JP5251948B2 - 現像装置および画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、現像装置および当該現像装置を備えた画像形成装置に関し、特に、２成分現像剤を用いたトリクル方式の現像装置において、現像槽内の現像剤量を安定させる技術に関する。

近年、トナーとキャリアを現像剤として使用する２成分現像方式の現像装置として、一部の現像剤を排出口から排出しながら、新しい現像剤を現像槽内に補給して、帯電能力が低下したキャリアを新しいキャリアに置換する、いわゆるトリクル現像方式の現像装置が普及しつつある（例えば、特許文献１）。
図８は、このようなトリクル現像方式の現像装置５００の従来の構成を示す概略断面図である。

同図に示すように、現像装置５００は、現像ローラ５３１、搬送スクリュー５３２、撹拌スクリュー５３３およびこれらを収容する筐体５３４を有する。
筐体５３４には、現像剤が循環するための循環路５３４ｆが、隔壁５３４ｅで仕切られた第１搬送路５３４ａおよび第２搬送路５３４ｂと、その間を連絡する第１連絡口５３６ａおよび第２連絡口５３６ｂとによって形成される。

そして、第１搬送路５３４ａの現像剤搬送方向下流側の延長上に現像剤排出路５３４ｃが形成されると共に、第２搬送路５３４ｂの現像剤搬送方向上流側の延長上には、現像剤供給路５３４ｄが形成される（以下では、各搬送路における現像剤搬送方向上流側、現像剤搬送方向下流側を単に、各搬送路における「上流側」、「下流側」という場合もある。）
また、現像ローラ５３１は、第１搬送路５３４ａに沿って設けられている。

搬送スクリュー５３２および撹拌スクリュー５３３は、スパイラルスクリューであり、このうち搬送スクリュー５３２は、第１搬送路５３４ａ内に設けられており、当該第１搬送路５３４ａ内の現像剤を第１連絡口５３６ａ側に向けて搬送する。
さらに、第１搬送路５３４ａの下流側における第１連絡口５３６ａに対応する位置には、搬送スクリュー５３２と回転軸部を共有するスクリューであって、当該回転軸部に対する羽根の取付角度が搬送スクリュー５３２と逆向となっている逆巻スクリュー５３２ｃが設けられている。

このような構成において、不図示のトナー補給装置から供給口５３８を介して少量ずつ現像剤（トナーとキャリア）が投入されると、当該現像剤は、現像剤供給路５３４ｄを通り、第２搬送路５３４ｂに搬送され、撹拌スクリュー５３３により第１連絡口５３６ａから搬送された現像剤と混ざり合い、第２連絡口５３６ｂから第１搬送路５３４ａへと受け渡される。

このとき、現像剤は、第１搬送路５３４ａの下流側の逆巻スクリュー５３２ｃにも達するが、第１搬送路５３４ａ内に存在する現像剤が少ない場合には、逆巻スクリュー５３２ｃに達した現像剤は逆方向に押し戻され、その結果、現像剤の殆どが第１連絡口５３６ａから第２搬送路５３４ｂへと搬送される。
一方、第１搬送路５３４ａ内に存在する現像剤が多い場合には、逆巻スクリュー５３２ｃに達した現像剤は、逆方向に押し戻されようとするが、逆巻スクリュー５３２ｃの手前側の領域Ｇにおける現像剤が過密状態となって圧力が高くなっており、逆巻スクリュー５３２ｃの押し戻そうとする力に打ち勝って逆巻スクリュー５３２ｃを乗り越え、排出口５３７を介して外部の回収ボックス（不図示）に排出される。これにより、筐体５３４内の現像剤量が安定するようになっている。

特開２００５−２２１８５２号公報

しかしながら、電子写真方式の画像形成装置において、用紙の種類や画質駆動等によりプロセス全体の速度（システムスピード）が可変となっている機種もあり、このような機種においては、当該システムスピードの変更により、現像装置５００の現像剤の循環速度が変化することにより部分的な現像剤の圧力変化・嵩変化が生じる。
上記の図８のような構成の現像装置においては、現像剤の排出量は、基本的に第１搬送路下流側の領域Ｇにおける現像剤の圧力に依存するため、システムスピードの変化に起因する圧力変動の影響を直接受けることになり、現像剤量を一定に保つことが難しい。

たとえば、高速駆動時には、通常の搬送スクリュー５３２による順方向における現像剤の単位時間あたりの搬送量（以下、「搬送力」という。）と逆巻スクリュー５３２ｃによる逆方向の搬送力の双方が増加するため、領域Ｇにおける現像剤の圧力が増大するが、通常は、順方向の搬送力の方が大きく設定されているので、高速駆動により逆方向の搬送力の増加量よりも順方向の搬送力の方が大きく増加して、両者の搬送力の差が開き、高圧となった現像剤が必要以上に逆巻スクリュー５３２ｃを乗り越えて排出され、その排出量が低速駆動時よりも多くなる可能性がある。

特に、近年の画像形成装置の小型化の要請に応えるため、現像装置自体も小さくする必要があり、そのため現像装置内の現像槽の容量を小さくせざるを得ない。そうすると、わずかな現像剤の排出量の差が、現像ローラに面した供給搬送路内における現像剤の液面の高さに大きく影響を与え、一時的な過多排出により現像剤の液面が下がり、現像ローラに必要な現像剤を供給できずに画像むらが発生するおそれがある。

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであって、トリクル方式を用いる現像装置において、システムスピードが変更された場合における現像剤の排出量の変動を抑制することにより、現像装置内の現像剤量を安定させて画像むらの発生を防止することを目的とする。

上記課題を達成するため、本発明に係る現像装置は、第１と第２の搬送路を並設してなる循環路内で２成分現像剤を循環させつつ、第１の搬送路に沿って配された現像ローラに現像剤を供給すると共に、第１の搬送路の現像剤搬送方向下流側に延設された排出路を介して現像剤の一部を排出し、前記第２成分現像剤の循環速度が互いに異なる高速モードと低速モードにおいて駆動される現像装置であって、前記第１の搬送路における現像剤搬送方向下流側の位置において前記第１の搬送路から分岐して前記第２の搬送路と連通する第１の連通路と、前記第１の搬送路内の現像剤を前記第１の連通路に向けて搬送する第１の搬送手段と、前記第１の搬送路側における現像剤の圧力に応じて、当該第１の搬送路側の現像剤が前記排出路に進入するのを許容する進入許容手段とを備え、前記第１の搬送手段は、少なくとも前記現像ローラに対応する範囲に配された主搬送部と、当該主搬送部より現像剤搬送方向下流側に配され、当該主搬送部よりも単位時間あたりの搬送量が小さい副搬送部とを有し、前記第１の搬送路における、前記主搬送部の現像搬送方向最下流側であって、前記副搬送部より手前の位置に、前記第２搬送路と連通する第２の連通路が設けられていることを特徴とする。

上記構成によれば、副搬送部は、その上流側にある主搬送部よりも単位時間あたりの搬送量（搬送力）が小さく設定されているので、システムスピードの増加に起因する副搬送部の搬送力の変動幅が主搬送部よりも小さく抑えられ、第１の搬送路における排出路手前側における現像剤の圧力変動を抑制できる。これにより進入許容手段によって排出路への進入を許容される現像剤量の変動も緩和され、現像装置内の現像剤量が安定するため、画像むら等の弊害を防ぐことが可能となる。

さらに、第２の連通路の流路断面積は、第１の連通路の流路断面積よりも小さいことが望ましい。

また、第１および第２の搬送路は、仕切り部材を挟んで互いに並設されると共に、第１の連通路および第２の連通路は、それぞれ前記仕切り部材に設けられた第１および第２の開口であって、前記第２の開口の最下部の位置が、第１の開口の最下部の位置よりも鉛直方向上方に位置していることが望ましい。
さらに、第１の搬送手段は、駆動源により回転駆動される第１のスクリューであって、前記副搬送部のスクリュー径が前記主搬送部のスクリュー径よりも小さく設定されていることが望ましい。

また、前記進入許容手段は、前記副搬送部よりも単位時間あたりの搬送量が小さく、かつ、副搬送部による搬送方向と反対方向の搬送力を有することが望ましい。
さらに、第２の搬送路の現像剤搬送方向上流側に現像剤を補給するための補給路が設けられているとしてもよい。
さらに、第１の搬送路の現像剤搬送方向の最上流側には、第２の搬送路から現像剤を受け取る第３の連通路が設けられると共に、前記第２の搬送路内には、第２の搬送路内の現像剤を前記第３の連通路に向けて搬送する第２の搬送手段が配され、第２の搬送手段は、一般搬送部と、当該一般搬送部よりも現像剤の撹拌能力が高い撹拌増大部とを有しており、前記撹拌増大部は、少なくとも前記第１の連通路よりも現像剤搬送方向下流側に存することが望ましい。

また、第２の搬送手段は、駆動源により回転駆動される第２のスクリューであって、前記撹拌増大部は、第２のスクリューの羽根のピッチ間に板状のパドルが設けられていることが望ましい。
なお、本発明は、上記現像装置を備えた画像形成装置としてもよい。
さらに、上記画像形成装置は、画像形成プロセス全体の速度を切り替え可能であることが望ましい。

本発明の実施の形態に係るプリンタの全体の構成を示す断面概略図である。 本発明の実施の形態に係る現像装置の構成を示す断面図である。 （ａ）は、本発明の実施の形態に係る現像装置の図２におけるＣ−Ｃ’矢視断面図であり、（ｂ）は、第２連絡路の開口形状を示す図である。 （ａ）は、本発明の実施の形態に係る現像装置の図２におけるＤ−Ｄ’矢視断面図であり、（ｂ）は、第１連絡路の開口形状を示す図である。 スクリュー径と現像剤の単位時間当りの搬送量との関係を示す図である。 本発明の実施の形態に係る現像装置の実施例品と従来品における現像剤の変動量を示す図である。 本発明の変形例に係る現像装置の構成を示す図である。 従来の画像形成装置における現像装置の構成を示す断面図である。

以下、本発明に係る定着装置を搭載した電子写真方式の画像形成装置の実施の形態について、カラープリンタ（以下、単に「プリンタ」という。）を例にして説明する。
（１）プリンタ１の全体構成
図１は、当該プリンタ１の全体の構成を示す断面概略図である。
同図に示すように、このプリンタ１は、画像プロセス部３、給紙部４、定着部５および制御部６０を備えている。プリンタ１は、ネットワーク（例えばＬＡＮ）に接続されて、外部の端末装置（不図示）からのプリントジョブの実行指示を受け付けると、その指示に基づいてイエロー、マゼンタ、シアンおよびブラック色からなるトナー像を形成し、これらを多重転写してフルカラーの画像形成を実行するいわゆるタンデム型のカラープリンタである。

以下、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各再現色をＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋと表し、各再現色に関連する構成部分の番号にこのＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋを添字として付加する。
画像プロセス部３は、Ｙ〜Ｋ色のそれぞれに対応する作像部３Ｙ，３Ｍ，３Ｃ，３Ｋ、光学部１０、中間転写ベルト１１などを備えている。
作像部３Ｙは、感光体ドラム３１Ｙ、その周囲に配設された帯電器３２Ｙ、現像器３３Ｙ、一次転写ローラ３４Ｙ、感光体ドラム３１Ｙを清掃するためのクリーナ３５Ｙなどを備えており、感光体ドラム３１Ｙ上にＹ色のトナー像を作像する。他の作像部３Ｍ〜３Ｋについても、作像部３Ｙと同様の構成になっており、同図では符号を省略している。

中間転写ベルト１１は、無端状のベルトであり、駆動ローラ１２と従動ローラ１３に張架されて矢印Ａ方向に回転駆動される。
光学部１０は、レーザダイオードなどの発光素子を備え、制御部６０からの駆動信号によりＹ〜Ｋ色の画像形成のためのレーザ光Ｌを発し、感光体ドラム３１Ｙ〜３１Ｋを露光走査する。

この露光走査により、帯電器３２Ｙ〜３２Ｋにより帯電された感光体ドラム３１Ｙ〜３１Ｋ上に静電潜像が形成される。各静電潜像は、現像器３３Ｙ〜３３Ｋにより現像されて感光体ドラム３１Ｙ〜３１Ｋ上にＹ〜Ｋ色のトナー像が、中間転写ベルト１１上の同じ位置に重ね合わせて一次転写されるようにタイミングをずらして実行される。
一次転写ローラ３４Ｙ〜３４Ｋにより作用する静電力により中間転写ベルト１１上に、各色のトナー像が順次転写されフルカラーのトナー像が形成され、さらに二次転写位置４６方向に移動する。

一方、給紙部４は、記録シートＳを収容する給紙カセット４１と、給紙カセット４１内の記録シートＳを搬送路４３上に１枚ずつ繰り出す繰り出しローラ４２と、繰り出された記録シートＳを二次転写位置４６に送り出すタイミングをとるためのタイミングローラ対４４などを備えており、中間転写ベルト１１上のトナー像の移動タイミングに合わせて給紙部４から記録シートＳを二次転写位置に給送し、二次転写ローラ４５の作用により中間転写ベルト１１上のトナー像が一括して記録シートＳ上に二次転写される。

二次転写位置４６を通過した記録シートＳは、定着部５に搬送され、記録シートＳ上のトナー像（未定着画像）が、定着部５における加熱・加圧により記録シートＳに定着された後、排出ローラ対７１を介して排出トレイ７２上に排出される。
制御部６０は、ＣＰＵ、通信インターフェース、ＲＯＭ、ＲＡＭなどからなり、ＣＰＵは、通信インターフェースを介して外部のクライアント端末からプリントジョブを受け付けると、ＲＯＭから所定のプログラムを読み出して上記画像プロセス部３、給紙部４、定着部５などを制御して円滑な画像形成動作を実行させる。

また、本実施の形態においては、制御部６０は、ユーザにより選択された用紙の種類に応じて、システムスピードを変更して画像形成動作を制御できるようになっている。
より具体的には、普通紙の場合には、高速駆動して画像形成するモード（高速モード）、厚紙やＯＨＰシートの場合には、低速駆動で画像形成するモード（低速モード）を実行する。

加えて、制御部６０は、現像器３３Ｙの現像槽となる筐体１３４Ｙに、不図示の現像剤補給タンクから非磁性トナー（以下、単に「トナー」という。）と、磁性キャリア（以下、単に「キャリア」という。）を含む２成分現像剤を供給する現像剤供給制御を行う。
ここで、筐体１３４Ｙの底部には、現像剤のトナー濃度を検出する磁気センサ７が設けられており、制御部６０は、例えば、特開２００４−０９４１２２公報に記載されている公知の技術などにより、トナー濃度を指標する磁気センサの出力値に基づいて、例えば、現像剤補給タンク（不図示）のシャッター（不図示）の開閉動作を制御して現像剤の供給量を調整することにより、現像器３３Ｙ内のトナー濃度が一定値になるように制御する。

なお、当該現像剤供給制御は、あくまでもトナー濃度を一定に保つ制御を行っているだけであり、現像器３３Ｙ〜３３Ｋ内の現像剤の量を制御するものではない。
（２）現像器の構成
＜全体構成＞
上記現像器３３Ｙ〜３３Ｋは、供給するトナーの色が異なる以外は、いずれも同様の構成であるため、以下、現像器３３Ｙを例に挙げて説明し、その他の現像器については説明を省略する。

図２は、図１における現像器３３ＹのＢ−Ｂ’線矢視断面図である。
現像器３３Ｙは、トナーとキャリアを含む２成分現像剤を使用したトリクル方式のものであって、現像槽となる筐体１３４Ｙ内に、撹拌スクリュー１３３Ｙ、供給スクリュー１３２Ｙ、現像ローラ１３１Ｙを配してなる。
より具体的には、筐体１３４Ｙ内において、供給スクリュー１３２Ｙと撹拌スクリュー１３３Ｙとが互いに平行になるように配設されると共に、双方のスクリューの間には隔壁１３４ａＹが立設されて、これにより仕切られた空間が、第１搬送路２４３Ｙと第２搬送路２４４Ｙとを構成する。

また、第１搬送路２４３Ｙの下流側の延長上に現像剤排出路２４１Ｙが延設され、当該現像剤排出路２４１Ｙの先端付近に現像剤を排出するための現像剤排出口１３９Ｙが設けられている。
第２搬送路２４４Ｙにおける上流側には、現像剤供給路２４２Ｙが延設されており、当該現像剤供給路２４２Ｙの先端付近に設けられた現像剤供給口１３８Ｙを介して現像剤補給タンク（不図示）から現像剤が供給される。

なお、本実施の形態では、第１搬送路２４３Ｙと現像剤排出路２４１Ｙとの境界、第２搬送路２４４Ｙと現像剤供給路２４２Ｙとの境界は、共に図２の補助線Ｔ上に存するように構成されている。
また、現像ローラ１３１Ｙは、筐体１３４Ｙに回転自在に配設されたスリーブ内に公知のマグネットローラを配してなり、供給スクリュー１３２Ｙおよび第１搬送路２４３Ｙに沿って配される。

第１搬送路２４３Ｙと第２搬送路２４４Ｙとは、隔壁１３４ａＹに形成された第１〜第３連絡路１３５Ｙ、１３６Ｙ、１３７Ｙを介して連通し、これにより現像剤の循環路２４０Ｙが形成される。
第１連絡路１３７Ｙは、第１搬送路２４３Ｙの最下流側であって現像剤排出路２４１Ｙより手前側の位置Ｐに設けられており、第２連絡路１３６Ｙは、第１搬送路２４３Ｙの現像ローラ１３１Ｙのほぼ右側端部に対応する位置Ｑ（後述の第１搬送部２３１Ｙの最下流側であって第２搬送部２３２Ｙの手前側の位置）に設けられている。

また、第３連絡路１３５Ｙは、第１搬送路２４３Ｙの最上流側の位置に設けられる。
上記第１、第２連絡路１３７Ｙ、１３６Ｙは、それぞれ第１搬送路２４３Ｙから分岐する形となって形成されているので、以下では、上記位置Ｐ、Ｑをそれぞれ第１分岐部Ｐ、第２分岐部Ｑと称する。
なお、図２においては、第２連絡路１３６Ｙの軸方向における位置が理解し易いように、便宜上、断面内にその開口があるかのように図示しているが、実際には、第２連絡路１３６Ｙの開口位置は、断面の位置より上方にある（後述の図３（ａ）参照）。

第１搬送路２４３Ｙ、第２搬送路２４４Ｙのそれぞれに配されている供給スクリュー１３２Ｙおよび撹拌スクリュー１３３Ｙは、シャフトに所定ピッチの螺旋状の羽根が形成されたスパイラルスクリューであり、それぞれ不図示の駆動装置により同図左側に示す矢印の方向に回転駆動される。
供給スクリュー１３２Ｙは、現像剤排出路２４１Ｙの内部まで延出され、現像剤搬送方向の上流側から下流側にかけて、スクリューの形状が異なる第１搬送部２３１Ｙ（主搬送部）、第２搬送部２３２Ｙ（副搬送部）、第３搬送部２３３Ｙ（進入許容手段）および第４搬送部２３４Ｙを有する。

第１搬送部２３１Ｙは、現像ローラ１３１Ｙに対応する範囲（補助線Ｖから補助線Ｕまでの範囲）にあり、例えば、スクリュー径が１３ｍｍ、ピッチが２５ｍｍ、シャフトの径が６ｍｍに設定され、回転駆動時に現像剤をｙ方向に搬送する。
第２搬送部２３２Ｙは、第１搬送部２３１Ｙの下流側から第１分岐部Ｐまでの範囲（補助線Ｕからほぼ補助線Ｔまでの範囲）に設けられている。搬送方向は第１搬送部２３１Ｙと同じであるが、搬送力が第１搬送部２３１Ｙよりも小さくなるように設定されている。

この第２搬送部２３２Ｙにおいては、例えば、スクリュー径が１１ｍｍ、ピッチが１２．５ｍｍ、巻き数４、シャフトの径が６ｍｍに設定される。
第３搬送部２３３Ｙは、第１分岐部Ｐより下流側であって現像剤排出路２４１Ｙのほぼ入口部分に設けられる。この第３搬送部２３３Ｙによる搬送力は、第２搬送部２３２Ｙによる現像剤の搬送力と反対方向に作用するように、そのスパイラルスクリューの螺旋の向きが他の部分とは逆向きになっており、かつ、その搬送力の絶対値が、第２搬送部２３２Ｙよりも所定量だけ小さくなるように設計されている。

具体的に、例えば、スクリュー径が１１ｍｍ、ピッチが５ｍｍ、巻き数３、シャフトの径が６ｍｍに設定されている。
上記第１分岐部分Ｐにおける現像剤の圧力が大きくなると、その一部の現像剤が、第３搬送部２３３Ｙによる逆方向への搬送力に抗して現像剤排出路２４１Ｙに流れ込む構成となっている。詳しくは後述する。

第４搬送部２３４Ｙは、現像剤排出路２４１Ｙ内の、上記第３搬送部２３３Ｙの下流側から現像剤排出口１３９Ｙの端部（補助線Ｒの位置）に到るまでの間に設けられており、第３搬送部２３３Ｙを乗り越えて進入してきた現像剤をさらにｙ方向に搬送して現像剤排出口１３９Ｙから不図示の現像剤回収容器へ排出させる。この部分のスパイラルスクリューは、例えば、スクリュー径が１１ｍｍ、ピッチが１２．５ｍｍ、シャフトの径が６ｍｍに設定される。

なお、供給スクリュー１３２Ｙとこれを取り囲んでいる筐体１３４Ｙの内壁面との隙間が一定に保たれるように、第１搬送部２３１Ｙ〜第４搬送部２３４Ｙのスクリュー径の変化に伴い、上記壁面形状も変化している。
また、撹拌スクリュー１３３Ｙは、第２搬送路２４４Ｙから現像剤供給路２４２Ｙ内部まで延出して配されており、内部の現像剤を撹拌しつつ、ｙ’方向に搬送する。この部分のスパイラルスクリューは、例えば、スクリュー径が１３ｍｍ、ピッチが２５ｍｍ、シャフトの径が６ｍｍに設定されている。

＜第１、第２連絡路の形状等＞
図３（ａ）は、図２におけるＣ−Ｃ’矢視断面図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）における第２連絡路１３６Ｙを隔壁１３４ａＹに垂直な方向から見たときの開口形状を拡大して示す。また、図４（ａ）は、図２におけるＤ−Ｄ’矢視断面図であり、図４（ｂ）は、図４（ａ）における第１連絡路１３７Ｙを隔壁１３４ａＹに垂直な方向から見たときの開口形状を拡大して示すものである。

図３（ｂ）、図４（ｂ）に示すように、本実施の形態では、第１連絡路１３７Ｙ、第２連絡路１３６Ｙの開口形状は、矩形であって、その開口高さおよび開口幅は共に第１連絡路１３７Ｙの方が第２連絡路１３６Ｙよりも大きく設定され（Ｈ１＞Ｈ２、Ｗ１＞Ｗ２）、第１連絡路１３７Ｙの流路断面積（開口面積）が第２連絡路１３６Ｙよりも大きくなっている。

ここで、流路断面積とは、現像剤が流路（連絡路）内を流れる方向に対して直交する平面で切断したときにおける流路の断面積と定義することができ、もし、流路が長くて、その入口から出口に到るまでの間に、流路断面積が変化するような場合には、その最小の流路断面積を意味するものとする。最小の流路断面積の大きさにより現像剤の流れにくさが決まるからである。

また、図３（ａ）、図４（ａ）に示すように第２連絡路１３６Ｙの開口の最下部（下辺）の位置が、第１連絡路１３７Ｙの開口の最下部（下辺）の位置よりも、鉛直方向（ｚ軸方向）において、より上方に位置するように形成されている。
これにより、第１搬送路２４３Ｙ内を第２分岐部Ｑまで搬送されてきた現像剤のうち、第２連絡路１３６Ｙの最下部の高さを超えた現像剤のみが、第２連絡路１３６Ｙを介して第２搬送路２４４Ｙに受け渡され、他は第２搬送部２３２Ｙによって第１分岐部Ｐまで搬送されることになる。つまり、第２連絡路１３６Ｙは、第１搬送路２４３Ｙ内の、現像ローラ１３１Ｙに対応する領域（以下、「現像ローラ領域」という。）における現像剤の液面が一定以上を超えてオーバーフローした現像剤を第２搬送路２４４Ｙに逃がす、いわばバイパス経路となっている。

また、第２連絡路１３６Ｙの方が、第１連絡路１３７Ｙよりも現像剤が流れにくくなるように構成することにより、現像ローラ領域に存する現像剤の液面が下がりにくくなり、現像剤の現像ローラへの供給不良が発生しにくくなる。
そして、第２分岐部Ｑにおける現像剤のうち、第２連絡路１３６Ｙよりも、第２搬送部２３２Ｙを介して第１連絡路１３７Ｙから第２搬送路２４４Ｙに流れる量が多くなるため、その分だけ現像剤の循環路が長くなって、現像剤供給口１３８Ｙから補充された新規現像剤との撹拌時間を長くすることができ、新旧現像剤の撹拌性を高めることもできる。

なお、第２連絡路１３６Ｙの方が、第１連絡路１３７Ｙよりも現像剤が流れにくくするための手段として、本実施の形態では、（i）第２連絡路１３６Ｙの開口の最下部の位置を第１連絡路１３７Ｙよりも高くし、かつ、（ii）第２連絡路１３６Ｙの流路断面積が、第１連絡路１３７Ｙの流路断面積よりも小さくなるようにしているが、（i）(ii)どちらか一方の構成でも構わない。

また、第２連絡路１３６Ｙの鉛直方向の位置や、第１、第２連絡路１３７Ｙ、１３６Ｙの流路断面積の大きさは、第１、第２搬送部２３１Ｙ、２３２Ｙの搬送力の大きさやその比、現像ローラ領域における容量などを勘案して、現像剤詰まりなどが生じないように実験などにより適宜決定される。
＜現像剤の排出動作＞
第２搬送部２３２Ｙにより第１分岐部Ｐに搬送されてきた現像剤が、どれぐらいの割合で現像剤排出路２４１Ｙ側に流れて排出されるかは、第１分岐部Ｐにおいて現像剤に加えられる圧力の大きさに依存する。

図２の２点鎖線で囲んだ図は、現像器３３Ｙにおける第１分岐部Ｐ付近の圧力状態を示すための拡大図である。
同図に模式的に示すように第１分岐部Ｐにおいては、現像剤に次のＰ１〜Ｐ３の圧力が加えられている。
Ｐ１：第２搬送部２３２Ｙにより、現像剤を第１分岐部Ｐ方向に搬送しようとして生じる圧力
Ｐ２：第３搬送部２３３Ｙによる逆搬送力により、現像剤が第１分岐部Ｐに押し戻される際に生じる圧力
Ｐ３：第１連絡路１３７Ｙの開口部において、現像剤の通過を妨げようとする抵抗力
ここで、当該Ｐ３の値は、Ｐ１およびＰ２よりも小さな値に設定されるように、第１連絡路１３７Ｙの流路断面積が決定されている。

そのため、第１分岐部Ｐに達した現像剤の多くは、第１連絡路１３７Ｙを介して第２搬送路２４４Ｙ側に搬送されるが、この部分での圧力の総和が大きくなると、一部の現像剤が第３搬送部２３３Ｙの押し戻し圧力Ｐ２に逆らって第３搬送部２３３Ｙを乗り越え、現像剤排出口１３９Ｙを通じて筐体１３４Ｙの外へ排出される。
つまり、第１分岐部Ｐでは、上記Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３の３種の圧力が働き、それらの圧力バランスにより排出経路（現像剤排出路２４１Ｙに向かう経路）と主循環経路（第２搬送路２４４Ｙへ向かう経路）へ流れる現像剤量が決定されるのである。

当然のことながら、筐体１３４内の現像剤の量が多くなると、第１分岐部Ｐにおける現像剤も過密になって現像剤に加わる圧力が大きくなるため、現像剤が第３搬送部２３３Ｙを乗り越えて、現像剤排出口１３９Ｙから排出される現像剤の量も多くなり、現像器内の現像剤量が一定の範囲内に収まる。
そして、システムスピードが高速モードに切替えられると、各スクリューの回転速度も上昇するため、圧力Ｐ１、Ｐ２ともに大きくなるが、本実施形態では、圧力Ｐ１の値に大きく影響を及ぼす第２搬送部２３２Ｙの搬送力が、第１搬送部２３１Ｙよりも小さく設定されているため、従来のように第１搬送部２３１Ｙの搬送力に依存していた場合に比べて、小さな増加量になる。

図５は、スパイラルスクリュー式の搬送手段において、スクリューピッチを変えずに、スクリュー径のみを変えた場合における現像剤の単位時間あたりの搬送量を示すグラフである。
同図に示すように、スクリュー径が１１ｍｍのものでは、スクリュー径が１３ｍｍの場合に対して、現像剤の単位時間あたりの搬送量が約６４％の割合となっている。

今、システムスピードをＶ１からＶ２に増加させた場合、スクリュー径が１１ｍｍの場合の搬送量の増加量ΔＤ１１が、スクリュー径が１３ｍｍの場合の搬送量の増加量ΔＤ１３よりもかなり少ないことが分かる。
したがって、本実施の形態のように第２搬送部２３２Ｙの搬送力を、第１搬送部２３１Ｙよりも小さく設定することにより、システムスピードを高速モードに切り替えた場合における第１分岐部Ｐにおける総圧力の増加量も緩和され、第３搬送部２３３Ｙを乗り越えて現像剤排出路２４１Ｙに流れて排出される現像剤の量を抑制することができる。これにより、システムスピードの変動に起因する現像器３３Ｙ内の現像剤量の変動量を従来よりも抑制することができるものである。

この観点から、第２搬送部２３２Ｙと第１搬送部２３１Ｙの搬送力との比が大きいほど、現像剤の変動量も抑えることができる筈であるが、あまりその差が大きいと、第２搬送部２３２Ｙ手前の第２分岐部Ｑにおいて滞留する現像剤が増加して、この部分で現像剤が詰まるおそれがある。このような事態を避けるため、第２連絡路１３６Ｙの開口の位置を低くしたり、流路断面積を増大したりすると、多くの現像剤が、第１分岐部Ｐに到らずに第２連絡路１３６Ｙを介して現像槽内を循環することになり、第１分岐部Ｐにおける現像剤の圧力によって現像剤排出量を調整する機能が十分発揮できないおそれがある。

したがって、システムスピードの変動による現像量の変動を抑制しつつ、円滑な現像剤の循環状態と適正な排出量調整機能を確保するため、第２搬送部２３２Ｙの搬送力は、第１搬送部２３１Ｙの搬送力の５０％〜８０％の範囲内であることが望ましい。
＜評価実験＞
本実施の形態における効果を実証すべく、本願発明者は、プリンタ１を低速モードと高速モードに切り換えて現像槽内に残存する現像剤量の安定性について評価実験を行った。

図６は、プリンタ１のシステムスピードを低速モードから高速モードに切り換えたときの現像槽内に残存する現像材料の変動を計測した結果である。
当該実験の条件は、以下の通りである。
＜実施例品および従来品と共通する項目＞
・低速モード時のシステムスピード：２５０ｍｍ／ｓｅｃ
・高速モード時のシステムスピード：１２５ｍｍ／ｓｅｃ
・供給スクリュー１３２Ｙの高速モード時の回転速度：６００ｒｐｍ
低速モード時の回転速度：３００ｒｐｍ
・第１搬送部２３１Ｙのピッチ：２５ｍｍ
径：１３ｍｍ
・第３搬送部２３３Ｙのピッチ：５ｍｍ
巻数：３回
径：１１ｍｍ
・第４搬送部２３４Ｙのピッチ：１２．５ｍｍ
径：１１ｍｍ
・第１連絡路１３７Ｙの開口高さＨ１（図４（ｂ）参照）：７．１ｍｍ
・第１連絡路１３７Ｙの開口幅Ｗ１（図４（ｂ）参照）：７．１ｍｍ
・第１連絡路１３７Ｙの開口部下辺の鉛直方向における高さ（第１搬送部２３１Ｙにおける鉛直方向の最下点から第１連絡路１３７Ｙの開口部の下辺までの高さ）：１ｍｍ
＜実施例品特有の項目＞
また、従来品と実施例品との相違点は以下の２つである。
（１）実施例品では、供給スクリュー１３２が第２搬送部２３２Ｙを有しているのに対し、従来品では、第２搬送部２３２Ｙを有しておらず、当該第２搬送部２３２Ｙに対応する部分が第１搬送部２３１Ｙと同形状となっている。
（２）実施例品では、第２連絡路１３６Ｙが設けられているのに対し、従来品では、第２連絡路１３６Ｙが設けられていない。

実施例品に特有の構成の寸法については、以下の通りである。
・第２搬送部２３２Ｙのピッチ：１２．５ｍｍ
径：１１ｍｍ
（本実施例品においては、第２搬送部２３２Ｙのスクリューのピッチと径の双方を第１搬送部２３１Ｙよりも小さくすることにより、その搬送力が、第１搬送部２３１Ｙの約６０％になっている。）
・第２連絡路１３６Ｙの開口高さＨ２（図３（ｂ）参照）：５ｍｍ
・第２連絡路１３６Ｙの開口幅Ｗ２（図３（ｂ）参照）：５ｍｍ
・第２連絡路１３６Ｙの開口部下辺の鉛直方向における高さ（第１搬送部２３１Ｙにおける鉛直方向の最下点から第２連絡路１３６Ｙの開口部の下辺までの高さ）：９ｍｍ
なお、本実験では、基本的に普通紙を使用する高速モード時において、現像槽内の現像剤安定量が、ほぼ設計通りの適量となるように各寸法が設定されている。

＜その他の事項＞
プリンタ１の設置場所が水平でない場合に、プリンタ１の傾斜角度によっては、現像器３３Ｙからの現像剤の排出が促進される場合と、抑制される場合とが生じる。
そこで、本評価実験では、現像器３３Ｙからの現像剤の排出が促進される高速モード時においては、現像器３３Ｙを搭載するプリンタ１の設置角度を、現像剤の排出が促進される方向、即ち、図２における現像器３３Ｙのｙ方向側が、ｙ’方向側よりも低くなるように、水平面に対して３°傾けた。

また、現像器３３Ｙからの現像剤の排出が抑制される低速モード時においては、現像器３３Ｙを搭載するプリンタ１の設置角度を、現像剤の排出が抑制される方向、即ち、図２における現像器３３Ｙのｙ方向側が、ｙ’方向側よりも高くなるように、水平面に対して３°傾けた。
なお、通常の納品先におけるプリンタ設置場所の想定傾斜範囲は、±１．５°とされており、上述の３°の傾斜は、より過酷な条件と言える。

図６のグラフの縦軸は、低速モード時のシステムスピードにおける現像器３３Ｙ内の現像剤量から高速モード時のシステムスピードにおける現像器３３Ｙ内の現像剤量を差し引いた値、即ち、システムスピード変更前後の現像器３３Ｙ内の現像剤変動量を示す。
同図に示すように、現像剤変動量は、実施例品が約４７ｇであるのに対し、従来品は約７０ｇとなり、実施例品では、システムスピードが変化した場合であっても、従来品よりも現像器内の現像剤の変動量を小さく抑えられることが明確である。

以上説明したように、本実施の形態における現像器３３Ｙによれば、システムスピードが増加しても、第２搬送部２３２の搬送力が、第１搬送部２３１よりも小さく設定されているため、第２搬送部２３２の搬送力の増加幅を小さく押さえることができ、第１分岐部Ｐにおける現像剤の圧力変動を緩和することができる。
これにより、第３搬送部２３３Ｙを超えて現像剤排出路２４１Ｙに進入して排出される現像剤量の変動も小さくなって現像装置内の現像剤量が安定するため、画像むら等の弊害が生じにくくなる。

また、他の現像器３３Ｃ〜３３Ｋも同じ構成なので、同様な効果を得ることができる。
＜変形例＞
本発明は、上述のような実施の形態に限られるものではなく、次のような変形例であってもよい。
（１）上記実施の形態では、第３搬送部２３３Ｙは、そのスクリューの螺旋の向きが第２搬送部２３２Ｙのスクリューと逆向きとなるように設定することにより、第１分岐部Ｐにおける現像剤の圧力に応じて、現像剤が現像剤排出路２４１Ｙに進入するのを許容して現像剤排出口１３９Ｙから排出されるように構成したが、他の構成を採用してもよい。

例えば、第３搬送部２３３Ｙにおいて、螺旋状の羽根の代わりに、シャフトに対して直交して、第３搬送部２３３Ｙの内壁と若干の隙間を有する円盤を１つもしくは複数設けてもよく、もしくは、現像剤排出路２４１Ｙにおいて、第３搬送部２３３Ｙを取り囲んでいる筐体１３４Ｙの壁面からブラシを立設させて、現像剤の移動を妨げる機構を用いてもよく、要するに、第１搬送路側の現像剤の圧力に応じて、当該現像剤が現像剤排出路２４１Ｙに進入することを許容する進入許容手段であれば、どのような構成でも構わない。

（２）上記実施の形態では、第２搬送路２４４Ｙにおける撹拌スクリュー１３３Ｙは、スクリューの形状を部分的に変化させていないが、例えば、図７に示すように、撹拌スクリュー１３３Ｙの、第１連絡路１３７Ｙと第２連絡路１３６Ｙとに挟まれた部分に、撹拌力を高めるための板状のパドル３３４Ｙ等を付設して、撹拌力増大部３３３Ｙとしてもよい。

この構成により、第１連絡路１３７Ｙを介して流入してきた現像槽内の現像剤と、現像剤供給口１３８Ｙを介して新たに補給された現像剤が、最初に混じり合う第２搬送路２４４Ｙの第１連絡路１３７Ｙ付近において、早い段階から新旧現像剤の撹拌が促進されるので、これらの現像剤を十分に混合して均質性を高めることができる。
また、撹拌力増大部３３３Ｙにおいて、上述のパドル３３４Ｙに加え、もしくはパドル３３４Ｙに代えて、当該部分のスクリューピッチを小さくするようにしてもよい。このような構成にすることで、現像剤の搬送速度が遅くなり、その分だけ、撹拌スクリュー１３３Ｙにおける撹拌力増大部３３３Ｙ以外の部分（一般搬送部）よりも撹拌される時間が長くなり、撹拌力が増大するからである。

なお、この撹拌力増大部３３３Ｙは、撹拌スクリュー１３３Ｙの少なくとも第１連絡路１３７Ｙよりも下流側の一部分に形成されていればよいが、旧現像剤と新たに補充された新現像剤とをできるだけ早い機会に撹拌して均一化すると共に、第２連絡路１３６Ｙを介して第１搬送路２４３Ｙから流れ込んでくる現像剤の流れを妨げて現像剤詰まりなどが生じないようにするために、図７に示すように、第１連絡路１３７Ｙから第２連絡路１３６Ｙまでの間に設けるのが望ましい。

（３）上記の評価実験の例では、第２搬送部２３２Ｙの搬送力を第１搬送部２３１Ｙよりも小さくするため、第２搬送部２３２Ｙのスクリュー径、スクリューピッチの双方について第１搬送部２３１Ｙよりも小さくしているが、どちらか一方だけを小さくするようにしても構わない。
さらには、図７におけるパドル３３４Ｙのように、第２搬送部２３２Ｙにおけるスパイラルスクリューのピッチ間にパドルを設けても、単位時間あたりの搬送量を低下させることができるので、スクリュー径やピッチの変更に加えて、あるいはそれらに代えて、このようなパドルを付設するようにしてもよい。

なお、既述のように第２搬送部２３２Ｙの搬送力が、第１搬送部２３１Ｙの搬送力よりも少しでも小さければ、少なくとも従来よりは、システムスピードの変動に対して現像剤量の安定化が図れる。そして、第１搬送部２３１Ｙと第２搬送部２３２Ｙの搬送力の差がある程度以下の場合には、第２分岐部Ｑにおける現像剤の滞留もそれほど生じないと考えられるので、この場合には第２連絡路１３６Ｙを設けなくてもよい場合もあり得る。

（４）また、上記実施の形態では、普通紙の場合には、高速駆動して画像形成するモード（高速モード）を実行し、厚紙やＯＨＰシートの場合には、低速駆動で画像形成するモード（低速モード）を実行するとしたが、システムスピードのバリエーションとしては、これに限られない。
例えば、同じ普通紙でもカラーではなくモノクロでプリントする場合には、システムスピードを上記高速モードよりもさらに速めても、画質の劣化が目立たないため、モノクロのプリント時には、高速モードよりもさらにシステムスピードが速い第３のモードを採用してもよい。

このようにより高速な第３のモードを採用した場合であっても、本実施の形態における定着装置は、現像器内の現像剤量を安定させるのに有効である。
（５）上記実施の形態において、第１搬送部２３１Ｙ、第２搬送部２３２Ｙ、第３搬送部２３３Ｙおよび第４搬送部２３４Ｙについて、スクリュー形状の具体的寸法を示したが、これらはあくまでも例示であって、システムスピードや筐体１３４Ｙの容量などに応じて適宜決定されるべきものである。

また、上記実施の形態では、第１搬送路２４３Ｙにおける第１搬送部２３１Ｙ（図２参照）は、ほぼ現像ローラ１３１Ｙの範囲に対応する位置に設けたが、少なくとも現像ローラ１３１Ｙに対応する範囲を含んでおれば、それ以上長くても構わない。
（６）なお、上記実施の形態では、タンデム型のカラープリンタについて説明したが、本発明は、これに限らず、トリクル方式の現像装置を備えた全ての画像形成装置に適用することができる。

また、上記実施の形態および各変形例の内容をそれぞれ組み合わせるとしてもよい。

本発明は、トリクル方式の現像装置における現像槽内の現像剤量の安定性を高め、画像むらを抑制する技術として好適である。

１ プリンタ
３ 画像プロセス部
３Ｙ，３Ｍ，３Ｃ，３Ｋ 作像部
４ 給紙部
５ 定着部
７ 磁気センサ
１０ 光学部
１１ 中間転写ベルト
１２ 駆動ローラ
１３ 従動ローラ
３１ 感光体ドラム
３２ 帯電器
３３ 現像器
３４ 一次転写ローラ
３５ クリーナ
４１ 給紙カセット
４２ 繰り出しローラ
４３ 搬送路
４４ タイミングローラ対
４５ 二次転写ローラ
４６ 二次転写位置
６０ 制御部
７１ 排出ローラ対
７２ 排出トレイ
１３１Ｙ 現像ローラ
１３２Ｙ 供給スクリュー
１３３Ｙ 撹拌スクリュー
１３４Ｙ 筐体
１３４ａＹ 隔壁
１３５Ｙ 第３連絡路
１３６Ｙ 第２連絡路
１３７Ｙ 第１連絡路
１３８Ｙ 現像剤供給口
１３９Ｙ 現像剤排出口
２３１Ｙ 第１搬送部（主搬送部）
２３２Ｙ 第２搬送部（副搬送部）
２３３Ｙ 第３搬送部（進入許容手段）
２３４Ｙ 第４搬送部
２４１Ｙ 現像剤排出路
２４２Ｙ 現像剤供給路
２４３Ｙ 第１搬送路
２４４Ｙ 第２搬送路
３３４Ｙ パドル
３３３Ｙ 撹拌力増大部
Ｐ 第１分岐部
Ｑ 第２分岐部

Claims (10)

1. 第１と第２の搬送路を並設してなる循環路内で２成分現像剤を循環させつつ、第１の搬送路に沿って配された現像ローラに現像剤を供給すると共に、第１の搬送路の現像剤搬送方向下流側に延設された排出路を介して現像剤の一部を排出し、前記第２成分現像剤の循環速度が互いに異なる高速モードと低速モードにおいて駆動される現像装置であって、
   前記第１の搬送路における現像剤搬送方向下流側の位置において前記第１の搬送路から分岐して前記第２の搬送路と連通する第１の連通路と、
   前記第１の搬送路内の現像剤を前記第１の連通路に向けて搬送する第１の搬送手段と、
   前記第１の搬送路側における現像剤の圧力に応じて、当該第１の搬送路側の現像剤が前記排出路に進入するのを許容する進入許容手段と
   を備え、
   前記第１の搬送手段は、
   少なくとも前記現像ローラに対応する範囲に配された主搬送部と、当該主搬送部より現像剤搬送方向下流側に配され、当該主搬送部よりも単位時間あたりの搬送量が小さい副搬送部とを有し、
   前記第１の搬送路における、前記主搬送部の現像搬送方向最下流側であって、前記副搬送部より手前の位置に、前記第２搬送路と連通する第２の連通路が設けられている
   ことを特徴とする現像装置。
2. 第２の連通路の流路断面積は、第１の連通路の流路断面積よりも小さいことを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
3. 第１および第２の搬送路は、仕切り部材を挟んで互いに並設されると共に、第１の連通路および第２の連通路は、それぞれ前記仕切り部材に設けられた第１および第２の開口であって、
   前記第２の開口の最下部の位置が、第１の開口の最下部の位置よりも鉛直方向上方に位置していることを特徴とする請求項１または２に記載の現像装置。
4. 第１の搬送手段は、駆動源により回転駆動される第１のスクリューであって、
   前記副搬送部のスクリュー径が前記主搬送部のスクリュー径よりも小さく設定されていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の現像装置。
5. 前記進入許容手段は、前記副搬送部よりも単位時間あたりの搬送量が小さく、かつ、副搬送部による搬送方向と反対方向の搬送力を有する
   ことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の現像装置。
6. 第２の搬送路の現像剤搬送方向上流側に現像剤を補給するための補給路が設けられていることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の現像装置。
7. 第１の搬送路の現像剤搬送方向の最上流側には、第２の搬送路から現像剤を受け取る第３の連通路が設けられると共に、前記第２の搬送路内には、第２の搬送路内の現像剤を前記第３の連通路に向けて搬送する第２の搬送手段が配され、
   第２の搬送手段は、一般搬送部と、当該一般搬送部よりも現像剤の撹拌能力が高い撹拌増大部とを有しており、
   前記撹拌増大部は、少なくとも前記第１の連通路よりも現像剤搬送方向下流側に存する
   ことを特徴とする請求項１から６までのいずれかに記載の現像装置。
8. 第２の搬送手段は、駆動源により回転駆動される第２のスクリューであって、
   前記撹拌増大部は、第２のスクリューの羽根のピッチ間に板状のパドルが設けられてなることを特徴とする請求項７に記載の現像装置。
9. 前記請求項１から８のいずれかに記載の現像装置を有する画像形成装置。
10. 画像形成プロセス全体の速度を切り替え可能な請求項９に記載の画像形成装置。

Images