JP5562300B2 - 現像装置及びそれを備えた画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、複写機、プリンター、ファクシミリ、それらの複合機等に用いる現像装置及びそれを備えた画像形成装置に関し、特に、トナーとキャリアとからなる２成分現像剤の補給を行うとともに余剰現像剤を排出する現像装置及びそれを備えた画像形成装置に関するものである。

画像形成装置は、感光体等からなる像担持体上に形成した潜像を、現像装置により現像しトナー像として可視化することを行っている。現像装置の一つとして、２成分現像剤を用いる２成分現像方式が採用されている。この種の現像装置は現像容器内にトナーとキャリアとからなる現像剤を収容し、像担持体に現像剤を供給する現像ローラーが配設されるとともに、現像容器内の現像剤を撹拌、搬送しながら現像ローラーへと供給する撹拌部材が配設されている。

この現像装置では、現像動作によってトナーは消費されていく一方、キャリアは消費されずに現像容器内に残る。従って、現像容器内でトナーとともに撹拌されるキャリアは撹拌頻度が多くなるにつれて劣化し、その結果トナーに対するキャリアの帯電付与性能が徐々に低下してしまう。

そこで、現像容器内にキャリアを含む現像剤を補給するとともに、余剰となった現像剤を排出することで、帯電性能の低下を抑制するようにした現像装置が提案されている。

例えば、特許文献１の現像装置では、現像容器内で現像剤を撹拌、搬送する撹拌部材が設けられ、また、搬送方向の下流側に現像剤排出口が設けられ、さらに、撹拌部材と現像剤排出口との間には、撹拌部材の螺旋羽根とは逆向きで螺旋状に形成される規制部材が設けられている。この構成において、現像剤が現像容器内に補給されると、撹拌部材の回転により現像剤が撹拌されながら搬送方向の下流側まで搬送される。規制部材が撹拌部材と同方向に回転すると、撹拌部材による現像剤搬送方向に対して逆方向の搬送力が現像剤に付与される。この逆方向の搬送力によって、搬送方向下流側では現像剤が塞き止められて嵩高となることから、余剰の現像剤が規制部材を乗り越えて現像剤排出口に移動し現像容器から排出される。

特開２００１−２６５０９８号公報（段落［００２０］〜［００２４］、［００２８］、第４図）

上述した特許文献１の現像装置では、撹拌部材が一定の速度で回転しているとき、現像剤排出口から常に一定量の現像剤が排出され、現像容器内の現像剤量は安定しているが、撹拌部材の回転速度が替わると、その回転速度に応じて現像剤排出口から排出される現像剤量が変動する。例えば、画像形成装置は、印刷する用紙のサイズ、厚み等用紙の種類などによって、画像形成速度が切り替えられる。厚紙等では普通紙の印刷に比べて画像形成速度が遅くなり、これにともなって撹拌部材は通常の回転速度に比べて遅くなる。撹拌部材の回転速度が通常の回転速度に比べて遅くなると、排出現像剤量は通常の回転速度における排出現像剤量に比べて増加することになる。このように撹拌部材の回転速度が切り替わると、現像容器内の現像剤量が安定しないという問題があった。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、現像容器内に新たな現像剤を補給するとともに余剰現像剤を排出する現像装置において、撹拌部材の回転速度が切り替わっても現像容器内の現像剤量を安定させる現像装置及びそれを備えた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に第１の発明は、磁性キャリアとトナーとを含む現像剤を現像剤補給口から現像容器内に補給し該現像容器内に収容される余剰の現像剤を現像剤排出口から排出する現像装置であって、回転軸の周りに軸方向に沿って延びる螺旋羽根を有し、前記現像容器内で現像剤を撹拌、搬送する撹拌部材と、前記現像剤排出口への現像剤の移動量を規制するために前記現像剤排出口に対向し前記螺旋羽根に対して逆位相にて前記回転軸に設けられる規制部材と、前記現像剤排出口が設けられる前記現像容器の側面部と前記規制部材との間に形成される所定の空間に前記現像容器内の底部から前記現像剤排出口の下端部に向かって突出するとともに前記側面部から前記規制部材に向かって前記回転軸方向に延びて形成される突出部と、を備えることを特徴としている。

また、第２の発明では、上記の現像装置において、前記突出部は、前記回転軸方向に対して直角方向に延びる幅を有し、前記突出部の幅は前記回転軸の外周径より長く構成されることを特徴としている。

また、第３の発明では、上記の現像装置において、前記突出部の前記回転軸方向における長さは、前記空間の前記回転軸方向における距離に対して１／２以上の長さを有することを特徴としている。

また、第４の発明では、上記の現像装置において、前記突出部は、前記側面部から前記規制部材の近傍まで延びることを特徴としている。

また、第５の発明では、上記の現像装置において、前記突出部は、前記底部から前記現像剤排出口の下端部の近傍まで突出することを特徴としている。

また、第６の発明では、上記の構成の現像装置を備えた画像形成装置である。

通常、撹拌部材が所定の速度で回転しているとき、規制部材によって規制された量の現像剤が現像剤排出口から排出されるとともに、規制部材と現像容器の側面部との所定の空間に現像剤が残存する。そして、撹拌部材の回転速度が所定の回転速度に対して遅くなるように切り替えられると、該空間の下方に残存する現像剤が規制部材によって下方から上方に持ち上がられやすくなり、所定の回転速度における現像剤より多量の現像剤が上方に持ち上げられる。この結果、撹拌部材が所定の速度で回転する場合より、現像剤排出口から排出される現像剤量が増加し、排出される現像剤量が変動する。そこで、第１の発明によれば、現像容器内の該空間の底部に突出部を配設することで、該空間の下方に現像剤が残存することを抑え、撹拌部材の回転速度が切り替わったときに、排出される現像剤量が変動することを防ぎ、現像容器内の現像剤量を安定させている。

本発明の実施形態に係る現像装置を備えた画像形成装置を概略図 実施形態に係る現像装置を示す概略断面図 実施形態に係る現像装置の撹拌部を示す平面断面図 実施形態に係る現像装置の現像剤排出口の周辺を示す平面断面図 実施形態に係る現像装置の現像剤排出口の周辺を示す側面断面図 実施形態に係る現像装置の突出部の種々の高さに対する変動排出現像剤量と所定の空間の残存現像剤量とを示す図 実施形態に係る現像装置の突出部の種々の軸方向長さに対する変動排出現像剤量と空間の残存現像剤量とを示す図 実施形態に係る現像装置の突出部の軸方向長さ及び高さに対する変動排出現像剤量と空間の残存現像剤量とを示す図

以下に本発明の実施形態について図面を参照して説明するが、本発明は、この実施形態に限定されない。また発明の用途やここで示す用語等はこれに限定されるものではない。

図１は、本発明の実施形態に係る現像装置を備えた画像形成装置の構成を示す図である。画像形成装置１はタンデム型のカラープリンターであり、回転自在である感光体１１ａ〜１１ｄは、感光層を形成する感光材料として、有機感光体（ＯＰＣ感光体）が用いられ、ブラック、イエロー、シアン、及びマゼンタの各色に対応させて配設される。各感光体１１ａ〜１１ｄの周囲に、現像装置２ａ〜２ｄ、露光ユニット１２、帯電器１３ａ〜１３ｄ及びクリーニング装置１４ａ〜１４ｄが配設される。

現像装置２ａ〜２ｄは、感光体１１ａ〜１１ｄの右方に夫々対向して配置され、感光体１１ａ〜１１ｄにトナーを供給する。帯電器１３ａ〜１３ｄは、感光体回転方向に対し現像装置２ａ〜２ｄの上流側であって感光体１１ａ〜１１ｄの表面に対向して配置され、感光体１１ａ〜１１ｄの表面を一様に帯電させる。

露光ユニット１２は、パーソナルコンピューター等から画像入力部（図略）に入力された文字や絵柄などの画像データに基づいて、各感光体１１ａ〜１１ｄを走査露光するためのものであり、現像装置２ａ〜２ｄの下方に設けられる。露光ユニット１２には、レーザー光源、ポリゴンミラーが設けられ、各感光体１１ａ〜１１ｄに対応して反射ミラー及びレンズが設けられる。レーザー光源から出射されたレーザー光が、ポリゴンミラー、反射ミラー及びレンズを介して、帯電器１３ａ〜１３ｄの感光体回転方向下流側から、各感光体１１ａ〜１１ｄの表面に照射される。照射されたレーザー光により、各感光体１１ａ〜１１ｄの表面には静電潜像が形成され、この静電潜像が各現像装置２ａ〜２ｄによりトナー像に現像される。

無端状の中間転写ベルト１７は、テンションローラー６、駆動ローラー２５及び従動ローラー２７に張架されている。駆動ローラー２５は図示しないモーターによって回転駆動され、中間転写ベルト１７は駆動ローラー２５の回転によって循環駆動させられる。

この中間転写ベルト１７に接触するように各感光体１１ａ〜１１ｄが中間転写ベルト１７の下方で回転方向（図１の矢印方向）に沿って隣り合うように配列されている。１次転写ローラー２６ａ〜２６ｄは、中間転写ベルト１７を介して感光体１１ａ〜１１ｄと対向し、中間転写ベルト１７に圧接して１次転写部を形成する。この１次転写部において、中間転写ベルト１７の回転とともに所定のタイミングで各感光体１１ａ〜１１ｄのトナー像が中間転写ベルト１７に順次転写される。これにより、中間転写ベルト１７表面にはマゼンタ、シアン、イエロー、ブラックの４色のトナー像が重ね合わされたトナー像が形成される。

２次転写ローラー３４は、中間転写ベルト１７を介して駆動ローラー２５と対向し、中間転写ベルト１７に圧接して２次転写部を形成する。この２次転写部において、中間転写ベルト１７表面のトナー像が用紙Ｐに転写される。転写後に、ベルトクリーニング装置３１が中間転写ベルト１７に残存するトナーを清掃する。

画像形成装置１内の下方には、用紙Ｐを収納する給紙カセット３２が配設され、給紙カセット３２の右方には、手差しの用紙を供給するスタックトレイ３５が配設される。給紙カセット３２の左方には、給紙カセット３２から繰り出された用紙Ｐを中間転写ベルト１７の２次転写部に搬送する第１用紙搬送路３３が配設される。また、スタックトレイ３５の左方には、スタックトレイ３５から繰り出された用紙を２次転写部に搬送する第２用紙搬送路３６が配設される。更に、画像形成装置１の左上方には、トナー像が形成された用紙Ｐに対して定着処理を行う定着部１８と、定着処理の行われた用紙を用紙排出部３７に搬送する第３用紙搬送路３９とが配設される。

給紙カセット３２は、装置の外部（図１の紙面表側）に引き出すことにより用紙の補充を可能にしたもので、収納されている用紙Ｐがピックアップローラー３３ｂ及び捌きローラー３３ａにより１枚ずつ第１用紙搬送路３３側に繰り出される。

第１用紙搬送路３３と第２用紙搬送路３６とはレジストローラー対３３ｃの手前で合流しており、レジストローラー対３３ｃにより、中間転写ベルト１７における画像形成動作と給紙動作とのタイミングを取って、用紙Ｐが２次転写部に搬送される。２次転写部に搬送された用紙Ｐは、バイアス電位が印加された２次転写ローラー３４によって、中間転写ベルト１７上のトナー像を２次転写され、定着部１８に搬送される。

定着部１８は、ヒーターにより加熱される定着ベルトと、定着ベルトに内接する定着ローラーと、定着ベルトを介して定着ローラーに圧接して配設された加圧ローラー等とを備え、未定着トナー像が転写された用紙Ｐを加熱及び加圧することにより定着処理を行う。用紙Ｐは、定着部１８によってトナー像が定着された後、必要に応じて第４用紙搬送路４０で反転されて用紙Ｐの裏面にも２次転写ローラー３４によってトナー像が２次転写され、定着部１８で定着される。トナー像が定着された用紙Ｐは第３用紙搬送路３９を通って、排出ローラー対１９ａにより用紙排出部３７に排出される。

図２は、上述の画像形成装置１に用いられる現像装置の構成を示す断面図である。なお、以下の説明では、図１に示す感光体１１ａに対応する現像装置２ａの構成及び動作について説明するが、現像装置２ｂ〜２ｄの構成及び動作については現像装置２ａと同様であり、説明を省略し、また各色の現像装置及び感光体を示すａ〜ｄの符号を省略する。

現像装置２は、現像ローラー２０と、磁気ローラー２１と、規制ブレード２４と、撹拌部材４２、現像容器２２等により構成されている。

現像容器２２は、樹脂によって現像装置２の外郭を構成し、その下部で仕切り部２２ｂによって第１搬送路２２ｃと第２搬送路２２ｄに仕切られている。第１搬送路２２ｃ及び第２搬送路２２ｄには、磁性キャリアとトナーからなる現像剤が収容される。また、現像容器２２は、撹拌部材４２と磁気ローラー２１及び現像ローラー２０を回転可能に保持している。更に、現像容器２２には、現像ローラー２０を感光体１１に向けて露出させる開口２２ａが形成されている。

現像ローラー２０は、感光体１１に対向し、一定の間隔を設けて感光体１１の右方に配設される。また、現像ローラー２０は、感光体１１に接近した対向位置において、感光体１１にトナーを供給する現像領域Ｄを形成している。磁気ローラー２１は、一定の間隔を設けて現像ローラー２０に対向し、現像ローラー２０の右斜め下方に配設される。また、磁気ローラー２１は、現像ローラー２０に接近した対向位置において、現像ローラー２０にトナーを供給する。規制ブレード２４は磁気ローラー２１の左斜め下方にて現像容器２２に固定保持されている。撹拌部材４２は磁気ローラー２１の略下方に配設される。

撹拌部材４２は、第１撹拌部材４３と第２撹拌部材４４との２本で構成される。第２撹拌部材４４が磁気ローラー２１の下方で、第２搬送路２２ｄ内に設けられ、第１撹拌部材４３が第２撹拌部材４４の右方に隣接して、第１搬送路２２ｃ内に設けられる。

第１及び第２の撹拌部材４３、４４は現像剤を撹拌して現像剤中のトナーを所定のレベルに帯電させる。これによりトナーは磁性キャリアに保持される。また、第１搬送路２２ｃと第２搬送路２２ｄを仕切る仕切り部２２ｂの長手方向（図２の紙面表裏方向）の両端部側には、連通部（図略）が設けられており、第１撹拌部材４３が回転すると、帯電した現像剤は、仕切り部２２ｂに設けた一方の連通部から第２搬送路２２ｄ内に搬送され、第１搬送路２２ｃ内と第２搬送路２２ｄ内とを循環する。そして、第２撹拌部材４４から磁気ローラー２１に現像剤が供給される。

磁気ローラー２１は、ローラー軸２１ａと磁極部材Ｍ及び非磁性材からなる回転スリーブ２１ｂを備え、第２撹拌部材４４により供給された現像剤を担持し、担持した現像剤からトナーのみを現像ローラー２０に供給するものである。磁極部材Ｍは、断面扇形に形成された外周部の極性の異なる複数の磁石からなり、ローラー軸２１ａに接着等により固着される。ローラー軸２１ａは、回転スリーブ２１ｂ内で、磁極部材Ｍと回転スリーブ２１ｂの間に所定の間隔を設けて、現像容器２２に回転不能に支持される。回転スリーブ２１ｂは、図示しないモーターと歯車からなる駆動機構により矢印方向（時計回り方向）に回転し、また直流電圧５６ａに交流電圧５６ｂを重畳したバイアス５６を印加される。回転スリーブ２１ｂの表面において、帯電した現像剤は磁極部材Ｍの磁力によって磁気ブラシを形成して担持され、磁気ブラシは規制ブレード２４によって所定の高さに調節される。

回転スリーブ２１ｂの回転にともなって、磁気ブラシは、回転スリーブ２１ｂの表面に担持されて搬送され、現像ローラー２０に設けた磁極部材２０ｂにて磁気ブラシが立ち上がり現像ローラー２０に接触すると、磁気ブラシのトナーのみが、回転スリーブ２１ｂに印加されたバイアス５６に応じて、現像ローラー２０に供給される。

現像ローラー２０は、固定軸２０ａと、磁極部材２０ｂと、非磁性の金属材料で円筒状に形成される現像スリーブ２０ｃ等を備えて構成されている。

固定軸２０ａは現像容器２２に回転不能に支持される。この固定軸２０ａには、現像スリーブ２０ｃが回転自在に保持され、さらに、磁石よりなる磁極部材２０ｂが磁気ローラー２１と対向する位置に現像スリーブ２０ｃと所定の間隔を設けて、接着等により固着される。現像スリーブ２０ｃは、図示しないモーターと歯車からなる駆動機構により、図２の矢印方向（時計回り方向）に回転させられる。また、現像スリーブ２０ｃには、直流電圧５７ａに交流電圧５７ｂを重畳した現像バイアス５７が印加される。

現像バイアス５７が現像スリーブ２０ｃに印加されると、現像バイアス電位と感光体１１の露光部位の電位との電位差により、現像スリーブ２０ｃの表面に担持されたトナーが現像領域Ｄにおいて感光体１１に向けて飛翔する。飛翔したトナーは矢印Ａ方向（反時計回り方向）に回転する感光体１１上の露光部位に順次付着し、感光体１１上の静電潜像が現像される。

次に、図３を用いて撹拌部について詳しく説明する。図３は撹拌部を上側から見た平面断面図である。

現像容器２２には、前述のように、第１搬送路２２ｃと、第２搬送路２２ｄと、仕切り部２２ｂと、上流側連通部２２ｅ、及び下流側連通部２２ｆが形成され、その他に、現像剤補給口２２ｇと、現像剤排出口２２ｈと、上流側壁部２２ｉ、及び下流側壁部２２ｊが形成されている。

仕切り部２２ｂは、現像容器２２の長手方向に延びて第１搬送路２２ｃと第２搬送路２２ｄを並列させるように仕切っている。仕切り部２２ｂの長手方向の両端部分には、上流側連通部２２ｅと下流側連通部２２ｆが設けられており、現像剤は、第１搬送路２２ｃと、上流側連通部２２ｅと、第２搬送路２２ｄ、及び下流側連通部２２ｆ内を循環することが可能である。

現像剤補給口２２ｇは、現像容器２２の上部に設けられた現像剤補給容器（図略）から新たなトナー及び磁性キャリアを現像容器２２内に補給するための開口であり、第１搬送路２２ｃの上流側（図３の左側、破線で示す）に配置される。

現像剤排出口２２ｈは、現像剤補給口２２ｇからの現像剤の補給によって、第１及び第２搬送路２２ｃ、２２ｄ内で余剰となった現像剤を排出するためのものであり、第２搬送路２２ｄの下流側の側面部に設けられる開口である。

第１搬送路２２ｃ内には第１撹拌部材４３が配設され、第２搬送路２２ｄ内には第２撹拌部材４４が配設されている。

第１撹拌部材４３は、回転軸４３ｂと、回転軸４３ｂに一体に設けられ、回転軸４３ｂの軸方向に一定のピッチで螺旋状に形成される第１螺旋羽根４３ａとを有する。また、第１螺旋羽根４３ａは、第１搬送路２２ｃの長手方向の両端部側まで延び、上流側及び下流側連通部２２ｅ、２２ｆにも対向して設けられている。回転軸４３ｂは現像容器２２の上流側壁部２２ｉと下流側壁部２２ｊに回転可能に軸支されている。

第２撹拌部材４４は、回転軸４４ｂと、回転軸４４ｂに一体に設けられ、回転軸４４ｂの軸方向に第１螺旋羽根４３ａと同じピッチで第１螺旋羽根４３ａとは逆方向の羽根で螺旋状に形成される第２螺旋羽根４４ａとを有する。また、第２螺旋羽根４４ａは、磁気ローラー２１の軸方向長さ以上の長さを有し、上流側連通部２２ｅ及び下流側連通部２２ｆに対向して設けられている。回転軸４４ｂは、回転軸４３ｂと平行に配置され、現像容器２２の上流側壁部２２ｉと下流側壁部２２ｊに回転可能に軸支されている。

また、回転軸４４ｂには、第２螺旋羽根４４ａとともに、規制部材である逆螺旋羽根５２及び排出羽根５３が一体に配設されている。

逆螺旋羽根５２は、現像剤排出口２２ｈに対向し、現像剤排出口２２ｈと第２螺旋羽根４４ａとの間に配置されるとともに、逆螺旋羽根５２の外縁は、下流側壁部２２ｊにおける第２搬送路２２ｄの内周面と所定の間隔を有して配設される。また、逆螺旋羽根５２は、第２螺旋羽根４４ａの外縁と略同じ外周長さで第２螺旋羽根４４ａに対して逆方向を向く（逆位相の）羽根で螺旋状に形成され、且つ、第２螺旋羽根４４ａよりピッチが小さい２〜３巻きの羽根で形成されている。従って、回転軸４４ｂが回転すると、逆螺旋羽根５２によって、第２螺旋羽根４４ａによる現像剤搬送方向とは逆方向の搬送力が現像剤に付与され、現像剤が塞き止められる。塞き止められた現像剤は、下流側連通部２２ｆに搬送されるとともに、現像容器２２内の余剰の現像剤として逆螺旋羽根５２の外縁を乗り越えて現像剤排出口２２ｈに排出されることになる。尚、逆螺旋羽根５２の外縁は、第２螺旋羽根４４ａの外縁サイズより大きくてもよい。

回転軸４４ｂは現像剤排出口２２ｈから更に現像剤排出部２２ｌ内まで延び、現現像剤排出部２２ｌ内の回転軸４４ｂには排出羽根５３が設けられている。排出羽根５３は、第２螺旋羽根４４ａと同じ位相方向の螺旋状の羽根からなるが、第２螺旋羽根４４ａよりピッチが小さく、また羽根の外縁サイズが小さくなっている。回転軸４４ｂが回転すると、排出羽根５３も回転し、現像剤排出口２２ｈから現像剤排出部２２ｌ内に収容された余剰現像剤は、現像剤排出部２２ｌ内を左方に搬送され現像容器２２外に排出される。

上流側壁部２２ｉ及び下流側壁部２２ｊの外面には、歯車６１〜６４が配設されている。歯車６１、６２は回転軸４３ｂに固着され、歯車６４は回転軸４４ｂに固着され、また歯車６３は、上流側壁部２２ｉに回転可能に保持されて、歯車６２、６４に噛合している。

従って、図示しないモーターの回転駆動によって、歯車６１が回転すると、回転軸４３ｂとともに第１螺旋羽根４３ａが回転し、第１螺旋羽根４３ａは第１搬送路２２ｃ内の現像剤を矢印Ｐ方向に搬送する。さらに、歯車６２〜６４の歯車列によって、回転軸４４ｂとともに第２螺旋羽根４４ａが回転すると、第２螺旋羽根４４ａは第２搬送路２２ｄ内の現像剤を矢印Ｑ方向に搬送し、現像剤は、第１搬送路２２ｃから、上流側連通部２２ｅ、第２搬送路２２ｄ、及び下流側連通部２２ｆと循環しながら撹拌される。そして、撹拌された現像剤が磁気ローラー２１に供給される。

次に、現像剤補給口２２ｇから現像剤が補給される場合について説明する。画像形成の所定のタイミングにおいて、現像剤補給口２２ｇから第１搬送路２２ｃ内に磁性キャリアを含む現像剤が補給される。補給された現像剤は、第１搬送路２２ｃから上流側連通部２２ｅ、第２搬送路２２ｄ、及び下流側連通部２２ｆと循環しながら撹拌されるが、現像剤補給口２２ｇからの補給にともない余剰となった現像剤は、逆螺旋羽根５２を乗り越えて現像剤排出口２２ｈに排出される。

現像剤排出口２２ｈの周辺は図４、図５に示すように構成される。図４は現像剤排出口２２ｈの周辺を上側から見た平面断面図であり、図５は現像剤排出口２２ｈの周辺を示す側面断面図である。尚、図５では、図が煩雑にならないように、第２撹拌部材４４に設けた逆螺旋羽根５２及び回転軸４４ｂを破線で示している。

図４に示すように、回転軸４４ｂには、第２螺旋羽根４４ａと逆螺旋羽根５２及び排出羽根５３が一体に設けられる。排出羽根５３の外縁は第２螺旋羽根４４ａ及び逆螺旋羽根５２の外縁サイズより小さいことにより、排出羽根５３を設けた部分の回転軸４４ｂ（排出回転軸４４ｃ）は、第２螺旋羽根４４ａ及び逆螺旋羽根５２を設けた部分の回転軸４４ｂの外周径より小さく構成されている。

第２螺旋羽根４４ａ及び逆螺旋羽根５２は第２搬送路２２ｄの内周面に対して所定の間隔を有して配設され、また、排出羽根５３は現像剤排出部２２ｌの内周面に対して所定の間隔を有して配設されている。そして、現像容器２２の側面部２２ｋに設けられる現像剤排出口２２ｈは、逆螺旋羽根５２の外縁サイズより小さい開口サイズで構成される。

逆螺旋羽根５２は、第２螺旋羽根４４ａと現像容器２２の側面部２２ｋとの間に配設され、さらに側面部２２ｋに対して所定の空間Ｋを有して配設される。逆螺旋羽根５２と側面部２２ｋとの間に空間Ｋを設けることで、逆螺旋羽根５２の外縁を乗り越えた現像剤が側面部２２ｋや現像剤排出口２２ｈの周縁に付着することなく、空間Ｋ内を現像剤排出口２２ｈに向かって移動しやすくなる。

ところが、逆螺旋羽根５２と側面部２２ｋとの間に空間Ｋを設けることで、第２撹拌部材４４の回転速度が切り替わったとき、その回転速度に応じて現像剤排出口２２ｈから排出される現像剤量が変動する。

具体的には、第２螺旋羽根４４ａ及び逆螺旋羽根５２が回転すると、第２螺旋羽根４４ａの回転によって現像剤が逆螺旋羽根５２側に搬送され、逆螺旋羽根５２の外縁を乗り越えた現像剤は、空間Ｋ内に入り、さらに逆螺旋羽根５２の回転によって下方から上方に持ち上げられて、空間Ｋから現像剤排出口２２ｈへ搬送される。空間Ｋ内の現像剤は、全て現像剤排出口２２ｈへ搬送されることがなく、一部の現像剤は空間Ｋの下方に残存することになる。第２撹拌部材４４が通常の速度で回転しているとき、空間Ｋの下方には略定量の現像剤が残存し、現像剤排出口２２ｈへ搬送される現像剤量は略一定となる。

しかし、厚紙等の画像形成では普通紙の印刷に比べて画像形成速度が遅くなるように切り替えられ、これにともなって第２撹拌部材４４が通常の回転速度に比べて遅くなり、逆螺旋羽根５２の回転速度が遅くなる。逆螺旋羽根５２の回転速度が遅くなったとき、空間Ｋに残存する現像剤は、逆螺旋羽根５２の回転によって下方から上方に持ち上げられやすくなり、通常の回転速度に比べて多量の現像剤が上方に持ち上げられる。この結果、第２撹拌部材４４の回転速度が遅くなったとき、現像剤排出口２２ｈから排出される現像剤量が増加する。このように、第２撹拌部材４４が通常の回転速度（高速回転）から低速回転に切り替わると、排出される現像剤量が増加するように変動する。一方、第２撹拌部材４４が低速回転している場合、空間Ｋの下方に残存する現像剤は比較的に少なく、第２撹拌部材４４が低速回転から高速回転（通常の回転速度）に切り替わったとき、排出される現像剤量は変動するが、高速回転から低速回転に替わる場合に比べて、空間Ｋの下方から上方に持ち上げられる現像剤量が少ないために、排出される現像剤量が大きく変動することはない。

そこで、本実施形態では、現像容器２２内の空間Ｋの底部に突出部２２ｍを配設することで、空間Ｋの下方に現像剤が残存することを抑えている。これにより、第２撹拌部材４４の回転速度が高速回転から低速回転に切り替わったときに、空間Ｋから現像剤排出口２２ｈへ排出される現像剤量が変動することを防ぎ、現像容器２２内の現像剤量を常に安定させている。

突出部２２ｍは、現像容器２２の底部に直方体状に形成され、現像容器２２の側面部２２ｋから軸方向長さＭ１を有し、現像容器２２の底部２２ｎから高さＭ２（図５参照）を有し、さらに軸方向に対して直角方向に延びる幅Ｍ３（図５参照）を有して構成される。尚、図５に示すように、現像容器２２の底部２２ｎは円弧状に形成され、高さＭ２は円弧状の面の最下端位置からの距離である。尚、底部２２ｎは、円弧面に替えて、平坦面であって、その平坦面とその両側の立ち壁面との間の両コーナーに比較的小さい円弧を形成してもよい。

突出部２２ｍの幅Ｍ３は、回転軸４４ｂの中心線に対して均等に振り分けて配置され、回転軸４４ｂの外周径より長く形成される。突出部２２ｍの幅Ｍ３は大きいほど、空間Ｋの下方に残存する現像剤量が少なくなり、第２撹拌部材４４の回転速度の切り替えに対する排出現像剤量の変動を小さく抑えることができる。尚、幅Ｍ３は底部２２ｎの両側の立ち壁面まで延ばして形成してもよい。

突出部２２ｍの高さＭ２は、底部２２ｎから円形の現像剤排出口２２ｈの下端部側まで突出して形成される。突出部２２ｍの高さＭ２は大きいほど、空間Ｋの下方に残存する現像剤量が少なくなり、第２撹拌部材４４の回転速度の切り替えに対する排出現像剤量の変動を小さく抑えることができる。さらに突出部２２ｍの高さＭ２を底部２２ｎから現像剤排出口２２ｈの下端部の近傍まで突出させるのが好ましい。

図４に戻り、突出部２２ｍの軸方向長さＭ１は、側面部２２ｋから逆螺旋羽根５２の端面側まで軸方向に延びて形成される。突出部２２ｍの軸方向長さＭ１は、空間Ｋの軸方向距離Ｋ１に対して１／２以上の長さを有するように構成すると、空間Ｋの下方に残存する現像剤量が少なくなり、第２撹拌部材４４の回転速度の切り替えに対する排出現像剤量の変動を小さく抑えることができる。より好ましくは、突出部２２ｍの軸方向長さＭ１を側面部２２ｋから逆螺旋羽根５２の端面の近傍まで延ばすのがよい。

以下、本発明の実施形態をさらに具体化した実施例を説明する。尚、本発明は以下の実施例のみに限定されるものではない。

実施例に用いる第１撹拌部材４３は、第１螺旋羽根４３ａの外径が２０ｍｍであり、羽根ピッチが３０ｍｍ（２条巻き）であり、更に、回転軸４３ｂの軸径が１５ｍｍであり、回転数が４００ｒｐｍである。一方、第２撹拌部材４４の第２螺旋羽根４４ａの外径が２０ｍｍであり、羽根ピッチが３０ｍｍ（２条巻き）であり、更に、回転軸４４ｂの軸径が１５ｍｍであり、第１螺旋羽根４３ａに対して逆回転し、その回転数が４００ｒｐｍである。逆螺旋羽根５２は、外径が３０ｍｍであり、羽根ピッチが５ｍｍであり、更に、羽根数が２枚である。逆螺旋羽根５２と側面部２２ｋとの間に形成される空間Ｋの軸方向距離Ｋ１は１０ｍｍであり、空間Ｋの底部２２ｎから現像剤排出口２２ｈの下端部までの高さは５ｍｍである。現像容器２２内のトナーは平均粒径６．８μｍであり、キャリアは平均粒径３５μｍで、キャリアに対するトナーの重量比率は９％である。

以上のように構成された現像装置において、余剰の現像剤が現像容器２２内に収容されて現像剤補給口２２ｇから現像剤を補給していない状態で、第１及び第２撹拌部材４３、４４の回転数を夫々４００ｒｐｍ（高速）から２００ｒｐｍ（低速）に切り替えたときの、突出部２２ｍの有無における排出現像剤量の変動、及び突出部２２ｍの種々のサイズにおける排出現像剤量の変動を評価した。

評価結果を図６〜図８に示す。図６は、突出部２２ｍの種々の高さＭ２に対する変動排出現像剤量と所定の空間Ｋに残存する現像剤量とを示すグラフであり、横軸には突出部２２ｍの高さＭ２（単位：ｍｍ）を示し、縦軸には変動排出現像剤量及び空間Ｋの残存現像剤量（各単位：ｍｇ）を示す。尚、突出部２２ｍの軸方向長さＭ１は５ｍｍ、その幅Ｍ３は１６ｍｍに設定した。また、変動排出現像剤量は、第１及び第２撹拌部材４３、４４を高速で回転させ現像剤が現像剤排出口２２ｈから排出しなくなった状態から、第１及び第２撹拌部材４３、４４を低速回転に切り替えて５秒間の時間に排出された現像剤量を示している。従って、変動排出現像剤量は、回転速度切り替え時に変動する排出現像剤量を示す。また、空間Ｋ内の残存現像剤量は、第１及び第２撹拌部材４３、４４を高速で回転させ現像剤が現像剤排出口２２ｈから排出しなくなった状態における空間Ｋ内に残存する現像剤量を示す。変動排出現像剤量及び空間Ｋ内の残存現像剤量の定義は、図７、図８も同様である。

図７は、突出部２２ｍの種々の軸方向長さＭ１に対する変動排出現像剤量と空間Ｋ内の残存現像剤量とを示すグラフであり、横軸には突出部２２ｍの軸方向長さＭ１（単位：ｍｍ）を示し、縦軸には変動排出現像剤量及び空間Ｋ内の残存現像剤量（各単位：ｍｇ）を示す。尚、突出部２２ｍの高さＭ２は３ｍｍ、その幅Ｍ３は１６ｍｍに設定した。また、図８は、空間Ｋに突出部２２ｍを設けていない（Ｍ１＝０ｍｍ、Ｍ２＝０ｍｍ）場合と、突出部２２ｍを側面部２２ｋから逆螺旋羽根５２の近傍まで延ばし、また底部２２ｎから現像剤排出口２２ｈの下端部の近傍まで突出させた（Ｍ１＝１０ｍｍ、Ｍ２＝５ｍｍ、Ｍ３＝１６ｍｍ）場合とにおける変動排出現像剤量及び空間Ｋ内の残存現像剤量（各単位：ｍｇ）を示すグラフである。

図６に示すように、突出部２２ｍの高さＭ２を大きくすると、空間Ｋ内の残存現像剤量が減少し、また、変動排出現像剤量が減少した。この結果から、第１及び第２撹拌部材４３、４４を高速回転から低速回転に切り替える場合、突出部２２ｍの高さＭ２が大きいほど、空間Ｋ内に残存する現像剤量が少なくなり、第１及び第２撹拌部材４３、４４の回転速度の切り替えに対する排出現像剤量の変動を小さく抑えられている。

図７に示すように、突出部２２ｍの軸方向長さＭ１を大きくすると、空間Ｋ内の残存現像剤量が減少している。また、突出部２２ｍの軸方向長さＭ１が１〜４ｍｍでは変動排出現像剤量が比較的に大きいが、突出部２２ｍの軸方向長さＭ１が６〜１０ｍｍでは変動排出現像剤量が比較的に小さくなっている。このことは、第１及び第２撹拌部材４３、４４を高速回転から低速回転に切り替えた場合、逆螺旋羽根５２は空間Ｋの下部に残存する現像剤を持ち上げるが、逆螺旋羽根５２の現像剤の持ち上げ量に限度があることを示している。突出部２２ｍの軸方向長さＭ１が１〜４ｍｍでは、逆螺旋羽根５２の現像剤の持ち上げ量の限度を超える現像剤が空間Ｋ内に残存しているために、変動排出現像剤量が比較的に大きくなっている。一方、突出部２２ｍの軸方向長さＭ１が６〜１０ｍｍでは、空間Ｋ内に残存する現像剤量は、比較的に少なくなり、逆螺旋羽根５２が持ち上げることが可能である現像剤量に近いために、変動排出現像剤量が比較的に小さくなっている。

これより、第１及び第２撹拌部材４３、４４を高速回転から低速回転に切り替える場合、突出部２２ｍの軸方向長さＭ１が大きいほど、第１及び第２撹拌部材４３、４４の回転速度の切り替えに対する排出現像剤量の変動を小さく抑えられ、特に、突出部２２ｍの軸方向長さＭ１が６〜１０ｍｍでは排出現像剤量の変動を一層小さく抑えられている。

図８に示すように、突出部２２ｍの軸方向長さＭ１＝０ｍｍ、及び高さＭ２＝０ｍｍ、つまり空間Ｋに突出部２２ｍを設けていない場合、空間Ｋ内の残存現像剤量が比較的に大きく、また、変動排出現像剤量が比較的に大きくなった。一方、突出部２２ｍの軸方向長さＭ１＝１０ｍｍ、及び高さＭ２＝５ｍｍ、つまり突出部２２ｍを側面部２２ｋから逆螺旋羽根５２の近傍まで延ばし、また底部２２ｎから現像剤排出口２２ｈの下端部の近傍まで突出させた場合、空間Ｋ内の残存現像剤量が比較的に小さく、また、変動排出現像剤量が比較的に小さくなり、図６に示す軸方向長さＭ１＝５ｍｍ、高さＭ２＝５ｍｍ、また、図７に示す軸方向長さＭ１＝１０ｍｍ、高さＭ２＝３ｍｍに対して残存現像剤量が小さく、変動排出現像剤量が小さくなった。

本発明は、複写機、プリンター、ファクシミリ、それらの複合機等に用いる現像装置及びそれを備えた画像形成装置に利用することができ、特に、トナーとキャリアとからなる２成分現像剤の補給を行うとともに余剰現像剤を排出する現像装置及びそれを備えた画像形成装置に利用することができる。

１ 画像形成装置
２ａ〜２ｄ、２ 現像装置
２０ 現像ローラー
２２ 現像容器
２２ｃ 第１搬送路
２２ｄ 第２搬送路
２２ｇ 現像剤補給口
２２ｈ 現像剤排出口
２２ｋ 側面部
２２ｌ 現像剤排出部
２２ｍ 突出部
２２ｎ 底部
４２ 撹拌部材
４３ 第１撹拌部材
４３ａ 第１螺旋羽根
４３ｂ、４４ｂ 回転軸
４４ 第２撹拌部材
４４ａ 第２螺旋羽根
４４ｃ 排出回転軸
５２ 逆螺旋羽根（規制部材）
５３ 排出羽根
Ｋ 空間
Ｋ１ 空間Ｋの軸方向距離
Ｍ１ 突出部の軸方向長さ
Ｍ２ 突出部の高さ
Ｍ３ 突出部の幅

Claims (6)

1. 磁性キャリアとトナーとを含む現像剤を補給するための現像剤補給口と余剰の現像剤を排出するための現像剤排出口を有する現像容器と、
   前記現像容器内に配置され、前記現像剤排出口を貫通する回転軸と、
   前記回転軸の周りに軸方向に沿って延びる螺旋羽根を有し、前記現像容器内で現像剤を撹拌、搬送する撹拌部材と、
   前記回転軸に設けられ、前記現像剤排出口に対向し、前記現像剤排出口と前記螺旋羽根の間に配置され、前記螺旋羽根に対して逆位相の羽根で螺旋状に形成された規制部材と、
   前記現像剤排出口が設けられる前記現像容器の側面部と前記規制部材との間に形成される所定の空間に前記現像容器内の底部から前記現像剤排出口の下端部に向かって突出するとともに前記側面部から前記規制部材に向かって前記回転軸方向に延びて形成される突出部と、を備えることを特徴とする現像装置。
2. 前記突出部は、前記回転軸方向に対して直角方向に延びる幅を有し、前記突出部の幅は前記回転軸の外周径より長く構成されることを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
3. 前記突出部の前記回転軸方向における長さは、前記空間の前記回転軸方向における距離に対して１／２以上の長さを有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の現像装置。
4. 前記突出部は、前記側面部から前記規制部材の近傍まで延びることを特徴とする請求項３に記載の現像装置。
5. 前記突出部は、前記底部から前記現像剤排出口の下端部の近傍まで突出することを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載の現像装置。
6. 請求項１〜請求項５のいずれかに記載の現像装置を備えた画像形成装置。

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