JP2011150246A - 現像装置及びこれを用いる画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】現像剤に補給されるトナーに過度のストレスを与えることなく現像剤との混合性を高める。
【解決手段】トナーと磁性キャリアとを含む現像剤を収容する現像剤収容部と、前記現像剤収容部内に設けられた現像剤搬送路と、前記現像剤搬送路内に設けられ前記現像剤を搬送しながら撹拌する現像剤搬送部材と、撹拌された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、前記現像剤搬送部材が、回転軸と、該回転軸の外周に沿って設けられた波打螺旋羽根とを有することを特徴とする現像装置。
【選択図】図５

Description

この発明は、現像装置及びこれを用いる画像形成装置に関し、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つのオーガスクリューとを備える循環方式の現像装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００５−２４５９２号公報

このような循環方式の現像装置では、現像装置内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が、トナーの比重は、キャリアの比重と比べてかなり小さく、約1/3であり、補給されたトナーが現像剤上に浮きやすいため、従来の循環方式の現像装置では、現像剤搬送路に補給される補給トナー量が多いと、トナーが塊となって現像剤の上を搬送されてしまうという問題があった。その結果、キャリアと十分に混ざっていないトナー（すなわち、キャリアと十分に接触していない低帯電量のトナー）が現像剤担持部材に供給されてしまうという事態が生じていた。

これに対して、現像剤攪拌性を高めるために、オーガスクリューに回転軸から半径方向に延びる垂直な板状部材（周方向攪拌板）などを設けると、現像剤へのせん断力が過度に高まり、現像剤中のトナーが発熱してトナーの樹脂成分が軟らかくなる。その結果、トナー外添剤がトナー粒子表面に埋没して、現像剤の流動性が著しく低下し、画像濃度低下やトナー帯電不良の原因となるデベモコ現象（二成分現像剤の流動性不良）が生じるという問題があった。

この発明は、このような事情を考慮してなされたもので、搬送部材により現像剤が循環搬送され撹拌さ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補給されたトナーと現像剤の攪拌性を高めることにより、デベモコ現象による画像濃度不良や、帯電不良による画像カブリを防止するものである。

この発明は、トナーと磁性キャリアとを含む現像剤を収容する現像剤収容部と、前記現像剤収容部内に設けられた現像剤搬送路と、前記現像剤搬送路内に設けられ前記現像剤を搬送しながら撹拌する現像剤搬送部材と、撹拌された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、前記現像剤搬送部材が、回転軸と、該回転軸の外周に沿って設けられた波打螺旋羽根とを有す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、現像剤搬送部材の螺旋羽根が、現像剤を押出す面の迎え角が周期的あるいは不規則に変化する波状の面を有することから、螺旋羽根の回転により、現像剤が軸方向（現像剤搬送部材の回転軸方向）に搬送されると同時に、螺旋羽根に接触する現像剤が、周方向（現像剤搬送部材の回転周方向）に攪拌される。これにより、現像剤が周方向（上下方向）に活発に攪拌されることから、現像剤に過度のストレスを与えることなく補給されたトナーと現像剤の混合性が高まり、得られる画像においては、デベモコ現象による画像濃度不良や、帯電不良による画像カブリを防止できる。

本発明の実施形態に係る画像形成装置の構成を示す説明図である。 図１のトナー補給装置の構成を示す拡大図である。 図２のＣ−Ｃ矢視断面図である。 図１の現像装置の構成を示す拡大図である。 図４のＡ−Ａ矢視断面図である。 図４のＢ−Ｂ矢視断面図である。 図４の第１攪拌搬送部材の要部拡大図である。 図４の第１内螺旋羽根の要部拡大図である。 図７のリング状波打螺旋羽根を、第１攪拌搬送部材の回転中心から回転周方向に見た展開図である。

この発明の現像装置は、トナーと磁性キャリアとを含む現像剤を収容する現像剤収容部と、前記現像剤収容部内に設けられた現像剤搬送路と、前記現像剤搬送路内に設けられ前記現像剤を搬送しながら攪拌する現像剤搬送部材と、攪拌された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、前記現像剤搬送部材が、回転軸と、該回転軸の外周に沿って設けられた波打螺旋羽根とを有することを特徴とする。なお、波打螺旋羽根とは、現像剤を押出す面の迎え角が周期的あるいは不規則に変化する波状の面を有する螺旋羽根をいう。また、迎え角とは、回転軸の軸心と螺旋羽根の接線（現像剤押出し面）とがなす角度をいう。

この発明にあっては、現像剤搬送部材の螺旋羽根が、現像剤を押出す面の迎え角が周期的あるいは不規則に変化する波状の面を有することから、螺旋羽根の回転により、現像剤が軸方向（現像剤搬送部材の回転軸方向）に搬送されると同時に、螺旋羽根に接触する現像剤が、周方向（現像剤搬送部材の回転周方向）に攪拌される。これにより、現像剤が周方向（上下方向）に活発に攪拌されることから、現像剤に過度のストレスを与えることなく補給されたトナーと現像剤の混合性が高まる。

また、この発明の現像装置において、前記現像剤搬送部材が、回転軸と、該回転軸の外周に沿って設けられる内螺旋羽根と、前記内螺旋羽根の外周に接合して設けられるリング状波打螺旋羽根を有することが好ましい。なお、リング状波打螺旋羽根とは、回転軸方向の断面が土星リング状であって、現像剤を押出す面の迎え角が周期的あるいは不規則に変化する波打の面を有する螺旋羽根をいう。

このように構成すれば、現像剤搬送路の中央部（回転軸近く）にある現像剤は回転軸方向に搬送され、補給トナーが補給される現像剤搬送路の上部にある現像剤のみが周方向に攪拌されるので、現像剤のストレスを過度に高めることなく、効率的に補給トナーと現像剤を混合できる。

また、この発明の現像装置において、前記リング状波打螺旋羽根の変動周期が２以上１２以下であることが好ましい。なお、変動周期とは、リング状波打螺旋羽根が回転軸の周りを１周する間に示す迎え角の極大値の数をいう。

扇形リング状のリング状波打螺旋羽根の変動周期が２未満となると、現像剤を周方向の押出す面が少なくなり、周方向の攪拌性が不十分になる。逆に１２を越えると現像剤を周方向の押出す面の面積が小さくなり、周方向の攪拌性が不十分になるが、変動周期を２以上１２以下とすることにより、周方向の攪拌性が高まる。

また、この発明の現像装置において、前記リング状波打螺旋羽根の迎え角が回転軸の回転に対して連続的に変化することが好ましい。なお、迎え角が連続的に変化するとは、屈曲点がなく滑らかな曲面で形成されている面をいう。

このように構成すれば、リング状波打螺旋羽根によって押出される際に、現像剤がリング状波打螺旋羽根の表面に沿って移動するため、現像剤への周方向せん断力が緩和される。

また、この発明の現像装置において、前記リング状波打螺旋羽根の最小迎え角が０度以上２５度以下であることが好ましい。迎え角の値は、現像剤搬送部材の回転により、所定の現像剤搬送方向へ現像剤を押出す場合を正の値とし、所定の現像剤搬送方向とは逆向きに現像剤を押出す場合を負の値とする。

リング状波打螺旋羽根の最小迎え角が０度未満（すなわち搬送方向が逆方向）であると、現像剤が滞留しやすくなり、攪拌性が低下する。一方、最小迎え角が２５度を越えると、現像剤に対する周方向の攪拌性が低下する。
この発明にあっては、前記リング状波打螺旋羽根の最小迎え角を０度以上２５度以下とすることにより、現像剤を滞留させることなく、周方向の現像剤攪拌性を向上できる。

また、この発明の現像装置において、前記内螺旋羽根の最大迎え角が４５度以上６０度以下であることが好ましい。
内螺旋羽根の最大迎え角が４５度未満であると、現像剤がリング状波打螺旋羽根から受ける回転方向の駆動力成分が相対的に高くなるため、現像剤の周方向の攪拌性が大きくなり、現像剤が摩擦により発熱しやすくなる。一方、最大迎え角が６０度を越えると、現像剤がリング状波打螺旋羽根から受ける回転軸方向の駆動力成分が相対的に高くなるものの搬送速度が低下する。
この発明にあっては、前記内螺旋羽根の最大迎え角を４５度以上６０度以下とすることにより、現像剤の搬送速度と攪拌性を両立できる。

また、この発明は別の観点から、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、前記現像装置がこの発明の現像装置であることを特徴とする画像形成装置を提供するものである。
以下、図面に示す実施形態に基づいてこの発明を説明する。

［画像形成装置］
図１は、この発明の実施形態に係る画像形成装置の構成を示す説明図である。
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。

画像形成装置１００は、定着装置１２が収容される定着装置収容部１００Ａと、現像装置２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄが収容される現像装置収容部１００Ｂとを含み、その間に定着の熱が現像装置２側に伝わらないように断熱するための隔壁３０が設けられている。

［定着装置収容部］
定着装置収納部１００Ａは、図１に示すように、定着装置１２と、定着されたシートを排紙トレイ１５上に排出する搬送ローラ２５ｂと排紙ローラ２５ｃを備える。

（定着装置）
定着装置１２は、ヒートローラ８１及び加圧ローラ８２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トナー像を溶融させながら圧接し、シート上に定着させる。なお、トナー像（各色トナー像）が定着されたシートは、搬送ローラ２５ｂと排紙ローラ２５ｃによって排紙トレイ１５上に排出される。

［現像装置収容部］
現像装置収容部１００Ｂ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３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄと、感光体ドラム３ａ〜３ｄの表面を帯電させる帯電器（帯電装置）５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄと、感光体ドラム３ａ〜３ｄの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３ａ〜３ｄ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２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄと、現像装置２ａ〜２ｄにトナーを補給するトナー補給装置２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄと、感光体ドラム３ａ〜３ｄの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８を収容している。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。

画像形成装置１００に入力される黒（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に基づいて、各感光体ドラム３ａ〜３ｄの表面に、黒トナー画像、シアントナー画像、マゼンタトナー画像、イエロートナー画像が形成され、形成された各トナー画像は、中間転写ベルトユニット８上で重ねられ、カラー画像が形成されるようになっている。
また、画像形成装置１００には、給紙トレイ１０、シート搬送路Ｓが備えられている。

感光体ドラム３ａ〜３ｄは、帯電、露光による潜像形成を担う円筒状部材で、光の照射によって導電性を示し、その表面に静電潜像とよばれる電気的な画像を形成する。
感光体ドラム３ａ〜３ｄは、軸線回りに回転駆動が可能となるよう図示しない駆動手段により支持され、図示しない導電性基体と、その表面に形成される感光層とから構成されている。

帯電器５ａ〜５ｄは、感光体ドラム３ａ〜３ｄの表面を所定の電位に均一に帯電させるもので、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、帯電装置５ａ〜５ｄと現像装置２ａ〜２ｄとの間を通過して感光体ドラム３ａ〜３ｄの表面に、画像データに応じた光を照射するもの露光装置である。この実施形態においては、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）を使用しているが、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３ａ〜３ｄ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２ａ〜２ｄは、感光体ドラム３ａ〜３ｄ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２ａ〜２ｄの上部には、トナー補給装置２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄを備えている。なお、詳細については後述する。

トナー補給装置２２ａ〜２２ｄは、現像槽１１１（図４）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２２ａ〜２２ｄから現像槽１１１へトナー搬送パイプ１０２（図２〜図４）を介してトナーが供給されるようになっている。なお、詳細については後述する。

図１に示すクリーナユニット４ａ〜４ｄは、現像及び画像転写工程後に感光体ドラム３ａ〜３ｄ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３ａ〜３ｄ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、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６ａ〜６ｄ、中間転写ベルト駆動ローラ７１、および中間転写ベルト従動ローラ７２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６ａ〜６ｄには感光体ドラム３ａ〜３ｄ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３ａ〜３ｄ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３ａ〜３ｄ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３ａ〜３ｄ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６ａ〜６ｄによって行われる。中間転写ローラ６ａ〜６ｄ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６ａ〜６ｄ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３ａ〜３ｄ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によってシート上に転写される。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にはトナー像をシート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３ａ〜３ｄ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。

（トナー補給装置）
図２は、図１のトナー補給装置の構成を示す拡大図であり、図３は、図２のＣ−Ｃ矢視断面図である。
トナー補給装置２２ａ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２２ａは、現像槽１１１（図４）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２２ａ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からトナー搬送パイプ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、トナー搬送パイプ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、図２に示すように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の周辺に適量に保持される。

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。
なお、トナー補給装置２２ｂ〜２２ｄもトナー補給装置２２ａと同等の構成と機能を有する。

（現像装置）
図４は、図１の現像装置２ａの構成を示す拡大図、図５は、図４のＡ−Ａ矢視断面図、図６は、図４のＢ−Ｂ矢視断面図、図７は、図６の第１攪拌搬送部材の要部拡大図、図８は、図７の第１内螺旋羽根の要部拡大図、図９は、図７のリング状波打螺旋羽根を、第１攪拌搬送部材の回転中心から回転周方向に見える展開図である。

図４に示すように、現像装置２ａは、現像槽１１１内に、感光体ドラム３ａ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３ａの表面にトナーを供給して、感光体ドラム３ａ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２ａ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攪拌搬送部材１１２、第２攪拌搬送部材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。なお、この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３ａ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３ａ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３ａ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攪拌搬送部材
第１攪拌搬送部材（現像剤搬送部材）１１２は、図５から図９に示すように、第１搬送羽根１１２ａおよび第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とにより構成されている。第１搬送羽根１１２ａは、第１回転軸１１２ｂの外周に沿って設けられる螺旋状の第１内螺旋羽根１１２ａａと、該第１内螺旋羽根１１２ａａの外周に接合して設けられる第１リング状波打螺旋羽根１１２ａｂからなり、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搬送しながら撹拌するようになっている。

第１リング状波打螺旋羽根１１２ａｂは、図７に示すように回転軸方向の断面が土星リング状で、現像剤を押出す面の迎え角が軸の回転に対して周期的に変化する波状面を有する螺旋羽根であり、回転中心から見て７２°の回転間隔、すなわち変動周期が５（３６０°／７２°）となるように、迎え角が連続的に変化する滑らかな曲面で形成されている。

また、図９に示す第１リング状波打螺旋羽根１１２ａｂの迎え角θ２の最小値（最小迎え角）は１０°に、最大値（最大迎え角）は８０°に設定されており、図８に示す第１内螺旋羽根１１２ａａの迎え角θ１は５０°に設定されている。

なお、この発明における迎え角とは、第１回転軸１１２ｂの軸心と第１内螺旋羽根１１２ａａの接線（現像剤押出し面）とがなす角θ１（図８）、あるいは第１回転軸１１２ｂの軸心と第１リング状波打螺旋羽根１１２ａｂの接線（現像剤押出し面）とがなす角度θ２（図７）をいう。また、回転間隔とは、第１回転軸１１２ｂに垂直な平面において、第１回転軸１１２ｂの軸心を中心とした第１螺旋羽根１１２ａの回転角度をいう。

第２攪拌搬送部材（現像剤搬送部材）１１３は第１撹拌搬送部材１１２と同等の構造を有し、図５から図９に示すように、第２搬送羽根１１３ａおよび第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とにより構成されている。第２搬送羽根１１３ａは、第２回転軸１１３ｂの外周に沿って設けられる螺旋状の第２内螺旋羽根１１３ａａと、該第２内螺旋羽根１１３ａａの外周に接合して設けられる第２リング状波打螺旋羽根１１３ａｂからなり、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しながら搬送するようになっている。

第２リング状波打螺旋羽根１１３ａｂは、第１リング状波打螺旋羽根１１２ａｂと同等の構造を有し、回転軸方向の断面が土星リング状で、現像剤を押出す面の迎え角が周期的に変化する波状面を有する螺旋羽根であり、回転中心から見て７２°の回転間隔、すなわち変動周期が５（３６０°／７２°）となるように、迎え角が連続的に変化する滑らかな曲面で形成されている。

第２リング状波打螺旋羽根１１３ａｂの迎え角の最小値（最小迎え角）は１０°に、最大値（最大迎え角）は８０°に設定されており、第２内螺旋羽根１１３ａａの迎え角は第１内螺旋羽根１１２ａａの迎え角θ１（図８）と同様に５０°に設定されている。

図４に示すトナー濃度検知センサ１１９は、図５に示すように第２攪拌搬送部材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２２ａに収容されているトナーは、トナー搬送パイプ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、図４に示すように第１攪拌搬送部材１１２と第２攪拌搬送部材１１３との間に仕切り板１１７が配設されている。仕切り板１１７は、図５に示すように第１攪拌搬送部材１１２及び第２攪拌搬送部材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攪拌搬送部材１１２が配されている第１搬送路Ｐと、第２攪拌搬送部材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攪拌搬送部材１１２及び第２攪拌搬送部材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攪拌搬送部材１１２及び第２攪拌搬送部材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方向の端部に形成されている連通路を第１連通路ａ、矢印Ｙ方向の端部に形成されている連通路を第２連通路ｂと称する。

第１攪拌搬送部材１１２及び第２攪拌搬送部材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攪拌搬送部材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攪拌搬送部材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は図５に示すように第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攪拌搬送部材１１２及び第２攪拌搬送部材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攪拌搬送部材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攪拌搬送部材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攪拌搬送部材１１２と第２攪拌搬送部材１１３とは、互いに逆方向に現像剤を搬送しながら攪拌している。

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することになる。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（図４）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。
なお、現像装置２ｂ〜２ｄも現像装置２ａと同等の構成と機能を有する。

（シート搬送路）
図１に示すように、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装置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１６ａ，１６ｂ、レジストローラ１４、定着装置１２、搬送ローラ２５ａ〜２５ｆ等が配置されている。
搬送ローラ２５ａ〜２５ｆ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上のトナー像の位置とシートの位置が一致するタイミングでシートを転写部に搬送するものである。

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。
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によりシートの位置と中間転写ベルト７上の積層されたトナー像の位置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装置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から排紙ローラ２５ｃを経て、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。

１ 露光ユニット
２ 現像装置
３ 感光体ドラム
５ 帯電器
８ 中間転写ベルトユニット
１２ 定着ユニット
２２ トナー補給装置
１００ 画像形成装置
１１１ 現像槽
１１２ 第１搬送部材
１１２ａ 第１搬送羽根
１１２ａａ 第1内螺旋羽根
１１２ａｂ 第1リング状波打螺旋羽根
１１２ｂ 第１回転軸
１１２ｃ 第１搬送ギア
１１３ 第２搬送部材
１１３ａ 第２搬送羽根
１１３ｂ 第２回転軸
１１３ｃ 第２搬送ギア
Ｐ 第１搬送路
Ｑ 第２搬送路
θ１，θ２ 迎え角

Claims (7)

1. トナーと磁性キャリアとを含む現像剤を収容する現像剤収容部と、前記現像剤収容部内に設けられた現像剤搬送路と、前記現像剤搬送路内に設けられ前記現像剤を搬送しながら撹拌する現像剤搬送部材と、撹拌された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、
   前記現像剤搬送部材が、回転軸と、該回転軸の外周に沿って設けられた波打螺旋羽根とを有することを特徴とする現像装置。
2. 前記現像剤搬送部材が、回転軸と、該回転軸の外周に沿って設けられる内螺旋羽根と、前記内螺旋羽根の外周に接合して設けられるリング状波打螺旋羽根を有することを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
3. 前記リング状波打螺旋羽根は、変動周期が２以上１２以下であることを特徴とする請求項２に記載の現像装置。
4. 前記リング状波打螺旋羽根の迎え角が、回転軸の回転に対して連続的に変化することを特徴とする請求項３に記載の現像装置。
5. 前記リング状波打螺旋羽根は、最小迎え角が０度以上２５度以下であることを特徴とする請求項４に記載の現像装置。
6. 前記内螺旋羽根は最大迎え角が４５度以上６０度以下であることを特徴とする請求項５に記載の現像装置。
7. 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、
   前記現像装置が、請求項１乃至５のうちの何れか一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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