JP5267581B2 - 現像装置及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、現像装置及び画像形成装置に関し、特に、トリクル方式の現像装置において、システム速度の変動に関わらず装置内の現像剤量の変動を抑える技術に関する。

トナーとキャリアとを含有する２成分系現像剤を用いる画像形成装置においては、画像形成により消費されるトナーが必要に応じて新規補給されるのに対して、現像装置内に留まり続けるキャリアは経時劣化する。このキャリアの劣化によらず現像装置を長寿命化するために、劣化したキャリアを少しずつ廃棄しながら新規キャリアを補給するトリクル方式が提案されている。トリクル方式においては、当初、横２軸循環形態を採用して、現像装置内において現像剤の液面の高さが一定以上になったらキャリアを排出する液面オーバーフロー型が主流となっていた。

しかしながら、液面オーバーフロー型には、現像装置の軸方向における傾斜の影響を受けて排出量が変動し易いという問題がある。すなわち、現像剤の排出側が低くなるように傾斜すると排出量が不必要に増大して、あまり劣化していないキャリアが廃棄されたり、逆に傾斜すると排出量が不足して、劣化したキャリアが現像装置内に留まり続けたりしてしまう。

このような問題に対して、例えば、現像剤の排出口の手前にある逆流発生部のクリアランス上部を局所的に狭くする技術が開示されている（特許文献１を参照）。逆流発生部は現像装置内で現像剤を攪拌搬送する攪拌搬送槽から排出口に至る経路上で排出口から攪拌搬送槽に向かう方向に現像剤を付勢するスクリューが設けられた箇所をいい、これによって現像剤の排出量が調整される。

この逆流発生部におけるスクリューと内壁面との間のクリアランスを鉛直方向上部において狭くすれば、現像剤の液面高さよりも攪拌搬送槽の現像剤推進力の大きさが現像剤の排出量に対して支配的になるので、傾斜の影響を受け難くなり、排出量の安定性を高めることができる。排出量が安定化すれば、現像装置内の現像剤量の変動を抑えられるので、感光体に供給するトナー量が安定化して、優れた画質を実現することができる。

一方、攪拌搬送槽内で現像剤を循環させる２本のスクリューの位置関係が斜め２軸や縦２軸の循環形態においては、循環オーバーフロー型の排出構成が主流になりつつある。そのような循環オーバーフロー型では現像剤推進力だけでなく、現像剤推進力と逆流発生部の付勢力との関係によって排出量が決る。また、液面高さの影響を受け難いので現像装置の傾斜に対して比較的強く、コンパクトに構成することができるという利点もある。

更に、縦２軸循環形態については、汲み上げ開口よりも汲み下げ開口を小さくすることで排出安定性を確保する技術も提案されている（特許文献２を参照）。この従来技術においては、上下に配置された１対の攪拌搬送槽のうち、上側の攪拌搬送槽から下側の攪拌搬送槽へ現像剤を汲み下げる２つの汲み下げ開口と、逆に、下側の攪拌搬送槽から上側の攪拌搬送槽へ現像剤を汲み上げる汲み上げ開口とが設けられており、上側の攪拌搬送槽の汲み下げ開口よりも現像剤搬送方向における下流側に排出口が設けられている。

２つの汲み下げ開口のうち、一方の汲み下げ開口は常時、他方の汲み下げ開口は現像装置内の現像剤量が増大したときのみ現像剤を通過させる。また、いずれの汲み下げ開口も汲み上げ開口よりも開口面積が狭くなっている。このため、現像装置内の現像剤量が少ない場合でも汲み下げ量を制限して劣化キャリアを廃棄し、また、現像装置内の現像剤量が多い場合には汲み下げ量が多くなるのでキャリア廃棄量が過大になるのを防止する。したがって、劣化キャリアの廃棄量を安定させることができる。

特開２００５−２２１８５２号公報 特開２００８−２５０２９０号公報

画像形成装置の生産性（単位時間当たりの画像形成枚数）を高めるために、システム速度が高速化し続けている。このシステム速度の高速化に伴って、現像装置においてもより多くの現像剤を供給するために攪拌搬送速度の高速化が必要なっている。
しかしながら、攪拌搬送速度が高速化されるほど、搬送される現像剤が慣性力によって汲み下げ開口を飛び越え易くなってくる。特に、上記従来技術のように汲み下げ開口を狭くすると、更に容易に現像剤が汲み下げ開口を飛び越えてしまうので、現像剤の排出量が増えてしまい、排出量の安定化が難しくなる。この不安定化は、システム速度が２００ｍｍ／秒を越えると特に顕著になる。

本発明は、上述のような問題に鑑みて為されたものであって、システム速度の高速化に関わらずの現像装置内の現像剤量の変動を抑えることができる現像装置及び画像形成装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係る現像装置は、２成分系現像剤の補給を受けて、感光体にトナーを供給し、静電潜像を顕像化するトリクル方式の現像装置であって、現像剤を攪拌、搬送する攪拌搬送スクリューを備えた攪拌搬送槽と、攪拌搬送槽から現像剤を排出する排出口と、攪拌搬送槽から排出口に至る管状の排出経路と、排出経路上に配設され、攪拌搬送スクリューと回転軸を同じくし、排出口から攪拌搬送槽へ向かう方向に現像剤を押し戻す逆流発生スクリューと、を備え、排出経路は、逆流発生スクリューが配設された位置であって、管軸方向に直交する断面における鉛直方向下側に上側よりも内径が縮小している箇所があることを特徴とする。

このようにすれば、逆流発生部材が配設された箇所において排出経路の鉛直方向下側を縮径して、現像剤を押し戻す力を強化しているので、システム速度に関わらず現像剤の排出量を安定化することができる。したがって、現像装置内の現像剤量を安定化することができるので、システム速度に関わらず優れた画質を実現することができる。
この場合において、出荷時における充填量の現像剤を循環させた場合に排出経路の逆流発生スクリューが存する部分に進入する現像剤の液面下において、液面上よりも排出経路の内径を縮小するのが望ましい。また、後述の試験結果に示されるように、前記縮径箇所における逆流発生スクリューの稜線と排出経路の内壁との隙間を０．８ｍｍ以上、１．５ｍｍ以下の範囲内とするのが好適である。

また、排出経路は、逆流発生スクリューの回転方向の前記縮径箇所よりも上流側において、前記縮径箇所以外の部分の中で拡径されている箇所があれば、現像剤の排出が開始される現像剤量を調整することができる。また、更に、装置内の現像剤量を安定化することができる。この場合において、前記拡径箇所は、前記縮径箇所から逆流発生スクリューの中心角で０度以上９０度以下の範囲内にあり、前記拡径箇所における逆流発生スクリューと排出経路の内壁との距離が２．５ｍｍ以上、３．５ｍｍ以下の範囲内とすれば、なお好適である。

また、縮径の程度に限度が有る場合には、排出経路を、前記縮径箇所において、他の位置よりも内壁面の表面粗さが高くしても良い。このようにすれば、やはり現像剤量を安定化する効果を得ることができる。なお、この場合において、前記縮径箇所における、排出経路の内壁面の表面粗さは、Ｒｚ１０〜２０μｍの範囲内とするのが望ましい。
また、排出経路は、前記縮径箇所における内壁面上に、複数のリブを立設しても同様の効果を得ることができる。この場合においては、前記リブは高さが略１ｍｍとするのが望ましい。

また、排出経路を通過する現像剤の一部を攪拌搬送槽へ戻す開口を備えても良い。このようにしても、現像装置内の現像剤量を安定化して優れた画質を得ることができる。
本発明に係る画像形成装置は、本発明に係る現像装置を備えることを特徴とする。このようにすれば、上述のような効果を得ることができる。

本発明の実施の形態に係る画像形成装置の主要な構成を示す図である。 作像部１１１Ｋの主要な構成を示す図である。 現像装置２０４の主要な構成を示す模式図である。 逆流発生部３０７における主要な構成を示す断面図である。 供給スクリュー２１０の回転軸方向における現像装置２０４の傾斜角度と、ハウジング３０１の内壁面と逆流発生スクリュー３１０との距離Ｄｃと、を変化させた場合の安定現像剤量を示すグラフである。 ハウジング３０１の内壁面と逆流発生スクリュー３１０との距離Ｄｃを２．５ｍｍとし、傾斜角度を変化させた場合の安定現像剤量をシステム速度ごとに示すグラフである。 ハウジング３０１の内壁面と逆流発生スクリュー３１０との距離Ｄｃを０．８ｍｍとし、傾斜角度を変化させた場合の安定現像剤量をシステム速度ごとに示すグラフである。 本発明の変形例に係る逆流発生部３０７における主要な構成を示す断面図である。 本発明の変形例に係る現像装置２０４の構成を示す断面図である。 本発明の別の変形例に係る現像装置２０４の構成を示す断面図である。 本発明の別の変形例に係る現像装置２０４の構成を示す断面図である。

以下、本発明に係る現像装置及び画像形成装置の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
［１］ 画像形成装置の構成
まず、本実施の形態に係る画像形成装置の構成について説明する。
図１は、本実施の形態に係る画像形成装置の主要な構成を示す図である。図１に示されるように、画像形成装置１は、原稿読取部１００、画像形成部１１０及び給紙部１２０を備えている。原稿読取部１００は、原稿台トレイに載置された原稿を自動原稿搬送装置（ADF: Automatic Document Feeder）にて原稿を光学的に読み取って画像データを生成する。画像データは後述の制御部１１２に記憶される。

画像形成部１１０は作像部１１１Ｙ〜１１１Ｋ、制御部１１２、中間転写ベルト１１３、２次転写ローラ対１１４、タイミングローラ対１１５、クリーナ１１６、定着装置１１７、排紙ローラ対１１８及び排紙トレイ１１９を備えている。また、画像形成部１１０にはＹ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）、Ｋ（ブラック）各色のトナーカートリッジ１０１Ｙ〜１０１Ｋ、並びにキャリアを収容したキャリアカートリッジ１０２が装着されている。

トナーカートリッジ１０１Ｙ〜１０１Ｋからトナーの供給を受け、またキャリアカートリッジ１０２からキャリアの供給を受けて、作像部１１１Ｙ〜１１１Ｋは、制御部１１２の制御の下、それぞれＹＭＣＫ各色のトナー像を形成し、これらのトナー像が重なり合うように中間転写ベルト１１３に静電転写（１次転写）する。中間転写ベルト１１３は無端状の回転体であって、矢印Ａ方向に回転し、１次転写されたトナー像を２次転写ローラ対１１４まで搬送する。

給紙部１２０は、それぞれ記録紙Ｐを紙サイズ毎に格納する給紙カセット１２１を備え、画像形成部１１０に記録紙Ｐを供給する。供給された記録紙Ｐは、中間転写ベルト１１３がトナー像を搬送するのに並行して、１枚ずつ搬出され、タイミングローラ対１１５を経由して、２次転写ローラ対１１４まで搬送される。タイミングローラ対１１５は１対のローラからなっており、記録紙Ｐが２次転写ローラ対１１４に到達するタイミングを調整する。

２次転写ローラ対１１４は電位差を有する１対のローラからなっており、このローラ対は互いに圧接して転写ＮＩＰ部を形成している。この転写ＮＩＰ部において中間転写ベルト１１３上のトナー像が記録紙Ｐ上に静電転写（２次転写）される。トナー像を転写された記録紙Ｐは定着装置１１７へ搬送される。また、２次転写後、中間転写ベルト１１３上に残った残留トナーは、更に矢印Ａ方向に搬送された後、クリーナ１１６によって掻き取られ、廃棄される。

定着装置１１７は電磁誘導加熱方式の定着装置であって、トナー像を加熱、溶融して、記録紙Ｐに圧着する。トナー像を融着された記録紙Ｐは排紙ローラ対１１８によって排紙トレイ１１９上に排出される。なお、制御部１１２は、上記を含む画像形成装置１の動作を制御する。また、制御部１１２は、パソコン（PC: Personal Computer）など、他の装置との間で画像データを送受信したり、プリントジョブを受け付けたりもする。

なお、トナー像を転写するに当たっては、転写ローラに代えて転写チャージャや転写ベルトを用いても良い。また、中間転写ベルト１１３上の残留トナーを除去する際に、クリーナ１１６（クリーニングブレード）に代えて、クリーニングブラシやクリーニングローラ等を用いても良い。定着装置１１７についても電磁誘導加熱方式に代えて、ハロゲンランプや抵抗発熱体を熱源に用いても良い。また、定着加熱体はローラ形状であってもベルト形状であっても良い。

［２］ 作像部１１１Ｋの構成
次に、作像部１１１Ｋの構成の構成について説明する。
図２は、作像部１１１Ｋの主要な構成を示す図である。図２に示されるように、作像部１１１Ｋは感光体ドラム２０１、帯電装置２０２、露光装置２０３、現像装置２０４及び清掃装置２０５を備えており、感光体ドラム２０１の外周に帯電装置２０２、露光装置２０３、現像装置２０４及び清掃装置２０５の順に配設されている。

感光体ドラム２０１は不図示の駆動手段によって回転駆動され、矢印Ｂ方向に回転する。帯電装置２０２はコロナ放電によって感光体ドラム２０１の外周面を一様に帯電させる。露光装置２０３は半導体レーザ素子を有しており、一様に帯電した感光体ドラム２０１の外周面上に、制御部１１２の制御下、レーザ光を照射することによって、感光体ドラム２０１の外周面上に静電潜像を形成する。

現像装置２０４は、トナーカートリッジ１０１Ｋからトナーホッパー２０９を経由して現像剤の供給を受けると、現像剤を攪拌スクリュー２１１にて攪拌してトナーを帯電させ、現像ローラ２０６まで搬送する。なお、攪拌スクリュー２１１は矢印Ｅ方向に、供給スクリュー２１０は矢印Ｄ方向にそれぞれ回転し、現像ローラ２０６は矢印Ｃ方向に回転する。したがって、供給スクリュー２１０は現像ローラ２０６に対して逆方向に回転することになる。

現像ローラ２０６は、固定配置された磁石ローラを、回転自在なスリーブローラに内包した構造となっており、磁石ローラは矢印Ｃ方向に沿って順にＮ１、Ｓ１、Ｎ２、Ｎ３及びＳ２の５つの磁極を有している。これら５つの磁極のうち、主磁極Ｎ１は感光体ドラム２０１と対向する位置に配置されている。また、現像装置２０４の内部側に向いている磁極Ｎ２、Ｎ３は、スリーブローラ上の現像剤を剥離するために反発磁界を発生させる。

このような構成を備える現像ローラ２０６は、トナーとキャリアとを攪拌、混合した現像剤を磁気吸着する。規制板２１２は現像ローラ２０６に磁気吸着された現像剤の穂立ち高さを規制して、トナーのかぶりや飛散を防止する。現像ローラ２０６は不図示の電源から現像バイアスが印加される。この現像バイアスによって静電引力が作用し、現像装置２０４から感光体ドラム２０１の外周面上にへトナーが供給され、静電潜像が現像（顕像化）される。

清掃装置２０５は、イレーサランプ２０７によって感光体ドラム２０１を露光して、感光体ドラム２０１の外周面を除電する。その後、クリーニングブレード２０８を感光体ドラム２０１の外周面に当接させることによって、１次転写後に感光体ドラム２０１の外周面上に残留するトナーを機械的に掻き取って清掃する。以上のような動作を繰り返すことによって、次々と作像が実行される。

なお、感光体ドラム２０１に代えて感光体ベルトを用いても良い。また、帯電装置２０２についても、コロナ放電方式に代えてローラ帯電方式や帯電ブレード、帯電ブラシ、近接帯電部材等を用いても良い。また、清掃装置２０５はクリーニングブレード２０８に代えて、ブラシやローラ等を用いても良い。また、現像装置２０４を用いて残留トナーを回収しても良い。

［３］ 現像装置２０４の構成
次に、現像装置２０４の構成について説明する。
図３は、現像装置２０４の主要な構成を示す模式図である。図３に示されるように、現像装置２０４はハウジング３０１を備えている。ハウジング３０１の内部は隔壁３０２によって攪拌槽３０３と供給槽３０４とに区画されており、トナーとキャリアとを含む現像剤が収容されている。攪拌スクリュー２１１は攪拌槽３０３内に配設されており、トナーとキャリアとを矢印Ｆ方向に搬送しながら攪拌して、トナーを摩擦帯電させる。矢印Ｆ方向の最下流には隔壁３０２に汲み上げ開口３０５が設けられており、攪拌槽３０３から供給槽３０４へ矢印Ｇ方向に現像剤が汲み上げられる。

供給スクリュー２１０は供給槽３０４内に配設されており、帯電したトナーを含む現像剤を矢印Ｈ方向に搬送しながら、現像ローラ２０６に供給する。残った現像剤は、矢印Ｈ方向の最下流において隔壁３０２に設けられた汲み下げ開口３０６を経由して、供給槽３０４から攪拌槽３０３へ矢印Ｉ方向に汲み下げられる。供給スクリュー２１０も攪拌スクリュー２１１もシャフトのほぼ全域に亘って、所定のピッチの螺旋羽根が設けられたスパイラルスクリューになっている。また、現像ローラ２０６、供給スクリュー２１０及び攪拌スクリュー２１１は回転軸が互いに平行になるように配置されている。

攪拌槽３０３は現像剤の搬送方向（矢印Ｆ方向）における下流部で、供給槽３０４の現像剤搬送方向（矢印Ｈ方向）の上流部と連通しており、現像剤が矢印Ｇ方向へ搬送される。また、供給槽３０４は現像剤の搬送方向（矢印Ｈ方向）における下流部で、攪拌槽３０３の現像剤搬送方向（矢印Ｆ方向）の上流部と連通しており、現像剤が矢印Ｉ方向へ搬送される。これによって、現像剤がハウジング３０１内を循環するように搬送される。

攪拌槽３０３の現像剤搬送方向における上流側には現像剤流入部が設けられている。トナーカートリッジ１０１Ｋからホッパー（図示省略）を経由して補給口（図示省略）に補給された現像剤は、図中の白抜き矢印方向に搬送され、攪拌槽３０３内に流入する。また、供給槽３０４の現像剤搬送方向（矢印Ｈ方向）における下流側には現像剤排出部３０９が設けられている。

現像剤排出部３０９の現像剤搬送方向における上流部は逆流発生部３０７になっており、現像剤搬送方向とは反対向きに現像剤を付勢する逆流発生スクリュー３１０が設けられている。逆流発生スクリュー３１０は供給スクリュー２１０と回転軸を共通にする。現像剤排出部３０９は現像剤排出口３０８を備えており、余剰の現像剤が排出される。排出された現像剤は不図示の回収ボックスに回収される。

図４は、逆流発生部３０７における主要な構成を示す断面図である。図４は、逆流発生スクリュー３１０の回転軸に直交する平面における断面図になっている。
図４に示されるように、逆流発生部３０７においては、現像装置２０４に初期充填量分の現像剤が充填された際に逆流発生部３０７に生じる液面高さ（以下、「初期液面」という。）４０２よりも重力方向において低い範囲４０１（以下、「縮径範囲」という。）においてハウジング３０１の内壁面と逆流発生スクリュー３１０との間隔が狭められている。本実施の形態においては、縮径範囲４０１における逆流発生スクリュー３１０とハウジング３０１の内壁面との隙間の距離Ｄｃを１．０ｍｍとした。また、逆流発生スクリュー３１０の回転半径は１１ｍｍである。

このようにすれば、逆流発生部３０７を更に現像剤が通過し難くして、現像剤の排出を抑えることができる。現像装置２０４内の現像剤量が増加して、現像剤の液面が初期液面４０２よりも高くなると、逆流発生スクリュー３１０とハウジング３０１との間の隙間が広くなっている箇所を現像剤が通過するようになるので、現像剤が排出され易くなる。その結果、現像装置２０４内の現像剤量が一定に保たれる。

初期液面４０２は、水平ではなく、逆流発生スクリュー３１０が矢印Ｄ方向に回転するのに従って、回転方向下流側が高く、上流側が低くなるように傾斜する。このため、縮径範囲４０１もまた回転方向下流側端が上流側端よりも高くなっている。
［３］ 確認実験
様々な条件に応じて、本実施の形態に係る現像装置２０４の安定現像剤量（現像剤の供給と消費が均衡した状態での現像剤量をいう。）がどのように変動するかを実験によって確認したので、その実験結果について説明する。

図５は、供給スクリュー２１０の回転軸方向における現像装置２０４の傾斜角度と距離Ｄｃを変化させた場合の安定現像剤量を示すグラフである。なお、初期現像剤量を１７０グラムとし、システム速度を２５０ｍｍ／秒とした。図５に示されるように、距離Ｄｃが２．５ｍｍである場合には、現像剤排出口３０８が低くなるように現像装置２０４を傾斜角度−１．５度まで傾けると安定現像剤量が初期現像剤量を大きく下回ってしまい、実用に耐えない。

一方、距離Ｄｃを１．５ｍｍとした場合には、傾斜角度を−１．５度としても、距離Ｄｃが２．５ｍｍである場合ほどには安定現像剤量が少なくならないので、実用に耐えると考えられる。また、距離Ｄｃを１．０ｍｍ以下にすると、何れの場合にも安定現像剤量が初期現像剤量を上回り、優れた画質を期待することができるので、好適である。
図６は、距離Ｄｃを２．５ｍｍとし、傾斜角度を変化させた場合の安定現像剤量をシステム速度ごとに示すグラフである。また、図７は、距離Ｄｃを０．８ｍｍとし、傾斜角度を変化させた場合の安定現像剤量をシステム速度ごとに示すグラフである。図６に示されるように、距離Ｄｃを２．５ｍｍとした場合には、特にシステム速度が高速（２５０ｍｍ／秒）である場合に安定現像剤量の変動が大きくなる。

一方、図７に示されるように、距離Ｄｃを０．８ｍｍとした場合には、システム速度の大小に関わらず、安定現像剤量の変動が小さい。すなわち、システム速度が２５０ｍｍ／秒で傾斜角度が±３度の場合であっても、安定現像剤量の変動が極めて小さくなっている。このため、他の環境要因による影響を受けたとしても安定現像剤量の十分な安定性を確保することができる。

なお、現像剤排出口３０８側を高くした場合（傾斜角度−３度）でも、距離Ｄｃを２．５ｍｍとした場合と安定現像剤量が同程度になっており、距離Ｄｃを小さくしても現像剤の排出不足は生じない。また、本実施の形態においては、逆流発生スクリュー３１０の回転軸がポリカーボネート樹脂製になっており、逆流発生スクリュー３１０の回転半径の公差は０．８ｍｍであるため、距離Ｄｃの下限を０．８ｍｍより小さくすることができない。しかしながら、逆流発生スクリュー３１０の公差が更に小さい場合には、距離Ｄｃを当該公差に合わせて小さくすることによって本発明の効果を更に高めることができる。

［４］ 変形例
以上、本発明を実施の形態に基づいて説明してきたが、本発明が上述の実施の形態に限定されないのは勿論であり、以下のような変形例を実施することができる。
（１） 上記実施の形態においては、逆流発生部３０７において初期液面４０２よりも重力方向において低い縮径範囲４０１においてハウジング３０１の内壁面と逆流発生スクリュー３１０との間隔が狭める場合について説明したが、本発明がこれに限定されないのは言うまでもなく、これに加えて次のようにしても良い。

図８は、本変形例に係る逆流発生部３０７における主要な構成を示す断面図である。図８において、１点鎖線は逆流発生スクリュー３１０の回転中心を通る鉛直線、並びに水平線を表わしている。図８に示されるように、逆流発生スクリュー３１０の回転方向における縮径範囲４０１よりも上流側において、ハウジング３０１の内壁面と逆流発生スクリュー３１０との間隔が広げられている（以下、「拡径範囲」という）。拡径範囲８０１におけるハウジング３０１の内壁面と逆流発生スクリュー３１０との距離は２．５ｍｍ乃至３．５ｍｍ程度である。

このようにすれば、何らかの原因によって現像装置２０４内の現像剤量が増えた場合でも、拡径範囲から速やかに現像剤が排出されるので、現像装置２０４内の現像剤量を安定させることができる。また、逆流発生スクリュー３１０の回転方向における上流側に排出開始位置を設けているので、回転方向の慣性力による誤差を受け難くなるという意味でも、現像装置２０４内の現像剤量を安定させることができる。

（２） 上記実施の形態においては、逆流発生スクリュー３１０の公差が０．８ｍｍである場合について説明したが、本発明がこれに限定されないのは言うまでもなく、逆流発生スクリュー３１０の公差が１．０ｍｍを超える場合には次のようにしても良い。
図９は、本変形例に係る現像装置２０４の構成を示す断面図である。図９では、逆流発生部３０７の縮径範囲４０１において、ハウジング３０１の内壁面上に複数のリブ９０１が設けられている。リブ９０１は何れも高さがほぼ１ｍｍで、逆流発生スクリュー３１０の回転軸方向に沿ってほぼ１ｍｍ間隔で立設される。個々のリブ９０１は、それぞれ逆流発生スクリュー３１０の回転方向に沿って縮径範囲４０１全体に亘って立設される。このようにリブ９０１を設ければ、ハウジング３０１の内壁面と逆流発生スクリュー３１０との隙間を狭くする効果を高めることができる。

図１０は、別の変形例に係る現像装置２０４の構成を示す断面図である。図１０では、縮径範囲４０１において、ハウジング３０１の内壁面の他の位置よりも表面１００１を粗くすることによって、逆流発生スクリュー３１０との隙間を狭くする効果を高めている。この場合において、表面粗さはＲｚ１０μｍ〜２０μｍの範囲内とするのが望ましい。なお、Ｒｚは所謂１０点平均粗さであり、粗さ曲線から、その平均線の方向に基準長さＬだけ抜き取り、この抜き取り部分の平均線から、最も高い山頂から５番目までの山頂の標高（Ｙｐ）の絶対値の平均値と、最も低い谷底から５番目までの谷底の標高（Ｙｖ）の絶対値の平均値との和

である。
また、図１１は、更に別の変形例に係る現像装置２０４の構成を示す断面図である。図１１では、逆流発生部３０７から現像剤排出口３０８に至る経路上に小開口１１０１を設け、現像剤を攪拌槽３０３へ戻すことによって、現像剤の排出量が制御される。すなわち、このような小開口１１０１を設ければ、機内現像剤量が多くないにもかかわらず、システム速度が高いために排出経路に到達した現像剤は排出されずに、攪拌槽３０３へ戻される。

一方、機内現像剤量が多い場合には、排出経路に到達した現像剤の一部は小開口１１０１を経由して攪拌槽３０３へ戻されるものの、他の現像剤は現像剤排出口３０８から排出される。これによって、システム速度の変動による安定現像剤量の変動を抑えることができる。なお、小開口１１０１の開口面積は、例えば、２ｍｍ^２〜４ｍｍ^２とすれば良い。
以上のようにすれば、ハウジング３０１の内壁面と逆流発生スクリュー３１０との距離Ｄｃを１．０ｍｍ以下にすることができない場合であっても、現像剤量を安定させることができる。

（３） 上記実施の形態においては特に言及しなかったが、表面形状が滑らかで流動性が高いケミカルトナーを用いる場合には、粉砕トナーを用いる場合と比較して、システム速度が高いと慣性力によって現像剤が逆流発生部３０７を通過し易くなる。従って、表面形状が滑らかで流動性が高いケミカルトナー、特に、形状計数が１４０以下のトナーを用いる場合には、本発明を採用すれば有効である。なお、トナーの形状計数は、次式によって算出される。

（４） 上記実施の形態においては、特に言及しなかったが、逆流発生スクリュー３１０の回転軸方向においては、逆流発生スクリュー３１０の少なくとも１ピッチ以上に亘って縮径範囲を設ければ、現像剤を確実に押し戻すことができる。縮径範囲が１ピッチを下回ると、逆流発生スクリュー３１０の回転角度（位相）によっては、現像剤を押し戻す効果が減少する場合がある。したがって、逆流発生スクリュー３１０の回転軸方向における縮径範囲の長さは必要な押し戻し力の大きさに応じて決定すべきである。

（５） 上記実施の形態においては、初期液面４０２よりも重力方向において低い縮径範囲４０１においてハウジング３０１の内壁面と逆流発生スクリュー３１０との間隔が狭める場合について説明したが、これは現像装置２０４内の現像剤量を初期充填量程度に安定させるためである。従って、初期充填量以外の量に現像剤量を安定させる場合には、安定時の現像剤量に応じて縮径範囲を決定すれば良い。

すなわち、初期充填量よりも少ない量に現像剤量を安定化させるためには、縮径範囲４０１を上記実施の形態よりも狭くすれば良い。また、初期充填量よりも多い量に現像剤量を安定化させるためには、縮径範囲４０１を上記実施の形態よりも広くすれば良い。
（６） 上記実施の形態においては、カラー多機能機（MFP: Multi Function Peripheral）を例に挙げて説明したが、本発明がこれに限定されないのは言うまでもなく、プリンタ装置や複写装置、ファクシミリ装置のような単機能機にも適用できる他、モノクロ機にも適用して、その効果を得ることができる。

本発明に係る現像装置及び画像形成装置は、トリクル方式の現像装置において、システム速度の変動に関わらず装置内の現像剤量の変動を抑える技術として有用である。

１………………………画像形成装置
１１０…………………画像形成部
１１１Ｙ〜１１１Ｋ…作像部
２０４…………………現像装置
２０６…………………現像ローラ
２１０…………………供給スクリュー
２１１…………………攪拌スクリュー
３０１…………………ハウジング
３０２…………………隔壁
３０３…………………攪拌槽
３０４…………………供給槽
３０５…………………汲み上げ開口
３０６…………………汲み下げ開口
３０７…………………逆流発生部
３０８…………………現像剤排出口
３０９…………………現像剤排出部
４０２…………………初期液面
４０１…………………縮径範囲
３１０…………………逆流発生スクリュー
８０１…………………拡径範囲
９０１…………………リブ
１００１………………ハウジング３０１の内壁面の表面
１１０１………………小開口

Claims (11)

1. ２成分系現像剤の補給を受けて、感光体にトナーを供給し、静電潜像を顕像化するトリクル方式の現像装置であって、
   現像剤を攪拌、搬送する攪拌搬送スクリューを備えた攪拌搬送槽と、
   攪拌搬送槽から現像剤を排出する排出口と、
   攪拌搬送槽から排出口に至る管状の排出経路と、
   排出経路上に配設され、攪拌搬送スクリューと回転軸を同じくし、排出口から攪拌搬送槽へ向かう方向に現像剤を押し戻す逆流発生スクリューと、を備え、
   排出経路は、逆流発生スクリューが配設された位置であって、管軸方向に直交する断面における鉛直方向下側に上側よりも内径が縮小している箇所がある
   ことを特徴とする現像装置。
2. 出荷時における充填量の現像剤を循環させた場合に排出経路の逆流発生スクリューが存する部分に進入する現像剤の液面下において、液面上よりも排出経路の内径が縮小している
   ことを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
3. 前記縮径箇所における逆流発生スクリューの稜線と排出経路の内壁との隙間が０．８ｍｍ以上、１．５ｍｍ以下の範囲内である
   ことを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
4. 排出経路は、逆流発生スクリューの回転方向の前記縮径箇所よりも上流側において、前記縮径箇所以外の部分の中で拡径されている箇所がある
   ことを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
5. 前記拡径箇所は、前記縮径箇所から逆流発生スクリューの中心角で０度以上９０度以下の範囲内にあり、
   前記拡径箇所における逆流発生スクリューと排出経路の内壁との距離が２．５ｍｍ以上、３．５ｍｍ以下の範囲内である
   ことを特徴とする請求項４に記載の現像装置。
6. 排出経路は、前記縮径箇所において、他の位置よりも内壁面の表面粗さが高い
   ことを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
7. 前記縮径箇所における、排出経路の内壁面の表面粗さは、Ｒｚ１０〜２０μｍの範囲内である
   ことを特徴とする請求項６に記載の現像装置。
8. 排出経路は、前記縮径箇所における内壁面上に、複数のリブが立設されている
   ことを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
9. 前記リブは高さが略１ｍｍである
   ことを特徴とする請求項８に記載の現像装置。
10. 排出経路を通過する現像剤の一部を攪拌搬送槽へ戻す開口を備える
    ことを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
11. 請求項１から１０の何れかに記載の現像装置を備える
    ことを特徴とする画像形成装置。

Images