JP2018084711A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】現像剤の上面が搬送スクリューの頂点より高くなると、搬送スクリューの頂点より上の高さ位置にいる現像剤の搬送力が低いため、現像剤が撹拌室の現像剤搬送方向下流部に溜ってしまい、撹拌室の搬送スクリューの駆動負荷が大きくなり駆動不良が発生した。【解決手段】現像スリーブ上に担持され現像領域を通過した現像剤が現像スリーブ上から撹拌室に送られる現像装置において、隔壁の先端部の重力方向の高さ位置が第２搬送スクリューの螺旋羽根の外径頂点の高さ位置より高く、第２搬送スクリューの螺旋羽根の外径底点の高さ位置を第１搬送スクリューの螺旋羽根の外径底点の高さ位置より高くなるように配置することにより、撹拌室の現像剤搬送方向下流部における現像剤の循環を良化させ、撹拌室の搬送方向下流部の現像剤量増加による現像装置の駆動不良や、隔壁の先端部と現像スリーブとの隙間から現像剤が現像室に落ちることに起因する濃度薄といった画像不良を防止することができる。【選択図】図５

Description

本発明は、像担持体上に形成された潜像に現像剤を付着させて可視像化するための現像装置、及び、この現像装置を備えた、電子写真方式や静電記録方式を用いた複写機及びレーザービームプリンタ、ファクシミリ、これらの複合機などの画像形成装置に関する。

従来、電子写真方式を用いた画像形成装置は、一般的に像担持体であるドラム状の感光体の表面を、帯電器により一様に帯電させ、帯電した感光体を露光装置によって画像情報に応じて露光し、感光体上に静電潜像を形成する。感光体に形成された静電潜像は、現像装置を用いて現像剤であるトナーによって、トナー像として顕像化される。そして、顕像化された画像は転写装置によって記録材へ転写される。その後、記録材上に転写されたトナー像を定着装置によって熱及び圧力で記録材へと溶融定着する。

このような現像装置として、現像剤である非磁性トナー粒子（トナー）と磁性キャリア粒子（キャリア）とを備えた二成分現像剤を使用するものがある。この二成分現像剤を使用する現像装置は、現像容器内でトナーとキャリアを撹拌しつつ搬送し、現像剤担持体である現像スリーブに現像剤を担持する。現像スリーブに担持された現像剤は現像剤規制部材である規制ブレードにより担持量を規制される。その後、現像スリーブと感光体との間に現像バイアスを印加することにより、トナーのみが感光体表面に形成された静電潜像に転移し、感光体表面に静電潜像に応じたトナー像が形成される。

図９に二成分現像剤を用いる現像装置の一例を示す。図９に示すように、現像スリーブ４１に現像剤を供給する現像室４４０と、現像室４４０と並べて配置される攪拌室４５０とを有する。現像室４４０と攪拌室４５０とは、現像装置の長手方向に第１開口部４６１と第２開口部４６２を備えた隔壁４６に仕切られている。また、現像室４４０と攪拌室４５０とにそれぞれ搬送部材である搬送スクリュー４４および４５を配置している。

そして、図に矢印で示すように、現像剤を搬送スクリューにより現像室４４０と攪拌室４５０との間で第１開口部４６１および第２開口部４６２を通じて循環させつつ、現像スリーブ４１に現像剤を供給する。現像スリーブ４１に担持され感光体の現像領域を通過した現像剤は、現像スリーブ４１から剥ぎ取られて、図の破線の矢印で示すように、現像室４４０に回収される。

したがって、現像室４４０では、現像剤を搬送スクリュー４４で搬送しつつ現像スリーブ４１に供給すると共に、現像スリーブ４１から剥ぎ取られた現像剤が回収される。このため、現像室４４０内の現像剤は、搬送スクリュー４４による搬送方向下流に行くほど、現像スリーブ４１に担持された履歴回数が多いことになる。

即ち、現像室４４０の下流ほど現像領域を通過してトナーを消費した回数の多い現像剤となる。この結果、現像室４４０内の現像剤は、搬送方向下流ほどトナー濃度が減少して、現像スリーブ４１に供給される現像剤のトナー濃度にムラが生じる。そして、このような状態で画像形成が行われると、出力物に濃度ムラが生じてしまう。

一方、現像装置として、現像室と攪拌室とを水平方向に並べて配置し、隔壁を現像スリーブに近接するまで延出させ、現像スリーブに担持した二成分現像剤を撹拌室に送る構成の現像装置が提案されている（特許文献１参照）。この構造の場合、像担持体である感光体と対向した現像領域を通過した後に現像スリーブから剥ぎ取られた現像剤は攪拌室に回収される。このため、トナー濃度が低い現像剤が攪拌室で十分に攪拌されてから現像室に搬送され、現像スリーブに供給される。したがって、出力物に濃度ムラが生じにくい。

また、現像室より撹拌室を斜め上方に配置し、隔壁を現像スリーブに近接するまで延出させ、現像スリーブに担持した二成分現像剤を撹拌室に送る構成の現像装置も提案されている（特許文献２参照）。この提案の構成において、現像スリーブに近接する隔壁の先端部は、撹拌室に配設された搬送スクリューの回転軸と略同等の高さに配置されており、搬送スクリューの螺旋状羽根の頂点部よりは低い位置に配置されている。

特開平１１−７１８９号公報 特開２０１１−１７４９５４号公報

上記特許文献１や特許文献２に示したように現像スリーブに担持した二成分現像剤を撹拌室に送る構成では、撹拌室において、撹拌室に配設された搬送スクリューの搬送方向上流側の現像剤量が少なく、下流側が多くなる。これは、現像スリーブから剥ぎ取られた現像剤が撹拌室に徐々に合流しながら搬送スクリューにより下流側に搬送されてゆくため、下流側のほうが上流側と比較して現像剤量が多くなり、現像剤の上面が高くなる。

しかしながら、上記特許文献１に示すような現像室と撹拌室とを水平方向に並べた現像装置の場合、撹拌室と現像室を連結する開口部において、開口部の底面は水平であり、搬送スクリューの回転半径外であるので、撹拌室から現像室へ開口部を通じて現像剤を受け渡す際に、十分に搬送力を与えないと撹拌室から現像室に流れて行きにくく、撹拌室の下流部では現像剤の上面が高くなりやすかった。現像剤の上面が搬送スクリューの頂点より高くなると、搬送スクリューの頂点より上の高さ位置にいる現像剤に対して搬送スクリューによる搬送力が伝わりにくく、現像剤の搬送速度が低下してしまう。

また、現像スリーブから剥ぎ取られた現像剤が隔壁の斜面を落ちて撹拌室に回収する際に、速度の遅い上面付近の現像剤に邪魔され撹拌室に取り込まれにくくなり、さらに現像剤量が増えてしまう。すると、撹拌室の搬送スクリューの駆動負荷が大きくなり、ひどいときには駆動できなくなってしまった。

また、上記特許文献２のように現像室より撹拌室を斜め上方に配置した構成では、撹拌室から現像室へ開口部を通じて受け渡す際に重力方向の搬送力が加わるため、受け渡し性が良く、撹拌室の下流部における現像剤の上面が低下する。しかし、現像スリーブに近接するまで延出した隔壁の先端部が撹拌室に配設された搬送スクリューの回転軸と略同等の高さに配置されており、撹拌室の下流部において現像剤の上面高さが隔壁の先端部高さより高くなってしまいやすい。

現像剤の上面高さが隔壁の先端部高さより高くなると、現像スリーブから剥ぎ取られた現像剤が撹拌室に落ちて行かず、隔壁の先端部と現像スリーブとの隙間から現像室に落ちてしまう。その現像剤がトナー濃度が回復する前に再び現像スリーブ上に担持されてしまうと、現像したトナー像の濃度が薄くなる濃度薄といった画像不良が発生した。

また、現像剤の上面高さが隔壁の先端高さより高くならないように撹拌室で現像剤を搬送しようとすると、現像剤の上面高さを搬送スクリューの回転軸程度以下にする必要があり、搬送スクリュー断面の下半分でしか搬送できないので搬送効率が低く、搬送スクリューの回転速度を速くする必要があり、昇温などの問題が発生した。

本発明は以上の問題点に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、現像領域を通過した後に現像スリーブから剥ぎ取られた現像剤を撹拌室に回収する構成の現像装置において、撹拌室の搬送方向下流部の現像剤量増加による現像装置の駆動不良や、隔壁の先端部と現像スリーブとの隙間から現像室に落ちた現像剤が、トナー濃度が回復する前に再び現像スリーブ上に担持されることによる濃度薄といった画像不良が発生しない現像装置を提供しようとするものである。

上記目的は本発明に係る現像装置またはプロセスカートリッジにて達成される。要約すれば、本発明は、トナーとキャリアとを含む二成分現像剤を担持搬送し、像担持体と対向した現像領域で現像剤を供給する現像剤担持体と、前記現像剤担持体の内部に固定配置された磁界発生手段と、現像剤担持体上の現像剤層厚を規制する現像剤担持体に対向して配設された層厚規制部材と、現像剤担持体に現像剤を供給する第１室と、第１室内に配設された第１搬送スクリューと、第１室と循環路を形成するとともに現像領域通過後の現像剤を回収する第２室と、第２室内に配設された第２搬送スクリューと、現像剤担持体から剥離した現像剤を第２室へと搬送するガイド部材と、を備え、重力方向の高さ位置において、前記ガイド部材の頂点位置が前記第２搬送スクリューの外径の頂点位置より高い位置にあり、前記第２搬送スクリューの外径の底点位置が前記第１搬送スクリューの外径の底点位置より高い位置にあることを特徴とする現像装置またはプロセスカートリッジである。

本発明によれば、現像スリーブ上に担持され現像領域を通過した現像剤が現像スリーブ上から撹拌室に送られる現像装置において、隔壁の先端部の重力方向の高さ位置が第２搬送スクリューの螺旋羽根の外径頂点の高さ位置より高く、第２搬送スクリューの螺旋羽根の外径底点の高さ位置を第１搬送スクリューの螺旋羽根の外径底点の高さ位置より高くなるように配置することにより、撹拌室の現像剤搬送方向下流部における現像剤の循環を良化させ、撹拌室の搬送方向下流部の現像剤量増加による現像装置の駆動不良や、隔壁の先端部と現像スリーブとの隙間から現像剤が現像室に落ちることに起因する濃度薄といった画像不良を防止することができる。

本発明に係る画像形成装置の実施例１を示す断面図である。 図１の画像形成装置における画像形成ステーションの構成を示す概略構成図である。 実施例１に係る画像形成装置の手前側から見た現像装置の断面構成図である。 実施例１に係る画像形成装置の上方から見た現像装置の概略構成図である。 実施例１に係る画像形成装置の手前側からみた現像装置４の断面構成図である。 実施例２に係る画像形成装置の手前側からみた現像装置４の断面構成図である。 実施例３に係る画像形成装置の左側（撹拌室側）から見た現像装置の概略構成図である。 実施例３に係る画像形成装置の手前側からみた現像装置４の断面構成図である。 現像室と攪拌室とを水平方向に配置した従来技術に係る現像装置の剤の流れを示す模式図である。

［発明の実施の形態］
以下、本発明の実施の形態について図面を参照にして詳細に説明する。
［実施例１］
図１は、本発明に係るタンデム型中間転写方式のカラー画像形成装置の例を示す断面図である。本実施例の画像形成装置は接触帯電方式、二成分現像方式を採用した電子写真方式のカラー複写機である。また、図２は、画像形成を行うプロセスカートリッジの１つのＰａおよびその周辺の構成を示す。ＰａとＰｂ、Ｐｃ、Ｐｄは同様の構成であるので詳細の説明は省略する。

本実施例の画像形成装置１００には、図１および図２に示すように、４つの画像形成用のプロセスカートリッジＰａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄが画像送り方向に直列に並置されており、各プロセスカートリッジは画像形成装置本体に対して、着脱可能になっている。各プロセスカートリッジＰａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄには、それぞれ像担持体である感光ドラム１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ、帯電装置２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ、現像装置４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ、クリーニング装置６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄを備えている。

また、画像形成装置本体には、露光装置３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ、および１次転写装置７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄが備えられている。また、各プロセスカートリッジＰａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄの感光ドラム１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄと一次転写装置７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄとの間を通るように、中間転写体である中間転写ベルト１１が矢印方向Ｚに移動可能に配置されている。

露光装置３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄは画像形成装置の下方部に配置された図示しない光源装置およびポリゴンミラーからなり、光源装置から発せられたレーザー光をポリゴンミラーを回転して走査し、その走査光の光束を複数の反射ミラーによって偏向し、ｆθレンズにより感光ドラム１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄの母線上に集光して露光することにより、感光ドラム１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ上に画像信号に応じた静電潜像が形成される。

現像装置４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄには、それぞれイエロー、マゼンタ、シアンおよびブラックの非磁性トナーと磁性キャリアが所定の混合比で混合された二成分現像剤が所定量充填されており、感光ドラム上の潜像を順次各色のトナーで現像してトナー像を形成し、中間転写ベルト１１上にトナー像が一次転写される。さらに、転写材カセット１４に収容された転写材Ｐが二次転写装置１２へ搬送され、中間転写ベルト１１上に担持されたトナー像は転写材Ｐへ二次転写され、定着部９にて加熱及び加圧によりトナー像を定着した後、記録画像として装置外に排出される。

また、転写材Ｐへの二次転写位置から中間転写ベルト進行方向下流には中間転写ベルト１１表面に付着したカブリトナーや二次転写残トナー等をクリーニングするための中間転写ベルトクリーニングブレード１３が常時に当接され清掃される。一方、感光ドラム１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ上に残留した一次転写残トナー等は、クリーニング装置６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄにより回収される。また、中間転写ベルト１１の上方には現像装置４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄへ補給されるトナーを収容するトナーカートリッジＴａ、Ｔｂ、Ｔｃ、Ｔｄが配置されている。

図２に示すように、帯電ローラ２ａは、芯金の両端部をそれぞれ軸受け部材（図示せず）により回転自在に保持されると共に、押圧ばね２１ａによって感光ドラム１ａに向かって付勢して、感光ドラム１ａの表面に対して所定の押圧力をもって圧接させている。これにより、帯電ローラ２ａは、感光ドラム１ａの回転に従動して回転する。帯電ローラ２ａの芯金には、高圧電源１０１ａにより所定の条件の帯電バイアス電圧が印加される。これにより、回転する感光ドラム１ａ表面は、所定の極性・電位に接触帯電処理される。

本実施例において、帯電ローラ２ａに対する帯電バイアス電圧は、直流電圧と交流電圧とを重畳した振動電圧である。より具体的には、−５００Ｖの直流電圧と、周波数０．９２ｋＨｚ、ピーク間電圧Ｖｐｐ＝１．５ｋＶの正弦波の交流電圧とを重畳した振動電圧である。この帯電バイアス電圧により、感光ドラム１ａ表面は帯電ローラ２ａに印加した直流電圧と同じ−５００Ｖ（暗電位Ｖｄ）に一様に帯電される。

また、現像装置４ａは、現像容器４０ａ有し、現像容器４０ａに主に非磁性トナー（トナー）と磁性キャリア（キャリア）とを備える二成分現像剤（現像剤）が収容されている。現像容器４０ａ、感光ドラム１ａに対向した領域に開口部を有しており、この開口部に一部露出するようにして現像剤担持体としての現像スリーブ４１ａが回転可能に配置されている。

現像スリーブ４１ａは、非磁性材料で構成され、その表面には現像剤を担持搬送するために粗し処理が施されている。また、その内部には磁界発生手段である固定のマグネット４２ａが配置されている。現像動作時には、現像スリーブ４１ａは、図２の矢印Ｘ方向（反時計方向）に回転し、感光ドラム１ａは、矢印Ｙ方向（時計方向）に回転する。回転する現像スリーブ４１ａは、規制部材４３ａにより現像スリーブ上で薄層化された二成分現像剤を担持して搬送する。

即ち、摩擦帯電したトナーが表面に付着したキャリアが、マグネット４２ａの発生する磁界によって現像スリーブ４１ａ上に担持されて搬送される。また、現像容器４０ａ内には、現像剤攪拌及び搬送部材として、現像スリーブ４１ａに対向して配設された第１搬送スクリュー４４ａと、第１搬送スクリューに対向して配設された第２搬送スクリュー４５ａが配設されている。現像容器４０ａ内の二成分現像剤は、第１、第２搬送スクリュー４４ａ、４５ａによって攪拌されながら、現像容器４０ａ内を循環搬送される。

また、現像スリーブ４１ａには、高圧電源１０２ａから所定の現像バイアスが印加される。本実施例において現像バイアス電圧は、直流電圧と交流電圧とを重畳した振動電圧である。より具体的には、−３５０Ｖの直流電圧と、周波数８．０ｋＨｚ、ピーク間電圧Ｖｐｐ＝１．８ｋＶの矩形波の交流電圧とを重畳した振動電圧である。この現像バイアスと、感光ドラム１ａ表面に形成された静電潜像の電界によって静電潜像が反転現像される。

また、一次転写装置７ａには、高圧電源１０３ａにより所定の条件の転写バイアス電圧が印加される。本実施例において一次転写バイアス電圧は直流電圧である。より具体的には、＋８００Ｖの直流電圧である。この一次転写電圧により感光ドラム１ａ上に形成されたトナー像は中間転写ベルト１１上に一次転写される。

次に図３に基づき現像装置４の断面方向の現像剤の流れについて説明する。図３は、画像形成装置１００の手前側からみた現像装置４の概略構成図である。図３に示すように、現像スリーブ４１に対向して現像室４４０に配設された第１搬送スクリュー４４に対して撹拌室４５０に配設された第２搬送スクリュー４５は相対的に斜め上方に位置している。そして、図示しない現像駆動モータの駆動入力により、現像スリーブ４１はＸ方向に回転し、第１搬送スクリュー４４はＶ方向に回転し、第２搬送スクリュー４５はＷ方向に回転する。

現像スリーブ４１の内部には磁界発生手段である固定のマグネット４２が配置されている。本実施例において、マグネット４２は５つの磁極のピーク位置を備えており、現像容器４０内に内包された二成分現像剤は、汲み上げ極Ｓ３により現像室４４０から現像スリーブ４１上に担持され、現像スリーブ４１がＸ方向に回転駆動することにより担持搬送され、カット極Ｎ１の近傍に配設された規制ブレード４３により薄層に形成される。

そして、現像極Ｓ１近傍で感光ドラム１に対して現像が行われ、剥ぎ取り極Ｓ２と汲み上げ極Ｓ３で形成される反発磁界により二成分現像剤が現像スリーブ４１から剥ぎ取られ、剥ぎ取り極Ｓ２と汲み上げ極Ｓ３との反発極間に対向配置された隔壁４６の斜面を落ちて撹拌室４５０内に戻される。このような現像装置は、現像スリーブ４１に担持され現像領域にてトナーを現像した後のトナー濃度が低下した現像剤が攪拌室４５０で十分に攪拌されてから現像室４４０に搬送され、現像スリーブ４１に供給される。したがって、出力物に濃度ムラが生じにくい。

次に、図４に基づき現像装置４の現像スリーブ４１長手方向の現像剤の流れについて説明する。図４は、現像装置４を画像形成装置１００の上方から見たときの概略構成図である。図３および図４に示すように、現像容器４０には、現像スリーブ４１と対向して第１搬送スクリュー４４が備えられた現像室４４０と第２搬送スクリュー４５が備えられた撹拌室４５０を区切るように隔壁４６が備えられている。

また、第１および第２搬送スクリュー４４、４５の長手方向の両端部には第１開口部４６１および第２開口部４６２が設けられ、第１搬送スクリュー４４の螺旋形状の羽根部材により、収容された二成分現像剤は現像室４４０において矢印方向Ａ、第２搬送スクリュー４５の螺旋形状の羽根部材４５１により撹拌室４５０においては矢印方向Ｂに撹拌搬送され、撹拌室から現像室へは第１開口部４６１を通じて、現像室から撹拌室へは第２開口部４６２を通じて二成分現像剤が受け渡され、現像剤が循環搬送される。

また、現像スリーブ４１上に担持され、現像領域を通過後に剥ぎ取られた現像剤が矢印方向Ｃに隔壁４６の斜面を落ち、撹拌室４５０へ回収される。

次に、現像装置４内の現像剤分布について説明する。上述したような構成の現像装置において、現像室４４０では第１搬送スクリュー４４の搬送方向Ａの上流側の現像剤量が多く、下流側が少なくなる。これは、現像室４４０の現像剤搬送方向上流部で現像スリーブ４１上に担持され、現像スリーブ４１から剥ぎ取られた現像剤は撹拌室４５０に移動して、現像室４４０の下流部には搬送されてこないので、現像室４４０の搬送方向下流に行くほど現像剤量が減少していくためである。

また、撹拌室４５０では第２搬送スクリュー４５の搬送方向Ｂの上流側の現像剤量が少なく、下流側が多くなる。これは、撹拌室４５０において、現像スリーブ４１から剥ぎ取られた現像剤が撹拌室４５０に徐々に合流しながら第２搬送スクリュー４５により下流側に搬送されてゆくため、下流側のほうが上流側と比較して現像剤量が多く、現像剤の上面が高くなる。さらに、第２搬送スクリュー４５の現像剤搬送方向Ｂの上流の現像容器４０の上方には、画像出力動作により消費されたトナーに対してトナーボトルから新たにトナーを補給するべく補給口４９が配設されている。

次に、二成分現像剤について説明する。非磁性トナーとしては、例えばポリエステルを主体とした樹脂バインダーに、顔料を混錬したものを粉砕分級して得られる粒子を好適に用いることができる。本実施例の非磁性トナーの平均粒径は、画質とハンドリング性を考慮して約６μｍとした。さらに、必要に応じて、トナーの流動性や帯電付与性を確保する目的で、シリカ、アルミナ、チタニア、又は有機樹脂粒子等を外添剤として添加することができる。一方、磁性キャリアは、フェライトを主とするコアにシリコン樹脂をコートしたもので、５０％粒径（Ｄ５０）が４０μｍ程度の粒子を好適に用いることができる。

本実施例では、現像容器４０内において、このようなトナーとキャリアとを重量比で約８：９２の割合で混合し、トナー濃度（全現像剤重量に占めるトナー重量の割合（比率）：ＴＤ比）８％の二成分現像剤を２５０ｇ収容している。

次に、図５に基づき現像装置４の構成部品の配置について説明をする。図５は画像形成装置１００の手前側からみた現像装置４の断面構成図である。図５に示すように、隔壁４６の先端部の重力方向の高さ位置をＨ１、第２搬送スクリュー４５の螺旋羽根の外径頂点の高さ位置をＨ２、第２搬送スクリュー４５の螺旋羽根の外径底点の高さ位置をＨ３、第１搬送スクリュー４４の螺旋羽根の外径底点の高さ位置をＨ４として、位置Ｈ１が位置Ｈ２より高い位置にあり、位置Ｈ３が位置Ｈ４より高い位置になるように配置した。

その効果について説明する。上述したように、撹拌室４５０において、現像剤搬送方向Ｂの下流側では現像剤量が多く、現像剤の上面が高くなる。現像剤の上面が隔壁４６の先端部の高さ位置Ｈ１より高くなると、現像スリーブ４１と隔壁４６の先端部との間から、現像室４４０に一部の現像剤が落下してしまう。

感光ドラムと対向する現像領域にてトナー消費をした現像剤が現像室４４０に落下して現像スリーブ４１に再び担持されると、トナー濃度が回復できないため、撹拌室４５０の現像剤搬送方向Ｂ下流側（現像室４４０では現像剤搬送方向Ａ上流側）の現像したトナー像の濃度が薄くなるといった問題が発生した。

第２搬送スクリュー４５の外軽頂点の高さ位置Ｈ２が隔壁の先端部の高さ位置Ｈ１より高い位置になるように第２搬送スクリュー４５の軸位置やスクリュー外径を設定した場合、上記理由により、第２搬送スクリュー４５の外径頂点位置Ｈ２に対して低い位置にある隔壁先端位置Ｈ１より現像剤の上面が低くなるようにして循環させる必要があるため、第２搬送スクリュー４５の搬送効率が低く、所望の現像剤流量を得ようとするためには、第２搬送スクリュー４５の大径化や回転速度アップをする必要があった。

第２搬送スクリューの大径化は現像装置の大型化に、第２搬送スクリューの回転速度アップはスクリュー支持部の昇温や駆動モータの大型化につながり好ましくない。これに対して、第２搬送スクリュー４５の外軽頂点の高さ位置Ｈ２が隔壁の先端部の高さ位置Ｈ１より低い位置になるように第２搬送スクリュー４５の軸位置やスクリュー外径を設定した場合、隔壁の先端部高さ位置Ｈ１より現像剤の上面が低ければ第２搬送スクリュー４５が現像剤に埋まるほどの現像剤上面でも上記問題が発生しないので、第２搬送スクリュー４５の搬送効率を高く使うことができる。

次に、隔壁の先端部高さ位置Ｈ１よりも第２搬送スクリューの外径頂点の高さ位置Ｈ２が低い構成においても、現像剤の上面が第２搬送スクリュー４５の外径の頂点高さＨ２より高い場合、第２搬送スクリュー４５の外径の頂点高さＨ２より高い位置にいる現像剤には第２搬送スクリュー４５の螺旋羽根４５１による搬送力が伝わりにくく、搬送されにくくなる。また、現像スリーブ４１から剥ぎ取られた現像剤は、隔壁４６の斜面上に落下し、斜面上から撹拌室に回収される際に、搬送されにくい現像剤が上面近傍にいることで、回収されにくくなる。これらの搬送されにくい現像剤により、現像剤の循環が低下する。

ここで、撹拌室４５０の第２搬送スクリュー４５の外径底点の高さ位置Ｈ３が現像室４４０の第１搬送スクリュー４４の外径底点の高さ位置Ｈ４より高くなるように、それぞれの軸位置やスクリュー外径を設定した。そして、撹拌室４５０から現像室４４０へ現像剤が流れる第１開口部４６１の底面が撹拌室４５０から現像室４４０へ傾斜面になるような現像容器４０の形状にした。すると、撹拌室４５０から現像室４４０へ現像剤を受け渡す際に、第２搬送スクリュー４５の螺旋羽根４５１および逆巻きの螺旋羽根４５２による搬送力だけでなく重力も加わり、受け渡し性が良化する。

さらに、現像剤上面が高く、第２搬送スクリュー４５の搬送力が加わりにくい現像剤に対しても、現像剤上面と現像室との高低差で現像室４４０へ現像剤が流れてゆくので、現像剤の循環が良化する。そして、第２搬送スクリュー４５の外径頂点の高さ位置Ｈ２より高い現像剤の流れが良化するので隔壁４６の先端部の高さ位置Ｈ１より現像剤上面が高くなりにくい。

これにより、現像スリーブ４１と隔壁４６の先端部との間から一部の現像剤が落下してしまうことが起因の濃度薄が発生しなかった。また、撹拌室４５０の現像剤搬送方向Ｂの下流側に現像剤が溜まって搬送スクリューが駆動不良になることもなかった。

本実施例において、現像スリーブ４１の外径はφ２０ｍｍ、第１搬送スクリュー４４の外径はφ１７ｍｍ、第２搬送スクリュー４５の外径はφ１７ｍｍとした。また、第１搬送スクリュー４４および第２搬送スクリュー４５の螺旋羽根外周と現像容器４０の内壁との隙間は１ｍｍとした。また、第１搬送スクリュー４４のスクリュー軸中心と第２搬送スクリュー４５のスクリュー軸中心とを結んだ線が水平線となす角度αは１５°とした。

上記説明した現像剤の循環搬送において、角度αを１０°より小さい角度に設定した場合、第１開口部４６１の底斜面で現像剤が不動になり現像剤の循環が良化しなかったため好適ではなかった。また、角度αを大きくすると、撹拌室から現像室への受け渡し性が良化するが、第２搬送スクリュー４５の外径頂点の高さ位置Ｈ２は隔壁４６の先端部高さ位置Ｈ１より高くなってしまうため、第２搬送スクリュー４６の外径を小さくする必要があり好適ではない。

また、隔壁４６の先端部の高さ位置Ｈ１と第２搬送スクリュー４５の螺旋羽根の外径頂点の高さ位置Ｈ２との高低差が４ｍｍ、現像スリーブ４１と第１搬送スクリュー４４と最近接距離Ｌは５ｍｍとした。距離Ｌが８ｍｍより離れると、特に現像剤量の少ない現像室４４０の現像剤搬送方向Ａの下流側でマグネット４２による現像剤の汲み上げが困難になり、現像スリーブの現像剤担持不良が起因の画像不良が発生した。

以上説明したように、現像領域を通過した後に現像スリーブから剥ぎ取られた現像剤を撹拌室に回収する構成の現像装置において、隔壁の先端部の重力方向の高さ位置が第２搬送スクリューの螺旋羽根の外径頂点の高さ位置より高く、第２搬送スクリューの螺旋羽根の外径底点の高さ位置を第１搬送スクリューの螺旋羽根の外径底点の高さ位置より高くなるように配置したところ、撹拌室の搬送方向下流部の現像剤量増加による現像装置の駆動不良や、隔壁の先端部と現像スリーブとの隙間から現像剤が現像室に落ちることに起因する濃度薄といった画像不良が発生しなかった。

［実施例２］
次に、図６に基づき本発明に係る画像形成装置の実施例２について説明する。実施例１では第１搬送スクリュー４４と第２搬送スクリュー４５の外径が同じ現像装置４であったのに対し、本実施例は第１搬送スクリュー４４の外径を第２搬送スクリュー４５の外径より大きくした例である。その他の構成については実施例１と同様であるため、説明は省略する。

図６は実施例２における画像形成装置１００の手前側からみた現像装置４の断面構成図である。図６に示すように、隔壁４６の先端部の重力方向の高さ位置をＨ５、第２搬送スクリュー４５の螺旋羽根の外径頂点の高さ位置をＨ６、第２搬送スクリュー４５の螺旋羽根の外径底点の高さ位置をＨ７、第１搬送スクリュー４４の螺旋羽根の外径底点の高さ位置をＨ８として、位置Ｈ５が位置Ｈ６より高い位置にあり、位置Ｈ７が位置Ｈ８より高い位置になるように配置した。

本実施例において、現像スリーブ４１の外径はφ２０ｍｍ、第１搬送スクリュー４４の外径はφ２０ｍｍ、第２搬送スクリュー４５の外径はφ１７ｍｍとした。また、第１搬送スクリュー４４および第２搬送スクリュー４５の螺旋羽根外周と現像容器４０の内壁との隙間は１ｍｍとした。また、第１搬送スクリュー４４の外径と第２搬送スクリュー４５の外径の接線Ｔと水平線となす角度βは１５°、隔壁４６の先端部の高さ位置Ｈ５と第２搬送スクリュー４５の螺旋羽根の外径頂点の高さ位置Ｈ６との高低差が６．５ｍｍ、現像スリーブ４１と第１搬送スクリュー４４との最近接距離Ｌは５ｍｍとした。

本実施例の構成において、第１搬送スクリュー４４の外径を大きくすることで、第１搬送スクリュー４４の搬送能力が上がり、撹拌室４５０から現像室４４０への受け渡し性が良化し、撹拌室の現像剤搬送方向Ｂの下流側に現像剤が溜まりにくくなる。また、第１搬送スクリュー４４の外径と第２搬送スクリュー４５の外径の接線Ｔと水平線となす角度や、現像スリーブ４１と第搬送スクリュー４４との最近接距離Ｌの変更無しで、現像スリーブ４１およびマグネット４２を重力方向上方へ配置することができる。

すると、マグネット４２の剥ぎ取り極Ｓ２と汲み上げ極Ｓ３からなる反発磁界に対向させて配置している隔壁４６の先端部も重力方向上方に配置でき、隔壁４６の先端部の高さ位置Ｈ５と第２搬送スクリュー４５の外径頂点の高さ位置Ｈ６の高低差を大きくでき、隔壁の先端部と現像スリーブとの隙間から現像剤が現像室に落ちることに起因する濃度薄といった画像不良がさらに起きにくくなった。

以上のような構成の現像装置にしたところ、実施例１と同様に撹拌室の搬送方向下流部の現像剤量増加による現像装置の駆動不良や、隔壁の先端部と現像スリーブとの隙間から現像剤が現像室に落ちることに起因する濃度薄といった画像不良が発生しなかった。

［実施例３］
次に、図７および図８に基づき本発明に係る画像形成装置の実施例３について説明する。実施例１では現像装置４に現像剤排出機構を備えていないのに対して、本実施例は、撹拌室４５０の第２搬送スクリュー４５の現像剤搬送方向Ｂの下流部に現像剤排出機構を備えた例である。その他の構成については実施例１と同様であるため、説明は省略する。

図７は実施例３における現像装置４を画像形成装置１００の左側（撹拌室４５０側）から見たときの概略構成図である。図７に示すように、第２搬送スクリュー４５は第１螺旋羽根部４５３、第１螺旋羽根部４５３とは逆巻きの第２螺旋羽根部４５４、第１螺旋羽根４５３と同方向巻きの第３螺旋羽根部４５５を備えている。撹拌室４５０において、現像剤は第１螺旋羽根部４５３により搬送方向Ｂに搬送される。また、現像スリーブ４１から剥ぎ取られた現像剤は搬送方向Ｃに隔壁４６の斜面を落下し、撹拌室４５０で搬送方向Ｂに搬送される現像剤と合流する。

そして、搬送方向Ｂの下流側に備えられた第２螺旋羽根部４５４により搬送方向Ｂと逆方向の搬送力が加わり第１螺旋羽根部４５３と第２螺旋羽根部４５４との切り替わり近傍に備えられた第１開口部４６１から現像室４４０に搬送される。また、現像剤搬送方向Ｂの下流部で現像剤面が高くなり、第２螺旋羽根部４５４を越えてさらに下流側に搬送された現像剤は第３螺旋羽根部４５５により搬送方向Ｂに搬送され、現像剤排出口５０から現像装置４の外に排出される。

また、本実施例のトナーボトルＴａ〜Ｔｄには非磁性トナーとともに磁性キャリアが所定比率で混合された補給現像剤が充填されており、撹拌室４５０の現像剤搬送方向Ｂの最上流部に備えられた補給口４９から補給される。

図８は実施例３における画像形成装置１００の手前側からみた現像装置４の断面構成図である。図８に示すように、隔壁４６の先端部の重力方向の高さ位置をＨ９、第２搬送スクリュー４５の螺旋羽根の外径頂点の高さ位置をＨ１０、第２搬送スクリュー４５の螺旋羽根の外径底点の高さ位置をＨ１１、第１搬送スクリュー４４の螺旋羽根の外径底点の高さ位置をＨ１２として、位置Ｈ９が位置Ｈ１０より高い位置にあり、位置Ｈ１１が位置Ｈ１２より高い位置になるように配置した。

本実施例において、現像スリーブ４１の外径はφ２０ｍｍ、第１搬送スクリュー４４の外径はφ１７ｍｍ、第２搬送スクリュー４５の外径はφ１７ｍｍとした。また、第１搬送スクリュー４４および第２搬送スクリュー４５の螺旋羽根外周と現像容器４０の内壁との隙間は１ｍｍとした。また、第１搬送スクリュー４４の軸中心と第２搬送スクリュー４５の軸中心とを結んだ線と水平線となす角度γは１５°、隔壁４６の先端部の高さ位置Ｈ９と第２搬送スクリュー４５の螺旋羽根の外径頂点の高さ位置Ｈ１０との高低差が４ｍｍ、現像スリーブ４１と第１搬送スクリュー４４との最近接距離Ｌは５ｍｍとした。

本実施例のような構成においては、撹拌室４５０の現像剤搬送方向Ｂの下流部にて現像剤の上面が高くなると、第２搬送スクリュー４５の第２螺旋部４５２を超えて現像剤が排出されるため、現像剤の上面が高くなりにくく、現像剤の上面が隔壁４６の先端部の高さ位置Ｈ９を超えて隔壁の先端部と現像スリーブとの隙間から現像剤が現像室に落ちることに起因する濃度薄といった画像不良がさらに起きにくくなった。

以上のような構成の現像装置にしたところ、実施例１と同様に撹拌室の搬送方向下流部の現像剤量増加による現像装置の駆動不良や、隔壁の先端部と現像スリーブとの隙間から現像剤が現像室に落ちることに起因する濃度薄といった画像不良が発生しなかった。

１ａ〜１ｄ 感光ドラム
４ａ〜４ｄ 現像装置
４０ 現像容器
４１ 現像スリーブ
４２ 固定マグネット
４４ 第１搬送スクリュー
４５ 第２搬送スクリュー
４６ 隔壁
４４０ 現像室
４５０ 撹拌室

Claims (3)

1. トナーとキャリアとを含む二成分現像剤を担持搬送し、像担持体（１）と対向した現像領域で現像剤を供給する現像剤担持体（４１）と、前記現像剤担持体の内部に固定配置された磁界発生手段（４２）と、現像剤担持体上の現像剤層厚を規制する現像剤担持体に対向して配設された層厚規制部材（４３）と、現像剤担持体に現像剤を供給する第１室（４４０）と、第１室内に配設された第１搬送スクリュー（４４）と、第１室と循環路を形成するとともに現像領域通過後の現像剤を回収する第２室（４５０）と、第２室内に配設された第２搬送スクリュー（４５）と、現像剤担持体から剥離した現像剤を第２室へと搬送するガイド部材（４６）と、
   を備え、
   重力方向の高さ位置において、前記ガイド部材（４６）の頂点位置（Ｈ１）が前記第２搬送スクリュー（４５）の外径の頂点位置（Ｈ２）より高い位置にあり、前記第２搬送スクリュー（４５）の外径の底点位置（Ｈ３）が前記第１搬送スクリュー（４４）の外径の底点位置（Ｈ４）より高い位置にある
   ことを特徴とする現像装置（４）。
2. 前記第１搬送スクリュー（４４）の外径が前記第２搬送スクリュー（４５）の外径より大きいことを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
3. 前記第２室（４５０）における第２搬送スクリュー（４５）の現像剤搬送方向下流部に現像剤の一部を排出する現像剤排出機構（５０、４５２、４５３）を備えたことを特徴とする請求項１または２に記載の現像装置。