(57)【要約】【課題】簡潔な構成であり、ハウジング内に補給されるトナーを、現像剤と確実に撹拌および混合することができる。【解決手段】トナーおよびキャリアを含む２成分現像剤が収容されたハウジング２１の内部に、現像剤を水平方向に搬送する撹拌スクリュー２２が配置された撹拌室２１ｐと、撹拌スクリュー２２とは逆方向に現像剤を搬送する供給スクリュー２３が配置された供給室２１ｓとが設けられている。撹拌室２１ｐにおける撹拌スクリュー２２に沿った側壁２１ｘには、撹拌室２１ｐの内部空間が外側に広がるように傾斜した傾斜面２１ｚが設けられている。傾斜面２１ｚの下端位置が、撹拌スクリュー２２の回転領域の上端位置よりも低くなっている。【選択図】図２
2012002864.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジングの内部に設けられた現像ローラにより、トナーを含む現像剤を用いて感光体上の静電潜像を現像するとともに、当該ハウジング内に、必要に応じてトナーが補給されるようになった現像装置であって、
前記ハウジングは、補給されたトナーとともに現像剤を水平方向に搬送する撹拌スクリューが配置された撹拌室を有し、
当該撹拌室における前記撹拌スクリューに沿った側壁が、当該撹拌スクリューの回転領域の上部において外側に広がるように傾斜した傾斜面を有しており、
当該傾斜面の下端位置が、撹拌スクリューの回転領域の上端位置よりも低くなっていることを特徴とする現像装置。
【請求項２】
前記傾斜面は、水平面に対する傾斜角度が、トナーの安息角よりも大きくなってい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】
前記撹拌室の底面が、前記撹拌スクリューの回転領域に沿って半円筒状に形成されており、
前記傾斜面の下端が、前記撹拌スクリューの軸心位置よりも上方に位置してい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】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の現像装置を有することを特徴とするプロセスユニット。
【請求項５】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の現像装置を有す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、感光体上の静電潜像を現像する現像装置、当該現像装置および感光体を有するプロセスユニット、および、当該プロセスユニットを有する画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
プリンタ、複写機等の電子写真方式の画像形成装置では、通常、画像データに対応したトナー画像を現像装置によって感光体ドラム上に形成し、そのトナー画像を、直接、あるいは、中間転写ベルト等に転写した後に、記録紙、ＯＨＰシート等の記録シートに転写し、さらにその後に、定着装置において、トナー画像を当該記録シートに定着するようになっている。
【０００３】
現像装置は、感光体ドラム上のトナー画像を、トナーのみによって構成される１成分現像剤を用いて形成する場合と、トナーと磁性のキャリアとを含む２成分現像剤を用いて形成する場合とがある。
図６は、２成分現像剤を用いる現像装置の一例を示す横断面図である。現像装置７０には、トナーと磁性のキャリアとが所定の比率で収容されたハウジング７１が設けられている。
【０００４】
ハウジング７１内には、感光体ドラム８１に対向して配置された円筒形状の現像スリーブ７５ａと、現像スリーブ７５ａの内部に同軸状態で固定的に設けられた円柱形状のマグネットローラ７５ｂとが設けられており、これら、現像スリーブ７５ａとマグネットローラ７５ｂとによって現像ローラ７５が構成されている。マグネットローラ７５ｂには、周方向に沿って複数の磁極が設けられている。
【０００５】
また、現像装置７０のハウジング７１の内部には、ハウジング７１内の現像剤（トナーおよびキャリア）を撹拌および混合する撹拌スクリュー７２と、撹拌スクリュー７２にて搬送される現像剤を現像ローラ７５に供給する供給スクリュー７３とが、それぞれ水平な状態で設けられている。
供給スクリュー７３は、現像ローラ７５の下方において、現像ローラ７５とは平行に設けられており、撹拌スクリュー７２は、供給スクリュー７３の側方において、供給スクリュー７３と平行に設けられている。
【０００６】
撹拌スクリュー７２および供給スクリュー７３は、隔壁７１ｈにて仕切られたハウジング７１内の撹拌室７１ｐおよび供給室７１ｓ内にそれぞれ回転可能に配置されている。撹拌スクリュー７２は、回転されることにより、撹拌室７１ｐ内の現像剤を、軸方向に沿って水平方向に搬送する。供給スクリュー７３は、回転されることにより、供給室７１ｓ内の現像剤を、撹拌スクリュー７２の搬送方向とは逆方向に搬送する。
【０００７】
ハウジング７１内に垂直に設けられた隔壁７１ｈの上端は、撹拌室７１ｐ内における撹拌スクリュー７２の軸心位置の高さのレベル（図６においてＨ２で示す）よりも上方に位置している。また、隔壁７１ｈは、撹拌スクリュー７２が配置された撹拌室７１ｐを挟んで、ハウジング７１の側壁７１ｘに対向している。
側壁７１ｘは、撹拌室７１ｐ内における撹拌スクリュー７２の軸心位置の高さのレベル（Ｈ２）よりも上方に位置する部分が垂直に形成されている。従って、撹拌室７１ｐは、撹拌スクリュー７２の軸心位置の高さレベル（Ｈ２）から、撹拌スクリュー７２の回転領域の上端位置の高さレベル（図６においてＨ３で示す）の上方までは、相互に平行状態になった隔壁７１ｈおよび側壁７１ｘによって、水平方向の断面積がほぼ一定になっている。
【０００８】
ハウジング７１内に補給されたトナーは、撹拌スクリュー７２によってハウジング７１内の現像剤（キャリアおよびトナー）と撹拌されて、キャリアと混合されることにより帯電状態とされる。撹拌スクリュー７２の搬送方向下流側の端部にまで搬送された現像剤は、撹拌室７１ｐと供給室７１ｓとを連通する連通口（図示せず）を介して、供給室７１ｓへ搬送される。供給室７１ｓ内の供給スクリュー７３は、帯電状態になったトナーを含む現像剤を、撹拌スクリュー７２の搬送方向とは反対方向に搬送する間に、現像ローラ７５へ供給する。
【０００９】
現像ローラ７５では、固定状態になったマグネットローラ７５ｂの周囲を現像スリーブ７５ａが回転しており、供給スクリュー７３によって現像スリーブ７５ａの外周面に現像剤が供給される。現像スリーブ７５ａの外周面に供給される現像剤は、現像スリーブ７５ａの外周面とともに移動する際に、マグネットローラ７５ｂに設けられた磁極の磁力によってキャリアが磁気ブラシを形成し、磁気ブラシに付着したトナーが、感光体ドラム８１上の静電潜像に付着する。これにより、感光体ドラム８１上の静電潜像がトナーによって現像される。
【００１０】
このような現像装置７０では、現像動作が行われることによってトナーが消費されるために、例えば、ハウジング７１の内部における現像剤に対するトナー濃度、現像によって得られたトナー画像の濃度等を実測して、実測された情報に基づいて、ハウジング７１の内部にトナーが補給される。このようにして、ハウジング７１内のトナーの混合比率が、設定された所定範囲とすることにより、所望のトナー濃度の画像を安定して形成することができる。
【００１１】
また、ハウジング７１には、撹拌スクリュー７２における上流側の端部に対向する位置にトナー補給口（不図示）が設けられており、補給されるトナーは、自然落下により、トナー補給口を通って、撹拌スクリュー７２における上流側の端部に補給される。撹拌スクリュー７２における上流側の端部には、供給スクリュー７３によって現像剤が搬送されており、補給されるトナーは、撹拌スクリュー７２における上流側の端部の現像剤上に補給される。
【００１２】
図６に示す現像装置７０では、通常、ハウジング７１内における現像剤の上面の高さレベルが、撹拌スクリュー７２の回転軸７２ａの上端の高さレベル（図６に「Ｈ０」で示す）と、撹拌スクリュー７２の回転領域の上端の高さレベル「Ｈ３」との間で変化するように、トナー補給のタイミング、トナー補給量等が設定されている。
しかしながら、現像装置７０のハウジング７１内に貯留されている２成分現像剤は、周囲の湿度、温度等の環境変化、トナー混合比の変化、キャリアの経時的な劣化等によって、嵩密度が変化することが知られている。
【００１３】
図７は、図６に示す現像装置７０の内部における現像剤のトナー混合比と嵩容量との関係を示すグラフ、図８は、その場合におけるトナー混合比と嵩容量変動率との関係を示すグラフである。なお、トナーとして、乳化重合法によって製造したスチレン−アクリル樹脂を体積平均粒径６．５μｍにしたものを使用している。また、キャリアは、体積平均粒径が３３μｍのアクリルＭＥＣ（Micro Engineering Coating）フェライトコアを使用している。
【００１４】
図７および図８において、実線は、温度および湿度が２３℃、６５％ＲＨの標準状態（「ＮＮ」とする）の場合、破線は、温度および湿度が１０℃、１５％ＲＨの低温および低湿状態（「ＬＬ」とする）の場合、一点鎖線は、温度および湿度が３０℃、８５％ＲＨの高温および高湿状態（「ＨＨ」とする）の場合である。現像装置のハウジング内におけるトナー混合比は、トナー補給によって７％になるように設定されており、５〜９％程度の範囲で変動する。現像装置のハウジング内におけるトナー混合比の最小値をＴｃｍｉｎとし、最大値をＴｃｍａｘとする。
【００１５】
図７に示すように、現像装置のハウジング内において、現像剤のトナー混合比（％）が増加するにつれて、現像剤の嵩容量（ｃｍ３／ｇ）は増加しており、また、嵩容量は、周囲環境の状態が「ＬＬ」の場合が大きく、「ＮＮ」、「ＨＨ」の順番で小さくなっている。さらには、図８に示すように、現像剤のトナー混合比（％）が増加するにつれて、嵩容量変動率も増加しており、周囲環境の状態が「ＬＬ」の場合が大きく、「ＮＮ」、「ＨＨ」の順番で小さくなっている。
【００１６】
従って、周囲環境の状態が「ＬＬ」であり、しかも、トナー混合比がＴｃｍａｘ（最大）の場合に、嵩容量変動率が最大になるとともに、嵩容量も最大になる。この場合の最大嵩容量をＶｍａｘとする。また、周囲環境の状態が「ＨＨ」であり、しかも、トナー混合比がＴｃｍｉｎ（最小）の場合に、嵩容量変動率が最小になるとともに、嵩容量も最小になる。この場合の最小嵩容量をＶｍｉｎとする。
【００１７】
このように、湿度、温度等の周囲環境の状態、トナー混合比が変化することによって、Ｖｍａｘが変化するために、現像剤の上面レベルは、撹拌スクリュー７２における回転領域の上端のレベルＨ３よりも上方になるおそれがある。このような状態でトナーが補給されると、トナー補給によって現像剤上に自然落下したトナーは、撹拌スクリュー７２における回転領域よりも上方に位置することになり、撹拌スクリュー７２の回転によっては現像剤内に取り込まれず、撹拌スクリュー７２にて回転される現像剤上に載った状態で搬送されるおそれがある。
【００１８】
このような状態で搬送されるトナーは、撹拌スクリュー７２の回転によっては現像剤のキャリアとはほとんど撹拌および混合されず、十分に帯電されないことから帯電不良になる。
帯電不良のトナーは、撹拌スクリュー７２から供給スクリュー７３へと搬送されて、供給スクリュー７３によって現像スリーブ７５ａへ供給されると、感光体ドラム８１の非潜像部分に付着するおそれがある。この場合には、記録シートにおけるトナー画像以外の地肌部分が汚れる地肌汚れが発生することになる。
【００１９】
また、帯電不良のトナーは、現像スリーブ７５ａあるいは感光体ドラム８１に対して静電力による付着力が低下するために、回転する現像スリーブ７５ａあるいは感光体ドラム８１から離脱するおそれがある。現像スリーブ７５ａあるいは感光体ドラム８１から離脱したトナーが、現像装置７０の外部へ飛散すると、画像形成装置内部が汚染されることになる。
【００２０】
このような問題を解決するために、特許文献１には、２成分現像剤を用いる現像装置において、トナー補給時に、現像剤撹拌搬送部材（撹拌スクリュー）の上部が、現像剤貯留槽に貯留されている２成分現像剤の貯留上面よりも突出した状態に保持されるように、現像剤撹拌搬送部材の高さ、または、現像剤の貯留面の高さを調整することができる高さ調整機構を設ける構成が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２１】
【特許文献１】特開２０００−４７４７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２２】
特許文献１に開示された現像装置では、高さ調整機構は、現像剤撹拌搬送部材または現像剤貯留槽の高さを、カム等によって変更する構成になっている。このために、現像剤撹拌搬送部材または現像剤貯留槽を上下方向に移動可能に構成し、また、カムを回転させる機構を設ける必要があるために、複雑な構成となり、製造コストがかかるという問題がある。
【００２３】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、簡潔な構成によって、ハウジング内に補給されるトナーを、現像剤と確実に撹拌および混合することができる現像装置を提供することにある。本発明の他の目的は、そのような構成の現像装置を有するプロセスユニットおよび画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
上記目的を達成するため、本発明に係る画像形成装置は、ハウジングの内部に設けられた現像ローラにより、トナーを含む現像剤を用いて感光体上の静電潜像を現像するとともに、当該ハウジング内に、必要に応じてトナーが補給されるようになった現像装置であって、前記ハウジングは、補給されたトナーとともに現像剤を水平方向に搬送する撹拌スクリューが配置された撹拌室を有し、当該撹拌室における前記撹拌スクリューに沿った側壁が、当該撹拌スクリューの回転領域の上部において外側に広がるように傾斜した傾斜面を有しており、当該傾斜面の下端位置が、撹拌スクリューの回転領域の上端位置よりも低くなっていることを特徴とする。
【００２５】
また、本発明のプロセスユニットは、前記現像装置を有することを特徴とする。
さらに、本発明の画像形成装置は、前記現像装置を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２６】
本発明の現像装置は、撹拌室における撹拌スクリューに沿った側壁に、外側に広がる傾斜面が設けられて、その傾斜面の下端が撹拌スクリューの回転領域の上端位置よりも低くなっているという簡潔な構成によって、ハウジング内に補給されるトナーを、現像剤と確実に撹拌および混合することができる。これにより、トナーが帯電不足になることを防止することができ、高品質な画像を形成することができる。
【００２７】
好ましくは、前記傾斜面は、水平面に対する傾斜角度が、トナーの安息角よりも大きくなっていることを特徴とする。
好ましくは、前記撹拌室の底面が、前記撹拌スクリューの回転領域に沿って半円筒状に形成されており、前記傾斜面の下端が、前記撹拌スクリューの軸心位置よりも上方に位置していることを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の実施の形態に係る現像装置が設けられた画像形成装置であるタンデム型カラーデジタルプリンタの構成を示す模式図である。
【図２】図１に示すプリンタのプロセスユニットに設けられた現像装置の横断面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ線に沿った断面図である。
【図４】図３のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。
【図５】現像装置内における現像剤の貯留量（体積）と貯留現像剤の上面の高さレベルとの関係を示すグラフである。
【図６】２成分現像剤を用いる従来の現像装置の一例を示す横断面図である。
【図７】図６に示す現像装置内における現像剤のトナー混合比と嵩容量との関係を示すグラフである。
【図８】図６に示す現像装置内における現像剤のトナー混合比と嵩容量変動率との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
図１は、本発明の実施形態に係る現像装置が設けられた画像形成装置であるタンデム型カラーデジタルプリンタ（以下、単に「プリンタ」という）の構成を示す模式図である。このプリンタは、プリント（印刷）ジョブの実行指示を受け付けると、その指示に基づいて、周知の電子写真方式により、フルカラーあるいはモノクロの画像を記録用紙、ＯＨＰシート等の記録シートに形成する。
【００３０】
プリンタは、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色のトナーによるトナー画像を記録シート上に形成する画像形成部Ａと、画像形成部Ａの下方に配置されて、画像形成部Ａに供給される記録シートが内部に収容された複数の給紙カセットを有する給紙部（図示せず）とを備えている。
画像形成部Ａは、プリンタのほぼ中央部において一対のベルト周回ローラ４２および４３に水平状態に巻き掛けられて周回移動可能になった中間転写ベルト４１を備えている。中間転写ベルト４１は、図示しないモーターによって、矢印Ｘで示す方向に周回移動するようになっている。
【００３１】
中間転写ベルト４１の下方には、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色のトナーによって中間転写ベルト４１上にトナー画像を順次形成するためのプロセスユニット１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋが、中間転写ベルト４１の周回移動方向の上流側からその順番で配置されている。
各プロセスユニット１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋのそれぞれは、画像形成部Ａに対して着脱可能に構成されており、プリンタにおける正面側から背面側（内奥側）に向って画像形成部Ａ内に挿入されることにより画像形成部Ａに装着される。各プロセスユニット１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋのそれぞれは、寿命に達すると新たなプロセスユニット１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋに交換される。
【００３２】
各プロセスユニット１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋは、同様の構成になっており、使用されるトナーの色が異なること以外は、同様の機能を有しているために、以下においては、主として、プロセスユニット１０Ｙの構成について説明する。
プロセスユニット１０Ｙには、中間転写ベルト４１に対向して配置された感光体ドラム１１が設けられている。この感光体ドラム１１は、軸方向が、中間転写ベルト４１の幅方向に沿った状態になっており、プリンタにおける正面側の端部から背面側の端部にわたって直線状に延びている。各感光体ドラム１１は、矢印Ｅで示す方向に回転されるようになっている。
【００３３】
全てのプロセスユニット１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋの下方には、各プロセスユニット１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋのそれぞれの感光体ドラム１１の表面にレーザ光を照射して静電潜像を形成する露光装置５１が設けられている。露光装置５１は、画像形成部Ａに取り付けられている。
プロセスユニット１０Ｙには、露光装置５１からレーザ光が照射される感光体ドラム１１の表面位置に対して回転方向の上流側に、感光体ドラム１１の表面を一様に帯電させる帯電装置１２が、感光体ドラム１１に近接して配置されており、また、回転方向の下流側には、現像装置２０が配置されている。回転される感光体ドラム１１の表面は、帯電装置１２にて帯電された後に、露光装置５１から照射されるレーザ光によって静電潜像が形成される。感光体ドラム１１の表面に形成された静電潜像は、現像装置２０にてトナー現像される。
【００３４】
感光体ドラム１１の上方には、中間転写ベルト４１を挟んで対向配置された１次転写ローラ１５が設けられている。現像装置２０にて現像された感光体ドラム１１上のトナー画像は、１次転写ローラ１５によって中間転写ベルト４１の外周面上に転写される。なお、１次転写ローラ１５は、画像形成部Ａに取り付けられている。
他のプロセスユニット１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋにおける感光体ドラム１１上にも、それぞれの感光体ドラム１１上に形成された画像を中間転写ベルト４１に転写する１次転写ローラ１５が、それぞれ画像形成部Ａに取り付けられており、それぞれの感光体ドラム１１上に形成されたトナー画像は、各１次転写ローラ１５によって、中間転写ベルト４１上の同一領域上にそれぞれ転写される。
【００３５】
プロセスユニット１０Ｙには、トナー画像が中間転写ベルト４１上に転写された感光体ドラム１１の表面を清掃する清掃装置１４が設けられている。
中間転写ベルト４１は、各１次転写ローラ１５によって転写されたそれぞれのトナー画像を、Ｋ色のトナー用のプロセスユニット１０Ｋに近接して配置された一方のベルト周回ローラ４２にまで搬送する。このベルト周回ローラ４２には、中間転写ベルト４１を介して２次転写ローラ５２が対向配置されている。２次転写ローラ５２は中間転写ベルト４１に圧接されており、その圧接部分に、トナー画像を記録シートに転写する転写ニップが形成されている。
【００３６】
転写ニップには、画像形成部Ａの下方に設けられた給紙部（図示せず）の給紙カセット内から記録シートが搬送される。記録シートは、図示しないタイミングローラ対によって、中間転写ベルト４１上に形成されたトナー画像が転写ニップに搬送されるタイミングに同期して搬送される。中間転写ベルト４１上に形成されたトナー画像は、転写ニップを通過する記録シートＳに圧接されると、２次転写ローラ５２によって形成される電界の静電力によって記録シートＳ上に一括して転写される。
【００３７】
なお、中間転写ベルト４１上のトナー画像を形成するトナーは、２次転写ローラ５２の静電力によっては完全に記録シート上に転写されず、一部が中間転写ベルト４１上に残留する場合があるが、この残留トナーは、プロセスユニット１０Ｙに近接して配置された他方のベルト周回ローラ４３に対して中間転写ベルト４１を介して対向配置された残留トナー除去装置５７によって、電気的および機械的に除去される。残留トナー除去装置５７によって除去されたトナーは、廃トナーとして廃トナーボトル５８に貯留される。
【００３８】
転写ニップを通過した記録シートは、画像形成部Ａの上部に設けられた定着部６０に搬送される。定着部６０には、相互に圧接された加熱ローラ６１および加圧ローラ６２を備えており、加熱ローラ６１および加圧ローラ６２が相互に圧接されていることによって両者の間に定着ニップが形成されている。加熱ローラ６１の軸心部にはヒータランプ（図示せず）が配置されており、ヒータランプによって加熱ローラ６１が加熱されるようになっている。
【００３９】
転写ニップを通過して定着部６０に搬送される記録シートのトナー画像は、記録シートが定着ニップを通過する間に、加熱および加圧されて記録シート上に定着される。定着部６０においてトナー画像が定着された記録シートは、トナー画像が形成された面を下方に向けた状態で、プリンタの上部に設けられた排紙トレイ５６上に排出される。
各プロセスユニット１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋのそれぞれに設けられた現像装置２０は、２成分現像剤（キャリアおよびトナー）によって、感光体ドラム１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋ上の静電潜像を現像するようになっており、中間転写ベルト４１の上方に設けられたトナーカートリッジ１７Ｙ、１７Ｍ、１７Ｃ、１７ＫからＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋの各色のトナーがそれぞれの現像装置２０に、トナー搬送管１８Ｙ、１８Ｍ、１８Ｃ、１８Ｋを介して供給される。
【００４０】
各トナーカートリッジ１７Ｙ、１７Ｍ、１７Ｃ、１７Ｋは、画像形成部Ａに対して着脱可能になっており、各トナーカートリッジ１７Ｙ、１７Ｍ、１７Ｃ、１７Ｋ内のトナーがなくなると、それぞれ、所定の色のトナーが充填された新たなトナーカートリッジ１７Ｙ、１７Ｍ、１７Ｃ、１７Ｋに交換される。なお、Ｋ色のトナーが収容されたトナーカートリッジ１７Ｋ以外の３つのトナーカートリッジ１７Ｙ、１７Ｍ、１７Ｃは、トナー収容量が等しくなっているが、Ｋ色のトナーが収容されたトナーカートリッジ１７Ｋは、他の３つのトナーカートリッジ１７Ｙ、１７Ｍ、１７Ｃよりもトナー収容量が多くなっている。
【００４１】
図２は、各プロセスユニット１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋのそれぞれに設けられた現像装置２０の横断面図、図３は、図２のＡ−Ａ線に沿った断面図、図４は、図２のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。
現像装置２０は、感光体ドラム１１の軸方向（プリンタの正面側から背面側方向）に沿って長く延びるハウジング２１を有しており、ハウジング２１の内部に、トナーおよびキャリアによって構成された２成分現像剤が収容されている。
【００４２】
ハウジング２１内の下部には、ハウジング２１の長手方向に沿った状態で相互に平行になった撹拌スクリュー２２および供給スクリュー２３が水平状態で設けられており、供給スクリュー２３の上方に現像ローラ２５が設けられている。現像ローラ２５は、ハウジング２１に設けられた開口部２１ａを介して、感光体ドラム１１の下部外周面に対向している。
【００４３】
現像ローラ２５は、従来の２成分現像剤を用いた現像装置において使用される現像ローラと同様に、水平な状態で感光体ドラム１１と平行に配置された円筒状の現像スリーブ２５ａと、現像スリーブ２５ａとは同軸状態で現像スリーブ２５ａ内に設けられた磁気ローラ２５ｂとを有している。磁気ローラ２５ａは、ハウジング２１に対して固定されており、現像スリーブ２５ａは、磁気ローラ２５ｂの周囲を回転するように、ハウジング２１に回転可能に支持されている。
【００４４】
撹拌スクリュー２２および供給スクリュー２３は、それぞれ、軸心部に設けられた回転軸２２ａおよび２３ａと、各回転軸２２ａおよび２３ａにおける両側の各端部を除いた周囲に螺旋状に設けられた搬送羽根２２ｂおよび２３ｂとをそれぞれ有している。
供給スクリュー２３の回転軸２３ａは、図３に示すように、プリンタの背面側に位置するハウジング２１の端面（以下、背面側端面とする）２１ｂに、一方の端部が回転可能に支持されている。回転軸２３ａは、回転力が伝達されることによって、所定方向に回転されるようになっている。搬送羽根２３ｂは、回転軸２３ａの回転により、図３に矢印Ｄ３で示す水平方向に現像剤を搬送する。
【００４５】
撹拌スクリュー２２は、供給スクリュー２３よりも長くなっており、図３および図４に示すように、ハウジング２１の背面側端面２１ｂに、回転軸２２ａの一方の端部（背面側の端部）が回転可能に支持されている。撹拌スクリュー２２の回転軸２２ａにおける他方の端部（正面側の端部）は、ハウジング２１における正面側端面２１ｃから突出しており、その突出部分が、円筒状のケーシング部２１ｄによって覆われている。
【００４６】
ケーシング部２１ｄは、供給スクリュー２３の回転軸２３ａを支持する正面側端面２１ｃに一体的に取り付けられており、ケーシング部２１ｄの先端面２１ｋに、撹拌スクリュー２２における回転軸２２ａの正面側の端部が回転可能に支持されている。ケーシング部２１ｄの上部には、トナー搬送管（１８Ｙ、１８Ｍ、１８Ｃ、１８Ｋのいずれか）から供給されるトナーの補給口２１ｅが設けられている。
【００４７】
撹拌スクリュー２２の回転軸２２ａは、供給スクリュー２３における回転軸２３ａとは逆方向に回転されるようになっている。撹拌スクリュー２２の搬送羽根２２ｂは、供給スクリュー２３の搬送羽根２３ｂの構成を軸方向に反転させた構成になっており、回転軸２２ａの回転によって、供給スクリュー２３による現像剤の搬送方向とは逆方向（図３に矢印Ｄ１で示す方向）に現像剤を搬送する。
【００４８】
図２および図３に示すように、撹拌スクリュー２２と供給スクリュー２３との間には、隔壁部２１ｈが設けられている。隔壁部２１ｈは、供給スクリュー２３の長手方向に沿って長くなった帯板状をしており、垂直状態に配置されている。隔壁部２１ｈは、ハウジング２１の内部を、撹拌スクリュー２２が配置された撹拌室２１ｐと、供給スクリュー２３が配置された供給室２１ｓとに分割している。
【００４９】
隔壁部２１ｈの上端は一定の高さになっており、撹拌スクリュー２２における撹拌羽根２２ｂの回転領域の上端レベルH３（図２参照）よりも上方に位置している。
図２に示すように、ハウジング２１の下部には、撹拌スクリュー２２および供給スクリュー２３のそれぞれの下部を覆う撹拌室底面２１ｆおよび供給室底面２１ｇが設けられている。撹拌室底面２１ｆおよび供給室底面２１ｇのそれぞれは、撹拌スクリュー２２および供給スクリュー２３のそれぞれの搬送羽根２２ｂおよび２３ｂの回転領域に沿った半筒形状になっており、それぞれの回転領域に対して所定の間隔をあけた状態で配置されている。
【００５０】
撹拌室底面２１ｆおよび供給室底面２１ｇは、撹拌スクリュー２２および供給スクリュー２３のそれぞれの搬送羽根２２ｂおよび２３ｂの回転領域を長手方向の全域にわたって覆っている。撹拌室底面２１ｆおよび供給室底面２１ｇ同士は、水平方向に並んだ状態で相互に連結された状態になっている。撹拌室底面２１ｆは、円筒形状のキャップ部２１ｄの下部周面に連続している。
【００５１】
図３に示すように、隔壁部２１ｈにおける長手方向の各端部は、供給スクリュー２３における両側の端部がそれぞれ支持された背面側端面２１ｂおよび正面側端面２１ｃとは適当な間隔をあけた状態になっており、隔壁部２１ｈの各端部と、背面側端面２１ｂおよび正面側端面２１ｃのそれぞれとの間には、撹拌室２１ｐと供給室２１ｓとを相互に連通する第１連通口２１ｍおよび第２連通口２１ｎがそれぞれ形成されている。
【００５２】
ハウジング２１内の現像剤は、第１連通口２１ｍおよび第２連通口２１ｎを通って、撹拌室２１ｐと供給室２１ｓとの間を流動可能になっている。
図２に示すように、撹拌室２１ｐを構成する撹拌室底面２１ｆは、撹拌スクリュー２２を挟んで隔壁部２１ｈに対向する側壁２１ｘに連続している。この側壁２１ｘは、撹拌室底面２１ｆに対して垂直に配置された垂直部２１ｙを介して底面２１ｆに連続する傾斜部２１ｚを有している。傾斜部２１ｚは、撹拌室２１ｐにおける上部空間の容積が増加するように、上側になるにつれて、順次、隔壁部２１ｈから離れるように外側に傾斜している。
【００５３】
垂直部２１ｙに連続する傾斜部２１ｚの下端位置（垂直部２１ｙと傾斜部２１ｚとの接続位置）は、撹拌スクリュー２２の軸心の高さ位置（軸心レベル）Ｈ２よりも上方であって、撹拌スクリュー２２における撹拌羽根２２ｂの回転領域の上端位置の高さレベル（上端レベル）Ｈ３よりも下方に位置している。
なお、本実施例では、傾斜部２１ｚの下端位置は、撹拌スクリュー２２における回転軸２２ａの周面における最上位の高さレベルに等しくなっている。
【００５４】
傾斜部２１ｚは、例えば、垂直部２１ｙに対して３０°（水平に対しては６０°）程度の傾斜角になっており、傾斜部２１ｚの上端は、撹拌スクリュー２２における撹拌羽根２２ｂの回転領域の上端位置の高さレベル（Ｈ３）よりも上方に位置している。傾斜部２１ｚの上端は、撹拌室２１ｐを覆う蓋部２１ｗに突き当てられている。
なお、ハウジング２１の外面（撹拌室２１ｐの外面）には、ハウジング２１内の現像剤のトナー濃度を検出する磁気センサー２７が設けられている。
【００５５】
このような構成の現像装置２０では、ハウジング２１内に収容された現像剤は、図３に示すように、撹拌スクリュー２２の回転によって、図３に矢印Ｄ１で示す水平方向に搬送される。この搬送の間に、現像剤に含まれるトナーとキャリアとが撹拌および混合されることにより、トナーが帯電される。撹拌スクリュー２２の下流側の端部にまで搬送された現像剤は、図３に矢印Ｄ２で示すように、隔壁部２１ｈと側壁２１ｂとの間に形成された第１連通口２１ｍを通って、撹拌室２１ｐから供給室２１ｓへと流動する。
【００５６】
供給室２１ｓ内に流動した現像剤は、供給スクリュー２３によって、図３に矢印Ｄ３で示す水平方向に搬送される。供給スクリュー２３によって搬送される現像剤（キャリアおよびトナー）は、固定状態になったマグネットローラ２５ｂの周囲を回転する現像スリーブ２５ａによって、現像スリーブ２５ａの外周面上に供給される。現像スリーブ２５ａの外周面上を搬送されるキャリアは、マグネットローラ２５ｂの磁極によって磁気ブラシを形成し、磁気ブラシに付着したトナーが、感光体ドラム１１の静電潜像に付着する。これにより、感光体ドラム１１の静電潜像がトナー現像される。
【００５７】
供給スクリュー２３によって現像ローラ２５の現像スリーブ２５ａに供給されなかった現像剤は、供給スクリュー２３の下流側端部において、第２連通口２１ｎを通って、供給室２１ｓから撹拌室２１ｐに流動する。以後、現像動作が実行される間、撹拌室２１ｐ内へ搬送された現像剤は、撹拌スクリュー２２によって搬送されることにより、前述した動作が繰り返されることになる。これにより、現像剤はハウジング２１内を循環する。
【００５８】
このような現像動作の実行時には、ハウジング２１内に収容された現像剤のトナー濃度が、例えば磁気センサー２７によって検出されており、磁気センサー２７によって検出されるトナー濃度が、予め設定された値よりも小さくなると、対応するトナーカートリッジ（１７Ｙ、１７Ｍ、１７Ｃ、１７Ｋのいずれか）からトナー搬送管（１８Ｙ、１８Ｍ、１８Ｃ、１８Ｋのいずれか）を介して、ハウジング２１のケーシング部２１ｄに設けられた補給口２１ｅにトナーが供給される。
【００５９】
補給口２１ｅに供給されるトナーは、図４に示すように、ケーシング部２１ｄ内に位置する撹拌スクリュー２２の搬送方向上流側の端部に自然落下し、所定方向に回転している撹拌スクリュー２２によって、ケーシング部２１ｄの現像剤とともに、搬送方向下流側に向って搬送され、ケーシング部２１ｄから撹拌室２１ｐ内に流入する。
この場合、撹拌室２１ｐは、側壁２１ｘの上部の傾斜部２１ｚによって、上部の空間が上方になるにつれて広くなっており、撹拌室２１ｐの内部においては、現像剤の上面レベルが、常に、撹拌スクリュー２２の搬送羽根２２ｂによる搬送領域の上端レベルＨ３よりも低くなっている。このために、ケーシング部２１ｄの内部に供給されたトナーが現像剤とともに撹拌室２１ｐ内に流入すると、新たに補給されたトナーは、撹拌スクリュー２２の搬送羽根２２ｂによって撹拌されている現像剤内に取り込まれることになり、現像剤内に取り込まれたトナーがキャリアと撹拌および混合されることになる。
【００６０】
現像剤内に取り込まれたトナーは、撹拌スクリュー２２によって撹拌室２１ｐ内を搬送されている間に、現像剤のキャリアと撹拌および混合されて所定の帯電状態とされる。
このようにして帯電されたトナーは、前述したように、キャリアを含む現像剤とともに、第１連通口２１ｍを通って、撹拌室２１ｐから供給室２１ｓへと搬送される。供給室２１ｓへ搬送された現像剤は、供給室２１ｓ内を供給スクリュー２３によって搬送されている間に、供給スクリュー２３によって現像スリーブ２５ａの外周面上へと供給される。
【００６１】
現像スリーブ２５ａの外周面上へ供給されたトナーは、所定の帯電状態になっていることにより、感光体ドラム８１の非潜像部分に付着することなく、確実に潜像部分に付着する。従って、記録シートにおけるトナー画像以外の地肌部分が汚れる地肌汚れが発生するおそれがない。また、所定の帯電状態になったトナーは、回転している現像スリーブ２５ａあるいは感光体ドラム１１から離脱するおそれがなく、従って、現像装置２０の外部へトナーが飛散することによる画像形成装置の内部が汚染するおそれもない。
【００６２】
図５は、本実施形態における現像装置２０のハウジング２１内に貯留された現像剤の貯留量（体積：嵩容量）と、貯留された現像剤の上面レベルとの関係を示すグラフである。なお、図７および図８において説明した最大嵩容量Ｖｍａｘおよび最小嵩容量Ｖｍｉｎを、図５のグラフに示している。また、周囲環境が「ＮＮ」の場合における標準的なトナー比率である７％の場合の嵩容量を、「ＶＮＮ」として図５のグラフに示している。さらに、図６に示す従来の現像装置７０のハウジング７１内における現像剤の貯留量（体積：嵩容量）と、貯留された現像剤の上面レベルとの関係について、図５に破線で併記している。
【００６３】
図５のグラフに示すように、本実施形態の現像装置２０では、貯留された現像剤が最大嵩容量Ｖｍａｘの場合における現像剤の上面レベルＨ１が、撹拌スクリュー７２の回転領域の上端位置の高さレベル「Ｈ３」よりも低くなっている。従って、環境変化およびトナー濃度変化によって撹拌室２１ｐ内の現像剤の嵩容量が増加した場合にも、常に、撹拌スクリュー２２の搬送羽根２２ｂによる搬送領域の上端レベルＨ３よりも低くなる。
【００６４】
なお、撹拌室２１ｐの側壁２１ｘに設けられた傾斜部２１ｚの傾斜角度は、特に限定されるものではなく、使用されるトナーの特性等に応じて適宜設定される。一般的に使用されているトナーの場合、傾斜部２１ｚの水平面に対する傾斜角度（図２においてαで示す）は、１０°〜８０°程度とされる。
また、傾斜部２１ｚの水平面に対する傾斜角度αは、トナーの安息角よりも大きくなっていることが好ましい。これにより、補給されたトナーが現像剤上に載った状態になっていても、撹拌室２１ｐ内においては、傾斜部２１ｚに沿ってトナーが流動することになり、撹拌スクリュー２２の搬送羽根２２ｂによって、現像剤内のキャリアと確実に撹拌および混合されることになる。
【００６５】
さらに、傾斜部２１ｚの下端位置は、撹拌スクリュー２２の軸心レベルＨ２よりも高くなっているために、撹拌スクリュー２２における軸心位置Ｈ２よりも下部において、撹拌羽根２２ｂと撹拌室２１ｐの側壁２１ｘとの間隙が広がるおそれがなく、撹拌スクリュー２２による現像剤の搬送能力が低下することを抑制することができる。傾斜部２１ｚの下端位置は、撹拌スクリュー２２の軸心レベルＨ２と同じ高さであってもよく、この場合には、垂直部２１ｙを設ける必要がない。
【００６６】
なお、本発明は、トナーとキャリアとを有する２成分現像剤を使用する現像装置に限らず、１成分現像剤を使用する現像装置にも適用することができる。
さらには、本発明に係る現像装置を有する画像形成装置は、タンデム型カラーデジタルプリンタに限るものではなく、モノクロ画像を形成するプリンタであってもよく、しかも、プリンタに限らず、カラーまたはモノクロの画像を形成できる複写機、ＦＡＸ、ＭＦＰ（Multiple Function Peripheral）等にも適用できる。
【００６７】
さらにまた、本発明は、画像形成部Ａに対して、現像装置２０だけが装着可能になっている場合にも適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００６８】
本発明は、感光体ドラムの外周面に形成された静電潜像を２成分現像剤によって現像する現像装置において、トナーの帯電不良を防止する技術として有用である。
【符号の説明】
【００６９】
Ａ        画像形成部
１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋ      プロセスユニット
１１      感光体ドラム
２０      現像装置
２１      ハウジング
２１ｆ    撹拌室底面
２１ｇ    供給室底面
２１ｈ    隔壁部
２１ｍ    第１連通口
２１ｎ    第２連通口
２１ｐ    撹拌室
２１ｓ    供給室
２１ｘ    側壁
２１ｙ    垂直部
２１ｚ    傾斜部
２２      撹拌スクリュー
２２ａ    回転軸
２２ｂ    搬送羽根
２３      供給スクリュー
２３ａ    回転軸
２３ｂ    搬送羽根
２５      現像ローラ
２５ａ    現像スリーブ
２５ｂ    磁気ローラ
【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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