JP6618297B2

JP6618297B2 - 現像装置

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Publication number: JP6618297B2
Application number: JP2015163112A
Authority: JP
Inventors: 石田　祐介; 祐介石田; 貴則飯田
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Priority date: 2015-08-20
Filing date: 2015-08-20
Publication date: 2019-12-11
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Description

本発明は、像担持体に形成された静電像を現像剤により現像する現像装置に関する。

電子写真方式の画像形成装置において、トナーとキャリアを主成分とする２成分現像剤を用いたものがよく知られている。このような２成分現像剤を用いた構成では、トナーが画像形成に伴って消費され、それを補うように現像剤を補給する。このため、トナーは徐々に入れ替わるが、キャリアは基本的に消費されることがないため、画像形成を続けていると次第に帯電性能が劣化してしまう。このため、トナーにキャリアを混入させた現像剤を補給する一方、余剰となった現像剤を現像容器から排出することで古いキャリアを自動的に入れ替え、キャリアの帯電性能を保つ方式（ＡＣＲ方式）が知られている。

このような構成として、例えば、現像容器内で現像剤を搬送する搬送経路の下流側の端面に設けた開口部から、余剰となった現像剤を排出する構成が従来から知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載された構成では、搬送経路内で現像剤を搬送する搬送スクリューの下流側に、この搬送スクリューと逆方向に現像剤を搬送する返しスクリューを設けている。また、開口部が搬送経路の底面よりも高い位置に設けている。そして、返しスクリューを越えた現像剤を排出経路から排出するようにしている。

特開２０１０−２５６７０１号公報

特許文献１に記載された構成の場合、開口部と搬送経路の底面との高さが異なるため、この高さが変化している部分に現像剤の動きがない、或いは、動きが少ない不動域が存在する。そして、この不動域に現像剤が滞留すると現像剤が凝集する場合がある。例えば、搬送スクリューの排出経路側の端部を支持する軸受により発生する熱で不動域が昇温し、不動域で滞留している現像剤が凝集する場合がある。

このように現像剤が凝集した凝集塊が発生すると、例えば画像形成装置の移動や、画像形成装置内のユニットの交換時などに現像装置が振動した場合に、この凝集塊が現像容器内で現像剤を循環させる循環経路に侵入する可能性がある。循環経路に凝集塊が侵入すると、この凝集塊が現像に用いられ、形成される画像の品位が低下してしまう場合がある。

本発明は、このような事情に鑑み、開口部と搬送経路との底面の高さが異なる部分での現像剤の滞留を抑制できる構造を実現すべく発明したものである。

本発明は、現像装置であって、像担持体に形成された静電潜像を現像するためにトナーとキャリアを含む現像剤を担持する現像剤担持体と、前記現像剤担持体に前記現像剤を供給するための第一室と、前記第一室と隔壁によって区画された第二室と、前記第一室から前記第二室への前記現像剤の連通を許容する第一連通部と、前記第二室から前記第一室への前記現像剤の連通を許容する第二連通部と、前記第一室に配置され、前記現像剤を搬送する第一搬送スクリューと、前記第二室に配置され、前記現像剤を第一方向に搬送する第一スクリュー部と、前記第一スクリュー部よりも前記第一方向下流に設けられ、前記現像剤を前記第一方向とは反対の第二方向に搬送するとともに、前記第二連通部を介して前記第二室から前記第一室へ前記現像剤を受け渡すための第二スクリュー部と、前記第二スクリュー部よりも前記第一方向下流に設けられ、前記現像剤を前記第一方向に搬送する第三スクリュー部を有し、前記現像剤を搬送する第二搬送スクリューと、底面に前記第一スクリュー部が対向して配置され、前記現像剤が搬送される第一搬送路と、前記第一搬送路よりも前記第一方向下流に設けられ、底面に前記第二スクリュー部が対向して配置され、前記現像剤が搬送される第二搬送路と、前記第二搬送路よりも前記第一方向下流に設けられ、底面に前記第三スクリュー部の一部が対向して配置され、前記現像剤が搬送される第三搬送路と、前記第三搬送路よりも前記第一方向下流に設けられ、底面に前記第三スクリュー部の残りの一部が対向して配置され、前記現像剤が搬送される第四搬送路と、前記第四搬送路内に設けられ、前記現像剤の一部を前記現像装置から排出する排出口と、を備え、前記第四搬送路の前記第一方向最上流端の底面の高さは、前記第三搬送路の前記第一方向最下流端の底面の高さよりも高くなっており、前記第三搬送路の前記第一方向最下流端の底面の高さは、前記第三搬送路の前記第一方向最上流端の底面の高さよりも高くなっていることを特徴とする。
また、本発明は、現像装置であって、像担持体に形成された静電潜像を現像するためにトナーとキャリアを含む現像剤を担持する現像剤担持体と、前記現像剤担持体に前記現像剤を供給するための第一室と、前記第一室と隔壁によって区画された第二室と、前記第一室から前記第二室への前記現像剤の連通を許容する第一連通部と、前記第二室から前記第一室への前記現像剤の連通を許容する第二連通部と、前記第一室に配置され、前記現像剤を搬送する第一搬送スクリューと、前記第二室に配置され、前記現像剤を第一方向に搬送する第一スクリュー部と、前記第一スクリュー部よりも前記第一方向下流に設けられ、前記現像剤を前記第一方向とは反対の第二方向に搬送するとともに、前記第二連通部を介して前記第二室から前記第一室へ前記現像剤を受け渡すための第二スクリュー部と、前記第二スクリュー部よりも前記第一方向下流に設けられ、前記現像剤を前記第一方向に搬送する第三スクリュー部を有し、前記現像剤を搬送する第二搬送スクリューと、底面に前記第一スクリュー部が対向して配置され、前記現像剤が搬送される第一搬送路と、前記第一搬送路よりも前記第一方向下流に設けられ、底面に前記第二スクリュー部が対向して配置され、前記現像剤が搬送される第二搬送路と、前記第二搬送路よりも前記第一方向下流に設けられ、底面に前記第三スクリュー部の一部が対向して配置され、前記現像剤が搬送される第三搬送路と、前記第三搬送路よりも前記第一方向下流に設けられ、底面に前記第三スクリュー部の残りの一部が対向して配置され、前記現像剤が搬送される第四搬送路と、前記第四搬送路内に設けられ、前記現像剤の一部を前記現像装置から排出する排出口と、を備え、前記第三搬送路の底面の高さは、前記第三搬送路の前記第一方向上流側から前記第一方向下流側に向かうに従って徐々に高くなっており、前記第四搬送路の前記第一方向最上流端の底面の高さは、前記第三搬送路の前記第一方向最下流端の底面の高さと同じであり、前記第三搬送路の前記第一方向最下流端の底面の高さは、前記第三搬送路の前記第一方向最上流端の底面の高さよりも高くなっていることを特徴とする。

本発明によれば、開口部と搬送経路との底面の高さが異なる部分での現像剤の滞留を抑制できる。

第１の実施形態に係る画像形成装置の概略構成図。第１の実施形態に係る現像装置の斜視図。第１の実施形態に係る現像装置の横断面図。第１の実施形態に係る現像装置の縦断面図。第１の実施形態に係る搬送スクリューの斜視図。第１の実施形態に係る搬送スクリューの一部を示す平面図。比較例に関する現像装置の一部で、（ａ）返しスクリューが搬送経路と排出経路との段差面に近い場合を、（ｂ）返しスクリューが段差面から遠い場合を、それぞれ示す模式図。図７（ｂ）の構成で生じる現像剤の滞留を説明するための模式図。（ａ）第１の実施形態に係る現像装置の一部を示す模式図、（ｂ）（ａ）のＡ部拡大図。図９（ａ）のＢ−Ｂ断面の、（ａ）第１例を、（ｂ）第２例を、（ｃ）第３例を、それぞれ示す図。第１の実施形態に係る現像装置の別例の一部を示す模式図。（ａ）第２の実施形態に係る現像装置の一部を示す模式図、（ｂ）（ａ）のＣ部拡大図。

本発明の第１の実施形態について、図１ないし図１１を用いて説明する。まず、本実施形態の画像形成装置の概略構成について、図１を用いて説明する。

［画像形成装置］
画像形成装置１００は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの４色に対応して設けられ４つの画像形成部１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｂｋを有する電子写真方式のフルカラープリンタである。本実施形態では、画像形成部１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｂｋを後述する中間転写ベルト１６の回転方向に沿って配置したタンデム型としている。画像形成装置１００は、画像形成装置本体に接続された原稿読み取り装置（図示せず）又は画像形成装置本体に対し通信可能に接続されたパーソナルコンピュータ等のホスト機器からの画像信号に応じてトナー像（画像）を記録材Ｐに形成する。記録材としては、用紙、プラスチックフィルム、布などのシート材が挙げられる。

このような画像形成プロセスの概略を説明すると、まず、各画像形成部１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｂｋでは、それぞれ、像担持体としての感光ドラム（電子写真感光体）２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｂｋ上に各色のトナー像を形成する。このように形成された各色のトナー像は、中間転写ベルト１６上へ転写され、続いて中間転写ベルト１６から記録材Ｐ上に転写される。トナー像が転写された記録材は、定着装置１３に搬送されて、トナー像が記録材に定着される。以下、詳しく説明する。

なお、画像形成装置１００が備える４つの画像形成部１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｂｋは、現像色が異なることを除いて実質的に同一の構成を有する。したがって、以下、代表して画像形成部１Ｙについて説明し、他の画像形成部の説明を省略する。

画像形成部１Ｙには、像担持体として円筒型の感光体、即ち、感光ドラム２Ｙが配設されている。感光ドラム２Ｙは、図中矢印方向に回転駆動される。感光ドラム２Ｙの周囲には帯電ローラ３Ｙ（帯電装置）、現像装置４Ｙ、一次転写ローラ５Ｙ、クリーニング装置６Ｙが配置されている。感光ドラム２Ｙの図中上方にはレーザースキャナ（露光装置）７Ｙが配置されている。

また、感光ドラム２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｂｋと対向して中間転写ベルト１６が配置されている。中間転写ベルト１６は、駆動ローラ９、二次転写内ローラ１０、張架ローラ１２により張架され、駆動ローラ９の駆動により図中矢印方向に周回移動する。二次転写内ローラ１０と中間転写ベルト１６を挟んで対向する位置には、二次転写外ローラ１５が配置され、中間転写ベルト１６上のトナー像を記録材Ｐに転写する二次転写部Ｔ２を構成している。二次転写部Ｔ２の記録材搬送方向下流には定着装置１３が配置される。

上述のように構成される画像形成装置１００により画像を形成するプロセスについて説明する。まず、画像形成動作が開始すると、回転する感光ドラム２Ｙの表面が帯電ローラ３Ｙによって一様に帯電される。次いで、感光ドラム２Ｙは、露光装置７Ｙから発せられる画像信号に対応したレーザ光により露光される。これにより、感光ドラム２上に画像信号に応じた静電潜像が形成される。感光ドラム２上の静電潜像は、現像装置４Ｙ内に収容されたトナーによって顕像化され、可視像となる。

感光ドラム２Ｙ上に形成されたトナー像は、中間転写ベルト１６を挟んで配置される一次転写ローラ５Ｙとの間で構成される一次転写部Ｔ１Ｙにて、中間転写ベルト１６に一次転写される。一次転写後に感光ドラム２Ｙ表面に残ったトナー（転写残トナー）は、クリーニング装置６Ｙによって除去される。

このような動作をマゼンタ、シアン、ブラックの各画像形成部でも順次行い、中間転写ベルト１６上で４色のトナー像を重ね合わせる。その後、トナー像の形成タイミングに合わせて記録材収納カセット（図示せず）に収容された記録材Ｐが二次転写部Ｔ２により搬送され、中間転写ベルト１６上の４色のトナー像が、記録材Ｐ上に一括で二次転写される。二次転写部Ｔ２で転写しきれずに中間転写ベルト１６に残留したトナーは、中間転写ベルトクリーナ１８により除去される。

次いで、記録材Ｐは定着装置１３に搬送される。そして、この定着装置１３によって、加熱、加圧されることで、記録材Ｐ上のトナーは溶融、混合されて、フルカラーの画像として記録材Ｐに定着される。その後、記録材Ｐは機外に排出される。これにより、一連の画像形成プロセスが終了する。なお、所望の画像形成部のみを用いて、所望の色の単色又は複数色の画像を形成することも可能である。

［現像装置］
次に、本実施形態の現像装置４Ｙについて、図２ないし図６を用いて説明する。本実施形態では、上述したように、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの現像装置の構成は全てにおいて同一であるため、現像装置４Ｍ、４Ｃ、４Ｂｋの説明は省略する。現像装置４Ｙは、非磁性のトナー粒子（トナー）と磁性を有するキャリア粒子（キャリア）とを主成分として含む二成分現像剤（以下、現像剤）を収容する現像容器４０を有する。なお、本実施形態では、トナーとキャリアの混合比は重量比で１：９程度である。この比は、トナーの帯電量、キャリアの粒径、画像形成装置１００の構成などで適正に調整されるべきものであって、必ずしもこの数値にしたがわなければならないものではない。

現像装置４Ｙは、現像容器４０の感光ドラム２に対向した現像領域の部分が開口しており、この開口部に一部露出するようにして、内部にマグネット４１が非回転に配置された現像剤担持体となる現像スリーブ４２が回転可能に設置されている。現像スリーブ４２は非磁性材料で形成され、現像動作時には図３の矢印α方向に回転し、現像容器４０内の２成分現像剤を層状に保持して現像領域に搬送する。そして、現像領域で感光ドラム２に現像剤を供給して、感光ドラム２上に形成されている静電潜像を現像する。潜像を現像した後の現像剤は、現像スリーブ４２の回転にしたがって現像容器４０内に回収される。

現像容器４０内には、現像剤を収納可能な第一室となる現像室４３と、該現像室４３と連絡することで現像剤を循環させる循環経路を形成し、現像剤を収納可能な第二室となる攪拌室４４が設けられる。そして、現像室４３及び攪拌室４４内の現像剤を搬送する搬送部材としての第１攪拌搬送スクリュー（第一搬送スクリュー）４５、第２攪拌搬送スクリュー（第二搬送スクリュー）４６が設けられている。また、攪拌室４４には、現像剤補給装置６０（図３）からトナーとキャリアを有する現像剤を補給するための図示しない補給口が設けられている。

また、現像室４３と攪拌室４４との間には隔壁５０が設けられている。この隔壁５０の両端側には、図２に示すように、現像剤受け渡し用の開口部（第一連通部、第二連通部）５１、５２が設けられている。そして、現像室４３及び攪拌室４４にそれぞれ設けられた第１攪拌搬送スクリュー４５、第２攪拌搬送スクリュー４６により２成分現像剤が攪拌混合されつつ現像容器４０内を搬送、循環される。現像剤の搬送方向は、現像室４３では図２の矢印β方向、攪拌室４４では矢印γ方向（第一方向）となり、互いに逆方向に搬送される。

また、攪拌室４４には、図４に示すように、攪拌室４４内の現像剤を排出するための排出口４７が設けられている。排出口４７は攪拌室４４において現像剤の搬送方向下流側の循環経路外に設けられる。即ち、攪拌室４４の現像剤搬送方向下流端部に排出経路（第四搬送路）４８を連結している。そして、排出経路４８の現像剤搬送方向下流側に、設置状態で重力方向下方に開口するように排出口４７を設けている。言い換えれば、攪拌室４４の現像剤搬送方向下流の端面４４ａには、現像剤を排出するための開口部４４ｂが形成されている。そして、開口部４４ｂに排出経路４８が接続されている。したがって、排出経路４８は、開口部４４ｂを通過した現像剤を搬送し、排出口４７から現像剤を排出する。

このように攪拌室４４から排出口４７まで現像剤を搬送すべく、第２攪拌搬送スクリュー４６は、図４ないし図６に示すように構成される。即ち、図５に示すように、搬送スクリュー（第一スクリュー部）４６ａと、返しスクリュー（第二スクリュー部）４６ｂと、排出スクリュー（第三スクリュー部）４６ｃとを共通の回転軸４６ｄに一体的に形成して、第２攪拌搬送スクリュー４６を構成している。具体的には、回転軸４６ｄ上（回転軸上）に螺旋状の羽根を設けることで各スクリューを構成している。そして、搬送スクリュー４６ａは、攪拌室４４内で現像剤が搬送される搬送経路４９内（搬送経路内）に配置され、攪拌室４４内の現像剤を図４の矢印γ方向（第一方向）、即ち、排出経路４８に向けて搬送する。搬送経路４９のうち、底面に搬送スクリュー４６ａが対向して配置される部分が第一搬送路に相当する。

返しスクリュー４６ｂは、搬送経路４９内の搬送スクリュー４６ａの第１方向（第一方向）下流側に設けられ、搬送経路４９の排出経路４８の手前で搬送スクリュー４６ａによる現像剤搬送方向とは逆方向である第２方向（第二方向）に現像剤を搬送する。搬送経路４９のうち、底面に返しスクリュー４６ｂが対向して配置される部分が第二搬送路に相当する。ここで、「逆方向に搬送する」とは、現像剤の全部を戻すことではなく、一部を逆方向へ搬送するものである。排出スクリュー４６ｃ（及び回転軸４６ｄ）は、次述する排出経路４８内（排出経路内）に配置され、攪拌室４４から返しスクリュー４６ｂを超えて排出経路４８に搬送された現像剤を排出口４７に向けて搬送する。排出スクリュー４６ｃの搬送方向は、搬送スクリュー４６ａの搬送方向と同方向である。搬送経路４９のうち、底面に排出スクリュー４６ｃの一部が対向して配置される部分が第三搬送路に相当する。そして、底面に排出スクリュー４６ｃの残りの一部が対向して配置される部分が第四搬送路に相当し、本実施形態では排出経路４８である。

搬送スクリュー４６ａ及び返しスクリュー４６ｂの第１方向下流側には、現像剤の搬送経路４９に連続して、現像容器内の余剰な現像剤を排出する排出経路４８が設けられている。排出経路４８は、搬送経路４９の第１底面４９ａよりも高い位置に第２底面４８ａを有する。即ち、排出経路４８の第２底面４８ａの高さレベルは搬送経路４９の第１底面４９ａの高さレベルよりも高いレベルに設定される。言い換えれば、現像容器４０の第２攪拌搬送スクリュー４６が設けられている攪拌室４４の搬送方向下流側の端面４４ａには開口部４４ｂが形成されている。開口部４４ｂは、第２攪拌搬送スクリュー４６の回転軸が貫通するとともに、現像容器内の余剰となった現像剤を排出するために設けられている。そして、開口部４４ｂの下端位置は、攪拌室４４における搬送スクリュー４６ａ及び返しスクリュー４６ｂが対向配置された搬送経路４９の第１底面４９ａよりも高い位置に形成されている。

ここで、第１底面４９ａは、搬送経路４９のうち、返しスクリュー４６ｂの最下端よりも下方側の面であり、第２底面４８ａは、排出経路４８のうち、排出スクリュー４６ｃの最下端よりも下方の面である。

より具体的に説明する。後述する図１０（ａ）に示すように、搬送経路４９は、第２攪拌搬送スクリュー４６の回転軸４６ｄの中心軸と略同心の半円筒部分を下方に有し、その半円筒部分に連続するように上方に略垂直方向に壁部を形成したような形状としている。排出経路４８は、搬送経路４９の端部に第２攪拌搬送スクリュー４６の回転軸４６ｄの中心軸と同心状に形成された円筒形状を有する。また、排出経路４８の内径は、返しスクリュー４６ｂの外径よりも小さい。第１底面４９ａは、搬送経路４９のうちの排出経路４８の第２底面４８ａの最下端よりも下方に位置する部分であって、排出経路４８を搬送経路４９まで延長して搬送経路４９を上方から見た場合に、排出経路４８の延長部分と重なる領域としている。

また、第２攪拌搬送スクリュー４６の軸方向両端部は、軸受５３、５４により現像容器４０に対して回転自在に支持されている。このうちの軸受５３は、第２攪拌搬送スクリュー４６の回転軸４６ｄの排出スクリュー４６ｃよりも第１方向側の端部を、排出経路４８を構成する壁に対して回転自在に支持している。言い換えれば、軸受５３は、開口部４４ｂよりも第１方向下流側（排出経路４８の第１方向の端部）に設けられ、第２攪拌搬送スクリュー４６を回転自在に支持している。本実施形態では、軸受５３、５４として、ＰＯＭ（ポリオキシメチレン）からなる樹脂ベアリングを採用している。しかしながらこれに限定されるものではない。

このように構成される本実施形態の現像装置４における現像剤の補給及び回収動作について説明する。補給現像剤としては、現像剤中に一定の割合（重量比にして１０％程度）でキャリアを含んだものを使用している。比率はこれに限定されるものではない。画像形成によって消費された分のトナーは、前述したようにキャリアを一定の割合で含んだ補給現像剤として、現像剤補給装置６０が備える補給スクリューの回転により、攪拌室４４の搬送スクリュー４６ａの現像剤搬送方向上流側から補給される。

現像容器４０内部の現像剤のトナー濃度を一定に保つように補給を行うと、現像容器４０内の現像剤の量は画像形成にともなって増加する。補給現像剤はトナー９０％、キャリア１０％であるため、画像形成によってトナーは消費されるが、キャリアは消費されずに現像容器内部に残り、補給が繰り返されて現像剤量が増加してしまう。このように現像剤の量が増加した場合、第２攪拌搬送スクリュー４６の搬送スクリュー４６ａにより搬送される現像剤の一部が、返しスクリュー４６ｂを乗り越えて排出経路４８に到達する。そして、排出スクリュー４６ｃにより排出口４７に搬送される。排出口４７に搬送された現像剤は、排出口４７から排出され回収容器６１に搬送されて、回収貯蔵される。

このように、消費されたトナー分が補給現像剤により補給され、同時に供給されたキャリアが過剰になった現像剤を排出しながら現像容器４０内の現像剤のトナー濃度を一定に保つように２成分現像剤の入れ替えが自動的に徐々に行われる。

［現像剤］
ここで、さらに現像容器４０に収容されているトナーとキャリアからなる２成分現像剤について詳しく説明する。トナーは、結着樹脂、着色剤、そして、必要に応じてその他の添加剤を含む着色樹脂粒子と、コロイダルシリカ微粉末のような外添剤が外添されている着色粒子とを有している。トナーは、負帯電性のポリエステル系樹脂であり、体積平均粒径は４μｍ以上、１０μｍ以下が好ましい。より好ましくは８μｍ以下であることが好ましい。本実施形態におけるトナーの体積平均粒径が６μｍで８μｍ以上の粒径のトナーが全体の１０％、９μｍ以上の粒径のトナーが全体の３％存在するとする。

また、キャリアは、例えば表面酸化或は未酸化の鉄、ニッケル、コバルト、マンガン、クロム、希土類などの金属、及びそれらの合金、或は酸化物フェライトなどが好適に使用可能であり、これらの磁性粒子の製造法は特に制限されない。キャリアは、重量平均粒径が２０〜６０μｍ、好ましくは３０〜５０μｍであり、抵抗率が１０^７Ωｃｍ以上、好ましくは１０^８Ωｃｍ以上である。本実施形態では１０^８Ωｃｍのものを用いた。

［比較例］
ここで、図７に示す比較例を用いて、上述のように返しスクリュー４６ｂを越えた現像剤を排出経路４８により排出する構成の問題点を説明する。なお、図７では、本実施形態と同じ構成については同一符号を付して説明する。図７（ａ）の構成の場合、返しスクリュー４６ｂの第２方向上流端部（図の右端部）と、第２底面４８ａと第１底面４９ａとの段差面５５との距離を近くしている。即ち、返しスクリュー４６ｂが排出経路４８の入口に近い位置に配置されている。この場合、図に矢印で示すように、返しスクリュー４６ｂにより巻き上げられた現像剤が、排出経路４８の入口に侵入し易くなる。

この結果、巻き上げられた現像剤が排出スクリュー４６ｃによって排出口４７に搬送されてしまい、現像剤の排出量が多くなり過ぎてしまう。そして、現像容器内の現像剤量が低下してしまい、現像スリーブ４２上の現像剤コート量が低下し、画像の濃度が所望よりも薄くなったり、画像濃度にムラが発生し易くなる。

一方、図７（ｂ）の構成の場合、返しスクリュー４６ｂの第２方向上流端部（図の右端部）と、第２底面４８ａと第１底面４９ａとの段差面５５との距離を遠くしている。即ち、返しスクリュー４６ｂが排出経路４８の入り口から遠ざけている。これにより、即ち、図７（ｂ）に矢印で示すように、返しスクリュー４６ｂにより巻き上げられた現像剤が、排出経路４８の入口に到達しにくくなり、図７（ａ）の構成のように、現像剤の排出量が多くなり過ぎることを抑制できる。なお、返しスクリュー４６ｂの上流端部と段差面５５（排出経路４８の入口）との距離ｋは、現像剤の排出量が多くなり過ぎることを抑制するために１．５ｍｍ以上あけることが好ましい。

但し、図７（ｂ）の構成のように、返しスクリュー４６ｂの上流端部を排出経路４８の入口から遠ざけると、図８に示すように、段差面５５付近で現像剤の動きがない、或いは、動きが少ない不動域が生じてしまう。即ち、排出経路４８の第２底面４８ａと搬送経路４９の第１底面４９ａとの高さが異なる部分である段差面５５の上流側の領域５６では、現像剤が返しスクリュー４６ｂに巻き上げられにくく、現像剤に動きが生じにくい。そして、この領域５６（不動域）に現像剤ｔが滞留し滞留し易くなる。このように、領域５６に現像剤が滞留すると現像剤（主としてトナー）が凝集する場合がある。

ここで、第２攪拌搬送スクリュー４６の排出経路４８側の端部は、軸受５３により回転自在に支持されている。このため、軸受５３で回転に伴う摺擦によって昇温が発生する場合がある。このように、第２攪拌搬送スクリュー４６の端部が昇温すると、この端部に近い領域５６（不動域）に滞留している現像剤ｔが昇温し、凝集トナー（凝集塊）が発生する場合がある。そして、このように発生した凝集トナーは、現像装置の振動（例えば画像形成装置本体の移動、画像形成装置内の各ユニット交換時など）によって、現像容器４０内の現像剤の循環経路に侵入する可能性がある。循環経路に凝集塊が侵入すると、この凝集トナーが現像に用いられ、形成される画像の品位が低下してしまう場合がある。具体的には、凝集塊がドラム上に転移され、そのまま紙面に転写、定着される。このため、紙面上で凝集塊が潰れ、トナーが飛び散ったたような画像（以下、トナー汚れ画像という）が形成されてしまう場合がある。

［段差部（底上げ部）］
本実施形態では、このような不動域での現像剤の滞留を抑制すべく、図９（ａ）（ｂ）に示すように、段差面５５の第１方向（矢印γ方向）の上流側に底上げ部としての段差部５７を設けている。即ち、段差部５７は、返しスクリュー４６ｂの第２方向上流端部よりも排出経路側の位置から第２底面４８ａと第１底面４９ａとの段差面５５にかけて、段階的に第１底面４９ａが高くなるように設けられている。言い換えれば、攪拌室４４の搬送スクリュー４６ａ及び返しスクリュー４６ｂと対向する対向領域の底面高さに対して、底面高さが高くなる段差部５７を有する。また、段差部５７は、搬送スクリュー４６ａの回転軸線方向に関して、返しスクリュー４６ｂの第２方向上流端部と開口部４４ｂが設けられた端面４４ａとの間から端面４４ａに亘って形成されている。

ここで、段差部５７は第１底面４９ａの第１方向下流端部を構成している。また、排出スクリュー４６ｃは、軸方向に関して、搬送方向上流端部が搬送経路４９内で少なくとも段差部５７が位置する部分まで延出されている。本実施形態では、排出スクリュー４６ｃは、返しスクリュー４６ｂの第２方向上流端と段差部５７との間から排出経路４８内にかけて配置されている。これにより、返しスクリュー４６ｂを乗り越えて段差部５７周辺に存在する現像剤を効率良く排出経路４８内に搬送するようにしている。

本実施形態の段差部５７の構成について詳しく説明する。段差部５７は、第１底面４９ａを段差面５５よりも長さＬ分、第１方向上流側で立ち上げ、高さＨ１で第１方向と平行に上面５７ａを形成して、この上面５７ａを段差面５５に突き当てることで形成されている。そして、第１底面４９ａのうちの段差部５７よりも第１方向上流側の底面部４９ｂ、段差部５７の上面５７ａ、第２底面４８ａの順に、段階的に高さを高くしている。本実施形態の場合、このように段差部５７を形成することで、図８で説明した不動域を埋めるようにしている。

より具体的に説明すると、本実施形態の場合も、前述の図７（ｂ）で説明した比較例と同様に、返しスクリュー４６ｂの第２方向上流端部と段差面５５との距離を遠くしている。段差面５５（開口部４４ｂ）と返しスクリュー４６ｂの第２方向上流端部との間部分の第１方向の長さである距離ｋは、現像剤の排出量が多くなり過ぎることを抑制するために１．５ｍｍ以上あけることが好ましく、本実施形態では２．５ｍｍとしている。

また、段差部５７の第１方向の長さＬは、Ｌ／ｋ≧０．３を満たすことが好ましい。これは、Ｌ／ｋが０．３未満であると、不動域が生じて現像剤の滞留による凝集トナーの発生を十分に抑制しにくいためである。言い換えれば、Ｌ／ｋが０．３未満であると、段差部５７により図７（ｂ）の不動域を十分に埋めることができないためである。また、ｋ−Ｌ≧０．３ｍｍを満たすこととする。これは、返しスクリュー４６ｂの第２方向上流端部と段差部５７との距離が近すぎてしまうと、返しスクリュー４６ｂと段差部５７との間で、現像剤の凝集塊が発生してしまう可能性があるためである。

次に、第１底面４９ａのうちの段差部５７よりも第１方向上流側の底面部４９ｂに対する、段差部５７の最大高さ、即ち、段差部５７の上面５７ａの高さをＨ１とする。また、底面部４９ｂに対する第２底面４８ａの高さ（開口部４４ｂの下端の高さ）をＨ２とする。この場合に、Ｈ１／Ｈ２≧０．３を満たすことが好ましい。これは、Ｈ１／Ｈ２が０．３未満であると、不動域が生じて現像剤の滞留による凝集トナーの発生を十分に抑制しにくいためである。言い換えれば、Ｈ１／Ｈ２が０．３未満であると、段差部５７により図７（ｂ）の不動域を十分に埋めることができないためである。更に、段差部５７の高さＨ１は、１.０ｍｍ以上あることが好ましく、また、段差部５７の長さＬも、１．０ｍｍ以上あることが好ましい。

また、段差部５７の長さＬが比較的短い場合は、以下の構成が好ましい。つまり、段差部５７の上面５７ａに対する排出経路４８の第２底面４８ａの高さＨ３は、１．０ｍｍ以上あることが好ましい。高さＨ３がこれより小さくなってしまうと、前述の返しスクリュー４６ｂの巻き上げによる現像剤の排出量が多くなり過ぎることを抑制する効果が小さくなってしまうためである。

なお、段差部５７の上面５７ａは、図９（ｂ）に示したように、第１方向と平行な面であっても良いし、第１方向下流側に向かう程上方に向かうように、直線状或いは湾曲するように傾斜していても良い。また、段差部５７の第１方向上流端面は、底面部４９ｂに対して垂直に下した面としているが、この面についても、第１方向下流側に向かう程上方に向かうように、直線状或いは湾曲するように傾斜していても良い。要は、段差部５７は、段差面５５に向かう程、段階的に第１底面４９ａが高くなるように形成されていれば、その形状については適宜設定可能である。

ここで、例えば、段差部の第１方向上流端よりも下流端の方が低くなるように形成した場合、低い部分と段差面５５との間に不動域が生じる可能性がある。このため、段差部の高さは、段差面５５まで同じ高さか、或いは、下流側の方が高くなるようにする。

更に本実施形態の場合、段差部５７の第２攪拌搬送スクリュー４６の回転軸４６ｄに直交する断面形状を、図１０（ａ）に示す形状としている。即ち、搬送経路４９の排出経路４８よりも下方に位置する部分であって、排出経路４８を搬送経路４９まで延長して搬送経路４９を上方から見た場合に、排出経路４８の延長部分と重なる領域である第１底面４９ａに段差部５７を形成している。第１底面４９ａは、上述したように、搬送経路４９のうちの返しスクリュー４６ｂの最下端よりも下方側の面である。したがって、第１底面４９ａ付近の現像剤は返しスクリュー４６ｂにより巻き上げられにくく、図７（ｂ）で説明したように、段差面５５の第１方向上流側の第１底面４９ａ近傍に不動域が生じ易い。このため、本実施形態では、この不動域を埋められるように、段差部５７を形成している。

なお、段差部５７の水平方向の領域は、上面５７ａの水平方向の長さが、排出経路４８の水平方向の最大長さ以上、言い換えれば、円筒状に形成された排出経路４８の直径以上とすることが好ましい。要は、搬送経路４９の周方向に関して、少なくとも、上述のように定義した第１底面４９ａが含まれるように段差部が形成されていれば良い。

また、図１０（ｂ）に示すように、搬送経路４９の下方の半円全体に亙って段差部５７Ａを形成しても良いし、図１０（ｃ）に示すように、排出経路４８の周囲全体に亙るように段差部５７Ｂを円形状に形成しても良い。現像装置の構成によっては、図１０（ｂ）（ｃ）の段差部５７Ａ、５７Ｂを形成した部分にも不動域が生じ得るためである。

また、図１１に示すように、複数の段差を有する段差部５７Ｃを第１底面４９ａに形成しても良い。図１１では、段差を２段としているが、３段以上としても良い。また、段差部５７Ｃの段差は、段差面５５に近づくほど高くなるように形成されている。この場合でも、段差部５７Ｃの底面部４９ｂに対する最大高さＨ１は、Ｈ１／Ｈ２≧０．３を満たすようにすることが好ましい。また、段差部５７Ｃの第１方向の長さＬは、Ｌ／ｋ≧０．３を満たすことが好ましい。

ここで、本実施形態のように段差部５７により不動域を埋めるようにした場合と、図７（ｂ）の比較例のように不動域を埋めなかった場合での、連続画像形成による凝集トナー発生量の差について説明する。

図７（ｂ）の比較例の構成の場合、３０℃環境で画像形成を行った場合、１００００枚通紙時に凝集トナーによるトナー汚れ画像が発生してしまった。一方、本実施形態の構成の場合、３０℃環境で画像形成を行った場合、１００００枚通紙後も凝集トナーによるトナー汚れ画像は発生しなかった。

以上のように、本実施形態では、返しスクリュー４６ｂの第２方向上流側で、開口部４４ｂと搬送経路４９の底面の高さが異なる部分の現像剤の不動域が生じ易い部分に段差部５７を形成することで、この不動域を埋めるようにしている。これにより、現像剤の不動域が発生しにくくなり、開口部４４ｂと搬送経路４９の底面の高さが異なる部分での現像剤の滞留を抑制でき、凝集トナーの発生を抑制できる。この結果、凝集トナー起因の画像汚れの発生を抑制し、長期にわたり安定した画像形成を行うことができる。

＜第２の実施形態＞
本発明の第２の実施形態について、図１２を用いて説明する。本実施形態では、第１の実施形態の段差部５７に代えて底上げ部としての傾斜部５８を設けている。その他の構成及び作用は、上述の第１の実施形態と同様であるため、同一の構成には同一の符号を付し、説明及び図示を省略又は簡略にし、以下、第１の実施形態と異なる部分を中心に説明する。

本実施形態では、図１２（ａ）（ｂ）に示すように、段差面５５の第１方向（矢印γ方向）の上流側に傾斜部５８を設けている。即ち、傾斜部５８は、返しスクリュー４６ｂの第２方向上流端部よりも排出経路側の位置から第２底面４８ａと第１底面４９ａとの段差面５５にかけて、徐々に第１底面４９ａが高くなるように設けられている。ここで、傾斜部５８は第１底面４９ａの第１方向下流端部を構成している。

ここで、本実施形態の傾斜部５８の構成について詳しく説明する。第１底面４９ａを段差面５５よりも長さＬ分、第１方向上流側で、第１方向下流側に向かう程上方に傾斜させて傾斜面５８ａを形成して、この傾斜面５８ａを段差面５５に突き当てることで、傾斜部５８を形成している。そして、傾斜面５８ａにより、第１底面４９ａのうちの傾斜部５８よりも第１方向上流側の底面部４９ｂから段差面５５にかけて徐々に第１底面４９ａを高くしている。本実施形態の場合、このように傾斜部５８を形成することで、前述の図８で説明した不動域を埋めるようにしている。

より具体的に説明すると、本実施形態の場合も、段差面５５と返しスクリュー４６ｂの第２方向上流端部との間部分の第１方向の長さである距離ｋは、１．５ｍｍ以上あけることが好ましく、本実施形態では２．５ｍｍとしている。

また、傾斜部５８の第１方向の長さＬは、Ｌ／ｋ≧０．３を満たすことが好ましい。これは、Ｌ／ｋが０．３未満であると、不動域が生じて現像剤の滞留による凝集トナーの発生を十分に抑制しにくいためである。また、ｋ−Ｌ≧０．３ｍｍを満たすこととする。これは、返しスクリュー４６ｂの第２方向上流端部と傾斜部５８との距離が近すぎてしまうと、返しスクリュー４６ｂと傾斜部５８との間で、現像剤の凝集塊が発生してしまう可能性があるためである。

次に、第１底面４９ａのうちの傾斜部５８よりも第１方向上流側の底面部４９ｂに対する、傾斜部５８の最大高さ、即ち、傾斜面５８ａの第１方向下流端の高さをＨ１とする。また、底面部４９ｂに対する第２底面４８ａの高さをＨ２とする。この場合に、Ｈ１／Ｈ２≧０．３を満たすことが好ましい。これは、Ｈ１／Ｈ２が０．３未満であると、不動域が生じて現像剤の滞留による凝集トナーの発生を十分に抑制しにくいためである。更に、傾斜部５８の高さＨ１は、１.０ｍｍ以上あることが好ましく、また、傾斜部５８の長さＬも、１．０ｍｍ以上あることが好ましい。

また、傾斜面５８ａの長さＬが比較的短い場合は、以下の構成が好ましい。つまり、傾斜面５８ａの第１方向下流端に対する排出経路４８の第２底面４８ａの高さＨ３は、１．０ｍｍ以上あることが好ましい。高さＨ３がこれより小さくなってしまうと、前述の返しスクリュー４６ｂの巻き上げによる現像剤の排出量が多くなり過ぎることを抑制する効果が小さくなってしまうためである。

更に本実施形態の場合も、傾斜部５８の第２攪拌搬送スクリュー４６の回転軸４６ｄに直交する断面形状を、第１の実施形態と同様に、図１０（ａ）に示すような形状としている。勿論、図１０（ｂ）（ｃ）に示すような形状としても良い。なお、傾斜部５８の傾斜面５８ａは、図１２（ｂ）に示したように、直線状な傾斜面としても良いし、第１方向下流側に向かう程上方に向かうように湾曲させても良い。また、本実施形態では、傾斜面５８ａの第１方向下流端の高さをＨ１は、第２底面４８ａの高さをＨ２よりも低くしたが、これに限定されない。（傾斜面５８ａの第１方向下流端の高さＨ１）＝（第２底面４８ａの高さＨ２）としてもよい。つまり、第１底面４９ａと第２底面４８ａの間に段差を設けずにスロープ状に繋げても良い。

このような本実施形態の場合、返しスクリュー４６ｂの第２方向上流側で、排出経路４８と搬送経路４９の底面の高さが異なる部分の現像剤の不動域が生じ易い部分に傾斜部５８を形成することで、この不動域を埋めるようにしている。これにより、第１の実施形態と同様に、現像剤の不動域が発生しにくくなり、凝集トナー起因の画像汚れの発生を抑制し、長期にわたり安定した画像形成を行うことができる。

４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｂｋ・・・現像装置／４０・・・現像容器／４４ａ・・・端面／４４ｂ・・・開口部／４６ａ・・・搬送スクリュー／４６ｂ・・・返しスクリュー／４６ｃ・・・排出スクリュー／４７・・・排出口／４８・・・排出経路／４８ａ・・・第２底面／４９・・・搬送経路／４９ａ・・・第１底面／４９ｂ・・・底面部／５３・・・軸受／５５・・・段差面／５７、５７Ａ、５７Ｂ、５７Ｃ・・・段差部／５８・・・傾斜部

Claims

現像装置であって、
像担持体に形成された静電潜像を現像するためにトナーとキャリアを含む現像剤を担持する現像剤担持体と、
前記現像剤担持体に前記現像剤を供給するための第一室と、
前記第一室と隔壁によって区画された第二室と、
前記第一室から前記第二室への前記現像剤の連通を許容する第一連通部と、
前記第二室から前記第一室への前記現像剤の連通を許容する第二連通部と、
前記第一室に配置され、前記現像剤を搬送する第一搬送スクリューと、
前記第二室に配置され、前記現像剤を第一方向に搬送する第一スクリュー部と、前記第一スクリュー部よりも前記第一方向下流に設けられ、前記現像剤を前記第一方向とは反対の第二方向に搬送するとともに、前記第二連通部を介して前記第二室から前記第一室へ前記現像剤を受け渡すための第二スクリュー部と、前記第二スクリュー部よりも前記第一方向下流に設けられ、前記現像剤を前記第一方向に搬送する第三スクリュー部を有し、前記現像剤を搬送する第二搬送スクリューと、
底面に前記第一スクリュー部が対向して配置され、前記現像剤が搬送される第一搬送路と、
前記第一搬送路よりも前記第一方向下流に設けられ、底面に前記第二スクリュー部が対向して配置され、前記現像剤が搬送される第二搬送路と、
前記第二搬送路よりも前記第一方向下流に設けられ、底面に前記第三スクリュー部の一部が対向して配置され、前記現像剤が搬送される第三搬送路と、
前記第三搬送路よりも前記第一方向下流に設けられ、底面に前記第三スクリュー部の残りの一部が対向して配置され、前記現像剤が搬送される第四搬送路と、
前記第四搬送路内に設けられ、前記現像剤の一部を前記現像装置から排出する排出口と、
を備え、
前記第四搬送路の前記第一方向最上流端の底面の高さは、前記第三搬送路の前記第一方向最下流端の底面の高さよりも高くなっており、
前記第三搬送路の前記第一方向最下流端の底面の高さは、前記第三搬送路の前記第一方向最上流端の底面の高さよりも高くなっている
ことを特徴とする現像装置。
前記第三搬送路の前記第一方向最上流端の底面に対する、前記第三搬送路の前記第一方向最下流端の底面の高さをＨ１とし、
前記第三搬送路の前記第一方向最上流端の底面に対する、前記第四搬送路の前記第一方向最上流端の底面の高さをＨ２としたとき、
Ｈ１／Ｈ２≧０．３を満たす
ことを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
前記第三搬送路の前記第一方向最上流端の底面に対する、前記第三搬送路の前記第一方向最下流端の底面の高さをＨ１としたとき、
Ｈ１は、１．０ｍｍ以上である
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の現像装置。
前記第三搬送路の前記第一方向最下流端の底面に対する、前記第四搬送路の前記第一方向最上流端の底面の高さをＨ３としたとき、
Ｈ３は、１．０ｍｍ以上である
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の現像装置。
前記第三搬送路の底面の高さは、前記第三搬送路の前記第一方向上流側から前記第一方向下流側に向かうに従って徐々に高くなっている
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の現像装置。
前記第三搬送路の底面の高さは、前記第三搬送路の前記第一方向上流側から前記第一方向下流側に向かうに従って段階的に高くなっている
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の現像装置。
現像装置であって、
像担持体に形成された静電潜像を現像するためにトナーとキャリアを含む現像剤を担持する現像剤担持体と、
前記現像剤担持体に前記現像剤を供給するための第一室と、
前記第一室と隔壁によって区画された第二室と、
前記第一室から前記第二室への前記現像剤の連通を許容する第一連通部と、
前記第二室から前記第一室への前記現像剤の連通を許容する第二連通部と、
前記第一室に配置され、前記現像剤を搬送する第一搬送スクリューと、
前記第二室に配置され、前記現像剤を第一方向に搬送する第一スクリュー部と、前記第一スクリュー部よりも前記第一方向下流に設けられ、前記現像剤を前記第一方向とは反対の第二方向に搬送するとともに、前記第二連通部を介して前記第二室から前記第一室へ前記現像剤を受け渡すための第二スクリュー部と、前記第二スクリュー部よりも前記第一方向下流に設けられ、前記現像剤を前記第一方向に搬送する第三スクリュー部を有し、前記現像剤を搬送する第二搬送スクリューと、
底面に前記第一スクリュー部が対向して配置され、前記現像剤が搬送される第一搬送路と、
前記第一搬送路よりも前記第一方向下流に設けられ、底面に前記第二スクリュー部が対向して配置され、前記現像剤が搬送される第二搬送路と、
前記第二搬送路よりも前記第一方向下流に設けられ、底面に前記第三スクリュー部の一部が対向して配置され、前記現像剤が搬送される第三搬送路と、
前記第三搬送路よりも前記第一方向下流に設けられ、底面に前記第三スクリュー部の残りの一部が対向して配置され、前記現像剤が搬送される第四搬送路と、
前記第四搬送路内に設けられ、前記現像剤の一部を前記現像装置から排出する排出口と、
を備え、
前記第三搬送路の底面の高さは、前記第三搬送路の前記第一方向上流側から前記第一方向下流側に向かうに従って徐々に高くなっており、
前記第四搬送路の前記第一方向最上流端の底面の高さは、前記第三搬送路の前記第一方向最下流端の底面の高さと同じであり、
前記第三搬送路の前記第一方向最下流端の底面の高さは、前記第三搬送路の前記第一方向最上流端の底面の高さよりも高くなっている
ことを特徴とする現像装置。