１７Ｃ，１７Ｋ及びその構成部材は、全て同様な構造であるので、簡単のため、以下、各符号は総称表記（例えば、現像装置１７）とする。

本実施の形態に係る現像装置１７は、いわゆる二成分現像方式を採用したものであって、図２及び図３に示すように、感光ドラム１５に向かって開口する現像ハウジング１７１を有し、この現像ハウジング１７１の開口に面して現像剤保持体としての現像ロール１７２を配設し、現像ハウジング１７１のうち、現像ロール１７２に隣接した部位には二成分現像剤が収容される第一現像剤収容部１７３ａと、この第一現像剤収容部１７３ａと仕切壁Ｗを介して隣接すると共に、その軸方向両端部において、第一現像剤収容部１７３ａと連通している第二現像剤収容部１７３ｂとを備えている。

本実施の形態に係る第一現像剤収容部１７３ａ及び第二現像剤収容部１７３ｂのそれぞれは、二成分現像剤が収容されるスペースを有し、第一現像剤収容部１７３ａには、二成分現像剤を予め定められた軸方向（例えば、図３中、右側から左側）に搬送するスパイラル状の第一現像剤撹拌搬送部材１７６ａが配設されている。一方、第二現像剤収容部１７３ｂには、二成分現像剤を上記第一現像剤撹拌搬送部材１７６ａとは反対方向（例えば、図３中、左側から右側）に搬送するスパイラル状の第二現像剤撹拌搬送部材１７６ｂが配設されている。そして、仕切壁Ｗの軸方向（長手方向）両端部に開設された連通口Ｃ１，Ｃ２を介して、第一現像剤収容部１７３ａと第二現像剤収容部１７３ｂとを循環する現像剤循環路を形成し、一対のスパイラル状の第一現像剤撹拌搬送部材１７６ａ及び第二現像剤撹拌搬送部材１７６ｂにより、現像剤循環路内の二成分現像剤を撹拌混合しながら循環搬送するようになっている。

ここで、上記第一現像剤撹拌搬送部材１７６ａ及び第二現像剤撹拌搬送部材１７６ｂのそれぞれは共に、回転軸と一体に形成された螺旋状（スパイラル状）の搬送羽根を有して回転自在に形成された、いわゆるオーガーであり、現像ロール１７２側の第一現像剤撹拌搬送部材１７６ａはトナーの撹拌混合機能に加えて現像ロール１７２への現像剤供給機能を担ったサプライオーガーである。一方、第二現像剤撹拌搬送部材１７６ｂは既存の二成分現像剤に補給されたトナーを撹拌混合することを主眼としたアドミックスオーガーである。なお、本実施の形態では、現像ロール１７２寄りの第一現像剤撹拌搬送部材（サプライオーガー）１７６ａが現像ロール１７２への現像剤供給機能を兼用しているが、サプライオーガー１７６ａとは別に現像剤供給部材（ロールやパドル等）を付加してもよい。

また、第二現像剤収容部１７３ｂに隣接した部位には、不図示のディスペンスオーガーが配設されており、現像作用により現像剤収容部１７３ａ，１７３ｂ内のトナー濃度が予め定められた範囲よりも低下した場合には、例えば第二現像剤収容部１７３ｂの底部に設けられたトナー濃度センサＳの検出結果に基づき、不図示のディスペンスオーガーを介してトナーカートリッジ５０から第二現像剤収容部１７３ｂ内にトナーが供給されるようになっている。また、本実施の形態において、二成分現像剤は、トナーと磁性キャリアからなる現像剤であり、トナーは、例えば非磁性トナーを用いるが、磁性キャリアと帯電特性が異なるものであれば、磁性トナーを用いても差し支えない。

本実施の形態において、現像ロール１７２は、現像時に予め定められた方向（本例では、時計回り方向）に回転する現像スリーブ１７２ｓと、この現像スリーブ１７２ｓの内部に固設されたマグネットロール１７２ｍとを備えている。

ここで、現像スリーブ１７２ｓは、予め定められた方向に回転すると共に、現像ハウジング１７１の開口部であって、感光ドラム１５と対向している領域（以下、現像領域と称する）において、感光ドラム１５と予め定められた間隙にて対向するように配置されている。

また、磁界発生手段としてのマグネットロール１７２ｍは、複数の磁石部材を周方向に配置してロール状に形成したものであり、現像領域に対応して配置された現像磁極Ｓ１と、現像ロール１７２の回転方向に沿って、現像磁極Ｓ１の下流側に、例えば、予め定められた角度間隔で配置された搬送磁極Ｎ１やピックオフ磁極Ｓ２を備えると共に、現像磁極Ｓ１の上流側に、予め定められた角度間隔で配置されたトリミング磁極Ｎ２やピックアップ磁極Ｓ３を備えている。そして、このように内部に各磁極が配置されたマグネットロール１７２ｍにより、現像ロール１７２には、各磁極のそれぞれの磁力に対応して予め定められた磁束密度分布が生じるようになっている。

また、本実施の形態では、現像ロール１７２内のトリミング磁極Ｎ２の下方近傍には、現像ロール１７２（トリミング磁極Ｎ２）と対向するように層厚規制部材１７４が配設されている。この層厚規制部材１７４は、現像ロール１７２の軸方向に沿って延在する略く字形状の部材であり、現像ロール１７２上の二成分現像剤の量を規制するように、予め定められた間隙で現像ロール１７２と近接配置されている。

ここで、マグネットロール１７２ｍ内の各々の磁極の配置や数は適宜選定して差し支えないが、本実施の形態では、トリミング磁極Ｎ２の磁力を従来（例えば、８３ｍＴ）よりも弱く設定している。具体的には、トリミング磁極Ｎ２の磁力は、ピックアップ磁極Ｓ３の磁力（本例では、５０ｍＴ）の１〜１．５倍（本例では、６２ｍＴ）となるように設定している。このように、トリミング磁極Ｎ２の磁力を従来よりも相対的に弱めることにより、層厚規制部材１７４近傍に滞留する二成分現像剤の量を低減することができ、これにより、現像装置１７（現像ロール１７２）の駆動トルクを低減して、装置の小型化やコストダウンに寄与することができる。

そして、現像ロール１７２が予め定められた方向（本例では、時計回り方向）へ回転する現像時においては、第一現像剤収容部１７３ａにおける二成分現像剤は、サプライオーガー１７６ａにより撹拌搬送され、現像ロール１７２内のピックアップ磁極Ｓ３によって捕獲される。この後、捕獲された二成分現像剤は、ピックアップ磁極Ｓ３の磁気吸引力と現像ロール１７２表面との摩擦力により、現像ロール１７２（現像スリーブ１７２ｓ）の回転方向に搬送されて、層厚規制部材１７４の近傍に到達すると、トリミング磁極Ｎ２により穂立ちを形成する。この二成分現像剤の穂立ちは、層厚規制部材１７４にて規制されることにより、予め定められた層厚の現像剤層として現像ロール１７２上に形成されて現像領域に搬送される。さらに、現像領域に搬送された二成分現像剤の現像剤層は、現像磁極Ｓ１の磁気吸引力により、磁気ブラシを形成し、この磁気ブラシを形成する二成分現像剤中のトナーは、感光ドラム１５と現像ロール１７２との間に形成される現像電界によって、感光ドラム１５上の静電潜像を可視像化する。一方、現像領域を通過した余剰のトナーは、現像ロール１７２の回転に沿って移動し、ピックオフ磁極Ｓ２の磁力により、再び、第一現像剤収容部１７３ａに還流される。また、このような現像動作における二成分現像剤の消費に応じて、第二現像剤収容部１７３ｂから第一現像剤収容部１７３ａへ適宜新たな二成分現像剤が供給され現像装置１７の連続動作が可能なようになっている。

なお、本実施の形態に係る現像装置１７では、第一現像剤収容部１７３ａの下流側外部に、二成分現像剤Ｇを排出する現像剤排出口Ｇｏｕｔが設けられており、現像装置１７の使用に伴って二成分現像剤Ｇを排出しながら補給して現像剤収容部１７３内の二成分現像剤Ｇを交換する、いわゆるトリクル方式を採用している。

ところで、このように現像剤撹拌搬送部材としてオーガーを用いる方式では、オーガーマークと呼ばれる、画像上にオーガーピッチで平行した斜めの濃度ムラを生じることがある。これは、サプライオーガー１７６ａからマグネットロール１７２ｍへの二成分現像剤Ｇの受け渡し状態が変動し、オーガー羽根のピッチで盛り上がった二成分現像剤Ｇの液面（界面）の影響がマグネットロール１７２ｍ上に層を形成する層厚規制部材１７４でも除去しきれず、形成された現像剤層の状態、すなわち現像剤量、トナー濃度、トナー帯電量がオーガーピッチでムラを有した状態のままとなって濃度ムラが生じるものである。なお、画像上で斜めに濃度ムラが生じるのは、スパイラル状のオーガー羽根により二成分現像剤Ｇが盛り上がった位置がオーガー１７６ａの回転によって軸方向に移動し、これにより濃度差が生じる位置もオーガー羽根の形状に対応して移動するためである。

なお、この画像濃度ムラは二成分現像剤中の液面位置（界面高さ）に応じて変化することが知られており、以下に、画像濃度ムラと現像剤界面の高さとの関係を図４〜図８を参照して説明する。ここで、図４は、サプライオーガー１７６ａにより搬送される二成分現像剤Ｇｓと現像ロール１７２近傍に滞留した二成分現像剤Ｇｒとの受け渡しの状態を模式的に示す図である。また、図５は、サプライオーガー１７６ａによって搬送される二成分現像剤Ｇｓと現像ロール１７２近傍に滞留する二成分現像剤Ｇｒとの接触状態を示す模式的断面図であり、図６は、かかる状態を矢印Ｐから見た模式的拡大図である。また、図７は、サプライオーガー１７６ａによって搬送される二成分現像剤Ｇｓと現像ロール１７２近傍に滞留する二成分現像剤Ｇｒとの非接触状態を示す模式的断面図であり、図８は、かかる状態を矢印Ｐから見た模式的拡大図である。

図４に模式的に示すように、定常状態において、サプライオーガー１７６ａにより搬送された二成分現像剤（以下、搬送現像剤とも称する）Ｇｓは、マグネットロール１７２ｍの磁力により層厚規制部材１７４の近傍に滞留する二成分現像剤（以下、滞留現像剤とも称する）Ｇｒとピックアップ磁極Ｓ３の下流側領域（層厚規制部材１７４の上流側近傍の領域）Ｒａにて接触して、搬送現像剤Ｇｓと滞留現像剤Ｇｒとの交換が行われて両者の撹拌混合が促進される。

ところが、図５及び図６に模式的に示すように、第一現像剤収容部１７３ａ内の二成分現像剤Ｇの界面高さが一定の範囲を超えた場合には、ピックアップ磁極Ｓ３の略法線方向に対応する領域Ｒｂ（定性的には、ピックアップ磁極Ｓ３の磁気吸引力が及ぶ領域であり、滞留現像剤Ｇｒとサプライオーガー１７６ａの螺旋状の羽根とのオーガー回転方向下流側での近接部）にても滞留現像剤Ｇｒと搬送現像剤Ｇｓとの接触が生じてしまう。より具体的には、図６に最も良く示されるように、サプライオーガー１７６ａの羽根でその一部が盛り上がった搬送現像剤Ｇｓが、オーガー１７６ａの外周を結んだ軸方向に平行な直線（境界線）Ｌ₀よりも径方向外側に突出して存在する場合には、かかる搬送現像剤Ｇｓと滞留現像剤Ｇｒとが直接繋がってしまい、螺旋状の搬送羽根により軸方向に濃度ムラが生じた搬送現像剤Ｇｓが、矢印Ａ（図４参照）で示すように、マグネットロール１７２ｍの磁力により直ちに現像ロール１７２側に移行して現像ロール１７２表面の現像剤層に取り込まれてしまう流れが生じ、オーガーマーク等の画像濃度ムラの発生要因となってしまう。

一方、図７及び図８に模式的に示すように、第一現像剤収容部１７３ａ内の二成分現像剤Ｇの界面高さが一定の範囲内にある場合には、上記領域Ｒｂでの滞留現像剤Ｇｒと搬送現像剤Ｇｓとの接触は生じることなく、濃度ムラのある搬送現像剤Ｇｓが直ちに現像ロール１７２上の現像剤層に取り込まれることはない。より具体的には、図８に最も良く示されるように、サプライオーガー１７６ａの羽根でその一部が盛り上がった搬送現像剤Ｇｓが、オーガー１７６ａの外周を結んだ軸方向に平行な直線（境界線）Ｌ₀よりも径方向内側に存在する場合には、かかる搬送現像剤Ｇｓと滞留現像剤Ｇｒとが直接繋がってしまうことはなくオーガーマーク等の画像濃度ムラが生じることはない。

従って、第一現像剤収容部１７３ａの二成分現像剤Ｇの界面を画像濃度ムラが生じない予め定められた範囲の一定の高さに維持することができれば、上記オーガーマーク等の画像濃度ムラを効果的に防止できることになる。

そこで、本実施の形態における現像装置１７では、後述する定量供給手段を、第二現像剤収容部１７３ｂの下流側連通口Ｃ１に設けることにより、第一現像剤撹拌搬送部材１７６ａ上の二成分現像剤Ｇが予め定められた範囲の高さを維持するように、第二現像剤収容部１７３ｂから第一現像剤収容部１７３ａに一定量の二成分現像剤Ｇを供給し、第一現像剤収容部１７３ａ内の二成分現像剤Ｇの量（二成分現像剤Ｇの界面高さ）を一定に維持することを可能としている。以下に、本発明に係る定量供給手段の各種構成について、実施の形態として図面を参照しつつ説明する。

なお、本実施の形態に係る現像装置１７では、循環する二成分現像剤Ｇが上記連通口Ｃ１にて敢えて渋滞するように、現像剤循環路中の二成分現像剤Ｇの流量が、かかる連通口Ｃ１にて最小となるように設定されている。これにより、下流側連通口Ｃ１に設けられた以下に詳述する定量供給手段の作用と相俟って、図３に示すような二成分現像剤Ｇの渋滞領域Ｒｇを積極的に形成し、かかる渋滞領域Ｒｇに対応するアドミックスオーガー１７６ｂの周囲における飽和充填状態の形成を促進して、定量供給性能の向上を図っている。すなわち、この渋滞領域Ｒｇは、トナー濃度の変化や経時的な環境変化等で二成分現像剤Ｇの体積が変動した場合でも、その軸方向の長さ（存在領域）が変動するのみで飽和充填状態自体は維持されるので、定量供給手段による定量供給性能の安定化に寄与することができる。

また、このような渋滞領域Ｒｇを積極的に形成することにより、トナーとキャリアとの接触帯電が促進されてトナーに対する帯電付与性能を向上させることができるので、マグネットロール１７２ｍの磁力（本例では、トリミング磁極Ｎ２の磁力）を低減することが可能となる。

さらに、本実施の形態に係る現像装置１７では、上記定量供給手段１７８により第二現像剤収容部１７３ｂから第一現像剤収容部１７３ａへと受け渡される（供給される）二成分現像剤Ｇの受け渡し量（供給量）よりも、サプライオーガー１７６ａの搬送能力（軸方向の搬送量）が大きくなるように設定されている。これにより、定量供給手段１７８によって供給された二成分現像剤Ｇを直ちに軸方向に搬送して第一現像剤収容部１７３ａ内の二成分現像剤Ｇの界面高さを速やかに一定にすることを可能としている。
＜実施の形態１＞

次に、実施の形態１に係る定量供給手段の構成について、図９を参照して説明する。ここで、図９は、本実施の形態に係る定量供給手段１７８の構成を説明するための模式的側断面図である。

本実施の形態における定量供給手段１７８は、図９に模式的に示すように、第二現像剤収容部１７３ｂの下流側連通口Ｃ１の開口を二成分現像剤Ｇの界面高さよりも低い位置に形成することにより簡易に構成されている。

具体的には、下流側連通口Ｃ１の上部に、仕切壁Ｗが軸方向に延在した上部規制壁Ｗｕが形成されており、この上部規制壁Ｗｕにより、第一現像剤収容部１７３ａと第二現像剤収容部１７３ｂとを連通する連通口Ｃ１の開口面積及び開口高さが規制されている。

一般に、スパイラル状の羽根を有するオーガーの搬送力は、その周囲に存在する二成分現像剤Ｇの量によってばらつきが生じるが、スパイラル状の羽根の周囲が二成分現像剤Ｇで覆われた飽和充填状態（スパイラル状の羽根が二成分現像剤Ｇ中に埋没している状態）では、充填という飽和状態のため一定の体積が搬送されることとなる。すなわち、かかる飽和充填状態では、アドミックスオーガー１７６ｂの搬送力が一定の飽和搬送力となり、二成分現像剤Ｇの一定の飽和搬送量を安定して確保することができる。

従って、上述のように構成した定量供給手段１７８では、上部規制壁Ｗｕによって二成分現像剤Ｇが一旦堰き止められ、アドミックスオーガー１７６ｂの周囲を二成分現像剤Ｇにて覆った飽和充填状態とすることができるので、一定の大きな搬送力を得ることができる。また、本実施の形態では、下流側連通口Ｃ１が第二現像剤収容部１７３ｂの二成分現像剤Ｇの界面高さよりも低い位置に開口形成されている（開口が二成分現像剤中に埋没している）ので、単に第二現像剤収容部１７３ｂ内の二成分現像剤Ｇが増大しただけでは二成分現像剤Ｇの移動が生ぜず、飽和充填状態によりアドミックスオーガー１７６ｂの搬送力が強まって二成分現像剤Ｇに大きな搬送力（圧力）が付与された際に、第二現像剤収容部１７３ｂから第一現像剤収容部１７３ａに二成分現像剤Ｇの移動が生じるように、上部規制壁Ｗｕにより連通口Ｃ１の開口面積及び開口高さを規制することが可能となる。すなわち、アドミックスオーガ１７６ｂが飽和充填状態となって一定の大きな搬送力が生じたときに、二成分現像剤Ｇが埋没連通口Ｃ１を通過して定量供給される定量供給手段１７８を、簡易な構成で実現することができる。
＜実施の形態２＞

次に、実施の形態２に係る定量供給手段の構成について、図１０を参照して説明する。ここで、図１０は、本実施の形態に係る定量供給手段の構成を説明するための模式的側断面図である。

本実施の形態における定量供給手段１７８Ａは、第二現像剤収容部１７３ｂの下流側連通口Ｃ１に規制部材を設けることにより構成されており、先の実施の形態と同様な機能を有する部材には同様な符号を付し、その詳細な説明は省略する。

具体的には、図１０に模式的に示すように、一定の圧力を超えると一方向にのみ開放（本例では、第二現像剤収容部１７３ｂ側から第一現像剤収容部１７３ａ側に向かって回転）する弁構造の規制部材Ｖ１を下流側連通口Ｃ１に設けたものであり、このように構成した定量供給手段１７８Ａにおいては、第二現像剤収容部１７３ｂ内の二成分現像剤Ｇから受ける圧力が予め定められた値を超えたときのみ規制部材Ｖ１が開放動作するので、二成分現像剤Ｇの供給量をより精度良く一定に維持することができる。
＜実施の形態３＞

次に、実施の形態３に係る定量供給手段の構成について、図１１を参照して説明する。ここで、図１１は、本実施の形態に係る定量供給手段１７８Ｂの構成を説明するための模式的平断面図である。

本実施の形態に係る定量供給手段１７８Ｂは、第二現像剤収容部１７３ｂの下流側連通口Ｃ１の形状を工夫することにより、定量供給手段を構成したものであり、先の実施の形態と同様な機能を有する部材には同様な符号を付し、その詳細な説明は省略する。

図１１に模式的に示すように、本実施の形態に係る定量供給手段１７８Ｂは、下流側連通口Ｃ１をクランク状の開口部（迂回路）１７８Ｂとしたものであり、このクランク状の開口部１７８Ｂは、仕切壁Ｗに沿ってその延長線上に延在する端部壁Ｗｅ₁と、この端部壁Ｗｅ₁の上流側端部と接続された断面Ｌ字状の屈曲壁Ｗｅ₂とから構成されている。さらに、この屈曲壁Ｗｅ₂は、仕切壁Ｗ（端部壁Ｗｅ₁）と直交する直交部Ｗｅ₂₁と、仕切壁Ｗ（端部壁Ｗｅ₁）と平行に延在する平行部Ｗｅ₂₂とを有しており、第二現像剤収容部１７３ｂから第一現像剤収容部１７３ａへと導かれた二成分現像剤Ｇは、この屈曲壁Ｗｅ₂に衝突してその方向が平行部Ｗｅ₂₁に沿って直角変換され、二成分現像剤Ｇのクランク状の迂回路（隘路）を形成することにより、連通口Ｃ１近傍の二成分現像剤を飽和充填状態として、定量搬送性能の向上に寄与することができる。

以上のように構成した本実施の形態に係る現像装置１７によれば、簡易な構成の各定量供給手段１７８，１７８Ａ，１７８Ｂにより、二成分現像剤Ｇの界面の高さを一定に維持することができるので、二成分現像剤Ｇの界面高さを予め求めた濃度ムラが発生しない高さに設定することにより、長期的に安定した画像品質の向上に寄与することができる。

また、渋滞領域Ｒｇを積極的に形成することにより、帯電付与性能を高められ、磁界発生手段１７２ｍの磁力低減を可能として、装置の小型化やコストダウンに寄与することができる。

さらに、いわゆるトリクル方式の現像装置において、排出量を一定に維持することが可能となるので、現像剤補給量の設定を必要最小限に抑制することができる。

なお、本発明の技術的範囲は上述した各実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の趣旨に逸脱しない範囲において多様な変更もしくは改良を加え得るものである。例えば、現像剤が通過する実質的な下流側連通口Ｃ１の開口面積を上流側連通口Ｃ２よりも小さく形成することにより、下流側連通口Ｃ１にて二成分現像剤Ｇの渋滞が生じるように形成してもよいし、第二現像剤収容部１７３ｂの下流側の断面積を上流側よりも小さくして隘路を形成し、下流側連通口Ｃ１にて二成分現像剤Ｇを渋滞させるように構成してもよい。また、下流側連通口Ｃ１に対応するアドミックスオーガー１７６ｂの羽根の外径やピッチを上流側に比し小さくして搬送能力を低減し、下流側連通口Ｃ１にて二成分現像剤Ｇを渋滞させるように構成してもよい。さらに、上述した各実施の形態は、それぞれ単独で実施してもよいが、当然に、適宜組み合わせて実施してもよい。

本発明が適用可能な画像形成装置の一例としてのタンデム型のデジタルカラー複写機を示す構成図である。 本実施の形態に係る現像装置の構成を説明するための模式的側断面図である。 本実施の形態に係る現像装置の構成を説明するための模式的平断面図である。 サプライオーガーにより搬送される二成分現像剤と現像ロール近傍に滞留した二成分現像剤との受け渡しの状態を説明するための模式図である。 サプライオーガーによって搬送される二成分現像剤と現像ロール近傍に滞留する二成分現像剤との接触状態を示す模式的側断面図である。 図５の矢印Ｐから見た二成分現像剤の接触状態を示す模式的拡大図である。 サプライオーガーによって搬送される二成分現像剤と現像ロール近傍に滞留する二成分現像剤との非接触状態を示す模式的断面図である。 図７の矢印Ｐから見た二成分現像剤の非接触状態を示す模式的拡大図である。 実施の形態１に係る定量供給手段の構成を説明するための模式的側断面図である。 実施の形態２に係る定量供給手段の構成を説明するための模式的側断面図である。 実施の形態３に係る定量供給手段の構成を説明するための模式的平断面図である。

符号の説明

１：画像形成装置、１３Ｙ，１３Ｍ，１３Ｃ，１３Ｋ：画像形成ユニット、１４：露光装置、１５Ｙ，１５Ｍ，１５Ｃ，１５Ｋ：感光ドラム、１６Ｙ，１６Ｍ，１６Ｃ，１６Ｋ：帯電ロール、１７Ｙ，１７Ｍ，１７Ｃ，１７Ｋ：現像装置、１８Ｙ，１８Ｍ，１８Ｃ，１８Ｋ：ドラムクリーニング装置、２５： 中間転写ベルト、２６Ｙ，２６Ｍ，２６Ｃ，２６Ｋ：一次転写ロール、２９：二次転写ロール、３０：定着装置、３４：給紙カセット、３８：レジストロール、４０：両面用搬送ユニット、４３：ベルトクリーニング装置、５０Ｙ，５０Ｍ，５０Ｃ，５０Ｋ：トナーカートリッジ、１７１：現像ハウジング、１７２：現像ロール、１７２ｍ：マグネットロール、１７２ｓ：現像スリーブ、１７３ａ：第一現像剤収容部、１７３ｂ：第二現像剤収容部、１７４：層厚規制部材、１７６ａ：サプライオーガー、１７６ｂ：アドミックスオーガー、１７８，１７８Ａ，１７８Ｂ：定量供給手段、Ｃ１：下流側連通口、Ｃ２：上流側連通口、Ｇ：二成分現像剤、Ｇｏｕｔ：現像剤排出口、Ｇｒ：滞留現像剤、Ｇｓ：搬送現像剤、Ｌ₀：境界線、Ｓ１：現像磁極、Ｓ２：ピックオフ磁極、Ｓ３：ピックアップ磁極、Ｎ１：搬送磁極、Ｎ２：トリミング磁極、Ｐ：記録用紙、Ｒｇ：渋滞領域、Ｓ：トナー濃度センサ、Ｖ１：規制部材、Ｗ：仕切壁、Ｗｅ₁：端部壁、Ｗｅ₂：屈曲壁、Ｗｕ：上部規制壁

Claims (9)

1. その内部に磁界発生手段を有すると共に、その表面にトナーとキャリアとが含まれる二成分現像剤を保持する回転自在の現像剤保持体と、
   前記現像剤保持体に隣接して二成分現像剤を収容する第一現像剤収容部と、
   前記第一現像剤収容部と仕切壁を介して隣接すると共に、その軸方向両端部領域に開設された連通口を介して第一現像剤収容部と連通する第二現像剤収容部と、
   前記第一現像剤収容部内に配設され、二成分現像剤を前記現像剤保持体に供給可能なように予め定められた軸方向に撹拌搬送する回転自在の第一現像剤撹拌搬送部材と、
   前記第二現像剤収容部内に配設され、第一現像剤撹拌搬送部材の搬送方向と逆方向に二成分現像剤を撹拌搬送する回転自在の第二現像剤撹拌搬送部材と
   を備え、
   前記第一現像剤収容部と第二現像剤収容部とは、二成分現像剤が循環する現像剤循環路を形成していると共に、前記第一現像剤撹拌搬送部材と第二現像剤撹拌搬送部材とは、それぞれ回転軸と一体に形成された螺旋状の搬送羽根を有して互いに略水平に平行配置されており、かつ、前記第二現像剤収容部の搬送方向下流側の連通口には、第一現像剤収容部における二成分現像剤の界面高さが一定となるように、第二現像剤収容部の二成分現像剤を第一現像剤収容部へ定量供給する定量供給手段が設けられていることを特徴とする現像装置。
2. 前記定量供給手段における二成分現像剤の流量は、前記現像剤循環路中で最も小さくなるように設定されていることを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
3. 前記定量供給手段は、前記下流側連通口を第二現像剤収容部の二成分現像剤の界面高さよりも低い位置に開口形成することにより構成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の現像装置。
4. 前記定量供給手段は、一定の圧力を超えた場合に開口する弁部材を前記連通口に設けることにより構成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の現像装置。
5. 前記定量供給手段は、第二現像剤収容部から第一現像剤収容部への二成分現像剤の受け渡し方向を直角に変換する屈曲壁を前記連通口に設けることにより構成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の現像装置。
6. 前記第一現像剤撹拌搬送部材の搬送量は、前記定量供給手段による二成分現像剤の供給量よりも大きくなるように設定されていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の現像装置。
7. 前記現像剤保持体と対向配置され、現像剤保持体に保持された二成分現像剤の層厚を規制する層厚規制部材を備え、
   前記磁界発生手段は、前記現像剤搬送部材により搬送された二成分現像剤を捕獲するピックアップ磁極と、このピックアップ磁極の下流側にて前記層厚規制部材と対向配置されたトリミング磁極とを有し、
   前記トリミング磁極の磁力は、前記ピックアップ磁極の磁力の１〜１．５倍に設定されていることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の現像装置。
8. 前記現像剤収容部内に収容された二成分現像剤を使用に伴って排出しながら補給し、経時的に交換することを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載の現像装置。
9. 請求項１ないし８のいずれかに記載に現像装置と、記録用紙に画像を形成する画像形成手段とを備えたことを特徴とする画像形成装置。

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