JP4344756B2 - 現像装置、および画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、電子写真方式を採用する画像形成装置に搭載される現像装置に関し、特に、現像装置に備わる現像槽内のトナーとキャリアを攪拌しながら現像領域に搬送する攪拌搬送部材に関する。

電子写真方式を採用する複写機、ファクシミリ、プリンタ、およびこれらの各種機能を備えるいわゆる複合機等の画像形成装置においては、感光体の表面に形成される静電潜像に対して、現像装置から現像剤の成分であるトナーを供給して現像することによって可視像であるトナー像を形成し、さらにトナー像を転写媒体である記録紙等に転写し、記録紙上に転写されたトナー像を定着して堅牢な記録画像を形成する。

近年、画像形成装置である例えば複写機、プリンタ等が使用されるオフィス業務の効率化が一段と促進されるのに伴い、画像形成装置には、画像処理能力の向上、例えば単位時間あたりに画像形成することができる記録紙の枚数で表される画像形成処理速度の向上が望まれている。

画像形成処理速度が速い画像形成装置（高速機）においては、画像形成処理速度が中程度の画像形成装置（中低速機）に比べて現像剤が長寿命であることが要求される。高速機では、単位時間あたりに形成される画像枚数が多いので、単位時間あたりに消費される現像剤量、より厳密には、トナー量が多く、また攪拌搬送のストレスにさらされる頻度が高いので、中低速機に使用される現像剤と同程度の寿命では、短期の間に寿命が尽き、現像剤に関するメンテナンス頻度が増大することになるからである。

このような問題に対する一つの解決手段として、現像装置を大きくすることが考えられる。現像装置を大きくし、収容できる現像剤の量を多くすることによって、高速機の現像剤の大量消費に対応し、また、攪拌搬送にストレスにさらされる頻度を軽減し、寿命延長も図れるからである。しかしながら、装置の構造上の制約から現像装置を大きくすることができない場合が多く、かつ現像装置をわずかに大きくした程度では、トナーを現像剤担持体に臨む現像槽へ補給するような方式の場合、高速機では、充分に攪拌して均一な現像剤を現像剤担持体へ供給するための時間的余裕を確保することができないので、現像剤のトナー濃度を制御することが難しい。

そこで、一つの対応策として、現像装置の現像槽の長さを、現像剤担持体の長手方向の長さを超えて延長し、現像剤担持体に臨む部分である現像領域と、現像領域外の長手方向に延長された部分との間に仕切壁部材を設け、延長された部分に攪拌領域を形成することによって、攪拌領域で均一攪拌を確保することが提案される。しかしながら、攪拌領域を設ける場合でも、攪拌時間の余裕を確保することができないような位置からトナー補給が行われると、現像装置の長手方向でトナー濃度に不均一が生じやすく、トナー濃度を精度よくコントロールすることができないという問題がある。

また、攪拌不良における濃度ムラを解決する方法として、特許文献１では、現像剤担持体とスクリュー状攪拌部材の間に磁性体からなる汲み上げ補助部材を配置することが開示されている。
特開２００５−２９２３０１号公報

しかしながら、十分に均一な画像を確保するためには、現像剤担持体に現像剤を汲み上げるまでにトナーとキャリアを十分攪拌をしておく必要がある。攪拌が不十分な状態のままで現像剤担持体への現像剤の汲み上性を向上させても、現像剤担持体上では、攪拌の能力は殆どなく、均一な現像剤を得ることは難しい。特に、補給された現像剤の現像槽内での滞留時間が短い高速機では、その傾向が顕著であった。

そこで、本発明は、従来の現像装置が有する上記問題点に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、現像槽内の現像剤のトナー濃度を高精度に安定制御するために、補給されたトナーを短時間で均一に攪拌することの可能な、新規かつ改良された現像装置、および画像形成装置を提供することである。

上記課題を解決するために、本発明の構成は、トナーと磁性キャリアの２成分を混合攪拌して帯電された現像剤によって、像担持体が担持する静電潜像を現像する現像装置であって、
前記現像剤を収容する現像槽と、
前記現像槽内で混合攪拌された前記現像剤を担持して前記像担持体の対向位置に有する現像領域に供給する現像剤担持体と、
前記現像槽内で回転駆動することにより前記現像剤を攪拌しながら搬送する少なくとも一対の攪拌搬送部材と、
を備え、
前記攪拌搬送部材は、前記現像剤担持体に対して略平行に設けられ、前記攪拌搬送部材の回転軸には、前記攪拌搬送部材の外周の一定方向に磁界を発生する磁気発生部材が内包され、
前記一対の攪拌搬送部材の対向位置の上方には、前記現像槽内に前記トナーを補給するためのトナー補給口が設けられ、
前記回転軸に内包された前記磁気発生部材は、それぞれの前記回転軸の軸表面側に有する磁極面が共に同極であることを特徴とする現像装置である。

このような構成とすることにより、攪拌搬送部材の回転軸に内包した磁気発生部材によって形成される磁気ブラシによって、磁性キャリアが回転軸側に寄せられるので、双方の攪拌搬送部材の間に補給トナーが現像槽中に入り易くなる。このため、従来のような磁性キャリアを含む現像剤によって形成される現像剤表面による補給トナーの投入の妨害が回避されるので、補給トナーが磁性キャリアと短時間で均一に混合攪拌されるようになり、現像槽内の現像剤のトナー濃度を高精度に安定して制御可能となる。

このとき、上記本発明において、回転軸に内包された磁気発生部材は、それぞれの回転軸の軸表面側に有する磁極面が共に同極である。

このような構成とすることにより、向かい合う双方の攪拌搬送部材の回転軸内に内包された磁気発生部材の磁極面が互いに対向した際に、両回転軸間に反発磁界が発生するので、当該反発磁界が形成する現像剤の穂立ちによって、補給されたトナー塊が十分に破砕され、攪拌されるようになるので、トナーと磁性キャリアとの混合攪拌が効率良く実行されるようになる。

なお、本発明において、攪拌搬送部材の下方側に有する現像槽の底面には、磁気発生部材の磁極面の磁極と反対の磁極を有する磁性部材が設けられていることとしてもよい。

このような構成とすることにより、攪拌搬送部材の回転軸に内包した磁気発生部材によって形成される磁気ブラシによって、回転軸側に引き寄せられて収縮した磁性キャリアを含む現像剤の穂が底面に有する磁性部材によって伸張される。このため、投入されたトナーの凝集が破砕され、磁性キャリアとの混合攪拌が効率良く実行されるようになる。

また、本発明において、一対の攪拌搬送部材は、回転軸に内包された磁気発生部材の磁極面が同じタイミングで互いに対向するように回転駆動が設定されることとしてもよい。

このような構成とすることにより、向かい合う双方の攪拌搬送部材の回転軸内に内包された磁気発生部材の磁極面が常に同じタイミングで対向するように設定されることによって、両回転軸間に最も強い状態で反発磁界が発生する。このため、当該反発磁界によって形成される現像剤の穂立ちによって補給されたトナー塊が十分に破砕され、攪拌されるようになる。

また、本発明において、双方の磁極面が互いに対向した際にのみ、トナー補給口からトナーが現像槽内に落下するように設定されることとしてもよい。

このような構成とすることにより、補給されたトナー塊が落下した直後に、常に回転軸間で発生する反発磁界によって形成される現像剤の穂立ちの間に来るようになるので、トナー塊が十分に破砕され、攪拌されるようになる。

また、本発明において、一対の攪拌搬送部材の回転軸に内包された磁気発生部材の磁束密度は、同一であることとしてもよい。

このような構成とすることにより、双方の回転軸には、同一の強度の反発磁界が発生するので、落下トナー塊は、両軸間のほぼ中央に来るようになり、両回転軸間で均等な現像剤穂立ちによる均等な攪拌力でトナー塊が十分に破砕され、攪拌されるようになる。

また、本発明において、一対の攪拌搬送部材の現像剤を搬送する搬送能力（ｇ／ｍｉｎ）は、同一であることとしてもよい。

このような構成とすることにより、両回転軸間で均等な現像剤穂立ちが形成されるので、均等な攪拌力でトナー塊が十分に破砕され、攪拌されるようになる。

また、本発明において、磁気発生部材の長手方向の長さは、トナー補給口の長手方向の長さよりも大きいこととしてもよい。

このような構成とすることにより、磁性キャリアを含む現像剤による補給トナーの投入の妨害を確実に回避した上で、トナー補給口から補給されたトナー塊の落下領域を確保できるので、当該トナー塊が漏れなく十分に破砕され、攪拌されるようになる。

上記課題を解決するために、本発明の構成は、トナーを含む現像剤によって像担持体が担持する静電潜像を現像する現像手段と、像担持体上の現像されたトナー像を記録媒体に転写して画像を形成する転写手段と、を有する画像形成装置であって、現像手段は、上記の何れかの現像装置であることを特徴とする画像形成装置である。

このような構成とすることにより、投入された補給トナーが短時間で十分に破砕され、均一に混合攪拌されるようになるので、用紙等の記録媒体上に形成される画像の攪拌不良による濃度ムラを解決されるようになる。このため、補給された現像剤の現像槽内での滞留時間が短い高速機にも適応可能な画像形成が実現される。

以上説明したように本発明によれば、現像剤表面による補給トナーの投入の妨害が回避されて、双方の攪拌搬送部材の間に補給トナーが現像槽中に入り易くなるので、補給トナーが磁性キャリアと短時間で均一に混合攪拌されるようになる。このため、現像槽内の現像剤のトナー濃度を高精度に安定して制御されるようになるので、用紙等の記録媒体上に形成される画像の攪拌不良による濃度ムラが防止される。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

まず、本発明に係る現像装置が使用される画像形成装置の第１の実施の形態の構成について、図面を使用しながら説明する。図１は、本発明に係る現像装置が使用される画像形成装置の第１の実施の形態の全体の要部構成を概略的に示す縦断面図であり、図２は、本実施の形態に係る画像形成装置に備わる現像装置と、この現像装置に設置されたトナー補給装置の要部構成を示す縦断面図である。なお、これらの図では、本実施の形態の画像形成装置の主な構成要素を中心に簡略化して記載されており、不図示の構成要素も含まれ得ることは、言うまでもない。

本実施の形態の画像形成装置１００は、図１に示すように、装置本体１０１の上面側に原稿載置台１が設けられ、この原稿載置台１の下には、静電潜像が形成される感光層を有することにより像担持体となる略円筒形状の感光体ドラム４と、この感光体ドラム４の外周面に不図示の画像処理部から出力された画像データに応じた光を走査させて静電潜像を書込み形成する露光光学系２が配設されている。

この露光光学系２は、原稿載置台１上に載置された原稿（図示せず）に光を照射しながら走査する光源ランプ３、原稿からの反射光を感光体ドラム４に導く複数の反射鏡５…、および反射光の光路中に配されたレンズユニット６から構成されている。なお、本実施の形態では、露光光学系２としてアナログ光学系を備えたアナログ式の画像形成装置が例示されているが、ＣＣＤセンサを具備してなるデジタル光学系を備えたデジタル式の画像形成装置であってもよい。

感光体ドラム４の外周には、当該感光体ドラム４の外周面を所定電位に一様に帯電させる帯電チャージャ７、感光体ドラム４の外周面に現像剤を供給して当該外周面に形成された静電潜像を現像してトナー像を形成する現像装置２０、感光体ドラム４の表面に形成されたトナー像を用紙（記録媒体）に転写し易くするために感光体ドラム４の表面電位を低下させる除電装置８、感光体ドラム４の表面に形成されたトナー像を転写媒体である例えば記録紙（用紙）に転写する転写チャージャ９、および当該記録紙に転写後に感光体ドラム４の表面の残留トナーを除去・回収するクリーニング装置１０等が設けられている。

また、感光体ドラム４に対して給紙する側には、用紙を所定のタイミングで供給するタイミングローラ１１、用紙を搬送する搬送ローラ１２、および給紙トレイ１３から用紙を給紙する給紙ローラ１４が設けられる。一方、感光体ドラム４に対して排紙する側には、用紙上に転写されたトナー像を用紙に定着させる定着装置１５、およびトナー像が転写された用紙が排紙される排紙トレイ１６が設けられている。なお、給紙トレイ１３として、装置本体１０１の内部に備わる給紙カセットや、装置本体１０１の外部側から所望の用紙を給紙するための手差し給紙トレイの双方が含まれるものとする。

現像装置２０は、図２に示すように、現像剤を収容する収容容器を構成する樹脂等で成型された現像槽２４を有しており、該現像槽２４内には、現像剤の搬送および撹拌を行う攪拌搬送部材となる第１および第２攪拌搬送スクリュー２５、２６と、これら撹拌搬送スクリュー２５、２６によって供給される現像剤を磁気的に吸着して感光体ドラム４に搬送する現像剤担持体となる現像ローラ２２が回転可能に設けられている。

この現像槽２４内には、所定収容量（例えば、４００ｇ）の現像剤が収容されるようになっている。当該現像剤は、キャリアとトナーとを含み、磁性体からなるキャリアは、表面にトナーの粘着を抑制する樹脂コート層を有している。これらキャリアとトナーが撹拌搬送スクリュー２５、２６によって撹拌されると、トナーは、摩擦帯電する。

現像ローラ２２は、図２に示すように、感光体ドラム４との間に現像ギャップ（０．５〜１．５ｍｍ程度）を設けて配置され、例えば、断面形状が略矩形の棒磁石等からなる複数の磁極部材を含むマグネットローラ２１と、マグネットローラ２１に一定方向（図２におけるＰ方向）に回転自在に外嵌された略円筒形状のアルミニウム合金および黄銅等で形成された非磁性のスリーブ２３とを備える。

マグネットローラ２１は、周方向位置にＮ極の磁性を有する磁極部材Ｎ１、Ｎ２、Ｎ３、Ｎ４およびＳ極の磁性を有する磁極部材Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３が略交互に離隔して放射状に配設され、全体で円柱形状を成す。マグネットローラ２１は、両端部が現像槽２４の両側壁に非回転に固定・支持されており、磁極部材Ｎ１が感光体ドラム４の周面と対向する位置に配置されている。このように構成された磁極部材Ｎ１、Ｎ２、Ｎ３、Ｎ４およびＳ１、Ｓ２、Ｓ３による磁界によって、スリーブ２３の外周に沿って、トナーとキャリアとからなる２成分現像剤を吸着する磁気ブラシを形成する。

現像ローラ２２は、現像槽２４の開放された開口部２４ｄより一部が露出するように設けられており、その現像ローラ２２の露出部分において、一方向（図２におけるＱ方向）に回転される感光体ドラム４と対向する。この対向位置が現像位置となり、感光体ドラム４の外周表面に形成された静電潜像に、現像ローラ２２の回転により搬送される現像剤を摺擦させることによって、磁気ブラシを形成しているキャリアに付着したトナーが静電潜像の静電気力より吸引されて、静電潜像の現像が行われる。なお、本実施の形態の現像装置２０の詳細については、後述する。

一方、現像槽２４の上壁部には、図２に示すように、現像剤を補給するためのトナー補給口２４ｃが形成され、このトナー補給口２４ｃにトナー補給装置３０が上方から嵌着されている。トナー補給装置３０は、トナーが充填された不図示のトナー容器から排出されるトナーを一時的に中間ホッパ部３１に貯留・撹拌してから現像装置２０に供給する。トナー補給装置３０の底部には、画像形成装置１００の制御部８０（図８参照）により駆動制御されるトナー補給ローラ３２が設けられている。トナー補給ローラ３２が回転駆動されることによって、トナー補給装置３０からトナー補給ローラ３２の駆動時間に応じた量の分だけ、トナーが流下して現像槽２４内へと供給され、攪拌搬送スクリュー２５、２６により攪拌搬送される。

また、本実施の形態では、第１および第２攪拌搬送スクリュー２５、２６の回転軸２５ａ、２６ａに当該撹拌搬送スクリュー２５、２６の外周の一定方向に磁界を発生する磁気発生部材ｍ２５、ｍ２６が内包され、これら撹拌搬送スクリュー２５、２６の下方側の現像槽２４の底面２４ｅには、当該回転軸２５ａ、２５ｂに内包させた磁気発生部材ｍ２５、ｍ２６の磁極とは、反対の磁極を有する磁性部材Ｍ２５、Ｍ２６がそれぞれ設けられている。なお、これら磁気発生部材ｍ２５、ｍ２６および磁性部材Ｍ２５、Ｍ２６に関する詳細な説明は、後述する。

次に、本実施の形態の現像装置２０の構成について、図面を使用しながら説明する。図３は、本実施の形態の現像装置の上壁部を除去して見た状態を簡略化して示す平面図である。

現像装置２０は、大略、現像剤を担持する現像ローラ２２と、現像剤を収容する現像槽２４と、現像槽２４の中で現像剤を攪拌搬送する第１および第２攪拌搬送スクリュー２５、２６と、現像槽２４内の現像剤量を検出するトナー濃度検出センサ２７を含む。

現像ローラ２２は、前述したように、複数の磁極部材Ｎ１、Ｎ２、Ｎ３、Ｎ４、Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３が配設されたマグネットローラ２１に、非磁性のスリーブ２３を回転自在に外嵌することにより構成される。当該現像ローラ２２は、感光体ドラム４を臨み、その軸線が感光体ドラム４の回転軸線と平行になるように配置され、現像装置２０の装置本体のフレーム部に支持される。

現像ローラ２２に担持される現像剤としては、トナーとキャリアとを含む２成分現像剤が用いられる。現像ローラ２２は、トナーを担持するキャリアを磁極部材Ｎ１、Ｎ２、Ｎ３、Ｎ４、Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３を内包するマグネットローラ２１の磁力で吸着し、スリーブ２３の表面に現像剤が穂状に連なった磁気ブラシを形成する。このように、現像剤は、磁気ブラシの形で現像ローラ２２に担持される。磁気ブラシを形成する現像剤中の電荷を有するトナーが現像ローラ２２と感光体ドラム４との電位差に応じて、現像ローラ２２から感光体ドラム４に供給されて静電潜像を現像し、トナー像を形成する。

現像槽２４は、例えば、硬質の合成樹脂等からなり、外観が略直方体形状を有する容器部材である。現像槽２４は、現像ローラ２２の軸線方向の長さＬ１を超える長さを有するように形成される。現像槽２４は、現像ローラ２２の軸線方向の長さＬ１に略対応する長さ部分に設けられて、現像剤を攪拌搬送して現像ローラ２２に現像剤を供給する現像領域槽２４ａと、現像領域槽２４ａに連接すると共に現像ローラ２２の軸線方向の長さＬ１を超える位置に設けられ、トナー補給装置３０から補給されるトナーを現像剤と攪拌し、かつ搬送して現像領域槽２４ａへ供給すると共に、現像ローラ２２に供給された残部の現像剤の一部が回収される攪拌領域槽２４ｂとを有するように形成される。

現像槽２４には、現像ローラ２２の軸線に対して垂直な方向に延びるように配されて、現像領域槽２４ａと攪拌領域槽２４ｂとを仕切る仕切壁部材２８が設けられている。仕切壁部材２８は、現像領域槽２４ａと攪拌領域槽２４ｂとを仕切るが、現像領域槽２４ａと攪拌領域槽２４ｂとをそれぞれ完全に封じきるように仕切るのではなく、現像槽２４の短手方向における両側部の２箇所において、現像領域槽２４ａと攪拌領域槽２４ｂとを連通させる第１間隙２８ａと第２間隙２８ｂとが形成される。従って、仕切壁部材２８は、現像槽２４を現像領域槽２４ａと攪拌領域槽２４ｂに仕切るが、第１および第２間隙２８ａ、２８ｂが形成されるので、現像槽２４内に収容される現像剤は、その一部が現像領域槽２４ａから攪拌領域槽２４ｂへ移動することが可能となり、また、逆に攪拌領域槽２４ｂから現像領域槽２４ａへ移動可能となる。

現像槽２４には、現像槽２４の長手方向に対して平行に、攪拌領域槽２４ｂから現像領域槽２４ａに渡って、現像剤を現像ローラ２２へ向かう方向に攪拌搬送する第１攪拌搬送スクリュー２５が回転自在に設けられる。第１攪拌搬送スクリュー２５は、いわゆるスクリュー部材であり、回転動作することによって、現像槽２４内の現像剤を攪拌し、搬送する。

第１攪拌搬送スクリュー２５は、現像剤を現像ローラ２２の軸線方向の長さＬ１を超える延長方向であって、図３に示すように、現像槽２４の長手方向において、現像ローラ２２から遠い一端部２４ｂ1付近から、仕切壁部材２８に向かう矢印Ｆ１方向に搬送すると共に、仕切壁部材２８に当たった現像剤については、攪拌領域槽２４ｂ内で仕切壁部材２８に沿って矢印Ｆ２方向へ搬送し、第１間隙２８ａを通り抜けた現像剤については、現像領域槽２４ａ内でさらに現像ローラ２２に向かう矢印Ｆ５方向へ搬送する。この現像槽２４の一端部２４ｂ1付近から現像ローラ２２へ向かう現像剤の搬送方向を便宜上「送り方向」と呼ぶ。

また、現像槽２４には、現像ローラ２２と第１攪拌搬送スクリュー２５との間、すなわち第１攪拌搬送スクリュー２５よりも現像ローラ２２寄りに現像槽２４の長手方向に対して略平行に、現像領域槽２４ａから攪拌領域槽２４ｂに亘って、現像剤を現像ローラ２２から遠ざかる方向に攪拌搬送する第２攪拌搬送スクリュー２６が回転自在に設けられる。第２攪拌搬送スクリュー２６も、いわゆるスクリュー部材であり、回転動作することによって、現像槽２４内の現像剤を攪拌し、一定方向に搬送する。

第２攪拌搬送スクリュー２６は、第１攪拌搬送スクリュー２５が現像槽２４の長手方向他端部２４ａ1付近に搬送した現像剤を現像ローラ２２に沿って仕切壁部材２８に向かう矢印Ｆ７方向に搬送すると共に、仕切壁部材２８に当たった現像剤については、現像領域槽２４ａ内で仕切壁部材２８に沿って第１攪拌搬送スクリュー２５へ向かう矢印Ｆ８方向へ搬送し、第２間隙２８ｂを通りぬけた現像剤については、攪拌領域槽２４ｂ内でさらに一端部２４ｂ1付近へ向かう矢印Ｆ３方向へ搬送する。この現像槽２４の他端部２４ａ1付近から現像ローラ２２に沿って一端部２４ｂ1付近へ向かう現像剤の搬送方向を便宜上「帰り方向」と呼ぶ。

現像領域槽２４ａ内において、第１攪拌搬送スクリュー２５と第２攪拌搬送スクリュー２６との間には、攪拌中間壁部材２９が設けられる。攪拌中間壁部材２９は、例えば、合成樹脂等からなる平板状の部材であり、現像槽２４の長手方向に延びて現像槽２４の底部から直立するようにして設けられる。ただし、攪拌中間壁部材２９は、現像領域槽２４ａの長手方向の長さよりも短い長さになるように形成されるので、現像領域槽２４ａ内において、他端部２４ａ1付近では、第１攪拌搬送スクリュー２５から第２攪拌搬送スクリュー２６へ向かう矢印Ｆ６方向の現像剤の流れが形成され、仕切壁部材２８付近では、第２攪拌搬送スクリュー２６から第１攪拌搬送スクリュー２５へ向かう矢印Ｆ８方向の現像剤の流れが形成される。

従って、現像領域槽２４ａ内では、第１および第２攪拌搬送スクリュー２５、２６と、仕切壁部材２８と、および攪拌中間壁部材２９によって、送り方向から帰り方向に連なる現像剤の循環流、図３中では、矢印Ｆ５、Ｆ６、Ｆ７、Ｆ８で示される現像剤の循環流が形成される。

一方、トナー補給装置３０から攪拌領域槽２４ｂの上壁部に形成されたトナー補給口２４ｃを介してトナーが補給される攪拌領域槽２４ｂ内においては、仕切壁部材２８付近では、第１攪拌搬送スクリュー２５から第２攪拌搬送スクリュー２６へ向かう矢印Ｆ２方向の現像剤の流れが形成される。また、一端部２４ｂ1付近では、第２攪拌搬送スクリュー２６から第１攪拌搬送スクリュー２５へ向かう矢印Ｆ４方向の現像剤の流れが形成される。

従って、攪拌領域槽２４ｂ内では、第１および第２攪拌搬送スクリュー２５、２６と、仕切壁部材２８によって、送り方向から帰り方向に連なる現像剤の循環流、図３中では、矢印Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４で示される現像剤の循環流が形成される。このような現像剤の循環流が攪拌領域槽２４ｂ内に形成されることにより、トナー補給装置３０からトナー補給口２４ｃを介して補給されたトナーが現像剤と混合攪拌されるようになる。

ここで、本実施の形態に係る現像装置２０にトナー補給装置３０からトナー補給する動作機構について、図面を使用しながら説明する。図４は、本実施の形態に係る現像装置に備わる攪拌領域槽とトナー補給装置との要部構成を示す縦断面図である。

本実施の形態では、図４に示すように、現像槽２４の攪拌領域槽２４ｂ側の上部にトナー補給装置３０が設けられている。攪拌領域槽２４ｂとトナー補給装置３０は、攪拌領域槽２４ｂの上壁側に形成されたトナー補給口２４ｃを介して、連通される。トナー補給装置３０に備わる不図示のトナー容器から排出されるトナーを一時的に貯留・撹拌するトナーホッパとなる中間ホッパ部３１は、例えば、硬質合成樹脂等からなる容器部材であり、その内部空間にトナーを収容する。

トナー補給装置３０は、制御部８０（図８参照）からの動作指令に応じて、トナー補給ローラ３２を回転駆動させて、現像槽２４の攪拌領域槽２４ｂ側に対してトナーを補給する。図４に示すように、トナー補給ローラ３２は、その外周面がトナー補給口２４ｃに摺接しながら回転可能となるように、攪拌領域槽２４ｂの略直上に設けられている。本実施の形態では、トナー補給ローラ３２は、芯金の周りに略円筒状の例えば発泡ウレタン等の多孔性弾性部材から形成されたものであり、中間ホッパ部３１内でトナー補給ローラ３２の多孔性弾性部材に保持されるトナーがトナー補給口２４ｃとトナー補給ローラ３２との摺擦動作によってトナー補給ローラ３２から脱落し、現像槽２４の攪拌領域槽２４ｂ側に補給される。

前述したように、第１および第２攪拌搬送スクリュー２５、２６の回転軸２５ａ、２６ａには、磁気発生部材ｍ２５、ｍ２６が内包されているが、本実施の形態では、トナー補給装置３０は、これらの磁気発生部材ｍ２５、ｍ２６が対向した際に、トナー補給を実行する。このとき、トナー補給装置３０から補給されたトナー５０が第１および第２攪拌搬送スクリュー２５、２６の間に落下して補給されるように、トナー補給口２４ｃが攪拌領域槽２４ｂの第１攪拌搬送スクリュー２５および第２攪拌搬送スクリュー２６の対向位置の上方に配置される。

本実施の形態では、回転軸２５ａ、２６ａに内包された磁気発生部材ｍ２５、ｍ２６が対向した際に、トナー補給装置３０からのトナー補給が確実に実行可能とするために、図３および図４に示すように、現像槽２４の攪拌領域槽２４ｂの側壁部には、磁気発生部材ｍ２５、ｍ２６が発した磁気を検知する磁力センサ８３が設けられる。当該磁力センサ８３は、攪拌スクリュー２５、２６の回転を同期させていれば、どちらか一方の攪拌スクリュー２５、２６の磁気のみをセンシングすれば良いので、本実施の形態では、図３および図４に示す攪拌領域槽２４ｂの右側側壁部に設けられている。なお、双方の磁気発生部材ｍ２５、ｍ２６が対向した旨を検知する手段は、本実施の形態の磁力センサ８３に限定されず、例えば、各攪拌搬送スクリュー２５、２６の回転軸２５ａ、２６ａの先端を延長させ、当該延長部分の回転位置に磁力センサを設けたものや、光センサ等を用いて検出するものであってもよい。

また、攪拌領域槽２４ｂにおいて、トナー５０が補給された現像剤は、その一部が第１攪拌搬送スクリュー２５によって第１間隙２８ａを通り、攪拌領域槽２４ｂから現像領域槽２４ａへ搬送されるが、当該現像剤の残部が仕切壁部材２８に当たって、仕切壁部材２８に沿って搬送されて、前述の攪拌領域槽２４ｂ内の循環流（矢印Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４で示す流れ）を形成し、かかる循環の過程で第１および第２攪拌搬送スクリュー２６、２６によって混合攪拌される。

さらに、攪拌領域槽２４ｂでは、トナー補給装置３０からトナーが補給されて、トナー濃度が高い現像剤の循環流が形成され、現像領域槽２４ａでは、現像に供された後のトナー濃度の低い現像剤の循環流が形成される。そして、攪拌領域槽２４ｂと現像領域槽２４ａとを連通する仕切壁部材２８の第１および第２間隙２８ａ、２８ｂを通じて、これらの領域槽２４ａ、２４ｂで形成される循環流が混合される。

また、本実施の形態では、図３に示すように、現像装置２０は、現像槽２４内の現像剤量を検出するトナー濃度検出センサ２７が設けられている。当該トナー濃度検出センサ２７として、透磁率センサ、または圧電検知式センサが使用される。このようなトナー濃度検出センサ２７を現像槽２４内に設けることによって、現像剤量として、現像剤中のトナー量、換言すると、キャリアとトナーとの配合比であるトナー濃度が検出される。

トナー濃度検出センサ２７は、現像領域槽２４ａ内で、現像ローラ２２よりも現像剤の攪拌搬送方向上流側、すなわち現像槽２４の他端部２４ａ1付近で第１攪拌搬送スクリュー２５を臨んで現像領域槽２４ａの壁部に装着されて、現像槽２４内の現像剤のトナー濃度を検出する。

上述したように、トナー濃度検出センサ２７を現像槽２４の他端部２４ａ1の近傍に設けることによって、トナー濃度検出センサ２７は、現像剤が現像ローラ２２に供給される前、すなわち現像に供せられる前の現像剤のトナー濃度を測定することができる。

現像装置２０では、トナー濃度検出センサ２７によるトナー濃度の検出出力に応じて、画像形成装置１００の制御部８０（図８参照）がトナー補給装置３０のトナー補給ローラ３２を回転駆動させて、攪拌領域槽２４ｂへトナーを補給する。

このように、本実施の形態では、現像装置２０は、現像に供せられる前段階の現像剤のトナー濃度を検出して、好適な使用トナー濃度になるように、現像剤のトナー濃度を高い精度で制御することが可能になる。なお、本実施の形態の現像装置２０にトナーを補給する動作制御に関しては、後述する。

次に、本実施の形態の現像装置の現像槽内にトナーが補給された際の状態について、図面を使用しながら説明する。図５は、本実施の形態の現像装置の現像槽内にトナーが補給された状態を説明するための現像槽内の断面図であり、（ａ）は、現像槽内にトナーが補給された直後の状態を示し、（ｂ）は、現像槽内にトナーが補給されてから補給トナーが現像槽内で破砕される状態を示す。また、図６は、比較例となる従来の現像装置の現像槽内にトナーが補給された状態を説明するための現像槽内の断面図である。

本実施の形態では、第１および第２攪拌搬送スクリュー２５、２６の回転軸２５ａ、２６ａにフェライト、アルニコ、希土類等の永久磁石からなる磁気発生部材が内包されるようにして設けられている。すなわち、第１攪拌搬送スクリュー２５の回転軸２５ａの内部には、第１攪拌搬送スクリュー２５の外周に向けて一定方向に磁界を発生する磁気発生部材となる軸部側磁石ｍ２５が設けられている。同様に、第２攪拌搬送スクリュー２６の回転軸２６ａの内部には、第２攪拌搬送スクリュー２６の外周に向けて一定方向に磁界を発生する磁気発生部材となる軸部側磁石ｍ２６が設けられている。

これらの軸部側磁石ｍ２５、ｍ２６は、図５に示すように、回転軸２５ａ、２６ａの回転中心２５ａ1、２６ａ1から片方に寄った位置に内包されている。従って、第１および第２攪拌搬送スクリュー２５、２６の回転に合わせて、これらの軸部側磁石ｍ２５、ｍ２６もその位置が変わり、それに伴って磁界を発生させる方向も変わることになる。本実施の形態では、これらの軸部側磁石ｍ２５、ｍ２６の磁界を発生させる磁極面が例えば、軸部側磁石ｍ２５が時計の９時位置にある時に、他方の軸部側磁石ｍ２６は、時計の３時位置に来るような同じタイミングで互いに対向するように、第１および第２攪拌搬送スクリュー２５、２６の回転駆動を設定している。

また、軸部側磁石ｍ２５、ｍ２６の軸表面に近い方の磁極面の磁極は、共に同極であって、例えばＮ極としている。ここで、本実施の形態では、第１および第２攪拌搬送スクリュー２５、２６の回転数は、同一に設定されるので、これらの軸部側磁石ｍ２５、ｍ２６の磁極面は、常に同じ位置で向き合うことになる。

このため、双方の軸部側磁石ｍ２５、ｍ２６の磁極面が互いに対向する水平位置では、これらの軸部側磁石ｍ２５、ｍ２６の磁力反発によって、現像剤による磁気ブラシＢ１が発生する。このとき、落下したトナー塊Ｔ５を回転軸２５ａ、２６ａの両軸間の反発磁力による磁気ブラシＢ１が形成する現像剤穂立ちによって均等な攪拌力で攪拌するように、本実施の形態では、第１攪拌搬送スクリュー２５と第２攪拌搬送スクリュー２６の回転軸２５ａ、２６ａの内部に設けられた磁気発生部材となる軸部側磁石ｍ２５、ｍ２６の磁力（磁束密度）、および第１攪拌搬送スクリュー２５と第２攪拌搬送スクリュー２６の搬送能力を下記に記載の実施例１のように、同一に設定している。

なお、下記に記載の実施例２のように、第１攪拌搬送スクリュー２５と第２攪拌搬送スクリュー２６の内部に設けられた軸部側磁石ｍ２５、ｍ２６の磁力が異なっても、第１攪拌搬送スクリュー２５と第２攪拌搬送スクリュー２６の搬送能力を異なるようにして、第１攪拌搬送スクリュー２５と第２攪拌搬送スクリュー２６の攪拌力が同じようになるように構成しても良い。このとき、第１攪拌搬送スクリュー２５と第２攪拌搬送スクリュー２６の搬送能力は、回転数等によって可変できる。

＜磁束密度と搬送能力の例＞
○実施例１ 磁束密度 ｍ２５：７０ｍＴ、 ｍ２６：７０ｍＴ
搬送能力 ｍ２５：１５００g/min ｍ２６：１５００g/min
○実施例２ 磁束密度 ｍ２５：６０ｍＴ、 ｍ２６：８０ｍＴ
搬送能力 ｍ２５：１７００g/min ｍ２６：１３００g/min

以上の説明は、第１攪拌搬送スクリュー２５と第２攪拌搬送スクリュー２６の攪拌力が均等であれば、より好ましいという意味であって、第１攪拌搬送スクリュー２５と第２攪拌搬送スクリュー２６の攪拌力が異なった場合でも、第１攪拌搬送スクリュー２５と第２攪拌搬送スクリュー２６の回転軸２５ａ、２６ａに磁気発生部材ｍ２５、ｍ２６を内包することによる本発明の効果を奏する。換言すると、第１および第２攪拌搬送スクリュー２５、２６の回転軸２５ａ、２６ａに内包された軸部側磁石ｍ２５、ｍ２６の磁力を略同一とすると、双方の回転軸２５ａ、２６ａには、略同一の強度の反発磁界が発生するので、落下トナー塊Ｔ５が両軸間の略中央に来るようになり、両回転軸間で均等な現像剤穂立ちによる均等な攪拌力でトナー塊Ｔ５が十分に破砕され、攪拌されるようになる。また、同様にして、第１および第２攪拌搬送スクリュー２５、２６の搬送能力を略同一とすることにより、両回転軸間で均等な現像剤穂立ちが形成されるので、均等な攪拌力でトナー塊が十分に破砕され、攪拌されるようになる。

一方、第１攪拌搬送スクリュー２５と第２攪拌搬送スクリュー２６の下方側となる現像槽２４の底面２４ｅには、回転軸２５ａ、２６ａに内包させた磁気発生部材ｍ２５、ｍ２６の磁極面とは、反対の磁極の磁界を発する磁性部材Ｍ２５、Ｍ２６が当該攪拌搬送スクリュー２５、２６に対応するように、それぞれ設けられている。これらの磁性部材Ｍ２５、Ｍ２６は、磁性を有する金属板等であり、例えば、鉄、コバルト、ニッケル等の強磁性体や、フェライト、アルニコ、希土類等の永久磁石から構成される。従って、回転軸２５ａ、２６ａに内包される磁気発生部材ｍ２５、ｍ２６が垂直方向６時位置、すなわち当該磁気発生部材ｍ２５、ｍ２６の磁極面が略鉛直下方向に向いた場合では、当該磁気発生部材ｍ２５、ｍ２６の磁極とは、反対の磁極を有するこれらの磁性部材Ｍ２５、Ｍ２６によって、引張磁気ブラシＢ２が形成される。

従来の現像装置では、図６に示すように、補給トナーを現像槽内の攪拌搬送部６２５、６２６に投下させた場合、磁性キャリアを含む現像剤Ｄ６とトナーＴ６の比重差が大きいために、当該現像剤Ｄ６によって形成される現像剤表面によって、補給トナーＴ６の投入が妨害され、現像剤Ｄ６の中に補給トナーＴ６が入り難く、均一に混ざり難かった。

一方、本実施の形態では、図５（ａ）に示すように、第１および第２攪拌搬送スクリュー２５、２６が回転駆動して回転軸２５ａ、２６ａに内包された軸部側磁石ｍ２５、ｍ２６が対向すると、これらの軸部側磁石ｍ２５、ｍ２６同士の磁力反発によって磁気ブラシＢ１が形成され、回転軸間に有する現像剤Ｄ５が回転軸２５ａ、２６ａに寄せられることによって、これら回転軸２５ａ、２６ａの間の現像剤Ｄ５の密度が疎になる。このため、当該回転軸間の現像剤密度疎部分Ｓ５に補給トナーＴ５を落下させることにより、補給されたトナーＴ５が現像剤中に入り易くなる。

その後、回転軸２５ａ、２６ａの回転により、図５（ｂ）に示すように、回転軸２５ａ、２６ａに内包された軸部側磁石ｍ２５、ｍ２６が磁性部材Ｍ２５、Ｍ２６に接近するにつれて、軸部側磁石ｍ２５、ｍ２６と磁性部材Ｍ２５、Ｍ２６との間に、引張磁気ブラシＢ２が形成される。この引張磁気ブラシＢ２の引力は、軸部側磁石ｍ２５、ｍ２６が磁性部材Ｍ２５、Ｍ２６に接近するにつれて、次第に大きくなる。このため、磁気ブラシＢ１によって形成された一端収縮した現像剤Ｄ５の穂立ちが引張磁気ブラシＢ２の引力によって伸張されて、投入されたトナー塊Ｔ５を破砕し、磁気ブラシＢ１中に含まれた新規トナー塊Ｔ５の凝集が解かれるので、現像剤Ｄ５中へのトナーＴ５の混合がより促進される。

ここで、本実施の形態において、トナー補給装置３０から現像装置２０の現像槽２４にトナー補給するタイミングについて、図面を使用しながら説明する。図７は、本実施の形態でトナー補給のタイミングをグラフ化したものであり、第１および第２攪拌搬送スクリューの回転軸に発生する磁力と時間との関係を示す。

前述したように、第１および第２攪拌搬送スクリュー２５、２６の回転軸２５ａ、２６ａに軸部側磁石ｍ２５、ｍ２６が回転軸２５ａ、２６ａの回転中心２５ａ1、２６ａ1から片方に寄った位置に内包される。このため、第１および第２攪拌搬送スクリュー２５、２６の回転に合わせて、これらの軸部側磁石ｍ２５、ｍ２６も位置が変わり、それに伴って磁界を発生させる方向も変わる。従って、両回転軸間に発生する磁力も第１および第２攪拌搬送スクリュー２５、２６の回転に伴って、変化する。また、双方の軸部側磁石ｍ２５、ｍ２６の回転軸外周面側の磁極面が同極となっているので、これらの軸部側磁石ｍ２５、ｍ２６の磁極面が対向する時は、お互いの磁力を反発し合う斥力となる反発磁力が発生する。その後、第１および第２攪拌搬送スクリュー２５、２６の回転に伴って、これらの磁極面が離れて、現像槽２４の底面２４ｅに設けられた磁性部材Ｍ２５、Ｍ２６に近づくと、引張力が発生する。

トナー補給装置３０から現像槽２４の攪拌領域槽２４ｂ側への新規トナーの補給は、前述したように、双方の攪拌搬送スクリュー２５、２６の上方に設けられたトナー補給口２４ｃから実行されるが、本実施の形態では、双方の軸部側磁石ｍ２５、ｍ２６の磁極面が対向することによって、磁気ブラシＢ１が形成されたタイミング時（図７に示す時間Ｔ１、Ｔ２）のみに当該トナー補給が実行される。また、トナーの投下位置は、トナーが現像剤と混合し易いように、双方の軸部側磁石ｍ２５、ｍ２６の磁極面が対向した際に、磁性キャリアの密度が疎になる部分、すなわち双方の回転軸２５ａ、２６ａのそれぞれの対向面に形成された磁気ブラシＢ１同士の略中央部となる。

このように、本実施の形態の現像装置２０を上述したような構成および動作制御条件とすることによって、現像装置２０が搭載される画像形成装置１００が高速機であっても、第１および第２攪拌搬送スクリュー２５、２６の回転速度を高速化させることなく低速のままで、補給されたトナーと現像剤とを充分に混合攪拌して均一化してから、現像ローラ２２に供給することができる。このため、現像剤に与えるストレスの低減が図れ、現像剤の寿命を延長することができる。

ところで、上述した本実施の形態では、第１および第２攪拌搬送スクリュー２５、２６の形状、軸部側磁石ｍ２５、ｍ２６の磁力等は、同一のものとして説明したが、同等の磁気ブラシチェーンが発生可能であり、かつ攪拌搬送部材の現像剤搬送能力が同等であれば、必ずしも同一である必要はない。

例えば、軸部側磁石ｍ２５、ｍ２６の磁力は、第１攪拌搬送スクリュー２５と第２攪拌搬送スクリュー２６の水平距離が離れている場合には、当該距離に応じて、これら軸部側磁石ｍ２５、ｍ２６の磁力が強くなるように設定されれば、同様の効果が得られる。すなわち、当該水平距離が離れるに伴って、軸部側磁石ｍ２５、ｍ２６の磁力を大きくすることによって、両回転軸間の距離に応じた好適な反発磁界が発生するようになるので、両回転軸間で最適な現像剤穂立ちが形成され、均等な攪拌力でトナー塊が十分に破砕されて攪拌されるようになる。

また、本実施の形態では、トナー補給ローラ３２の長手方向の長さは、攪拌領域槽２４ｂの長手方向の長さよりも小さい。何故なら現像容器の側壁までトナーを補給してしまうと、攪拌搬送部材の構成上、側壁近傍のトナーが十分搬送されずに滞留し、最悪の場合、攪拌搬送部材を支持する軸受がロックしてしまうからである。

さらに、補給されたトナーが余すことなく十分に磁気ブラシＢ１によって混合させるために、軸部側磁石ｍ２５、ｍ２６の長手方向の長さは、トナー補給ローラ３２の長手方向の長さよりも大きくなるように設定される。このようにして、従来問題となっていた磁性キャリアを含む現像剤による補給トナーの投入の妨害を確実に回避した上で、トナー補給口から補給されたトナー塊Ｔ５の落下領域となる現像剤密度疎部分Ｓ５が確保されるので、当該トナー塊Ｔ５が漏れなく十分に破砕され、攪拌されるようになる。

一方、補給されたトナーが余すことなく十分に磁気ブラシＢ２によって混合させるために、磁性部材Ｍ２５、Ｍ２６の長手方向の長さは、軸部側磁石ｍ２５、ｍ２６の長さと略同一か、それ以上であることが好ましい。磁性部材Ｍ２５、Ｍ２６の長手方向の幅に関しても同様である。

なお、参考までに、本実施の形態の現像装置２０の一実施例での各仕様を以下に記載するが、当該仕様は、特に、下記数値に限定されるものではない。
・攪拌搬送部材直径＝２０ｍｍ
・攪拌羽根のピッチ＝２５ｍｍ
・攪拌搬送部材回転数＝１５０ｒｐｍ
・攪拌領域槽長＝５０〜８０ｍｍ
・第１および第２攪拌搬送スクリュー間の水平距離＝２５ｍｍ
・磁気発生部材の磁界強度＝５０〜１００ｍＴ
・キャリア粒径＝４０μｍ
・トナー粒径＝７μｍ
・攪拌搬送スクリューの搬送量＝1400〜2000g/min

次に、本実施の形態の現像装置を備える画像形成装置１００の制御系について、図面を使用しながら説明する。図８は、本実施の形態に係る画像形成装置の制御部の構成を示すブロック図である。

本実施の形態の現像装置２０を備える画像形成装置１００で実行される各種一連の動作は、当該画像形成装置１００の各部を不図示のＣＰＵ、ＲＯＭ、およびＲＡＭを含む制御部８０によって制御される。

制御部８０には、上記スタートスイッチ８１のＯＮ操作信号が入力されるようになっている。また、本実施の形態の画像形成装置１００には、画像形成動作の累積回数をカウントする作像カウンタ（計測手段）８２が設けられており、当該カウント値も制御部８０に入力されるようになっている。

制御部８０にスタートスイッチ８１のＯＮ操作信号が入力されると、露光光学系２を始めとする用紙に形成する所望の画像データの読取の画像処理を実行するために駆動する読取駆動部８４が作動する。

また、制御部８０にスタートスイッチ８１のＯＮ操作信号が入力されると、タイミングローラ１１、搬送ローラ１２、および給紙ローラ１４等の用紙の搬送処理を実行するために駆動する用紙搬送駆動部８５や、現像装置２０やトナー補給装置３０等の画像形成処理を実行するために駆動する画像形成駆動部８６、定着装置１５等の定着処理を実行するために駆動する定着駆動部８９がそれぞれ作動するようになる。

画像形成駆動部８６には、現像装置２０の攪拌搬送スクリュー２５、２６を回転駆動させるための攪拌搬送駆動部８７、トナー補給装置３０のトナー補給ローラ３２を回転駆動させるためのトナー補給ローラ駆動部８８が含まれている。

トナー濃度検出センサ２７は、現像槽２４内のトナー濃度を検出する機能を有する。前述したような画像形成動作が繰り返し実行されると、現像装置２０の現像槽２４内に収納されている現像剤中のトナーが徐々に消費され、キャリアに対するトナーの比率、すなわちトナー濃度が低下していく。このような現像槽２４内におけるトナー濃度の変化をトナー濃度検出センサ２７が検出し、制御部８０は、当該トナー濃度検出センサ２７の検出信号を基に、トナー補給ローラ３２を回転駆動させるために、トナー補給ローラ駆動部８８の駆動制御を実行する。

磁力センサ８３は、前述したように、第１および第２攪拌搬送スクリュー２５、２６の回転軸２５ａ、２６ａ間に発生する磁気の磁力強度を検出するための磁気センサである。当該磁力センサ８３によって、回転軸２５ａ、２６ａに内包された軸部側磁石ｍ２５、ｍ２６の磁極面が対向したか否かが検出される。本実施の形態では、磁力センサ８３で軸部側磁石ｍ２５、ｍ２６の磁極面が対向した旨を検出すると、トナー補給ローラ駆動部８８が作動して、トナー補給ローラ３２を回転駆動させて、トナー補給装置３０から現像槽２４にトナーが補給される。

すなわち、制御部８０は、トナー濃度検出センサ２７の検出信号よってトナー濃度が現像に必要な適正範囲の下限値まで下がった旨が検出され、かつ第１および第２攪拌搬送スクリュー２５、２６の回転軸２５ａ、２６ａに内包された軸部側磁石ｍ２５、ｍ２６の磁極面が対向した旨が検出されると、トナー補給装置３０に備わるトナー補給ローラ３２の回転駆動を開始させる。これにより、トナー補給装置３０の中間ホッパ部３１内のトナーが現像槽２４内に補給され、現像槽２４内のトナー濃度が上昇する。

そして、制御部８０は、トナー濃度検出センサ２７の検出信号よって、トナー濃度が上記の適正範囲の上限値に達したことが検知されると、トナー補給ローラ３２の回転駆動を開始することなく停止したままとする。このような制御によって、現像槽２４内のトナー濃度は、上記適正範囲内で維持される。現像槽２４内へ補給されたトナーは、現像槽２４内に既に有する現像剤と撹拌されることによって、一定の帯電量に制御されて、現像ローラ２２を介して、感光体ドラム４へ供給され、現像に使用される。

上述したような制御部８０を備えることによって、本実施の形態の画像形成装置１００で画像形成として、例えば、コピー動作を実行する場合、電源スイッチ（図示せず）がＯＮされると、まず、画像形成装置１００のウォーミングアップ処理が行われる。このウォーミングアップ処理が完了した後に、スタートスイッチ８１がＯＮされると、露光光学系２の光源ランプ３によって、原稿載置台１上に載置された原稿が走査される。このときの原稿からの反射光が反射鏡５…およびレンズユニット６を介して感光体４に照射され、帯電チャージャ７にて所定電位に帯電されている感光体ドラム４の外周表面に静電潜像が形成される。

当該静電潜像の形成後、この静電潜像は、現像装置２０から供給されるトナーを含む現像剤によって現像される。感光体ドラム４の外周面の表面のトナー像は、転写チャージャ９によって給紙カセット１３から供給される用紙に転写され、定着装置１５によって用紙上に熱定着される。以上のプロセスを経て、用紙上に原稿画像に対応したコピー画像が形成されるようになる。

次に、本実施の形態の現像装置にトナー補給装置からトナーを補給する動作について図面を使用しながら説明する。図９は、本実施の形態の現像装置にトナー補給をする動作を説明するフローチャートである。

前述したように、本実施の形態の現像装置２０は、現像槽２４の現像領域槽２４ａ側には、トナー濃度検出センサ２７が設けられ、このトナー濃度検出センサ２７によって、現像領域槽２４ａ内のトナー濃度を監視する（工程Ｓ９１）。

トナー濃度検出センサ２７が現像槽２４の現像領域槽２４ａ内のトナー濃度が現像に必要な適正範囲の下限値となる所定濃度以下となったか否かを検出し（工程Ｓ９２）、この工程Ｓ９２でトナー濃度が当該所定濃度以下と判定されたら、磁力センサ８３による回転軸２５ａ、２６ａ間の磁力監視をチェックする（工程Ｓ９３）。

磁力センサ８３によって、回転軸２５ａ、２６ａに内包された軸部側磁石ｍ２５、ｍ２６の磁極面が対向したか否かを検出して（工程Ｓ９４）、軸部側磁石ｍ２５、ｍ２６の磁極面が対向したと判定されると、トナー補給ローラ駆動部８８が作動して、トナー補給ローラ３２を回転駆動させて、トナー補給装置３０から現像槽２４へのトナー補給が開始される（工程Ｓ９５）。

このような工程Ｓ９１から工程Ｓ９５までのサイクルを繰り返すことにより、トナー補給装置３０から現像装置２０の現像槽２４（現像領域槽２４ａ）のトナー濃度を高めることができる。なお、トナー濃度検出センサ２７の検出信号よって、トナー濃度が現像に必要な適正範囲の上限値に達したことが検知されると、その後は、トナー補給ローラ３２の回転駆動を開始させずに、停止したままとして、現像槽２４内のトナー濃度を所望の適正範囲内に維持される状態とする。

以上説明したように、本発明では、現像装置の現像槽内で現像ローラに対して略平行に設けられた攪拌搬送部材の回転軸に、攪拌搬送部材の外周の一定方向に磁界を発生する磁気発生部材を内包させ、かつ回転軸の軸表面側に有する磁極面が共に同極にすると、攪拌搬送部材が回転駆動した際に、当該磁極面が対向して発生する反発磁力によって、双方の回転軸の略中央付近の磁性キャリアを含む現像剤が疎になるので、かかる疎になる部分にトナーを補給することにより、補給トナーが現像槽中に入り易くなる。このため、攪拌搬送部材を高速回転駆動させなくても、補給トナーが磁性キャリアと短時間で均一に混合攪拌されるようになり、現像槽内の現像剤のトナー濃度を高精度に安定して制御できる。

また、攪拌搬送部材の下方側に有する現像槽の底面に磁性部材を設けることによって、攪拌搬送部材の回転軸に内包した磁気発生部材によって形成される磁気ブラシによって、回転軸側に引き寄せられて収縮した磁性キャリアを含む現像剤の穂が底面に有する磁性部材によって伸張されるので、投入されたトナーの凝集が破砕され、磁性キャリアとの混合攪拌が効率良く実行されるようになる。

さらに、本発明の現像装置を画像形成装置に備えることによって、画像形成装置が高速機の場合でも、攪拌搬送スクリュー等の攪拌搬送部材の回転速度を高速化させることなく低速のままで、投入された補給トナーが短時間で十分に破砕され、均一に混合攪拌されるようになる。このため、用紙等の記録媒体上に形成される画像の攪拌不良による濃度ムラを未然に防いで、補給された現像剤の現像槽内での滞留時間が短い高速機にも適応可能な画像形成が実現される。また、攪拌搬送部材の回転速度を高速化させることなく低速のままで回転駆動させるので、現像剤に与えるストレスの低減が図れ、現像剤の寿命を延長することができる。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

例えば、上記第１の実施の形態では、一つのトナー容器を設置するモノクロ用の画像形成装置に設置される現像装置に本発明が適用されているが、複数のトナー容器を設置するカラー用の画像形成装置に設置される現像装置にも適用可能である。

また、上記第１の実施の形態では、現像剤攪拌搬送部材として、第１および第２攪拌搬送スクリューが一対設けられているが、現像槽内に少なくとも一対の現像剤攪拌搬送部材が設けられ、かつこれらの現像剤攪拌搬送部材の回転軸に上記の第１の実施の形態と同様に、軸部側磁石が設けられ、かつこれらの現像剤攪拌搬送部材の回転軸間にトナー補給する構成となっていれば、現像剤攪拌搬送部材の個数が３つ以上の場合でも、本発明を適用可能とする。

本発明に係る現像装置が使用される画像形成装置の第１の実施の形態の全体の要部構成を概略的に示す縦断面図である。 同実施の形態に係る画像形成装置に備わる現像装置と、この現像装置に設置されたトナー補給装置の要部構成を示す縦断面図である。 同実施の形態の現像装置の上壁部を除去して見た状態を簡略化して示す平面図である。 同実施の形態に係る現像装置に備わる攪拌領域槽とトナー補給装置との要部構成を示す縦断面図である。 同実施の形態の現像装置の現像槽内にトナーが補給された状態を説明するための現像槽内の断面図であり、（ａ）は、現像槽内にトナーが補給された直後の状態を示し、（ｂ）は、現像槽内にトナーが補給されてから補給トナーが現像槽内で破砕される状態を示す。 比較例となる従来の現像装置の現像槽内にトナーが補給された状態を説明するための現像槽内の断面図である。 同実施の形態の現像装置へのトナー補給のタイミングを示す図である。 同実施の形態に係る画像形成装置の制御部の概略構成を示すブロック図である。 同実施の形態の現像装置にトナー補給をする動作を説明するフローチャートである。

符号の説明

４ 像担持体（感光体ドラム）
２０ 現像装置
２２ 現像剤担持体（現像ローラ）
２４ 現像槽
２４ａ 現像領域槽
２４ｂ 攪拌領域槽
２４ｃ トナー補給口
２４ｅ 底面
２５ 攪拌搬送部材（第１攪拌搬送スクリュー）
２５ａ 回転軸
２６ 攪拌搬送部材（第２攪拌搬送スクリュー）
２６ａ 回転軸
２７ トナー濃度検出センサ
３０ トナー補給装置
３１ 中間ホッパ部
３２ トナー補給ローラ
８０ 制御部
８３ 磁力センサ
８４ 読取駆動部
８５ 用紙搬送駆動部
８６ 画像形成駆動部
８７ 攪拌搬送駆動部
８８ トナー補給ローラ駆動部
８９ 定着駆動部
１００ 画像形成装置
Ｄ５ 現像剤
Ｍ２５ 磁性部材
Ｍ２６ 磁性部材
ｍ２５ 磁気発生部材（軸部側磁石）
ｍ２６ 磁気発生部材（軸部側磁石）
Ｓ５ 現像剤密度疎部分
Ｔ５ トナー（トナー塊）

Claims (8)

1. トナーと磁性キャリアの２成分を混合攪拌して帯電された現像剤によって、像担持体が担持する静電潜像を現像する現像装置であって、
   前記現像剤を収容する現像槽と、
   前記現像槽内で混合攪拌された前記現像剤を担持して前記像担持体の対向位置に有する現像領域に供給する現像剤担持体と、
   前記現像槽内で回転駆動することにより前記現像剤を攪拌しながら搬送する少なくとも一対の攪拌搬送部材と、
   を備え、
   前記攪拌搬送部材は、前記現像剤担持体に対して略平行に設けられ、前記攪拌搬送部材の回転軸には、前記攪拌搬送部材の外周の一定方向に磁界を発生する磁気発生部材が内包され、
   前記一対の攪拌搬送部材の対向位置の上方には、前記現像槽内に前記トナーを補給するためのトナー補給口が設けられ、
   前記回転軸に内包された前記磁気発生部材は、それぞれの前記回転軸の軸表面側に有する磁極面が共に同極であることを特徴とする現像装置。
2. 前記攪拌搬送部材の下方側に有する前記現像槽の底面には、前記磁気発生部材の前記磁極面の磁極と反対の磁極を有する磁性部材が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
3. 前記一対の攪拌搬送部材は、前記回転軸に内包された前記磁気発生部材の前記磁極面が同じタイミングで互いに対向するように回転駆動が設定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. 双方の前記磁極面が互いに対向した際にのみ、前記トナー補給口から前記トナーが前記現像槽内に落下するように設定されることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の現像装置。
5. 前記一対の攪拌搬送部材の前記回転軸に内包された前記磁気発生部材の磁束密度は、同一であることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の現像装置。
6. 前記一対の攪拌搬送部材の前記現像剤を搬送する搬送能力（ｇ／ｍｉｎ）は、同一であることを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の現像装置。
7. 前記磁気発生部材の長手方向の長さは、前記トナー補給口の長手方向の長さよりも大きいことを特徴とする請求項１〜６の何れか１項に記載の現像装置。
8. トナーを含む現像剤によって像担持体が担持する静電潜像を現像する現像手段と、前記像担持体上の現像されたトナー像を記録媒体に転写して画像を形成する転写手段と、を有する画像形成装置であって、
   前記現像手段は、請求項１〜７の何れか１項に記載の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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