JP2015102572A

JP2015102572A - 現像装置

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Publication number: JP2015102572A
Application number: JP2013240731A
Authority: JP
Inventors: 悠築島; Yu Chikushima; 石田　祐介; Yusuke Ishida; 祐介石田; 貴則飯田; Takanori Iida
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2013-11-21
Filing date: 2013-11-21
Publication date: 2015-06-04
Anticipated expiration: 2033-11-21
Also published as: JP6195370B2; US20150139697A1; US9316948B2

Abstract

【課題】返しスクリューを用いて現像剤の排出を規制している現像装置において、規制の効果を安定させて現像剤の排出量の変動を少なくし、安定した現像剤の排出が行われるようにした現像装置を提供する。
【解決手段】返しスクリュー１０は、攪拌スクリュー６に搬送された攪拌室１５の現像剤を排出経路１３から遠ざける方向へ搬送する。攪拌スクリュー６と返しスクリュー１０の間の回転軸１０ａに規制部１０ｂを設ける。規制部１０ｂは、返しスクリュー１０の搬送方向下流端に接続された返しスクリュー１０と等しい外径の円盤であって、回転に伴って、攪拌スクリュー６により搬送される現像剤を規制する回転方向に連続した規制面を形成する。
【選択図】図１０

Description

本発明は、電子写真方式の画像形成装置等に搭載されて、トナーとキャリアを含む現像剤を用いて像担持体の静電像をトナー像に現像する現像装置に関する。

感光ドラム等の像担持体に形成された静電像を、現像装置がトナーとキャリアを含む現像剤を用いてトナー像に現像する複写機、プリンタ、ファクシミリなどの画像形成装置が広く用いられている。

図３を参照して背景技術を説明する。現像装置（１）は、搬送スクリュー（５）と攪拌スクリュー（６）とを回転させて、開口部（７ａ、７ｂ）で連通する現像室（１４）と攪拌室（１５）とに現像剤を循環させている。現像装置（１）では、長時間にわたって同じ現像剤が攪拌され続けると、現像剤が劣化する。このため、画像形成に伴ってキャリアを少しずつ現像容器（２）に補給する一方で、キャリアの補給に伴って過剰になった現像剤を現像容器（２）からオーバーフローさせている（特許文献１）。

特許文献１では、攪拌室（１５）の下流側に攪拌スクリュー（６）と逆方向の搬送性能を付与した返しスクリュー（１０）を配置し、返しスクリュー（１０）を越えて攪拌室（１５）の下流側へ流れ出る現像剤を現像剤排出口（８）から外部へ排出している。

特許文献２では、返しスクリュー（１０）の搬送方向上流側、すなわち攪拌室（１５）の下流側に円盤部を付設して、返しスクリュー（１０）を越えて攪拌室（１５）の下流側へ過剰に現像剤が流れ出ることを阻止している。

特開２０１０−２５６７０１号公報特開２０１０−２３７３２９号公報

返しスクリュー（１０）を用いて現像剤の排出を規制している現像装置（１）では、返しスクリュー（１０）の回転周期、あるいは隣の現像室（１４）で回転する搬送スクリュー（５）の回転周期で現像剤の排出量が変動することが判明した。また、攪拌スクリュー（６）の回転速度の切り替え、現像剤の流動性の変化に伴って現像剤の排出量が変動することが判明した。

本発明は、返しスクリューを用いて現像剤の排出を規制している現像装置において、規制の効果を安定させて現像剤の排出量の変動を少なくし、安定した現像剤の排出が行われるようにした現像装置を提供することを目的としている。

本発明の現像装置は、トナーとキャリアを含む現像剤が搬送される第一室と、前記第一室に連通して現像剤の循環経路を形成する第二室と、前記第一室で回転する回転軸と、前記回転軸に設けられて前記第一室の現像剤を所定方向に搬送する第一羽根部材と、前記回転軸に設けられて前記第一羽根部材に搬送された前記第一室の現像剤を前記所定方向の逆方向へ搬送する第二羽根部材と、前記第二羽根部材よりも前記所定方向下流側に設けられて前記第一室の現像剤を排出する排出部と、前記第一羽根部材と前記第二羽根部材の間の前記回転軸に設けられて、前記第一羽根部材により搬送される現像剤を規制する前記回転軸の回転方向に連続した規制面が形成される規制部材と、を有するものである。

本発明の現像装置では、第一羽根部材が第二羽根部材へ流入させようとする現像剤を規制部材が一周回転のどの位置でも規制するので、第二羽根部材の回転周期の排出量の変動が抑制される。したがって、第二羽根部材を用いて現像剤の排出を規制している現像装置において、規制の効果を安定させて現像剤の排出量の変動を少なくすることができる。安定した現像剤の排出を行わせることができる。

実施例１の画像形成装置の構成の説明図である。現像装置の軸垂直断面の説明図である。現像装置の斜視図である。攪拌室の長手方向の垂直断面の説明図である。攪拌スクリューの斜視図である。比較例における返しスクリューの拡大図である。返しスクリューの外周と攪拌室の内壁との隙間の説明図である。比較例の現像装置における返しスクリュー部近傍の平面図である。比較例の現像装置における返しスクリュー部近傍の斜視図である。実施例１の現像装置における返しスクリュー部近傍の平面図である。実施例１の現像装置における返しスクリュー部近傍の斜視図である。規制部と攪拌スクリューの間に羽根の無い領域が無い場合の説明図である。実施例２の現像装置における返しスクリュー部近傍の平面図である。実施例２の現像装置における返しスクリュー部近傍の斜視図である。テーパ部を設けた返しスクリューの説明図である。

以下に図面を参照して、本発明の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。

（画像形成装置）
図１は実施例１の画像形成装置の構成の説明図である。ここでは、実施例１の画像形成装置の全体構成および動作について説明する。

図１に示すように、画像形成装置１００は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの４色に対応して設けられ４つの画像形成部を有する電子写真方式のフルカラープリンタである。

画像形成装置１００は、本体に接続された画像読取装置又は本体に対し通信可能に接続されたパーソナルコンピュータ等のホスト機器からの画像信号に応じて、４色フルカラー画像を記録材（記録用紙、プラスチックフィルム、布等）に形成することができる。

画像形成部１１０Ｙ、１１０Ｍ、１１０Ｃ、１１０Ｂｋは、感光ドラム２９Ｙ、２９Ｍ、２９Ｃ、２９Ｂｋでイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのトナー像を形成して中間転写ベルト８６上で重ね合わせる。

その後、トナー像が二次転写部Ｔ２へ搬送されるタイミングに合わせて、記録材収納カセット（図示せず）に収容された記録材Ｐが供給ローラ８４及び搬送ベルト８８を用いて二次転写部Ｔ２へ搬送される。そして、二次転写ローラ３３に転写バイアスを印加することにより、中間転写ベルト８６上の４色のトナー像は、搬送ベルト８８に担持された記録材Ｐに一括で二次転写される。

中間転写ベルト８６から記録材Ｐへトナー像を転写した後、記録材Ｐは、搬送ベルト８８から分離されて定着装置７０に搬送される。定着装置７０は、トナー像が転写された記録材Ｐを加熱加圧して画像を記録材Ｐに熱定着させる。記録材Ｐ上のトナーは溶融、混合されてフルカラーの永久画像となる。その後、記録材Ｐは機外に排出される。

二次転写部Ｔ２で中間転写ベルト８６に残留したトナーは、ベルトクリーニング装置１８により除去される。画像形成装置１００は、フルカラー画像の外、所望の画像形成部のみを用いて、所望の色の単色又は複数色の画像を形成することが可能である。

（画像形成部）
図１に示すように、４つの画像形成部１１０Ｙ、１１０Ｍ、１１０Ｃ、１１０Ｂｋは、現像剤色が異なることを除いて実質的に同一の構成を有する。実施例１では、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの現像装置１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｂｋの構成は全てにおいて同一である。従って以下では特に区別を要しない場合は、いずれかの画像形成部に属する要素であることを表すために符号に付した添え字Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｂｋは省略し、総括的に説明する。

感光ドラム２９（感光体）は、一般に、回転ドラム型の像担持体である電子写真感光体を用いる。帯電ローラ（帯電工程）３５は、感光体を所定の極性・電位に一様に帯電処理する。露光装置（露光工程）３７は、帯電処理された感光体に静電像を形成する情報書き込み手段である。現像装置（現像工程）１は、感光体上に形成された静電像を現像剤中のトナーによりトナー像に顕像化する。転写装置（転写工程）３４は、トナー像を感光体の表面から中間転写体に転写する。ドラムクリーニング装置（クリーニング工程）４０は、転写工程後の感光体上に多少ながら残余するトナー（残留現像剤、転写残トナー）を除去して感光体面を清掃する。感光ドラム２９には繰り返して電子写真プロセス（帯電工程・露光工程・現像工程・転写工程・クリーニングエ程）が適用されてトナー像が形成される。

感光ドラム２９は、円筒型の感光体であって、図中矢印Ｒ２９方向に回転駆動される。感光ドラム２９の周囲には帯電ローラ３５、現像装置１、一次転写ローラ３４、ドラムクリーニング装置４０が配置されている。感光ドラム２９の上方にはレーザースキャナを用いた露光装置３７が配置されている。

感光ドラム２９と一次転写ローラ３４に挟まれるようにして中間転写ベルト８６が配置されている。中間転写ベルト８６は駆動ローラ８９の駆動により矢印Ｒ８６方向に周回移動してトナー像を記録材Ｐに対する二次転写部Ｔ２へ搬送する。

画像形成動作が開始すると、まず、回転する感光ドラム２９の表面が帯電ローラ３５によって一様に帯電される。このとき、帯電ローラ３５には、帯電バイアス電源より帯電バイアスが印加される。次いで、感光ドラム２９は、露光装置３７から発せられる画像信号に対応したレーザー光により露光される。これにより、感光ドラム２９上に画像信号に応じた静電像（潜像）が形成される。

感光ドラム２９上の静電像は、現像装置１内に収容されたトナーによって顕像化され、可視像となる。ここでは、反転現像方式を用いるため、レーザー光により露光した明部電位の領域にトナーが付着する。現像装置１により感光ドラム２９上にトナー像を形成し、中間転写ベルト８６上にトナー像を一次転写する。感光ドラム２９表面に残った転写残トナーは、ドラムクリーニング装置４０によって除去される。

（現像装置）
図２は現像装置の軸垂直断面の説明図である。図３は現像装置の斜視図である。現像装置１は、トナーとキャリアを混合して現像剤として使用する二成分現像方式である。二成分現像方式は、現在提案されている他の現像方式と比較して、画質の安定性、装置の耐久性などの長所を備えている。

図２に示すように、現像装置１は、トナー（非磁性）とキャリア（磁性）からなる二成分現像剤を現像容器２内に収容しており、そのトナーとキャリアの混合比は重量比で１：９程度である。この比はトナーの帯電量、キャリアの粒径、画像形成装置１００の構成などで適正に調整されるべきものであって、必ずしもこの数値に限定されるものではない。

現像装置１は、現像容器２の感光ドラム２９に対向した現像領域の部分が開口しており、この開口部に一部露出するようにして、内部にマグネット４が非回転に配置された現像スリーブ３が回転可能に設置されている。

現像スリーブ３は、非磁性材料で形成され、現像動作時には矢印Ａ方向に回転し、現像容器２内の二成分現像剤を層状に保持して現像領域に搬送し、現像領域で感光ドラム２９に現像剤を供給して、感光ドラム２９上に形成されている静電像を現像する。静電像を現像した後の現像剤は、現像スリーブ３の回転に従って現像容器２内に回収される。

図３に示すように、現像容器２内は、隔壁７によって現像スリーブおよび現像剤を収納可能な第二室となる現像室１４と、現像剤を収納可能な第一室となる攪拌室１５とに分けられる。現像室１４には搬送スクリュー５が設けられ、攪拌室１５には攪拌スクリュー６が設けられる。搬送スクリュー５及び攪拌スクリュー６により現像容器２内の現像剤が攪拌混合され、現像容器２内を搬送、循環される。

搬送スクリュー５と、攪拌スクリュー６との間には隔壁７が設けられている。そして、現像室１４と攪拌室１５の間で現像剤を受け渡して循環がスムーズに行なわれるように、隔壁７の奥側に開口部７ａが設けられ、手前側に用の開口部７ｂが設けられている。開口部７ａ、７ｂは、現像室１４と撹拌室１５を連通させて現像剤を循環させる循環路を形成する。

現像室１４の現像剤は矢印Ｂ方向に搬送され、攪拌室１５の現像剤は矢印Ｃ方向に搬送される。現像剤は矢印Ｂ方向および矢印Ｃ方向に搬送されて現像容器２内を循環している。

（現像剤自動交換方式）
図４は攪拌室の長手方向の垂直断面の説明図である。図５は攪拌スクリューの斜視図である。

二成分現像方式の現像装置１では、長期の連続使用による現像剤の劣化、特にキャリアの劣化が不可避であるため、現像剤自動交換方式を採用している。現像剤自動交換方式は、現像装置１の現像動作によって消費した分のトナーを含む補給現像剤を現像装置１に補給し、現像装置１内の余剰な現像剤を、外部の回収容器１１４に排出する。補給現像剤には、トナー中に一定の割合（重量比にして１０％程度）でキャリアを含んだ現像剤を使用している。

現像剤自動交換方式は、補給現像剤の補給とほぼ同時に余剰現像剤の排出を行うため、画像形成装置の大型化やコストの高騰を引き起こすことなく、現像剤全体としての特性を安定させることが可能となる。また、現像剤の自動交換は、画像形成に伴って自動的に実行されるため、現像剤交換または現像装置交換という作業が不要になり、メンテナンス性向上、ランニングコスト低減を達成できる。

図２に示すように、現像剤補給部１１１は、攪拌室１５における攪拌スクリュー６の現像剤搬送方向上流側に補給現像剤を補給する。画像形成によって消費された分のトナーは、キャリアを一定の割合で含んだ補給現像剤として補給スクリュー１１２の回転に従い、現像容器２へ補給される。

画像形成によってトナーは消費されるが、トナーとともに補給されたキャリアは消費されずに現像容器２内に残る。このため、現像容器２内の現像剤のトナー濃度を一定に保つように補給現像剤を補給し続けると、現像容器２内の現像剤の量は画像形成にともなって増加する。

図４に示すように、攪拌スクリュー６の搬送方向下流側には、攪拌スクリュー６が設けられた現像剤の搬送経路１２（循環路の一部）に連続して、現像剤を排出する排出経路１３が設けられている。そして、排出経路１３の底面１３ａは、搬送経路１２の底面１２ａよりも高く設定され、排出経路１３の底面１３ａには現像剤排出口８が設けられている。そして、攪拌スクリュー６の回転軸１０ａは、搬送経路１２および排出経路１３に渡って回転可能に設けられ、返しスクリュー１０及び現像剤排出スクリュー９を一体に回転させる。

図５に示すように、攪拌スクリュー６の搬送方向下流側に現像剤搬送方向Ｈａと逆向きの搬送力を持った返しスクリュー１０が配置され、返しスクリュー１０の下流側に現像剤搬送方向Ｈａと同方向の搬送力を持った現像剤排出スクリュー９が配置される。

図４に示すように、現像剤排出スクリュー９は、排出経路１３内の余剰現像剤を現像剤排出口８へ搬送して排出する。補給現像剤の補給が繰り返されて現像容器２内の現像剤量が増加すると、攪拌室１５の現像剤は、返しスクリュー１０を乗り越えて排出経路１３へと入るようになり、現像剤排出スクリュー９により現像剤排出口８へと搬送・排出される。現像剤排出口８を通じて排出された現像剤は回収容器（１１４：図３）に回収貯蔵される。

以上説明したように、現像剤自動交換方式では、消費されたトナー分が補給現像剤により補給され、キャリアが過剰になった現像剤を排出しながら現像容器２の現像剤を一定に保つように現像剤の入れ替えが自動的に徐々に行われる。

（比較例）
図６は比較例における返しスクリューの拡大図である。図７は返しスクリューの外周と攪拌室１５の内壁との隙間の説明図である。図８は比較例の現像装置における返しスクリュー部近傍の平面図である。図９は比較例の現像装置における返しスクリュー部近傍の斜視図である。なお、図８、図９では、現像容器２の上面を覆う部分を省略して内部構造を図示している。

図６に示すように、攪拌スクリュー６の現像剤搬送方向下流側では、矢印Ｐ方向に現像剤が搬送され、矢印Ｑのように返しスクリュー１０Ｈを乗り越えた現像剤が排出スクリュー９によって現像剤排出口（８：図４）へと搬送され排出される。

このとき、特許文献２に示されるように、返しスクリュー１０Ｈの搬送方向最上流側に返しスクリュー１０Ｈの羽根の切れ目が存在すると、羽根の切れ目を乗り越える現像剤が周期的に発生して、現像剤の排出が不安定になり易い。このため、比較例の返しスクリュー１０Ｈでは、返しスクリュー１０Ｈの搬送方向最上流側に、円盤状のせき止め板である円盤状の規制部１０ｈを設けて羽根の途切れる箇所を無くし、羽根の切れ目を現像剤が素通りして排出されることを抑制している。

図７に示すように、返しスクリュー１０Ｈの外周と現像容器２の内壁との間には、返しスクリュー１０および現像容器２が接触することを回避するために、円弧状の隙間Ｓ（２．０ｍｍ程度）を設けてある。攪拌室１５における返しスクリュー１０Ｈの搬送方向下流側では、返しスクリュー１０Ｈの搬送方向上流側と下流側の両方に現像剤があるため、円弧状の隙間Ｓの現像剤は、加圧されて流動性を失っている。このため、円弧状の隙間Ｓの現像剤が排出経路（１３：図４）側へ漏れ出して排出されることは少ない。

しかし、返しスクリュー１０Ｈの搬送方向上流側では、返しスクリュー１０Ｈの搬送方向上流側に現像剤が無いため、羽根の切れ目があると、加圧を失って流動性を生じて、排出経路（１３：図４）側へ漏れ出し易くなっている。

そこで、比較例では、返しスクリュー１０Ｈの搬送方向上流側に円盤状の規制部１０ｈを設けて羽根の途切れる箇所を無くし、円弧状の隙間Ｓで羽根の切れ目を現像剤が素通りして排出されることを抑制している。

図８に示すように、比較例の現像装置１Ｈでは、搬送スクリュー５と攪拌スクリュー６とが回転して現像剤が現像室１４と攪拌室１５とを循環搬送されている。攪拌スクリュー６によって搬送される現像剤は、一定の速度では搬送されず、攪拌スクリュー６の羽根の回転位相に応じて周期的に波打つような速度変動を有する矢印Ｐ１方向の流れを形成する。そして、返しスクリュー１０Ｈを乗り越えて排出経路１３側へ漏れ出す現像剤は、速度変動を有する矢印Ｐ１方向の流れによって波打つように現像剤面が高くなったタイミングで発生する傾向がある。

また、開口部７ａを通って攪拌室１５から現像室１４へと受け渡された現像剤は、その一部が搬送スクリュー５の羽根の回転に伴って開口部７ａから攪拌室１５へ押し戻されて矢印Ｐ２方向の流れを形成する。矢印Ｐ２方向の流れは、搬送スクリュー５の羽根の回転位相に応じて周期的に波打つような速度変動を有する。そして、返しスクリュー１０Ｈを乗り越えて排出経路１３側へ漏れ出す現像剤は、速度変動を有する矢印Ｐ２方向の流れによって波打つように現像剤面が高くなったタイミングで発生する傾向がある。

そして、周期的に波打つような速度変動を有する矢印Ｐ１、Ｐ２方向の現像剤の流れに対して、現像装置１Ｈでは、返しスクリュー１０Ｈの羽根の成す剤返しラインＬで返しスクリュー１０Ｈが搬送する現像剤が衝突する。このため、回転する返しスクリュー１０の羽根の位相によって剤返しラインＬの位置が搬送方向に大きく変化し、最大で返しスクリュー１０Ｈの螺旋羽根１ピッチ分の差が生じる。

図９の（ａ）に示すように、その結果、最も剤返しラインＬが後退した状態では、現像剤と返しスクリュー１０Ｈの羽根の衝突が遅れるとともに、返しスクリュー１０Ｈの羽根の途切れる端面から矢印Ｐ１、Ｐ２の現像剤の流れがすり抜けてしまう。返しスクリュー１０Ｈの羽根が矢印Ｐ１、Ｐ２の流れを押し返すタイミングが最も遅くなったタイミングで返しスクリュー１０Ｈへ流れ込む矢印Ｐ１、Ｐ２の現像剤の現像剤面が高くなると、現像剤が一気に排出経路（１３：図４）側へ漏れ出してしまう。そして、搬送スクリュー５及び攪拌スクリュー６の回転速度が高いほど、矢印Ｐ１、Ｐ２の現像剤の流れの脈動及び現像剤面の高さ変動が大きくなるため、現像装置１Ｈの運転速度が高い場合に、現像剤の周期的な漏れ出しが顕著になる。

ところで、矢印Ｐ１、Ｐ２の現像剤の流れの現像剤面は高さ変動を有するが、返しスクリュー１０Ｈの羽根が矢印Ｐ１、Ｐ２の現像剤の漏れ出しを阻止する能力も周期的な変動を有する。このため、矢印Ｐ１、Ｐ２の現像剤の流れの現像剤面の高さ変動に合わせて搬送スクリュー５、攪拌スクリュー６、及び返しスクリュー１０Ｈの回転位相関係を最適化することが考えられる。すなわち、矢印Ｐ１、Ｐ２の現像剤の流れの現像剤面が高まる位相を１８０度ずらせて、現像剤面が高まるタイミングでちょうど返しスクリュー１０Ｈの羽根の成す剤返しラインＬが最も排出経路（１３：図４）から遠くなるように回転位相関係を最適化する。

図９の（ｂ）に示すように、返しスクリュー１０Ｈの搬送方向最下流側へ現像剤の波が到達するタイミングに合わせて、返しスクリュー１０Ｈが搬送方向最下流側で現像剤の波を押し返せるように返しスクリュー１０Ｈの羽根の位相位置を設計する。これにより、現像剤の流れの押し戻し力の低下や羽根の途切れる端面からの現像剤のすり抜けを抑制できる。これは、現像装置１Ｈが一定の回転速度で駆動される場合であれば理論的に可能である。

しかし、複数のプロセススピードを切り替えて使用可能な画像形成装置に搭載される複数の回転速度を有する現像装置では、このような設計を行うことができない。攪拌スクリュー６や搬送スクリュー５の羽根によって現像剤の脈動が発生してから返しスクリュー１０Ｈの最下流部まで到達する時間と、返しスクリュー最下流部の羽根が回転する時間との整合を複数の回転速度で同時に満たすことが困難なためである。複数段階に切り替えられる回転速度ごとに返しスクリュー１０Ｈへ流れ込む現像剤の現像剤面が高くなるタイミングがずれるためである。

そこで、以下の実施例では、返しスクリュー１０の搬送方向下流側に攪拌室１５の上流側から返しスクリュー１０へ流れ込む現像剤をせき止める構造を配置して、返しスクリュー１０の回転位相によらず同じ位置で適切に現像剤を押し戻し得る構成とした。

（実施例１の特徴部分）
図１０は実施例１の現像装置における返しスクリュー部近傍の平面図である。図１１は実施例１の現像装置における返しスクリュー部近傍の斜視図である。図１２は規制部と攪拌スクリューの間に羽根の無い領域が無い場合の説明図である。なお、図１０、図１１では、現像容器２の上面を覆う部分を省略して内部構造を図示している。

図１０に示すように、第一室の一例である攪拌室１５と第二室の一例である現像室１４とが下流域の開口部７ａで連通して現像剤の循環経路を形成している。第一羽根部材の一例である攪拌スクリュー６は、現像剤を所定方向に搬送し、第二羽根部材の一例である返しスクリュー１０は、攪拌スクリュー６に搬送された現像剤を所定方向の逆方向へ搬送する。排出部の一例である排出経路１３は、返しスクリュー１０よりも所定方向下流側に設けられて攪拌室１５の現像剤を排出する。

規制部材の一例である規制部１０ｂは、攪拌スクリュー６と返しスクリュー１０の間に設けられ、回転方向に連続した規制面を形成して、攪拌スクリュー６により搬送されて返しスクリュー１０へ流れ込もうとする現像剤を規制する。規制部１０ｂは、回転方向に連続した形状を有する。規制部１０ｂの規制面は、円形の平坦面である。規制部１０ｂは、返しスクリュー１０の搬送方向下流端に接続された返しスクリュー１０と等しい外径の円盤である。

返しスクリュー１０の搬送方向下流側の羽根の端面に外周が周方向に連続した円盤状の規制部１０ｂを設けている。規制部１０ｂは、矢印Ｐ１、Ｐ２方向の現像剤の流れに向かう面が平坦面である。このため、攪拌スクリュー６によって攪拌室１５を下流側へ搬送される矢印Ｐ１の現像剤の流れに最初に衝突する返しスクリュー１０の羽根の端面が円盤状の平坦面である。同時に、現像室１４から開口部７ａを通って攪拌室１５へ逆流した矢印Ｐ２の現像剤の流れと最初に衝突する返しスクリュー１０の羽根の端面も円盤状の平坦面である。したがって、規制部１０ｂは、スクリューの回転速度や現像剤の搬送速度によらず、返しスクリュー１０の搬送方向の常に同じ位置で返しスクリュー１０に流れ込もうとする現像剤を押し戻すことができる。

また、規制部１０ｂの外径は、返しスクリュー１０の回転軸１０ａよりも大きいため、矢印Ｐ１方向の現像剤の流れが周方向の羽根の途切れた箇所から周期的に返しスクリュー１０に流れ込むことを抑制できる。

また、規制部１０ｂは、攪拌スクリュー６の搬送方向下流端から回転軸線方向に離れた位置に配置される。規制部１０ｂの平坦面と攪拌スクリュー６の羽根との間には羽根の無い回転軸１０ａのみの区間Ａがある。このため、攪拌スクリュー６の回転に伴う現像剤の剤面高さの振動が区間Ａで減衰して少し低くなった状態で返しスクリュー１０に到達する。また、図１２に矢印Ｅで示すように攪拌スクリュー６の羽根が規制部１０ｂと接続している場合のように、羽根と規制部１０ｂとで構成される三角形の空間が現像剤をすくい上げて規制部１０ｂを乗り越えさせる現象を生じない。このため、現像剤の脈動および現像剤面高さの変動が抑制されて、返しスクリュー１０に周期的に流れ込む現像剤の量が少なくなる。

また、規制部１０ｂは、所定方向に関して攪拌スクリュー６の搬送方向の下流側の開口部７ａとオーバーラップする位置に配置される。このため、矢印Ｐ１の現像剤の流れが規制部１０ｂに衝突して形成される現像剤面の高まりを利用して攪拌室１５から現像室１４へ効率的に現像を受け渡すことができる。また、矢印Ｐ１の現像剤の流れが規制部１０ｂに衝突して形成される現像剤面の高まりを利用して現像室１４から攪拌室１５へ逆流する矢印Ｐ２の現像剤の流れを押しと押しとどめて少なくすることができる。

なお、返しスクリュー１０は、比較例と同様に、返しスクリュー１０の搬送方向上流側の羽根の端面にも円盤状の規制部１０ｈを設けている。上述したように、返しスクリュー１０の位相位置によらず返しスクリュー１０から排出経路（１３：図４）側へ漏れ出す現像剤量の変動を抑制するためである。

以上説明したように、実施例１の現像装置１は、規制部１０ｂが返しスクリュー１０の位相位置によらず安定的に現像剤を押し戻すので、複数の回転速度を有する現像装置のどの回転速度でも、過剰な現像剤の排出を抑制できる。過剰な現像剤の排出を抑制することで、現像容器２内の現像剤量を常に適正な値に変動少なく保つことができる。

（実施例１の効果）
近年、現像装置１の運転に伴うキャリア劣化が改善されつつあり、画像形成に要するトナー量も少なく済むようになっている。そのような背景で、画像形成装置１００のランニングコストや廃棄物を削減するために、現像装置１に供給されるキャリア量を減らして回収容器（１１４：図３）に回収貯蔵される現像剤を削減することが望まれている。しかし、現像装置１に供給されるキャリア量を減らすと、現像剤の周期的な漏れ出しに伴う現像容器２内の現像剤量の変動が大きくなる。これに対して、実施例１の現像装置１は、返しスクリュー１０の回転に伴う周期的な現像剤漏れが発生しにくいため、現像装置１の駆動に伴って過度に現像剤が排出されて現像容器２内の現像剤量が下限値を下回ることがない。その結果、現像容器２内の現像剤量が下限値を下回るときに発生する現像スリーブ３上の現像剤コート不良による画像濃度ムラが発生しにくい。

また、近年、現像装置１の小型化に伴って現像容器２に充填される現像剤量が減らされる傾向にある。この場合も、現像剤の周期的な漏れ出しに伴う現像容器２内の現像剤量の変動が大きくなる。これに対して、実施例１の現像装置１は、周期的な現像剤の漏れ出しを抑制して現像容器２内の現像剤量を安定させることができるため、現像容器２に充填される現像剤量が少ない軽量小型の現像装置１を実現できる。

実施例１では、規制部１０ｂが返しスクリュー１０の下流側で適切に現像剤を押し戻し、返しスクリュー１０の上流側へ現像剤が侵入すること自体を抑制する。突発的で過剰な現像剤漏れが発生しにくくなるため、現像容器２内の現像剤量が下限値を下回るほど減少することがなくなる。

実施例１では、返しスクリュー１０の搬送方向下流側で、攪拌スクリュー６および現像室１４から開口部７ａを通って逆流した現像剤と最初に衝突する規制部１０ｂの位置関係が、攪拌スクリュー６の回転位相によって変化しない。このため、返しスクリュー１０の羽根の途切れる端面から返しスクリュー１０へ現像剤が流れ込みにくくなる。

実施例１では、開口部７ａを通じて攪拌室１５から現像室１４へと受け渡された現像剤の一部が搬送スクリュー５の回転に伴って現像室１４から攪拌室１５へと逆流する流れが発生しても、規制部１０ｂによってその流れをせき止めることができる。したがって、返しスクリュー１０の最下流部に現像剤の波が到達するタイミングに合わせて返しスクリュー１０の羽根の位相を設計しなくても対応することができる。規制部１０ｂを設けたので、複数の回転速度を有する現像装置のいずれの回転速度においても返しスクリュー１０へ流れ込む現像剤量の周期的な変動が小さくなる。規制部１０ｂを設けたので、攪拌スクリュー６や搬送スクリュー５の羽根によって現像剤の脈動が発生してから返しスクリュー１０の最下流部まで到達する時間と無関係に返しスクリュー１０を設計できる。

現像剤交換方式を採用した現像装置１において、複数の現像剤搬送速度において同時に過剰な現像剤の排出を抑制して、現像容器２内の現像剤量を常に適正に保つことができる。現像剤の脈動および現像剤面の高さ変動が大きくなる高い回転速度の攪拌ローラ６の場合でも過剰な現像剤の排出を抑制して、現像容器２内の現像剤量を常に適正に保つことができる。

（実施例２）
図１３は実施例２の現像装置における返しスクリュー部近傍の平面図である。図１４は実施例２の現像装置における返しスクリュー部近傍の斜視図である。図１５はテーパ部を設けた返しスクリューの説明図である。実施例２の現像装置は、返しスクリュー１０にテーパ部が追加されている以外は実施例１と同様に構成される。したがって、図１３〜図１５中、実施例１と共通する構成には図９、図１０と共通の符号を付して重複する説明を省略する。

図１３に示すように、実施例２では、返しスクリュー１０の搬送方向下流側に規制部１０ｄを設けている。規制部１０ｄの下流側における回転軸１０ａの直径は、規制部１０ｄの上流側における回転軸１０ａの直径よりも大きい。規制部１０ｄよりも返しスクリュー１０の搬送方向上流側における回転軸１０ａの直径は、返しスクリュー１０の搬送方向上流側に向かって次第に小さくなる。回転軸１０ａの直径が返しスクリュー１０の搬送方向上流側に向かって次第に小さくなる領域は、返しスクリュー１０の少なくとも一部とオーバーラップしている。

図１４に示すように、規制部１０ｄの端面１０ｃは、円盤状の平坦面であるため、実施例１における規制部１０ｂと同様に攪拌スクリュー６に搬送される現像剤の流れをせき止める作用効果を有する。

一方、規制部１０ｄは、図１５の（ａ）に示すように、返しスクリュー１０側に、回転軸１０ａの軸径を規制部１０ｄに向かって双曲線状に拡大したテーパ部１０ｅを有する。テーパ部１０ｅは、返しスクリュー１０の搬送方向下流側で回転軸１０ａの軸径を次第に大きくして規制部１０ｄの外周との間を段差無く接続している。

図１４に示すように、返しスクリュー１０へと向かって搬送される矢印Ｐ１の現像剤の流れ、及び現像室１４から逆流する矢印Ｐ２の現像剤の流れの脈動や現像剤面の高さ変動は、低速回転であるほど穏やかとなる。そして、返しスクリュー１０が低速回転であっても、規制部１０ｄを乗り越えた現像剤は、返しスクリュー１０の螺旋状の羽根の回転に伴って攪拌スクリュー６側へ押し戻される。

一般に、螺旋状の羽根を有するスクリューが現像剤を搬送する場合、現像剤の遠心力と上流側へ向かう螺旋面の勾配とによって半径方向の外側へ向かう力が現像剤に付与される。このため、図１０に示す実施例１のように、規制部１０ｂが設けられている場合、高速回転の場合であれば、現像剤に作用する遠心力が大きいため、攪拌スクリュー６側へ問題なく押し戻される。

しかし、低速回転になると遠心力が不足するため、規制部１０ｂを乗り越えて返しスクリュー１０へ流れ込んだ現像剤は、返しスクリュー１０による押し戻し力のみでは規制部１０ｂを攪拌スクリュー６側へ越えられない場合がある。攪拌スクリュー６側へ越えられない現像剤は、排出経路１３側へ押し流されて排出されてしまう。

そこで、実施例２では、図１５の（ｂ）に示すように、返しスクリュー１０の回転軸１０ａの軸径を搬送方向下流側に向かって連続的に大きくし、軸端面１０ｃの外径に段差なく接続している。これにより、攪拌スクリュー６側からの現像剤の流れ込みは端面１０ｃで規制するとともに、端面１０ｃを乗り越えた現像剤は、返しスクリュー１０が搬送してテーパ部１０ｅを押し上げることで、攪拌スクリュー６側へ戻すことができるように構成した。

なお、図１５では、返しスクリュー１０のテーパ面１０ｅは、双曲線状に変化させ、返しスクリュー１０の回転軸線方向の中央付近から徐変して最下流位置で返しスクリューの羽根外縁の径と揃えるよう構成した。しかし、返しスクリュー１０の搬送方向下流側に向かって軸径が大きくなることで同様の効果が得られるため、必ずしもこの形態に限定されるものではない。

＜その他の実施例＞
本発明は、順方向の搬送スクリューと逆方向の搬送スクリューとの間に回転方向の一周が連続したせき止め部材が配置される限りにおいて、実施形態の構成の一部または全部を、その代替的な構成で置き換えた別の実施形態でも実施できる。したがって、各実施例の構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載が無い限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する主旨のものではない。補給現像剤のキャリア重量比率は１０％に限定されるものではない。規制部１０ｂ、１０ｄは、傾きを有していてもよい。また、規制部１０ｂ、１０ｄは、排出量の変動が抑制できる範囲であれば、規制部１０ｂ、１０ｄにスリット、開口等が設けられていてもよい。

また、本実施例では、規制部１０ｂと返しスクリュー１０は、接続する構成を例に説明したが、軸方向に離間する構成であってもよい。

また、画像形成装置は、１ドラム型／タンデム型、一成分現像剤／二成分現像剤、中間転写方式／記録材搬送体方式の区別なく実施できる。像担持体の数、像担持体の帯電方式、静電像の形成方式、現像方式、転写方式、定着方式等の区別無く実施できる。ここでは、トナー像の形成／転写に係る主要部のみを説明しているが、本発明は、必要な機器、装備、筐体構造を加えて、プリンタ、各種印刷機、複写機、ＦＡＸ、複合機等、種々の用途の画像形成装置で実施できる。

１現像装置、２現像容器、３現像スリーブ、４マグネット
５搬送スクリュー、６攪拌スクリュー、７隔壁
７ａ、７ｂ開口部、８現像剤排出口、９現像剤排出スクリュー
１０返しスクリュー、１０ａ回転軸、１０ｂ、１０ｄ規制部
１０ｃ端面、１２搬送経路、１２ａ搬送経路の底面
１３排出経路、１３ａ排出経路の底面
１４現像室、１５攪拌室、１８ベルトクリーニング装置
２９感光ドラム、３３二次転写ローラ、３４一次転写ローラ
３５帯電ローラ、３７露光装置、４０ドラムクリーニング装置
７０定着装置、８４供給ローラ、８６中間転写ベルト
８８搬送部材、８９駆動ローラ、１００画像形成装置

Claims

トナーとキャリアを含む現像剤が搬送される第一室と、
前記第一室に連通して現像剤の循環経路を形成する第二室と、
前記第一室で回転する回転軸と、
前記回転軸に設けられて前記第一室の現像剤を所定方向に搬送する第一羽根部材と、
前記回転軸に設けられて前記第一羽根部材に搬送された前記第一室の現像剤を前記所定方向の逆方向へ搬送する第二羽根部材と、
前記第二羽根部材よりも前記所定方向下流側に設けられて前記第一室の現像剤を排出する排出部と、
前記第一羽根部材と前記第二羽根部材の間の前記回転軸に設けられて、前記第一羽根部材により搬送される現像剤を規制する前記回転軸の回転方向に連続した規制面が形成される規制部材と、を有することを特徴とする現像装置。
前記規制部材は、前記回転方向に連続した形状を有することを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
前記規制面は、円形の平坦面であることを特徴とする請求項２に記載の現像装置。
前記規制部材は、前記第一羽根部材の搬送方向下流端から離れた位置に配置されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の現像装置。
前記第一室と前記第二室とは前記所定方向の下流域に形成された開口部で連通し、
前記規制部材は、前記所定方向に関して前記開口部とオーバーラップしていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の現像装置。
前記規制部材の前記所定方向の下流側における前記回転軸の直径は、前記規制部材の前記所定方向の上流側における前記回転軸の直径よりも大きいことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の現像装置。
前記規制部材の前記所定方向の下流側における前記回転軸の直径は、前記所定方向下流側に向かって次第に小さくなることを特徴とする請求項６に記載の現像装置。
前記規制部材は、前記第二羽根部材の搬送方向下流端に接続された前記第二羽根部材と等しい外径の円盤であって、
前記回転軸の直径が前記所定方向下流側に向かって次第に小さくなる領域は、前記所定方向に関して前記第二羽根部材の少なくとも一部とオーバーラップしていることを特徴とする請求項７に記載の現像装置。