JP4889008B2 - 現像剤搬送装置及び画像形成装置 - Google Patents

Description

この発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ、又はそれらの複合機等の電子写真方式を用いた画像形成装置において現像剤を所定位置に移送する現像剤搬送装置とそれを備えた画像形成装置とに関し、特に、トリクル現像方式を用いた現像装置に接続される現像剤搬送装置とそれを備えた画像形成装置とに関するものである。

従来から、複写機、プリンタ、ファクシミリ、又は、それらの複合機等の電子写真方式を用いた画像形成装置において、トナーとキャリアとからなる２成分現像剤（添加剤等を添加する場合も含むものとする。）を収容した現像部に、適宜に新しいキャリアを補給する技術（これをトリクル現像方式という。）が知られている（例えば、特許文献１参照。）。

２成分現像剤を用いた現像部（現像装置）は、現像部内におけるトナー消費に応じて、現像部の一部に設けられたトナー補給口から現像部内に適宜にトナーが補給される。補給されたトナーは、現像部内の現像剤とともに、搬送スクリュ等の撹拌部材によって撹拌・混合される。撹拌・混合された現像剤は、その一部が現像ローラに供給される。現像ローラに担持された現像剤は、ドクターブレードによって適量に規制された後に、その２成分現像剤中のトナーが感光体ドラムとの対向位置で感光体ドラム上の潜像に付着する。

このように、通常の現像工程において現像部内に収容された２成分現像剤中のキャリアは消費されることなく現像部内に残るために、キャリアに経時劣化が生じてしまう。詳しくは、キャリアが現像部内で長時間かけて撹拌・混合されることでキャリアのコーティング層が磨耗又は剥離してキャリアの帯電能力が低下する「膜削れ現象」や、キャリアの表面にトナーの成分や添加剤が付着してキャリアの帯電能力が低下する「スペント現象」が生じてしまう。

トリクル現像方式は、このようなキャリアの経時劣化による出力画像の画質低下を防止するためのものである。すなわち、現像部内に新しいキャリア（又は新しい２成分現像剤）を適宜に補給するとともに、現像部内に収容された２成分現像剤の一部を適宜に現像部外に排出することで、現像部内の劣化キャリアを減じて現像部内に収容されたキャリアの量と帯電能力とを維持するものである。
このようなトリクル現像方式を用いた画像形成装置は、キャリアの経時劣化が生じるごとに現像部やキャリアを新品のものに交換する必要のある装置に比べて、経時においても出力画像の画質が安定化することになる。

一方、特許文献１、特許文献２等には、トリクル現像方式を用いた画像形成装置であって、新品キャリアの搬送元となるキャリア容器から搬送先となる現像部に至る搬送経路にコイルスクリュ（搬送スクリュ）を設置する技術が開示されている。詳しくは、離間している搬送元と搬送先とを結ぶ中空パイプの内部にコイルスクリュを設置して、コイルスクリュを回転駆動することによって生じる機械的な搬送力によってキャリアの搬送をおこなっている。

他方、特許文献３等には、トナー容器に収容されたトナーを、スクリューポンプ（モーノポンプ）を用いて現像部に搬送するトナー搬送装置が開示されている。このようなトナー搬送装置は、トナーの搬送元となるトナー容器と、トナーの搬送先となる現像部と、の間のトナー搬送経路をフレキシブルなチューブで形成している。

特開２００１−１９４８６０号公報 特開２００１−１８３８９３号公報 特開２００５−１７７８７号公報

上述した特許文献１、特許文献２等の技術は、キャリアの搬送元と搬送先とがある程度離間している場合であっても、コイルスクリュの回転によってキャリアを搬送することができる。
しかし、コイルスクリュによって搬送されるキャリアが、中空パイプとコイルスクリュとの隙間からすり抜けてしまい、キャリアの搬送量（補給量）に変動が生じやすくなっていた。特に、重力に逆らった搬送経路（低位置から高位置への傾斜経路等である。）では、キャリアの搬送不良が顕著になっていた。

また、コイルスクリュを用いることなく、エアーポンプやスクリューポンプ等のポンプを用いてキャリアを空気とともに搬送する場合においても、キャリアはトナーに対して比重が大きいために、重力に逆らった搬送経路においてキャリアの搬送不良が生じたり、ポンプが大型化したりする問題があった。

この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、重力に逆らった傾斜経路等の搬送経路であっても、比較的簡易な構成で現像剤が確実に搬送される現像剤搬送装置及び画像形成装置を提供することにある。

本願発明者は、上記課題を解決するために研究を重ねた結果、次の事項を知るに至った。
すなわち、重力に逆らった傾斜経路等の搬送経路であっても、磁性を有する現像剤に磁界を作用させながら搬送することで、現像剤の搬送性を向上させることができる。
また、内部に螺旋状部材が設けられた搬送管を、螺旋状部材とともに回転させることで、コイルスクリュやポンプを用いた場合に比べて、傾斜経路における現像剤の搬送性を向上させることができる。しかし、その場合であっても、傾斜経路の傾斜角度が３０度以上である場合に、螺旋部材の形状（フィン高さやピッチ等である。）によっては、現像剤の搬送性が低下してしまうことがある。ところが、その傾斜経路に搬送される現像剤に磁界を作用させることで、現像剤搬送性の低下を抑止することができる。

この発明は以上述べた事項に基づくものであり、すなわち、この発明の請求項１記載の発明にかかる現像剤搬送装置は、現像剤が搬送される搬送管と、前記搬送管の内部に設けられ、回転することにより現像剤を搬送する螺旋状部材と、前記現像剤に作用する磁界を前記搬送管の傾斜経路の内部に形成するように前記傾斜経路に沿って配設された磁界発生手段と、を備え、前記磁界発生手段は、前記搬送管の前記傾斜経路において搬送方向に対して上流側又は／及び下流側における前記磁界の強さが中流における前記磁界の強さよりも小さくなるように形成されたものである。

また、請求項２記載の発明にかかる現像剤搬送装置は、前記請求項１記載の発明において、前記搬送管は、前記螺旋状部材とともに回転可能に構成されたものである。

また、請求項３記載の発明にかかる現像剤搬送装置は、前記請求項２に記載の発明において、前記螺旋状部材は、前記搬送管の内周面に近設されたものである。

また、請求項４記載の発明にかかる現像剤搬送装置は、前記請求項２に記載の発明において、前記螺旋状部材は、前記搬送管の内周面に一体的に形成されたものである。

また、請求項５記載の発明にかかる現像剤搬送装置は、前記請求項１〜請求項４のいずれかに記載の発明において、前記磁界発生手段を、前記搬送管の下方に設置された磁石としたものである。

また、請求項６記載の発明にかかる現像剤搬送装置は、前記請求項５に記載の発明において、前記磁石及び前記搬送管は、屈曲自在に形成されたものである。

また、請求項７記載の発明にかかる現像剤搬送装置は、前記請求項１〜請求項６のいずれかに記載の発明において、前記磁界発生手段は、前記磁界を前記搬送管の中心に向けて形成するものである。

また、請求項８記載の発明にかかる現像剤搬送装置は、前記請求項１〜請求項７のいずれかに記載の発明において、前記搬送管は、非磁性材料で形成されたものである。

また、請求項９記載の発明にかかる現像剤搬送装置は、前記請求項１〜請求項８のいずれかに記載の発明において、前記現像剤を、キャリア又は／及びトナーとしたものである。

また、請求項１０記載の発明にかかる現像剤搬送装置は、前記請求項１〜請求項９のいずれかに記載の発明において、前記現像剤が収容された現像剤容器と、像担持体上に形成される潜像を現像する現像部と、を備え、前記搬送管は、前記現像剤容器から前記現像部に向けて前記現像剤を搬送するものである。

また、請求項１１記載の発明にかかる現像剤搬送装置は、前記請求項１〜請求項１０のいずれかに記載の発明において、像担持体上に形成される潜像を現像する現像部と、前記現像部の内部に収容された前記現像剤の一部を排出する排出手段と、前記排出手段によって排出された前記現像剤を回収する現像剤回収部と、を備え、前記搬送管は、前記現像剤回収部に向けて前記現像剤を搬送するものである。

また、請求項１２記載の発明にかかる画像形成装置は、請求項１〜請求項１１のいずれかに記載の現像剤搬送装置を備えたものである。

なお、本願において、「現像剤」とは、現像工程に用いられる剤又は現像工程に用いられた剤であって、「キャリア」、「トナー」、「キャリアとトナーとからなる２成分現像剤」等のすべてを総称するものであると定義する。

本発明は、重力に逆らった傾斜経路等の搬送経路であっても、搬送される現像剤に磁界を作用させているために、比較的簡易な構成で現像剤が確実に搬送される現像剤搬送装置及び画像形成装置を提供することができる。
また、重力に逆らった傾斜経路等の搬送経路であっても、内部に螺旋状部材が設けられた搬送管を、螺旋状部材とともに回転させているために、比較的簡易な構成で現像剤が良好に搬送される現像剤搬送装置及び画像形成装置を提供することができる。

実施の形態．
以下、この発明を実施するための最良の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図中、同一又は相当する部分には同一の符号を付しており、その重複説明は適宜に簡略化ないし省略する。

まず、図１にて、画像形成装置全体の構成・動作について説明する。
図１において、１は画像形成装置としてのカラー複写機の装置本体、２は入力画像情報に基づいたレーザ光を発する書込み部、２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０ＢＫは各色（イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック）に対応したプロセスカートリッジ、２１は各プロセスカートリッジ２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０ＢＫにそれぞれ収容された像担持体としての感光体ドラム、２２は感光体ドラム２１上を帯電する帯電部、２３Ｙ、２３Ｍ、２３Ｃ、２３ＢＫは感光体ドラム２１上に形成される静電潜像を現像する現像部（現像装置）、２４は感光体ドラム２１上に形成されたトナー像を中間転写ベルト２７に転写する転写バイアスローラ、２５は感光体ドラム２１上の未転写トナーを回収するクリーニング部を示す。

また、２７は複数色のトナー像が重ねて転写される中間転写ベルト、２８は中間転写ベルト２７上に形成されたトナー像を記録媒体Ｐに転写する第２転写バイアスローラ、２９は中間転写ベルト２７上の未転写トナーを回収する中間転写ベルトクリーニング部、３０は４色カラーのトナー像が転写された記録媒体Ｐを搬送する搬送ベルト、３２Ｙ、３２Ｍ、３２Ｃ、３２ＢＫは各現像部２３Ｙ、２３Ｍ、２３Ｃ、２３ＢＫに各色のトナーを補給するトナー補給部、４７Ｙ、４７Ｍ、４７Ｃ、４７ＢＫは各現像部２３Ｙ、２３Ｍ、２３Ｃ、２３ＢＫに新たにキャリアを補給するキャリア補給部、５１は原稿Ｄを原稿読込部５５に搬送する原稿搬送部、５５は原稿Ｄの画像情報を読み込む原稿読込部（スキャナ）、６１は転写紙等の記録媒体Ｐが収納される給紙部、６６は記録媒体Ｐ上の未定着画像を定着する定着部を示す。

ここで、各プロセスカートリッジ２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０ＢＫは、それぞれ、感光体ドラム２１、帯電部２２、クリーニング部２５が、一体化されたものである。
各プロセスカートリッジ２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０ＢＫにおける感光体ドラム２１上では、それぞれ、各色（イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック）の画像形成がおこなわれる。

以下、画像形成装置における、通常のカラー画像形成時の動作について説明する。
まず、原稿Ｄは、原稿搬送部５１の搬送ローラによって、原稿台から図中の矢印方向に搬送されて、原稿読込部５５のコンタクトガラス５３上に載置される。そして、原稿読込部５５で、コンタクトガラス５３上に載置された原稿Ｄの画像情報が光学的に読み取られる。

詳しくは、原稿読込部５５は、コンタクトガラス５３上の原稿Ｄの画像に対して、照明ランプから発した光を照射しながら走査させる。そして、原稿Ｄにて反射した光を、ミラー群及びレンズを介して、カラーセンサに結像する。原稿Ｄのカラー画像情報は、カラーセンサにてＲＧＢ（レッド、グリーン、ブルー）の色分解光ごとに読み取られた後に、電気的な画像信号に変換される。さらに、ＲＧＢの色分解画像信号をもとにして画像処理部（不図示である。）で色変換処理、色補正処理、空間周波数補正処理等の処理をおこない、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのカラー画像情報を得る。

そして、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色の画像情報は、書込み部２に送信される。そして、書込み部２からは、各色の画像情報に基づいたレーザ光（露光光）が、それぞれ、対応するプロセスカートリッジ２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０ＢＫの感光体ドラム２１上に向けて発せられる。

一方、４つの感光体ドラム２１は、それぞれ、図１の時計方向に回転している。そして、まず、感光体ドラム２１の表面は、帯電部２２との対向位置で、一様に帯電される（帯電工程である。）。こうして、感光体ドラム２１上には、帯電電位が形成される。その後、帯電された感光体ドラム２１表面は、それぞれのレーザ光の照射位置に達する。
書込み部２において、光源から画像信号に対応したレーザ光が各色に対応して射出される。レーザ光は、ポリゴンミラー３に入射して反射した後に、レンズ４、５を透過する。レンズ４、５を透過した後のレーザ光は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの色成分ごとに別の光路を通過することになる（露光工程である。）。

イエロー成分に対応したレーザ光は、ミラー６〜８で反射された後に、紙面左側から１番目のプロセスカートリッジ２０Ｙの感光体ドラム２１表面に照射される。このとき、イエロー成分のレーザ光は、高速回転するポリゴンミラー３により、感光体ドラム２１の回転軸方向（主走査方向）に走査される。こうして、帯電部２２にて帯電された後の感光体ドラム２１上には、イエロー成分に対応した静電潜像が形成される。

同様に、マゼンタ成分に対応したレーザ光は、ミラー９〜１１で反射された後に、紙面左から２番目のプロセスカートリッジ２０Ｍの感光体ドラム２１表面に照射されて、マゼンタ成分に対応した静電潜像が形成される。シアン成分のレーザ光は、ミラー１２〜１４で反射された後に、紙面左から３番目のプロセスカートリッジ２０Ｃの感光体ドラム１２表面に照射されて、シアン成分の静電潜像が形成される。ブラック成分のレーザ光は、ミラー１５で反射された後に、紙面左から４番目のプロセスカートリッジ２０ＢＫの感光体ドラム２１表面に照射されて、ブラック成分の静電潜像が形成される。

その後、各色の静電潜像が形成された感光体ドラム２１表面は、それぞれ、現像部２３Ｙ、２３Ｍ、２３Ｃ、２３ＢＫとの対向位置に達する。そして、各現像部２３Ｙ、２３Ｍ、２３Ｃ、２３ＢＫから感光体ドラム２１上に各色のトナーが供給されて、感光体ドラム２１上の潜像が現像される（現像工程である。）。
その後、現像工程後の感光体ドラム２１表面は、それぞれ、中間転写ベルト２７との対向位置に達する。ここで、それぞれの対向位置には、中間転写ベルト２７の内周面に当接するように転写バイアスローラ２４が設置されている。そして、転写バイアスローラ２４の位置で、中間転写ベルト２７上に、感光体ドラム２１上に形成された各色の画像が、順次重ねて転写される（第１転写工程である。）。

そして、第１転写工程後の感光体ドラム２１表面は、それぞれ、クリーニング部２５との対向位置に達する。そして、クリーニング部２５で、感光体ドラム２１上に残存する未転写トナーが回収される（クリーニング工程である。）。
その後、感光体ドラム２１表面は、不図示の除電部を通過して、感光体ドラム２１における一連の作像プロセスが終了する。

他方、感光体ドラム２１上の各色の画像が重ねて転写された中間転写ベルト２７表面は、図中の矢印方向に走行して、第２転写バイアスローラ２８の位置に達する。そして、第２転写バイアスローラ２８の位置で、記録媒体Ｐ上に中間転写ベルト２７上のフルカラーの画像が２次転写される（第２転写工程である。）。
その後、中間転写ベルト２７表面は、中間転写ベルトクリーニング部２９の位置に達する。そして、中間転写ベルト２７上の未転写トナーが中間転写ベルトクリーニング部２９に回収されて、中間転写ベルト２７上の一連の転写プロセスが完了する。

ここで、第２転写バイアスローラ２８位置の記録媒体Ｐは、給紙部６１から搬送ガイド６３、レジストローラ６４等を経由して搬送されたものである。
詳しくは、記録媒体Ｐを収納する給紙部６１から、給紙ローラ６２により給送された転写紙Ｐが、搬送ガイド６３を通過した後に、レジストローラ６４に導かれる。レジストローラ６４に達した記録媒体Ｐは、中間転写ベルト２７上のトナー像とタイミングを合わせて、第２転写バイアスローラ２８の位置に向けて搬送される。

その後、フルカラー画像が転写された記録媒体Ｐは、搬送ベルト３０により、定着部６６に導かれる。定着部６６では、加熱ローラ６７と加圧ローラ６８とのニップにて、カラー画像が記録媒体Ｐ上に定着される。
そして、定着工程後の記録媒体Ｐは、排紙ローラ６９によって、装置本体１外に出力画像として排出されて、一連の画像形成プロセスが完了する。

次に、図２及び図３にて、画像形成装置の作像部について詳述する。
図２は作像部を示す概略断面図であり、図３はその現像部を示す長手方向（図２の紙面垂直方向である。）の断面図である。
なお、装置本体１に設置される４つの作像部は、作像プロセスに用いられるトナーＴの色が異なる以外はほぼ同一構造であるので、プロセスカートリッジ及び現像部及びトナー補給部における符号のアルファベット（Ｙ、Ｍ、Ｃ、ＢＫ）を省略して図示する。

図２に示すように、プロセスカートリッジ２０には、主として、像担持体としての感光体ドラム２１と、帯電部２２と、クリーニング部２５とが、ケース２６に一体的に収納されている。クリーニング部２５には、感光体ドラム２１に当接するクリーニングブレード２５ａ及びクリーニングローラ２５ｂが設置されている。

現像部２３は、主として、感光体ドラム２１に対向する現像ローラ２３ａと、現像ローラ２３ａに対向する第１搬送スクリュ２３ｂと、仕切部材２３ｅを介して第１搬送スクリュ２３ｂに対向する第２搬送スクリュ２３ｃと、現像ローラ２３ａに対向するドクターブレード２３ｄと、で構成される。

また、現像部２３には、仕切部材２３ｅで隔絶された第１現像剤収容部２３ｇと第２現像剤収容部２３ｈとが設けられている。図３を参照して、第１現像剤収容部２３ｇと第２現像剤収容部２３ｈとは長手方向両端部（仕切部材２３ｅが介在しない範囲である。）で連通して、現像剤の循環経路を形成している。第１現像剤収容部２３ｇには、現像ローラ２３ａ、第１搬送スクリュ２３ｂ、ドクターブレード２３ｄ、が配設されている。第２現像剤収容部２３ｈには、第２搬送スクリュ２３ｃ、磁気センサ４０、が配設されている。

図３を参照して、現像ローラ２３ａは、内部に固設されてローラ周面に磁極を形成するマグネット２３ａ１と、非磁性材料からなりマグネット２３ａ１の周囲を回転するスリーブ２３ａ２と、で構成される。マグネット２３ａ１によって現像ローラ２３ａ（スリーブ２３ａ２）上に複数の磁極（主極、搬送極、汲み上げ極、剤切り極等である。）が形成される。

現像ローラ２３ａ（スリーブ２３ａ２）は、装置本体１に設置された不図示の駆動モータに連結されていて、駆動モータによって回転駆動される。また、図示は省略するが、現像ローラ２３ａと、第１搬送スクリュ２３ｂ及び第２搬送スクリュ２３ｃとは、ギア列によって駆動連結されている。これにより、現像ローラ２３ａが駆動モータによって回転駆動されるのにともない、それに従動して第１搬送スクリュ２３ｂ及び第２搬送スクリュ２３ｃも回転駆動される。

現像部２３内には、トナーＴとキャリアＣとからなる２成分現像剤Ｇが収容されている。
本実施の形態におけるトナーＴ（現像剤Ｇ中のトナーとトナー補給部３２内のトナーとである。）は、樹脂及び着色剤からなるトナー母体粒子や添加剤を含有する。
また、本実施の形態におけるトナーＴは、単量体を使用して乳化重合、懸濁重合等の重合反応によって合成する方法や、樹脂自体を熱等によって熔融し噴霧して微粒子化する方法や、水中等へ分散することによって所定の粒子サイズにして得られる母体粒子に添加剤をヘンシェルミキサー等で混合付着させる方法によって製造することができる。

トナーＴに含有される樹脂としては、ポリスチレン、ポリクロロスチレン、ポリビニルトルエン等のスチレン及びその置換体の単重合体；スチレン／ｐ−クロロスチレン共重合体、スチレン／プロピレン共重合体、スチレン／ビニルトルエン共重合体、スチレン／ビニルナフタリン共重合体、スチレン／アクリル酸メチル共重合体、スチレン／アクリル酸エチル共重合体、スチレン／アクリル酸ブチル共重合体、スチレン／アクリル酸オクチル共重合体、スチレン／メタクリル酸メチル共重合体、スチレン／メタクリル酸エチル共重合体、スチレン／メタクリル酸ブチル共重合体、スチレン／α−クロルメタクリル酸メチル共重合体、スチレン／アクリロニトリル共重合体、スチレン／ビニルメチルエーテル共重合体、スチレン／ビニルエチルエーテル共重合体、スチレン／ビニルメチルケトン共重合体、スチレン／ブタジエン共重合体、スチレン／イソプレン共重合体、スチレン／アクリロニトリル／インデン共重合体、スチレン／マレイン酸共重合体、スチレン／マレイン酸エステル共重合体等のスチレン系共重合体；ポリメチルメタクリレート、ポリブチルメタクリレート、ポリ塩化ビニル、ポリ酢酸ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリビニルブチルブチラール、ポリアクリル酸樹脂、ロジン、変性ロジン、テルペン樹脂、フェノール樹脂、脂肪族又は脂環族炭化水素樹脂、芳香族系石油樹脂、塩素化パラフィン、パラフィンワックス等を単独又は２種以上混合して用いることができる。

トナーＴに用いられる黒色の着色剤としては、カーボンブラック、アニリンブラック、ファーネスブラック、ランプブラック等が用いられる。シアンの着色剤としては、フタロシアニンブルー、メチルレンブルー、ビクトリアブルー、メチルバイオレット、アニリンブルー、ウルトラマリンブルー等が用いられる。マゼンタの着色剤としては、ローダミン６Ｇレーキ、ジメチルキナクリドン、ウォッチングレッド、ローズベンガル、ローダミンＢ、アリザリンレーキ等が用いられる。イエローの着色剤としては、クロムイエロー、ベンジジンイエロー、ハンザイエロー、ナフトールイエロー、モリブデンオレンジ、キノリンイエロー、タートラジン等が用いられる。

これらのトナーＴには、効率的に帯電を付与するために、少量の帯電付与剤（例えば、染顔料、極性制御剤等である。）を含有させることができる。極性制御剤としては、モノアゾ染料の金属錯塩、ニトロフミン酸及びその塩、サリチル酸、ナフトエ酸、ジカルボン酸のＣｏ、Ｃｒ又はＦｅ等の金属錯体、有機染料、四級アンモニウム塩等を用いることができる。

添加剤として用いられる無機微粒子としては、シリカ、アルミナ、酸化チタン、チタン酸バリウム、チタン酸マグネシウム、チタン酸カルシウム、チタン酸ストロンチウム、酸化鉄、酸化銅、酸化亜鉛、酸化スズ、ケイ砂、クレー、雲母、ケイ灰石、ケイソウ土、酸化クロム、酸化セリウム、ペンガラ、三酸化アンチモン、酸化マグネシウム、酸化ジルコニウム、硫酸パリウム、炭酸バリウム、炭酸カルシウム、炭化ケイ素、窒化ケイ素等を用いることができる。その中でも、シリカ、酸化チタンの２種を用いる場合には、トナーに対して添加剤の埋没を抑制する効果と、トナーの帯電を安定させる効果と、が特に大きく発揮される。

また、本実施の形態におけるキャリアＣ（２成分現像剤Ｇ中のキャリアＣとキャリアカートリッジ４８内のキャリアＣとである。）は、磁性を有する核体粒子に被覆層が形成されたものである。
キャリアＣの核体粒子としては、鉄、コバルト、ニッケル等の強磁性金属やマグネタイト、ヘマタイト、フェライト等の合金又はその化合物等が用いられる。

キャリアＣの被覆層を形成するための樹脂としては、ポリオレフィン樹脂、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、塩素化ポリエチレン及びクロロスルホン化ポリエチレン；ポリビニル及びポリビニリデン系樹脂、例えばポリスチレン、アクリル樹脂（例えばポリメチルメタクリレート）、ポリアクリロニトリル、ポリビニルアセテート、ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラール、ポリ塩化ビニル、ポリビニルカルバゾール、ポリビニルエーテル及びポリビニルケトン；塩化ビニル／酢酸ビニル共重合体；スチレン／アクリル酸共重合体；オルガノシロキサン結合からなるストレートシリコン樹脂のようなシリコン樹脂又はその変性品（例えばアルキド樹脂、ポリエステル、エポキシ樹脂、ポリウレタン等による変性品）；弗素樹脂、例えばポリテトラフルオロエチレン、ポリ弗化ビニル、ポリ弗化ビニリデン、ポリクロロトリフルオロエチレン；ポリアミド；ポリエステル、例えばポリエチレンテレフタレート；ポリウレタン；ポリカーボネート；アミノ樹脂、例えば尿素・ホルムアルデヒド樹脂；エポキシ樹脂等を用いることができる。これらの樹脂の中でも、トナースペントを防止する点で好ましいのは、アクリル樹脂、シリコン樹脂又はその変性品及び弗素樹脂である（特に、シリコン樹脂又はその変性品が好ましい。）。被覆層の形成方法としては、キャリア核体粒子の表面に噴霧法、浸漬法等によって樹脂を塗布するものが用いられる。

また、キャリアＣには、キャリア抵抗の調整等をおこなうために、被覆層中に微粉末を添加することができる。被覆層中に分散される微粉末は、０．０１〜５．０μｍ程度の粒径のものが好ましい。また、微粉末は、被覆樹脂１００重量部に対して２〜３０重量部（特に、５〜２０重量部）添加されることが好ましい。微粉末としては、シリカ、アルミナ、チタニア等の金属酸化物やカーボンブラック等の顔料を用いることができる。

先に述べた作像プロセスを、現像工程を中心にしてさらに詳しく説明する。
現像ローラ２３ａは、図２中の矢印方向に回転している。現像部２３内の現像剤Ｇは、図３に示すように、間に仕切部材２３ｅを介在するように配設された第１搬送スクリュ２３ｂ及び第２搬送スクリュ２３ｃの矢印方向の回転によって、トナー補給部３２からトナー補給口２３ｆを介して補給されたトナーＴ（新品トナー）とともに撹拌混合されながら長手方向に循環する（図３中の破線矢印方向の循環である。）。第１搬送スクリュ２３ｂは現像剤Ｇを図３中の右側に搬送して、第２搬送スクリュ２３ｃは現像剤Ｇを図３中の左側（第１搬送スクリュ２３ｂの搬送方向とは逆の方向である。）に搬送する。

そして、摩擦帯電してキャリアＣに吸着したトナーＴは、キャリアＣとともに現像ローラ２３ａ上に担持される。現像ローラ２３ａ上に担持された現像剤Ｇは、その後にドクターブレード２３ｄの位置に達する。そして、現像ローラ２３ａ上の現像剤Ｇは、ドクターブレード２３ｄの位置で適量に調整された後に、感光体ドラム２１との対向位置（現像領域である。）に達する。

その後、現像領域において、現像剤Ｇ中のトナーＴが、感光体ドラム２１表面に形成された静電潜像に付着する。詳しくは、レーザ光Ｌが照射された画像部の潜像電位（露光電位）と、現像ローラ２３ａに印加された現像バイアスとの、電位差（現像ポテンシャル）によって形成される電界によって、トナーＴが潜像に付着する。

その後、現像工程にて感光体ドラム２１に付着したトナーＴは、そのほとんどが中間転写ベルト２７上に転写される。そして、感光体ドラム２１上に残存した未転写のトナーＴが、クリーニングブレード２５ａ及びクリーニングローラ２５ｂによってクリーニング部２５内に回収される。

ここで、装置本体１に設けられたトナー補給部３２は、交換自在に構成されたトナーカートリッジ３３と、トナーカートリッジ３３から排出された新品トナーＴを現像部２３に導くトナー搬送装置と、で構成される。トナー搬送装置は、トナー搬送管（トナー搬送経路）３４や、トナー搬送管３４を回転駆動する駆動モータ７５（図４を参照できる。）、等で構成される。また、トナーカートリッジ３３内には、新品のトナーＴ（イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのいずれかである。）が収容されている。トナー搬送管３４は、ゴム材料等の屈曲自在な材料からなるチューブであって、その内部に螺旋状フィン（螺旋状部材）が設置されている。そして、駆動モータ７５によって、トナー搬送管３４とともに螺旋状フィンが回転することで、トナー搬送管３４内でトナーが移送されることになる。

なお、トナーカートリッジ３３内のトナーＴは、現像部２３内のトナーＴの消費にともない、トナー補給口２３ｆから現像部２３内に適宜に補給されるものである。現像部２３内のトナーＴの消費は、現像部２３の第２搬送スクリュ２３ｃの下方に設置された磁気センサ４０（トナー濃度検知手段）や、感光体ドラム２１に対向するフォトセンサ（不図示である。）によって検出される。そして、磁気センサ４０やフォトセンサの検知結果が狙いのトナー濃度（現像剤Ｇ中のトナーＴの割合である。）の範囲に対応する出力値になるように、トナー補給部３２からトナー補給口２３ｆを介して現像部２３にトナーが補給される。
現像部２３に補給するトナー補給量の調整は、駆動モータ７５の駆動時間を制御することによっておこなわれる。

さらに、本実施の形態における現像部２３は、トリクル現像方式が用いられている。
図２及び図４に示すように、本実施の形態における画像形成装置には、現像部２３内に収容された現像剤Ｇの一部を現像部２３外に排出する排出手段２３ｋと、現像部２３内に新たにキャリアＣを補給するキャリア補給部４７と、が設けられている。

詳しくは、第２現像剤収容部２３ｈには、トナー補給部３２とは別に、キャリア補給部４７が接続されている。キャリア補給部４７は、交換自在に構成されたキャリアカートリッジ４８と、キャリアカートリッジ４８から排出された新品キャリアＣをキャリア補給口２３ｍを介して現像部２３に導く現像剤搬送装置としてのキャリア搬送装置と、で構成されている。キャリア搬送装置は、搬送管としてのキャリア搬送管（キャリア搬送経路）４９や、キャリア搬送管４９を回転駆動する駆動モータ７６（図４を参照できる。）、等で構成される。キャリアカートリッジ４８内には、新品キャリアＣが収容されている。キャリア搬送管４９は、ゴム材料等の屈曲自在な材料からなるチューブであって、その内部に螺旋状部材としての螺旋状フィンが設置されている。そして、駆動モータ７６によって、キャリア搬送管４９とともに螺旋状フィンが回転することで、キャリア搬送管４９内でキャリアが移送されることになる。なお、キャリア搬送装置の構成・動作については、後で詳しく説明する。

一方、第２現像剤収容部２３ｈにおける壁面の上方には、排出手段としての現像剤排出口２３ｋが設けられている。
そして、キャリア補給部４７から現像部２３内に新品キャリアＣが補給されて現像部２３内の現像剤量が所定量を超えると、過剰になった現像剤Ｇが現像剤排出口２３ｋから現像部２３外に排出される。現像剤排出口２３ｋから排出された現像剤Ｇは、現像剤排出経路４３内を落下した後に、２成分現像剤搬送装置（現像剤搬送装置）によって現像剤回収部７３まで搬送される。

２成分現像剤搬送装置は、搬送管としての現像剤搬送管（現像剤搬送経路）４４や、現像剤搬送管４４を回転駆動する駆動モータ７７（図４を参照できる。）、等で構成される。現像剤回収部７３内には、廃棄用の現像剤が収容される。現像剤搬送管４４は、ゴム材料等の屈曲自在な材料からなるチューブであって、その内部に螺旋状部材としての螺旋状フィンが設置されている。そして、駆動モータ７７によって、現像剤搬送管４４とともに螺旋状フィンが回転することで、現像剤搬送管４４内で現像剤が移送されることになる。

このように、新品キャリアＣの補給にともない現像剤面が上昇して、現像剤排出口２３ｋの高さを超えた現像剤Ｇが現像部２３外に排出されるので、現像部２３内の剤面（現像剤量）は常に一定に保たれることになる。
なお、本実施の形態では、現像部２３から現像剤を排出する排出手段としてオーバーフロー法を用いたが、現像剤排出口２３ｋに開閉自在なシャッタを設けて、シャッタの開閉によって現像剤の排出をおこなうこともできる。

以下、本実施の形態で特徴的な、キャリア搬送装置（現像剤搬送装置）の構成・動作について詳述する。
図４及び図５を参照して、キャリア搬送装置は、キャリア搬送管４９、螺旋状フィン（螺旋状部材）５０、ガイド部材８７、８８、支持部材９０、ギア８１、８２、駆動モータ７６、磁石７０（磁界発生手段）、等で構成されている。

搬送管としてのキャリア搬送管４９は、屈曲性と耐トナー性とに優れた非磁性材料からなるチューブである。図６（Ａ）を参照して、キャリア搬送管４９の内部には、屈曲性を有する螺旋状部材としての螺旋状フィン５０が、キャリア搬送管４９の内周面に近接するように設置されている。螺旋状フィン５０は、非磁性金属からなる薄い板材をコイル状に曲げ加工したものや、樹脂材料を用いてコイル状に成型加工したものを用いることができる。
このような屈曲自在でフレキシブルなキャリア搬送管４９及び螺旋状フィン５０を用いることで、屈曲した搬送経路を形成することができるために、キャリア搬送経路のレイアウトの自由度が増して、画像形成装置が小型化される。また、キャリア搬送管４９及び螺旋状フィン５０を非磁性材料で形成することで、後述する磁界発生手段としての磁石７０によってキャリア搬送管４９の内部に所望の磁界を形成しやすくなる。

キャリア搬送管４９は、一端が搬送先となる現像部２３のキャリア補給口２３ｍに接続され、他端が中継部７１を介して搬送元となるキャリアカートリッジ（現像剤容器）４８に接続されている。詳しくは、キャリア搬送管４９の一端（搬送方向の下流側である。）は、キャリア補給口２３ｍの位置で、円筒状のガイド部材８８を介して回転自在に支持されている。また、キャリア搬送管４９の他端（搬送方向の上流側である。）は、中継部７１の位置で、円筒状のガイド部材８７を介して回転自在に支持されている。ガイド部材８７には、ギア８１が一体的に形成されている。ガイド部材８７のギア８１は、駆動モータ７６のモータ軸に設置されたギア８２に噛合している。さらに、キャリア搬送管４９の中央部（搬送方向の中流である。）は、支持部材９０のガイド部９０ａによって振れ回りすることなく回転可能に支持されている。

このような構成によって、駆動モータ７６による回転駆動力がギア８１、８２を介してキャリア搬送管４９に伝達される。そして、キャリア搬送管４９が螺旋状フィン５０とともに回転して、キャリアＣを中継部７１からキャリア補給口２３ｍに向けて搬送する（図６（Ａ）の矢印方向の移動である。）。

ここで、キャリア搬送管４９の下方には、キャリア搬送管４９の内部に磁界を形成する磁界発生手段としての磁石７０（永久磁石）が設置されている。磁石７０によって形成される磁界は、キャリア搬送管４９内で搬送されるキャリアＣに作用して、現像剤としてのキャリアＣの搬送性が向上されることになる。
特に、図５に示すように、キャリア搬送管４９の傾斜経路の全域にわたって磁石７０を設置することで、傾斜経路におけるキャリア搬送性の低下を確実に抑止することができる。すなわち、磁石７０が磁性を有するキャリアＣを引き付けるために、キャリアＣが傾斜経路を滑落するのを防止する。なお、磁石７０は、屈曲した搬送管４９の搬送経路に沿うように、屈曲性を有することが好ましい。

本実施の形態では、図７（Ａ）の破線矢印に示すように、磁石７０による磁界がキャリア搬送管４９の中心に向けて形成されるように設定されている。これにより、強い磁束がキャリア搬送管４９内を通過することになって、キャリアＣに作用する吸引力が増加するために、キャリア搬送性が向上する。また、磁石７０による磁束によって、キャリア搬送管４９内を移動するキャリアＣを穂立ちさせるような拘束力が作用するために、キャリアＣが充分に撹拌される。このような撹拌作用は、２成分現像剤をキャリア搬送装置で搬送する場合に特に有用となる。
これに対して、図７（Ｂ）の破線矢印に示すように、磁石７０による磁界がキャリア搬送管４９の接線方向に向けて形成される場合には、キャリアＣに作用する吸引力が低下するとともに、キャリアＣの穂立ちもなくなる。その結果、キャリアＣは塊となってキャリア搬送管４９内を移動して、キャリア搬送性が低下してしまう。

また、本実施の形態では、図８に示すように、キャリア搬送管４９の搬送方向（長手方向）に対して、上流側及び下流側における磁界の強さが、中流における磁界の強さよりも小さくなるように、磁石７０を形成している。具体的に、図５を参照して、キャリア搬送管４９の傾斜経路において、上流側（低位置である。）の磁界強度と、下流側（高位置である。）の磁界強度と、が小さく、中流（ガイド部９０ａに支持された位置近傍である。）の磁界強度が大きくなるように、磁石７０を形成している。

これによって、傾斜経路の下流側において、螺旋状フィン５０によるキャリア搬送力よりも磁石７０による吸引力が大きくなることによるキャリア搬送不良を抑止することができる。すなわち、傾斜経路の下流側において、磁石７０による拘束力が低下して、螺旋状フィン５０によるキャリア搬送力によってキャリアＣを水平経路にスムーズに搬送することができる。
また、傾斜経路の上流側においても、磁石７０による吸引力を小さくすることにより、キャリアＣを水平経路から傾斜経路に向けてスムーズに取り入れることができる。

なお、キャリア搬送管４９及び螺旋状部材５０の形態は、図６（Ａ）に示す形態に限定されることなく、図６（Ｂ）〜図６（Ｄ）に示す別の形態のものとすることもできる。
図６（Ｂ）は、ゴム材料や樹脂材料を用いて、キャリア搬送管４９の内周面に螺旋状部材としての螺旋状フィン５０を一体的に形成したものである。
図６（Ｃ）は、キャリア搬送管４９がネジ状にしぼり加工されたチューブであって、キャリア搬送管４９の内周面に螺旋状部材としてのネジ部４９ａが一体的に形成されている。
図６（Ｄ）は、キャリア搬送管４９を熱収縮チューブとしたものである。この場合、螺旋状フィン５０の外周に間隙をあけて熱収縮チューブを覆設した後に、熱収縮チューブを加熱して収縮させることで、熱収縮チューブを螺旋状フィン５０の外周に密接させる。

このように、本実施の形態においては、キャリア搬送管４９の内周面との間に隙間が生じないように螺旋状部材５０が設けられているために、傾斜経路であっても、傾斜経路中をキャリアが滑落する不具合を軽減することができる。
しかし、その場合であっても、傾斜経路の傾斜角度が３０度以上になると、螺旋状部材５０の個々のフィンに引っかかるキャリアの量が低下してキャリア搬送性が顕著に低下してしまう。ところが、その傾斜経路に搬送される現像剤に磁界を作用させることで、傾斜経路の傾斜角度が３０度以上であっても、螺旋状部材５０の個々のフィンに引っかかるキャリアの量を確保して、キャリア搬送性の低下を抑止することができる。

また、本実施の形態では、現像剤搬送装置としての２成分現像剤搬送装置における、現像剤搬送管４４（現像剤回収経路）の下方にも、磁界発生手段としての磁石７０が設置されている。この場合も、磁石７０による磁界が２成分現像剤Ｇに作用して、２成分現像剤Ｇの穂立ちも促進されて、現像剤Ｇの搬送性が向上することになる。

以上説明したように、本実施の形態によれば、重力に逆らった傾斜経路等の搬送経路４４、４９であっても、内部に螺旋状部材が設けられた搬送管４４、４９を螺旋状部材５０と一体的に回転させるとともに、搬送される現像剤Ｃに磁界を作用させているために、比較的簡易な構成で、現像剤Ｃを確実に搬送させることができる。

なお、本実施の形態では、キャリア補給部４７から新品のキャリアＣを補給したが、キャリア補給部４７から新品の２成分現像剤Ｇを補給する構成にすることもできる。この場合、キャリア搬送装置は、２成分現像剤Ｇを搬送することになる。そして、この場合にも、本実施の形態と同様の効果を奏することになる。

また、本実施の形態では、磁界の影響を受けるキャリアＣや２成分現像剤Ｇを搬送する現像剤搬送装置に対して本発明を適用した。これに対して、磁性を有するトナー（磁性トナー）を用いる画像形成装置の場合には、磁性トナーを搬送するトナー搬送装置に対して本発明を適用することもできる。その場合にも、本実施の形態と同様の効果を奏することになる。

また、本実施の形態では、内部に螺旋状部材５０が設けられた搬送管４９を、螺旋状部材５０とともに回転させるように構成された現像剤搬送装置に対して、本発明を適用した。これに対して、搬送管を回転させずにその内部に設置したコイルスクリュを回転させるように構成された現像剤搬送装置や、ポンプによって送入又は送出された気体とともに現像剤を搬送する現像剤搬送装置であっても、重力に逆らった傾斜経路等の搬送経路に磁界発生手段７０を設置することで、現像剤の搬送性を向上させることができる。

また、本実施の形態では、各プロセスカートリッジ２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０ＢＫを、それぞれ、感光体ドラム２１、帯電部２２、クリーニング部２５を一体化して構成した。また、各現像部２３Ｙ、２３Ｍ、２３Ｃ、２３ＢＫを、単体のユニットとして構成した。これに対して、各現像部２３Ｙ、２３Ｍ、２３Ｃ、２３ＢＫを、各プロセスカートリッジ２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０ＢＫと一体化することもできる。すなわち、プロセスカートリッジ２０を、感光体ドラム２１、帯電部２２、現像部２３、クリーニング部２５で構成することもできる。この場合にも、本実施の形態と同様の効果を奏することになる。さらには、作像部のメンテナンス性が向上する。

なお、本発明が本実施の形態に限定されず、本発明の技術思想の範囲内において、本実施の形態の中で示唆した以外にも、本実施の形態は適宜変更され得ることは明らかである。また、前記構成部材の数、位置、形状等は本実施の形態に限定されず、本発明を実施する上で好適な数、位置、形状等にすることができる。

この発明の実施の形態における画像形成装置を示す全体構成図である。 図１の画像形成装置における作像部を示す概略図である。 現像部を長手方向にみた断面図である。 現像剤搬送装置を示す斜視図である。 現像剤搬送装置を示す断面図である。 搬送管を示す断面図である。 搬送管の内部に形成される磁界を示す概略図である。 搬送管内に形成される磁界の搬送方向の磁界強度を示す分布図である。

符号の説明

１ 画像形成装置本体（装置本体）、
２０、２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０ＢＫ プロセスカートリッジ、
２３、２３Ｙ、２３Ｍ、２３Ｃ、２３ＢＫ 現像部（現像装置）、
２３ｆ トナー補給口、
２３ｋ 現像剤排出口（排出手段）、 ２３ｍ キャリア補給口、
３２、３２Ｙ、３２Ｍ、３２Ｃ、３２ＢＫ トナー補給部、
３３ トナーカートリッジ、 ３４ トナー搬送管（トナー搬送経路）、
４３ 現像剤排出経路、 ４４ 現像剤搬送管（搬送管、現像剤回収経路）、
４７、４７Ｙ、４７Ｍ、４７Ｃ、４７ＢＫ キャリア補給部、
４８ キャリアカートリッジ（現像剤容器）、
４９ キャリア搬送管（搬送管、キャリア搬送経路）、
４９ａ ネジ部（螺旋状部材）、
５０ 螺旋状部材、 ７０ 磁石（磁界発生手段）、 ７３ 現像剤回収部、
Ｇ ２成分現像剤、 Ｃ キャリア、 Ｔ トナー。

Claims (12)

1. 現像剤が搬送される搬送管と、
   前記搬送管の内部に設けられ、回転することにより現像剤を搬送する螺旋状部材と、
   前記現像剤に作用する磁界を前記搬送管の傾斜経路の内部に形成するように前記傾斜経路に沿って配設された磁界発生手段と、
   を備え、
   前記磁界発生手段は、前記搬送管の前記傾斜経路において搬送方向に対して上流側又は／及び下流側における前記磁界の強さが中流における前記磁界の強さよりも小さくなるように形成されたことを特徴とする現像剤搬送装置。
2. 前記搬送管は、前記螺旋状部材とともに回転可能に構成されたことを特徴とする請求項１に記載の現像剤搬送装置。
3. 前記螺旋状部材は、前記搬送管の内周面に近設されたことを特徴とする請求項２に記載の現像剤搬送装置。
4. 前記螺旋状部材は、前記搬送管の内周面に一体的に形成されたことを特徴とする請求項２に記載の現像剤搬送装置。
5. 前記磁界発生手段は、前記搬送管の下方に設置された磁石であることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載の現像剤搬送装置。
6. 前記磁石及び前記搬送管は、屈曲自在に形成されたことを特徴とする請求項５に記載の現像剤搬送装置。
7. 前記磁界発生手段は、前記磁界を前記搬送管の中心に向けて形成することを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれかに記載の現像剤搬送装置。
8. 前記搬送管は、非磁性材料で形成されたことを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれかに記載の現像剤搬送装置。
9. 前記現像剤は、キャリア又は／及びトナーであることを特徴とする請求項１〜請求項８のいずれかに記載の現像剤搬送装置。
10. 前記現像剤が収容された現像剤容器と、
    像担持体上に形成される潜像を現像する現像部と、を備え、
    前記搬送管は、前記現像剤容器から前記現像部に向けて前記現像剤を搬送することを特徴とする請求項１〜請求項９のいずれかに記載の現像剤搬送装置。
11. 像担持体上に形成される潜像を現像する現像部と、
    前記現像部の内部に収容された前記現像剤の一部を排出する排出手段と、
    前記排出手段によって排出された前記現像剤を回収する現像剤回収部と、を備え、
    前記搬送管は、前記現像剤回収部に向けて前記現像剤を搬送することを特徴とする請求項１〜請求項１０のいずれかに記載の現像剤搬送装置。
12. 請求項１〜請求項１１のいずれかに記載の現像剤搬送装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。

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