JP4376857B2 - 現像装置および現像装置を備えた画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、電子写真用方式の現像装置に関する。より詳細には、静電式複写機やレーザビームプリンタなど、いわゆる電子写真方式の画像形成装置でトナーとキャリアを有する現像剤により、像担持体に形成された静電潜像を現像するための現像装置およびその現像装置を備えた画像形成装置に関する。

従来から、複写機やプリンター等の画像形成装置においては、像担持体である感光体に形成された静電潜像に現像装置からトナーを供給して現像を行なっている。このような現像装置としては、現像剤にトナーだけを使用した一成分現像方式の現像装置、またトナーとキャリアとを含む現像剤を使用した二成分現像方式の現像装置が一般的に知られている。

トナーとキャリアとを含む現像剤を使用した二成分現像方式の現像装置は、例えば、図９及び図１０に示すような現像装置が使用されている。

この現像装置１００を簡単に説明すれば、トナーおよびキャリアからなる現像剤２を貯溜してなる現像槽内に、像担持体である感光体１と対向する現像ローラ１１０、該現像ローラ１１０と感光ドラム１とが対向する側と反対側にそれぞれ平行に現像剤を撹拌搬送してなる第1および第２の撹拌搬送部材１５０，１６０を備えている。

現像ローラ１１０は、非磁性部材からなる円筒形状の回転駆動される現像スリーブ１１０ａと、該現像スリーブ１１０ａ内に設けられ複数の磁極Ｎ，Ｓ，・・を有したマグネット部材１１０ｂとから構成されている。この現像ローラ１１０を構成する現像スリーブ１１０ａには、マグネット部材１１０ｂの磁力により現像剤を磁力によりスリーブ１１０ａ表面に磁気的に吸着する。従って、現像スリーブ１１０ａを矢印方向に回転させると、吸着した現像剤を感光ドラム１と対向する現像領域へと搬送し、現像後に現像槽内へと搬送する。現像剤２は、マグネット部材１１０ｂの磁極Ｎ部分で磁気ブラシ状に穂立ち、その穂立ち部分が感光体１表面に摺擦し、感光ドラム１に形成された静電潜像をトナーにて現像している。

上記現像スリーブ１１０ａの回転により感光ドラム１と対向する現像位置へと搬送される現像剤は、その搬送途中で、現像スリーブ１１０ａ表面に先端を対向して設けたられた規制部材１７０にて、決められた量に規制される。つまり、感光ドラム１と対向する現像領域へ搬送される現像剤の量をほぼ一定にするために上記規制部材１７０が設けられている。

また、現像槽内は、第１および第２の撹拌搬送部材１５０、１６０が配設された領域を区分するように仕切り壁１２０が立設されており、現像槽内を第１および第２の現像剤の搬送部領域１３０，１４０に区分している。その各領域に回転駆動される上記第１および第２の撹拌搬送部材１５０，１６０を設けている。

第１および第２の撹拌搬送部材１５０，１６０は、それぞれ回転軸１５０ａ、１６０ａの周囲に楕円形状に形成された複数の羽根部材１５０ｂ，１６０ｂを傾斜させ、一定間隔ごとに設けている。仕切り壁１２０は、図１０に示すように両端部を欠如した開口部１２０ａ、１２０ｂが形成されている。この開口部１２０ａ，１２０ｂにおいて、矢印方向への現像剤の受け渡しが行われるようになっている。そのために、開口部１２０ａ、１２０ｂに対応して、第１および第２の撹拌搬送部材１５０，１６０の一端部は、現像剤２を矢印方向へと送り込むために、羽根部材１５０ｂ，１６０ｂとは反対に傾斜した羽根部材１５０ｃ，１６０ｃを設けている。

以上説明した構成の現像装置１００においては、第１及び第２の現像剤搬送領域１３０，１４０に設けられた第１及び第２の各撹拌搬送部材１５０，１６０を回転させることで、各撹拌搬送部材１５０，１６０に設けられた羽根部材１５０ｂ，１６０ｂによってトナーとキャリアとを含む現像剤２を混合撹拌させながら、第１の現像剤搬送領域１３０と第２の現像剤搬送領域１４０とにおいて現像剤２をそれぞれ逆方向に搬送さる。この時、両端部の領域では、仕切り壁１２０の両端の開口部１２０ａ，１２０ｂを通して、現像剤２を第１の現像剤搬送領域１３０と第２の現像剤搬送領域１４０との間で受け渡しが行われ、それらの領域で現像剤２が循環される。この循環時に、第１の現像剤搬送領域１３０において、対向配置されている現像ローラ１１０に現像剤２が供給される。

そこで、上記現像スリーブ１１０が回転されると、上述したように吸着した現像剤２を搬送させると共に、この搬送途中で規制部材１７０により、吸着された現像剤は、その量が規制され、感光ドラム１と対向する現像領域に送り込まれる。この現像剤２中のトナーにて感光ドラム１に形成された静電潜像を現像する。このように現像剤２中のトナーは、現像を行うことで消費され、現像剤のトナーの濃度が次第に低下する。そのため、現像剤２のトナー濃度が所定の濃度以下になると、これをトナー濃度センサ等を設けて検出し、この検出に基づいて、現像剤２に新たなトナーを補給している。

下記特許文献１には、トナーとキャリアとの混合を良好にする手段として、並列に配置された搬送方向が逆方向の２本のスクリューで現像剤を循環させ、循環している前記現像剤にトナーを補給し、前記現像剤のキャリアと前記トナーとを混合する機構を有する現像装置を開示している。この現像装置は、前記スクリューのうち少なくとも一本のスクリューに、前記キャリアの循環を行なう循環部と、前記トナーが補給され、循環部方向にトナーを搬送する突出部とを設けており、補給されたトナーは、突出部によって循環部方向に搬送され、循環部内で、現像剤のキャリアと混合される。このとき、突出部によって搬送されるトナーは、循環している現像剤の下部に供給されるので、現像剤のキャリアとの良好な混合を行うことができることが開示されている。

特開平１０−３１９７２１号公報

前記特許文献１に記載された発明では、現像後に循環する現像剤にトナーが直接補給されているため、トナーの補給時でのトナーの撹拌不足が生じると、トナーが十分に帯電されてない状態のままで現像剤が撹拌搬送部から現像スリーブに供給される。そのため、帯電不良のトナーが画像以外の領域へ付着する地肌かぶりが生じたり、トナーが現像装置から飛散して画像形成装置内が汚れたりするという問題が危惧される。

また、特許文献１にはトナーが、そのまま搬送され現像部に供給される。そのためトナーの混合が十分に期待できずトナー濃度ムラが生じる。その結果、画像濃度ムラなどが起こることが予測される。

本発明の目的は、磁気ブラシ現像方式において、現像剤に新たなトナーを補給した場合に、補給されたトナーが速やかに装置本体内における現像剤中に均一に分散され、補給されたトナーが十分に混合撹拌させて適切に帯電された状態で現像に用いられる現像装置を提供するものである。

前記課題を解決する本発明の現像装置は、トナーとキャリアとを含む現像剤を収容する現像剤容器と、現像剤を担持する現像剤担持体と、該現像剤担持体の回転軸線に沿って現像剤を混合撹拌しながら搬送する撹拌搬送部材とを備えた現像装置であって、
前記現像剤容器は、前記現像剤担持体と対向する現像領域部と、該現像領域部に前記現像剤担持体の軸方向に隣接して設けられた延出領域部とを含み、
前記現像領域部と延出領域部とを区分する現像剤せき止め部材を設けられ、
前記現像剤せき止め部材によって区分された現像領域部および延出領域部には、現像剤を循環搬送する撹拌搬送部材が設けられ、
前記撹拌搬送部材は、現像剤を循環搬送するために、互いに現像剤を逆方向に搬送する第１の撹拌搬送部材と第２の撹拌搬送部材とから成り、
前記第１の撹拌搬送部材および第２の撹拌搬送部材は、前記現像領域部と前記延出領域部とを連通するように設けられ、
前記現像領域部を、前記第１の撹拌搬送部材を含む第１の現像剤搬送領域と前記第２の撹拌搬送部材を含む第２の現像剤搬送領域とに区分する第１仕切り壁が、前記第１の撹拌搬送部材と前記第２の撹拌搬送部材との間に設けられ、
前記延出領域部を、前記第１の撹拌搬送部材を含む第１の延出搬送領域と前記第２の撹拌搬送部材を含む第２の延出搬送領域とに区分する第２仕切り壁が、前記第１の撹拌搬送部材と前記第２の撹拌搬送部材との間に設けられ、
前記第１の現像剤搬送領域と前記第２の現像剤搬送領域とが連通するように、前記第１仕切り壁には、第１開口部と第２開口部とが設けられ、
前記第１の延出搬送領域と前記第２の延出搬送領域とが連通するように、前記第２仕切り壁には、第３開口部と第４開口部とが設けられ、
前記第１の現像剤搬送領域と前記第１の延出搬送領域とが連通するように、前記現像剤せき止め部材には、第５開口部が設けられ、
前記第２の現像剤搬送領域と前記第２の延出搬送領域とが連通するように、前記現像剤せき止め部材には、第６開口部が設けられ、
前記第１の撹拌搬送部材および第２の撹拌搬送部材が相互に逆方向に現像剤を仕切り壁に沿って搬送することによって、
一部の現像剤が、前記第１の現像剤搬送領域から、前記第５開口部を通過して、前記第１の延出搬送領域へ送り出され、
一部の現像剤が、前記第２の延出搬送領域から、前記第６開口部を通過して、前記第２の現像剤搬送領域へ送り出され、
一部の現像剤が、前記第１の現像剤搬送領域、前記第１開口部、前記第２の現像剤搬送領域、および前記第２開口部を、この順番で循環し、
一部の現像剤が、前記第１の延出搬送領域、前記第３開口部、前記第２の延出搬送領域、および前記第４開口部を、この順番で循環するように設けられることを特徴とする現像装置である。

以上の構成により、補給されたトナーが現像装置本体内における現像剤全体に速やかに分散されて供給されるようになり、一部の場所の現像剤のトナー濃度だけが極端に高くなるということが抑制される。また、補給されたトナーが十分に混合撹拌されて適切に帯電されるようになり、帯電不良のトナーにより画像に地肌かぶりが生じたり、トナーが現像装置から飛散して画像形成装置内が汚れたりするのを防止できる。

以下、本発明の現像装置について、図面を用いて説明する。尚、以下に説明する本発明の実施の形態は、本発明を具体化した一例であって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。

図１は、本発明に係る現像装置を使用した画像形成装置の概略構成を示す。図１に示す画像形成装置は、電子写真画像形成プロセスにて記録媒体である用紙にトナーによる画像を形成する例を示している。本発明はこれに限定されるものではなく、例えば電子写真方式及び静電記録方式を用いて像担持体上に潜像を形成し、その後この潜像を二成分現像剤にて現像する任意の画像形成装置に適用可能である。

まず図１に示す電子写真画像形成装置は、像担持体としての円筒状の電子写真感光体、即ち、感光ドラム１を有している。感光ドラム１は、矢印方向に回転され、この感光ドラム１上に潜像形成手段によって静電潜像が形成される。つまり、感光ドラム１の表面を帯電装置である帯電チャージャ１０２によって規定電位に帯電する。帯電された感光ドラム１の表面は露光手段１０３にて露光処理される。この露光手段１０３は、例えば画像情報に応じて制御される半導体レーザからの光の像を照射し、感光ドラム１表面に露光処理を行う。上記帯電チャージャ１０２および露光手段１０３にて潜像形成手段を構成している。

上記露光処理を行うことで、感光ドラム１の表面上には画像情報に応じた静電潜像が形成される。感光ドラム１上に形成された静電潜像は、次いで本発明における実施の一形態の現像装置１０により可視化（現像）されて、トナー像となる。感光ドラム１上に形成されたトナー像は、給紙カセット１１１、給紙ローラ１１２及びレジストローラ対１１３から構成される給紙手段（記録媒体搬送手段）によって、所定タイミングで送り込まれる用紙上に転写される。

トナー像を転写するための位置には、感光ドラム１と対向して転写手段としての転写ローラ１１６が設けられている。この転写ローラ１１６と感光ドラム１との間の転写部に、上述した給紙手段を介して給紙カセット１１１に収容された用紙Ｐが決められたタイミングで搬送される。これにより用紙Ｐ上に、転写ローラ１１６の作用によって上記感光ドラム１表面に形成されたトナー像が転写される。

その後、上記用紙Ｐは、感光ドラム１より分離され、定着装置１１７まで搬送される。この定着装置１１７は、例えばトナーを溶融し用紙上に定着させるために所定温度に加熱制御される加熱ローラと、該加熱ローラに圧着され、上記用紙Ｐ上のトナー像を加熱ローラへと押し付けるための加圧ローラとから構成されている。この定着装置１１７で、用紙Ｐ上の未定着トナー像が熱及び圧力によって用紙Ｐに定着され、画像形成装置外に排出される。

又、現像装置１０に隣接して、現像装置１０にトナーを補給するトナー補給装置１０５が設けられる。詳しくは後述するように、トナー補給装置１０５は、現像装置１０の現像容器９に設けられたトナー補給口１０４を介して現像剤を収容してなる現像剤容器９と連通しており、所定の動作によって現像装置１０にトナーを補給するように構成される。

図２は、本発明の実施の一形態の現像装置１０を示す概略構成図である。本実施形態による現像装置１０は、二成分接触現像装置（二成分磁気ブラシ現像装置）である。即ち、現像装置１０は、現像剤収容部としての現像剤容器９内にトナーとキャリアとを含む現像剤２を収容する。現像剤容器９の感光ドラム１と対向する開口部には、図中矢印方向に回転可能な現像剤担持体としての現像ローラ１１が設けられている。現像ローラ１１は、回転駆動される円筒形状の非磁性部材からなる現像スリーブ１１ａを有している。該現像スリーブ１１ａは、磁界発生手段としての複数の磁極かならなる固定マグネットローラ１１ｂを内包しており、この固定マグネットローラ１１ｂの発生する磁力によってトナーを担持したキャリアを磁気的に吸着し保持することができる。

また、現像スリーブ１１ａには、現像剤層厚規制手段としてのドクターブレード１７が所定間隙を隔てて対向配置されている。このドクターブレード１７は、現像スリーブ１１ａの矢印方向の回転に伴って、現像スリーブ１１ａ上を吸着され搬送される現像剤の層厚（あるいは量）を規制し、現像剤薄層を形成する。現像スリーブ１１ａは、感光ドラム１と所定間隔を有するように配置されている。ドクターブレード１７で現像スリーブ１１ａ上の現像剤層が形成された後、該現像剤が感光ドラム１に接触する状態に設定されている。特に、感光ドラム１と対向する現像スリーブ１１ａ上では、内包されているマグネットローラ１１ｂの磁極Ｎの部分で現像剤が磁気ブラシ状に穂立つ。その穂立った現像剤ブラシが感光ドラム１表面と摺擦される。これにより、感光ドラム１上の静電潜像にトナーが転移してトナー像を形成する。

その後、現像剤は現像スリーブ１１ａの回転に伴って現像剤容器９内に戻り、マグネットローラ１１ｂの隣接する極が同極となるＮ極とＮ極の部分（図２に示す）で、現像スリーブ１１ａから剥がれ、現像スリーブ１１ａから剥離した現像剤は現像剤容器１０内の現像剤と混ざり合う。そして、新たな現像剤がドクターブレード１７による現像剤層厚規制部に送られ、現像スリーブ１１ａ上に薄層化されて現像に供される。

上記現像スリーブ１１ａに現像剤を供給するために、現像スリーブ１１ａの背面側、つまり感光ドラム１と対向する側と反対側に、現像スリーブ１１ａの回転軸の軸線と平行に配置された２本の撹拌手段を構成してなる第１および第２の撹拌搬送部材１５、１６が現像剤容器９内に設けられている。この現像剤容器９は、第１および第２の撹拌搬送部材１５、１６を仕切るようにして仕切り壁１２を容器底部より立設している。この仕切り壁１２は、現像剤容器９を、現像剤を循環搬送するための第１および第２の現像剤搬送領域１３、１４として区分している。この区分した各領域１３、１４に、上記第１および第２の撹拌搬送部材１５、１６を設けている。

上記第１および第２の撹拌搬送部材１５、１６は、ほぼ同一構成であって、図３に示すように回転軸１５ａ、１６ａに楕円形状の複数の羽根部材１５ｂ、１６ｂを一定間隔に傾斜させて螺旋状に設けて構成されている。また、羽根部材１５ｂ、１６ｂに代えて、螺旋状に連続したスクリュー構成であってもよい。その他、これらの例に限らず、現像剤を混合し、撹拌しながら搬送する構造の部材を設けるようにしてもよいことは勿論である。

本発明の実施の一形態における現像剤容器９には、図３に示すように現像ローラ１１と対向する部分の現像領域部１９とは別に、第１および第２の撹拌搬送部材１５、１６の回転軸線方向に沿って一端部側をさらに延出された延出領域部２０が設けられている。この延出領域部２０は、補給されるトナーを現像剤に混合し、撹拌する役割を担うために設けられた撹拌領域である。

現像領域部１９と延出領域部２０とを一体に設けた現像剤容器９は、延出領域部２０側にも、第１および第２の現像剤搬送領域１３、１４に連通してなる第１および第２の延出搬送領域２１、２２を設けている。この領域２１、２２を仕切るために、仕切り壁１２と同様に、現像剤容器９の底面より立設した仕切り壁２４が設けられている。

上記第１および第２の延出搬送領域２１、２２を含めた現像剤容器９には、図３に示すように上記第１および第２の撹拌搬送部材１５、１６が連通するようにして設けられている。つまり、第１および第２の現像剤搬送領域１３、１４ならびに第１および第２の延出搬送領域２１、２２には、第１および第２の現像剤搬送領域１３、１４から第１および第２の延出搬送領域２１、２２にわたって一体に形成されている第１および第２の撹拌搬送部材１５、１６が配置されている。

また、現像剤容器９は、現像領域部１９と延出領域部２０との間に、仕切り壁１２、２４と直交する方向、つまり回転軸と直交する方向に現像剤せき止め板１８が設けられている。現像剤せき止め板１８は、現像スリーブ１１ａにて現像を行う対向部である現像領域部１９と、これとは別の延出領域部２０とを区分するためのもので、搬送される現像剤の一部を規制するために設けられている。

そこで、上記第１および第２の撹拌搬送部材１５、１６を仕切り、第１および第２の現像剤搬送領域１３、１４を区分するようにして設けられた仕切り壁１２は、現像剤が直接第１および第２の現像剤搬送領域１３、１４へと直接受け渡されるのを阻止するために設けられたもので、現像ローラ１１と対向する現像領域部１９の各端部に対応した部分が欠如された開口部１２ａ、１２ｂが形成されている。

また、上記延出領域部２０には、第１および第２の撹拌搬送部材１５、１６との間に、さらに仕切り壁１２と同様の役割を果たす上述した第２の仕切り壁２４が現像剤容器９に設けられている。この第２の仕切り壁２４は、現像剤が直接第１および第２延出搬送領域２１、２２へと受け渡されるのを阻止するために設けられている。この第２の仕切り壁２４の両端部も欠如されており、この欠如部を現像剤が通過できる開口部２３ａ、２３ｂとしている。

以上のように現像剤容器９に各仕切り壁１２、２４および現像剤せき止め板１８を設けている。これにより、第１および第２の撹拌搬送部材１５、１６を回転させることで、それぞれの現像剤搬送領域１３、１４と延出搬送領域２１、２２で現像剤が循環搬送される。その作用を以下に図３を参照して説明する。

まず、第１の現像剤搬送領域１３において、第１の撹拌搬送部材１５の回転により現像剤２が矢印Ｘ方向へと現像剤を撹拌しながら搬送される。そして、現像剤せき止め板１８の部分で一部せき止められた現像剤は、開口部１２ａを通りＸ１方向に第２の現像剤搬送領域１４の第２の撹拌搬送部材１６側へと送り込まれる。また、規制されなかった一部の現像剤は、そのままＸ方向へと搬送され、延出領域部２０の第１の延出搬送領域２１へと送りこまれる。

そして、第２の現像剤搬送領域１４に送り込まれた現像剤は、第２の撹拌搬送部材１６の回転（第１の撹拌搬送部材１５の回転方向と逆回転）によりＹ方向に撹拌されながら搬送される。このＹ方向へと搬送された現像剤は、現像剤容器９の一側端部で仕切り壁１２の開口部１２ｂを通り、Ｙ１方向に第１の撹拌搬送部材１５側の第１の現像剤搬送領域１３へと送り込まれ、これを繰り返すことで、現像剤容器９の現像領域部１９で循環搬送される。

一方、第１の延出搬送領域２１へと送り込まれた現像剤は、Ｘ方向へと搬送され、現像剤容器９の他側端部で、開口部２３ａを通り、矢印Ｘ２方向に第２の撹拌搬送部材１６側の第２の延出搬送領域２２へと送り込まれる。そして、該第２の撹拌搬送部材１６にて、Ｙ方向へと搬送され、現像剤せき止め板１８にて一部がせき止めされ、その部分に対応して設けられている開口部２３ｂを通り、矢印Ｙ２方向に第１の撹拌搬送部材１５側へと送り戻される。そのため、延出領域部２０で上述した経路を経るようにして現像剤２が循環搬送される。

ここで、上述した延出領域部２０の位置で、上述したトナー補給装置１０５からのトナー補給が行われる。特に、トナー補給装置１０５のトナー補給口１０４は、上記延出領域部２０の第１の延出搬送領域２１側に対向して設けられている。このトナー補給装置１０５は、従来より周知の構成のものを適用されており、トナー濃度センサによるトナー濃度不足の検知に応答として作動する。例えば、補給ローラ等が適宜回転駆動され、トナー補給装置１０５内に収容されたトナーが、上記トナー補給口１０４を介して、第１の延出搬送領域２１の現像剤２に補給され、混合、撹拌が行われる。

なお、仕切り壁１２および第２の仕切り壁２４の現像剤容器９の各側端部側における開口部１２ｂ、２３ａの部分で現像剤を他方の撹拌搬送部材１６または１５側へと効率よく送り込むために、図３に示すように、その部分に対向する部分の第１および第２の撹拌搬送部材１５、１６の羽根部材１５ｃ、１６ｃは、異なる形状、また傾斜方向と逆にした構成となっている。なお、羽根部材に代えて螺旋状のスクリュー構成の場合においても、同様にすればよい。

上記現像剤せき止め板１８の本発明における一構成例を図４に示す。図４は図３のＡ−Ａ線の断面図である。このせき止め板１８は、第１および第２の撹拌搬送部材１５、１６の羽根部材の１５ｂ、１６ｂの軸線に垂直な仮想一平面への投影形状が円となる領域の約半分を遮蔽するように設けられている。即ち、第１および第２の撹拌搬送部材１５、１６が相互に隣接する側の上記羽根部材１５ｂ、１６ｂの約半分を遮蔽するようにせき止め板１８を設けている。

従って、現像剤せき止め板１８は、図４に示すように軸１５ａ、１６ａと対向する部分が欠如されて、各両端部は、共に羽根部材１５ｂ、１６ｂの現像剤せき止め板１８へ投影したときの外周円よりも半径方向内方にくい込んだ位置になるように設けられている。これにより、現像剤せき止め板１８の幅方向（図４の左右方向）両側部と、現像剤容器９の現像剤の搬送方向に平行な各側壁との間が開口となり、第１の現像搬送領域１３と第１の延出搬送領域２１、および第２の現像搬送領域１４と第２の延出搬送領域２２とが、上記開口を介して連通されている。

前記の構成により、現像剤せき止め板１８の一端を、第１の撹拌搬送部材１５の第１の現像剤搬送領域１３と延出搬送領域２１における羽根部材１５ｂの前記外周円よりも半径方向内方にくい込んだ位置に、且つ現像剤せき止め板１８の他端を、第２の撹拌搬送部材１６の第２の現像剤搬送領域１４と第２の延出搬送領域２２における羽根部材１６ｂの前記外周円よりも半径方向内方にくい込んだ位置に設けたことにより、以下に示す本発明による作用効果を奏する。

つまり、第１の撹拌搬送部材１５で第１の現像剤搬送領域１３を搬送される現像剤、また第２の撹拌搬送部材１６で第２の延出搬送領域２２を搬送される現像剤２が、現像剤せき止め板１８に搬送されてきた際に、必ず現像剤せき止め板１８にてぶつかり、分割撹拌効果を得られる。これは、現像剤せき止め板１８に搬送される現像剤２がぶつかることで、その部分で２分され、現像剤の混合、撹拌効果が上がる。これにより延出領域部２０の第１の延出搬送領域２１側で補給されるトナーは、現像剤２の中にすばやく分散され、かつ現像ローラ１１上で解放され、延出領域部２０へと送り込まれた使用済現像剤も、合せて現像剤の中にすばやく分散させることができる。

また、現像剤せき止め板１８一端の羽根部材１５ｂの前記外周円よりも半径方向内方にくい込む量（現像剤せき止め板１８の一端部の位置）を、種々設定することにより、現像ローラ１１上解放された使用済現像剤の延出領域部２０への戻し量（分割され送り込まれる量）の最適化が行える。しかも、現像剤せき止め板１８他端の第２の撹拌搬送部材１６の羽根部材１６ｂの外周円から半径方向内方にくい込む量を、種々設定することにより、延出領域部２０で補給された補給トナーにより濃度を高くして、混合撹拌が行われた現像剤の現像領域部１９への送り量を最適化することができる。

以上説明したように、本発明の実施の一形態の現像装置１０によれば、現像剤容器９には、現像ローラ１１と対向するように設けられて現像剤の循環搬送を行える現像領域部１９と共に、その現像剤を第１の撹拌搬送部材１５による搬送方向よりさらに延出させた延出領域部２０が設けられる。その延出領域部２０と現像領域部１９とを区分するように、現像剤の流れを一部で規制する現像剤せき止め板１８を設けたことで、上述したような現像剤の流れが形成される。そして、上記現像剤せき止め板１８の位置で、搬送される現像剤がぶつかり、一部が現像領域部１９および延出領域部２０でそれぞれ循環搬送され、残りが各領域部１９、２０へと送り込まれる。この時、現像剤せき止め板１８に搬送される現像剤がぶつかり、現像剤の流れを分割して撹拌することにより、現像剤の混合、撹拌作用が促進されることになる。

よって、延出領域部２０にトナーが補給されると、補給されたトナーが現像剤に混合され、効率よく分散される。また、延出領域部２０で十分なる撹拌が行われるため、トナーの帯電が十分に行われ、現像領域部１９へと送り込まれる。その結果、現像ローラ１１へと供給される時には、トナーが現像剤中に均等に分散され、十分な帯電状態となって現像に供される。そのため、濃度が均一で良好な現像を可能にできる。

（現像剤容器９の延出領域部２０の適正な事例）
ここで、上述した現像装置１０において、延出領域部２０は、その長さ、つまり現像剤が搬送される方向の長さを十分に長くすれば、撹拌効果が上がることが予測できる。しかし、あまり長くすれば現像剤搬送方向に長くなる。その結果、現像装置１０を収容してなる画像形成装置としては、無駄なスペースを確保する必要になる。逆に、その長さが短い場合、十分な撹拌効果を期待できなくなる。

そのため、延出領域部２０の長さは、現像領域部１９に延出領域部２０を加えた全体の長さに対して、１５％以上に設定するとよい。これは、延出領域部２０での第１の撹拌搬送部材１５及び第２の撹拌搬送部材１６により搬送されることによる移動撹拌効果と、現像剤せき止め板１８での分割撹拌効果とが、延出領域部２０の長さが１５％より少なければ、第１の撹拌搬送部材１５及び第２の撹拌搬送部材１６により搬送される移動撹拌効果がかなり薄くなる。そのため、現像剤せき止め板１８部分での分割撹拌効果のみの効果が高くなり、移動撹拌効果との相乗効果が見込めなくなり、現像装置内における現像剤中への均一に分散が低下するためである。また、延出領域部２０が長くなれば、上述したように装置が大きくなり、無駄になり、１５％以上とすることで、上述した撹拌効果を十分に期待できる。しかし、延出領域部２０の長さが、長くなると画像形成装置内での無駄なスペースが必要となり、２０％以下であれば、無駄なスペースを抑制でき、かつ上述した分散撹拌効果を効率よく発揮できる。

（現像装置１０の他の構成例）
次に、第１の撹拌搬送部材１５及び第２の撹拌搬送部材１６は、撹拌搬送効果を上げるため現像剤搬送時、仕切り壁１２、２４に現像剤２を寄せるように回転方向が設定されている。前記のことにより現像剤の循環混合の効果が高くなる。例えば、第１および第２の撹拌搬送部材１５、１６を図２に示す方向に回転駆動した場合、現像剤２が互いに第１の仕切り壁１２側へと寄せられる。

また、現像装置１０の現像剤容器９に充填する現像剤の量は、第１および第２の撹拌搬送部材１５、１６を回転駆動しない状態で、例えば図２を参照に羽根部材（スクリュー部材）１５ｂ、１６ｂが高さ方向（図２の上下方向）に外径の５０％から１００％隠れるように充填する。このように設定する理由を以下に明記する。

各撹拌搬送部材１５、１６の羽根部材１５ｂ、１６ｂの外径に対して５０％未満にすると、第１の撹拌搬送部材１５から現像ローラ１１に現像剤が供給される際、現像剤２の供給不良が発生し、現像ローラ１１上に第１の撹拌搬送部材１５の撹拌部材である羽根部材１５ｂ、またはスクリューの形状に応じた痕跡が残るという画質欠陥が発生する。

また、各撹拌搬送部材１５、１６の羽根部材１５ｂ、１６ｂの外径に対して１００％を超えて現像剤を入れると、延出領域部２０で、補給されたトナーが、現像剤２に分散されにくくなり、現像剤上面を滑るように搬送され、現像ローラ１１に未撹拌トナーがそのまま供給される。これにより画像かぶりの画質欠陥が発生した。

上述したように撹拌搬送部材１５、１６の羽根部材１５ｂ、１６ｂの外径に対して５０％以上１００％以下に現像剤面高さを設定する現像剤容器９に現像剤を充填させることにより、良好な画質が得られる。

（本発明の他の実施の形態）
以上説明した現像装置１０において、現像剤せき止め板１８は、図４に示したように第１および第２の撹拌搬送部材１５、１６の撹拌部材である羽根部材１５ｂ、１６ｂの約半分を遮蔽するような形状のものとして説明した。しかし、このような形状に限るものではなく、図５に示すように羽根部材１５ｂ、１６ｂの投影外径より大きく開口した円形状（穴形状）の開口部を設け、その他の部分を遮蔽するように形成した現像剤せき止め板１８０の構成のものでもよい。

このような現像剤せき止め板１８０においても、各撹拌搬送部材１５、１６にて搬送される現像剤は、現像剤せき止め板１８０で一部がせき止められ、その部分で分割撹拌効果が期待できる。また、上記現像剤せき止め板１８０は、開口部分の大きさ、つまり羽根部材の軸心を中心とした開口径を種々設定することで、現像剤の搬送量を調整することができる。

従って、図５に示す現像剤せき止め板１８０においても、図４の構成による現像剤のせき止め板１８による搬送、混合、撹拌による作用効果と同等のものが期待できる。

説明が後になったが、図３に示す第１および第２の撹拌搬送部材１５、１６は、現像剤せき止め板１８が設けられた対向部分に、撹拌部材である羽根部材１５ｂ、１６ｂが欠落するように構成されている。これは、図４に示すような構造の現像剤せき止め板１８を設けることによる。この欠落部分では、現像剤の搬送が抑制される。そのため、次々に搬送されてくる現像剤に押されて現像剤せき止め板１８にぶつかり、それぞれの現像領域部１９、延出領域部２０へと現像剤が送り込まれる。そのため、分割撹拌効果が高められる。

また、上述した仕切り壁１２および２４、また現像剤せき止め板１８または１８０は、現像剤容器９の底部より立設させているが、その現像剤容器９と共に一体成型による構成してもよく、現像剤容器９を構成した後、上記仕切り壁１２、２４、現像剤せき止め板１８または１８０を底部に固定してもよい。

ここで、図６に示す第１および第２の撹拌搬送部材１５、１６の構造は、撹拌部材として、螺旋形状に形成されたスクリュー１５ｄ、１６ｄを設けたものである。スクリュー１５ｄ、１６ｄは、通常連通して設けられているが、現像剤せき止め板１８が対向する位置Ｚで途切れるように構成されている。このような構成においても、上述した羽根部材１５ｂ、１６ｂと同様である。

なお、図５に示すような現像剤せき止め板１８０であれば、上述したような欠落部を設ける必要はなくなる。つまり、現像剤せき止め板１８０の開口部分が撹拌部材である羽根部材１５ｂ、１６ｂ、スクリュー１５ｄ、１６ｄの投影外径より大きく形成すれば、邪魔になることなく、連続して形成できる。

（実施例）
以下に、上述した本発明の現像装置１０の構成よる効果を確認するために、トナー補給における撹拌状態等を実験により求めた例を実施例として記載する。

本実施例における現像剤２としては、トナーとして平均粒径（重量平均粒径）６．５μｍのマイナス帯電トナーを用い、キャリアとして飽和磁化が７０emu／cm^３の平均粒径（体積平均粒径）４５μｍの磁性キャリアを用いた。

また、現像ローラ１１の現像スリーブ１１ａとしては、外径２５ｍｍのステンレス製スリーブである。現像剤の搬送を良好に行うために、現像スリーブ１１ａの表面には、例えば適度な凹凸を設けることが好ましく、その表面荒さがＲｚ（ＪＩＳ Ｂ ０６０１：十点平均粗さ）＝５〜１０μｍ程度になるようにブラスト処理されている。

現像スリーブ１１ａの回転速度は、５１０ｒｐｍであり、また、現像スリーブ１１ａの軸方向の長さは３２４ｍｍである。

また、第１および第２の撹拌搬送部材１５、１６は、図２に示す方向にそれぞれ２５０ｒｐｍで回転駆動し、羽根部材１５ｂ、１６ｂに変えてスクリュー構造のものを用い、スクリューのピッチを２５ｍｍに設定し、投影外径を２０ｍｍに設定したものを用いた。

以上の構造の現像装置１０における現像剤容器９に充填する現像剤の量としては、上記撹拌部材であるスクリュー部材の投影外径の７０％が埋まるようにした。この充填した現像剤のトナー濃度は、７重量％に設定されている。

さらに、延出領域部２０の延出搬送領域２１側へのトナーを補給として、該撹拌搬送部２０でのトナー濃度が９重量％となるような量のトナー補給を行った。

そこで、第１及び第２の各撹拌搬送部材１５，１６をそれぞれ上述した速度で回転させて、現像剤２を第１及び第２の現像剤搬送領域１３，１４及び第１及び第２の延出搬送領域２１，２２において搬送させ、現像剤２中におけるトナー濃度の変化を調べた。

ここで、現像剤２中におけるトナー濃度の変化を調べるにあたっては、図３に示すように現像剤２を現像スリーブ１１ａに供給する第１の撹拌搬送部材１５での搬送方向最上流側の現像スリーブ１１ａ端部から３０ｍｍ離れたＡ点、１１０ｍｍ離れたＢ点、１９０ｍｍ離れたＣ点、２７０ｍｍ離れたＤ点で、それぞれ３秒後、９秒後、１５秒後、２５秒、３０後におけるトナー濃度のバラツキσを調べた。

そこで、短時間にバラツキσが小さく一定になれば撹拌能力が高いことになる。本発明の現像装置１０を用いた場合の結果を図７に示した。

（比較例）
次に、本発明の現像装置１０と対比するために、従来技術として説明した図１０に示す構造の現像装置１００で実験を行った。実験については、現像剤、現像ローラ、特に現像スリーブの構成については、全く同一としている。また、第１および第２の撹拌搬送部材、現像剤容器においては、本発明の現像装置における延出領域部２０が存在しない以外は同一状態で、トナー補給位置としては、第１の撹拌搬送部材１３０にて現像剤を搬送する最下流の近傍、特に現像剤が第２の撹拌搬送部材へと送り込む部分に対応した位置で行った。

また、測定点Ａ〜Ｄにおいても同一位置に設定して測定を行った。その結果を、図８に示した。

なお、バラツキ（標準偏差）σは、下式のように、数値データの平均値と各データの差を２乗した値を足して、データ数で割り平方根をとった値。

ここで、Ｎはデータ数、ｘｋはデータ値である。
以上の結果、即ち図７および図８に示すように、本発明の現像装置によれば、補給されたトナーが速やかに現像剤２全体に均一に分散され、Ａ点〜Ｄ点におけるトナー濃度がほぼ一定した状態で上昇するようになった。これに対し、図１０に示すような構造の従来の現像装置によれば、Ａ点〜Ｄ点におけるトナー濃度に大きなバラツキが生じていた。

従って、本発明の現像装置１０は、補給されたトナーが均一に現像ローラ１１の軸方向においてほぼ均一な分布状態を示す結果が得られ、トナーの分散状態が良好に行われている。また、分散に合せて混合、撹拌が十分に行われ、十分なる帯電が期待できる。

本発明の実施の一形態の現像装置が適応された画像形成装置の一例を示す構成図である。 現像装置の構成を示す断面図である。 現像装置の構成を示す平面図である。 現像剤せき止め板の構造の一構成例を説明する図３の切断線Ａ−Ａ面にける断面図である。 本発明の実施の他の形態の現像剤せき止め板の構成例を説明する断面図である。 現像剤せき止め板に対応する位置での撹拌搬送部材の構成の一例を示す断面図である。 現像装置によるトナーの混合状態を示す混合時間とトナー濃度バラツキσとの関係をしめす特性図である。 従来例の現像装置によるトナーの混合状態を示す混合時間とトナー濃度バラツキσとの関係をしめす特性図である。 従来の現像装置の構成を示す断面図である。 従来の現像装置の構成を示す平面図である。

符号の説明

１ 感光ドラム
２ 現像剤
９ 現像剤容器
１０ 現像装置
１１ 現像スリーブ（現像剤担持体）
１１ｂ 現像スリーブ（現像剤担持体）
１２ 仕切り壁
１３ 第１の現像剤搬送領域
１４ 第２の現像剤搬送領域
１５ 第１の撹拌搬送部材
１６ 第２の撹拌搬送部材
１７ 規制部材
１８ 現像剤せき止め板
１８０ 現像剤せき止め板
１９ 現像領域部
２０ 延出領域部
２１ 第１の延出搬送領域
２２ 第２の延出搬送領域
２４ 延出部仕切り壁
１０５ トナー補給装置
１１１ 給紙カセット
１１２ 供給ローラ
１１３ レジストローラ
１１６ 転写ローラ
１１７ 定着装置

Claims (8)

1. トナーとキャリアとを含む現像剤を収容する現像剤容器と、現像剤を担持する現像剤担持体と、該現像剤担持体の回転軸線に沿って現像剤を混合撹拌しながら搬送する撹拌搬送部材とを備えた現像装置であって、
   前記現像剤容器は、前記現像剤担持体と対向する現像領域部と、該現像領域部に前記現像剤担持体の軸方向に隣接して設けられた延出領域部とを含み、
   前記現像領域部と延出領域部とを区分する現像剤せき止め部材を設けられ、
   前記現像剤せき止め部材によって区分された現像領域部および延出領域部には、現像剤を循環搬送する撹拌搬送部材が設けられ、
   前記撹拌搬送部材は、現像剤を循環搬送するために、互いに現像剤を逆方向に搬送する第１の撹拌搬送部材と第２の撹拌搬送部材とから成り、
   前記第１の撹拌搬送部材および第２の撹拌搬送部材は、前記現像領域部と前記延出領域部とを連通するように設けられ、
   前記現像領域部を、前記第１の撹拌搬送部材を含む第１の現像剤搬送領域と前記第２の撹拌搬送部材を含む第２の現像剤搬送領域とに区分する第１仕切り壁が、前記第１の撹拌搬送部材と前記第２の撹拌搬送部材との間に設けられ、
   前記延出領域部を、前記第１の撹拌搬送部材を含む第１の延出搬送領域と前記第２の撹拌搬送部材を含む第２の延出搬送領域とに区分する第２仕切り壁が、前記第１の撹拌搬送部材と前記第２の撹拌搬送部材との間に設けられ、
   前記第１の現像剤搬送領域と前記第２の現像剤搬送領域とが連通するように、前記第１仕切り壁には、第１開口部と第２開口部とが設けられ、
   前記第１の延出搬送領域と前記第２の延出搬送領域とが連通するように、前記第２仕切り壁には、第３開口部と第４開口部とが設けられ、
   前記第１の現像剤搬送領域と前記第１の延出搬送領域とが連通するように、前記現像剤せき止め部材には、第５開口部が設けられ、
   前記第２の現像剤搬送領域と前記第２の延出搬送領域とが連通するように、前記現像剤せき止め部材には、第６開口部が設けられ、
   前記第１の撹拌搬送部材および第２の撹拌搬送部材が相互に逆方向に現像剤を仕切り壁に沿って搬送することによって、
   一部の現像剤が、前記第１の現像剤搬送領域から、前記第５開口部を通過して、前記第１の延出搬送領域へ送り出され、
   一部の現像剤が、前記第２の延出搬送領域から、前記第６開口部を通過して、前記第２の現像剤搬送領域へ送り出され、
   一部の現像剤が、前記第１の現像剤搬送領域、前記第１開口部、前記第２の現像剤搬送領域、および前記第２開口部を、この順番で循環し、
   一部の現像剤が、前記第１の延出搬送領域、前記第３開口部、前記第２の延出搬送領域、および前記第４開口部を、この順番で循環するように設けられることを特徴とする現像装置。
2. 前記延出領域部を前記現像剤担持体に対向する撹拌搬送部材による現像剤の搬送方向下流側に設けたことを特徴とする請求項１記載の現像装置。
3. 前記第１の撹拌搬送部材および第２の撹拌搬送部材は、回転軸に螺旋状の撹拌部材が設けられ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. 前記現像剤せき止め部材の幅方向における一端部が前記第５開口部であって、該一端部と前記現像剤容器の前記軸方向に平行な側壁との間が開口となるように構成され、
   前記現像剤せき止め部材の幅方向における他端部が前記第６開口部であって、該他端部と、前記現像剤容器の前記軸方向に平行な側壁との間が開口となるように構成されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の現像装置。
5. 現像剤せき止め部材には、前記第１の搬送撹拌部材を貫通する第１開口が形成され、該第１開口は、前記第１の搬送撹拌部材の外形より大きく形成されており、
   現像剤せき止め部材には、前記第２の搬送撹拌部材を貫通する第２開口が形成され、該第２開口は、前記第２の搬送撹拌部材の外形より大きく形成されており、
   前記第５開口部は、前記１開口および前記第２開口のいずれか一方を含む部分であるように構成され、
   前記第６開口部は、前記１開口および前記第２開口のいずれか他方を含む部分であるように構成されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の現像装置。
6. 前記第１仕切り壁は、前記軸方向における両端部が欠如されており、
   前記第１仕切り壁の、前記現像剤せき止め部材側の欠如部分が、前記第１開口部であるように構成され、
   前記第１仕切り壁の、前記現像剤容器の側壁側の欠如部分が、前記第２開口部であるように構成され、
   前記第２仕切り壁は、前記軸方向における両端部が欠如されており、
   前記第２仕切り壁の、前記現像剤容器の側壁側の欠如部分が、前記第３開口部であるように構成され、
   前記第２仕切り壁の、前記現像剤せき止め部材側の欠如部分が、前記第４開口部であるように構成されることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の現像装置。
7. 前記軸方向における前記延出領域部の長さは、該方向における、前記現像領域部の長さと前記延出領域部の長さとの和に対して、１５％以上２０％以下であるように構成されることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載の現像装置。
8. 請求項１〜７のいずれか１つに記載の現像装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。

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