JP2018200399A - 現像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ＡＣＲ構成で、現像剤を搬送するスクリューの回転に伴って発生する気流による排出口からの現像剤の排出を抑制する。【解決手段】排出口４３が形成された撹拌室４１ｂ側に、返しスクリュー４７２の一部を覆う仕切り部材４１０が延設される。この仕切り部材４１０により、撹拌室４１ｂは排出空間４２０とバッファ空間４１１とに分けられる。搬送スクリュー４７１が回転されることに伴い発生する気流Ａは、主にバッファ空間４１１に向かう気流Ｂと、排出空間４２０に向かう気流Ｃとに分流される。仕切り部材４１０と返しスクリュー４７２との間の隙間は狭く、気流Ａのほとんどは仕切り部材４１０の上方に流れる（気流Ｂ）。それ故、気流Ｂに含まれる現像剤は仕切り部材４１０の上面に落下することから、返しスクリュー４７２を超えることがない。こうして、気流による排出口４３からの現像剤の排出を抑制する。【選択図】図５

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。

プリンタ、複写機、ファクシミリあるいは複合機などの画像形成装置は、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（以下、単に現像剤と記す）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（搬送部）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（返し搬送部）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。

特開２００５−２２１８５２号公報

ところで、従来の現像装置では、現像容器内の現像剤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ることがあり、現像容器内の現像剤の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剤の搬送方向に向かう気流が発生し、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返しスクリューを越え排出口側へ運ばれるからである。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。そして、現像容器内の現像剤の量が少なくなり過ぎると、現像スリーブ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得る。

本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、ＡＣＲ構成の場合に、現像剤を搬送する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できる現像装置の提供を目的とする。

本発明の現像装置は、現像剤の排出口が形成された第一室と、前記第一室とで現像剤の循環経路を形成する第二室とを有する現像容器と、前記第一室に配置され、現像剤を前記排出口側へ向け第一方向に搬送する搬送部と、前記排出口よりも前記第一方向上流側で、前記搬送部に搬送された現像剤を前記第一方向と反対の第二方向に搬送する返し搬送部とを有する第一搬送スクリューと、前記現像容器内で前記第一室と前記第二室とを隔て、前記第一方向下流側に前記第一室から前記第二室に現像剤を受け渡す第一連通口と、前記第一方向上流側に前記第二室から前記第一室に現像剤を受け渡す第二連通口とを有する隔壁と、前記第一室において、前記返し搬送部よりも前記第一方向下流側の前記排出口に連通する排出空間の上にバッファ空間を形成するように前記第一室を仕切る仕切り部材と、を備え、前記第一搬送スクリューは、前記返し搬送部の前記第一方向上流端が前記第一連通口に重なり合うように配置され、前記仕切り部材は、前記第一連通口の上端よりも重力方向下方に配置され、且つ、前記第一方向に関し前記現像容器の下流側の壁部から前記返し搬送部の下流端と同じか若しくは前記返し搬送部の下流端よりも上流側まで延設されている、ことを特徴とする。

本発明によれば、ＡＣＲ構成の場合に、第一搬送スクリューの回転に伴って発生する気流が仕切り部材によって形成されるバッファ空間側に流れやすくなる一方で、排出口に連通する排出空間側に流れ難くなるので、排出口からの現像剤の排出が抑制される。

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構成図。 画像形成部周辺を示す概略構成図。 第一実施形態の現像装置の一部を省略して上側から見た断面図。 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。 スクリューの回転に伴い発生する気流について説明する模式図。 仕切り部材に堆積された現像剤が少ない場合を示す模式図。 仕切り部材に堆積された現像剤が多い場合を示す模式図。 バッファ空間が形成されていない比較例を示す模式図。 仕切り部材の先端部の位置とキャリア排出量との関係を示すグラフであり、（ａ）は現像容器内の現像剤量が下限値である場合、（ｂ）は現像容器内の現像剤量が上限値である場合。 仕切り部材の先端部の位置について説明する模式図。 仕切り部材の先端部の位置を基準位置から１０ｍｍと１５ｍｍとした場合における、現像容器内の現像剤量とキャリア排出量との関係を示すグラフ。 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の一部を省略して側面側から見た模式図であり、（ａ）は隔壁側閉塞部と壁部側閉塞部とを有する場合、（ｂ）は隔壁側閉塞部を有する場合。 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１１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＞
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第１、第２、第３、第４の画像形成部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ホスト機器（不図示）からの画像信号に応じてトナー像を記録材に形成する。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。

なお、画像形成装置１００が備える４つの画像形成部ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、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、像担持体として円筒型の感光体、即ち感光ドラム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、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。感光ドラム１の図中下方には露光装置であるレーザースキャナ３が配置されている。

各画像形成部の図１の上方には、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設されて矢印方向に走行するように構成されている。そして、後述するように中間転写ベルト５１に一次転写されたトナー像を担持して搬送する。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、二次転写手段としての二次転写ローラ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に記録材の先端が突き当たり、ループを形成す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、レーザースキャナ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（以下、単に現像剤と呼ぶ）を収容する現像容器４１を有する。初期状態の現像装置４において現像容器４１に収容済みの現像剤の量は例えば２００ｇであるが、現像容器内の現像剤量は現像装置４の現像動作等に伴い増減する。

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、この開口部に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、連通口４１ｆ、４１ｇにより連通している。連通口４１ｆ、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中の左端及び右端）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、現像剤を搬送する第一搬送スクリュー４７、第二搬送スクリュー４６が設けられている。具体的に、第二搬送スクリュー４６は現像室４１ａ内に、第一搬送スクリュー４７は撹拌室４１ｂ内に配設されている。第一搬送スクリュー４７、第二搬送スクリュー４６はそれぞれ、回転軸４７ａ、４６ａの周囲に螺旋状の羽根（フィン）４７ｂ、４６ｂを設けた樹脂製のスクリューである。

＜第一搬送スクリュー＞
第一搬送スクリュー４７には、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、第一搬送スクリュー４７は、羽根４７ｂが形成された搬送部としての搬送スクリュー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。返しスクリュー４７２では、羽根４７ｄのピッチを搬送スクリュー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（フィン数）を多くすると、現像剤を押し戻す力をより強くできる。そして、返しスクリュー４７２の回転軸線方向長さを変えることにより、排出口４３から排出させる現像剤の量（排出量）を調整することができ、本実施形態では２４ｍｍに設定してある。

また、搬送スクリュー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、搬送スクリュー４７１の両端側を除く部分にリブ４７ｃが設けられている。即ち、搬送スクリュー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、第一搬送スクリュー４７の回転に伴って現像剤を搬送スクリュー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。

現像スリーブ４４、第一搬送スクリュー４７、第二搬送スクリュー４６は相互に平行に、且つ、感光ドラム１の回転軸線方向と平行に配設されている。これら現像スリーブ４４、第一搬送スクリュー４７、第二搬送スクリュー４６は、現像モータ（不図示）によって回転駆動される。例えば、第一搬送スクリュー４７と第二搬送スクリュー４６は共に６８０ｒｐｍの回転速度で回転される。現像室４１ａ内の現像剤は、回転する第二搬送スクリュー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）に移動して、第二連通口としての連通口４１ｆを介して撹拌室４１ｂに受け渡される。他方、撹拌室４１ｂ内の現像剤は、回転する搬送スクリュー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）に移動し、第一連通口としての連通口４１ｇを介して現像室４１ａに受け渡される。こうして現像剤は、第一搬送スクリュー４７と第二搬送スクリュー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。なお、本実施形態において、第一搬送スクリュー４７は、返しスクリュー４７２の第一方向上流端が第一連通口４１ｇに重なり合うように配置されている。こうすると、第一連通口４１ｇでの現像剤の受け渡しがスムーズに行われ得る。

現像室４１ａ内を搬送される現像剤は、図２に示すように、第二搬送スクリュー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。また、現像効率、即ち、静電潜像へのトナーの付与率を向上させるために、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において搬送スクリュー４７１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、上述した返しスクリュー４７２は、搬送スクリュー４７１の第一方向下流側に排出口４３よりも上流側に設けられ、搬送スクリュー４７１と逆方向に現像剤を搬送する。こうして、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から排出されるようにしている。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。

一方、撹拌室４１ｂにおいて搬送スクリュー４７１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（以下、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の上方に配置されており、各画像形成部の現像装置４にそれぞれ現像剤を補給可能である。本実施形態では、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。補給剤としては、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が用いられる。補給装置８は、画像形成時に使用されたトナーの消費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。

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搬送スクリュー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４である。

なお、本実施形態では、第一搬送スクリュー４７において返しスクリュー４７２よりも第一方向下流側に排出スクリュー４７３が設けられている。排出スクリュー４７３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することで、現像剤を排出口４３から効率よく排出させる。

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。ここで、従来の現像装置を図１４に示す。図１４では、撹拌室側から見た場合の第一連通口近傍を示している。

図１４に示すような従来の現像装置の場合、現像剤量が少ないと、搬送スクリュー４７１の羽根４７ｂが現像剤から露出した状態となり、現像剤が回転する羽根４７ｂに乗って重力方向上方に跳ね上げられやすい。特に搬送スクリュー４７１の回転速度が速いほど、現像剤は跳ね上げられやすくなる。また、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るようにして、気流Ａが発生し得る。この気流Ａの強さ（風量）は、搬送スクリュー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。また、現像容器の上壁部４１２と搬送スクリュー４７１との間隔が大きい、つまりは搬送スクリュー４７１上方の空間が広い場合、より多くの空気を巻き込んで上記の気流Ａを発生させ得る。

気流Ａの一部は第一連通口４１ｇを通り撹拌室４１ｂから現像室４１ａ（図２参照）に流れ込むが、ほとんどは現像室４１ａに流れ込まずに、第一連通口４１ｇよりも第一方向下流側の排出空間４２０を通じて排出口４３に向かって流れる（気流Ｄ）。排出空間４２０は撹拌室４１ｂにおいて排出口４３に連通する返しスクリュー４７２上方に確保され、排出口から排出させる現像剤を通すための空間である。羽根４７ｂによって跳ね上げられて上記の気流Ａ（気流Ｄ）に乗り第一搬送方向下流側へと運ばれた現像剤は、返しスクリュー４７２を超え、これが排出スクリュー４７３により排出口側へ搬送されて排出され得る。

このように、従来の場合には気流が発生すると、現像容器内の現像剤量が少ない場合でも現像剤が少しずつ排出されてしまう。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る。しかし、現像剤は搬送スクリュー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、本実施形態では搬送スクリュー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乗って運ばれたとしても、現像剤が排出口４３から排出され難くしている。以下、この点について、図３乃至図１１を用いて説明する。

＜仕切り部材＞
本実施形態の現像装置４では、撹拌室４１ｂに平面板状の仕切り部材４１０が設けられている。図３に示すように、仕切り部材４１０は、第一搬送スクリュー４７の回転軸線方向に交差する方向に関し、隔壁４１ｃから隔壁４１ｃと反対側の現像容器４１の対向壁部４１４に亘って隙間なく横断的に形成されている。

図４に示すように、仕切り部材４１０は、第一搬送スクリュー４７の回転軸線方向に関し、現像容器４１の第一方向下流側の壁部（側壁部４１３）から第一方向上流側に延設されている。仕切り部材４１０は、側壁部４１３から、返しスクリュー４７２の第一方向下流端４７２ａと同じか若しくは返しスクリュー４７２の第一方向下流端４７２ａよりも上流側まで延設される。本実施形態の場合、仕切り部材４１０の先端部４１０ａは返しスクリュー４７２に対向する位置に位置づけられる。具体的に、仕切り部材４１０は、先端部４１０ａが返しスクリュー４７２の第一方向下流端４７２ａを基準として上流側に例えば１０〜１３ｍｍほど離れた位置に位置づけられるように延設される。

また、仕切り部材４１０は、第一連通口４１ｇの上端部４１ｇａよりも重力方向下方に配置されている。好ましくは、仕切り部材４１０は底面４１０ｂと返しスクリュー４７２の最上端部４７２ｂとの間に１ｍｍ以上３ｍｍ以下の隙間が空くように配置される。仕切り部材４１０の底面４１０ｂと返しスクリュー４７２の最上端部４７２ｂとの隙間は、狭い方が好ましい。

仕切り部材４１０は、対向壁部４１４と側壁部４１３と隔壁４１ｃとの間に隙間がないように形成されるのが好ましい。こうした仕切り部材４１０を撹拌室４１ｂ内に延設することで、返しスクリュー４７２よりも第一方向下流側で排出口４３に連通する排出空間４２０の上にバッファ空間４１１が形成される。言い換えれば、仕切り部材４１０を延設することにより、仕切り部材４１０で撹拌室４１ｂを仕切る前の排出空間４２０が重力方向の上下で、分割前よりも狭い排出空間４２０とバッファ空間４１１との２つの空間に分割される。

図５に示すように、本実施形態の場合でも、搬送スクリュー４７１が回転されることに伴い第一方向に向けて気流Ａが発生するので、羽根４７ｂによって跳ね上げられた現像剤は気流Ａに乗って第一搬送方向下流側へと運ばれる。ただし、仕切り部材４１０によって撹拌室４１ｂが排出空間４２０とバッファ空間４１１とに分割されているので、気流Ａは主にバッファ空間４１１に向かう気流Ｂと、排出空間４２０に向かう気流Ｃとに分流する。即ち、本実施形態の場合、仕切り部材４１０の底面４１０ｂと返しスクリュー４７２の最上端部４７２ｂとの間には、互いの干渉を避けるために隙間（例えば１ｍｍ）が設けられている。そのため、この隙間を気流Ａの一部が通り抜けてしまうが（気流Ｃ）、バッファ空間４１１を設けることにより、仕切り部材４１０の上方に気流Ａのほとんどを流すことができる（気流Ｂ）。そして、バッファ空間４１１に向かった気流Ｂはバッファ空間４１１内で反転されるなどし、気流Ｂに含まれる現像剤はバッファ空間４１１で仕切り部材４１０の上面に落下し得る。つまり、バッファ空間４１１に向かった気流Ｂに含まれる現像剤は、仕切り部材４１０によって返しスクリュー４７２を超えないため、搬送スクリュー４７１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し得る。

本実施形態の場合、気流Ｂに含まれる現像剤はバッファ空間４１１で仕切り部材４１０の上面に落下するので、図６に示すように、仕切り部材４１０の上面には気流Ｂによって運ばれた現像剤が堆積されていく。そして、仕切り部材４１０の上面に堆積された現像剤が増えていくと、図７に示すように、第一方向上流側に比較して下流側の方が剤面が高くなる。そして、堆積した現像剤は安息角θを超えると崩壊し、仕切り部材４１０から重力方向下方に落下する。ただし、現像剤は返しスクリュー４７２の上に落下する。そうなるように、仕切り部材４１０は形成されている。仕切り部材４１０から落下した現像剤は、返しスクリュー４７２により第二方向に搬送されることから、返しスクリュー４７２を超えて排出スクリュー４７３によって排出口４３へと搬送されて排出され難い。

ここで、図８に、図５に示した本実施形態におけるバッファ空間４１１を埋めるようにして、高さのある仕切り部材４１０Ａを設けた場合の比較例を示す。図８に示す比較例の場合、気流Ａのほとんどが仕切り部材４１０Ａと返しスクリュー４７２との隙間に流れる（気流Ｅ）。即ち、比較例の場合、気流Ａに含まれる現像剤が仕切り部材４１０Ａにより狭くされた排出空間４２０を通じて返しスクリュー４７２を超えてしまうことから、上述した第一実施形態（図５参照）の場合に比較して現像剤が排出口４３から排出されやすい。その他の構成及び作用は、上述した第一実施形態と同様である。

＜仕切り部材の先端部の位置＞
上述したように、仕切り部材４１０の先端部４１０ａは、返しスクリュー４７２の第一方向下流端４７２ａを基準として上流側の例えば１０〜１３ｍｍの位置に位置づけられる。その理由について説明する。

発明者らは、排出口４３からの現像剤（主にキャリア）の排出特性を調べる実験を行った。ここでは、現像容器内の現像剤量が画像不良やトナー濃度の誤検知あるいは現像剤の漏れなどを生じさせない適正範囲のうちの下限値（１９０グラム）である場合と、適正範囲のうちの上限値（２２０グラム）である場合とに分けて実験を行った。また、仕切り部材４１０の先端部４１０ａが返しスクリュー４７２の第一方向下流端４７２ａ（基準位置）から上流側に２ｍｍ、１０ｍｍ、１３ｍｍ、１５ｍｍの位置に位置づけて（図４参照）、それぞれ実験を行った。実験結果を図９（ａ）及び図９（ｂ）に示す。

図９（ａ）は現像剤量が下限値である場合の単位時間当たりのキャリア排出量を示し、図９（ｂ）は現像剤量が上限値である場合の単位時間当たりのキャリア排出量を示す。なお、比較のため、仕切り部材４１０が設けられていない従来装置の実験結果も示した（図中左端：無）。また、図９（ａ）には、回転速度が７０ｐｐｍにおける１分間当たりの最少トナー消費量から計算される１分間当たりの最少キャリア補給量（ここでは１５ミリグラム）を点線で示した。他方、図９（ｂ）には、回転速度が７０ｐｐｍにおける１分間当たりの最大トナー消費量から計算される１分間当たりの最大キャリア補給量（ここでは２グラム）を点線で示した。なお、現像剤量を適正範囲内に収めるために、現像剤量が下限値である場合には単位時間当たりの最少キャリア補給量よりも単位時間当たりのキャリア排出量を少なくする必要がある。他方、現像剤量が上限値である場合には単位時間当たりの最大キャリア補給量よりも単位時間当たりのキャリア排出量を多くする必要がある。

図９（ａ）に示すように、現像剤量が下限値である場合、仕切り部材４１０の先端部４１０ａの位置が基準位置から離れるにつれ（２ｍｍ→１５ｍｍ）、キャリア排出量は従来に比較して少なくなり、一定以上（例えば１３ｍｍ）離れると略一定となる。これは、仕切り部材４１０による返しスクリュー４７２を覆う範囲が狭いと、仕切り部材４１０による返しスクリュー４７２を覆う範囲が広い場合に比べ、仕切り部材４１０と返しスクリュー４７２との隙間を気流Ｃが流れやすくなるからである（図５参照）。即ち、気流Ｃが流れやすければ、気流Ａは相対的に気流Ｂに分流され難くなり、仕切り部材４１０に堆積される現像剤（キャリア）が減る一方で、返しスクリュー４７２を超えて排出口４３から排出される現像剤（キャリア）は増す。

他方、図９（ｂ）に示すように、現像剤量が上限値である場合、仕切り部材４１０の先端部４１０ａの位置が基準位置から１３ｍｍまで、キャリア排出量は略一定である。そして、基準位置から１５ｍｍでキャリア排出量は最大キャリア補給量を下回るほど極端に減少している。これは、現像剤量が上限値である場合、仕切り部材４１０の先端部４１０ａの位置が１３ｍｍより離れていると、仕切り部材４１０の先端部４１０ａが現像剤に埋もれてしまうからである。

図１０に、現像剤量が上限値である場合に、撹拌室４１ｂの返しスクリュー４７２近傍における現像剤の剤面高さＳｈを示す。搬送スクリュー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により第二方向に搬送される現像剤とがぶつかることで、回転軸線方向に関し搬送スクリュー４７１と返しスクリュー４７２間で、剤面高さＳｈにピークが生じる。この場合に、仕切り部材４１０の先端部４１０ａの位置が基準位置からより遠くに離されていると、言い換えれば先端部４１０ａが返しスクリュー４７２の上流端側により近いと、図１０に示すように、先端部４１０ａが現像剤に埋もれてしまい得る。そうなると、現像剤量が多い故に排出口４３から現像剤を排出させたいにも関わらず、仕切り部材４１０によって現像剤が返しスクリュー４７２を乗り越え難くなる、つまり現像剤の流れが阻害される。結果として、現像剤量が上限値である場合、上記したように仕切り部材４１０の先端部４１０ａの位置が１３ｍｍより離れていると、排出口４３からのキャリア排出量が大幅に低下する。この場合、現像容器内の現像剤量は適正範囲を超える可能性がある。

図１１に、仕切り部材４１０の先端部４１０ａが基準位置から１０ｍｍ、１５ｍｍ離れた位置に位置づけられている場合における、現像剤（主にキャリア）の排出特性を示した。図１１に示すように、現像剤量が上記した下限値（１９０グラム）である場合には、先端部４１０ａが基準位置から１０ｍｍ、１５ｍｍ離れた位置でキャリア排出量はほとんど変わらない。しかし、現像剤量が上記した上限値（２２０グラム）に近付くにつれ、先端部４１０ａが基準位置から１０ｍｍ離れている場合と１５ｍｍ離れている場合とで、キャリア排出量が大きく変わる。即ち、先端部４１０ａが基準位置から１０ｍｍ離れている場合は、現像剤量が増すにつれキャリア排出量が急激に増える。他方、先端部４１０ａが基準位置から１５ｍｍ離れている場合は、１０ｍｍ離れている場合に比べると、現像剤量が増すにつれキャリア排出量が緩やかに増える。これは、上述したように、現像剤量が上限値である場合に、先端部４１０ａが基準位置から１５ｍｍ離れていると、仕切り部材４１０によって現像剤の流れが阻害され、排出口４３からのキャリア排出量が大幅に低下するからである。

上記点に鑑み、仕切り部材４１０は、先端部４１０ａが基準位置から上流側に例えば１０〜１３ｍｍ離れた位置に位置づけられるように形成されるのが好ましい。ただし、これに限られず、返しスクリュー４７２の回転軸線方向長さ、返しスクリュー４７２と仕切り部材４１０との隙間の大きさなどに応じて、先端部４１０ａの位置を変えてよい。

以上のように、本実施形態では、排出口４３が形成されている撹拌室４１ｂ側において、返しスクリュー４７２の一部を覆うように仕切り部材４１０が延設される。仕切り部材４１０が設けられることで、撹拌室４１ｂは排出空間４２０とバッファ空間４１１とに分けられる。そして、搬送スクリュー４７１が回転されることに伴い発生する気流Ａは、主にバッファ空間４１１に向かう気流Ｂと、排出空間４２０に向かう気流Ｃとに分流される（図５参照）。仕切り部材４１０と返しスクリュー４７２との間の隙間は狭いため、気流Ａのほとんどは仕切り部材４１０の上方に流れる（気流Ｂ）。そして、気流Ｂに含まれる現像剤はバッファ空間４１１で仕切り部材４１０の上面に落下するので、返しスクリュー４７２を超えることがない。このように、本実施形態では、搬送スクリュー４７１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し得る。

［第二実施形態］
第二実施形態について、図１２を用いて説明する。上述した第一実施形態では、仕切り部材として平面板状に形成された部材を用いた構成について説明した。これに対し、第二実施形態では、図１２に示すように、上面４１０ｈが傾斜状に形成された仕切り部材４１０Ｂを用いている。具体的には、仕切り部材４１０Ｂの上面４１０ｈが、現像容器４１の上壁部４１２との間隔が第一方向の上流から下流に向けて狭くなるように傾斜状に形成されている。仕切り部材４１０Ｂの上面４１０ｈは、水平面に対し現像剤の安息角（図７のθ参照）よりも大きい角度で傾斜するように形成されている。仕切り部材４１０Ｂの上面４１０ｈを傾斜させることで、バッファ空間４１１を確保しつつ、上面４１０ｈに現像剤が多量に堆積する前に、現像剤を少量ずつ返しスクリュー４７２に落下させることができる。こうすると、仕切り部材４１０Ｂの上面４１０ｈから現像剤が大きな塊となって落下するのを防ぐことができるため、返しスクリュー４７２により搬送される現像剤の量が一時的に増えることがない。こうして、本実施形態の場合、仕切り部材４１０Ｂに堆積された現像剤が落下することに起因する現像剤の排出を抑制し得る。その他の構成及び作用は、第一実施形態と同様である。

［第三実施形態］
第三実施形態について、図１３（ａ）及び図１３（ｂ）を用いて説明する。上述した第一実施形態では、仕切り部材として平面板状に形成された部材を用い、これを返しスクリュー４７２の最上端部４７２ｂとの間に隙間を空けて配置した構成について説明した。これに対し、第三実施形態では、図１３（ａ）に示すように、隔壁側閉塞部４１０Ｃａと壁部側閉塞部４１０Ｃｂとを有する仕切り部材４１０Ｃを用いている。隔壁側閉塞部４１０Ｃａは第一搬送スクリュー４７と隔壁４１ｃとに挟まれた空間を塞ぐように形成され、壁部側閉塞部４１０Ｃｂは第一搬送スクリュー４７と隔壁４１ｃと反対側の現像容器４１の対向壁部４１４とに挟まれた空間を塞ぐように形成されている。本実施形態では、仕切り部材４１０Ｃの下面形状の一部を返しスクリュー４７２の曲率半径よりも１ｍｍ大きい曲率の円弧形状に形成し、返しスクリュー４７２との隙間を１ｍｍにしている。

上述したように、仕切り部材と返しスクリュー４７２との間には、干渉を避けるため最小限の隙間（例えば１ｍｍ）を確保する必要がある。しかしながら、仕切り部材として平面板状の部材を用いた場合（図２参照）、第一搬送スクリュー４７と隔壁４１ｃとに挟まれた空間や、第一搬送スクリュー４７と現像容器４１の対向壁部４１４とに挟まれた空間では、１ｍｍ以上の隙間が空く。その場合、跳ね上げられ気流に乗った現像剤がそれらの空間を通り返しスクリュー４７２を超え、排出口４３から排出されやすくなる。そこで、本実施形態のように、隔壁側閉塞部４１０Ｃａと壁部側閉塞部４１０Ｃｂとによって気流の通り道を塞ぐことで、現像剤を搬送するスクリューの回転に伴って発生する気流による排出口４３からの現像剤の排出をより抑制できるようになる。その他の構成及び作用は、第一実施形態と同様である。

あるいは、図１３（ｂ）に示すように、仕切り部材４１０Ｄは隔壁側閉塞部４１０Ｄａを有する構成であってもよい。即ち、返しスクリュー４７２の回転方向が対向壁部４１４側において重力方向下方から上方に向かう方向である場合、現像剤の剤面高さＳｈは隔壁４１ｃ側が低くなり、対向壁部４１４側が高くなる。それ故、上述した仕切り部材４１０Ｃのように、壁部側閉塞部４１０Ｃｂにより対向壁部４１４側の隙間を塞ぐと、現像剤量が多くなった場合に壁部側閉塞部４１０Ｃｂが邪魔をして現像剤が排出され難くなりがちである。そこで、仕切り部材４１０Ｄを隔壁側閉塞部４１０Ｄａを有する構成とし、第一搬送スクリュー４７と隔壁４１ｃとに挟まれた空間を塞ぐことで、現像剤量が多い場合の現像剤の排出と、現像剤量が少ない場合の現像剤の排出の抑制とを両立し得る。

［他の実施形態］
なお、仕切り部材４１０は現像容器４１に一体形成されることに限らず、別体に形成されてもよい。即ち、撹拌室４１ｂ内に配置可能な形状に形成された取付部と、上記した仕切り部材４１０に相当する板状部とを一体的に有する仕切り形成部材が、撹拌室４１ｂ内に取り付けられることで、上記したバッファ空間４１１が形成されるようにしてよい。この仕切り形成部材を撹拌室４１ｂ内に取り付ける場合には、例えばモルトプレーンからなるシール部材を挟み込むことで、板状部と、対向壁部４１４と側壁部４１３と隔壁４１ｃとの間に隙間が生じないようにする。

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、返しスクリューは第二搬送スクリュー４６の第二方向下流側に配置され、仕切り部材４１０は現像室４１ａにおいて第二方向下流側（図３参照）の側壁部から第二搬送スクリュー４６（詳しくは返しスクリュー）の一部を覆うように延設される。

なお、上述した各実施形態では、現像容器４１が現像室４１ａと撹拌室４１ｂとに水平方向に区画されている横撹拌型の現像装置を例に説明したが、この構成に限定されない。例えば、現像容器４１が現像室４１ａと撹拌室４１ｂとに上下方向に区画されている縦撹拌型の現像装置についても、本発明を適用することは可能である。

なお、上述した各実施形態では、各色の感光ドラム１から中間転写ベルト５１に各色のトナー像を一次転写した後に、記録材に各色の複合トナー像を一括して二次転写する中間転写方式の画像形成装置１００を例に説明したが、これに限らない。例えば、転写材搬送ベルトに担持され搬送される記録材に感光ドラムから直接転写する直接転写方式の画像形成装置に、上述の現像装置を適用してよい。

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…第一連通口、４１ｆ…第二連通口、４３…排出口、４７…第一搬送スクリュー、４１０（４１０Ａ、４１０Ｂ、４１０Ｃ、４１０Ｄ）…仕切り部材、４１０Ｃａ（４１０Ｄａ）…隔壁側閉塞部、４１０Ｃｂ…壁部側閉塞部、４１１…バッファ空間、４１２…上壁部、４１３…側壁部、４１４…対向壁部、４２０…排出空間、４７１…搬送部（搬送スクリュー）、４７２…返し搬送部（返しスクリュー）

Claims (7)

1. 現像剤の排出口が形成された第一室と、前記第一室とで現像剤の循環経路を形成する第二室とを有する現像容器と、
   前記第一室に配置され、現像剤を前記排出口側へ向け第一方向に搬送する搬送部と、前記排出口よりも前記第一方向上流側で、前記搬送部に搬送された現像剤を前記第一方向と反対の第二方向に搬送する返し搬送部とを有する第一搬送スクリューと、
   前記現像容器内で前記第一室と前記第二室とを隔て、前記第一方向下流側に前記第一室から前記第二室に現像剤を受け渡す第一連通口と、前記第一方向上流側に前記第二室から前記第一室に現像剤を受け渡す第二連通口とを有する隔壁と、
   前記第一室において、前記返し搬送部よりも前記第一方向下流側の前記排出口に連通する排出空間の上にバッファ空間を形成するように前記第一室を仕切る仕切り部材と、を備え、
   前記第一搬送スクリューは、前記返し搬送部の前記第一方向上流端が前記第一連通口に重なり合うように配置され、
   前記仕切り部材は、前記第一連通口の上端よりも重力方向下方に配置され、且つ、前記第一方向に関し前記現像容器の下流側の壁部から前記返し搬送部の下流端と同じか若しくは前記返し搬送部の下流端よりも上流側まで延設されている、
   ことを特徴とする現像装置。
2. 前記仕切り部材は、前記第一方向に関し先端部が前記返し搬送部に対向する位置に位置づけられる、
   ことを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
3. 前記仕切り部材は、前記返し搬送部において前記第一搬送スクリューの最上端部との間に１ｍｍ以上３ｍｍ以下の隙間を空けて配置されている、
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の現像装置。
4. 前記仕切り部材は、前記現像容器の上壁部との間隔が前記第一方向の上流から下流に向けて狭くなるように傾斜状に形成されている、
   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. 前記仕切り部材は、水平面に対し現像剤の安息角よりも大きい角度で傾斜するように形成されている、
   ことを特徴とする請求項４に記載の現像装置。
6. 前記仕切り部材は、前記第一搬送スクリューと前記隔壁とに挟まれた空間を塞ぐ隔壁側閉塞部を有する、
   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。
7. 前記仕切り部材は、前記第一搬送スクリューと前記隔壁と反対側の前記現像容器の壁部とに挟まれた空間を塞ぐ壁部側閉塞部を有する、
   ことを特徴とする請求項６に記載の現像装置。

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