JP2011007922A - 現像装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】トナー飛散やコボレによる画像汚れやスクリュームラ、濃度ムラ等の生じることのない良好な画像形成が行われる現像装置、及びかかる現像装置を有する画像形成装置を提供すること。
【解決手段】現像剤担持体と平行に配置され、現像剤担持体の回転軸方向に現像剤を搬送する第１の搬送スクリューと、第２の搬送スクリューと、攪拌補助部材とを有する現像装置において、第１の搬送スクリューと第２の搬送スクリューは、搬送スクリューの回転軸に平行な平板状羽根部材を有し、第１の搬送スクリューのスパイラル状羽根部材が２条以上設けられていることを特徴とする現像装置。
【選択図】図３

Description

本発明は２成分現像剤を用いて像担持体上の静電潜像を顕像化する現像装置、及びかかる現像装置を用いた複写機、プリンタ等の画像形成装置に関する。

従来知られている複写機等の画像形成装置においては、像担持体にレーザー光を照射して形成する画像データに基づいて露光を行って静電潜像を形成し、形成した潜像をトナーにより現像した後、シートに転写し熱定着を行うことによって画像を形成している。画像形成装置の現像は、１成分現像剤またはトナーとキャリアから成る２成分現像剤を用いて像担持体に形成した静電潜像を可視化している。

２成分現像剤を用いる場合においては、像担持体の周囲に設けられ、位置が固定された複数の磁極の外周に回転可能なスリーブを配置した現像剤担持体により、磁気的に吸着されて現像剤の磁気ブラシが形成されるとともに、スリーブの回転により像担持体に磁気ブラシが搬送される。像担持体に搬送された磁気ブラシは、像担持体上に形成された潜像の電位に応じたトナーを付着させて顕像化する。現像終了後の現像剤は回収され、外部から適宣補給されるトナーとともに再び現像に用いられる。このような構成に用いられる現像剤は、安定したトナー画像を形成するために一定のトナー量（トナー濃度）と潜像の電位に応じて付着するための帯電量を維持する必要がある。トナーの濃度は現像で消費したトナーと補給トナーとの分布、トナーの帯電量はキャリアとトナーとの混合時の摩擦により決定される。そこで、現像器はトナーとキャリアからなる現像剤の撹拌を充分に行って、トナー濃度分布を均一にするとともに、トナーに付与する帯電量を飽和させて、トナー画像の安定化を行っている。

また、近年、画像形成装置の小型化及びプリント速度の高速化という要求があり、それに伴い現像装置の小型化、高速化が検討されている。現像装置の小型化とともに、現像装置内の現像剤量も少なくなる。少ない現像剤量のなかに、新たなトナーを補給して、混合攪拌し、現像に必要な適正なトナー帯電量まで帯電させる必要があり、また、トナー消費と補給のスピードが速くなるので、これを高速でおこなう必要がある。

トナーの帯電量が不充分の場合には画像上の欠陥が生じるだけではなく、トナー飛散やコボレといった現象により機内を汚染することとなる。この現象はトナーリサイクルシステムを採用している画像形成装置では特に生じ易い。

小型化を図られた現像装置内において、キャリアとトナーとの攪拌が充分に行われて良好な帯電状態とする方法として、特許文献１には、現像剤担持体と平行な第１の搬送スクリューと第２の搬送スクリューとを用いて現像剤を攪拌、搬送し、第１の搬送スクリューで現像剤担持体に現像剤を付着させ、第１及び第２の搬送スクリューのスパイラル状羽根部材の条数が異なる現像装置が提案されている。また、特許文献２においては、現像剤担持体と平行な２本の搬送スクリューのうち、一方の搬送スクリューのスパイラル状羽根部材が３条以上で、もう一方の搬送スクリューのスパイラル状羽根部材が３条以上の部分と２条以下の部分とを有する構成の現像装置が提案されている。

特開２００１−２５５７２３号公報 特開平１１−２４３８０号公報

しかしながら、特許文献１及び特許文献２に示す現像剤担持体に近接した２本の搬送スクリューを用いた小型な現像装置においては、プリント速度が速くなると、現像剤の攪拌性が悪くなり、また、搬送スクリューから現像剤担持体への現像剤供給量の不足が生じた。その結果、トナーの帯電不良に伴う画像汚れ、攪拌不良によるスパイラル状の濃度ムラ（スクリュームラ）、供給不足による濃度ムラなどが発生した。また、トナー消費量の多い画像を連続してプリントすると、多量のトナーが短時間に現像装置に供給されることになり、キャリアによるトナーの摩擦帯電性能（攪拌性能）が低下し、トナー飛散やコボレによる画像汚れが生じた。

よって、本発明の目的は、上記課題に鑑み、プリント速度を高速化し、トナー消費量の多い画像を連続プリントしても、現像装置内に供給されたトナーの摩擦帯電が良好に行われ、現像剤担持体への現像剤の供給も十分に行われ、トナー飛散やコボレによる画像汚れやスクリュームラ、濃度ムラ等の生じることのない良好な画像形成が行われる現像装置、及びかかる現像装置を有する画像形成装置を提供することである。

本発明の課題は、以下の構成により達成することができる。

１．像担持体に対向して回転し、トナーとキャリアとを含む現像剤を現像領域へと搬送し静電潜像を顕像化する現像剤担持体と、
前記現像剤担持体と平行に配置され、前記現像剤担持体の回転軸方向に前記現像剤を搬送するスパイラル状羽根部材を有し、前記現像剤担持体に前記現像剤を供給する第１の搬送スクリューと、
前記第１の搬送スクリューと平行に配置され、前記現像剤担持体の回転軸方向に前記現像剤を搬送するスパイラル状羽根部材を有する第２の搬送スクリューと、
更に前記第２の搬送スクリューと平行に配置され、前記現像剤担持体の回転軸方向に前記現像剤を搬送する搬送力を持たないで前記現像剤の攪拌を行う攪拌補助部材とを有する現像装置において、
前記第１の搬送スクリューと前記第２の搬送スクリューは、前記現像剤を攪拌するための、それぞれの回転軸に平行な平板状羽根部材をともに有し、
前記第１の搬送スクリューのスパイラル状羽根部材が２条以上設けられていることを特徴とする現像装置。

２．前記第１の搬送スクリューの平板状羽根部材の枚数が、前記第２の搬送スクリューの平板状羽根部材の枚数よりも多く、
且つ、前記第１の搬送スクリューのスパイラル状羽根部材の条数が、前記第２の搬送スクリューのスパイラル状羽根部材の条数よりも多いことを特徴とする前記１に記載の現像装置。

３．前記スパイラル状羽根部材は、前記第１の搬送スクリュー及び前記第２の搬送スクリューのそれぞれの軸部材に取り付けられ、
前記平板状羽根部材と前記軸部材との間に間隙を有することを特徴とする前記１又は２に記載の現像装置。

４．前記平板状羽根部材が前記スパイラル状羽根部材の外周部に設置されていることを特徴とする前記１から３の何れか１項に記載の現像装置。

５．前記第１の搬送スクリューと前記第２の搬送スクリューのスクリュー外径及びスクリュー回転数が同じで、
前記第１の搬送スクリューのスクリューピッチＰ１、条数Ｚ１、平板状羽根の枚数Ｈ１と、
前記第２の搬送スクリューのスクリューピッチＰ２、条数Ｚ２、平板状羽根の枚数Ｈ２とが、（Ｐ１×Ｚ１）／Ｈ１＞（Ｐ２×Ｚ２）／Ｈ２×２の関係にあることを特徴とする前記１から４の何れか１項に記載の現像装置。

６．像担持体と、像担持体上の静電潜像を、トナーとキャリアとを含む現像剤を用いて顕像化する現像装置と、該顕像を転写紙上に転写する転写装置とを有する画像形成装置において、
前記現像装置は、前記像担持体に対向し回転して前記現像剤を現像領域へと搬送し静電潜像を顕像化する現像剤担持体と、
前記現像剤担持体と平行に配置され、前記現像剤担持体の回転軸方向に前記現像剤を搬送するスパイラル状羽根部材を有し、前記現像剤担持体に前記現像剤を供給する第１の搬送スクリューと、
前記第１の搬送スクリューと平行に配置され、前記現像剤担持体の回転軸方向に前記現像剤を搬送するスパイラル状羽根部材を有する第２の搬送スクリューと、
更に前記第２の搬送スクリューと平行に配置され、前記現像剤担持体の回転軸方向に前記現像剤を搬送する搬送力を持たないで前記現像剤の攪拌を行う攪拌補助部材とを有し、
前記第１の搬送スクリューと前記第２の搬送スクリューは、前記現像剤を攪拌するための、それぞれの回転軸に平行な平板状羽根部材をともに有し、
前記第１の搬送スクリューのスパイラル状羽根部材が２条以上設けられている現像装置であることを特徴とする画像形成装置。

本発明によれば、現像装置の構成として、像担持体に対向して回転し、トナーとキャリアとを含む現像剤を現像領域へと搬送し静電潜像を顕像化する現像剤担持体と、現像剤担持体と平行に配置され、現像剤担持体の回転軸方向に現像剤を搬送するスパイラル状羽根部材を有し、現像剤担持体に現像剤を供給する第１の搬送スクリューと、第１の搬送スクリューと平行に配置され、現像剤担持体の回転軸方向に現像剤を搬送するスパイラル状羽根部材を有する第２の搬送スクリューと、更に第２の搬送スクリューと平行に配置され、現像剤担持体の回転軸方向に現像剤を搬送する搬送力を持たないで現像剤の攪拌を行う攪拌補助部材とを有し、第１の搬送スクリューと第２の搬送スクリューは、現像剤を攪拌するための、それぞれの回転軸に平行な平板状羽根部材をともに有し、第１の搬送スクリューのスパイラル状羽根部材が２条以上設けるようにしているので、プリント速度を高速化し、トナー消費量の多い画像を連続プリントしても、現像装置内に供給されたトナーの摩擦帯電が良好に行われ、現像剤担持体への現像剤の供給も十分に行われる。よって、トナー飛散やコボレによる画像汚れやスクリュームラ、濃度ムラ等の生じることのない良好な画像形成が行われる現像装置、及びかかる現像装置を有する画像形成装置を提供することができる。

画像形成装置の断面構成図を示す概略図である。 本実施例の現像装置の側断面を示す概略図である。 本実施例の現像装置の平面配置を示す概略図である。 第１の搬送スクリューの側面図と断面図の概略を示す。 第２の搬送スクリューの側面図と断面図の概略を示す。 串刺し型の攪拌補助部材を示す概略図である。 串刺し型の別の攪拌補助部材を示す概略図である。 攪拌補助部材に用いた板状部材としての楕円板の形状を示す概略図である。

図面を用いて本発明の画像形成装置について説明する。

図１は、本発明の現像装置を使用してモノクロ画像を形成する電子写真プロセスを利用したプリンタの画像形成部を図示したものである。但し、本発明は図１に示した構成に限定されるものではない。

像担持体１は、ドラム状の感光体であって、金属製のシリンダ状の基板上にマイナス帯電する有機半導体層としてフタロシアニン顔料をポリカーボネイトに分散したものを塗布してあり、電荷輸送層を含めた感光体層の膜厚は３０μｍである。ドラム径φ１００ｍｍで矢示方向に５００ｍｍ／ｓの周速（Ｖｐ）で駆動回転される。

スコロトロン帯電手段２は、回転する感光体１の表面が所定の極性の表面電位になるよう一様に帯電する。ワイヤ〜グリッド間距離を７．５ｍｍ、グリッド〜感光体間距離を１ｍｍ、ワイヤ〜バックプレート間距離を１２ｍｍとした構成をしていて、グリッド印加電圧を−７３０Ｖとし、感光体１の表面を表面電位−７５０Ｖに帯電する。

レーザ走査方式をとった像露光手段３は、レーザ波長７８０ｎｍの半導体レーザ（ＬＤ）を用い、その出力パワーは５００μＷである。像露光手段３は、レーザビームを出射して感光体１の一様に帯電した表面を走査露光し、静電潜像を形成する。

現像装置４は、後に詳しく説明するが、感光体１に対向して回転する現像剤担持体４１により感光体１上の静電潜像をトナー像として現像する。接触或いは非接触による現像が、イメージ露光と反転現像との組み合わせで２成分現像剤を用いての現像が行われる。現像剤担持体４１はマグネットロールの周囲にステンレス溶射表面加工を施したアルミ製のスリーブを被せた構成とし、感光体１との周速比（Ｖｓ／Ｖｐ）は１．３〜２．８で回転している。現像剤担持体４１には、直流成分としては−６００Ｖの現像バイアスが印加され、反転現像が行われる。

非磁性トナーと磁性キャリアを含有する２成分現像剤のトナーとしては、体積平均粒径が３〜９μｍ、本実施例においては６μｍの重合トナーが用いられる。重合トナーを用いることにより、高解像力であり、濃度が安定しかぶりの発生が極めて少ない画像形成装置が可能となる。

重合トナーは次のような製造方法により製造される。

トナー用バインダー樹脂の生成とトナー形状とがバインダー樹脂の原料モノマー又はプレポリマーの重合及びその後の化学的処理により形成されて得られる。より具体的には、懸濁重合又は乳化重合等の重合反応と必要によりその後に行われる粒子同士の融着工程を経て得られ、重合トナーでは、原料モノマー又はプレポリマーを水系で均一に分散した後に重合させトナーを製造することから、トナーの粒度分布及び形状の均一な球形トナーが得られる。

トナーは体積平均粒径が３μｍを下回ると、かぶりの発生やトナー飛散が起こりやすくなる。上限９μｍは本実施の形態が目標とする高画質を形成することを可能する粒径の上限である。

キャリアとしては、体積平均粒径が３０〜６５μｍで磁化量が２０〜７０ｅｍｕ／ｇの磁性粒子からなるフェライトコアのキャリアが好ましい。３０μｍよりも粒径の小さなキャリアではキャリア付着が生じやすくなる。また、６５μｍよりも粒径の大きなキャリアでは、均一な濃度の画像が形成されない場合が生じうる。

転写前露光光源５は、トナー像の転写性を高めるために照射するもので、光波長７００ｎｍのＬＥＤで、光出力１０ｌｕｘをもって照射する。

転写極６は、転写用のコロトロンで、ワイヤ〜感光体１間の距離８ｍｍ、ワイヤ〜バックプレート間の距離１２ｍｍの構成となっていて、転写電流２００μＡの定電流制御によって感光体１上のトナー像を転写紙上に転写する。

分離極７は、分離用のコロトロンで、ワイヤ〜感光体１間の距離８ｍｍ、ワイヤ〜バックプレート間の距離１２ｍｍの構成となていて、ＡＣ成分１００μＡ、ＤＣ成分−２００μＡの分離電流によって転写紙の感光体１からの分離を促す。

給紙部より給紙された転写紙Ｐは、レジストローラ２１によって感光体１上に形成されたトナー像と同期して給紙がなされ、転写ニップ部において転写極６によってトナー像の転写を受ける。転写ニップ部を通過した転写紙Ｐは、感光体１の面から分離極７によって分離され、搬送ベルト２２によって定着装置２３へ搬送される。

定着装置２３は内部にヒータを配置した加熱ローラ２３ａと加圧ローラ２３ｂとより成り、トナー像を保持した転写紙Ｐは加熱ローラ２３ａと加圧ローラ２３ｂとの間で加熱・加圧がなされて定着し、トナー像が定着された転写紙Ｐは排紙ローラ２４によって機外の排紙トレイ上に排出される。

一方、転写紙Ｐへのトナー像の転写後の感光体１の表面は、クリーニング装置８により転写残トナーの清掃が行われる。本実施例においては、クリーニング手段としてウレタンゴム製のブレードが用いられ、クリーニングブレードは、カウンタ方向で感光体１周面に摺接して清掃を行っている。クリーニング装置８を通過して表面が清掃された感光体１周面は、光波長７００ｎｍ、光出力１０ｌｕｘ光源を用いた帯電前露光（ＰＣＬ）手段９によって照射がなされ、残留電位を低下して次の画像形成サイクルへと移行する。

クリーニング装置８によって回収されたトナーは搬送スクリュー等を用いてトナー搬送するトナーリサイクル手段８１によって現像装置４に回収される。現像装置４への回収動作は感光体１の回転動作と同時に併行して行われる。

次に図１によって説明した画像形成装置に設置して現像を行う現像装置４について説明する。

図２には本実施例の現像装置４の側断面図を示し、図３には平面配置図を示している。

本実施例の現像装置４は、像担持体１に対向し回転して２成分の現像剤を現像領域へと搬送し静電潜像を顕像化する現像剤担持体４１と、現像剤担持体４１と平行に配置され、現像剤担持体４１の回転軸方向に現像剤を搬送するスパイラル状羽根部材を有し、現像剤担持体４１に現像剤を供給する第１の搬送スクリュー４３Ａと、第１の搬送スクリュー４３Ａと平行に配置され、現像剤担持体４１の回転軸方向に現像剤を搬送するスパイラル状羽根部材を有する第２の搬送スクリュー４３Ｂと、更に第２の搬送スクリュー４３Ｂと平行に配置され、現像剤担持体４１の回転軸方向に現像剤を搬送する搬送力を持たないで現像剤の攪拌を行う攪拌補助部材４２とを有し、第１の搬送スクリュー４３Ａと第２の搬送スクリュー４３Ｂは、ともに現像剤を攪拌するための、それぞれの回転軸に平行な平板状羽根部材を有し、第１の搬送スクリュー４３Ａのスパイラル状羽根部材が２条以上設けられている。

図４（ａ）、（ｂ）は、３条のスパイラル状羽根部材４３１を有し、２枚の平板状羽根部材４３２、４３３を有する第１の搬送スクリュー４３Ａの平面図と断面図を示し、図５（ａ）、（ｂ）は、１条のスパイラル状羽根部材４３４を有し、１枚の平板状羽根部材４３５を有する第２の搬送スクリュー４３Ｂの平面図と断面図を示す。

第１の搬送スクリュー４３Ａが、回転軸に平行な平板状羽根部材４３２、４３３を有し、スパイラル状羽根部材４３１を２条以上設けることにより、現像剤担持体４１への現像剤の供給が均一化するとともに、現像剤の軸方向への搬送スピードを確保することができるので、現像剤担持体４１への現像剤の供給量も十分に確保することができる。

また、第２の搬送スクリュー４３Ｂが、回転軸に平行な平板状羽根部材４３５を有することにより、現像剤の入れ替え性が向上して、現像剤の攪拌性能を十分に確保し、トナーを適正に帯電できる。

よって、システム速度の早い（例えば、５００ｍｍ／ｓ以上）の画像形成装置の現像装置として用いても、トナー飛散やコボレによる画像汚れの発生を抑制し、現像剤供給不足による濃度ムラや、攪拌不良によるスパイラルムラの発生を抑制できる。

また、第１の搬送スクリュー４３Ａの平板状羽根部材（図４の場合、４３２と４３３の２枚）の枚数は、第２の搬送スクリュー４３Ｂの平板状羽根部材（図５の場合、４３５の１枚）の枚数よりも多く、且つ、第１の搬送スクリュー４３Ａのスパイラル状羽根部材４３１の条数が、第２の搬送スクリュー４３Ｂのスパイラル状羽根部材４３４の条数よりも多いことが好ましい。このようにすることで、現像装置４内における現像剤を、よりバランス良く分布させることができ、より現像剤の攪拌性能の向上と現像剤の供給性能を上げることができる。

また、第１の搬送スクリュー４３Ａ及び第２の搬送スクリュー４３Ｂの平板状羽根部材４３２、４３３、４３５は、スパイラル状羽根部材４３１、４３４が取り付けられる搬送スクリューの軸部材４３６、４３７との間に間隙Ｋを有することが好ましい。間隙Ｋは、５〜１０ｍｍの範囲開けるのが好ましい。この範囲の間隙Ｋを開けることにより、軸方向への搬送性と現像剤担持体４１や攪拌補助部材４２への供給が十分に行われ、また、より攪拌性能を上げることができる。

また、第１の搬送スクリュー４３Ａ及び第２の搬送スクリュー４３Ｂの平板状羽根部材４３２、４３３、４３５は、スパイラル状羽根部材４３１、４３４の外周部に設置されていることが好ましい。スパイラル状羽根部材４３１、４３４の外周部に設置することにより、現像剤担持体４１や攪拌補助部材４２への現像剤の供給性能がより高くなり、また、より攪拌性能が上がるので好ましい。また、平板状羽根部材４３２、４３３、４３５の幅Ｈは、搬送スクリューの軸表面からスクリュー外周端までの距離の１／２〜１／５の幅が好ましい。

また、第１の搬送スクリューと第２の搬送スクリューのスクリュー外径ＧＡ，ＧＢ及びスクリュー回転数が同じで、第１の搬送スクリュー４３ＡのスクリューピッチＰ１、条数Ｚ１、平板状羽根の枚数Ｈ１と、第２の搬送スクリュー４３ＢのスクリューピッチＰ２、条数Ｚ２、平板状羽根の枚数Ｈ２とが、（Ｐ１×Ｚ１）／Ｈ１＞（Ｐ２×Ｚ２）／Ｈ２×２の関係にあることが好ましい。このような関係にすることにより、第２の搬送スクリュー４３Ｂから第１の搬送スクリュー４３Ａへの現像剤の搬送が適正に行われ、第１の搬送スクリュー４３Ａの現像剤の高さが第２の搬送スクリューの現像剤の高さより高くすることができ、現像剤担持体４１への現像剤供給がより安定して行われる。

現像剤担持体４１と、第１の搬送スクリュー４３Ａ及び第２の搬送スクリュー４３Ｂとの周速比は０．５〜１．５の間が好ましい。この範囲の周速比にすることで、左右に濃度差が生じることなく、また、十分な攪拌性能が確保できる。

第１の搬送スクリューのスクリューピッチＰ１は、２０ｍｍ〜８０ｍｍ、第２の搬送スクリューのスクリューピッチＰ２は、１０ｍｍ〜４０ｍｍの間のものが好ましい。スクリューピッチＰ１、Ｐ２をこの範囲にすることで、現像剤濃度に左右差がなく、また、現像剤搬送中に攪拌性能を充分に確保することができる。

搬送スクリュー４３Ａと現像剤担持体４１との間隙Ｋ１は１ｍｍ〜５ｍｍの範囲が好ましい。間隙Ｋ１をこの範囲とすることで、回転に伴うストレスが少なく、また、現像剤の搬送性能も良い。

また、搬送スクリュー４３Ａ、４３Ｂの間隙Ｋ２は１ｍｍ〜５ｍｍの範囲が好ましい。間隙Ｋ２をこの範囲とすることで、回転に伴うストレス（駆動抵抗）が少なく、また、両者の間での現像剤の受け渡し能力が向上する。

攪拌補助部材４２は、放射状に板材を回転軸に取り付けた水車型あるいは図６又は図７に示すような平行な板状部材を回転軸に取り付けた串刺し型が用いられる。何れの型方式による場合も、現像剤担持体４１との周速比は１〜２の間に設定するのが好ましい。周速比をこの範囲に設定することにより、充分な攪拌性能を得ることができ、また、回転に伴うストレスが少ない。攪拌補助部材４２が水車型の場合には放射状に植設された羽根数は４〜８枚が好ましく、充分な現像剤攪拌性能を得ることができ、また、回転ストレスも少ない。

図６に示す攪拌補助部材４２は、１つおきに略平行に傾いて取り付けられた複数の板状部材４２１を有し、間隔Ｘは１２〜２４ｍｍの間の間隔、傾き角度θとして３０°〜６０°の角度をもって回転軸に固設するのが好ましい。傾き角度θをこの範囲とすることで、現像剤の攪拌性能を確保することができ、また回転ストレスも低減できる。本実施例では角度θとして４５°、間隔Ｘとして２０ｍｍに設定して良好な攪拌結果を得ている。なお板状部材４２１としては、軸方向への投影面が円形の楕円板が好ましく用いられる。図８は、本実施例で攪拌補助部材４２に用いた板状部材４２１としての楕円板の形状を示している。

攪拌補助部材４２と第２の搬送スクリュ４３Ｂとの間隙Ｋ３は１ｍｍ〜５ｍｍの間に設定することが好ましい。間隙Ｋ３をこの範囲に設定することによって、搬送スクリュ４３Ｂによって搬送される現像剤に対して攪拌補助部材４２からの攪拌された現像剤が適度に供給されることとなる。なお、攪拌補助部材４２と搬送スクリュ４３Ｂとの軸方向の長さは、同じである必要はなく、少なくとも次に説明する新トナーの補給位置前後をカバーする長さを有していればよい。

本実施例においては現像装置４内の搬送スクリュ４３Ａに対向した位置に、現像剤の透磁率を検出してトナー濃度を検出する透磁率センサ（Ｌセンサ）２００が設置されていて、トナー濃度の検出が行われている。透磁率センサ２００は、磁性キャリアと非磁性トナーの混合比率を見掛け透磁率として検出し、アナログ又はデジタルの電気信号として出力する。現像装置４では現像によって消費されるトナーに対して新トナー及びリサイクルトナーの補給がなされて、現像装置４内では例えば４．５質量％のトナー濃度が維持されるよう制御がなされている。

現像装置４の上方には新トナー（ＮＴ）を蓄える新トナーホッパ４９が設けられていて、その下部には新トナーの現像装置４への供給を行う供給バルブ４９１が設けられていて、トナー濃度値が所定の濃度値以下に低下したと検知すると、所定量の新トナーが新トナーホッパ４９から現像装置４に補給される。

本実施例においては、新トナーの補給位置は、第２の搬送スクリュー４３Ｂと攪拌補助部材４２との略中間位置としていて、外殻４６の上面に設けた落下口４６Ａから新トナー及びリサイクルトナーは落下する構造となっている。新トナー及びリサイクルトナーは搬送スクリュー４３Ｂで搬送される現像剤と攪拌補助部材４２で攪拌された現像剤とが合流する箇所に落下し、攪拌されながら搬送されることとなるので、新トナーやリサイクルトナーは充分な帯電状態に保たれてキャリア粒子外周に付着し、現像剤担持体４１へと移動して現像が行われることとなる。

また、第１の搬送スクリュー４３Ａ、第２の搬送スクリュー４３Ｂ、攪拌補助部材４２の外径については、特に限定するものではないが、直径２０〜４０ｍｍが好ましい。この範囲であると良好な混合攪拌及び搬送供給性能を維持しつつ、装置として小型にすることができる。

また、現像装置内の現像剤の量についても特に限定するものではなく、第１の搬送スクリュー４３Ａ、第２の搬送スクリュー４３Ｂ、攪拌補助部材４２の外径、現像剤担持体の外径、システム速度などにより、適宜適切な量を決めればよい。しかし、第１の搬送スクリュー４３Ａ、第２の搬送スクリュー４３Ｂ、攪拌補助部材４２の外径が、直径２０〜４０ｍｍとする場合、１ｋｇ〜３ｋｇが好ましい。この範囲にすることで、小型の現像装置でありながら、高速化、高印字率に対応し、混合攪拌性能が良く、現像剤搬送供給も十分に行うことができる。

画像形成装置として、コニカミノルタ製ＢＩＺＨＵＢ ＰＲＯ１０５０を用い、以下に示す実施例及び比較例の現像装置を取り付けられるように改造した。感光体にはφ１００のＯＰＣ感光体を用い、感光体の周速度は５００ｍｍ／ｓとした。また、現像剤担持体のスリーブの周速度を１０００ｍｍ／ｓとし、現像剤には、６μｍの重合トナーと６０μｍのキャリアを用いた。現像条件としては、スリーブバイアスＶｂを−６００ｖ、感光体の表面電位を−７５０ｖとした。現像装置内の現像剤は、トナー濃度４．５質量％で２ｋｇセットした。
（実施例１）
図２及び図３に示す現像装置を用い、第１の搬送スクリュー４３Ａの外径ＧＡが２４ｍｍ、スクリューピッチが７５ｍｍ、条数を３、平板状羽根を２枚とし、第２の搬送スクリュー４３Ｂの外径ＧＢが２４ｍｍ、スクリューピッチが３０ｍｍ、条数を１、平板状羽根部材を１枚とした。第１及び第２の搬送スクリュー４３Ａ、４３Ｂの回転数を５１３ｒｐｍ、スクリュー外径を３３ｍｍとした。攪拌補助部材４２は、図６及び図８のものを用い、取り付け角度θを６０℃、ピッチＸを２０ｍｍ、外径２４ｍｍ、回転数５１３ｒｐｍとした。

通紙テストとして、下記の１〜４の条件で、この順にトータル８０ｋ枚をプリントした。

条件１：Ａ４サイズの用紙に印字率１％の画像 ２０ｋ枚プリント
条件２：Ａ４サイズの用紙に印字率５０％の画像 ２０ｋ枚プリント
条件３：Ａ４サイズの用紙に印字率１％の画像 ２０ｋ枚プリント
条件４：Ａ４サイズの用紙に印字率５０％の画像 ２０ｋ枚プリント
８０ｋ枚プリント後の画像を目視により評価したところ、トナー飛散やコボレによる画像汚れは認められず、また、現像剤の搬送不良による濃度ムラや、攪拌不良によるスクリュームラも認められず良好な画像であった。
（比較例１）
実施例１の条件において、第１の搬送スクリュー４３Ａ及び第２の搬送スクリュー４３Ｂのスクリューピッチを３０ｍｍ、条数を１、平板状羽根部材を無しとし、攪拌補助部材４２及びそのスペースを無くして、トナー補給を第２の搬送スクリュー４３Ｂ上に行った他は、実施例１と同様に通紙テストを行い、評価した。条件１の通紙テスト後、現像装置の下の用紙搬送を行う経路中にトナー汚れが認められ、条件２の通紙テスト中に、攪拌不良によるスクリュームラが認められた。また、条件４のテスト後、現像装置の下の用紙搬送を行う経路中にトナーの堆積が認められ、画像上にトナーコボレによる汚れが認められた。
（比較例２）
実施例１の条件において、第１の搬送スクリュー４３Ａのスクリューピッチを６０ｍｍ、条数を２、平板状羽根部材を無し、第２の搬送スクリュー４３Ｂのスクリューピッチを３０ｍｍ、条数を１、平板状羽根部材を無しとした他は、実施例１と同様に通紙テストを行い、評価した。条件１の通紙テスト後には問題は無かったが、条件２の通紙テスト中に、現像剤搬送不良による濃度ムラと、攪拌不良によるスクリュームラが認められた。また、条件３のテスト後、現像装置の下の用紙搬送の経路中にトナーの堆積が認められ、画像上にトナーコボレによる汚れが認められた。

以上のように、比較例１のように、攪拌補助部材を有さず、かつ、第一の搬送スクリュー及び第２の搬送スクリューともに平板状羽根部材も有していない構成の場合、印字率１％の画像であっても、現像装置の下の用紙搬送を行う経路中にトナー堆積が認められ、また、スクリュームラや画像汚れが認められていることから、攪拌性能が不十分であることが判る。また、比較例２については、攪拌補助部材を有し、第一の搬送スクリューを２条としているが、第１の搬送スクリュー及び第２の搬送スクリューともに平板状羽根部材を有していない構成であるため、現像剤の現像剤担持体や攪拌補助部材への供給不良や攪拌不良が発生し、濃度ムラやスクリュームラ、トナーコボレによる汚れが発生したと考えられる。実施例１においては、印字率が５０％と高い場合であっても、現像装置内に供給されたトナーの摩擦帯電が良好に行われ、現像剤担持体への現像剤の供給も十分に行われ、トナー飛散やコボレによる画像汚れやスクリュームラ、濃度ムラ等の生じることのない良好な画像形成が行われることがわかる。

１ 像担持体（感光体）
４ 現像装置
４１ 現像剤担持体
４２ 攪拌補助部材
４３Ａ 第１の搬送スクリュー
４３Ｂ 第２の搬送スクリュー
４３１、４３４ スパイラル状羽根部材
４３２、４３３、４３５ 平板状羽根部材
４３６、４３７ 軸部材

Claims (6)

1. 像担持体に対向して回転し、トナーとキャリアとを含む現像剤を現像領域へと搬送し静電潜像を顕像化する現像剤担持体と、
   前記現像剤担持体と平行に配置され、前記現像剤担持体の回転軸方向に前記現像剤を搬送するスパイラル状羽根部材を有し、前記現像剤担持体に前記現像剤を供給する第１の搬送スクリューと、
   前記第１の搬送スクリューと平行に配置され、前記現像剤担持体の回転軸方向に前記現像剤を搬送するスパイラル状羽根部材を有する第２の搬送スクリューと、
   更に前記第２の搬送スクリューと平行に配置され、前記現像剤担持体の回転軸方向に前記現像剤を搬送する搬送力を持たないで前記現像剤の攪拌を行う攪拌補助部材とを有する現像装置において、
   前記第１の搬送スクリューと前記第２の搬送スクリューは、前記現像剤を攪拌するための、それぞれの回転軸に平行な平板状羽根部材をともに有し、
   前記第１の搬送スクリューのスパイラル状羽根部材が２条以上設けられていることを特徴とする現像装置。
2. 前記第１の搬送スクリューの平板状羽根部材の枚数が、前記第２の搬送スクリューの平板状羽根部材の枚数よりも多く、
   且つ、前記第１の搬送スクリューのスパイラル状羽根部材の条数が、前記第２の搬送スクリューのスパイラル状羽根部材の条数よりも多いことを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
3. 前記スパイラル状羽根部材は、前記第１の搬送スクリュー及び前記第２の搬送スクリューのそれぞれの軸部材に取り付けられ、
   前記平板状羽根部材と前記軸部材との間に間隙を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の現像装置。
4. 前記平板状羽根部材が前記スパイラル状羽根部材の外周部に設置されていることを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の現像装置。
5. 前記第１の搬送スクリューと前記第２の搬送スクリューのスクリュー外径及びスクリュー回転数が同じで、
   前記第１の搬送スクリューのスクリューピッチＰ１、条数Ｚ１、平板状羽根の枚数Ｈ１と、
   前記第２の搬送スクリューのスクリューピッチＰ２、条数Ｚ２、平板状羽根の枚数Ｈ２とが、（Ｐ１×Ｚ１）／Ｈ１＞（Ｐ２×Ｚ２）／Ｈ２×２の関係にあることを特徴とする請求項１から４の何れか１項に記載の現像装置。
6. 像担持体と、像担持体上の静電潜像を、トナーとキャリアとを含む現像剤を用いて顕像化する現像装置と、該顕像を転写紙上に転写する転写装置とを有する画像形成装置において、
   前記現像装置は、前記像担持体に対向し回転して前記現像剤を現像領域へと搬送し静電潜像を顕像化する現像剤担持体と、
   前記現像剤担持体と平行に配置され、前記現像剤担持体の回転軸方向に前記現像剤を搬送するスパイラル状羽根部材を有し、前記現像剤担持体に前記現像剤を供給する第１の搬送スクリューと、
   前記第１の搬送スクリューと平行に配置され、前記現像剤担持体の回転軸方向に前記現像剤を搬送するスパイラル状羽根部材を有する第２の搬送スクリューと、
   更に前記第２の搬送スクリューと平行に配置され、前記現像剤担持体の回転軸方向に前記現像剤を搬送する搬送力を持たないで前記現像剤の攪拌を行う攪拌補助部材とを有し、
   前記第１の搬送スクリューと前記第２の搬送スクリューは、前記現像剤を攪拌するための、それぞれの回転軸に平行な平板状羽根部材をともに有し、
   前記第１の搬送スクリューのスパイラル状羽根部材が２条以上設けられている現像装置であることを特徴とする画像形成装置。

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