JP2020056947A - 現像装置およびそれを備えた画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】現像剤へのストレスが大きくなるのを抑制しながら、攪拌搬送部材の回転軸と直交する方向に大きくなるのを抑制することが可能な現像装置およびそれを備えた画像形成装置を提供する。【解決手段】第１スパイラル４３は、現像容器２２内に回転可能に支持される回転軸４３ｂと、回転軸４３ｂの外周面に形成され、回転軸４３ｂの回転により現像剤を軸方向に搬送する第１螺旋羽根４３ａと、軸方向において第１螺旋羽根４３ａの形成領域と重なるように回転軸４３ｂの外周面に形成され、第１螺旋羽根４３ａとは逆巻きで、且つ第１螺旋羽根４３ａよりも小さい径方向高さＲ２を有する第２螺旋羽根４３ｃと、を有する。トナー濃度センサー５１は、検知面５１ａが回転軸４３ｂの真下の位置で第１螺旋羽根４３ａと第２螺旋羽根４３ｃとの交点４７に対向するように配置されている。【選択図】図４

Description

本発明は、現像剤を攪拌搬送する攪拌搬送部材とトナー濃度を検知するトナー濃度センサーとを有する現像装置およびそれを備えた画像形成装置に関するものである。

画像形成装置においては、感光体等からなる像担持体上に形成した潜像を、現像装置により現像しトナー像として可視化することを行っている。このような現像装置の一つとして、二成分現像剤を用いる二成分現像方式が採用されている。この種の現像装置は、現像容器内にキャリアとトナーとからなる現像剤を収容し、像担持体に現像剤を供給する現像ローラーを配設するとともに、現像容器内部の現像剤を攪拌しながら搬送して現像ローラーへと供給する攪拌搬送部材を配設している。

この現像装置では、現像動作によってトナーが消費されていく。このため、現像により消費された分のトナーを補給するために、現像容器内に配置されたトナー濃度センサーにより現像剤中のトナー濃度を測定する必要がある。

ここで、トナー濃度を正確に測定するためには、トナー濃度センサーの検知面に現像剤が滞留するのを抑制する必要がある。そこで、攪拌搬送部材にトナー濃度センサーの検知面を清掃するためのスクレーパーを設けた現像装置や、トナー濃度センサーを攪拌搬送部材の回転軸に対して斜め下方向に配置した現像装置が知られている。

攪拌搬送部材にスクレーパーを設けた現像装置では、攪拌搬送部材の回転時にスクレーパーがトナー濃度センサーの検知面を摺動して清掃するため、トナー濃度センサーの検知面に現像剤が滞留するのを抑制することができる。また、トナー濃度センサーを攪拌搬送部材の回転軸に対して斜め下方向に配置した現像装置では、トナー濃度センサーの検知面が水平面に対して傾斜して配置されるため、トナー濃度センサーの検知面に現像剤が滞留するのを抑制することができる。

なお、攪拌搬送部材にスクレーパーを設けた現像装置は、例えば特許文献１に開示されており、トナー濃度センサーを攪拌搬送部材の回転軸に対して斜め下方向に配置した現像装置は、例えば特許文献２に開示されている。

特開２０１４−１４２６７４号公報 特開２０１８−６６８６０号公報

しかしながら、攪拌搬送部材にスクレーパーを設けた現像装置では、スクレーパーによりトナーが検知面に擦り付けられるため、現像剤へのストレスが大きくなるという問題点がある。また、トナー濃度センサーを攪拌搬送部材の回転軸に対して斜め下方向に配置した現像装置では、現像装置が回転軸と直交する方向に大きくなるという問題点がある。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、現像剤へのストレスが大きくなるのを抑制しながら、攪拌搬送部材の回転軸と直交する方向に大きくなるのを抑制することが可能な現像装置およびそれを備えた画像形成装置を提供することである。

上記目的を達成するために、本発明の第１の構成の現像装置は、トナーを含む現像剤を収容する現像容器と、現像容器に設けられ、現像容器内の現像剤を表面に担持する現像剤担持体と、現像容器内の現像剤を攪拌搬送する攪拌搬送部材と、現像容器内のトナー濃度を検知する検知面を有するトナー濃度センサーと、を備える。攪拌搬送部材は、現像容器内に回転可能に支持される回転軸と、回転軸の外周面に形成され、回転軸の回転により現像剤を軸方向に搬送する第１螺旋羽根と、軸方向において第１螺旋羽根の形成領域と重なるように回転軸の外周面に形成され、第１螺旋羽根とは逆巻きで、且つ第１螺旋羽根よりも小さい径方向高さを有する第２螺旋羽根と、を有する。第１螺旋羽根は、回転軸を１周する間に少なくとも１箇所で第２螺旋羽根と交差する。トナー濃度センサーは、検知面が回転軸の真下の位置で第１螺旋羽根と第２螺旋羽根との交点に対向するように配置されている。

本発明の第１の構成の現像装置によれば、トナー濃度センサーは、検知面が回転軸の真下に位置するように配置されている。これにより、トナー濃度センサーを攪拌搬送部材の回転軸に対して斜め下方向に配置する場合と異なり、現像装置が回転軸と直交する方向に大きくなるのを抑制することができる。

また、軸方向において第１螺旋羽根の形成領域と重なるように第２螺旋羽根が形成された攪拌搬送部材を用いた場合、攪拌搬送部材の回転に伴って、回転軸の回転方向に対し交点の下流側近傍の領域に現像剤が集まる。このため、上記のように、検知面が第１螺旋羽根と第２螺旋羽根との交点に対向するようにトナー濃度センサーを配置することによって、攪拌搬送部材が回転することにより第１螺旋羽根と第２螺旋羽根との交点が検知面を通過する際に、交点の下流側近傍の現像剤の圧力により検知面の現像剤を流動させることができる。これにより、検知面に現像剤が滞留するのを抑制することができるので、トナー濃度センサーによるトナー濃度の検知精度を向上させることができる。また、検知面に現像剤が滞留するのを抑制するためのスクレーパーを設ける必要がないので、現像剤へのストレスが大きくなるのを抑制することができる。

本発明の第１実施形態の現像装置２ａ〜２ｄが搭載された画像形成装置１の全体構成を示す概略図 本発明の第１実施形態の現像装置２ａの構成を示す側面断面図 本発明の第１実施形態の現像装置２ａの攪拌部を示す平面断面図 本発明の第１実施形態の攪拌搬送部材である第１スパイラル４３を上方から見た部分拡大図 本発明の第１実施形態の攪拌搬送部材である第１スパイラル４３を上方から見た部分拡大図 図５の１００−１００線に沿った断面図であり、第１スパイラル４３周辺の構造を示す図 本発明の第２実施形態の第１スパイラル４３の大径部４３ｄ周辺を上方から見た部分拡大図 図７の１１０−１１０線に沿った断面図であり、第１スパイラル４３周辺の構造を示す図 本発明の第３実施形態の第１スパイラル４３の大径軸部４３ｅ周辺を上方から見た部分拡大図 本発明の第３実施形態の変形例の第１スパイラル４３の大径軸部４３ｅ周辺を上方から見た部分拡大図

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。

（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態の現像装置２ａ〜２ｄが搭載された画像形成装置１の概略断面図であり、ここではタンデム方式のカラープリンターについて示している。画像形成装置１内には各色の可視像（トナー像）を担持する感光体ドラム１１ａ、１１ｂ、１１ｃ及び１１ｄがそれぞれ配設されており、それぞれ帯電、露光、現像及び転写の各工程によりシアン、マゼンタ、イエロー及びブラックの画像を順次形成する。さらに、図１において時計回り方向に回転する中間転写ベルト１７が感光体ドラム１１ａ〜１１ｄを含む各画像形成部に隣接して設けられている。

パソコン等の上位装置から画像データが入力されると、先ず、帯電器１３ａ〜１３ｄによって感光体ドラム１１ａ〜１１ｄの表面を一様に帯電させる。次いで露光装置１２によって画像データに応じて光照射し、各感光体ドラム１１ａ〜１１ｄ上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には、トナーコンテナ（図示せず）によりシアン、マゼンタ、イエロー及びブラックの各色のトナーを含む二成分現像剤（以下、単に現像剤ともいう）が所定量充填されており、現像装置２ａ〜２ｄによって感光体ドラム１１ａ〜１１ｄ上に現像剤中のトナーが供給され、静電的に付着する。これにより、露光装置１２からの露光により形成された静電潜像に応じたトナー像が形成される。

そして、一次転写ローラー２６ａ〜２６ｄにより一次転写ローラー２６ａ〜２６ｄと感光体ドラム１１ａ〜１１ｄとの間に所定の転写電圧で電界が付与され、感光体ドラム１１ａ〜１１ｄ上のシアン、マゼンタ、イエロー及びブラックのトナー像が中間転写ベルト１７上に一次転写される。一次転写後に感光体ドラム１１ａ〜１１ｄの表面に残留したトナー等はクリーニング装置１４ａ〜１４ｄにより除去される。

トナー像が転写される転写紙Ｓは、画像形成装置１内の下部に配置された用紙カセット３２内に収容されており、給紙ローラー３３ａおよびレジストローラー対３３ｂを介して転写紙Ｓが所定のタイミングで中間転写ベルト１７に隣接して設けられた二次転写ローラー３４と中間転写ベルト１７のニップ部（二次転写ニップ部）へ搬送される。トナー像が二次転写された転写紙Ｓは定着部１８へと搬送される。二次転写後に中間転写ベルト１７の表面に残留したトナー等はベルトクリーニング装置３１により除去される。

定着部１８に搬送された転写紙Ｓは、加熱及び加圧されてトナー像が転写紙Ｓの表面に定着され、所定のフルカラー画像が形成される。フルカラー画像が形成された転写紙Ｓは、そのまま（或いは分岐部３９によって反転搬送路４０に振り分けられ、両面に画像が形成された後）排出ローラー対１９によって排出トレイ３７に排出される。

図２は、本発明の第１実施形態の現像装置２ａの構成を示す側面断面図である。なお、以下の説明では、図１に示す感光体ドラム１１ａに対応する現像装置２ａの構成及び動作について説明するが、現像装置２ｂ〜２ｄの構成及び動作については現像装置２ａと同様であり、説明を省略する。

図２に示すように、現像装置２ａは、現像ローラー２０と、磁気ローラー（現像剤担持体）２１と、規制ブレード２４と、攪拌部材４２、及び現像容器２２等により構成されている。

現像容器２２は、現像装置２ａの外郭を構成し、その下部で仕切り部２２ｂによって第１搬送室２２ｃと第２搬送室２２ｄに仕切っている。第１搬送室２２ｃ及び第２搬送室２２ｄには、キャリアとトナーからなる現像剤が収容される。また、現像容器２２は、攪拌部材４２と磁気ローラー２１及び現像ローラー２０を回転可能に保持している。更に、現像容器２２には、現像ローラー２０を感光体ドラム１１ａに向けて露出させる開口２２ａが形成されている。

現像ローラー２０は、感光体ドラム１１ａに対向し、一定の間隔を設けて感光体ドラム１１ａの右方に配設される。また、現像ローラー２０は、感光体ドラム１１ａに接近した対向位置において、感光体ドラム１１ａにトナーを供給する現像領域Ｄを形成している。磁気ローラー２１は、一定の間隔を設けて現像ローラー２０に対向し、現像ローラー２０の右斜め下方に配設される。また、磁気ローラー２１は、現像ローラー２０に接近した対向位置において、現像ローラー２０にトナーを供給する。攪拌部材４２は磁気ローラー２１の略下方に配設される。また、規制ブレード２４は磁気ローラー２１の左斜め下方にて現像容器２２に固定保持されている。

攪拌部材４２は、現像剤を攪拌搬送する第１スパイラル４３と第２スパイラル４４の２本で構成される。第２スパイラル４４が磁気ローラー２１の下方で、第２搬送室２２ｄ内に設けられ、第１スパイラル４３が第２スパイラル４４の右方に隣接して、第１搬送室２２ｃ内に設けられる。なお、第１スパイラル４３は、本発明の「攪拌搬送部材」の一例である。

第１及び第２スパイラル４３、４４は現像剤を攪拌して現像剤中のトナーを所定のレベルに帯電させる。これによりトナーはキャリアに保持される。また、第１搬送室２２ｃと第２搬送室２２ｄを仕切る仕切り部２２ｂの長手方向（図２の紙面に対して垂直方向）の両端部分には、連通部（後述する上流側連通部２２ｅおよび下流側連通部２２ｆ）が設けられており、第１スパイラル４３が回転すると、帯電した現像剤が仕切り部２２ｂに設けた一方の連通部から第２スパイラル４４に搬送され、現像剤が第１搬送室２２ｃ内と第２搬送室２２ｄ内とを循環する。そして、第２スパイラル４４から磁気ローラー２１に現像剤が供給される。

磁気ローラー２１は、ローラー軸２１ａと磁極部材Ｍ及び非磁性材からなる非磁性スリーブ２１ｂを備え、攪拌部材４２により供給された現像剤を担持し、担持した現像剤からトナーのみを現像ローラー２０に供給するものである。磁極部材Ｍは、断面扇形に形成された外周部の極性の異なる複数の磁石が交互に配設され、ローラー軸２１ａに接着等により固着される。ローラー軸２１ａは、非磁性スリーブ２１ｂ内で、磁極部材Ｍと非磁性スリーブ２１ｂの間に所定の間隔を設けて、現像容器２２に回転不能に支持される。非磁性スリーブ２１ｂは、図示しないモーターと歯車からなる駆動機構により、現像ローラー２０と同方向（図２の時計回り方向）に回転し、また直流電圧５６ａに交流電圧５６ｂを重畳したバイアス５６を印加される。非磁性スリーブ２１ｂ表面において、帯電した現像剤は磁極部材Ｍの磁力によって磁気ブラシを形成して担持され、磁気ブラシは規制ブレード２４によって所定の高さに調節される。

非磁性スリーブ２１ｂが回転すると、磁気ブラシは、磁極部材Ｍによって非磁性スリーブ２１ｂ表面に担持されて搬送され、現像ローラー２０に接触すると、磁気ブラシのトナーのみが、非磁性スリーブ２１ｂに印加されたバイアス５６に応じて、現像ローラー２０に供給される。

現像ローラー２０は、固定軸２０ａと、磁極部材２０ｂと、非磁性の金属材料で円筒状に形成される現像スリーブ２０ｃ等を備えて構成されている。

固定軸２０ａは現像容器２２に回転不能に支持される。この固定軸２０ａには、現像スリーブ２０ｃが回転可能に保持され、更に、磁石よりなる磁極部材２０ｂが磁気ローラー２１と対向する位置に現像スリーブ２０ｃと所定の間隔を設けて、接着等により固着される。現像スリーブ２０ｃは、図示しないモーターと歯車からなる駆動機構により、図２の矢印方向（時計回り方向）に回転させられる。また、現像スリーブ２０ｃには、直流電圧５５ａに交流電圧５５ｂを重畳した現像バイアス５５が印加される。

現像バイアス５５を印加された現像スリーブ２０ｃが図２の時計回り方向に回転すると、現像領域Ｄにおいて、現像バイアス電位と感光体ドラム１１ａの露光部位の電位との電位差により、現像スリーブ２０ｃ表面に担持されたトナーが感光体ドラム１１ａに飛翔する。飛翔したトナーは矢印Ａ方向（反時計回り方向）に回転する感光体ドラム１１ａ上の露光部位に順次付着し、感光体ドラム１１ａ上の静電潜像が現像される。

次に、図３を用いて現像装置２ａの攪拌部について詳しく説明する。図３は現像装置２ａの攪拌部を示す平面断面図（図２のＸＸ′矢視断面図）である。

現像容器２２には、前述のように、第１搬送室２２ｃと、第２搬送室２２ｄと、仕切り部２２ｂと、が形成され、その他に、上流側連通部（連通部）２２ｅ、及び下流側連通部（連通部）２２ｆと、現像剤補給口（トナー補給口）２２ｇと、現像剤排出口２２ｈと、上流側壁部２２ｉ、及び下流側壁部２２ｊが形成されている。なお、第１搬送室２２ｃにおいて、図３の左側を上流側、図３の右側を下流側とし、また、第２搬送室２２ｄにおいて、図３の右側を上流側、図３の左側を下流側とする。従って、連通部及び壁部は、第２搬送室２２ｄを基準として、上流側及び下流側と呼称している。

仕切り部２２ｂは、現像容器２２の長手方向に延びて第１搬送室２２ｃと第２搬送室２２ｄを並列させるように仕切っている。仕切り部２２ｂの長手方向の右側端部は、上流側壁部２２ｉの内壁部とともに上流側連通部２２ｅを形成し、一方、仕切り部２２ｂの長手方向の左側端部は、下流側壁部２２ｊの内壁部とともに下流側連通部２２ｆを形成している。現像剤は、第１搬送室２２ｃ、上流側連通部２２ｅ、第２搬送室２２ｄ、及び下流側連通部２２ｆを順次通過して現像容器２２内を循環する。

現像剤補給口２２ｇは、現像容器２２の上部に設けられた現像剤補給容器（図略）から新たなトナー及びキャリアを現像容器２２内に補給するための開口であり、第１搬送室２２ｃの上流側（図３の左側）に配置される。

現像剤排出口２２ｈは、現像剤の補給によって、第１及び第２搬送室２２ｃ、２２ｄ内で余剰となった現像剤を排出するための開口であり、第２搬送室２２ｄの下流側で第２搬送室２２ｄの長手方向に連続して設けられる。

第１スパイラル４３は、回転軸４３ｂと、回転軸４３ｂの外周面に軸方向に一定のピッチで螺旋状に形成される第１螺旋羽根４３ａと、回転軸４３ｂの外周面に軸方向に第１螺旋羽根４３ａと同じピッチで第１螺旋羽根４３ａとは逆巻き（逆位相）の第２螺旋羽根４３ｃとを有する。第２螺旋羽根４３ｃは、軸方向において第１螺旋羽根４３ａの形成領域と重なるように形成されている。また、第１螺旋羽根４３ａ及び第２螺旋羽根４３ｃは、第１搬送室２２ｃの長手方向の両端部側まで延び、上流側及び下流側連通部２２ｅ、２２ｆにも対向して設けられている。回転軸４３ｂは現像容器２２の上流側壁部２２ｉと下流側壁部２２ｊに回転可能に軸支されている。なお、第１螺旋羽根４３ａ、第２螺旋羽根４３ｃは合成樹脂によって回転軸４３ｂと一体に成型される。

第２スパイラル４４は、回転軸４４ｂと、回転軸４４ｂの外周面に軸方向に一定のピッチで螺旋状に形成される第１螺旋羽根４４ａと、回転軸４４ｂの外周面に軸方向に第１螺旋羽根４４ａと同じピッチで第１螺旋羽根４４ａとは逆巻き（逆位相）の第２螺旋羽根４４ｃとを有する。第２螺旋羽根４４ｃは、軸方向において第１螺旋羽根４４ａの形成領域と重なるように形成されている。第１螺旋羽根４４ａは、第１スパイラル４３の第１螺旋羽根４３ａと同じピッチで第１螺旋羽根４３ａとは逆巻き（逆位相）である。また、第１螺旋羽根４４ａ、第２螺旋羽根４４ｃは、磁気ローラー２１の軸方向長さ以上の長さを有し、更に、上流側連通部２２ｅに対向する位置まで延びて設けられている。回転軸４４ｂは、回転軸４３ｂと平行に配置され、現像容器２２の上流側壁部２２ｉと下流側壁部２２ｊに回転可能に軸支されている。また、回転軸４４ｂには、第１螺旋羽根４４ａ、第２螺旋羽根４４ｃとともに、規制部５２及び排出羽根５３が一体に配設されている。第１螺旋羽根４３ａ、４４ａ及び第２螺旋羽根４３ｃ、４４ｃの詳細な構成については後述する。

規制部５２は、第２搬送室２２ｄ内で下流側に搬送された現像剤を塞き止め、且つ、所定量以上になった現像剤を現像剤排出口２２ｈに搬送することを可能にするものである。規制部５２は、回転軸４４ｂに設けられる第１螺旋羽根４４ａとは逆巻き（逆位相）の螺旋羽根からなり、且つ、第１螺旋羽根４４ａの外径と略同じで螺旋羽根４４ａのピッチより小さく設定されている。また、規制部５２は、下流側壁部２２ｊ等の現像容器２２の内壁部と規制部５２の外周部において所定量の隙間を形成している。この隙間から余剰の現像剤が排出されることになる。

回転軸４４ｂは現像剤排出口２２ｈ内まで延びている。現像剤排出口２２ｈ内の回転軸４４ｂには排出羽根５３が設けられている。排出羽根５３は、第１螺旋羽根４４ａと同じ巻き方向の螺旋状の羽根からなるが、第１螺旋羽根４４ａよりピッチが小さく、また羽根の外周が小さくなっている。従って、回転軸４４ｂが回転すると、排出羽根５３も回転し、規制部５２を乗り越えて現像剤排出口２２ｈ内に搬送された余剰現像剤は、図３の左側に送られて、現像容器２２外に排出されるようになっている。なお、排出羽根５３、規制部５２、及び第１螺旋羽根４４ａ、第２螺旋羽根４４ｃは合成樹脂によって回転軸４４ｂと一体に成型される。

現像容器２２の外壁には、歯車６１〜６４が配設されている。歯車６１、６２は回転軸４３ｂに固着され、歯車６４は回転軸４４ｂに固着され、歯車６３は、現像容器２２に回転可能に保持されて、歯車６２、６４に噛合している。

上記構成の第１スパイラル４３によれば、回転軸４３ｂの外周面に第１螺旋羽根４３ａが設けられており、第１螺旋羽根４３ａは、回転軸４３ｂの回転によって第１の方向（図３の矢印Ｐ方向）に現像剤を攪拌しながら搬送する。また、回転軸４３ｂの外周面には、第１螺旋羽根４３ａのピッチ間（羽根と羽根との間）に第１螺旋羽根４３ａとは逆巻き（逆位相）であり、且つ第１螺旋羽根４３ａよりも小径の第２螺旋羽根４３ｃが設けられている。第２螺旋羽根４３ｃは、回転軸４３ｂの回転によって第１の方向とは逆方向の第２の方向（矢印Ｑ方向）への搬送作用を現像剤に生じさせる。

また、上記構成の第２スパイラル４４によれば、回転軸４４ｂの外周面に第１螺旋羽根４４ａが設けられており、第１螺旋羽根４４ａは、回転軸４４ｂの回転によって第１の方向（図３の矢印Ｑ方向）に現像剤を攪拌しながら搬送する。また、回転軸４４ｂの外周面には、第１螺旋羽根４４ａのピッチ間（羽根と羽根との間）に第１螺旋羽根４４ａとは逆巻き（逆位相）であり、且つ第１螺旋羽根４４ａよりも小径の第２螺旋羽根４４ｃが設けられている。第２螺旋羽根４４ｃは、回転軸４４ｂの回転によって第１の方向とは逆方向の第２の方向（矢印Ｐ方向）への搬送作用を現像剤に生じさせる。

第２螺旋羽根４３ｃ、４４ｃは、径方向において第１螺旋羽根４３ａ、４４ａの外端部（先端）よりも内方に位置していることにより、第２螺旋羽根４３ｃ、４４ｃの回転によって生じる第２の方向への搬送作用は回転軸４３ｂ、４４ｂ近傍に存在する現像剤の一部に対して生じる。そのため、第１螺旋羽根４３ａ、４４ａによる第１の方向への搬送作用をほとんど阻害しない。

このように、第２螺旋羽根４３ｃ、４４ｃを用いて、第１螺旋羽根４３ａ、４４ａによる現像剤の搬送方向（第１の方向）とは逆方向（第２の方向）の搬送作用を生じさせることにより、第１螺旋羽根４３ａ、４４ａのピッチ間において現像剤の対流が生じ、第１螺旋羽根４３ａ、４４ａの現像剤搬送作用をほとんど阻害することなく第１螺旋羽根４３ａ、４４ａ間における現像剤の攪拌が促進される。従って、現像剤補給口２２ｇから補給される新たなトナーとキャリアを、第１搬送室２２ｃ、第２搬送室２２ｄ内の二成分現像剤と迅速に且つ効果的に攪拌するとともに、第１搬送室２２ｃ、第２搬送室２２ｄ内の現像剤搬送速度の低下を有効に防止することができる。

なお、回転軸４３ｂ、４４ｂから第２螺旋羽根４３ｃ、４４ｃの先端までの高さ（径方向高さＲ２、図５参照）が、回転軸４３ｂ、４４ｂから第１螺旋羽根４３ａ、４４ａの先端までの高さ（径方向高さＲ１、図５参照）の１／４よりも小さい場合、第１螺旋羽根４３ａ、４４ａのピッチ間において現像剤の対流を十分に生じさせることができず、攪拌効果が低下する場合がある。一方、Ｒ２がＲ１の１／２よりも大きい場合、第２螺旋羽根４３ｃ、４４ｃによる第２の方向への搬送力が大きくなり過ぎて、第１螺旋羽根４３ａ、４４ａによる第１の方向への搬送作用を阻害してしまう場合がある。

従って、第２螺旋羽根４３ｃ、４４ｃの径方向高さＲ２は、第１螺旋羽根４３ａ、４４ａの径方向高さＲ１の１／４以上１／２以下であることが好ましい。これにより、第１螺旋羽根４３ａ、４４ａのピッチ間において現像剤の対流を生じさせつつ、搬送速度の低下を有効に防止することができる。

以下、図４〜図６を用いて第１搬送室２２ｃに配置される第１スパイラル４３の第１螺旋羽根４３ａ及び第２螺旋羽根４３ｃの詳細な構成について説明する。なお、第２搬送室２２ｄに配置される第１スパイラル４４の第１螺旋羽根４４ａ及び第２螺旋羽根４４ｃについても同様の構成であるため、ここでは説明を省略する。

図４および図５に示すように、第１スパイラル４３を構成する第１螺旋羽根４３ａ、第２螺旋羽根４３ｃは、各螺旋羽根の長さ方向を横断する断面形状が台形状である。そして、第１螺旋羽根４３ａと第２螺旋羽根４３ｃが回転軸４３ｂを１周する間において１８０°隔てた２箇所の交点４７において交差するように形成されている。第２螺旋羽根４３ｃの径方向高さＲ２は第１螺旋羽根４３ａの径方向高さＲ１よりも低くなっている。なお、本実施形態では、第１螺旋羽根４３ａの径方向高さＲ１および第２螺旋羽根４３ｃの径方向高さＲ２は、それぞれ一定である。

第１スパイラル４３の回転軸４３ｂは約８ｍｍの直径を有し、第１螺旋羽根４３ａは約１６ｍｍの直径を有し（径方向高さＲ１は約４ｍｍ）、軸方向に約２０ｍｍのピッチに形成されている。第２螺旋羽根４３ｃは約１２ｍｍの直径を有し（径方向高さＲ２は約２ｍｍ）、軸方向に約２０ｍｍのピッチに形成されている。

この第１スパイラル４３では、第１螺旋羽根４３ａおよび第２螺旋羽根４３ｃが形成されているため、第１スパイラル４３が回転すると、回転軸４３ｂの回転方向に対し交点４７の下流側（図５の下側）近傍の領域Ｗに現像剤が集まり現像剤の圧が上昇する。

また、図３に示すように、第１搬送室２２ｃには、現像剤搬送方向（矢印Ｐ方向）に対して上流側連通部２２ｅの上流側に隣接してトナー濃度センサー５１が配置されている。なお、図３では、トナー濃度センサー５１が第１スパイラル４３の奥側に位置するため、トナー濃度センサー５１を破線で表示している。

トナー濃度センサー５１としては、現像容器２２内における現像剤の透磁率を検出する透磁率センサーが用いられる。トナー濃度センサー５１により現像剤の透磁率が検出されると、その検出結果に応じた電圧値を制御部（図示せず）に出力するように構成されており、制御部によってトナー濃度センサー５１の出力値からトナー濃度が決定されるようになっている。

トナー濃度センサー５１の出力値はトナー濃度に応じて変化し、トナー濃度が高くなるほど磁性キャリアに対するトナーの比率が高くなり、磁気を通さないトナーの割合が増加するため出力値が低くなる。一方、トナー濃度が低くなるほどキャリアに対するトナーの比率が低くなり、磁気を通すキャリアの割合が増加するため出力値が高くなる。

ここで、本実施形態では図４および図６に示すように、トナー濃度センサー５１は、トナー濃度を検知する検知面５１ａが第１スパイラル４３の回転軸４３ｂの真下の位置で水平になるように配置されている。また、トナー濃度センサー５１は図４に示すように、検知面５１ａが交点４７に対向するように配置されている。すなわち、トナー濃度センサー５１は、検知面５１ａが第１スパイラル４３の軸方向において交点４７と重なる位置に配置されている。

本実施形態では、上記のように、トナー濃度センサー５１は、検知面５１ａが回転軸４３ｂの真下に位置するように配置されている。これにより、トナー濃度センサー５１を第１スパイラル４３の回転軸４３ｂに対して斜め下方向に配置する場合と異なり、現像装置２ａ〜２ｄが回転軸４３ｂと直交する方向（図６の左右方向）に大きくなるのを抑制することができる。

また、軸方向において第１螺旋羽根４３ａの形成領域と重なるように第２螺旋羽根４３ｃが形成された第１スパイラル４３を用いた場合、第１スパイラル４３の回転に伴って、回転軸４３ｂの回転方向に対し交点４７の下流側近傍の領域Ｗに現像剤が集まる。このため、上記のように、検知面５１ａが交点４７に対向するようにトナー濃度センサー５１を配置することによって、第１スパイラル４３が回転することにより交点４７が検知面５１ａを通過する際に、交点４７の下流側近傍の現像剤の圧力により検知面５１ａの現像剤を流動させることができる。これにより、検知面５１ａに現像剤が滞留するのを抑制することができるので、トナー濃度センサー５１によるトナー濃度の検知精度を向上させることができる。また、検知面５１ａに現像剤が滞留するのを抑制するためのスクレーパーを設ける必要がないので、現像剤へのストレスが大きくなるのを抑制することができる。

（第２実施形態）
本発明の第２実施形態の現像装置２ａ〜２ｄでは図７および図８に示すように、第２螺旋羽根４３ｃのうちの検知面５１ａに対向する交点４７から第２螺旋羽根４３ｃの現像剤搬送方向上流側（図７の右側）の所定範囲には、第２螺旋羽根４３ｃの他の部分の径方向高さＲ２よりも大きく且つ第１螺旋羽根４３ａの径方向高さＲ１以下の径方向高さを有する大径部４３ｄが形成されている。大径部４３ｄは、検知面５１ａに対向する交点４７に対してのみ（すなわち、１箇所だけ）設けられている。なお、ここでは、大径部４３ｄは、約３ｍｍの径方向高さを有するように形成されている。

第２実施形態のその他の構造は、上記第１実施形態と同様である。

本実施形態では、上記のように、第２螺旋羽根４３ｃのうちの検知面５１ａに対向する交点４７から第２螺旋羽根４３ｃの現像剤搬送方向上流側の所定範囲には、第２螺旋羽根４３ｃの他の部分の径方向高さＲ２よりも大きく且つ第１螺旋羽根４３ａの径方向高さＲ１以下の径方向高さを有する大径部４３ｄが形成されている。これにより、第１スパイラル４３が回転することにより交点４７が検知面５１ａを通過する際に、交点４７の下流側近傍の現像剤の圧力をより大きくすることができるので、検知面５１ａに現像剤が滞留するのをより抑制することができる。

第２実施形態のその他の効果は、上記第１実施形態と同様である。

（第３実施形態）
本発明の第３実施形態の現像装置２ａ〜２ｄでは図９に示すように、回転軸４３ｂのうちの検知面５１ａに対向する領域には、回転軸４３ｂの他の部分よりも直径の大きい大径軸部４３ｅが形成されている。ここでは、大径軸部４３ｅは、約１０ｍｍの直径を有するように形成されている。大径軸部４３ｅは、検知面５１ａの直径と略同じ軸方向の長さを有するように形成されている。

なお、大径軸部４３ｅを設けた場合、第２螺旋羽根４３ｃの現像剤搬送力が低下するため、図１０に示すように、第２螺旋羽根４３ｃのうちの検知面５１ａに対向する領域（大径軸部４３ｅが形成された領域）に、第２螺旋羽根４３ｃの他の部分の径方向高さＲ２よりも大きく且つ第１螺旋羽根４３ａの径方向高さＲ１以下の径方向高さを有する大径部４３ｄを設けてもよい。この場合、大径部４３ｄは、上記第２実施形態の大径部４３ｄに比べて軸方向に約２倍の大きさに形成される。

また、大径軸部４３ｅは、第２螺旋羽根４３ｃの外端部（先端）よりも径方向外側に突出しないように形成する必要がある。このため、大径軸部４３ｅの直径を約１２ｍｍ（第２螺旋羽根４３ｃの径方向高さＲ２）以上の大きさに形成する場合は、図１０に示したように、大径部４３ｄを大径軸部４３ｅよりも径方向外側に突出するように設ければよい。

第３実施形態のその他の構造は、上記第１実施形態と同様である。

本実施形態では、上記のように、回転軸４３ｂのうちの検知面５１ａに対向する領域には、回転軸４３ｂの他の部分よりも直径の大きい大径軸部４３ｅが形成されている。これにより、第１スパイラル４３が回転することにより交点４７が検知面５１ａを通過する際に、交点４７の下流側近傍の現像剤の圧力をより大きくすることができるので、検知面５１ａに現像剤が滞留するのをより抑制することができる。

また、上記のように、第２螺旋羽根４３ｃのうちの検知面５１ａに対向する領域に、第２螺旋羽根４３ｃの他の部分の径方向高さＲ２よりも大きく且つ第１螺旋羽根４３ａの径方向高さＲ１以下の径方向高さを有する大径部４３ｄを形成してもよい。このように構成すれば、第２螺旋羽根４３ｃの大径部４３ｄを回転軸４３ｂの大径軸部４３ｅよりも径方向外側に容易に突出させることができるので、第２螺旋羽根４３ｃの現像剤搬送力を容易に確保することができる。

第３実施形態のその他の効果は、上記第１実施形態と同様である。

なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。

本発明は、電子写真方式を利用した複写機、プリンター、ファクシミリ、それらの複合機等の画像形成装置に用いる現像装置及びそれを備えた画像形成装置に利用することができる。

また、本発明の現像装置は、図３に示したような、現像剤補給口２２ｇと現像剤排出口２２ｈとを備え、磁気ローラー２１と現像ローラー２０とを備えた現像装置２ａ〜２ｄに限定されるものではなく、種々の現像装置に適用可能である。

また、上記実施形態では、攪拌搬送部材として第１搬送室２２ｃに配置される第１スパイラル４３を用いる例について示したが、本発明はこれに限らず、攪拌搬送部材として第２搬送室２２ｄに配置される第２スパイラル４４を用い、第２搬送室２２ｄにトナー濃度センサー５１を設けてもよい。

また、上記実施形態では、第１螺旋羽根４３ａおよび第２螺旋羽根４３ｃを同じピッチで形成した例について示したが、本発明はこれに限らず、第１螺旋羽根４３ａおよび第２螺旋羽根４３ｃを互いに異なるピッチで形成してもよい。

１ 画像形成装置
２ａ〜２ｄ 現像装置
２１ 磁気ローラー（現像剤担持体）
２２ 現像容器
４３ 第１スパイラル（攪拌搬送部材）
４３ａ 第１螺旋羽根
４３ｂ 回転軸
４３ｃ 第２螺旋羽根
４３ｄ 大径部
４３ｅ 大径軸部
４７ 交点
５１ トナー濃度センサー
５１ａ 検知面
Ｒ１、Ｒ２ 径方向高さ

Claims (6)

1. トナーを含む現像剤を収容する現像容器と、
   前記現像容器に設けられ、前記現像容器内の前記現像剤を表面に担持する現像剤担持体と、
   前記現像容器内の前記現像剤を攪拌搬送する攪拌搬送部材と、
   前記現像容器内のトナー濃度を検知する検知面を有するトナー濃度センサーと、
   を備え、
   前記攪拌搬送部材は、前記現像容器内に回転可能に支持される回転軸と、前記回転軸の外周面に形成され、前記回転軸の回転により前記現像剤を軸方向に搬送する第１螺旋羽根と、前記軸方向において前記第１螺旋羽根の形成領域と重なるように前記回転軸の外周面に形成され、前記第１螺旋羽根とは逆巻きで、且つ前記第１螺旋羽根よりも小さい径方向高さを有する第２螺旋羽根と、を有し、
   前記第１螺旋羽根は、前記回転軸を１周する間に少なくとも１箇所で前記第２螺旋羽根と交差し、
   前記トナー濃度センサーは、前記検知面が前記回転軸の真下の位置で前記第１螺旋羽根と前記第２螺旋羽根との交点に対向するように配置されていることを特徴とする現像装置。
2. 前記第２螺旋羽根のうちの前記検知面に対向する前記交点から前記第２螺旋羽根の現像剤搬送方向上流側の所定範囲には、前記第２螺旋羽根の他の部分の径方向高さよりも大きく且つ前記第１螺旋羽根の径方向高さ以下の径方向高さを有する大径部が形成さ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. 前記回転軸のうちの前記検知面に対向する領域には、前記回転軸の他の部分よりも直径の大きい大径軸部が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
4. 前記第２螺旋羽根のうちの前記検知面に対向する領域には、前記第２螺旋羽根の他の部分の径方向高さよりも大きく且つ前記第１螺旋羽根の径方向高さ以下の径方向高さを有する大径部が形成されていることを特徴とする請求項３に記載の現像装置。
5. 前記現像剤は、キャリアおよび前記トナーを有する二成分現像剤であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の現像装置。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載の現像装置を備えた画像形成装置。

Images