(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
現像剤を収容する現像容器と、
像担持体に現像剤を供給する現像ローラと、
回転軸の周りに軸方向に沿って延びる螺旋羽根を有し、前記現像ローラに供給する現像剤を撹拌、搬送する複数の撹拌部材と
を備え、
前記現像容器は、
前記各撹拌部材によって現像剤が循環搬送される複数の搬送路を仕切る仕切り部と、
前記仕切り部の長手方向の両端部側で前記各搬送路を連通させる連通部と、
現像剤が補給される現像剤補給口と、
前記複数の搬送路のうちいずれかの搬送路の下流側に設けられ、余剰の現像剤が排出される現像剤排出口と
を具備し、
前記現像剤排出口の上流側の第１搬送路に配置される第１撹拌部材には、前記現像剤排出口への現像剤の移動を規制する規制部が設けられ、
前記第１撹拌部材は、前記一方の連通部及び前記他方の連通部に対向する位置まで同じ外径にて延びる螺旋羽根を有し、
前記規制部は前記第１撹拌部材の螺旋羽根に対してピッチが小さく且つ逆位相で螺旋状に形成される２巻以上の逆螺旋羽根を有し、前記逆螺旋羽根の外径は前記第１撹拌部材の螺旋羽根の外径より大きく、
前記第１撹拌部材の螺旋羽根の外径をＤａ、前記逆螺旋羽根の外径をＤｂで表わすとき、１．１＜Ｄｂ／Ｄａ＜１．３であり、
前記逆螺旋羽根の外周部と前記第１搬送路の内周面との間隔は、前記螺旋羽根の外周部と前記第１搬送路の内周面との間隔と略同じであることを特徴とする現像装置。
【請求項２】
請求項１に記載の現像装置が搭載された画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真方式を利用した複写機、プリンタ、ファクシミリ、それらの複合機等の画像形成装置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。
【背景技術】
【０００２】
画像形成装置においては、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。このような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、現像容器内にキャリアとトナー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を配設するとともに、現像容器内部の現像剤を搬送撹拌しながら現像ローラへと供給する撹拌部材を配設している。
【０００３】
この現像装置では、トナーは現像動作によって消費されていく一方、キャリアは消費されずに現像装置内に残る。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。
【０００４】
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。
【０００５】
例えば、特許文献１では、回転軸とその外周に螺旋状に形成される螺旋羽根とを有する２つの撹拌部材が各搬送路内に平行に配置されている。各搬送路の間には仕切り部が設けられ、仕切り部の両端部には、現像剤を受け渡す連通部が設けられている。そして、現像剤搬送方向に対して搬送路の下流側に現像剤排出口が形成され、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位相で螺旋状に形成される逆螺旋羽根が規制部として回転軸に一体に設けられている。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路の下流側まで搬送される。逆螺旋羽根が撹拌部材と同方向に回転すると、搬送路の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、余剰の現像剤が逆螺旋羽根を乗り越えて現像剤排出口に移動し外部へ排出される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−２６５０９８号公報（段落［００２０］〜［００２４］、［００２８］、第４図）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述した先行技術では、新たに現像剤を補給していない時でも、撹拌部材の螺旋羽根によって搬送される現像剤は、螺旋羽根の外周に倣い波打つように搬送路の下流側に移動して、規制部に衝突することになる。この現像剤が規制部に衝突するときに、規制部に対する螺旋羽根の軸方向位置によって規制部の外周に対して現像剤の嵩が異なる。現像剤の嵩が高い位置において現像剤が規制部に衝突すると、この衝突の勢いによって、現像剤は規制部を乗り越えて現像剤排出口に移動することになり、現像剤が過剰に排出される。これでは、現像容器内の現像剤量が安定しないおそれがある。特に、高速で画像形成する装置においては、感光体とともに撹拌部材も高速で回転することになり、現像剤が過剰に排出されるという不都合が顕著に発生する。
【０００８】
このように現像剤が過剰に排出されないようにするために、規制部を軸方向に長くする、例えば逆螺旋羽根の羽根枚数を多くする構成、または、連通部に対して規制部を離間させて配置し、規制部まで搬送する前の現像剤を連通部から他方の搬送路に移動させる構成が勘案されるが、これらの構成では、規制部及び現像剤排出口が搬送路から離れることになり、装置が軸方向に大型化するという不都合があった。
【０００９】
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、簡単な構成で、安定して余剰現像剤を現像容器から排出し、現像容器内の現像剤量を精度よく所望の量に保つ小型である現像装置、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。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために本発明は、現像剤を収容する現像容器と、像担持体に現像剤を供給する現像ローラと、回転軸の周りに軸方向に沿って延びる螺旋羽根を有し、前記現像ローラに供給する現像剤を撹拌、搬送する複数の撹拌部材とを備え、前記現像容器には、前記各撹拌部材によって現像剤が循環搬送される複数の搬送路を仕切る仕切り部と、前記仕切り部の長手方向の両端部側で前記各搬送路を連通させる連通部と、現像剤が補給される現像剤補給口と、前記複数の搬送路のうちいずれかの搬送路の下流側に設けられ、余剰の現像剤が排出される現像剤排出口とを具備し、前記現像剤排出口の上流側の第１搬送路に配置される第１撹拌部材には、前記現像剤排出口への現像剤の移動を規制する規制部が設けられる現像装置において、前記規制部は前記第１撹拌部材の螺旋羽根に対して逆位相で螺旋状に形成される逆螺旋羽根を有し、前記逆螺旋羽根の外径は前記第１撹拌部材の螺旋羽根の外径より大きいことを特徴としている。
【００１１】
この構成によれば、現像剤補給口から現像容器内に現像剤が補給され、この現像剤は撹拌部材によって撹拌されながら搬送される。そして、搬送される現像剤は第１搬送路の下流側に移動し逆螺旋羽根に塞き止められ、逆螺旋羽根より嵩高となった余剰の現像剤は、逆螺旋羽根の外周部から現像剤排出口に溢れ出る。一方、新たに現像剤を補給していない時には、搬送される現像剤は、撹拌部材の螺旋羽根の外周に倣い波打つように第１搬送路の下流側に移動し、逆螺旋羽根に衝突する。波打つように移動する嵩高の現像剤が逆螺旋羽根に衝突するとき、逆螺旋羽根の外径が螺旋羽根の外径より大きいので、撹拌部材が高速で回転しても、逆螺旋羽根の外周部を乗り越えることがない。
【００１２】
また、請求項２に記載の発明では、前記第１撹拌部材の螺旋羽根の外径をＤａ、前記逆螺旋羽根の外径をＤｂで表わすとき、１．１＜Ｄｂ／Ｄａ＜１．３（式１）あることを特徴としている。
【００１３】
また、請求項３に記載の発明では、前記逆螺旋羽根の外周部と前記第１搬送路の内周面との間隔は、前記螺旋羽根の外周部と前記第１搬送路の内周面との間隔と略同じであることを特徴としている。
【００１４】
また、請求項４に記載の発明では、上記の構成の現像装置が搭載された画像形成装置である。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１に記載の発明によれば、現像剤補給口から現像容器内に現像剤が補給され、この現像剤は撹拌部材によって撹拌されながら搬送される。そして、搬送される現像剤は第１搬送路の下流側に移動し逆螺旋羽根に塞き止められ、逆螺旋羽根より嵩高となった余剰の現像剤は、逆螺旋羽根の外周部から現像剤排出口に溢れ出る。従って、安定して余剰現像剤を現像剤排出口から現像容器外に排出させることができる。一方、新たに現像剤を補給していない時には、搬送される現像剤は、撹拌部材の螺旋羽根の外周に倣い波打つように第１搬送路の下流側に移動し、逆螺旋羽根に衝突する。波打つように移動する嵩高の現像剤が逆螺旋羽根に衝突するとき、逆螺旋羽根の外径が螺旋羽根の外径より大きいので、撹拌部材が高速で回転しても、逆螺旋羽根の外周部を乗り越えることがない。従って、現像容器内の現像剤量を精度よく所望の量に保つことができ、且つ、逆螺旋羽根を撹拌部材から離間させなくともよく、装置を小型化することができる。更に、本実施形態の現像装置は高速型の画像形成装置にも適用することができる。
【００１６】
また、請求項２に記載の発明によれば、螺旋羽根の外径比Ｄｂ／Ｄａの下限値を下回ると、新たに現像剤を補給していない時には、逆螺旋羽根の外周部を乗り越えるおそれがあり、現像容器内の現像剤量を所望の量に保つことが困難となる。一方、螺旋羽根の外径比Ｄｂ／Ｄａの上限値を上回ると、逆螺旋羽根の外径が大きくなりすぎ、逆螺旋羽根と螺旋羽根との境目近傍で現像剤の滞留が発生し、また、装置が大型化する。螺旋羽根の外径比Ｄｂ／Ｄａが式１の数値範囲にあると、現像容器内の現像剤量を所望の量に保つことができ、且つ、装置を小型にすることができる。
【００１７】
また、請求項３に記載の発明によれば、逆螺旋羽根の外周部と第１搬送路の内周面との間隔は、螺旋羽根の外周部と第１搬送路の内周面との間隔と略同じ大きさである。この間隔が略同じ大きさであると、逆螺旋羽根の外径を大きくして、逆螺旋羽根による現像剤の搬送力を大きくしても、逆螺旋羽根と螺旋羽根によるそれぞれの現像剤の搬送力が略同じであるので、現像容器内の現像剤量を精度よく所望の量に保つことができる。
【００１８】
また、請求項４に記載の発明によれば、簡単な構成で、安定して余剰現像剤を現像容器から排出し、現像容器内の現像剤量を精度よく所望の量に保つ小型である現像装置を備える画像形成装置にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施形態に係る現像装置が搭載された画像形成装置の全体構成を概略的に示す側面図
【図２】実施形態に係る現像装置を概略的に示す断面側面図
【図３】実施形態に係る現像装置の撹拌部を示す断面平面図
【図４】実施形態に係る現像装置の撹拌部の要部を示す断面平面図
【図５】実施形態に係る現像装置の現像容器内の螺旋羽根と逆螺旋羽根とを模式的に示す断面図
【図６】実施例と比較例に係る現像剤排出部の現像剤飛び散りを示す図
【発明を実施するための形態】
【００２０】
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。
【００２１】
図１は、本発明の実施形態に係る現像装置が搭載された画像形成装置の構成を概略的に示す側面図である。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。
【００２２】
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表面を一様に帯電させる。
【００２３】
露光ユニット１２は、パーソナルコンピュータ等から画像入力部（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。レーザ光源から出射されたレーザ光が、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。照射されたレーザ光により、各感光体１１ａ〜１１ｄ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。
【００２４】
無端状の中間転写ベルト１７は、テンションローラ６、駆動ローラ２５及び従動ローラ２７に張架されている。駆動ローラ２５は図示しないモータによって回転駆動され、中間転写ベルト１７は駆動ローラ２５の回転によって循環駆動させられる。
【００２５】
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の下方で搬送方向（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。各１次転写ローラ２６ａ〜２６ｄは、中間転写ベルト１７を挟んで各感光体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フルカラートナー像が形成される。
【００２６】
２次転写ローラ３４は、中間転写ベルト１７を挟んで駆動ローラ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。
【００２７】
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、画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。
【００２８】
給紙カセット３２は、装置の外部（図１の表面側）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３３ｂ及び捌きローラ３３ａにより１枚ずつ第１用紙搬送路３３側に繰り出される。
【００２９】
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３３ｃの手前で合流しており、レジストローラ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３４によって、中間転写ベルト１７上のフルカラーのトナー像を２次転写され、定着部１８に搬送される。
【００３０】
定着部１８は、ヒータ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と、定着ベルトを挟んで定着ローラに圧接して配設された加圧ローラ等とを備え、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、トナー像が定着部１８で定着された後、必要に応じて第４用紙搬送路４０で反転されて用紙の裏面にも２次転写ローラ３４でトナー像が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は第３用紙搬送路３９を通って、排出ローラ１９ａにより用紙排出部３７に排出される。
【００３１】
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側面図である。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。
【００３２】
図２に示すように、現像装置２は、現像ローラ２０と、磁気ローラ２１と、規制ブレード２４と、撹拌部材４２、及び現像容器２２等により構成されている。
【００３３】
現像容器２２は、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２２ｄと第２搬送路２２ｃに仕切っている。第１搬送路２２ｄ及び第２搬送路２２ｃには、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２１及び現像ローラ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。
【００３４】
現像ローラ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２１は、一定の間隔を設けて現像ローラ２０に対向し、現像ローラ２０の右斜め下方に配設される。また、磁気ローラ２１は、現像ローラ２０に接近した対向位置において、現像ローラ２０にトナーを供給する。規制ブレード２４は磁気ローラ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２１の略下方に配設される。
【００３５】
撹拌部材４２は、第１撹拌部材４４と第２撹拌部材４３との２本で構成される。第１撹拌部材４４が磁気ローラ２１の下方で、第１搬送路２２ｄ内に設けられ、第２撹拌部材４３が第１撹拌部材４４の右方に隣接して、第２搬送路２２ｃ内に設けられる。
【００３６】
第１及び第２撹拌部材４４、４３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キャリアに保持される。また、第１搬送路２２ｄと第２搬送路２２ｃを仕切る仕切り部２２ｂの長手方向（図２の表裏面方向）の両端部分には、連通部（図略）が設けられており、第２撹拌部材４３が回転すると、帯電した現像剤が仕切り部２２ｂに設けた一方の連通部から第１搬送路２２ｄ内に搬送され、第１搬送路２２ｄ内と現像剤が第２搬送路２２ｃ内とを循環する。そして、第１撹拌部材４４から磁気ローラ２１に現像剤が供給される。
【００３７】
磁気ローラ２１は、ローラ軸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、撹拌部材４２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が交互に配設され、ローラ軸２１ａに接着等により固着される。ローラ軸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、図示しないモータと歯車からなる駆動機構により、現像ローラ２０と同方向（図２の時計回り方向）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。
【００３８】
回転スリーブ２１ｂの回転によって、磁気ブラシは、磁極部材Ｍによって回転スリーブ２１ｂ表面に担持されて搬送され、現像ローラ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２０に供給される。
【００３９】
現像ローラ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。
【００４０】
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、更に、磁石よりなる磁極部材２０ｂが磁気ローラ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５５ａに交流電圧５５ｂを重畳した現像バイアス５５が印加される。
【００４１】
現像領域Ｄにおいて現像バイアス５５が印加されると、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表面に担持されたトナーが感光体１１に飛翔する。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。
【００４２】
次に、図３を用いて現像装置の撹拌部について詳しく説明する。図３は撹拌部を示す断面平面図である。
【００４３】
現像容器２２には、前述のように、第１搬送路２２ｄと、第２搬送路２２ｃ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。尚、第２搬送路２２ｃにおいて、図２の左側を上流側、図２の右側を下流側とし、また、第１搬送路２２ｄにおいて、図２の右側を上流側、図２の左側を下流側とする。従って、連通部及び側壁部は、第１搬送路２２ｄを基準として、上流及び下流と呼称している。
【００４４】
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２２ｄと第２搬送路２２ｃとを並列させるように仕切っている。仕切り部２２ｂの長手方向の右側端部は、上流側壁部２２ｉの内壁部とともに上流側連通部２２ｅを形成し、一方、仕切り部２２ｂの長手方向の左側端部は、下流側壁部２２ｊの内壁部とともに下流側連通部２２ｆを形成している。そして現像剤は、第２搬送路２２ｃと、上流側連通部２２ｅと、第１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。
【００４５】
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２搬送路２２ｃの上流側（図２の左側）に配置される。
【００４６】
現像剤排出口２２ｈは、現像剤の補給によって、第１及び第２搬送路２２ｄ、２２ｃ内で余剰となった現像剤を排出するための開口であり、第１搬送路２２ｄの下流側で第１搬送路２２ｄの長手方向に連続して設けられる。
【００４７】
第１搬送路２２ｄ内には第１撹拌部材４４が配設され、第２搬送路２２ｃ内には第２撹拌部材４３が配設されている。
【００４８】
第２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２螺旋羽根４３ａとを有する。また、第２螺旋羽根４３ａは、第２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。
【００４９】
第１撹拌部材４４は、回転軸４４ｂと、回転軸４４ｂに一体に設けられる第１螺旋羽根４４ａとを有する。第１螺旋羽根４４ａは回転軸４４ｂの軸方向に第２螺旋羽根４３ａと同じピッチで第２螺旋羽根４３ａとは逆方向を向く（逆位相の）羽根で螺旋状に形成される。また、第１螺旋羽根４４ａは、磁気ローラ２１の軸方向長さ以上の長さを有し、更に、上流側連通部２２ｅ及び下流側連通部２２ｆに対向する位置まで延びて設けられている。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。
【００５０】
また、回転軸４４ｂには、第１螺旋羽根４４ａとともに規制部５２及び排出羽根５３が一体に配設されている。
【００５１】
規制部５２は、第１搬送路２２ｄ内で下流側に搬送された現像剤を塞き止め、且つ、第１搬送路２２ｄ内で所定量以上になった現像剤を現像剤排出口２２ｈに搬送することを可能にするものである。規制部５２は、回転軸４４ｂと、回転軸４４ｂに設けられる逆螺旋羽根５２ａとを有する。
【００５２】
逆螺旋羽根５２ａは、第１螺旋羽根４４ａと逆方向を向く（逆位相の）羽根で螺旋状に形成され、且つ、第１螺旋羽根４４ａの外径より大きく形成されている。また、逆螺旋羽根５２ａは、軸方向に長くならないように第１螺旋羽根４４ａよりピッチが小さく且つ２〜３巻きの羽根で形成されている。そして、逆螺旋羽根５２ａは、第１螺旋羽根４４ａと現像剤排出口２２ｈとの間で、下流側壁部２２ｊにおける第１搬送路２２ｄの内周面と間隔を有して配設される。従って、規制部５２は、第１搬送路２２ｄ内の余剰の現像剤を逆螺旋羽根５２ａの外周部を越えて現像剤排出口２２ｈに排出させることが可能となる。
【００５３】
回転軸４４ｂは現像剤排出口２２ｈ内まで延びている。現像剤排出口２２ｈ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１螺旋羽根４４ａと同じ方向を向く螺旋状の羽根からなるが、第１螺旋羽根４４ａよりピッチが小さく、また羽根の外径が第１螺旋羽根４４ａより小さくなっている。従って、回転軸４４ｂが回転すると、排出羽根５３も回転し、逆螺旋羽根５２ａを乗り越えて現像剤排出口２２ｈ内に搬送された余剰現像剤は、図３の左側に送られて、現像容器２２外に排出されるようになっている。尚、排出羽根５３と逆螺旋羽根５２ａ及び第１螺旋羽根４４ａは合成樹脂によって回転軸４４ｂと一体に樹脂成型される。
【００５４】
現像容器２２の外壁には、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、歯車６３及び図示しない歯車は、現像容器２２に回転可能に保持されて、歯車６２、６４に噛合している。
【００５５】
従って、新たに現像剤を補給していない現像時には、モータ等の駆動源によって、歯車６１が回転すると、回転軸４３ｂとともに第２螺旋羽根４３ａが回転し、第２螺旋羽根４３ａによって、現像剤は、第２搬送路２２ｃ内で矢印Ｐ方向に搬送され、その後、上流側連通部２２ｅを通って第１搬送路２２ｄ内に搬送される。更に、回転軸４３ｂと連動する回転軸４４ｂが回転すると、第１螺旋羽根４４ａの回転によって、現像剤は、第１搬送路２２ｄ内で矢印Ｑ方向に搬送される。第１及び第２螺旋羽根４４ａ、４３ａの回転によって、第１及び第２螺旋羽根４４ａ、４３ａの外周部に倣い、現像剤はその嵩高を大きく変動させながら搬送されるが、逆螺旋羽根５２ａの外径が第１螺旋羽根４４ａの外径より大きいので、第１搬送路２２ｄ内では、現像剤は、規制部５２を乗り越えることなく、下流側連通部２２ｆを通って第２搬送路２２ｃに搬送される。
【００５６】
このように現像剤は、第２搬送路２２ｃから、上流側連通部２２ｅ、第１搬送路２２ｄ、及び下流側連通部２２ｆと循環しながら撹拌されて、撹拌された現像剤が磁気ローラ２１に供給される。
【００５７】
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。現像によってトナーが消費されると、現像剤補給口２２ｇから第２搬送路２２ｃ内にキャリアを含む現像剤が補給される。
【００５８】
補給された現像剤は、現像時と同様に、第２螺旋羽根４３ａによって、第２搬送路２２ｃ内を矢印Ｐ方向に搬送され、その後、上流側連通部２２ｅを通って第１搬送路２２ｄ内に搬送される。更に、第１螺旋羽根４４ａによって、現像剤は、第１搬送路２２ｄ内を矢印Ｑ方向に搬送される。回転軸４４ｂの回転にともなって逆螺旋羽根５２ａが回転すると、逆螺旋羽根５２ａによって、第１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る。この逆螺旋羽根５２ａによって、逆螺旋羽根５２ａ近傍の第１搬送路２２ｄ内の現像剤が塞き止められて嵩高となり、余剰の現像剤が逆螺旋羽根５２ａを乗り越えて現像剤排出口２２ｈを介して現像容器２２外に排出される。
【００５９】
次に、規制部５２の詳しい構成を図４、図５に基づいて説明する。図４は第１螺旋羽根４４ａと逆螺旋羽根５２ａとその周辺を示す平面図である。図５（ａ）は現像容器２２内の第１螺旋羽根４４ａを模式的に示す断面図であり、図５（ｂ）は現像容器２２内の逆螺旋羽根５２ａを模式的に示す断面図である。
【００６０】
図４に示すように、第１螺旋羽根４４ａの外周部と第１搬送路２２ｄの内周面２２ｍとの間には、間隔Ｋａが形成されている。間隔Ｋａは、図５（ａ）に示す現像容器２２内の下側及び左右側の内周面と第１螺旋羽根４４ａの外周部とで形成されている。尚、図５（ａ）、図５（ｂ）のＭは現像剤面を示す。
【００６１】
また、図４に示すように、逆螺旋羽根５２ａは、第１螺旋羽根４４ａに軸方向で対向し、第１螺旋羽根４４ａに近接して設けられる。前述のように、逆螺旋羽根５２ａの外径は第１螺旋羽根４４ａの外径より大きく形成され、更に、逆螺旋羽根５２ａの外周部と第１搬送路２２ｄの内周面２２ｍとの間には、間隔Ｋｂが形成されている。間隔Ｋｂは、図５（ｂ）に示す現像容器２２内の下側及び左右側の内周面と逆螺旋羽根５２ａの外周部とで形成されている。そして、この間隔Ｋｂは、第１螺旋羽根４４ａの外周部によって形成される間隔Ｋａと略同じ大きさに設定されている。
【００６２】
このように間隔Ｋａと間隔Ｋｂが略同じ大きさであると、逆螺旋羽根５２ａの外径を大きくして、逆螺旋羽根５２ａによるトナーの搬送力を大きくしても、逆螺旋羽根５２ａと第１螺旋羽根４４ａによるそれぞれのトナーの搬送力が略同じであるので、現像容器２２内のトナー量を精度よく所望の量に保つことができる。
【００６３】
次に、図５（ａ）に示すように第１螺旋羽根４４ａの外径をＤａで表し、図５（ｂ）に示すように逆螺旋羽根５２ａの外径をＤｂで表わすときに、
１．１＜Ｄｂ／Ｄａ＜１．３  ・・・式１
の関係を満たすのがよい。
【００６４】
式１の下限値を下回ると、逆螺旋羽根５２ａの外径が第１螺旋羽根４４ａの外径に対してほぼ同じ大きさとなり、新たにトナーを補給していない時においても、トナーが逆螺旋羽根５２ａの外周部を乗り越えるおそれがあり、現像容器２２内のトナー量を所望の量に保つことが困難となる。一方、式１の上限値を上回ると、間隔Ｋａと間隔Ｋｂが大きく異なるか、もしくは、間隔Ｋａと間隔Ｋｂを同じにすると、図４に示す内周面２２ｍの逆螺旋羽根５２ａと第１搬送羽根４４ａとの境目に段差が出来てしまうために、トナーの滞留が発生し、安定したトナー排出が困難になる。しかし、螺旋羽根の外径比Ｄｂ／Ｄａが式１の数値範囲にあると、現像容器２２内の現像剤量を所望の量に保つことができ、且つ、装置を小型にすることができる。
【００６５】
上記実施形態によれば、現像装置２は、現像剤を収容する現像容器２２と、感光体１１に現像剤を供給する現像ローラ２０と、回転軸４３ｂ、４４ｂの周りに軸方向に沿って延びる第１及び第２螺旋羽根４４ａ、４３ａを有し、現像ローラ２０に供給する現像剤を撹拌、搬送する第１及び第２撹拌部材４４、４３とを備える。現像容器２２には、各撹拌部材４４、４３によって現像剤が循環搬送される第１及び第２搬送路２２ｄ、２２ｃを仕切る仕切り部２２ｂと、この仕切り部２２ｂの長手方向の両端部側で第１及び第２搬送路２２ｄ、２２ｃを連通させる上流側及び下流側連通部２２ｅ、２２ｆと、現像剤が補給される現像剤補給口２２ｇと、第１搬送路２２ｄの下流側に設けられ、余剰の現像剤が排出される現像剤排出口２２ｈとが具備される。第１撹拌部材４４には、現像剤排出口２２ｈに対向して配置され現像剤排出口２２ｈ側への現像剤の移動を規制する規制部５２が設けられる。規制部５２は第１螺旋羽根４４ａに対して逆位相で螺旋状に形成される螺旋羽根５２ａを有し、この逆螺旋羽根５２ａの外径Ｄｂは第１螺旋羽根４４ａの外径Ｄａより大きい。
【００６６】
この構成によると、現像剤補給口２２ｇから現像容器２２内に現像剤が補給され、この現像剤は第１及び第２撹拌部材４４、４３によって撹拌されながら搬送される。そして、搬送される現像剤は第１搬送路２２ｄの下流側に移動し逆螺旋羽根５２ａに塞き止められ、逆螺旋羽根５２ａより嵩高となった余剰の現像剤は、逆螺旋羽根５２ａの外周部から現像剤排出口２２ｈに溢れ出る。従って、安定して余剰現像剤を現像剤排出口２２ｈから現像容器２２外に排出させることができる。
【００６７】
一方、新たに現像剤を補給していない時には、搬送される現像剤は、第１螺旋羽根４４ａの外周部に倣い波打つように第１搬送路２２ｄの下流側に移動し、逆螺旋羽根５２ａに衝突する。波打つように移動する嵩高の現像剤が逆螺旋羽根５２ａに衝突するとき、逆螺旋羽根５２ａの外径Ｄｂが第１螺旋羽根４４ａの外径Ｄａより大きいので、第１螺旋羽根４４ａが高速で回転しても、逆螺旋羽根５２ａの外周部を乗り越えることがない。従って、現像容器２２内の現像剤量を精度よく所望の量に保つことができ、且つ、逆螺旋羽根５２ａを第１螺旋羽根４４ａから離間させなくともよく、装置を小型化することができる。更に、本実施形態の現像装置２は高速型の画像形成装置にも適用することができる。
【００６８】
尚、上記実施形態では、現像ローラ２０及び磁気ローラ２１を備え、磁気ローラ２１上に磁気ブラシを担持し、トナーのみを現像ローラ２０に供給し、現像ローラ２０上のトナーを感光体１１に飛翔させる現像装置２に適用した例を示したが、本発明はこれに限らず、現像剤を撹拌部材から直接に現像ローラに汲み上げ、磁石を内蔵する現像ローラ上の現像剤からトナーのみを感光体に供給する現像装置に適用してもよい。
【００６９】
また、上記実施形態では、第１搬送路２２ｄ内には第１撹拌部材４４が配設され、第２搬送路２２ｃ内には第２撹拌部材４３が配設されている構成を示したが、本発明はこれに限らず、更に、第３搬送路内には第３撹拌部材４４が配設される構成にしてもよい。この場合も上記実施形態と同様の効果を奏する。
【実施例】
【００７０】
以下、本発明の実施形態をさらに具体化した実施例１と、比較例１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。
【００７１】
実施例１及び比較例１に用いる現像ローラ２０は、外径が１６ｍｍ、回転数が８７８ｒｐｍであり、磁気ローラ２１は、外径が２０ｍｍ、回転数が７００ｒｐｍである。第２撹拌部材４３は、第２螺旋羽根４３ａの外径が１８ｍｍ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７ｍｍであり、回転数が５００ｒｐｍである。一方、第１撹拌部材４４の第１螺旋羽根４４ａの外径Ｄａが１８ｍｍ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７ｍｍであり、第２螺旋羽根４３ａと逆回転し、その回転数が５００ｒｐｍである。規制部材５２は、第１螺旋羽根４４ａに対して逆位相の螺旋状羽根からなる。
【００７２】
実施例１では、規制部材５２の逆螺旋羽根５２ａの外径Ｄｂは２０ｍｍであり、羽根の枚数は２．５枚である。一方、比較例１では、逆螺旋羽根５２ａの外径Ｄｂは１８ｍｍであり、羽根の枚数は２．５枚である。
【００７３】
実施例１及び比較例１の現像容器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。現像容器２２内に補給した新現像剤のトナーに対するキャリアの重量比率は１０％とした。現像剤は現像容器２２（第１及び第２搬送路２２ｄ、２２ｃ）内に４００ｇ収容され、この量は、現像容器２２内に余剰現像剤を含まない所定量である。
【００７４】
以上のように構成された実施例１及び比較例１において、排出部における現像剤飛び散り量を評価した。尚、現像剤飛び散り量は、第１及び第２搬送路２２ｄ、２２ｃ内から現像剤排出口２２ｈに搬送される現像剤の量である。
【００７５】
実施例１及び比較例１、２の現像剤飛び散り量の評価結果を図６に示す。図６は横軸に撹拌時間、縦軸に現像剤飛び散り量をとったグラフである。
【００７６】
比較例１では撹拌時間が長くなると現像剤飛び散り量が増加しているが、実施例１では撹拌時間が長くなっても現像剤飛び散りは殆どなく、良好な結果であった。
【産業上の利用可能性】
【００７７】
本発明は、電子写真方式を利用した複写機、プリンタ、ファクシミリ、それらの複合機等の画像形成装置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。
【符号の説明】
【００７８】
１    画像形成装置
２ａ〜２ｄ、２    現像装置
１１ａ〜１１ｄ、１１    感光体
２０    現像ローラ
２１    磁気ローラ
２２    現像容器
２２ｂ    仕切り部
２２ｃ    第２搬送路
２２ｄ    第１搬送路
２２ｅ    上流側連通部（連通部）
２２ｆ    下流側連通部（連通部）
２２ｇ    現像剤補給口
２２ｈ    現像剤排出口
２２ｉ    上流側壁部
２２ｊ    下流側壁部
２２ｍ    内周面
４２    撹拌部材
４３    第２撹拌部材
４３ａ    第２螺旋羽根
４３ｂ、４４ｂ    回転軸
４４    第１撹拌部材
４４ａ    第１螺旋羽根（螺旋羽根）
５２    規制部
５２ａ    逆螺旋羽根
Ｄａ    第２螺旋羽根の外径
Ｄｂ    逆螺旋羽根の外径
Ｋａ、Ｋｂ    間隔
【図１】
0005439223.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
0005439223.tif 000006
【図６】
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