JP4813587B2 - 現像装置とこれを用いる画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、現像装置とこれを用いる画像形成装置に係り、特に、電子写真方式によりトナーを用いて画像形成を行う静電複写機、レーザープリンタ及びファクシミリ等の画像形成装置に採用されてトナーと磁性キャリアとを含む２成分現像剤を用いた現像装置とこれを用いる画像形成装置に関する。

従来から、複写機、プリンタ及びファクシミリ等の電子写真方式の画像形成装置が知られている。電子写真方式の画像形成装置は、感光体ドラム（トナー像担持体）の表面に静電潜像を形成し、現像装置によって感光体ドラムに対してトナーを供給して前記静電潜像を現像し、現像によって感光体ドラムに形成されたトナー像を用紙等のシートに転写して、定着装置によってシートにトナー像を定着させるようになっている。

近年、フルカラー化や高画質化に対応した画像形成装置では、トナーの帯電安定性に優れる２成分現像剤（以下、単に「現像剤」と称する。）がよく使用されている。

この現像剤は、トナーとキャリアとからなり、それらを現像装置内で撹拌することによりトナーとキャリアとが摩擦し、この摩擦によって適正に帯電したトナーが得られる。

現像装置において、帯電したトナーは、現像剤担持部材、例えば、現像ローラの表面に供給される。この現像ローラに供給されたトナーは、静電的吸引力によって感光体ドラムに形成された静電潜像に移動する。これにより、感光体ドラム上に静電潜像に基づいたトナー像が形成される。

さらに、最近では、画像形成装置の高速化及び小型化が要求されており、現像剤の帯電を迅速且つ充分に行い、現像剤の搬送も迅速に行う必要が生じている。

そこで、画像形成装置において、補給されたトナーを現像剤中に即時に分散させて適切な帯電量を付与するために、循環方式の現像装置が採用されている。循環方式の現像装置は、現像剤が循環搬送される経路である現像剤搬送路と、現像剤搬送路にて現像剤を撹拌しながら搬送する現像剤搬送部材とを備えている（特許文献１を参照）。

特開平１０−６３０８１号公報

上述した循環方式の現像装置では、現像装置内の現像剤のトナー濃度が所定値よりも下回った場合、トナーホッパーから現像剤搬送路へトナーが補給されるようになっている。

しかしながら、従来の循環方式の現像装置では、補給されたトナーを現像剤と混合（攪拌）しながら搬送するため、攪拌力が低いとトナーが十分な帯電量を得ないまま現像ローラに搬送されるという問題があった。

また、現像剤とトナーの攪拌性を高めるために、メッシュ状のスクリーン部材を設けたり、攪拌パドルなどの部材を多数設けたりすると、現像剤にストレスがかかり、現像剤の耐久性が低下するという問題があった。

特に、小粒径キャリアと小粒径トナーを用いた現像剤においては、攪拌力を高くすると、ストレスによりトナーの流動性向上剤（外添剤）がトナー表面に埋没し、現像剤の流動性が極端に低下して現像剤の搬送が困難になり、その結果、必要なトナーが感光体ドラム表面に供給されずに、画像濃度が低下する不具合が生じるという問題があった。

また、現像剤を攪拌しながら搬送する現像装置においては、現像剤（キャリア）の比重が補給トナーの比重に対して大きすぎるため（約３倍）、補給トナーが現像剤の下の方に潜り込みにくく、トナーが十分な帯電量を得ないまま現像ローラに搬送されるという問題があった。なお、攪拌羽根により攪拌性を上げると混合性（帯電性）は良くなるが、攪拌によるストレスにより現像剤の流動性が極端に低下するという問題が生じる。

本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなされたものであって、現像剤が所定の方向へ搬送される現像剤搬送路を備える現像装置において、トナーが充分な帯電量を得ないまま現像ローラに搬送されることを抑制し、現像剤の攪拌と搬送によるストレスを低減して、画像濃度の低下を抑制できる現像装置とこれを用いる画像形成装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決するための本発明に係る現像装置とこれを用いる画像形成装置は、次の通りである。

本発明は、トナーと磁性キャリアとを含む現像剤が収容される現像剤収容部と、前記現像剤が略水平方向に搬送される現像剤搬送路と、前記現像剤搬送路にトナーを補給するためのトナー補給口とを備えた現像装置において、前記トナー補給口を、前記現像剤搬送路の上方に形成し、前記現像剤搬送路の上部に、前記現像剤を断続的に吸引及び開放する電磁石を設け、前記現像剤搬送路の底面には、前記電磁石に引き寄せられた現像剤が開放されて落下する位置に、現像剤搬送方向下流側に向かい下降する下り傾斜面を形成することを特徴とするものである。

また、本発明は、前記電磁石及び前記下り傾斜面を、現像剤搬送方向に沿ってそれぞれ複数設けることが好ましい。

また、本発明は、前記現像剤搬送路の底面には、前記下り傾斜面の現像剤搬送方向上流側に、現像剤搬送方向下流側に向かい上昇する（すなわち、前記下り傾斜面から現像剤搬送方向上流側に向かい下降する）上り傾斜面を形成し、該上り傾斜面の傾斜角を、前記下り傾斜面の傾斜角より大きい角度で形成することが好ましい。

また、本発明は、前記上り傾斜面の傾斜角を９０度とすることが好ましい。

また、本発明は、前記複数の電磁石において、隣り合う電磁石のうち現像剤搬送方向上流側の電磁石を、現像剤搬送方向下流側の電磁石が現像剤を吸引している状態の時に、吸引されている現像剤を開放するようにすることが好ましい。

また、本発明は、表面に静電潜像が形成される感光体ドラムと、感光体ドラム表面を帯電させる帯電装置と、感光体ドラム表面に静電潜像を形成する露光装置と、感光体ドラム表面の静電潜像にトナーを供給してトナー像を形成する現像装置と、前記現像装置にトナーを補給するトナー補給装置と、感光体ドラム表面のトナー像を記録媒体に転写する転写装置と、トナー像を記録媒体に定着させる定着装置とを備え、電子写真方式によりトナーを用いて画像を形成する画像形成装置において、前記現像装置として、請求項１乃至５のうちの何れか一項に記載の現像装置を用いることを特徴とするものである。

本発明によれば、トナーと磁性キャリアとを含む現像剤が収容される現像剤収容部と、前記現像剤が略水平方向に搬送される現像剤搬送路と、前記現像剤搬送路にトナーを補給するためのトナー補給口とを備えた現像装置において、前記トナー補給口を、前記現像剤搬送路の上方に形成し、前記現像剤搬送路の上部に、前記現像剤を断続的に吸引及び開放する電磁石を設け、前記現像剤搬送路の底面には、前記電磁石に引き寄せられた現像剤が開放されて落下する位置に、現像剤搬送方向下流側に向かい下降する下り傾斜面を形成することで、前記電磁石が吸引した現像剤を開放した際に、落下した現像剤が前記現像剤搬送路の底面の下り傾斜面に沿って現像剤搬送方向下流側に流れることから、電磁石による現像剤の吸引と開放操作を断続的に行うことにより、現像剤を上下運動（上下方向への移動）させながら現像剤搬送方向に搬送することができる。その結果、現像剤に過度のストレスを与えることなく、補給トナーを速やかに現像剤に混合することができる。これにより、充分に帯電させた状態でトナーを現像ローラに搬送することができるので、画像濃度の低下を抑制することができる。

また、本発明によれば、前記電磁石及び前記下り傾斜面を、現像剤搬送方向に沿ってそれぞれ複数設けることで、前記電磁石による現像剤の吸引と開放操作による現像剤の上下運動を、少なくとも前記電磁石および前記下り傾斜面の数だけ確実に実施できるので、補給トナーが充分に帯電されないまま搬送されることを防止できる。

また、本発明によれば、前記現像剤搬送路の底面には、前記下り傾斜面の現像剤搬送方向上流側に、現像剤搬送方向下流側に向かい上昇する上り傾斜面を形成し、前記上り傾斜面の傾斜角を、前記下り傾斜面の傾斜角より大きい角度で形成することで、前記電磁石により吸引された後に開放されて落下した現像剤が、現像剤搬送路の底面の下り傾斜面に沿って現像剤搬送方向下流側に流れる際に、上り傾斜面で現像剤が確実にストップすることから、少なくとも電磁石及び下り傾斜面の数だけ、上下運動の回数を確実に実施することができるので、補給トナーが充分に帯電されないまま搬送されることを防止できる。さらに、上り傾斜面の傾斜角が下り傾斜面の傾斜角より大きいことから、下り傾斜面が上り傾斜面より長くなるため、現像剤搬送方向を逆に進む現像剤の量を少なくできる。

また、本発明によれば、前記上り傾斜面の傾斜角を、９０度にすることで、電磁石から開放されて落下した現像剤が、現像剤搬送路の底面の上り傾斜面に沿って、現像剤搬送方向の逆向きに（現像剤搬送方向上流側に向かい）搬送される現像剤の量を最も少なくすることができる。

また、本発明によれば、前記複数の電磁石において、隣り合う電磁石のうち現像剤搬送方向上流側の電磁石を、現像剤搬送方向下流側の電磁石が現像剤を吸引している状態の時に、吸引されている現像剤を開放することで、現像剤搬送方向下流側の現像剤は現像剤搬送方向下流側の電磁石によって上方へ持ち上げられているので、開放された現像剤は、上流側の現像剤に邪魔されることなく現像剤搬送路底面の下り傾斜面に沿って現像剤搬送方向に流れるため、現像剤を効率的に搬送できる。

また、本発明によれば、表面に静電潜像が形成される感光体ドラムと、感光体ドラム表面を帯電させる帯電装置と、感光体ドラム表面に静電潜像を形成する露光装置と、感光体ドラム表面の静電潜像にトナーを供給してトナー像を形成する現像装置と、前記現像装置にトナーを補給するトナー補給装置と、感光体ドラム表面のトナー像を記録媒体に転写する転写装置と、トナー像を記録媒体に定着させる定着装置とを備え、電子写真方式によりトナーを用いて画像を形成する画像形成装置において、前記現像装置として、請求項１乃至５のうちの何れか一項に記載の現像装置を用いることで、現像剤に過度なストレスを与えることなく、補給されたトナーと現像剤との攪拌と搬送を行えるため、現像剤の磨耗を抑制することができ、さらに、補給トナーの帯電不良に起因するトナー飛散や画像カブリの発生をさせることなく、良好な画像を得ることができる。

本発明の実施形態に係る現像装置が用いられた画像形成装置の全体の構成を示す説明図である。 前記画像形成装置を構成する現像装置の構成を示す断面図である。 図２のＡ−Ａ断面矢視図である。 図２のＢ−Ｂ断面矢視図である。 前記現像装置を構成する電磁石に通電されていない状態（遮電状態）の時の現像槽の第１搬送路内の現像剤の状態を示す説明図である。 前記電磁石に通電されて現像剤が電磁石に引き寄せられた状態を示す説明図である。 前記電磁石への通電を停止して電磁石に引き寄せられていた現像剤が電磁石から落下した状態を示す説明図である。

以下、本発明を実施するための形態について図面を参照して説明する。
図１は発明を実施する形態の一例であって、本発明の実施形態に係る現像装置が用いられた画像形成装置の全体の構成を示す説明図である。

本実施形態は、図１に示すように、表面に静電潜像が形成される感光体ドラム３と、感光体ドラム３表面を帯電させる帯電器（帯電装置）５と、感光体ドラム３表面に静電潜像を形成する露光ユニット（露光装置）１と、感光体ドラム３表面の静電潜像にトナーを供給してトナー像を形成する現像装置２と、現像装置２にトナーを補給するトナーホッパー（トナー補給装置）１０１と、感光体ドラム３表面のトナー像を記録媒体に転写する中間転写ベルトユニット（転写装置）８と、トナー像を記録媒体に定着させる定着ユニット（定着装置）１２とを備え、電子写真方式によりトナーを用いて画像を形成する画像形成装置１００において、現像装置２として、本発明に係る現像装置の構成を採用したものである。

この画像形成装置１００は、外部から伝達される画像データに応じて所定のシート（記録用紙，記録媒体）に多色または単色の画像を形成するものである。なお、画像形成装置１００の上方にスキャナ等を備えてもよい。

まず、画像形成装置１００の全体構成について説明する。
画像形成装置１００は、図１に示すように、黒（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）及びイエロー（Ｙ）の色成分毎の画像データが取り扱われ、黒画像、シアン画像、マゼンタ画像、イエロー画像が形成され、各々の色成分の画像を重畳することによってカラー画像が形成されるようになっている。

したがって、画像形成装置１００においては、図１に示すように、各色成分の画像が形成されるように、現像装置２（２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ）、感光体ドラム３（３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ）、帯電器５（５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ）、クリーナユニット４（４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ）がそれぞれ４個ずつ設けられている。言い換えると、現像装置２と感光体ドラム３と帯電器５とクリーナユニット４とを１つずつ含む画像形成ステーション（画像形成部）が４つ設けられることになる。

なお、上記ａ〜ｄの符号は、ａが黒画像形成用の部材、ｂがシアン画像形成用の部材、ｃがマゼンタ画像形成用の部材、ｄがイエロー画像形成用の部材であることを示したものである。また、画像形成装置１００には、露光ユニット１、定着ユニット１２、シート搬送路Ｓ、給紙トレイ１０及び排紙トレイ１５が備えられている。

帯電器５は、感光体ドラム３の表面を所定の電位に均一に帯電させるものである。
帯電器５としては、図１に示す接触ローラ型の帯電器の他、接触ブラシ型の帯電器、或いは非接触チャージャー型の帯電器などが使用されることもある。

露光ユニット１は、図１に示すように、レーザ照射部及び反射ミラーを備えたレーザスキャニングユニット（ＬＳＵ）である。但し、レーザスキャニングユニット以外に、発光素子をアレイ状に並べたＥＬ（エレクトロルミネッセンス）やＬＥＤ書込みヘッドを露光ユニット１とすることもできる。露光ユニット１は、帯電された感光体ドラム３を入力された画像データに応じて露光することにより、感光体ドラム３の表面に画像データに応じた静電潜像を形成する。

現像装置２は、感光体ドラム３に形成された静電潜像をＫ，Ｃ，Ｍ，Ｙのいずれかのトナーにより顕像化する（現像する）ものである。現像装置２（２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ）は、トナーホッパー１０１（１０１ａ，１０１ｂ，１０１ｃ，１０１ｄ）、トナー移送機構１０２（１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃ，１０２ｄ）、現像槽（現像剤収容部）１１１（１１１ａ，１１１ｂ，１１１ｃ，１１１ｄ）を備えている。

トナーホッパー１０１は、現像槽１１１よりも上方に配され、未使用トナー（粉体状のトナー）を貯蔵している。トナーホッパー１０１から現像槽１１１へトナー移送機構１０２を介してトナーが供給されるようになっている。

クリーナユニット４は、現像及び画像転写工程後に感光体ドラム３の表面に残留しているトナーを除去し、回収するものである。

感光体ドラム３の上方には中間転写ベルトユニット８が配置されている。中間転写ベルトユニット８は、中間転写ローラ６（６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ）、中間転写ベルト７、中間転写ベルト駆動ローラ７１、中間転写ベルト従動ローラ７２、中間転写ベルトテンション機構７３、及び中間転写ベルトクリーニングユニット９を備えている。

中間転写ローラ６、中間転写ベルト駆動ローラ７１、中間転写ベルト従動ローラ７２、中間転写ベルトテンション機構７３は、中間転写ベルト７を張架し、図１の矢印Ｂ方向に中間転写ベルト７を回転駆動させるものである。

中間転写ローラ６は、中間転写ベルトユニット８の中間転写ベルトテンション機構７３における中間転写ローラ取付部に回転可能に支持されている。中間転写ローラ６には感光体ドラム３のトナー像を中間転写ベルト７上に転写するための転写バイアスが印加されている。

中間転写ベルト７は、各感光体ドラム３に接触するように設けられている。中間転写ベルト７上には、感光体ドラム３に形成された各色成分のトナー像が順次重ねて転写されることにより、カラーのトナー像（多色トナー像）が形成される。中間転写ベルト７は、厚さが例えば１００μｍ〜１５０μｍ程度のフィルムを用いて無端状に形成されている。

感光体ドラム３から中間転写ベルト７へのトナー像の転写は、中間転写ベルト７の裏側に接触している中間転写ローラ６によって行われる。中間転写ローラ６には、トナー像を転写するために高電圧の転写バイアス（トナーの帯電極性（−）とは逆極性（＋）の高電圧）が印加されている。

中間転写ローラ６は、直径が例えば８〜１０ｍｍの金属（例えばステンレス）軸をベースとして形成され、表面が導電性の弾性材（例えばＥＰＤＭ，発泡ウレタン等）により覆われている。この導電性の弾性材により、中間転写ローラ６は中間転写ベルト７に対して均一に高電圧を印加することができる。本実施の形態では、転写電極としてローラ形状のもの（中間転写ローラ６）を使用しているが、これ以外にブラシなども用いることが可能である。

上述のように各感光体ドラム３上の静電潜像は各色成分に応じたトナーにより顕像化されてそれぞれトナー像となり、これらトナー像は中間転写ベルト７上に重ねて合わされ積層される。このように、積層されたトナー像は、中間転写ベルト７の回転によって、搬送されてきた用紙と中間転写ベルト７との接触位置（転写部）に移動し、この位置に配置されている転写ローラ１１によって用紙上に転写される。この場合、中間転写ベルト７と転写ローラ１１とは所定ニップで互いに圧接されるとともに、転写ローラ１１にはトナー像を用紙に転写させるための電圧が印加される。この電圧は、トナーの帯電極性（−）とは逆極性（＋）の高電圧である。

上記ニップを定常的に得るために、転写ローラ１１もしくは中間転写ベルト駆動ローラ７１の何れか一方は金属等の硬質材料から形成され、他方は弾性ローラ等の軟質材料（弾性ゴムローラまたは発泡性樹脂ローラ等）から形成される。

中間転写ベルト７と感光体ドラム３との接触により中間転写ベルト７に付着したトナー、及び中間転写ベルト７から用紙へのトナー像の転写の際に転写されずに中間転写ベルト７上に残存したトナーは、次工程でトナーの混色を発生させる原因となるために、中間転写ベルトクリーニングユニット９によって除去され回収される。

中間転写ベルトクリーニングユニット９には、中間転写ベルト７に接触するクリーニングブレード（クリーニング部材）が備えられている。中間転写ベルト７におけるクリーニングブレードに接触している部分は、裏側から中間転写ベルト従動ローラ７２にて支持されている。

給紙トレイ１０は、画像形成に使用するシート（例えば記録用紙）を蓄積しておくためのものであり、画像形成部及び露光ユニット１の下側に設けられている。一方、画像形成装置１００の上部に設けられている排紙トレイ１５は、印刷済みのシートをフェイスダウンで載置するためのものである。

また、画像形成装置１００には、給紙トレイ１０のシート及び手差しトレイ２０のシートを転写部や定着ユニット１２を経由させて排紙トレイ１５に案内するためのシート搬送路Ｓが設けられている。なお、転写部は中間転写ベルト駆動ローラ７１と転写ローラ１１との間に位置する。

さらに、シート搬送路Ｓには、ピックアップローラ１６（１６ａ，１６ｂ）、レジストローラ１４、転写部、定着ユニット１２、搬送ローラ２５（２５ａ〜２５ｈ）等が配置されている。

搬送ローラ２５は、シートの搬送を促進・補助するための小型のローラであり、シート搬送路Ｓに沿って複数設けられている。ピックアップローラ１６ａは、給紙トレイ１０の端部に備えられ、給紙トレイ１０からシートを１枚ずつシート搬送路Ｓに供給する呼び込みローラである。ピックアップローラ１６ｂは、手差しトレイ２０の近傍に備えられ、手差しトレイ２０からシートを１枚ずつシート搬送路Ｓに供給する呼び込みローラである。レジストローラ１４は、シート搬送路Ｓを搬送されているシートを一旦保持し、中間転写ベルト７上のトナー像の先端とシートの先端とを合わせるタイミングでシートを転写部に搬送するものである。

定着ユニット１２は、ヒートローラ８１及び加圧ローラ８２等を備え、これらヒートローラ８１及び加圧ローラ８２はシートを挟んで回転する。ヒートローラ８１は、所定の定着温度となるように制御部（図示せず）によって制御される。この制御部は温度検出器（図示せず）からの検出信号に基づいてヒートローラ８１の温度を制御する。

ヒートローラ８１は、加圧ローラ８２とともにシートを熱圧着することにより、シートに転写されている各色トナー像を溶融、混合、圧接させ、シートに対して熱定着させる。なお、多色トナー像（各色トナー像）が定着されたシートは、複数の搬送ローラ２５によってシート搬送路Ｓの反転排紙経路に搬送され、反転された状態（多色トナー像を下側に向けた状態）にて、排紙トレイ１５上に排出される。

次に、シート搬送路Ｓによるシート搬送動作について説明する。
画像形成装置１００には、図１に示すように、上述したように予めシートを収納する給紙トレイ１０、及び少数枚の印字を行う場合等に使用される手差しトレイ２０が配置されている。これら両トレイには各々ピックアップローラ１６（１６ａ，１６ｂ）が配置され、これらピックアップローラ１６によってシートを１枚ずつシート搬送路Ｓに供給するようになっている。

片面印字の場合は、給紙トレイ１０から搬送されるシートは、シート搬送路Ｓ中の搬送ローラ２５ａによってレジストローラ１４まで搬送され、レジストローラ１４によりシートの先端と中間転写ベルト７上の積層されたトナー像の先端とが整合するタイミングで転写部（転写ローラ１１と中間転写ベルト７との接触位置）に搬送される。転写部ではシート上にトナー像が転写され、このトナー像は定着ユニット１２にてシート上に定着される。その後、シートは、搬送ローラ２５ｂを経て排紙ローラ２５ｃから排紙トレイ１５上に排出される。

また、手差しトレイ２０から搬送されるシートは、複数の搬送ローラ２５（２５ｆ，２５ｅ，２５ｄ）によってレジストローラ１４まで搬送される。それ以降のシート搬送動作は、上述した給紙トレイ１０から供給されるシートと同様の経過を経て排紙トレイ１５に排出される。

一方、両面印字の場合は、上記のようにして片面印字が終了し定着ユニット１２を通過したシートは、後端が排紙ローラ２５ｃにてチャックされる。次に、シートは、排紙ローラ２５ｃが逆回転することによって搬送ローラ２５ｇ，２５ｈに導かれ、再びレジストローラ１４を経て裏面印字が行われた後に、排紙トレイ１５に排出される。

次に、本実施形態の特徴的な現像装置２について図面を参照して説明する。
図２は本実施形態に係る画像形成装置を構成する現像装置の構成を示す断面図、図３は図２のＡ−Ａ断面矢視図、図４は図２のＢ−Ｂ断面矢視図である。

現像装置２は、図２に示すように、現像槽１１１内に、感光体ドラム３と対向するように配置された現像ローラ１１４を有し、現像ローラ１１４によって感光体ドラム３の表面にトナーを供給して、感光体ドラム３の表面に形成された静電潜像を顕像化する（現像する）装置である。

現像装置２は、図２〜図４に示すように、現像ローラ１１４の他に、現像槽１１１、現像槽カバー１１５、トナー補給口１１７、ドクターブレード１１６、現像剤搬送部材１１２、仕切り板（仕切り壁）１１３及び複数の電磁石１１８を備えている。

現像槽１１１は、トナーとキャリアとを含む現像剤（２成分現像剤）を収容する槽である。また、現像槽１１１には、現像ローラ１１４、現像剤搬送部材１１２等が配設されている。なお、本実施形態のキャリアは、磁性を有する磁性キャリアである。

現像ローラ１１４は、回転するマグネットローラであり、現像槽１１１の現像剤を表面に汲み上げて担持し、表面に担持している現像剤に含まれるトナーを感光体ドラム３に供給するものである。現像ローラ１１４の表面に近接する位置にはドクターブレード（層厚規制用ブレード）１１６が配されている。

また、現像槽１１１の上側には、図２，図４に示すように、取り外し可能な現像槽カバー１１５が設けられている。さらに、現像槽カバー１１５には、図４に示すように、現像槽１１１に未使用のトナーを補給するためのトナー補給口１１７が形成されている。

そして、図１に示すように、トナーホッパー１０１に収容されているトナーは、トナー移送機構１０２及びトナー補給口１１７を介して現像槽１１１に移送され、これにより現像槽１１１にトナーが補給されるようになっている。

現像剤搬送部材１１２は、図２，図３に示すように、現像槽１１１内において現像剤を撹拌及び搬送するための螺旋状の搬送羽根からなるスクリューオーガにより構成され、モータ等の駆動手段（図示せず）によって軸が回転駆動することで、現像剤を撹拌すると共に搬送するようになっている。

仕切り板１１３は、図３に示すように、現像剤搬送部材１１２の軸線方向に沿って平行に延設されている。この仕切り板１１３によって、現像槽１１１の内部は、トナー補給口１１７が設けられる第１搬送路（現像剤搬送路）Ｐと、現像剤搬送部材１１２が配置される第２搬送路（現像剤搬送路）Ｑとに区画される。

第１搬送路Ｐにおいては、後述する電磁石１１８の作用により現像剤が矢印Ｘ方向に搬送され、第２搬送路Ｑにおいては、前述の現像剤搬送部材１１２により現像剤が矢印Ｙ方向に搬送される。

また、仕切り板１１３の両端部付近において、第１搬送路Ｐと第２搬送路Ｑとを連通する連通路が形成されている。以下では、図３に示すように、矢印Ｘ方向下流側に形成されている連通路を第１連通路ａ、矢印Ｙ方向下流側に形成されている連通路を第２連通路ｂと称する。

トナー補給口１１７は、第１搬送路Ｐの上部において、該第１搬送路Ｐ内の領域であって且つ第２連通路ｂよりも矢印Ｘ方向下流側の位置に形成されている。つまり、第１搬送路Ｐにおいて、第２連通路ｂより現像剤搬送方向下流側にトナーが補給されることになる。

電磁石１１８は、図３，図４に示すように、７個の電磁石１１８ａ〜１１８ｇからなり、第１搬送路Ｐの上部の現像槽カバー１１５上面（外側）に設けられ、第１搬送路Ｐ内の現像剤を吸引して現像槽カバー１１５下面（内側）に引き寄せるようになっている。

電磁石１１８ａは、トナー補給口１１７より現像剤搬送方向上流側に配設され、その他の電磁石１１８ｂ〜１１８ｇは、トナー補給口１１７より現像剤搬送方向下流側に所定の間隔をとって配設され、それぞれ図示しない電源に接続されている。

本実施形態では、電磁石１１８ａ〜１１８ｇへの通電タイミングが同じとなるように動作制御されている。

第１搬送路Ｐの底面には、図４に示すように、第１搬送路Ｐの上部に配置される７個の電磁石１１８ａ〜１１８ｇの鉛直方向下方に、すなわち、電磁石１１８ａ〜１１８ｇと対向する位置に、現像剤搬送方向下流側に向かい下降する７つの下り傾斜面１２１ａ〜１２１ｇが形成されている。

下り傾斜面１２１ａ〜１２１ｇのそれぞれ現像剤搬送方向上流側には、現像剤搬送方向下流側に向かい上昇する上り傾斜面１２２ａ〜１２２ｇが設けられている。本実施形態では、上り傾斜面１２２ａ〜１２２ｇの傾斜角θ１は、水平面から見て９０度（鉛直）となっている。

これにより、第１搬送路Ｐの現像剤は、電磁石１１８ａ〜１１８ｇに通電することによってそれぞれ電磁石１１８ａ〜１１８ｇ付近に集中して吸引され、通電を停止することによって開放されて落下するようになっている。

この時、落下する現像剤の一部は、下り傾斜面１２１ａ〜１２１ｇ上に落下するようになっている。下り傾斜面１２１ａ〜１２１ｇ上に落下した現像剤は、下り傾斜面１２１ａ〜１２１ｇの傾斜に沿って矢印Ｘ方向に搬送されるようになっている。

第１搬送路Ｐにおいて、現像剤は、電磁石１１８ａ〜１１８ｇによって上下運動しながら矢印Ｘ方向へ搬送され、第１連通路ａに到達する。第１連通路ａに到達した現像剤は、第１連通路ａを通過して第２搬送路Ｑへ搬送される。

第２搬送路Ｑにおいて、現像剤は、現像剤搬送部材１１２によって、撹拌されながら矢印Ｙ方向へ搬送され、第２連通路ｂに到達する。そして、第２連通路ｂに到達した現像剤は、第２連通路ｂを通過して第１搬送路Ｐへ搬送される。

このようにして、現像剤は、現像槽１１１において、第１搬送路Ｐと第１連通路ａと第２搬送路Ｑと第２連通路ｂとを、第１搬送路Ｐ→第１連通路ａ→第２搬送路Ｑ→第２連通路ｂ、という順序にて循環移動していることになる。そして、現像剤は、第２搬送路Ｑにて搬送されている間に、現像ローラ１１４の回転にてその表面に担持されて汲み上げられ、汲み上げられた現像剤中のトナーが感光体ドラム３へと移動して、順次消費されていく。

このように消費されるトナーを補うべく、未使用のトナーがトナー補給口１１７から第１搬送路Ｐへ補給される。補給されたトナーは第１搬送路Ｐにおいて従前より存在する２成分現像剤と混合撹拌されなければならない。

尚、本実施形態では、電磁石１１８ａ〜１１８ｇへの通電タイミングが同じとなるように動作制御されているが、例えば、電磁石１１８ａ、電磁石１１８ｂ、電磁石１１８ｃ、電磁石１１８ｄ、電磁石１１８ｅ、電磁石１１８ｆ、電磁石１１８ｇの順に遅らせて通電／遮電（非通電）操作を断続的に行うようにしても良い。このように電磁石１１８ａ〜１１８ｇを動作制御することで、下り傾斜面１２１ａ〜１２１ｇ上に落下した現像剤を、下り傾斜面１２１ａ〜１２１ｇの傾斜に沿って、矢印Ｘ方向に効率的に搬送できる。

具体的には、電磁石１１８ａ〜１１８ｇへの通電時間を０．３秒、遮電時間を０．５秒として、通電タイミングをそれぞれ０．２秒ずつ遅らせる方法がある。

次に、本実施形態に係る現像装置２の現像槽１１１における特徴的な現像剤の攪拌及び搬送作用について図面を参照して説明する。
図５〜図７は、本実施形態に係る現像装置の現像槽において現像剤が電磁石により上下運動をしながら搬送される様子を示す模式図であって、図５は前記電磁石に通電されていない状態（遮電状態）の時の現像槽の第１搬送路内の現像剤の状態を示す説明図、図６は前記電磁石に通電されて現像剤が電磁石に引き寄せられた状態を示す説明図、図７は前記電磁石への通電を停止して電磁石に引き寄せられていた現像剤が電磁石から落下した状態を示す説明図である。

現像装置２において、電磁石１１８ａ〜１１８ｇに電流が流れていない状態（遮電状態）の時は、図５に示すように、現像槽１１１の第１搬送路Ｐ内の現像剤Ｄは、第１搬送路Ｐの底面に広がった状態になっている。

電磁石１１８ａ〜１１８ｇに通電されると、図６に示すように、１搬送路Ｐ内の現像剤Ｄは、電磁石１１８ａ〜１１８ｇに磁力により引き寄せられて、電磁石１１８ａ〜１１８ｇの下側に集中して引き寄せられた状態となる。

そして、電磁石１１８ａ〜１１８ｇへの通電を停止すると、通電を停止した直後（遮電初期状態）は、図７に示すように、電磁石１１８ａ〜１１８ｇから落下した現像剤Ｄのうちの一部の現像剤Ｄは、下り傾斜面１２１ａ〜１２１ｇに沿って現像剤搬送方向（矢印Ｘ方向）に移動し、その他の現像剤Ｄは、上り傾斜面１２２ａ〜１２２ｇに沿って第１搬送路Ｐの底面に溜まる。その後、落下した現像剤Ｄは、現像剤の流動性により図５の示すような状態に近づく。

このように、電磁石１１８ａ〜１１８ｇによる現像剤Ｄの吸引と開放操作を断続的に行うことにより、現像剤Ｄを上下運動（上下方向へ移動）させて攪拌しながら現像剤搬送方向（矢印Ｘ方向）に搬送することができる。

以上のように構成したので、本実施形態によれば、現像装置２の構成として、第１搬送路Ｐの上部に複数の電磁石１１８ａ〜１１８ｇを設け、第１搬送路Ｐの底面に電磁石１１８ａ〜１１８ｇと対向する下り傾斜面１２１ａ〜１２１ｇを設けることで、電磁石１１８ａ〜１１８ｇの磁力の作用により現像剤Ｄを上下運動させることにより現像剤Ｄに過度の圧力をかけることなく攪拌することができ、下り傾斜面１２１ａ〜１２１ｇに沿って現像剤Ｄを落下させることで、低ストレスで搬送することができる。

従って、本実施形態によれば、充分に帯電させた状態でトナーを現像ローラ１１４に搬送することができ、画像濃度の低下を抑制することができるので、高品位の画像を安定して出力することができる。

また、本実施形態によれば、複数の電磁石１１８ａ〜１１８ｇと複数の下り傾斜面１２１ａ〜１２１ｇを設けたので、電磁石１１８ａ〜１１８ｇによる現像剤の吸引と開放操作による現像剤の上下運動を電磁石および下り傾斜面の数だけ確実に実施できるので、補給トナーを充分に帯電させることができる。

また、本実施形態によれば、下り傾斜面１２１ａ〜１２１ｇの現像剤搬送方向上流側に、上り傾斜面１２２ａ〜１２２ｇを連続的に形成し、上り傾斜面１２２ａ〜１２２ｇの傾斜角θ１を９０度で形成したので、電磁石１１８ａ〜１１８ｇにより吸引された後に開放されて落下した現像剤Ｄが、下り傾斜面１２１ａ〜１２１ｇに沿って現像剤搬送方向下流側に流れる際に、上り傾斜面１２２ａ〜１２２ｇで一部の現像剤Ｄが確実にストップするため、少なくとも電磁石１１８ａ〜１１８ｇ及び下り傾斜面１２１ａ〜１２１ｇの数だけ、上下運動の回数を確実に実施することができるので、補給トナーが充分に帯電されないまま搬送されることを防止できる。

さらに、上り傾斜面１２２ａ〜１２２ｇの傾斜角θ１を水平面から見て鉛直の９０度として下り傾斜面１２１ａ〜１２１ｇの傾斜角θ２より大きくしたので、下り傾斜面１２１ａ〜１２１ｇの水平方向の長さが上り傾斜面１２２ａ〜１２２ｇより長くなるため、現像剤搬送方向に対して逆方向に進む現像剤の量を少なくできるので、現像剤Ｄを確実に現像剤搬送方向（矢印Ｘ方向）に搬送することができる。

尚、上述した実施形態では、本発明に係る現像装置２を図１に示すような画像形成装置１００に適用した例について説明したが、補給されたトナーを攪拌しながら搬送する現像装置２を用いる画像形成装置であれば、上述したような構成の画像形成装置や複写機に限定されるものではなく、その他の画像形成装置等に展開が可能である。

以上のように、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。すなわち、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において適宜変更した技術的手段を組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

１ 露光ユニット（露光装置）
２ 現像装置
３ 感光体ドラム
８ 中間転写ベルトユニット（転写装置）
１２ 定着ユニット（定着装置）
１００ 画像形成装置
１０１ トナーホッパー（トナー補給装置）
１０２ トナー移送機構
１１１ 現像槽
１１２ 現像剤搬送部材
１１３ 仕切り板
１１４ 現像ローラ
１１５ 現像槽カバー
１１７ トナー補給口
１１８，１１８ａ〜１１８ｇ 電磁石
１２１ａ〜１２１ｇ 下り傾斜面
１２２ａ〜１２２ｇ 上り傾斜面
ａ 第１連通路
ｂ 第２連通路
Ｄ 現像剤
Ｐ 第１搬送路
Ｑ 第２搬送路

Claims (6)

1. トナーと磁性キャリアとを含む現像剤が収容される現像剤収容部と、前記現像剤が略水平方向に搬送される現像剤搬送路と、前記現像剤搬送路にトナーを補給するためのトナー補給口とを備えた現像装置において、
   前記トナー補給口は、前記現像剤搬送路の上方に形成され、
   前記現像剤搬送路の上部に、前記現像剤を断続的に吸引及び開放する電磁石が設けられ、
   前記現像剤搬送路の底面に、前記電磁石に引き寄せられた現像剤が開放されて落下する位置に、現像剤搬送方向下流側に向かい下降する下り傾斜面が形成されていることを特徴とする現像装置。
2. 前記電磁石及び前記下り傾斜面は、現像剤搬送方向に沿ってそれぞれ複数設けられることを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
3. 前記現像剤搬送路の底面には、前記下り傾斜面の現像剤搬送方向上流側に、現像剤搬送方向下流側に向かい上昇する上り傾斜面が形成され、
   前記上り傾斜面の傾斜角は、前記下り傾斜面の傾斜角より大きい角度で形成されていることを特徴とする請求項２に記載の現像装置。
4. 前記上り傾斜面の傾斜角は、９０度であることを特徴とする請求項３に記載の現像装置。
5. 前記複数の電磁石において、隣り合う電磁石のうち現像剤搬送方向上流側の電磁石は、現像剤搬送方向下流側の電磁石が現像剤を吸引している状態の時に、吸引されている現像剤を開放することを特徴とする請求項２乃至４のうちの何れか一項に記載の現像装置。
6. 表面に静電潜像が形成される感光体ドラムと、感光体ドラム表面を帯電させる帯電装置と、感光体ドラム表面に静電潜像を形成する露光装置と、感光体ドラム表面の静電潜像にトナーを供給してトナー像を形成する現像装置と、前記現像装置にトナーを補給するトナー補給装置と、感光体ドラム表面のトナー像を記録媒体に転写する転写装置と、トナー像を記録媒体に定着させる定着装置とを備え、電子写真方式によりトナーを用いて画像を形成する画像形成装置において、
   前記現像装置として、請求項１乃至５のうちの何れか一項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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