JP2017194646A

JP2017194646A - 現像装置

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Publication number: JP2017194646A
Application number: JP2016086444A
Authority: JP
Inventors: 有泉　修; Osamu Ariizumi; 修有泉
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Priority date: 2016-04-22
Filing date: 2016-04-22
Publication date: 2017-10-26
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Also published as: US20170308005A1; JP6794131B2; US10146157B2

Abstract

【課題】撹拌室から現像室への現像剤の受け渡しを促進でき、もって現像剤の連れ回りに起因する画像不良を低減することができる現像装置の提供。
【解決手段】撹拌室から現像室に現像剤を受け渡す第一連通口１６における撹拌スクリュー１４のスクリュー形状を、多条スクリューとした。多条スクリューを用いれば、スクリュー断面積が増加する分、第一連通口１６における現像剤の剤面を高くし得る。ただし、撹拌室内で現像剤の剤面が高くなりすぎると、現像スリーブ３による現像剤の連れ回りに起因する画像不良が生じ得る。そこで、現像剤搬送時に前もって第一連通口１６で現像室の受け渡しを促進して、現像スリーブによる現像剤の連れ回りが生じるほど撹拌室内で現像剤の剤面が高くならないようにしている。即ち、現像剤の連れ回りに起因する画像不良を低減するために、現像剤の受け渡しを促進することが多条スクリューを用いて容易に実現できる。
【選択図】図４

Description

本発明は、プリンタ、複写機、ファクシミリあるいは複合機などの電子写真技術を用いた画像形成装置に好適な現像装置に関する。

プリンタ、複写機、ファクシミリあるいは複合機などの画像形成装置は、感光ドラム上に形成した静電潜像を現像剤により現像して、可視像化する現像装置を備えている。現像装置では、非磁性トナーと磁性キャリアからなる二成分現像剤（以下、単に現像剤と呼ぶ）が用いられている。現像装置として、現像スリーブに現像剤を供給する現像室と、現像スリーブより剥離された現像剤を回収する撹拌室とを備え、現像室と撹拌室とで現像剤を循環させる、所謂、機能分離型の構成が知られている（特許文献１、特許文献２）。現像室と撹拌室は互いに連通口によって連通され、各室内には現像剤を搬送する現像スクリュー、撹拌スクリューがそれぞれ配設されている。

機能分離型の現像装置の場合、現像剤が安定した状態（所謂、定常状態）に至ると、撹拌室では、現像剤の剤面高さが撹拌スクリューの現像剤搬送方向上流から下流へ向けて徐々に高くなる。そして、現像剤は撹拌スクリューの現像剤搬送方向下流側の連通口を通り撹拌室から現像室へと受け渡される。なお、以下の説明において、特に断りなく上流又は下流といった場合、撹拌スクリューの現像剤搬送方向上流又は現像剤搬送方向下流を指す。

特開２０１０−１９７５３９号公報特開２００９−１９２５５４号公報

上述の現像装置では、特に現像剤の流動性が低くなると撹拌室から現像室への現像剤の受け渡しが抑制され、その結果、撹拌室内で現像剤の剤面が高くなりやすい。撹拌室内で現像剤の剤面が高くなりすぎると、現像剤が現像スリーブの表面に接触した状態となって現像スリーブに連れ回されやすくなる。また、撹拌室内の現像剤が邪魔になって現像スリーブより現像剤が剥離され難くなって、剥離されなかった現像剤が現像スリーブに連れ回される。現像スリーブに連れ回される現像剤は、現像室から供給される現像剤とともに現像に供される。しかし、現像スリーブに連れ回される現像剤は現像室から供給される現像剤に比べてトナー濃度が低く、現像に供されると濃度ムラのような画像不良を生じさせ得る。

そこで、撹拌室から現像室への現像剤の受け渡しを促進するために、下流側の連通口を撹拌スクリューに沿って下流側に幅広くすることが考えられる。しかし、連通口を幅広くするには装置を大型化するしかなく、これは最近の装置の小型化の要望に反する。そこで、特に装置を大型化せずとも、現像剤の連れ回りに伴い生じ得る画像不良を低減できる装置が従来から望まれていたが、未だそうした装置は提案されていない。

本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、機能分離型の構成で、現像剤搬送時の撹拌室から現像室への現像剤の受け渡しを促進し、もって現像スリーブによる現像剤の連れ回りに起因する画像不良を低減することができる現像装置の提供を目的とする。

本発明に係る現像装置は、現像剤を担持して回転する現像剤担持体と、前記現像剤担持体に現像剤を供給する第一室と、前記第一室とで現像剤の循環経路を形成すると共に前記現像剤担持体から現像剤を回収する第二室とを有する現像容器と、前記第一室に配設され、第一方向に現像剤を搬送する第一搬送スクリューと、水平方向から視て前記第一搬送スクリューと少なくとも一部が重なるように前記第二室に配設され、前記第一方向と反対の第二方向に現像剤を搬送する第二搬送スクリューと、前記現像容器内で前記第一室と前記第二室とを隔て、前記第二方向下流側に前記第二室から前記第一室に現像剤を受け渡す第一連通口と、前記第二方向上流側に前記第一室から前記第二室に現像剤を受け渡す第二連通口とを有する隔壁と、を備え、前記第二搬送スクリューは、前記隔壁側で上方から下方に向けて回転する回転軸と前記回転軸に形成された螺旋状の第一羽根とを有する第一搬送部と、前記第一搬送部の前記第二方向下流側で前記第一連通口に対向する位置に配置され、前記回転軸と前記回転軸に形成された前記第一搬送部よりも条数が多い螺旋状の第二羽根とを有する第二搬送部とが設けられている、ことを特徴とする。

本発明によれば、機能分離型の構成で、現像剤搬送時に撹拌室から現像室への現像剤の受け渡しが促進されることから、現像剤担持体による現像剤の連れ回りに起因する画像不良の発生を低減することができる。

本実施形態の現像装置を適用した画像形成装置の構成を示す概略図。本実施形態の現像装置を示す断面図。軸線方向を含む水平断面で見た現像装置を示す上面断面図。第一実施形態の撹拌スクリューについて説明する図。スクリュー断面積と連通口における現像剤の剤面高さとの関係を示すグラフ。排出口と返しスクリューとを拡大して示す模式図。第二実施形態の撹拌スクリューを示す上面概略図。

まず、本実施形態の現像装置を適用した画像形成装置の構成について、図１を用いて説明する。図１に示す画像形成装置１００は、中間転写ベルト２５に沿って画像形成部ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＫを配列したタンデム型の中間転写方式のフルカラープリンタである。

［画像形成装置］
画像形成部ＰＹでは、感光ドラム１０Ｙにイエロートナー像が形成されて中間転写ベルト２５に転写される。画像形成部ＰＭでは、感光ドラム１０Ｍにマゼンタトナー像が形成されて中間転写ベルト２５に転写される。画像形成部ＰＣ、ＰＫでは、それぞれ感光ドラム１０Ｃ、１０Ｋにシアントナー像、ブラックトナー像が形成されて中間転写ベルト２５に転写される。中間転写ベルト２５に転写された四色のトナー像は、二次転写部（二次転写ニップ部）Ｔ２へ搬送されて記録材Ｓ（用紙、ＯＨＰシートなどのシート材など）へ一括二次転写される。記録材Ｓは、不図示の給紙カセットから１枚ずつ取り出されて二次転写部Ｔ２へ搬送される。

画像形成部ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＫは、現像装置１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋで用いるトナーの色がイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックと異なる以外は、ほぼ同一に構成される。以下では、画像形成部ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＫの区別を表す符号末尾のＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋを省略して、画像形成部ＰＹ〜ＰＫの構成及び動作を説明する。

画像形成部Ｐには、像担持体としての感光ドラム１０を囲んで、帯電ローラ２１、露光装置２２、現像装置１、転写ローラ２３、ドラムクリーニング装置２４が配置されている。感光ドラム１０はアルミニウム製シリンダの外周面に感光層が形成されたもので、所定のプロセススピードで図１の矢印Ｒ１方向に回転される。

帯電ローラ２１は帯電電圧が印加されて感光ドラム１０に接触することで、感光ドラム１０を一様な負極性の暗部電位に帯電させる。露光装置２２は、各色の分解色画像を展開した走査線画像データをＯＮ−ＯＦＦ変調したレーザービームをレーザー発光素子から発生し、これを回転ミラーで走査して帯電させた感光ドラム１０の表面に画像の静電像を書き込む。現像装置１は、トナーを感光ドラム１０に供給して静電像をトナー像に現像する。現像装置１については後述する（図２乃至図４参照）。

転写ローラ２３は、中間転写ベルト２５を挟んで感光ドラム１０に対向配置され、感光ドラム１０と中間転写ベルト２５との間にトナー像の一次転写部（一次転写ニップ部）Ｔ１を形成する。一次転写部Ｔ１では、例えば高圧電源（不図示）により転写ローラ２３に一次転写電圧が印加されることで、トナー像が感光ドラム１０から中間転写ベルト２５へ一次転写される。即ち、転写ローラ２３に対しトナーの帯電極性と逆極性の一次転写電圧が印加されると、感光ドラム１０上のトナー像が中間転写ベルト２５に静電吸引されて転写が行われる。ドラムクリーニング装置２４は、感光ドラム１０にクリーニングブレードを摺擦させて、一次転写後に感光ドラム１０上に僅かに残る一次転写残トナーを除去する。

中間転写ベルト２５は、テンションローラ２６、二次転写内ローラ２７及び駆動ローラ２８等のローラに掛け渡して支持され、駆動ローラ２８に駆動されて図１の矢印Ｒ２方向に回転される。二次転写部Ｔ２は、二次転写外ローラ２９に支持された中間転写ベルト２５に二次転写内ローラ２７を当接して形成される記録材Ｓへのトナー像転写ニップ部である。二次転写部Ｔ２では、二次転写内ローラ２７に所定の二次転写電圧が印加されることで、トナー像が中間転写ベルト２５から二次転写部Ｔ２に挟持搬送される記録材Ｓへ二次転写される。二次転写後に中間転写ベルト２５に付着したまま残る二次転写残トナーは、ベルトクリーニング装置３０が中間転写ベルト２５を摺擦することにより除去される。ベルトクリーニング装置３０は、中間転写ベルト２５にクリーニングブレードを摺擦させて二次転写残トナーを除去する。

二次転写部Ｔ２で四色のトナー像を二次転写された記録材Ｓは、定着装置３１へ搬送される。定着装置３１は、不図示の対向するローラもしくはベルト等による圧力と、一般的にはヒータ等の熱源（不図示）による熱を加えて記録材Ｓ上にトナー像を溶融固着する。定着装置３１によりトナー像が定着された記録材Ｓは、機体外へ排出される。

トナー補給装置３２は、画像形成に伴い現像装置１のトナーが消費されることに応じて、消費されたトナー量に相当する分のトナー（詳しくは補給剤）を現像装置１に補給可能である。

［現像装置］
本実施形態の現像装置１について、図２乃至図４を用いて説明する。現像装置１は、図２に示すように、ハウジングを形成する現像容器２、現像剤担持体としての現像スリーブ３、規制ブレード５、第一搬送スクリューとしての現像スクリュー１３、第二搬送スクリューとしての撹拌スクリュー１４などを備える。

現像容器２には、非磁性トナーと磁性キャリアとを含む二成分現像剤が収容されている。つまり、本実施形態では現像方式として二成分現像方式を用い、マイナス帯電極性の非磁性トナーとプラス帯電極性の磁性キャリアを混合して現像剤として用いる。非磁性トナーはポリエステル、スチレンアクリル等の樹脂に着色料、ワックス成分などを内包し、粉砕あるいは重合によって粉体としたものである。磁性キャリアは、フェライト粒子や磁性粉を混錬した樹脂粒子からなるコアの表層に樹脂コートを施したものである。初期状態の現像剤中のトナー濃度（現像剤の全重量に占めるトナーの重量の割合（ＴＤ比とも呼ぶ）は、例えば８％である。

現像容器２は、感光ドラム１０（図１参照）に対向した一部分が開口しており、この開口部に一部が露出するようにして現像剤担持体としての現像スリーブ３が回転可能に配置されている。現像スリーブ３は、アルミニウム合金などの非磁性材料で円筒状に形成され、図２の矢印Ｒ３方向に回転駆動される。現像スリーブ３の内側には、複数の磁極により構成されるマグネットローラ４が回転不能に配置されている。

現像スリーブ３は図２の矢印Ｒ３方向に回転し、マグネットローラ４の汲み上げ磁極Ｎ１極の位置で吸着した現像剤を規制ブレード５方向へ担持搬送する。規制磁極Ｓ１極によって穂立ちした現像剤は、現像スリーブ３と規制ブレード５のギャップを通過する際に規制ブレード５によってせん断力を受けてその量が規制され、現像スリーブ３上に所定の層厚の現像剤層が形成される。形成された現像剤層は感光ドラム１０と対向する現像領域に担持搬送され、現像磁極Ｎ２極によって磁気穂を形成した状態で感光ドラム１０の表面に形成されている静電潜像を現像する。現像に供された後の現像剤は、剥ぎ取り磁極Ｎ３極と汲み上げ磁極Ｎ１極の間で同極が隣り合うことで形成される無磁力帯によって現像スリーブ３より剥離される。

［現像容器］
現像容器２は、第一室としての現像室１１と第二室としての撹拌室１２とが形成され、現像室１１と撹拌室１２との間に、現像室１１と撹拌室１２とを区画する隔壁１５が設けられている。隔壁１５は、現像容器２内（現像容器内）に底面部２ｃから突出するようにして現像室１１と撹拌室１２とを隔てている。隔壁１５は現像スリーブ３の現像剤搬送方向に延在しており、現像室１１及び撹拌室１２は現像スリーブ３の現像剤搬送方向に沿って形成されている。そして、本実施形態では、撹拌室１２側の底面部１２ａが現像室１１側の底面部１１ａよりも上方となるように、水平方向から視て現像室１１と撹拌室１２とが高低差を有して配置されている。隔壁１５の上部には、現像スリーブ３に近接するように延設され、現像スリーブ３より剥離された現像剤を撹拌室１２に案内するための案内部材１５１が設けられている。案内部材１５１は、現像スリーブ３の現像剤を担持可能なコート領域を少なくとも含む範囲に亘り設けられるのが好ましい。

図３に示すように、隔壁１５は、長手方向両端側にそれぞれ現像室１１と撹拌室１２とを連通させる開口した第一連通口１６と第二連通口１７とを有する。第一連通口１６は撹拌室１２から現像室１１へ現像剤の受け渡しを可能とし、第二連通口１７は現像室１１から撹拌室１２へ現像剤の受け渡しを可能とする現像剤の受け渡し部である。

図３に示すように、現像室１１には、現像室１１で所定の第一方向に現像剤を搬送する現像スクリュー１３が配設されている。撹拌室１２には、撹拌室１２で現像スクリュー１３と反対の第二方向に現像剤を搬送可能な第一搬送部１４１を有する撹拌スクリュー１４が配設されている。現像スクリュー１３及び撹拌スクリュー１４は、それぞれ回転軸１３ａ，１４ａの周囲に羽根１３ｂ，１４ｂを螺旋状に形成することで構成される。回転軸１３ａ，１４ａの両端部は、それぞれ現像容器２に回転自在に支持されている。現像スクリュー１３と撹拌スクリュー１４は、水平方向から視て少なくとも一部が重なるように配置されている。本実施形態では、図２に示すように、撹拌スクリュー１４の下端１４ｃが水平方向から視て現像スクリュー１３の下端１３ｃよりも上方になるように配置されている。これら現像スクリュー１３と撹拌スクリュー１４とは、例えば回転軸１３ａ，１４ａの軸径が６ｍｍ、羽根１３ｂ，１４ｂを含むスクリュー外径が１８ｍｍ、スクリューピッチが４０ｍｍに形成される。

現像スリーブ３、現像スクリュー１３、撹拌スクリュー１４はそれぞれ不図示のギア列によって連結駆動される構成になっていて、同じく不図示の駆動モータからのギア列を介してそれぞれ回転する。本実施形態の場合、撹拌スクリュー１４（詳しくは回転軸１４ａ）は隔壁１５側（隔壁側）で上方から下方に向けて回転する。現像スクリュー１３及び撹拌スクリュー１４が回転することで、現像剤は図３の矢印で示すように循環搬送される。このとき、第一連通口１６で現像剤が撹拌室１２から現像室１１に、第二連通口１７で現像剤が現像室１１から撹拌室１２に、それぞれ現像剤が受け渡される。これにより、現像室１１と撹拌室１２とで現像剤の循環経路を形成し、現像剤はこの循環経路を循環することで混合撹拌される。

現像室１１は現像剤を現像スリーブ３に供給し、撹拌室１２は現像スリーブ３より剥離された現像剤を回収する。即ち、現像室１１内の現像剤は、現像スクリュー１３により搬送されつつ、マグネットローラ４の汲み上げ磁極Ｎ１極の位置で現像スリーブ３に吸着される。一方、隔壁１５の上部に設けられた案内部材１５１は、隔壁１５の上端から現像スリーブ３の無磁力帯付近で現像スリーブ３に近接するように延設されている。そのため、剥ぎ取り磁極Ｎ３で現像スリーブ３より剥離された現像剤は、現像室１１に戻ることなく撹拌室１２に収容される。撹拌室１２では、現像剤を回収しつつ、回収された現像剤が撹拌スクリュー１４により搬送される。

本実施形態の現像装置１は、このように、現像室１１で現像スリーブ３に現像剤を供給し、撹拌室１２で現像スリーブ３から現像剤を回収する、所謂、機能分離型の構成を有する。機能分離型の現像装置１では、現像スリーブ３上の現像剤が撹拌室１２の長手方向に渡って回収される。このため、現像剤は、現像スリーブ３を介さずに現像室１１から撹拌室１２に搬送される第一の経路と、現像スリーブ３から直接、撹拌室１２に搬送される第二の経路との二つの経路を介して循環され、現像剤量の分布が現像容器２内で不均一となり易い。撹拌室１２では下流側に現像剤が溜まり易いため、下流側で現像剤の剤面が高くなりやすい。

従来の現像装置の場合、既に述べたように、例えば現像剤の流動性が低下したような場合に、撹拌室１２から現像室１１への現像剤の受け渡しが抑制され得る。そうなると、撹拌室１２内で現像剤の剤面が上がり、トナー濃度の低い現像剤が現像スリーブ３に連れ回されて、これに起因して濃度ムラのような画像不良が生じやすくなる。これを避けるためには、例え現像剤の流動性が低下しても、撹拌室１２内で現像剤の剤面が高くなりすぎないようにすることが肝要である。

そこで、本実施形態では、現像剤の流動性が低下する前の現像剤搬送時に、前もって第一連通口１６において現像剤を嵩上げし、撹拌室１２から現像室１１への現像剤の受け渡しを促進させるようにした。現像剤の受け渡しを促進させることで、その後に例え現像剤の流動性が低下したとしても、現像スリーブ３による現像剤の連れ回りが生じる程度にまで撹拌室１２内で現像剤の剤面が高くなり難い。本実施形態では上記点に鑑み、第一連通口１６において現像剤を嵩上げするために、撹拌スクリュー１４の一部を多条スクリューで形成した。以下、図３及び図４を用いて詳しく説明する。

＜第一実施形態＞
図３及び図４に示すように、撹拌スクリュー１４は、第一搬送部１４１の下流側に第二搬送部１４２を有する。第二搬送部１４２は、下流側で第一搬送部１４１に隣接されて第一連通口１６に対向する位置に配置され、第一搬送部１４１と同方向に現像剤を搬送する。第一搬送部１４１は回転軸１４ａと、回転軸１４ａに形成された第一羽根としての螺旋状の羽根１４ｂとを有する１条スクリューである。他方、第二搬送部１４２は回転軸１４ａと、回転軸１４ａに形成された、第一搬送部１４１よりも条数が多い第二羽根としての螺旋状の羽根１４２ｂとを有する多条スクリューである。このように、撹拌スクリュー１４は現像剤搬送方向に関し、少なくともコート領域に対向する範囲のスクリュー形状が１条スクリューに、第一連通口１６に対向する範囲のスクリュー形状が多条（ここでは２条）スクリューに形成されている。なお、コート領域に対向する範囲のスクリュー形状を１条スクリューとするのは、現像剤の剤面をできる限り高くしないためである。従って、第一搬送部１４１は１条スクリューが好ましい。

第一連通口１６に対向する位置に多条スクリュー（第二搬送部１４２）を配置すると、従来に比較して第一連通口１６における現像剤収容空間でスクリューの占める割合が増し、同じ現像剤量であれば第一連通口１６において現像剤の剤面をより高くできる。これは、現像剤の剤面高さが、スクリューの回転軸に直交する断面積（以下、スクリュー断面積と記す）に影響されるからである。即ち、スクリュー断面積が大きくなれば、スクリューの現像剤収容空間に占める比率が大きくなるので、現像剤を嵩上げして剤面を高くし得る。そこで、スクリュー断面積を大きくするため、本実施形態では従来の１条スクリューに代えて多条スクリューを用いている。多条スクリューを用いることで、容易にスクリュー断面積を大きくすることができる。

ここで、スクリュー断面積を大きくするだけなら、撹拌スクリュー１４の回転軸１４ａの軸径を太くすることが考えられる。しかし、撹拌室１２内に配置可能なスクリューのサイズには限りがあることから、回転軸１４ａの軸径を太くすると、その代わりに羽根１４ｂの面積を小さくせざるを得ない。羽根１４ｂの面積が小さくなれば、撹拌室１２から現像室１１への現像剤の受け渡し量が低下しやすくなる。特に第一連通口１６の近傍で現像剤の受け渡し量が低下すると、軸径が変わる領域で現像剤が溜まってしまい、その結果、現像スリーブ３による現像剤の連れ回りが生じ得る。従って、撹拌スクリュー１４の回転軸１４ａの軸径を太くすることは採用し難い。

また、スクリュー断面積を大きくするために、撹拌スクリュー１４の回転軸１４ａの周りにリブを形成することも考えられる。しかしながら、リブは螺旋状の羽根と比べると、撹拌室１２から現像室１１に現像剤を受け渡すよりも現像剤を跳ね上げてしまいやすいことから、スクリュー１回転当たりの現像剤の受け渡し量が少なくなりやすい。特に、本実施形態のように、撹拌スクリュー１４が隔壁１５側つまりは第一連通口１６から離れた側で上方から下方に向けて回転して現像剤を受け渡す構成である場合、現像剤の受け渡し量が少なくなる。従って、リブを形成することも採用し難い。

そこで、本実施形態では、スクリュー１回転当たりの現像剤の受け渡し量を減らすことなく、反対に現像剤の受け渡し量を増やしながらスクリュー断面積を大きくするために、多条スクリューを用いている。スクリュー断面積に関し、例えばスクリューピッチが４０ｍｍピッチ、スクリュー外径が１８ｍｍの１条スクリューと２条スクリューの場合、１条スクリューの断面積は１．２ｃｍ^２、２条スクリューの断面積は１．９ｃｍ^２である。

図５に、スクリュー断面積を変えて第一連通口１６における現像剤の剤面高さを測定した結果を示した。図５は、横軸がスクリュー断面積（ｃｍ^２）を表し、縦軸が現像剤の剤面高さ（ｍｍ）を表す。ここでは、現像容器２内の現像剤が２５０ｇである場合の実測値を示した。

図５から理解できるように、スクリュー断面積が大きくなるにつれて、剤面高さは高くなる。例えばスクリュー断面積が１．２ｃｍ^２である場合、剤面高さは１７〜１８ｍｍほどである。スクリュー断面積が１．９ｃｍ^２である場合、剤面高さは２０〜２２ｍｍほどである。そして、スクリュー断面積が１８ｍｍを超えると、剤面高さの変化が小さくなる。これからすれば、第二搬送部１４２として２条スクリューを用いる場合、剤面高さの変化が小さくなり始める１．９ｃｍ^２のスクリュー断面積の２条スクリューを用いるとよい。

なお、第二搬送部１４２（多条スクリュー）の回転軸の軸径は、第一搬送部１４１（１条スクリュー）の回転軸の軸径よりも細く形成されるのが好ましい。これは、多条スクリューであれば回転軸の軸径を細くしても、現像剤を嵩上げするに十分なスクリュー断面積を確保できるだけでなく、羽根の面積を広くして現像剤の受け渡し量を増やすことが容易にできる、つまり現像剤の受け渡しをより促進できるからである。

以上のように、本実施形態の現像装置１では、撹拌室１２から現像室１１に現像剤を受け渡す第一連通口１６における撹拌スクリュー１４のスクリュー形状を、多条スクリュー（第二搬送部１４２）とした。多条スクリューを用いると、スクリュー断面積を増加できる分、第一連通口１６における現像剤の剤面を高くし得る。ただし、第一連通口１６における現像剤の剤面を高くした場合に、その影響を受けて撹拌室１２内でも現像剤の剤面が高くなると、現像スリーブ３による現像剤の連れ回りに起因する画像不良が生じやすくなる。そこで、本実施形態では多条スクリューを用い、第一連通口１６において撹拌室１２から現像室１１への現像剤の受け渡しを促進することで、現像スリーブ３による現像剤の連れ回りが生じるほど撹拌室１２内で現像剤の剤面が高くならないようにしている。このようにして、現像剤の流動性が低下する前の現像剤搬送時に、前もって現像剤を嵩上げして現像剤の受け渡しを促進することが、多条スクリューを用いることにより容易に実現され得る。従って、現像剤の流動性が低下し撹拌室１２内で現像剤の剤面が高くなりすぎることに伴う、現像スリーブ３による現像剤の連れ回りに起因する画像不良は生じ難くなる。

ところで、二成分現像剤を用いて現像を行う現像装置１では、画像形成に伴いキャリアのトナーに対する帯電量付与能力（帯電性能）が低下し得る。そうなると、トナーの帯電量が低下してしまい、濃度変動や飛散かぶり等の画像不良が生じ得る。そこで、キャリアの帯電性能を回復すべく、現像装置１に形成された補給口（不図示）に接続された補給装置３２（図１参照）から補給剤を補給して、キャリアをリフレッシュする制御（所謂、ＡＣＲ方式）が行われる。ＡＣＲ方式の現像装置では、現像剤の補給に伴い生じた余剰分の現像剤が排出口からオーバーフローして現像容器外に排出される。これにより、現像剤が補給されても現像容器２内の現像剤は一定量に維持される。

［排出口］
現像容器２は、図４に示すように、撹拌室１２の下流側（第二方向下流側）の突き当りに現像剤搬送方向に交差する向きに配置された壁部２ａを有し、その壁部２ａに排出口２０が形成されている。図６に示すように、排出口２０は、撹拌スクリュー１４の回転軸１４ａの羽根の形成されていない軸部が貫通し、軸部における回転軸１４ａの外周との間に隙間を有する貫通孔として形成されている。例えば撹拌スクリュー１４の回転軸１４ａの軸径は６ｍｍに、排出口２０の直径は８ｍｍに形成される。

ここで、排出口２０は現像容器２の突き当りの壁部２ａでなく、撹拌室１２の搬送経路途中つまりは第一搬送部１４１に対向する側壁面の所定高さに形成されることも考えられる。しかしながら、この場合、現像剤が排出口２０からオーバーフローして排出される以外にも、撹拌スクリュー１４によるはね上げによって排出され得る。それ故に、排出口２０が突き当りの壁部２ａに形成された本実施形態に比べると、撹拌室１２に収容された現像剤の量に関わらず現像剤が排出されやすいので、場合によって現像剤が少なくなりすぎる。そうなると、特に現像室１１において現像スクリュー１３の現像剤搬送方向上流側で十分な量の現像剤が確保されず、現像スリーブ３のコート領域が一律にコートされ難くなる。このコート不良が生じると、画像濃度が薄くなるあるいは画像上に白いスジがあるといったような画像不良が生じ得る。これを避けるには、本実施形態のように、はね上げによる影響が生じ難い現像容器２の突き当りの壁部２ａに、排出口２０は形成されるのが好ましい。

［返し部］
撹拌スクリュー１４は、図４に示すように、排出口２０の上流に配置された返し部１４４を有する。返し部１４４は、回転軸１４ａの周囲に羽根１４ｂ，１４２ｂと逆方向に巻かれた返し羽根１９ｂが形成され、第一方向つまりは羽根１４ｂ，１４２ｂと反対方向に現像剤を搬送する返しスクリュー１９である。返しスクリュー１９は、例えばスクリューピッチが３ｍｍに、撹拌スクリュー１４の現像剤搬送方向（長手方向）の長さが２０ｍｍに形成される。

排出口２０の手前まで到達した現像剤の量が多い場合に、現像剤の剤面が回転軸１４ａ（軸部）と排出口２０との隙間の高さまで達すると、隙間から現像剤が排出される。即ち、第一搬送部１４１及び第二搬送部１４２によって排出口２０へ向かって搬送される現像剤の大部分は、返しスクリュー１９により上流側（第二方向上流側）に押し戻されて、排出口２０を通過せずに第一連通口１６を通って現像室１１に受け渡される。他方、返しスクリュー１９により押し戻されなかった現像剤は、剤面が排出口２０の下端よりも高くなると排出口２０から撹拌室１２の下流側に移動する。そして、図６に示すように、壁部２ａよりも下流側の撹拌室１２の底面部１２ａには連結口２ｂが形成されており、現像剤は連結口２ｂに連結されている不図示の回収容器に回収される。

ＡＣＲ方式の現像装置では、現像剤の剤面高さに応じて排出口２０から排出される現像剤量（排出量）が変動する。つまり、排出口２０近傍での現像剤の剤面高さが現像剤の排出に影響する。例えば、剤面高さが排出口２０よりも常に高い状態であれば、現像剤が排出され過ぎる。その結果、現像容器２内の現像剤が必要以上に減少し、現像スリーブ３に現像剤を供給し難くなる。従って、排出口２０近傍では、現像剤の剤面高さが排出口２０に対し適切な高さに抑制されなければならない。

上述のように、多条スクリューを用いることで、スクリューの現像剤収容空間に占める比率を大きくして現像剤の剤面を高くし得る一方で、現像剤搬送時は多条スクリュー（１４２）によって現像剤の受け渡しが促進される。このとき、現像剤の剤面高さは適正な高さに維持される。しかしながら、現像剤が補給され現像剤量が増えたような場合に、多条スクリューによって嵩上げされた現像剤がそのまま排出口２０まで移動されると、現像剤が必要以上に排出される虞がある。つまり、現像剤が嵩上げされることによって、現像剤の排出が不安定になりやすい。そこで、現像剤の排出を安定させるためには、多条スクリューによって高くした剤面を返しスクリュー１９の手前で現像剤量を正しく反映した高さに調整する必要がある。即ち、排出口２０へ送られる現像剤の量は返しスクリュー１９によって調整されるので、返しスクリュー１９に到達する前に現像剤の剤面高さを嵩上げされる前とほぼ同じに戻す方が好ましい。

＜第二実施形態＞
上記点に鑑み、本実施形態において、撹拌スクリュー１４は、図７に示すように、第二搬送部１４２と返し部１４４との間に、スクリュー断面積を第二搬送部１４２よりも小さくした中間部１４３を有する。中間部１４３は、下流側で第二搬送部１４２に隣接されるように第一連通口１６に対向する位置に配置される。中間部１４３は回転軸１４ａと、回転軸１４ａに形成された、第二搬送部１４２よりも条数が少ない第三羽根としての螺旋状の羽根１４３ｂとを有する、例えばスクリューピッチ４０ｍｍの１条スクリューである。

本実施形態の場合、中間部１４３のスクリュー断面積が第二搬送部１４２のスクリュー断面積よりも小さいことから、中間部１４３では第二搬送部１４２よりも現像剤が嵩上げされ難い。それ故、中間部１４３では第二搬送部１４２で嵩上げされた現像剤の剤面が下がる。

撹拌スクリュー１４の現像剤搬送方向に関し、第一連通口１６が幅４０ｍｍであれば、第二搬送部１４２及び中間部１４３は幅２０ｍｍに形成される。勿論、これに限られない。例えば、第二搬送部１４２における撹拌スクリュー１４の現像剤搬送方向の長さ（幅）は、第一連通口１６内で羽根１４２ｂが１回転するのに必要な分を確保できる幅が望ましい。そうすることで、スクリュー周方向一周分の現像剤が第一連通口１６内を搬送されることになる。ここで、第二搬送部１４２として２条スクリューを用いるため、第二搬送部１４２は２０ｍｍ以上の幅で形成されるのが望ましい。

なお、本実施形態では中間部１４３に１条スクリューを用いたが、中間部１４３では第二搬送部１４２で嵩上げされた現像剤の剤面が下げられればよいので、第二搬送部１４２よりスクリュー断面積を小さくできればよい。即ち、中間部１４３は第二搬送部１４２よりも条数が少なければよく、１条スクリューに限られない。例えば、中間部１４３は、第三羽根１４３ｂが形成されていない回転軸１４ａの軸部であってもよい。

以上のように、本実施形態の現像装置１では、第二搬送部１４２により嵩上げされた現像剤の剤面高さを中間部１４３で適正な剤面高さに調整できるようにした。これにより、第二搬送部１４２により嵩上げされた現像剤がそのまま返し部１４４に至ることがないので、排出口２０からの現像剤の排出が適正に行われる。つまり、排出口２０からの現像剤の排出が従来通りに行われるようにできる。

＜他の実施形態＞
なお、上述した実施形態では第二搬送部１４２として２条スクリューを用いたがこれに限られない。第二搬送部１４２は、より条数の多い３条スクリューや４条スクリューなどであってもよい。要は、第一搬送部１４１よりも第二搬送部１４２の方が条数の大きいスクリューであればよい。そして、撹拌スクリュー１４は一体形成されたものに限られず、第一搬送部１４１、第二搬送部１４２、中間部１４３、返し部１４４が各々独立したスクリューで構成され、それら各スクリューが互いに連結されている構成であってもよい。

なお、上述した実施形態では、各色の感光ドラム１０から中間転写ベルト２５に各色のトナー像を一次転写した後に、記録材Ｓに各色の複合トナー像を一括して二次転写する中間転写方式の画像形成装置１００を説明したが、これに限らない。例えば、転写材搬送ベルトに担持され搬送される記録材に感光ドラムから直接転写する直接転写方式の画像形成装置であってもよい。

１（１Ｙ〜１Ｋ）…現像装置、２…現像容器、３…現像剤担持体（現像スリーブ）、１１…第一室（現像室）、１２…第二室（撹拌室）、１３…第一搬送スクリュー（現像スクリュー）、１４…第二搬送スクリュー（撹拌スクリュー）、１４ａ…回転軸（軸部）、１４ｂ…第一羽根（羽根）、１５…隔壁、１６…第一連通口、１７…第二連通口、２０…排出口、１００…画像形成装置、１４１…第一搬送部、１４２…第二搬送部、１４２ｂ…第二羽根（羽根）、１４３…中間部、１４３ｂ…第三羽根（羽根）、１４４…返し部

Claims

現像剤を担持して回転する現像剤担持体と、
前記現像剤担持体に現像剤を供給する第一室と、前記第一室とで現像剤の循環経路を形成すると共に前記現像剤担持体から現像剤を回収する第二室とを有する現像容器と、
前記第一室に配設され、第一方向に現像剤を搬送する第一搬送スクリューと、
水平方向から視て前記第一搬送スクリューと少なくとも一部が重なるように前記第二室に配設され、前記第一方向と反対の第二方向に現像剤を搬送する第二搬送スクリューと、
前記現像容器内で前記第一室と前記第二室とを隔て、前記第二方向下流側に前記第二室から前記第一室に現像剤を受け渡す第一連通口と、前記第二方向上流側に前記第一室から前記第二室に現像剤を受け渡す第二連通口とを有する隔壁と、を備え、
前記第二搬送スクリューは、前記隔壁側で上方から下方に向けて回転する回転軸と前記回転軸に形成された螺旋状の第一羽根とを有する第一搬送部と、前記第一搬送部の前記第二方向下流側で前記第一連通口に対向する位置に配置され、前記回転軸と前記回転軸に形成された前記第一搬送部よりも条数が多い螺旋状の第二羽根とを有する第二搬送部とが設けられている、
ことを特徴とする現像装置。
前記回転軸は、前記第一搬送部の軸径よりも前記第二搬送部の軸径が細くなるように形成されている、
ことを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
前記現像容器は、前記第二室の前記第二方向下流の突き当りに、前記第二搬送スクリューの前記回転軸が貫通し、前記回転軸の外周との間に隙間を有するように形成された排出口を有し、
前記第二搬送スクリューは、前記排出口の前記第二方向上流に配置され前記第一方向に現像剤を搬送する返し部と、前記第二搬送部と前記返し部との間に配置され前記回転軸に直交する断面積が前記第二搬送部よりも小さい中間部とを有する、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の現像装置。
前記中間部は、前記回転軸と前記回転軸に形成された前記第二搬送部よりも条数が少ない螺旋状の第三羽根とを有する、
ことを特徴とする請求項３に記載の現像装置。
前記中間部は、前記回転軸の前記第二羽根が形成されていない軸部である、
ことを特徴とする請求項３に記載の現像装置。
前記第一搬送部は、１条スクリューである、
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。
前記第二搬送スクリューは、水平方向から視て下端が前記第一搬送スクリューの下端よりも上方に配置されている、
ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の現像装置。