JP2006220698A - 現像装置、画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 小粒径の現像剤を十分に撹拌することが可能な現像装置を提供するとともに、画像濃度やカラーバランスの整った高画質画像の得られる画像形成装置を提供する。
【解決手段】 現像剤撹拌部材を構成する複数の板状部材を互いに逆方向に設置することにより、現像剤の撹拌時間を増やした現像装置、及び、当該現像装置を用いた画像形成装置。
【選択図】 図６

Description

本発明は、現像装置及びこの現像装置を備えた画像形成装置に関する。

現在、電子写真方式を利用した画像形成装置においては、たとえばトナーとキャリアとからなる二成分現像剤を用い、適宜の撹拌手段によって摩擦帯電されたトナーを現像領域に搬送し、トナーを潜像担持体上に形成された静電潜像に付着させることによりトナー像を形成する現像方法が利用されており、このような二成分現像剤を用いた現像方法においては、現像剤におけるトナー濃度を一定に維持するために、トナー消費量に応じて新たなトナーを補給することが行われている。

このような画像形成装置においては、画像の高画質化のために、粒子径が小さいトナーが用いられるようになってきており、また、トナーの小粒径化に伴ってキャリアの小粒径化が図られている。

而して、粒子径が小さいトナーおよび粒子径が小さいキャリアを用いることにより画質の高い画像を形成することができる反面、現像剤それ自体の流動性が低下して現像剤を十分に撹拌することが困難となり、その結果、新たに補給されたトナーは、所定の帯電量を有する状態とならないまま、現像領域に供給されることとなり、かぶりやトナー飛散が発生しやすくなる、という問題がある。そして、このような問題は、たとえばカラー画像を形成する場合など印字率が高い画像を連続して出力する場合に、顕著に生ずる。

一方、現像剤の撹拌性能を向上させてトナー補給時のかぶりやトナー飛散を防止しようとすると、現像剤の搬送性能が犠牲になって濃度むらの問題が発生する。

これに対し、現像剤担持体上の現像剤のトナー濃度を均一にして濃度むらを防止しようとすると、現像剤の搬送速度を著しく高くする必要があるため、補給したトナーの帯電立ち上がり時間を確保することができなくなって、かぶりやトナー飛散の問題が発生する。

このように、トナー補給時のかぶり／トナー飛散防止と、軸方向の濃度むら防止を両立させることは大変困難である。

このような問題に対して、たとえば現像剤撹拌部に設けた２つの撹拌部材（搬送性能を有するスクリューと楕円撹拌）を設けることにより、現像剤の搬送速度を低下させること無く、トナーを所定の帯電量を有する状態に混合撹拌し、画質の高い画像を確実に形成する方法が提案されている（たとえば特許文献１乃至３参照）。
特開２００４−３２６０３３号公報 特開２００４−３２６０３４号公報 特開２００４−３２６０３５号公報

しかしながら、近年さらなる高画質化、特に高画質なカラー画像が求められるようになり、より小粒径のトナーやキャリアが使用されるようになってきたため、現像剤の流動性が低下し、現像装置内における現像剤の撹拌が悪くなってきた。そのため、補給トナーの帯電の立ち上がりが悪くなり、かぶりやトナー飛散が発生しやすいという問題が起こっている。特にカラー画像を連続して出力する場合に顕著である。

撹拌性能を増すために、特許文献１乃至３に提案されているように、撹拌を主目的とする撹拌部材にリブ部材を設ける方法もあるが、撹拌時に撹拌部材を駆動するトルクが増し、撹拌部材駆動モータの消費電力が増す問題があった。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、高画質化、特に高画質なカラー画像形成に適した小粒径の現像剤を高速で搬送しつつ、トナーが所定の帯電量になるまで十分に撹拌することが可能な現像装置を安価に提供することを目的とする。

また、本発明は画像濃度やカラーバランスの整った高画質の画像を得られる画像形成装置を提供することを目的とする。

本発明の目的は、下記構成により達成することができる。

（請求項１）
トナーとキャリアからなる現像剤を担持搬送する現像剤担持体と、
現像剤担持体に隣接して設けられ、現像剤担持体に供給する現像剤と現像剤担持体から回収した現像剤とを混合撹拌する現像剤供給回収部と、
現像剤供給回収部に隣接して設けられ、現像剤供給回収部で混合撹拌された現像剤と新しく供給されたトナーとを混合撹拌する現像剤撹拌部とを有する現像装置において、
前記現像剤供給回収部は、回転軸の周りに突起部を螺旋状に設けた現像剤供給回収手段を有し、
前記現像剤撹拌部は、
回転軸の周りに突起部を螺旋状に設けた第１の現像剤撹拌手段と、
回転軸の周りに複数の板状の撹拌部材を設けた第２の現像剤撹拌手段とを有し、
前記第２の現像剤撹拌手段は、隣接する撹拌部材を回転軸に対して逆向きに傾斜させて配置するとともに、撹拌部材と回転軸とで形成される角度が同じであることを特徴とする現像装置。

（請求項２）
前記第２の現像剤撹拌手段は、回転軸と間隙を有して且つ回転軸方向に延びる突起部を有す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）
前記第２の現像剤撹拌手段は、それぞれ隣り合う板状部材との間隙に突起部を有することを特徴とする請求項１に記載の現像装置。

（請求項４）
請求項１乃至３の何れか１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。

請求項１乃至３に記載の発明によれば、小粒径の現像剤を高速で搬送しつつ、トナーが所定の帯電量になるまで十分に撹拌することが可能な現像装置を提供できる。

請求項４に記載の発明によれば、画像濃度やカラーバランスの整った高画質の画像を安価に提供できる画像形成装置を提供できる。

以下、図面に基づき本発明の実施の形態を説明する。

図１は、画像形成装置１の概略構成を示す説明図、図２は、本発明の現像装置２の概略構成を示す部分断面図、図３は、現像装置２のＡ−Ａ断面の縦断断面図、図４は、現像装置２のＢ−Ｂ断面の縦断断面図である。

画像形成装置１は、複数の支持ローラ１１、１２、１３、１４群によって張架された状態で配設された、無端ベルト状の中間転写体（以下、「中間転写ベルト」という。）１０を有する。この中間転写ベルト１０の外周面はイエロー、マゼンダ、シアン、黒の各色のトナー像を形成する４つのトナー像形成ユニット２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０Ｋが、中間転写ベルト１０が各色トナー像に係るトナー像形成ユニットにおける潜像担持体２１、２１、２１、２１の各々に対接されながら循環移動されるよう、離間して並ぶよう設けられている。また、中間転写ベルト１０の移動方向におけるトナー像形成ユニット配置領域より下流側の位置に二次転写機構２６を有する。

イエロートナー像を形成するトナー像形成ユニット２０Ｙは、回転されるドラム状の潜像担持体２１と、この潜像担持体２１の外周面に沿って、各々、潜像担持体２１の回転方向に対して動作順に並ぶよう配設された、帯電手段２２、露光手段２３、トナー像形成手段３０、一次転写機構２４、および潜像担持体クリーニング手段２５とにより構成されている。

また、マゼンタトナー像、シアントナー像およびブラックトナー像に係るトナー像形成ユニット２０Ｍ、２０Ｃおよび２０Ｋも、各々、イエロートナー像に係るトナー像形成ユニット２０Ｙと同様の構成を有するものとされている。

潜像担持体２１は、例えば、ポリカーボネートなどの樹脂に有機光導電体を含有させた感光層がドラム状の金属基体の外周面に形成された有機感光体により構成されている。

図１のトナー像形成ユニット２０におけるトナー像形成手段３０は、例えば、図２乃至図４に示される現像装置２により構成されている。以下、この現像装置２について具体的に説明するが、本発明では、図２における左右方向を「前後方向」、図２における上下方向を「軸方向」、図３および図４における上下方向を「上下方向」というものとする。

現像装置２は、トナーとキャリアとから成る二成分現像剤を用いる現像装置である。二成分現像剤を構成するトナーは、体積平均粒径が３〜６μｍの小粒径トナーを使用する。また、キャリアは、体積平均粒径がトナーの体積平均粒径の５倍〜１０倍の大きさのキャリアを使用する。このことにより、小粒径トナーを用いた場合でもキャリア表面の帯電付与性能を向上させることができ、かぶりやトナー飛散、キャリア付着の問題がない高画質な画像が得られる。

現像装置２は、軸方向の両端部において互いに連通してトナーとキャリアとからなる二成分現像剤の循環搬送路を形成する現像剤供給回収部３２および現像剤撹拌部３３が前後方向に並んで形成されたハウジング３１を備えている。

現像剤供給回収部３２には、潜像担持体２１を臨む前方側部分において、回転されて現像剤を担持しながら周方向に搬送する現像剤担持体３４が、潜像担持体２１と現像領域を介して対向して軸方向に延びるよう、回転可能に軸支されて設けられていると共に、現像剤撹拌部３３に近接する後方側部分において、回転されて現像剤を撹拌しながら軸方向（図２において上方から下方に向かう方向）に搬送すると共に現像剤を現像剤担持体３４の軸方向の全域にわたって供給する現像剤供給回収手段３５が、現像剤担持体３４と対向して軸方向に延びるよう回転可能に軸支されて設けられている。

現像剤撹拌部３３には、２つの現像剤撹拌手段４０、４１が、前後方向に並んだ位置において互いに対向して軸方向に延びるよう、回転可能に軸支されて設けられている。

ハウジング３１は、現像剤担持体３４の一端側の端部より軸方向外方に突出して延びる突出部分３１Ａを有し、この突出部分３１Ａにおける天面板３１Ｂの、２つの現像剤撹拌手段４０、４１が互いに対向する部分の上方に位置される個所には、図示しないトナー補給機構よりの未使用のトナー（以下においては、「新トナー」という。）を現像剤撹拌部３３に供給するためのトナー供給用開口３１Ｃが形成されている。
トナー補給機構は、現像により消費したトナー量に応じて新トナーを補給する機能を有し、これにより、現像剤におけるトナー濃度が一定となる状態に維持される。

現像剤担持体３４は、例えば、回転可能に設けられた例えばアルミニウムなどの非磁性材料からなる現像スリーブと、この現像スリーブの内部に固定して設けられた、例えば複数の磁極を有する柱状の複数の磁石体からなる現像マグネットとにより構成されている。

現像剤供給回収手段３５は、回転軸方向のトナー濃度むらの発生を防止するという観点から、回転軸方向に対する現像剤の搬送能力が高い回転部材により構成されていることが好ましい。

この例における現像剤供給回収手段３５は、例えば、図５に示されているように、軸部材３６の外周面の全周にわたって軸方向に均一な大きさのピッチｐで螺旋状に延びるよう形成された螺旋状羽根部材よりなる撹拌部材３７を有するスクリュー状の回転部材３８により構成されている。現像剤の搬送方向における下流側の端部部分（図２における下端側部分）が板状の羽根部材（図示せず）が軸部材３６の外周面に設けられてなるパドル状のものになっている。

現像剤供給回収手段３５は、現像剤担持体３４および現像剤供給回収手段３５の両者が対向する部分において現像剤担持体３４と互いに逆方向に移動されるよう、回転されることが好ましい。これにより、現像剤供給回収手段３５から現像剤担持体３４に供給される現像剤と、現像剤担持体３４上でトナーが消費され、現像剤供給回収手段３５に回収される現像剤との入れ替えを確実に行うことができ、従って、現像剤担持体３４上の現像剤のトナー濃度は均一となり、画像濃度ムラの発生を確実に防止することができる。

現像剤撹拌部３３に配置される２つの現像剤撹拌手段における一方の第１の現像剤撹拌手段４０は、現像剤を撹拌しながら現像剤供給回収手段３５と互いに逆方向に搬送するものであって、軸方向に対する現像剤の搬送能力が現像剤供給回収手段３５と同等の大きさであるものにより構成される。

具体的には、第１の現像剤撹拌手段４０は、例えば、現像剤供給回収手段３５と同様の構成（図５参照）とし、軸部材３６の外周面の全周にわたって軸方向に均一な大きさのピッチｐで螺旋状に延びるよう形成された螺旋状羽根部材よりなる撹拌部材３７を有するスクリュー状の回転部材３８により構成する。また、現像剤の搬送方向における下流側の端部部分（図２における上端側部分）には、軸部材の外周面に複数の板状の羽根部材（図示せず）を径方向外方に延びるよう設け、パドル状になっている。

一方、第２の現像剤撹拌手段４１は、撹拌を主目的にするものであり、軸方向に対する現像剤の搬送能力を実質的に零にして、現像剤の撹拌能力が第１の現像剤撹拌手段４０よりも高くなるように構成する。近年、より小粒径のトナーやキャリアが用いられるようになり、現像剤の流動性が低下しているので、第２の現像剤撹拌手段４１の撹拌性能を向上させる必要がある。

図６（ａ）は本発明における第２の現像剤撹拌手段４１の第１の実施例を示す斜視図である。

第２の現像剤撹拌手段４１は、複数の楕円板よりなる撹拌部材７１を、軸部材７３に貫通させた構造の回転部材７０により構成される。撹拌部材７１は図中７１ａ、７１ｂで示すように前記軸部材７３に対して互いに逆方向に傾斜させて取り付けられている。

図６（ｂ）は回転部材７０の形状を説明するための正面図および右側面図である。

撹拌部材７１ａは前記軸部材７３の回転軸に対してα１の角度で取り付けられている。また、撹拌部材７１ｂは前記軸部材７３の回転軸に対してα２の角度で取り付けられている。図６（ｂ）の図面上で回転軸に対して上方向を正の角度とすると、α１は負の角度であり、α２は正の角度になる。α１とα２の絶対値は同じ角度、すなわち−α１＝α２である。各々の撹拌部材７１ａと撹拌部材７１ｂは、配置ピッチｐ１で等間隔毎に設けられている。また、前記軸部材７３の両端にはフランジ部材７２が取り付けられている。

このように、撹拌部材７１を前記軸部材７３に対させて互いに逆方向に傾斜させて取り付けることにより、従来の軸部材に対して同方向に傾斜させて取り付けていた撹拌部材に比べて、現像剤が撹拌部材７１の間で搬送軸方向に移動しやすくなるので、撹拌部材７１による現像剤の撹拌時間が増大し、撹拌性能を向上させることができる。

なお、回転部材７０におけるフランジ部材７２の外形Ｄ、軸部材７３の直径φ、撹拌部材７１ａ、撹拌部材７１ｂの面積、撹拌部材７１ａ、撹拌部材７１ｂの軸部材７３に対する取付角α１、α２、撹拌部材７１ａ、７１ｂの離間距離ピッチｐ１およびその他の構成は目的に応じて適宜に設定できる。

図７（ａ）は本発明における第２の現像剤撹拌手段４１の第２の実施例を示す斜視図である。

図７（ａ）に示されている第２の現像剤撹拌手段４１は、複数の楕円板よりなる撹拌部材８１が、軸部材８３に貫通し、かつ、撹拌部材８１は軸方向と平行に延びる第１のリブ部材８４を取り付けた回転部材８０により構成されている。なお、第１の実施例と同様に撹拌部材８１は前記軸部材８３に対して互いに逆方向に傾斜して取り付けられている。

図７（ｂ）は回転部材８０の形状を説明するための正面図および右側面図である。

撹拌部材８１ａは前記軸部材８３の回転軸に対してα１の角度で取り付けられている。また、撹拌部材８１ｂは前記軸部材８３の回転軸に対してα２の角度で取り付けられている。図７（ｂ）の図面上で回転軸に対して上方向を正の角度とすると、α１は負の角度であり、α２は正の角度になる。α１とα２の絶対値は同じ角度、すなわち−α１＝α２である。各々の撹拌部材８１は、配置ピッチｐ２で等間隔毎に設けられている。

また、軸部材８３の両端にはフランジ部材８２が取り付けられ、軸方向に延びる第１のリブ部材８４と、軸部材８３に固定されて設けられている。第１のリブ部材８４は軸部材８３との間に間隙を有するように配置されている。すなわち、外形と軸部材との間隙Ｈと第１のリブ部材８４の幅Ｗとの関係はＷ＜Ｈである。

このように第１のリブ部材８４を設けることにより、回転部材８０の回転時に主撹拌部材として機能する楕円板状の撹拌部材８１により周方向に撹拌されると共に補助撹拌部材としての第１のリブ部材８４により周方向に撹拌されるので、より高い撹拌性能を得ることができる。

図８（ａ）は本発明における第２の現像剤撹拌手段４１の第３の実施例を示す斜視図である。

図８（ａ）に示されている第２の現像剤撹拌手段４１は、複数の楕円板よりなる撹拌部材９１が、軸部材９３に貫通し、かつ、それぞれ隣り合う撹拌部材９１の間隙には軸部材９３に円柱状の第２のリブ部材９５が取り付けられた、回転部材９０により構成されている。なお、第１の実施例と同様に撹拌部材９１は前記軸部材９３に対して互いに逆方向に傾斜して取り付けられている。

図８（ｂ）は回転部材９０の形状を説明するための正面図および右側面図である。

撹拌部材９１ａは前記軸部材９３の回転軸に対してα１の角度で取り付けられている。また、撹拌部材８１ｂは前記軸部材８３の回転軸に対してα２の角度で取り付けられている。図７（ｂ）の図面上で回転軸に対して上方向を正の角度とすると、α１は負の角度であり、α２は正の角度になる。α１とα２の絶対値は同じ角度、すなわち−α１＝α２である。各々の撹拌部材８１は、配置ピッチｐ３で等間隔毎に設けられている。

また、前記軸部材９３の両端にはフランジ部材９２が取り付けられ、軸部材９３に固定されて設けられている。第２のリブ部材９５は軸部材９３の撹拌部材９１ａと撹拌部材９１ｂの間隔が広くなった位置に、互いに反対方向を向いて配置ピッチｐ３で設けられている。

このように第２のリブ部材９５を設けることにより、回転部材９０の回転時に主撹拌部材として機能する楕円板状の撹拌部材９１により周方向に撹拌されると共に補助撹拌部材としての第２のリブ部材９５により周方向に撹拌されるので、より高い撹拌性能を得ることができる。

以上のような回転部材８０、９０により第２の現像剤撹拌手段４１が構成される場合においては、主たる撹拌部材８１、９１の現像剤に接触する面積の大きさ、隣接する２つの主たる撹拌部材の軸方向に対する離間距離（ピッチ）ｐの大きさ、第１のリブ部材８４、９５の現像剤に接触する面積の大きさおよびその他の構成は、目的に応じて適宜に設定できる。

次に、画像形成装置１における画像形成条件について説明する。

トナー像形成手段３０による現像処理は、下記条件（イ）および条件（ロ）を満足する動作設定条件に調整された状態において、行われる。
条件（イ）； Ｗ ≧ Ｍ×Ｖ×Ｌ／１０００
条件（ロ）； Ｒ ≦ ６００
上記条件（イ）および条件（ロ）において、Ｖは、潜像担持体２１の周速度［ｍｍ／ｓｅｃ］、Ｍは、潜像担持体２１上に形成されるトナー像の単位面積当たりの最大付着量［ｍｇ／ｃｍ²］、Ｌは、潜像担持体２１上に形成されるトナー像の、潜像担持体２１の移動方向に直交する方向（軸方向）の最大幅［ｍｍ］、Ｗは、現像剤供給回収部３２における現像剤供給回収手段３５による軸方向に対する現像剤移動量［ｇ／ｓｅｃ］、Ｒは、現像剤供給回収手段３５の回転数を、それぞれ示す。

なお、現像剤供給回収手段３５による軸方向に対する現像剤移動量Ｗが前記条件（イ）を満足しない場合は、現像剤供給回収手段３５による現像剤の搬送方向における下流側の現像剤供給領域において、現像剤中のトナー濃度が低下して十分な量のトナーを現像領域に供給することが困難となり、画像濃度ムラが発生しやすくなる。また、現像剤供給回収手段３５の回転数Ｒが条件（ロ）を満足しない場合には、軸部が加熱されることによって現像剤が劣化しやすくなり、画質の高い画像を確実に形成することが困難である。

次に、画像形成装置１における画像形成動作について説明する。

まず、トナー像形成ユニット２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０Ｋの各々において、帯電手段２２による帯電処理および露光手段２３による露光処理が行われて潜像担持体２１上に原稿画像に対応した静電潜像が形成され、トナー像形成手段３０による現像処理が行われて潜像担持体２１の各々に各色トナー像が形成される。

具体的には、トナー像形成手段３０による静電潜像の現像処理が行われるに際しては、現像剤撹拌部３３において、現像剤が第１の現像剤撹拌手段４０によって軸方向に搬送される過程において、第１の現像剤撹拌手段４０および第２の現像剤撹拌手段４１によって混合、撹拌され、これにより、トナーが所定の大きさの帯電量を有する状態に摩擦帯電された状態で現像剤供給回収部３２に導入され、現像剤供給回収部３２において、現像剤供給回収手段３５によって撹拌されながら軸方向に搬送されて現像剤担持体３４の表面に軸方向の全域にわたって供給されて、現像剤担持体３４上に磁気ブラシが形成された状態で担持され、そして、現像剤規制部材３９によって磁気ブラシが穂切りされて適正な量に規制された状態において現像領域に搬送され、現像領域において、磁気ブラシが潜像担持体２１の表面に接触されることにより潜像担持体２１上に形成された静電潜像に従ってトナーが付着して現像が行われ、これによりトナー像が形成される。

現像剤担持体３４に供給され、現像領域においてトナーが消費された現像剤は、現像剤担持体３４に供給されずに現像剤供給回収部３２に残留している現像剤とともに現像剤供給回収手段３５によって現像剤撹拌部３３に向かって搬送され、例えば、現像剤供給回収部３２の下流側に設けられたトナー濃度センサにより現像剤の透磁率を検知することにより検出されるトナー濃度に基づいて、トナーの消費量に応じた新トナーがトナー補給機構により現像剤撹拌部３３に補給される。

そして、一次転写機構２４により各色トナー像が中間転写ベルト１０上に順次に一次転写されて重ね合わせられることにより中間転写ベルト１０上にカラートナー像が形成され、このカラートナー像は中間転写ベルト１０に担持されたままの状態で二次転写領域に搬送され、二次転写領域において、二次転写機構２６により搬送されてきた転写材Ｐ上に二次転写され、その後、図示しない定着手段による定着処理が行われ、これにより、可視画像が形成される。

而して、上記構成の画像形成装置１によれば、トナー像形成手段３０が、第１の現像剤撹拌手段４０と現像剤供給回収手段３５とによって現像剤を循環搬送すること（互いに同等の現像剤搬送能力を有するものであること）により現像剤搬送速度のバランスをとり、第２の現像剤撹拌手段４１によって現像剤を軸方向に搬送することなしに周方向に撹拌することによりトナーの帯電を立ち上げる構成になっている。

このような構成にすることにより、現像剤が第１の現像剤撹拌手段４０により軸方向に搬送される過程において、現像剤の搬送速度を低下させることなしに現像剤撹拌部３３において十分な混合撹拌時間が確保される。この結果、実質上、現像剤撹拌部３３における現像剤の混合撹拌動作だけでトナーが所期の電荷（帯電量）を有する状態にまで帯電される。帯電されたトナーは、現像剤供給回収手段３５によって軸方向に対して均一なトナー濃度で現像剤担持体３４に供給される。

具体的には、第１の現像剤撹拌手段４０および第２の現像剤撹拌手段４１が対向する部分において、第１の現像剤撹拌手段４０による撹拌領域に存在する現像剤と、第２の現像剤撹拌手段４１による撹拌領域に存在する現像剤との入れ替えが、現像剤が一定の距離だけ軸方向に移動する間に繰り返し行われ、第２の現像剤撹拌手段４１による撹拌領域に分散された現像剤は、軸方向に対して搬送されることなしに周方向に撹拌された後、第１の現像剤撹拌手段４０による撹拌領域に戻されて軸方向に搬送されることとなり、現像剤撹拌部３３から現像剤供給回収部３２に導入される現像剤は、トナーが所期の帯電量を有する状態にまで帯電された状態のものとなる。

従って、所期の帯電状態とされた現像剤が現像剤担持体３４に軸方向に対して均一なトナー濃度で供給された状態において、潜像担持体２１上の潜像が現像されるので、トナーの帯電不良によるかぶりやトナー飛散の発生が確実に防止されると共に、得られる可視画像における画像濃度むらの発生が確実に防止され、画像濃度やカラーバランスの整った画質の高い画像が確実に得られる。

また、現像剤の撹拌性能が高い回転部材を単に現像剤撹拌手段として用いた構成とするだけでは、トナーを速やかに所期の帯電状態とすること（トナーの帯電立ち上がり特性を急峻なものとすること）は困難であるが、上記構成の現像装置２によれば、第１の現像剤撹拌手段４０および第２の現像剤撹拌手段４１をこれら２つの現像剤撹拌手段４０、４１が対向する部分において各々の周面が上方から下方に向かって互いに順方向に移動するよう回転駆動させると共に、２つの現像剤撹拌手段４０、４１が対向する部分の上方からトナーを補給する（トナーを自由落下させる）構造とされていることにより、トナー補給位置での現像剤中への補給トナーの沈み込みが加速されるので、補給トナーが現像剤中に均一に分散され、これにより、現像剤撹拌部３３においてトナーを確実に所期の帯電量を有する状態に帯電させることができる。

また、特定の条件（イ）および条件（ロ）を満足する状態で現像プロセスが行われることにより、現像剤を、軸方向に対するトナー濃度むらがない、換言すれば軸方向のトナー濃度差が極めて小さい状態で、現像領域に供給することができ、画像濃度むらのない均一な画像濃度を有する画像を得ることができる。また、現像剤供給回収手段３５の回転数Ｒが６００ｒｐｍ以下に設定されること（条件（ロ））により現像剤供給回収手段３５を高速に回転させた場合に軸部が加熱されることによって現像剤が劣化することを確実に防止することができる。

以上のように、第２の現像剤撹拌手段４１の撹拌性能を増した本発明の現像装置２を用いることにより、現像剤を軸方向に対するトナー濃度が均一な状態で現像剤担持体３４に供給することができるので、画像濃度むらのない均一な画像を形成することができる。

以上においては、本発明を複数のトナー像形成ユニットを備えてなるカラー画像形成用の画像形成装置１に適用した場合について説明したが、このような構成の画像形成装置１に限定されるものではなく、種々の構成のものに有効に適用することができ、例えばモノクロ画像形成用の画像形成装置１に適用した場合であっても、上記のような作用、効果が減じられるものではない。

以下に、本発明の効果を確認するために行った実験例について説明する。

〔回転部材の作製〕
現像剤供給回収手段、第１の現像剤撹拌手段および第２の現像剤撹拌手段として用いられる回転部材（回転部材Ａ〜Ｅ）を作製した。

（回転部材Ａ）
図５に示される構成に従って、螺旋状羽根部材（撹拌部材）が右上方に巻き上がるように（左巻き）軸部材の外周面に形成された螺旋状スクリューを作製すると共に、この螺旋状羽根部材による現像剤の搬送方向下流側の長さ３０ｍｍにわたる端部領域を４つの平板状羽根部材よりなる撹拌部材が軸部材の外周面に径方向外方に延びる状態で設けられてなるパドル形状とした回転部材Ａを作製した。そして、この回転部材Ａの両端部に、外径寸法が２４ｍｍである円板状のフランジ部材を軸部材を挿通させた状態で設けた。この回転部材Ａの具体的な諸元は、以下に示す通りである。

最大外径（Ｄ）：２４ｍｍ
軸部を除く回転軸方向長さ：３３０ｍｍ
軸部材の外径：６ｍｍ
螺旋状羽根部材のスクリューピッチ（ｐ）：３０ｍｍ
螺旋状羽根部材の厚み：１ｍｍ
（回転部材Ｂ）
回転部材Ａにおいて、螺旋状羽根部材を左上方に巻き上がるように（右巻き）軸部材の外周面に形成したことの他は回転部材Ａと同様の構成を有する回転部材Ｂを作製した。

（回転部材Ｃ）
図６（ａ）に示される構成に従って、複数の楕円板よりなる撹拌部材７１が、互いに逆方向に傾斜して取り付けられ、軸部材７３に貫通した回転部材Ｃを制作した。そして、この回転部材Ｃの両端部に、外径寸法が２４ｍｍである円板状のフランジ部材を軸部材を挿通させた状態で設けた。この回転部材Ｃの具体的な諸元は、以下に示す通りである。

撹拌部材７１ａと回転軸のなす角度（α１）：−４５°
撹拌部材７１ｂと回転軸のなす角度（α２）：４５°
最大外径（Ｄ）：２４ｍｍ
軸部を除く回転軸方向長さ：４４０ｍｍ
軸部材の外径（φ）：６ｍｍ
撹拌部材７１ａの撹拌部材７１ｂの間隔（ｐ１）：２５ｍｍ
撹拌部材７１の厚み：１ｍｍ
（回転部材Ｄ）
図７（ａ）に示される構成に従って、複数の楕円板よりなる撹拌部材７１が、互いに逆方向に傾斜して取り付けられ、軸部材８３に貫通し、かつ、撹拌部材８１には軸方向に延びる板状の第１のリブ部材８４が取り付けられた、回転部材８０を制作した。そして、この回転部材Ｄの両端部に、外径寸法が２４ｍｍである円板状のフランジ部材を軸部材を挿通させた状態で設けた。この回転部材Ｄの具体的な諸元は、以下に示す通りである。

撹拌部材８１ａと回転軸のなす角度（α１）：−４５°
撹拌部材８１ｂと回転軸のなす角度（α２）：４５°
最大外径（Ｄ）：２４ｍｍ
軸部を除く回転軸方向長さ：４４０ｍｍ
軸部材の外径（φ）：６ｍｍ
撹拌部材８１ａの撹拌部材８１ｂの間隔（ｐ２）：３１．２５ｍｍ
撹拌部材８１の厚み：１ｍｍ
リブ８４の幅（Ｗ）：３．６ｍｍ
リブ８４の厚み：１ｍｍ
（回転部材Ｅ）
図８（ａ）に示される構成に従って、複数の楕円板よりなる撹拌部材９１が、互いに逆方向に傾斜して取り付けられ、軸部材９３に貫通し、かつ、それぞれ隣り合う撹拌部材９１の間隙には軸部材９３に円柱状の第２のリブ部材９５を取り付けた、回転部材９０を制作した。そして、この回転部材Ｅの両端部に、外径寸法が２４ｍｍである円板状のフランジ部材を軸部材を挿通させた状態で設けた。この回転部材Ｅの具体的な諸元は、以下に示す通りである。

撹拌部材８１ａと回転軸のなす角度（α１）：−４５°
撹拌部材８１ｂと回転軸のなす角度（α２）：４５°
最大外径（Ｄ）：２４ｍｍ
軸部を除く回転軸方向長さ：４４０ｍｍ
軸部材の外径（φ）：６ｍｍ
撹拌部材８１ａの撹拌部材８１ｂの間隔（ｐ２）：３１．２５ｍｍ
撹拌部材８１の厚み：１ｍｍ
リブ９５の直径（２Ｌ）：６．２５ｍｍ
＜現像装置の評価実験例＞
〔実験条件〕
図２乃至図４に示される構成に従って、現像剤供給回収手段、第１の現像剤撹拌手段および第２の現像剤撹拌手段が下記表１に従って選ばれた回転部材により構成された本発明に係る現像装置２ Ａ〜Ｃを作製した。

また、図９に示されるように、回転部材Ｃと同じ構成で撹拌部材７１がすべて同方向を向いている回転部材Ｆを用いた現像装置Ｄを作成した。すなわち、回転部材Ｃのα１＝α２＝４５°に変更した以外は条件はすべて同じである。

なお現像剤担持体を構成する現像スリーブは、外径が３０ｍｍ、軸方向長さが３３０ｍｍである。

本発明に係る現像装置Ａ〜Ｃおよび比較用の現像装置Ｄにおけるトナー供給用開口の形成位置は、第１の現像剤撹拌手段と第２の現像剤撹拌手段とが互いに対向する部分の上方位置であって、第１の現像剤撹拌手段による現像剤の搬送方向における上流側の端縁から１５ｍｍ下流側の位置である。

現像剤としては、イエロートナー、マゼンタトナー、シアントナーおよびブラックトナーの各々に係る現像剤のいずれのものも、トナー濃度が７質量％である二成分現像剤を用い、本発明に係る現像装置Ａ〜Ｃおよび比較用の現像装置Ｄには１１００ｇを充填した。

トナーは、イエロートナー、マゼンタトナー、シアントナーおよびブラックトナーのいずれのものも、体積平均粒径が５．５±０．１５μｍ、粒径分布の標準偏差（ａ）と平均粒径（ｂ）とにより示されるＣＶ値〔ａ／ｂ×１００％〕が１８±２％である各色の重合トナーに、大粒径シリカ０．８質量％、小粒径シリカ０．２質量％、大粒径チタニア０．２質量％、小粒径チタニア０．４質量％、ステアリン酸カルシウム０．０５質量％を外添処理したものを用いた。

キャリアは、イエロートナー、マゼンタトナー、シアントナーおよびブラックトナーの各々に係る現像剤のいずれのものも、体積平均粒径が２５μｍ、飽和磁化６０ｅｍｕ／ｇのフェライト粒子の表面に、アクリル系樹脂をフェライト粒子に対する被覆量が３質量％となる状態でコーティングしたものを用いた。

〔トナー濃度のバラツキ評価〕
本発明に係る現像装置Ａ〜Ｃおよび比較用の現像装置Ｄの各々を適宜の単体駆動機に装着し、現像剤供給回収手段、第１の現像剤撹拌手段および第２の現像剤撹拌手段のそれぞれの回転速度を、いずれも、４００ｒｐｍに設定し、現像剤供給回収部におけるトナー濃度のバラツキを測定した。

トナー濃度のバラツキの測定は、現像装置Ａ〜Ｄに現像剤を入れて単体駆動させ、一定時間経過後、現像装置Ａ〜Ｄを止め、少量の現像剤を取り、色差計によりｂ＊の値をそれぞれ複数回測定した。次にトナー濃度ＴＮを次式で求めた。

トナー濃度ＴＮ（％）＝０．０１８１×ｂ＊²＋０．１８３４×ｂ＊＋１．７３２４
現像装置Ａ〜Ｄの前記トナー濃度ＴＮの測定結果から標準偏差を求め、撹拌性能Ｘを次式で計算する。

撹拌性能Ｘ＝−１０＊Ｌｏｇ₁₀（δ）
撹拌性能Ｘは測定したトナー濃度ＴＮの標準偏差δをｄＢに換算した評価値である。すなわち、値が大きいほどトナー濃度のバラツキが少ない。

図１０に各現像装置でのトナー濃度のバラツキ結果を示す。

このように実験結果から本発明に係る現像装置Ａ〜Ｃは、対応する比較用の現像装置Ｄよりも撹拌性能が高いことが確認できた。現像装置ＡとＤの相違点は撹拌部材の向きだけであり、それぞれ隣り合う撹拌部材を、回転軸に対して同じ角度で互いに逆方向に傾斜して取り付けることで撹拌性能を向上できると考えられる。

＜画像形成装置の評価実験例＞
〔画像形成装置〕
図１に示される構成に従って、上記の本発明に係る現像装置Ａ〜Ｃおよび比較用の現像装置Ｄの各々が搭載されたカラー画像形成用の画像形成装置Ａ〜Ｄを製造し、画像出力テストを以下の画像形成条件にて行った。画像形成条件は、各色トナー像に係るトナー像形成ユニットのいずれのものも同じに設定した。

＜画像形成条件＞
・プロセス速度（Ｖ）：２２０ｍｍ／ｓｅｃ（１分間当たりの画像出力枚数が５０枚）
・現像剤供給回収手段の回転速度：４００ｒｐｍ
・第１の現像剤撹拌手段の回転速度：４００ｒｐｍ
・第２の現像剤撹拌手段の回転速度：４００ｒｐｍ
・現像スリーブ回転数：２１０〜２８０ｒｐｍの範囲内で調整して、潜像担持体上の単位面積当たりのトナー付着量（Ｍ）が０．４ｍｇ／ｃｍ²となる状態とした。

・感光体と現像スリーブとの最近接距離（現像ギャップ）：０．３ｍｍ
・現像バイアス：交流バイアス（ＡＣ）成分を直流バイアス成分（ＤＣ）に重畳したもの、
交流バイアス成分；Ｖａｃ＝１ｋＶｐｐ、ｆａｃ＝５ｋＨｚ、波形＝正弦波
直流バイアス成分；感光体における最大露光部の表面電位ＶＬの検知結果に応じてＶｄｃ＝ＶＬ−５００Ｖとなる状態に制御した。

・現像スリーブによる現像剤搬送量：２５±２ｍｇ／ｃｍ²
・現像スリーブの軸方向における磁気ブラシの形成幅：３２０ｍｍ
・トナー補給制御：現像剤供給回収手段による現像剤の搬送方向下流側の端縁からから８０ｍｍ上流側の位置にトナー濃度センサ（透磁率センサ）を設けてその検知結果に応じてトナー補給モータを制御した。
トナー補給速度：最大３０ｇ／ｍｉｎ
・感光体表面電位：
最大露光部電位（ＶＬ）：−５０Ｖ〜−１００Ｖ
帯電電位（未露光部電位）（ＶＨ）：現像バイアスにおける直流バイアス成分の設定値に応じてＶＨ＝Ｖｄｃ−１５０Ｖとなる状態に制御
画像出力テストは、下記（１）〜（６）の画像出力を４回繰り返して行い（トータルＡ４×２０００枚）、文字／ラインパターンのかぶりの発生有無、文字散りの発生有無、ソリッドパターンの画像濃度むらの発生有無の評価を下記評価基準に基づいて行った。結果を下記表２に示す。

（１）シアン（Ｃ）単色の文字／ライン＋中間調（１０段）パターン（印字率３０％）を連続して５０枚出力する手順。

（２）シアン（Ｃ）のソリッドパターン（印字率８０％）連続１５０枚出力する手順。

（３）シアン（Ｃ）単色の文字／ラインパターン（印字率７％）を連続して５０枚出力する手順。

（４）青（マゼンタ（Ｍ）＋シアン（Ｃ））単色の文字／ライン＋中間調（１０段）パターン（Ｍ、Ｃとも印字率３０％）を連続して５０枚出力する手順。

（５）青（マゼンタ（Ｍ）＋シアン（Ｃ））単色のソリッドパターン（マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）とも印字率８０％）を連続して１５０枚出力する手順。

（６）青（マゼンタ（Ｍ）＋シアン（Ｃ））単色の文字／ラインパターン（印字率７％）を連続して５０枚出力する手順。

＜画像評価基準＞
（イ）画像のかぶり：
画像のかぶりは、未使用の用紙の反射濃度を０としたときの、文字／ラインパターン白地部の相対反射濃度を測定し、相対反射濃度が０．００１以下である場合を「◎」、相対反射濃度が０．００１を超え、０．００２以下である場合を「○」、相対反射濃度が０．００２を超え、０．００３以下である場合を 「△」、相対反射濃度が０．００３を超える場合を「×」として評価した。評価は市販の反射濃度計を使用した。

（ロ）文字散り：
文字散りは、４ポイントの「鐘」という文字をルーペで拡大して観察したときの、文字輪郭のシャープさおよび文字の滲み度合の状態を評価した。
そして、「鐘」の文字の空間部がすっきりと抜けていて文字の輪郭が明瞭であり、文字周辺部のトナー散りも極めて少ない場合を「○」、「鐘」の文字の空間部がややつぶれている（トナー散りでやや埋まっている）が、文字周辺部のトナー散りは少ない場合を「△」、「鐘」の文字の空間部がつぶれており（トナー散りで埋まっている）、しかも、文字周辺部のトナー散りが多く、文字の輪郭が滲んでいる場合を「×」とした。評価は市販の色彩色差計を使用した。

（ハ）画像濃度むら：
画像濃度むらは、シアン単色のソリッドパターンまたは赤単色のソリッドパターンのページ内における任意の９箇所の色差（Ｌ＊ａ＊ｂ＊空間での距離）により評価した。シアン単色のソリッドパターンについての９箇所の色差が２以下であり、かつ、赤単色のソリッドパターンについての９箇所の色差が６以下である場合を「◎」、シアン単色のソリッドパターンについての９箇所の色差が２を超え、３以下であり、かつ、赤単色のソリッドパターンについての９箇所の色差が色差が６を超え、７以下である場合を「○」、シアン単色のソリッドパターンについての９箇所の色差が３を超え、４以下であり、かつ、赤単色のソリッドパターンについての９箇所の色差が７以下である場合、または、シアン単色のソリッドパターンについての９箇所の色差が３以下であり、かつ、赤単色のソリッドパターンについての９箇所の色差が７を超え、９以下である場合を「△」、シアン単色のソリッドパターンについての９箇所の色差が４を超え、かつ、赤単色のソリッドパターンについての９箇所の色差が７を超える場合を「×」とした。

（ニ）機内汚れ：
機内汚れは、画像出力テスト終了後に現像装置を取り外し、現像装置装着部近傍の汚れの状態を目視にて観察して評価した。
そして、機内汚れが認められない場合、または現像装置装着部のみに極軽微な汚れがみられる場合を「○」、現像装置装着部の近傍（例えば両端部等）にわずかな汚れがみられる場合を「△」、現像装置装着部の汚れが周辺部（例えば帯電装置等）にまで拡大している場合を「×」とした。

＜評価結果＞

本発明に係る現像装置Ａ〜Ｃおよび比較用の現像装置Ｄについて、前記評価基準にて評価を行った。その結果、比較用の現像装置Ｄは画像のかぶり、画像濃度むらの評価項目において評価結果は「△」であるのに対し、撹拌部材を互いに逆方向に傾斜して取り付けた本発明に係わる現像装置Ａは「○」と評価されており、効果が確認できた。また、リブ部材を設けた本発明に係る現像装置Ｂ，Ｃの評価結果はすべての項目について「○」または「◎」であり現像装置Ａと同等以上の効果が確認できた。

以上のように本実施の形態によれば、小粒径の現像剤を高速で搬送しつつ、トナーが所定の帯電量になるまで十分に撹拌することが可能な現像装置を提供できることが確認された。

また、このような現像装置を利用すれば、画像濃度やカラーバランスの整った高画質の画像を得られる画像形成装置を提供できることが確認された。

本発明に係る画像形成装置の一例における構成の概略を示す説明図である。 本発明に係る現像装置の一例における構成の概略を示す部分断面図である。 図２に示す現像装置におけるＡ−Ａ断面の縦断断面図である。 図２に示す現像装置におけるＢ−Ｂ断面の縦断断面図である。 現像剤供給回収手段および第１の現像剤撹拌手段を構成する回転部材の一構成例を示す平面図である。 本発明の第２の現像剤撹拌手段を構成する回転部材の一構成例を示す斜視図、正面図および右側面図である。 本発明の第２の現像剤撹拌手段を構成する回転部材の他の構成例を示す斜視図、正面図および右側面図である。 本発明の第２の現像剤撹拌手段を構成する回転部材の更に他の構成例を示す斜視図、正面図および右側面図である。 本発明以外の第２の現像剤撹拌手段を構成する回転部材の斜視図である。 トナー濃度のバラツキの結果を示す模式図である。

符号の説明

１０ 中間転写体（中間転写ベルト）
１１、１２、１３、１４ 支持ローラ
２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０Ｋ トナー像形成ユニット
２１ 潜像担持体
２２ 帯電手段
２３ 露光手段
２４ 一次転写機構
２５ 潜像担持体クリーニング手段
２６ 二次転写機構
３０ トナー像形成手段
３１ ハウジング
３１Ａ 突出部分
３１Ｂ 天面板
３１Ｃ トナー供給用開口
３２ 現像剤供給回収部
３３ 現像剤撹拌部
３４ 現像剤担持体
３５ 現像剤供給回収手段
３６ 軸部材
３７ 撹拌部材
３８ 回転部材
３９ 現像剤規制部材
４０ 第１の現像剤撹拌手段
４１ 第２の現像剤撹拌手段
７０、８０、９０ 回転部材
６３、７３、８３ 軸部材
８４ 第１のリブ部材
９５ 第２のリブ部材
７２、８２、９２ フランジ部材
７１、８１、９１ 撹拌部材
Ｐ 転写材

Claims (4)

1. トナーとキャリアからなる現像剤を担持搬送する現像剤担持体と、
   現像剤担持体に隣接して設けられ、現像剤担持体に供給する現像剤と現像剤担持体から回収した現像剤とを混合撹拌する現像剤供給回収部と、
   現像剤供給回収部に隣接して設けられ、現像剤供給回収部で混合撹拌された現像剤と新しく供給されたトナーとを混合撹拌する現像剤撹拌部とを有する現像装置において、
   前記現像剤供給回収部は、回転軸の周りに突起部を螺旋状に設けた現像剤供給回収手段を有し、
   前記現像剤撹拌部は、
   回転軸の周りに突起部を螺旋状に設けた第１の現像剤撹拌手段と、
   回転軸の周りに複数の板状の撹拌部材を設けた第２の現像剤撹拌手段とを有し、
   前記第２の現像剤撹拌手段は、隣接する撹拌部材を回転軸に対して逆向きに傾斜させて配置するとともに、撹拌部材と回転軸とで形成される角度が同じであることを特徴とする現像装置。
2. 前記第２の現像剤撹拌手段は、回転軸と間隙を有して且つ回転軸方向に延びる突起部を有することを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
3. 前記第２の現像剤撹拌手段は、それぞれ隣り合う板状部材との間隙に突起部を有することを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
4. 請求項１乃至３の何れか１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。

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