JP2010176074A - 現像装置およびこれを用いる画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】現像剤へのストレスを過度に高めることなく現像剤の攪拌性に優れた現像装置およびこれを用いる画像形成装置を提供する。
【解決手段】現像剤が収容される現像槽１１１と、第１搬送路Ｐと、第２搬送路Ｑと、第１搬送部材１１２と、第２搬送部材１１３と、感光体ドラム３へトナーを供給する現像ローラ１１４とを備えた現像装置２において、第１搬送部材１１２として、第１回転軸１１２ｂと、第１回転軸１１２ｂの外周に設けられる第１搬送羽根１１２ａとを備え、第１搬送羽根１１２ａを、外径の大きなリング状第１大径螺旋羽根１１２ａａと外径の小さな第１小径螺旋羽根１１２ａｂとからなる２重螺旋構造で構成することを特徴とするものとする。
【選択図】図５

Description

本発明は、現像装置およびこれを用いる画像形成装置に係り、特に、電子写真方式によりトナー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採用されてトナーと磁性キャリアとを含む２成分現像剤を用いた現像装置およびこれを用いる画像形成装置に関する。

従来から、複写機、プリンタ及びファクシミリ等の電子写真方式の画像形成装置が知られている。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前記静電潜像を現像し、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。

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２成分現像剤（以下、単に「現像剤」と称する。）がよく使用されている。この現像剤は、トナーと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。

現像装置において、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。

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、従来技術として、画像形成装置において、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、現像剤が循環搬送される経路を形成する２つの現像剤搬送路と、当該現像剤搬送路において現像剤を攪拌しながら搬送する２つの現像剤攪拌部材とを備える循環方式の現像装置を搭載するようにしたものが提案されている（特許文献１を参照）。

特開２００５−２４５９２号公報

しかしながら、上述した現像装置においては、現像槽内の現像剤を攪拌しながら循環搬送する搬送部材として、オーガスクリューが一般に使用されるが、現像剤の搬送速度を速くするためにオーガスクリューの螺旋ピッチを長くしたり、回転速度をあげると、螺旋羽根から現像剤への圧力が高くなり、現像剤にかかるストレスにより、現像剤の流動性が著しく低下するという問題があった。

また、現像剤への圧力を低減させるために、多条スクリュー構造（２重螺旋構造や３重螺旋構造など）にすると、オーガスクリュー軸方向への現像剤の攪拌が螺旋羽根によって妨げられるので、オーガスクリューの軸方向におけるトナー濃度差が解消されにくく、トナー濃度ムラが発生するという問題があった。

また、現像剤の攪拌性を高めるために、不連続な攪拌羽根を複数の設けた搬送部材を使用すると、現像剤の流れが乱れ、現像剤にかかるストレスにより、現像剤の流動性が著しく低下するという問題があった。

本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなされたものであって、現像剤へのストレスを過度に高めることなく現像剤の攪拌性に優れた現像装置およびこれを用いる画像形成装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決するための本発明に係る現像装置およびこれを用いる画像形成装置は、次の通りである。

本発明は、トナーと磁性キャリアとを含む現像剤が収容される現像剤収容部と、前記現像剤収容部内で前記現像剤が搬送される現像剤搬送路と、前記現像剤搬送路内に設けられて前記現像剤を攪拌しながら所定方向へ搬送する現像剤搬送部材と、前記現像剤搬送路の現像剤を担持してその現像剤に含まれるトナーを感光体ドラムへ供給する現像ローラとを備えた現像装置において、前記現像剤搬送部材として、回転軸と、該回転軸の外周に設けられる螺旋羽根とを備え、前記螺旋羽根を、１以上の外径の大きなリング状螺旋羽根と、１以上の外径の小さな螺旋羽根とからなる多重螺旋構造で構成し、前記外径の大きなリング状螺旋羽根の螺旋ピッチを、前記外径の小さな螺旋羽根の螺旋ピッチと同じピッチで形成することを特徴とするものである。

また、本発明は、前記螺旋羽根を、１つの外径の大きなリング状螺旋羽根と、１つの外径の小さな螺旋羽根とからなる２重螺旋構造で構成することが好ましい。

また、本発明は、前記外径の小さな螺旋羽根の外径を、前記外径の大きなリング状螺旋羽根の外径の０．４倍以上０．６倍以下で形成することが好ましい。

また、本発明は、前記外径の大きなリング状螺旋羽根と外径の小さな螺旋羽根を、位相差が１８０度となるように設けることが好ましい。

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、感光体ドラム表面を帯電させる帯電装置と、感光体ドラム表面に静電潜像を形成する露光装置と、感光体ドラム表面の静電潜像にトナーを供給してトナー像を形成する現像装置と、感光体ドラム表面のトナー像を記録媒体に転写する転写装置と、転写されたトナー像を記録媒体に定着させる定着装置とを備え、電子写真方式によりトナーを用いて画像を形成する画像形成装置において、前記現像装置として、請求項１乃至４のうちの何れか一項に記載の現像装置を用いることを特徴とするものである。

本発明によれば、トナーと磁性キャリアとを含む現像剤が収容される現像剤収容部と、前記現像剤収容部内で前記現像剤が搬送される現像剤搬送路と、前記現像剤搬送路内に設けられて前記現像剤を攪拌しながら所定方向へ搬送する現像剤搬送部材と、前記現像剤搬送路の現像剤を担持してその現像剤に含まれるトナーを感光体ドラムへ供給する現像ローラとを備えた現像装置において、前記現像剤搬送部材を、回転軸と、該回転軸の外周に設けられる螺旋羽根とを備え、前記螺旋羽根を、１以上の外径の大きなリング状螺旋羽根と、１以上の外径の小さな螺旋羽根とからなる多重螺旋構造で構成することで、前記螺旋羽根の間隔が短くでき、現像剤と接触する前記螺旋羽根の断面積を広げることができるため、現像剤に作用する力（圧力）が小さくなり、現像剤へのストレスを抑えられるとともに、外径の大きなリング状螺旋羽根付近の現像剤の搬送速度が、回転軸から遠い部分で速く、回転軸に近い部分で遅くなり、また、外径の小さな螺旋羽根付近の現像剤の搬送速度が、回転軸から遠い部分で遅く、回転軸に近い部分で速くなるため、現像剤の攪拌作用が促進される。また、前記外径の大きなリング状螺旋羽根の螺旋ピッチを、前記外径の小さな螺旋羽根の螺旋ピッチと同じピッチで形成することで、前記現像剤搬送部材の現像剤搬送方向全域に渡り、それぞれの螺旋羽根の間隔が同じように構成されるので、安定した現像剤の搬送を行うことができる。
その結果、回転軸の軸線方向（現像剤搬送方向）の攪拌性が向上し、トナー濃度ムラを低減できる。

また、現像剤が前記現像剤搬送部材によって搬送される時、現像剤と現像剤搬送路内壁との摩擦により、現像剤の搬送速度が、前記現像剤搬送部材の回転軸から遠い部分（現像剤収容部内壁近く）で遅くなり、前記現像剤搬送部材の回転軸に近い部分で速くなるため、局所的な現像剤の渦が形成される。本発明によれば、前記現像剤搬送部材の回転軸方向において、外径の大きなリング状螺旋羽根の間に外径の小さな螺旋羽根が設けられているので、外径の大きなリング状螺旋羽根の間で発生する現像剤の渦流動を妨げることを低減でき、現像剤の攪拌性を高めることができる。

また、本発明によれば、前記螺旋羽根を、１つの外径の大きなリング状螺旋羽根と、１つの外径の小さな螺旋羽根とからなる２重螺旋構造で構成することで、効率的に現像剤を攪拌しながら、現像剤の搬送を安定して行うことができる。

また、本発明によれば、前記外径の小さな螺旋羽根の外径を、前記外径の大きなリング状螺旋羽根の外径の０．４倍以上０．６倍以下で形成することで、それぞれの螺旋羽根による搬送性と攪拌性を両立できる。前記外径の小さな螺旋羽根の外径が、前記外径の大きなリング状螺旋羽根の外径の０．４倍未満になると、現像剤の搬送性が低下して乱流が生じやすくなる。また、逆に、前記外径の小さな螺旋羽根の外径が、前記外径の大きなリング状螺旋羽根の外径の０．６倍を超えると、現像剤の密度変化が生じやすくなる。

また、本発明によれば、前記外径の大きなリング状螺旋羽根と外径の小さな螺旋羽根を、位相差が１８０度となるように設けることで、前記外径の大きなリング状螺旋羽根と外径の小さな螺旋羽根が同じ距離で並ぶため、すなわち、２枚の螺旋羽根の間隔が一定になるので、現像剤の搬送速度が安定し、圧力ムラが生じにくい。

また、本発明によれば、表面に静電潜像が形成される感光体ドラムと、感光体ドラム表面を帯電させる帯電装置と、感光体ドラム表面に静電潜像を形成する露光装置と、感光体ドラム表面の静電潜像にトナーを供給してトナー像を形成する現像装置と、感光体ドラム表面のトナー像を記録媒体に転写する転写装置と、転写されたトナー像を記録媒体に定着させる定着装置とを備え、電子写真方式によりトナーを用いて画像を形成する画像形成装置において、前記現像装置として、請求項１乃至４のうちの何れか一項に記載の現像装置を用いることで、現像剤の攪拌性を低減させることなく、現像剤へのストレスを緩和できるので、画像濃度不良やトナー濃度ムラによる画像濃度ムラを低減できる。

本発明の実施形態に係る現像装置が用いられた画像形成装置の全体の構成を示す説明図である。 前記画像形成装置を構成するトナー補給装置の概略構成を示す断面図である。 図２のＣ−Ｃ断面矢視図である。 前記画像形成装置を構成する現像装置の構成を示す断面図である。 図４のＡ−Ａ断面矢視図である。 図４のＢ−Ｂ断面矢視図である。 前記現像装置において第１搬送部材により搬送される現像剤の状態を示す説明図である。

以下、本発明を実施するための形態について図面を参照して説明する。
図１は発明を実施する形態の一例であって、本発明の実施形態に係る現像装置が用いられた画像形成装置の全体の構成を示す説明図である。

本実施形態は、図１に示すように、表面に静電潜像が形成される感光体ドラム３と、感光体ドラム３表面を帯電させる帯電器（帯電装置）５と、感光体ドラム３表面に静電潜像を形成する露光ユニット（露光装置）１と、感光体ドラム３表面の静電潜像にトナーを供給してトナー像を形成する現像装置２と、現像装置２にトナーを補給するトナー補給装置２２と、感光体ドラム３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、トナー像を記録媒体に定着させる定着ユニット（定着装置）１２とを備え、電子写真方式によりトナーを用いて画像を形成する画像形成装置１００において、現像装置２として、本発明に係る現像装置の構成を採用したものである。

この画像形成装置１００は、外部から伝達される画像データに応じて所定のシート（記録用紙，記録媒体）に多色または単色の画像を形成するものである。なお、画像形成装置１００の上方にスキャナ等を備えてもよい。

まず、画像形成装置１００の全体構成について説明する。
画像形成装置１００は、図１に示すように、黒（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）及びイエロー（Ｙ）の色成分毎の画像データが取り扱われ、黒画像、シアン画像、マゼンタ画像、イエロー画像が形成され、各々の色成分の画像を重畳することによってカラー画像が形成されるようになっている。

したがって、画像形成装置１００においては、図１に示すように、各色成分の画像が形成されるように、現像装置２（２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ）、感光体ドラム３（３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ）、帯電器５（５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ）、クリーナユニット４（４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ）がそれぞれ４個ずつ設けられている。言い換えると、現像装置２と感光体ドラム３と帯電器５とクリーナユニット４とを１つずつ含む画像形成ステーション（画像形成部）が４つ設けられることになる。

なお、上記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。また、画像形成装置１００には、露光ユニット１、定着ユニット１２、シート搬送路Ｓ、給紙トレイ１０及び排紙トレイ１５が備えられている。

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帯電器の他、接触ブラシ型の帯電器、或いは非接触チャージャー型の帯電器などが使用されることもある。

露光ユニット１は、図１に示すように、レーザ照射部及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。但し、レーザスキャニングユニット以外に、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）やＬＥＤ書込みヘッドを露光ユニット１とすることもできる。露光ユニット１は、帯電された感光体ドラム３を入力された画像データに応じ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。

現像装置２は、感光体ドラム３に形成された静電潜像をＫ，Ｃ，Ｍ，Ｙのいずれかのトナーにより顕像化する（現像する）ものである。現像装置２（２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ）の上部には、トナー移送機構１０２（１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃ，１０２ｄ）、トナー補給装置２２（２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ）、現像槽（現像剤収容部）１１１（１１１ａ，１１１ｂ，１１１ｃ，１１１ｄ）を備えている。

トナー補給装置２２は、現像槽１１１よりも上方に配され、未使用トナー（粉体状のトナー）を貯蔵している。トナー補給装置２２から現像槽１１１へトナー移送機構１０２を介してトナーが供給されるようになっている。

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。

感光体ドラム３の上方には中間転写ベルトユニット８が配置されている。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、中間転写ベルトテンション機構７３、及び中間転写ベルトクリーニングユニット９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７３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。

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７３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。

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。

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。

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。

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。

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。

給紙トレイ１０は、画像形成に使用するシート（例えば記録用紙）を蓄積しておくためのものであり、画像形成部及び露光ユニット１の下側に設けられている。一方、画像形成装置１００の上部に設けられている排紙トレイ１５は、印刷済みのシートをフェイスダウンで載置するためのものである。

また、画像形成装置１００には、給紙トレイ１０のシート及び手差しトレイ２０のシートを転写部や定着ユニット１２を経由させて排紙トレイ１５に案内するためのシート搬送路Ｓが設けられている。なお、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）、レジストローラ１４、転写部、定着ユニット１２、搬送ローラ２５（２５ａ〜２５ｈ）等が配置されている。

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。

定着ユニット１２は、ヒートローラ８１及び加圧ローラ８２等を備え、これらヒートローラ８１及び加圧ローラ８２はシートを挟んで回転する。ヒートローラ８１は、所定の定着温度となるように制御部（図示せず）によって制御される。この制御部は温度検出器（図示せず）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。

ヒートローラ８１は、加圧ローラ８２とともにシートを熱圧着することにより、シートに転写されている各色トナー像を溶融、混合、圧接させ、シートに対して熱定着させる。なお、多色トナー像（各色トナー像）が定着されたシートは、複数の搬送ローラ２５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（多色トナー像を下側に向けた状態）にて、排紙トレイ１５上に排出される。

次に、シート搬送路Ｓによるシート搬送動作について説明する。
画像形成装置１００には、図１に示すように、上述したように予めシートを収納する給紙トレイ１０、及び少数枚の印字を行う場合等に使用される手差しトレイ２０が配置されている。これら両トレイには各々ピックアップローラ１６（１６ａ，１６ｂ）が配置され、これらピックアップローラ１６によってシートを１枚ずつシート搬送路Ｓに供給するようになっている。

片面印字の場合は、給紙トレイ１０から搬送されるシートは、シート搬送路Ｓ中の搬送ローラ２５ａによってレジストローラ１４まで搬送され、レジストローラ１４によりシートの先端と中間転写ベルト７上の積層されたトナー像の先端とが整合するタイミングで転写部（転写ローラ１１と中間転写ベルト７との接触位置）に搬送される。転写部ではシート上にトナー像が転写され、このトナー像は定着ユニット１２にてシート上に定着される。その後、シートは、搬送ローラ２５ｂを経て排紙ローラ２５ｃから排紙トレイ１５上に排出される。

また、手差しトレイ２０から搬送されるシートは、複数の搬送ローラ２５（２５ｆ，２５ｅ，２５ｄ）によってレジストローラ１４まで搬送される。それ以降のシート搬送動作は、上述した給紙トレイ１０から供給されるシートと同様の経過を経て排紙トレイ１５に排出される。

一方、両面印字の場合は、上記のようにして片面印字が終了し定着ユニット１２を通過したシートは、後端が排紙ローラ２５ｃにてチャックされる。次に、シートは、排紙ローラ２５ｃが逆回転することによって搬送ローラ２５ｇ，２５ｈに導かれ、再びレジストローラ１４を経て裏面印字が行われた後に、排紙トレイ１５に排出される。

次に、本実施形態のトナー補給装置２２の構成について具体的に説明する。
図２は本実施形態に係る画像形成装置を構成するトナー補給装置の概略構成を示す断面図、図３は図２のＣ−Ｃ断面矢視図である。

トナー補給装置２２は、図２に示すように、トナー収容容器１２１、トナー攪拌部材１２５、トナー排出部材１２２およびトナー排出口１２３を含む。トナー補給装置２２は、現像槽１１１の上側に配され、未使用トナー（粉体状のトナー）を貯蔵している。トナー補給装置２２内のトナーはトナー排出部材（排出スクリュー）１２２を回転させることによって、トナー排出口１２３からトナー移送機構１０２を介して現像槽１１１へ供給されるようになっている。

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、トナー攪拌部材１２５、トナー排出部材１２２を回転自在に支持し、トナーを収容する。トナー排出口１２３は、トナー排出部材１２２の下部、軸方向中央部よりに設けられる略長方形の開口部であり、トナー移送機構１０２を臨む位置に配置される。

トナー攪拌部材１２５は、回転軸１２５ａを中心に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、トナー収容容器１２１内のトナーを汲み上げてトナー排出部材１２２へ搬送する板状の部材で、先端にトナー汲み上げ部材１２５ｂを備える。トナー汲み上げ部材１２５ｂは、可撓性を有するポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）シートからなり、トナー攪拌部材１２５の両端に取付けられる。

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３に示すように、トナー搬送羽根１２２ａとトナー排出部材回転軸１２２ｂとを含むオーガスクリュー、並びにトナー排出部材回転ギア１２２ｃで構成されている。トナー排出部材１２２は、図示しないトナー排出部材駆動モータによって回転駆動されるようになっている。オーガスクリューの向きは、トナー排出部材１２２の軸方向両端からトナー排出口１２３側に向けて、トナーが搬送されるように設定されている。

トナー排出部材１２２とトナー攪拌部材１２５との間には、トナー排出部材隔壁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。

トナー攪拌部材１２５は、図２に示すように、矢印Ｚ方向に回転してトナーを攪拌し、トナー排出部材１２２の方へ汲み上げる。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。そして、トナー排出部材１２２が回転することにより、供給されたトナーをトナー排出口１２３へと導くようになっている。

次に、本実施形態の特徴的な現像装置２について図面を参照して説明する。
図４は本実施形態に係る画像形成装置を構成する現像装置の構成を示す断面図、図５は図４のＡ−Ａ断面矢視図、図６は図４のＢ−Ｂ断面矢視図である。

現像装置２は、図４に示すように、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１１４を有し、現像ローラ１１４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顕像化する（現像する）装置である。

現像装置２は、現像ローラ１１４の他に、現像槽１１１、現像槽カバー１１５、トナー補給口１１５ａ、ドクターブレード１１６、第１搬送部材１１２、第２搬送部材１１３、仕切り板（仕切り壁）１１７、トナー濃度検知センサ（透磁率センサ）１１９を備えている。

現像槽１１１は、トナーとキャリアとを含む２成分現像剤（以下、単に「現像剤」と称する。）を収容する槽である。また、現像槽１１１には、現像ローラ１１４、第１搬送部材１１２、第２搬送部材１１３等が配設されている。なお、本実施形態のキャリアは、磁性を有する磁性キャリアである。

現像ローラ１１４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、現像槽１１１の現像剤を表面に汲み上げて担持し、表面に担持している現像剤に含まれるトナーを感光体ドラム３に供給するものである。

また、現像ローラ１１４は、感光体ドラム３に対向し、感光体ドラム３に対して間隙を有して離隔するように設けられる。現像ローラ１１４で搬送される現像剤は最近接部分で感光体ドラム３と接触する。この接触領域が現像ニップ部Ｎであり、現像ニップ部Ｎでは、現像ローラ１１４に接続される図示しない電源から現像ローラ１１４に対して現像バイアス電圧が印加され、現像ローラ１１４表面の現像剤から感光体ドラム３表面の静電潜像へトナーが供給される。

現像ローラ１１４の表面に近接する位置にはドクターブレード１１６が配されている。ドクターブレード１１６は、現像ローラ１１４の軸線方向に平行に延びる長方形の板状部材であり、その短手方向の一端１１６ｂが現像槽カバー１１５によって支持され、かつ先端１１６ａが現像ローラ１１４表面に対して間隙を有して離隔するように設けられる。ドクターブレード１１６の材料としては、ステンレス鋼が使用できるが、アルミニウムや合成樹脂なども使用できる。

第１搬送部材１１２は、図５に示すように、螺旋状の第１搬送羽根（螺旋羽根）１１２ａと第１回転軸１１２ｂからなる螺旋状のオーガスクリューと、第１搬送ギア１１２ｃにより構成されている。第１搬送部材１１２は、モータ等の駆動手段（図示せず）によって回転駆動することにより現像剤を攪拌すると共に搬送するようになっている。

第１搬送羽根１１２ａは、直径（外径）の大きなリング状の第１大径螺旋羽根１１２ａａと、直径の小さな第１小径螺旋羽根１１２ａｂからなる２重螺旋構造の２重螺旋羽根である。本実施形態において、リング状の第１大径螺旋羽根１１２ａａは、その内径が第１小径螺旋羽根１１２ａの外形と同じ長さとなるリング状（ドーナツ状）の螺旋羽根で、第１大径螺旋羽根の両端部１１２ａａａで、第１回転軸１１２ｂに固定されている。

第１大径螺旋羽根１１２ａａと第１小径螺旋羽根１１２ａｂは、ともに同じ螺旋ピッチで形成されている。また、第１大径螺旋羽根１１２ａａと第１小径螺旋羽根１１２ａｂとの位相差は１８０度となっている。ここで、位相差とは、第１搬送部材１１２を現像剤搬送方向上流側から第１回転軸１１２ｂの軸線方向を見て、第１大径螺旋羽根１１２ａａを時計回りに回転させる時、第１小径螺旋羽根１１２ａｂに重なる時の角度をいう。

第１大径螺旋羽根１１２ａａに対する第１小径螺旋羽根１１２ａｂの直径の比は、０．４以上０．６以下が好ましい。本実施形態においては、第１小径螺旋羽根１１２ａｂの外径は、第１大径螺旋羽根１１２ａａの外径の０．５倍で形成されている。

尚、第１大径螺旋羽根１１２ａａに対する第１小径螺旋羽根１１２ａｂの直径の比は、０．４未満では搬送性が低下しやすくなり、逆に直径の比が０．６を越えると、攪拌性が低下しやすくなる。

第２搬送部材１１３は、図５に示すように、螺旋状の第２搬送羽根１１３ａと第２回転軸１１３ｂからなる螺旋状のオーガスクリューと、第２搬送ギア１１３ｃにより構成されている。第２搬送部材１１３は、モータ等の駆動手段（図示せず）によって回転駆動することにより現像剤を撹拌すると共に搬送するようになっている。

第２搬送羽根１１３ａは、直径の大きなリング状の第２大径螺旋羽根１１３ａａと、直径の小さな第２小径螺旋羽根１１３ａｂからなる２重螺旋構造の２重螺旋羽根である。本実施形態において、リング状の第２大径螺旋羽根１１３ａａは、その内径が第２小径螺旋羽根１１３ａの外形と同じ長さとなるリング状（ドーナツ状）の螺旋羽根で、第１大径螺旋羽根の両端部１１３ａａａで、第２回転軸１１３ｂに固定されている。

第２大径螺旋羽根１１３ａａと第２小径螺旋羽根１１３ａｂは、ともに同じ螺旋ピッチで形成されている。また、第２大径螺旋羽根１１３ａａと第２小径螺旋羽根１１３ａｂとの位相差は１８０度となっている。ここで、位相差とは、第２搬送部材１１３を現像剤搬送方向上流側から第２回転軸１１３ｂの軸線方向を見て、第２大径螺旋羽根１１３ａａを時計回りに回転させる時、第２小径螺旋羽根１１３ａｂに重なる時の角度をいう。

第２大径螺旋羽根１１３ａａに対する第２小径螺旋羽根１１３ａｂの直径の比は、０．４以上０．６以下が好ましい。本実施形態においては、第２小径螺旋羽根１１３ａｂの外径は、第２大径螺旋羽根１１３ａａの外径の０．５倍で形成されている。

尚、第２大径螺旋羽根１１３ａａに対する第２小径螺旋羽根１１３ａｂの直径の比は、０．４未満では搬送性が低下しやすくなり、逆に直径の比が０．６を越えると、攪拌性が低下しやすくなる。

トナー濃度検知センサ１１９は、第２搬送部材１１３の鉛直方向下方の現像槽１１１底面の現像剤搬送方向の略中央部に装着され、センサ面が現像槽１１１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手段に電気的に接続される。トナー濃度制御手段は、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、図３に示すように、トナー排出部材１２２を回転駆動させ、トナー排出口１２３を介して現像槽１１１内部にトナーを供給するように制御する。

トナー濃度検知センサ１１９によるトナー濃度測定値がトナー濃度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り、トナー排出部材１２２を回転駆動させる。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でき、たとえば、透過光検知センサ、反射光検知センサ、透磁率検知センサなどが挙げられる。これらの中でも、透磁率検知センサが好ましい。

透磁率検知センサには図示しない電源が接続される。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制御手段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、制御手段によって制御される。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、たとえば、ＴＳ−Ｌ、ＴＳ−Ａ、ＴＳ−Ｋ（いずれも商品名、ＴＤＫ（株）社製）などが挙げられる。

また、現像槽１１１の上側には、図４に示すように、取り外し可能な現像槽カバー１１５が設けられている。さらに、現像槽カバー１１５には、現像槽１１１内に未使用のトナーを補給するためのトナー補給口１１５ａが形成されている。

そして、図１に示すように、トナー補給装置２２に収容されているトナーは、トナー移送機構１０２及びトナー補給口１１５ａを介して現像槽１１１内に移送され、これにより現像槽１１１にトナーが補給されるようになっている。

現像槽１１１には、第１搬送部材１１２と第２搬送部材１１３との間に仕切り板１１７が配設されている。仕切り板１１７は、第１搬送部材１１２及び第２搬送部材１１３の各軸方向（各回転軸方向）に平行に延設されている。現像槽１１１の内部は、仕切り板１１７によって、第１搬送部材１１２が配されている第１搬送路Ｐと、第２搬送部材１１３が配されている第２搬送路Ｑとに区画される。

仕切り板１１７は、第１搬送部材１１２及び第２搬送部材１１３の各軸方向の両端部において、現像槽１１１の内側の壁面から離間して配置されている。これにより、現像槽１１１には、第１搬送部材１１２及び第２搬送部材１１３の各軸方向の両端部付近において、第１搬送路Ｐと第２搬送路Ｑとを連通する連通路が形成されている。以下では、図５に示されるように、矢印Ｘ方向側に形成されている連通路を第１連通路ａ、矢印Ｙ方向側に形成されている連通路を第２連通路ｂと称する。

第１搬送部材１１２及び第２搬送部材１１３は、互いの周面同士が仕切り板１１７を介して対向するように且つ互いの軸同士が平行になるように並列され、互いに逆方向に回転するように設定されている。そして、第１搬送部材１１２は、図５に示すように、矢印Ｘ方向に現像剤を搬送し、第２搬送部材１１３は、矢印Ｘ方向とは逆の矢印Ｙ方向に現像剤を搬送するように設定されている。

トナー補給口１１５ａは第１搬送路Ｐ内の領域であり且つ第２連通路ｂよりも矢印Ｘ方向側の位置に形成されている。つまり、第１搬送路Ｐにおいて、第２連通路ｂの下流側にトナーが補給されることになる。

現像槽１１１において、第１搬送部材１１２及び第２搬送部材１１３は、モータ等の駆動手段（図示せず）によって回転駆動し、現像剤を搬送する。
具体的には、第１搬送路Ｐにおいて、現像剤は、第１搬送部材１１２によって攪拌されながら矢印Ｘ方向へ搬送され、第１連通路ａに到達する。第１連通路ａに到達した現像剤は、第１連通路ａを通過して第２搬送路Ｑへ搬送される。

一方、第２搬送路Ｑにおいて、現像剤は、第２搬送部材１１３によって、攪拌されながら矢印Ｙ方向へ搬送され、第２連通路ｂに到達する。そして、第２連通路ｂに到達した現像剤は、第２連通路ｂを通過して第１搬送路Ｐへ搬送される。
つまり、第１搬送部材１１２と第２搬送部材１１３とは、互いに逆方向に現像剤を攪拌しながら搬送している。

このようにして、現像剤は、現像槽１１１において、第１搬送路Ｐと第１連通路ａと第２搬送路Ｑと第２連通路ｂとを、第１搬送路Ｐ→第１連通路ａ→第２搬送路Ｑ→第２連通路ｂ、という順序にて循環移動していることになる。そして、現像剤は、第２搬送路Ｑにて搬送されている間に、現像ローラ１１４の回転にてその表面に担持されて汲み上げられ、汲み上げられた現像剤中のトナーが感光体ドラム３へと移動して、順次消費されていく。

このように消費されるトナーを補うべく、未使用のトナーがトナー補給口１１５ａから第１搬送路Ｐへ補給される。補給されたトナーは第１搬送路Ｐにおいて従前より存在する現像剤と混合攪拌される。

次に、本実施形態の現像装置２による現像剤搬送時における作用について図面を参照して説明する。
図７は本実施形態に係る現像装置において第１搬送部材により搬送される現像剤の状態を示す説明図である。

本実施形態の現像装置２によれば、図５に示すように、現像槽１１１内の現像剤は、第１搬送部材１１２及び第２搬送部材１１３により、第１搬送路Ｐ内では矢印Ｘ方向、第２搬送路Ｑ内では矢印Ｙ方向に搬送される。

この時の第１搬送部材１１２及び第２搬送部材１１３により攪拌搬送される現像剤Ｄの状態について、第１搬送部材１１２を例に挙げて説明する。

現像剤Ｄは、図７に示すように、第１搬送路Ｐ内で第１搬送部材１１２の回転により攪拌搬送される。現像剤Ｄは、リング状の第１大径螺旋羽根１１２ａａと第１小径螺旋羽根１１２ａｂによって矢印Ｘ方向に向かう力を受けて図中右方向に搬送される。

この時、現像剤Ｄの搬送速度は、リング状の第１大径螺旋羽根１１２ａａ付近において、第１回転軸１１２ｂから遠い部分（現像槽１１１内壁近く）で速く、第１回転軸に１１２ｂに近い部分で遅くなる。また、第１小径螺旋羽根１１２ａｂ付近において、第１回転軸１１２ｂから遠い部分（現像槽１１１内壁近く）で遅く、第１回転軸１１２ｂに近い部分で速くなる。これにより、局所的な現像剤Ｄの渦流動ＤＦ１、ＤＦ２が形成され、現像剤Ｄの攪拌作用が促進される。

また、第１小径螺旋羽根１１２ａｂの直径が第１大径螺旋羽根１１２ａａより小さいため、現像剤Ｄは、第１小径螺旋羽根１１２ａｂを越えて攪拌されるので、現像剤Ｄの攪拌作用が促進される。

従って、第１搬送部材１１２によれば、第１搬送路Ｐ内において、第１大径螺旋羽根１１２ａａ，１１２ａａのピッチ間で、第１小径螺旋羽根１１２ａｂを越えて攪拌される作用と渦流動ＤＦによる攪拌作用とにより、現像剤Ｄの攪拌性を向上させることができる。

以上、第１搬送部材１１２による現像剤Ｄの攪拌搬送作用について説明したが、第２搬送部材１１３は第１搬送部材１１２と同様な構成を備えているので、第２搬送路Ｑ内においても、第２搬送部材１１３により第１搬送部材１１２と同様に現像剤Ｄの攪拌性を向上させることができる。

以上のように構成したので、本実施形態によれば、現像装置２において、第１搬送部材１１２の構成として、第１大径螺旋羽根１１２ａａと第１小径螺旋羽根１１２ａｂからなる２重螺旋構造の第１搬送羽根１１２ａを備え、第２搬送部材１１２の構成として、第２大径螺旋羽根１１３ａａと第２小径螺旋羽根１１３ａｂからなる２重螺旋構造の第２搬送羽根１１３ａを備えたことで、第１搬送路Ｐ及び第２搬送路Ｑにおける現像剤Ｄの攪拌性の向上を図ることができる。

従って、本実施形態の画像形成装置１００によれば、現像装置２による現像剤Ｄの攪拌性が向上することにより、トナー濃度ムラが発生することなく、安定した画像濃度を得ることができる。

尚、上述した実施形態では、本発明に係る現像装置２を図１に示すような画像形成装置１００に適用した例について説明したが、現像槽１１１内の現像剤を現像剤搬送部材により攪拌搬送するようにした現像装置２を用いる画像形成装置であれば、上述したような構成の画像形成装置や複写機に限定されるものではなく、その他の画像形成装置等に展開が可能である。

以上のように、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。すなわち、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において適宜変更した技術的手段を組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

１ 露光ユニット（露光装置）
２ 現像装置
３ 感光体ドラム
５ 帯電器（帯電装置）
８ 中間転写ベルトユニット（転写装置）
１２ 定着ユニット（定着装置）
２２ トナー補給装置
１００ 画像形成装置
１１１ 現像槽（現像剤収容部）
１１２ 第１搬送部材（現像剤搬送部材）
１１２ａ 第１搬送羽根（螺旋羽根）
１１２ａａ 第１大径螺旋羽根（リング状螺旋羽根）
１１２ａｂ 第１小径螺旋羽根（螺旋羽根）
１１２ｂ 第１回転軸
１１２ｃ 第１搬送ギア
１１３ 第２搬送部材（現像剤搬送部材）
１１３ａ 第２搬送羽根（螺旋羽根）
１１３ａａ 第２大径螺旋羽根（リング状螺旋羽根）
１１３ａｂ 第２小径螺旋羽根（螺旋羽根）
１１３ｂ 第２回転軸
１１３ｃ 第２搬送ギア
Ｄ 現像剤
Ｐ 第１搬送路
Ｑ 第２搬送路

Claims (5)

1. トナーと磁性キャリアとを含む現像剤が収容される現像剤収容部と、前記現像剤収容部内で前記現像剤が搬送される現像剤搬送路と、前記現像剤搬送路内に設けられて前記現像剤を攪拌しながら所定方向へ搬送する現像剤搬送部材と、前記現像剤搬送路の現像剤を担持してその現像剤に含まれるトナーを感光体ドラムへ供給する現像ローラとを備えた現像装置において、
   前記現像剤搬送部材は、回転軸と、該回転軸の外周に設けられる螺旋羽根とを備え、
   前記螺旋羽根は、１以上の外径の大きなリング状螺旋羽根と、１以上の外径の小さな螺旋羽根とからなる多重螺旋構造で構成され、
   前記外径の大きなリング状螺旋羽根の螺旋ピッチは、前記外径の小さな螺旋羽根の螺旋ピッチと同じピッチで形成されることを特徴とする現像装置。
2. 前記螺旋羽根は、１つの外径の大きなリング状螺旋羽根と、１つの外径の小さな螺旋羽根とからなる２重螺旋構造で構成されることを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
3. 前記外径の小さな螺旋羽根の外径は、前記外径の大きなリング状螺旋羽根の外径の０．４倍以上０．６倍以下で形成され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。
4. 前記外径の大きなリング状螺旋羽根と外径の小さな螺旋羽根は、位相差が１８０度で設けられていることを特徴とする請求項１乃至３のうちの何れか一項に記載の現像装置。
5. 表面に静電潜像が形成される感光体ドラムと、感光体ドラム表面を帯電させる帯電装置と、感光体ドラム表面に静電潜像を形成する露光装置と、感光体ドラム表面の静電潜像にトナーを供給してトナー像を形成する現像装置と、感光体ドラム表面のトナー像を記録媒体に転写する転写装置と、転写されたトナー像を記録媒体に定着させる定着装置とを備え、電子写真方式によりトナーを用いて画像を形成する画像形成装置において、
   前記現像装置として、請求項１乃至４のうちの何れか一項に記載の現像装置を用いることを特徴とする画像形成装置。

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