(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナーと磁性キャリアとを含む二成分現像剤を循環搬送する第１現像剤搬送路および第２現像剤搬送路と、
第１現像剤搬送路内にある二成分現像剤を第２現像剤搬送路へ導く第１連通路と、
第２現像剤搬送路内にある二成分現像剤を第1現像剤搬送路へ導く第２連通路と、
前記第１現像剤搬送路の内部に回転自在に設けられ、かつ螺旋ピッチが現像剤搬送方向の上流側から下流側に向かうに従って小さくなる螺旋羽根を有して二成分現像剤を一方向に搬送する第１搬送部材と、
前記第２現像剤搬送路の内部に回転自在に設けられ、二成分現像剤を一方向に搬送する第２搬送部材と、
前記第１現像剤搬送路内の二成分現像剤を担持して、感光体ドラムに供給する現像ローラと、
感光体ドラムに供給後前記現像ローラの表面に残った二成分現像剤を、前記第１現像剤搬送路から離間する方向へ導く現像剤回収路と、
前記現像剤回収路に導かれた二成分現像剤を収容し一方向に搬送する第３現像剤搬送路と、
前記第３現像剤搬送路の内部に回転自在に設けられる第３搬送部材と、
前記第３現像剤搬送路内にある二成分現像剤を第２現像剤搬送路へ導く第３連通路と、
前記第１現像剤搬送路と前記現像剤回収路との間に、所定の高さを有し、その高さを超えた余剰現像剤が第１現像剤搬送路から現像剤回収路に導かれる現像剤面調整窓とを備えていることを特徴とする現像装置。
【請求項２】
前記余剰現像剤は、前記現像剤回収路から前記第３現像剤搬送路へ導かれ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】
前記現像ローラの表面に残った二成分現像剤を、現像ローラ表面から離間させ、前記現像剤回収路の方向へ導くスクレーパを備えることを特徴とする請求項１または２に記載の現像装置。
【請求項４】
前記第３連通路が、第３現像剤搬送路の二成分現像剤搬送方向の下流側端部と、第２現像剤搬送路の二成分現像剤搬送方向の上流側端部とを接続する部分に設けられていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の現像装置。
【請求項５】
前記第３現像剤搬送路の現像剤と接触する位置に、トナー濃度検知センサが設けられていることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の現像装置。
【請求項６】
前記第２現像剤搬送路の内部であって、前記第２連通路を臨む位置に、汲上板を備えることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の現像装置。
【請求項７】
前記第３現像剤搬送路の内部であって、前記第３連通路を臨む位置に、汲上板を備えることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の現像装置。
【請求項８】
前記第３現像剤搬送路に、新しいトナーを補給するトナー補給口が設けられていることを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の現像装置。
【請求項９】
前記請求項１から８のいずれかに記載された現像装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項１０】
表面に静電潜像が形成される感光体ドラムと、
前記感光体ドラムの表面を帯電させる帯電装置と、
感光体ドラムの表面に静電潜像を形成する露光装置と、
前記現像装置にトナーを補給するトナー補給装置と、
トナー補給装置から補給されたトナーを用いて前記現像装置が感光体ドラムの表面に形成したトナー像を、記録媒体に転写する転写装置と、
前記転写されたトナー像を前記記録媒体に定着させる定着装置とを備えたことを特徴とする請求項９に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、現像装置及び画像形成装置に関し、特に、トナーと磁性キャリアとを含む二成分現像剤を用いた現像装置と、電子写真方式によりこの現像装置を用いて画像形成を行う静電複写機、レーザープリンタ及びファクシミリ等の画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式の画像形成装置は、感光体ドラム（トナー像担持体）の表面に静電潜像を形成し、現像装置によって感光体ドラムに対してトナーを供給して静電潜像を現像し、現像によって感光体ドラムに形成されたトナー像を用紙等のシートに転写して、定着装置によってシートにトナー像を定着させるようになっている。
【０００３】
近年、フルカラー化や高画質化に対応した画像形成装置では、トナーの帯電安定性に優れる二成分現像剤（以下、単に「現像剤」とも称することがある。）がよく使用されている。この現像剤は、トナーと磁性キャリアとからなり、それらを現像装置内で攪拌することによりトナーと磁性キャリアとが摩擦し、この摩擦によって適正に帯電したトナーが得られる。
帯電したトナーは、現像剤担持部材、例えば、現像ローラの表面に供給される。この現像ローラに供給されたトナーは、静電的吸引力によって感光体ドラムに形成された静電潜像に移動する。これにより、感光体ドラム上に静電潜像に基づいたトナー像が形成される。
【０００４】
また、このような画像形成装置では、高速化及び小型化が要求されており、現像剤の帯電を迅速且つ充分に行い、現像剤の搬送も迅速に行う必要がある。
そこで、今日の画像形成装置においては、補給されたトナーを現像剤中に即時に分散させて適切な帯電量を付与するために、循環方式の現像装置を搭載するものが提案されている。循環方式の現像装置は、現像剤が循環搬送される経路である現像剤搬送路と、現像剤搬送路に設けられ現像剤を撹拌しながら搬送する現像剤搬送部材とを備えている（特許文献１を参照）。
【０００５】
このような循環方式の現像装置においては、現像剤搬送路内の現像剤は、現像ローラによってすくい上げられ、現像剤中のトナーが感光体ドラムに供給される。現像によりトナーが消費された現像剤は現像ローラ表面から離脱して、元の現像剤搬送路内に戻されるようになっている。
しかしながら、現像によりトナーが消費された現像剤は、局所的にトナー濃度が小さくなっているので、元の現像剤搬送路内に戻された直後に、現像ローラによって再びすくい上げられると、局所的に画像濃度が低くなるという問題があった。
【０００６】
この問題を解決する現像装置として、連通した２つの現像剤搬送路と、これらの搬送路の上方に配置した現像ローラとを備え、現像後の現像剤を現像前の現像剤を搬送する側の現像剤搬送路に戻さずに、他方の現像剤搬送路へ戻すことにより、局所的なトナー濃度ムラを低減するとともに、現像前の現像剤を搬送する側の現像剤搬送路に設けられる搬送部材の螺旋羽根の螺旋ピッチを、現像剤搬送方向の上流側から下流側に向かって小さくすることにより、現像前の現像剤を搬送する側の現像剤搬送路の現像剤面の高さを安定させ、現像剤の偏りに起因する画像濃度ムラを低減させることを目的とした現像装置が提案されている（特許文献２を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平９−１２０２０１号公報
【特許文献２】特開２０１０−１９７８３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記特許文献２に記載の現像装置においては、現像剤の循環経路が複雑になることから、現像剤面を一定に維持することが難しい。特に、湿度などの影響によりトナーの帯電量が著しく高くなった場合には、現像剤の流動性が著しく低下するので、現像剤搬送路下流側で現像剤面が高くなる。その結果、現像ローラによって汲み上げられる現像剤量が多くなり、さらに感光体ドラムへの現像剤供給量が多くなって画像濃度が高くなるので、現像ローラの軸方向において画像濃度ムラが生じるという問題があった。
【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、トナー濃度ムラに起因する画像濃度ムラの防止と、現像剤の偏りに起因する画像濃度ムラの防止をすることのできる現像装置および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】
本発明は、トナーと磁性キャリアとを含む二成分現像剤を循環搬送する第１現像剤搬送路および第２現像剤搬送路と、第１現像剤搬送路内にある二成分現像剤を第２現像剤搬送路へ導く第１連通路と、第２現像剤搬送路内にある二成分現像剤を第1現像剤搬送路へ導く第２連通路と、前記第１現像剤搬送路の内部に回転自在に設けられ、かつ螺旋ピッチが現像剤搬送方向の上流側から下流側に向かうに従って小さくなる螺旋羽根を有して二成分現像剤を一方向に搬送する第１搬送部材と、前記第２現像剤搬送路の内部に回転自在に設けられ、二成分現像剤を一方向に搬送する第２搬送部材と、前記第１現像剤搬送路内の二成分現像剤を担持して、感光体ドラムに供給する現像ローラと、感光体ドラムに供給後前記現像ローラの表面に残った二成分現像剤を、前記第１現像剤搬送路から離間する方向へ導く現像剤回収路と、前記現像剤回収路に導かれた二成分現像剤を収容し一方向に搬送する第３現像剤搬送路と、前記第３現像剤搬送路の内部に回転自在に設けられる第３搬送部材と、前記第３現像剤搬送路内にある二成分現像剤を第２現像剤搬送路へ導く第３連通路と、前記第１現像剤搬送路と前記現像剤回収路との間に、所定の高さを有し、その高さを超えた余剰現像剤が第１現像剤搬送路から現像剤回収路に導かれる現像剤面調整窓とを備えていることを特徴とする現像装置を提供するものである。
【００１１】
この発明によれば、現像剤回収路と、螺旋ピッチが現像剤搬送方向の上流側から下流側に向かうに従って小さくなる螺旋羽根を有する第１搬送部材とを備えているので、現像剤回収路に送られる現像剤が減少した場合に第１現像剤搬送路の現像剤面が低下したとしても、現像剤搬送方向の下流側の搬送速度を徐々に遅くすることにより、その現像剤面の低下を抑制することができ、現像剤の偏りを防止できる。
【００１２】
また、現像剤面調整窓を備えているので、現像剤の流動性が低下し、第１現像剤搬送路の下流側の現像剤面が高くなっても、現像剤面調整窓を超えて、余剰現像剤が第１現像剤搬送路から現像剤回収路へと導かれ、第１現像剤搬送路の下流側のトナー濃度が高くなることが抑制される。したがって、その結果、トナー濃度ムラに起因する画像濃度ムラの防止と、現像剤の偏りに起因する画像濃度ムラを防止できる。
【００１３】
また、本発明の現像装置は、前記余剰現像剤が、前記現像剤回収路から前記第３現像剤搬送路へ導かれることを特徴とする。
これによれば、余剰現像剤が第２現像剤搬送路内の現像剤と直接混合されることがないので、第２現像剤搬送路から第１現像剤搬送路への現像剤供給量を安定化できる。
【００１４】
また、本発明の現像装置は、現像後現像ローラの表面に残った二成分現像剤を、現像ローラ表面から離間させ、現像剤回収路の方向へ導くスクレーパを備えることを特徴とする。
これによれば、スクレーパによって、トナーが消費されたためトナー濃度が低下した二成分現像剤が、現像ローラ表面に付着したまま第１現像剤搬送路へ運ばれるのを防止するので、トナー濃度が局所的に低くなった二成分現像剤が再び感光体ドラムへ供給されることを防止できる。
【００１５】
また、本発明の現像装置は、前記第３連通路が、第３現像剤搬送路の二成分現像剤搬送方向の下流側端部と、第２現像剤搬送路の二成分現像剤搬送方向の上流側端部とを接続する部分に設けられていることを特徴とする。
これによれば、第３連通路を介して、第３現像剤搬送路の余剰現像剤および現像後に回収した現像剤が、第２現像剤搬送路に導かれるので、第２現像剤搬送路内の現像剤搬送量を安定化できる。
【００１６】
また、本発明の現像装置は、前記第３現像剤搬送路の現像剤と接触する位置に、トナー濃度検知センサが設けられていることを特徴とする。
これによれば、トナーが消費された二成分現像剤と、トナーが消費されていない二成分現像剤の両方が混合された二成分現像剤のトナー濃度を検知するのではなく、トナーが消費された二成分現像剤のみのトナー濃度を検知するので、トナー濃度の変化を敏感に検知できる。
【００１７】
また、本発明の現像装置は、前記第２現像剤搬送路の内部であって、第２連通路を臨む位置に、汲上板を備えることを特徴とする。
これによれば、第２現像剤搬送路内の現像剤を、第２連通路を通って、より円滑に第１現像剤搬送路へ搬送することができる。
【００１８】
また、本発明の現像装置は、前記第３現像剤搬送路の内部であって、第３連通路を臨む位置に、汲上板を備えることを特徴とする。
これによれば、第３現像剤搬送路内の現像剤を、第３連通路を通って、より円滑に第２現像剤搬送路へ搬送することができる。
【００１９】
また、本発明の現像装置は、前記第３現像剤搬送路に、新しいトナーを補給するトナー補給口が設けられていることを特徴とする。
これによれば、トナーが消費された後の現像剤にトナーが補給されるので、現像剤のトナー濃度が部分的に高くなることを防止できる。
【００２０】
また、本発明は、表面に静電潜像が形成される感光体ドラムと、前記感光体ドラムの表面を帯電させる帯電装置と、感光体ドラムの表面に静電潜像を形成する露光装置と、前記現像装置にトナーを補給するトナー補給装置と、トナー補給装置から補給されたトナーを用いて前記現像装置が感光体ドラムの表面に形成したトナー像を、記録媒体に転写する転写装置と、前記転写されたトナー像を前記記録媒体に定着させる定着装置とを備えたことを特徴とする画像形成装置を提供するものである。
この発明によれば、トナー濃度ムラに起因する画像濃度ムラと、現像剤の偏りに起因する画像濃度ムラを防止できるので、長期に渡って安定した画像を形成することができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、現像剤回収路と、螺旋ピッチが現像剤搬送方向の下流側に向けて小さくなる螺旋羽根を有する第１搬送部材とを備えているので、現像剤回収路に送られる現像剤の減少に伴う第１現像剤搬送路の現像剤面の低下を抑制でき、現像剤の偏りを防止できる。また、現像剤面調整窓を備えているので、現像剤の流動性が低下して、第１現像剤搬送路の下流側で現像剤面が高くなっても、余剰現像剤が第１現像剤搬送路から現像剤回収路に排出され、第１現像剤搬送路の下流側でトナー濃度が高くなることが抑えられる。その結果、トナー濃度ムラに起因する画像濃度ムラと、現像剤の偏りに起因する画像濃度ムラを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明に係る画像形成装置の一実施例の全体構成を示す説明図である。
【図２】図１の画像形成装置における現像装置の断面図である。
【図３】図２に示す現像装置のＡ−Ａ´断面矢視図である。
【図４】図２に示す現像装置のＢ−Ｂ´断面矢視図である。
【図５】図３におけるＣ−Ｃ´断面矢視図である。
【図６】図３におけるＤ−Ｄ´断面矢視図である。
【図７】図３におけるＥ−Ｅ´断面矢視図である。
【図８】第１搬送部材の第１搬送羽根の螺旋ピッチの説明図である。
【図９】この発明の現像装置におけるトナー補給装置の一実施例の構成を示す概略断面図である。
【図１０】図９に示すトナー補給装置のＦ−Ｆ´断面矢視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下に、図面を参照しながら、本発明の現像装置および画像形成装置の実施形態を詳説する。なお、これによってこの発明が限定されるものではない。
［画像形成装置の構成］
図１に、本発明に係る現像装置を備えた画像形成装置の一実施例の全体構成の説明図を示す。
この画像形成装置１００は、主として、複数の現像装置２ａ〜２ｄがケーシング内に収容された現像装置収容部１００Ａと、定着装置１２がケーシング内の現像装置収容部１００Ａの上方に収容された定着装置収容部１００Ｂと、それらの間に設けられて定着装置１２の熱が現像装置側に伝わらないように断熱するための隔壁３０とを備える。
また、外部から伝達される画像データに応じてシート状の記録媒体（記録用紙）に多色または単色の画像を形成する装置である。さらに、図１の定着装置収容部１００Ｂの横であって、現像装置収容部１００Ａの上面は排紙トレイ１５となっている。
【００２４】
図１の実施形態では、画像形成装置としてプリンターの場合を例示している。ただし、画像形成装置としては、外部から伝達される画像データおよび／またはスキャナによって原稿から読み取った画像データに応じても記録媒体に多色または単色の画像を形成することができるコピー機、ファクシミリ装置またはこれらの機能を備えた複合機であってもよい。
【００２５】
〔現像装置収容部１００Ａの構成〕
現像装置収容部１００Ａには、図１に示すように、４つの感光体ドラム３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄと、各感光体ドラム３ａ〜３ｄの表面を帯電させる４つの帯電器（帯電装置）５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄと、各感光体ドラム３ａ〜３ｄの表面に静電潜像を形成する露光ユニット（露光装置）１と、黒、シアン、マゼンタおよびイエローのトナーを個別に収容して各感光体ドラム３ａ〜３ｄの表面の静電潜像を現像してトナー像を形成する４つの現像装置２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄと、現像および画像転写後の各感光体ドラム３ａ〜３ｄの表面に残存する残留トナーを除去する４つのクリーナユニット４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄと、各現像装置２ａ〜２ｄに前記４色のトナーを個別に補給する４つのトナー補給装置２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄと、各感光体ドラム３ａ〜３ｄの表面のトナー像を記録媒体に転写する中間転写ベルトユニット（転写装置）８と、中間転写ベルトクリーニングユニット９等が収容されている。
【００２６】
ここで、ａ〜ｄの符号は、ａが黒画像形成用の部材、ｂがシアン画像形成用の部材、ｃがマゼンタ画像形成用の部材、ｄがイエロー画像形成用の部材であることを示したものである。
この画像形成装置１００では、黒（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）およびイエロー（Ｙ）の４つの色成分毎の画像データに基づいて、各感光体ドラム３ａ〜３ｄの表面に、黒トナー画像、シアントナー画像、マゼンタトナー画像およびイエロートナー画像が選択的に形成される。そして、これらの形成された各トナー画像が中間転写ベルトユニット８上で重ねられ、記録媒体上に１つのカラー画像が形成される。
【００２７】
各色に対応する感光体ドラム３ａ〜３ｄは同じ構成であるため、以下の説明では符号を３に統一する。また、これと同様に、現像装置は符号を２、帯電器は符号を５、クリーナユニットは符号を４、トナー補給装置は符号を２２に統一して説明する。
この発明の特徴的な構成である現像装置については、後述する。
【００２８】
感光体ドラム３は、導電性基体およびその表面に形成される感光層から構成され、帯電と露光による潜像形成を担う円筒状部材である。感光体ドラム３は、光の照射によって導電性を示し、その表面に静電潜像と呼ばれる電気的な画像が形成される。また、感光体ドラム３は、軸線回りに回転駆動が可能となるよう図示しない駆動手段により支持されている。
【００２９】
クリーナユニット４は、現像及び画像転写工程後に感光体ドラム３の表面に残留しているトナーを除去し、回収するものである。
【００３０】
帯電器５は、感光体ドラム３の表面を所定の電位に均一に帯電させるものである。帯電器５としては、図１に示す接触ローラ型の他に、接触ブラシ型または非接触チャージャー型等の帯電器が用いられる。
【００３１】
露光ユニット１は、画像データに応じた光を、帯電器５と現像装置２との間を通過させて、帯電された感光体ドラム３の表面に照射して露光することにより、感光体ドラム３の表面に画像データに応じた静電潜像を形成するものである。
本実施形態においては、露光ユニット１は、図１に示すように、レーザ照射部および反射ミラーを備えたレーザスキャニングユニット（ＬＳＵ）である。ただし、発光素子をアレイ状に並べたＥＬ（エレクトロルミネッセンス）またはＬＥＤ書込みヘッドを用いることもできる。
【００３２】
中間転写ベルトユニット８は、中間転写ローラ６（６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ）、中間転写ベルト７、中間転写ベルト駆動ローラ７１、中間転写ベルト従動ローラ７２、図示しない中間転写ベルトテンション機構を備えている。
中間転写ローラ６、中間転写ベルト駆動ローラ７１、中間転写ベルト従動ローラ７２、中間転写ベルトテンション機構は、中間転写ベルト７を張架し、図１の矢印Ｂ方向に中間転写ベルト７を回転駆動させるものである。
【００３３】
中間転写ローラ６は、中間転写ベルトユニット８の中間転写ベルトテンション機構における中間転写ローラ取付部に回転可能に支持されている。中間転写ローラ６には感光体ドラム３のトナー像を中間転写ベルト７上に転写するための転写バイアスが印加されている。
【００３４】
中間転写ベルト７は、各感光体ドラム３に接触するように設けられている。中間転写ベルト７上には、感光体ドラム３に形成された各色成分のトナー像が順次重ねて転写されることにより、カラーのトナー像（多色トナー像）が形成される。中間転写ベルト７は、厚さが例えば１００μｍ〜１５０μｍ程度のフィルムを用いて無端状に形成されている。
【００３５】
感光体ドラム３から中間転写ベルト７へのトナー像の転写は、中間転写ベルト７の裏側に接触している中間転写ローラ６によって行われる。中間転写ローラ６には、トナー像を転写するために高電圧の転写バイアス（トナーの帯電極性（−）とは逆極性（＋）の高電圧）が印加されている。
中間転写ローラ６は、直径が例えば８〜１０ｍｍの金属（例えばステンレス）軸をベースとして形成され、表面が導電性の弾性材（例えばＥＰＤＭ，発泡ウレタン等）により覆われている。この導電性の弾性材により、中間転写ローラ６は中間転写ベルト７に対して均一に高電圧を印加することができる。本実施の形態では、転写電極としてローラ形状のもの（中間転写ローラ６）を使用しているが、これ以外にブラシなども用いることが可能である。
【００３６】
上述のように各感光体ドラム３上の静電潜像は各色成分に応じたトナーにより顕像化されてそれぞれトナー像となり、これらトナー像は中間転写ベルト７上に重ねて合わされ積層される。このように、積層されたトナー像は、中間転写ベルト７の回転によって、搬送されてきた用紙と中間転写ベルト７との接触位置（転写部）に移動し、この位置に配置されている転写ローラ１１によって用紙上に転写される。この場合、中間転写ベルト７と転写ローラ１１とは所定ニップで互いに圧接されるとともに、転写ローラ１１にはトナー像を用紙に転写させるための電圧が印加される。この電圧は、トナーの帯電極性（−）とは逆極性（＋）の高電圧である。
【００３７】
上記ニップを定常的に得るために、転写ローラ１１もしくは中間転写ベルト駆動ローラ７１の何れか一方は金属等の硬質材料から形成され、他方は弾性ローラ等の軟質材料（弾性ゴムローラまたは発泡性樹脂ローラ等）から形成される。
中間転写ベルト７と感光体ドラム３との接触により中間転写ベルト７に付着したトナー、及び中間転写ベルト７から用紙へのトナー像の転写の際に転写されずに中間転写ベルト７上に残存したトナーは、次工程でトナーの混色を発生させる原因となるために、中間転写ベルトクリーニングユニット９によって除去され回収される。
【００３８】
中間転写ベルトクリーニングユニット９には、中間転写ベルト７に接触するクリーニングブレード（クリーニング部材）が備えられている。中間転写ベルト７におけるクリーニングブレードに接触している部分は、裏側から中間転写ベルト従動ローラ７２にて支持されている。
【００３９】
さらに、現像装置収容部１００Ａは、その最下部に配置された複数の記録媒体を収容する給紙トレイ１０と、一側面に配置されて不定形サイズの記録媒体がセットされる手差しトレイ２０と、給紙トレイ１０または手差しトレイ２０から記録媒体を中間転写ベルトユニット（転写装置）８に搬送するためのシート搬送路Ｓ等を備えている。
【００４０】
シート搬送路Ｓは、給紙トレイ１０のシート及び手差しトレイ２０の記録媒体を転写部や定着ユニット１２を経由させて排紙トレイ１５に案内する。ここで、転写部は中間転写ベルト駆動ローラ７１と転写ローラ１１との間に位置する。
さらに、シート搬送路Ｓには、ピックアップローラ１６（１６ａ，１６ｂ）、搬送ローラ２５（２５ａ〜２５ｈ）、レジストローラ１４、転写部（転写ローラ１１）、定着ユニット１２等が配置されている。
【００４１】
搬送ローラ２５は、シートの搬送を促進・補助するための小型のローラであり、シート搬送路Ｓに沿って複数設けられている。ピックアップローラ１６ａは、給紙トレイ１０の端部に備えられ、給紙トレイ１０からシートを１枚ずつシート搬送路Ｓに供給する呼び込みローラである。ピックアップローラ１６ｂは、手差しトレイ２０の近傍に備えられ、手差しトレイ２０からシートを１枚ずつシート搬送路Ｓに供給する呼び込みローラである。レジストローラ１４は、シート搬送路Ｓを搬送されているシートを一旦保持し、中間転写ベルト７上のトナー像の先端とシートの先端とを合わせるタイミングでシートを転写部に搬送するものである。
【００４２】
〔定着装置収容部１００Ｂの構成〕
図１に示すように、定着装置収容部１００Ｂに収容された定着装置１２は、トナー画像が転写された記録媒体を挟んで相互に逆方向に回転するヒートローラ８１および加圧ローラ８２と、搬送ローラ２５ｂと、排紙ローラ２５ｃとを備えている。
ヒートローラ８１は、所定の定着温度となるように図示しない制御部によって制御される。この制御部は、図示しない温度検出器からの検出信号に基づいてヒートローラ８１の温度を制御する。
【００４３】
定着温度に昇温したヒートローラ８１と加圧ローラ８２は、記録媒体に圧接してトナーを溶融することにより、記録媒体上にトナー画像を定着させる。
トナー像が定着された記録媒体は、搬送ローラ２５ｂ、２５ｃによってシート搬送路Ｓの反転排紙経路に搬送され、反転された状態（トナー像を下側に向けた状態）で排紙トレイ１５上に排出される。
【００４４】
〔現像装置２の構成〕
図２に、図１に示した現像装置２の一実施例の断面図を示す。図３に、図２のＡ−Ａ´断面矢視図、図４に、図２のＢ−Ｂ´断面矢視図、図５に、図３のＣ−Ｃ´断面矢視図、図６に、図３のＤ−Ｄ´断面矢視図、図７に、図３のＥ−Ｅ´断面矢視図を示す。なお、これらの図において、現像槽１１１内に収容されている現像剤は省略している。
図２に示す現像装置２は、主として、現像槽１１１と、感光体ドラム３に二成分現像剤を供給する現像ローラ１１５と、トナー補給装置２２と、トナー移送機構（１１２，１１３など）とを備える。
【００４５】
現像装置２は、現像槽１１１内に、感光体ドラム３と対向するように配置された現像ローラ１１５を有し、現像ローラ１１５によって感光体ドラム３の表面にトナーを供給して、感光体ドラム３の表面に形成された静電潜像を現像（顕像化）する装置である。
【００４６】
現像装置２は、現像槽１１１、現像ローラ１１５に加え、仕切り壁（１１７ａ，１１７ｂ）、現像剤の搬送部材（１１２，１１３，１１４）、ドクターブレード１１６、トナー濃度検知センサ１１９、スクレーパ１１５ａ等を備える。
現像槽１１１は、トナーと磁性キャリアとを含む現像剤（二成分現像剤）を収容する槽である。
この現像槽１１１の内部には、図２に示すような位置に現像ローラ１１５、第１搬送部材１１２、第２搬送部材１１３、第３搬送部材１１４、ドクターブレード１１６、スクレーパ１１５ａが配置される。
この発明で利用される現像剤に含まれるキャリアは、磁性を有する磁性キャリアであり、たとえば、フェライトキャリアが用いられる。
【００４７】
《現像槽の内部構成》
現像槽１１１の内部は、現像ローラ１１５の軸心方向と平行な断面がＵ字状の第１仕切り壁１１７ａおよび第２仕切り壁１１７ｂとによって、鉛直方向のほぼ上下に３つの部屋に区画されている。３つの部屋のうちの上側の部屋が第１現像剤搬送路Ｐであり、現像ローラ１１５の真下に位置し鉛直方向の中央の部屋が第２現像剤搬送路Ｑであり、第１現像剤搬送路Ｐの真下に位置し鉛直方向の下側の部屋が第３現像剤搬送路Ｒである。
【００４８】
第１現像剤搬送路Ｐ、第２現像剤搬送路Ｑおよび第３現像剤搬送路Ｒには、それぞれ第１搬送部材１１２、第２搬送部材１１３および第３搬送部材１１４が、回転自在に設けられている。
第１搬送部材１１２は、図３に示すように、第１回転軸１１２aと、該第１回転軸１１２aに固定されて一体に回転する螺旋状の第１搬送羽根１１２ｂを備えるオーガスクリューからなり、現像槽１１１の長手方向の右側の側壁１１１ａを貫通した回転軸１１２ａの一端に、第１ギア１１２ｃを備えている。
【００４９】
図８に、第１搬送部材１１２の第１搬送羽根１１２ｂの螺旋ピッチの説明図を示す。
第１搬送羽根１１２ｂは、螺旋ピッチの異なる複数の螺旋羽根１１２ｂ１〜１１２ｂ１２で構成され、現像剤搬送方向の上流側から、螺旋羽根１１２ｂ１，螺旋羽根１１２ｂ２，螺旋羽根１１２ｂ３，螺旋羽根１１２ｂ４，・・・，螺旋羽根１１２ｂ１２と、順番に段差なく連続的に形成されている。
螺旋羽根１１２ｂ１と螺旋羽根１１２ｂ２との間隔を螺旋ピッチＰ１，螺旋羽根１１２ｂ２と螺旋羽根１１２ｂ３との間隔を螺旋ピッチＰ２，・・・，螺旋羽根１１２ｂｎと螺旋羽根１１２（ｂｎ＋１）との間隔を螺旋ピッチＰｎとすると、第１搬送部材１１２においては、螺旋ピッチは、螺旋ピッチＰ１から螺旋ピッチＰ１１に向かい、すなわち、現像剤搬送方向の上流から下流に向かい、順番に小さくなるように構成されている。
【００５０】
第１現像剤搬送路Ｐにおいては、第１搬送羽根１１２ｂの螺旋ピッチが、螺旋ピッチＰ１から螺旋ピッチＰ１１に向かい、すなわち、現像剤搬送方向の上流から下流に向かい順番に小さくなるように構成されているので、第１搬送部材１１２が１回転する間に第１搬送羽根１１２ｂにより搬送される現像剤の距離は、現像剤搬送方向の上流から下流に向けて徐々に短くなる。
【００５１】
すなわち、第１搬送羽根１１２ｂにより搬送される現像剤の搬送速度は、現像剤搬送方向の上流から下流に向けて徐々に遅くなる。
これにより、第１搬送羽根１１２ｂの螺旋ピッチが小さい現像剤搬送方向の下流側では、搬送される現像剤の流れが遅くなるため、搬送される現像剤量が一定であれば現像剤面は高くなる方向へ作用する。
また、図８の実施形態においては、第１現像剤搬送路Ｐ内の二成分現像剤を第１連通路ａに導くために、第１搬送羽根１１２ｂの下流部に、螺旋方向が逆向きの逆螺旋羽根１１２ｂａを備えている。
【００５２】
第２搬送部材１１３は、図３に示すように、第２回転軸１１３aと、該第２回転軸１１３aに固定されて一体に回転する螺旋状の第２搬送羽根１１３ｂを備えるオーガスクリューからなり、現像槽１１１の長手方向の右側の側壁１１１ａを貫通した回転軸１１３ａの一端に、第２ギア１１３ｃを備えている。
また、図３に示す実施形態においては、第２現像剤搬送路Ｑ内の二成分現像剤を第２連通路ｂから第１現像剤搬送路Ｐへと導くために、第２現像剤搬送路Ｑの内部であって、第２連通路ｂを臨む位置に、長方形状の４枚の汲上板１１３ｄが設けられている。４枚の汲上板１１３ｄは、第２回転軸１１３ａの回転中心を通る仮想平面上に、隣り合う２枚の汲上板１１３ｄが直角となるように、第２回転軸１１３ａに固定されている。
【００５３】
第３搬送部材１１４は、図４に示すように、第３回転軸１１４aと、該第３回転軸１１４ａに固定されて一体に回転する螺旋状の第３搬送羽根１１４ｂを備えるオーガスクリューからなり、現像槽１１１の長手方向の右側の側壁１１１ａを貫通した回転軸１１４ａの一端に、第３ギア１１４ｃを備えている。
また、図４に示す実施形態においては、第３現像剤搬送路Ｒ内の二成分現像剤を第３連通路ｃから第２現像剤搬送路Ｑへと導くために、第３現像剤搬送路Ｒの内部であって、第３連通路ｃを臨む位置に、長方形状の４枚の汲上板１１４ｄが設けられている。４枚の汲上板１１４ｄは、第３回転軸１１４aの回転中心を通る仮想平面上に、隣り合う２枚の汲上板１１４ｄが直角となるように第３回転軸１１４aに固定されている。
【００５４】
第１ギア１１２ｃ、第２ギア１１３ｃおよび第３ギア１１４ｃを介して、図示しない駆動手段（例えば、モータ）により、第１搬送部材１１２、第２搬送部材１１３および第３搬送部材１１４が、矢印Ｊ、矢印Ｋおよび矢印Ｌ方向（図２参照）にそれぞれ駆動されると、第１現像剤搬送路Ｐ、第２現像剤搬送路Ｑ、第３現像剤搬送路Ｒ内の二成分現像剤は、図３および図４に示すように、矢印Ｘ、矢印Ｙおよび矢印Ｚの方向にそれぞれ搬送される。
【００５５】
図３および図６に示すように、第１仕切り壁１１７ａ（第１現像剤搬送路Ｐおよび第２現像剤搬送路Ｑを仕切る壁）の端部付近には、二成分現像剤を第１現像剤搬送路Ｐから第２現像剤搬送路Ｑに導くための第１連通路ａが設けられている。また、図３および図７に示すように、第１連通路ａの反対側に位置する第１仕切り壁１１７ａの他端には、二成分現像剤を第２現像剤搬送路Ｑから第１現像剤搬送路Ｐに導くための第２連通路ｂが形成されている。
また、図４および図５に示すように、第２仕切り壁１１７ｂの第３現像剤搬送路Ｒの二成分現像剤搬送方向の下流側端部、かつ第２現像剤搬送路Ｑの二成分現像剤搬送方向の上流側端部に、二成分現像剤を第３現像剤搬送路Ｒから第２現像剤搬送路Ｑに導くための第３連通路ｃが設けられている。
【００５６】
《現像ローラ》
図２に示すように、現像槽１１１には第１現像剤搬送路Ｐの上方部に開口部が形成され、その開口部の位置に現像ローラ１１５が、回転可能にかつ感光体ドラム３との間に、所定の現像ニップ部Ｎをもって配置されている。
現像ローラ１１５は、図示しない駆動手段によって軸心回りに回転駆動するマグネットローラであり、第１現像剤搬送路Ｐ内の二成分現像剤を担持して感光体ドラム３に供給する。図示しない電源から現像バイアス電圧が印加されることにより、感光体ドラム３の表面の静電潜像にトナーを付着させて現像する。
【００５７】
《ドクターブレード》
図２に示すように、ドクターブレード１１６は、現像ローラ１１５の軸線方向に平行に延びる長方形の板状部材であり、その上端１１６ａは現像ローラ１１５の表面に対して所定の間隙を保った状態で、現像槽１１１に固定されている。ドクターブレード１１６の材料としては、例えば、ステンレス鋼、アルミニウム、合成樹脂等が挙げられる。
【００５８】
《現像剤回収路》
図２に示すように、現像槽１１１の内部には、第１仕切り壁１１７ａによって、第１現像剤搬送路Ｐと水平方向に区画される現像剤回収路Ｕが設けられている。感光体ドラム３の現像に供された後の二成分現像剤は、後述するスクレーパの表面を通って第１現像剤搬送路Ｐから離間し、現像剤回収路Ｕを通過して第３現像剤搬送路Ｒへ導かれる。
【００５９】
《スクレーパ》
図２に示すように、スクレーパ１１５ａは、現像ローラ１１５の軸線方向に平行に延びる長方形の板状部材であり、現像ローラ１１５の表面に対して所定の間隙を保った状態で、現像槽１１１に固定されている。感光体ドラム３の現像に供された後の二成分現像剤は、このスクレーパ１１５ａによって、現像ローラ１１５表面から剥離離間する方向（矢印Ｆ方向）へ導かれ、現像剤回収路Ｕを経て、第３現像剤搬送路Ｒ内に落下する。
【００６０】
《現像剤面調整窓》
図２に示すように、第１仕切り壁１１７ａには、現像ローラ１１５の軸方向と平行な方向（紙面に垂直な方向）に、現像剤面調整窓Ｈを形成する。現像剤面調整窓Ｈは、第１現像剤搬送路Ｐと、現像剤回収路Ｕとの間に設けられる窓であり、所定の高さを有し、その高さを超えた余剰現像剤が、第１現像剤搬送路Ｐから現像剤回収路Ｕに導かれる。ここで、余剰現像剤は、第１現像剤搬送路内にある二成分現像剤である。
現像剤面調整窓Ｈの下部の鉛直方向における高さは、第１搬送部材１１２の最上部とほぼ同じ高さとしている。第１現像剤搬送路Ｐの現像剤面が、現像剤面調整窓Ｈの下部の高さより高くなると、現像剤は現像剤面調整窓Ｈから、第１仕切壁１１７ａを超えて図２の右方向へ移動し、現像剤回収路Ｕの方へ余剰現像剤として排出され、第３現像剤搬送路Ｒへ導かれる。
現像剤面調整窓Ｈの下部の鉛直方向における高さは、第１搬送部材１１２で搬送される現像剤の剤面を調整するものなので、第１搬送部材１１２の最上部より高すぎると、撹拌搬送能力に対して現像剤が過多となり、現像剤の撹拌搬送力が不足し、逆に、第１搬送部材１１２の最上部より低すぎると、撹拌搬送能力に対して現像剤が過少となり、現像ローラ１１５による現像剤汲上力が低下するので、現像剤面調整窓Ｈの下部の鉛直方向における高さは、第１搬送部材１１２の軸心より高く、第１搬送部材１１２の最上部の高さと同一の高さに設定することが好ましい。
【００６１】
《トナー濃度検知センサ》
トナー濃度検知センサ１１９は、図４に示すように、第３搬送部材１１４の鉛直下方で、第３現像剤搬送路Ｒの下流側に設けられる。第３現像剤搬送路Ｒを形成する現像槽１１１の半円筒状内壁面１１１ｃに装着され、第３現像剤搬送路Ｒの中の現像剤と接触する位置で、センサ面が第３現像剤搬送路Ｒの内部に露出するように設けられる。
トナー濃度検知センサ１１９は、図示しないトナー濃度制御部に電気的に接続される。
【００６２】
トナー濃度制御部は、トナー濃度検知センサ１１９が検知するトナー濃度測定値に応じて、後述する図９に示すトナー補給装置２２のトナー排出部材１２２を回転駆動させ、トナー排出口１２３から現像装置２の第１現像剤搬送路Ｐ内に、トナーを供給するように制御する。
トナー濃度制御部が、トナー濃度検知センサ１１９によって検知されたトナー濃度測定値が所定の設定値よりも低いと判定すると、トナー排出部材１２２を回転駆動させる駆動手段に制御信号を送信し、トナー排出部材１２２を回転させる。
【００６３】
トナー濃度検知センサ１１９には、一般的なトナー濃度検知センサを使用することができ、例えば、透過光検知センサ、反射光検知センサ、透磁率検知センサ等を用いることができる。ただし、感度の観点から、透磁率検知センサが好ましい。
透磁率検知センサ（トナー濃度検知センサ１１９）には図示しない電源が接続される。
この電源は、透磁率検知センサを駆動させるための駆動電圧およびトナー濃度の検知結果をトナー濃度制御部に出力するための制御電圧を、透磁率検知センサに印加する。電源による透磁率検知センサへの電圧の印加は、トナー濃度制御部によって制御される。
【００６４】
透磁率検知センサは、制御電圧の印加を受けてトナー濃度の検知結果を出力電圧値として出力する型式のセンサであり、基本的に出力電圧の中央値近傍の感度がよいため、その付近の出力電圧が得られるような制御電圧を印加して用いられる。
このような型式の透磁率検知センサは市販されており、例えば、ＴＤＫ社製の商品名ＴＳ−Ｌ、ＴＳ−Ａ、ＴＳ−Ｋなどが挙げられる。
【００６５】
《トナー補給口》
図３および図５に示すように、第３現像剤搬送路Ｒの下流側端部には、第３現像剤搬送路Ｒ内に新しいトナーを補給するためのトナー補給口１５０と、そのトナー補給口１５０に補給トナーを導くトナー補給路Ｔが設けられている。
【００６６】
［トナー補給装置の構成］
図９に、この発明の現像装置におけるトナー補給装置の一実施例の概略断面図を示す。図１０に、図９に示すトナー補給装置のトナー排出口周辺のＦ−Ｆ´断面矢視図を示す。
図９と図１０に示すように、トナー補給装置２２は、トナー排出口１２３を有するトナー収容容器１２１と、トナー攪拌部材１２５と、トナー排出部材１２２とを備え、その容器内部に未使用のトナーが収容される。
トナー補給装置２２は、図１に示すように、現像装置２の現像槽１１１の上方に配置されており、そのトナー排出口１２３と、現像装置２のトナー補給路Ｔ下端に形成される現像装置２のトナー補給口１５０（図５参照）とが、現像装置２のトナー補給路Ｔ上端部に接続されるトナー搬送パイプ１０２を介して接続されている。トナー収容容器１２１は、内部空間を有するほぼ半円筒状の容器部材であり、半円筒状部分の周方向の横位置にトナー排出口１２３が配置されている。
【００６７】
トナー攪拌部材１２５は、トナー収容容器１２１の半円筒状部分の略中央位置に回転可能に配置されており、トナー排出部材１２２はトナー排出口１２３の上方近傍位置に回転可能に配置されている。
トナー攪拌部材１２５は、回転軸１２５ａを中心に回転する板状部材であり、回転軸１２５ａから離間した両側先端には、可撓性を有する樹脂製（例えば、ポリエチレンテレフタレート）からなるシート状のトナー汲み上げ部材１２５ｂを有している。なお、回転軸１２５ａは、トナー収容容器１２１の長手方向両側の側壁に回転可能に支持されており、その一端は前記側壁を貫通し、図示しない駆動手段の駆動ギアと噛合するギアがその一端に固定されている。
【００６８】
トナー攪拌部材１２５は、そのトナー汲み上げ部材１２５ｂがトナー排出口１２３に対して下方から上方へ向って回転することにより、トナー収容容器１２１内に収容されるトナーを攪拌しながら汲み上げてトナー排出部材１２２へ搬送する。
このとき、トナー汲み上げ部材１２５ｂは、その可撓性によって、トナー収容容器１２１の内壁に沿って摺動して変形しつつ回転し、トナーをトナー排出部材１２２側に供給する。
【００６９】
トナー排出部材１２２とトナー攪拌部材１２５との間には、隔壁１２４が設けられる。これによって、トナー攪拌部材１２５によって汲み上げられたトナーがトナー排出部材１２２の周辺に適量のトナーを保持できるようになる。
【００７０】
トナー排出部材１２２は、トナー収容容器１２１内のトナーをトナー排出口１２３から現像槽１１１に供給するもので、図１０に示すように、トナー収容容器１２１の長手方向両側の側壁に両端が回転可能に支持された回転軸１２２ｂと、回転軸１２２ｂの外周面に固定された螺旋羽根１２２ａと、トナー収容容器１２１の前記側壁を貫通した回転軸１２２ｂの一端に固定されたギア１２２ｃとで構成されている。ギア１２２ｃは、図示しない駆動手段の駆動ギアと噛合している。
トナー収容容器１２１において、トナー排出口１２３は、螺旋羽根１２２ａのギア１２２ｃとは反対側の一端側に配置されている。
トナー排出部材１２２が回転することにより、トナー排出部材１２２側に供給されたトナーは、螺旋羽根１２２ａによってトナー排出口１２３側に向けて搬送され、トナー排出口１２３からトナー搬送パイプ１０２を介して現像装置２の現像槽１１１内へ供給される。
【００７１】
＜現像装置における現像剤の搬送動作の説明＞
画像形成装置の現像工程においては、図２〜図４に示すように、現像装置２の現像ローラ１１５、第１搬送部材１１２、第２搬送部材１１３、第３搬送部材１１４を、それぞれ図２の矢印Ｍ、Ｊ、Ｋ、Ｌ方向に回転させる。
これらの部材の回転により、第１現像剤搬送路Ｐに存在する現像剤が、第１搬送部材１１２の第１搬送羽根１１２ｂによって図３の矢印Ｘ方向に搬送される。これと同時に、第２現像剤搬送路Ｑ内にある現像剤が、第２搬送部材１１３によって図３の矢印Ｙ方向に搬送される。さらに同時に、第３現像剤搬送路Ｒ内にある現像剤が、第３搬送部材１１４によって図４の矢印Ｚ方向に搬送される。
【００７２】
これらの搬送動作と同時に、第１現像剤搬送路Ｐの下流側に搬送された現像剤は、図３に示す第１連通路ａを通って第２現像剤搬送路Ｑへ送られると共に、第２現像剤搬送路Ｑ内の下流側に搬送された現像剤は、第２連通路ｂを通って、第１現像剤搬送路Ｐへと送られる。
また、第１現像剤搬送路Ｐ内を移動する現像剤の一部は現像ローラ１１５に供給される。
現像ローラ１１５に供給される現像剤は、ドクターブレード１１６によって現像ローラ１１５の外周面に均一な所定厚みの現像剤層となって感光体ドラム３へ送られ、この現像剤層から一部のトナーが感光体ドラム３へ供給される。
感光体ドラム３の静電潜像が現像された後、現像ローラ１１５の表面に残った現像剤は、スクレーパ１１５ａにより現像ローラ１１５表面から剥離され、現像剤回収路Ｕを通って第３現像剤搬送路Ｒ内に落下する。
【００７３】
現像剤のトナー濃度は、トナー濃度検知センサ１１９によって検知されているため、第３現像剤搬送路Ｒ内のトナー濃度が所定値以下となると、トナー補給装置２２から第３現像剤搬送路Ｒ内の現像剤上に未使用のトナーが補給される。
【符号の説明】
【００７４】
１    露光装置（露光ユニット）
２    現像装置
３    感光体ドラム
４    クリーナユニット
５    帯電装置（帯電器）
６    中間転写ローラ
７    中間転写ベルト
８    転写装置（中間転写ベルトユニット）
９    中間転写ベルトクリーニングユニット
１０    給紙トレイ
１１    転写ローラ
１２    定着装置（定着ユニット）
１４    レジストローラ
１５    排紙トレイ
１６    ピックアップローラ
２０    手差しトレイ
２２    トナー補給装置
２５    搬送ローラ
７１    中間転写ベルト駆動ローラ
７２    中間転写ベルト従動ローラ
８１    ヒートローラ
８２    加圧ローラ
１００    画像形成装置
１０２    トナー搬送パイプ
１１１    現像槽
１１２    第１搬送部材
１１３    第２搬送部材
１１４    第３搬送部材
１１５    現像ローラ
１１６    ドクターブレード
１１７    仕切り壁
１１９    トナー濃度検知センサ
Ｐ    第１現像剤搬送路
Ｑ    第２現像剤搬送路
Ｒ    第３現像剤搬送路
Ｓ    シート搬送路
Ｔ    トナー補給路
Ｕ    現像剤回収路
ａ    第１連通路
ｂ    第２連通路
ｃ    第３連通路
【図１】
0005286376.tif 000002
【図９】
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【図１０】
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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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