JP4175378B2 - 現像装置、および現像装置を有する画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、トナーを用いて静電潜像を現像する現像装置、および現像装置を有する画像形成装置に関する。

トナーを用いて静電潜像を現像する画像形成装置の現像装置は、概略、トナーを貯蔵する貯蔵空間と、現像に使用される直前のトナーが待機する待機空間と、貯蔵空間から待機空間にトナーを送るトナー送り手段と、現像装置の外部に配置された像担持体である感光体に対向しつつ一部が待機空間内に位置する現像剤担持体である現像ローラとから構成される。現像ローラは、回転しつつ待機空間内から良好な現像に必要な量（以下、「現像必要量」と称する。）のトナーを得て担持し、担持したトナーを感光体に対向領域で供給する。

現像ローラが安定して待機空間内のトナーから現像必要量のトナーを得るためには、待機空間内のトナーが現像必要量以上の所定量で維持されている必要がある。待機空間内のトナーを所定量で維持するために、例えばトナー送り手段が、待機空間に設けられたトナー量を検出するセンサの出力に基づいて貯蔵空間から待機空間へのトナー送り量を調整するように構成されている。代わりとしてまたはそれに加えて、特許文献１に記載する現像装置のように、待機空間に所定量以上のトナーが収容されてトナー粉圧が高くなることにより現像ローラのスムーズな回転が妨げられないように、過剰分のトナーを該待機空間の外部に自然排出する開口が該待機空間に設けられている。
特許第２９２７６５６号公報

しかしながら、このような現像装置を有する画像形成装置は、現像ローラの回転中心線が水平になるように設置されて使用されることが前提であり、画像形成装置が傾いた姿勢で設置されると待機空間内のトナーが所定量で維持されないことがある。これは、トナーが粉流体であることによる。画像形成装置が傾いた姿勢で設置されると、例えば、センサが待機空間内のトナー量を誤検出し、誤検出したセンサの出力結果に基づいてトナー送り手段が誤った送り量でトナーを貯蔵空間から待機空間に送ることがある。また、開口から望ましい排出量に比べて大量または小量のトナーが待機空間から自然排出され、待機空間内のトナー量が所定量で安定しないことがある。

そこで、本発明は画像形成装置が傾いた姿勢で設置されても現像剤担持体が現像必要量のトナーを確実に得ることができる現像装置、および現像装置を有する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、本発明に係る現像装置は、
現像剤担持体が担持するトナーを用いて静電潜像を現像する現像装置であって、
現像剤担持体と、
トナーを貯蔵する貯蔵空間と、
貯蔵空間の下方にあって現像剤担持体を収容するとともに該現像剤担持体に担持されるトナーが充満状態またはほぼ充満状態で待機する待機空間と、
貯蔵空間から待機空間に移動されるトナーを一時的に収容するバッファ空間と、
バッファ空間から待機空間へ移動するトナー量に比べて大きい量のトナーを貯蔵空間からバッファ空間に送るトナー送り手段と、
貯蔵空間からバッファ空間内に送られたトナーの余剰分が自重によってバッファ空間から貯蔵空間へ溢れ出るように貯蔵空間の上部とバッファ空間の上部を略水平方向に連絡する第１の連絡路と、
バッファ空間の下部と待機空間とを連絡する２つの第２の連絡路と、
バッファ空間内において一方の第２の連絡路の開口から他方の第２の連絡路の開口に向かってトナーを搬送する第１のトナー搬送手段と、
待機空間内において他方の第２の連絡路の開口から一方の第２の連絡路の開口に向かってトナーを搬送する第２のトナー搬送手段とを有し、
第１の連絡路が、第１のトナー搬送手段のトナー搬送方向に関して上流側で該バッファ空間に接続されていることを特徴とする。

また、本発明に係る現像装置では、第１のトナー搬送手段を、トナーの搬送方向に関して下流側のトナー搬送量が上流側のトナー搬送量に比べて小さくなるように構成してもよい。

本発明に係る画像形成装置は、
トナーを用いて静電潜像を現像する現像装置を有する画像形成装置であって、
静電潜像を担持する像担持体と、
上述の現像装置を有することを特徴とする。

本発明によれば、バッファ空間を有すること、バッファ空間と貯蔵空間を連絡する第１の連絡路が第１のトナー搬送手段のトナー搬送方向に関して上流側で該バッファ空間に接続されていることにより、画像形成装置の姿勢にかかわらず、待機空間がトナーを充満した状態または略充満した状態で維持される。待機空間がトナーの充満された状態または略充満された状態で維持されるため、待機空間に収容されている現像剤担持体は現像必要量のトナーを待機空間から確実に得ることができる。

（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る画像形成装置の構成を概略的に示している。図において符号１０で示す画像形成装置は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのトナーを用いてシート状の記録材（以下、「記録シート」と称する。）Ｓに画像を形成するタンデム方式の画像形成装置である。

画像形成装置１０は、像担持体である４つの感光体１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋと、感光体を帯電する帯電装置１４Ｙ、１４Ｍ、１４Ｃ、１４Ｋと、感光体に静電潜像を形成する露光装置１６Ｙ、１６Ｍ、１６Ｃ、１６Ｋと、静電潜像を現像する現像装置１８Ｙ、１８Ｍ、１８Ｃ、１８Ｋと、各感光体が担持するトナー画像が転写される中間転写ベルト２０と、各感光体から中間転写ベルトにトナー画像を転写する一次転写ローラ２２Ｙ、２２Ｍ、２２Ｃ、２２Ｋと、中間転写ベルトが担持するトナー画像を記録シートＳに転写する二次転写ローラ２４と、記録シートＳをトナー画像が転写される領域（以下、「二次転写領域」と称する。）に搬送する搬送ローラ対２６と、記録シートＳ上のトナー画像を定着させる定着ローラ対２８を有する定着器３０を有する。

なお、図１に示す符号に含まれるアルファベットＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋは、トナーの色、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックを示し、符号が付されている画像形成装置１０の構成要素の各色に対する対応関係を示している。以下、アルファベットＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋが符号に含まれる構成要素は、対応するトナーの色が異なる以外、構造や機能は同一であるため、アルファベットＹが符号に含まれる、すなわちイエローのトナーに関わる構成要素のみを説明する。

感光体１２Ｙは、円筒状であって、その外周面にイエローのトナー画像が形成されるように構成されている。また、感光体１２Ｙは、モータなどの回転駆動源（図示せず）から回転駆動力が伝達されて所定の回転速度で回転するようにしてある。

帯電装置１４Ｙは、感光体１２Ｙの外周面に対して接触または非接触に対向し、対向領域を通過する感光体１２Ｙの外周面を一様に帯電するように構成されている。

露光装置１６Ｙは、感光体１２Ｙの回転方向に関して帯電装置１４Ｙの下流側の該感光体１２Ｙの外周面と対向する位置に配置され、帯電された外周面を露光して静電潜像を形成するように構成されている。

現像装置１８Ｙは、感光体１２Ｙの回転方向に関して露光装置１６Ｙの下流側の該感光体１２Ｙの外周面と対向する位置に配置され、静電潜像をイエローのトナーで現像するように構成されている（トナー画像を形成する。）。詳細については後述する。

中間転写ベルト２０は、無端状のベルトであって、その外周面（以下、「像担持面」と称する。）がベルト駆動ローラ３２によって所定の速度で感光体１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋ、二次転写ローラ２４それぞれの外周面と順次対向するように駆動されている。最終的に、中間転写ベルト１６の像担持面上には、感光体１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋそれぞれからその対向領域（以下、「一次転写領域」と称する。）で転写された各色のトナー画像を重ねたものであるフルカラーのトナー画像が形成される。

一次転写ローラ２２Ｙは、感光体１２Ｙとの間（一次転写領域）を通過する中間転写ベルト１６に、感光体１２Ｙの外周面上のイエロートナー画像を、静電気力と接触圧によって転写するように構成されている。

二次転写ローラ２４は、搬送ローラ２６によって中間転写ベルト２０との間に搬送された記録シートＳに、中間転写ベルト２０が担持しているフルカラーのトナー画像を、静電気力と接触圧によって転写するように構成されている。

搬送ローラ対２６は、外周面が当接し合う一対のローラであって、２つのローラの間に記録シートＳを挟持しつつ各ローラが回転することにより二次転写領域に向かって所定の搬送速度で搬送する。

定着器３０は、記録シートＳの搬送方向に関して二次転写ローラ２４の下流側に配置され、フルカラーのトナー画像が転写された記録シートＳを加熱しながら外周面が当接し合う一対のローラ（定着ローラ対２８）によって挟持しつつ所定の搬送速度で搬送し、トナー画像を記録シートＳに定着させるように構成されている。

ここからは、現像装置１８Ｙの詳細について説明する。

図２は、感光体１２Ｙの回転中心線方向から見た現像装置１８Ｙの部分断面図である。図に示すように、現像装置１８Ｙは、ハウジング５０を有し、そのハウジング５０内に収容されるトナーを用いて感光体１２Ｙの外周面上の静電潜像を現像する現像剤担持体である現像ローラ５２と、現像ローラ５２にトナーを供給する供給ローラ５４と、ハウジング５０内においてトナーを感光体１２の回転中心線方向に搬送する２つのスクリュ５６ａ、５６ｂ（５６ａが請求の範囲に記載の第１のトナー搬送手段に対応し、５６ｂが請求の範囲に記載の第２のトナー搬送手段に対応。）を有する。また、図において、ドットハッチングで示されているのはトナーである。

本発明において使用されるトナーは、粉流体であって、液体のように高所（高いレベル）から低所（低いレベル）に自然に流れる流動性を備える。

ハウジング５０内のトナーを収容する空間は、概略、３つに区分される。トナーを貯蔵する貯蔵空間５８と、現像に使用される直前の（現像ローラ５２に担持される）トナーが待機する待機空間６０と、貯蔵空間５８から待機空間６０にトナーが移動されるときに該トナーを一時的に収容するバッファ空間６２に区分される。貯蔵空間５８とバッファ空間６２は連絡路（請求の範囲の第１の連絡路に対応。）６４を介して連絡されている。バッファ空間６２と待機空間６０は２つの連絡路（請求の範囲の第２の連絡路に対応。）６６ａ、６６ｂを介して連絡されている（バッファ空間６２を水平の矢印６８方向に見た図３参照。）。なお、図２の部分断面図は、図３においてＡ方向に見た断面図である。

現像ローラ５２は、金属の芯金７０の外周面に弾性層７２を形成した構造で、感光体１２Ｙの回転中心線と平行な回転中心線を有し、一部がハウジング５０から露出している。ハウジング５０から露出している現像ローラ５２の外周面部分は、感光体１２Ｙの外周面と対向して現像領域を形成している。現像ローラ５２は、現像中、外周面にトナーを担持しつつ回転し、現像領域で担持するトナーを感光体１２Ｙの外周面に静電的に供給する。具体的には、感光体１２Ｙと現像ローラ５２それぞれには電圧印加手段（図示せず）によって所定の電圧が印加されており、それにより感光体１２Ｙの外周面と現像ローラ５２の外周面の間に電界が形成され、その電界によりトナーが静電的に移動される。

供給ローラ５４は、金属の芯金７４の外周面に発泡弾性層７６を形成した構造で、現像ローラ５２の回転中心線と平行な回転中心線を有し、その外周面が現像ローラ５２の外周面と当接した状態で待機空間６０の下部に配置されている。また、供給ローラ５４は、現像中、回転しつつその外周面で待機空間６０からトナーを得て担持し、現像ローラ５２との当接領域において該現像ローラ５２の外周面に担持するトナーを供給する（トナーを現像ローラ５２の外周面に付着させる。）。

２つのスクリュ５６ａ、５６ｂは、鉛直方向上方から見た図４に示すように、回転することによりトナーを感光体１２Ｙの回転中心線方向７８に搬送するものであって、それぞれの回転中心線が平行になるようにハウジング５０に支持されている。また、図２に示すように、スクリュ５６ａは、連絡路６６ａと６６ｂのバッファ空間６２側の開口の前方に配置されている。一方、スクリュ５６ｂは、連絡路６６ａと連絡路６６ｂの待機空間６０側の開口の前方であって、現像ローラ５２と供給ローラ５４との当接領域の上方の位置に配置されている。

２つのスクリュ５６ａ、５６ｂは、現像中、回転してトナーを搬送する。２つのスクリュ５６ａと５６ｂそれぞれの搬送方向は、一方の搬送方向に対して他方の搬送方向は逆方向である。具体的には、２つのスクリュ５６ａ、５６ｂのトナーの搬送方向は、トナーがバッファ空間６２、連絡路６６ｂ、待機空間６０、連絡路６６ａの順に循環する方向である。（図４に示すように、スクリュ５６ａによるトナーの搬送方向は矢印８０方向であり、一方スクリュ５６ｂによるトナーの搬送方向は矢印８２方向である。）。

貯蔵空間５８は、図２に示すように、トナーを貯蔵する空間であって、ハウジング５０内において上方に配置され、その上部で水平方向に伸びる連絡路６４によってバッファ空間６２の上部と連絡されている。

貯蔵空間５８内には、貯蔵空間５８内に貯蔵されているトナーを攪拌する攪拌部材８４（請求の範囲に記載のトナー送り手段に対応。）が配置されている。

攪拌部材８４は、図５に示すように、感光体１２Ｙの回転中心線方向７８に長いフレーム構造体であり、感光体１２Ｙの回転中心線と平行な回転中心線８６を有する。また、攪拌部材８４は、貯蔵空間５８内のトナーをバッファ空間６２内に送るための可撓性の送りシート８８を有する。

送りシート８８は、感光体１２Ｙの回転中心線方向７８に長尺なシートであって、回転中心線８６に対する放射方向に関して攪拌部材８４の一端に取り付けられている。攪拌部材８４が回転することにより、送りシート８８は、図２に示すように、自由端９０が貯蔵空間５８を形成するハウジング５０の壁面に接触することにより撓み、トナーを壁面に沿って攪拌部材８４の回転方向に送る。送りシート８８の自由端９０が連絡路６４の開口に到達したとき、送りシート８８に搬送されていたトナーが連絡路６４を介してバッファ空間６２内に送られる。

待機空間６０は、現像に使用される直前のトナーが待機する空間、すなわち供給ローラ５４に担持されるトナーが収容される空間であって、ハウジング５０内において下方に配置され、その上部で水平方向に伸びる２つの連絡路６６ａ、６６ｂによってバッファ空間６２の下部と連絡されている。また、待機空間６０は、ハウジング５０の壁面と、現像ローラ５２の外周面の一部で構成される空間である。したがって、待機空間６０内のトナーが待機空間６０の外部に漏れないように、ハウジング５０と現像ローラの間の隙間は、現像ローラ５２のスムーズな回転を妨げないシール部材（図示せず）によってシールされている。

待機空間６０は、充満状態（広義には、ほぼ充満状態も含む。）であるとき、良好な画像を実行可能とする所定量のトナーを収容する大きさを備える。

所定量について具体的に説明する。良好な現像を実行するためには、現像ローラ５２が良好な現像に必要な量（現像必要量）のトナーを担持する必要がある。現像ローラ５２が現像必要量のトナーを担持するためには、現像ローラ５２にトナーを供給する供給ローラ５４が現像必要量以上の略一定量のトナーを待機空間６０内から得て担持する必要がある。供給ローラ５４が現像必要量以上の略一定量のトナーを担持するためには、該略一定量の以上の所定量のトナーを待機空間６０が収容する必要がある。

バッファ空間６２は、貯蔵空間５８と待機空間６０を連絡する空間であって、貯蔵空間５８から待機空間６０に移動するトナーを一時的に収容して待機空間６０内のトナーの充満状態を安定維持するためのものである。

連絡路６４は、貯蔵空間５８の上部とバッファ空間６２の上部を略水平方向に連絡するトナーが移動可能な連絡路である。連絡路６４のバッファ空間６２側の開口は、図３に示すように、バッファ空間６２内におけるトナーの搬送方向８０に関して上流側に配置されている。その理由（効果）については後述する。

連絡路６６ａ、６６ｂは、図４に示すように、待機空間６０の上部とバッファ空間６２の下部を略水平方向に連絡するトナーが移動可能な連絡路であって、２つのスクリュ５６ａ、５６ｂによる待機空間６０とバッファ空間６２の間のトナーの循環を可能にするものである。

連絡路６６ａは、待機空間６０側の開口がスクリュ５６ｂのトナーの搬送方向８２関して下流側端に対向するとともに、バッファ空間６２側の開口がスクリュ５６ａのトナーの搬送方向８０に関して上流側端に対向するように構成されている。

連絡路６６ｂは、待機空間６０側の開口がスクリュ５６ｂのトナーの搬送方向８２に関して上流側端に対向するとともに、バッファ空間６２側の開口がスクリュ５６ａのトナーの搬送方向８０に関して下流側端に対向するように構成されている。

以上、現像装置１８Ｙの複数の構成要素を個々に詳細に説明した。これらの複数の構成要素が協働することにより、感光体１２Ｙが担持する静電潜像を良好に現像することが可能になる、言い換えると、現像ローラ５４が現像必要量のトナーを確実に担持することが可能になる。また、これらの複数の構成要素は、画像形成装置１０が傾いた姿勢で設置された場合においても、協働して良好な現像の実施を可能にする。

以下、良好な現像の実施を可能にする、複数の構成要素それぞれの上述していない（協働する他の構成要素とともに説明しなければならない）詳細を補足しつつ、現像装置１８Ｙの動作を説明する。

現像装置１８Ｙの動作中において、図２に示すように、現像ローラ５２、供給ローラ５４、スクリュ５６ａ，５６ｂ、攪拌部材８４は、モータなどの回転駆動手段（図示せず）によってそれぞれ決められた一定の回転速度で回転する。

２つのスクリュ５６ａ、５６ｂは、２つの連絡路６６ａ、６６ｂを介して待機空間６０とバッファ空間６２の間でトナーを循環させる。これにより、待機空間６０内のトナー量は安定維持される（待機空間６０内のトナー量の変動が小さいように維持するという意味で、一定量で維持するという意味ではない。）。

具体的に図４を参照しながら説明すると、例えば、連絡路６６ｂを介して過剰量のトナーがバッファ空間６２から待機空間６０に送られても、連絡路６６ａを介して待機空間６０内のトナーの一部がバッファ空間６２に移動するため、待機空間６０内におけるトナー量の変動幅は小さく抑制される。その結果、待機空間６０内のトナー量は安定維持される。

現像装置１８Ｙの動作は、現像装置１８Ｙ内のトナー量に応じて２段階に分けられる。

まず、貯蔵空間５８内に貯蔵されているトナーのトナー面（液体でいう液面に相当する。）が連絡路６４の開口の下縁より低いレベルに位置する段階（以下、「第１段階」と称する。）を説明する。第１の段階の状態の一例が、図２に示されている。

現像装置１８Ｙが使用され始めるとき、貯蔵空間５８内には、トナー面が連絡路６４の開口の下縁と略同一レベルに位置する量のトナーが貯蔵されている。また、バッファ空間６２にも、トナー面が連絡路６４の開口の下縁と略同一レベルに位置する量のトナーが収容されている。このとき、待機空間６０はトナーが充満された状態である。

第１段階中、バッファ空間６２内のトナーのトナー面は、攪拌部材８４によって連絡路６４の開口の下縁と略同一レベルの位置に維持される（図３参照。）。すなわち、バッファ空間６２内のトナー量は略一定の量（以下、「所定バッファ量」と称する。）に維持される。

具体的に説明する。第１段階中、待機空間６０内のトナーの一部が現像ローラ５２に供給ローラ５４を介して供給されると、待機空間６０内のトナーの充満状態を維持するためにバッファ空間６２内のトナーの一部が該待機空間６０に送られる。バッファ空間６２内のトナーの一部が待機空間６０に移動するが、攪拌部材８４が連絡路６４の開口の下縁より低いレベルに位置するトナーの一部を送りシート８８を介して該開口まで持ち上げてバッファ空間６２に送ることにより、バッファ空間６２内のトナー量の減少は抑制される。別の観点から見れば、攪拌部材８４が、単位時間あたり、バッファ空間６２から待機空間６０に移動するトナー量に比べて大きい量のトナーをバッファ空間６２に送れるように構成されている。

また、貯蔵空間５８からバッファ空間６２内に送られたトナーの一部が、連絡路６４を介してバッファ空間６２から貯蔵空間５８内に溢れ出る。そのため、バッファ空間６２のトナーのトナー面は、攪拌部材８４の送りシート８８を介して貯蔵空間５８からトナーが送られ続けるにもかかわらず、連絡路６４の開口の下縁と略同一レベルの位置に維持される。これは、連絡路６４が水平方向に伸びる連絡路であることによる。

第１段階中、待機空間６０内はトナーが充満された状態であり、そのトナー量は略所定量で維持されている。また待機空間６０内には所定のトナー粉圧（以下、「所定粉圧」と称する。）が発生している。この待機空間６０内の所定の粉圧は、バッファ空間６２内の所定バッファ量のトナーの重さが待機空間６０内のトナーに作用することにより発生する。

なお、トナー粉圧は、トナーを構成するトナー粒子の密集の程度（粒子の密度）によって決まるもので、例えば、トナー粒子の密度が高い場所ではトナー粉圧は高くなり、逆にトナー粒子の密度が低い場所ではトナー粉圧は低くなる。

待機空間６０のトナー粉圧が高すぎると該待機空間６０内に収容されている供給ローラ５４のスムーズな回転が妨害されるまたは供給ローラ５４が回転不能になるため、待機空間６０内の所定粉圧は、供給ローラ５４のスムーズな回転を確保することができるトナー粉圧に設定されている。言い換えると、所定バッファ量が、供給ローラ５４のスムーズな回転を確保することができる量に設定されている。更に換言すると、所定バッファ量のトナーを収容するバッファ空間６２の連絡路６４の開口の下縁より下の部分が、供給ローラ５４のスムーズな回転を確保する所定バッファ量のトナーを収容する大きさを備えている。

次に、第１段階に続く第２段階の動作について説明する。第２段階は、バッファ空間６２内のトナー量が減少する段階である。

当然ながら、現像動作が実行される度に、貯蔵空間５８内のトナー量は減少していく。第１段階の終わり、すなわち貯蔵空間５８内のトナー量が略ゼロになると、攪拌部材８４の送りシート８８を介する貯蔵空間５８からバッファ空間６２へのトナーの送り量も略ゼロになる。したがって、以後の現像動作、すなわち第２段階中は、バッファ空間６２のトナー量が所定バッファ量から現像動作が実行される度に減少していく。

第２段階中、バッファ空間６２内のトナー量の減少により、第１段階にくらべて待機空間６０内のトナー量やトナー粉圧は僅かながら所定トナー量や所定粉圧から減少する。

第２段階の終わり、すなわちバッファ空間６２内のトナー量がゼロになると、現像装置１８Ｙの現像動作が終了される。

ここからは、画像形成装置１０が傾いた姿勢で設置されても良好に現像が実行されるメカニズムについて説明する。本明細書において、「傾いた姿勢」とは、感光体や現像ローラなどの回転中心線が水平でない状態を言う。

理想的には、画像形成装置は、感光体や現像ローラなどの回転中心線が水平であるような姿勢（以下、「非傾姿勢」と称する。）で設置されるのが好ましいが、実際には、完全に非傾姿勢で設置することは困難である。

画像形成装置１０が傾いた姿勢で設置されると、貯蔵空間５８とバッファ空間６２内のトナーは、感光体１２Ｙの回転中心線方向に関して一方向側に集まる。待機空間６０内のトナーは充満状態であるため一方に集まることがない。

例えば、図６（ａ）に示すように、連絡路６６ａが６６ｂに比べて高いレベルに位置するような傾いた姿勢で画像形成装置１０が設置された場合を考える。図では、バッファ空間６２内のトナーのトナー面を実線で示し、貯蔵空間５８内のトナーのトナー面を点線で示している。

図６（ａ）に示すように、画像形成装置１０が傾いた姿勢で設置されると、バッファ空間６２内のトナーと貯蔵空間５８内のトナーは、重力によって連絡路６６ｂ側に集まる。

この場合、貯蔵空間５８の連絡路６４近傍のトナー量が少なくなり、攪拌部材８４の送りシート８８を介する貯蔵空間５８からバッファ空間６２へのトナーの送り量は、画像形成装置１０が非傾姿勢で設置された場合に比べて少なくなる。

すなわち、バッファ空間６２内のトナー量が非傾姿勢の場合に比べて少なくなる。それにより、待機空間６０内のトナー量が、所定量から小さくなることが考えられる。言い換えると、バッファ空間６２から待機空間６０に送られるトナー粒子の数が、非傾姿勢の場合に比べて少なくなることが考えられる。待機空間６０内のトナー量が良好な画像の形成に必要な所定量より小さくなることにより、良好な画像が形成されない、例えばトナーの不足により現像画像にカスレが生じることが考えられる。

しかしながら、実際には、重力の作用により、トナー粒子が連絡路６６ｂの開口近傍に相対的に高密に集まり、トナー粒子の高密な集合が連絡路６６ｂを介して待機空間６０に送られる。すなわち、バッファ空間６２内のトナー粒子の数が非傾姿勢の場合に比べて少ないにもかかわらず、非傾姿勢の場合と略同等数のトナー粒子がバッファ空間６２から待機空間６０に送られる。したがって、待機空間６０内のトナー量は略所定量である。

それに対して、図６（ｂ）に示すように、連絡路６６ａが６６ｂに比べて低いレベルに位置するような傾いた姿勢で画像形成装置１０が設置された場合を考える。

この場合、貯蔵空間５８内の連絡路６４近傍のトナー量が多くなり、攪拌部材８４の送りシート８８を介する貯蔵空間５８からバッファ空間６２へのトナーの送り量は、非傾姿勢の場合に比べて多くなる。

すなわち、バッファ空間６２内のトナー量が非傾姿勢の場合に比べて多くなる。それにより、待機空間６０内のトナー量が、所定量より大きくなることが考えられる。言い換えると、バッファ空間６２から待機空間６０に送られるトナー粒子の数が、非傾姿勢の場合に比べて多くなることが考えられる。待機空間６０内のトナー量が良好な画像の形成に必要な所定量より大きくなることにより、例えば供給ローラ５４のスムーズな回転が妨げられることが考えられる。

しかしながら、実際には、重力の作用により、トナー粒子が連絡路６６ｂの開口近傍に相対的に低密に集まり、トナー粒子の低密な集合が連絡路６６ｂを介して待機空間６０に送られる。すなわち、バッファ空間６２内のトナー粒子の数が非傾姿勢の場合に比べて多いにもかかわらず、非傾姿勢の場合と略同等数のトナー粒子がバッファ空間６２から待機空間６０に送られる。したがって、待機空間６０内のトナー量は非傾姿勢の場合とほとんどかわらない。

整理すると、画像形成装置１０が傾いた姿勢で設置されても待機空間６０内のトナー量が非傾姿勢の場合と略同一の所定量になる効果は、上述するように、待機空間６０がトナーで充満された状態で維持されていることが条件である。また、待機空間６０のトナー充満状態の維持は、貯蔵空間５８と待機空間６０の間にバッファ空間６２があって、連絡路６４がバッファ空間６２内のトナーの搬送方向８０に関して上流側で該バッファ空間６２に接続されていることが条件である。この条件の適正さを説明する。

まず、待機空間６０内のトナーは充満状態であるため画像形成装置１０の姿勢の傾きに大きく影響されないのは明らかである。

また、連絡路６４がバッファ空間６２内のトナーの搬送方向８０に関して上流側で該バッファ空間６２に接続されている効果は、連絡路６４が中央や下流側でバッファ空間６２に接続さている場合を考えると明らかになる。

図６（ａ）に示すように連絡路６６ｂが連絡路６６ａに比べて低いレベルに位置するような傾いた姿勢で画像形成装置１０が設置された場合を考える。この場合、連絡路６４がバッファ空間６２内のトナーの搬送方向８０に関して中央や下流側、すなわち連絡路６４が上述の形態に比べて連絡路６６ｂの近くでバッファ空間６２に接続されていると、上述の形態に比べて大きい量のトナーが連絡路６４を介して貯蔵空間５８からバッファ空間６２に送られ、それにより連絡路６６ｂ近傍に上述の形態に比べて過剰に高密にトナー粒子が集まる。過剰に高密状態のトナー粒子の集合が待機空間５０内に送られると、待機空間６０内のトナー量は所定量以上になる。

また、図６（ｂ）に示すように連絡路６６ｂが連絡路６６ａに比べて高いレベルに位置するような傾いた姿勢で画像形成装置１０が設置された場合を考える。この場合、連絡路６４がバッファ空間６２内のトナーの搬送方向８０に関して中央や下流側、すなわち連絡路６４が上述の形態に比べて連絡路６６ｂの近くでバッファ空間６２に接続されていると、上述の形態に比べて少ない量のトナーが連絡路６４ａを介して貯蔵空間５８からバッファ空間６２に送られ、それにより連絡路６４ｂ近傍に上述の形態に比べて過剰に低密にトナー粒子が集まる。過剰に低密状態のトナー粒子の集合が待機空間５０内に送られると、待機空間６０内のトナー量は上述の形態に比べて低くなる。

本実施形態によれば、バッファ空間６２を有し、バッファ空間６２と貯蔵空間５８を連絡する連絡路６４がスクリュ５６ａのトナー搬送方向８０に関して上流側で該バッファ空間６２に接続されていることにより、画像形成装置１０の姿勢にかかわらず、待機空間６０がトナーを充満した状態で維持される。待機空間６０がトナーの充満された状態で維持されるため、現像ローラ５２は供給ローラ５４を介して現像必要量のトナーを待機空間６０から確実に得ることができる。

（第２の実施形態）
第１の実施形態は、貯蔵空間の上部とバッファ空間の上部が連絡路によって連絡されているため、攪拌部材の送りシートが貯蔵空間の下部に位置するトナーを上部に持ち上げる必要があった。そのトナーを持ち上げる過程において、持ち上げたトナーの一部が送りシートからこぼれていた。そのため、現像装置が良好に現像できなくなったときには、貯蔵空間内にトナーが残っていた。本実施形態はこれに対処するものである。

本実施形態の画像形成装置は、第１の実施形態の画像形成装置と現像装置が異なるだけで他の構成要素は同じである。したがって、現像装置のみ説明する。

また、本実施形態の現像装置は、貯蔵空間とバッファ空間とを連絡する連絡路の配置位置が異なる点と、バッファ空間内のトナーの貯蔵空間への連絡路を介する移動を規制するトナー移動規制手段を有する点を除いては第１の実施形態の現像装置と同じである。したがって、この二点を中心に説明する。

図７は、第２の実施形態の現像装置の部分断面図である。図において、符号２１８Ｙで示される本実施形態の現像装置において、第１の実施形態の構成要素と同一または類似の構成要素には、第１の構成要素に付された符号の数字に２００を加算した数字の符号を付している。

図に示すように、連絡路２６４は、貯蔵空間２５８の下部とバッファ空間２６２の上部（連絡路２６６ａ、２２６ｂが接続されているバッファ空間部分に対して上部）を連絡している。また、連絡路２６４は、第１の実施形態の連絡路６４がバッファ空間６２内のトナーの搬送方向８０に関して上流側で該バッファ空間６２に接続されていることと同様に、バッファ空間２６２内のトナーの搬送方向に関して上流側で該バッファ空間２６２に接続されている。

連絡路２６４のバッファ空間２６２側の開口には、バッファ空間２６２内のトナーの貯蔵空間２５８への移動を規制するトナー移動規制手段が設けられている。

具体的には、トナー移動規制手段は、連絡路２６４のバッファ空間２６２側の開口を塞ぐことができる大きさを備えるシート形状の弁体２９２で構成される。弁体２９２は、連絡路２６２の開口の上縁近傍のハウジング２５０の部分に、現像装置２１８Ｙにトナーが収容されていない状態においてハウジング２５０の壁面に沿って連絡路２６２の開口を塞ぐように接着されている。したがって、弁体２９２は、貯蔵空間２５８からバッファ空間２６２へのトナーの移動は図中に点線に示すように撓むことにより許可するが、バッファ空間２６２から貯蔵空間２５８へのトナーの移動は図中に実線に示すように開口を封鎖して許可しない、いわゆる逆流止め弁と同等の役割を果たす。

弁体２９２は、また、貯蔵空間２５８からバッファ空間２６２へ過剰にトナーが送られることを防止するために機能する。

説明すると、バッファ空間２６２には、攪拌部材８４の送りシート２８８を介して送られたトナーまたは重力の作用により自然に連絡路２６４を介して流入したトナーが収容される。バッファ空間２６２にある程度の量、すなわち連絡路２６４の開口と略同一レベルまで収容されると、弁体２９２がバッファ空間２６２内のトナーに押圧されることにより連絡路２６４の開口に押し戻され、連絡路２６４の開口が閉鎖される。このとき、弁体２９２には貯蔵空間２５８内のトナーによる粉圧とバッファ空間２６２内のトナーによる粉圧が作用しており、後者の粉圧が前者の粉圧に比べて大きい。これにより、貯蔵空間２５８からバッファ空間２６２へ過剰にトナーが送られることを防止する。

連絡路２６４の閉鎖は、バッファ空間２６２内のトナーが現像によって減少し、貯蔵空間２５８内のトナーによる粉圧がバッファ空間２６２内のトナーによる粉圧に比べて大きくなるまで続く。貯蔵空間２５８内のトナーによる粉圧がバッファ空間２６２内のトナーによる粉圧に比べて大きくなると、弁体２９２が貯蔵空間２５８内のトナーに押圧され、連絡路２６４の開口が閉鎖状態から解除される。

このように、シート２９２が貯蔵空間２５８内のトナーとバッファ空間２６２内のトナーを利用して連絡路２６４の開口を閉鎖状態または閉鎖解除状態を繰り返すことにより、バッファ空間２６２内のトナー量は略一定に維持される。

本実施形態よれば、貯蔵空間とバッファ空間とを連絡する連絡路が該貯蔵空間の下部と接続されているため、第１の実施形態に比べて、現像装置が良好に現像できなくなったときに貯蔵空間内に残るトナー量が小さい。すなわち、第１の実施形態に比べて現像装置に収容されているトナーを無駄なく現像に使用することができる。

以上、２つの実施形態を挙げて本発明を説明したが、本発明は上述の２つの実施形態に限定されない。

例えば、バッファ空間に設置されるスクリュに部分的にパドルを設けてもよい。

具体的には、図８に示すように、スクリュ３５６ａの羽根間にパドル３９４が設けられる。パドル３９４が設けられるスクリュ３５６ａの部分は、トナーの搬送方向３８０に関して下流側である。

上述するようにパドル３９４をスクリュ３５６ａに設けると、図に示すようにトナーのトナー面は、トナーの搬送方向３８０に関して上流側が下流側に比べて高いレベルに位置するようになる。これは、パドル３９４が設けられているスクリュ３５６ａの部分のトナーの搬送能力が、パドル３９４がない部分に比べて低いためである。すなわち、搬送方向３８０下流側において、搬送能力の低下によりトナーの高さが下がるためである。

上述するようにパドル３９４をスクリュ３５６ａに部分的に設けることによる効果を説明する。

第１の実施形態で説明したように、バッファ空間内のトナーのトナー面が連絡路の開口の下縁と略同一レベルに位置すると、貯蔵空間から連絡路を介して送られたトナーの一部が該貯蔵空間に溢れ出る。このメカニズムにより、バッファ空間内のトナー量が略一定量で維持される。

図３と図８を比較して明らかなように、パドルが部分的に設けられたスクリュを有する図８に示すバッファ空間内のトナー量は、パドルが設けられていないスクリュを有する図３に示すバッファ空間内のトナー量より少ない。すなわち、図８に示すバッファ空間においては、図３に示すバッファ空間に比べて、小量のトナーで効率よく上記メカニズムを実現している。

また、第２の実施形態において、バッファ空間から貯蔵空間へのトナーの移動を規制する弁体は、貯蔵空間のトナーに押圧されて連絡路の開口の閉鎖状態を解除するものである。したがって、貯蔵空間内のトナーが減少すると、弁体を押す押圧力が小さくなり、連絡路の開口の閉鎖状態を解除できない可能性がある。その対処として、搬送部材の送りシートが弁体を押圧するようにしてもよい。

図７を用いて説明すると、弁体２９２は、連絡路２６４のバッファ空間２６２側の開口に設けられている。従って、図５に示すような送りシートの場合、送りシートの自由端は貯蔵空間を形成するハウジングの壁面に沿って移動するため、送りシートと弁体は接触しない。

送りシートが弁体と接触して押圧できるように改良された搬送部材を図９に示す。

図において、符号４８４で示す攪拌部材は、攪拌部材４８４の回転中心線４８６に対して直交方向に伸びる２つのスリット４９６が形成された送りシート４９０を有する。

送りシート４９０に設けられている２つのスリット４９６は、２つのスリット４９６に挟まれた送りシート４９０の部分４９８が弁体２９２と接触するように設けられたものである。２つのスリット４９６により、送りシート４９０の部分４９８が弁体２９２に接触し、部分４９０以外の部分がハウジング２５０の壁面に接触する。これにより、攪拌部材の送りシートによって弁体を押圧することが可能になる。

さらに、第１の実施形態においては、貯蔵空間内のトナー量は、貯蔵空間の上部とバッファ空間の上部連絡する連絡路の開口の下縁より低いレベルにトナー面が位置する量であるが、それ以上の量のトナーを貯蔵空間に貯蔵してもよい。しかしながら、連絡路の開口の下縁より高いレベルにトナー面が位置する量のトナーを貯蔵したとき、待機空間内のトナー粉圧が、待機空間内に配置されている供給ローラのスムーズな回転を妨げないトナー粉圧になるように、例えばバッファ空間の大きさ、連絡路の形成位置、開口の大きさなど現像装置を構成する複数の構成要素の形状や大きさを適当に設計する必要がある。

本発明に係る現像装置を有する画像形成装置の構成を概略的に示す図である。 本発明の第１の実施形態にかかる現像装置の部分断面図である。 バッファ空間内の状態を示す図である。 ２つのスクリュの位置関係を示す図である。 送りシートを備える攪拌部材を示す図である。 画像形成装置が傾いた姿勢で設置されたときのバッファ空間内の状態を示す図である。 本発明の第２の実施形態に係る現像装置の部分断面図である。 バッファ空間内のスクリュの別形態を示す図である。 第２の実施形態の現像装置に対応した別形態の攪拌部材を示す図である。

符号の説明

５２：現像剤担持体（現像ローラ）
５６ａ：第１のトナー搬送手段（スクリュ）
５６ｂ：第２のトナー搬送手段（スクリュ）
５８：貯蔵空間
６０：待機空間
６２：バッファ空間
６４：第１の連絡路
６６ａ、６６ｂ：第２の連絡路
８４：トナー送り手段（攪拌部材）

Claims (3)

1. 現像剤担持体が担持するトナーを用いて静電潜像を現像する現像装置であって、
   現像剤担持体と、
   トナーを貯蔵する貯蔵空間と、
   貯蔵空間の下方にあって現像剤担持体を収容するとともに該現像剤担持体に担持されるトナーが充満状態またはほぼ充満状態で待機する待機空間と、
   貯蔵空間から待機空間に移動されるトナーを一時的に収容するバッファ空間と、
   バッファ空間から待機空間へ移動するトナー量に比べて大きい量のトナーを貯蔵空間からバッファ空間に送るトナー送り手段と、
   貯蔵空間からバッファ空間内に送られたトナーの余剰分が自重によってバッファ空間から貯蔵空間へ溢れ出るように貯蔵空間の上部とバッファ空間の上部を略水平方向に連絡する第１の連絡路と、
   バッファ空間の下部と待機空間とを連絡する２つの第２の連絡路と、
   バッファ空間内において一方の第２の連絡路の開口から他方の第２の連絡路の開口に向かってトナーを搬送する第１のトナー搬送手段と、
   待機空間内において他方の第２の連絡路の開口から一方の第２の連絡路の開口に向かってトナーを搬送する第２のトナー搬送手段とを有し、
   第１の連絡路が、第１のトナー搬送手段のトナー搬送方向に関して上流側で該バッファ空間に接続されていることを特徴とする現像装置。
2. 第１のトナー搬送手段が、トナーの搬送方向に関して下流側のトナー搬送量が上流側のトナー搬送量に比べて小さくなるように構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。
3. トナーを用いて静電潜像を現像する現像装置を有する画像形成装置であって、
   静電潜像を担持する像担持体と、
   請求項１又は２に記載の現像装置を有することを特徴とする画像形成装置。

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