JP4963980B2 - 現像装置、プロセスカートリッジ、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とそこに設置される現像装置及びプロセスカートリッジとに関し、特に、現像装置内に新品のキャリアを適宜に供給するトリクル現像方式の現像装置、プロセスカートリッジ、及び、画像形成装置に関するものである。

従来から、複写機、プリンタ等の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。）を収容した現像装置に、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装置は、現像装置内におけるトナー消費に応じて、現像装置の一部に設けられたトナー補給口から現像装置内に適宜にトナーが補給される。補給されたトナーは、現像装置内の現像剤とともに、搬送スクリュ等の搬送部材（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装置内に収容された２成分現像剤中のキャリアは消費されることなく現像装置内に残るために、キャリアに経時劣化が生じてしまう。詳しくは、キャリアが現像装置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、現像装置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、現像装置内に収容された２成分現像剤の一部を適宜に現像装置外に排出することで、現像装置内の劣化キャリアを減じて現像装置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装置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。

特許文献１等には、トリクル現像方式を用いた現像装置であって、現像装置から外部への現像剤の排出手段としてオーバーフロー方式を用いたものが開示されている。詳しくは、現像装置に排出口（穴部）を設けて、その位置に搬送される現像剤の剤面が所定高さを超えたときにその現像剤（キャリアの補給によって余剰分となった現像剤である。）が排出口から外部に排出される。

特開２００１−１８３８９３号公報

上述した特許文献１等のトリクル現像方式の現像装置は、装置の駆動を開始したとき等に、装置内の現像剤に偏りが生じて現像剤の剤面が局部的に大きく波をうった状態になって、排出口からの排出を予定していない現像剤が排出されてしまう場合があった。そして、このような現象が現像装置の駆動と停止とを繰り返すたびに生じることで、現像装置内の現像剤が過剰に排出されて、現像剤量が不足してしまうことがあった。
このように、現像装置内の現像剤量が不足してしまうと、現像剤の劣化状態が不安定になったりトナーの帯電量が低下したりして、出力画像上に画像濃度低下等の不具合が生じてしまうことになる。

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、現像装置内の現像剤に波状の偏り等が生じても、外部に排出する現像剤量にバラツキが生じることがなく、出力画像の画質が安定する、トリクル現像方式の現像装置、プロセスカートリッジ、及び、画像形成装置を提供することにある。

この発明の請求項１記載の発明にかかる現像装置は、キャリアとトナーとを有する現像剤を収容するとともに、像担持体上に形成される潜像を現像する現像装置であって、装置内に収容された現像剤を長手方向に搬送して循環経路を形成する複数の搬送部材と、装置内に新たにキャリアを供給する供給手段と、装置内に収容された現像剤の一部を外部に排出する排出手段と、前記排出手段が配設された位置を通過させずに現像剤の一部を循環経路の上流側に戻すためのバイパス経路と、を備え、前記排出手段は、現像剤を外部に排出するための排出口を備えるとともに、前記排出口の位置に搬送される現像剤の剤面が前記排出口の下部の高さを超えたときにその現像剤を外部に排出し、前記バイパス経路は、現像剤を当該バイパス経路に導くための開口を備えるとともに、前記開口の位置に搬送される現像剤の剤面が前記開口の下部の高さを超えたときにその現像剤を当該バイパス経路に導き、前記排出口に対して前記開口が循環経路の上流側に配設されて、前記開口の下部の高さが前記排出口の下部の高さよりも高くなるように構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装置は、前記請求項１に記載の発明において、前記排出口への現像剤の侵入を規制する規制部材を備えたものである。

また、請求項３記載の発明にかかる現像装置は、前記請求項２に記載の発明において、前記規制部材を、前記排出口の上端又は下端に設置された突出部としたものである。

また、請求項４記載の発明にかかる現像装置は、前記請求項３に記載の発明において、前記突出部は、その上部に現像剤が堆積しないように傾斜面が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、前記排出口及び前記開口を、装置に対して着脱自在に設置された板状部材に形成されたスリットとしたものである。

また、請求項６記載の発明にかかる現像装置は、前記請求項１〜請求項５のいずれかに記載の発明において、前記像担持体に対向するとともに、現像剤を担持する現像剤担持体を備え、前記複数の搬送部材は、前記現像剤担持体に対向するとともに当該現像剤担持体に現像剤を供給する第１搬送部材と、前記第１搬送部材の下方であって前記現像剤担持体に対向する位置に配設されるとともに当該現像剤担持体から離脱された現像剤を搬送する第２搬送部材と、前記第２搬送部材によって搬送された現像剤を前記第１搬送部材による搬送経路の上流側に搬送する第３搬送部材と、であって、前記第１搬送部材による搬送経路と前記第２搬送部材による搬送経路と前記第３搬送部材による搬送経路とを隔絶する壁部を備えたものである。

また、請求項７記載の発明にかかる現像装置は、前記請求項６に記載の発明において、前記第１搬送部材による搬送経路の下流側に達した現像剤が前記第３搬送部材によって当該第１搬送部材による搬送経路の上流側に搬送されるように構成され、前記排出手段は、前記第１搬送部材による搬送経路中に配設され、前記バイパス経路は、前記第１搬送部材による搬送経路中であって前記排出手段の上流の位置と、前記第３搬送部材による搬送経路中の位置と、を中継するように配設されたものである。

また、請求項８記載の発明にかかる現像装置は、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、前記供給手段は、装置内に新たにトナーを前記キャリアとともに供給するものである。

また、請求項９記載の発明にかかるプロセスカートリッジは、画像形成装置の装置本体に対して着脱自在に設置されるプロセスカートリッジであって、請求項１〜請求項８のいずれかに記載の現像装置と前記像担持体とが一体化されたものである。

また、請求項１０記載の発明にかかる画像形成装置は、請求項１〜請求項８のいずれかに記載の現像装置と前記像担持体とを備えたものである。

なお、本願において、「プロセスカートリッジ」とは、像担持体を帯電する帯電部と、像担持体上に形成された潜像を現像する現像部（現像装置）と、像担持体上をクリーニングするクリーニング部とのうち、少なくとも１つと、像担持体とが、一体化されて、画像形成装置本体に対して着脱自在に設置されるユニットと定義する。

本発明は、現像剤の排出手段が配設された位置を通過させずに現像剤の一部を循環経路の上流側に戻すためのバイパス経路を設けているために、現像装置内の現像剤に波状の偏り等が生じても、外部に排出する現像剤量にバラツキが生じることがなく、出力画像の画質が安定する、トリクル現像方式の現像装置、プロセスカートリッジ、及び、画像形成装置を提供することができる。

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。

実施の形態１．
図１〜図６にて、この発明の実施の形態１について詳細に説明する。
まず、図１にて、実施の形態１における画像形成装置全体の構成・動作について説明する。
書込み部２Ａ〜２Ｄは、画像情報に基いて帯電工程後の感光体ドラム２１（像担持体）に静電潜像を書き込むための装置である。書込み部２Ａ〜２Ｄは、ポリゴンミラー３Ａ〜３Ｄや光学素子４Ａ〜４Ｄ等を用いた光走査装置である。なお、書込み部として、光走査装置の替わりにＬＥＤアレイを用いることもできる。
給紙部６１は、記録紙、ＯＨＰ等の被転写材Ｐを格納して、画像形成時には被転写材Ｐを転写ベルト３０に向けて給送する。

転写ベルト３０は、被転写材Ｐをその表面に静電的に吸着させて搬送して感光体ドラム２１上に形成されたトナー像を被転写材Ｐ上に転写するための無端状ベルトであって、その外周面上に吸着ローラ６４とベルトクリーナ６５とを設けている。
転写ベルト３０を介して感光体ドラム２１に対向する転写ローラ２４は、芯金と芯金を被覆する導電性弾性層とを有する。転写ローラ２４の導電性弾性層は、ポリウレタンゴム、エチレン−プロピレン−ジエンポリエチレン（ＥＰＤＭ）等の弾性材料に、カーボンブラック、酸化亜鉛、酸化スズ等の導電性付与剤を配合分散して電気抵抗値（体積抵抗率）を中抵抗に調整した弾性体である。

定着部６６は、加熱ローラ６８および加圧ローラ６７を有し、被転写材Ｐ上のトナー像を圧力と熱とによって被転写材Ｐに定着させる。
転写ベルト３０に沿って縦方向に配設された４つのプロセスカートリッジ２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０ＢＫは、それぞれ、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックのトナー像を形成するためのものである。

各プロセスカートリッジ２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０ＢＫ上には、キャリア（磁性キャリア）と各色（イエロー、シアン、マゼンタ、ブラック）のトナー（トナー粒子）とを現像装置２３に供給する供給手段としての剤カートリッジ２８Ｙ、２８Ｃ、２８Ｍ、２８ＢＫが設置されている。
プロセスカートリッジ２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０ＢＫ、及び、剤カートリッジ２８Ｙ、２８Ｃ、２８Ｍ、２８ＢＫは、転写ベルト３０を回転支軸を中心に開放して装置本体１から着脱することができる。

本実施の形態１の画像形成装置は、複写機及びプリンタとして機能する複合型の画像形成装置である。複写機として機能する場合には、スキャナから読み込まれた画像情報に対してＡ／Ｄ変換、ＭＴＦ補正、階調処理等の種々の画像処理が施されて書込みデータに変換される。プリンタとして機能する場合には、コンピュータ等から送信されるページ記述言語やビットマップ等の形式の画像情報に対して画像処理が施されて書込みデータに変換される。

画像形成時には、書込み部２Ａ〜２Ｄからプロセスカートリッジ２０ＢＫ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０Ｙに対して、ブラック、マゼンタ、シアン、イエローの画像情報に応じた露光光がそれぞれ照射される。すなわち、各光源から発せられた露光光（レーザ光）がポリゴンミラー３Ａ〜３Ｄ、光学素子４Ａ〜４Ｄを通過して、各感光体ドラム２１上に照射される。これによって、各プロセスカートリッジ２０ＢＫ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０Ｙの感光体ドラム２１（像担持体）上に、露光光に応じたトナー像が形成される。そして、このトナー像が、被転写材Ｐに転写されることになる。

給紙部６１から給送された被転写材Ｐは、レジストローラ６３の位置で一旦タイミングを合わせて、転写ベルト３０の位置に搬送される。転写ベルト３０の送入位置に配設された吸着ローラ６４は、電圧の印加によって送入された被転写材Ｐを転写ベルト３０に吸着させる。転写ベルト３０の矢印方向の走行にともない移動する被転写材Ｐは、各プロセスカートリッジ２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０ＢＫの位置を順次通過して各色のトナー像が重ねて転写される。

カラーのトナー像が転写された被転写材Ｐは、転写ベルト３０から分離して定着部６６に達する。被転写材Ｐ上のトナー像は、加熱ローラ６８及び加圧ローラ６７に挟まれつつ加熱されることで被転写材Ｐ上に定着される。一方、被転写材Ｐが分離した後の転写ベルト３０表面は、その後にベルトクリーナ６５の位置に達して、その表面に付着したトナー等の汚れがクリーニングされる。

次に、画像形成装置におけるプロセスカートリッジ及び剤カートリッジについて詳述する。
なお、各プロセスカートリッジ２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０ＢＫはほぼ同一構造であって、各剤カートリッジ２８Ｙ、２８Ｃ、２８Ｍ、２８ＢＫもほぼ同一構造であるために、図２にてプロセスカートリッジ及び剤カートリッジは符号のアルファベット（Ｙ、Ｃ、Ｍ、ＢＫ）を除して図示する。また、書込み部は符号のアルファベット（Ａ〜Ｄ）を除して図示する。

図２は、装置本体１に設置されたプロセスカートリッジ２０及び剤カートリッジ２８を示す拡大図である。図３は、現像装置２３における循環経路を図２に示す矢印Ｘ方向から長手方向にみた断面図である。図４は、図３の現像装置２３における循環経路のＹ１−Ｙ１断面を示す断面図である。図５は、図３の現像装置２３における循環経路のＹ２−Ｙ２断面を示す断面図である。

図２に示すように、プロセスカートリッジ２０は、像担持体としての感光体ドラム２１、帯電部２２、現像装置２３（現像部）、クリーニング部２５が一体化されたものであって、トリクル現像方式が採用されている。
像担持体としての感光体ドラム２１は、負帯電の有機感光体であって、不図示の回転駆動機構によって反時計方向に回転駆動される。

帯電部２２は、芯金上に、ウレタン樹脂、導電性粒子としてのカーボンブラック、硫化剤、発泡剤等を処方した中抵抗の発泡ウレタン層をローラ状に形成した弾性を有する帯電ローラである。帯電部２２の中抵抗層の材質としては、ウレタン、エチレン−プロピレン−ジエンポリエチレン（ＥＰＤＭ）、ブタジエンアクリロニトリルゴム（ＮＢＲ）、シリコーンゴムや、イソプレンゴム等に抵抗調整のためにカーボンブラックや金属酸化物等の導電性物質を分散したゴム材や、またこれらを発泡させたものを用いることもできる。
クリーニング部２５は、感光体ドラム２１に摺接するクリーニングブラシ（又は、クリーニングブレード）が設置されていて、感光体ドラム２１上の未転写トナーを機械的に除去・回収する。

現像装置２３は、現像剤担持体としての現像ローラ２３ａが感光体ドラム２１に近接するように配置されていて、双方の対向部分には感光体ドラム２１と磁気ブラシとが接触する現像領域が形成される。現像装置２３内には、トナーＴとキャリアＣとからなる現像剤Ｇ（２成分現像剤）が収容されている。そして、現像装置２３は、感光体ドラム２１上に形成される静電潜像を現像する（トナー像を形成する。）。なお、現像装置２３の構成・動作については、後で詳しく説明する。

ここで、本実施の形態１における現像装置２３は、トリクル現像方式のものであって、現像装置２３内に適宜に新品のキャリアＣ（現像剤Ｇ）が剤カートリッジ２８から供給されるとともに、劣化した現像剤Ｇが現像装置２３の外部に設置された剤貯留容器７０に向けて排出される。
図２を参照して、剤カートリッジ２８は、その内部に現像装置２３内に供給するための現像剤Ｇ（トナーＴ及びキャリアＣ）を収容している。そして、剤カートリッジ２８は、現像装置２３に新品のトナーＴを供給するトナーカートリッジとして機能するとともに、現像装置２３に新品のキャリアＣを供給する供給手段として機能する。具体的に、現像装置２３に設置された磁気センサ２６（図３を参照できる。）によって検知されるトナー濃度（現像剤Ｇ中のトナーの割合である。）の情報に基いて、シャッタ機構８０の開閉動作をおこなって、供給手段としての剤カートリッジ２８から現像装置２３内に向けて現像剤Ｇを適宜に供給する。
なお、本実施の形態１では、剤カートリッジ２８の現像剤Ｇにおける、キャリアＣに対するトナーＴの混合率（トナー濃度）が比較的高く設定されている。

供給手段としての供給管２９は、剤カートリッジ２８から供給される現像剤Ｇ（トナーＴ及びキャリアＣ）を現像装置２３内に確実に導くためのものである。すなわち、剤カートリッジ２８から排出された現像剤Ｇは、供給管２９を介して、現像装置２３内に供給される。

次に、感光体ドラム２１上でおこなわれる作像プロセスについて説明する。
図２を参照して、感光体ドラム２１が反時計方向に回転駆動されると、まず、帯電部２２の位置で感光体ドラム２１の表面が一様に帯電される。その後、帯電された感光体ドラム２１表面は、露光光Ｌの照射位置に達して、書込み部２による露光工程がおこなわれる。すなわち、露光光Ｌの照射によって感光体ドラム２１上を画像情報に応じて選択的に除電することで、照射されなかった非画像部の電位との差（電位コントラスト）を発生させて静電潜像を形成する。なお、この露光工程は、感光体ドラム２１の感光層中で電荷発生物質が光を受けて電荷を発生して、このうち正孔が感光体ドラム２１表面の帯電電荷と打ち消しあうものである。

その後、潜像が形成された感光体ドラム２１表面は、現像装置２３との対向位置に達する。感光体ドラム２１上の静電潜像は、現像ローラ２３ａ上の磁気ブラシと接触して、磁気ブラシ中の負帯電されたトナーＴが付着されて可視化される。
詳しくは、現像ローラ２３ａの磁極による磁力で汲み上げられた現像剤Ｇは、ドクターブレード２３ｃによって適量化された後に、感光体ドラム２１との対向部である現像領域に搬送される。現像領域において穂立ちされたキャリアＣが感光体ドラム２１を摺擦する。このとき、キャリアＣに混合されているトナーＴは、キャリアＣとの摩擦によって負帯電されている。これに対して、キャリアＣは正帯電されている。不図示の電源部から現像ローラ２３ａに対して、所定の現像バイアスが印加される。これによって、現像ローラ２３ａと感光体ドラム２１との間に電界が形成されて、負帯電されたトナーＴが電界によって感光体ドラム２１上の画像部にのみ選択的に付着してトナー像を形成する。

その後、トナー像が形成された感光体ドラム２１表面は、転写ベルト３０及び転写ローラ２４との対向位置に達する。そして、このタイミングに合わせてその対向位置に搬送された被転写材Ｐ上に、感光体ドラム２１上のトナー像が転写される。このとき、転写ローラ２４には、所定の電圧が印加されている。
その後、トナー像が転写された被転写材Ｐは、定着部６６を通過して、排出ローラ６９から装置外部に排出される。

一方、転写工程時に被転写材Ｐに転写されずに感光体ドラム２１上に残留したトナーＴ（未転写トナー）は、感光体ドラム２１上に付着したままクリーニング部２５との対向部に達する。そして、感光体ドラム２１上の未転写トナーは、クリーニング部２５で除去・回収される。
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。

以下、画像形成装置において特徴的な、現像装置の構成・動作について詳述する。
図２〜図５を参照して、現像装置２３は、現像剤担持体としての現像ローラ２３ａ、搬送部材としての搬送スクリュ２３ｂ１〜２３ｂ３（オーガスクリュ）、ドクターブレード２３ｃ、等で構成されている。
現像ローラ２３ａは、アルミニウム、真鍮、ステンレス、導電性樹脂等の非磁性体を円筒形に形成してなるスリーブが不図示の回転駆動機構によって時計方向に回転されるように構成されている。現像ローラ２３ａのスリーブ内には、スリーブの周面に現像剤Ｇの穂立ちを生じるように磁界を形成するマグネットが固設されている。マグネットから発せられる法線方向磁力線に沿うように、現像剤Ｇ中のキャリアＣがスリーブ上にチェーン状に穂立ちする。このチェーン状に穂立ちしたキャリアＣに帯電したトナーＴが付着されて、磁気ブラシが形成される。磁気ブラシは、スリーブの回転によってスリーブと同方向（時計方向）に移送される。
ドクターブレード２３ｃは、現像領域の上流側に設置されていて、現像ローラ２３ａ上の現像剤を適量に規制する。

３つの搬送スクリュ２３ｂ１〜２３ｂ３は、現像装置２３内に収容された現像剤Ｇを長手方向（図２の紙面垂直方向である。）に循環しながら撹拌・混合する。
第１搬送スクリュ２３ｂ１（第１搬送部材）は、現像ローラ２３ａに対向する位置に配設されていて、現像剤Ｇを水平方向に搬送する（図３の白矢印に示す左方向の搬送である。）とともに、現像ローラ２３ａ上に現像剤２３ａを供給する。

第２搬送スクリュ２３ｂ２（第２搬送部材）は、第１搬送スクリュ２３ｂ１の下方であって現像ローラ２３ａに対向する位置に配設されている。そして、現像ローラ２３ａから離脱した現像剤Ｇ（現像工程後に剤離れ極によって現像ローラ２３ａ上から強制的に離脱された現像剤Ｇある。）を水平方向に搬送する（図３の白矢印に示す左方向の搬送である。）。第１搬送スクリュ２３ｂ１及び第２搬送スクリュ２３ｂ２は、現像ローラ２３ａや感光体ドラム２１と同様に、回転軸がほぼ水平になるように配設されている。

第３搬送スクリュ２３ｂ３（第３搬送部材）は、第２搬送スクリュ２３ｂ２による搬送経路の下流側と、第１搬送部材２３ｂ１による搬送経路の上流側と、を直線的に結ぶように、水平方向に対して斜めに配設されている（図３を参照できる。）。そして、第３搬送スクリュ２３ｂ３は、第２搬送スクリュ２３ｂ２によって搬送された現像剤Ｇを第１搬送部材２３ｂ１による搬送経路の上流側に搬送するとともに、第１搬送スクリュ２３ｂ１による搬送経路の下流側から落下経路２３ｆを介して循環される現像剤Ｇを第１搬送部材２３ｂ１による搬送経路の上流側に搬送する（図３の白矢印に示す右斜め上方への搬送である。）。

なお、第１搬送スクリュ２３ｂ１による搬送経路と、第２搬送スクリュ２３ｂ２による搬送経路と、第３搬送スクリュ２３ｂ３による搬送経路と、は壁部によって隔絶されている。
図３を参照して、第２搬送スクリュ２３ｂ２による搬送経路の下流側と、第３搬送スクリュ２３ｂ３による搬送経路の上流側と、は第１中継部２３ｇを介して連通している。また、第３搬送スクリュ２３ｂ３による搬送経路の下流側と、第１搬送スクリュ２３ｂ１による搬送経路の上流側と、は第２中継部２３ｈを介して連通している。また、第１搬送スクリュ２３ｂ１による搬送経路の下流側と、第３搬送スクリュ２３ｂ３による搬送経路の上流側と、は落下経路２３ｆを介して連通している。

このような構成により、３つの搬送スクリュ２３ｂ１〜２３ｂ３によって、現像装置２３において現像剤Ｇを長手方向に循環させる循環経路が形成されることになる。ここで、現像装置２３が稼動されると、装置内に収容された現像剤は図３中の斜線で示すような状態で流動する。図３を参照して、第１搬送スクリュ２３ｂ１における搬送経路において、下流側における現像剤の剤面が上流側の剤面に比べて低くなっているのは、搬送中の現像剤の一部が現像ローラ２３ａに供給されているためである。すなわち、現像ローラ２３ａに供給されなかった現像剤は、落下経路２３ｆを介して第３搬送スクリュ２３ｂ３の上流側に移動することになる。
なお、第３搬送スクリュ２３ｂ３による搬送経路中にはトナー濃度センサとしての磁気センサ２６が設置されている。そして、磁気センサ２６によって検知されるトナー濃度の情報に基いて、供給手段としての剤カートリッジ２８から現像装置２３内に向けて所定のトナー濃度の現像剤Ｇが供給される。

ここで、図３及び図４を参照して、第１搬送スクリュ２３ｂ１による搬送経路中には、現像装置２３内に収容された現像剤Ｇの一部を外部（剤貯溜容器７０）に排出する排出手段としての排出口２３ｄが設けられている。詳しくは、排出口２３ｄは、供給手段２８、２９によって現像装置２３内に現像剤Ｇが供給されて装置内の現像剤量が増加してその位置に搬送される現像剤の剤面（上面）が所定高さを超えたときに、その余剰分の現像剤Ｇを剤貯留容器７０に向けて排出するためのものである。すなわち、余剰分の現像剤Ｇは、排出口２３ｄの下部の高さを超えて、排出口２３ｄから排出されて排出経路７１を経由して剤貯留容器７０に向けて重力落下していく。このように、トナーＴの母体樹脂や外添剤によって汚染されて劣化したキャリアが自動的に現像部の外部に排出されるので、経時においても画像品質の劣化を抑止することができる。

また、本実施の形態１で特徴的な構成として、現像装置２３における現像剤の循環経路において、上述した排出口２３ｄ（排出手段）が配設された位置を通過せずに現像剤Ｇの一部を循環経路の上流側に戻すためのバイパス経路が形成されている。具体的には、図３及び図５を参照して、第１搬送スクリュ２３ｂ１による搬送経路中であって、排出口２３ｄの上流側（排出口２３ｄに比較的近接した位置である。）に、開口２３ｅが設けられている。そして、この開口２３ｅがバイパス経路の入口となって、バイパス経路の出口が第３搬送スクリュ２３ｂ３による搬送経路中（中央近傍である。）に配設されている。

このように、現像装置２３における現像剤の循環経路にバイパス経路を設けることで、現像装置内の現像剤に波状の偏り等が生じても、排出口２３ｄから排出される現像剤量にバラツキが生じて、必要量を超えた現像剤が現像装置２３から排出される不具合を抑止することができる。

図６は、現像装置２３における現像剤の循環経路において、現像剤に波状の偏りが生じた状態を示す図である。このように、現像剤の循環経路では、高低差の大きな波状の偏りが生じる場合がある。このような波状の偏りは、現像装置２３の稼動を開始した直後（再起動直後）に顕著にあらわれる。そして、このような波状の偏りが生じた場合には、従来は、排出口２３ｄの下部よりも高い位置にある現像剤（図６中の高さＨ２の現像剤である。）のすべてが排出口２３ｄから排出されてしまっていた。このようにして排出されてしまう現像剤は本来的に排出を予定していないものであるために、このような現象が繰り返し生じると現像装置２３内の現像剤量が不足してしまい、現像剤の劣化状態が不安定になったりトナーの帯電量が低下したりして、出力画像上に画像濃度低下等の不具合が生じてしまうことになる。

これに対して、本実施の形態１では、排出口２３ｄの上流側にバイパス経路に通じる開口２３ｅを設けているために、排出口２３ｄの下部よりも高い位置にある現像剤の一部が排出口２３ｄから排出されることなく、開口２３ｅを通じて第３搬送スクリュ２３ｂ３における搬送経路に戻されることになる。これにより、排出口２３ｄから過剰に現像剤が排出される不具合を抑止することができる。

ここで、本実施の形態１では、バイパス経路における開口２３ｅの下部の高さが、排出口２３ｄの下部の高さよりも高さＨ１だけ高くなるように構成されている。
これにより、排出口２３ｄの下部よりも高い位置にある現像剤のうち、高さ（Ｈ２−Ｈ１）分の現像剤は排出口２３ｄから排出されることなく、開口２３ｅを通じて第３搬送スクリュ２３ｂ３における搬送経路に戻されることになる。これにより、排出手段の本来の機能を維持しつつ、排出口２３ｄから過剰に現像剤が排出される不具合を確実に抑止することができる。
なお、排出口２３ｄと開口２３ｅとの長手方向の距離Ｗは、なるべく短い方が好ましい。

以上説明したように、本実施の形態１では、排出口２３ｄ（排出手段）が配設された位置を通過させずに現像剤Ｇの一部を循環経路の上流側に戻すためのバイパス経路（開口２３ｅ）を設けているために、現像装置２３内の現像剤Ｇに波状の偏り等が生じても、剤貯留容器７０に向けて排出する現像剤量にバラツキが生じることがなく、出力画像の画質が安定する、トリクル現像方式の現像装置を提供することができる。

なお、本実施の形態１では、搬送部材としての搬送スクリュ２３ｂ１〜２３ｂ３が３つ設置された現像装置２３に対して本発明を適用したが、搬送スクリュが２つ又は４つ以上設置された現像装置に対しても本発明を適用することができる。その場合も、排出手段が配設された位置を通過させずに現像剤の一部を循環経路の上流側に戻すためのバイパス経路を設けることで、本実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
また、本実施の形態１では、第３搬送スクリュ２３ｂ３を水平方向に対して斜めに配設したが、第３搬送スクリュ２３ｂ３を水平に配設することもできる。

また、本実施の形態１では、供給手段としての剤カートリッジ２８から現像装置２３に向けて現像剤Ｇ（トナーＴ及びキャリアＣ）を供給したが、供給手段からキャリアＣのみを現像装置２３に向けて供給することもできる。その場合、トナーのみが収容されたトナーカートリッジを剤カートリッジ（キャリアカートリッジ）とは別に設置して、磁気センサ２６の検知結果に基いてトナーカートリッジに収容されたトナーを現像装置２３に向けて適宜に補給することになる。このような場合であっても、本実施の形態１と同様の効果を得ることができる。

また、本実施の形態１においては、作像部の一部がプロセスカートリッジ２０で構成される画像形成装置に対して、本発明を適用した。しかし、本発明の適用はこれに限定されることなく、作像部がプロセスカートリッジ化されていない画像形成装置に対しても、当然に本発明を適用することができる。具体的に、現像装置２３が単体で画像形成装置本体に着脱されるユニットして構成されている場合であっても、当然に本発明を適用することができる。

実施の形態２．
図７〜図９にて、この発明の実施の形態２について詳細に説明する。
図７は、実施の形態２における現像装置を示す断面図であって、前記実施の形態１における図４に相当する図である。本実施の形態２における現像装置は、主として、排出口２３ｄの上端に突出部２３ｋが設置されている点が、前記実施の形態１のものとは相違する。

本実施の形態２における現像装置２３にも、前記実施の形態１のものと同様に、排出手段としての排出口２３ｄと、現像剤Ｇの一部を第３搬送スクリュ２３ｂ３による搬送経路に戻すための開口２３ｅと、が設けられている。

ここで、本実施の形態２では、図７に示すように、排出口２３ｄの上端に突出部２３ｋ（庇）が設けられている。この突出部２３ｋは、図７の矢印方向に回転する第１搬送スクリュ２３ｂ１によって跳ね上げられた現像剤Ｇ１が排出口２３ｄに侵入するのを規制する規制部材として機能する。すなわち、規制部材としての突出部２３ｋを設けない場合には、第１搬送スクリュ２３ｂ１によって跳ね上げられた現像剤Ｇ１が排出口２３ｄに侵入して剤貯溜容器７０に回収されてしまい、現像装置２３内の現像剤Ｇが不足する不具合が生じてしまう。
本実施の形態２の構成によれば、第１搬送スクリュ２３ｂ１によって跳ね上げられた現像剤Ｇ１は、排出口２３ｄに侵入することなく、突出部２３ｋに衝突した後に第１搬送スクリュ２３ｂ１による搬送経路に戻される。これにより、排出手段としての排出口２３ｄの機能を副作用なく充分に発揮することができる。

なお、本実施の形態２では、規制部材としての突出部２３ｋの上部に、現像剤が堆積しないように傾斜面２３ｋ１を形成している。このような構成により、第１搬送スクリュ２３ｂ１によって跳ね上げられた後に突出部２３ｋに衝突した現像剤Ｇ１は、突出部２３ｋ上に堆積することなく、傾斜面２３ｋ１に沿って滑落して第１搬送スクリュ２３ｂ１による搬送経路に戻されることになる。したがって、突出部２３ｋ上に現像剤Ｇが堆積して現像剤Ｇの循環不良が生じる不具合を未然に抑止することができる。

図８は、排出口２３ｄ及び開口２３ｅの近傍を示す斜視図であって、排出口２３ｄ及び開口２３ｅの近傍を第１搬送スクリュ２３ｂ１による搬送経路の側からみた図である。
図８に示すように、本実施の形態２では、スリット状の排出口２３ｄ及び開口２３ｅが、現像装置２３に対して着脱自在に設置された板状部材２３ｎに形成されている。詳しくは、第１搬送スクリュ２３ｂ１による搬送経路と、第３搬送スクリュ２３ｂ３による搬送経路と、が壁部２３ｍによって隔絶されている。この壁部２３ｍに対して、板状部材２３ｎは白矢印方向に着脱自在に形成されている。板状部材２３ｎには、スリット状に形成された排出口２３ｄ及び開口２３ｅが設けられている。

このように排出口２３ｄ及び開口２３ｅが設けられた板状部材２３ｎを、現像装置２３に対して着脱自在に構成することで、排出口２３ｄ及び開口２３ｅのそれぞれの高さを容易に変更することができる。すなわち、現像装置２３の全体を交換することなく、板状部材２３ｎを交換するだけで、排出口２３ｄ及び開口２３ｅの高さを変更することができる。
このような構成は、被転写材Ｐの搬送速度（プロセス線速）が異なる２機種の画像形成装置の間で現像装置２３を共通化したい場合に特に有用である。プロセス線速が異なる現像装置２３は、搬送スクリュ２３ｂ１〜２３ｂ３の回転数が異なってしまうために、現像剤の波状の偏りの形態も異なってしまう。したがって、同じ現像装置であっても、搬送スクリュ２３ｂ１〜２３ｂ３の回転数によって、排出口２３ｄ及び開口２３ｅの適正位置が異なってくる。本実施の形態２では、排出口２３ｄ及び開口２３ｅの高さが異なる板状部材２３ｎを交換自在に構成しているために、プロセス線速が異なる２機種の画像形成装置の間で、現像装置２３の共通化（互換性）を高めることができる。

なお、図８に示すように、バイパス経路Ｆ１と排出経路Ｆ２とは、その境界のすべてが壁面で隔絶されている必要はない。具体的に、排出口２３ｄから排出された現像剤と、開口２３ｅから排出された現像剤と、が互いに自由落下により混合しない領域には、壁面が設けられていない。

ここで、本実施の形態２では、規制部材としての突出部２３ｋ（庇）を排出口２３ｄの上端に設けたが、図９に示すように、搬送スクリュ２３ｂ（搬送部材）の回転方向が矢印方向（時計方向）の場合には、突出部２３ｋ（庇）を排出口２３ｄの下端に設けることが好ましい。すなわち、突出部２３ｋを、排出口２３ｄに対向する搬送部材２３ｂの回転方向上流側に配設することが好ましい。これは、搬送スクリュ２３ｂが図９に示す方向に回転する場合には、搬送部材２３ｂによって跳ね上げられた現像剤Ｇ１が、排出口２３ｄの下方から侵入するように移動することによる。したがって、突出部２３ｋを排出口２３ｄの下端に設けることで、搬送部材２３ｂによって跳ね上げられた現像剤Ｇ１が排出口２３ｄに侵入するのを効率的に抑止することができる。また、この場合にも、突出部２３ｋの上部に傾斜面２３ｋ１を形成することで、突出部２３ｋ上に現像剤Ｇが堆積するのを抑止することができる。

以上説明したように、本実施の形態２でも、前記実施の形態１と同様に、排出口２３ｄ（排出手段）が配設された位置を通過させずに現像剤Ｇの一部を循環経路の上流側に戻すためのバイパス経路（開口２３ｅ）を設けているために、現像装置２３内の現像剤Ｇに波状の偏り等が生じても、剤貯留容器７０に向けて排出する現像剤量にバラツキが生じることがなく、出力画像の画質が安定する、トリクル現像方式の現像装置を提供することができる。

なお、本発明が前記各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、前記各実施の形態の中で示唆した以外にも、前記各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、形状等は前記各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１における画像形成装置を示す全体構成図である。 図１の画像形成装置に設置されたプロセスカートリッジを示す拡大図である。 現像装置における循環経路を長手方向にみた断面図である。 図３の循環経路におけるＹ１−Ｙ１断面を示す断面図である。 図３の循環経路におけるＹ２−Ｙ２断面を示す断面図である。 図３の循環経路において現像剤に波状の偏りが生じた状態を示す図である。 この発明の実施の形態２における現像装置を示す断面図である。 図７の現像装置の一部を示す斜視図である。 別の現像装置の一部を示す断面図である。

符号の説明

１ 画像形成装置本体（装置本体）、
２０、２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０ＢＫ プロセスカートリッジ、
２１ 感光体ドラム（像担持体）、
２３ 現像装置（現像部）、
２３ａ 現像ローラ（現像剤担持体）、
２３ｂ１ 第１搬送スクリュ（第１搬送部材）、
２３ｂ２ 第２搬送スクリュ（第２搬送部材）、
２３ｂ３ 第３搬送スクリュ（第３搬送部材）、
２３ｃ ドクターブレード、
２３ｄ 排出口（排出手段）、
２３ｅ 開口（バイパス経路）、
２３ｆ 落下経路、 ２３ｇ 第１中継部、 ２３ｈ 第２中継部、
２３ｋ 突出部（規制部材）、 ２３ｋ１ 傾斜面、
２３ｎ 板状部材、
２８、２８Ｙ、２８Ｃ、２８Ｍ、２８ＢＫ 剤カートリッジ（供給手段）、
２９ 供給管（供給手段）、 ７０ 剤貯溜容器、
Ｇ 現像剤（２成分現像剤）、 Ｔ トナー、 Ｃ キャリア。

Claims (10)

1. キャリアとトナーとを有する現像剤を収容するとともに、像担持体上に形成される潜像を現像する現像装置であって、
   装置内に収容された現像剤を長手方向に搬送して循環経路を形成する複数の搬送部材と、
   装置内に新たにキャリアを供給する供給手段と、
   装置内に収容された現像剤の一部を外部に排出する排出手段と、
   前記排出手段が配設された位置を通過させずに現像剤の一部を循環経路の上流側に戻すためのバイパス経路と、
   を備え、
   前記排出手段は、現像剤を外部に排出するための排出口を備えるとともに、前記排出口の位置に搬送される現像剤の剤面が前記排出口の下部の高さを超えたときにその現像剤を外部に排出し、
   前記バイパス経路は、現像剤を当該バイパス経路に導くための開口を備えるとともに、前記開口の位置に搬送される現像剤の剤面が前記開口の下部の高さを超えたときにその現像剤を当該バイパス経路に導き、
   前記排出口に対して前記開口が循環経路の上流側に配設されて、前記開口の下部の高さが前記排出口の下部の高さよりも高くなるように構成されたことを特徴とする現像装置。
2. 前記排出口への現像剤の侵入を規制する規制部材を備えたことを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
3. 前記規制部材は、前記排出口の上端又は下端に設置された突出部であること特徴とする請求項２に記載の現像装置。
4. 前記突出部は、その上部に現像剤が堆積しないように傾斜面が形成されたことを特徴とする請求項３に記載の現像装置。
5. 前記排出口及び前記開口は、装置に対して着脱自在に設置された板状部材に形成されたスリット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装置。
6. 前記像担持体に対向するとともに、現像剤を担持する現像剤担持体を備え、
   前記複数の搬送部材は、前記現像剤担持体に対向するとともに当該現像剤担持体に現像剤を供給する第１搬送部材と、前記第１搬送部材の下方であって前記現像剤担持体に対向する位置に配設されるとともに当該現像剤担持体から離脱された現像剤を搬送する第２搬送部材と、前記第２搬送部材によって搬送された現像剤を前記第１搬送部材による搬送経路の上流側に搬送する第３搬送部材と、であって、
   前記第１搬送部材による搬送経路と前記第２搬送部材による搬送経路と前記第３搬送部材による搬送経路とを隔絶する壁部を備えたことを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれかに記載の現像装置。
7. 前記第１搬送部材による搬送経路の下流側に達した現像剤が前記第３搬送部材によって当該第１搬送部材による搬送経路の上流側に搬送されるように構成され、
   前記排出手段は、前記第１搬送部材による搬送経路中に配設され、
   前記バイパス経路は、前記第１搬送部材による搬送経路中であって前記排出手段の上流の位置と、前記第３搬送部材による搬送経路中の位置と、を中継するように配設されたことを特徴とする請求項６に記載の現像装置。
8. 前記供給手段は、装置内に新たにトナーを前記キャリアとともに供給する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装置。
9. 画像形成装置の装置本体に対して着脱自在に設置されるプロセスカートリッジであって、
   請求項１〜請求項８のいずれかに記載の現像装置と前記像担持体とが一体化されたことを特徴とするプロセスカートリッジ。
10. 請求項１〜請求項８のいずれかに記載の現像装置と前記像担持体とを備えたことを特徴とする画像形成装置。

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