(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
現像剤を表面上に担持して回転し、潜像担持体と対向する箇所で該潜像担持体の表面の潜像にトナーを供給して現像する現像剤担持体と、
該現像剤担持体に現像剤を供給しながら該現像剤担持体の軸線方向に現像剤を搬送する供給搬送路と、
該供給搬送路内の現像剤に対して搬送力を付与する供給搬送部材と、
該供給搬送路の搬送方向下流端に到達した現像剤を該供給搬送路の搬送方向上流端に搬送する循環搬送路と、
該循環搬送路内の現像剤に対して搬送力を付与する循環搬送部材とを有する現像装置において、
該供給搬送路の搬送方向下流側ほど低くなるように該供給搬送路の底面が傾斜し、
該現像剤担持体の軸線方向が該供給搬送路の底面と平行であることを特徴とする現像装置。
【請求項２】
請求項１の現像装置において、
上記循環搬送路の搬送方向下流側ほど高くなるように該循環搬送路の底面が傾斜していることを特徴とする現像装置。
【請求項３】
請求項２の現像装置において、
上記供給搬送部材及び上記循環搬送部材は、回転軸と回転軸に螺旋状に設けられた羽部とを備え、回転することにより回転軸の軸方向に現像剤を搬送するスクリュ部材からなる供給スクリュ及び循環スクリュであり、
該供給スクリュの回転軸と該循環スクリュとの回転軸との距離が一定であることを特徴とする現像装置。
【請求項４】
請求項１、２または３の現像装置において、
上記循環搬送路を上記供給搬送路に対して鉛直方向下方に配置することを特徴とする現像装置。
【請求項５】
少なくとも潜像担持体と、
該潜像担持体表面を帯電させるための帯電手段と、
該潜像担持体上に静電潜像を形成するための潜像形成手段と、
該静電潜像を現像してトナー像化するための現像手段とを有する画像形成装置において、
該現像手段として、請求項１、２、３または４に記載の現像装置を用いることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機、ファクシミリ、プリンタ等に用いられる現像装置及びこれを用いた画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子写真の分野において、耐久性、画像特性に優れているなどの理由により、トナーと磁性キャリアからなる現像剤を用いる二成分方式の現像装置を備える画像形成装置が広く用いられている。二成分方式の現像装置としては現像担持体である現像スリーブの軸方向に平行に現像剤を搬送しながら現像スリーブに現像剤を供給する供給搬送路と、供給搬送路の下流端に到達した現像剤を供給搬送路の上流端に搬送する循環搬送路とを有するものが知られている。
【０００３】
供給搬送路と循環搬送路とを備える現像装置としては、供給搬送路から現像スリーブに供給された現像剤が、潜像担持体である感光体と現像スリーブとの対向部である現像領域を通過した後、供給搬送路に受け渡されるものがある。現像領域を通過した現像剤は感光体上の潜像にトナーを供給してトナー濃度が低下した状態であるので、現像領域を通過した現像剤が供給搬送路に戻る現像装置では供給搬送路の搬送方向下流側ほど現像剤中のトナー濃度が低下する。特に高印字率の画像では現像領域を通過する前の現像剤に対して現像領域を通過した後の現像剤のトナー濃度の低下が大きくなり、供給搬送路の搬送方向下流側のトナー濃度低下が大きく、画像品質が低下する問題が生じる。
【０００４】
特許文献１に記載の現像装置は、供給搬送路と循環搬送路とからなる現像スリーブに平行な２本の現像剤搬送路を備え、現像スリーブに供給され、現像領域を通過した現像剤は循環搬送路に受け渡される。このような現像装置では、現像領域を通過してトナー濃度が低下した現像剤は供給搬送路に戻らず、循環搬送路に受け渡されるため、上述したような供給搬送路の搬送方向下流側ほどトナー濃度が低下する問題が発生しない。
【０００５】
このように現像領域を通過した現像剤を循環搬送路に受け渡す現像装置では、供給搬送路から現像スリーブに供給された現像剤は供給搬送路に戻ってこないため、供給搬送路の搬送方向下流側ほど現像剤の量が少なくなる。供給搬送路内の搬送方向上流側と下流側とで現像剤の量に偏りが生じると、現像スリーブへの供給にムラができ、現像スリーブに供給される現像剤の量にも現像スリーブの軸方向で片寄りが生じる。
つまり、現像剤の量が多い供給搬送路の上流側では現像スリーブへの現像剤の供給量が安定していて画像濃度は一定となる。一方、現像剤の量が少ない供給搬送路の下流側では、現像スリーブへの現像剤の供給量が不安定になり画像に濃度ムラが生じて画像不良が起こる。
【０００６】
特許文献１の現像装置では、供給搬送路での現像剤の搬送量を現像スリーブへの供給量よりも十分に大きくすることで、現像スリーブへの現像剤の供給によって現像剤が減少する割合を低減している。これにより、供給搬送路内の搬送方向における現像剤の量の片寄りを軽減し、画像の濃度ムラの発生を抑制している。
【０００７】
【特許文献１】特開平５−３３３６９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１では、現像剤の搬送量を大きくする方法として、供給搬送路での現像剤搬送部材による現像剤の搬送速度を速めている。このように、供給搬送路での現像剤搬送部材の搬送速度を速めて現像剤の搬送量を増加させると、現像剤に対するストレスの増加につながる。また、現像剤搬送部材として搬送スクリュを用いる場合は、現像剤の搬送速度を速めるために回転数を増加させると搬送スクリュの回転トルクの増加につながる。このように、現像剤に対するストレスの増加や搬送スクリュの回転トルクの増加につながるため、供給搬送路での現像剤の搬送量はあまり大きくすることができないという問題がある。
【０００９】
本発明は以上の問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、供給搬送路から現像剤担持体に供給されて現像領域を通過した現像剤が供給搬送路とは異なる現像剤搬送路に受け渡される現像装置で、現像剤に対するストレスの増加を抑制しつつ、供給搬送路内の搬送方向における現像剤の量の片寄りを軽減することが出来る現像装置、及びこの現像装置を備えた画像形成装置を提供することである。
【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、請求項１の発明は、現像剤を表面上に担持して回転し、潜像担持体と対向する箇所で該潜像担持体の表面の潜像にトナーを供給して現像する現像剤担持体と、該現像剤担持体に現像剤を供給しながら該現像剤担持体の軸線方向に現像剤を搬送する供給搬送路と、該供給搬送路内の現像剤に対して搬送力を付与する供給搬送部材と、該供給搬送路の搬送方向下流端に到達した現像剤を該供給搬送路の搬送方向上流端に搬送する循環搬送路と、該循環搬送路内の現像剤に対して搬送力を付与する循環搬送部材とを有する現像装置において、該供給搬送路の搬送方向下流側ほど低くなるように該供給搬送路の底面が傾斜し、該現像剤担持体の軸線方向が該供給搬送路の底面と平行であることを特徴とするものである。
また、請求項２の発明は、請求項１の現像装置において、上記循環搬送路の搬送方向下流側ほど高くなるように該循環搬送路の底面が傾斜していることを特徴とするものである。
また、請求項３の発明は、請求項２の現像装置において、上記供給搬送部材及び上記循環搬送部材は、回転軸と回転軸に螺旋状に設けられた羽部とを備え、回転することにより回転軸の軸方向に現像剤を搬送するスクリュ部材からなる供給スクリュ及び循環スクリュであり、該供給スクリュの回転軸と該循環スクリュとの回転軸との距離が一定であることを特徴とするものである。
また、請求項４の発明は、請求項１、２または３の現像装置において、上記循環搬送路を上記供給搬送路に対して鉛直方向下方に配置することを特徴とするものである。
また、請求項５の発明は、少なくとも潜像担持体と、該潜像担持体表面を帯電させるための帯電手段と、該潜像担持体上に静電潜像を形成するための潜像形成手段と、該静電潜像を現像してトナー像化するための現像手段とを有する画像形成装置において、該現像手段として、請求項１、２、３または４に記載の現像装置を用いることを特徴とするものである。
【００１１】
上記請求項１の構成を備える現像装置においては、供給搬送路の搬送方向下流側ほど低くなるように該供給搬送路の底面が傾斜しているため、供給搬送路内の現像剤が搬送方向下流側に向かうように、供給搬送部材が付与する搬送力だけでなく、重力も作用する。このため、供給搬送路での現像剤搬送部材の搬送速度を速めることなく現像剤の搬送量を増加させることができる。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１乃至５の発明によれば、現像剤搬送部材の搬送速度を速めることなく現像剤の搬送量を増加させることができるので、現像剤に対するストレスの増加を抑制しつつ、供給搬送路内の搬送方向における現像剤の量の片寄りを軽減することが出来るという優れた効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明を適用した画像形成装置として、複数の感光体が並行配設されたタンデム型のカラーレーザー複写機（以下、単に「複写機５００」という）の一実施形態について説明する。
図１は、本実施形態に係る複写機５００の概略構成図である。複写機５００はプリンタ部１００、これを載せる給紙装置２００、プリンタ部１００の上に固定されたスキャナ３００などを備えている。また、このスキャナ３００の上に固定された原稿自動搬送装置４００なども備えている。
【００１４】
プリンタ部１００は、イエロー（Ｙ）、マゼンダ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の各色の画像を形成するための４組のプロセスカートリッジ１８Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋからなる画像形成ユニット２０を備えている。各符号の数字の後に付されたＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋは、イエロー、シアン、マゼンダ、ブラック用の部材であることを示している（以下同様）。プロセスカートリッジ１８Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの他には、光書込ユニット２１、中間転写ユニット１７、二次転写装置２２、レジストローラ対４９、ベルト定着方式の定着装置２５などが配設されている。
【００１５】
光書込ユニット２１は、図示しない光源、ポリゴンミラー、ｆ−θレンズ、反射ミラーなどを有し、画像データに基づいて後述の感光体の表面にレーザ光を照射する。
プロセスカートリッジ１８Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋは、ドラム状の感光体１、帯電器、現像装置４、ドラムクリーニング装置、除電器などを有している。
【００１６】
以下、イエロー用のプロセスカートリッジ１８について説明する。
帯電手段たる帯電器によって、感光体１Ｙの表面は一様帯電される。帯電処理が施された感光体１Ｙの表面には、光書込ユニット２１によって変調及び偏向されたレーザ光が照射される。これにより、照射部（露光部）の感光体１Ｙの表面の電位が減衰する。この表面の電位の減衰により、感光体１Ｙ表面にＹ用の静電潜像が形成される。形成されたＹ用の静電潜像は現像手段たる現像装置４Ｙによって現像されてＹトナー像となる。
Ｙ用の感光体１Ｙ上に形成されたＹトナー像は、後述の中間転写ベルト１１０に一次転写される。一次転写後の感光体１Ｙの表面は、ドラムクリーニング装置によって転写残トナーがクリーニングされる。
Ｙ用のプロセスカートリッジ１８Ｙにおいて、ドラムクリーニング装置によってクリーニングされた感光体１Ｙは、除電器によって除電される。そして、帯電器によって一様帯電せしめられて、初期状態に戻る。以上のような一連のプロセスは、他のプロセスカートリッジ１８Ｍ，Ｃ，Ｋについても同様である。
【００１７】
次に、中間転写ユニットについて説明する。
中間転写ユニット１７は、中間転写ベルト１１０やベルトクリーニング装置９０などを有している。また、中転張架ローラ１１４、駆動ローラ１５、二次転写バックアップローラ１６、４つの一次転写バイアスローラ６２Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋなども有している。
中間転写ベルト１１０は、中転張架ローラ１１４を含む複数のローラによってテンション張架されている。そして、図示しないベルト駆動モータによって駆動される駆動ローラ１５の回転によって図中時計回りに無端移動せしめられる。
４つの一次転写バイアスローラ６２Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋは、それぞれ中間転写ベルト１１０の内周面側に接触するように配設され、図示しない電源から一次転写バイアスの印加を受ける。また、中間転写ベルト１１０をその内周面側から感光体１Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋに向けて押圧してそれぞれ一次転写ニップを形成する。各一次転写ニップには、一次転写バイアスの影響により、感光体１と一次転写バイアスローラ６２との間に一次転写電界が形成される。
Ｙ用の感光体１Ｙ上に形成された上述のＹトナー像は、この一次転写電界やニップ圧の影響によって中間転写ベルト１１０上に一次転写される。このＹトナー像の上には、Ｍ，Ｃ，Ｋ用の感光体１Ｍ，Ｃ，Ｋ上に形成されたＭ，Ｃ，Ｋトナー像が順次重ね合わせて一次転写される。この重ね合わせの一次転写により、中間転写ベルト１１０上には多重トナー像たる４色重ね合わせトナー像（以下、４色トナー像という）が形成される。
中間転写ベルト１１０上に重ね合わせ転写された４色トナー像は、後述の二次転写ニップで図示しない記録体たる転写紙に二次転写される。二次転写ニップ通過後の中間転写ベルト１１０の表面に残留する転写残トナーは、図中左側の駆動ローラ１５との間にベルトを挟み込むベルトクリーニング装置９０によってクリーニングされる。
【００１８】
次に、二次転写装置２２について説明する。
中間転写ユニット１７の図中下方には、２本の張架ローラ２３によって紙搬送ベルト２４を張架している二次転写装置２２が配設されている。紙搬送ベルト２４は、少なくとも何れか一方の張架ローラ２３の回転駆動に伴って、図中反時計回りに無端移動せしめられる。２本の張架ローラ２３のうち、図中右側に配設された一方のローラは、中間転写ユニット１７の二次転写バックアップローラ１６との間に、中間転写ベルト１１０及び紙搬送ベルト２４を挟み込んでいる。この挟み込みにより、中間転写ユニット１７の中間転写ベルト１１０と、二次転写装置２２の紙搬送ベルト２４とが接触する二次転写ニップが形成されている。そして、この一方の張架ローラ２３には、トナーと逆極性の二次転写バイアスが図示しない電源によって印加される。この二次転写バイアスの印加により、二次転写ニップには中間転写ユニット１７の中間転写ベルト１１０上の４色トナー像をベルト側からこの一方の張架ローラ２３側に向けて静電移動させる二次転写電界が形成される。後述のレジストローラ対４９によって中間転写ベルト１１０上の４色トナー像に同期するように二次転写ニップに送り込まれた転写紙には、この二次転写電界やニップ圧の影響を受けた４色トナー像が二次転写せしめられる。なお、このように一方の張架ローラ２３に二次転写バイアスを印加する二次転写方式に代えて、転写紙を非接触でチャージさせるチャージャを設けてもよい。
【００１９】
複写機５００本体の下部に設けられた給紙装置２００には、内部に複数の転写紙を紙束の状態で複数枚重ねて収容可能な給紙カセット４４が、鉛直方向に複数重なるように配設されている。それぞれの給紙カセット４４は、紙束の一番上の転写紙に給紙ローラ４２を押し当てている。そして、給紙ローラ４２を回転させることにより、一番上の転写紙を給紙路４６に向けて送り出される。
【００２０】
給紙カセット４４から送り出された転写紙を受け入れる給紙路４６は、複数の搬送ローラ対４７と、給紙路４６内の末端付近に設けられたレジストローラ対４９とを有している。そして、転写紙をレジストローラ対４９に向けて搬送する。レジストローラ対４９に向けて搬送された転写紙は、レジストローラ対４９のローラ間に挟まれる。一方、中間転写ユニット１７において、中間転写ベルト１１０上に形成された４色トナー像は、ベルトの無端移動に伴って二次転写ニップに進入する。レジストローラ対４９は、ローラ間に挟み込んだ転写紙を二次転写ニップにて４色トナー像に密着させ得るタイミングで送り出す。これにより、二次転写ニップでは、中間転写ベルト１１０上の４色トナー像が転写紙に密着する。そして、転写紙上に二次転写されて、白色の転写紙上でフルカラー画像となる。このようにしてフルカラー画像が形成された転写紙は、紙搬送ベルト２４の無端移動に伴って二次転写ニップを出た後、紙搬送ベルト２４上から定着装置２５に送られる。
【００２１】
定着装置２５は、定着ベルト２６を２本のローラによって張架しながら無端移動せしめるベルトユニットと、このベルトユニットの一方のローラに向けて押圧される加圧ローラ２７とを備えている。これら定着ベルト２６と加圧ローラ２７とは互いに当接して定着ニップを形成しており、紙搬送ベルト２４から受け取った転写紙をここに挟み込む。ベルトユニットにおける２本のローラのうち、加圧ローラ２７から押圧される方のローラは、内部に図示しない熱源を有しており、これの発熱によって定着ベルト２６を加熱する。加熱された定着ベルト２６は、定着ニップに挟み込まれた転写紙を加熱する。この加熱やニップ圧の影響により、フルカラー画像が転写紙に定着せしめられる。
【００２２】
定着装置２５内で定着処理が施された転写紙は、プリンタ筐体の図中左側板の外側に設けたスタック部５７上にスタックされるか、もう一方の面にもトナー像を形成するために上述の二次転写ニップに戻されるかする。
【００２３】
図示しない原稿のコピーがとられる際には、例えばシート原稿の束が原稿自動搬送装置４００の原稿台３０上セットされる。但し、その原稿が本状に閉じられている片綴じ原稿である場合には、コンタクトガラス３２上にセットされる。このセットに先立ち、複写機本体に対して原稿自動搬送装置４００が開かれ、スキャナ３００のコンタクトガラス３２が露出される。この後、閉じられた原稿自動搬送装置４００によって片綴じ原稿が押さえられる。
【００２４】
このようにして原稿がセットされた後、図示しないコピースタートスイッチが押下されると、スキャナ３００による原稿読取動作がスタートする。但し、原稿自動搬送装置４００にシート原稿がセットされた場合には、この原稿読取動作に先立って、原稿自動搬送装置４００がシート原稿をコンタクトガラス３２まで自動移動させる。原稿読取動作では、まず、第１走行体３３と第２走行体３４とがともに走行を開始し、第１走行体３３に設けられた光源から光が発射される。そして、原稿面からの反射光が第２走行体３４内に設けられたミラーによって反射せしめられ、結像レンズ３５を通過した後、読取センサ３６に入射される。読取センサ３６は、入射光に基づいて画像情報を構築する。
【００２５】
このような原稿読取動作と並行して、各プロセスカートリッジ１８Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ内の各機器や、中間転写ユニット１７、二次転写装置２２、定着装置２５がそれぞれ駆動を開始する。そして、読取センサ３６によって構築された画像情報に基づいて、光書込ユニット２１が駆動制御されて、各感光体１Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ上に、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋトナー像が形成される。これらトナー像は、中間転写ベルト１１０上に重ね合わせ転写された４色トナー像となる。
【００２６】
また、原稿読取動作の開始とほぼ同時に、給紙装置２００内では給紙動作が開始される。この給紙動作では、給紙ローラ４２の１つが選択回転せしめられ、ペーパーバンク４３内に多段に収容される給紙カセット４４の１つから転写紙が送り出される。送り出された転写紙は、分離ローラ４５で１枚ずつ分離されて反転給紙路４６に進入した後、搬送ローラ対４７によって二次転写ニップに向けて搬送される。このような給紙カセット４４からの給紙に代えて、手差しトレイ５１からの給紙が行われる場合もある。この場合、手差し給紙ローラ５０が選択回転せしめられて手差しトレイ５１上の転写紙を送り出した後、分離ローラ５２が転写紙を１枚ずつ分離してプリンタ部１００の手差し給紙路５３に給紙する。
【００２７】
複写機５００は、２色以上のトナーからなる多色画像を形成する場合には、中間転写ベルト１１０をその上部張架面がほぼ水平になる姿勢で張架して、上部張架面に全ての感光体１Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋを接触させる。これに対し、Ｋトナーのみからなるモノクロ画像を形成する場合には、図示しない機構により、中間転写ベルト１１０を図中左下に傾けるような姿勢にして、その上部張架面をＹ，Ｍ，Ｃ用の感光体１Ｙ，Ｍ，Ｃから離間させる。そして、４つの感光体１Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋのうち、Ｋ用の感光体１Ｋだけを図中反時計回りに回転させて、Ｋトナー像だけを作像する。この際、Ｙ，Ｍ，Ｃについては、感光体１だけでなく、現像装置４も駆動を停止させて、感光体１や現像装置４の各部材及び現像装置４内の現像剤の不要な消耗を防止する。
【００２８】
複写機５００は、複写機５００内の各機器の制御を司るＣＰＵ等から構成される図示しない制御部と、液晶ディスプレイや各種キーボタン等などから構成される図示しない操作表示部とを備えている。操作者は、この操作表示部に対するキー入力操作により、制御部に対して命令を送ることで、転写紙の片面だけに画像を形成するモードである片面プリントモードについて、３つのモードの中から１つを選択することができる。この３つの片面プリントモードとは、ダイレクト排出モードと、反転排出モードと、反転デカール排出モードとからなる。
【００２９】
図２は、４つプロセスカートリッジ１８Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋのうちの１つが備える現像装置４及び感光体１を図１中の奥側から見た拡大構成図である。４つのプロセスカートリッジ１８Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋは、それぞれ扱うトナーの色が異なる点以外はほぼ同様の構成になっているので、同図では「４」に付すＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋという添字を省略している。
現像装置４は潜像担持体であるドラム状の感光体１に対向配置され、感光体１は図中矢印ａに示すように図２における時計回り方向に回転駆動する。感光体１は、回転しながら、その表面を不図示の帯電装置により帯電される。帯電された感光体１の表面は露光装置である光書込ユニット２１から照射されたレーザ光によってその表面に静電潜像を形成される。
【００３０】
現像装置４のケーシングである現像容器３内には磁性キャリアと磁性又は非磁性のトナーとからなる粉体状の２成分の現像剤２が収容されている。現像装置４は、感光体１の表面に形成された静電潜像にトナーを供給して現像を行う現像領域Ａまで現像容器３内の現像剤２を担持して、表面移動することによって搬送する現像剤担持体としての現像スリーブ１４ａを備える。また、現像スリーブ１４ａの内部に現像装置４に対して固定された複数の磁石からなるマグネットローラ１４ｂを備えている。さらに、現像スリーブ１４ａ上に担持された現像剤の層厚規制する剤規制部材５とを有している。
【００３１】
現像スリーブ１４ａの軸方向に現像剤を搬送する現像剤搬送手段である２つの搬送スクリュとして、供給スクリュ９と循環スクリュ１０とが略平行に設けられている。各搬送スクリュは、回転軸と回転軸に螺旋状に設けられた羽部とを備え、回転することにより回転軸の軸方向に沿って一方向に現像剤を搬送する。現像容器３内は、その内壁及び隔壁６によって空間が仕切られ、現像剤搬送路である供給搬送路７及び循環搬送路８が隔壁６を挟んで上下に形成され、現像剤はこの現像剤搬送路に収容されている。また、隔壁６の図２中の手前側及び奥側の両端部には開口部がそれぞれ設けられており、供給搬送路７と循環搬送路８との間を２つの開口部によってそれぞれ連通している。このように、図２に示すように、供給搬送路７は現像スリーブ１４ａに対して仕切り壁１３を挟んで隣接して配置され、循環搬送路８は供給搬送路７に対して隔壁６を挟んで隣接して配置されている。
【００３２】
図２に示すように、供給搬送路７及び循環搬送路８にはそれぞれ供給スクリュ９及び循環スクリュ１０が配置されており、現像容器３内の現像剤２は供給搬送路７及び循環搬送路８に収容されている。また、循環スクリュ１０は供給スクリュ９に対して略平行に配置され、循環搬送路８内の現像剤は循環スクリュ１０によって供給スクリュ９の搬送方向とは逆方向に搬送される。
現像容器３内の現像剤２は、供給スクリュ９と循環スクリュ１０との回転による搬送によって、隔壁６の両端に設けられた２つの開口部を通じて供給搬送路７と循環搬送路８との間を循環する。
【００３３】
現像容器３内の現像剤２のうち供給搬送路７内の現像剤は、供給スクリュ９が回転することによって搬送されながら、現像スリーブ１４ａの表面へと供給される。供給搬送路７から現像スリーブ１４ａへの現像剤２の供給は、供給スクリュ９と現像スリーブ１４ａとの間の仕切り壁１３を供給スクリュ９の回転によって現像剤２が乗り越えたり、現像スリーブ１４ａに内設されたマグネットローラ１４ｂの磁力によって現像剤２が現像スリーブ１４ａに引き付けられたりすることによって行われる。
【００３４】
現像スリーブ１４ａに供給された現像剤２は、現像スリーブ１４ａの回転と、内設されたマグネットローラ１４ｂの磁力とによって、現像スリーブ１４ａに担持されつつ、図２中の矢印Ｂの方向に搬送される。すなわち、現像スリーブ１４ａに供給されて担持された現像剤２は、現像スリーブ１４ａに担持されつつ矢印Ｂで示すように先ず剤規制部材５を通過する。現像スリーブ１４ａの表面に担持された現像剤２は、図２中の矢印Ｂ１で示すように剤規制部材５との対向部を通過するときに余分な現像剤２が掻き取られる。
【００３５】
剤規制部材５を通過した適正量の現像剤２は、図２中矢印Ｂ２で示すように現像スリーブ１４ａと感光体１との間の現像領域Ａを通過したのち、現像スリーブ１４ａから離れ、現像容器３の底部３ｂへ流れて循環搬送路８へと受け渡される。
すなわち、現像スリーブ１４ａ上に担持されて現像領域Ａに搬送され、現像領域Ａを通過した後、現像領域Ａにおいて感光体１の表面の供給されずに現像スリーブ１４ａ上に残った現像剤２は、現像スリーブ１４ａの回転に伴って供給搬送路７に再度回収されるのではなく、一度、循環搬送路８に回収される。このために供給搬送路７内には常に循環搬送路８で十分攪拌された現像剤のみが存在する。
【００３６】
なお、供給搬送路７の下流端に到達した現像剤２と、現像領域Ａを通過して現像スリーブ１４ａから離間した現像剤とは循環搬送路８によって搬送され供給搬送路７の上流端に受け渡される。循環搬送路８内の現像剤２は現像領域Ａを通過してトナー濃度が低下した現像剤２を含むため、トナーを補給する必要がある。よって、潜像の画像情報から求めるトナー消費量または、循環搬送路８内の現像剤のトナー濃度の測定結果に応じて、循環搬送路８内の現像剤にトナーを補給することによって、適正なトナー濃度の現像剤２を供給搬送路７に受け渡すことが出来る。
【００３７】
近年のフルカラー化に伴い、文書などの印字率の低い原稿に対し、写真などの印字率の高い原稿を印刷する機会が増えつつある。供給搬送路から現像スリーブに供給された現像剤が、現像領域を通過した後、供給搬送路に受け渡される現像装置では、印字率の高い原稿を印刷した場合、トナーの消費量は多くなるため、現像剤のトナー濃度分布にムラが発生し、プリント用紙面内、或いはプリント用紙間で、画像濃度にムラが発生するといった問題が生じた。一方、現像装置４においては、現像スリーブ１４ａ上に担持されて現像領域に搬送され、現像領域を通過後、現像スリーブ１４ａ上に残った現像剤は、現像スリーブ１４ａの回転に伴って供給搬送路７に回収されるのではなく、循環搬送路８に回収される。このため、供給搬送路７内には常に循環搬送路８で十分攪拌された現像剤のみが存在する。このため、現像スリーブ１４ａには常に均一なトナー濃度の現像剤が供給され、スラスト方向の画像ムラ（攪拌が不十分なために起こる画像ムラ）や濃度差（攪拌が不十分なために起こる濃度差）のない均一な画像を得ることができるのである。また、現像装置４のように搬送スクリュを上下に２本配置した縦攪拌型の現像装置は、２つの搬送路が垂直方向に配置されているため、その水平方向の占有スペースが小さくて済むという長所があり、複写機５００のように複数の現像装置を水平方向に並列搭載するタンデム方式等のカラー画像形成装置での小型化を図ることができる。
【００３８】
図３は、現像装置４を図２の矢印Ｃ方向から見た、現像容器３中の現像剤２の流れを説明する説明図である。図３中の矢印が現像容器３中の現像剤２の流れを示している。
図２及び図３に示すように、現像装置４では、供給搬送路７と循環搬送路８とが垂直方向に配置されている。このため、隔壁６の両端に設けられた開口部のうち図３中右側の開口部である落下口１２では供給搬送路７の下流端から循環搬送路８の上流端へと現像剤２は上から下へと移動する。一方、隔壁６の両端に設けられた開口部のうち図３中左側の開口部である持ち上げ口１１では循環搬送路８の下流端から供給搬送路７の上流端へと現像剤２は下から上へと移動する。持ち上げ口１１での循環搬送路８から供給搬送路７への現像剤の移動は、循環搬送路８内の搬送方向下流端に溜まった現像剤２の圧力により下から上と押し上げられるようにして現像剤が受け渡される。
【００３９】
現像装置４では、循環搬送路８から供給搬送路７へと受け渡された現像剤２のすべてが供給搬送路７内の供給スクリュ９の搬送方向下流端に到達するわけではない。図３中の矢印Ｂで示すように、供給搬送路７内を搬送される途中で現像スリーブ１４ａの表面に供給され、現像領域Ａを通過した後、循環搬送路８に回収される成分が存在する。このような現像スリーブ１４ａの表面への現像剤２の受渡しは、現像スリーブ１４ａの軸方向の幅の略全域に渡ってなされる。
このため、供給搬送路７内で供給スクリュ９によって搬送力が付与されて搬送される現像剤２の量は、供給搬送路７内の上流端から下流端に向かうに従い徐々に減少する傾向がある。
一方、循環搬送路８内で循環スクリュ１０によって搬送力が付与されて搬送される現像剤２の量は、循環搬送路８内の上流端から下流端に向かうに従い徐々に増加する傾向がある。即ち、現像装置４内の現像剤２の分布には片寄りが存在する。
【００４０】
図４は、従来の現像装置４における供給搬送路７及び循環搬送路８の現像剤２の分布の説明図である。なお、図４中の斜線部分が、現像剤２の分布を模式的に示すものである。図４では、各搬送スクリュが各現像剤搬送路の底面よりも離れた位置に描かれているが、実際は図２に示すように、各搬送スクリュの羽部の下端は各現像剤搬送路の底面に近接する。なお、図中の斜線部分及び各搬送スクリュの配置については、後述する図５または図６を用いて説明する現像装置４においても同様である。
図４に示すように、従来の現像装置４は、供給スクリュ９はその回転軸が水平軸Ｈと平行になるように配置され、供給搬送路７内の供給スクリュ９による現像剤の搬送方向が水平方向となっている。また、循環スクリュ１０もその回転軸が水平軸Ｈと平行になるように配置され、循環搬送路８内の循環スクリュ１０による現像剤の搬送方向が水平方向となっている。ここで、水平方向とは鉛直方向に対して垂直な方向であり、水平軸Ｈは水平方向が軸方向となる仮想軸である。
上述したように現像装置４では、供給搬送路７内の現像剤２の量が、供給搬送路７内の上流端から下流端に向かうに従い徐々に減少するため、供給搬送路７内の現像剤２の量は搬送方向下流側ほど少なくなる。図４に示すように、供給搬送路７内の搬送方向上流側と下流側とで現像剤２の量に偏りが生じると、現像スリーブ１４ａへの現像剤の供給にムラができ、現像スリーブ１４ａに供給される現像剤２の量にも現像スリーブ１４ａの軸方向で片寄りが生じ、不均一となる。
【００４１】
このような現像スリーブ１４ａに供給される現像剤２の量が不均一となることに起因して、形成される画像の濃度が現像スリーブ１４ａの軸方向で異なる。つまり、現像剤２の量が多い供給搬送路７内の上流側では、現像スリーブ１４ａへの現像剤２の供給量が安定していて画像濃度は一定となるが、現像剤２の量が少ない供給搬送路７内の下流側ほど、現像スリーブ１４ａへの現像剤２の供給量が少なくなり、供給搬送路７の下流端近傍３７では画像に濃度ムラが生じ画像不良が起こる。
また、現像装置４のように、循環搬送路８を供給搬送路７の鉛直方向に下方に配置する現像装置においては、供給搬送路７から循環搬送路８への現像剤は上から下へ、また、循環搬送路８から供給搬送路７への現像剤は下から上へと動く。そして、上述したように、持ち上げ口１１での循環搬送路８から供給搬送路７への現像剤の受け渡しは、循環搬送路８の搬送方向下流端部に溜まった現像剤２の圧力により下から上へと押し上げられるようにして行われる。図４に示すように、循環スクリュ１０による現像剤の搬送方向が水平方向の場合、持ち上げ口１１で現像剤を上昇させる向きには直接的な力は作用しないため、持ち上げ口１１では受け渡し効率が悪くなり、持ち上げ口１１の付近に現像剤が詰まりやすくなるといった問題があった。
【００４２】
このような問題に対して、特許文献１に開示された技術のように、供給スクリュ９および循環スクリュ１０の現像剤搬送能力を、現像スリーブ１４ａへの供給量よりも十分に大きくし、片寄りの効果を相対的に小さくすることも考えられる。しかし、搬送スクリュの回転速度を速めて現像剤搬送量を大きくすると、現像剤に対するストレスが増加し現像剤の劣化が促進される問題や駆動回転トルクが上昇し、軸受けなどの機械部品の磨耗が促進されてしまう問題がある。つまり、搬送スクリュの回転速度を速めてしまうと現像装置４及び現像剤２の寿命が相対的に短くなってしまうため、回転速度の上昇には限度がある。 
また、この問題に対する別の対策として、特開２００２−６５９９号公報に開示された技術のように、供給搬送路の下流に現像剤を塞き止める機構を設け、片寄りを緩和することも考えられる。この場合は、供給搬送路下流にて現像剤を塞き止めているために、下流での現像剤の剤面の高さを高くすることは可能である。しかし、中央部の現像剤の高さを変動させる工夫はなされていないために、両端部の剤面を調整することはできても、中央部の剤面を調整することが出来ないため、剤面の高さにはむらが生じ、画像の濃度むらが生じるという問題がある。
【００４３】
また、その他の問題としては、図４に示す従来の現像装置４のように、搬送スクリュを上下に２本配置した縦攪拌型の現像装置４においては、循環搬送路８から供給搬送路７に現像剤２を受け渡す際、持ち上げに現像剤を押し込む圧力のみにより持ち上げているため、受渡効率が悪く、現像剤が詰まりやすいという問題があった。
このような問題に対する対策としては、特開２００２−２３６４２０号公報に開示された技術のように、循環搬送路８から供給搬送路７に現像剤を受け渡す現像剤の持ち上げ口に現像剤上昇手段を設け、受渡効率を向上させ、現像剤の詰まりを解消することも考えられる。しかし、この場合、持ち上げ口において現像剤上昇手段を設けるため、現像装置が大型化してしまう問題があった。
この問題に対する別の対策として、特開２００４−１３３３３９号公報に開示された技術のように、循環スクリュを現像剤の進行方向に対して上昇する向きに傾斜させることが考えられる。循環搬送路から供給搬送路に現像剤を受け渡す受渡部への圧入による現像剤の搬送では、現像剤を上昇させる向きに作用する力は直接的に生じない。しかし、特開２００４−１３３３３９号公報に開示された現像装置では、循環スクリュの搬送力が作用する方向が現像剤を上昇させる方向に向かっているため、現像剤が搬送されるに伴い現像剤を供給搬送路の位置まで持ち上げることができる。このため、循環搬送路から供給搬送路への現像剤の受渡効率は改善される。しかし、特開２００４−１３３３３９号公報に開示されているように循環搬送路から供給搬送路への現像剤の受け渡し部で、供給搬送路と循環搬送路を水平方向に並べてしまうと、現像装置の横幅は大きくなってしまう。また、循環搬送路を供給搬送路の鉛直方向真下に配置した場合、現像装置の横幅は小型に収まるが、供給スクリュと循環スクリュとの軸間距離が狭くなり、設計が困難になるといった問題がある。
【００４４】
〔参考構成例〕
次に現像装置４の参考構成例について説明する。
図５は参考構成例の現像装置４を図２の矢印Ｃ方向から見た、現像スリーブ１４ａ、供給搬送路７及び循環搬送路８の説明図である。なお、図５中の斜線部分が、現像剤２の分布を模式的に示すものである。
図５に示すように、参考構成例の現像装置４では、供給搬送路７と循環搬送路８とを形成する現像容器３及び隔壁６が水平軸Ｈに対して傾斜している。詳しくは、供給搬送路７の搬送方向下流側ほど低くなるように供給搬送路７の底面である供給底面７ｂが傾斜し、循環搬送路８の搬送方向下流側ほど高くなるように循環搬送路８の底面である循環底面８ｂが傾斜するように、現像容器３及び隔壁６が水平軸Ｈに対して傾斜している。そして、供給スクリュ９はその回転軸が供給底面７ｂと平行になるように配置され、循環スクリュ１０はその回転軸が循環底面８ｂと平行になるように配置されている。また、供給底面７ｂと循環底面８ｂとは同じ傾斜角で水平軸Ｈに対して傾斜しているため、供給底面７ｂと循環底面８ｂとは平行となっており、供給スクリュ９と循環スクリュ１０とはそれぞれの回転軸が平行となるように配置されている。
【００４５】
図５に示すように、参考構成例の現像装置４では、供給搬送路７の搬送方向下流側ほど低くなるように供給底面７ｂが水平軸Ｈに対して傾斜することにより、供給搬送路７内の現像剤２の進行方向（図５中の矢印Ｄ）が下降する向きに傾斜する。また、循環搬送路８の搬送方向下流側ほど高くなるように循環底面８ｂが水平軸Ｈに対して傾斜することにより、循環搬送路８内の現像剤２の進行方向（図５中の矢印Ｅ）が上昇する向きに傾斜する。このように構成することにより、参考構成例の現像装置４では、図４を用いて説明した従来の現像装置４に比べて現像剤搬送路内の現像剤の量の片寄りを軽減することができる。
【００４６】
図４を用いて説明した従来の現像装置４では、上述したように、供給搬送路７の下流端近傍３７では現像剤量が少なくなり、循環搬送路８の下流端にある持ち上げ口１１の付近に現像剤が詰まりやすくなるといった問題があった。
参考構成例の現像装置４では、供給搬送路７内の現像剤２の進行方向が下降する向きに傾斜するように、供給底面７ｂを水平軸Ｈに対して傾斜させることによって、供給搬送路７内の現像剤２に対して重力が作用し、搬送速度が速くなる。これにより、供給スクリュ９の回転数を上昇させることなく、供給搬送路７内の現像剤２の移送速度を上昇させることが可能となる。供給搬送路７内の現像剤２の移送速度を上昇させることにより、現像剤の搬送量を増加させることができ、供給搬送路７の下流端近傍３７での現像剤量を図４の従来の現像装置４よりも増加させることができる。これにより、供給スクリュ９の回転数を上昇させることなく現像剤の搬送量を増加させることができるので、現像剤に対するストレスの増加を抑制しつつ、供給搬送路７内の搬送方向における現像剤２の量の片寄りを軽減することが出来る。
【００４７】
また、循環搬送路８内の現像剤２の進行方向が上昇する向きに傾斜するように、循環底面８ｂを水平軸Ｈに対して傾斜させることによって、次のような効果がある。すなわち、循環搬送路８内では上昇させる向きに傾斜するように現像剤２を搬送しているため、現像剤２に作用する力の成分には水平方向成分と鉛直方向上向き成分が存在する。よって、図４に示した従来の現像装置４のように、単純に現像剤を水平方向に搬送する場合と比較すると、水平方向への搬送速度は低下するが、その分鉛直方向上向きへの搬送力が作用することになる。このため、参考構成例の現像装置４において、供給底面７ｂと循環底面８ｂとの距離や、供給スクリュ９の回転軸と循環スクリュ１０の回転軸との距離が従来の現像装置４と同等であったとしても、参考構成例の現像装置４では、循環スクリュ１０が現像剤２に付与する搬送力によって、現像剤２に対して鉛直方向上向き成分の力が作用しているため、循環搬送路８内の現像剤は重力に逆らって上方に搬送されやすい。よって、図４に示した現像装置４に比べて、参考構成例の現像装置４では、循環搬送路８の下流端にある持ち上げ口１１での現像剤の受け渡しの効率を改善することができる。
このように、持ち上げ口１１での現像剤の受け渡しの効率が改善されれば、現像剤の水平方向の搬送速度は遅くなったとしても、持ち上げ口１１付近での搬送効率は改善されているため、結果として、持ち上げ口１１付近における現像剤の詰まりは解消される。
【００４８】
さらに、水平軸Ｈに対する循環底面８ｂの傾斜を大きくした場合には、次のような効果がある。すなわち、循環搬送路８の傾斜が大きくした場合には、循環搬送路８内の現像剤の一部は重力により循環スクリュ１０による搬送方向とは逆方向に戻されることとなる。このような現象は、循環搬送路８の搬送方向下流端近傍のように現像剤２の嵩が高くなり、その嵩が循環スクリュ１０の羽部よりも高くなるときに生じやすい。なぜならば、循環スクリュ１０の羽部があれば、循環スクリュ１０が支えとなり重力に逆らいつつ現像剤を搬送することが可能であるが、循環スクリュ１０の羽部を乗り越えた現像剤に関しては、重力にともない現像剤搬送方向とは逆方向に現像剤が戻されやすい。
そして、循環搬送路８の下流端近傍では、現像剤２が詰まった状態となっているため、重力に逆らえず、搬送方向とは逆方向に戻される現像剤２が存在し易い。このため、循環搬送路８の下流端近傍に存在する余剰の現像剤は、上述した重力を利用した移動により循環スクリュ１０の搬送方向上流側（現像剤の量が少ない側）へと戻される。このように、循環搬送路８内で現像剤２の量が少ない側である搬送方向上流側へと現像剤２が戻されるため、循環搬送路８内での現像剤の片寄りが低減される。さらに、循環スクリュ１０によって循環搬送路８内の搬送方向下流側に搬送された現像剤２が重力によって搬送方向上流側に戻るという、重力を利用した現像剤の循環が循環搬送路８内で生じるため、循環搬送路８内での攪拌効率が向上し、攪拌不良のトナーを低減することができる。
【００４９】
さらに、参考構成例のように供給搬送路７と循環搬送路８とを上下方向に配置する現像装置４では、トナーが補給された現像剤２の攪拌不良による異常画像が発生しにくいという利点がある。以下この利点について説明する。
本実施形態の現像装置４では、循環搬送路８内の現像剤のトナー濃度の測定結果に応じて、循環搬送路８内の現像剤にトナーを補給する。参考構成例の現像装置４では、図５に示すように落下口１２の上方にトナー補給口４０を備える。トナー補給口４０から補給されたトナーは、重力によって落下し、落下口１２を通過して循環搬送路８内の現像剤２に供給される。
通常、現像装置内の現像剤のトナー濃度が低下した場合は、現像装置とは別の場所に設置されているトナー補給装置より、現像装置内の現像剤へとトナーが補給される。トナーを補給される際には、現像剤搬送路の上部よりトナーを落下させ、現像剤搬送路内の現像剤の上部へとトナーを補給する。現像剤搬送路内に補給されたトナーは、搬送スクリュによる搬送に伴い、現像剤搬送路内の現像剤と徐々に撹拌・混合されるが、現像剤とトナーとでは流動性が異なるため、補給されたトナーが現像剤の上部に乗ったままとなり十分には撹拌されない問題があった。
特開２００４−１３３３３９号公報に開示された従来技術では、循環搬送路の搬送方向下流端と供給搬送路の搬送方向上流端とが同じ高さとなるように配置され、循環搬送路から供給搬送路への現像剤の受け渡しは真横に受け渡される。このような現像装置では、現像剤を効率良く搬送することはできても、現像剤の搬送の途中にトナーと現像剤を撹拌・混合するという能力は十分ではなかった。
一方、参考構成例のように供給搬送路７と循環搬送路８とを上下方向に配置する現像装置４では、現像剤２の上部にトナーが乗ったまま循環搬送路８の搬送方向下流端に到達したとしても、持ち上げ口１１での現像剤２の受け渡しのときに、循環搬送路８から受け渡される現像剤は、供給搬送路７内の現像剤２の一番下に潜り込む状態となる。これにより、補給されたトナーが現像剤２の上部に乗ったまま搬送されたとしても、供給搬送路７に受け渡すときには現像剤２中に混合することができる。このため、従来の真横への受け渡しと比較すると撹拌・混合能力が向上し、撹拌不良による異常画像の発生が低減するという利点が存在する。
また、供給搬送路７と循環搬送路８とを上下に配置することで、装置の水へ方向の小型化を実現できるといった利点が得られる。
【００５０】
また、参考構成例のように、現像剤２が装置内を１方向に循環する現像装置４においては、現像装置４内における供給搬送路７と循環搬送路８との現像剤の配分は、供給スクリュ９によって搬送される現像剤２の搬送速度と循環スクリュ１０によって搬送される現像剤２の搬送速度の相対的速度により決定される。つまり、供給スクリュ９によって搬送される現像剤の搬送速度の方が速い場合には、現像装置４内の現像剤は、循環搬送路８内に多く存在し、逆に、供給スクリュ９によって搬送される現像剤の搬送速度が遅い場合には、供給搬送路７内に現像剤２は多く存在するようになる。
現像装置４内を循環する現像剤において、持ち上げ口１１の前後での現像剤の搬送速度に着目すると、循環搬送路８では重力に逆らい現像剤２を搬送しているため搬送速度は遅くなり、供給搬送路７では重力を利用し現像剤２を搬送できるため搬送速度が速くなる。
ここで、持ち上げ口１１を通過前の方が相対的に現像剤２の搬送速度が高くなっている場合、持ち上げ口１１を通過した現像剤が供給搬送路７内の搬送方向下流側へと搬送される速度が遅いため、持ち上げ口１１の付近で現像剤２の循環が滞ってしまう。つまり、持ち上げ口１１での現像剤２の循環を良好にするためには、持ち上げ口１１を通過した後の方が相対的な搬送速度が早くなっている必要がある。
参考構成例の現像装置４では、供給底面７ｂ、循環底面８ｂ、供給スクリュ９、及び循環スクリュ１０を傾斜させることにより、供給スクリュ９と循環スクリュ１０との回転数を調節することなしに、容易に、持ち上げ口１１近傍での現像剤の詰まりをさらに低減できる構成となっている。
【００５１】
また、参考構成例の現像装置４においては、二つの現像剤搬送路を傾斜させていることから、相対的な搬送速度は供給搬送路７の方が速くなっている。つまり、循環搬送路８内に現像剤２が多く溜まっていることになる。
現像により消費されたトナーを現像装置内に補給する際、トナー補給口付近には現像剤が多く存在していることが望ましい。なぜならば、現像装置内にトナーが補給されたとしても、トナーの流動性が高いため、トナー単体では搬送スクリュで搬送することは難しい。そのため、現像装置内にトナーが補給されたとしても、補給口付近に現像剤が存在していなければ、トナーは搬送され難いため、現像剤中に撹拌され難く、トナー濃度が上昇しない。また、トナーが現像剤中に補給されたとしても、現像剤量が少なければ、補給口付近に存在しているキャリア量に対し、トナーの量が過多となってしまい、トナー飛散が発生し、トナーが機外へと飛散してしまう問題がある。つまり、トナー補給口付近には、現像剤がある程度存在していた方が、トナーの撹拌性がよくなる。
参考構成例の現像装置４においては、上述したように、相対的な現像剤２の搬送速度は、重力の影響により供給搬送路７内の方が速くなっているため、循環搬送路８内に現像剤２が溜まる傾向にある。つまり、トナー補給口４０付近には十分な量の現像剤２が存在することになる。よって、補給されたトナーは、現像装置４内の現像剤２と良好に撹拌されることができるため、撹拌不良が少なくなるという利点がある。
【００５２】
参考構成例の現像装置４ように、供給搬送路７の搬送方向下流側ほど低くなるように供給底面７ｂを傾斜させると共に、循環搬送路８の搬送方向下流側ほど高くなるように循環底面８ｂを傾斜させる、かつ、供給搬送路７と循環搬送路８とを鉛直方向上下に配置することで、装置の小型化を実現できるとともに、現像剤２及び現像装置４に過剰の負荷を与えることなく、各現像剤搬送路における現像剤２の片寄りを低減し画像不良を抑えると共に、補給トナーの撹拌性向上といった利点を得る事ができる。
またさらに、参考構成例のように、現像剤受渡部である持ち上げ口１１において現像剤の詰りを低減できると、持ち上げ口１１で滞留して過度のストレスが負荷される剤が少なくなるため、現像剤の劣化を低減でき、現像剤の寿命を延ばすことが可能となる。
【００５３】
〔実施例〕
次に本実施形態の特徴部を備えた現像装置４の実施例について説明する。
図６は実施例の現像装置４を図２の矢印Ｃ方向から見た、現像スリーブ１４ａ、供給搬送路７及び循環搬送路８の説明図である。なお、図６中の斜線部分が、現像剤２の分布を模式的に示すものである。
実施例の現像装置４では、参考構成例の現像装置４と同様に現像容器３及び隔壁６が水平軸Ｈに対して傾斜しており、供給底面７ｂ、循環底面８ｂ、供給スクリュ９、及び、循環スクリュ１０が水平軸Ｈに対して傾斜している。そして、現像剤搬送部材である現像スリーブ１４ａも水平軸Ｈに対して傾斜している点で参考構成例の現像装置４と異なる。実施例の現像装置４では現像スリーブ１４ａの回転軸が供給スクリュ９の回転軸と平行となるように配置している。
実施例の現像装置４は、現像スリーブ１４ａが水平軸Ｈに対して傾斜している点以外は、参考構成例の現像装置４と共通し、共有点については参考構成例と同様の利点があり、また、同様の効果を奏することができる。
実施例の現像装置４では、供給搬送路７の供給底面７ｂを傾斜させることにより、重力による搬送力が加わるため、供給搬送路７内の現像剤２の搬送量は増加する。つまり、供給スクリュ９の回転数を上げるのと同等の効果を、現像剤２や現像装置４に対する負荷を増加させずに実現できる。
図４に示す従来の現像装置４でも、供給スクリュ９の回転数を上昇すれば、供給搬送路７内を搬送される現像剤量が増加し、相対的に、現像剤の減少量は低下する。つまり、供給搬送路７内の現像剤２の剤面は、供給スクリュ９の回転軸に対して、より均一になる。
このとき、現像スリーブ１４ａの回転軸を供給スクリュ９の回転軸と平行に配置すれば、供給搬送路７内の現像剤２の剤面と現像スリーブ１４ａとの距離も均一になるため、より安定した現像スリーブ１４ａへの現像剤２の供給を得ることができる。
【００５４】
また、画像形成装置の現像手段として実施例の現像装置４を用いることで、従来よりも画像形成装置である複写機５００の横幅を縮小できるという利点がある。
つまり、現像スリーブ１４ａは、その軸方向に傾斜を持っているため、この傾斜に併せ、対向する感光体１を傾斜させたとする。また、感光体１の傾斜に併せ、中間転写ベルト１１０及び定着装置２５を傾斜させる。また、光書込ユニット２１から感光体１にレーザ光を照射する際、感光体１が傾斜している場合、その傾斜角度に伴い、光書込ユニット２１の照射位置から感光体１までの光路長が異なるため、光路長が長手方向に寄らず均一になるように補正する機構を設けた方が望ましい。
このとき、現像装置４の水平軸Ｈに対する傾斜角をθ、現像装置４の長手方向の長さをＬ［m］とした場合、複写機５００の中で、現像装置４が占める長手方向の幅を、Ｌ（１−ｃｏｓθ）［ｍ］だけ縮小することが可能となる。
通常使用される現像装置を用いた場合においては、現像装置を傾斜させてしまうと現像剤に片寄りが生じ、現像スリーブに安定した現像剤の供給ができなくなる。一方、図５を用いて説明した本実施例の現像装置４を使用すれば、現像装置４を傾斜させることでより安定に現像スリーブ１４ａへ現像剤２を供給することができるため、良好な現像剤の供給を行いながら、画像形成装置である複写機５００の小型が可能になる。
【００５５】
〔実験〕
実施例の現像装置４を用いて、現像装置４の水平軸Ｈに対する傾斜角θを変化させる実験を行った。
現像装置４が備える二つの現像スクリュの実験条件を以下に示す。
スクリュ径：φ１２［ｍｍ］
スクリュ軸径：φ５［ｍｍ］
スクリュピッチ：１２．５［ｍｍ］
なお、現像装置４の水平軸Ｈに対する傾斜角θが０［°］のときは、搬送スクリュの回転数を１２００［ｒｐｍ］としている。
供給搬送路７の搬送方向下流端近傍で現像剤量が不足し現像スリーブへの現像剤の供給量が不安定になり画像に濃度ムラが生じる状態を剤枯渇とし、持ち上げ口１１の付近に現像剤が詰まる状態を剤詰まりとする。傾斜角θが０［°］の場合でも、搬送スクリュの回転数を１２００［ｒｐｍ］とすることにより、剤枯渇、及び、剤詰まり、ともに画像形成に問題がない程度に抑制することができた。
そして、現像装置４の傾斜角θの角度を大きくしていったところ、剤枯渇に関しては、傾斜角θが７［°］〜２５［°］の範囲となるように現像装置４を傾けたところ、搬送スクリュの回転数を１２００［ｒｐｍ］よりも１００［ｒｐｍ］〜１５０［ｒｐｍ］低減できる改善効果を確認できた。一方、剤詰まりに関しては、傾斜角θが１０［°］〜２０［°］の範囲となるように現像装置４を傾けたところ、搬送スクリュの回転数を１２００［ｒｐｍ］よりも１５０［ｒｐｍ］〜２００［ｒｐｍ］低減できる改善効果を確認できた。
このため、実施例の現像装置４では、傾斜角θが１０［°］〜２０［°］の範囲となるように設定することにより、剤枯渇、及び、剤詰まり、ともに画像形成に問題がない程度に抑制しつつ、搬送スクリュの回転数を１２００［ｒｐｍ］よりも１００［ｒｐｍ］〜１５０［ｒｐｍ］低減できる。回転数を低減することができるので、現像剤２や現像装置４の劣化を抑制することができ、現像剤２や現像装置４の長寿命化を図ることができる。
【００５６】
なお、複写機５００本体の設置環境によっては、設置誤差により、現像装置４が水平軸Ｈに対して傾斜した状態になることがある。この設置誤差による現像装置４の水平軸Ｈに対する傾斜角θは、±５［°］程度である。この程度の傾斜で現像装置４を傾けた場合、剤枯渇、及び、剤詰まり、に関して、十分な改善効果を確認することができなかった。このため、設置誤差の範囲外に傾けることによって改善効果が現れると考えられる。
また、現像装置４の傾斜角θを大きくしすぎると、循環搬送路８内での現像剤の移送速度が大幅に落ちてしまい、供給搬送路７側に十分な現像剤を搬送できなくなるため、傾斜角θには上限が存在する。
【００５７】
以上、本実施形態によれば、現像装置４は、現像剤を表面上に担持して回転し、潜像担持体である感光体１と対向する箇所で感光体１の表面の潜像にトナーを供給して現像する現像剤担持体である現像スリーブ１４ａを有する。また、現像装置４は、現像スリーブ１４ａに現像剤２を供給しながら現像スリーブ１４ａの軸線方向に現像剤を搬送する供給搬送路７と、供給搬送路７内の現像剤に対して搬送力を付与する供給搬送部材である供給スクリュ９とを有する。また、供給搬送路７の搬送方向下流端に到達した現像剤２を供給搬送路７の搬送方向上流端に搬送する循環搬送路８と、循環搬送路８内の現像剤２に対して搬送力を付与する循環搬送部材である循環スクリュ１０とを有する。そして、供給搬送路７の搬送方向下流側ほど低くなるように供給搬送路７の底面である供給底面７ｂが水平軸Ｈに対して傾斜している。これにより、供給搬送路７内の現像剤２が搬送方向下流側に向かうように、供給スクリュ９が付与する搬送力だけでなく、重力も作用する。このため、供給搬送路７での供給スクリュ９の搬送速度を速めることなく現像剤の搬送量を増加させることができる。よって、現像剤２に対するストレスの増加を抑制しつつ、図４に示す従来の現像装置４に比べて、参考構成例及び実施例の現像装置４は、供給搬送路７内の搬送方向における現像剤２の量の片寄りを軽減することが出来る。
【００５８】
また、現像装置４の循環搬送路８の搬送方向下流側ほど高くなるように循環搬送路８の循環底面８ｂが傾斜している。これにより、供給搬送路７の搬送方向下流側で、循環搬送路８の搬送方向上流側である落下口１２側が下方になり、供給搬送路７の搬送方向上流側で、循環搬送路８の搬送方向下流側である持ち上げ口１１側が上方となるように、供給搬送路７に対して循環搬送路８が同方向に傾斜した状態となる。これにより、現像装置４の小型化を図ることができる。
【００５９】
また、現像装置４は、供給搬送部材及び循環搬送部材は、回転軸と回転軸に螺旋状に設けられた羽部とを備え、回転することにより回転軸の軸方向に現像剤を搬送するスクリュ部材からなる供給スクリュ９及び循環スクリュ１０である。そして、供給スクリュ９の回転軸と循環スクリュ１０との回転軸との距離が一定となるように配置されている。すなわち、供給スクリュ９の回転軸と循環スクリュ１０との回転軸とが平行に配置されている。これにより、供給搬送路７と循環搬送路８とが同方向に同じ角度で傾斜した状態となるため、現像装置４の小型化を図ることができる。また、供給スクリュ９と循環スクリュ１０とが平行に配置されるため、循環搬送路８の搬送方向下流側端部である持ち上げ口１１の近傍で循環スクリュ１０と供給スクリュ９との距離が離れる状態とはならない。持ち上げ口１１の近傍で循環スクリュ１０と供給スクリュ９との距離が離れると、持ち上げ口１１での循環搬送路８から供給搬送路７への現像剤２の受け渡しの効率が低下する。一方、本実施形態の現像装置４では、持ち上げ口１１の近傍で循環スクリュ１０と供給スクリュ９との距離が離れる状態とはならないため、持ち上げ口１１での現像剤２の受け渡しの効率が低下することを防止することができる。
【００６０】
また、参考構成例の現像装置４は、現像スリーブ１４ａの回転軸の軸線方向が水平方向であることにより、供給搬送路７及び循環搬送路８を水平軸Ｈに対して傾斜させた現像装置４であっても水平方向に搬送される転写紙上に作像する作像部に用いることができる。
【００６１】
また、実施例の現像装置４は、現像スリーブ１４ａの回転軸の軸線方向が供給底面７ｂや供給スクリュ９の回転軸と平行である。これにより、現像装置４の長手方向の長さを短くすることができ、装置の小型化を図ることができる。
【００６２】
また、本実施形態の現像装置４では、循環搬送路８を供給搬送路７に対して鉛直方向下方に配置することにより、現像装置４の水平方向の幅を狭めることができ、装置の小型化を図ることができる。
なお、循環搬送路８を供給搬送路７に対して鉛直方向下方に配置する構成で、循環搬送路８内の現像剤２の進行方向が上昇する向きに傾斜するように、循環底面８ｂを水平軸Ｈに対して傾斜させることによって、循環搬送路８内では上昇させる向きに傾斜するように現像剤２を搬送しているため、現像剤２に作用する力の成分には水平方向成分と鉛直方向上向き成分が存在する。よって、図４に示した従来の現像装置４のように、単純に現像剤を水平方向に搬送する場合と比較すると、水平方向への搬送速度は低下するが、その分鉛直方向上向きへの搬送力が作用することになる。このため、本実施形態の現像装置４において、供給底面７ｂと循環底面８ｂとの距離や、供給スクリュ９の回転軸と循環スクリュ１０の回転軸との距離が従来の現像装置４と同等であったとしても、本実施形態の現像装置４では、循環スクリュ１０が現像剤２に付与する搬送力によって、現像剤２に対して鉛直方向上向き成分の力が作用しているため、循環搬送路８内の現像剤は重力に逆らって上方に搬送されやすい。よって、図４に示した現像装置４に比べて、参考構成例の現像装置４では、循環搬送路８の下流端にある持ち上げ口１１での現像剤の受け渡しの効率を改善することができる。これにより、持ち上げ口１１付近における現像剤の詰まりを抑制することができる。
【００６３】
また、少なくとも潜像担持体である感光体１と、感光体１表面を帯電させるための帯電手段である帯電器と、感光体１上に静電潜像を形成するための潜像形成手段である光書込ユニット２１と、静電潜像を現像してトナー像化するための現像手段とを有する画像形成装置である複写機５００が、現像手段として、現像装置４を用いることにより、現像スリーブ１４ａに対する現像剤の供給量のムラを抑制することが出来るので、画像濃度にムラが生じることを抑制し、良好な画像形成を行うことが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本実施形態に係る複写機の概略構成図。
【図２】現像装置と感光体とを示す拡大構成図。
【図３】現像容器中の現像剤の流れを説明する説明図。
【図４】従来の現像装置における供給搬送路及び循環搬送路の現像剤の分布の説明図。
【図５】参考構成例の現像装置の供給搬送路と循環搬送路との側方説明図。
【図６】実施例の現像装置の供給搬送路と循環搬送路との側方説明図。
【符号の説明】
【００６５】
１      感光体
２      現像剤
３      現像容器
３ｂ    底部
４      現像装置
５      剤規制部材
６      隔壁
７      供給搬送路
７ｂ    供給底面
８      循環搬送路
８ｂ    循環底面
９      供給スクリュ
１０    循環スクリュ
１１    持ち上げ口
１２    落下口
１３    仕切り壁
１４ａ  現像スリーブ
１４ｂ  マグネットローラ
１５    駆動ローラ
１６    二次転写バックアップローラ
１７    中間転写ユニット
１８    プロセスカートリッジ
２０    画像形成ユニット
２１    光書込ユニット
２２    二次転写装置
２３    張架ローラ
２４    紙搬送ベルト
２５    定着装置
４０    トナー補給口
９０    ベルトクリーニング装置
１００  プリンタ部
１１０  中間転写ベルト
５００  複写機
Ｈ      水平軸
Ｔ      堆積現像剤
【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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