JP5141302B2 - 現像装置及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、現像装置及び画像形成装置に関する。

一般に、トナーとキャリアを含む二成分現像剤を用いる場合、トナーとキャリアの割合が所望範囲に収まるように、トナーの消費量とトナー供給量のバランスを制御している。

例えば、二成分現像剤中のトナーの割合が低くなると、トナーの帯電量が高くなり、現像量が低下し、画像濃度が低くなる。この画像濃度が低くなりすぎると、キャリアが現像されてしまい、感光体を傷つけて不具合が発生してしまう。逆に、トナーの割合が高くなると、トナーの帯電量が低くなり、現像量が増加し、画像濃度が高くなる。また、クラウドとなり装置内を汚染するという問題が生じる。

ここで、トナー濃度を一定にするため、
（１）画像情報に基づいて計算されるトナー消費量や
（２）トナー濃度の検知結果に基づいて、トナー供給手段を制御する方法がある。
（２）のトナー濃度の検知方法としては、
（２−１）現像器内の現像剤の透磁率を透磁率センサで検知する方法と、
（２−２）テストパッチを作成し、テストパッチの濃度を光学センサで検知する方法がある。

このように、トナー供給手段の制御により、トナー濃度が所定の範囲になるようにする場合、実際には所定内とはいえトナー濃度が変化するため、テストパッチを作成し、トナー濃度を光学センサで検知し、書き込みの露光量や現像バイアスを調整し、画像濃度が一定となるように制御する必要がある。

しかしながら、（２）の場合、トナー供給後にトナーがキャリアに攪拌されて変化を検知するため、時間が掛かってしまう。特に（２−２）では、プリント中にテストパッチを形成できないため、リアルタイムに検知できない。

一方、（１）の場合、トナー供給手段の駆動時間からトナー収容室内のトナーの残量を予測するため、トナー収容室内のトナーの量に拘わらずトナー供給量が安定していることが重要となる。

例えば、トナー収容室内から現像室内に直接トナーを供給すると、トナー収容室内の撹拌部材の回転周期による変動や、トナー収容室内にトナーが十分にある場合はトナー供給量が多くなり、トナー収容室内のトナーが少なくなるとトナー供給量も少なくなる問題がある。このため、トナー収容室から現像室の間にトナー搬送用のオーガを設け、該オーガの駆動を制御する方法が取られる。

例えば、特許文献１では、小型化のため、トナー収容室から現像室までのトナー供給経路を短くし、かつトナー収容室から直接トナー供給経路にトナーを供給する装置が提案されている。

また、特許文献２では、現像器内に配設された複数のオーガにおいて、各オーガでその形状を変えることで、トナーとキャリアとの摩擦帯電を高め、トナーの帯電量を上げるようにしている。
特開２００６−２６７７２２公報 特開平０９−１２０２００公報

本発明は、上記事実を考慮し、トナー収容室内のトナーの量に拘わらず、トナー収容室から現像室へ供給するトナー供給量が安定している現像装置及び画像形成装置を得ることを目的とする。

請求項１に記載の発明は、現像装置において、トナーが収容されたトナー収容室と、トナー及び磁性キャリアを含む現像剤を現像剤保持体に保持させる現像室と、前記トナー収容室と前記現像室を繋ぐトナー供給通路と、前記トナー供給通路内で回転可能に設けられた回転軸と、前記回転軸を中心に螺旋状に形成された羽根部材と、を備えると共に、前記トナー収容室側から供給されたトナーを攪拌しながら、トナーの搬送方向上流側から下流側へ行くにしたがって、トナーの圧縮力を徐々に又は段階的に高くして前記現像室へ供給するトナー供給手段と、を有し、前記トナー供給通路を構成する壁部に、前記トナー収容室からトナーが供給される供給口と、前記トナー供給通路で搬送されたトナーを前記現像室へ排出する排出口と、が設けられ、前記供給口と前記排出口との間に位置する前記壁部へ、前記トナー収容室と前記トナー供給通路を繋ぐ貫通孔が設けられることを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の現像装置において、前記貫通孔が、トナーの圧縮力の変化点を含む位置に設けられたことを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、画像形成装置において、表面に静電潜像が形成される像保持体と、前記像保持体上にトナー像を顕在化させる請求項１又は２に記載の現像装置と、を有することを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、トナーの供給が過剰な場合、トナー供給通路内の現像剤が貫通孔を通じてトナー収容室に押し出されるようにし、トナー供給通路内のトナーが過剰に圧縮されないようにする。

請求項２に記載の発明によれば、貫通孔を、トナーの圧縮力の変化点を含む位置に設けることで、トナー供給通路内のトナーをより効果的にトナー収容室へ押出すことができる。

請求項３に記載の発明によれば、請求項１又は２に記載の発明の効果と略同一の効果を得ることができる。

本発明の実施形態に係る現像装置を備えた画像形成装置について説明する。
（画像形成装置）
まず、画像形成装置について説明する。図１に示すように、画像形成装置１０には、４つの色（本実施形態では、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック）のプロセスカートリッジ１４が上下方向に配列されている。このプロセスカートリッジ１４は、感光体１６を有する感光体カートリッジ６２と、現像装置６４（詳細は後述する）とで構成されている。

感光体カートリッジ６２は、感光体（像保持体）１６と、感光体１６の周囲に配設されたクリーニング装置２２、帯電ロール１８、イレーズランプ２４、及びクリーニング装置２２の横方向に配設されたサブトナー補給ユニット６６とで構成されている。

サブトナー補給ユニット６６には、感光体１６の軸方向に直交する方向に延びる一対の支持突起７８が設けられている。この支持突起７８を画像形成装置１０のカートリッジ受部（図示省略）に挿通させることで、画像形成装置１０にプロセスカートリッジ１４が装着されるようになっている。

また、画像形成装置１０の下部には、シート材Ｐが収納された給紙カセット２６が設けられており、給紙カセット２６の近傍には、シート材Ｐを所定のタイミングで送り出すピックアップロール２８が設けられている。このピックアップロール２８によって給紙カセット２６から送り出されたシート材Ｐは、搬送ロール３０及びレジストレーションロール３２を介して、用紙搬送経路３４へ送り出され、後述する搬送装置４８へ搬送される。

一方、プロセスカートリッジ１４は、用紙搬送経路３４の上流側からイエロー色、マゼンタ色、シアン色、ブラック色の順に配設されており、プロセスカートリッジ１４の側方には、プロセスカートリッジ１４に走査光を照射する露光装置３６が配設されている。

露光装置３６は、筐体３８内に半導体レーザ（図示省略）、ポリゴンミラー４０、結像レンズ４４、及びミラー４６が配設されており、半導体レーザからの光はポリゴンミラー４０で偏向走査され、結像レンズ４４とミラー４６を介して感光体１６に照射される。これにより、感光体１６に、画像情報に応じた静電潜像が形成されるようになっている。

また、感光体１６に対して用紙搬送経路３４を挟んで対向する位置には、搬送装置４８が配設されている。搬送装置４８は、画像形成装置１０の側壁１０Ａに沿って設けられた一対の張架ロール５１、５２と、この張架ロール５１、５２に巻き掛けられた搬送ベルト５３とで構成されている。張架ロール５２は、図示しないモータによって回転され、搬送ベルト５３が移動するようになっている。

張架ロール５１の近傍には、吸着ロール５５が配設されており、この吸着ロール５５に電圧が印加されることによって、搬送ベルト５３にシート材Ｐが静電的に吸着されるようになっている。

また、搬送ベルト５３の裏面の、各色の感光体１６に対向する位置には、それぞれ転写ロール５４が配設されている。この転写ロール５４によって、感光体１６上の後述するトナー画像が、搬送ベルト５３によって搬送されるシート材Ｐに転写され、定着装置５６で定着される。そして、トナー画像が定着されたシート材Ｐは、排出ロール５８によって排出トレイ６０へ排出される。
（現像装置）
次に、本実施形態に係る現像装置の第１実施形態について説明する。
（第１実施形態）
図２に示すように、現像装置６４は、感光体１６に対向し且つ感光体１６上の静電潜像をトナーＴ及び磁性キャリアからなる二成分現像剤Ｇで可視像化する現像ユニット６８と、この現像ユニット６８に対してトナーＴを補給するメイントナー補給ユニット７０で構成とされている。
（現像ユニット）
現像ユニット６８は、ハウジング８０を有している。このハウジング８０は感光体１６の下方側に設けられており、感光体１６側に向かって開口する開口部８２が形成されている。また、このハウジング８０内には現像剤収容室（現像室）８４が形成されており、この現像剤収容室８４内には、トナーＴ及び磁性キャリアからなる現像剤Ｇが収容可能とされている。

さらに、ハウジング８０内には、ハウジング８０の開口部８２から一部が露出するようにして現像剤保持体としての現像ロール８６が設けられており、現像ロール８６はハウジング８０に回転可能に軸支されている。また、現像ロール８６の端部には、図示しないギアが固定されており、モータからの回転力がギアへ伝達され、該ギアを介して現像ロール８６が回転するようになっている。

さらに、現像ロール８６は、回転可能とされた導電性を有する薄肉円筒状のスリーブ８６Ａと、固定された円柱状のマグネットロール８６Ｂとを備えている。

また、スリーブ８６Ａと対向して、現像ロール８６上の現像剤Ｇの量を規制する現像剤規制部材としての円柱状の現像剤規制ロール５０が、スリーブ８６Ａと隙間Ｓをもって固定配置されている。

これにより、現像ロール８６は、現像剤Ｇ中に含まれた磁性キャリアを磁力で吸着し、表面に現像剤Ｇの磁気ブラシを形成し、現像剤規制ロール５０によって現像剤Ｇの量が規制され、現像剤Ｇを感光体１６と対向する位置へ搬送する。そして、感光体１６上に形成された静電潜像が、現像ロール８６上の現像剤Ｇによってトナー画像として可視化される。

現像ロール８６の下方には、現像ロール８６の軸方向に沿って現像剤Ｇを搬送する攪拌搬送オーガー８８、８９が配設されている。図３に示されるように、攪拌搬送オーガー８８、８９は、それぞれ回転軸８８Ａ、８９Ａを備えており、ハウジング８０の周壁にそれぞれ回転可能に軸支されている。また、攪拌搬送オーガー８８、８９の回転軸８８Ａ、８９Ａには、所定のピッチでスパイラル羽根８８Ｂ、８９Ｂが螺旋状に巻き付けられて形成されている。

さらに、回転軸８８Ａ、８９Ａの端部には、それぞれ図示しないギアが固定されており、図示しないモータからの回転力がギアへ伝達され、ギアを介して攪拌搬送オーガー８８、８９がそれぞれ回転する。

攪拌搬送オーガー８８と攪拌搬送オーガー８９の間には仕切壁９０が形成されており、この仕切壁９０によって現像剤収容室８４内は、攪拌搬送オーガー８８が配設された領域（第１攪拌路）９２と、攪拌搬送オーガー８９が配設された領域（第２攪拌路）９３とに二分されている。

仕切壁９０の長手方向の両端部には、連通口９４、９５が形成されている。この連通口９４、９５によって第１攪拌路９２と第２攪拌路９３とが連通されており、現像剤収容室８４内の現像剤Ｇは、攪拌搬送オーガー８８、８９の回転によってそれぞれ第１攪拌路９２及び第２攪拌路９３内を攪拌されながら搬送されて、第１攪拌路９２と第２攪拌路９３との間を現像剤Ｇが循環するようになっている。

つまり、攪拌搬送オーガー８８によって攪拌搬送された現像剤Ｇが、攪拌搬送オーガー８９に搬送されながら現像ロール８６に供給される構成となっている。
（メイントナー補給ユニット）
図２及び図３に示されるように、現像ユニット６８に隣接したメイントナー補給ユニット７０には、補給用トナーＴが収容されるトナー収容室１５０が設けられている。トナー収容室１５０には、現像ロール８６の軸方向に沿ってトナー搬送部材１５２が設けられている。

トナー搬送部材１５２は回転軸１５２Ａを備え、ハウジング８０の周壁に回転可能に軸支されている。この回転軸１５２Ａには、所定のピッチで羽根１５２Ｂが形成されている。回転軸１５２Ａの端部には、図示しないギアが固定されており、図示しないモータからの回転力がギアへ伝達され、ギアを介してトナー搬送部材１５２が回転すると、羽根１５２Ｂによってトナー収容室１５０内のトナーＴが攪拌されながら図３の矢印Ａ方向へ搬送されるようになっている。

なお、ここでは、トナー収容室１５０内にトナー搬送部材１５２を１つしか配設していないたが、トナー収容室１５０の容量に応じてトナー搬送部材１５２を複数配設してもよい。

一方、トナー収容室１５０と現像剤収容室８４との間には、壁部１５４が設けられている。壁部１５４の下部からは、湾曲壁１５６がトナー収容室１５０側へ延び、また、仕切壁１５７が現像剤収容室８４側へ延びることで、ハウジング８０の底板の間に、トンネル状のディスペンス室（トナー供給通路）１５８が設けられている。

図３に示されるように、湾曲壁１５６の長手方向の一端部近傍には、トナー収容室１５０とディスペンス室１５８とを繋ぐトナー供給口１６２が形成されている。これにより、トナー収容室１５０内に収容されたトナーＴは、トナー搬送部材１５２によって攪拌されながらトナー収容室１５０内を搬送され、トナー供給口１６２からディスペンス室１５８へ送り込まれるようになっている。

一方、仕切壁１５７の長手方向の他方の端部近傍には、ディスペンス室１５８と現像剤収容室８４とを繋ぐトナー排出口１６４が形成されている。これにより、ディスペンス室１５８内のトナーＴは、トナー供給手段を構成するディスペンスオーガー１６０（後述する）によって攪拌されながらディスペンス室１５８内を搬送され、トナー排出口１６４から現像剤収容室８４へ送り込まれるようになっている。

図２に示されるように、トナー排出口１６４は、下端部が現像剤収容室８４に収容されている現像剤Ｇの表面位置よりも下方に位置するようにして形成されている。これにより、トナー排出口１６４の少なくとも一部が、現像剤収容室８４に収容された現像剤Ｇに埋もれた状態となっており、ディスペンス室１５８から現像剤収容室８４へ送り込まれたトナーＴが現像剤Ｇの中に潜り込み、現像剤収容室８４に収容された現像剤Ｇと混合しやすくなっている。
（ディスペンスオーガー）
ここで、ディスペンスオーガー１６０について説明する。ディスペンスオーガー１６０は攪拌搬送オーガー８８、８９と同様、回転軸１６６を備えており、ハウジング８０の周壁に回転可能に軸支されている。また、ディスペンスオーガー１６０の回転軸１６６には、ディスペンスオーガー１６０の一端部から他端部へ向かってスパイラル羽根１６８が螺旋状に巻き付けられて形成されている。

さらに、回転軸１６６の端部には、図示しないギアが固定されており、図示しないモータからの回転力がギアへ伝達され、該ギアを介してディスペンスオーガー１６０が回転すると、スパイラル羽根１６８によって、トナー収容室１５０内に収容されたトナーＴが攪拌されながら搬送される。

ここで、トナー排出口１６４は、ディスペンス室１５８の奥壁１５８Ａよりも内側に配置されており、ディスペンス室１５８の奥壁１５８Ａからトナー排出口１６４までの区間に対応するディスペンスオーガー１６０の他端部側では、スパイラル羽根１６８の螺旋形状が逆巻きとなる逆巻き部１７０が形成されている。この逆巻き部１７０によって、ディスペンス室１５８の奥壁１５８Ａ側へ搬送されたトナーＴをトナー排出口１６４へ搬送するようにしている。

そして、逆巻き部１７０を除いて、スパイラル羽根１６８は、ディスペンス室１５８内のトナーＴの搬送方向の上流側から下流側へ行くにしたがって、スパイラル羽根１６８の羽根部１６８Ａのピッチが段階的に狭くなるようにしている。

例えば、図４に示すように、ディスペンスオーガー１６０の一端部からディスペンス室１５８のトナー供給口１６２を越える位置をＰ１とし（ここでは、Ｌ１＝８５ｍｍ）、トナー排出口１６４と対応する位置をＰ３とする。そして、Ｐ１とＰ３の間にＰ２を設ける（Ｌ２＝４０ｍｍ、Ｌ３＝５５ｍｍ）。なお、Ｐ３〜Ｐ４の区間を逆巻き部１７０としている。

ここでは、Ｐ０〜Ｐ１の区間における羽根部１６８Ａのピッチを８ｍｍとし、Ｐ１〜Ｐ２の区間における羽根部１６８Ａのピッチを６ｍｍ、Ｐ２〜Ｐ３の区間における羽根部１６８Ａのピッチを４ｍｍとしている。

このように、トナーＴの搬送方向の上流側から下流側へ行くにしたがって（矢印方向）、ディスペンスオーガー１６０のスパイラル羽根１６８の羽根部１６８Ａのピッチが段階的に狭くなるようにすることで、羽根部１６８Ａの１回転当たりのトナーＴの送り量を少なくして、トナーＴの圧縮力が段階的に高くなるようにしている。
（作用）
次に、本実施の形態に係る画像形成装置１０の作用について説明する。

図１に示されるように、まず、電圧が印加された帯電ロール１８は、感光体１６の表面を予定の帯電部電位で一様にマイナス帯電する。帯電された感光体１６上の画像部分が予定の露光部電位になるように露光装置３６で露光を行ない静電潜像が形成される。

すなわち、図示しない制御装置から供給される画像データに基づき、半導体レーザ（図示省略）をオン・オフすることによって画像に対応した潜像が感光体１６上に形成される。

さらに、図２に示されるように、現像装置６４の現像ロール８６のスリーブ８６Ａには、攪拌搬送オーガー８９によって攪拌搬送された現像剤Ｇがマグネットロール８６Ｂの磁力で吸着される。また、スリーブ８６Ａに吸着された現像剤Ｇは、現像剤規制ロール５０と現像ロール８６との隙間Ｓを通ることで余剰分が擦り切られ、現像剤Ｇの層厚が均一になる。

また、現像ロール８６には各色毎に所定の現像バイアス電圧が電源装置（図示省略）から印加されており、感光体１６上の静電潜像は、現像ロール８６の位置を通過する時に、静電潜像に現像剤Ｇのトナーが電気力によって付着しトナー画像として可視化される。

そこで、図１に示されるように、給紙カセット２６に載置されたシート材Ｐがピックアップロール２８によって、用紙搬送経路３４に送りだされ、さらに、搬送ロール３０、及びレジストレーションロール３２によって所定のタイミングで搬送され、感光体１６と転写ロール５４との間を通り、トナー画像がシート材Ｐに転写される。転写されたトナー画像は定着装置５６によって定着され、トナー画像が定着されたシート材Ｐは、排出ロール５８によって排出トレイ６０へ排出される。

ところで、本実施形態では、図４に示すように、トナーＴの搬送方向の上流側から下流側へ行くにしたがって（矢印方向）、ディスペンスオーガー１６０のスパイラル羽根１６８の羽根部１６８Ａのピッチを段階的に狭くなるようにし、羽根部１６８Ａの１回転当たりのトナーＴの送り量を少なくして、トナーＴの圧縮力が段階的に高くなるようにしている。

ディスペンスオーガー１６０は、スパイラル羽根１６８の羽根部１６８Ａのピッチによって、現像剤収容室８４へトナーＴを供給するトナー供給量が変わることが分かっている。例えば、図５（Ａ）には、ディスペンスオーガー（図示省略）によって搬送されトナー排出口へ排出されたトナーの供給時間と供給量の関係が示されており、時間の経過と共に、累積トナー供給量は増加するが、比較例１はディスペンスオーガーの羽根部のピッチを４ｍｍとし、比較例２は該羽根部のピッチを８ｍｍとしている。

そして、このデータを基に、図５（Ｂ）では、２０ｓ間にトナー排出口から排出されたトナー供給量（ｇ／２０ｓ）が示されている。なお、図５（Ｂ）は上から順に比較例１、比較例２、実施例１（第１実施形態）、実施例２（後述する第２実施形態）のデータを示している。

ここで、表１には、図５（Ｂ）で示されたデータから求めたトナー供給量の平均値が示されており、比較例１は０．０９８（ｇ／２０ｓ）、比較例２は０．２２５（ｇ／２０ｓ）となっている。つまり、羽根部のピッチが大きい方（比較例２）は、羽根部のピッチが小さい方（比較例１）よりも、トナー搬送力が高くなる。なお、トナー供給量の平均値とは、トナー排出口から排出されるトナー供給量が安定した領域、すなわち図５（Ｂ）中の立ち上がり部分と立下り部分を除く領域内で平均値を算出したものである。

この比較例１、２のトナー供給量の標準偏差σ（バラツキσ）を求めると、比較例１は０．０７２、比較例２は０．０７７となっており、比較例１と比較して比較例２の方がトナー供給量のバラツキσは大きくなっている。しかし、トナー供給量のバラツキσの割合を求めると、比較例１は７３％、比較例２は３４％となっている。

つまり、そもそも比較例１ではトナー搬送量が比較例２と比較して少ない（比較例２のトナー供給量に対する比較例１のトナー供給量の割合は４４％）ため、トナー供給量のバラツキσの割合（σ／Ａｖｅ．）を考慮すると、比較例１の方が比較例２よりもトナー供給量のバラツキの影響は大きくなってしまうことが分かる。

したがって、十分なトナー供給量を確保（０．２２５ｇ／２０ｓ以上）しつつ、トナー供給量のバラツキσを小さくする（０．０７２未満）ということが必要となる（σ／Ａｖｅ．は３４％未満）。

本実施形態のように、トナーＴの搬送方向の上流側から下流側へ行くにしたがって、スパイラル羽根１６８の羽根部１６８Ａのピッチを段階的に狭くなるようにした場合、表１の実施例１で示すように、トナー供給量の平均値は、０．２３５となり、トナー供給量のバラツキσは０．０６３となる。

このように、トナーの搬送方向の上流側から下流側へ行くにしたがって、羽根部１６８Ａのピッチを段階的に狭くし、羽根部１６８Ａの１回転当たりのトナーＴの送り量を少なくして、トナーＴの圧縮力が段階的に高くなるようにすることで、搬送方向下流側で空隙を減少させることができるため、トナー収容室１５０内のトナーＴの量に拘わらず、トナー供給量を安定させることができることが分かった。

なお、ここでは、図４に示すように、ディスペンスオーガー１６０の一端部Ｐ０からＰ１までのスパイラル羽根１６８の羽根部１６８Ａのピッチを８ｍｍ、Ｐ１〜Ｐ２までの羽根部１６８Ａのピッチを６ｍｍ、Ｐ２〜Ｐ３までの羽根部１６８Ａのピッチを４ｍｍとして、トナーＴの搬送方向の上流側から下流側へ行くにしたがって、羽根部１６８Ａのピッチが段階的に狭くなるようにしたが、トナーＴの搬送方向の上流側から下流側へ行くにしたがって、トナーＴの圧縮力が高くなればよいため、これに限るものではない。

例えば、図６に示すように、トナーＴの搬送方向の上流側から下流側へ行くにしたがって（矢印方向）、ディスペンスオーガー１６０の羽根部１６８Ａのピッチが徐々に狭くなるようにしてもよい。

また、図７に示すように、トナーＴの搬送方向の上流側から下流側へ行くにしたがって（矢印方向）、ディスペンスオーガー１６０のスパイラル羽根１６８の羽根部１６８Ａの厚みが、段階的に又は徐々に厚くなるようにしてもよい。

ここで、表２には、羽根部１６８Ａの厚みを変えたときのトナー供給量を求めた結果を示している。図８に示すように、羽根部１６８Ａと羽根部１６８Ａの間に位置する斜線部の面積が変わるように羽根部１６８Ａの厚みを調整する。

（Ａ）〜（Ｆ）は、羽根部１６８Ａのピッチが６ｍｍのディスペンスオーガー１６０を用いて測定した結果を示している。（Ａ）、（Ｄ）は、（Ｂ）、（Ｅ）の羽根部１６８Ａの厚みを基準として、斜線部の面積が−１０％となるように、羽根部１６８Ａの厚みを厚くし、（Ｃ）、（Ｆ）は、（Ｂ）、（Ｅ）の羽根部１６８Ａの厚みを基準として、斜線部の面積が＋１０％となるように、羽根部１６８Ａの厚みを薄くしている。

また、（Ａ）〜（Ｃ）は、１００ｒｐｍの回転数でディスペンスオーガー１６０を駆動させ、トナーを連続的に供給し、測定間隔を１０ｓとしてトナー供給率（ｍｇ／ｓ）を求めた結果を示しており、（Ｄ）〜（Ｆ）は、ディスペンスオーガー１６０を４１０ｍｓの間欠駆動（４１０ｍｓ駆動させた後、４１０ｍｓ停止）を１０回繰り返した場合のトナー供給率（ｍｇ／ｓ）を求めた結果を示している。

これよると、ディスペンスオーガー１６０の連続駆動、間欠駆動に拘わらず、羽根部１６８Ａの厚みが厚い方が、薄い場合とよりもトナー搬送量が少ないことが分かる。つまり、羽根部１６８Ａの厚みを厚くすると、トナーＴを搬送する容積が減少するため、トナーＴが圧縮されることとなる。

また、上記以外にも、図９に示すように、トナーＴの搬送方向の上流側から下流側へ行くにしたがって（矢印方向）、ディスペンスオーガー１６０の回転軸１６６の外径が、一端部から他端部へ向かって段階的に又は徐々に大きく（ｂ＞ａ）なるようにしてもよい。回転軸１６６の外径を大きくすると、トナーＴを搬送する容積が減少するため、トナーＴが圧縮される。

さらに、図１０に示すように、トナーの搬送方向の上流側から下流側へ行くにしたがって（矢印方向）、ディスペンス室１５８の断面積を小さくし、かつ、ディスペンスオーガー１６０のスパイラル羽根１６８の羽根部１６８Ａの外径を小さくするようにしてもよい。これにより、トナーＴを搬送する容積が減少し、トナーＴが圧縮される。

なお、ここでは、図４、図６、図７、図９又は図１０について、それぞれ実施例を説明したが、図７、図９又は図１０の実施例は、それぞれ図４又は図６の実施例と組み合わせてもよい。
（第２実施形態）
次に、第２実施形態について説明する。なお、第１実施形態と略同一の内容については説明を省略する。

図２及び図３に示すように、トナー収容室１５０と現像剤収容室８４の間に設けられた壁部１５４の湾曲壁１５６には、トナー収容室１５０とディスペンス室１５８を繋ぐトナー供給口１６２を形成し、壁部１５４の仕切壁９０には、ディスペンス室１５８とトナー収容室１５０を繋ぐトナー供給口１６２を形成している。

そこで、本実施形態では、図１１に示すように、湾曲壁１５６を投影視して、トナー供給口１６２とトナー排出口１６４の間に、トナー収容室１５０とディスペンス室１５８を繋ぐ略円形状の貫通孔１７４を複数設けている。

図４に示すように、スパイラル羽根１６８の羽根部１６８Ａのピッチが段階的に狭くなるようにしたディスペンスオーガー１６０を用い、図１２に示すように、貫通孔１７４の位置をこのディスペンスオーガー１６０で規定したＰ１及びＰ２の位置と対応させるようにする。

トナーＴを過剰に圧縮すると、該トナーＴが羽根部１６８Ａに固着してしまい、羽根部１６８ＡがトナーＴを搬送しなくなったり、トナーＴがソフトブロッキングしてしまい、現像剤収容室８４でキャリアとの撹拌が不十分となり、ひどい場合は、ソフトブロッキングがトリマーで解消されるため、色筋となってしまう場合もある。

このため、湾曲壁１５６に図２に示すトナー収容室１５０とディスペンス室１５８を繋ぐ貫通孔１７４を設けることで、トナーＴの供給が過剰な場合、ディスペンス室１５８内のトナーＴが貫通孔１７４を通じてトナー収容室１５０に押し出されるようにし、ディスペンス室１５８内のトナーＴが過剰に圧縮されないようにする。

ここで、ディスペンスオーガー１６０のＰ１、Ｐ２は、羽根部１６８Ａのピッチが変わる箇所であり、トナーＴの圧縮力の変化点である。このトナー圧縮力の変化点では、トナーＴの搬送方向上流側よりもトナーＴの圧縮力が高くなるため、貫通孔１７４を、トナーＴの圧縮力の変化点を含む位置に設けることで、ディスペンス室１５８内のトナーＴをより効果的にトナー収容室１５０へ押出すことができる。

なお、ここでは、トナー収容室１５０とディスペンス室１５８を繋ぐ貫通孔１７４を略円形状としたが、トナー収容室１５０とディスペンス室１５８を繋ぐ壁穴が所定の位置に形成されていれば良いため形状はこれに限るものではない。

例えば、図１３に示すように、矩形状のスリット１７６でもよい。ここでは、スリット１７６を３つ形成しているが、スリット１７６を区画するためのリブ１７８はディスペンス室１５８の強度を維持するためのものであり、必ずしもスリット１７６は３つである必要はない。

また、さらに、ここでは、トナーの圧縮力の変化点である、ディスペンスオーガー１６０のＰ１、Ｐ２を含む位置に貫通孔１７４又はスリット１７６を形成したが、Ｐ１のトナー圧縮力よりもＰ２のトナー圧縮力の方が大きいため、少なくともＰ２を含む位置に貫通孔１７４又はスリット１７６が形成されていればよい。例えば、図１４に示すように、Ｐ２を含む位置に長穴１８０を形成し、Ｐ１とＰ２の間に長穴１８２を形成しても良い。

一方、表３では、（Ａ）〜（Ｇ）で示すように、湾曲壁１５６を貫通する壁穴の形状などの条件を変え、この条件の下、トナー排出量と、壁穴を通じてトナー収容室へ押出されたトナーの還流量と、からトナーの還流率を求めた結果を示している。

（Ａ）〜（Ｄ）は、壁穴を図１１に示す丸形状の貫通孔１７４とし、（Ｅ）〜（Ｇ）は、壁穴を図１３に示す矩形状のスリット１７６としている。そして、（Ａ）〜（Ｃ）、（Ｅ）、（Ｆ）では、スパイラル羽根１６８の羽根部１６８Ａのピッチが段階的に狭くなった（８→６→４）ディスペンスオーガー１６０を用い、（Ｄ）、（Ｇ）は、羽根部のピッチを固定（８ｍｍ）したディスペンスオーガーを用いている。

また、（Ｃ）はディスペンスオーガーの回転数を１００ｒｐｍとしたが、（Ｃ）以外はディスペンスオーガーの回転数を５０ｒｐｍとしている。また、（Ｂ）、（Ｆ）はトナーを少しずつ供給し、（Ｂ）、（Ｆ）以外は、トナーをフル供給している。

（Ａ）と（Ｃ）の結果から、ディスペンスオーガーの回転数による還流率の差はほとんどないことが分かった。また、（Ａ）と（Ｂ）の結果から、ディスペンスオーガーの羽根部のピッチを変えた場合、トナー供給口からのトナー供給量が過剰な時は還流率が高く、トナー供給口からのトナー供給量が少ないときは還流率が低くなることが分かった。

壁穴の総面積を比較すると、図１１の４つの貫通孔１７４よりも図１３の３つのスリット１７６の方が面積は大きい。そして、（Ａ）と（Ｅ）の結果から、壁穴の面積が大きい方が還流率が高くなるが、（Ｂ）と（Ｆ）の結果からトナー供給口からのトナー供給量が少ないときでも、壁穴の面積に応じてトナーが多く還流されるということはない。

ところで、図１５（Ａ）〜（Ｃ）には、貫通孔１７４或いはスリット１７６を通じてディスペンス室１５８内のトナーがトナー収容室１５０へ還流する状態が図示されている。ここで、Ｐ１、Ｐ２は図４で示すディスペンスオーガー１６０の羽根部１６８Ａのピッチの変化点をそれぞれ示している。つまり、Ｐ１、Ｐ２はトナー圧縮力の変化点ということとなる。

ディスペンスオーガー１６０は、トナーＴの搬送方向の上流側から下流側へ行くにしたがって、スパイラル羽根１６８の羽根部１６８Ａのピッチが段階的に狭くなるようにしているため、図１５（Ａ）、（Ｃ）で示すように、Ｐ２に対応する貫通孔１７４やスリット１７６から一番多くのトナーＴが還流することが分かる。

ここで、図１５（Ｂ）では、（Ａ）のＰ２に対応する貫通孔１７４を閉塞させた結果を示している。これによると、トナーの還流は、ディスペンスオーガー１６０のトナー圧縮力の変化点、特にＰ２に対応する箇所で主に行われ、それ以外の箇所では、ほとんど行われないことが分かった。このため、貫通孔１７４或いはスリット１７６は、少なくともディスペンスオーガー１６０の圧縮力の変化点であるＰ２を含む位置に形成することが望ましいと言える。

このように、貫通孔１７４又はスリット１７６を、トナーの圧縮力の変化点を含む位置（少なくともＰ２を含む位置）に設けることで、ディスペンス室１５８のトナーＴをより効果的にトナー収容室１５０へ押出すことができる。

なお、上記実施形態では、図２に示すように、トナー収容室１５０と現像剤収容室８４が一体となった現像装置６４について説明したが、一例として、図１６（Ａ）、（Ｂ）に示すように、現像剤収容装置１８４に対して着脱可能なトナーカートリッジ１８６を有する現像装置１８８であってもよい。

この場合、現像剤収容装置１８４側に、トナーカートリッジ１８６内のトナーを供給するためのディスペンス室１９０を設け、該ディスペンス室１９０内にディスペンスオーガー１９２が配設される構成となっている。現像剤収容装置１８４にトナーカートリッジ１８６を取付けた後、現像剤収容装置１８４に対してトナーカートリッジ１８６を回転させると、トナーカートリッジ１８６のトナー排出口とディスペンス室１９０のトナー供給口１９０Ａとが繋がる。

第２実施形態を本構成に適用させようとすると、ディスペンス室１９０内のトナーを還流させるための貫通孔を形成し、トナーカートリッジ１８６側にも該貫通孔と通じる貫通孔を形成しなければならなくなってしまう。

このため、本実施形態では、図１６（Ａ）、（Ｂ）に示すように、ディスペンス室１９０に隣接して還流トナー室１９４を形成し、図１７に示すように、該還流トナー室１９４とディスペンス室１９０を繋ぐ貫通孔１９６を形成する。そして、還流トナー室１９４内にトナーを攪拌搬送させるための還流オーガー１９８を設け、ディスペンス室１９０から貫通孔１９６を通じて還流トナー室１９４へ還流したトナーを再度ディスペンス室１９０へ戻すようにする。

以上のように、本発明は、上記の実施形態に限るものではなく、本発明の要旨を逸脱しない限りにおいて、種々の変形、変更、改良が可能である。

本実施形態に係る現像装置を備えた画像形成装置の全体構成図である。 本実施形態に係る現像装置を示す概略構成図である。 本実施形態に係る現像装置を示す横断面図である。 第１実施の形態に係る現像装置のディスペンスオーガーの正面図である。 （Ａ）は、トナー排出口から排出されたトナーの供給時間と供給量の関係を示しており、（Ｂ）は、２０ｓ間にトナー排出口から排出されたトナー供給量（ｇ／２０ｓ）が示されている。 第１実施の形態に係る現像装置の第１変形例を示すディスペンスオーガーの正面図である。 第１実施の形態に係る現像装置の第２変形例を示すディスペンスオーガーの正面図である。 表２の内容を説明するための説明図である。 第１実施の形態に係る現像装置の第３変形例を示すディスペンスオーガーの正面図である。 第１実施の形態に係る現像装置の第４変形例を示すディスペンスオーガーの正面図である。 第２実施の形態に係る現像装置の壁部を示す平面図である。 第２実施の形態に係る現像装置の壁部及びディスペンスオーガーを示す平面図である。 第２実施の形態に係る現像装置の壁部の第１変形例を示す平面図である。 第２実施の形態に係る現像装置の壁部の第２変形例を示す平面図である。 （Ａ）〜（Ｃ）は、ディスペンス室内のトナーがトナー収容室へ還流している状態図である。 （Ａ）、（Ｂ）は、本実施形態に係る現像装置の第１変形例を示す側断面図であり、トナーカートリッジを現像剤収容装置に装着する動作図である。 本実施形態に係る現像装置の第１変形例を示す現像剤収容装置の部分横断面図である。

符号の説明

１０ 画像形成装置
１６ 感光体（像保持体）
６４ 現像装置
８４ 現像剤収容室（現像室）
８６ 現像ロール（現像剤保持体）
１５０ トナー収容室
１５４ 壁部
１５８ ディスペンス室（トナー供給通路、トナー供給手段）
１６０ ディスペンスオーガー（トナー供給手段）
１６２ トナー供給口（供給口）
１６４ トナー排出口（排出口）
１６６ 回転軸（トナー供給手段）
１６８ スパイラル羽根（羽根部材、トナー供給手段）
１６８Ａ 羽根部
１７４ 貫通孔
１７６ スリット（貫通孔）
１８０ 長穴（貫通孔）
１８０ 長穴（貫通孔）
１８４ 現像剤収容装置（現像装置）
１８６ トナーカートリッジ（現像装置）
１８８ 現像装置
１９０ ディスペンス室（トナー供給通路、トナー供給手段）
１９０Ａ トナー供給口（供給口）
１９２ ディスペンスオーガー（トナー供給手段）
１９４ 還流トナー室（トナー収容室）
１９６ 貫通孔

Claims (3)

1. トナーが収容されたトナー収容室と、
   トナー及び磁性キャリアを含む現像剤を現像剤保持体に保持させる現像室と、
   前記トナー収容室と前記現像室を繋ぐトナー供給通路と、前記トナー供給通路内で回転可能に設けられた回転軸と、前記回転軸を中心に螺旋状に形成された羽根部材と、を備えると共に、前記トナー収容室側から供給されたトナーを攪拌しながら、トナーの搬送方向上流側から下流側へ行くにしたがって、トナーの圧縮力を徐々に又は段階的に高くして前記現像室へ供給するトナー供給手段と、を有し、
   前記トナー供給通路を構成する壁部に、前記トナー収容室からトナーが供給される供給口と、前記トナー供給通路で搬送されたトナーを前記現像室へ排出する排出口と、が設けられ、
   前記供給口と前記排出口との間に位置する前記壁部へ、前記トナー収容室と前記トナー供給通路を繋ぐ貫通孔が設けられる現像装置。
2. 前記貫通孔が、トナーの圧縮力の変化点を含む位置に設けられた請求項１に記載の現像装置。
3. 表面に静電潜像が形成される像保持体と、前記像保持体上にトナー像を顕在化させる請求項１又は２に記載の現像装置と、を有する画像形成装置。