(57)【要約】【課題】  余剰現像剤を排出口から排出可能な現像装置において、排出口に向けて現像剤を排出する経路中に設けられた円板部と、その上流で搬送部が接合することで発生する現像剤の跳ね上げを抑制可能な現像装置を提供することである。【解決手段】  現像装置内の現像剤を排出する排出口に向けて現像剤を排出する経路中に設けられた円板部５１に対して、排出方向上流側に設けられた返しスクリュー５０の端部と円板部５１が接合されないように配置している。【選択図】  図８
2015011158.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
現像剤を担持する現像剤担持体と、
前記現像剤担持体に担持させる現像剤を収容する収容部と、
前記収容部の内部の余剰現像剤を排出する排出口と、
前記収容部の内部に回転可能に設けられ、現像剤を搬送する第１搬送部と、
前記第１搬送部よりも前記第１搬送部の搬送方向の下流側で、前記第１搬送部とともに回転可能に設けられ、前記第１搬送部の搬送方向とは逆方向に現像剤を搬送する螺旋状の羽根部を備えた第２搬送部と、
前記第２搬送部よりも前記第２搬送部の搬送方向の上流側で、前記第２搬送部とともに回転可能に設けられ、回転軸の全周に亘って径方向に突出するように形成された円板部と、
前記円板部よりも前記第２搬送部の搬送方向に関して上流側で、前記第２搬送部とともに回転可能に設けられ、前記円板部を乗り越えた現像剤を前記排出口に向けて搬送する第３搬送部と、を有する現像装置であって、
前記第２搬送部の羽根部の搬送方向上流端と前記円板部は、間隔を設けて配置されていることを特徴とする現像装置。
【請求項２】
前記円板部と前記第２搬送部の間隔が、１ｍｍ以上５ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
【請求項３】
前記第２搬送部は、前記第２搬送部の搬送方向上流側の端部において、搬送方向上流側に向かうほど径が小さくなるように構成されていることを特徴とする請求項１または２記載の現像装置。
【請求項４】
前記第２搬送部は、前記第２搬送部の搬送方向上流側の端部において、搬送方向上流側に向かうほど羽根部の最外径の軸線方向の長さが短くなるように構成されていることを特徴とする請求項１乃至３いずれかに記載の現像装置。
【請求項５】
前記円板部と前記第２搬送部の羽根部は、前記回転軸で繋がっていることを特徴とする請求項１乃至４いずれかに記載の現像装置。
【請求項６】
現像剤を担持する現像剤担持体と、
前記現像剤担持体に担持させる現像剤を収容する収容部と、
前記収容部の内部の余剰現像剤を排出する排出口と、
前記収容部の内部に回転可能に設けられ、現像剤を搬送する第１搬送部と、
前記第１搬送部よりも前記第１搬送部の搬送方向の下流側で、前記第１搬送部とともに回転可能に設けられ、前記第１搬送部の搬送方向とは逆方向に現像剤を搬送する螺旋状の羽根部を備えた第２搬送部と、
前記第２搬送部よりも前記第２搬送部の搬送方向の上流側で、前記第２搬送部とともに回転可能に設けられ、回転軸の全周に亘って径方向に突出するように形成された円板部と、
前記円板部よりも前記第２搬送部の搬送方向に関して上流側で、前記第２搬送部とともに回転可能に設けられ、前記円板部を乗り越えた現像剤を前記排出口に向けて搬送する第３搬送部と、を有する現像装置であって、
前記第２搬送部の搬送方向の最上流部の羽根部の径は、前記円板部の径よりも小さいことを特徴とする現像装置。
【請求項７】
前記第２搬送部の羽根部は、最上流部よりも下流側の方が、羽根の径が大きいことを特徴とする請求項６に記載の現像装置。
【請求項８】
前記第２搬送部の羽根部の最大径と、前記円板部の径は略同一であることを特徴とする請求項１乃至７いずれか記載の現像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、現像容器の現像剤を排出可能な排出口を有する現像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
隔壁を挟んで現像容器の長手方向に配置した一対の搬送スクリューを用いて、非磁性トナーに磁性キャリアを混合した二成分現像剤を攪拌しつつ搬送して循環させる現像装置が広く用いられている。
【０００３】
このような現像装置では、非磁性トナーの消費に伴って新しい非磁性トナーが供給される一方で古い磁性キャリアが現像容器内を循環し続けると、次第に非磁性トナーに対する磁性キャリアの帯電性能が低下することが知られている。このため、現像容器内の磁性キャリアについても、古いものを少しずつ排出して排出しただけ新しいものを供給して現像容器内の磁性キャリアの帯電性能を一定に維持する制御が取り入れられている。
【０００４】
特許文献１には、画像形成に伴って、非磁性トナーに磁性キャリアを所定割合で混合した補給用二成分現像剤を現像装置に供給して、現像容器内の古くなった磁性キャリアを少しずつ入れ替える現像装置が示される。ここでは、図２を参照して説明すると、搬送スクリュー４６による搬送方向の突き当たりに配置した排出開口５３を通じて、現像容器内を循環している二成分現像剤が少しずつ排出される。
【０００５】
搬送スクリュー４６は、二成分現像剤を循環させる方向に搬送して排出開口５３へ送り込む主スパイラル部の下流側に、回転に伴う搬送方向が主スパイラル部とは逆方向の副スパイラル部５０が連結されている。副スパイラル部５０は、主スパイラル部に搬送されて排出開口へ向かって移動する二成分現像剤の大部分を押し戻して、排出開口５３を通じて排出される二成分現像剤が過剰にならないようにしている。
【０００６】
特許文献１に示される搬送スクリューの場合、副スパイラル部の回転角度によって排出開口へ落ち込む二成分現像剤の量が変動する。副スパイラル部の末端に露出したスクリューの谷が上になる回転位置では、スクリューの谷が下になる回転位置に比較して大量の二成分現像剤が排出開口へ落ち込むからである。この現象により排出量が不安定となる場合があった。
【０００７】
そこで、図４に示すように、副スパイラル部５０の排出開口５３に対向する末端に円板部５１を連結してスクリューの谷を排出開口側へ露出させない構造が提案された。円板部５１を設けた副スパイラル部５０を採用する構成がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００２−７２６８６号公報
【特許文献２】特開２０１０−２５６７０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献２の構成の場合、以下のような課題があった。即ち、本来であれば現像容器内の現像剤量が減少した場合には、現像剤の排出が収まってほしいにも関わらず、必要以上に現像剤が排出されてしまう課題があった。その結果、現像装置内の現像剤が減りすぎてしまい、出力物の品位を低下させてしまう恐れがあった。
【００１０】
上記課題は以下の現象によるものである。即ち、副スパイラル部５０と円板部５１の接合部では、搬送方向にみて副スパイラル部５０の羽根の厚みと円板部５１の厚みが足し合わされる。このため、見かけ上、羽根の厚みが局所的に厚くなる箇所が存在する。この羽根の厚みが局所的に厚くなる箇所において、過剰な現像剤が現像剤排出口へと跳ね上げられ、現像剤の排出が収まらないのである。
【００１１】
その理由を以下に説明する。副スパイラル部５０の最外周面と現像容器内面の間に挟まれて存在する微少な現像剤は、搬送スクリュー４６の回転に伴って、周方向に搬送される。同様に、円板部５１の最外周面と現像容器内面の間に挟まれて存在する微少な現像剤も、搬送スクリュー４６の回転に伴って、絶えず周方向に搬送される。この搬送スクリュー４６周方向への現像剤の搬送は、副スパイラル部５０の最外周面や円板部５１の最外周面と、現像剤との摩擦力によってなされる。そのため、搬送スクリュー４６の羽根部の最外周面の面積が局所的に大きい箇所がある場合、その箇所における現像剤の周方向への搬送力が増大し、現像剤が現像容器内壁から離れる地点において跳ね上げられてしまう。そして跳ね上げられた現像剤の一部は、円板部５１を乗り越えて排出スクリュー４９に向けて落下するため、現像剤の排出が促進されてしまうのである。
【００１２】
つまり、副スパイラル部５０と円板部５１の接合部による現像剤跳ね上げという現象が生じていた。この跳ね上げという現象は、たとえ副スパイラル部５０の現像剤搬送方向上流側における現像剤が少量であったとしても、副スパイラル部５０と円板部５１の接合部と、現像容器底面の僅かな隙間に現像剤が存在する限り発生する。よって、本来であれば現像容器内の現像剤量が減少した場合には、現像剤の排出が収まってほしいにも関わらず、必要以上に現像剤が排出されてしまう。結果として現像剤が減りすぎてしまい、出力物の品位を低下させてしまう恐れがあった。
【００１３】
本発明はこのような現状に鑑みてなされたものである。その目的は、余剰現像剤を排出口から排出可能な現像装置において、排出口に向けて現像剤を排出する経路中に設けられた円板部と、搬送部とで発生する現像剤の跳ね上げを抑制可能な現像装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記課題を解決する本発明の構成は、
現像剤を担持する現像剤担持体と、
前記現像剤担持体に担持させる現像剤を収容する収容部と、
前記収容部の内部の余剰現像剤を排出する排出口と、
前記収容部の内部に回転可能に設けられ、現像剤を搬送する第１搬送部と、
前記第１搬送部よりも前記第１搬送部の搬送方向の下流側で、前記第１搬送部とともに回転可能に設けられ、前記第１搬送部の搬送方向とは逆方向に現像剤を搬送する螺旋状の羽根部を備えた第２搬送部と、
前記第２搬送部よりも前記第２搬送部の搬送方向の上流側で、前記第２搬送部とともに回転可能に設けられ、回転軸の全周に亘って径方向に突出するように形成された円板部と、
前記円板部よりも前記第２搬送部の搬送方向に関して上流側で、前記第２搬送部とともに回転可能に設けられ、前記円板部を乗り越えた現像剤を前記排出口に向けて搬送する第３搬送部と、を有する現像装置であって、
前記第２搬送部の羽根部の搬送方向上流端と前記円板部は、間隔を設けて配置されていることを特徴とする。
【００１５】
また、上記課題を解決する本発明の別の構成は、
現像剤を担持する現像剤担持体と、
前記現像剤担持体に担持させる現像剤を収容する収容部と、
前記収容部の内部の余剰現像剤を排出する排出口と、
前記収容部の内部に回転可能に設けられ、現像剤を搬送する第１搬送部と、
前記第１搬送部よりも前記第１搬送部の搬送方向の下流側で、前記第１搬送部とともに回転可能に設けられ、前記第１搬送部の搬送方向とは逆方向に現像剤を搬送する螺旋状の羽根部を備えた第２搬送部と、
前記第２搬送部よりも前記第２搬送部の搬送方向の上流側で、前記第２搬送部とともに回転可能に設けられ、回転軸の全周に亘って径方向に突出するように形成された円板部と、
前記円板部よりも前記第２搬送部の搬送方向に関して上流側で、前記第２搬送部とともに回転可能に設けられ、前記円板部を乗り越えた現像剤を前記排出口に向けて搬送する第３搬送部と、を有する現像装置であって、
前記第２搬送部の搬送方向の最上流部の羽根部の径は、前記円板部の径よりも小さいことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の現像装置によれば、余剰現像剤を排出口から排出可能な現像装置において、排出口に向けて現像剤を排出する経路中に設けられた円板部と、その上流で搬送部が接合することで発生する現像剤の跳ね上げを抑制可能な現像装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】第１実施形態の画像形成装置の構成の説明図である。
【図２】現像装置の内部構造を説明する斜視図である。
【図３】画像形成装置の奥側から見た現像装置の断面図である。
【図４】現像剤排出口の付近を拡大した断面図である。
【図５】副スパイラル部を設けた搬送スクリューの斜視図である。
【図６】従来例の搬送スクリューを配置した現像装置の平面図である。
【図７】従来例の搬送スクリューの説明図である。
【図８】実施例１の搬送スクリューの円板部近傍の拡大図である。
【図９】従来例の搬送スクリューの円板部近傍の拡大図である。
【図１０】実施例１の搬送スクリューの円板部近傍の拡大図である。
【図１１】実施例２の搬送スクリューの円板部近傍の拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。本発明は、現像装置を共通とする種々の形態の画像形成装置で同様に実施できる。中間転写型、記録材搬送体型、タンデム型、１ドラム型、フルカラー、モノクロの区別無く実施できる。
【００１９】
本実施形態では、トナー像の形成／転写に係る主要部のみを説明するが、本発明は、必要な機器、装備、筐体構造を加えて、プリンタ、各種印刷機、複写機、ＦＡＸ、複合機等、種々の用途で実施できる。
【００２０】
なお、特許文献１に示される画像形成装置の一般的な事項については、図示を省略して重複する説明を省略する。
【００２１】
＜画像形成装置＞
図１は第１実施形態の画像形成装置の構成の説明図である。
【００２２】
図１に示すように、画像形成装置１００は、中間転写ベルト１０の下向き面に沿って画像形成部Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄを配列したタンデム型中間転写方式のフルカラープリンタである。
画像形成部Ｐａでは、感光ドラム１ａにイエロートナー像が形成されて中間転写ベルト１０に一次転写される。画像形成部Ｐｂでは、感光ドラム１ｂにマゼンタトナー像が形成されて中間転写ベルト１０のイエロートナー像に重ねて一次転写される。画像形成部Ｐｃ、Ｐｄでは、それぞれ感光ドラム１ｃ、１ｄにシアントナー像、ブラックトナー像が形成されて同様に中間転写ベルト１０に順次重ねて一次転写される。
【００２３】
中間転写ベルト１０に一次転写された四色のトナー像は、二次転写部Ｔ２へ搬送されて記録材Ｐへ一括二次転写される。
【００２４】
記録材Ｐの一方の面に対して画像形成を行う片面モードの場合、四色のトナー像を二次転写された記録材Ｐは、定着装置１５で加熱加圧を受けて表面にトナー像を定着された後に、排出ローラ１６を通じて上部トレイ１７へ排出される。
【００２５】
記録材Ｐの両方の面に対して画像形成を行う両面モードの場合、一方の面に画像が形成された記録材Ｐは、不図示の両面パスを通って表裏が反転されて二次転写部Ｔ２へ再度搬送される。表面記録と同様の画像形成プロセスで裏面記録が行われた記録材Ｐは、排出ローラ１６を通じて上部トレイ１７へ排出される。
【００２６】
分離ローラ２１は、記録材カセット２０から引き出した記録材Ｐを１枚ずつに分離して、レジストローラ２２へ送り出す。レジストローラ２２は、停止状態で記録材Ｐを受け入れて待機させ、中間転写ベルト１０のトナー像にタイミングを合わせて記録材Ｐを二次転写部Ｔ２へ送り込む。
【００２７】
定着装置１５は、ヒータを設けた定着ローラ１５ａに加圧ローラ１５ｂを圧接して加熱ニップを形成する。記録材Ｐは、加熱ニップで挟持搬送される過程で、加熱加圧を受けてトナー像を溶融させ、フルカラー画像を表面に定着される。
【００２８】
画像形成部Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄは、現像装置４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄで用いるトナーの色がイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックと異なる以外は、ほぼ同一に構成される。以下では、画像形成部Ｐａについて説明し、他の画像形成部Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄについては、説明中の符号末尾のａを、ｂ、ｃ、ｄに読み替えて説明されるものとする。
【００２９】
画像形成部Ｐａは、感光ドラム１ａを囲んで帯電ローラ２ａ、露光装置３、現像装置４ａ、一次転写ローラ５ａ、クリーニング装置６ａを配置している。
【００３０】
感光ドラム１ａは、アルミニウム製シリンダの外周面に帯電極性が負極性の感光層を形成しており、切り替え可能な複数段階のプロセススピードで回転する。帯電ローラ２ａは、直流電圧に交流電圧を重畳した振動電圧を印加されて感光ドラム１ａに従動回転することにより、感光ドラム１ａの表面を一様な負極性の電位に帯電させる。
【００３１】
露光装置３は、イエローの分解色画像を展開した走査線画像データをＯＮ−ＯＦＦ変調したレーザービームを回転ミラーで走査して、帯電した感光ドラム１ａの表面に画像の静電像を書き込む。現像装置４ａは、二成分現像剤を攪拌して帯電させ、穂立ち状態で現像スリーブ４３に担持させて、感光ドラム１ａを摺擦する。直流電圧に交流電圧を重畳した振動電圧を現像スリーブ４３に印加することで、現像スリーブ４３に対して相対的に正極性になった静電像（露光部）に負極性に帯電した非磁性トナーが移転して、静電像が反転現像される。
【００３２】
一次転写ローラ５ａは、中間転写ベルト１０の内側面を押圧して、感光ドラム１ａと中間転写ベルト１０との間に一次転写部を形成する。一次転写ローラ５ａに正極性の直流電圧が印加されることにより、感光ドラム１ａに担持された負極性のトナー像が、一次転写部を通過する中間転写ベルト１０へ一次転写される。
【００３３】
中間転写ベルト１０は、テンションローラ１２、駆動ローラ１１、張架ローラ１３に掛け渡して支持され、駆動ローラ１１に駆動されて矢印Ｒ２方向に回転する。二次転写ローラ１４は、接地電位に接続された張架ローラ１３によって内側面を張架された中間転写ベルト１０に当接して二次転写部Ｔ２を形成する。二次転写ローラ１４に正極性の直流電圧が印加されることで、中間転写ベルト１０に担持されたトナー像が記録材Ｐに二次転写される。
【００３４】
＜現像装置＞
図２は現像装置の内部構造を説明する斜視図である。図３は画像形成装置の奥側から見た現像装置の断面図である。図４は現像剤排出口の付近を拡大した断面図である。図５は副スパイラル部を設けた搬送スクリューの斜視図である。
【００３５】
図２に示すように、現像剤を収容する収容部としての現像容器４２は、非磁性トナーと磁性キャリアとからなる二成分現像剤を収容しており、非磁性トナーと磁性キャリアの混合比は重量比で１：９程度である。ここで、非磁性トナーと磁性キャリアの混合比は、トナーの帯電量、キャリアの粒径、画像形成装置（１００：図１）の構成等に応じて適正に調整されているが、必ずしもこの数値には限定されない。
【００３６】
図３は、画像形成装置（１００：図１）の奥側から現像装置４ａを見た断面を示しており、紙面の奥側が二成分現像剤が排出される正面側に対応している。図３に示すように、現像装置４ａは、現像容器４２の感光ドラム１ａに対向した現像領域の部分が開口しており、開口部から一部露出するように、現像剤担持体としての現像スリーブ４３が回転可能に設置されている。現像スリーブ４３の内部には、複数の固定磁極を設けたマグネット４４が非回転に配置されている。現像スリーブ４３は、非磁性材料で形成され、現像動作時には矢印Ａ方向に回転して、現像容器４２内の二成分現像剤をマグネット４４の磁力で層状に保持して現像領域に搬送する。現像スリーブ４３は、現像領域で感光ドラム１ａに非磁性トナーだけを供給して、感光ドラム１ａ上に形成されている静電像を現像する。静電像を現像した後、現像スリーブ４３上の二成分現像剤は、現像スリーブ４３の回転に従って現像容器４２内に回収される。
【００３７】
現像装置４ａは、搬送スクリュー４６の回転速度が切り替えられても、現像容器４２内部の二成分現像剤を一定量に保つ現像剤自動排出機能を有する。
【００３８】
図２に示すように、現像容器４２の内部の長手方向の一方の突き当たり面に過剰な現像剤を排出するための排出開口５３（つば部５１の陰になっている）が形成されている。また、現像容器４２の内部は、二成分現像剤を受け渡すための開口部４７ａ、４７ｂが両端に形成された隔壁４７で仕切られている。
【００３９】
隔壁４７を挟んで、二成分現像剤の搬送方向が逆方向に設定された一対の搬送スクリュー４５、４６が配置されている。一方の搬送スクリュー４６が矢印Ｃ方向に二成分現像剤を攪拌して搬送し、他方の搬送スクリュー４５が矢印Ｂ方向に二成分現像剤を攪拌して搬送することで、現像容器４２の内部を循環する。
【００４０】
このとき、副スパイラル部側の開口部４７ａを通じて、第１搬送部材の一例である搬送スクリュー４６から第２搬送部材の一例である搬送スクリュー４５へ二成分現像剤がスムーズに受け渡される。また、副スパイラル部側の反対側に位置する開口部４７ｂを通じて、第２搬送部材の一例である搬送スクリュー４５から第１搬送部材の一例である搬送スクリュー４６へ二成分現像剤がスムーズに受け渡される。
【００４１】
搬送スクリュー４６における二成分現像剤の搬送方向の下流側には、二成分現像剤の循環経路外から循環経路内に押し戻すように二成分現像剤を搬送する返しスクリュー５０が接続されている。そして、搬送スクリュー４６の主スパイラル部（４６ｍ：図５）と返しスクリュー５０（副スパイラル部）の継ぎ目に対向する位置に、搬送スクリュー４６から搬送スクリュー４５へ二成分現像剤を受け渡すための開口部４７ａがある。
【００４２】
図４に示すように、返しスクリュー５０による二成分現像剤の搬送方向の上流に、循環する二成分現像剤の一部を現像容器４２の外へ排出するための排出開口５３が設けられている。搬送スクリュー４６の主スパイラル部によって排出開口５３へ向かって搬送される二成分現像剤の大部分は、返しスクリュー５０に押し戻されて排出開口５３からの排出を逃れる。そして、返しスクリュー５０に押し戻されなかった二成分現像剤が排出開口５３を通じて現像容器４２の循環経路から排出される。
【００４３】
返しスクリュー５０の長さ、直径、ピッチは、現像装置４ａの構成や排出条件、現像容器４２内の二成分現像剤量、目標とする排出量に応じて適宜変更される。例えば、返しスクリュー５０の長さが長過ぎると、必要以上に二成分現像剤の排出が抑制される結果、現像容器４２内の二成分現像剤の帯電性能の低下が進行してしまう。逆に、返しスクリュー５０の長さが短か過ぎると、必要以上に二成分現像剤が排出されて現像容器４２内の二成分現像剤量が不足して現像に支障をきたす。
【００４４】
本実施例では、返しスクリュー５０の搬送方向の最上流に、排出開口５３を覆い隠すように円板部の一例である円板状のつば部５１が設けられている。つば部５１は、回転軸の全周に亘って径方向に突出するように形成されている。
【００４５】
つば部５１は、搬送スクリュー４６の主スパイラル部と返しスクリュー５０との搬送能力差によって排出開口５３に向かって搬送されてきた二成分現像剤の慣性力差を低減させる。つば部５１は、返しスクリュー５０の搬送羽根の切れ目から排出開口５３へ落ち込む二成分現像剤を無くして、二成分現像剤の排出量を安定させる。つば部５１は、返しスクリュー５０の排出開口５３に対向する末端を覆い隠してスクリューの谷を排出開口５３側へ露出させない。つば部５１を設けた返しスクリューを採用することで、搬送スクリュー４６の回転速度を遅い側に切り替えても必要な排出量が確保され、搬送スクリュー４６の回転速度を速い側に切り替えても二成分現像剤の排出量が急増しない。
【００４６】
排出開口５３の中心を貫通して、返しスクリュー５０に連結された排出スクリュー４９が配置されている。画像形成に伴って消費されたトナーを補うように現像剤が補給されると、新たにキャリアが補給されるため現像容器内の現像剤は増加する。排出スクリュー４９は、補給に伴って新たに増加する余剰現像剤を排出する。具体的には、つば部５１を乗り越えて落下してきた余剰現像剤を排出開口５３を通じて運び出し、現像剤排出口４８へ搬送して現像装置４ａ外へ排出する。
【００４７】
図２を参照して図５に示すように、第１搬送部材の一例である搬送スクリュー４６は、排出開口５３へ向かう現像剤を逆方向に搬送する副スパイラル部（５０）を主スパイラル部４６ｍに連結している。主スパイラル部４６ｍは、二成分現像剤の循環経路の現像剤を排出開口５３へ向かって搬送する。
【００４８】
＜補給用二成分現像剤の補給制御＞
図３に示すように、画像形成によって消費されたトナーを補うように、現像剤が補給される。補給現像剤は、補給機構３１により現像容器４２の搬送スクリュー４６の上流側（本体奥側）に補給される。また、現像装置４ａへの補給は、補給機構３１のホッパーから補給スクリュー３２の回転によって行なわれ、現像容器４２上側の補給口から受け取る。補給用二成分現像剤は、補給用の非磁性トナー中に、一定の割合（重量比にして１０％程度）で磁性キャリアを含んだ二成分現像剤を使用しているが、磁性キャリアの混合比率はこれに限定されるものではない。
【００４９】
補給用二成分現像剤の補給量は、補給機構３１の補給スクリュー３２の回転数によっておおよそ定められる。制御部３０は、補給スクリュー３２の回転のＯＮ／ＯＦＦ、回転速度を制御して、現像容器４２内部の二成分現像剤のトナー濃度を一定に保つように補給用二成分現像剤の補給を行う。
【００５０】
このとき、現像容器４２内の二成分現像剤の量は、画像形成にともなって次第に増加する。画像形成によって非磁性トナーは消費されるが、磁性キャリアは消費されずに現像容器４２内部に残って循環し続けるため、現像容器４２内の二成分現像剤量が増加してしまう。二成分現像剤量が増加した場合、図４に示す返しスクリュー５０およびつば部５１を現像剤が乗り越えて排出開口側へ落ち込んで、排出スクリュー４９へ受け渡されて現像剤排出口４８に搬送される。現像剤排出口４８に搬送された回収現像剤は、現像剤排出口４８から排出されて不図示の現像剤回収パイプに合流し、現像剤回収パイプを通じて不図示の回収容器にまとめて回収貯蔵される。
【００５１】
このようにして、消費された非磁性トナーが補給用二成分現像剤によって補給される一方で、並行して、磁性キャリアが過剰になった現像容器４２内の二成分現像剤が少しずつ排出される。現像容器４２内の二成分現像剤量を一定に保つように、二成分現像剤の入れ替えが自動的に徐々に行われることで現像剤自動排出機能が実現される。
【００５２】
＜実施例１＞
次に、本発明において特徴的である円板部近傍における現像剤の跳ね上げを抑制した構成について詳細に説明する。図８は、本実施例の、つば部５１と返しスクリュー５０の拡大図である。本実施例の特徴は、図８のように、つば部５１と返しスクリュー５０の間にスクリュー回転軸５０ａのみの領域が存在することである。即ち、返しスクリュー５０とつば部５１同士が直接接合しないように構成されている。この効果を説明するために、まず従来例である比較例を説明し、本発明と対比しながら説明する。
【００５３】
図６は、比較例としての開口部側４７ａ付近の現像装置の平面図である。図７は、比較例としての搬送スクリュー４６の説明図である。
【００５４】
図６に示すように、第１搬送部材４６は、循環経路の現像剤を排出開口５３へ向かって搬送する主スパイラル部４６ｍを備える。また、第１搬送部材４６は、排出開口５３へ向かう現像剤の流れに逆らって現像剤を循環経路に戻すように搬送する副スパイラル部５０が構成される。即ち、副スパイラル部５０は、主スパイラル部の搬送方向とは逆方向に搬送するための螺旋状の羽根部を備えている。円板部５１は、副スパイラル部５０の開口部側４７ａに接続されたつば部５１である。返しスクリュー５０とつば部５１とは同一直径である。
【００５５】
図９は、比較例の、つば部５１と返しスクリュー５０との接合部の拡大図である。
【００５６】
図９の長手方向において、つば部５１と返しスクリュー５０の接合部近傍を区間Ａ、その他の返しスクリュー５０の部分を区間Ｂとする。区間Ｂでは、返しスクリュー５０の羽根部の最外径部の回転軸線方向の幅（羽根部先端厚み）は、一定に構成されている。一方で、区間Ａでは、つば部５１と返しスクリュー５０の接合部では、それぞれの羽根の厚みが足された状態となる。このため、返しスクリュー５０の羽根の最外径厚みは、見かけ上、つば部５１との接合部で局所的に増加している。つまり、区間Ａにおいて、返しスクリュー５０の最外径部における回転軸線方向の幅の長さ（羽根部先端厚み）の最小値は、つば部５１と返しスクリュー５０の接合部以外である。また、区間Ａにおいて、返しスクリュー５０の最外径部における回転軸線方向の幅の長さ（羽根部先端厚み）の最大値は、つば部５１と返しスクリュー５０の接合領域のうち、返しスクリュー５０の搬送方向最下部（図６のＭ）の領域である。
【００５７】
ここで、搬送スクリュー４６は、排出開口５３側から見たときに時計回りに回転しており、返しスクリュー５０とつば部５１の接合部が、搬送スクリュー４６の回転に伴い１周期に一度通過する。先に述べた通り、返しスクリュー５０とつば部５１の最外径部と現像容器内面との間のクリアランス部に挟まれて存在する微少な現像剤は、返しスクリュー５０とつば部５１の回転に伴い、返しスクリュー５０とつば部５１から摩擦力を受けて搬送される。
【００５８】
つまり、上記クリアランス部に挟まれて存在する現像剤に働く上記摩擦力は、返しスクリュー５０と、つば部５１の羽根部の最外径部の軸線方向の長さ（羽根の厚み）に比例する。結果として、以下に述べる現象が生じる。搬送スクリュー４６は、排出開口５３側から見たときに時計回りに回転しており、鉛直上方を１２時とする。現像剤が区間Ａの底面に存在する場合、搬送スクリュー４６の回転に従って現像剤が現像容器の内面に沿って９時の地点まで搬送される。しかし、返しスクリュー５０とつば部５１の接合部、すなわち羽根部先端の回転軸方向の幅（厚み）が局所的に大きい箇所が通過する際には、接合部以外が通過する場合に比べて搬送力が大きくなる。このために、現像剤が９時の地点を通過後、慣性力によって鉛直上方に跳ね上げられてしまうのである。そして、跳ね上げられた現像剤は放射状に落下するため、一部は返しスクリュー１０側へ落下し、一部は排出スクリュー４９側へ落下し排出されてしまう。
【００５９】
つまり、本来であれば、現像容器内の現像剤量が減ってきて、現像剤の排出が収まるべきところを、微少量でも区間Ａに現像剤が存在する限り、スクリューが１回転する度に現像剤が跳ね上げられ、排出口へと送られてしまう。このため、現像剤の量が過少になってしまう課題があったのである。
【００６０】
そこで、本実施例では、図８のように、返しスクリュー５０とつば部５１の羽根部が接合しないように構成した。即ち、返しスクリュー５０の搬送方向上流端とつば部５１は、互いに間隔を設けて配置されている。
【００６１】
こうすることで、返しスクリュー５０とつば部５１の羽根部が接合することで見かけ上、スクリューの羽根部先端の厚みが局所的に増加することを抑制することができる。結果として、現像剤の過剰な排出が抑制され、現像剤の量を適切に制御する事が可能となった。
【００６２】
なお、本実施例では図８のように返しスクリュー５０とつば部５１の間を離しているが、この間隔に関しては、本実施例ではつば部５１の厚みと略同じ長さに設定した。しかしながら、本発明の効果を得るためにはこの例に限らない。現像剤がこの間隔を通り抜けられるようであれば有る程度自由に設定しても本発明の効果は損なわれない。但し、この間隔が必要以上に長すぎると装置の大型化を招くため、この間隔は、１ｍｍ以上５ｍｍ以下が好ましい。また、返しスクリュー５０の羽根の現像剤搬送方向上流側の端部形状に関しても、図８の形状に限るものではない。例えば、図１０に示すような形状でも、本発明の効果は得られる。ここで、図８は返しスクリュー５０の端部がスクリュー軸と垂直に切られている形状であり、図１０は返しスクリュー５０の端部がスクリュー軸と平行に切られている形状である。そして、言うまでもないことだが、返しスクリュー５０の端部がスクリュー軸と垂直あるいは平行以外の角度で切られていても、返しスクリュー５０と、つば部５１との間隔が適切に設けられてさえいれば、本発明の効果は得られる。
【００６３】
尚、図１０のように返しスクリュー５０の螺旋状の羽根部を回転軸と平行に切った場合、羽根部の切り口の端面によって新たに現像剤を巻きあげる虞がある。これを抑制するためには、図１０のように切り口が回転軸と平行となるよりも、図８のように切り口が回転軸と直交する方が好ましい。即ち、返しスクリュー５０の搬送方向上流側に向かうほど羽根部の最外径の軸線方向の長さが短くなるように、羽根部の先端が細くなっている構成がより好ましい。また、返しスクリュー５０の羽根部の搬送方向上流側のスクリュー径は、返しスクリュー５０の搬送方向上流に行くに従って小さくしてもよい。こうすることで返しスクリュー５０の羽根部の端部で、スクリュー径が急激に変化する位置で現像剤が巻きあげられてしまうことを抑制する効果がある。
【００６４】
＜実施例２＞
実施例２は、以下に述べる点で実施例１と相違しているが、他の点では実施例１と同様に構成されている。そのため、この実施例２の説明において、実施例１の構成要素に対応する構成要素には同一の符号を付して、その詳細な説明を省略する。
【００６５】
実施例２においては、図１１に示すように返しスクリュー５０とつば部５１の接合部近傍において、返しスクリュー５０の羽根の径をつば部５１の径と比較して小さくしたことが特徴である。実施例２では返しスクリュー５０とつば部５１は接合しているものの、返しスクリュー５０の最上流部では、スクリュー羽根の径が局所的に小さい。このため、区間Ａ、Ｂの何れにおいても、羽根部の最大外径部の回転軸方向の長さが局所的に大きくなる箇所は存在しない。結果として、現像剤の跳ね上げによる過剰な排出が抑制される効果が得られる。さらに、本実施例２は径が小さいとは言え、返しスクリュー５０の羽根がつば部５１の接合部まで延長されているため、実施例１と比較して返しスクリュー５０の搬送領域を確保することができる。尚、返しスクリュー５０は、接合部近傍以外ではつば部５１の径と略同一となっている。即ち、返しスクリューの羽根部の最大径は、つば部５１の径と略同一となっている。
【００６６】
本実施例では図１１に示すように、回転軸方向に関して、返しスクリュー５０における羽根の径が小さい領域は、つば部５１の厚みと等しい領域になるように設定している。また、返しスクリュー５０における羽根の径が小さい領域では、その他の領域に比べて９０％となるように設定した。しかしながら、本発明の効果を得るためには前記の条件に限るものではない。実施例１と同様、回転軸方向の領域に関しては、区間Ｂの返しスクリュー５０の端部とつば部の間に現像剤が詰まらずに、通り抜けられるようであれば有る程度自由に設定しても本発明の効果は損なわれない。また、小さくする羽根の径に関しても、現像剤が容器内壁との間隔を通り抜けられるようであれば、軸１０ａの径よりも大きく、つば部５１の径未満の間で設定されていればよい。前記の範囲の中で、羽根の径が大きい程、現像剤を搬送する能力が高くなる。また、本実施例２では２値的に羽根の径を変化させているが、段階的に羽根の径を小さくしても良い。またつば部５１との接合部に向けて、滑らかに羽根の径を小さくしても良い。
【００６７】
本実施例では、返しスクリュー５０の羽根の径は最上流部だけ小さくしたが、これに限定されない。返しスクリュー５０羽根径を長手全域にわたって小さくしてもよい。
【００６８】
＜その他＞
つば部は、外周が円周面であればよく、実施例１、２で説明した平板な板形状のみならず、円錐面、球面等の回転面を排出開口に対向させる外観でもよい。
【００６９】
図２に示すように、実施例１、２では、現像スリーブ４３から遠い側の搬送スクリュー４６に副スパイラルを設けて二成分現像剤の排出量を制御していた。これに対して実施例４では、現像スリーブ４３に近い側の搬送スクリュー４５の下流側に副スパイラルを設けて二成分現像剤の排出量を制御する。すなわち、現像スリーブ４３で非磁性トナーが消費された直後の二成分現像剤を、搬送スクリュー４５の下流側の突き当たりに設けた排出開口から排出させてもよい。
【符号の説明】
【００７０】
１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ  感光ドラム
２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ  帯電ローラ
３  露光装置
４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ  現像装置
５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ  一次転写ローラ
１０  中間転写ベルト
１４  二次転写ローラ
１５  定着装置
４２  現像容器
４３  現像スリーブ（現像剤担持体）
４５  搬送スクリュー（第２搬送部材）
４６  搬送スクリュー（第１搬送部材）
４７  隔壁
４７ａ、４７ｂ  開口部
４８  現像剤排出口
４９  排出スクリュー
５０  返しスクリュー（副スパイラル部）
５１  つば部（円板部、円板）
５３  排出開口
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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