JP5128657B2 - 現像装置及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、現像剤搬送路の搬送方向に沿って落下していく現像剤の量を規制する現像剤規制壁を備えた現像装置及び画像形成装置に関する。

近年、電子写真複写機、情報記録装置等の小サイズ化が進み、静電潜像担持体の周りの限られたスペースの中に複数の現像装置を設ける関係上、現像装置は小型化されて現像剤の収納容量が小さくなる傾向にあることから、現像剤供給部（以下、ホッパーと呼ぶ。）を別に設ける場合が多くなりつつある。この場合、ホッパーから現像装置への現像剤の供給は、現像剤担持体の軸方向全般に均一に行われるのが理想であるが、スペースの関係から、現像剤搬送路の一端部に設けた現像剤供給口からホッパー内の現像剤を供給し、現像装置へ現像剤の供給を行うようにしている。

すなわち、本発明の実施形態を表した図３に示されているように、現像剤を収容する現像装置１１４の現像容器内には、現像剤担持体（現像スリーブ）１１４ａの軸方向に沿って延在する現像剤搬送路１１４ｂが設けられているとともに、その現像剤搬送路１１４ｂの現像剤搬送方向一端部に現像剤供給口１１４ｃが設けられており、その供給口１１４ｃから補給された現像剤を現像容器内で長手方向、つまり前記現像剤搬送路１１４ｂの現像剤搬送方向一端部から他端部の方向に向かって現像剤を搬送する現像剤搬送手段（以下、搬送スクリューと呼ぶ。）１１４ｄが設けられている。その搬送スクリュー１１４ｄによって搬送された現像剤は、従来装置においては、例えば図１１に示されているように、現像剤搬送路１から当該現像剤搬送路１の現像剤搬送方向に沿って落下していくが、そのときの現像剤の落下量を規制するための上縁部２を有する現像剤規制壁３が設けられている。この現像剤規制壁３の上縁部２は、上述した現像剤担持体１１４ａの軸方向に略均一に現像剤を供給させるために、前記現像剤搬送路１の現像剤搬送方向において高さが低くなるように傾斜している。

また、現像剤を現像容器に供給している供給口１１４ｃの上部にはホッパーが配置されているとともに、現像容器内の現像剤量を一定にするために現像剤残量センサー１１４ｓからの信号に従って現像剤補給を行うようにしている。そして、そのときの現像剤の補給を間欠的に行うことで、原稿の画像比率による現像容器の内部の長手方向における現像剤の補給ムラを防止するようにしている。

ここで、上述したホッパーから供給口１１４ｃに供給された現像剤は、搬送手段である搬送スクリュー１１４ｄによって長手方向に搬送されるが、その長手方向に搬送される現像剤は、現像剤規制壁１１４ｅを逐次乗り越えて撹拌室に供給される。そして、撹拌部材１１４ｇによって新旧現像剤が撹拌されてから現像剤担持体１１４ａに現像剤が担持され、当該現像剤担持体１１４ａの回転によって搬送されながら現像剤層規制部材１１４ｈによって薄層コート状になされて、所定の現像方法により潜像担持体上に現像されるようになっている。

上述した現像剤搬送手段としての搬送スクリュー１１４ｄは、ホッパーから供給された現像剤を現像容器の内部において長手方向に略均一に供給するように制御されているが、その内容を現像剤規制壁１１４ｅの構成とともに説明する。

上述したように、現像剤規制壁１１４ｅは、現像剤搬送路１１４ｂから当該現像剤搬送路１１４ｂの現像剤搬送方向に沿って落下していく現像剤の量を規制する上縁部１１４ｆを有しているが、その上縁部１１４ｆは、現像剤搬送路１１４ｂの現像剤搬送方向において高さが低くなるように傾斜している。すなわち、この現像剤規制壁１１４ｅは、操作側の手前側から奥側にかけて高さが低くなっていく形状を有しているため、ホッパーから供給された現像剤は、手前から少量ずつ落下し、落下せずに残った現像剤が搬送スクリュー１１４ｄによって奥側へ搬送され、その搬送先で落下する。これが繰り返されることで、ホッパーから補給された現像剤は長手方向に特定の分布を持って供給される（この分布を以下、落下量分布と呼ぶ。）。

このとき、凝集度の低い現像剤は安息角が小さくなる。それに対して凝集度の高い現像剤は、安息角が大きくなる。この違いを考慮して、現像剤規制壁１１４ｅの上縁部１１４ｆの幅を決定し、一定の幅で現像剤の凝集度の高低によらず現像容器長手方向において現像剤が略均一に補給される技術が開示されている。（特許文献１参照）

特開平８−１３７２３５号公報

しかしながら、凝集度が過度に低い現像剤が供給された場合には、現像剤搬送路１１４ｂ内を搬送される現像剤が、現像剤規制壁１１４ｅが高い箇所で壁を乗り越えられなくなって現像剤搬送路１１４ｅの長手方向下流側に多くの現像剤が落下し、その結果として現像容器の奥側における現像剤の落下量が多くなる。これとは反対に、凝集度が過度に高い現像剤が供給された場合には、現像剤搬送路１１４ｂ内を搬送される現像剤が現像剤規制壁１１４ｅの高い箇所を乗り越えていき、現像剤搬送路２の長手方向上流側において多くの現像剤が落下する。いずれの場合においても、現像容器内における長手方向への現像剤の供給が偏ってしまい、その現像剤の落下量分布の不均一性に起因する画像劣化が発生することとなる。

現像剤の凝集度（流動性）の変化は、使用環境や放置環境、現像剤の劣化状態等に起因するが、以下においては、使用環境等の明示はせずに凝集度（流動性）をもってのみ現象を説明する。図８に示されているように、現像剤の凝集度が中心値よりも高い場合の現像剤は、現像容器の手前側により多く落下し、反対に現像剤の凝集度が低い場合には奥側に多く落下する傾向がある。このことにより、画像中には落下量分布に対応した濃度ムラが生じる。具体的には、多く現像剤が落下する位置に対応して画像濃度変化が少なく、現像剤の落下量が少ない位置に対応して画像上では、印字枚数が進むほど１枚中の濃度差が大きくなる。また、現像剤が多く落下する位置に対向する現像剤担持体表面には現像剤に予め外添された物質が付着する現象が発生し画像劣化を引き起こす傾向がある。

本発明は、現像容器内における現像剤の供給が、現像剤の凝集度の変化にかかわらず偏ることなく行われ、現像容器内に補給される現像剤の長手方向の落下量分布の不均一性に起因する画像劣化を防ぐことを目的としている。

上記目的を達成するため本発明では、現像剤担持体の軸方向に沿って現像剤を搬送するための現像剤搬送路と、前記現像剤搬送路の現像剤搬送方向一端部から他端部の方向に向かって現像剤を搬送する搬送スクリューと、前記現像剤担持体と前記現像剤搬送路の間に位置し、搬送された現像剤を攪拌して前記現像剤担持体に現像剤を供給する撹拌室と、前記現像剤搬送路の現像剤搬送方向に沿って設けられ、当該現像剤搬送路から前記撹拌室に落下する現像剤の量を規制する現像剤規制壁と、を備えた現像装置において、前記現像剤規制壁の上縁部の高さが、搬送される現像剤が前記撹拌室に落下するように前記現像剤搬送方向において上流側から下流方向へ低くなるように形成されているとともに、前記現像剤規制壁の上縁部の前記現像剤搬送方向と直交する方向における幅は、搬送される現像剤の安息角に対応し、かつ凝集度が６２％以上の現像剤が前記上縁部に積層した際に、積層された現像剤の頂点が前記搬送スクリューの回転中心よりも上方に位置するように前記上縁部の高さが低くなることに応じて広くなるように形成された構成になされている。

このように本発明では、現像剤規制壁の上縁部が低くなるに従って上縁部の面幅が広くなされているため、その現像剤規制壁の上縁部の面幅上に積層される現像剤の高さが、現像剤規制壁が低くなっている位置ほど高くなるように形成される。一方、現像剤搬送路内を搬送される現像剤によって壁が形成されることから、現像剤は、現像剤自身の壁を乗越えるようにして落下しながら長手方向に搬送されるが、この現像剤で形成される壁は、現像剤の凝集度の低いものほど壁の高さが低く、凝集度の高いものほど壁の高さが高くなる。

すなわち、装置の使用環境等が変化して現像剤の凝集度が変化した場合には、現像剤規制壁の上縁部の上面に積層される壁の高さが変化することとなり、使用環境の高湿度化等に伴って現像剤の凝集度が高くなっても、現像剤規制壁の上縁部が、現像剤搬送方向の下流側において低くなされ、かつその上縁部の面幅が、現像剤搬送方向の下流側において大きくなされているために、当該現像剤搬送方向の下流側における現像剤規制壁に形成される現像剤の壁高さが一定に維持される傾向となり、現像剤供給量も一定に維持されることとなって、現像容器内に落下する長手方向の落下量分布を均一に制御することが可能となる。その結果、現像容器内における現像剤の現像剤担持体に対する供給が偏ることなく行われ、現像容器内における長手方向の現像剤補給による長手方向の落下量分布に起因する画像劣化の発生が防止される。

また、本発明において、現像剤搬送路に、前記現像剤規制壁の上縁部が最大高さとなっている位置に近接して現像剤の供給口が設けられた構成とすれば、ホッパー内の現像剤の詰まりが除去された際など、現像剤が供給口から大量に供給された場合に発生する現像剤の現像剤規制壁乗り上げが防止され、落下量を均一に制御することが可能となって、現像容器内現像剤の現像剤担持体に対する供給が偏ることなく、現像容器内長手方向の現像剤補給による長手方向の落下量分布に起因する画像劣化の発生が防止される。

また、本発明において、現像剤搬送路に設けた現像剤搬送手段として螺旋状のスクリューを設けた構成とすれば、搬送経路内長手方向の現像剤の搬送が安定し、かつ現像剤担持体方向への落下量を均一に制御することが可能となり、現像容器内現像剤の現像剤担持体に対する供給が偏ることなく行われ、現像容器内長手方向の現像剤補給による長手方向の落下量分布に起因する画像劣化の発生が防止される。

また、本発明において、現像剤供給部からの現像剤補給が間欠的に行われるように構成しておけば、搬送経路内長手方向の現像剤の搬送が安定し、且つ現像剤担持体方向への落下量を均一に制御することが可能となり、現像容器内現像剤の現像剤担持体に対する供給が偏ることなく行われ、現像容器内長手方向の現像剤補給による長手方向の落下量分布に起因する画像劣化の発生が防止される。

以上のように本発明は、現像剤搬送路から当該現像剤搬送路の現像剤搬送方向に沿って落下していく現像剤の量を規制する現像剤規制壁の上縁部を、現像剤搬送路の現像剤搬送方向において高さが低くなるように傾斜させるとともに、現像剤搬送路の現像剤搬送方向に直交する方向における上縁部の面幅を現像剤搬送路の現像剤搬送方向に沿って拡大させて、現像剤搬送路を搬送される現像剤によって壁を形成し、搬送される現像剤が、現像剤自身の壁によって長手方向と直交する方向への落下が規制されるため、環境条件によって現像剤の凝集度が変化した場合でも現像剤規制壁の上面に積層される現像剤の壁の高さが変化して、現像剤の凝集度に関わらず長手方向の現像剤供給及び長手方向と直交する方向への落下が略均一に行われることから、現像容器内の長手方向の現像剤補給による長手方向の落下量分布に起因する画像劣化の発生が防止され、簡易な構成で、現像装置及び画像形成装置の信頼性を高めることが出来る。

本発明を適用する画像形成装置の一例としての複写機における全体構成の概略を表した縦断面説明図である。 図１に示された複写機に用いられている画像形成制御部の構成例を表したブロック図である。 図１に表された複写機に用いられている現像装置の内部構造を示した分解斜視説明図である。 図２中のＩＶ−ＩＶ 線に沿った横断面拡大図である。 図３に表された現像装置における現像剤搬送路を拡大して表した横断面拡大図である。 図３及び図４に表された現像装置における現像剤搬送路及び現像剤規制壁の外観斜視説明図である。 図５に表された現像剤搬送路及び現像剤規制壁を示したものであって、（ａ）は奥側の端面形状を示した側面説明図、（ｂ）は正面説明図、（ｃ）は手前側の端面形状を示した側面説明図である。 従来装置における長手方向の落下量分布を表した線図である。 本発明にかかる現像装置における長手方向の落下量分布を表した線図である。 本発明における現像装置に設けられた現像剤規制壁の上面に形成される現像剤の壁を表したものであって、（ａ−１）は凝集度の低い現像剤を用いた場合の奥側端面図、（ａ−２）は同じく凝集度の低い現像剤を用いた場合の正面図、（ｂ−１）は凝集度中心の現像剤を用いた場合の奥側端面図、（ａ−２）は同じく凝集度中心の現像剤を用いた場合の正面図、（ｃ−１）は凝集度の高い現像剤を用いた場合の奥側端面図、（ｃ−２）は同じく凝集度の高い現像剤を用いた場合の正面図である。 従来の現像装置における現像剤搬送路及び現像剤規制壁を示したものであって、（ａ）は奥側の端面形状を示した側面説明図、（ｂ）は正面説明図、（ｃ）は手前側の端面形状を示した側面説明図である。 搬送スクリューと現像剤規制壁とその上縁部に形成される現像剤の山を説明する模式図である。 搬送スクリューと現像剤規制壁の形状を説明する模式図であって、（ａ）は手前側の端面形状を示した側面模式図、（ｂ）は搬送スクリューと現像剤規制壁との配置関係を表した側面模式図、（ｃ）は現像剤規制壁の形状を表した側面模式図である。

以下、画像形成装置としての複写機に本発明を適用した実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。

先ず、本発明を適用した複写機の全体構成は、図１に示されているように、画像形成装置本体Ａの各部に、スキャナ部Ｂ、画像形成部Ｃ及びシートデッキＤを備えたものとなっている。そして、上記画像形成装置本体Ａの上部に、ブック原稿の画像情報を読み取る画像読取手段であるスキャナ部Ｂが配置されているとともに、その画像形成装置本体Ａの下部には画像形成手段となる画像形成部Ｃが設けられ、さらにその画像形成部Ｃの下部側にシートデッキＤが組み付けられている。

上述したスキャナ部Ｂは、走査系光源２０１、プラテンガラス２０２、画像形成装置本体Ａに対して開閉可能な原稿圧板２０３、ミラー２０４、受光素子（光電変換素子）２０５、及び画像処理部などの各部から構成されている。そして、前記プラテンガラス２０２上に、本や記録紙等からなるブック原稿又はシート状原稿などを原稿面を下向きにして載置して原稿圧板２０３により背面を押圧して静止状態にセットし、読取スタートキーを押すと、走査系光源２０１がプラテンガラス２０２の下部を矢印方向に走査して原稿面の画像情報を読み取る。走査系光源２０１により読み取られた原稿の画像情報は画像処理部で処理され、電気信号に変換されて、画像形成部Ｃのレーザスキャナ１１１に伝送される。ここで、画像形成装置本体Ａは、画像形成部Ｃのレーザスキャナ１１１に画像処理部の処理信号を入力すれば複写機として機能し、外部装置（コンピュータ）の出力信号を入力すればプリンタとして機能する。また、画像形成装置本体Ａは、他のファクシミリ装置からの信号を受信したり、画像処理部の信号を他のファクシミリ装置に送信したりすれば、ファクシミリ装置としても機能する。

一方、上述した画像形成部Ｃの下部には給紙手段を構成する給紙トレイ１が装着されている。すなわち、その給紙トレイ１は、下段給紙トレイ１ａと上段給紙トレイ１ｂの２個で１つの給紙手段としの給紙ユニットを構成しており、本実施形態では、２つの給紙ユニットＵ１及びＵ２による計４個の給紙トレイが装着可能になされている。そして、上方側に配置された１つの給紙ユニットＵ１は、前記画像形成装置本体Ａに対して着脱可能に取り付けられ、下方側の給紙ユニットＵ２は、シートデッキＤに対して着脱可能に取り付けられている。

このような下段給紙トレイ１ａ及び上段給紙トレイ１ｂの内部に収容されたカット紙などのシート状記録媒体は、同じく給紙手段を構成しているピックアップローラ３により繰り出され、フィードローラ４とリタードローラ５との協動作用により１枚ずつ分離・給送された後、搬送ローラ１０４、１０５によってレジストローラ１０６まで搬送され、該レジストローラ１０６によって後述する画像形成動作に同期するようにして画像形成部Ｃへと給送される。また、前述した給紙トレイ１とは別の給紙手段として、手差しトレイ６が画像形成装置本体Ａの側面に配置されており、手差しトレイ６上のシートＳは手差し給紙ローラ７により、レジストローラ１０６へと繰り出される。

また、前記画像形成部Ｃは、電子写真感光ドラム１１２、画像書き込み光学系１１３、帯電ローラ１１６、現像装置１１４及び転写帯電器１１５等を備えた構成になされている。そして、帯電ローラ１１６により一様に帯電された感光体ドラム１１２の表面に、レーザスキャナ１１１から射出された画像情報に対応するレーザ光が画像書き込み光学系１１３により走査されて静電潜像が形成され、その静電潜像が現像装置１１４により現像されることによりトナー像が形成される。その感光体ドラム１１２上のトナー像は、当該感光体ドラム１１２の回転に同期して上記レジストローラ１０６から送り出されたシート状記録媒体（用紙）の第１面に、転写帯電器１１５が配置された転写部で転写されるようになっている。

ここで、図中の符号１１７は、上述したようにしてトナー像を形成されたシート状記録媒体を搬送する搬送部を示し、また符号１１８及び１１９は、定着装置及び排出ローラをそれぞれ示している。上記搬送部１１７は、トナー像を形成されたシート状記録媒体（記録用紙）を搬送可能とする構成になされていて、トナー像を形成されたシート状記録媒体は、上記搬送部１１７により定着装置１１８に搬送され、そこで加熱及び加圧が行われることによってトナー像が表面に定着された後に、排出ローラ１１９の搬送作用で排出トレイ１２０に向かって排出されてそこに積載される構成になされている。このように、図１に示された画像形成装置としての複写機は、本発明にかかる現像装置１１４を画像形成部Ｃに備えたものである。

また、シート状記録媒体（記録用紙）の両面に画像を記録する場合には、上述した定着装置１１８から排出されたシート状記録媒体の後端が前記排出ローラ１１９の直前の分岐点２０７を通過した時点で上記排出ローラ１１９が逆転方向に回転駆動される。それによって上記シート状記録媒体は両面トレイ１２１上に一旦載置され、その後に搬送ローラ１０４、１０５により搬送されてレジストローラ１０６に到達し、その反転されたシート状記録媒体の裏面（第２面）に上述と同様にして画像が形成された後、トレイ１２０に排出・積載される構成になされている。

このとき、上述した画像形成動作を行う各部は、例えば図２に示されているような画像形成制御部により制御される。本実施形態における画像形成制御部は、概略、画像形成動作に必要な各種の制御プログラムを記憶したＲＯＭ３０１と、画像形成動作に関する各種データを記憶する不揮発性メモリ及び揮発性メモリを有して各種制御プログラムを実行することにより画像形成装置の全体の動作を司るＣＰＵ（中央演算装置）３０２と、を備えている。前記ＣＰＵ３０２は、所定のインターフェース（Ｉ／Ｏ）を介して画像形成動作に関与する、例えば画像形成制御、定着温度制御、及び高圧制御等を含む各種のアクチュエータ３０３にバス接続されている。

ここで、図３に示されているように、現像装置１１４に設けられた現像容器の前端部分には、現像剤担持体としての現像スリーブ１１４ａが回転駆動されるように配置されているとともに、現像容器の後端部分には、上記現像スリーブ１１４ａの軸方向に沿って現像剤を搬送する現像剤搬送路１１４ｂが、横断略円弧状をなすように設けられている。そして、その現像剤搬送路１１４ｂの一端部分（操作方向手前側部分）には、上方にホッパーが接続される供給口１１４ｃが設けられていて、その供給口１１４ｃを通して現像剤が現像剤搬送路１１４ｂ内に補給されるようになっている。

ここで、現像剤の凝集度について説明する。現像剤の凝集度が低い場合には、現像剤規制壁によって現像剤の凝集度（流動性）が中心値の状態において長手方向に略均一な分布を示すように規制されるが、現像剤規制壁の攪拌領域の長手方向を５分割して現像剤量を測定してみたところ、現像剤の凝集度によって現像剤の落下量分布が、例えば図８に示したように変化することが分かった。以下、その現象の説明をする。なお、上述した落下量分布の測定条件は次の通りである。ホッパーの現像剤供給能力（１．０ｇ／ｓｅｃ）のホッパーからの補給方法は現像剤の補給を間欠的に行うものとし、搬送スクリュー６としては、スクリュー外径１３ｍｍ、真棒外径８ｍｍ、スクリューピッチ２０ｍｍのものを用いて、それを２４ｒｐｍで回転させることとする。

すなわち、ホッパーから現像容器の長手方向端部に設けられた供給口に現像剤を補給し、それを現像容器内で長手方向に搬送しながら現像剤担持体（現像スリーブ）に向かって長手方向略均一に現像剤を供給する場合において、現像剤の凝集度が異なると、前述の長手方向の搬送能力が異なることとなる。そして、凝集度が高いと、現像容器内で現像剤が現像容器内の奥側まで満足に搬送されることなく現像容器内の手前側で現像剤が現像剤規制壁を越えてスリーブ方向に供給される。逆に、現像剤の凝集度が低すぎる（流動性が良すぎる）と、現像容器内で現像剤が奥側へ過度に搬送されてしまい、現像容器内の手前側で現像剤担持体（現像スリーブ）方向へ供給される現像剤量は減少する。

なお、今回現像剤の凝集度は、ホソカワミクロン社製パウダーテスタを使用し、以下の要領で求めた。まず直径１００ｍｍの円形の篩を三つ重ね、上からＪＩＳ規格で６０メッシュ、１００メッシュ、２００メッシュとする。そして、各篩の間隔が２０ｍｍであるように設定した篩の束を振動発生機の上に置き、５０Ｈｚの振動数、０．７ｍｍの振幅で上下方向に振動させる。この設定の下で、篩の束の上に被検現像剤を５．０ｇ置き、１５秒間振動を加える。１番上の篩に残った現像剤の重量をＭ１、２番目の篩に残った現像剤の重量をＭ２、１番下の篩に残った現像剤の重量をＭ３として、それぞれＭ１、Ｍ２、Ｍ３各々の値を以下の演算式に代入し、凝集度を百分率で表したものである。
凝集度（％）＝Ｍ１×２０＋Ｍ２×１２＋Ｍ３×４・・・式（１）
上記記載の測定方法によると、本実施形態にいう凝集度の高い現像剤は６２％であり、凝集度の中程度の現像剤は３６％で、凝集度の低い現像剤は１４％である。

本実施形態における現像装置の前記現像剤搬送路１１４ｂの内部には、当該現像剤搬送路１１４ｂの現像剤搬送方向一端部分（操作方向手前側部）から他端部分（操作方向奥側部分）に向かって現像剤を搬送する現像剤搬送手段としての搬送スクリュー１１４ｄが配置されている。この搬送スクリュー１１４ｄは、当該搬送スクリュー１１４ｄの底部側から後方部分を覆うように配置された現像剤搬送路１１４ｂ内の現像剤を、上述した現像スリーブ１１４ａの軸方向に沿って搬送する機能を有しているが、その現像剤搬送路１１４ｂ内の搬送途中にある現像剤は、当該現像剤搬送路１１４ｂの前端側の縁部から上述した現像スリーブ１１４ａ側に向かって落下するように形成されている。

一方、その現像剤が落下する現像剤搬送路１１４ｂの前端側の縁部には、現像剤規制壁１１４ｅが上方に立ち上がるように設けられている。その現像剤規制壁１１４ｅの上縁部は、当該現像剤搬送路１１４ｂの現像剤搬送方向に沿って落下していく現像剤の量を規制する上縁部１１４ｆを有している。この現像剤規制壁１１４ｅの上縁部１１４ｆは、上述した現像剤の搬送方向において高さが低くなるように傾斜している。なお、この現像剤規制壁１１４ｅの具体的な傾斜角度については、従来装置と同様にして決定されている。

この現像剤規制壁１１４ｅの傾斜形状について図１３を用いて詳述する。図１３は、搬送スクリュー１１４ｄと現像剤規制壁１１４ｅとその上縁部の形状を説明する模式図である。この現像剤規制壁１１４ｅは通常環境（Ｎ／Ｎ環境）及び低温低湿環境（Ｌ／Ｌ環境）等の現像器に補給される現像剤にとって流動性の良い使用環境時を考慮して設計されたものである。（後述するように高湿度環境になると現像剤の流動性は低下するため、流動性の良い環境下での規制壁の形状のままでは問題となるおそれがある。）流動性の良い使用環境下では、現像剤が搬送スクリュー１１４ｄによる現像容器長手方向に均一して落下（スリーブ方向への搬送）が行われるように現像剤規制壁１１４ｅが所定角度で傾斜するように形成されている。本実施形態では、現像剤が補給される手前の方から６０ｍｍ進んだところから奥側まで約２度傾斜している。この形状で流動性の良い使用環境下では、スリーブ長手方向に均一して現像剤が搬送される。

これに対し、流動性が悪い高湿度環境対策として現像剤搬送路１１４ｂの上縁部１１４ｆの上面、つまり現像剤搬送方向に直交する前後方向における面の幅Ｗが、現像剤の搬送方向に沿って拡大するように形成されている。すなわち、その現像剤規制壁１１４ｅの上縁部１１４ｆは、図６に示されているように、手前側が高く奥側が低くなり、かつ傾斜が低くなるに従って壁の上面の面幅Ｗが広くなるように形成されている。そのため、上述した搬送スクリュー１１４ｄによって長手方向の手前側から奥側に向けて搬送される現像剤は、その現像剤規制壁１１４ｅにおける上縁部１１４ｆの上面に現像剤による壁を形成しながら、現像剤撹拌部材１１４ｇ側に落下するように構成されている。

ここで、本発明の特徴的な部分について図１２を用いて詳述する。図１２は、搬送スクリュー１１４ｄと、現像剤規制壁１１４ｅと、その上縁部１１４ｆに形成される現像剤の山を説明する模式図である。

前述したように、現像器に補給される現像剤は、使用環境により流動性が変化する。具体的には、高湿度環境になると流動性は低下する傾向があり、湿度変化に対応して流動性を一定に保つのは困難である。流動性を表す指標として用いられるものに安息角がある。 安息角は、粉体の流動性を表す指標であり、流動性が低いものほど安息角は大きくなる。流動性が低下すると供給口から搬送スクリュー１１４ｄで回転されながら長手方向に搬送される現像剤は、長手方向への搬送性が低下する一方、搬送スクリュー１１４ｄの回転方向への搬送性は増加する。回転方向への搬送性が増加することにより、現像剤規制壁１１４ｅを乗越え易くなり、長手方向の現像剤の落下量分布は長手搬送方向手前側が多くなり、長手方向に均一な現像剤補給ができなくなる。

本発明は、湿度５０％以上の環境下において現像剤規制壁上に形成される現像剤の頂点Ｂを隣接する攪拌スクリュー１１４ｄの回転中心ＳＣよりも上側に形成することを目的としており、そのために現像剤規制壁１１４ｅの上縁部１１４ｆの傾斜及び面幅を規定することで、所望する現像剤の山の高さを得ることができる発明である。

現像剤の頂点の高さｈ’は、現像剤規制壁の上縁部１１４ｆの面幅Ａ−Ｃ上に形成される現像剤の山をＡ−Ｂ−Ｃとし、頂点Ｂからの垂線と三角形の底辺の接点をＤとし、 Ａ−Ｄ間をｂ、∠ＢＡＣを安息角：θとした時、Ｂ−Ｄ間のｈ’は下記式にて求めることができる。
ｈ’＝ｂ Ｔａｎθ

また、搬送スクリュー１１４ｄの回転中心ＳＣと現像容器の底面との距離をＨとした時、Ｈ ＜ ｈ’ を実現するために現像剤規制壁の幅Ａ−Ｃを規定する。

上記により、湿度５０％以上の環境下においても、攪拌スクリュー１１４ｄから回転方向に搬送される現像剤は、現像剤によって形成された壁を乗り越えながら落下するので、現像容器内長手方向に均一に現像剤を落下させることが可能となる。

また、画像形成装置の設置されている環境の高湿度から低湿度に変化した場合、現像剤規制壁１１４ｅ上に形成された現像剤の壁は、安息角の低下に伴い頂点が低くなり、搬送スクリュー１１４ｄによって長手方向への搬送性が増加し、搬送スクリュー１１４ｄの回転方向への搬送性が低下した場合においても、現像剤の均一落下が可能となる。なお、本実施例では、現像剤規制壁１１４ｅの幅Ａ−Ｃを手前側を１ｍｍ、奥側を１２ｍｍとした。

このような構成によれば、装置の使用環境の変化により現像剤の凝集度が変化すると、現像剤規制壁１１４ｅの上縁部１１４ｆに形成される現像剤の壁は、図１０（ａ）に示すように凝集度の低い現像剤の壁は低くなり、図１０（ｃ）に示すように凝集度の高い現像剤の壁は高く形成される。また、図１０（ｂ）に示すように凝集度が中間にある現像剤の壁はその中間の高さに形成される。現像剤搬送路１１４ｂ内を長手方向に沿って搬送される現像剤は、現像剤規制壁１１４ｅの上縁部１１４ｆに形成された現像剤の壁を乗り越えながら長手方向に搬送され、現像剤の壁を乗り越えたり崩したりして現像剤が、現像容器１１４の現像剤撹拌部材１１４ｇ側に供給される。

このような現象が連続的に起こることによって、現像剤の落下量分布は均一に保たれることとなり、画像欠陥のない良好な画像を提供することが可能となる。この結果が図９に表されている。すなわち、これを図８の従来例と比較すると、現像剤の凝集度に関わらず、長手方向の現像剤の落下量分布が明らかに略均一に制御されており、１ページ内における濃度差が防止されることとなる。従って、本実施形態によれば、印字枚数が増加した場合でも現像剤の凝集度の高低によらず濃度ムラのない良好な画像を得ることができる。

以上、本発明者によってなされた発明の実施形態を具体的に説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変形可能であることはいうまでもない。

例えば、上述した各実施形態は、モノクロ複写機の一成分現像装置に適用した場合について説明したものであるが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えばカラー複写機、プリンタ等にも適用でき、また二成分現像装置にも適用できる。なお、二成分現像装置における現像剤量検知は、キャリア粒子に対する現像剤の比、即ち現像剤濃度のことを意味するものである。

以上述べたように本発明にかかる現像装置及びそれを備えた画像形成装置は、プリンタや複写機などの多種多様な画像形成装置等の各種装置に対して広く適用することが可能である。

Ａ 画像形成装置本体
Ｂ 画像読取スキャナ
Ｃ 画像形成部
Ｄ シート状記録媒体（記録用紙）デッキ
Ｎ 定着領域
Ｐ シート状記録媒体（記録用紙）
１１２ 感光ドラム
１１４ 現像装置
１１４ａ 現像スリーブ（現像剤担持体）
１１４ｂ 現像剤搬送路
１１４ｃ 供給口
１１４ｄ 搬送スクリュー（現像剤搬送手段）
１１４ｅ 現像剤規制壁
１１４ｆ 上縁部
１１４ｇ 現像剤撹拌部材
１１４ｓ 現像剤残量センサー
Ｗ 面幅
１１５ 転写ローラ
１１８ 定着装置
３０１ ＲＯＭ（画像形成制御部）
３０２ ＣＰＵ（中央演算装置）
３０３ アクチュエータ

Claims (5)

1. 現像剤担持体の軸方向に沿って現像剤を搬送するための現像剤搬送路と、
   前記現像剤搬送路の現像剤搬送方向一端部から他端部の方向に向かって現像剤を搬送する搬送スクリューと、
   前記現像剤担持体と前記現像剤搬送路の間に位置し、搬送された現像剤を攪拌して前記現像剤担持体に現像剤を供給する撹拌室と、
   前記現像剤搬送路の現像剤搬送方向に沿って設けられ、当該現像剤搬送路から前記撹拌室に落下する現像剤の量を規制する現像剤規制壁と、
   を備えた現像装置において、
   前記現像剤規制壁の上縁部の高さが、搬送される現像剤が前記撹拌室に落下するように前記現像剤搬送方向において上流側から下流方向へ低くなるように形成されているとともに、
   前記現像剤規制壁の上縁部の前記現像剤搬送方向と直交する方向における幅は、搬送される現像剤の安息角に対応し、かつ凝集度が６２％以上の現像剤が前記上縁部に積層した際に、積層された現像剤の頂点が前記搬送スクリューの回転中心よりも上方に位置するように前記上縁部の高さが低くなることに応じて広くなるように形成されていることを特徴とする現像装置。
2. 前記現像剤搬送路には、前記現像剤規制壁の上縁部が最大高さとなっている位置に近接して、前記現像剤搬送路へ現像剤が供給される現像剤供給口が設けられていることを特徴とする請求項１記載の現像装置。
3. 前記搬送スクリューが、螺旋状のスクリュー体により構成されていることを特徴とする請求項１記載の現像剤装置。
4. 現像剤を前記現像剤供給口を介して前記現像剤搬送路に供給する現像剤供給部を備え、前記現像剤供給部から現像剤の供給が間欠的に行われるように構成されていることを特徴とする請求項２記載の現像装置。
5. 請求項１乃至請求項４のいずれか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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