JP5193923B2 - 現像装置および画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、トナーと磁性キャリアとを含む二成分現像剤により画像形成を行う現像装置および画像形成装置に関するものである。

従来から、複写機、プリンタおよ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（トナー像担持体）の表面に静電潜像を形成し、現像装置によって前記静電潜像に対してトナーを供給して前記静電潜像を現像し、現像によって形成されるトナー像を用紙等のシートに転写し定着させる。

近年、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現像剤（以下では、「二成分現像剤」とも称す）がよく使用されている。二成分現像剤は、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と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。帯電したトナーは、現像ローラの表面に供給される。現像ローラのトナーは、静電的吸引力によって、像担持体（感光体）に形成されている静電潜像に移動する。これにより感光体上にトナー像が形成される。

また、最近では、画像形成装置の高速化およ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。
そこで今日では、循環方式の現像装置が多用されている。循環方式の現像装置は、現像剤が循環して搬送される経路である現像剤搬送路と、現像剤搬送路に設けられ、現像剤を撹拌しながら搬送する現像剤搬送部材とを有する。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ことになる。

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。補給されたトナー（以下、補給トナーと称することもある）は、現像剤搬送路を搬送される間に、搬送路にすでに存在していた現像剤と混ぜ合わされ帯電されていく。

ところが、このような循環方式の現像装置においては、補給されたトナーが、搬送路にすでに存在していた現像剤に含まれるキャリアと充分に混ざり合わないうち、つまり、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。

このような問題を解決する現像装置として、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設けた現像装置が記載されている。ここでは、現像剤搬送部材を、回転軸の周りに送りねじ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、メッシュ状のスクリーン部材を配設し、現像剤搬送部材が回転することにより、現像剤を搬送し、さらに、現像剤がスクリーン部材を複数回通過することにより、補給トナーを現像剤中に分散させ、適切な帯電量を付与して、トナー濃度を均一化させている。

特開平１０−６３０８１号公報

しかしながら、このような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い場合、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、搬送路にすでに存在していた現像剤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った問題があった。
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という問題があった。

本発明は、以上のような課題を解決するためになされたものであり、現像剤に過度のストレスを与えることなく、補給トナーが固まりとなって現像剤の上を搬送されてきたとしても、帯電の不十分なトナーが現像ローラに供給されることを抑制することのできる現像装置、及びその現像装置を備えた画像形成装置を提供することを目的とする。

この発明は、現像剤を収納する現像槽と、前記現像槽内に設けられた仕切板と、前記現像槽内であって、前記仕切板によって区画され平行に配置される前記現像剤を搬送する第１搬送路および第２搬送路と、前記第１および第２搬送路の内部にそれぞれ設けられ、互いに逆方向に回転することにより、前記第１搬送路の上流側から供給されたトナーと前記第１および第２搬送路内に存在する現像剤とを撹拌しかつ一方向に循環搬送する第１搬送部材および第２搬送部材と、前記第２搬送路内の現像剤を感光体ドラムに供給する現像ローラと、前記仕切板の両端外側にそれぞれ設けられ、前記第１搬送路と第２搬送路とを連通させる第１連通路および第２連通路と、前記第１搬送路と第２連通路との交差部分にトナーを補給するトナー供給口と、前記トナー供給口の下部に、前記第１搬送部材と同軸上で回転自在に設けられ、補給されたトナーと第２連通路に存在する現像剤とを混合する補給トナー攪拌部材とを備えることを特徴とする現像装置を提供するものである。

この発明によれば、前記第１搬送部材と同軸上で回転する補給トナー攪拌部材を備えているので、補給トナーと現像剤とを混合するための別回転軸で回転する専用の攪拌羽根を設けたり、搬送経路を延長した予備攪拌領域を設ける必要がなく、効率的な混合攪拌ができることから、装置を大型化することなく補給トナーに適度の帯電を与えることができる。

また、この発明は、前記補給トナー撹拌部材が、第１搬送部材の回転方向と同じ方向に回転駆動する補給トナー撹拌部材回転軸を備えることを特徴とする。さらに、前記補給トナー攪拌部材が、第１搬送部材の外周に沿って回転するコの字状攪拌羽根を備えることを特徴とする。
この発明によれば、コの字状攪拌羽根が第１搬送部材の外周を第１搬送部材の回転方向と同じ方向に回るため、補給されたトナーを効率的に現像剤の内部に取り込み、解砕することができる。
また、コの字状攪拌羽根は第１搬送部材の軸方向に平行に伸びるように形成されることが好ましい。この場合、補給トナー攪拌部材を停止させた場合であっても、第１搬送部材による現像剤の搬送の障害になりにくく、現像剤にかかるストレスを低減させることができる。
また、第１搬送部材と補給トナー攪拌部材の回転方向を同じ方向としているので、第１搬送部材と現像剤との摩擦により第１搬送部材周りに回動する現像剤の動きと、補給トナー撹拌部材の回転による現像剤の動きが、同じ方向となり、両部材の回転時において、現像剤に過度のストレスがかかることを防止できる。

また、この発明は、前記補給トナー攪拌部材が、前記第１搬送部材の回転駆動とは独立して回転駆動されることを特徴とする。
さらに、前記補給トナー攪拌部材が、トナー補給動作と連動して回転することを特徴とする。
この発明によれば、補給トナー撹拌部材をトナー補給動作と連動させるので、たとえば、トナーの補給がない時に、補給トナー攪拌部材を停止させることにより、現像剤を過度に攪拌することを抑え、現像剤にかかるストレスを低減させることができる。また、トナー補給量が多い場合は、補給トナー攪拌部材をより高速に回転させることにより、補給トナーの補給速度に応じた攪拌が可能となり、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、この発明は、表面に静電潜像が形成される感光体ドラムと、前記感光体ドラムの表面を帯電させる帯電装置と、感光体ドラムの表面に静電潜像を形成する露光装置と、前記現像装置にトナーを補給するトナー補給装置と、トナー補給装置から補給されたトナーを用いて前記現像装置が感光体ドラムの表面に形成したトナー像を、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前記記録媒体に定着させる定着装置とを備えたことを特徴とする画像形成装置を提供するものである。
この発明によれば、補給トナーと現像剤との混合攪拌性を損なうことなく、現像剤にかかるストレスを低減させることができるので、現像剤の寿命を短くすることなく、カブリや画像濃度低下のない画像を得ることができる。

この発明によれば、トナーを補給するトナー供給口の下部に、補給トナー撹拌部材を設けているので、補給トナーと現像剤との混合撹拌を促進させ、補給トナーに適度の帯電を与えるとともに、現像剤にかかるストレスを低減させることができる。

本発明の実施形態に係る画像形成装置の内部構成を示す模式図である。 図１の画像形成装置における現像装置２の断面図である。 図２に示す現像装置２のＡ−Ａ’断面矢指図である。 図３に示す補給トナー攪拌部材１１８の斜視図である。 図２に示す現像装置２のＢ−Ｂ’断面矢指図である。 図３におけるＤ−Ｄ’断面矢視図である。 図１に示すトナー補給装置２２の構成を示す断面図である。 図７に示すトナー排出部材周辺を拡大したＧ−Ｇ’矢指図である。 この発明の現像装置２において、補給トナーが二成分現像剤と攪拌混合される状態の説明図である。 この発明の現像装置２において、補給トナーが二成分現像剤と攪拌混合される状態の説明図である。 この発明の現像装置２において、補給トナーが二成分現像剤と攪拌混合される状態の説明図である。 この発明の現像装置２において、補給トナーが二成分現像剤と攪拌混合される状態の説明図である。

以下に、本発明の一実施形態の画像形成装置と現像装置について、図面を用いて説明する。なお、これによってこの発明が限定されるものではない。

＜画像形成装置の構成＞
図１に、この発明を実施する形態の一例であって、この発明の現像装置を備えた画像形成装置の一実施例の全体構成の説明図を示す。
この発明の画像形成装置１００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。
図１に示す画像形成装置１００では、黒（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）及び黄（Ｙ）の４つの色成分毎の画像データが取り扱われものとする。ここでは、黒画像、シアン画像、マゼンタ画像、黄画像が別々に形成され、各々の色成分の画像を重畳することによって１つのカラー画像が形成される。
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。
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が黄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は、主として、トナー移送機構１０２（１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃ，１０２ｄ）と、トナー補給装置２２（２２ａ、２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ）と、現像槽１１１（１１１ａ，１１１ｂ，１１１ｃ，１１１ｄ）とを備えるものである。
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。

＜シート搬送動作の説明＞
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。
図１の画像形成装置１００において、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に、予め所定サイズのシートが配置される。
印字処理が開始されると、両トレイ（１０，２０）の近傍に各々配置されたピックアップローラ１６（１６ａ，１６ｂ）によって、シートが１枚ずつシート搬送路Ｓに供給される。

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。

＜この発明の現像装置の構成＞
次に、現像装置２について、図面を参照して説明する。
図２に、現像装置２の一実施例の断面図を示す。
図３に、図２に示す現像装置２のＡ−Ａ’断面矢指図を示す。
また、図４に、図３に示す補給トナー攪拌部材１１８の斜視図を示す。図５に、図２に示す現像装置２のＢ−Ｂ’断面矢指図、図６に、図３におけるＤ−Ｄ’断面矢視図を示す。

図２に示す現像装置２は、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現像（顕像化）する装置である。

図２および図３に示すように、現像装置２は、現像ローラ１１４に加え、現像槽１１１、現像槽カバー１１５、トナー供給口１１５a、ドクターブレード１１６、第１搬送部材１１２、第２搬送部材１１３、仕切板（仕切り壁とも呼ぶ）１１７、トナー濃度検知センサ１１９、補給トナー攪拌部材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（以下、二成分現像剤とも呼ぶ）を収容する槽である。また、現像槽１１１の中には、図２や図３に示すような位置に、現像ローラ１１４、第１搬送部材１１２、第２搬送部材１１３、補給トナー攪拌部材１１８等が配置される。また、この発明で利用される現像剤に含まれるキャリアは、磁性を有する磁性キャリアであり、たとえば、フェライトキャリアが用いられる。

現像槽１１１には、第１搬送部材１１２と第２搬送部材１１３との間に仕切板１１７が配設されている。仕切板１１７は、第１搬送部材１１２及び第２搬送部材１１３の各軸方向（各回転軸の方向）に平行に延設されている。
現像槽１１１の内部は、図３に示すように、仕切板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２，図５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、図５に示すように、現像槽１１１に未使用のトナーを補給するためのトナー供給口１１５ａが形成されている。

仕切板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、仕切板１１７の両端外側であって、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とを連通させる連通路がそれぞれ形成されている。以下では、図３に示されるように、矢印Ｘ方向側の現像槽１１１の右側端部に形成されている連通路を第１連通路ａ、矢印Ｙ方向側の現像槽１１１の左側端部に形成されている連通路を第２連通路ｂと称する。
図３および図５では、トナー供給口１１５ａは、第２連通路ｂと第１搬送路Ｐとの交差部分の上方に設けている。したがって、補給されるトナーは、この交差部分に補給される。

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３に示すように、矢印Ｘ方向に二成分現像剤を搬送し、第２搬送部材１１３は、矢印Ｘ方向とは逆の矢印Ｙ方向に二成分現像剤を搬送するように設定されている。

第１搬送部材１１２は、図３に示すように、螺旋状の第１搬送羽根１１２ａと第１回転軸１１２ｂとからなるスクリューオーガと、第１搬送ギア１１２ｃにより構成されており、一定方向に回転することにより、二成分現像剤を撹拌すると共に、一定の方向（図３のＸ方向）に、搬送する。
第２搬送部材１１３は、螺旋状の第２搬送羽根１１３ａと第２回転軸１１３ｂとからなるスクリューオーガと、第２搬送ギア１１３ｃにより構成されており、第１搬送部材１１２とは逆の方向に回転することにより二成分現像剤を撹拌すると共に、一定の方向（図３のＹ方向）に搬送する。

補給トナー攪拌部材１１８は、補給されたトナーと、第２連通路に存在する二成分現像剤とを混合させる部材であり、図３および図４に示すような第１搬送部材の外周に沿って回転するコの字状攪拌羽根１１８ａと、補給トナー攪拌部材回転軸１１８ｂと、補給トナー攪拌部材駆動ギア１１８ｃとを備え、図５に示すように、トナー供給口１１５ａの下部に、回転自在に設けられる。また、補給トナー攪拌部材１１８は、上記回転軸１１８ｂによって、第１搬送部材１１２と同軸上で、第１搬送部材１１２の回転方向と同じ方向に、かつ第１搬送部材とは独立して回転駆動されるようにする。
ここで、第１搬送部材１１２と補給トナー撹拌部材１１８の回転方向を同じ方向とすれば、第１搬送部材１１２と現像剤との摩擦により発生する第１搬送部材周りの現像剤の回動と、補給トナー撹拌部材１１８の回転による現像剤の動きとが同じ方向となるので、両部材の回転時において、現像剤に過度のストレスがかかることを防止できる。

また、コの字状撹拌羽根１１８ａは、図４に示すように少なくとも２本のアーム部分から構成される。ただし、３本以上のアームから構成してもよい。ここで、コの字状撹拌羽根１１８ａの２本のアーム部分は、第１搬送部材１１２の外周に沿ってその軸方向に平行に伸びるように形成される。
このようなコの字状の羽根を備えることによって、補給トナー撹拌部材１１８を停止させた場合であっても、第１搬送部材による現像剤の搬送の障害とはなりにくく、現像剤にかかるストレスを低減させることができる。

また、補給トナー撹拌部材１１８を、後述する図７に示すトナー補給装置２２のトナー排出部材１２２と連動させ、トナー補給動作と連動して回転するようにしてもよい。
このように、補給トナー撹拌部材１１８をトナー補給動作と連動させた場合、たとえば、トナー補給がない時には、補給トナー撹拌部材を停止させる。また、トナー補給量が多い場合は、補給トナー撹拌部材をより高速に回転させるようにする。これにより、補給されるトナーの補給速度に応じた撹拌が可能となり、帯電が十分でないトナーが現像ローラに供給されてしまうことを抑制することができる。

また、補給トナー攪拌部材回転軸１１８ｂの中であって、第１搬送部材１１２の端部に、軸受け部１１８ｄを備えてもよい。これにより、第１回転軸１１２ｂを支持するとともに、この回転軸１１２ｂと補給トナー攪拌部材回転軸１１８ｂとの回転数差を解消することができる。

また、図３に示すように、補給トナー撹拌部材１１８のコの字状撹拌羽根１１８ａが配置される部分において、第１搬送部材１１２の第１搬送羽根（図３の１１２ａｂの部分）の直径は、その他の部分（図３の１１２ａａの部分）の直径よりも小さくする。
たとえば、第１搬送羽根１１２ａａの部分の直径を２０ｍｍ程度とし、第１搬送羽根１１２ａｂの部分の直径を１６ｍｍ程度とし、コの字状撹拌羽根１１８ａの２つのアーム部分の搬送方向の長さを７０ｍｍ程度、アーム部分の高さを２０ｍｍ程度、２つのアーム部分の間隔を１６ｍｍ程度とする。ただし、これらの寸法は一実施例であり、これに限るものではない。
また、補給トナー撹拌部材１１８は、たとえば、非磁性の金属材料，ＡＢＳのような材料で形成する。
図５に示すように、トナー供給口１１５ａの上方から、補給されるトナーが落下し、第２連通路ｂと第１搬送路Ｐの交差部分に、トナーが供給される。新たに供給されたトナーは、この交差部分で、第１搬送羽根１１２ａｂと、コの字状撹拌羽根１１８ａとによって撹拌され、第２連通路ｂに存在する既存の現像剤と混合させられ、図５のＸ方向へ搬送される。

図２に示す現像ローラ１１４は、現像槽１１１内の二成分現像剤を感光体ドラム３へと搬送するものであり、たとえば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を用いることができる。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に対してわずかな間隙を有して離隔するように設けられる。
現像ローラ１１４で搬送される二成分現像剤は間隙の最近接部分で感光体ドラム３と接触する。この接触領域を現像ニップ部と呼ぶ。現像ニップ部では、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。

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部に電気的に接続される。トナー濃度制御部は、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、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（図７参照）。

トナー濃度制御部が、トナー濃度検知センサ１１９によって検知されたトナー濃度測定値が所定の設定値よりも低いと判定すると、図示しない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を用いることができる。ただし、感度の観点から、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。

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及びトナー供給口１１５ａを介して現像槽１１１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。
具体的には、図３に示すように、第１搬送路Ｐにおいて、二成分現像剤は、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に到達した二成分現像剤は、第１連通路搬送部材１１８ａにより、第１連通路ａを通過して第２搬送路Ｑの方へ搬送される。

一方、第２搬送路Ｑにおいて、二成分現像剤は、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に到達した二成分現像剤は、第２連通路搬送部材１１８ｂにより、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、互いに逆方向に二成分現像剤を撹拌しながら搬送している。

以上のように、二成分現像剤は、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、二成分現像剤は、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、汲み上げられた二成分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供給口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二成分現像剤と混合撹拌される。

図７に、図１に示すトナー補給装置２２の構成の断面図を示す。図８に、図７に示すトナー排出部材周辺を拡大したＧ−Ｇ’矢側図を示す。
図７において、トナー補給装置２２は、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８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。

図７において、トナー攪拌部材１２５は矢印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の内壁を摺動して変形しつつ回転し、トナーをトナー排出部材１２２に供給する。そして、トナー排出部材１２２が、供給されたトナーを、自身の回転によってトナー排出口１２３へと導くようになっている。

＜現像剤の搬送動作の説明＞
図９から図１２に、この発明の現像装置２において、補給トナーが二成分現像剤と攪拌混合される一実施例の様子を示す。
図９では、トナー補給とともに補給トナー攪拌部材１１８の回転が開始された状態を示す。図１０は、補給トナーＴが二成分現像剤上に落下した状態を示している。図１１は、補給トナーＴが補給トナー攪拌部材１１８で攪拌され始めた状態を示している。図１２は、補給トナーＴが補給トナー攪拌部材１１８によって解砕され、トナーＴと二成分現像剤Ｄとが混合された状態を示している。

ここで、図１２に示すように、第１搬送部材１１２などの上に落下した補給トナーＴは、補給トナー攪拌部材１１８によって二成分現像剤Ｄ中に送り込まれると同時に、せん断力を受けるので、よりこまかく砕かれる。たとえば、図１０で落下した状態では、１〜５ｍｍ程度の大きさに緩く凝集した補給トナーＴは、図１２の状態では、０．１〜０．５ｍｍ程度の大きさに解砕される。これにより、補給トナーＴの撹拌と、すでに存在していた二成分現像剤との混合が促進される。したがって、補給トナー撹拌部材１１８を備えることによって、補給トナーＴに適度の帯電を与え、二成分現像剤にかかるストレスを低減させることができる。
このストレスの低減により、現像剤の寿命を長くさせることができる。

図９から図１２に示すように、補給トナー攪拌部材１１８の回転により、補給トナーと、すでに存在していた二成分現像剤とを効率的に混合攪拌することができ、適度に帯電した現像剤が現像ローラ１１４に与えられる。したがって、カブリや画像濃度低下のない画像を得ることができる。

１ 露光装置（露光ユニット）
２ 現像装置
３ 感光体ドラム
４ クリーナユニット
５ 帯電装置（帯電器）
６ 中間転写ローラ
７ 中間転写ベルト
８ 転写装置（中間転写ベルトユニット）
９ 中間転写ベルトクリーニングユニット
１０ 給紙トレイ
１１ 転写ローラ
１２ 定着装置（定着ユニット）
１４ レジストローラ
１５ 排紙トレイ
１６ ピックアップローラ
２０ 手差しトレイ
２２ トナー補給装置
２５ 搬送ローラ
７１ 中間転写ベルト駆動ローラ
７２ 中間転写ベルト従動ローラ
７３ 中間転写ベルトテンション機構
８１ ヒートローラ
８２ 加圧ローラ
１００ 画像形成装置
１０２ トナー移送機構
１１１ 現像槽
１１２ 第１搬送部材
１１３ 第２搬送部材
１１４ 現像ローラ
１１５ 現像槽カバー
１１５ａ トナー供給口
１１６ ドクターブレード
１１７ 仕切板
１１８ 補給トナー撹拌部材
１１８ａ コの字状撹拌羽根
１１８ｂ 補給トナー撹拌部材回転軸
１１８ｃ 補給トナー撹拌部材駆動ギア
１１８ｄ 軸受け部
１１９ トナー濃度検知センサ
Ｐ 第１搬送路
Ｑ 第２搬送路
Ｓ シート搬送路

Claims (4)

1. 現像剤を収容する現像槽と、現像槽内に設けられた仕切板と、前記現像槽内であって、前記仕切板によって区画され平行に配置される前記現像剤を搬送する第１搬送路および第２搬送路と、前記第１および第２搬送路の内部にそれぞれ設けられ、互いに逆方向に回転することにより、各搬送路内に存在する現像剤をこれに混入されるトナーとともに両者を攪拌しつつ一方向に循環搬送させる第１搬送部材および第２搬送部材と、前記第２搬送路内の現像剤を感光体ドラムに供給する現像ローラと、前記仕切板の両端外周にそれぞれ設けられ前記第１搬送路と第２搬送路とを連通させる第１連通路及び第２連通路とを備え、トナーを含む現像剤を第１搬送路→第1連通路→第２搬送路→第２連通路→第１搬送路と循環させる現像剤循環方式の現像装置において、
   前記第２連通路と第１搬送路との交差部分の上方にトナーを補給するトナー供給口と、この供給口の直下部に 補給されたトナーを第２連通路に存在する現像剤と混合する補給トナー攪拌部材とをそれぞれ備え、この補給トナー攪拌部材を、前記第１搬送部材の回転軸と同一軸線上において別に回転駆動される軸と、この軸に設置され第１搬送部材の外周に沿って回転するコの字状攪拌羽根とをもって構成したことを特徴とする現像装置。
2. 前記補給トナー攪拌部材の回転軸を、トナーの補給動作と連動して回転駆動することを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
3. 前記請求項１または２いずれかに記載された現像装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。
4. 表面に静電潜像が形成される感光体ドラムと、前記感光体ドラムの表面を帯電させる帯電装置と、感光体ドラムの表面に静電潜像を形成する露光装置と、前記現像装置にトナーを補給するトナー補給装置と、トナー補給装置から補給されたトナーを用いて前記現像装置が感光体ドラムの表面に形成したトナー像を記録媒体に転写する転写装置と、この転写されたトナー像を前記記録媒体に定着させる定着装置とを備えたことを特徴とする請求項３の画像形成装置。