JP4709295B2 - 現像装置及びこれを用いる画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、現像装置及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及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撹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。

さらに、最近では、画像形成装置の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生じている。

そこで、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、循環方式の現像装置が採用されている。
循環方式の現像装置は、現像剤が循環搬送される経路である現像剤搬送路と、現像剤搬送路にて現像剤を撹拌しながら搬送する現像剤搬送部材とを備えている。現像剤は、現像剤搬送路内を現像剤搬送部材にて撹拌されながら搬送される間に、迅速且つ充分に帯電される（特許文献１を参照）。

このような循環方式の現像装置においては、現像装置の上部にトナーホッパーが設けられており、現像装置内部の現像剤のトナー濃度が所定値よりも下回った場合、トナーホッパーから現像剤搬送路へトナーが補給されるようになっている。補給されたトナー（以下、「補給トナー」と称する。）は、現像剤搬送路を搬送される間に、従前よりある現像剤と混合されて帯電されていく。

ところが、このような循環方式の現像装置においては、補給トナーがキャリア（従前からある現像剤）と充分に混ざり合わないうち、つまり、補給トナーが充分に帯電されていない低帯電量の状態で現像ローラに供給されてしまうことがある。

充分に帯電されていないトナーが現像ローラに供給されてしまうと、現像ローラからトナーが飛散するという問題が生じやすくなり、画像形成装置内部や形成された画像を汚してしまう。また、充分に帯電されていないトナーが現像ローラに供給されてしまうと、トナーをキャリア表面に保持するための静電気力が小さくなり、非画像部にトナーが付着しカブリが生じ易くなるという問題も生じる。

このような問題に鑑みたものとして、特許文献１には、現像剤搬送路に、現像剤が複数回通過するメッシュ状のスクリーン部材を配する構成が記載されている。一例では、現像剤搬送部材を回転軸の周りに送りねじり状の翼体を有するスクリューより構成し、翼体と翼体との間にスクリーン部材が配設されている。

特開平１０−６３０８１号公報

しかしながら、上述したスクーン部材を配置した現像装置であっても、トナーホッパーから現像剤搬送路に補給される補給トナー量が多く、トナーが固まった状態で現像剤の上面（現像剤面）を搬送されてしまい、キャリアと充分に混合させることができず、充分に帯電されていない状態で現像ローラに供給されるという問題があった。

また、現像剤搬送部材の翼体を大きくすることによって、補給トナーと現像剤の混合力を高める方法も考えられるが、現像剤に過度のストレスがかかり、現像剤の磨耗が促進されて現像剤寿命が短くなる問題があった。

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、画像形成装置に備えられる現像装置において、現像剤に過度のストレスを与えることなく、充分に帯電されていないトナーが現像ローラに供給されることを抑制できる現像装置及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及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に仕切り壁によって区画され、前記仕切り壁の両端において連通した第１搬送路及び第２搬送路と、前記第１搬送路及び前記第２搬送路内に設けられて前記第１搬送路及び前記第２搬送路内の現像剤を互いに逆方向に撹拌しながら循環搬送する第１搬送部材及び第２搬送部材と、前記第２搬送路内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、前記第１搬送路に補給トナーを導入するためのトナー補給口とを備えた現像装置において、前記第１搬送部材の構成として、回転軸と、前記回転軸の外周に設けられる螺旋羽根とを備え、前記第１搬送路内の前記トナー補給口の下部には、前記第１搬送部材と同軸上で且つ前記第１搬送部材とは独立して回転可能な攪拌部材を設け、前記攪拌部材の構成として、前記第１搬送部材の螺旋羽根の外周部に設けられる螺旋リングを備えることを特徴とするものである。

また、本発明は、前記螺旋リングのピッチを前記第１搬送部材の螺旋羽根のピッチと同一として、前記螺旋リングの内径側に前記螺旋羽根を配置するように形成する、すなわち、前記螺旋リングを前記螺旋羽根の外周に内接するように設けることが好ましい。

また、本発明は、前記攪拌部材を、トナー補給時以外には、前記第１搬送部材の螺旋羽根と一体的に同一方向に回転するようにすることが好ましい。

また、本発明は、前記攪拌部材を、トナー補給時には、相対的に前記第１搬送部材の回転方向とは逆方向に回転する、すなわち、前記螺旋リングを逆方向に回転するか、停止するようにすることが好ましい。

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、前記感光体ドラム表面を帯電させる帯電装置と、前記感光体ドラム表面に静電潜像を形成する露光装置と、前記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、前記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、前記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に仕切り壁によって区画され、前記仕切り壁の両端において連通した第１搬送路及び第２搬送路と、前記第１搬送路及び前記第２搬送路内に設けられて前記第１搬送路及び前記第２搬送路内の現像剤を互いに逆方向に撹拌しながら循環搬送する第１搬送部材及び第２搬送部材と、前記第２搬送路内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、前記第１搬送路に補給トナーを導入するためのトナー補給口とを備えた現像装置において、前記第１搬送部材の構成として、回転軸と、前記回転軸の外周に設けられる螺旋羽根とを備え、前記第１搬送路内の前記トナー補給口の下部には、前記第１搬送部材と同軸上で且つ前記第１搬送部材とは独立して回転可能な攪拌部材を設け、前記攪拌部材の構成として、前記第１搬送部材の螺旋羽根の外周部に設けられる螺旋リングを備えることで、省スペースな構成で、補給トナーと現像剤との混合攪拌性の向上を図ることができるので、充分に帯電されていないトナーが現像ローラに供給されることを抑制することができる。

また、前記第１搬送部材と同軸上で且つ前記第１搬送部材とは独立して回転可能な攪拌部材を設けることで、例えば、トナー補給量が少ない場合など、現像剤の混合攪拌をそれ程必要としない時には、攪拌部材を第１搬送部材と同じ方向へ同じ速度で一体的に回転させることにより現像剤の搬送性を向上させることができる。一方、トナー補給量が多い場合など、現像剤の混合攪拌性を高めたい時には、攪拌部材を停止または減速させたり、或いは第１搬送部材に対して逆方向へ回転させることにより現像剤の混合攪拌性を高めることができ、現像剤にかかる不要なストレスを低減させることができる。

また、本発明によれば、前記螺旋リングのピッチを前記第１搬送部材の螺旋羽根のピッチと同一として、前記螺旋リングの内径側に前記螺旋羽根を配置するように形成する、すなわち、前記螺旋リングを前記螺旋羽根の外周に内接するように設けることで、前記攪拌部材及び前記第１搬送部材による現像剤の搬送速度が等しくなるため、現像剤の搬送時にかかるストレスを低減させることができる。

また、本発明によれば、前記攪拌部材を、トナー補給時以外には、前記第１搬送部材の螺旋羽根と一体的に同一方向に回転するようにすることで、前記攪拌部材の螺旋リングと前記第１搬送部材の螺旋羽根とが一体となって一連の螺旋羽根を形成して、現像剤の搬送時に乱流が生じにくくなるため、現像剤のストレスを低減させることができる。

また、本発明によれば、前記攪拌部材を、トナー補給時には、相対的に前記第１搬送部材の回転方向とは逆方向に回転する、すなわち、前記螺旋リングが逆方向に回転するか、停止するようにすることで、前記攪拌部材の螺旋リングと前記第１搬送部材の螺旋羽根との間で生じる現像剤へのせん断力が高まるため、現像剤の攪拌混合性の向上を図ることができる。さらに、前記攪拌部材により、補給トナーが緩く固まった状態で現像剤の上面（現像剤面）に乗ったまま搬送されることを抑制できるので、充分に帯電されていないトナーが現像ローラに供給されることを効果的に抑制することができる。

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、前記感光体ドラム表面を帯電させる帯電装置と、前記感光体ドラム表面に静電潜像を形成する露光装置と、前記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、前記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、前記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、補給トナーと現像剤との混合攪拌性の向上を図ることができるので、充分に帯電されていないトナーが現像ローラに供給されることを抑制することができる。また、前記現像装置により現像剤にかかるストレスを低減させることができるため、現像剤の長寿命化を図り、長期に渡りカブリや画像濃度低下のない画像を実現できる。

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Ｇ−Ｇ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。 前記現像装置を構成する攪拌部材の構成を示す説明図である。 図４のＢ−Ｂ断面矢視図である。 前記攪拌部材と第１搬送部材の螺旋羽根の回転速度が異なり位相差が生じた時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（２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ）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Ｇ−Ｇ断面矢視図である。

トナー補給装置２２は、図２，図３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とを含むスクリューオーガ、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。スクリューオーガの向きは、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撹拌し、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、図４，図５に示すように、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１１９、攪拌部材１１８を備えている。

現像槽１１１は、トナーとキャリアとを含む現像剤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、攪拌部材１１８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）に沿って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。

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。

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。

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、図４に示すように、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表面の二成分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（層厚規制用ブレード）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板状部材であり、現像ローラ１１４の鉛直方向下方において、その短手方向の一端が現像槽１１１によって支持され、かつ他端が現像ローラ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。

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。

トナー濃度制御手段は、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。

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。

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からなるスクリューオーガと、第１搬送ギア１１２ｃにより構成されている。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（螺旋羽根）１１３ａと第２回転軸１１３ｂからなるスクリューオーガと、第２搬送ギア１１３ｃにより構成されている。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。

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によって撹拌されながら矢印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によって撹拌されながら矢印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撹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の回転により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撹拌される。

次に、本実施形態の特徴的な第１搬送部材１１２と攪拌部材１１８の構成について図面を参照して詳細に説明する。
図６は本実施形態の現像装置を構成する攪拌部材の構成を示す説明図、図７は図４のＢ−Ｂ断面矢視図である。尚、図７は攪拌部材と第１搬送部材の螺旋羽根とが一体となって同じ回転速度で回転している時の状態を示す説明図である。また、図８は前記攪拌部材と第１搬送部材の螺旋羽根の回転速度が異なり位相差が生じた時の状態を示す説明図である。

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からなるオーガスクリューと、第１搬送ギア１１２ｃと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撹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、図５，図６に示すように、第１回転軸１１２ｂの外周に設けられる第１螺旋羽根１１２ａａと、第１螺旋羽根１１２ａａと同軸上で同じ螺旋ピッチを有し、第１螺旋羽根１１２ａａよりも小径で形成された第２螺旋羽根１１２ａｂとから構成される。本実施形態においては、第１螺旋羽根１１２ａａと第２螺旋羽根１１２ａｂとは連続して構成されている。

第２螺旋羽根１１２ａｂは、第１搬送部材１１２を現像槽１１１に装着した状態で、トナー補給口１１５ａの下部に配置するように構成されている。また、第２螺旋羽根１１２ａｂの半径は、第１螺旋羽根１１２ａａの半径の０．９倍で形成されている。

攪拌部材１１８は、図５，図６に示すように、第２螺旋羽根１１２ａｂの外周に沿って形成された螺旋リング羽根（螺旋リング）１１８ａと、螺旋リング羽根１１８ａを支持する攪拌部材回転軸１１８ｂと、攪拌部材駆動ギア１１８ｃとを備え、トナー補給口１１５ａの下部で螺旋リング羽根（螺旋リング）１１８ａが回転自在に設けられている。また、攪拌部材１１８は、第１搬送部材１１２と同軸上に設けられ、第１搬送部材１１２の回転方向と同じ方向で且つ第１搬送部材１１２とは独立して回転駆動されるようになっている。

攪拌部材回転軸１１８ｂには、第１回転軸１１２ｂの一端部１１２ｂ１を同軸上で回転可能に支持する軸受部１１８ｄが設けられ、攪拌部材回転軸１１８ｂとの回転数差を解消している。

螺旋リング羽根１１８ａは、攪拌部材１１８を現像槽１１１に装着した状態で、トナー補給口１１５ａの下部に配置するように構成されている。

また、螺旋リング羽根１１８ａは、その螺旋ピッチを第１搬送部材１１２の第２螺旋羽根１１２ａｂの螺旋ピッチと同一に形成され、螺旋リング羽根１１８ａの内径側に第２螺旋羽根１１２ａｂを配置するように形成されている。すなわち、螺旋リング羽根１１８ａは、第２螺旋羽根１１２ａｂの外周に内接するように設けられている。このように構成することで、螺旋リング羽根１１８ａと第２螺旋羽根１１２ａｂとが一体的で且つ連続的に配設されることができる。

また、螺旋リング羽根１１８ａの外径は、第１搬送部材１１２の第１螺旋羽根１１２ａａの外径と同径で形成されている。

本実施形態においては、図７に示すように、攪拌部材１１８は、通常、第１搬送部材１１２の第２螺旋羽根１１２ａｂと一体となって、同じ方向で且つ同じ回転速度で回転するようにされている。一方、トナー補給時など、補給トナーと現像剤との攪拌混合性を高める必要がある時には、攪拌部材１１８が相対的に第１搬送部材１１２の回転方向とは逆方向に回転するようになっている。すなわち、攪拌部材１１８が第１搬送部材１１２の回転方向と逆方向に回転するか、または停止するようになっている。

次に、本実施形態の現像装置２による現像槽１１１内の現像剤の攪拌搬送作用について図面を参照して詳細に説明する。

本実施形態の画像形成装置１００において、現像装置２にトナーが補給されない状態の時は、図７に示すように、攪拌部材１１８の螺旋リング羽根１１８ａと第１搬送部材１１２の第２螺旋羽根１１２ａｂとが一体的に且つ連続的に構成されるように配置されている。そして、第１搬送部材１１２と攪拌部材１１８とは、同一方向で且つ同じ回転速度で一体的に回転するように制御される。

これにより、第１搬送路Ｐにおいては、攪拌部材１１８の螺旋リング羽根１１８ａと第１搬送部材１１２の第２螺旋羽根１１２ａｂとが一体となって一連の螺旋羽根を形成されることで、現像剤の搬送時に乱流が生じにくくなるため、現像剤のストレスを低減させることができる。

一方、現像装置２にトナーが補給される時には、補給トナーと既存の現像剤との攪拌混合性を高める必要があるため、図８に示すように、攪拌部材１１８は、相対的に第１搬送部材１１２の回転方向とは逆方向に回転するように制御される。本実施形態では、攪拌部材１１８は、第１搬送部材１１２の回転方向とは逆方向に回転する。

これにより、第１搬送路Ｐにおいては、螺旋リング羽根１１８ａが第２螺旋羽根１１２ａｂの回転方向とは逆方向に回転することで、螺旋リング羽根１１８ａと第２螺旋羽根１１２ａｂとの間で生じる現像剤へのせん断力が高まるため、現像剤の攪拌混合性の向上を図ることができる。また、第２螺旋羽根１１２ａｂにより現像剤が搬送されても、螺旋リング羽根１１８ａにより補給トナーが緩く固まった状態で現像剤の上面（現像剤面）に乗ったまま搬送されることを抑制できるので、充分に帯電されていないトナーが現像ローラに供給されることを効果的に抑制することができる。

以上のように構成したので、本実施形態によれば、画像形成装置１００の現像装置２において、第１搬送路Ｐ内のトナー補給口１１５ａの下部に攪拌部材１１８を第１搬送部材１１２と同軸上で且つ第１搬送部材１１２とは独立して回転可能に設け、攪拌部材１１８の構成として第１搬送部材１１２の第２螺旋羽根１１２ａｂの外周部に螺旋リング羽根１１８ａを設けることで、省スペースな構成で補給トナーと現像剤との混合攪拌性の向上を図ることができ、充分に帯電されていないトナーが現像ローラ１１４に供給されることを抑制することができる。

そして、本実施形態によれば、現像装置２により充分攪拌されて帯電されたトナーを現像ローラに供給できるので、画像形成装置１００において、カブリや画像濃度低下のない良好な画像を得ることができる。

また、本実施形態によれば、第１搬送部材１１２の構成として第１螺旋羽根１１２ａａと第２螺旋羽根１１２ａｂとを備え、攪拌部材１１８の螺旋リング羽根１１８ａを第２螺旋羽根１１２ａｂと一体となって一連の螺旋羽根を形成するようにし、螺旋リング羽根１１８ａの外径を第１螺旋羽根１１２ａａの外径と同径に形成したので、現像剤の搬送時に乱流が生じにくくなるため、現像剤のストレスを低減させることができる。

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、現像槽内に第１搬送路及び第２搬送路を備えて第１搬送部材及び第２搬送部材により現像剤を撹拌搬送するようにした現像装置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
１１２ａ 第１搬送羽根
１１２ａａ 第１螺旋羽根
１１２ａｂ 第２螺旋羽根
１１２ｂ 第１回転軸
１１２ｂ１ 一端部
１１３ 第２搬送部材
１１４ 現像ローラ
１１５ａ トナー補給口
１１７ 仕切り板
１１８ 攪拌部材
１１８ａ 螺旋リング羽根
１１８ｂ 攪拌部材回転軸
１１８ｃ 攪拌部材駆動ギア
１１８ｄ 軸受部
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に仕切り壁によって区画され、前記仕切り壁の両端において連通した第１搬送路及び第２搬送路と、前記第１搬送路及び前記第２搬送路内に設けられて前記第１搬送路及び前記第２搬送路内の現像剤を互いに逆方向に撹拌しながら循環搬送する第１搬送部材及び第２搬送部材と、前記第２搬送路内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、前記第１搬送路に補給トナーを導入するためのトナー補給口とを備えた現像装置において、
   前記第１搬送部材は、回転軸と、前記回転軸の外周部に設けられる螺旋羽根とを備え、
   前記第１搬送路内の前記トナー補給口の下部には、前記第１搬送部材と同軸上で且つ前記第１搬送部材とは独立して回転可能な攪拌部材が設けられ、
   前記攪拌部材は、前記第１搬送部材の螺旋羽根の外周部に設けられる螺旋リングを備えることを特徴とする現像装置。
2. 前記螺旋リングは、そのピッチが前記第１搬送部材の螺旋羽根のピッチと同じであり、前記螺旋リングの内径側に前記螺旋羽根を配置するように形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. 前記攪拌部材は、トナー補給時以外には、前記第１搬送部材の螺旋羽根と一体的に同一方向に回転することを特徴とする請求項２に記載の現像装置。
4. 前記攪拌部材は、トナー補給時には、相対的に前記第１搬送部材の回転方向とは逆方向に回転することを特徴とする請求項２または３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、前記感光体ドラム表面を帯電させる帯電装置と、前記感光体ドラム表面に静電潜像を形成する露光装置と、前記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、前記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、前記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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