(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナーとキャリアを含む現像剤を収容する現像容器と、
前記現像容器内で現像剤を第１方向に搬送する第１搬送スクリュー部と、前記第１搬送スクリュー部と同軸上で前記第１搬送スクリュー部よりも前記第１方向下流に設けられ、前記第１方向と逆方向である第２方向に現像剤を搬送する第２搬送スクリュー部と、を有する回転部材と、
前記回転部材が収容され、現像剤を搬送する搬送経路と、
前記第２搬送スクリュー部よりも前記第１方向下流で前記搬送経路と連通して設けられ、内部に前記回転部材を収容するとともに、前記搬送経路の前記第１搬送スクリュー部が対向する底面よりも高い位置に設けられ、現像剤を排出するための排出経路と、
前記排出経路よりも前記第１方向下流で前記排出経路と連通して設けられ、前記現像容器への現像剤の補給に伴って現像剤の一部を排出するために、前記排出経路を介して現像剤を排出する排出口と、
を備えた現像装置であって、
前記回転部材は、前記回転部材の回転軸線方向に関して、前記第２搬送スクリュー部よりも前記第１方向下流で、かつ、前記排出口よりも前記第１方向上流の領域には、前記回転部材の回転軸のみが形成されるように構成されていることを特徴とする現像装置。
【請求項２】
前記回転部材の回転軸線方向に関して、前記排出経路の前記第１方向上流端と、前記排出経路の前記第１方向下流端との間の領域の長さは、０．３ｍｍ以上１０．０ｍｍ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】
前記回転部材は、前記回転部材の回転軸線方向に関して、前記排出口の前記第１方向上流端と、前記排出口の前記第１方向下流端との間の領域に螺旋状の羽根部を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の現像装置。
【請求項４】
前記螺旋状の羽根部は、前記第２方向に現像剤を搬送することを特徴とする請求項３に記載の現像装置。
【請求項５】
前記排出経路の内面の底部には、前記回転部材の回転軸線方向に関して、現像剤の安息角以上の傾斜が形成されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の現像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、像担持体に形成された静電潜像を現像剤により現像する現像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式の画像形成装置において、トナーとキャリアを主成分とする２成分現像剤を用いたものがよく知られている。このような２成分現像剤を用いた構成では、トナーが画像形成に伴って消費されそれを補うように現像剤を補給する。このため、トナーは徐々に入れ替わるが、キャリアは基本的に消費されることがないため、画像形成を続けていると次第に帯電性能が劣化してしまう。このため、トナーにキャリアを混入させた現像剤を補給する一方、余剰となった現像剤を現像容器から排出することで古いキャリアを吐き出し、キャリアの帯電性能を保つ方式（現像剤自動交換方式）が知られている。
【０００３】
このような構成として、例えば、現像容器内で現像剤を搬送する搬送経路の下流側に設けた排出経路から、余剰となった現像剤を排出する構成が従来から知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載された構成では、搬送経路内で現像剤を搬送する搬送スクリューの下流側に、この搬送スクリューと逆方向に現像剤を搬送する返しスクリューを設けている。また、搬送経路下流側に設けられた排出経路（排出開口）の底面は、搬送経路の底面よりも高い位置に設けている。そして、返しスクリューを越えた現像剤を、排出経路を通じて排出するようにしている。排出経路内には現像剤を外部に向けて搬送するための排出用の搬送スクリューが設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−０７２６８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述のような現像剤自動交換方式の場合、排出用の搬送スクリューによって現像剤の排出が安定せず、現像容器内の現像剤量が適量にならないという課題が生じていた。
【０００６】
その理由を以下に説明する。
【０００７】
まず、従来の現像剤自動交換方式の構成として、以下の構成があった。即ち、返しスクリューと、排出用の搬送スクリューを互いに間隔を設けずに連結する構成があった。このような構成の場合、現像剤を排出する必要がない程、現像剤量が少なくなったときであっても、意図せず排出が促進されてしまう場合があった。
【０００８】
これは、以下の原因による。即ち、返しスクリューの終端と、排出経路との間には所定量の現像剤が滞留している。この滞留した現像剤が、返しスクリューの羽根や排出スクリューの羽根の回転によって跳ね上げられてしまい、排出経路に持ち上げられる。その後、排出用の搬送スクリューによって排出されてしまう。こうして、返しスクリューの終端と、排出経路との間に現像容器内部から新たに現像剤が供給され、上述した排出が繰り返される。結果として、最終的には現像容器内の現像剤量が適量よりもかなり少なくなってしまう。その結果、現像スリーブ上に現像剤を均一にコートするのに必要な現像剤量が不足するという、不具合が発生する場合があった。
【０００９】
そこで、特許文献１のように、排出用の搬送スクリューと、返しスクリューとの間に間隔を設けて配置する構成が考えられる。しかしながらその場合、搬送スクリューの開始位置が回転駆動することで壁のように機能し、直前に存在する現像剤の進行を妨げてしまう場合があった。従って、本来であればまだ現像剤を排出させたい程現像剤量が多いにも関わらず、現像剤が排出されないことが生じる。このために、現像剤の補給制御が正常に行われず、画像濃度ムラが生じ、不良画像になってしまっていた。
【００１０】
これらは、経時の耐久や、使用状況の変化、雰囲気環境の変化等によって、現像剤の粉体特性が変化することで、現像剤の流動性や安息角が変化するために生じる問題であった。さらに、現像容器や搬送スクリューの個体ばらつきや複数のプロセス速度を持つ場合などは、不安定さがより顕著になる。そのため、上述したように現像剤の排出が安定せず、現像剤量を適量に保つのが困難な課題があったのである。
【００１１】
本発明はこのような現状に鑑みてなされたものである。その目的とするところは、現像剤自動交換方式を用いた現像装置において、現像剤が必要以上に排出されることを抑制しながら、現像剤の流動性の変化によって排出性が阻害されることを抑制可能な現像装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、トナーとキャリアを含む現像剤を収容する現像容器と、前記現像容器内で現像剤を第１方向に搬送する第１搬送スクリュー部と、前記第１搬送スクリュー部と同軸上で前記第１搬送スクリュー部よりも前記第１方向下流に設けられ、前記第１方向と逆方向である第２方向に現像剤を搬送する第２搬送スクリュー部と、を有する回転部材と、前記回転部材が収容され、現像剤を搬送する搬送経路と、前記第２搬送スクリュー部よりも前記第１方向下流で前記搬送経路と連通して設けられ、内部に前記回転部材を収容するとともに、前記搬送経路の前記第１搬送スクリュー部が対向する底面よりも高い位置に設けられ、現像剤を排出するための排出経路と、前記排出経路よりも前記第１方向下流で前記排出経路と連通して設けられ、前記現像容器への現像剤の補給に伴って現像剤の一部を排出するために、前記排出経路を介して現像剤を排出する排出口と、を備えた現像装置であって、前記回転部材は、前記回転部材の回転軸線方向に関して、前記第２搬送スクリュー部よりも前記第１方向下流で、かつ、前記排出口よりも前記第１方向上流の領域には、前記回転部材の回転軸のみが形成されるように構成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
現像剤自動交換方式を用いた現像装置において、現像剤が必要以上に排出されることを抑制しながら、現像剤の流動性の変化によって排出性が阻害されることを抑制可能な現像装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】第１の実施形態に係る画像形成装置の概略構成図である。
【図２】第１の実施形態に係る現像装置の概略構成図である。
【図３】第１の実施形態に係る現像装置の概略構成図である。
【図４】第１の実施形態に係る現像装置の排出口近傍拡大図である。
【図５】比較例の現像器の排出口近傍拡大図である。
【図６】本発明の効果を表す比較実験の結果である。
【図７】第１の実施形態に係る現像装置のその他の概略構成図である。
【図８】第１の実施形態に係る実施例２の現像装置の概略構成図である。
【図９】現像剤の安息角の測定方法を表す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。
【００１６】
＜第１の実施形態＞
（実施例１）
［画像形成装置］
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る画像形成装置の画像形成部の概略構成を示す図である。
【００１７】
図１に示したように、本実施例の現像器は、いわゆるタンデム方式といわれるフルカラー画像形成装置で用いられるものである。各色のトナー像作像工程を行うドラムカートリッジをイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの４色分並列して設けている。中間転写ベルト１０４上で４色重ねてから転写材に一括転写し、その後定着器１０６によって加圧加熱をすることでフルカラー画像を得る。なお以下の説明で、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの符号を省略し数字を単に示したものは、図１におけるイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各ドラムカートリッジに共通な部分である。
【００１８】
このように構成された画像形成装置の画像形成動作について説明する。
【００１９】
画像形成動作が開始されると、像担持体としての感光ドラム１００が矢印ａ方向に回転する。そして、感光ドラム１００の表面が帯電装置としての一次帯電器１０１によって一様に帯電される。次に不図示のレーザー露光装置により画像露光が行われることにより、感光ドラム１００の表面には静電潜像が形成される。
【００２０】
以上のように形成された静電潜像は、現像装置１０２により磁性キャリアと非磁性トナーとを含む２成分現像剤を用いて現像され、可視化される。現像装置１０２により現像されたトナー像は、転写装置としての一次転写ローラ１０３により、中間転写ベルト１０４上に多重転写される。そして、多重転写されたトナー像は、二次転写部１０３ｚに搬送された転写材１１０に転写される。次に、転写材１１０に転写されたトナー像は、定着装置としての定着器１０６によって定着される。なお、トナー像が転写された後、感光ドラム１００と中間転写ベルト１０４は、表面に付着している転写残りトナーがクリーナー１０５によって除去され、次の画像形成に供される。
【００２１】
［現像装置］
次に、現像装置１０２の詳細について図２及び図３を用いて説明する。図２、図３に示すように、現像装置１０２は、２成分現像剤を収容する現像容器２００を備える。また、現像装置１０２はＳＵＳ、アルミニウムなどの非磁性材料から成る現像剤担持体である現像スリーブ２０１を備えている。現像スリーブ２０１は、現像容器２００に矢印ｂ方向に回転自在に設けられ、感光ドラム１００と対向する現像領域に現像剤を担持搬送し、感光ドラム１００に形成された静電潜像を現像する。現像スリーブ２０１の直径は本実施例においては２０［ｍｍ］である。この現像スリーブ２０１の内側には、磁界発生部材であるマグロール２０２（図２のみ図示）が固定配置されている。現像スリーブ２０１の表面はマグロール２０２の外周に沿って５００［ｒｐｍ］の速度で回転するようになっている。また、現像剤規制部材である規制ブレード２０３（図２のみ図示）が、現像スリーブ２０１に対して間隔を設けて対向配置され、現像スリーブ２０１に担持される現像剤のコート量を規制する。本実施例では、現像スリーブ２０１と規制ブレード２０３の間隔は、３５０［μｍ］としている。
【００２２】
現像装置１０２の内部には現像剤攪拌搬送部材である第１搬送スクリュー２０４、第２搬送スクリュー２０５が配置されている。現像容器２００内に収容された現像剤は、第１搬送路２０６内に配置された第１搬送スクリュー２０４により攪拌されながら現像剤搬送方向上流側から下流側（図面上では手前側方向）に搬送される。また、現像容器２００内に収容された現像剤は、第２搬送路２０７内に配置された第２搬送スクリュー２０５により現像剤搬送方向上流側から下流側（図面上では奥側方向）に搬送される。なお、第１搬送路２０６と第２搬送路２０７は隔壁２０９によって仕切られている。このように、第１搬送路２０６と第２搬送路２０７の間で現像剤を循環する循環経路が形成されている。現像容器２００内で循環された現像剤の一部は、マグロール２０２の磁力によって第２搬送路２０７から現像スリーブ２０１に供給される。そして、現像スリーブ２０１に供給された現像剤は、マグロール２０２の磁力によって現像スリーブ２０１表面に担持され、現像スリーブ２０１の回転に伴って感光ドラム１００と対向する現像領域に搬送される。ここで、第１搬送スクリュー２０４及び第２搬送スクリュー２０５はいずれも５５０［ｒｐｍ］の速度で回転する。また、羽根は２０［ｍｍ］の周期でスクリュー軸を中心に螺旋構造をなし、その外周直径は１７［ｍｍ］である。感光ドラム１００と対向する現像領域において、磁力によって穂立ちした２成分現像剤は感光ドラム１００の表面に接触するように構成されている。そして、現像スリーブ２０１に印加される現像バイアスにより現像スリーブ２０１からトナーのみが感光ドラム１００の表面に形成された静電潜像に転移する。こうして、感光ドラム１００表面に静電潜像に応じたトナー像が形成される。ここで、現像バイアスは、所定の直流成分Ｖｄｅｖ［Ｖ］に交流成分を重畳した現像バイアスを印加する。現像バイアスの交流成分は矩形波であり、周波数は７［ｋＨｚ］、ピークトゥピーク電圧は１．３［ｋＶ］である。
【００２３】
一方、現像スリーブ２０１に担持された現像剤は、現像に供された後、現像スリーブ２０１の回転に伴い現像容器２００内に戻され、磁気的な斥力を受けて現像スリーブ２０１表面から剥離されて第２搬送路２０７へ戻される。
【００２４】
さて、このような現像過程において消費されたトナーを補填するために、補給口２１０から補給トナーが補給される。補給トナーは、補給口２１０に連結された不図示のホッパーに充填されている。本実施例においては、現像容器２００内部に設けられた不図示の透磁率センサの検知結果に基づいて、トナー補給量が制御されている。具体的には、透磁率センサによって現像剤の平均透磁率を検知し、その値から現像剤に占めるトナーの重量比率を算出し、その値が８％を下回る場合に補給を行う。補給は、前記ホッパー内部に設けられたスクリューを回転させることによってホッパー内の補給トナーを補給口２１０まで移送することによって行われる。補給口２１０から補給された補給剤は、第１搬送スクリュー２０４によって、現像容器２００内を循環している他の現像剤と共に撹拌されながら搬送される。
【００２５】
このとき、補給剤としてはトナーに少量のキャリアを混ぜたものを使用し、補給剤に占めるキャリアの重量比率は１０％とした。画像形成を通じてトナーは消費されるが、キャリアは消費されないため、補給剤の補給を続けると現像容器２００内の現像剤の量は増加し続ける。そこで、第１搬送路２０６における第１搬送スクリュー２０４の搬送方向最下流に排出口２１１が設けてある。本実施例の特徴でもある排出口２１１に至る経路の詳細な機序については後述するが、この排出口２１１からは、現像容器２００内の現像剤が一定範囲内の量に保たれるように、少量ずつ現像剤が排出され、前述の補給により常にトナーとキャリアが入れ替わり続ける。このため、長寿命が達成されるのである。
【００２６】
［２成分現像剤］
次に、本実施形態で用いる非磁性トナーと磁性キャリアからなる２成分現像剤について説明する。トナーは、結着樹脂、着色剤、そして、必要に応じてその他の添加剤を含む着色樹脂粒子と、コロイダルシリカ微粉末のような外添剤が外添されている着色粒子とを有している。また、トナーは、負帯電性のポリエステル系樹脂であり、体積平均粒径は５［μｍ］以上、８［μｍ］以下が好ましい。後述する実験では体積平均粒径が７．０［μｍ］のトナーを使用した。
【００２７】
また、キャリアは、例えば表面酸化或は未酸化の鉄、ニッケル、コバルト、マンガン、クロム、希土類などの金属、及びそれらの合金、或は酸化物フェライトなどが好適に使用可能であり、これらの磁性粒子の製造法は特に制限されない。また、キャリアは、体積平均粒径が２０〜５０［μｍ］、好ましくは３０〜４０［μｍ］であり、抵抗率が１．０Ｅ＋７［Ω・ｃｍ］以上、好ましくは１．０Ｅ＋８［Ω・ｃｍ］以上である。後述する実験では、体積平均粒径が４０［μｍ］、抵抗率が５．０Ｅ＋７［Ω・ｃｍ］、磁化量が２６０［ｅｍｕ／ｃｃ］のキャリアを使用した。
【００２８】
［現像剤排出機構］
次に、本実施例の特徴的部分である現像剤排出機構について詳しく説明する。図４は、現像器の排出部近傍を側方から見た図である。
【００２９】
図３および図４に示すように、現像器１０２の手前側には現像剤排出口２１１が設けられており、現像装置内の余剰となった現像剤が排出可能となっている。
【００３０】
この排出口２１１と第１搬送経路２０６との間には排出経路としての排出路（排出開口）２１３が形成されている。
【００３１】
排出路２１３は、第１搬送経路２０６と連通して設けられている。排出路２１３は、返しスクリュー２１２の回転軸２１４を内部に収容しており、返しスクリュー２１２の回転軸２１４と所定のクリアランスを設けて回転軸２１４の周囲に対向配置している。こうして、排出路２１３と回転軸２１４との間のクリアランスを通じて現像容器２００内の余分な現像剤を排出口２１１に排出可能になっている。
【００３２】
尚、本実施例では、第１搬送スクリュー２０４および返しスクリュー２１２は、互いに一体的に回転する回転部材２０４ａを構成している。即ち、回転部材２０４ａは、現像容器内の現像剤を第１方向に搬送する搬送スクリュー部としての第１搬送スクリュー２０４を有する。更に回転部材２０４ａは、第１搬送スクリュー２０４の第１方向下流側で第１搬送スクリュー２０４と同軸上に設けられ、第１方向とは逆方向である第２方向に現像剤を搬送する返しスクリュー部としての返しスクリュー２１２を備える。
【００３３】
ここで、本実施例はで、排出路２１３の上流端Ｌ１から下流端Ｌ２までの全域において、軸２１４のみが存在するように構成されている。また、返しスクリュー２１２の手前側端部（第１搬送スクリューの搬送方向下流端）から排出口２１１までの経路上には第１搬送スクリュー２０４から延長された軸２１４のみが存在するように構成されている。尚、排出路２１３の底面は、第１搬送スクリュー２０４および返しスクリュー２１２のある第１搬送路２０６の底面よりも高くなっている。
【００３４】
現像容器２００内の現像剤Ｄの層の大凡の様子は、図４に模式的に示した通りである。現像剤Ｄの層の面の高さは、第１搬送スクリュー２０４の軸中心近傍であるのが、現像剤の攪拌や搬送の面で最適である。本実施例では、その最適高さになるように、スクリューピッチや現像剤の量が調整されている。
【００３５】
また、第１搬送スクリュー２０４によって搬送された現像剤は、返しスクリュー２１２の作用により戻される。そのため、第１搬送スクリュー２０４の手前端部側の現像剤は、隔壁２０９の手前側の開口部２０８ａを通過して、第２搬送路２０７へと搬送される。そのため、返しスクリュー２１２のさらに第１搬送路２０６手前端部側の現像剤層の面は、第１搬送スクリュー２０４の軸中心よりかなり低くなる。
【００３６】
現像容器２００内の余分な現像剤を搬送する排出路２１３の底面は、上述したように、第１搬送スクリュー２０４および返しスクリュー２１２が対向する搬送経路の底面より高くなっている。このため、通常の適量の現像剤が現像容器２００内にある状態では、現像剤層の面は排出路２１３の底面を越えることがない。また、本実施例における特徴的な部分である軸２１４のみの区間が、返しスクリュー２１２の終端から排出口２１１（排出口の開口開始位置）までの間に存在している。即ち、前記区間には現像剤を跳ね上げるようなスクリューがない。このため、現像剤が適量の場合は排出口２１１に現像容器２００内の現像剤が搬送されず、排出口２１１から現像剤が排出されることはない。
【００３７】
先にも述べたように、本実施例では、補給現像剤として、トナー中に一定の割合（重量比にして１０％程度）でキャリアを含んだ現像剤を使用している。このため、トナー濃度を一定に保ちながら補給を行うと、現像容器２００内の現像剤の量は画像形成にともなって増加する。現像剤の量が増加した場合に、返しスクリュー２１２のさらに手前端部側の現像剤層の面が上昇する。現像剤層の面が排出路２１３の底面を越えるまで現像剤の量が増加すると、現像剤が排出路２１３を通って排出口２１１に搬送される。ここでも、返しスクリュー２１２の終端から排出口２１１までの間には軸２１４のみが存在し、現像剤の排出を妨げるような部材が存在しないため、現像剤の量が増加した場合は、連動するように現像剤の排出が進行する。また、本発明では、排出路２１３の開始位置Ｌ１から排出路２１３の終端Ｌ２（排出口２１１の開始位置Ｌ２）の間に現像剤が堆積できる空間Ｓが設けられている。（図４の破線で示す領域）このため、返しスクリュー２１２によって現像剤が排出路２１３に巻きあげられた現像剤が排出路２１３内で堆積できる。この堆積した現像剤は、現像容器内の現像剤量が少ない場合は、現像剤が排出する動きをブロックする役目を果たす。このため、現像容器内の現像剤量が少ない場合に現像剤が過剰に排出されてしまうことを抑制することができる。一方、現像容器内の現像剤量が多い場合は、搬送される現像剤の圧力によって適宜排出される。このため、現像剤の自動排出機能が阻害されることはない。尚、空間Ｓの返しスクリュー２１２の回転軸線方向の長さ、即ち位置Ｌ１と位置Ｌ２の間の距離Ｌは、現像剤が堆積できる最低限の厚みを有している。つまり空間Ｓは、返しスクリュー２１２の回転軸線方向に関して、現像剤が堆積できるような略平坦な平坦部を有している。ここで、略平坦とは、現像剤の安息角よりも小さい傾斜を含む。ここで、空間Ｓの距離Ｌを長くし過ぎると、堆積部に堆積した現像剤が排出されにくくなり、現像装置内の現像剤量が多くなってしまう。このため、装置に求められる現像剤量に応じて距離Ｌを適宜設定すればよい。距離Ｌは、好ましくは０．３ｍｍ以上１０．０ｍｍ以下が好ましい。尚、本実施例では、空間Ｓは、回転軸２１４と直交する断面において、排出路２１３の最下点となる底部のうち、回転軸２１４方向に関して最高地点となる領域の幅でもある。本実施例では、距離Ｌ＝１．０［ｍｍ］に設定した。補給現像剤は、現像容器２００内の２成分現像剤に比べてトナー量が圧倒的に多く、体積比を考えれば、トナー中にキャリアが微量混合されているものと考えることができる。このため、画像形成によって消費されたトナーを補う際に、微量のキャリアを徐々に補給していくことになる。補給される現像剤のキャリアの比が多くなれば、同じ量のトナーの補給でキャリアの入れ替わり量が多くなり、現像容器２００内の現像剤はフレッシュな状態に近づくが、その分キャリアの消費量が多くなる。このため、それぞれの装置に置いて適当な混合比を別途定めるのが好ましい。
【００３８】
またトナー（およびキャリア）の補給量は、補給スクリューの回転数によっておおよそ定められるが、この回転数は図示しないトナー補給量制御手段によって定められる。トナーの補給量制御の方法としては、本実施例の方法以外も適用可能である。例えば、２成分現像剤のトナー濃度を光学的に検知するものや、感光ドラム１００上に基準画像の潜像を形成し、現像して、その基準画像のトナー濃度を検知する方法など様々な方法が知られている。いずれかの方法を適宜選択すればよい。
【００３９】
［比較例］
次に、本実施例の効果を説明する比較実験を行ったので紹介する。
【００４０】
図５は、本実施例に対する比較例の現像器における排出部近傍を側方から見た図である。
【００４１】
図５（Ａ）は、返しスクリュー２１２の終端から排出口２１１までの間に、現像剤を排出口２１１へと搬送するための排出搬送スクリュー２１５ａが、返しスクリュー２１２に連続して備えられた比較例１の現像器である。図５（Ｂ）は、返しスクリュー２１２の終端から排出口２１１までの間に、現像剤を排出口２１１へと搬送するための排出搬送スクリュー２１５ａが、返しスクリュー２１２から距離を置いて設けられた比較例２の現像器である。比較例１と比較例２は、前記箇所以外については本実施例と同一の構成からなっている。
【００４２】
これら実施例、比較例１および比較例２の現像器に関して、現像容器２００内の現像剤重量に対する排出口２１１からの現像剤排出速度の関係を調査し、空回転治具を用いてそれぞれ比較実験を行った。
【００４３】
図６は、上記比較実験の結果を表す図である。実線が本実施例、破線が比較例１、点線が比較例２の結果を表している。
【００４４】
最初に、本実施例の現像器は、現像剤が２４０［ｇ］の時点で排出速度が０［ｇ／ｍｉｎ］、すなわち現像剤の排出が収まっており、現像剤の重量が増加するにつれて排出速度が単調増加している様子が確認できた。ここで、現像容器２００内の現像剤の重量が２４０［ｇ］のとき、第１搬送路２０６内の現像剤の層の高さは、第１搬送スクリュー２０４の中心軸の下面の高さであり、現像容器２００内は適切な量の現像剤が保たれていた。
【００４５】
一方、比較例１の現像器は、現像剤が２４０［ｇ］の時点でも現像剤の排出が収まらず、現像剤が１９０［ｇ］になって初めて現像剤の排出速度が０［ｇ／ｍｉｎ］となった。これは、排出搬送スクリュー２１５ａが無かった場合には現像剤の排出が収まる程、現像剤の層の高さが低いにもかかわらず、返しスクリュー２１２及び排出搬送スクリュー２１５ａの跳ね上げによって、僅かずつ現像剤が排出され続けたためであった。現像容器２００内の現像剤の重量が１９０［ｇ］のときは、現像剤の層の高さは、第１搬送スクリュー２０４の中心軸よりもかなり低くなる。この現像剤重量で画像形成を行った場合には、現像スリーブ２０１への現像剤のコートが安定せず、第２搬送スクリュー２０５ピッチの濃度ムラが不良画像として出てしまっていた。
【００４６】
また、比較例２の現像器は、比較例１の現像器と同様に２４０［ｇ］の時点でも現像剤の排出が収まらず、現像剤が２１０［ｇ］になった際に現像剤の排出速度が０［ｇ／ｍｉｎ］となった。現像剤の排出が収まる現像剤重量が、比較例１よりも多いのは、排出搬送スクリュー２１５ａが返しスクリュー２１２から距離を置いて設けられているためである。こうすることで、返しスクリュー２１２の回転で跳ね上げた現像剤を、排出搬送スクリュー２１５ａによって排出口２１１へと搬送する搬送力が、比較例１に比べて弱いためである。このため、現像剤の重量が少ないために生じる不良画像の程度は、比較例１に比べて軽微であった。
【００４７】
しかしながら、比較例２の現像器では、本実験を繰り返すうちに現像剤が劣化し、現像剤の流動性が下がってくると、現像剤の排出性が低下してしまう場合があった。このため、現像剤が本来排出して欲しい２４０［ｇ］となっても、現像剤が排出されず、現像剤が２５５［ｇ］よりも多くならないと排出しなくなってしまうことがあった。このとき、現像容器２００内の現像剤の層の高さは、第１搬送スクリュー２０４の中心軸の上面の高さにあり、排出搬送スクリュー２１５ａが無かった場合には現像剤が勢いよく排出される程、現像剤の層の高さは高かった。これは、現像剤の流動性が低い場合に、排出搬送スクリュー２１５ａの開始端面が高速回転することで壁のような役割を果たし、現像剤の排出を妨げてしまっているためであった。これは、排出搬送スクリュー２１５ａが返しスクリュー２１２から距離を置いて設けられており、軸２１４のみの箇所と排出搬送スクリュー２１５ａのある箇所とで、不連続に形状が変化するためである。このような状況の場合、現像剤の状態によっては排出を阻害する要因になりうることを表している。このような現象は、返しスクリュー２１２の終端から排出口２１１までの間に不連続な形状変化の無い、本実施例や比較例１の現像器ではあまり見られなかった。
【００４８】
このように、比較例２では比較例１ほど現像剤の重量が少なくなることはないが、耐久を通じて現像剤の重量が安定しない。このため、現像剤の補給量が適切に制御できずに現像容器２００内のトナー濃度にムラが生じ、出力画像上で画像濃度ムラが発生してしまっていた。
【００４９】
以上の実験からもわかるように、返しスクリュー２１２の終端から排出口２１１までの間が軸２１４のみで構成されている本実施例では、長期に亘って現像剤の重量に対する排出速度が安定する。このため、必要以上に現像剤の排出が促進されたり、阻害されたりしない効果が得られた。
【００５０】
ちなみに、本実施例では返しスクリュー２１２の終端から排出口２１１までの間が軸２１４のみで構成されていることを特徴としているため、以下に挙げる構成でも、本実施例の効果が得られるので紹介する。
【００５１】
図７は、本発明の効果が得られる他の実施例に関して、現像器の排出部近傍を後方から見た図である。
【００５２】
図７（Ａ）は、返しスクリュー２１２の終端（搬送スクリュー方向下流端）から排出口２１１の開始位置（搬送スクリュー方向上流端）までの間が軸２１４のみで構成されている。これに加えて、回転軸２１４には、排出口２１１と対向する位置に螺旋状の羽根部を備えた排出搬送スクリュー２１５ａが形成されている。即ち、排出口２１１の途中から排出搬送スクリュー２１５ａが設けられた構成である。この構成においても、必要以上に現像剤の排出が促進されたり、阻害されたりしない効果が得られる他、次に述べるような利点がある。例えば現像器１０２の輸送中などは、現像容器２００内の現像剤が漏れ出てこない様に排出口２１１は封止されており、現像器１０２が傾くことで排出路２１３内に現像剤が溜まっている状況が考えられる。この状態のまま、現像器１０２が本体に装着されて画像形成を開始する際は、排出口２１１の途中から設けられた排出搬送スクリュー２１５ａが回転駆動することによって、排出路２１３内に溜まっている現像剤を崩し、現像剤の滞留を抑止することが可能となる。
【００５３】
図７（Ｂ）は、返しスクリュー２１２の終端から排出口２１１の開始位置までの間が軸２１４のみで構成されているが、排出口２１１の途中から排出返しスクリュー２１５ｂが設けられた構成である。この構成に関しても、必要以上に現像剤の排出が促進されたり、阻害されたりしない効果が得られる他、次に述べるような利点がある。上述のように、現像器１０２が輸送中に傾いて、排出路２１３内に現像剤が溜まっている状態のまま、現像器１０２が本体に装着された場合を想定する。
【００５４】
排出路２１３端部の軸受部付近は、駆動に伴い摩擦熱が生じるため他に比べて昇温が激しく、近傍の現像剤が凝結するおそれがあり、最悪、軸受部が固まることで現像器１０２がロックしてしまう可能性があった。しかしながら、図７（Ｂ）の構成では、画像形成の開始とともに、排出口２１１の途中から設けられた排出返しスクリュー２１５ｂが回転駆動することによって、排出路２１３端部の軸受部付近にある現像剤の排出を促進することが可能となる。このため、現像器１０２のロックを抑制することができる。
言うまでもないことだが、上記に挙げた構成以外でも、本発明の特徴を逸脱しない範囲で他の構成を適宜変更した場合でも、本発明の効果は得られる。
【００５５】
（実施例２）
この実施例２は、以下に述べる点で前記実施例１と相違しているが、他の点では前記実施例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、前記実施例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。
【００５６】
実施例２においては、図８に示すように排出路２１３の内面であって排出路２１３の底面に平坦部２１６と傾斜部２１７を設ける。また、傾斜部２１７は、排出口２１１にかけて現像剤の安息角以上に構成されていることを特徴としている。この効果について、以下に説明する。
【００５７】
本発明においては、返しスクリュー２１２の終端から排出口２１１までの間が軸２１４のみで構成されているため、現像剤を排出口２１１へと搬送する力は、返しスクリュー２１２を越えて押し出されてくる現像剤の圧力に頼っていた。そのため、従来の返しスクリュー２１２の終端から排出口２１１までの間に排出搬送スクリュー２１５ａが存在する系と比べると、現像剤の跳ね上げによる過度の排出が抑えられるかわりに、現像剤の搬送力に関しては弱いおそれがあった。
【００５８】
そこで、排出路２１３の底面を、排出口２１１にかけて現像剤の安息角以上の角度がついた傾斜部２１７を設けることで、実施例１と比較して、排出路２１３に到達した現像剤が排出口２１１へと搬送される能力が高いのである。
【００５９】
よって、排出されるべき現像剤が排出路２１３内に滞留しにくくなり、長期間現像装置が駆動しない場合でも、現像剤が凝結するおそれがないという効果が得られる。
【００６０】
ここで、現像剤の安息角とは、図９に示したように、上部から現像剤Ｄをふるい落としたときに下部にできる山の角度、即ち、図中の角度αである。この角度α以上では、現像剤Ｄは自重で滑り落ちる。本実施例に用いた現像剤の安息角は３５°であった。
【００６１】
安息角の測定は、例えば以下のような方法で可能である。
【００６２】
パウダーテスター（ホソカワミクロン社製：ＰＴ−Ｎ型）を用い、振動台に２４６μｍの篩をセットし、その中に試料を２５０ｃｃ入れ、１８０秒振動させ、安息角測定用テーブル上のトナーの安息角を角度測定アームにより測定する。尚、測定時の現像剤のトナーとキャリアの比率は、使用時と同様に８％とした。
【符号の説明】
【００６３】
１００  感光ドラム
１０１  一次帯電器
１０２  現像装置
１０３  転写ローラ
１０４  中間転写ベルト
１０５  クリーナー
１０６  定着器
１１０  転写材
２００  現像容器
２０１  現像スリーブ
２０２  マグロール
２０３  規制ブレード
２０４  第１搬送スクリュー
２０５  第２搬送スクリュー
２０６  第１搬送路
２０７  第２搬送路
２０８ａ、ｂ  開口部
２０９  隔壁
２１０  補給口
２１１  排出口
２１２  返しスクリュー
２１３  排出路
２１４  軸
２１５ａ  排出搬送スクリュー
２１５ｂ  排出返しスクリュー
２１６  斜面
Ｄ  現像剤
【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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