JP2006058504A - 現像装置及び電子写真装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 現像剤の寿命を長く維持し、且つ現像剤の混合攪拌効果を十分に得ることができる現像装置及び当該現像装置を備えた電子写真装置の提供。
【解決手段】 電子写真装置１の現像装置２０に設けられた第１の螺旋状スクリュウ２２、第２の螺旋状スクリュウ２３は、第１の螺旋状スクリュウ２２と第２の螺旋状スクリュウ２３との最接近対向位置において、それぞれの外周が鉛直下方から鉛直上方へと回転する。また、第１の螺旋状スクリュウ２２の回転数は第２の螺旋状スクリュウ２３の回転数よりも５〜２０％程度速い。また、トナー３Ａを第１の螺旋状スクリュウ２２に供給する部分であるトナー補給装置２７のトナー補給用スクリュウ２７Ａの一端２７Ｂは、第１の螺旋状スクリュウ２２による現像剤３の送り方向における螺旋状部２２Ｂの最上流位置から下流方向へ向った螺旋状部２２Ｂの１ピッチよりも短い位置に配置されている。
【選択図】図２

Description

本発明は現像装置及び電子写真装置に関し、特に、電子写真方式のプリンタ、複写機等の画像記録装置たる電子写真装置及び当該電子写真装置に設けられる現像装置であって、特にトナーとキャリアとを有する二成分現像剤が用いられる現像装置及び電子写真装置に関する。

電子写真法を利用した現像装置を備える複写機やレーザビームプリンタ等の電子写真装置としては、現像装置においてトナーとキャリアとを有する二成分現像剤が用いられる構成が知られている。二成分現像剤は、画像形成時にはトナーのみが消費されるため、消費されたトナーの分だけ、新しいトナーが補給される。補給されたトナーは、軸部と当該軸部に螺旋状に巻回される螺旋状部とを有する螺旋状スクリュウ等により構成される混合攪拌部材によって、既に現像装置内に収容されている現像剤と攪拌混合される。そして、攪拌されたトナーと現像剤とが現像スリーブに送られる。

攪拌混合が不十分である場合には、補給トナーが帯電されなかったり、不十分な帯電状態のまま現像されたりすることになり、現像むらや、かぶり、トナー飛散が生ずる原因となる。そこで、補給されたトナーを現像剤と混合攪拌する性能を向上させるために、例えば、混合攪拌部材たる螺旋状スクリュウの螺旋状部間に、軸部の軸方向へ延びる平板状のフラットフィンを設けることが行われる。螺旋状部とフラットフィンとによってトナーと現像剤とをより効果的に攪拌することができる。このような構成の現像装置は、例えば、実公昭５６−５１０２号公報に記載されている。

また、トナーと現像剤との混合攪拌性能を向上させるために、螺旋状スクリュウを２本設けて混合攪拌部材とする構成が採られる場合がある。２本のスクリュウは、現像剤に少なくとも一部が浸漬され、回転軸が略水平な仮想平面上において互いに平行な位置関係となるように現像剤収容容器内において互いに近接対向配置される。
実公昭５６−５１０２号公報

しかし、従来の現像装置のようにフラットフィンを設けて攪拌を行うと、螺旋状部とフラットフィンとの両方が現像剤に衝突して攪拌を行うことになるため、現像剤にかかる機械的負荷が大きくなり、現像剤の寿命が短くなるという問題が生じていた。そこで、逆に同公報記載の現像装置においてフラットフィンを除去した構成とすると、現像剤にかかる機械的負荷は減るが、螺旋状スクリュウの螺旋状部が回転するのみでは、補給されたトナーが現像剤と十分に攪拌されず、補給されたトナーの内のかなりの量が現像剤の表面に浮き上がった状態で現像スリーブまで搬送されてしまうという問題生ずる。

また、前述のように、２本の螺旋状スクリュウを混合攪拌部材として設けて攪拌を行っても、実際には、それほど顕著な攪拌効果を得ることができなかった。

また、トナーの濃度を検出するためのトナー濃度センサを設けて、トナーと現像剤との攪拌状況を管理しようとする場合に、補給されたトナーが現像剤表面において混合されないまま浮遊していると、当該浮遊しているトナーをトナー濃度センサが検出して誤動作し、トナー濃度が安定しないという問題も生じていた。

そこで、本発明は、現像剤の寿命を長く維持し、且つ現像剤の混合攪拌効果を十分に得ることができる現像装置及び当該現像装置を備えた電子写真装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、内部にトナー及びキャリアを主成分とする現像剤を収容する現像剤収容容器と、該現像剤に少なくとも一部が浸漬され、回転軸が略水平な仮想平面上において互いに平行な位置関係となるように該現像剤収容容器内において互いに近接対向配置され、少なくとも第１の螺旋状スクリュウと第２の螺旋状スクリュウとを有する複数の螺旋状スクリュウと、略円柱状をなし該螺旋状スクリュウと平行に軸心が配置され表面に静電潜像が形成され該静電潜像の形成された該表面に該現像剤が付着される記録体、及び該第２の螺旋スクリュウと対向し、略円柱状をなし、該記録体及び該螺旋状スクリュウと平行に軸心が配置され、該記録体上へ複数の螺旋状スクリュウからの現像剤を供給する現像スリーブとを備え、該第１の螺旋状スクリュウにおいては、該第１の螺旋状スクリュウが回転することにより該第１の螺旋状スクリュウの回転軸方向の一端から他端へと該現像剤を搬送して該トナーと該キャリアとの攪拌を行い、該第１の螺旋状スクリュウの他端において該現像剤は該第２の螺旋状スクリュウの他端へと受け渡され、該第２の螺旋状スクリュウにおいては、該第２の螺旋状スクリュウが回転することにより該第２の螺旋状スクリュウの回転軸方向の他端から一端へと該現像剤を搬送して該トナーと該キャリアとの攪拌を行い、該第２の螺旋状スクリュウの一端において該現像剤は該第１の螺旋状スクリュウの一端へと受け渡され、該現像剤により該記録体に形成された該静電潜像を可視化させる現像装置において、該複数の螺旋状スクリュウは、軸部と該軸部に螺旋状に巻回される螺旋状部とのみからなり、該第１の螺旋状スクリュウによる該現像剤の送り方向における該螺旋状部の最上流位置から下流方向へ向った該螺旋状部の１ピッチよりも短い位置に該トナーを補給するためのトナー補給手段を備え、該螺旋状スクリュウは、該第１の螺旋状スクリュウと該第２の螺旋状スクリュウとの最接近対向位置において、それぞれの外周が鉛直下方から鉛直上方へと回転し、且つ、該第１の螺旋状スクリュウによる該現像剤の送り速度の方が該第２の螺旋状スクリュウによる現像剤の送り速度よりも速い現像装置を提供している。

ここで、該第１の螺旋状スクリュウの回転数は該第２の螺旋状スクリュウの回転数よりも速いことが好ましい。

また、該第１の螺旋状スクリュウの螺旋状部のピッチは該第２の螺旋状スクリュウの螺旋状部のピッチよりも大きいことが好ましい。

また、該第１の螺旋状スクリュウ及び該第２の螺旋状スクリュウの回転停止時に、該第１の螺旋状スクリュウにおける該トナー補給手段によるトナー補給位置において、該現像剤表面から該第１の螺旋状スクリュウの該軸部までの距離が８ｍｍ以下であるか、又は該第１の螺旋状スクリュウの該軸部が該現像剤表面から突出していることが好ましい。

また、該第２の螺旋状スクリュウによって搬送される該現像剤の搬送経路内の所定位置には、トナー濃度センサが設けられていることが好ましい。

また、本発明は、上述の構成を有する現像装置を備える電子写真装置を提供している。

本発明の請求項１乃至請求項３記載の現像装置及び請求項６記載の電子写真装置によれば、複数の螺旋状スクリュウは、軸部と軸部に螺旋状に巻回される螺旋状部とのみからなるため、現像剤にかかる機械的負荷が大きくすることを防止することができ、現像剤の寿命が短くなることを防止することができる。

また、第１の螺旋状スクリュウによる現像剤の送り方向における螺旋状部の最上流位置から下流方向へ向った螺旋状部の１ピッチよりも短い位置にトナーを補給するためのトナー補給手段を備えているため、現像スリーブに至るまでのトナーの搬送経路を長く確保することができ、トナーとキャリアとの攪拌効果を高め、且つトナーがを十分に帯電させることができる。

また、螺旋状スクリュウは、第１の螺旋状スクリュウと第２の螺旋状スクリュウとの最接近対向位置において、それぞれの外周が鉛直下方から鉛直上方へと回転するため、第１の螺旋状スクリュウと第２の螺旋状スクリュウとの略中間位置において現像剤を山のように盛上がった状態とすることができる。この位置は、第１の螺旋状スクリュウによる送り方向と第２の螺旋状スクリュウによる送り方向とが反対であることから、現像剤の攪拌が現像装置中で最も効果的に行われる場所であり、この位置に現像剤を山のように盛上がった状態とすることができるため、より高い攪拌効果を得ることができる。

また、第１の螺旋状スクリュウによる現像剤の送り速度の方が第２の螺旋状スクリュウによる現像剤の送り速度よりも速いため、トナー補給位置において現像剤の滝のような流れを生ずることができ、トナーが補給されトナー濃度が高くなっている第１の螺旋状スクリュウによる現像剤の搬送経路内でトナーの攪拌効果を高めることができる。

この結果、トナーは、補給された直後にトナーの補給位置において現像剤内にスムーズに引き込まれ、補給されたトナーが現像スリーブ近傍に導かれるまでに現像剤の混合攪拌を十分に行うことができる。また、補給されたトナーが、螺旋状スクリュウの軸方向において拡散が十分に行われるため、補給されたトナーが帯電されなかったり、補給されたトナーが現像剤の表層部分に浮き上がった状態で現像スリーブまで搬送されたりするということを防止することができ、現像むらや、かぶり、トナー飛散といった不具合の無い、良好な印刷画像を得ることができる。

本発明の請求項４記載の現像装置及び請求項６記載の電子写真装置によれば、第１の螺旋状スクリュウ及び第２の螺旋状スクリュウの回転停止時に、第１の螺旋状スクリュウにおけるトナー補給手段によるトナー補給位置において、現像剤表面から第１の螺旋状スクリュウの軸部までの距離が８ｍｍ以下であるか、又は第１の螺旋状スクリュウの軸部が現像剤表面から突出しているため、現像剤の一部が滞留して攪拌されないでいる状態が生ずることを防止することができる。

本発明の請求項５記載及び請求項６記載の電子写真装置の現像装置によれば、第２の螺旋状スクリュウによって搬送される現像剤の搬送経路内の所定位置には、トナー濃度センサが設けられているため、補給されたトナーが十分に混合攪拌され、且つ、現像剤の送り方向に十分に拡散している位置でトナー濃度の検出を行うことができる。このため、トナー濃度センサが浮遊しているトナーを検出して誤動作したり、トナー濃度が安定しなかったりすることを防止することができ、トナーの補給制御を安定させることができる。

本発明の第１の実施の形態による現像装置及び電子写真装置について図１乃至図５を参照しながら説明する。図１に示されるように、電子写真装置１は、表面に静電潜像を形成するための感光体ドラム１１と、高電圧を印加するための帯電器１２と、高電圧を印加するための露光器１３と、紙等からなる記録媒体２と、トナー像を記録媒体２上に転写するための転写機１４と、トナー像転写後の感光体ドラム１１からトナーを除去するためのクリーナ１５と、現像装置２０とを備えている。なお、感光体ドラム１１は記録体に相当する。

画像形成を行う際には、先ず、感光体ドラム１１が、図１の時計方向に回転を開始する。次に、感光体ドラム１１の表面は帯電器１２によって−６００Ｖに一様に帯電される。次に、感光体ドラム１１上には、露光器１３に設けられた図示せぬＬＥＤ等の光源による露光によって背景部−６００Ｖ、画像部−５０Ｖの静電潜像が形成される。次に、感光体ドラム１１の回転により、静電潜像が現像装置２０の位置に至ると、現像装置２０によって感光体ドラム１１上の静電潜像の位置にトナーのみが供給されて付着し、トナー像が形成される現像が行われる。感光体ドラム１１上に形成されたトナー像は、その後、感光体ドラム１１の回転により転写器１４の位置に至ると、転写器１４によって紙等の記録媒体２に転写され、図示せぬ定着機によって定着される。転写器１４によって記録媒体２にトナー像の転写を行った後の感光体ドラム１１上に残留した現像剤３（図２等）は、クリーナ１５によって除去され、その後、次の画像形成を行うために、再び現像装置２０内を循環する。

次に、現像装置２０の構成及び動作について説明する。現像装置２０は、図２に示されるように、現像剤収容容器２１と、第１の螺旋状スクリュウ２２と、第２の螺旋状スクリュウ２３と、第１の現像スリーブ２４と、第２の現像スリーブ２５と、搬送部材２６と、図示せぬモータとを備えている。図示せぬモータは、歯車等からなる図示せぬ駆動伝達手段を介して、第１の螺旋状スクリュウ２２と、第２の螺旋状スクリュウ２３と、第１の現像スリーブ２４と、第２の現像スリーブ２５と、搬送部材２６と、それぞれ駆動連結されている。

現像剤収容容器２１内には、図２に示されるように、非磁性のトナーと、キャリアと呼ばれる磁性粒子とを主成分とする２成分現像剤３が収容されている。キャリアは、磁性体より成るキャリア芯材の表面を絶縁性樹脂により均一に被覆してなり、表面を被覆する絶縁性樹脂にトナーとの適性な摩擦帯電特性を持たせている。トナーは、現像剤３において３〜１０％の重量比で混合されている。

第１の螺旋状スクリュウ２２、第２の螺旋状スクリュウ２３は、外形が略円柱形状をなしており、図２に示されるようにその回転軸は、図２の紙面の表と裏とを結ぶ方向に指向し、且つ略水平な仮想平面上において互いに平行な位置関係となるように、現像剤収容容器２１内において互いに近接対向配置されている。第１の螺旋状スクリュウ２２及び第２の螺旋状スクリュウ２３は、軸部２２Ａ、２３Ａと、軸部２２Ａ、２３Ａに螺旋状に巻回される螺旋状部２２Ｂ、２３Ｂとのみから構成されており、他の部材、例えば、螺旋状スクリュウの螺旋状部２２Ｂ、２３Ｂ間に軸部２２Ａ、２３Ａの軸方向へ延びて設けられた平板状のフラットフィン等は、一切設けられていない。第１の螺旋状スクリュウ２２、第２の螺旋状スクリュウ２３の一部は、図２に示されるように現像剤３に浸漬されている。
第１の螺旋状スクリュウ２２の略鉛直上方には、図２に示されるように、トナー補給装置２７が設けられている。トナー補給装置２７は、図示せぬトナー収容容器とトナー補給用スクリュウ２７Ａとを有しており、トナー補給用スクリュウ２７Ａが回転することにより、図示せぬトナー収容容器に収容しているトナー３Ａを、第１の螺旋状スクリュウ２２の略鉛直上方から現像剤収容容器２１内へ供給することができるように構成されている。

第１の螺旋状スクリュウ２２と第２の螺旋状スクリュウ２３との間の位置には、仕切り板２８が設けられている。仕切り板２８は、現像剤収容容器２１を構成する上壁２１Ａから鉛直下方へ向けて延出する板状をなしており、仕切り板２８の下端は、現像剤収容容器２１を構成する下壁２１Ｂには至らずに、上壁２１Ａと下壁２１Ｂとの略中間の位置まで延出している。この構成により、仕切り板２８は、トナー補給装置２７からトナー３Ａを補給した直後にトナー３Ａと、既に現像剤収容容器２１内に収容されている現像剤３との混合攪拌が十分に行われずに現像剤３の表層を浮遊しているトナー３Ａ、及び空気中を浮遊したトナー３Ａが、第１の現像スリーブ２４、第２の現像スリーブ２５へと搬送されるのを防ぐことができる。従って、仕切り板２８は、図２に示されるように、現像剤表面３Ｂから５ｍｍ程度の深さまで、現像剤３に浸漬されている。

仕切り板２８は、図３に示されるように、第１の螺旋状スクリュウ２２、第２の螺旋状スクリュウ２３の一端２２Ｃ、２３Ｃ及び他端２２Ｄ、２３Ｄの近傍位置においては設けられておらず、第１の螺旋状スクリュウ２２、第２の螺旋状スクリュウ２３の一端２２Ｃ、２３Ｃ近傍位置から他端２２Ｄ、２３Ｄ近傍位置に至るまでの位置に設けられている。従って、現像剤表面３Ｂ以外の部分は、第１の螺旋状スクリュウ２２、第２の螺旋状スクリュウ２３の一端２２Ｃ、２３Ｃ及び他端２２Ｄ、２３Ｄ近傍の位置において、第１の螺旋状スクリュウ２２と第２の螺旋状スクリュウ２３との間を行き来することができるように構成されている。

搬送部材２６は、第１の螺旋状スクリュウ２２に対向している第２の螺旋状スクリュウ２３の側とは反対の側、即ち、図２における第２の螺旋状スクリュウ２３の右側に設けられている。搬送部材２６は、回転軸２６Ａと、回転軸２６Ａから半径方向外方へ向って延出する６枚の平板状部２６Ｂとを備えており、軸部２６Ａは、第１の螺旋状スクリュウ２２の回転軸たる軸部２２Ａ及び第２の螺旋状スクリュウ２３の回転軸たる軸部２３Ａと平行に配置されている。図２において時計方向に回転することにより、第２の螺旋状スクリュウ２３の位置にある現像剤３を後述の第１の現像スリーブ２４、第２の現像スリーブ２５の方へ搬送することができるように構成されている。

第２の螺旋状スクリュウ２３に対向している搬送部材２６の側とは反対の側、即ち、図２における搬送部材２６の右側と、搬送部材２６の略鉛直上方とには、第１の現像スリーブ２４と第２の現像スリーブ２５とがそれぞれ設けられている。第１の現像スリーブ２４、第２の現像スリーブ２５は、それぞれ外形が略円柱状をなし、第１の現像スリーブ２４は、搬送部材２６を介して第２の螺旋状スクリュウ２３と間接的に対向し、第２の現像スリーブ２５は、感光体ドラム１１と直接対向している。第１の現像スリーブ２４、第２の現像スリーブ２５は、それぞれ感光体ドラム１１及び第１の螺旋状スクリュウ２２、第２の螺旋状スクリュウ２３と平行に軸心が配置されている。

第１の現像スリーブ２４、第２の現像スリーブ２５の内部には、複数の磁極を持つ図示せぬ永久磁石がそれぞれ設けられており、第１の現像スリーブ２４、第２の現像スリーブ２５の表面上に現像剤３を吸着して搬送することができるように構成されている。第１の現像スリーブ２４は図２における時計方向、第２の現像スリーブ２５は図２における反時計方向に回転することにより、搬送部材２６によって第２の螺旋状スクリュウ２３の位置から搬送されてきた現像剤３を感光体ドラム１１上へ供給することができるように構成されている。

第１の現像スリーブ２４、第２の現像スリーブ２５の間の位置には、規制部材２９が設けられている。規制部材２９は、第１の現像スリーブ２４、第２の現像スリーブ２５の表面上の現像剤３の厚さを所定の値に規制することができるように構成されている。

画像形成の際には、現像剤３中のトナーは、第１の螺旋状スクリュウ２２と第２の螺旋状スクリュウ２３とによって攪拌されることにより現像剤３中のキャリアと摩擦しあい、−１０〜−３０μｃ／ｇの間の所定の値に帯電する。この値に帯電した現像剤３は、搬送部材２６が図２において時計方向に回転することによって、搬送部材２６の鉛直上側を図２に示される左から右へと搬送され、第１の現像スリーブ２４及び第２の現像スリーブ２５の近傍に導かれ、第１の現像スリーブ２４及び第２の現像スリーブ２５内に設けられている図示せぬ永久磁石により、第１の現像スリーブ２４及び第２の現像スリーブ２５の表面に吸着され、感光体ドラム１１の対向位置まで搬送され、感光体ドラム１１上に形成された静電潜像を可視化させる。このような画像形成の動作によって、現像剤３中のトナーのみが消費される。このため、現像装置２０内にある現像剤３中のトナーの重量比、即ち、トナー濃度は低下する。

次に、第１の螺旋状スクリュウ２２と第２の螺旋状スクリュウ２３とが設けられている部分の構成及び動作の詳細について説明する。前述のように第１の螺旋状スクリュウ２２、第２の螺旋状スクリュウ２３は、図３に示されるように、それぞれ軸部２２Ａ、２３Ａと螺旋状部２２Ｂ、２３Ｂとからなり、軸部２２Ａ、２３Ａの径は、それぞれ８〜１５ｍｍ程度であり、螺旋状部２２Ｂ、２３Ｂの外径はそれぞれ２５〜４０ｍｍ程度である。螺旋状部２２Ｂ、２３Ｂのピッチは２０〜４０ｍｍ程度であり、これらの各値は第１の螺旋状スクリュウ２２、第２の螺旋状スクリュウ２３共に同一の値である。

第１の螺旋状スクリュウ２２の螺旋状部２２Ｂ、第２の螺旋状スクリュウ２３の螺旋状部２３Ｂと、現像剤収容容器２１を構成する下壁２１Ｂ、背面壁２１Ｃとの間には、図２に示されるように０．５〜２．０ｍｍ程度の隙間が形成されている。このため、第１の螺旋状スクリュウ２２、第２の螺旋状スクリュウ２３によって現像剤３を後述のように搬送しているときには、この隙間から第１の螺旋状スクリュウ２２、第２の螺旋状スクリュウ２３による後述する現像剤３の搬送方向の後方側にすり抜ける現像剤３が存在する。

また、第１の螺旋状スクリュウ２２と第２の螺旋状スクリュウ２３との間では、後述のように第１の螺旋状スクリュウ２２と第２の螺旋状スクリュウ２３とがそれぞれ回転しているため、現像剤３の逆方向の流れが押し合いながら互いにすれ違っている。このため、この間の位置においても、第１の螺旋状スクリュウ２２、第２の螺旋状スクリュウ２３による現像剤３の搬送方向の後方側にすり抜ける現像剤３が存在する。このため、トナー補給装置２７から補給されたトナー３Ａは、第１の螺旋状スクリュウ２２と第２の螺旋状スクリュウ２３とによって搬送されるときに、後述する搬送方向の後方側に序々に拡散されるように構成されている。

第１の螺旋状スクリュウ２２、第２の螺旋状スクリュウ２３は、前述のように歯車等の図示せぬ駆動伝達手段を介して、図示せぬモータに接続されており、図２に示されるように、第１の螺旋状スクリュウ２２と第２の螺旋状スクリュウ２３との最接近対向位置において、それぞれの外周が鉛直下方から鉛直上方へと回転するように構成されている。即ち、第１の螺旋状スクリュウ２２は、図２において反時計方向に回転するように構成されており、第２の螺旋状スクリュウ２３は、図２において時計方向に回転するように構成されている。

このため、第１の螺旋状スクリュウ２２と第２の螺旋状スクリュウ２３との略中間位置において現像剤３を押し合うように寄せることができ、現像剤表面３Ｂを山のように盛上がった状態とすることができる。この位置は、第１の螺旋状スクリュウ２２による送り方向と第２の螺旋状スクリュウ２３による送り方向とが反対であることから、現像剤３の攪拌が現像装置２０中で最も効果的に行われる場所であり、この位置に現像剤３を山のように盛上がった状態とすることができるため、より高い攪拌効果を得ることができる。

また、図示せぬモータに接続された歯車等の図示せぬ駆動伝達手段により、第１の螺旋状スクリュウ２２の回転数は第２の螺旋状スクリュウ２３の回転数よりも５〜２０％程度速い。このため、第１の螺旋状スクリュウ２２による現像剤３の送り速度を、第２の螺旋状スクリュウ２３による現像剤３の送り速度よりも速くすることができる。このことにより、図４に示されるように、第１の螺旋状スクリュウ２２による現像剤３の送り方向の下流側、即ち、図４の右側ほど現像剤表面３Ｂが高くなり、送り方向の上流側、即ち、図４の左側ほど、現像剤表面３Ｂが低くなるような現像剤表面３Ｂの高さの傾斜を生じさせることができる。このことにより、第１の螺旋状スクリュウ２２の最下流端に相当する他端２２Ｄの位置に、一時的な現像剤３の滞留３Ｄを形成することができる。

また、トナー３Ａを第１の螺旋状スクリュウ２２に供給する部分であるトナー補給装置２７のトナー補給用スクリュウ２７Ａの一端２７Ｂは、図３、図４に示されるように、後述する第１の螺旋状スクリュウ２２による現像剤３の送り方向における螺旋状部２２Ｂの最上流位置から下流方向へ向った螺旋状部２２Ｂの１ピッチよりも短い位置に配置されている。第１の螺旋状スクリュウ２２、第２の螺旋状スクリュウ２３により現像剤３を攪拌、混合しながら現像剤３を搬送する場合には、トナー補給装置２７から補給されたトナー３Ａの帯電量の立ち上がり量は、当該補給されたトナー３Ａの搬送距離に比例する。このため、上述の位置にトナー３Ａを供給する部分を設けたため、第１の螺旋状スクリュウ２２の軸方向の長さ分すべてを搬送経路の長さとすることができ、トナー補給用スクリュウ２７Ａの一端２７Ｂから第１の現像スリーブ２４、第２の現像スリーブ２５に至るまでのトナー３Ａの搬送経路をより長く確保することができ、トナー３Ａと現像剤３との攪拌効果を高め、且つ、補給されたトナー３Ａを十分に帯電させることができる。

第１の螺旋状スクリュウ２２及び第２の螺旋状スクリュウ２３の回転が停止しているときには、図２又は図５に示されるように、第１の螺旋状スクリュウ２２におけるトナー補給位置たるトナー補給用スクリュウ２７Ａの一端２７Ｂの位置において、現像剤表面３Ｂから第１の螺旋状スクリュウ２２の軸部２２Ａまでの距離が８ｍｍ以下であるか、又は第１の螺旋状スクリュウ２２の軸部２２Ａが現像剤表面３Ｂから突出するように構成されている。

上述のような方向に第１の螺旋状スクリュウ２２、第２の螺旋状スクリュウ２３がそれぞれ回転し、また、トナー補給装置２７のトナー補給用スクリュウ２７Ａの一端２７Ｂは、後述する第１の螺旋状スクリュウ２２による現像剤３の送り方向における螺旋状部２２Ｂの最上流位置から下流方向へ向った螺旋状部２２Ｂの１ピッチよりも短い位置に配置されており、しかも、第１の螺旋状スクリュウ２２の回転数は第２の螺旋状スクリュウ２３の回転数よりも５〜２０％程度速いため、第１の螺旋状スクリュウ２２に供給する位置であるトナー補給用スクリュウ２７Ａの一端２７Ｂの位置では、現像剤収容容器２１の下壁２１Ｂから現像剤表面３Ｂまでの厚さは、第１の螺旋状スクリュウ２２による後述の現像剤３の搬送方向において最も薄くなっている。このため、図５に示されるように、現像剤３が山のように盛り上がった状態となっている第１の螺旋状スクリュウ２２の軸部２２Ａと第２の螺旋状スクリュウ２３の軸部２３Ａとの間の位置から現像剤収容容器２１の背面壁２１Ｃへ向けて、現像剤表面３Ｂの図５の左下へ向う傾斜が最も大きくなっている。

また、この位置、即ち、トナー補給装置２７によってトナー３Ａが供給される位置は、第２の螺旋状スクリュウ２３による現像剤３の搬送経路から第１の螺旋状スクリュウ２２による現像剤３の搬送経路へと現像剤３Ａが流入してくる位置でもあるため、図５に示されるように、第１の螺旋状スクリュウ２２の軸部２２Ａ近傍の位置において、滝のような比較的激しい現像剤３の流れ３Ｃが形成される。そこで、補給したトナー３Ａの一部が滞留して攪拌されないでいる状態が生ずることを防止することができ、スムーズに現像剤３の内部に引き込まれるようにするために、前述のように、第１の螺旋状スクリュウ２２及び第２の螺旋状スクリュウ２３の回転が停止しているときには、第１の螺旋状スクリュウ２２におけるトナー補給位置たるトナー補給用スクリュウ２７Ａの一端２７Ｂの位置において、現像剤表面３Ｂから第１の螺旋状スクリュウ２２の軸部２２Ａまでの距離が８ｍｍ以下であるか、又は第１の螺旋状スクリュウ２２の軸部２２Ａが現像剤表面３Ｂから突出するように構成されている。

上記構成により、トナー補給装置２７からトナー３Ａが補給されトナー濃度が高くなっている第１の螺旋状スクリュウ２２による現像剤３の搬送経路内、即ち、第１の螺旋状スクリュウ２２の軸部２２Ａと螺旋状部２２Ｂとにより画成される空間及びその近傍の位置において、トナー３Ａの攪拌効果を高めることができる。

このことにより、現像剤３の寿命が短くなることを防止し、且つ、トナー３Ａが補給された直後に現像剤３内にスムーズに引き込まれ、補給されたトナー３Ａが第１の現像スリーブ２４、第２の現像スリーブ２５近傍に導かれるまでに現像剤３の混合攪拌を十分に行うことができる。また、補給されたトナー３Ａが、第１の螺旋状スクリュウ２２、第２の螺旋状スクリュウ２３の軸方向において拡散が十分に行われるため、補給されたトナー３Ａが帯電されなかったり、補給されたトナー３Ａが現像剤３の表面に浮き上がった状態で現像スリーブまで搬送されたりするということを防止することができ、現像むらや、かぶり、トナー飛散といった不具合の無い、良好な印刷画像を得ることができる。

第１の螺旋状スクリュウ２２の他端２２Ｄと、第２の螺旋状スクリュウ２３の一端２３Ｃとには、図３に示されるように、それぞれピッチが螺旋状部２２Ｂ、２３Ｂよりも小さい螺旋状の狭ピッチ部２２Ｅ、２３Ｅが１ピッチ分設けられている。このため、後述のように、第１の螺旋状スクリュウ２２の他端２２Ｄ、第２の螺旋状スクリュウ２３の一端２３Ｃに搬送された現像剤３を、スムーズに第２の螺旋状スクリュウ２３の他端２３Ｄ、第１の螺旋状スクリュウ２２の一端２２Ｃに搬送することができる。

第２の螺旋状スクリュウ２３によって搬送される現像剤３の搬送経路内は、即ち、第２の螺旋状スクリュウ２３の軸部２３Ａと螺旋状部２２Ｂとにより画成される空間及びその近傍の位置には、図１、図３に示されるように、トナー濃度センサ３０が設けられている。トナー濃度センサ３０は、図３に示されるように、第２の螺旋状スクリュウ２３の軸方向にその一端２３Ｃから他端２３Ｄへ向って第２の螺旋状スクリュウ２３の軸部２３Ａの軸方向長さの１／４程度離れた位置、即ち、図３に示される第２の螺旋状スクリュウ２３の左端から右端へ向って第２の螺旋状スクリュウ２３の軸部２３Ａの軸方向長さの１／４程度離れた位置の、現像剤収容容器２１を構成する下壁２１Ｂに設置されている。なお、図３及び後述の図６では、説明の便宜上、第１の螺旋状スクリュウ２２、第２の螺旋状スクリュウ２３の上に黒丸でトナー濃度センサ３０が設けられている位置を図示している。トナー濃度センサ３０により現像剤３中のトナー濃度が一定レベル以下になったことを検知したときには、トナー補給装置２７が動作し、トナー３Ａが現像剤収容容器２１中に補給されるように構成されている。トナー濃度センサ３０としては透磁率感知式のセンサが用いられている。

この位置にトナー濃度センサ３０が設けられているため、補給されたトナー３Ａが十分に混合攪拌され、且つ現像剤３の送り方向に十分に拡散している位置たる第２の螺旋状スクリュウ２３の位置で、トナー濃度の検出を行うことができる。このため、トナー濃度センサ３０が浮遊しているトナー３Ａを検出して誤動作したり、トナー濃度が安定しなかったりすることを防止することができ、トナー３Ａの補給制御を安定させることができる。

画像形成の際には、第１の螺旋状スクリュウ２２及び第２の螺旋状スクリュウ２３が同時に回転する。第１の螺旋状スクリュウ２２においては、第１の螺旋状スクリュウ２２が回転することにより第１の螺旋状スクリュウ２２の回転軸方向の一端２２Ｃから他端２２Ｄへと現像剤３を搬送してトナーとキャリアとの攪拌を行う。第１の螺旋状スクリュウ２２の他端２２Ｄに搬送された現像剤３は、第１の螺旋状スクリュウ２２の他端２２Ｄにおいて第２の螺旋状スクリュウ２３の他端２３Ｄへと受け渡される。

第１の螺旋状スクリュウ２２の他端２２Ｄにおいて第２の螺旋状スクリュウ２３の他端２３Ｄへと受け渡された現像剤３は、第２の螺旋状スクリュウ２３において第２の螺旋状スクリュウ２３が回転することにより第２の螺旋状スクリュウ２３の回転軸方向の他端２３Ｄから一端２３Ｃへと搬送されてトナー３Ａとキャリアとが攪拌される。そして、第２の螺旋状スクリュウ２３の一端２３Ｃに搬送された現像剤３は、第２の螺旋状スクリュウ２３の一端２３Ｃにおいて現像剤３は第１の螺旋状スクリュウ２２の一端２２Ｃへと受け渡される。このように、第１の螺旋状スクリュウ２２における搬送経路と第２の螺旋状スクリュウ２３における搬送経路とにおいて現像剤３が搬送されることにより、トナー３Ａとキャリアとの攪拌を行うことができるように構成されている。

トナー濃度センサ３０によって、トナーの濃度が所定の値よりも低くなったことを検出したときには、トナー補給装置２７のトナー補給用スクリュウ２７Ａの一端２７Ｂからトナー３Ａが第１の螺旋状スクリュウ２２へ供給される。補給されたトナー３Ａは、前述のように補給直後にトナー供給位置において現像剤表面３Ｂに生じている滝のような比較的激しい現像剤３の流れに飲み込まれ、スムーズに現像剤３の内部に引き込まれ、上述のように、第１の螺旋状スクリュウ２２及び第２の螺旋状スクリュウ２３により構成される現像剤３の搬送経路内において搬送され、現像剤３と攪拌され帯電される。

次に、本発明の第２の実施の形態による現像装置及び電子写真装置について説明する。第２の実施の形態による現像装置及び電子写真装置では、第１の螺旋状スクリュウの螺旋状部のピッチが第２の螺旋状スクリュウの螺旋状部のピッチよりも大きく、また、第１の螺旋状スクリュウの回転数と第２の螺旋状スクリュウの回転数とが同一となるように、図示せぬモータと第１の螺旋状スクリュウ及び第２の螺旋状スクリュウとを駆動連結する図示せぬ歯車等からなる駆動伝達手段が構成されている点において、第１の実施の形態による現像装置及び電子写真装置とは異なる。これ以外の構成は第１の実施の形態と同一である。このような構成とすることにより、第１の螺旋状スクリュウによる現像剤の送り速度を、第２の螺旋状スクリュウによる現像剤の送り速度よりも速くすることができ、第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。

次に、本実施の形態による現像装置及び電子写真装置の効果を確認するための試験を行った。試験では、本実施の形態による現像装置２０を備える電子写真装置１を用い、また、また、比較の対象として、本実施の形態による現像装置２０を備える電子写真装置１の一部の構成を変更したものを用いた。

具体的には、（１）トナー濃度センサを、図６に示されるように様々な位置に設けた現像装置と、（２）（１）の現像装置に更に第１の螺旋状スクリュウ２２による現像剤３の送り速度を、第２の螺旋状スクリュウ２３による現像剤３の送り速度と同じにした現像装置と、（３）第１の螺旋状スクリュウ２２及び第２の螺旋状スクリュウ２３の回転が停止しているときに、第１の螺旋状スクリュウ２２におけるトナー補給位置たるトナー補給用スクリュウ２７Ａの一端２７Ｂの位置において、現像剤表面３Ｂから第１の螺旋状スクリュウ２２の軸部２２Ａまでの距離が８ｍｍを超える現像装置と、（４）第１の実施の形態における螺旋状スクリュウの螺旋状部２２Ｂ、２３Ｂ間に、図８に示されるような、軸部２２Ａ、２３Ａの軸方向へ延びる平板状のフラットフィン４１を設けた現像装置とを比較の対象として用いた。

図６に示されるように、第１の螺旋状スクリュウ２２、第２の螺旋状スクリュウ２３による現像剤３の搬送経路中に、上流から下流に向う方向に略等間隔で６箇所（ａ）〜（ｆ）にトナー濃度センサを設けて、トナー濃度の検出を行った結果は、図７の各グラフに示されるとおりである。図７の各グラフにおいては、横軸は時間（ｔ）、縦軸はトナー濃度センサの出力（Ｔｃ）を示しており、縦軸の値が大きい程、トナー濃度が高いことを意味する。

図７に示されるように、トナー３Ａが供給された位置から第１の螺旋状スクリュウ２２による現像剤３の搬送方向下流にゆくにつれて（ａ）、（ｂ）、（ｃ）と順に示されるように、トナー濃度のピークの山が小さくなり、後方の裾野が長くなっていく。そして、第１の螺旋状スクリュウ２２から第２の螺旋状スクリュウ２３へと現像剤３が受けわたされる他端２２Ａ、２３Ａ近傍の位置を経た後に、補給されたトナー３Ａの第２の螺旋状スクリュウ２３の軸方向への拡散が一気に促進され、トナー濃度センサの出力は、図７において（ｃ）、（ｄ）と順に示されるように、トナー濃度のピークの山が一気に小さくなる。その後、図７において（ｅ）、（ｆ）と順に示されるように、トナー濃度のピークの山はきわめて緩やかに小さくなる。

ここで、上記（２）の構成の現像装置と、上記（１）の構成の現像装置とを比較すると、（２）よりも（１）の、第１の螺旋状スクリュウ２２による現像剤３の送り速度を、第２の螺旋状スクリュウ２３による現像剤３の送り速度よりも速くした方が、第１の螺旋状スクリュウ２２から第２の螺旋状スクリュウ２３へと現像剤３が受け渡される他端２２Ａ、２３Ａ近傍の位置において、補給されたトナー３Ａの第２の螺旋状スクリュウ２３の軸方向への拡散が多くなっていることがわかった。このことは、第１の螺旋状スクリュウ２２の最下流側に一時的な現像剤３の滞留ができることで、滞留させずに等速で現像剤３を流した場合に比べ、軸方向への補給されたトナー３Ａの拡散が実際に促進されていることを明らかにしている。

また、図７の結果に示されるように、第１の螺旋状スクリュウ２２における現像剤３の搬送経路においては、図７の（ａ）〜（ｃ）のように、局所的にトナー濃度が高い状態が生じている。このような位置においてトナー濃度を検出してトナー３Ａの補給制御を行うと、トナー濃度が安定しない。従って、トナー濃度センサにてトナー濃度を検出する位置は、補給されたトナー３Ａが十分に混合攪拌され、かつ、現像剤３の送り方向に十分に拡散している位置が望ましい。そこで、第１の螺旋状スクリュウ２２から第２の螺旋状スクリュウ２３へと現像剤３が受け渡される位置よりも下流側が望ましく、最も下流側に位置する（ｆ）の位置が適当であることがわかる。（ｆ）の位置は、第１の実施の形態おけるトナー濃度センサ３０の位置に一致しているため、第１の実施の形態においては、トナー３Ａの補給制御を安定させることができることがわかる。

上述の（３）の現像装置と本実施の形態による現像装置２０とを比較すると、（３）では、第１の螺旋状スクリュウ２２におけるトナー補給位置たるトナー補給用スクリュウ２７Ａの一端２７Ｂの位置において、補給されたトナー３Ａがスムーズに現像剤３の内部に引き込まれないことがあるが、本実施の形態では、補給されたトナー３Ａがスムーズに現像剤３の内部に引き込まれていくことが分かった。

上述の（４）の現像装置と本実施の形態の現像装置２０とについて現像むら、かぶり、トナー飛散の比較をすると、いずれも同等の性能を発揮していることが分かった。このことから、本実施の形態では、第１の螺旋状スクリュウ２２、第２の螺旋状スクリュウ２３にこのような補助攪拌部材を設けなくとも、十分な現像剤攪拌性能が得られることが分かった。本実施の形態では、現像剤３にかかる機械的負荷を低減して、現像剤３の寿命を延ばすことができる分、（４）の比較の対象と比べて優れていることが分かった。

本発明による現像装置及び電子写真装置は、上述した実施の形態に限定されず、特許請求の範囲に記載した範囲で種々の変形や改良が可能である。例えば、本実施の形態では螺旋状スクリュウの本数は、第１の螺旋状スクリュウ２２と第２の螺旋状スクリュウ２３との２本であったが、これに限定されず、複数本であれば何本であってもよい。

また、第１の螺旋状スクリュウ２２、第２の螺旋状スクリュウ２３の回転数や回転の方向等は、図示せぬ駆動伝達手段によって決定されたが、ＣＰＵ等の制御手段により回転数の制御や回転の方向を制御するようにしてもよい。

また、図９に示されるように、トナー濃度センサは設けられていなくてもよい。

本発明の現像装置及び電子写真装置は、より長い現像剤の寿命が要求される電子写真方式のプリンタ、複写機等の画像記録装置の分野において極めて有用であり、電子写真方式のプリンタ、複写機等の画像記録装置以外にも、粉体を螺旋状スクリュウにより搬送する装置に適用可能である。

本発明の実施の形態による電子写真装置を示す概略図。 本発明の実施の形態による現像装置を示す概略側方断面図。 本発明の実施の形態による現像装置の、第１の螺旋状スクリュウ、第２の螺旋状スクリュウの部分を示す概略平面断面図。 本発明の実施の形態による現像装置の、第１の螺旋状スクリュウの部分を示す概略正面断面図。 本発明の実施の形態による現像装置を示す要部概略側方断面図。 試験で用いられた比較の対象の、第１の螺旋状スクリュウ、第２の螺旋状スクリュウの部分を示す概略平面断面図。 試験で用いられた比較の対象のトナー濃度センサによる検出結果を示すグラフ。 試験で用いられた比較の対象の第１の螺旋状スクリュウ、第２の螺旋状スクリュウを示す要部正面図 本発明の実施の形態の変形例による現像装置の、第１の螺旋状スクリュウ、第２の螺旋状スクリュウの部分を示す概略平面断面図。

符号の説明

１・・・電子写真装置 ３・・・現像剤 ３Ａ・・・トナー ３Ｂ・・・現像剤表面 １１・・・感光体ドラム ２０・・・現像装置 ２１・・・現像剤収容容器 ２２・・・第１の螺旋状スクリュウ ２２・・・第２の螺旋状スクリュウ ２２Ａ、２３Ａ・・・軸部 ２２Ｂ、２３Ｂ・・・螺旋状部 ２４・・・第１の現像スリーブ ２５・・・第２の現像スリーブ ２７・・・トナー補給装置 ３０・・・トナー濃度センサ

Claims (6)

1. 内部にトナー及びキャリアを主成分とする現像剤を収容する現像剤収容容器と、
   該現像剤に少なくとも一部が浸漬され、回転軸が略水平な仮想平面上において互いに平行な位置関係となるように該現像剤収容容器内において互いに近接対向配置され、少なくとも第１の螺旋状スクリュウと第２の螺旋状スクリュウとを有する複数の螺旋状スクリュウと、
   略円柱状をなし該螺旋状スクリュウと平行に軸心が配置され表面に静電潜像が形成され該静電潜像の形成された該表面に該現像剤が付着される記録体に対向するとともに該第２の螺旋スクリュウと対向し、略円柱状をなし、該記録体及び該螺旋状スクリュウと平行に軸心が配置され、該記録体上へ複数の螺旋状スクリュウからの現像剤を供給する現像スリーブとを備え、
   該第１の螺旋状スクリュウにおいては、該第１の螺旋状スクリュウが回転することにより該第１の螺旋状スクリュウの回転軸方向の一端から他端へと該現像剤を搬送して該トナーと該キャリアとの攪拌を行い、該第１の螺旋状スクリュウの他端において該現像剤は該第２の螺旋状スクリュウの他端へと受け渡され、該第２の螺旋状スクリュウにおいては、該第２の螺旋状スクリュウが回転することにより該第２の螺旋状スクリュウの回転軸方向の他端から一端へと該現像剤を搬送して該トナーと該キャリアとの攪拌を行い、該第２の螺旋状スクリュウの一端において該現像剤は該第１の螺旋状スクリュウの一端へと受け渡され、
   該現像剤により該記録体に形成された該静電潜像を可視化させる現像装置において、
   該複数の螺旋状スクリュウは、軸部と該軸部に螺旋状に巻回される螺旋状部とのみからなり、
   該第１の螺旋状スクリュウによる該現像剤の送り方向における該螺旋状部の最上流位置から下流方向へ向った該螺旋状部の１ピッチよりも短い位置に該トナーを補給するためのトナー補給手段を備え、
   該螺旋状スクリュウは、該第１の螺旋状スクリュウと該第２の螺旋状スクリュウとの最接近対向位置において、それぞれの外周が鉛直下方から鉛直上方へと回転し、且つ、該第１の螺旋状スクリュウによる該現像剤の送り速度の方が該第２の螺旋状スクリュウによる現像剤の送り速度よりも速いことを特徴とする現像装置。
2. 該第１の螺旋状スクリュウの回転数は該第２の螺旋状スクリュウの回転数よりも速いことを特徴とする請求項１記載の現像装置。
3. 該第１の螺旋状スクリュウの螺旋状部のピッチは該第２の螺旋状スクリュウの螺旋状部のピッチよりも大きいことを特徴とする請求項１記載の現像装置。
4. 該第１の螺旋状スクリュウ及び該第２の螺旋状スクリュウの回転停止時に、該第１の螺旋状スクリュウにおける該トナー補給手段によるトナー補給位置において、該現像剤表面から該第１の螺旋状スクリュウの該軸部までの距離が８ｍｍ以下であるか、又は該第１の螺旋状スクリュウの該軸部が該現像剤表面から突出していることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一記載の現像装置。
5. 該第２の螺旋状スクリュウによって搬送される該現像剤の搬送経路内の所定位置には、トナー濃度センサが設けられていることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか一記載の現像装置。
6. 請求項１乃至請求項５のいずれか一記載の現像装置を備える電子写真装置。

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