JP2011191501A - 現像装置及びそれを備えた画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】二成分現像剤の攪拌不足や現像剤バランスの不良によるや現像剤バランスの不良画像濃度の低下を効果的に抑制可能な３軸搬送式の現像像装置及びそれを備えた画像形成装置を提供する。
【解決手段】現像容器２０は攪拌搬送室２１、供給搬送室２２、及び回収搬送室２３に区画されている。攪拌搬送室２１及び供給搬送室２２にはトナーをキャリアと混合して攪拌し、帯電させるための攪拌搬送スクリュー２５ａ及び供給搬送スクリュー２５ｂが配設されている。また、回収搬送室２３には磁気ローラ３０から引き剥がされた現像剤を搬送するための回収搬送スクリュー２５ｃが配設されている。回収搬送スクリュー２５ｃには、供給搬送室２２へ現像剤を受け渡す連通部２７よりも上流側の３箇所に回転軸に対し略平行なリブ４０が設けられている。
【選択図】図３

Description

本発明は、複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置に搭載される現像装置及びそれを備えた画像形成装置に関し、特に、磁性キャリアとトナーとから成る二成分現像剤を使用する現像装置に関するものである。

従来、電子写真プロセスを用いた画像形成装置における乾式トナーを用いた現像方式としては、キャリアを用いない一成分現像方式と、磁性キャリアを用いて非磁性のトナーを帯電させる二成分現像剤を使用し、現像ローラ上に形成されたトナー及びキャリアから成る磁気ブラシにより像担持体（感光体）上の静電潜像を現像する二成分現像方式とが知られている。

一成分現像方式は、磁気ブラシによって像担持体上の静電潜像が乱されることがなく高画質化に適している反面、トナーをチャージローラで帯電させ、弾性規制ブレードで現像ローラ上の層厚を規制するため、トナーの添加剤がチャージローラに付着して帯電能力が低下し、トナーの帯電量を安定して維持することが困難であった。また、規制ブレードにトナーが付着し、層形成が不均一になって画像欠陥をきたすことがあった。

また、色重ねを行うカラー印刷の場合、カラートナーに透過性が要求されるため、非磁性トナーである必要がある。そこで、フルカラー画像形成装置においてはキャリアを用いてトナーを帯電及び搬送する二成分現像方式を採用する場合が多い。

ところで、二成分現像方式においては、現像ローラへ現像剤を供給するとともに現像ローラから回収された現像剤を搬送する攪拌搬送スクリューが配置された現像剤供給・回収部と、現像剤供給・回収部から搬送された現像剤にトナーを補給して攪拌、搬送する攪拌搬送部とを有する２軸搬送式の現像装置が一般的に用いられている。

しかし、上記の２軸搬送式では、感光体上の静電潜像の現像に使用された、キャリアに対するトナーの割合（Ｔ／Ｃ）が低い現像剤が回収されてすぐに現像ローラ上に再度担持されるため、安定した画像濃度が得られないという問題点があった。

この対策として、例えば特許文献１及び２には、現像剤担持体（現像ローラ）へ現像剤を供給する現像剤供給搬送部と、現像剤担持体から回収された現像剤を搬送する現像剤回収搬送部と、現像剤回収搬送部から搬送された現像剤にトナーを補給して攪拌、搬送する現像剤攪拌搬送部とを別個に設けた３軸搬送式の現像装置が開示されている。

特許文献１、２の方法によれば、現像後のトナー濃度（Ｔ／Ｃ）の低下した現像剤は全て現像剤回収搬送部で回収され、直ちに現像に用いられることがないため、安定した画像濃度を得ることができる。

特開２００７−１４７８０７号公報 特開２００９−５８９３９号公報

特許文献１、２の方法では、現像剤担持体上から回収され現像剤回収搬送部内を搬送されてきた現像剤は現像剤供給搬送部の端部で現像剤供給搬送部内の現像剤と合流する。そのため、特に現像剤の搬送速度が速い高速機においては攪拌が不十分となり易く、現像剤中のトナー濃度（Ｔ／Ｃ）が不安定となったり、流動性の低下により現像剤供給搬送部への現像剤の受け渡しを阻害したりする不具合が発生していた。

また、特許文献１、２の構成では現像剤担持体の下流側に向かうにつれて現像剤供給搬送部内の現像剤量が減少し、現像剤の嵩が低下する。そのため、現像剤担持体の下流側部分における現像剤の汲み上げ性が不十分となって画像濃度が部分的に低下する可能性があった。

さらに、現像剤の合流点の下流側近傍にトナー濃度センサや現像剤排出部が配置されている場合、トナー濃度の誤検知や現像剤の嵩の乱れによる現像剤の排出過多が発生するおそれもある。

本発明は、上記問題点に鑑み、二成分現像剤の攪拌不足による画像濃度の低下を効果的に抑制可能な３軸搬送式の現像装置及びそれを備えた画像形成装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明は、互いに並列配置される攪拌搬送室、供給搬送室、及び回収搬送室に区画され、キャリアとトナーとを含む二成分現像剤を収容する現像容器と、該現像容器に回転可能に支持され表面に現像剤を担持する現像剤担持体と、前記供給搬送室内に配置され、前記現像剤担持体の軸方向に沿って現像剤を撹拌搬送するとともに前記現像剤担持体に現像剤を供給する供給搬送部材と、前記攪拌搬送室内に配置され、前記供給搬送部材と逆方向に現像剤を攪拌搬送する攪拌搬送部材と、前記回収搬送室内に配置され、前記現像剤担持体から回収された現像剤を前記供給搬送部材と同方向に攪拌搬送する回収搬送部材と、前記回収搬送室から前記供給搬送室へ現像剤を受け渡す連通部と、を備え、前記回収搬送部材には、現像剤搬送方向に対し前記連通部の上流側の少なくとも１箇所に搬送速度が他の部分よりも遅い減速部を設けた現像装置である。

なお、本明細書中において「略並列に配置される」とは、攪拌搬送室、供給搬送室、及び回収搬送室が互いに平行な場合のみでなく、水平方向又は垂直方向に所定の角度を有する場合も含むものとする。

また本発明は、上記構成の現像装置において、前記回収搬送室と前記供給搬送室とを区画する仕切壁の上方に、前記回収搬送部材の長手方向に沿って隙間を設けたことを特徴としている。

また本発明は、上記構成の現像装置において、前記回収搬送部材は、回転軸と該回転軸の外周面に形成される螺旋羽とから成り、前記減速部には、前記螺旋羽の間に形成され前記回転軸に対し略平行に突出するリブが形成されることを特徴としている。

また本発明は、上記構成の現像装置において、前記回収搬送部材は、回転軸と該回転軸の外周面に形成される螺旋羽とから成り、前記減速部では、前記螺旋羽のピッチまたは外径の少なくとも一方が部分的に小さくなっていることを特徴としている。

また本発明は、上記構成の現像装置において、前記回収搬送室は、前記供給搬送室よりも高い位置に配置されることを特徴としている。

また本発明は、上記構成の現像装置において、前記連通部は、現像剤搬送方向に対し前記供給搬送室から前記攪拌搬送室へ現像剤を受け渡す現像剤通過路の上流側に設けられることを特徴としている。

また本発明は、上記構成の現像装置において、現像剤搬送方向に対し前記供給搬送室の下流端に、余剰の現像剤が排出される現像剤排出部を設けたことを特徴としている。

また本発明は、上記構成の現像装置が搭載された画像形成装置である。

本発明の第１の構成によれば、回収搬送部材に減速部を設けることにより、現像剤担持体上から回収されトナー濃度の低下した現像剤は、搬送方向に沿って分散された状態で供給搬送室内に戻される。従って、現像容器内のトナー濃度やトナー帯電量のバラツキ、及び現像履歴の発生を効果的に抑制することができる。

また、本発明の第２の構成によれば、上記第１の構成の現像装置において、回収搬送室と供給搬送室を区画する仕切壁の上方に隙間を設けることにより、連通部のみでなく、その上流側の広範囲な領域から現像剤が徐々に供給搬送室に戻されるため、供給搬送室内の現像剤量のコントロールが容易となり、現像剤バランスの安定性を向上させることができる。

また、本発明の第３の構成によれば、上記第１又は第２の構成の現像装置において、回収搬送部材に回転軸と略平行なリブを形成して減速部を設けることにより、簡易な構成で現像剤の滞留を発生させることができる。また、リブの回転により搬送方向に対し垂直な方向の力が現像剤に加えられるため、現像剤を回収搬送室から供給搬送室へ円滑に戻すことができる。

また、本発明の第４の構成によれば、上記第１又は第２の構成の現像装置において、回収搬送部材の螺旋羽のピッチまたは外径の少なくとも一方を部分的に小さくして減速部を設けることにより、簡易な構成で現像剤の滞留を発生させることができる。

また、本発明の第５の構成によれば、上記第１乃至第４のいずれかの構成の現像装置において、回収搬送室を供給搬送室よりも高い位置に形成することにより、回収搬送部材によって回収搬送室内を搬送されてきた現像剤は連通部及び減速部から供給搬送室へと落下しながら合流することとなり、現像容器内の現像剤を円滑に循環させることができる。

また、本発明の第６の構成によれば、上記第１乃至第５のいずれかの構成の現像装置において、連通部を供給搬送室から攪拌搬送室へ現像剤を受け渡す現像剤通過路よりも上流側に設けることにより、現像剤担持体から回収されたトナー濃度の低い現像剤が供給搬送室内の現像剤と十分混合された状態で攪拌搬送室まで搬送されるため、攪拌搬送室において新たなトナーが補給された後、再び供給搬送室で現像剤担持体に供給されるまでに現像剤中のトナー濃度を安定させることができる。

また、本発明の第７の構成によれば、上記第１乃至第６のいずれかの構成の現像装置において、現像剤搬送方向に対し供給搬送室の下流端に、余剰の現像剤が排出される現像剤排出部を設けることにより、トナーと共に新たなキャリアを供給するとともに劣化したキャリアを余剰分として排出可能な長寿命の現像装置となる。また、現像容器中のトナー濃度及び現像剤バランスも安定させることができ、現像剤排出部からの現像剤排出量も一定に維持される。

また、本発明の第８の構成によれば、上記第１乃至第７のいずれかの構成の現像装置を搭載することにより、現像装置内のトナー濃度や現像剤バランスのバラツキによる画像濃度むらの発生しない、高画質な画像を長期間に亘って形成できる画像形成装置となる。

本発明の画像形成装置の全体構成を示す概略図 本発明の第１実施形態に係る現像装置の構成を示す側面断面図 第１実施形態の現像装置の構成を示す平面断面図 現像ローラ及び磁気ローラに印加されるバイアス波形の一例を示す図 第１実施形態の現像装置の現像剤回収室を示す概略斜視図 本発明の第２実施形態に係る現像装置の構成を示す平面断面図 本発明の第３実施形態に係る現像装置の構成を示す側面断面図 第３実施形態の現像装置の構成を示す平面断面図 第１実施形態に係る現像装置の他の構成例を示す側面断面図 第１実施形態に係る現像装置の他の構成例を示す平面断面図

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。図１は、本発明の現像装置が搭載された画像形成装置の概略断面図であり、ここではタンデム方式のカラー画像形成装置について示している。カラープリンタ１００本体内には４つの画像形成部Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ及びＰｄが、搬送方向上流側（図１では右側）から順に配設されている。これらの画像形成部Ｐａ〜Ｐｄは、異なる４色（シアン、マゼンタ、イエロー及びブラック）の画像に対応して設けられており、それぞれ帯電、露光、現像及び転写の各工程によりシアン、マゼンタ、イエロー及びブラックの画像を順次形成する。

この画像形成部Ｐａ〜Ｐｄには、各色の可視像（トナー像）を担持する感光体ドラム１ａ、１ｂ、１ｃ及び１ｄが配設されており、さらに駆動手段（図示せず）により図１において時計回りに回転する中間転写ベルト８が各画像形成部Ｐａ〜Ｐｄに隣接して設けられている。これらの感光体ドラム１ａ〜１ｄ上に形成されたトナー像が、各感光体ドラム１ａ〜１ｄに当接しながら移動する中間転写ベルト８上に順次一次転写されて重畳された後、二次転写ローラ９の作用によって記録媒体の一例としての転写紙Ｐ上に二次転写され、さらに、定着部１３において転写紙Ｐ上に定着された後、装置本体より排出される。感光体ドラム１ａ〜１ｄを図１において反時計回りに回転させながら、各感光体ドラム１ａ〜１ｄに対する画像形成プロセスが実行される。

トナー像が転写される転写紙Ｐは、装置下部の用紙カセット１６内に収容されており、給紙ローラ１２ａ及びレジストローラ対１２ｂを介して二次転写ローラ９と後述する中間転写ベルト８の駆動ローラ１１とのニップ部へと搬送される。中間転写ベルト８には誘電体樹脂製のシートが用いられ、継ぎ目を有しない（シームレス）ベルトが主に用いられる。また、二次転写ローラ９の下流側には中間転写ベルト８表面に残存するトナー等を除去するためのブレード状のベルトクリーナ１９が配置されている。

次に、画像形成部Ｐａ〜Ｐｄについて説明する。回転自在に配設された感光体ドラム１ａ〜１ｄの周囲及び下方には、感光体ドラム１ａ〜１ｄを帯電させる帯電器２ａ、２ｂ、２ｃ及び２ｄと、各感光体ドラム１ａ〜１ｄに画像情報を露光する露光装置５と、感光体ドラム１ａ〜１ｄ上にトナー像を形成する現像装置３ａ、３ｂ、３ｃ及び３ｄと、感光体ドラム１ａ〜１ｄ上に残留した現像剤（トナー）等を除去するクリーニング部７ａ、７ｂ、７ｃ及び７ｄが設けられている。

パソコン等の上位装置から画像データが入力されると、先ず、帯電器２ａ〜２ｄによって感光体ドラム１ａ〜１ｄの表面を一様に帯電させ、次いで露光装置５によって画像データに応じて光照射し、各感光体ドラム１ａ〜１ｄ上に画像データに応じた静電潜像を形成する。現像装置３ａ〜３ｄには、それぞれシアン、マゼンタ、イエロー及びブラックの各色のトナーを含む二成分現像剤が所定量充填されている。なお、後述のトナー像の形成によって各現像装置３ａ〜３ｄ内に充填された二成分現像剤中のトナーの割合が規定値を下回った場合にはトナーコンテナ４ａ〜４ｄから各現像装置３ａ〜３ｄにトナーが補給される。この現像剤中のトナーは、現像装置３ａ〜３ｄにより感光体ドラム１ａ〜１ｄ上に供給され、静電的に付着することにより、露光装置５からの露光により形成された静電潜像に応じたトナー像が形成される。

そして、一次転写ローラ６ａ〜６ｄに所定の転写電圧を付与することにより、感光体ドラム１ａ〜１ｄ上のイエロー、シアン、マゼンタ及びブラックのトナー像が中間転写ベルト８上に一次転写される。これらの４色の画像は、所定のフルカラー画像形成のために予め定められた所定の位置関係をもって形成される。その後、引き続き行われる新たな静電潜像の形成に備え、感光体ドラム１ａ〜１ｄの表面に残留したトナー等がクリーニング部７ａ〜７ｄにより除去される。

中間転写ベルト８は、上流側の搬送ローラ１０と、下流側の駆動ローラ１１とに掛け渡されており、駆動モータ（図示せず）による駆動ローラ１１の回転に伴い中間転写ベルト８が時計回りに回転を開始すると、転写紙Ｐがレジストローラ１２ｂから所定のタイミングで駆動ローラ１１とこれに隣接して設けられた二次転写ローラ９とのニップ部（二次転写ニップ部）へ搬送され、中間転写ベルト８上のフルカラー画像が転写紙Ｐ上に転写される。トナー像が転写された転写紙Ｐは定着部１３へと搬送される。

定着部１３に搬送された転写紙Ｐは、定着ローラ対１３ａにより加熱及び加圧されてトナー像が転写紙Ｐの表面に定着され、所定のフルカラー画像が形成される。フルカラー画像が形成された転写紙Ｐは、複数方向に分岐した分岐部１４によって搬送方向が振り分けられる。転写紙Ｐの片面のみに画像を形成する場合は、そのまま排出ローラ１５によって排出トレイ１７に排出される。

一方、転写紙Ｐの両面に画像を形成する場合は、定着部１３を通過した転写紙Ｐは一旦排出ローラ１５方向に搬送され、転写紙Ｐの後端が分岐部１４を通過した後に排出ローラ１５を逆回転させるとともに分岐部１４の搬送方向を切り換えることで、転写紙Ｐの後端から用紙搬送路１８に振り分けられ、画像面を反転させた状態で二次転写ニップ部に再搬送される。そして、中間転写ベルト８上に形成された次の画像が二次転写ローラ９により転写紙Ｐの画像が形成されていない面に転写され、定着部１３に搬送されてトナー像が定着された後、排出トレイ１７に排出される。

図２は、本発明の第１実施形態に係る現像装置の側面断面図であり、図３は、第１実施形態の現像装置の平面断面図（図２におけるＡＡ′矢視断面図）である。なお、図２は図１の背面側から見た状態を示しており、現像装置内の各部材の配置は図１と左右が逆になっている。また、ここでは図１の画像形成部Ｐａに配置される現像装置３ａについて説明するが、画像形成部Ｐｂ〜Ｐｄに配置される現像装置３ｂ〜３ｄの構成についても基本的に同様であるため説明を省略する。

図２及び図３に示すように、現像装置３ａは、二成分現像剤（以下、単に現像剤と呼ぶ）が収納される現像容器２０を備えており、現像容器２０は仕切壁２０ａ、２０ｂによって攪拌搬送室２１、供給搬送室２２、及び回収搬送室２３に区画されている。攪拌搬送室２１及び供給搬送室２２には、トナーコンテナ４ａ（図１参照）から供給されるトナー（正帯電トナー）をキャリアと混合して攪拌し、帯電させるための攪拌搬送スクリュー２５ａ及び供給搬送スクリュー２５ｂがそれぞれ回転可能に配設されている。また、回収搬送室２３には磁気ローラ３０（後述）から引き剥がされた現像剤を搬送するための回収搬送スクリュー２５ｃが回転可能に配設されている。

そして、攪拌搬送スクリュー２１ａ及び供給搬送スクリュー２１ｂによって現像剤が攪拌されつつ軸方向（図３の矢印Ｂ、Ｃ方向）に搬送され、仕切壁２０ａの両端部に形成された現像剤通過路２６ａ、２６ｂを介して攪拌搬送室２１、供給搬送室２２間を循環する。また、磁気ローラ３０（後述）から引き剥がされた現像剤は回収搬送スクリュー２５ｃによって軸方向（矢印Ｃ方向）に搬送され、仕切壁２０ｂの一端に形成された連通部２７から供給攪拌室２２内の現像剤に合流する。即ち、攪拌搬送室２１、供給搬送室２２、回収搬送室２３、現像剤通過路２６ａ、２６ｂ、及び連通部２７によって現像容器２０内に現像剤の循環経路が形成されている。

現像容器２０は図２の右斜め上方に延在しており、現像容器２０内において第２攪拌スクリュー２１ａの上方には磁気ローラ３０が配置され、磁気ローラ３０の右斜め上方には現像ローラ３１が対向配置されている。そして、現像ローラ３１は現像容器２０の開口側（図２の右側）において感光体ドラム１ａ（図１参照）に対向しており、それぞれの回転軸周りに関して磁気ローラ３０は図中時計方向に、現像ローラ３１は図中反時計方向に回転する。

攪拌搬送室２１には攪拌搬送スクリュー２１ａと対面してトナー濃度センサ３３が配置されており、トナー補給口２０ｃの近傍にはトナーコンテナ４ａ（図１参照）からトナーを所定の速度で補給するためのトナー補給モータ（図示せず）が配設されている。図３に示すように、トナー補給口２０ｃは平面的に見て現像剤の循環方向において攪拌搬送室２０ｃの上流側端部に配置されており、トナー濃度センサ３３は現像剤の循環方向においてトナー補給口２０ｃの下流側に配置されている。

トナー濃度センサ３３としては、現像容器２０内におけるトナーと磁性キャリアからなる二成分現像剤の透磁率を検出する透磁率センサが用いられる。ここで、トナー濃度とは現像剤中の磁性キャリアに対するトナーの比率（Ｔ／Ｃ）のことであり、本実施形態においては、トナー濃度センサ３３により現像剤の透磁率を検出し、その検出結果に相当する電圧値を制御部（図示せず）に出力するよう構成されており、トナー濃度センサ３３の出力値からトナー濃度が決定されるようになっている。制御部は決定されたトナー濃度に応じてトナー補給モータに制御信号を送信し、トナー補給口２０ｃから現像容器２０内に所定量のトナーを補給する。

センサ出力値はトナー濃度に応じて変化し、トナー濃度が高くなるほど磁性キャリアに対するトナーの比率が高くなり、磁気を通さないトナーの割合が増加するため出力値が低くなる。一方、トナー濃度が低くなるほどキャリアに対するトナーの比率が低くなり、磁気を通すキャリアの割合が増加するため出力値が高くなる。

磁気ローラ３０は、図２において時計方向に回転する非磁性の回転スリーブと、回転スリーブに内包される複数の磁極を有する固定マグネット体で構成されている。

現像ローラ３１は、図２において反時計方向に回転する円筒状の現像スリーブと、現像スリーブ内に固定された現像ローラ側磁極で構成されており、磁気ローラ３０と現像ローラ３１とはその対面位置（対向位置）において所定のギャップをもって対向している。現像ローラ側磁極は、固定マグネット体の対向する磁極（主極）と異極性である。

また、現像容器２０には穂切りブレード３５が磁気ローラ３０の長手方向（図２の紙面表裏方向）に沿って取り付けられており、穂切りブレード３５は、磁気ローラ３０の回転方向（図中時計回り）において、現像ローラ３１と磁気ローラ３０との対向位置よりも上流側に位置付けられている。そして、穂切りブレード３５の先端部と磁気ローラ３０表面との間には僅かな隙間（ギャップ）が形成されている。

現像ローラ３１には、直流電圧（以下、Ｖｓｌｖ（ＤＣ）という）及び交流電圧（以下、Ｖｓｌｖ（ＡＣ）という）が印加され、磁気ローラ３０には、直流電圧（以下、Ｖｍａｇ（ＤＣ）という）及び交流電圧（以下、Ｖｍａｇ（ＡＣ）という）が印加されている。これらの直流電圧及び交流電圧は、現像バイアス電源からバイアス制御回路（いずれも図示せず）を経由して現像ローラ３１及び磁気ローラ３０に印加される。

前述のように、攪拌搬送スクリュー２５ａ及び供給搬送スクリュー２５ｂによって、現像剤が攪拌されつつ現像容器２０内の攪拌搬送室２１及び供給搬送室２２を循環してトナーを帯電させ、供給搬送スクリュー２５ｂによって現像剤が磁気ローラ３０に搬送される。そして、磁気ローラ３０上に磁気ブラシ（図示せず）を形成し、磁気ローラ３０上の磁気ブラシは穂切りブレード３５によって層厚規制された後、磁気ローラ３０と現像ローラ３１との対向部分に搬送され、磁気ローラ３０に印加されるＶｍａｇ（ＤＣ）と現像ローラ３１に印加されるＶｓｌｖ（ＤＣ）との電位差ΔＶ、及び磁界によって現像ローラ３１上にトナー薄層を形成する。

現像ローラ３１上のトナー層厚は現像剤の抵抗や磁気ローラ３０と現像ローラ３１との回転速度差等によっても変化するが、ΔＶによって制御することができる。ΔＶを大きくすると現像ローラ３１上のトナー層は厚くなり、ΔＶを小さくすると薄くなる。現像時におけるΔＶの範囲は一般的に１００Ｖ〜３５０Ｖ程度が適切である。

図４は、現像ローラ３１及び磁気ローラ３０に印加されるバイアス波形の一例を示す図である。図４（ａ）に示すように、現像ローラ３１には、Ｖｓｌｖ（ＤＣ）にピークツーピーク値がＶｐｐ１である矩形波のＶｓｌｖ（ＡＣ）を重畳した合成波形Ｖｓｌｖ（実線）が印加される。また、磁気ローラ３０には、Ｖｍａｇ（ＤＣ）にピークツーピーク値がＶｐｐ２であり、且つＶｓｌｖ（ＡＣ）と位相の異なる矩形波のＶｍａｇ（ＡＣ）を重畳した合成波形Ｖｍａｇ（破線）が印加される。

従って、磁気ローラ３０及び現像ローラ３１間（以下、ＭＳ間という）に印加される電圧は、図４（ｂ）に示すようなＶｐｐ（ｍａｘ）とＶｐｐ（ｍｉｎ）を有する合成波形Ｖｍａｇ−Ｖｓｌｖとなる。なお、Ｖｍａｇ（ＡＣ）はＶｓｌｖ（ＡＣ）よりもＤｕｔｙ比が大きくなるように設定される。実際には図４で示すような完全な矩形波ではなく、一部が歪んだ形状の交流電圧が印加される。

磁気ブラシによって現像ローラ３１上に形成されたトナー薄層は、現像ローラ３１の回転によって感光体ドラム１ａ現像ローラ３１との対向部分に搬送される。現像ローラ３１にはＶｓｌｖ（ＤＣ）及びＶｓｌｖ（ＡＣ）が印加されているため、感光体ドラム１ａとの間の電位差によってトナーが飛翔し、感光体ドラム１ａ上の静電潜像が現像される。

現像に用いられずに残ったトナーは、再度現像ローラ３１と磁気ローラ３０との対向部分に搬送され、磁気ローラ３０上の磁気ブラシによって回収される。そして、磁気ブラシは固定マグネットローラ体の同極部分で磁気ローラ３０から引き剥がされた後、回収搬送室２３内に落下する。回収搬送室２３内の現像剤は回収搬送スクリュー２５ｃによって軸方向に搬送され、連通部２７から供給搬送室２２内の現像剤と合流する。図５に示すように、連通部２７は現像剤の循環方向（図の白矢印）において仕切壁２０ｂの下流側端部を切り欠いて形成される。

その後、トナー濃度センサ３３の出力に基づいてトナー補給口２０ｃから所定量のトナーが補給され、供給搬送室２２及び攪拌搬送室２１を循環する間に再び適正なトナー濃度で均一に帯電された二成分現像剤となる。この現像剤が再び供給攪拌スクリュー２５ｂにより磁気ローラ３０上に供給されて磁気ブラシを形成し、穂切りブレード３５へ搬送される。

図２に示すように、回収搬送室２３は供給搬送室２２よりも高い位置に形成されている。このため、回収搬送スクリュー２５ｃによって回収搬送室２３内を搬送されてきた現像剤は連通部２７から供給搬送室２２へと落下しながら合流することとなり、現像剤を円滑に循環させることができる。

また、回収搬送室２３内の現像剤の搬送速度が遅いと供給搬送室２２内の現像剤量が減少してしまい、現像容器２０内の現像剤バランスが悪くなって現像性に影響を及ぼす。一方、回収搬送室２３内のトナー濃度の低下した現像剤を供給搬送室２２内へ一度に多量に合流させてしまうと、トナー補給口２０ｃに搬送されるまでに現像剤が十分に攪拌されず、現像容器２０内でトナー濃度のバラツキが発生してしまう。

そこで、本実施形態では回収搬送室２３内に配置される回収搬送スクリュー２５ｃの螺旋羽の径を、供給搬送室２２内に配置される供給搬送スクリュー２５ｂよりも小さくするとともに、回収搬送スクリュー２５ｃの単位時間当たりの回転数を供給搬送スクリュー２５ｂよりも多くしている。これにより、回収搬送室２３内のトナー濃度の低下した現像剤を迅速に且つ少量ずつ供給搬送室２２内に戻すことができ、現像容器２０内の現像剤バランス及びトナー濃度を一定に維持可能となる。

本実施形態においては、攪拌搬送スクリュー２５ａ、供給搬送スクリュー２５ｂの軸径を８ｍｍ、螺旋羽の外径を２０ｍｍ、ピッチを１５ｍｍとし、単位時間当たりの回転数を５００ｒｐｍとしている。また、回収搬送スクリュー２５ｃの軸径を４ｍｍ、螺旋羽の外径を１０ｍｍ、ピッチを１０ｍｍとし、単位時間当たりの回転数を５１０ｒｐｍとしている。

また、図３に示すように、回収搬送室２３から供給搬送室２２へ現像剤を受け渡す連通部２７は、現像剤の搬送方向（矢印Ｃ方向）に対し、供給搬送室２２から攪拌搬送室２１へ現像剤を受け渡す現像剤通過路２６ｂよりも上流側に設けられている。この構成によれば、トナー濃度の低下した回収搬送室２３内の現像剤が供給搬送室２２内の現像剤と十分混合された状態でトナー補給口２０ｃまで搬送され、新たなトナーが補給される前に現像剤中のトナー濃度はほぼ均一となる。従って、トナー補給後に攪拌搬送室２１を搬送され、再び供給搬送室２２で磁気ローラ３０に供給されるまでに現像剤中のトナー濃度を安定させることができる。

さらに、現像容器２０の底面から突出する仕切壁２０ｂは供給搬送室２２と回収搬送室２３とを上下方向に完全に区画しておらず、図５に示すように仕切壁２０ｂの上方には隙間Ｓが形成されている。また、図３に示すように、回収搬送スクリュー２５ｃの回転軸の３箇所には、螺旋羽の間に回転軸に対し略平行なリブ４０を設けている。

この構成によれば、リブ４０の設けられた部分では回収搬送室２３内の現像剤に現像剤搬送方向（矢印Ｃ方向）の力が加えられず、現像剤が滞留して嵩が大きくなる。即ち、リブ４０の設けられた部分は他の部分よりも搬送速度が遅い減速部として機能する。さらに、滞留した現像剤にはリブ４０の回転によって搬送方向に垂直な方向の力が加えられる。従って、回収搬送室２３内を搬送される現像剤は、図の白矢印で示すように連通部２７から供給搬送室２２に合流するとともに、現像剤の一部は搬送方向（矢印Ｃ方向）に対し連通部２７の上流側の３箇所（リブ４０の形成された箇所）から仕切壁２０ｂを乗り越え、隙間Ｓを通過して供給搬送室２２内へ落下する。

従って、回収搬送室２３内の現像剤が供給搬送室２２に合流してからトナー補給口２０ｃに搬送されるまでの距離が長くなる。その結果、供給搬送室２２内の現像剤が十分に攪拌され均一化された後にトナー補給が行われるため、現像剤中のトナー濃度をより一層安定させることができる。

また、連通部２７のみでなく、その上流側の広範囲な領域から現像剤が徐々に供給搬送室２２に戻されるため、供給搬送室２２内の現像剤量のコントロールが容易となり、現像剤バランスの安定性を向上させることができる。

ところで、磁気ローラ３０から引き剥がされ回収搬送室２３内に回収された現像剤が供給搬送室２２内の現像剤中に一度に戻されると、供給搬送室２２内の現像剤中にトナー濃度が低い部分が生じやすくなる。その結果、特に、パッチ画像のように部分的に高濃度の画像を印字した場合に、現像に用いられてトナー濃度が低下した現像剤が直に磁気ローラ３０上に供給されてしまい、直前の画像が履歴となって現れてしまうという不具合があった。

本実施形態の構成では、磁気ローラ２２上から回収されトナー濃度の低下した現像剤はリブ４０付近で一旦滞留した後、少量ずつ仕切壁２０ｂを乗り越えて供給搬送室２２内に戻される。従って、上述したような現像履歴の発生も抑制することができる。

なお、回収搬送室２３から供給搬送室２２へ現像剤を戻す領域が広範囲になるほど供給搬送室２２内の現像剤バランスの安定化に有利となる反面、トナー濃度の低下した現像剤が直ちに磁気ローラ３０上に再度担持されるリスクが高くなる。そのため、搬送方向において回収搬送室２３から供給搬送室２２へ現像剤を戻す領域の幅や現像剤の戻し量は、現像剤バランスと画像濃度への影響とを考慮して、仕切壁２０ｂの高さやリブ４０の大きさ、形状、個数等により調整することが好ましい。

また、上記実施形態では仕切壁２０ｂの上方に隙間Ｓを設け、リブ４０付近で滞留した現像剤が仕切壁２０ｂを乗り越えて供給搬送室２２内に戻る構成としたが、これに限定されず、例えば仕切壁２０ｂに１つ以上の開口部を設けても良い。

図６は、本発明の第２実施形態に係る現像装置の平面断面図（図２におけるＡＡ′矢視断面図）である。現像装置３ａの側面断面図は図２と同一であるため記載を省略する。本実施形態では、回収搬送スクリュー２５ｃの３箇所に、減速部としてリブ４０に代えて螺旋羽のピッチが他の部分よりも狭い狭ピッチ部４１を設けている。

この構成によれば、狭ピッチ部４１における現像剤の搬送力は回収搬送スクリュー２５ｃの他の部分における搬送力よりも小さくなるため、狭ピッチ部４１で現像剤の滞留が発生して現像剤の嵩が大きくなる。その結果、回収搬送室２３内を搬送される現像剤は、図の白矢印で示すように連通部２７から供給搬送室２２に合流するとともに、現像剤の搬送方向（矢印Ｃ方向）に対し連通部２７の上流側の３箇所（狭ピッチ部４１の形成された箇所）から仕切壁２０ｂを乗り越え、隙間Ｓを通過して供給搬送室２２内へ落下する。

従って、第１実施形態と同様に、現像剤中のトナー濃度をより一層安定させることができる。また、供給搬送室２２内の現像剤量のコントロールが容易となり、現像剤バランスの安定性を向上させることができる。さらに、回収搬送室２３内の現像剤は狭ピッチ部４１付近で一旦滞留した後、少量ずつ供給搬送室２２内に戻されるため、現像履歴の発生も抑制することができる。本実施形態においても、仕切壁２０ｂの高さや狭ピッチ部４１を設ける個数、各狭ピッチ部４１のピッチ幅等を変更することにより、回収搬送室２３から供給搬送室２２へ現像剤を戻す領域の幅や現像剤の戻し量を調整できる。

なお、ここでは狭ピッチ部４１を設けて現像剤の滞留を発生させているが、狭ピッチ部４１を設ける代わりに螺旋羽の径を部分的に小さくした小径部を設けることで現像剤の滞留を発生させることも可能である。また、螺旋羽のピッチ及び径の両方を部分的に小さくしても良い。

図７は、本発明の第３実施形態に係る現像装置の側面断面図、図８は、第３実施形態の現像装置の平面断面図（図７におけるＡＡ′矢視断面図）である。本実施形態では上記各実施形態と異なり、磁気ローラ３０は図７において反時計方向に回転し、現像ローラ３１は図７において時計方向に回転する構成となっている。そのため、磁気ローラ３０から引き剥がされた現像剤は供給搬送室２２の内側に落下する。そこで、回収搬送室２３を供給搬送室２２と攪拌搬送室２１の境界付近の上方に設けている。

また、本実施形態の構成は、トナーと共に新たなキャリアが補給され、劣化したキャリアを含む余剰の現像剤を排出する方式の現像装置である。即ち、トナー補給口２０ｃを介してトナーコンテナ４ａ〜４ｄ（図１参照）及びキャリアコンテナ（図示せず）からトナーと新たなキャリアとが現像容器２０内に補給される。また、現像剤の搬送方向に対し供給搬送室２２の下流端には余剰の現像剤（トナー補給口２０ｃから補給された現像剤量に相当）が排出される現像剤排出部５０が設けられている。他の部分の構成は第１実施形態と同様であるため説明を省略する。

この方式によれば、新たなキャリアがトナーと共に供給され、劣化したキャリアが余剰の現像剤として現像剤排出部５０から徐々に排出されるため、現像容器２０内のキャリアを入れ替えることができ、現像装置３ａの長寿命化を図ることができる。

この第３実施形態においても、回収搬送室２３が供給搬送室２２よりも高い位置に設けられているので、回収搬送室２３内を搬送されてきた現像剤は連通部２７から供給搬送室２２へと落下しながら合流することとなり、現像剤を円滑に循環させることができる。また、連通部２７は現像剤の搬送方向（矢印Ｃ方向）に対し、現像剤通過路２６ｂよりも上流側に設けられている。これにより、トナー濃度の低下した回収搬送室２３内の現像剤が供給搬送室２２内の現像剤と十分混合された状態でトナー補給口２０ｃまで搬送され、新たなトナー及びキャリアが補給される前に現像剤中のトナー濃度をほぼ均一とすることができる。

そして、第１実施形態と同様に回収搬送スクリュー２５ｃにリブ４０を設けたので、連通部２７のみでなく、その上流側の広範囲な領域から現像剤を徐々に供給搬送室２２に戻すことができ、現像容器２０内の現像剤バランスの偏りを抑制できる。従って、濃度むらの発生を防止するとともに、現像剤排出部５０からの排出量を一定量に維持することができる。

その他本発明は、上記各実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。例えば、本発明は上記各実施形態に示したような磁気ローラ３０と現像ローラ３１を備えた現像装置に限定されるものではなく、トナー成分と磁性キャリアとから成る二成分現像剤を用いた種々の現像装置に適用可能である。

図９は、本発明の第１実施形態に係る現像装置の他の構成例を示す側面断面図、図１０は、現像装置の平面断面図（図９におけるＡＡ′矢視断面図）である。図９では、トナー薄層が形成される現像ローラ３１を設けず、磁気ローラ３０上に形成された磁気ブラシを直接感光体ドラム１ａに接触させて現像する二成分現像方式の現像装置に、回収搬送室２３を供給搬送室２２よりも高い位置に設け、連通部２７を現像剤通過路２６ｂの上流側に設ける第１実施形態の構成を適用したものである。

また、図１０に示すように、連通部２７は現像剤の搬送方向（矢印Ｃ方向）に対し、現像剤通過路２６ｂと略同じ位置に設けられている。

図９及び図１０に示した現像装置３ａにおいても、図２に示した現像装置３ａと同様の作用効果が得られる。また、リブ４０に代えて第２実施形態のように狭ピッチ部４１を設け、現像剤の滞留を発生させる構成としても同様の効果が得られるのはもちろんである。

また、本発明は図１に示したタンデム式のカラープリンタに限らず、デジタル或いはアナログ方式のモノクロ複写機、モノクロプリンタ、カラー複写機、ファクシミリ等、種々の画像形成装置に適用可能である。

本発明は、二成分現像剤を用いる３軸搬送式の現像装置に利用可能であり、回収搬送室から供給搬送室へ現像剤を受け渡す連通部の上流側に少なくとも１箇所の減速部を設けたものである。これにより、現像剤を円滑に循環させるとともに現像剤中のトナー濃度及び現像剤バランスが安定した現像装置を提供することができる。

また、本発明の現像装置を搭載することにより、画像濃度むら等の画像不良の発生しない高画質な画像を形成する画像形成装置を提供することができる。

Ｐａ〜Ｐｄ 画像形成部
１ａ〜１ｄ 感光体ドラム
３ａ〜３ｄ 現像装置
２０ 現像容器
２０ａ、２０ｂ 仕切壁
２０ｃ トナー補給口
２１ 攪拌搬送室
２２ 供給搬送室
２３ 回収搬送室
２５ａ 攪拌搬送スクリュー（攪拌搬送部材）
２５ｂ 供給搬送スクリュー（供給搬送部材）
２５ｃ 回収搬送スクリュー（回収搬送部材）
２６ａ、２６ｂ 現像剤通過路
２７ 連通部
３０ 磁気ローラ（現像剤担持体）
３１ 現像ローラ
３３ トナー濃度センサ
３５ 穂切りブレード
４０ リブ（減速部）
４１ 狭ピッチ部（減速部）
５０ 現像剤排出部
１００ カラープリンタ

Claims (8)

1. 互いに略並列に配置される攪拌搬送室、供給搬送室、及び回収搬送室に区画され、キャリアとトナーとを含む二成分現像剤を収容する現像容器と、
   該現像容器に回転可能に支持され表面に現像剤を担持する現像剤担持体と、
   前記供給搬送室内に配置され、前記現像剤担持体の軸方向に沿って現像剤を撹拌搬送するとともに前記現像剤担持体に現像剤を供給する供給搬送部材と、
   前記攪拌搬送室内に配置され、前記供給搬送部材と逆方向に現像剤を攪拌搬送する攪拌搬送部材と、
   前記回収搬送室内に配置され、前記現像剤担持体から回収された現像剤を前記供給搬送部材と同方向に攪拌搬送する回収搬送部材と、
   前記回収搬送室から前記供給搬送室へ現像剤を受け渡す連通部と、
   を備えた現像装置において、
   前記回収搬送部材には、現像剤搬送方向に対し前記連通部の上流側の少なくとも１箇所に搬送速度が他の部分よりも遅い減速部を設けたことを特徴とする現像装置。
2. 前記回収搬送室と前記供給搬送室とを区画する仕切壁の上方に、前記回収搬送部材の長手方向に沿って隙間を設けたことを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
3. 前記回収搬送部材は、回転軸と該回転軸の外周面に形成される螺旋羽とから成り、前記減速部には、前記螺旋羽の間に前記回転軸に対し略平行に突出するリブが形成される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. 前記回収搬送部材は、回転軸と該回転軸の外周面に形成される螺旋羽とから成り、前記減速部では、前記螺旋羽のピッチまたは外径の少なくとも一方が部分的に小さくなっている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。
5. 前記回収搬送室は、前記供給搬送室よりも高い位置に配置されることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の現像装置。
6. 前記連通部は、現像剤搬送方向に対し前記供給搬送室から前記攪拌搬送室へ現像剤を受け渡す現像剤通過路の上流側に設けられることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の現像装置。
7. 現像剤搬送方向に対し前記供給搬送室の下流端に、余剰の現像剤が排出される現像剤排出部を設けたことを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の現像装置。
8. 請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の現像装置が搭載された画像形成装置。

Images