(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
現像剤を搬送する第１搬送部材と、前記第１搬送部材の上方に配置されるとともに現像剤を搬送する第２搬送部材と、現像剤を担持する現像剤担持体とを備え、前記第１および第２搬送部材により現像剤を循環させつつ前記現像剤担持体へ現像剤を供給する現像装置において、
前記第２搬送部材への現像剤の補充および前記第２搬送部材からの現像剤の回収を行う現像剤溜まり部を有し、
前記現像剤溜まり部は、前記第２搬送部材の現像剤搬送方向の下流側に、前記第２搬送部材の回転軸を含んで設けられていることを特徴とする現像装置。
【請求項２】
現像剤を搬送する第１搬送部材と、前記第１搬送部材の上方に配置されるとともに現像剤を搬送する第２搬送部材と、現像剤を担持する現像剤担持体とを備え、前記第１および第２搬送部材により現像剤を循環させつつ前記現像剤担持体へ現像剤を供給する現像装置において、
前記第２搬送部材への現像剤の補充および前記第２搬送部材からの現像剤の回収を行う現像剤溜まり部と、
前記現像剤溜まり部に設けられ、現像剤を搬送する第３搬送部材とを有し、
前記第３搬送部材の搬送方向と前記第２搬送部材の搬送方向とが逆向きであることを特徴とする現像装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機やプリンタ等の電子写真方式の画像形成装置に用いられる縦循環方式の現像装置に関する。さらに詳細には、現像剤の嵩変動が起こった場合でも装置内を循環している現像剤のバランスを保つようにし、現像剤担持体への現像剤の供給不良を起こさないようにした現像装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の縦循環方式の現像装置の一例として、図７に示すようなものがある。この現像装置１００は、現像剤を収容する現像剤収容槽１１０内に２本のスクリュー（搬送部材）１１４，１１６を平行に配置したものである。これら２本のスクリューは縦方向に配置されており、スクリュー１１４が上方に、スクリュー１１６が下方にそれぞれ位置するように設けられている。また、上方のスクリュー１１４と下方のスクリュー１１６との中間の高さ位置に、現像ローラ１１８が設けられている。そしてこれら２本のスクリュー１１４，１１６を回転させることにより、現像剤を図７中の矢印方向に循環させつつ、現像ローラ１１８に供給することにより現像を行うようにしている。この現像装置１００では、上方のスクリュー１１４が現像ローラ１１８への現像剤の供給を、下方のスクリュー１１６が現像ローラ１１８からの現像剤の回収を、それぞれ受け持っている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記した従来の現像装置１００では、現像剤の嵩変動に伴い、現像剤液面の高さが変化し、あるいは現像剤の長手方向における循環幅が変化し、現像ローラ１１８へ現像剤を均一に供給することができなくなるという問題があった。すなわち現像装置１００では、上方のスクリュー１１４と下方のスクリュー１１６による現像剤の搬送速度（単位時間当たりの搬送量）が等しくなるような条件下で、現像剤収容槽１１０内を循環する現像剤のバランスが保たれる。このため、現像剤の嵩およびスクリューの搬送力（スクリュー径や回転数等で定まる）が決まれば、その条件で両スクリュー１１４，１１６による現像剤の搬送速度が等しくなるように現像剤の液面の高さが変動する。そしてこの結果として、上方のスクリュー１１４から現像ローラへの供給不良を起こしたり、長手方向の現像剤の循環幅が変化し、端部で現像ローラ１１８へ現像剤を供給することができなくなったりする。
【０００４】
ところで、トナーとキャリアからなる二成分現像剤を使用する現像装置においては、現像剤のトナー濃度（現像剤全体に対するトナーの重量比率）を一定範囲内に保つようにトナー補給制御が行われている。通常は、トナー濃度がＴｃ＝６％前後となるように制御しており、その変動の許容範囲は±２％程度である。この許容範囲内でのトナー濃度の変動が現像剤の嵩に対して及ぼす影響を表１により説明する。表１は、各トナー濃度ごとの嵩密度を示す。なお嵩とは、粒子が存在しない隙間も含めた体積であり、嵩密度とは粒子の質量を嵩で割った値である。
【０００５】
【表１】
0004269385.tif 000002
【０００６】
そして表１に示した嵩密度から、各トナー濃度に対する現像剤の嵩を計算することができる。そこで、キャリア１００ｇに対する各トナー濃度における現像剤の嵩を表２に示す。表２から判るようにトナー濃度の変動に伴い、現像剤の嵩も変動する。すなわち、トナー濃度が低下すると現像剤の嵩は減少し、トナー濃度が上昇すると現像剤の嵩は増加する。
【０００７】
【表２】
0004269385.tif 000003
【０００８】
例えば図８のように、トナー濃度の変化により現像剤の嵩が減少した場合を考えると、上方のスクリュー１１４に存在する現像剤の液面が下がる。このため、上方のスクリュー１１４による現像剤の搬送速度が下がる。一方、下方のスクリュー１１６は全体が現像剤に浸っているので、現像剤の搬送速度は変化しない。従って、上下それぞれのスクリュー１１４，１１６による現像剤の搬送速度が等しくなるように、上方のスクリュー１１４の現像剤の液面が上昇する。この結果として図９に示すように、長手方向の現像剤の循環幅が短くなり、現像ローラ１１８への現像剤の供給不良を起こしてしまうのである。あるいは、場合によっては図１０に示すように、上下それぞれのスクリュー部の現像剤液面が下がってバランスをとることになり、上スクリュー１１４から現像ローラ１１８への現像剤供給不良を起こしてしまうのである。
【０００９】
そこで、本発明は上記した問題点を解決するためになされたものであり、現像剤の嵩変動が生じても現像剤の液面の高さを一定に保ち、長手方向の現像剤の循環幅が変化しないようにして、現像剤担持体への現像剤の供給不良を起こさない現像装置を提供することを課題とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記問題点を解決するためになされた請求項１の発明は、現像剤を搬送する第１搬送部材と、前記第１搬送部材の上方に配置されるとともに現像剤を搬送する第２搬送部材と、現像剤を担持する現像剤担持体とを備え、前記第１および第２搬送部材により現像剤を循環させつつ前記現像剤担持体へ現像剤を供給する現像装置において、前記第２搬送部材への現像剤の補充および前記第２搬送部材からの現像剤の回収を行う現像剤溜まり部を有している。
【００１１】
請求項１の現像装置においては、現像剤は第１搬送部材および第２搬送部材によって搬送されることにより、装置内を循環させられる。この現像剤の循環において、現像剤担持体へ現像剤が供給されて現像が行われる。そして、この現像に伴いトナーが消費されていくため、新たにトナーが補給されてトナー濃度が所定の許容範囲内に保たれる。しかし、トナー濃度は完全には一定とはならず多少の変動を伴ってしまう。このために、現像剤の嵩も変動してしまうが、現像剤溜まり部によって第２搬送部材に対する現像剤の補充および回収が行われる。すなわち、常に現像剤の液面がほば一定の高さになるように、第２搬送部材によって搬送される現像剤の量が現像剤溜まり部によって調整される。これにより、現像剤の嵩変動が生じても、液面の高さは変化せずに装置内を循環している現像剤のバランスが保たれる。従って、長手方向の現像剤の循環幅が短くなるようなことはなく、確実に現像剤担持体の長手方向全域に現像剤が供給される。
【００１２】
請求項１の発明ではさらに、前記現像剤溜まり部は、前記第２搬送部材の現像剤搬送方向の下流側に、前記第２搬送部材の回転軸を含んで設けられていることを特徴とする。
【００１３】
かかる請求項１の現像装置においては、現像剤は第１搬送部材および第２搬送部材によって搬送されることにより、装置内を循環させられる。この現像剤の循環において、現像剤担持体へ現像剤が供給されて現像が行われる。ここで、現像剤の嵩が変動し液面が下がった場合における現像剤の挙動を考えると、第１搬送部材による現像剤の搬送速度と第２搬送部材による現像剤の搬送速度とが等しくなるように、第２搬送部材の現像剤の液面が上昇する。さらにこの第２搬送部材の液面の上昇について考えると、現像剤は第１搬送部材の現像剤搬送方向の下流側から溜まり始めるから、第２搬送部材においては、現像剤搬送方向の上流側から徐々に液面の上昇が起こる。このため、第２搬送部材の現像剤搬送方向の下流側において現像剤不足が発生してしまい、その結果として長手方向の現像剤の循環幅が短くなる。従って、主として第２搬送部材の現像剤搬送方向の下流側において、現像剤担持体への現像剤の供給不良が発生することになる。
【００１４】
このため本発明では、第２搬送部材の現像剤搬送方向の下流側に現像剤溜まり部を、第２搬送部材の回転軸を含んで設けることにより、現像剤が不足する部分に対して効率よく現像剤の補充を行うことができるようにしている。これにより、第１搬送部材および第２搬送部材によって形成されている現像剤の循環において、現像剤の嵩が変動した場合には、直ちに現像剤溜まり部から第２搬送部材に対して現像剤が補充される。すなわち、常に現像剤の液面がほば一定の高さになるように第２搬送部材に搬送される現像剤の量が、現像剤溜まり部によって調整される。これにより、現像剤の嵩変動が生じても、液面の高さは変化せずに装置内を循環している現像剤のバランスが保たれる。従って、長手方向の現像剤の循環幅が短くなるようなことはなく、確実に現像剤担持体の長手方向全域に現像剤が供給される。
【００１５】
請求項２の発明によれば、現像剤を搬送する第１搬送部材と、前記第１搬送部材の上方に配置されるとともに現像剤を搬送する第２搬送部材と、現像剤を担持する現像剤担持体とを備え、前記第１および第２搬送部材により現像剤を循環させつつ前記現像剤担持体へ現像剤を供給する現像装置において、
前記第２搬送部材への現像剤の補充および前記第２搬送部材からの現像剤の回収を行う現像剤溜まり部と、前記現像剤溜まり部に設けられ、現像剤を搬送する第３搬送部材とを有している。
【００１６】
請求項２の発明はさらに、前記第３搬送部材の搬送方向と前記第２搬送部材の搬送方向とが逆向きであることを特徴とする。
【００１７】
請求項２の現像装置では、第１搬送部材と第２搬送部材および第３搬送部材によって現像剤が搬送される。そして、第１搬送部材と第２搬送部材とにより現像剤の主循環経路が形成される。この主循環経路に沿って循環する現像剤が現像剤担持体へ供給されて現像が行われる。この主循環経路での現像剤の循環においては、第１搬送部材によって搬送されている現像剤と、第２搬送部材および第３搬送部材によって搬送されている現像剤とで現像剤のバランスが保たれている。ここで、現像剤の嵩が減少した場合には、第３搬送部材によって搬送されている現像剤が第２搬送部材側に補充される。そうすると、第３搬送部材によって搬送される現像剤が減少あるいはなくなる一方、第２搬送部材によって搬送される現像剤の量は増加する。従って、第２搬送部材によって搬送されている現像剤の液面の高さはほぼ一定に保たれた状態で、第１搬送部材の現像剤と第２搬送部材の現像剤とのバランスが保たれる。これにより、長手方向の現像剤の循環幅が短くなるようなことはないため、現像剤担持体の長手方向全域に現像剤が供給される。
【００１８】
なお、第３搬送部材はその中心が、第２搬送部材の中心よりも上方に位置するように配置しなければならない。第２搬送部材の中心よりも下方側に配置すると、第３搬送部材によって搬送される現像剤の量を第２搬送部材側に補充あるいは回収することができないからである。また第３搬送部材は、その現像剤搬送方向が第１搬送部材の現像剤搬送方向に対して逆向きになるように配置することが望ましい。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の現像装置を具体化した実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。本実施の形態は、電子写真方式の画像形成装置において、その感光体ドラム上に形成された静電潜像を現像するために用いられる現像装置である。
【００２０】
まず、第１の実施の形態について説明する。本実施の形態に係る現像装置１は、図１に示すように、現像剤を収容する現像剤収容槽１０内に供給スクリュー１４および回収スクリュー１６の２本を互いに平行に設けたものである。これらはいずれも、回転可能な軸に多数のスクリュー羽根を斜めに備えてなるものである。ただし、それぞれのスクリュー羽根の傾斜の向きは、互いに逆向きとなっている。そして、供給スクリュー１４および回収スクリュー１６の各軸は、現像剤収容槽１０の外部でギヤ列２８により連結されている。さらに回収スクリュー１６の軸には、画像形成装置の本体側から制御されるモータ３０が備えられている。ギヤ列２８においては、回収スクリュー１６のギヤ２６が、供給スクリュー１４のギヤ２４より多い歯数を有している。また、ギヤ２６とギヤ２４との間には、中間ギヤ２５が設けられている。これにより、モータ３０を回転させたときに、供給スクリュー１４と回収スクリュー１６とが同じ向きに、かつ供給スクリュー１４が回収スクリュー１６より速く回転するようにされている。
【００２１】
また現像剤収容槽１０内には、上方の供給スクリュー１４の約３／４が浸かる程度に現像剤が満たされている。さらに、供給スクリュー１４の現像剤搬送方向の下流側に現像剤を溜める溜まり部５が設けられている。この溜まり部５には、供給スクリュー１４の回転軸が延長され、それに供給スクリュー１４の羽根とは逆向きに傾いたスクリュー羽根を備えた逆巻き部１４ａを有する。溜まり部５内の現像剤を積極的に供給スクリュー１４側に補充できるようにするため、および現像剤にストレスをかけないようにするためである。なお、溜まり部５内に、逆巻き部１４ａのようなスクリュー羽根を設けず、単に供給スクリューの回転軸のみを延長しただけでもよい。
【００２２】
そしてこれら２本のスクリューは、図２の側視断面図に示すように縦方向に配置されており、供給スクリュー１４が上段に、回収スクリュー１６が下段に、それぞれ位置している。また、供給スクリュー１４と回収スクリュー１６との中間の高さ位置に、現像ローラ１８が、その一部を現像剤収容槽１０から突出させた状態で設けられている。現像ローラ１８は、画像形成装置の感光体ドラム９０に近接して位置し、感光体ドラム９０の静電潜像にトナーを付与してこれを現像するものである。
【００２３】
続いて、この現像装置１の動作について説明する。画像形成装置本体側からの制御によりモータ３０を回転させると、モータ３０と同軸の回収スクリュー１６が回転する。またその回転がギヤ列２８を介して供給スクリュー１４にも伝達され、供給スクリュー１４も回収スクリュー１６と同じ向きに、回収スクリュー１６より高速で回転する。この供給スクリュー１４および回収スクリュー１６の回転により、現像剤収容槽１０内の現像剤に対する搬送力が生じる。ただし前記のように供給スクリュー１４と回収スクリュー１６とではスクリュー羽根の傾斜の向きが逆であることから、現像剤の搬送の向きも上下で逆である。図１では、上段の供給スクリュー１４により左向きに搬送され、下段の回収スクリュー１６により右向きに搬送される。供給スクリュー１４により搬送され左側の端部に至った現像剤は、落下して下段の回収スクリュー１６に移る。回収スクリュー１６により搬送され右側の端部に至った現像剤は、上方に溢れ出して供給スクリュー１４に移る。かくして現像剤は、現像剤収容槽１０内で反時計回りに循環する。また循環に直接的に寄与しない現像剤は、溜まり部５に蓄積される。
【００２４】
そして、現像剤の循環に伴い、上段の供給スクリュー１４の現像剤の一部が現像ローラ１８に供給される。これにより、現像ローラ１８による感光体ドラム９０の静電潜像にトナーを付与する現像が可能となる。ここで現像剤の嵩が減少すると、図３に示すように、溜まり部５から現像剤が供給スクリュー１４側に補充される。そうすると、現像剤収容槽１０内における現像剤の液面の高さは、常に一定となるように現像剤のバランスが保たれる。このため、長手方向の現像剤の循環幅が短くなるようなことはない。
【００２５】
以上詳細に説明したように、本実施の形態では、上下に配置された供給スクリュー１４および回収スクリュー１６により現像剤を循環させつつ現像ローラ１８に対する現像剤の供給を行う現像装置１において、供給スクリュー１４に対して現像剤の補充および回収を行う溜まり部５を設けたので、現像剤の嵩変動が生じた場合でも、現像剤の液面の高さがほぼ一定の状態で現像剤のバランスが保たれる。この結果、長手方向の現像剤の循環幅が短くなるようなことはなく、現像ローラ１８への現像剤の供給不良を防止することができる。
【００２６】
なお、本実施の形態は単なる例示にすぎず、本発明を何ら限定するものではない。従って本発明は当然に、その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変形が可能である。例えば、本実施の形態における溜まり部５は、長手方向および高さ方向の両方向に突出した形状としているが、長手方向または高さ方向のどちらか一方向のみに突出した形状とすることも可能である。なお、高さ方向のみに突出させる場合には、現像剤溜まり部内に回転軸およびスクリュー羽根を設ける必要はない。また本発明は、３軸循環方式の現像装置にも適用することができる。
【００２７】
次に、第２の実施の形態について説明する。第２の実施の形態に係る現像装置２は、図４に示すように、前記した第１の実施の形態と同様に現像剤を収容する現像剤収容槽２０内に供給スクリュー４４および回収スクリュー４６の２本を互いに平行に設けたものである。そしてさらに搬送スクリュー４２を供給スクリュー４４の斜め上方の高さ位置に設けられている。この搬送スクリュー４２は、図５に示すように回転可能な軸に多数のスクリュー羽根を、供給スクリュー４４とは逆向きに備えてなるものである。また、供給スクリュー４４と回収スクリュー４６との中間の高さ位置に、現像ローラ４８が、その一部を現像剤収容槽２０から突出させた状態で設けられている。他の部分は第１の実施の形態の場合と特に変わるところはない。
【００２８】
かかる現像装置では、画像形成装置本体側からの制御によりモータを回転させると、回収スクリュー４６、供給スクリュー４４および搬送スクリュー４２が回転し、これらのスクリューの回転により搬送力が生じ現像剤が搬送される。これにより、供給スクリュー４４と回収スクリュー４６とにより現像剤の主循環経路が形成される。また、供給スクリュー４４と搬送スクリュー４２とにより現像剤の副循環経路が形成される（図５参照）。そして、現像剤収容槽２０の主循環経路における現像剤の循環において、現像ローラ４８へ現像剤が供給されて現像が行われる。
【００２９】
この現像剤の循環においては、供給スクリュー４４および搬送スクリュー４２とによって搬送されている現像剤と、回収スクリュー４６によって搬送されている現像剤とで現像剤のバランスが保たれている。ここで、トナー濃度が変動して現像剤の嵩が減少すると、搬送スクリュー４２から現像剤が供給スクリュー４４側に補充される。そうすると図６に示すように、搬送スクリュー４２によって搬送される現像剤が減少あるいはなくなる一方、供給スクリュー４４により搬送される現像剤の量は増加する。従って、供給スクリュー４４によって搬送されている現像剤の液面はほぼ一定に保たれた状態で、供給スクリュー４４の現像剤と回収スクリュー４６の現像剤とのバランスが保たれる。これにより、長手方向の現像剤の循環幅が短くなるようなことはないため、現像剤担持体の長手方向全域に現像剤が供給される。
【００３０】
このように第２の実施の形態では、供給スクリュー４４の斜め上方の高さ位置に、搬送スクリュー４２を設けたので、現像剤の嵩変動が生じた場合には、供給スクリュー４４によって搬送されている現像剤の量が、搬送スクリュー４２により調整される。従って、主循環経路における現像剤の液面の高さはほぼ一定に保たれ、この状態において現像剤のバランスが保たれる。このため、長手方向の現像剤の循環幅が短くなることはなく、現像ローラ４８への現像剤の供給不良を防止することができる。なお、本実施の形態は単なる例示にすぎず、本発明を何ら限定するものではない。従って本発明は当然に、その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変形が可能である。例えば、搬送スクリュー４２の現像剤搬送方向を供給スクリュー４４と同じ方向にすることも可能である。また、３軸循環方式の現像装置にも本発明を適用することもできる。
【００３１】
【発明の効果】
以上、説明した通り本発明の現像装置によれば、上方に配置された第２スクリューに対して現像剤を補充および回収する現像剤溜まり部を設けたので、トナー濃度の変動によって現像剤の嵩変動が生じたとしても、装置内で循環する現像剤の量が現像剤溜まり部によって調整されるから、現像剤の液面はほぼ一定の高さに保たれる。そして、この状態で現像剤のバランスが保たれるため、長手方向の現像剤の循環幅は変化しない。すなわち、現像剤の嵩変動が生じても現像剤担持体への現像剤の供給不良を起こさない現像装置が提供されている。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態に係る現像装置の構成を示す断面図である。
【図２】図１に示す現像装置を横方向から見た場合の断面図である。
【図３】図１の現像装置において、現像剤の嵩が減少した場合の現像剤の挙動を示す図である。
【図４】第２の実施の形態に係る現像装置の構成を示す断面図である。
【図５】図４に示す現像装置をの上方から見た場合の断面図である。
【図６】図４の現像装置において、現像剤の嵩が減少した場合の現像剤の挙動を説明するための図である。
【図７】従来の現像装置の構成を示す断面図である。
【図８】図７に示す現像装置において、現像剤の嵩が減少した場合について説明するための図である。
【図９】図７に示す現像装置において、現像剤の嵩が減少した場合の実際の現像剤の挙動を示した図である。
【図１０】図７に示す現像装置において、現像剤の嵩が減少した場合の実際の現像剤の挙動を示した図である。
【符号の説明】
１，２      現像装置
５          溜まり部
１０，２０  現像剤収容槽
１４，４４  供給スクリュー
１６，４６  回収スクリュー
１８，４８  現像ローラ
２８        ギヤ列
４２        搬送スクリュー
９０        感光体ドラム
【図１】
0004269385.tif 000004
【図２】
0004269385.tif 000005
【図３】
0004269385.tif 000006
【図４】
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【図５】
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【図６】
0004269385.tif 000009
【図７】
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【図８】
0004269385.tif 000011
【図９】
0004269385.tif 000012
【図１０】
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