特許 6390602 現像装置及びそれを備えた画像形成装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6390602

(24)【登録日】2018年8月31日

(45)【発行日】2018年9月19日

(54)【発明の名称】現像装置及びそれを備えた画像形成装置

(51)【国際特許分類】

   G03G 15/08 20060101AFI20180910BHJP

【ＦＩ】

   G03G15/08 366

【請求項の数】2

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2015-245824(P2015-245824)

(22)【出願日】2015年12月17日

(65)【公開番号】特開2017-111317(P2017-111317A)

(43)【公開日】2017年6月22日

【審査請求日】2017年9月28日

(73)【特許権者】

【識別番号】000006150

【氏名又は名称】京セラドキュメントソリューションズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001933

【氏名又は名称】特許業務法人 佐野特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】佐々木 侑

【審査官】 中澤 俊彦

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１２−４７９８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−２５０２９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−２５１５５５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−２０３３３０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−２７６８３７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００８／０００８５０２（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０３Ｇ １５／０８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

互いに並列配置される第１搬送室、第２搬送室を含む複数の搬送室と、前記第１搬送室及び前記第２搬送室を区画する仕切り部と、前記仕切り部の長手方向の両端部側で前記第１搬送室及び前記第２搬送室を連通させる連通部と、を有し、磁性キャリアとトナーとを含む二成分現像剤を収容する現像容器と、
回転軸と、該回転軸の外周面に形成される第１搬送羽根で構成され、前記第１搬送室内の現像剤を回転軸方向に攪拌、搬送する第１攪拌搬送部材と、
回転軸と、該回転軸の外周面に形成される第２搬送羽根で構成され、前記第２搬送室内の現像剤を前記第１攪拌部材と逆方向に攪拌、搬送する第２攪拌搬送部材と、
前記現像容器に回転可能に支持され前記第２搬送室内の現像剤を表面に担持する現像剤担持体と、
前記現像容器内に現像剤を補給する現像剤補給口と、
前記第２搬送室内の現像剤の搬送方向に対し前記第２搬送室の下流側端部に設けられ、前記現像容器内の余剰の現像剤が排出される現像剤排出口と、
前記第２搬送室内の現像剤の搬送方向に対し前記第２攪拌搬送部材の前記第２搬送羽根よりも下流側で前記現像剤排出口に対向して配置され、前記現像剤排出口側への現像剤の移動を規制する規制部と、
を備えた現像装置において、
前記第２搬送室内の現像剤搬送方向に対し前記仕切り部の下流端近傍には、前記第２搬送室内の現像剤の嵩が所定以上となったとき現像剤の一部が通過して前記第１搬送室に移動する嵩調整開口部が形成され、
前記第１攪拌搬送部材及び前記第２攪拌搬送部材の回転速度を複数段階に切り換え可能であり、
前記嵩調整開口部の水平方向の開口幅は、前記第２搬送羽根の最下流端から前記現像剤担持体の現像剤担持可能領域の端部までの全域であり、
前記嵩調整開口部の垂直方向の開口幅は、前記仕切り部の上端から前記第１攪拌搬送部材及び前記第２攪拌搬送部材の回転速度が最小であるときの前記現像容器内の現像剤の上面位置までの範囲であることを特徴とする現像装置。

【請求項2】

請求項１に記載の現像装置を備え、
所定のプロセス速度で画像形成処理を行う全速モードと、該全速モードよりも遅いプロセス速度で画像形成処理を行う減速モードのいずれかを選択可能である画像形成装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電子写真方式を利用した複写機、プリンター、ファクシミリ、それらの複合機等の画像形成装置に用いる現像装置及びそれを備えた画像形成装置に関し、特に、トナーとキャリアとからなる二成分現像剤の補給を行うとともに余剰現像剤を排出する現像装置及びそれを備えた画像形成装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

画像形成装置においては、感光体等からなる像担持体上に形成した静電潜像を、現像装置により現像しトナー像として可視化することを行っている。このような現像装置の一つとして、二成分現像剤を用いる二成分現像方式が採用されている。この種の現像装置は、現像容器内にキャリアとトナーとからなる二成分現像剤を収容し、像担持体に現像剤を供給する現像ローラーを配設するとともに、現像容器内部の現像剤を攪拌、搬送しながら現像ローラーへと供給する攪拌部材を配設している。

【0003】

二成分現像方式の現像装置では、トナーは現像動作によって消費されていく一方、キャリアは消費されずに現像装置内に残る。従って、現像容器内でトナーとともに攪拌されるキャリアは攪拌頻度が多くなるにつれて機械的ストレスにより劣化し、その結果、トナーに対するキャリアの帯電付与性能が徐々に低下してしまう。

【0004】

そこで、現像容器内にキャリアとトナーとを含む現像剤を補給するとともに、余剰となった現像剤を排出することで、帯電性能の低下を抑制するようにした現像装置が提案されている。

【0005】

例えば特許文献１には、現像剤を搬送する搬送スクリュー（第１搬送部）と、搬送スクリューの搬送方向に対して搬送スクリューよりも下流側に設けられた返しスクリュー（第２搬送部）と、返しスクリューの搬送方向に対して返しスクリューよりも上流側に設けられ、現像剤を排出口に向けて搬送する排出スクリュー（第３搬送部）と、を有し、返しスクリュー（第２搬送部）と排出スクリュー（第３搬送部）との間に円板部を設けた現像装置が開示されている。円板部は円形の壁の役割を果たしており、排出開口へ向かって移動する現像剤の大部分を押し戻して、排出開口を通じて排出される現像剤が過剰とならないようにしている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２０１５−１１１５８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

しかし、特許文献１の構成では、使用する用紙の厚みや種類に応じてプロセス速度を切り替え可能な画像形成装置の場合、厚紙印字時等にプロセス速度を低下させると、通常印字時との現像容器内の現像剤量（以下、現像剤安定重量という）の差が大きくなってしまう。また、プロセス速度の異なる複数種の画像形成装置に同一の現像装置を搭載する場合においても、画像形成装置のプロセス速度によって現像剤安定重量の差が大きくなってしまう。

【0008】

そして、現像剤安定重量が小さくなり過ぎると、現像ローラーへの現像剤の供給量が不足し、画像濃度の低下が発生するおそれがある。一方、現像剤安定重量が大きくなり過ぎると、補給された新たなトナーと現像容器内の現像剤とが十分に攪拌されず、トナーの帯電不良によるかぶり画像が発生するおそれがある。

【0009】

本発明は、上記問題点に鑑み、現像剤の搬送速度の変化に係わらず、現像容器内の現像剤量を精度よく所望の量に維持できる二成分現像式の現像装置、及びそれを備えた画像形成装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0010】

上記目的を達成するために本発明の第１の構成は、現像容器と、第１攪拌搬送部材と、第２攪拌搬送部材と、現像剤担持体と、現像剤補給口と、現像剤排出口と、規制部と、嵩調整開口部と、を備えた現像装置である。現像容器は、互いに並列配置される第１搬送室、第２搬送室を含む複数の搬送室と、第１搬送室及び第２搬送室を区画する仕切り部と、仕切り部の長手方向の両端部側で第１搬送室及び第２搬送室を連通させる連通部と、を有し、磁性キャリアとトナーとを含む二成分現像剤を収容する。第１攪拌搬送部材は、回転軸と、回転軸の外周面に形成される第１搬送羽根で構成され、第１搬送室内の現像剤を回転軸方向に攪拌、搬送する。第２攪拌搬送部材は、回転軸と、回転軸の外周面に形成される第２搬送羽根で構成され、第２搬送室内の現像剤を第１攪拌搬送部材と逆方向に攪拌、搬送する。現像剤担持体は、現像容器に回転可能に支持され第２搬送室内の現像剤を表面に担持する。現像剤補給口は、現像容器内に現像剤を補給する。現像剤排出口は、第２搬送室内の現像剤の搬送方向に対し第２搬送室の下流側端部に設けられ、現像容器内の余剰の現像剤が排出される。規制部は、第２搬送室内の現像剤の搬送方向に対し第２攪拌搬送部材の第２搬送羽根よりも下流側で現像剤排出口に対向して配置され、現像剤排出口側への現像剤の移動を規制する。嵩調整開口部は、第２搬送室内の現像剤搬送方向に対し仕切り部の下流端近傍に形成され、第２搬送室内の現像剤の嵩が所定以上となったとき現像剤の一部が嵩調整開口部を通過して第１搬送室に移動する。

【発明の効果】

【0011】

本発明の第１の構成によれば、プロセス速度の切り替え等によって現像容器内の現像剤の嵩が変化した場合であっても、仕切り部に設けられた嵩調整開口部によって規制部を乗り越えて現像剤排出口に送り込まれる現像剤量が調整されるため、現像剤排出口から排出される現像剤量を安定化することができる。従って、現像容器内の現像剤量を精度よく所望の量に保つことができ、安定した現像性能が得られる現像装置となる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】本発明の現像装置２ａ〜２ｄが搭載される画像形成装置１の全体構成を概略的に示す断面図

【図2】本発明の一実施形態に係る現像装置２の側面断面図

【図3】本実施形態の現像装置２の攪拌部を示す平面断面図

【図4】本実施形態の現像装置２における現像剤排出口２２ｈ周辺の平面断面図

【図5】本実施形態の現像装置２における現像剤排出口２２ｈ周辺の側面断面図

【図6】本実施形態の現像装置２における現像剤排出口２２ｈ周辺の側面断面図であって、仕切り部２２ｂに側面視逆台形状の嵩調整開口部６５を設けた変形例を示す図

【図7】本実施形態の現像装置２における現像剤排出口２２ｈ周辺の側面断面図であって、嵩調整開口部６５を下流側連通部２２ｈと連通するように階段状に設けた変形例を示す図

【図8】実施例において、嵩調整開口部６５を設けた現像装置２（本発明）と嵩調整開口部６５を設けない現像装置２（比較例）とで現像剤の搬送速度と現像容器２２内の現像剤安定重量との関係を比較したグラフ

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。図１は、本発明の現像装置２ａ〜２ｄが搭載される画像形成装置１の構成を概略的に示す断面図である。画像形成装置１はタンデム型のカラープリンターであり、回転可能である感光体ドラム１１ａ〜１１ｄは、例えば有機感光層が形成された有機感光体（ＯＰＣ感光体）やアモルファスシリコン感光層が形成されたアモルファスシリコン感光体が用いられ、ブラック、イエロー、シアン、及びマゼンタの各色に対応させて配設される。各感光体ドラム１１ａ〜１１ｄの周囲に、現像装置２ａ〜２ｄ、露光ユニット１２、帯電器１３ａ〜１３ｄ及びクリーニング装置１４ａ〜１４ｄが配設される。

【0014】

現像装置２ａ〜２ｄは、感光体ドラム１１ａ〜１１ｄの側方（図１では右方向）に夫々対向して配置され、感光体ドラム１１ａ〜１１ｄにトナーを供給する。帯電器１３ａ〜１３ｄは、感光体ドラム１１ａ〜１１ｄの回転方向（図１では反時計回り方向）に対し現像装置２ａ〜２ｄの上流側であって感光体ドラム１１ａ〜１１ｄの表面に対向して配置され、感光体ドラム１１ａ〜１１ｄ表面を一様に帯電させる。

【0015】

露光ユニット１２は、パーソナルコンピューター等から画像入力部（図略）に入力された文字や絵柄などの画像データに基づいて、各感光体ドラム１１ａ〜１１ｄを走査露光するためのものであり、現像装置２ａ〜２ｄの下方に設けられる。露光ユニット１２内にはレーザー光源、ポリゴンミラーが設けられ、各感光体ドラム１１ａ〜１１ｄに対応して反射ミラー及びレンズが設けられる。レーザー光源から出射されたレーザー光が、ポリゴンミラー、反射ミラー及びレンズを介して、感光体ドラム１１ａ〜１１ｄの回転方向に対し帯電器１３ａ〜１３ｄの下流側から各感光体ドラム１１ａ〜１１ｄの表面に照射される。照射されたレーザー光により、各感光体ドラム１１ａ〜１１ｄ表面には静電潜像が形成され、これらの静電潜像が各現像装置２ａ〜２ｄによりトナー像に現像される。

【0016】

無端状の中間転写ベルト１７は、テンションローラー６、駆動ローラー２５及び従動ローラー２７に張架されている。駆動ローラー２５は図示しないモーターによって回転駆動され、中間転写ベルト１７は駆動ローラー２５の回転によって図１の時計回り方向に循環駆動する。

【0017】

この中間転写ベルト１７に接触するように各感光体ドラム１１ａ〜１１ｄが中間転写ベルト１７の下方でベルト進行方向（図１の矢印方向）に沿って隣り合うように配列されている。各一次転写ローラー２６ａ〜２６ｄは、中間転写ベルト１７を挟んで各感光体ドラム１１ａ〜１１ｄと対向し、中間転写ベルト１７に圧接して一次転写部を形成する。この一次転写部において、中間転写ベルト１７の回転とともに所定のタイミングで各感光体ドラム１１ａ〜１１ｄのトナー像が中間転写ベルト１７に順次転写される。これにより、中間転写ベルト１７表面にはシアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの４色のトナー像が重ね合わされたフルカラートナー像が形成される。

【0018】

二次転写ローラー３４は、中間転写ベルト１７を挟んで駆動ローラー２５と対向し、中間転写ベルト１７に圧接して二次転写部を形成する。この二次転写部において、中間転写ベルト１７表面のトナー像が用紙Ｐに転写される。トナー像の転写後に、ベルトクリーニング装置３１が中間転写ベルト１７表面に残存するトナーを清掃する。

【0019】

画像形成装置１内の下方には、用紙Ｐを収納する給紙カセット３２が配設され、給紙カセット３２の右方には、スタックトレイ（手差し給紙トレイ）３５が配設される。給紙カセット３２の左方には、給紙カセット３２から送り出された用紙Ｐを中間転写ベルト１７の二次転写部に搬送する第１用紙搬送路３３が配設される。また、スタックトレイ３５の左方には、スタックトレイ３５から送り出された用紙Ｐを二次転写部に搬送する第２用紙搬送路３６が配設される。更に、画像形成装置１の左上方には、画像が形成された用紙Ｐに対して定着処理を行う定着部１８と、定着処理の行われた用紙Ｐを用紙排出部３７に搬送する第３用紙搬送路３９とが配設される。

【0020】

給紙カセット３２は、画像形成装置１の外部（図１の表面側）に引き出すことにより用紙の補充が可能である。給紙カセット３２内に収納されている用紙Ｐは、ピックアップローラー３３ｂ及び捌きローラー３３ａにより１枚ずつ第１用紙搬送路３３側に送り出される。

【0021】

第１用紙搬送路３３と第２用紙搬送路３６とはレジストローラー対３３ｃの手前で合流しており、レジストローラー対３３ｃにより、中間転写ベルト１７における画像形成動作と給紙動作とのタイミングを取って、用紙Ｐが二次転写部に搬送される。二次転写部に搬送された用紙Ｐは、バイアス電位が印加された二次転写ローラー３４によって、中間転写ベルト１７上のフルカラーのトナー像が二次転写された後、定着部１８に搬送される。

【0022】

定着部１８は、加熱ローラーにより加熱される定着ベルトと、定着ベルトに内接する定着ローラーと、定着ベルトを挟んで定着ローラーに圧接して配設された加圧ローラー等を備え、トナー像が転写された用紙Ｐを加熱及び加圧することにより定着処理を行う。用紙Ｐは、トナー像が定着部１８で定着された後、必要に応じて第４用紙搬送路４０で反転されて用紙Ｐの裏面にも二次転写ローラー３４でトナー像が二次転写され、定着部１８で定着される。トナー像が定着された用紙Ｐは第３用紙搬送路３９を通って、排出ローラー１９ａにより用紙排出部３７に排出される。

【0023】

本発明の画像形成装置１では、搬送される用紙（記録媒体）の厚みや種類に応じて装置の駆動速度が二段階に切り換えられる。即ち、用紙が普通紙である場合は通常の駆動速度（以下、全速モードという）で画像形成処理が行われ、用紙が厚紙である場合は通常よりも低速（以下、減速モードという）で画像形成処理が行われる。これにより、厚紙を用いる場合に十分な定着時間を確保して画質を向上させることができる。

【0024】

図２は、上述の画像形成装置１に用いられる現像装置２の構成を示す断面平面図である。なお、以下の説明では、図１に示す感光体ドラム１１ａに対応する現像装置２ａの構成及び動作について説明するが、現像装置２ｂ〜２ｄの構成及び動作については現像装置２ａと同様であるため説明を省略し、また各色の現像装置及び感光体ドラムを示すａ〜ｄの符号を省略する。

【0025】

図２に示すように、現像装置２は、現像ローラー２０と、磁気ローラー２１と、規制ブレード２４と、攪拌部材４２、及び現像容器２２等により構成されている。

【0026】

現像容器２２は、現像装置２の外郭を構成し、その下部で仕切り部２２ｂによって第１搬送室２２ｃと第２搬送室２２ｄに仕切っている。第１搬送室２２ｃ及び第２搬送室２２ｄには、磁性キャリアとトナー（ここでは正帯電トナー）とを含む二成分現像剤（以下、単に現像剤ともいう）が収容される。また、現像容器２２は、攪拌部材４２と磁気ローラー２１及び現像ローラー２０を回転可能に保持している。更に、現像容器２２には、現像ローラー２０を感光体ドラム１１に向けて露出させる開口２２ａが形成されている。

【0027】

現像ローラー２０は、感光体ドラム１１に対向し、一定の間隔を設けて感光体ドラム１１の右方に配設される。また、現像ローラー２０は、感光体ドラム１１に接近した対向位置において、感光体ドラム１１にトナーを供給する現像領域Ｄを形成している。磁気ローラー２１は、一定の間隔を設けて現像ローラー２０に対向し、現像ローラー２０の右斜め下方に配設される。また、磁気ローラー２１は、現像ローラー２０に接近した対向位置において、現像ローラー２０にトナーを供給する。攪拌部材４２は磁気ローラー２１の略下方に配設される。また、規制ブレード２４は磁気ローラー２１の左斜め下方にて現像容器２２に固定保持されている。

【0028】

攪拌部材４２は、第１スパイラル４３と第２スパイラル４４の２本で構成される。第２スパイラル４４が磁気ローラー２１の下方で、第２搬送室２２ｄ内に設けられ、第１スパイラル４３が第２スパイラル４４の右方に隣接して、第１搬送室２２ｃ内に設けられる。

【0029】

第１及び第２スパイラル４３、４４は現像剤を攪拌して現像剤中のトナーを所定のレベルに帯電させる。これによりトナーはキャリアに保持される。また、第１搬送室２２ｃと第２搬送室２２ｄを仕切る仕切り部２２ｂの長手方向（図２の紙面と垂直な方向）の両端部分には、連通部（図略）が設けられており、第１スパイラル４３が回転すると、帯電した現像剤が仕切り部２２ｂに設けた一方の連通部から第２スパイラル４４に搬送され、現像剤が第１搬送室２２ｃ内と第２搬送室２２ｄ内とを循環する。そして、第２スパイラル４４から磁気ローラー２１に現像剤が供給される。

【0030】

磁気ローラー２１は、ローラー軸２１ａと磁極部材Ｍ及び非磁性材からなる非磁性スリーブ２１ｂを備え、攪拌部材４２により供給された現像剤を担持し、担持した現像剤からトナーのみを現像ローラー２０に供給するものである。磁極部材Ｍは、断面扇形に形成された外周部の極性の異なる複数の磁石が交互に配設され、ローラー軸２１ａに接着等により固着される。ローラー軸２１ａは、非磁性スリーブ２１ｂ内で、磁極部材Ｍと非磁性スリーブ２１ｂの間に所定の間隔を設けて、現像容器２２に回転不能に支持される。非磁性スリーブ２１ｂは、図示しないモーターと歯車からなる駆動機構により、現像ローラー２０と同方向（図２の時計回り方向）に回転し、また直流電圧５６ａに交流電圧５６ｂを重畳したバイアス５６を印加される。非磁性スリーブ２１ｂ表面において、帯電した現像剤は磁極部材Ｍの磁力によって磁気ブラシを形成して担持され、磁気ブラシは規制ブレード２４によって所定の高さに調節される。

【0031】

非磁性スリーブ２１ｂが回転すると、磁気ブラシは、磁極部材Ｍによって非磁性スリーブ２１ｂ表面に担持されて搬送され、現像ローラー２０に接触すると、磁気ブラシのトナーのみが、非磁性スリーブ２１ｂに印加されたバイアス５６に応じて、現像ローラー２０に供給される。

【0032】

現像ローラー２０は、固定軸２０ａと、磁極部材２０ｂと、非磁性の金属材料で円筒状に形成される現像スリーブ２０ｃ等を備えて構成されている。

【0033】

固定軸２０ａは現像容器２２に回転不能に支持される。この固定軸２０ａには、現像スリーブ２０ｃが回転自在に保持され、更に、磁石よりなる磁極部材２０ｂが磁気ローラー２１と対向する位置に現像スリーブ２０ｃと所定の間隔を設けて、接着等により固着される。現像スリーブ２０ｃは、図示しないモーターと歯車からなる駆動機構により、図２の矢印方向（時計回り方向）に回転させられる。また、現像スリーブ２０ｃには、直流電圧５５ａに交流電圧５５ｂを重畳した現像バイアス５５が印加される。

【0034】

現像バイアス５５を印加された現像スリーブ２０ｃが図２の時計回り方向に回転すると、現像領域Ｄにおいて、現像バイアス電位と感光体ドラムの露光部位の電位との電位差により、現像スリーブ２０ｃ表面に担持されたトナーが感光体ドラム１１に飛翔する。飛翔したトナーは矢印Ａ方向（反時計回り方向）に回転する感光体ドラム１１上の露光部位に順次付着し、感光体ドラム１１上の静電潜像が現像される。

【0035】

次に、図３を用いて、現像装置２の攪拌部について詳しく説明する。図３は現像装置２の攪拌部を示す平面断面図（図２のＸＸ′矢視断面図）である。

【0036】

現像容器２２には、前述のように、第１搬送室２２ｃと、第２搬送室２２ｄと、仕切り部２２ｂと、上流側連通部２２ｅ、及び下流側連通部２２ｆが形成され、その他に、現像剤補給口２２ｇと、現像剤排出口２２ｈと、上流側壁部２２ｉ、及び下流側壁部２２ｊが形成されている。なお、第１搬送室２２ｃにおいて、図３の左側を上流側、図３の右側を下流側とし、また、第２搬送室２２ｄにおいて、図３の右側を上流側、図３の左側を下流側とする。従って、連通部及び側壁部は、第２搬送室２２ｄを基準として、上流側及び下流側と呼称している。

【0037】

仕切り部２２ｂは、現像容器２２の長手方向に延びて第１搬送室２２ｃと第２搬送室２２ｄを並列させるように仕切っている。仕切り部２２ｂの長手方向の右側端部は、上流側壁部２２ｉの内壁部とともに上流側連通部２２ｅを形成し、一方、仕切り部２２ｂの長手方向の左側端部は、下流側壁部２２ｊの内壁部とともに下流側連通部２２ｆを形成している。そして現像剤は、第１搬送室２２ｃ、上流側連通部２２ｅ、第２搬送室２２ｄ、及び下流側連通部２２ｆを循環することが可能である。

【0038】

現像剤補給口２２ｇは、現像容器２２の上部に設けられた現像剤補給容器（図略）から新たなトナー及びキャリアを現像容器２２内に補給するための開口であり、第１搬送室２２ｃの上流側（図３の左側）に配置される。

【0039】

現像剤排出口２２ｈは、現像剤の補給によって、第１及び第２搬送室２２ｃ、２２ｄ内で余剰となった現像剤を排出するための開口であり、第２搬送室２２ｄの下流側で第２搬送室２２ｄの長手方向に連続して設けられる。

【0040】

第１搬送室２２ｃ内には第１スパイラル４３が配設され、第２搬送室２２ｄ内には第２スパイラル４４が配設されている。

【0041】

第１スパイラル４３は、回転軸４３ｂと、回転軸４３ｂに一体に設けられ、回転軸４３ｂの軸方向に一定のピッチで螺旋状に形成される第１螺旋羽根４３ａとを有する。また、第１螺旋羽根４３ａは、第１搬送室２２ｃの長手方向の両端部側まで延び、上流側及び下流側連通部２２ｅ、２２ｆにも対向して設けられている。回転軸４３ｂは現像容器２２の上流側壁部２２ｉと下流側壁部２２ｊに回転可能に軸支されている。

【0042】

第２スパイラル４４は、回転軸４４ｂと、回転軸４４ｂに一体に設けられ、回転軸４４ｂの軸方向に第１螺旋羽根４３ａと同じピッチで第１螺旋羽根４３ａとは逆方向を向く（逆位相の）羽根で螺旋状に形成される第２螺旋羽根４４ａとを有する。また、第２螺旋羽根４４ａは、磁気ローラー２１の軸方向長さ以上の長さを有し、更に、上流側連通部２２ｅに対向する位置まで延びて設けられている。回転軸４４ｂは、回転軸４３ｂと平行に配置され、現像容器２２の上流側壁部２２ｉと下流側壁部２２ｊに回転可能に軸支されている。

【0043】

また、回転軸４４ｂには、第２螺旋羽根４４ａとともに、規制部５２及び排出羽根５３が一体に配設されている。

【0044】

規制部５２は、第２搬送室２２ｄ内で下流側に搬送された現像剤を塞き止め、且つ、所定量以上になった現像剤を現像剤排出口２２ｈに搬送することを可能にするものである。規制部５２は、回転軸４４ｂに設けられる螺旋羽根（規制羽根）からなり、第２螺旋羽根４４ａと逆方向を向く（逆位相の）羽根で螺旋状に形成され、且つ、第２螺旋羽根４４ａの外径と略同じで第２螺旋羽根４４ａのピッチより小さく設定されている。また、規制部５２の外周部は、現像容器２２の内壁部（下流側壁部２２ｊ）との間において所定の間隔（クリアランス）を有している。この隙間から余剰の現像剤が排出されることになる。

【0045】

回転軸４４ｂは現像剤排出口２２ｈ内まで延びている。現像剤排出口２２ｈ内の回転軸４４ｂには排出羽根５３が設けられている。排出羽根５３は、第２螺旋羽根４４ａと同じ方向を向く螺旋状の羽根からなるが、第２螺旋羽根４４ａよりピッチが小さく、また羽根の外周が小さくなっている。従って、回転軸４４ｂが回転すると、排出羽根５３も回転し、規制部５２を乗り越えて現像剤排出口２２ｈ内に搬送された余剰現像剤は、図３の左側に送られて現像容器２２外に排出されるようになっている。なお、排出羽根５３、規制部５２、及び第２螺旋羽根４４ａは合成樹脂によって回転軸４４ｂと一体に成型される。

【0046】

現像容器２２の外壁には、歯車６１〜６４が配設されている。歯車６１、６２は回転軸４３ａに固着され、歯車６４は回転軸４４ｂに固着され、歯車６３は現像容器２２に回転可能に保持されて歯車６２、６４に噛合している。

【0047】

新たに現像剤を補給していない現像時には、モーター等の駆動源によって、歯車６１が回転すると、回転軸４３ｂとともに第１螺旋羽根４３ａが回転し、第１螺旋羽根４３ａによって、現像剤は、第１搬送室２２ｃ内の現像剤を矢印Ｐ方向に搬送され、その後、上流側連通部２２ｅを通って第２搬送室２２ｄ内に搬送される。更に、歯車６４と連動する回転軸４４ｂとともに第２螺旋羽根４４ａが回転すると、第２螺旋羽根４４ａによって、現像剤は、第２搬送室２２ｄ内の現像剤を矢印Ｑ方向に搬送される。従って、現像剤はその嵩高を大きく変動させながら第１搬送室２２ｃから上流側連通部２２ｅを通って第２搬送室２２ｄ内に搬送され、規制部５２を乗り越えることなく、下流側連通部２２ｆを通って第１搬送室２２ｃに搬送される。

【0048】

このように現像剤は、第１搬送室２２ｃから、上流側連通部２２ｅ、第２搬送室２２ｄ、及び下流側連通部２２ｆと循環しながら攪拌されて、攪拌された現像剤が磁気ローラー２１に供給される。

【0049】

次に、現像剤補給口２２ｇから現像剤が補給される場合について説明する。現像によってトナーが消費されると、現像剤補給口２２ｇから第１搬送室２２ｃ内にトナー及びキャリアを含む現像剤が補給される。

【0050】

補給された現像剤は、現像時と同様に、第１螺旋羽根４３ａによって、第１搬送室２２ｃ内を矢印Ｐ方向に搬送され、その後、上流側連通部２２ｅを通って第２搬送室２２ｄ内に搬送される。更に、第２螺旋羽根４４ａによって、現像剤は、第２搬送室２２ｄ内の現像剤を矢印Ｑ方向に搬送される。回転軸４４ｂの回転にともなって規制部５２が回転すると、規制部５２によって、第２螺旋羽根４４ａによる現像剤搬送方向とは逆方向の搬送力が現像剤に付与される。この規制部５２によって現像剤が塞き止められて嵩高となり、余剰の現像剤が規制部５２を乗り越えて、現像剤排出口２２ｈを介して現像容器２２外に排出される。

【0051】

図４は、本実施形態の現像装置２における現像剤排出口２２ｈ周辺の平面断面図であり、図５は、現像剤排出口２２ｈ周辺の側面断面図である。図４及び図５に示すように、規制部５２は第２螺旋羽根４４ａと逆向き（逆位相）である２巻き（２位相）の規制羽根で構成されている。また、仕切り部２２ｂには、第２搬送室２２ｄ内の現像剤の搬送方向に対し第２螺旋羽根４４ａの下流端に対向する位置に嵩調整開口部６５が形成されている。

【0052】

前述したように全速モードと減速モードとの切り換えを行うと、現像装置２内の第１スパイラル４３、第２スパイラル４４の回転速度も変化するため、現像容器２２内の現像剤搬送速度が急激に変化する。その結果、現像容器２２内で現像剤の偏りが生じる。具体的には、全速モード時には第１スパイラル４３、第２スパイラル４４の回転速度が速くなるため、減速モード時に比べて第２螺旋羽根４４ａによって第２搬送室２２ｄ内を搬送される現像剤の嵩も高くなる。

【0053】

本実施形態の現像装置２では、仕切り部２２ｂに形成された嵩調整開口部６５によって現像容器２２内の現像剤の偏りを抑制することができる。即ち、全速モード時には第２搬送室２２ｄ内を搬送される現像剤の嵩が高くなるため、現像剤は下流側連通部２２ｈおよび嵩調整開口部６５を通過して第１搬送室２２ｃへ搬送される（図４の白矢印、ハッチング矢印）。

【0054】

一方、減速モード時には第２搬送室２２ｄ内を搬送される現像剤の嵩が低くなるため、現像剤は下流側連通部２２ｈのみを通過して第１搬送室２２ｃへ搬送される（図４の白矢印）。従って、現像剤の嵩が高くなる全速モード時に規制部５２へ向かう現像剤量が減少するため、全速モード時と減速モード時において、規制部５２を乗り越えて現像剤排出口２２ｈに送り込まれる現像剤量（排出量）の差を少なくすることができる。

【0055】

以上のように、現像容器２２内の現像剤の嵩が変化した場合であっても、現像剤が規制部５２を乗り越えて現像剤排出口２２ｈに過剰に送り込まれず、現像剤排出口２２ｈから排出される現像剤量を安定化することができる。従って、画像形成装置１のプロセス速度が変更された場合の現像容器２２内の現像剤安定重量を略一定に維持することができる。また、プロセス速度が異なる複数種の画像形成装置１に同一仕様の現像装置２を搭載する場合においても、現像容器２２内の現像剤安定重量を略一定に維持することができる。

【0056】

本実施形態では、嵩調整開口部６５の現像剤搬送方向（水平方向）の開口幅Ｘを、第２螺旋羽根４４ａの最下流端から現像ローラー２０の現像可能領域（感光体ドラム１１ａ〜１１ｄの画像形成領域にトナーを供給可能な領域）に対向する磁気ローラー２０の外周面（現像剤担持可能領域）の端部までの範囲としている。これにより、嵩が高くなった第２搬送室２２ｄ内の現像剤を第１搬送室２２ｃ内に効率よく搬送するとともに、現像ローラー２０の現像可能領域に対向する磁気ローラー２１の現像剤担持可能領域に現像剤を安定して供給することができる。

【0057】

また、嵩調整開口部６５の垂直方向の開口幅Ｙを、仕切り部２２ｂの上端から減速モード時における現像剤の上面位置までの範囲としている。これにより、全速モード時における第２搬送室２２ｄ内の現像剤の嵩を減速モード時と略同等にすることができる。

【0058】

なお、嵩調整開口部６５は、必ずしも上述した開口幅Ｘ、Ｙの全域に亘って形成する必要はなく、開口幅Ｘ、Ｙの範囲で任意の大きさとすることができる。また、嵩調整開口部６５の形状も矩形状に限らず、例えば図６に示すように逆台形状の嵩調整開口部６５としてもよいし、図７に示すように嵩調整開口部６５の下流側端部が下流側連通部２２ｈと連通するように階段状にしてもよい。

【0059】

その他本発明は、上記実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。例えば、本発明は図２に示したような磁気ローラー２１と現像ローラー２０を備えた現像装置に限定されるものではなく、トナーとキャリアとを含む二成分現像剤を用いる種々の現像装置に適用可能である。例えば、磁気ローラー（現像剤担持体）上に形成された磁気ブラシ中のトナーを感光体上の静電潜像に付着させる方式の現像装置にも全く同様に適用できる。

【0060】

また、上記実施形態では現像容器２２内の現像剤循環経路として、互いに並列配置される第１搬送室２２ｃと第２搬送室２２ｄとを備えた２軸搬送式の現像装置について説明したが、磁気ローラー２１から引き剥がされた現像際を回収して第２搬送室２２ｄに合流させる回収搬送室を備えた３軸搬送式の現像装置にも適用可能である。

【0061】

また、上記実施形態では、規制部５２が第２螺旋羽根４４ａと逆位相の螺旋羽根からなる構成を示したが、本発明はこれに限らず、規制部５２として、現像剤排出口２２ｈの開口より大きいサイズの円板を回転軸４４ｂに形成し、現像剤排出口２２ｈに隣接して配置するようにしてもよい。また、上記実施形態では、回転軸４３ｂ、４４ｂの外周面に第１螺旋羽根４３ｂ、第２螺旋羽根４４ｂが連続的に設けられた第１スパイラル４３、第２スパイラル４４を用いているが、現像剤を搬送する搬送羽根は螺旋羽根に限定されず、例えば複数の半月状板体（円形の板を２分割したもの）を、回転軸４３ｂ、４４ｂの外周面に所定の傾斜角度で交互に配設した攪拌搬送部材を用いても良い。

【0062】

また、本発明は図１に示したタンデム式のカラープリンターに限らず、デジタル或いはアナログ方式のモノクロ複写機、モノクロプリンター、カラー複写機、ファクシミリ等、二成分現像方式を用いた種々の画像形成装置に適用可能である。以下、実施例により本発明の効果について更に具体的に説明する。

【実施例】

【0063】

図２に示したような現像装置２において、現像剤の搬送速度を変化させた場合の現像容器２２内の現像剤安定重量の変化について調査した。なお、試験は感光体ドラム１１ｄ及び現像装置２ｄを含むシアンの画像形成部において行った。

【0064】

試験方法としては、図４及び図５のように、仕切り部２２ｂに搬送方向の開口幅Ｘが１５ｍｍ、垂直方向の開口幅Ｙが３．５ｍｍである矩形状の嵩調整開口部６５を設けた現像装置２を本発明、嵩調整開口部６５を設けない以外は本発明と同様の構成の現像装置２を比較例とした。本発明及び比較例の現像装置２に用いる第２スパイラル４４は、第２螺旋羽根４４ａの外径が１４ｍｍであり、規制部５２が第２螺旋羽根４４ａと逆向きで外径が１１ｍｍの２巻きの逆螺旋羽根で形成されている。また、第２螺旋羽根４４ａと同じ向きで外径が８ｍｍの排出羽根５３が形成されている。

【0065】

本発明及び比較例の現像装置２の現像容器２２（第１及び第２搬送室２２ｃ、２２ｄ）に平均粒子径６．７μｍの正帯電トナーとフェライトキャリアから成る二成分現像剤を２５０ｇ充填した。この量は、現像容器２２内に余剰現像剤を含まない所定量である。また、現像剤中のトナー濃度（キャリアに対するトナーの重量比率、Ｔ／Ｃ）を８％とした。そして、現像装置２を駆動させ、第１スパイラル４３及び第２スパイラル４４の回転数を段階的に上昇させたときの現像剤量（安定重量）を測定した。結果を図８に示す。

【0066】

図８から明らかなように、本発明の現像装置２（図８の○のデータ系列）では、第１スパイラル４３及び第２スパイラル４４の回転数を２２０ｒｐｍから６４０ｒｐｍまで変化させたときの現像容器２２内の現像剤安定重量の変化が約１０ｇに収まった。

【0067】

これに対し、比較例の現像装置２（図８の◇のデータ系列）では、第１スパイラル４３及び第２スパイラル４４の回転数を２２０ｒｐｍから６４０ｒｐｍまで変化させたときの現像容器２２内の現像剤安定重量の変化が約３０ｇと大きくなった。

【0068】

以上の結果より、仕切り部２２ｂに嵩調整開口部６５を設けた本発明の現像装置２では、嵩調整開口部６５を設けない比較例の現像装置２に比べて、現像剤の安定重量が攪拌速度に関係なく極めて安定して推移することが確認された。従って、本発明の現像装置を用いた場合、安定した現像性能が得られるとともに画像不良の発生や無駄な現像剤の排出を効果的に抑制することができる。

【産業上の利用可能性】

【0069】

本発明は、電子写真方式を利用した複写機、プリンター、ファクシミリ、それらの複合機等の画像形成装置に用いる現像装置及びそれを備えた画像形成装置に利用することができ、特に、磁性キャリアとトナーとを含む二成分現像剤の補給を行うとともに余剰現像剤を排出する現像装置及びそれを備えた画像形成装置に利用することができる。

【符号の説明】

【0070】

１ 画像形成装置
２ａ〜２ｄ、２ 現像装置
１１ａ〜１１ｄ、１１ 感光体ドラム
２０ 現像ローラー
２１ 磁気ローラー（現像剤担持体）
２２ 現像容器
２２ｂ 仕切り部
２２ｃ 第１搬送室
２２ｄ 第２搬送室
２２ｅ 上流側連通部
２２ｆ 下流側連通部
２２ｇ 現像剤補給口
２２ｈ 現像剤排出口
２２ｉ 上流側壁部
２２ｊ 下流側壁部
４２ 攪拌部材
４３ 第１スパイラル（第１攪拌搬送部材）
４３ａ 第１螺旋羽根（第１搬送羽根）
４３ｂ 回転軸
４４ 第２スパイラル（第２攪拌搬送部材）
４４ａ 第２螺旋羽根（第２搬送羽根）
４４ｂ 回転軸
５２ 規制部
５３ 排出羽根
６５ 嵩調整開口部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】