JP2014102495A - 現像装置および画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】新規トナーの導入時に現像剤の攪拌性を向上させてトナーの帯電を充分満足できる状態とし、トナー飛散や画像品質の低下を防止できる構成を備えた現像装置を提供する。
【解決手段】潜像担持体１に向けて供給する現像剤を担持する現像剤担持体２、現像剤担持体２へ現像剤を供給する空間からなる第一現像剤搬送路３、第一現像剤搬送路３から搬送された現像剤を撹拌搬送し、第一現像剤搬送路３へ現像剤を循環させる第二現像剤搬送路４、前記第一、第二現像剤搬送路３，４内に配置されて現像剤の撹拌搬送が可能な第一、第二搬送スクリュー５，６、現像剤担持体２から離脱して回収される現像剤の一部を第二現像剤搬送路４へ誘導する現像剤回収誘導部材１００を備え、現像剤回収誘導部材１００は、回収される現像剤の一部を第二現像剤搬送スクリュー６に移動させる構造を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、現像装置および画像形成装置に関し、さらに詳しくは、二成分系現像剤の撹拌機構に関する。

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では、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が組み合わされて用いられる。そして、二成分系現像剤は、攪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せて感光体上の静電潜像に対して静電吸着できる状態とされる。

現像装置には、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スリーブおよび現像スリーブに対して撹拌混合した現像剤を供給する撹拌スリーブを備えた機構が知られている。
このような現像装置では、感光体上の静電潜像の可視像処理にトナーが消費された現像剤が現像装置に回収されるようになっている。

現像剤は、安定したトナー画像を得るために、一定のトナー濃度と帯電量を維持されることが重要である。
現像剤に含まれるトナーは、消費されると画像濃度が低下することから補給対象となるものであり、消費されたトナーの量に対応する新規トナー（バージントナー）が補給される。
補給されたトナーは現像剤中で攪拌混合されることにより生じる摩擦帯電によって所定の帯電量が与えられる。

現像装置内で二成分系現像剤を攪拌混合する機構には、現像槽内で仕切られた空間を形成し、各空間同士で異なる方向に現像剤を搬送することができるスクリューオーガを備えた機構が知られている（例えば、特許文献１）。
上記機構によれば、現像剤担持体に向け現像剤を供給する第一現像剤搬送路と、トナー補給後の現像剤を攪拌混合すると共に第一現像剤搬送路に向けて現像剤を搬送する第二現像剤搬送路の間で現像剤が循環される。

ところで、トナー濃度を維持するために補給された新規トナーは、現像槽内に導入されると、スクリューオーガが用いられる搬送スクリューにより各空間内で異なる方向に搬送されながら循環する過程で摩擦帯電される。

搬送スクリューを用いた現像装置は、現像剤を強制的に軸方向に沿って搬送することができる。このため、現像槽内で現像剤が滞る現象や片寄りは発生しにくい。この結果、新規トナーが導入される補給口は現像増の長手方向全域に設ける必要がなくなり、さらに、スクリューオーガの回転に必要な空間スペースがあればよいので、現像装置の小型化を実現できる。

しかし、補給口から現像像内の空間に導入される新規トナーは、現像剤中に含まれているトナーに比べて比重が小さいため、空間内で搬送される現像剤の上面側に浮き上がりやすい。このため、現像剤内に混合される機会が少ないことが知られている。
現像剤内に新規トナーが充分混合されないと、現像剤のトナー濃度が所定濃度に維持できなくなる。

この理由としては、搬送スクリューのスクリュー羽根による現像剤の搬送状態が挙げられる。
つまり、搬送スクリューはスクリュー羽根が回転軸に対して傾けられている。このため、スクリュー羽根の回転時には、その傾きにより現像剤を押し動かしやすい領域とさほど押し動かす機能を発揮しない領域とができる。
導入された新規トナーが比較的押し動かし機能が弱い領域に溜まりやすいことから、搬送過程で生じる、強い押し動かし力を利用した混合作用、いわゆる、新規トナーの分散度が充分に得られない。

現像剤内への混合作用が十分でないと、新規トナーとキャリアとの摩擦帯電が充分満足する状態とならず、帯電不足による地肌汚れや画像濃度の低下を招く。

現像剤内への新規トナーの混合作用を充分なものとする技術が特許文献１に開示されている。
特許文献１には、現像剤担持体側から回収される現像剤を現像装置内の現像剤搬送部材の回転軸側および回転軸とは別の位置に振り分けることができる現像剤搬送面を備えた機構が開示されている。

特許文献１に開示されている機構では、新規トナーが挿入される位置に向け回収現像剤の一部を振り落とすことにより新規トナーが回収現像剤によって押さえ込まれ、結果として搬送過程にある現像剤内に新規トナーを潜り込ませることができる。

しかし、この機構では、現像剤搬送部材の断面において現像剤表層部に対して均一に現像剤が振り落とされているので、現像剤表層部において、上述したように、現像剤搬送部材に用いられるスクリュー羽根の回転領域において現像剤を押し動かす力が弱くなる位置への現像剤の振り落としが充分に行われていない。

この点について図１４を用いて説明すると次の通りである。
図１４は、現像剤搬送過程を示す図であり、（Ａ）は、搬送スクリューを上方から見た図であり、（Ｂ）は、搬送スクリューの軸方向と直角な方向から見た図である。
図１４（Ｂ）において現像剤は搬送スクリューの回転に伴って現像剤搬送路の左側の壁面に寄せられ、右側の壁面からは引き剥がされている。よって、説明の便宜上、搬送スクリューの回転軸中心を通る鉛直線を境にして、壁面に現像剤が寄せられる側を寄り側、引き剥がされる側を引き側と定義する。
図１４（Ａ）において、現像剤は、スクリューの回転運動により搬送されるとき、搬送方向に対してスクリュー羽根の前側（スクリュー羽根を境にして現像剤搬送方向の下流側）に溜まった状態で押し動かされる。
スクリュー羽根の前側に溜まった寄り側の領域（図１４（Ｂ）の左側の領域であって図１４（Ａ）において領域Ａで示す領域）では、現像剤を押し動かす力が強いので、羽根を乗り越える現像剤や、軸方向に逃げる現像剤があり、現像剤は大きな動きがある。

一方、図１４（Ｂ）の左側の領域である引き側かつ、スクリュー羽根の裏側（後側、若しくはスクリュー羽根を境にして現像剤搬送方向の上流側）では、現像剤を押し動かす力が強くなく、現像剤の動きが小さい領域（図１４（Ａ）において領域Ｂで示す領域）が生じている。
補給されたトナーがこの領域Ｂに一度溜まると、現像剤との比重差により浮き上がる状態で搬送され、十分に現像剤中に分散しないままで現像剤担持体へと汲み上げられる。
このため、現像剤中にトナーが十分分散されないと、帯電不足を来してトナー飛散や地肌汚れの様な画像品質問題を生じる虞がある。

本発明の目的は、新規トナーの導入時に現像剤の攪拌性を向上させてトナーの帯電を充分満足できる状態とし、トナー飛散や画像品質の低下を防止できる構成を備えた現像装置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、潜像担持体に形成されている静電潜像をトナーとキャリアとからなる現像剤により可視像処理する現像剤を供給可能な現像装置であって、前記潜像担持体に向けて供給する現像剤を担持する現像剤担持体、前記現像剤担持体へ現像剤を供給する空間からなる第一現像剤搬送路、前記第一現像剤搬送路から搬送された現像剤を撹拌搬送し、該第一現像剤搬送路へ現像剤を循環させる第二現像剤搬送路、前記第一、第二現像剤搬送路内に配置されて現像剤の撹拌搬送が可能な第一、第二搬送スクリュー、前記現像剤担持体から離脱して回収される現像剤の一部を前記第二現像剤搬送路へ誘導する現像剤回収誘導部材を備え、前記現像剤回収誘導部材は、回収される現像剤の一部を前記第二現像剤搬送部材に移動させる構造を備えていることを特徴とする現像装置にある。

本発明によれば、現像剤担持体から回収される現像剤を現像剤回収誘導部材により第二搬送部材の回転時に現像剤の押し動かしが強くない位置に向け落下移動させることができる。このため、押し動きが強くない位置に溜まっている新規トナーが、落下してくる現像剤によって現像剤内に押し込まれる。これにより、現像剤内に新規トナーが分散されやすくなり、撹拌混合率を向上させてトナーの帯電不足を解消することができる。

本発明の実施形態に係る現像装置の構成を説明するための図である。 図１に示した現像装置での特徴の一つに関する構成を説明するための図である。 図２に示した特徴部の一部変形例を説明するための図である。 本実施形態に係る現像装置および従来の現像装置を対象としたトナーの撹拌特性に関する比較結果を示す線図である。 図１に示した現像装置の特徴部に関する構成を説明するための図である。 図５に示した特徴部に関する要部変形例を説明するための図である。 図５に示した特徴部のさらに他の要部変形例を説明するための図である。 図５に示した特徴部の別例を説明するための図である。 図５に示した特徴部のさらに別の例を説明するための図である。 図５に示した特徴部の他の例を説明するための図である。 現像剤の搬送方向における剤バランスを説明するための図である。 本発明の実施形態に係る現像装置に用いられるトナー飛散効果に関する実験結果を示す図である。 本発明の実施形態に係る現像装置を用いる画像形成装置の構成を説明するための図である。 現像槽内で仕切られた現像剤搬送路での現像剤の押し動きの違いを説明するための図である。

以下、図面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を示す図であり、同図により現像装置の構成と作用を説明すると次の通りである。
図１において現像装置１０は、現像槽を備えたケーシング１０Ａが用いられている。

ケーシング１０Ａの内部には、次の構造が用いられている。
つまり、仕切り壁８により仕切られた第一現像剤搬送路に相当する供給搬送路３（以下、便宜上第一現像剤搬送路３という場合もある）、第二現像剤搬送路に相当する撹拌搬送路４（以下、便宜上、第二現像剤搬送路４という場合もある）である。

第一および第二現像剤搬送路３，４の内部には、螺旋状のフィン、いわゆる、スクリューオーガを持つ撹拌搬送部材としての第一搬送スクリュー５、第二搬送スクリュー６が配置されている。
第一および第二搬送スクリュー５，６は、螺旋状フィンの向き（リード方向）が逆向きとされており、図１（Ａ）において矢印で示すように、供給搬送路３，撹拌搬送路４での現像剤の搬送方向が逆方向に設定されている。

第一および第二現像剤搬送路３，４では、第一、第二搬送スクリュー５，６の回転に伴い、トナーとキャリアが混在する現像剤を撹拌搬送することができる。
第一現像剤搬送路３では、攪拌混合された現像剤が現像剤担持体２に向け供給される。
現像剤担持体２は、内部に現像剤を穂立ちさせる磁極や反撥磁極が配置されたスリーブを備えており、第一現像剤搬送路３から供給される現像剤を磁気的拘束力によって吸い上げて吸着することにより現像剤を表面に担持する。
現像剤担持体２に担持された現像剤は、現像剤層圧規制部材７により層厚を均一に維持されたうえで、潜像担持体である感光体ドラム１に形成された静電潜像に対してトナーが静電転移することにより可視像処理を行う。

現像剤担持体２に担持された現像剤は、反撥磁極により磁気的拘束力を弱められると現像剤担持体２から離れて第二現像剤搬送路４に向け回収される。
第一現像剤搬送路３と第二現像剤搬送路４とは、現像剤の搬送方向両側で仕切り壁８が欠如された部分を介して連通している。
このため、第二現像剤搬送路４に回収された現像剤は、第二搬送スクリュー６により攪拌混合されながら搬送され、仕切り壁８の連通部を経由して第一現像剤搬送路３に向け移動する。
第一現像剤搬送路３からは仕切り壁８の連通部を経由して第二現像剤搬送路４に向け移動することにより各現像剤搬送路間を循環することができる。

第一現像剤搬送路３から現像剤担持体２に向け現像剤が供給されると現像剤中に含まれるトナーが消費されて少なくなる。
このため、トナー濃度を維持するための新規トナーを補給するための補給口１１５が第二現像剤搬送路４に設けられている。
第二現像剤搬送路４では、補給された新規トナーが現像剤に混合されて撹拌されながら摩擦帯電される。

以上の構成の現像装置を対象として本発明の特徴を説明すると次の通りである。
本発明の特徴は、補給される新規トナーを現像剤担持体２から回収される現像剤内にほぼ強制的に押し込むことで現像剤上面に浮き上がりやすい新規トナーを現像剤内に分散させやすくすることにある。

特に、搬送スクリュー羽根の面において現像剤の搬送方向上流側に位置する羽根の裏面（図１４（Ａ）の後側）で現像剤の押し動きが強くない位置（同図の領域Ｂ）に向けて回収現像剤を降りかける。
これにより、押し動きが強くない位置で現像剤上面に浮き上がっているままのトナーを強制的に現像像内に押し込むことができることにある。

図１（Ｃ）は、上記特徴を説明するための図である。
図１（Ｃ）において、現像装置１０には、現像剤の回収位置から第二現像剤搬送路に指向させる現像剤回収誘導部材１００が設けられている。
現像剤回収誘導部材１００は、上面で現像剤が移動できる第一傾斜板１００Ａを備えている。
第一傾斜板１００Ａは、第一および第二現像剤搬送路３，４を仕切る仕切り壁８の上端であって、第二現像剤搬送路４の現像剤搬送方向上流側の仕切り壁８の端部から搬送路長手の中央（図１（Ａ）の断面Ｂ−Ｂの位置）までに設けられている。第一傾斜板１００Ａの現像剤の回収側の端部１００Ａａが現像剤担持体２の磁気的拘束力が弱くなる位置の近傍に位置している。

第一傾斜板１００Ａの現像剤回収側と反対側で第二現像剤搬送路４に指向されている側（端部１００Ａｂ）は、図１４において説明したところの、スクリュー羽根の裏側（後側）で現像剤の動きが小さい領域Ｂに対向させて位置決めされている。
第一傾斜板１００Ａは、上述した現像剤回収側および領域Ｂ側に向け指向させてあるが、その指向角度としては、現像剤が落下可能な安息角以上の傾斜角に決められている。

本実施形態は以上のような構成であるから、現像剤担持体２から回収された現像剤は、現像剤回収誘導部材１００の第一傾斜板１００Ａに落下する。

落下した現像剤は、その指向方向に応じて、第二現像剤搬送路４で搬送スクリューの回転時に現像剤の押し動きが小さい領域Ｂ、換言すれば、現像剤の嵩（現像剤の密度）が低い位置に向け落下移動する。

図１（Ａ）にあるように新規トナーの補給口１５は、第二現像剤搬送路の上方であって、仕切り壁８の現像剤搬送方向上流側の端部より上流側にある。補給のために新規トナーが第二現像剤搬送路４内に先に導入され、その後に仕切り壁８の上方に備えられた現像剤回収誘導部材１００の第一傾斜板１００Ａから回収現像剤が第二現像剤搬送路４内に導入される。このような構成により、新規トナーが上記領域Ｂに流れ込むと、現像剤回収誘導部材１００の第一傾斜板１００Ａ上を落下移動してくる現像剤によって領域Ｂに存在する現像剤内に押し込まれる。
このため、領域Ｂの現像剤と比重の違いにより現像剤上面に浮き上がったままとなっている新規トナーは、現像剤内に押し込まれて現像剤中に分散することになる。
この結果、現像剤が押し動かされる過程で現像剤中のキャリアと攪拌混合され、摩擦帯電が促進されることになり、トナーの濃度不足や帯電不足が解消された状態で第一現像剤搬送路３に向けて循環される。

領域Ｂに存在する現像剤内への新規トナーの押し込みによる攪拌混合を効率よく行うためには、現像剤回収誘導部材１００を、現像剤の搬送方向上流側に位置決めすることが好ましい。これにより、攪拌混合時間を長くとれることでトナーの濃度不足や帯電不足の懸念を一掃することが可能となる。

また、第二現像剤搬送路４には、図１（Ａ）において符号１６で示すトナー濃度検知手段が配置されている。
トナー濃度検知手段１６は、第二現像剤搬送路４の現像剤搬送方向下流側でのトナー濃度を検知し、その結果に応じて新規トナーの補給制御を行うために用いられる。

トナー濃度検知手段１６の配置位置に対して現像剤回収誘導部材１００は、現像剤の搬送方向上流側に配置されている。
この構成により、トナー濃度を検知する前に現像内への新規トナーの押し込みが行われるので、新規トナーが領域Ｂの現像剤上面に浮き上がったままであることが原因して、現像剤中のトナー濃度を正確に検知できなくなるのを防止することができる。
尚、図１の実施の形態においては、第一傾斜板１００Ａは、第二現像剤搬送路４の現像剤搬送方向上流側の仕切り壁８の端部から搬送路長手の中央（図１（Ａ）の断面Ｂ−Ｂの位置）までに設けられているものを一例として挙げた。しかし、本発明の目的は、後述の図１１の剤バランスの説明にあるように、画像に不具合を生じさせるような、第一現像剤搬送路３の現像剤搬送方向上流と下流とにおける現像剤量の過度の差を生じさせなければ良い。そうであるかぎり、搬送路長手の中央に当る位置が第一傾斜板１００Ａの境界位置に限られることはない。上流側または下流側のいずれかの位置に第一傾斜板１００Ａの境界位置がずれても良い。
言い換えれば、本発明の現像装置は、「現像剤担持体から離脱して回収される現像剤の一部を第二現像剤搬送路へ誘導する現像剤回収誘導部材（第一傾斜板１００Ａ）を備え、第二現像剤搬送路の現像剤搬送方向において前記現像剤回収誘導部材が存在する箇所と存在しない箇所があり、当該存在する箇所は、当該存在しない箇所よりもトナーを現像装置内に補給する補給口に近い位置になっている」と言える。
または、本発明の現像装置は、「現像剤担持体から離脱して回収される現像剤の一部を第二現像剤搬送路へ誘導する現像剤回収誘導部材（第一傾斜板１００Ａ）を備え、第二現像剤搬送路の現像剤搬送方向において前記現像剤回収誘導部材が存在する箇所と存在しない箇所があり、当該存在する箇所は、当該存在しない箇所よりも第二現像剤搬送路の現像剤搬送方向の上流側にある」と言える。

図２は、現像装置の特徴の一つを説明する図であり、同図に示す構成の特徴は、現像剤回収誘導部材１００に対し、第一傾斜板１００Ａに加えて第二傾斜板１００Ｂを設けたことにある。
第二傾斜板１００Ｂは、第一傾斜板１００Ａに対して直立させてあり、第一傾斜板１００Ａの表面で水平方向に傾けられている。そして傾きとしては、搬送スクリューの回転時に現像剤が移動する方向での速度成分を増やすことができる向きに決められている。

本構成においては、現像剤担持体２から回収された現像剤が現像剤回収誘導部材１００の第一傾斜板１００Ａ上に落下して移動するが、このとき、第二傾斜板１００Ｂにより落下方向が現像剤の搬送方向に変化される。これにより、第二現像剤搬送路４の領域Ｂに向け落下しようとする現像剤は、搬送方向での速度成分が増加することになる。
このような構成によれば、第二現像剤搬送路４の領域Ｂに向けた現像剤の移動方向を、より確実に決めることができるので、領域Ｂに導入される新規トナーが浮き上がっていても、より効果的に現像剤内に押し込めることができる。

次に、特徴部に関する変形例について説明する。
図３は、現像剤回収誘導部材１００の一部に、回収された現像剤を第一現像剤搬送路３に向け落下させる開口１００Ｃが少なくとも一つ、つまり１箇所もしくは複数箇所に形成されている。
現像剤回収誘導部材１００に形成された開口１００Ｃは、回収された現像剤の一部を第一現像剤搬送路３に戻す部分である。これにより、回収された現像剤の全てが現像剤回収誘導部材１００の第一傾斜板１００Ａ上を落下移動した場合に発生する、第一現像剤搬送路３での現像剤不足を防止することができる。

現像剤担持体２から回収される現像剤の全てが現像剤回収誘導部材１００を用いて第二現像剤搬送路４内に導入されると、第一現像剤搬送路３内での剤バランスが悪化する。しかし、現像剤回収誘導部材１００に形成された開口１００Ｃから現像剤の一部が第一現像剤搬送路３に戻されることにより、第一現像剤搬送路３内での剤バランスの悪化を防止して画像濃度ムラを防止することができる。

一方、図３において、第二搬送スクリュー６には、スクリュー軸上であって軸と平行に延在して起立する方形状のパドル６Ａが取り付けられている。
パドル６Ａは、図１４において説明した領域Ｂに対応するように、現像剤の搬送方向においてスクリュー羽根の裏側（図３におけるスクリュー羽根を境にして現像剤搬送方向の上流側）に位置決めされている。
本構成によれば、現像剤回収誘導部材１００によって落下移動してくる現像剤と領域Ｂ内に存在する現像剤の上面に浮き上がっている新規トナーとを効率よく攪拌混合させることができる。つまり、スクリュー羽根の存在しない位置でも現像剤および新規トナーの撹拌が行われ、新規トナーを現像剤中に分散させやすくして新規トナーの濃度不足や帯電不足を解消することができる。

以上のような構成を対象として、現像剤回収誘導部材を用いない場合の構成でのトナーの撹拌性について対比実験した結果が図４に示されている。
図４に示す結果は、通常補給されるトナー補給量よりも比較的多い量のトナーを一度にトナー補給口１１５（図１（Ａ）参照）から導入した場合に、現像剤担持体２へ供給される前の段階での現像剤搬送方向上流側のトナー濃度変動を経時的に観察した結果である。

図４に示すように、比較例では、補給された新規トナーが領域Ｂに存在する現像剤の上面に浮き上がったままで移動することから、その浮き上がった新規トナーが現像剤担持体２に供給されると、現像剤担持体２でのトナー濃度が急激に上昇するのが判る。

これに対し、本実施形態では、現像剤担持体２に供給されるまでの間に、領域Ｂに存在する現像剤内に新規トナーが押し込まれて分散され、充分な攪拌混合されるので、現像剤担持体２に供給された際のトナー濃度の急変は見られない。

以上の実施形態によれば、現像剤上面に浮き上がっている新規トナーを現像剤内に押し込むことにより現像剤中に新規トナーを分散させることができる。これにより、現像剤中でのキャリアとトナーとが充分に攪拌混合されて新規トナーへの摩擦帯電も充分良好に行われる。この結果、帯電不足によるトナー飛散や地肌汚れをほぼ確実に防止することができる。

以上の形態においては、現像剤担持体から回収された現像剤を第二現像剤搬送の領域Ｂ、つまり、現像剤の押し動かしが強くない領域に向けて移動させるという特徴についての説明を行ったが、次に、上記特徴を得るためのさらなる具体例について説明する。

図５は、図１の実施の形態の変形例であり、以下で述べる現像剤回収誘導部材１００の配置角度θ以外は図１の実施の形態と同じ構成を有する。図５（Ｃ）は、図１（Ｃ）に示した構成と対応する図であり、同図において現像剤回収誘導部材１００に有する第一傾斜板１００Ａは、次の条件を備えている。
現像剤搬送方向と垂直な方向の断面、つまり図５において（Ｙ−Ｚ）で表示した方向、換言すれば、搬送スクリューの軸方向端面から見た状態での断面において水平方向に対して角度θを有している。角度θは、現像剤の落下が可能な安息角以上に決められている。

この構成によれば、回収された現像剤が現像剤回収誘導部材１００の第一傾斜板１００Ａ上に移動すると、図５に示した構成と同様に、第二現像剤搬送路４の領域Ｂに向けて現像剤が滑落しやすくなる。これにより、領域Ｂの現像剤上面に浮き上がったままの新規トナーに降りかかりやすくなるので、新規トナーが現像内に押し込まれやすくなる。この結果、現像剤中のキャリアと新規トナーとの攪拌混合が良好に行われることになる。

図６は、図５に示した第一傾斜板１００Ａの変形例を示す図である。
同図に示す第一傾斜板１００Ａは、角度θを有した傾斜面の上面の一部に衝立状の傾斜面が形成されている。
衝立状の傾斜面１００Ａ１は、現像剤搬送方向と重力方向を合成した方向での断面、つまり、図６において（Ｚ−Ｘ）で表示した方向、換言すれば、搬送スクリューの軸方向を見ることができる断面において水平方向に対して角度φを持っている。

図７は、上述した衝立状の傾斜面を第二傾斜板１００Ｂとして設けた場合を示している。
第二傾斜板１００Ｂは、図５に示した場合と同様に、現像剤搬送方向と重力方向を合成した方向での断面、つまり、図６において（Ｚ−Ｘ）で表示した方向、換言すれば、搬送スクリューの軸方向を見ることができる断面において水平方向に対して角度φを持っている。本実施形態では角度φが、４５°≦φ＜９０に決められている。この角度により、落下を妨げないで速度成分を付与することができる。

図６，７に示した構成によれば、回収された現像剤が現像剤回収誘導部材１００の第二傾斜板１００Ｂに接触すると、現像剤の搬送方向への速度成分に対応する向きに変化しながら第一傾斜板１００Ａ上を現像剤が落下する。
落下した現像剤は、第二現像剤搬送路４での領域Ｂに相当するスクリュー羽根の裏側に流れ込む。
従って、領域Ｂに存在する現像剤の上面に浮き上がっている新規トナーは落下してきた現像剤によって現像剤内に押し込まれて分散されることになる。

図８は、図２に示した構成を対象として第二現像剤搬送路４に対し新規トナーを補給するための構成を示す図である。図１の実施の形態とはトナー補給口１１５の位置が異なる。
第二現像剤搬送路４には、現像剤回収誘導部材１００の上方に新規トナーを補給するためのトナー補給口１１５が設けられている。
トナー補給口１１５は、現像剤回収誘導部材１００の上方で第一傾斜板１００Ａを流れ落ちる現像剤の上流側、換言すれば、回収された現像剤が第一傾斜板１００Ａに落下する位置に位置決めされている。

トナー補給口１１５は、図示しないトナー補給手段（図示せず）に接続されている。トナー補給手段には、トナー搬送手段として回転可能な螺旋部材（スクリュや軸無しコイル）や、ポンプが用いられ、ポンプにより生起されたエアとともにトナーがトナー補給口１５に向けて搬送される。
トナー補給口１１５から第二現像剤搬送路４内に搬送されるトナーは、現像剤回収誘導部材１００の第一傾斜板１００Ａ上に落下すると、第一傾斜板１００Ａ上に落下する回収現像剤と混合される。これにより、第二現像剤搬送路４内に導入される前に新規トナーが回収現像剤に対してプレミックス状態（混合された状態）とされることになる。

プレミックスされた新規トナーは、現像剤中のキャリアに静電付着することができる。これにより、第二現像剤搬送路４における領域Ｂに存在する現像剤上面に振りかけられた場合でも、現像剤上面に単独で浮き上がる現象が抑制されることになる。
特に、図８に示した現像剤回収誘導部材１００には、第一傾斜板１００Ａに加えて現像剤の搬送方向への速度成分を生じさせるように傾斜した第二傾斜板１００Ｂが設けられている。
これにより、第二傾斜板１００Ｂに沿って移動する際の移動時間が長くなる間、回収現像剤とのプレミックス効果が促進されることになる。
この結果、キャリアとの静電付着が確実に行われることになり、領域Ｂに存在する現像剤上面に振りかけられた場合でも現像剤上面に浮き上がる現象を抑えられる。

上述したプレミックス時間を得るための構成としては、図９に示す構成を用いることも可能である。
図９は、図１に示した構成を対象として、図８に示したトナー補給口１１５を設けた構成が示されている。
同図において、現像剤回収誘導部材１００には、第一傾斜板１００Ａの表面に回収現像剤および新規トナーの落下移動を抑制する抑制部材１７が設けられている。

抑制部材１７には角柱状の突起が用いられ、第一傾斜板１００Ａの表面に複数固定されている。
抑制部材１７の配置位置は、回収現像剤の落下の勢いを弱めて第一傾斜板１００Ａに現像剤が滞留する時間を自然落下の場合と比べて長くできることを条件として決められている。

この構成によれば、トナー補給口１５から流下する新規トナーおよび回収現像剤が第一傾斜板１００Ａを移動する時間が長くなるので、現像剤と新規トナーとのプレミックス時間が長くされる。
これにより、新規トナーの摩擦帯電が促進されて現像剤中のキャリアへの静電付着が良好に行われる。この結果、第二現像剤搬送路４の領域Ｂ（図１４参照）に落下した新規トナーは、単独の場合に生じる現像剤上面への浮き上がりが少なく、現像剤中に攪拌混合されやすくなる。

なお、抑制部材１７は、図９に示した角柱状に限らず、円柱形状や半円柱形状を選択することも可能であり、また、配置数や配置位置もプレミックス条件に応じて変更可能である。

次に、現像剤回収誘導部材１００上でのプレミックスを良好に行うための変形例について説明する。
図１０は、図２（Ｃ）に示した構成を対象とした変形例を示す図である。
同図において、仕切り壁８の上端に固定されている現像剤回収誘導部材１００は、仕切り壁８との間に配置された除振部材１９を挟んで取り付けられている。
現像剤回収誘導部材の第一傾斜板１００Ａ底面には、振動モータ１８が取り付けられている。これにより、第一傾斜板１００Ａは、振動可能な振動板として機能する。

この構成によれば、振動可能な第一傾斜板１００Ａを落下する現像剤は、トナー補給口から導入される新規トナーと混ざり合うと振動を受けることにより攪拌度が高められる。
これにより、キャリアと新規トナーとの接触頻度も高まることにより新規トナーの摩擦帯電効率が高められる。
この結果、プレミックス段階での新規トナーとキャリアとの静電吸着が促進されるので、領域Ｂに落下した場合に、新規トナー単独の場合と違って現像剤上面に浮き上がったままとなることが少なくなる。このような作用により、仮に現像剤搬送路での搬送速度が遅い時のように、撹拌混合効率が低い場合でも、トナーの帯電不足を補うことが可能となる。

ところで、上述した図１、２、５から図１０で説明したいずれの実施の形態も、回収現像剤が現像剤回収誘導部材１００に落下すると、そのまま第二現像剤搬送路４の領域Ｂに向け移動することが前提となっている。
このような構成とした場合、第一現像剤搬送路３から現像剤担持体２に供給された現像剤がそのまま第二現像剤搬送路４に向けて移動することから、第一現像剤搬送路３内で、現像剤の搬送方向下流側での剤バランスが悪化する虞がある。
そこで、図３に示した構成、つまり、現像剤回収誘導部材１００から第一現像剤搬送路３に向けて回収現像剤の一部を戻すようにする構成が有効となる。

剤バランスを改善するための他の構成としては、トナー補給が第二搬送スクリューによる搬送方向上流側で行われるのを考慮して、現像剤回収誘導部材１００を現像剤搬送路４におけるその中央部（図１（Ａ）の断面Ｂ−Ｂの位置）よりも現像剤の搬送方向上流側に配置する。
これにより、補給された新規トナーが最も多く新規トナーが導入される位置で、回収現像剤を補給された新規トナーに降りかけることができる。この結果、領域Ｂに存在する現像剤上面に浮き上がる新規トナーが最も多くなる位置でのみ新規トナーを現像剤内に押し込むことが可能となり、その他の位置（現像剤搬送路４における長手中央部よりも搬送方向下流側）では、新規トナーが混合攪拌された現像剤は専ら第一現像剤搬送路３に向け流れ込めるようになる。

図１１は、剤バランスについて説明するための図であり、同図には、第一現像剤搬送路３の長手方向での単位搬送方向あたりの現像剤量が示されている。
図１１において横軸は、第一現像剤搬送路３の長手方向での距離を示し、縦軸は第一現像剤搬送路３内の単位搬送方向あたりの現像剤量を示している。
ハッチングで示す部分は、現像剤量が少ないため汲み上げ不良や汲み上げムラによる濃度ムラが発生している領域を意味している。

同図に示した比較対象のうち、点線で表されたものは、図１（Ａ）の断面の構成が仮に仕切り部材８の長手全域にあるとされた場合の構成、即ち、搬送方向全域に現像剤回収誘導部材を設けた構成（便宜上、図１１において比較例と表示してある）である。
そして実線で表されたものは、現像剤回収誘導部材１００は、上記比較例１と同様に仕切り部材８の長手全域に対応して配置されているものの、図３の実施の形態を採用して第一現像剤搬送路３に向け回収現像剤の一部が戻る構成（便宜上、図１１において実施例１と表示してある）である。
さらに、破線で表されたものは図１、２、５、６、７、８、９、１０にある構成を採用するものであって、現像剤回収誘導部材１００を現像剤搬送路４における長手中央部よりも搬送方向上流側のみに設けた構成（便宜上、実施例２と表示してある）がそれぞれ対象である。

図１１において、比較例である現像剤回収誘導部材１００を現像剤の搬送方向全域に設けた構成では、第一現像剤搬送路３での現像剤の搬送方向上流側から下流側にかけて現像剤量が減少し、点線で示すように現像剤量が急変して枯渇する虞がある。
つまり、これは、搬送方向上流側から順次回収現像剤が第二現像剤搬送路４に向け移動することになることが原因となる。

一方、実施例１である、現像剤回収誘導部材から回収現像剤の一部を第一現像剤搬送路３に向けて戻す構成では、第一現像剤搬送路３内での現像剤量の低下が急変するのではなく、緩慢な状態となる。これにより、第一現像剤搬送路内での過度な現像剤量の低下を抑制することができることにより、搬送方向全域に亘って充分な現像剤量を確保されることになる。
また、実施例２の現像剤回収誘導部材１００を現像剤搬送路４における長手中央部よりも搬送方向上流側のみに設けた構成では、図１１中の破線で表されているように現像剤搬送路３内の搬送方向上流側の現像剤の枯渇を防止することができる。これは現像剤搬送路３の長手中央部よりも搬送方向上流側には、現像剤回収誘導部材１００はないので現像剤担持体２から落下した現像剤は、ほぼ全て現像剤搬送路３内に回収されるからである。現像剤搬送路３の長手中央部よりも搬送方向下流側は、回収現像剤は現像剤回収誘導部材１００によって現像剤搬送路３内への落下が妨げられる。結果、破線にあるように現像剤量の低下が生じるが、その低下の程度は小さく、現像剤枯渇による汲み上げ不良や濃度ムラが生じるレベルではない。

現像剤の枯渇を防ぐには、搬送能力を高めるために搬送スクリューの回転速度を上げることが考えられる。
しかし、この方法では、現像剤に作用する負荷画像化し、いわゆる剤へのストレス増加を招き、トナーの外添剤などが剥離することによる帯電特性の変化や現像剤の劣化による濃度ムラなどの画像不良が発生する虞がある。さらに、現像剤同士の摩擦増加による温度上昇が生じてトナーの凝集などが発生する虞もある。

このような比較例での問題に対して、実施例の構成では、機構部あるいは現像剤への負荷増加を招くことがなく、しかも、現像剤中でのキャリアと新規トナーとの撹拌混合効率を高めることによりトナーの帯電不良や濃度不足を生じさせないようにできる。

ところで、トナーは帯電不足が生じていると飛散しやすくなり、地肌汚れや周辺部の汚損を招く。
そこで、本実施形態では、トナーの飛散を抑制するために、第二現像剤搬送路４にフィルタが設けられている。
フィルタは、図１（Ａ）において符号２０で示すように、第二現像剤搬送路４内で搬送路上面に配置されており、空気のみを通過させてトナーは捕集できる構造が用いられる。
さらにフィルタ２０は、現像剤の搬送方向において現像剤回収誘導部材１００よりも下流側に位置決めされている。

フィルタ２０を設けた理由は次の通りである。
通常、現像装置では、トナーを現像装置外部に吐き出さないために現像剤担持体と現像装置とのケーシングギャップを調整するなどして、吸い込み気流を作り出している。しかし、吸い込み気流が強いと内部圧力が上昇し、逆にトナーが飛散しやすい状態になる場合がある。

フィルタを設けることでこのような内圧上昇を防ぐことができるが、トナー飛散が激しい場合、経時でフィルタにトナーが詰まってフィルタ機能が低下し、十分な内圧上昇の抑制が出来ずにトナー飛散を発生してしまう問題が生じてしまう。

そこで、本実施の形態では、現像剤回収誘導部材１００が設けられている下流側の上部にフィルタ２０を設けている。これにより、回収現像剤により補給される新規トナーが充分に混ざって飛散しているトナーが少ないことが原因して、フィルタの目詰まりを起こすこともなく、経時で安定してトナー飛散の発生を抑制することが可能となる。

図１２は、フィルタを設けた場合のトナー飛散防止効果に関する実験結果を示す図である。
同図に示した結果は、トナーが飛散しやすい条件（高トナー濃度の現像剤を用いて、高画像面積率の画像を連続出力）で数十時間加速試験をした際のトナー飛散量を計測した結果である。
比較例として、従来の現像装置（フィルタあり）を示す。
また、現像剤回収誘導部材のみを備えてフィルタを持っていない実施例（便宜上、実施例１とする）、現像剤回収誘導部材１００を設けると共にフィルタを備えた実施例（便宜上、実施例２とする）をそれぞれ比較している。

図１２の結果から明らかなように、フィルタがない実施例１であっても比較例に対してトナー飛散量を低減できており、一方、フィルタを前述した配置構成で設けた実施例２では著しくトナー飛散を抑制できていることがわかる。

次に、上述した現像装置を備えている画像形成装置について説明すると次の通りである。
図１３は画像形成装置を示す図であり、同図を用いて複写機能時における動作を説明すると次の通りである。
ＡＤＦ１０１の原稿台１０２に画像面が上となる状態で原稿束が載置され、図示しない操作部上のスタートキーが押下されると、最上位の原稿が給送ローラ１０３、給送ベルト１０４によってコンタクトガラス１０５上の所定位置に給送される。

コンタクトガラス１０５上の原稿は、画像読取部１０６によって画像情報が読み取られた後に給送ベルト１０４、排出ローラ１０７によって排紙台１０８上に排出される。原稿検知センサ１０９によって原稿台１０２上に次の原稿が存在することが検知された場合には、上述と同様にこの原稿がコンタクトガラス１０５上に給送される。

画像読取部１０６は、コンタクトガラス１０５上の原稿を２個のランプ１２８で照射しながら原稿の画像情報を副走査方向にライン走査する。
その反射光を画像データとして第１ミラー１２９、第２ミラー１３０、第３ミラー１３１により所定の方向に反射させ、画像を縮小結像させるレンズユニット１３２を介してＣＣＤ１３３に送る。
画像読取部１０６によって読み込まれた画像データは、図示しない画像処理手段を介してレーザ発光装置１３４、ｆθレンズ１３５、反射ミラー１３６等を有する書き込みユニット１１８に送られる。
画像データを用いることで、書き込みユニット１１８によって感光体ドラム１上に原稿画像に対応した静電潜像が形成される。

画像形成装置１０００の内部には、感光体ドラム１、ケーシング１０Ａを有する現像装置、定着部１２１、排紙ユニット１２２、第１〜第３給紙装置１１０，１１１，１１２、縦搬送ユニット１１６等が配設されている。
感光体ドラム１は、図示しない帯電器により一様に帯電された後に書き込みユニット１１８からの光情報によって露光されて静電潜像が形成され、この静電潜像は現像装置により現像されてトナー像が形成される。

感光体ドラム１の下方には搬送ベルト１２０が配設されている。
搬送ベルト１２０は記録媒体である転写紙の搬送手段及び転写手段を兼ねており、図示しない電源から転写バイアスが印加され、縦搬送ユニット１１６からの転写紙を感光体ドラム１と等速で搬送しつつ感光体ドラム１上のトナー像を転写紙に転写させる。
転写紙に転写されたトナー像は定着部において転写紙上に定着され、画像を定着された転写紙は排紙ユニット１２２を介して排紙トレイ１２３上に排出される。感光体ドラム１はトナー像転写後に図示しないクリーニング手段によってクリーニングされ、次の画像形成に備えられる。

排紙ユニット１２２には、次の搬送路が設けられている。
途中から搬送ローラ対１２４により転写紙を送り込まれる反転ユニット１２５、反転ユニット１２５で反転した転写紙を再度縦搬送ユニット１１６側に搬送する画像形成側搬送路１２６である、さらに加えて、反転した転写紙を再度排紙ユニット１２２側に戻す排紙搬送路１２７等を有する両面搬送路が配設されている。
この両面搬送路により、転写紙の両面に画像を形成しあるいは画像が形成された面を下にして排紙トレイ１２３上に排出することができる。

第１〜第３給紙装置１１０，１１１，１１２は、選択された際にそれぞれ第１トレイ１１３、第２トレイ１１４、第３トレイ１１５に積載された転写紙を給送する。給送された転写紙は、縦搬送ユニット１１６によって感光体ドラム（便宜上、符号１１７で示す）に当接する位置まで搬送される。

この画像形成装置において、プリンタ機能時には画像処理手段からの画像データの代わりに外部からの画像データが書き込みユニット１１８に入力され、画像形成手段によって転写紙上に画像が形成される。
ファクシミリ機能時には画像読取部１０６からの画像データが図示しないファクシミリ送受信部により相手に送信される。
これにより、相手からの画像データがファクシミリ送受信部で受信されて画像処理手段からの画像データに代えて書き込みユニット１１８に入力されることにより、画像形成手段が作動して転写紙上に画像が形成される。

上述した構成では、画像形成装置として複合機を用いた例を示したが、本発明が適用可能な画像形成装置はこれに限られず、複写装置、プリンタ、ファクシミリ、プロッタ等の他の画像形成装置にも本発明は適用可能である。

１ 感光体ドラム
２ 現像剤担持体
３ 第一現像剤搬送路である供給搬送路
４ 第二現像剤搬送路である撹拌搬送路
５ 第一搬送スクリュー
６ 第二搬送スクリュー
６Ａ パドル
８ 仕切り壁
１７ 抑制部材
１８ 振動部材
１９ 除振部材
１００ 現像剤回収誘導部材
１００Ａ 第一傾斜板
１００Ｂ 第二傾斜板
１００Ｃ 開口
１１５ トナー補給口
１０００ 画像形成装置

特開２０１２−３２４８８号公報

Claims (17)

1. 潜像担持体に形成されている静電潜像をトナーとキャリアとからなる現像剤により可視像処理する現像剤を供給可能な現像装置であって、
   前記潜像担持体に向けて供給する現像剤を担持する現像剤担持体、前記現像剤担持体へ現像剤を供給する空間からなる第一現像剤搬送路、前記第一現像剤搬送路から搬送された現像剤を撹拌搬送し、該第一現像剤搬送路へ現像剤を循環させる第二現像剤搬送路、前記第一、第二現像剤搬送路内に配置されて現像剤の撹拌搬送が可能な第一、第二搬送スクリュー、前記現像剤担持体から離脱して回収される現像剤の一部を前記第二現像剤搬送路へ誘導する現像剤回収誘導部材を備え、
   前記現像剤回収誘導部材は、回収される現像剤の一部を前記第二現像剤搬送部材に移動させる構造を備えていることを特徴とする現像装置。
2. 前記第二現像剤搬送路の現像剤搬送方向において、前記現像剤回収誘導部材が存在する箇所と存在しない箇所があり、当該存在する箇所は、当該存在しない箇所よりもトナーを現像装置内に補給する補給口に近い位置になっていることを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
3. 前記第二現像剤搬送路の現像剤搬送方向において、前記現像剤回収誘導部材が存在する箇所と存在しない箇所があり、当該存在する箇所は、当該存在しない箇所よりも第二現像剤搬送路の現像剤搬送方向の上流側にあることを特徴とする請求項１または２記載の現像装置。
4. 前記現像剤回収誘導部材は、現像剤が落下移動可能な安息角以上の斜面を持ち先端部が前記第二搬送スクリューの回転軸を基準としてスクリュー回転時に現像剤の押し動きが強くない位置に向けて指向されている第一傾斜板と、前記第二搬送スクリューによる現像剤の搬送方向での速度成分を現像剤に加える第二傾斜板とを備えていることを特徴とする請求項１または３記載の現像装置。
5. 前記第二現像剤搬送路には、現像剤中のトナー濃度を検知可能なトナー濃度検知手段が配置され、前記現像剤回収誘導部材は、該トナー濃度検知手段よりも現像剤の搬送方向上流側に配置されていることを特徴とする請求項１乃至４のうちのいずれか一つに記載の現像装置。
6. 前記第二搬送スクリューは、前記現像剤回収誘導部材により誘導されて移動してくる現像剤の落下位置にパドルを備えていることを特徴とする請求項１乃至５のうちのいずれか一つに記載の現像装置。
7. 前記現像剤回収誘導部材の一部には、第一現像剤搬送路に向けて現像剤の一部を落下させる開口部が少なくとも一つ設けられていることを特徴とする請求項１乃至６のうちのいずれか一つに記載の現像装置。
8. 前記現像剤回収誘導部材は、現像剤搬送方向と垂直な方向の断面における水平方向に対して角度θ、現像剤搬送方向と重力方向を合成した断面における水平方向に対して角度φをそれぞれ有した傾斜板が用いられ、前記角度θが現像剤の落下移動が可能な安息角以上で、前記第二現像剤搬送スクリューの回転軸を基準としてスクリュー回転時に現像剤の押し動きが強くない位置に向けて現像剤を誘導する構造を備えていることを特徴とする請求項１乃至７のうちのいずれか一つ行き際の現像装置。
9. 前記現像剤回収誘導部材には、搬送方向の速度成分を生起させる第二傾斜板が設けられ、該第二傾斜板は、現像剤搬送方向と重力方向を合成した断面における水平方向に対して角度φを有することを特徴とする請求項１乃至８のうちのいずれか一つに記載の現像装置。
10. 前記角度φは、４５°≦φ＜９０°に決められることを特徴とする請求項８または９記載の現像装置。
11. 第二現像剤搬送路には、現像剤の搬送方向上流側の位置に新規トナーを導入可能なトナーの補給口が設けられていることを特徴とする請求項１乃至１０のうちのいずれか一つに記載の現像装置。
12. 前記トナーの補給口は、前記現像剤回収誘導部材の上方に位置していることを特徴とする請求項１乃至１１のうちのいずれか一つに記載の現像装置。
13. 前記傾斜板は、トナーおよび現像剤の移動を抑制する部材を備えていることを特徴とする請求項１乃至１２のうちのいずれか一つに記載の現像装置。
14. 前記傾斜板は振動可能な振動板が用いられることを特徴とする請求項１乃至１３のうちのいずれか一つに記載の現像装置。
15. 前記第二現像剤搬送路には、空気のみを通過させることが可能なフィルタ部材が搬送路上面に配置され、該フィルタ部材は、前記現像剤回収誘導部材の位置に対して現像剤搬送方向下流側に配置されていることを特徴とする請求項１乃至１４のうちのいずれか一つに記載の現像装置。
16. 潜像担持体に形成されている静電潜像をトナーとキャリアとからなる現像剤により可視像処理する現像剤を供給可能な現像装置であって、
    前記潜像担持体に向けて供給する現像剤を担持する現像剤担持体、前記現像剤担持体へ現像剤を供給する空間からなる第一現像剤搬送路、前記第一現像剤搬送路から搬送された現像剤を撹拌搬送し、該第一現像剤搬送路へ現像剤を循環させる第二現像剤搬送路、前記第一、第二現像剤搬送路内に配置されて現像剤の撹拌搬送が可能な第一、第二搬送スクリュー、前記現像剤担持体から離脱して回収される現像剤の一部を前記第二現像剤搬送路へ誘導する現像剤回収誘導部材を備え、
    前記現像剤回収誘導部材は、回収される現像剤の一部を前記第二現像剤搬送スクリューの回転軸を基準としてスクリュー回転時に現像剤の押し動きが強くない位置に向けて現像剤を落下移動させる構造を備えていることを特徴とする現像装置。
17. 請求項１乃至１６のうちのいずれか一つに記載の現像装置を用いることを特徴とする画像形成装置。

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