JP7013227B2 - 現像装置 - Google Patents

Description

本発明は、プリンタ、複写機、ファクシミリあるいは複合機などの電子写真技術を用いた画像形成装置に好適な現像装置に関する。

画像形成装置は、感光ドラム上に形成した静電潜像を現像剤により現像して可視像化する現像装置を備えている。現像装置では、非磁性トナーと磁性キャリアからなる二成分現像剤が用いられている。二成分現像剤（単に現像剤と呼ぶ）は、長期間にわたる繰り返しの使用に伴いキャリアが劣化する。劣化したキャリアが使用され続けた場合、現像剤のトナー帯電量が低下してしまい、トナー帯電量が低下した現像剤はかぶり等の画像不良やトナー飛散による機内汚れを生じさせやすい。そこで、トナー帯電量の低下を抑制するために、画像形成で消費されたのとほぼ同量のトナーを補給する際に新しいキャリアを補給する一方で、劣化したキャリアを含む余剰現像剤を排出口から排出させるＡＣＲ構成の現像装置が提案されている（特許文献１）。ＡＣＲ（Ａｕｔｏ Ｃａｒｒｉｅｒ Ｒｅｆｒｅｓｈ）構成の現像装置では、搬送スクリューにより排出口側に向けて搬送される現像剤のうち、返しスクリューの押し返し力に反して排出口に到達した現像剤が現像容器外へ排出される。こうして現像剤を排出することで、現像容器内の現像剤の量（現像剤量と呼ぶ）が多くなり過ぎないように調整している。

特許文献１に記載の装置の場合、現像容器内の現像剤量が少ないにも関わらず排出口から現像剤が少しずつ排出され続け、現像容器内の現像剤量が少なくなり過ぎることがあった。これは、搬送スクリューの回転に伴って現像容器内に気流が発生し、搬送スクリューにより跳ね上げられた現像剤が気流に乗って排出口側へ運ばれて排出されるからである。この気流は現像容器内の現像剤量の多い少ないに関わらず発生することから、現像剤量が少なくても現像剤は排出され得る。この搬送スクリューの回転に伴って発生する気流による現像剤の排出を抑制するために、搬送スクリューの搬送方向と交差する方向に壁を設け、この壁により気流を遮断する構成が提案されている（特許文献２）。

特開２００５－２２１８５２号公報 特開２０１６－２０６３２５号公報

上記の特許文献２に記載の装置の場合、補給による現像剤量の増加に伴い搬送スクリューに搬送される現像剤の剤面（現像剤面と呼ぶ）が上記した壁の最下端よりも高くなって、現像剤が壁に干渉することがあった。そうなると、搬送スクリューによる現像剤の搬送が壁により妨げられ、現像剤が滞留しやすくなるので、排出口からの現像剤の排出が滞って現像容器内の現像剤量が多くなり過ぎる虞があった。

本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、搬送スクリューの回転に伴い発生する気流による排出口からの現像剤の排出を抑制し、また搬送スクリューにより搬送される現像剤の滞留を低減することが可能な現像装置の提供を目的とする。

本発明の一実施形態に係る現像装置は、現像装置であって、トナーとキャリアを含む現像剤を担持し且つ現像位置に前記現像剤を搬送する現像剤担持体と、前記現像剤を収容する第一室と、前記第一室と隔壁により区画され且つ前記現像剤を収容する第二室と、前記現像剤が前記第一室から前記第二室に連通することを許容する第一連通部と、前記現像剤が前記第二室から前記第一室に連通することを許容する第二連通部と、前記第一室に配置され、前記現像装置から前記現像剤の一部を排出する現像剤排出部と、前記第一室に配置され、回転軸と、前記回転軸の外周に螺旋状に形成され且つ前記第二連通部から前記第一連通部に向かう第一方向に前記現像剤を搬送する第一羽根部と、前記回転軸の外周に螺旋状に形成され且つ前記第一方向に関して前記第一羽根部よりも下流且つ前記現像剤排出部よりも上流に設けられ且つ前記第一連通部から前記第二連通部に向かう第二方向に前記現像剤を搬送する第二羽根部と、を有し、前記現像剤を搬送する第一搬送スクリューと、前記第二室に配置され、前記第二方向に前記現像剤を搬送する第二搬送スクリューと、前記第一室に配置され、前記回転軸よりも上方に設けられ、前記第一搬送スクリューの回転軸線方向に交差する幅方向に隙間が形成された壁部と、を備え、前記第一方向に関して、前記現像剤排出部は、前記第一連通部よりも下流に設けられており、前記第一方向に関して、前記壁部の上流端は、前記第一連通部の上流端と前記第一連通部の下流端との間に位置しており、前記第一方向に関して、前記第一羽根部の下流端は、前記第一連通部の上流端と前記第一連通部の下流端との間に位置しており、前記第一方向に関して、前記第二羽根部の上流端は、前記第一連通部の上流端と前記第一連通部の下流端との間に位置しており、前記第一方向に関して、前記壁部は、前記第一羽根部の下流端と前記第二羽根部の上流端との間に位置している、ことを特徴とする。
本発明の一実施形態に係る現像装置は、現像装置であって、トナーとキャリアを含む現像剤を担持し且つ現像位置に前記現像剤を搬送する現像剤担持体と、前記現像剤を収容する第一室と、前記第一室と隔壁により区画され且つ前記現像剤を収容する第二室と、前記現像剤が前記第一室から前記第二室に連通することを許容する第一連通部と、前記現像剤が前記第二室から前記第一室に連通することを許容する第二連通部と、前記第一室に配置され、前記現像装置から前記現像剤の一部を排出する現像剤排出部と、前記第一室に配置され、回転軸と、前記回転軸の外周に螺旋状に形成され且つ前記第二連通部から前記第一連通部に向かう第一方向に前記現像剤を搬送する第一羽根部と、前記回転軸の外周に螺旋状に形成され且つ前記第一方向に関して前記第一羽根部よりも下流且つ前記現像剤排出部よりも上流に設けられ且つ前記第一連通部から前記第二連通部に向かう第二方向に前記現像剤を搬送する第二羽根部と、を有し、前記現像剤を搬送する第一搬送スクリューと、前記第二室に配置され、前記第二方向に前記現像剤を搬送する第二搬送スクリューと、前記第一室に配置され、前記回転軸よりも上方に設けられ、前記第一搬送スクリューの回転軸線方向に交差する幅方向に隙間が形成された壁部と、を備え、前記第一方向に関して、前記現像剤排出部は、前記第一連通部よりも下流に設けられており、前記第一方向に関して、前記壁部の上流端は、前記第一連通部の上流端と前記第一連通部の下流端との間に位置しており、前記第一方向に関して、前記壁部は、前記第一羽根部の下流端よりも上流の位置から前記第二羽根部の上流端よりも下流の位置に亘って設けられている、ことを特徴とする。

本発明によれば、壁部材には搬送部材の回転に伴い発生する気流を遮断する遮断壁部が隙間を空けて形成されていることから、気流による現像剤の排出を抑制することと、搬送部材により搬送される現像剤の滞留を低減することとを実現することができる。

本実施形態の現像装置を適用した画像形成装置の構成を示す概略図。 画像形成部の周辺を示す模式図。 第一実施形態の現像装置を鉛直方向上方から見た断面図。 第一実施形態の現像装置を撹拌室側から見た場合の第一連通口近傍を示す模式図。 第一実施形態の現像装置を第一方向下流側から見た断面図。 本実施形態と比較例における現像剤の排出量を示すグラフ。 第二実施形態の壁部材を示す図であり、（ａ）は第一方向上流側から見た概略図、（ｂ）は側面側から見た概略図、（ｃ）は第一方向下流側から見た概略図。 第二実施形態の現像装置を撹拌室側から見た場合の第一連通口近傍を示す模式図。 第三実施形態の現像装置を第一方向下流側から見た断面図。 従来の現像装置を撹拌室側から見た場合の第一連通口近傍を示す模式図。

［第一実施形態］
第一実施形態について、図１乃至図６を用いて説明する。まず、本実施形態の現像装置を適用した画像形成装置の概略構成について、図１及び図２を用いて説明する。

＜画像形成装置＞
図１に示す画像形成装置１００は、電子写真方式のタンデム型のフルカラー画像形成装置である。画像形成装置１００は、それぞれイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの画像を形成する画像形成部ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＫを有する。画像形成装置１００は、装置本体１００Ａに接続された原稿読取装置（不図示）又は装置本体１００Ａに対し通信可能に接続されたパーソナルコンピュータ等の外部機器（不図示）からの画像信号に応じて、記録材に対する画像形成を実行可能である。記録材としては、用紙、プラスチックフィルム、布などのシート材が挙げられる。

画像形成部ＰＹ～ＰＫは、現像色が異なることを除いて実質的に同一の構成を有する。そこで、ここでは代表して画像形成部ＰＫについて説明し、その他の画像形成部については説明を省略する。

画像形成部ＰＫには、図２に示すように、感光ドラム１が配設されている。感光ドラム１は、図中矢印方向に回転駆動される。感光ドラム１の周囲には帯電装置２と、露光装置３（例えばレーザースキャナ）、現像装置４、一次転写ローラ５２、クリーニング装置７が配置されている。

図１に示すように、画像形成部ＰＫの鉛直方向上方には、中間転写装置５が配置されている。中間転写装置５は、無端状の中間転写ベルト５１が複数のローラに張架されて矢印方向に走行するように構成されている。図２に示すように、中間転写ベルト５１を張架するローラ５３と中間転写ベルト５１を挟んで対向する位置には、二次転写ローラ５４が配置され、中間転写ベルト５１上のトナー像を記録材に転写する二次転写部Ｔ２を構成している。二次転写部Ｔ２の記録材搬送方向下流には、図１に示すように定着装置６が配置されている。

画像形成装置１００の下部には、記録材が収容されたカセット９が配置されている。カセット９から給送された記録材は、搬送ローラ９１によりレジストレーションローラ９２に向けて搬送される。停止状態のレジストレーションローラ９２は、記録材の先端が突き当たることで記録材の斜行を補正する。その後、中間転写ベルト５１上のトナー像と同期してレジストレーションローラ９２を回転開始させ、記録材を二次転写部Ｔ２に搬送する。

上述のように構成される画像形成装置１００により、例えば４色フルカラーの画像を形成するプロセスについて説明する。画像形成動作が開始されると、まず回転する感光ドラム１の表面が帯電装置２によって一様に帯電される。次いで、感光ドラム１は、露光装置３から発せられる画像信号に対応したレーザ光により走査露光される。これにより、感光ドラム１上に画像信号に応じた静電潜像が形成される。感光ドラム１上の静電潜像は、現像装置４内に収容されたトナーによって顕像化され、可視像となる。

感光ドラム１上に形成されたトナー像は、中間転写ベルト５１を挟んで配置される一次転写ローラ５２との間で構成される一次転写部Ｔ１にて、中間転写ベルト５１に一次転写される。この際、一次転写ローラ５２には一次転写バイアスが印加される。一次転写後に感光ドラム１表面に残ったトナーなどの付着物は、クリーニング装置７によって除去される。

このような動作をイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各画像形成部ＰＹ～ＰＫで順次行い、中間転写ベルト５１上で４色のトナー像を重ね合わせる。その後、トナー像の形成タイミングに合わせてカセット９に収容された記録材が二次転写部Ｔ２に搬送される。そして、二次転写ローラ５４に二次転写バイアスを印加することにより、中間転写ベルト５１上の４色のトナー像を、記録材上に一括で二次転写する。二次転写部Ｔ２で転写しきれずに中間転写ベルト５１に残留したトナーなどの付着物は、図１に示した中間転写ベルトクリーナ５５により除去される。

次いで、記録材は定着装置６に搬送される。定着装置６は、定着ローラ６１及び加圧ローラ６２を備え、定着ローラ６１と加圧ローラ６２とで定着ニップ部を形成する。なお、定着ローラ６１は、フィルム、ベルトでもよく、加圧ローラ６２はベルトでもよい。定着ニップ部にトナー像が転写された記録材を通過させることで、記録材が加熱、加圧される。そして、記録材上のトナーは溶融、混合されて、フルカラーの画像として記録材に定着される。その後、記録材は排出ローラ１０により排出トレイ１１に排出される。このようにして、一連の画像形成プロセスが終了する。

なお、本実施形態の画像形成装置１００は、例えばブラック単色の画像など、所望の単色又は４色のうち幾つかの画像形成部ＰＹ～ＰＫを用いて、単色又はマルチカラーの画像を形成することも可能である。

＜現像装置＞
本実施形態の現像装置４について、図２乃至図４を用いて説明する。図２に示すように、現像装置４は、非磁性のトナーと磁性を有するキャリアとを含む二成分現像剤を収容する現像容器４１を有する。現像容器４１内に収容済みの現像剤の現像剤量は、現像装置４の現像動作に伴って減少し、後述する補給装置８（図１参照）による現像剤の補給動作に伴って増加し得る。

現像容器４１は、感光ドラム１に対向した現像領域の部分が開口しており、この開口した箇所から一部露出するようにして、現像スリーブ４４が回転可能に設置されている。現像スリーブ４４の内部には、周方向に沿って複数の磁極を有するマグネットロール５０が非回転に配置されている。現像スリーブ４４は非磁性材料で形成され、現像動作時には図２の矢印方向に回転し、現像容器内の現像剤を担持して現像領域に搬送する。

現像装置４は、現像容器内に現像剤を収納可能な、第二室としての現像室４１ａと第一室としての撹拌室４１ｂとを有し、現像室４１ａと撹拌室４１ｂとで現像剤を循環させる循環経路が形成されている。即ち、現像容器４１の内部は、隔壁４１ｃによって現像室４１ａと撹拌室４１ｂとに区画され、これら現像室４１ａと撹拌室４１ｂは、図３に示すように、第二連通口４１ｆ、第一連通口４１ｇにより連通している。第二連通口４１ｆ、第一連通口４１ｇは、現像室４１ａと撹拌室４１ｂとの間で現像剤を受け渡すために隔壁４１ｃの長手方向両端部（図３の左端及び右端）側に形成される。

図３に示すように、現像室４１ａと撹拌室４１ｂにはそれぞれ、現像剤を搬送する現像スクリュー４６と、撹拌スクリュー４７とが回転自在に設けられている。現像スクリュー４６、撹拌スクリュー４７はそれぞれ、回転軸４６ａ、４７ａの周面に螺旋状の羽根４６ｂ、４７ｂを設けた樹脂製のスクリューである。

搬送部材（搬送スクリュー）としての撹拌スクリュー４７には、順巻きの羽根４７ｂと反対方向に現像剤を搬送する逆巻きの羽根４７ｄが設けられている。即ち、撹拌スクリュー４７は、羽根４７ｂが形成された搬送部としてのスクリュー４７１と、羽根４７ｄが形成された返し搬送部としての返しスクリュー４７２とを有する。撹拌スクリュー４７には、返しスクリュー４７２が排出口４３よりもスクリュー４７１の現像剤搬送方向の上流側（第一方向上流側）に位置するように配置されている。返しスクリュー４７２では、羽根４７ｄのピッチをスクリュー４７１の羽根４７ｂのピッチよりも小さくして単位長さ当たりの羽根の数を多くすると、現像剤を押し戻す力をより強くできる。また、返しスクリュー４７２の第一方向下流端４７２ａには、羽根４７ｄと現像容器４１の内壁面との隙間から現像剤がすり抜けるのを防止するために、円盤状部材４５０が設けられている。

また、スクリュー４７１には、羽根４７ｂの複数のピッチ間のうち、少なくとも現像剤のトナー濃度を検知するインダクタンスセンサ４５と対向する位置に、径方向に突出するリブ４７ｃが設けられている。本実施形態では、スクリュー４７１の両端側を除く部分にリブ４７ｃが設けられている。即ち、スクリュー４７１は、周方向に現像剤の搬送能力が異なる複数の突部として、羽根４７ｂとリブ４７ｃとを有する。リブ４７ｃは、撹拌スクリュー４７の回転に伴って現像剤をスクリュー４７１の周方向に撹拌することで、現像剤のトナー濃度を均一化し得る。

本実施形態の場合、図４に示すように、返しスクリュー４７２は、第一方向に関し上流端４７２ｃが第一連通口４１ｇの上流端４１ｇｂよりも下流側に配置されている。また、第一方向に関しスクリュー４７１の下流端４７１ａと返しスクリュー４７２の上流端４７２ｃとが共に、第一連通口４１ｇの上流端４１ｇｂと下流端４１ｇａとの間に位置するように、撹拌スクリュー４７は配置される。こうすると、第一連通口４１ｇを介した現像剤の受け渡しが円滑に行われ得る。即ち、スクリュー４７１の下流端４７１ａと返しスクリュー４７２の上流端４７２ｃとの間の領域（ピーク領域と呼ぶ）では、現像剤の剤面が比較的に高い状態に維持される。これは、スクリュー４７１により第一方向に搬送される現像剤と、返しスクリュー４７２により第一方向と反対方向（第二方向）に搬送される現像剤とがぶつかりあって、現像剤の山を形成するからである。そして、現像剤の剤面が比較的に高い状態では、第一方向の単位長さ当たりの現像剤量が他に比較して多い。それ故、ピーク領域を第一連通口４１ｇの上流端４１ｇｂと下流端４１ｇａとの間に位置させることで、第一連通口４１ｇで現像剤がスムーズに受け渡されるようにしている。

撹拌スクリュー４７、現像スクリュー４６は現像スリーブ４４と相互に平行を保つように、また感光ドラム１（図２参照）の回転軸線方向に対し平行に配設されている。これら現像スリーブ４４、撹拌スクリュー４７、現像スクリュー４６は、不図示のモータによって回転駆動される。例えば、撹拌スクリュー４７と現像スクリュー４６は共に６９２ｒｐｍの回転速度で回転される。現像室４１ａ内の現像剤は、回転する現像スクリュー４６によって撹拌されながら図３において右から左方向（第二方向）に移動され、第二連通口４１ｆを通じて撹拌室４１ｂに受け渡される。他方、撹拌室４１ｂ内の現像剤は、回転するスクリュー４７１によって撹拌されながら図３において左から右方向（第一方向）に移動され、連通口としての第一連通口４１ｇを通じて現像室４１ａに受け渡される。こうして現像剤は、撹拌スクリュー４７と現像スクリュー４６の二本のスクリューによって撹拌されながら現像容器内を循環搬送される。

現像室４１ａ内を搬送される現像剤は、図２に示すように、現像スクリュー４６により現像スリーブ４４に供給される。現像スリーブ４４に供給された現像剤は、マグネットロール５０の磁界により現像スリーブ４４上に所定量が担持され現像剤溜まりを形成する。現像スリーブ４４上の現像剤は、現像スリーブ４４が回転することによって、現像剤溜まりを通過して規制部材４２によって層厚が規制されると共に、感光ドラム１と対向する現像領域へと搬送される。

上記の現像領域で、現像スリーブ４４上の現像剤は穂立ちして磁気穂を形成する。そして、磁気穂を感光ドラム１に接触させて、現像剤のトナーを感光ドラム１に供給することで、感光ドラム１上の静電潜像をトナー像として現像する。現像スリーブ４４には、直流電圧と交流電圧を重畳した現像バイアスが印加される。感光ドラム１にトナーを供給した後の現像スリーブ４４上の現像剤は、更に現像スリーブ４４が回転することによって現像室４１ａに戻る。

図３に示すように、撹拌室４１ｂにおいて撹拌スクリュー４７の第一方向下流端部（図３の右端部）側には、現像容器内の現像剤の一部（余剰現像剤）を排出する排出口４３が形成されている。そして、撹拌スクリュー４７により撹拌室４１ｂ内を搬送され、返しスクリュー４７２を超えた現像剤が排出口４３から排出される。排出口４３は現像容器４１の底面に形成され、現像剤は排出口４３に落下することで現像容器外へ排出される。排出口４３から排出された現像剤は、不図示の回収容器に回収される。

他方、撹拌室４１ｂにおいて撹拌スクリュー４７の第一方向上流端部（図３の左端部）側には、補給装置８（図１参照）から補給される補給用の現像剤（補給剤と呼ぶ）を受け入れる補給口４９が設けられている。補給装置８は、図１に示すように、各画像形成部の現像装置４の上方に配置され、各画像形成部の現像装置４にそれぞれ現像剤を補給し得る。補給装置８は、トナーとキャリアを含む補給剤を収容している。補給装置８は、画像形成時に使用されたトナーの使用量やインダクタンスセンサ４５（図３参照）により検知されたトナー濃度などに応じて、適宜に不図示の補給スクリューを回転させるなどして補給剤を補給する。補給剤は、例えば重量比でトナーとキャリアとが９対１の比率で混合された現像剤である。

撹拌室４１ｂに補給された補給剤は、撹拌室４１ｂ内で現像室４１ａから搬送された現像剤と共にスクリュー４７１により撹拌されながら搬送される。補給剤の補給に伴い生じ得る余剰現像剤は、既に述べた通り排出口４３から排出される。このとき、劣化したキャリアも排出される。即ち、本実施形態の現像装置４は、補給装置８からトナーを多く含む補給剤が補給されると共に、排出口４３から劣化したキャリアを多く含む余剰現像剤が排出される、ＡＣＲ構成の現像装置である。

本実施形態では、撹拌室４１ｂの返しスクリュー４７２よりも第一方向下流側に排出部４７３が設けられている。排出部４７３には排出スクリューが配置されており、排出スクリューは返しスクリュー４７２を乗り越えた現像剤を第一方向に搬送して、現像剤を排出可能な排出口４３から効率的に現像剤を排出させ得る。

ところで、従来の現像装置では、既に述べた通り、現像剤は補給剤の補給に伴い現像容器内の現像剤量が増えた場合に限られず、現像容器内の現像剤量が少ない場合にも排出されてしまうことがあった。図１０に、従来の現像装置を示す。

図１０に示す現像装置の場合、現像剤量が少ないと、スクリュー４７１の羽根４７ｂが現像剤から露出した状態となり、回転する羽根４７ｂに乗って現像剤が鉛直方向上方に跳ね上げられやすい。特にスクリュー４７１の回転速度が速いほど、現像剤は高く跳ね上げられる。そして、羽根４７ｂが現像剤から露出した状態では、回転に伴って羽根４７ｂにより空気が押され、撹拌室４１ｂ内を空気が第一方向に向けて流れ、気流Ａが発生し得る。この気流Ａは、スクリュー４７１の回転速度に比例して、回転速度が速くなるほど大きくなる（強くなる）。

気流Ａは、一部が第一連通口４１ｇを通り撹拌室４１ｂから現像室４１ａ（図３参照）に流れ込むが、ほとんどは第一連通口４１ｇを通らずに（つまり現像室４１ａに流れ込まずに）、撹拌室４１ｂを第一方向下流側に向かって流れる（気流Ｄ）。そのため、羽根４７ｂに跳ね上げられ気流Ａ（気流Ｄ）に運ばれる現像剤は、返しスクリュー４７２を超えて排出口４３から排出される。

このように、従来では、現像容器内の現像剤量が少ない場合でも上記の気流によって現像剤が少しずつ排出されてしまい得る。それ故、現像容器内の現像剤量が少なくなり過ぎて、現像スリーブ４４への現像剤の供給不足により画像の一部が欠けるなどの画像不良が生じる虞があった。しかし、現像剤はスクリュー４７１の回転によって搬送されることに鑑みると、どうしても上記した気流が発生し得る。そこで、本実施形態ではスクリュー４７１の回転に伴い気流が発生することを前提に、例え現像剤が気流に運ばれたとしても排出口４３から排出され難くすべく、気流を遮断する壁部材４１０が撹拌室４１ｂに設けられている。以下、壁部材４１０について図３乃至図５を用いて説明する。なお、以下の説明において特に断りなく単に上流、下流と言う場合は、それぞれ第一方向上流、第一方向下流を指すものとする。

＜壁部材＞
本実施形態の現像装置４では、壁部材４１０が撹拌室４１ｂに設けられている。詳しくは後述するが、本実施形態の壁部材４１０は、気流を遮断する複数の遮断壁部４１１が幅方向に隙間４１２を空けて形成されている（後述する図５参照）。この隙間４１２は、撹拌スクリュー４７の回転により搬送される現像剤の剤面高さに応じて現像剤が侵入可能である。隙間４１２については後述することとし、まず壁部材４１０（詳しくは後述の遮断壁部４１１）による気流の遮断について説明する。

図３に示すように、壁部材４１０は、撹拌室４１ｂにおいて撹拌スクリュー４７の回転軸線方向に交差する幅方向に関し、隔壁４１ｃから隔壁４１ｃと反対側の現像容器４１の対向壁部４１４に亘って横断的に設けられる。また、壁部材４１０は、図４に示すように、上流端４１０ａが第一連通口４１ｇの上流端４１ｇｂと下流端４１ｇａとの間に位置するように設けられている。これは、壁部材４１０が遮断した気流を、第一連通口４１ｇを介して撹拌室４１ｂから現像室４１ａ（図３参照）に逃しやすくするためである。

壁部材４１０は、スクリュー４７１の下流端４７１ａと返しスクリュー４７２の上流端４７２ｃとの間にあるように配設されるのが好ましい。言い換えるならば、壁部材４１０は鉛直方向上方から見て、スクリュー４７１の下流端４７１ａと返しスクリュー４７２の上流端４７２ｃとの間のピーク領域と少なくとも重なり合うようにして設けられるとよい。なお、壁部材４１０の下流端４１０ｂについては、第一連通口４１ｇの下流端４１ｇａよりも下流側に位置させてもよい。ただし、壁部材４１０が現像容器４１の下流側壁部４１３から離れるように、壁部材４１０の下流端４１０ｂは現像容器４１の下流側壁部４１３よりも上流側に位置される。

壁部材４１０は、図４に示すように、下端部４１０ｃと、撹拌スクリュー４７の上端部４７２ｂとの間に、互いの干渉を避けるための隙間を空けて、撹拌スクリュー４７の鉛直方向上方に設けられている。ここでは、壁部材４１０が現像容器４１の上壁部４１５から鉛直方向下方に向け、撹拌スクリュー４７の回転軸線方向から視てスクリュー４７１の羽根４７ｂ、リブ４７ｃ、返しスクリュー４７２の羽根４７ｄと重ならないように設けられている。具体的には、下端部４１０ｃと撹拌スクリュー４７の上端部４７２ｂとの間に０．５～２ｍｍ程度の隙間が空くように設けられる。例えば壁部材４１０は、撹拌スクリュー４７との最近接位置で１．５ｍｍの隙間が空くように設けられる。

このような壁部材４１０が設けられた本実施形態の場合でも従来と同様に、撹拌スクリュー４７の回転に伴い第一方向に向けて気流Ａが発生し、羽根４７ｂによって跳ね上げられた現像剤は気流Ａに乗って下流側へと運ばれ得る。本実施形態の場合、気流Ａの進行方向に上述の壁部材４１０が設けられているため、気流Ａは壁部材４１０（詳しくは遮断壁部４１１）にぶつかり得る。気流Ａは壁部材４１０にぶつかることで、第一連通口４１ｇを通じて撹拌室４１ｂから現像室４１ａ（図３参照）に流れ込みやすくなる。このときに、気流Ａに乗って運ばれてきた現像剤の一部は撹拌室４１ｂから現像室４１ａへと流れ込み、また一部は壁部材４１０に衝突することで重力に従い落下し得る。このように、本実施形態の場合、気流Ａにより運ばれてきた現像剤が壁部材４１０よりも下流側に到達し難い。それ故、現像容器内の現像剤量が少ないような場合に、排出口４３から現像剤が少しずつ排出され続けるのを防止し得る。

そして、図５に示すように、本実施形態の壁部材４１０は、遮断壁部４１１が幅方向に向けて隙間４１２を空けて形成されている。遮断壁部４１１は、上述したように気流を遮断するために形成されている。他方、隙間４１２は撹拌スクリュー４７の回転に伴い搬送される現像剤の剤面高さに応じて現像剤を侵入させるために形成されている。

ところで、キャリアは補給剤としてトナーと共に補給されるために、記録材に画像形成する画像の画像比率が高くなるほど、単位枚数当たりのキャリア量が多く補給されることになる。そうであるから、例えば画像比率の高い画像が連続して記録材に画像形成されたような場合に、補給剤の補給に伴い現像容器内の現像剤量（主にキャリア）が増加し、次第に現像剤面が高くなる。その際に、従来の場合には既に述べたように、現像剤面が壁の下端よりも高くなって、現像剤が壁に干渉することがあった。そうなると、現像剤は壁により滞留しやすくなるので、排出口４３からの現像剤の排出が滞って現像容器内の現像剤量が多くなり過ぎる虞があった。現像容器内の現像剤量が多くなり過ぎると、現像剤溢れや駆動トルクの上昇による撹拌スクリュー４７等に対する負荷重エラー等が生じることから、好ましくない。

そこで、本実施形態の壁部材４１０には、現像剤が侵入可能に隙間４１２が形成されている。隙間４１２は現像剤を下流側（排出口側）に通過させるため、壁部材４１０の上流端４１０ａから下流端４１０ｂまで同じ大きさに形成されている（図４参照）。一例として、図５に示すように、壁部材４１０には３つの隙間４１２が形成される。例えば撹拌室４１ｂの幅が２８ｍｍである場合には、幅方向長さに関し遮断壁部４１１と隙間４１２とは略同じ（例えば４ｍｍ程度）に設定されてよい。また、鉛直方向高さに関しても、遮断壁部４１１と隙間４１２とで略同じ（例えば１０ｍｍ程度）に設定されてよい。なお、隙間４１２は、撹拌室４１ｂにおける撹拌スクリュー４７の上端部４７２ｂから現像容器４１の上壁部４１５までの面積のうち、例えば１０～３０％を占めるように形成されるとよい。

上述したように、壁部材４１０は鉛直方向上方から見て、スクリュー４７１の下流端４７１ａと返しスクリュー４７２の上流端４７２ｃとの間のピーク領域と少なくとも重なり合うようにして設けられている（図４参照）。ピーク領域では、図４に破線Ｅで示すように、現像剤の剤面高さが壁部材４１０の下端部４１０ｃを超えやすい。その場合、現像剤の一部は壁部材４１０に形成された隙間４１２（図５参照）に入り込む。隙間４１２に入り込んだ現像剤はスクリュー４７１により搬送されてくる現像剤に押され、遮断壁部４１１によって滞留されることなく下流側（排出口側）へ到達し得る。言い換えれば、壁部材４１０は複数の遮断壁部４１１が隙間４１２を空けて配設されることで、スクリュー４７１の現像剤搬送方向に延びる空間が形成され、現像剤面が高くなった場合に現像剤の一部がこの空間を通って下流側に到達し得る。これによれば、壁部材４１０を設けたことによる現像剤の搬送が従来よりも妨げられないので、現像剤の滞留を低減することができる。

なお、隙間４１２に現像剤が侵入した場合には、隙間４１２に隣接する遮断壁部４１１と侵入した現像剤とで気流を遮断し得る。即ち、隙間４１２がほぼ現像剤で埋まった状態では、この隙間４１２を埋めた現像剤が実質的に気流Ａの流れを妨げる壁のような役割を果たすことから、気流に乗った現像剤が下流側（排出口側）へと流れてしまうのを抑制し得る。

ここで、排出口４３から排出される現像剤の排出特性に関し、上述した壁部材４１０を用いた場合と比較例を用いた場合とで比較する実験を行った。比較例１は何らの壁も設けていない場合であり、比較例２は従来のような隙間のない壁を設けた場合である。実験結果を図６に示す。図６の横軸は現像容器内の現像剤量であり、縦軸は単位時間当たりの現像剤排出量を表す。図６において、点線Ａは比較例１の排出特性を、点線Ｂは比較例２の排出特性を、実線Ｃは本実施形態の排出特性を示す。

図６から理解できるように、比較例１の場合には（点線Ａ）、他の場合に比べて現像剤量が少ないときに現像剤が排出されていることがわかる。これは、壁が設けられていないがために気流を遮断することができず、その気流に現像剤が乗って排出口側へ運ばれて排出されるからである。既に述べた通り、気流は現像容器内の現像剤量の多い少ないに関わらず発生することから、比較例１では現像剤量が少なくても現像剤が排出され得る。比較例２の場合には（点線Ｂ）、比較例１に比べて現像剤量が少ないときに現像剤が排出され難くなることがわかる。これは、壁によって気流が遮断されるので、気流に乗った現像剤が排出口側へ運ばれることがないからである。ただし、比較例２の場合には、他に比べて現像剤量が増えたときの現像剤の排出性が劣っていることがわかる。これは、既に述べた通り、現像剤量の増加により現像剤の剤面高さが上がると、現像剤が壁に干渉し、現像剤が滞留しやすくなるからである。

これらに対し、本実施形態の場合（実線Ｃ）、現像剤量が少ないときには比較例１に比べて現像剤が排出され難くなり、現像剤量が多いときには比較例２に比べてより多くの現像剤が排出されやすくなっている。つまり、本実施形態では、現像剤量が少ないときの気流による過剰な現像剤の排出抑制と、現像剤量が多いときの現像剤の滞留の低減とを両立できている。

以上のように、本実施形態では、壁部材４１０が撹拌スクリュー４７の回転に伴い発生する気流を遮断する複数の遮断壁部４１１を有し、この遮断壁部４１１が隙間４１２を空けて形成されている。遮断壁部４１１が気流を遮断することで、気流による排出口４３からの現像剤の排出を抑制することができる。そして、現像剤量が多くなると、現像剤は隙間４１２を通じて下流側（排出口側）に到達可能であり、排出口４３からの現像剤の排出が滞ることがない。このように、ＡＣＲ方式の画像形成装置において本実施形態の壁部材４１０を用いることで、スクリューの回転に伴い発生する気流による排出口４３からの現像剤の排出を抑制することと、スクリューにより搬送される現像剤の滞留を低減することとを実現できる。

［第二実施形態］
第二実施形態について、図７（ａ）乃至図８を用いて説明する。上述した気流による現像剤の排出を抑制するためには、遮断壁部４１１を大きくして隙間４１２を小さくする、つまり気流を遮断させる面積を大きくすると効果が得られやすい。しかし、隙間４１２を小さくするにつれて、現像剤量が多いときに現像剤の排出を損なう虞は大きくなる。この点に鑑み、第二実施形態では隙間４１２の鉛直方向高さを上流側と下流側とで異ならせる構成とした。ただし、その他の構成及び作用は第一実施形態と同様であるので、以下では第一実施形態と同様の構成については同じ符号を付して、説明を省略又は簡略にし、第一実施形態と異なる部分を中心に説明する。

図７（ａ）乃至図７（ｃ）に示すように、本実施形態の壁部材４１０Ａは、隙間４１２の鉛直方向高さが上流端側（図７（ａ）参照）よりも下流端側（図７（ｃ））の方が低くなるように形成されている。隙間４１２は鉛直方向高さが上流側よりも下流側で低くなるように、途中から傾斜するように形成されている（図７（ｂ）参照）。この傾斜の開始位置は、図８に示すように、返しスクリュー４７２の上流端４７２ｃである。つまり、壁部材４１０Ａは、隙間４１２の鉛直方向高さが返しスクリュー４７２の上流端４７２ｃから下流側で低くなるように形成されている。なお、隙間４１２は傾斜状に形成されることに限られず、階段状に形成されてもよい。ただし、傾斜状に形成した方が現像剤の排出性の観点から好ましい。

以上のように、本実施形態の場合、隙間４１２はピーク領域を含む返しスクリュー４７２の上流端４７２ｃよりも上流側で鉛直方向高さが高く、ピーク領域から外れた返しスクリュー４７２の上流端４７２ｃから下流側で鉛直方向高さが低くなっている。これによれば、ピーク領域での現像剤の滞留を低減しつつ、現像剤の剤面高さがピーク領域よりも低いピーク領域から外れた領域において、気流をできる限り遮断することが可能となる。つまり、上述した第一実施形態と同様に、スクリューの回転に伴い発生する気流による排出口４３からの現像剤の排出を抑制することと、スクリューにより搬送される現像剤の滞留を低減することとを実現できる。

［第三実施形態］
第三実施形態について、図９を用いて説明する。上述した第二実施形態では隙間４１２の鉛直方向高さが上流側と下流側とで異なる構成としたが、第三実施形態では隙間４１２の鉛直方向高さが幅方向中央側と幅方向端部側とで異なる構成とした。ただし、その他の構成及び作用は第一実施形態と同様であるので、以下では第一実施形態と同様の構成については同じ符号を付して、説明を省略又は簡略にし、第一実施形態と異なる部分を中心に説明する。

図９に示すように、本実施形態の壁部材４１０Ｂは、遮断壁部４１１の鉛直方向下端が幅方向において撹拌スクリュー４７の回転軸４７ａの周面に沿うように円弧形状に形成されている。つまり、本実施形態の場合、遮断壁部４１１は、その鉛直方向下面と撹拌スクリュー４７との間隔が周方向において略同一となるように形成されている。そして、本実施形態の壁部材４１０Ｂは幅方向に複数の隙間４１２ａ、４１２ｂを有し、幅方向中央側の隙間４１２ａの鉛直方向高さが幅方向端部側の隙間４１２ｂの鉛直方向高さよりも高くなるように形成されている。これは、撹拌スクリュー４７により搬送される現像剤の剤面高さが周方向に対して一律でなく、幅方向中央側である上端部４７２ｂで最も高く、幅方向端部側でそれよりも低くなるからである。また、隙間４１２ａの鉛直方向高さは、現像容器内の現像剤量が最大許容量である場合に形成される現像剤の剤面高さよりも高い。こうすると、現像剤量が多くとも、現像剤の滞留は生じ難くなる。

上述のように、本実施形態では、撹拌スクリュー４７の周方向の現像剤の剤面高さにあわせて隙間４１２ａ、４１２ｂの鉛直方向高さを変えている。これにより、現像剤の滞留が生じやすい現像剤の剤面高さが高い箇所での現像剤の滞留を低減できる。また、現像剤の剤面高さが低い箇所での気流を遮断することができる。つまり、上述した第一実施形態と同様に、スクリューの回転に伴い発生する気流による排出口４３からの現像剤の排出を抑制することと、スクリューにより搬送される現像剤の滞留を低減することとを実現できる。

［他の実施形態］
なお、上述した各実施形態では、隙間４１２が現像容器４１の上壁部４１５に達していない場合を例に示したが（例えば図５参照）、これに限られず、隙間４１２は上壁部４１５に達していてもよい。

なお、上述した各実施形態では、撹拌室４１ｂの第一方向下流側に排出口４３を形成した場合を例に説明したがこれに限られない。排出口４３は、現像室４１ａの第二方向下流側に形成されていてもよい。その場合、返しスクリューは現像スクリュー４６の第二方向下流側に配置されるので、壁部材４１０は現像室４１ａの第二方向下流側に設けられる。

なお、上述した各実施形態では、返しスクリュー４７２の下流側に円盤状部材４５０が配置されたものを例に示したが、円盤状部材４５０は配置されていなくても構わない。また、排出部４７３に排出スクリューが配置されたものを例に示したが（図２参照）、排出スクリューは配置されていなくても構わない。ただし、その場合には、返しスクリュー４７２の下流端４７２ａから排出口４３までの距離を、排出スクリューが配置された場合よりも短くするとよい。

４…現像装置、４１…現像容器、４１ａ…第二室（現像室）、４１ｂ…第一室（撹拌室）、４１ｃ…隔壁、４１ｇ…連通口（第一連通口）、４３…排出口、４７…搬送部材（搬送スクリュー、撹拌スクリュー）、４７ａ…回転軸、４７ｂ…羽根、４１０（４１０Ａ、４１０Ｂ）…壁部材、４１１…遮断壁部、４１２（４１２ａ、４１２ｂ）…隙間、４７１…搬送部（スクリュー）、４７２…返し搬送部（返しスクリュー）、４７３…排出部

Claims (8)

1. 現像装置であって、
   トナーとキャリアを含む現像剤を担持し且つ現像位置に前記現像剤を搬送する現像剤担持体と、
   前記現像剤を収容する第一室と、
   前記第一室と隔壁により区画され且つ前記現像剤を収容する第二室と、
   前記現像剤が前記第一室から前記第二室に連通することを許容する第一連通部と、
   前記現像剤が前記第二室から前記第一室に連通することを許容する第二連通部と、
   前記第一室に配置され、前記現像装置から前記現像剤の一部を排出する現像剤排出部と、
   前記第一室に配置され、回転軸と、前記回転軸の外周に螺旋状に形成され且つ前記第二連通部から前記第一連通部に向かう第一方向に前記現像剤を搬送する第一羽根部と、前記回転軸の外周に螺旋状に形成され且つ前記第一方向に関して前記第一羽根部よりも下流且つ前記現像剤排出部よりも上流に設けられ且つ前記第一連通部から前記第二連通部に向かう第二方向に前記現像剤を搬送する第二羽根部と、を有し、前記現像剤を搬送する第一搬送スクリューと、
   前記第二室に配置され、前記第二方向に前記現像剤を搬送する第二搬送スクリューと、
   前記第一室に配置され、前記回転軸よりも上方に設けられ、前記第一搬送スクリューの回転軸線方向に交差する幅方向に隙間が形成された壁部と、を備え、
   前記第一方向に関して、前記現像剤排出部は、前記第一連通部よりも下流に設けられており、
   前記第一方向に関して、前記壁部の上流端は、前記第一連通部の上流端と前記第一連通部の下流端との間に位置しており、
   前記第一方向に関して、前記第一羽根部の下流端は、前記第一連通部の上流端と前記第一連通部の下流端との間に位置しており、
   前記第一方向に関して、前記第二羽根部の上流端は、前記第一連通部の上流端と前記第一連通部の下流端との間に位置しており、
   前記第一方向に関して、前記壁部は、前記第一羽根部の下流端と前記第二羽根部の上流端との間に位置している、
   ことを特徴とする現像装置。
2. 前記第一方向に関して前記隙間の下流端における前記隙間の鉛直方向の高さは、前記第一方向に関して前記隙間の上流端における前記隙間の鉛直方向の高さよりも低い、
   ことを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
3. 前記壁部には、前記幅方向に複数の隙間が形成されており、
   前記複数の隙間のうちの前記幅方向の中央側に位置する前記隙間の鉛直方向の高さは、前記複数の隙間のうちの前記幅方向の端部側に位置する前記隙間の鉛直方向高さよりも高い、
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の現像装置。
4. 前記現像剤担持体は、前記第一室の開口部に配置されており、
   前記第一室において、前記現像剤担持体に前記現像剤が供給される、
   ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の現像装置。
5. 現像装置であって、
   トナーとキャリアを含む現像剤を担持し且つ現像位置に前記現像剤を搬送する現像剤担持体と、
   前記現像剤を収容する第一室と、
   前記第一室と隔壁により区画され且つ前記現像剤を収容する第二室と、
   前記現像剤が前記第一室から前記第二室に連通することを許容する第一連通部と、
   前記現像剤が前記第二室から前記第一室に連通することを許容する第二連通部と、
   前記第一室に配置され、前記現像装置から前記現像剤の一部を排出する現像剤排出部と、
   前記第一室に配置され、回転軸と、前記回転軸の外周に螺旋状に形成され且つ前記第二連通部から前記第一連通部に向かう第一方向に前記現像剤を搬送する第一羽根部と、前記回転軸の外周に螺旋状に形成され且つ前記第一方向に関して前記第一羽根部よりも下流且つ前記現像剤排出部よりも上流に設けられ且つ前記第一連通部から前記第二連通部に向かう第二方向に前記現像剤を搬送する第二羽根部と、を有し、前記現像剤を搬送する第一搬送スクリューと、
   前記第二室に配置され、前記第二方向に前記現像剤を搬送する第二搬送スクリューと、
   前記第一室に配置され、前記回転軸よりも上方に設けられ、前記第一搬送スクリューの回転軸線方向に交差する幅方向に隙間が形成された壁部と、を備え、
   前記第一方向に関して、前記現像剤排出部は、前記第一連通部よりも下流に設けられており、
   前記第一方向に関して、前記壁部の上流端は、前記第一連通部の上流端と前記第一連通部の下流端との間に位置しており、
   前記第一方向に関して、前記壁部は、前記第一羽根部の下流端よりも上流の位置から前記第二羽根部の上流端よりも下流の位置に亘って設けられている、
   ことを特徴とする現像装置。
6. 前記第一方向に関して前記隙間の下流端における前記隙間の鉛直方向の高さは、前記第一方向に関して前記隙間の上流端における前記隙間の鉛直方向の高さよりも低い、
   ことを特徴とする請求項５に記載の現像装置。
7. 前記壁部には、前記幅方向に複数の隙間が形成されており、
   前記複数の隙間のうちの前記幅方向の中央側に位置する前記隙間の鉛直方向の高さは、前記複数の隙間のうちの前記幅方向の端部側に位置する前記隙間の鉛直方向高さよりも高い、
   ことを特徴とする請求項５又は６に記載の現像装置。
8. 前記現像剤担持体は、前記第一室の開口部に配置されており、
   前記第一室において、前記現像剤担持体に前記現像剤が供給される、
   ことを特徴とする請求項５乃至７のいずれか１項に記載の現像装置。

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