JP2016151726A - 現像装置及びそれを備えた画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】現像剤の流動性や搬送速度の変化に係わらず、現像容器内の現像剤量を精度よく所望の量に維持できる現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】現像装置は、現像容器と、第１攪拌部材と、第２攪拌部材と、現像剤担持体と、現像剤補給口と、現像剤排出口と、を備える。第２攪拌部材は、回転軸と、該回転軸の外周面に形成される第２螺旋羽根で構成され、第２搬送室内の現像剤を第１攪拌部材と逆方向に攪拌、搬送する。第２攪拌部材には、第２搬送室内の現像剤の搬送方向に対し連通部よりも下流側で現像剤排出口に対向して配置され、現像剤排出口側への現像剤の移動を規制する規制部が形成されている。規制部は、第２螺旋羽根と逆位相である２巻き以上の規制羽根で構成され、規制羽根と現像容器の内壁面との間隔が第２搬送室内の現像剤の搬送方向上流側から下流側に向かって段階的に狭くなっている。【選択図】図５

Description

本発明は、電子写真方式を利用した複写機、プリンター、ファクシミリ、それらの複合機等の画像形成装置に用いる現像装置及びそれを備えた画像形成装置に関し、特に、トナーとキャリアとからなる二成分現像剤の補給を行うとともに余剰現像剤を排出する現像装置及びそれを備えた画像形成装置に関するものである。

画像形成装置においては、感光体等からなる像担持体上に形成した静電潜像を、現像装置により現像しトナー像として可視化することを行っている。このような現像装置の一つとして、二成分現像剤を用いる二成分現像方式が採用されている。この種の現像装置は、現像容器内にキャリアとトナーとからなる二成分現像剤を収容し、像担持体に現像剤を供給する現像ローラーを配設するとともに、現像容器内部の現像剤を攪拌、搬送しながら現像ローラーへと供給する攪拌部材を配設している。

この現像装置では、トナーは現像動作によって消費されていく一方、キャリアは消費されずに現像装置内に残る。従って、現像容器内でトナーとともに攪拌されるキャリアは攪拌頻度が多くなるにつれて機械的ストレスにより劣化し、その結果、トナーに対するキャリアの帯電付与性能が徐々に低下してしまう。

そこで、現像容器内にキャリアとトナーとを含む現像剤を補給するとともに、余剰となった現像剤を排出することで、帯電性能の低下を抑制するようにした現像装置が提案されている。

例えば特許文献１の現像装置では、回転軸とその外周に螺旋状に形成される螺旋羽根とを有する２つの攪拌部材が各搬送室内に平行に配置されている。各搬送室の間には仕切り部が設けられ、仕切り部の両端部には、現像剤を受け渡す連通部が設けられている。そして、現像剤搬送方向に対して搬送室の下流側に現像剤排出口が形成され、攪拌部材と現像剤排出口との間には、攪拌部材の螺旋羽根とは逆向きで螺旋状に形成される逆螺旋羽根が規制部として回転軸に一体に設けられている。

特許文献１の構成によれば、現像剤が現像容器内に補給されると、攪拌部材の回転により現像剤が攪拌されながら搬送室の下流側まで搬送される。逆螺旋羽根が攪拌部材と同方向に回転すると、逆螺旋羽根によって、攪拌部材による現像剤搬送方向とは逆方向の搬送力が現像剤に付与される。この逆方向の搬送力によって、搬送室の下流側では現像剤が塞き止められて嵩高となることから、余剰の現像剤が逆螺旋羽根（規制部）を乗り越えて現像剤排出口に移動し外部へ排出される。従って、現像容器内の現像剤の嵩を概ね一定に保持しながら現像剤の入れ替えを行うことができる。

特開２００１−２６５０９８号公報

しかしながら、特許文献１の構成では、温湿度などの環境条件の変化により現像剤の流動性が変化した場合、或いは現像容器内の現像剤の搬送速度が変化した場合、現像容器内の現像剤の嵩が変動する可能性がある。その結果、現像剤を狙いの嵩で安定させることも困難となる。

そして、現像剤の嵩が低くなり過ぎると、現像ローラーへの現像剤の供給量が不足し、画像濃度の低下が発生するおそれがある。一方、現像剤の嵩が高くなり過ぎると、補給された新たなトナーと現像容器内の現像剤とが十分に攪拌されず、トナーの帯電不良によるかぶり画像が発生するおそれがある。

本発明は、上記問題点に鑑み、現像剤の流動性や搬送速度の変化に係わらず、現像容器内の現像剤量を精度よく所望の量に維持できる現像装置、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の第１の構成は、現像容器と、第１攪拌部材と、第２攪拌部材と、現像剤担持体と、現像剤補給口と、現像剤排出口と、を備えた現像装置である。現像容器は、互いに並列配置される第１搬送室、第２搬送室を含む複数の搬送室と、第１搬送室及び第２搬送室の長手方向の両端部側で各搬送路を連通させる連通部と、を有し、キャリアとトナーとを含む二成分現像剤を収容する。第１攪拌部材は、回転軸と、該回転軸の外周面に形成される第１螺旋羽根で構成され、第１搬送室内の現像剤を回転軸方向に攪拌、搬送する。第２攪拌部材は、回転軸と、該回転軸の外周面に形成される第２螺旋羽根で構成され、第２搬送室内の現像剤を第１攪拌部材と逆方向に攪拌、搬送する。現像剤担持体は、現像容器に回転可能に支持され第２搬送室内の現像剤を表面に担持する。現像剤補給口は、現像容器内に現像剤が補給される。現像剤排出口は、第２搬送室内の現像剤の搬送方向に対し第２搬送室の下流側端部に設けられ、余剰の現像剤が排出される。第２攪拌部材には、第２搬送室内の現像剤の搬送方向に対し連通部よりも下流側で現像剤排出口に対向して配置され、現像剤排出口側への現像剤の移動を規制する規制部が形成されている。規制部は、第２螺旋羽根と逆位相である２巻き以上の規制羽根で構成され、規制羽根と現像容器の内壁面との間隔が第２搬送室内の現像剤の搬送方向上流側から下流側に向かって段階的に狭くなっている。

本発明の第１の構成によれば、規制部において現像剤の搬送力を段階的に規制できるため、環境条件の変化に伴う現像剤の流動性の変動、現像剤中のトナー濃度の変動、現像剤搬送速度の変動等によって現像容器内の現像剤の搬送状態が変化した場合であっても、規制部を乗り越えて現像剤排出口に現像剤が過剰に送り込まれず、現像剤排出口から排出される現像剤量を安定化することができる。従って、現像容器内の現像剤量を精度よく所望の量に保つことができ、安定した現像性能が得られる現像装置となる。

本発明の現像装置２ａ〜２ｄが搭載される画像形成装置１の全体構成を概略的に示す断面図 本発明の一実施形態に係る現像装置２の側面断面図 本実施形態の現像装置２の攪拌部を示す平面断面図 本実施形態の現像装置２における現像剤排出口２２ｈ周辺の拡大図 図４における規制部５２付近の拡大図

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２ａ〜２ｄが搭載される画像形成装置１の構成を概略的に示す断面図である。画像形成装置１はタンデム型のカラープリンターであり、回転可能である感光体ドラム１１ａ〜１１ｄは、例えば有機感光層が形成された有機感光体（ＯＰＣ感光体）やアモルファスシリコン感光層が形成されたアモルファスシリコン感光体が用いられ、ブラック、イエロー、シアン、及びマゼンタの各色に対応させて配設される。各感光体ドラム１１ａ〜１１ｄの周囲に、現像装置２ａ〜２ｄ、露光ユニット１２、帯電器１３ａ〜１３ｄ及びクリーニング装置１４ａ〜１４ｄが配設される。

現像装置２ａ〜２ｄは、感光体ドラム１１ａ〜１１ｄの側方（図１では右方向）に夫々対向して配置され、感光体ドラム１１ａ〜１１ｄにトナーを供給する。帯電器１３ａ〜１３ｄは、感光体ドラム１１ａ〜１１ｄの回転方向（図１では反時計回り方向）に対し現像装置２ａ〜２ｄの上流側であって感光体ドラム１１ａ〜１１ｄの表面に対向して配置され、感光体ドラム１１ａ〜１１ｄ表面を一様に帯電させる。

露光ユニット１２は、パーソナルコンピューター等から画像入力部（図略）に入力された文字や絵柄などの画像データに基づいて、各感光体ドラム１１ａ〜１１ｄを走査露光するためのものであり、現像装置２ａ〜２ｄの下方に設けられる。露光ユニット１２内にはレーザー光源、ポリゴンミラーが設けられ、各感光体ドラム１１ａ〜１１ｄに対応して反射ミラー及びレンズが設けられる。レーザー光源から出射されたレーザー光が、ポリゴンミラー、反射ミラー及びレンズを介して、感光体ドラム１１ａ〜１１ｄの回転方向に対し帯電器１３ａ〜１３ｄの下流側から各感光体ドラム１１ａ〜１１ｄの表面に照射される。照射されたレーザー光により、各感光体ドラム１１ａ〜１１ｄ表面には静電潜像が形成され、この静電潜像が各現像装置２ａ〜２ｄによりトナー像に現像される。

無端状の中間転写ベルト１７は、テンションローラー６、駆動ローラー２５及び従動ローラー２７に張架されている。駆動ローラー２５は図示しないモーターによって回転駆動され、中間転写ベルト１７は駆動ローラー２５の回転によって図１の時計回り方向に循環駆動する。

この中間転写ベルト１７に接触するように各感光体ドラム１１ａ〜１１ｄが中間転写ベルト１７の下方でベルト進行方向（図１の矢印方向）に沿って隣り合うように配列されている。各一次転写ローラー２６ａ〜２６ｄは、中間転写ベルト１７を挟んで各感光体ドラム１１ａ〜１１ｄと対向し、中間転写ベルト１７に圧接して一次転写部を形成する。この一次転写部において、中間転写ベルト１７の回転とともに所定のタイミングで各感光体ドラム１１ａ〜１１ｄのトナー像が中間転写ベルト１７に順次転写される。これにより、中間転写ベルト１７表面にはシアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの４色のトナー像が重ね合わされたフルカラートナー像が形成される。

二次転写ローラー３４は、中間転写ベルト１７を挟んで駆動ローラー２５と対向し、中間転写ベルト１７に圧接して二次転写部を形成する。この二次転写部において、中間転写ベルト１７表面のトナー像が用紙Ｐに転写される。転写後に、ベルトクリーニング装置３１が中間転写ベルト１７表面に残存するトナーを清掃する。

画像形成装置１内の下方には、用紙Ｐを収納する給紙カセット３２が配設され、給紙カセット３２の右方には、手差しの用紙を供給するスタックトレイ３５が配設される。給紙カセット３２の左方には、給紙カセット３２から繰り出された用紙Ｐを中間転写ベルト１７の二次転写部に搬送する第１用紙搬送路３３が配設される。また、スタックトレイ３５の左方には、スタックトレイ３５から繰り出された用紙を二次転写部に搬送する第２用紙搬送路３６が配設される。更に、画像形成装置１の左上方には、画像が形成された用紙Ｐに対して定着処理を行う定着部１８と、定着処理の行われた用紙を用紙排出部３７に搬送する第３用紙搬送路３９とが配設される。

給紙カセット３２は、装置の外部（図１の表面側）に引き出すことにより用紙の補充を可能にしたもので、収納されている用紙Ｐがピックアップローラー３３ｂ及び捌きローラー３３ａにより１枚ずつ第１用紙搬送路３３側に繰り出される。

第１用紙搬送路３３と第２用紙搬送路３６とはレジストローラー対３３ｃの手前で合流しており、レジストローラー対３３ｃにより、中間転写ベルト１７における画像形成動作と給紙動作とのタイミングを取って、用紙Ｐが二次転写部に搬送される。二次転写部に搬送された用紙Ｐは、バイアス電位が印加された二次転写ローラー３４によって、中間転写ベルト１７上のフルカラーのトナー像を二次転写され、定着部１８に搬送される。

定着部１８は、加熱ローラーにより加熱される定着ベルトと、定着ベルトに内接する定着ローラーと、定着ベルトを挟んで定着ローラーに圧接して配設された加圧ローラー等を備え、トナー像が転写された用紙Ｐを加熱及び加圧することにより定着処理を行う。用紙Ｐは、トナー像が定着部１８で定着された後、必要に応じて第４用紙搬送路４０で反転されて用紙の裏面にも二次転写ローラー３４でトナー像が二次転写され、定着部１８で定着される。トナー像が定着された用紙は第３用紙搬送路３９を通って、排出ローラー１９ａにより用紙排出部３７に排出される。

図２は、上述の画像形成装置１に用いられる現像装置２の構成を示す断面平面図である。なお、以下の説明では、図１に示す感光体ドラム１１ａに対応する現像装置２ａの構成及び動作について説明するが、現像装置２ｂ〜２ｄの構成及び動作については現像装置２ａと同様であるため説明を省略し、また各色の現像装置及び感光体を示すａ〜ｄの符号を省略する。

図２に示すように、現像装置２は、現像ローラー２０と、磁気ローラー２１と、規制ブレード２４と、攪拌部材４２、及び現像容器２２等により構成されている。

現像容器２２は、現像装置２の外郭を構成し、その下部で仕切り部２２ｂによって第１搬送室２２ｃと第２搬送室２２ｄに仕切っている。第１搬送室２２ｃ及び第２搬送室２２ｄには、キャリアとトナー（ここでは正帯電トナー）からなる現像剤が収容される。また、現像容器２２は、攪拌部材４２と磁気ローラー２１及び現像ローラー２０を回転可能に保持している。更に、現像容器２２には、現像ローラー２０を感光体ドラムに向けて露出させる開口２２ａが形成されている。

現像ローラー２０は、感光体ドラムに対向し、一定の間隔を設けて感光体ドラムの右方に配設される。また、現像ローラー２０は、感光体ドラムに接近した対向位置において、感光体ドラムにトナーを供給する現像領域Ｄを形成している。磁気ローラー２１は、一定の間隔を設けて現像ローラー２０に対向し、現像ローラー２０の右斜め下方に配設される。また、磁気ローラー２１は、現像ローラー２０に接近した対向位置において、現像ローラー２０にトナーを供給する。攪拌部材４２は磁気ローラー２１の略下方に配設される。また、規制ブレード２４は磁気ローラー２１の左斜め下方にて現像容器２２に固定保持されている。

攪拌部材４２は、第１スパイラル４３と第２スパイラル４４の２本で構成される。第２スパイラル４４が磁気ローラー２１の下方で、第２搬送室２２ｄ内に設けられ、第１スパイラル４３が第２スパイラル４４の右方に隣接して、第１搬送室２２ｃ内に設けられる。

第１及び第２スパイラル４３、４４は現像剤を攪拌して現像剤中のトナーを所定のレベルに帯電させる。これによりトナーはキャリアに保持される。また、第１搬送室２２ｃと第２搬送室２２ｄを仕切る仕切り部２２ｂの長手方向（図２の紙面表裏方向）の両端部分には、連通部（図略）が設けられており、第１スパイラル４３が回転すると、帯電した現像剤が仕切り部２２ｂに設けた一方の連通部から第２スパイラル４４に搬送され、現像剤が第１搬送室２２ｃ内と第２搬送室２２ｄ内とを循環する。そして、第２スパイラル４４から磁気ローラー２１に現像剤が供給される。

磁気ローラー２１は、ローラー軸２１ａと磁極部材Ｍ及び非磁性材からなる非磁性スリーブ２１ｂを備え、攪拌部材４２により供給された現像剤を担持し、担持した現像剤からトナーのみを現像ローラー２０に供給するものである。磁極部材Ｍは、断面扇形に形成された外周部の極性の異なる複数の磁石が交互に配設され、ローラー軸２１ａに接着等により固着される。ローラー軸２１ａは、非磁性スリーブ２１ｂ内で、磁極部材Ｍと非磁性スリーブ２１ｂの間に所定の間隔を設けて、現像容器２２に回転不能に支持される。非磁性スリーブ２１ｂは、図示しないモーターと歯車からなる駆動機構により、現像ローラー２０と同方向（図２の時計回り方向）に回転し、また直流電圧５６ａに交流電圧５６ｂを重畳したバイアス５６を印加される。非磁性スリーブ２１ｂ表面において、帯電した現像剤は磁極部材Ｍの磁力によって磁気ブラシを形成して担持され、磁気ブラシは規制ブレード２４によって所定の高さに調節される。

非磁性スリーブ２１ｂが回転すると、磁気ブラシは、磁極部材Ｍによって非磁性スリーブ２１ｂ表面に担持されて搬送され、現像ローラー２０に接触すると、磁気ブラシのトナーのみが、非磁性スリーブ２１ｂに印加されたバイアス５６に応じて、現像ローラー２０に供給される。

現像ローラー２０は、固定軸２０ａと、磁極部材２０ｂと、非磁性の金属材料で円筒状に形成される現像スリーブ２０ｃ等を備えて構成されている。

固定軸２０ａは現像容器２２に回転不能に支持される。この固定軸２０ａには、現像スリーブ２０ｃが回転自在に保持され、更に、磁石よりなる磁極部材２０ｂが磁気ローラー２１と対向する位置に現像スリーブ２０ｃと所定の間隔を設けて、接着等により固着される。現像スリーブ２０ｃは、図示しないモーターと歯車からなる駆動機構により、図２の矢印方向（時計回り方向）に回転させられる。また、現像スリーブ２０ｃには、直流電圧５５ａに交流電圧５５ｂを重畳した現像バイアス５５が印加される。

現像バイアス５５を印加された現像スリーブ２０ｃが図２の時計回り方向に回転すると、現像領域Ｄにおいて、現像バイアス電位と感光体ドラムの露光部位の電位との電位差により、現像スリーブ２０ｃ表面に担持されたトナーが感光体ドラム１１に飛翔する。飛翔したトナーは矢印Ａ方向（反時計回り方向）に回転する感光体ドラム１１上の露光部位に順次付着し、感光体ドラム１１上の静電潜像が現像される。

次に、図３を用いて、現像装置２の攪拌部について詳しく説明する。図３は現像装置２の攪拌部を示す平面断面図（図２のＸＸ′矢視断面図）である。

現像容器２２には、前述のように、第１搬送室２２ｃと、第２搬送室２２ｄと、仕切り部２２ｂと、上流側連通部２２ｅ、及び下流側連通部２２ｆが形成され、その他に、現像剤補給口２２ｇと、現像剤排出口２２ｈと、上流側壁部２２ｉ、及び下流側壁部２２ｊが形成されている。なお、第１搬送室２２ｃにおいて、図２の左側を上流側、図２の右側を下流側とし、また、第２搬送室２２ｄにおいて、図２の右側を上流側、図２の左側を下流側とする。従って、連通部及び側壁部は、第２搬送室２２ｄを基準として、上流側及び下流側と呼称している。

仕切り部２２ｂは、現像容器２２の長手方向に延びて第１搬送室２２ｃと第２搬送室２２ｄを並列させるように仕切っている。仕切り部２２ｂの長手方向の右側端部は、上流側壁部２２ｉの内壁部とともに上流側連通部２２ｅを形成し、一方、仕切り部２２ｂの長手方向の左側端部は、下流側壁部２２ｊの内壁部とともに下流側連通部２２ｆを形成している。そして現像剤は、第１搬送室２２ｃと、上流側連通部２２ｅと、第２搬送室２２ｄ、及び下流側連通部２２ｆ内を循環することが可能である。

現像剤補給口２２ｇは、現像容器２２の上部に設けられた現像剤補給容器（図略）から新たなトナー及びキャリアを現像容器２２内に補給するための開口であり、第１搬送室２２ｃの上流側（図２の左側）に配置される。

現像剤排出口２２ｈは、現像剤の補給によって、第１及び第２搬送室２２ｃ、２２ｄ内で余剰となった現像剤を排出するための開口であり、第２搬送室２２ｄの下流側で第２搬送室２２ｄの長手方向に連続して設けられる。

第１搬送室２２ｃ内には第１スパイラル４３が配設され、第２搬送室２２ｄ内には第２スパイラル４４が配設されている。

第１スパイラル４３は、回転軸４３ｂと、回転軸４３ｂに一体に設けられ、回転軸４３ｂの軸方向に一定のピッチで螺旋状に形成される第１螺旋羽根４３ａとを有する。また、第１螺旋羽根４３ａは、第１搬送室２２ｃの長手方向の両端部側まで延び、上流側及び下流側連通部２２ｅ、２２ｆにも対向して設けられている。回転軸４３ｂは現像容器２２の上流側壁部２２ｉと下流側壁部２２ｊに回転可能に軸支されている。

第２スパイラル４４は、回転軸４４ｂと、回転軸４４ｂに一体に設けられ、回転軸４４ｂの軸方向に第１螺旋羽根４３ａと同じピッチで第１螺旋羽根４３ａとは逆方向を向く（逆位相の）羽根で螺旋状に形成される第２螺旋羽根４４ａとを有する。また、第２螺旋羽根４４ａは、磁気ローラー２１の軸方向長さ以上の長さを有し、更に、上流側連通部２２ｅに対向する位置まで延びて設けられている。回転軸４４ｂは、回転軸４３ｂと平行に配置され、現像容器２２の上流側壁部２２ｉと下流側壁部２２ｊに回転可能に軸支されている。

また、回転軸４４ｂには、第２螺旋羽根４４ａとともに、規制部５２及び排出羽根５３が一体に配設されている。

規制部５２は、第２搬送室２２ｄ内で下流側に搬送された現像剤を塞き止め、且つ、所定量以上になった現像剤を現像剤排出口２２ｈに搬送することを可能にするものである。規制部５２は、回転軸４４ｂに設けられる螺旋羽根（規制羽根）からなり、第２螺旋羽根４４ａと逆方向を向く（逆位相の）羽根で螺旋状に形成され、且つ、第２螺旋羽根４４ａの外径と略同じで第２螺旋羽根４４ａのピッチより小さく設定されている。また、規制部５２の外周部は、現像容器２２の内壁部（下流側壁部２２ｊ）との間において所定の間隔（クリアランス）を有している。この隙間から余剰の現像剤が排出されることになる。

回転軸４４ｂは現像剤排出口２２ｈ内まで延びている。現像剤排出口２２ｈ内の回転軸４４ｂには排出羽根５３が設けられている。排出羽根５３は、第２螺旋羽根４４ａと同じ方向を向く螺旋状の羽根からなるが、第２螺旋羽根４４ａよりピッチが小さく、また羽根の外周が小さくなっている。従って、回転軸４４ｂが回転すると、排出羽根５３も回転し、規制部５２を乗り越えて現像剤排出口２２ｈ内に搬送された余剰現像剤は、図３の左側に送られて現像容器２２外に排出されるようになっている。なお、排出羽根５３、規制部５２、及び第２螺旋羽根４４ａは合成樹脂によって回転軸４４ｂと一体に成型される。

現像容器２２の外壁には、歯車６１〜６４が配設されている。歯車６１、６２は回転軸４３ａに固着され、歯車６４は回転軸４４ｂに固着され、歯車６３は現像容器２２に回転可能に保持されて歯車６２、６４に噛合している。

新たに現像剤を補給していない現像時には、モーター等の駆動源によって、歯車６１が回転すると、回転軸４３ｂとともに第１螺旋羽根４３ａが回転し、第１螺旋羽根４３ａによって、現像剤は、第１搬送室２２ｃ内の現像剤を矢印Ｐ方向に搬送され、その後、上流側連通部２２ｅを通って第２搬送室２２ｄ内に搬送される。更に、歯車６４と連動する回転軸４４ｂとともに第２螺旋羽根４４ａが回転すると、第２螺旋羽根４４ａによって、現像剤は、第２搬送室２２ｄ内の現像剤を矢印Ｑ方向に搬送される。従って、現像剤はその嵩高を大きく変動させながら第１搬送室２２ｃから上流側連通部２２ｅを通って第２搬送室２２ｄ内に搬送され、規制部５２を乗り越えることなく、下流側連通部２２ｆを通って第１搬送室２２ｃに搬送される。

このように現像剤は、第１搬送室２２ｃから、上流側連通部２２ｅ、第２搬送室２２ｄ、及び下流側連通部２２ｆと循環しながら攪拌されて、攪拌された現像剤が磁気ローラー２１に供給される。

次に、現像剤補給口２２ｇから現像剤が補給される場合について説明する。現像によってトナーが消費されると、現像剤補給口２２ｇから第１搬送室２２ｃ内にトナー及びキャリアを含む現像剤が補給される。

補給された現像剤は、現像時と同様に、第１螺旋羽根４３ａによって、第１搬送室２２ｃ内を矢印Ｐ方向に搬送され、その後、上流側連通部２２ｅを通って第２搬送室２２ｄ内に搬送される。更に、第２螺旋羽根４４ａによって、現像剤は、第２搬送室２２ｄ内の現像剤を矢印Ｑ方向に搬送される。回転軸４４ｂの回転にともなって規制部５２が回転すると、規制部５２によって、第２螺旋羽根４４ａによる現像剤搬送方向とは逆方向の搬送力が現像剤に付与される。この規制部５２によって現像剤が塞き止められて嵩高となり、余剰の現像剤が規制部５２を乗り越えて、現像剤排出口２２ｈを介して現像容器２２外に排出される。

図４は、本実施形態の現像装置２における現像剤排出口２２ｈ周辺の拡大図であり、図５は、図４における規制部５２付近の拡大図である。図４及び図５に示すように、規制部５２は第２螺旋羽根４４ａに隣接する１巻き（１位相）の第１規制羽根５２ａと、排出羽根５３に隣接する１巻き（１位相）の第２規制羽根５２ｂとで構成されている。第１規制羽根５２ａと第２規制羽根５２ｂの外径は同一である。また、現像容器２２の規制部５２に対向する部分の内径が第２搬送室２２ｄ内の現像剤の搬送方向上流側から下流側に向かって段階的に狭くなっている。

この構成により、本実施形態では、第２搬送室２２ｄ内の現像剤搬送方向（主搬送方向、矢印Ｑ方向）に対し上流側の第１規制羽根５２ａと現像容器２２の内壁面との間隔（クリアランス）をＣａ、下流側の第２規制羽根５２ｂと現像容器２２の内壁面との間隔（クリアランス）をＣｂとするとき、Ｃａ＞Ｃｂの関係を満たす。

第１規制羽根５２ａの形成されている領域では、間隔Ｃａが相対的に広く設定されているため、第２螺旋羽根４４ａにより第２搬送室２２ｄ内を搬送されてきた現像剤に作用する規制力は弱くなる。その結果、現像剤の主搬送方向への搬送は継続されるが、搬送速度が低下するため現像剤が滞留し、現像剤排出口２２ｈ及び下流側連通部２２ｆへ移動する現像剤面の波立ち（変動）が抑制される。即ち、第１規制羽根５２ａは規制部５２における現像剤の流れを緩やかにする役割を果たしている。

また、第２規制羽根５２ｂの形成されている領域では、間隔Ｃｂが間隔Ｃａに比べて狭く設定されているため、第２搬送室２２ｄ内を搬送されてきた現像剤に対し強い規制力が作用する。その結果、現像剤には主搬送方向と逆方向の搬送力が付与される。即ち、第２規制羽根５２ｂは、第１規制羽根５２ａによって流れが緩やかになった現像剤に逆方向の搬送力を付与することで、規制部５２における現像剤の嵩を増加させ、第２規制羽根５２ｂを乗り越えて現像剤排出口２２ｈに送り込まれる現像剤量（排出量）を調整する役割を果たしている。

以上のように、規制部５２において現像剤の主搬送方向の搬送力を２段階に規制できるため、環境条件（温湿度）の変化に伴う現像剤の流動性の変動、現像剤中のトナー濃度の変動、現像剤搬送速度の変動等によって現像容器２２内の現像剤の搬送状態が変化した場合であっても、現像剤が規制部５２を乗り越えて現像剤排出口２２ｈに過剰に送り込まれず、現像剤排出口２２ｈから排出される現像剤量を安定化することができる。従って、画像形成装置１の使用環境が変化した場合やプロセス速度が変更された場合でも、現像容器２２内に存在する現像剤量（安定体積）を略一定に維持することができる。

さらに、本実施形態では、第２螺旋羽根４４ａと現像容器２２の内壁面との間隔（クリアランス）をＣｃとするとき、Ｃａ＞Ｃｃの関係を満たす。これにより、第２螺旋羽根４４ａにより第２搬送室２２ｄ内を搬送されてきた現像剤の搬送速度を、第２螺旋羽根４４ａに比べて現像容器２２の内壁面との間隔が広くなった第１規制羽根５２ａにおいて十分に低下させることができる。

なお、本実施形態では規制部５２が第１規制羽根５２ａと第２規制羽根５２ｂの２巻きの逆螺旋羽根で構成されている場合について説明したが、規制部５２を構成する逆螺旋羽根は２巻きに限らず、３巻き以上であっても良い。その場合、逆螺旋羽根と現像容器２２の内壁面との間隔を３段階以上に変化させても良い。また、本実施形態では規制部５２を構成する第１規制羽根５２ａと第２規制羽根５２ｂの外径を同一とし、現像容器２２の規制部５２に対向する部分の内径を段階的に狭くしたが、現像容器２２の規制部５２に対向する部分の内径を同一とし、第１規制羽根５２ａの外径を第２規制羽根５２ｂより小さくすることでＣａ＞Ｃｂの関係を満たすようにしても良い。

その他本発明は、上記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、本発明は図２に示したような磁気ローラー２１と現像ローラー２０を備えた現像装置に限定されるものではなく、トナーとキャリアとを含む二成分現像剤を用いる種々の現像装置に適用可能である。例えば、上記実施形態では現像容器２２内の現像剤循環経路として、互いに並列配置される第１搬送室２２ｃと第２搬送室２２ｄとを備えた２軸搬送式の現像装置について説明したが、磁気ローラー２１から引き剥がされた現像際を回収して第２搬送室２２ｄに合流させる回収搬送室を備えた３軸搬送式の現像装置にも適用可能である。

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ーに限らず、デジタル或いはアナログ方式のモノクロ複写機、モノクロプリンター、カラー複写機、ファクシミリ等、二成分現像方式を用いた種々の画像形成装置に適用可能である。以下、実施例により本発明の効果について更に具体的に説明する。

図２に示したような現像装置２において、規制部５２と現像容器２２との隙間を変化させた場合の現像容器２２内の現像剤量の変化について調査した。なお、試験は感光体ドラム１１ａ及び現像装置２ａを含むブラックの画像形成部において行った。

試験方法としては、図４及び図５のように、第１規制羽根５２ａと現像容器２２の内壁面との間隔Ｃａを２．５ｍｍ、下流側の第２規制羽根５２ｂと現像容器２２の内壁面との間隔Ｃｂを１．５ｍｍとした現像装置２を本発明、Ｃａ＝Ｃｂ＝１．５ｍｍとした現像装置２を比較例とした。また、第２螺旋羽根４４ａと現像容器２２の内壁面との間隔Ｃｃ（図５参照）を共に１．５ｍｍとした。

本発明及び比較例に用いる第２スパイラル４４は、第２螺旋羽根４４ａの外径が１４ｍｍであり、第２螺旋羽根４４ａと逆向きで外径が１２ｍｍの第１規制羽根５２ａ、第２規制羽根５２ｂの２巻きで規制部５２が形成されている。また、第２螺旋羽根４４ａと同じ向きで外径が８ｍｍの排出羽根５３が形成されている。

現像剤は現像容器２２（第１及び第２搬送室２２ｃ、２２ｄ）内に１５０ｃｍ³収容され、この量は、現像容器２２内に余剰現像剤を含まない所定量である。また、現像容器２２内に収容する現像剤中のトナー濃度（キャリアに対するトナーの重量比率、Ｔ／Ｃ）は８％、１０％、１２％の３水準とした。

現像剤量の変化は、第１スパイラル４３及び第２スパイラル４４を２００ｒｐｍ、３００ｒｐｍ、及び４００ｒｐｍで回転させたときの現像剤量（安定体積）を測定した。結果を表１に示す。

表１から明らかなように、本発明の現像装置２では、トナー濃度を一定として攪拌速度を２００ｒｐｍから４００ｒｐｍまで変化させたときの現像容器２２内の現像剤の体積変化量が６ｃｍ³以内に収まった。また、攪拌速度を一定としてトナー濃度を８％から１２％まで変化させたときの現像剤の体積変化量も２ｃｍ³以内に収まった。

これに対し、比較例の現像装置２では、トナー濃度を一定として攪拌速度を２００ｒｐｍから４００ｒｐｍまで変化させたときの現像容器２２内の現像剤の体積変化量が最大で２５ｃｍ³であった。また、攪拌速度を一定としてトナー濃度を８％から１２％まで変化させたときの現像剤の体積変化量も最大で９ｃｍ³であった。

以上の結果より、規制部５２を構成する２巻きの規制羽根と現像容器の内壁面との間隔を現像剤搬送方向の上流側から下流側に向かって２段階に狭くした本発明の現像装置では、規制羽根と現像容器の内壁面との間隔を一定とした従来の構成に比べて、現像剤の安定体積が攪拌速度やトナー濃度に関係なく極めて安定して推移することが確認された。従って、本発明の現像装置を用いた場合、安定した現像性能が得られるとともに画像不良の発生や無駄な現像剤の排出を効果的に抑制することができる。

本発明は、電子写真方式を利用した複写機、プリンター、ファクシミリ、それらの複合機等の画像形成装置に用いる現像装置及びそれを備えた画像形成装置に利用することができ、特に、トナーとキャリアとからなる二成分現像剤の補給を行うとともに余剰現像剤を排出する現像装置及びそれを備えた画像形成装置に利用することができる。

１ 画像形成装置
２ａ〜２ｄ、２ 現像装置
１１ａ〜１１ｄ、１１ 感光体ドラム
２０ 現像ローラー
２１ 磁気ローラー
２２ 現像容器
２２ｂ 仕切り部
２２ｃ 第１搬送室
２２ｄ 第２搬送室
２２ｅ 上流側連通部
２２ｆ 下流側連通部
２２ｇ 現像剤補給口
２２ｈ 現像剤排出口
２２ｉ 上流側壁部
２２ｊ 下流側壁部
４２ 攪拌部材
４３ 第１スパイラル（第１攪拌部材）
４３ａ 第１螺旋羽根
４３ｂ、４４ｂ 回転軸
４４ 第２スパイラル（第２攪拌部材）
４４ａ 第２螺旋羽根
５２ 規制部
５２ａ 第１規制羽根
５２ｂ 第２規制羽根
５３ 排出羽根

Claims (5)

1. 互いに並列配置される第１搬送室、第２搬送室を含む複数の搬送室と、前記第１搬送室及び前記第２搬送室の長手方向の両端部側で前記各搬送路を連通させる連通部と、を有し、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、
   回転軸と、該回転軸の外周面に形成される第１螺旋羽根で構成され、前記第１搬送室内の現像剤を回転軸方向に攪拌、搬送する第１攪拌部材と、
   回転軸と、該回転軸の外周面に形成される第２螺旋羽根で構成され、前記第２搬送室内の現像剤を前記第１攪拌部材と逆方向に攪拌、搬送する第２攪拌部材と、
   前記現像容器に回転可能に支持され前記第２搬送室内の現像剤を表面に担持する現像剤担持体と、
   前記現像容器内に現像剤を補給する現像剤補給口と、
   前記第２搬送室内の現像剤の搬送方向に対し前記第２搬送室の下流側端部に設けられ、前記現像容器内の余剰の現像剤が排出される現像剤排出口と、
   を備えた現像装置において、
   前記第２攪拌部材には、前記第２搬送室内の現像剤の搬送方向に対し前記連通部よりも下流側で前記現像剤排出口に対向して配置され、前記現像剤排出口側への現像剤の移動を規制する規制部が形成されており、
   前記規制部は、前記第２螺旋羽根と逆位相である２巻き以上の規制羽根で構成され、前記規制羽根と前記現像容器の内壁面との間隔が前記第２搬送室内の現像剤の搬送方向上流側から下流側に向かって段階的に狭くなっていることを特徴とする現像装置。
2. ２巻き以上の前記規制羽根の外径は同一であり、前記現像容器の前記規制羽根に対向する部分の内径が前記第２搬送室内の現像剤の搬送方向上流側から下流側に向かって段階的に狭く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. 前記規制羽根は、前記第２搬送室内の現像剤搬送方向に対し上流側に位置する１巻きの第１規制羽根と、下流側に位置する１巻きの第２規制羽根と、で構成され、
   前記第１規制羽根と前記現像容器の内壁面との間隔をＣａ、前記第２規制羽根と前記現像容器の内壁面との間隔をＣｂとするとき、Ｃａ＞Ｃｂを満たす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. 前記第２螺旋羽根と前記現像容器の内壁面との間隔をＣｃとするとき、Ｃａ＞Ｃｃを満たすことを特徴とする請求項３に記載の現像装置。
5. 請求項１乃至請求項４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。

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