(57)【要約】【課題】撹拌能力、搬送能力を共に向上させることを可能とした粉体搬送装置と、その構成を攪拌搬送部に適用した現像装置を提供する。【解決手段】本発明の粉体搬送装置（現像装置）は、長手方向への搬送能力を備える複数の搬送部材５６ａ，５６ｂを有し、複数の搬送部材は上下方向に略並列に配置されており、複数の搬送部材を収容して一つの搬送路とする容器５３を有し、複数の搬送部材の搬送方向は、長手方向に対して同一方向であり、複数の搬送部材の部材間は、長手方向の搬送部材長に対して半分以上の領域で連通しており、複数の搬送部材のうちの下側の搬送部材５６ｂの一部に切欠きを設けるとともに、該下側の搬送部材に直交する仕切り部材５３ａ（６２ａ）を設け、切欠きと仕切り部材５３ａの位置を一致させる構成としたので、搬送部材同士の間で混合・攪拌させながら粉体（現像剤）を搬送することができる。【選択図】図６
2010164836.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
粉体を攪拌しながら搬送する粉体搬送装置であって、
長手方向への搬送能力を備える複数の搬送部材を有し、該複数の搬送部材は上下方向に略並列に配置されており、
前記複数の搬送部材を収容して一つの搬送路とする容器を有し、
前記複数の搬送部材の搬送方向は、長手方向に対して同一方向であり、
前記複数の搬送部材の部材間は、長手方向の搬送部材長に対して半分以上の領域で連通しており、
前記複数の搬送部材のうちの下側の搬送部材の一部に切欠きを設けるとともに、該下側の搬送部材に直交する仕切り部材を設け、
前記切欠きと前記仕切り部材の位置を一致させることを特徴とする粉体搬送装置。
【請求項２】
請求項１に記載の粉体搬送装置において、
下側の搬送部材の切欠きおよび該下側の搬送部材に直交する仕切り部材を複数備えたことを特徴とする粉体搬送装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の粉体搬送装置において、
上側の搬送部材の一部に切欠きを設けるとともに、該上側の搬送部材に直交する仕切り部材を備え、上下の搬送部材の仕切り部材の粉体搬送方向での位置を異ならせたことを特徴とする粉体搬送装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか一つに記載の粉体搬送装置において、
前記上側の搬送部材の切欠き及び該上側の搬送部材に直交する仕切り部材を複数備えたことを特徴とする粉体搬送装置。
【請求項５】
請求項２または４に記載の粉体搬送装置において、
前記搬送部材はらせん状の羽根を有するスクリュ形状とし、複数の仕切り部材は該スクリュの１ピッチ以上の間隔をもって配置されていることを特徴とする粉体搬送装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか一つに記載の粉体搬送装置において、
前記仕切り部材の壁面は、粉体の搬送方向に対して傾斜していることを特徴とする粉体搬送装置。
【請求項７】
粉体からなる現像剤を担持する現像剤坦持体と、
前記現像剤を前記現像剤坦持体に供給するための供給部と、
前記供給部から前記現像剤を受け取り、攪拌しながら搬送した後で、該供給部に戻すための攪拌搬送部と、
を備えた現像装置であって、
前記攪拌搬送部は、
長手方向への搬送能力を備える複数の搬送部材を有し、
前記複数の搬送部材は上下方向に略並列に配置されており、
前記複数の搬送部材を収容して一つの搬送路とする容器を有し、
前記複数の搬送部材の搬送方向は、長手方向に対して同一方向であり、
前記複数の搬送部材の部材間は、長手方向の搬送部材長に対して半分以上の領域で連通しており、
前記複数の搬送部材のうちの下側の搬送部材の一部に切欠きを設けるとともに、該下側の搬送部材に直交する仕切り部材を設け、
前記切欠きと前記仕切り部材の位置を一致させることを特徴とする現像装置。
【請求項８】
粉体からなる現像剤を担持する現像剤坦持体と、
前記現像剤を前記現像剤坦持体に供給するための供給部と、
前記供給部と前記現像剤担持体から前記現像剤を受け取り、攪拌しながら搬送した後で、該供給部に戻すための攪拌搬送部と、
を備えた現像装置であって、
前記攪拌搬送部は、
長手方向への搬送能力を備える複数の搬送部材を有し、
前記複数の搬送部材は上下方向に略並列に配置されており、
前記複数の搬送部材を収容して一つの搬送路とする容器を有し、
前記複数の搬送部材の搬送方向は、長手方向に対して同一方向であり、
前記複数の搬送部材の部材間は、長手方向の搬送部材長に対して半分以上の領域で連通しており、
前記複数の搬送部材のうちの下側の搬送部材の一部に切欠きを設けるとともに、該下側の搬送部材に直交する仕切り部材を設け、
前記切欠きと前記仕切り部材の位置を一致させることを特徴とする現像装置。
【請求項９】
請求項７または８に記載の現像装置において、
下側の搬送部材の切欠きおよび該下側の搬送部材に直交する仕切り部材を複数備えたことを特徴とする現像装置。
【請求項１０】
請求項７乃至９のいずれか一つに記載の現像装置において、
上側の搬送部材の一部に切欠きを設けるとともに、該上側の搬送部材に直交する仕切り部材を備え、上下の搬送部材の仕切り部材の現像剤搬送方向での位置を異ならせたことを特徴とする現像装置。
【請求項１１】
請求項７乃至１０のいずれか一つに記載の現像装置において、
前記上側の搬送部材の切欠き及び該上側の搬送部材に直交する仕切り部材を複数備えたことを特徴とする現像装置。
【請求項１２】
請求項９または１１に記載の現像装置において、
前記搬送部材はらせん状の羽根を有するスクリュ形状とし、複数の仕切り部材は該スクリュの１ピッチ以上の間隔をもって配置されていることを特徴とする現像装置。
【請求項１３】
請求項７乃至１２のいずれか一つに記載の現像装置において、
前記仕切り部材の壁面は、粉体の搬送方向に対して傾斜していることを特徴とする現像装置。
【請求項１４】
請求項７乃至１３のいずれか一つに記載の現像装置において、
前記現像剤の搬送方向と鉛直な方向において、前記下側の搬送部材は前記供給部から離れる方向に現像剤を移送する方向に回転し、
前記上側の搬送部材は前記下側の搬送部材との近接位置において反対方向に回転することを特徴とする現像装置。
【請求項１５】
請求項７乃至１４のいずれか一つに記載の現像装置において、
トナー濃度検知手段を具備し、該トナー濃度検知手段は前記下側の搬送部材の下部付近に対向し、該下側の搬送部材の仕切り部材の現像剤搬送方向の直上流に位置することを特徴とする現像装置。
【請求項１６】
像担持体と、請求項７乃至１５のいずれか一つに記載の現像装置とが、一体化されたことを特徴とするプロセスカートリッジ。
【請求項１７】
像担持体と、請求項７乃至１５のいずれか一つに記載の現像装置とを備えたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項１８】
請求項１６に記載のプロセスカートリッジを備えたことを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、粉体を攪拌しながら搬送する粉体搬送装置と、その粉体搬送装置の構成を有する現像装置と、該現像装置を備えたプロセスカートリッジ、及び、前記現像装置またはプロセスカートリッジを備えた複写機、プリンタ、ファクシミリ、プロッタまたは、それらの複合機やデジタルダイレクト製版機等の画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
図２２に基づき従来の現像装置について説明する。従来の着色粉体（以下、トナーと言う）とキャリアとからなる現像剤を用いる二成分現像装置では、現像容器１５３内においてトナーとキャリアとを混合し、適正なトナー濃度に攪拌させた現像剤を、現像剤担持体としての現像ローラ１５１上に搬送している。
図２２の例では、現像剤が搬送スクリュ１５５，１５６によって、それぞれ軸方向に異なる方向に搬送されている。搬送スクリュ１５５，１５６の間は現像容器１５３によって仕切られているが、軸方向の両端部では仕切が無くなっており、互いのスクリュ間への現像剤の受け渡しが可能となっている。従って、現像剤は搬送スクリュ１５５，１５６の間で循環を繰り返すことになる。
【０００３】
ここで、現像ローラ１５１に隣接する搬送スクリュ１５５上に搬送される現像剤の一部は現像ローラ１５１に担持され現像剤規制部材たるドクタブレード１５２によって現像剤搬送量を一定に規制された後に、現像ローラ１５１と像担持体１０１との最近接領域である現像領域に導かれ、像担持体１０１上の潜像の現像が行われる。
現像動作後の現像剤は現像容器１５３中において現像ローラ１５１より離間され、再び搬送スクリュ１５５の搬送路中に戻されて循環が繰り返される。
【０００４】
上記のような現像装置においては、スクリュの搬送ムラや、搬送中のトナー濃度変動に起因する画像濃度ムラが発生することがある。特にトナー補給装置により大量にトナーが補給されると、トナーが現像剤表面に浮いてしまい、そのまま搬送されて濃度ムラを発生させることがある。これを防止するため、スクリュや搬送部の形状を変化させて混合促進を狙った従来技術があり、例えば特許文献１（特開２００６−１７８３８１号公報）に記載の発明では、搬送スクリュの撹拌促進のため、スクリュの螺旋形状を一部切り欠くとともに、撹拌のための起立部を設けている。
しかしながら、１本のスクリュで形状変更等により攪拌機能を高めようとすると、搬送能力を犠牲にすることになってしまい、搬送能力が低下すると、トナーを消費した現像剤と、トナーを補給された現像剤との間で濃度ムラを生じ、画像濃度を変動させてしまう原因となるため、搬送能力と攪拌能力を共に向上させることが望ましい。搬送能力向上は、スクリュの回転スピードを上げることで実現できるが、その場合は高速回転による発熱や軸受等の摩耗による耐久性の低下等の別の問題が発生するため、回転スピードを上げずに搬送能力、攪拌能力を向上させる手段が必要である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
近年の、小粒径化し、流動性の増したトナーやキャリアに対しては、トナーが浮かび易く、スクリュを乗り越えるように流れてしまうので、スクリュのらせん部や撹拌促進部が現像剤中に隠れてしまうと、分散させることが難しい。
前述の特許文献１の対策例では、攪拌の促進作用はあるものの、軸方向の搬送力が低下してしまうため、現像剤が溜まりがちになり現像剤表面に浮いているトナーを攪拌する作用は弱い。
例えばトナーとキャリアを混合した粉体（現像剤）を一方向に搬送する際に、単一の搬送部材だけでは攪拌作用が弱く、特に表面付近のトナーはほとんど他の主流と混ざらないまま搬送されてしまい、粉体（現像剤）に攪拌ムラを生じてしまう。
【０００６】
また、特許文献２（特開２００５−３４５８５８号公報）には仕切り部材無しに隣接した２本の攪拌部材により同方向に現像剤を搬送させる記載がある。ただし、２本の攪拌部材を隣接させるだけでは攪拌部材間での積極的な現像剤の受け渡しは発生せず攪拌能力の著しい向上は見られない。
【０００７】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、撹拌能力、搬送能力を共に向上させることを可能とした粉体搬送装置を提供し、その粉体搬送装置の構成を適用した現像装置を提供することを目的とする。さらに本発明は、トナー補給装置により大量にトナーが補給されても現像剤に十分混合・分散させることができ、装置を大型化せずに、高速化にも対応可能とし、より正確なトナー濃度の検知をも可能とする現像装置を提供することを目的とする。さらに本発明は、前記現像装置を備え、現像装置交換等のメンテナンス性を向上させるプロセスカートリッジを提供すること、及び、前記現像装置を備え濃度ムラの発生を抑制して安定した画像形成を行うことができる画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明では以下のような解決手段を採っている。
本発明の第１の手段は、粉体を攪拌しながら搬送する粉体搬送装置であって、長手方向への搬送能力を備える複数の搬送部材を有し、該複数の搬送部材は上下方向に略並列に配置されており、前記複数の搬送部材を収容して一つの搬送路とする容器を有し、前記複数の搬送部材の搬送方向は、長手方向に対して同一方向であり、前記複数の搬送部材の部材間は、長手方向の搬送部材長に対して半分以上の領域で連通しており、前記複数の搬送部材のうちの下側の搬送部材の一部に切欠きを設けるとともに、該下側の搬送部材に直交する仕切り部材を設け、前記切欠きと前記仕切り部材の位置を一致させることを特徴とする。
【０００９】
本発明の第２の手段は、第１の手段の粉体搬送装置において、下側の搬送部材の切欠きおよび該下側の搬送部材に直交する仕切り部材を複数備えたことを特徴とする。
本発明の第３の手段は、第１または第２の手段の粉体搬送装置において、上側の搬送部材の一部に切欠きを設けるとともに、該上側の搬送部材に直交する仕切り部材を備え、上下の搬送部材の仕切り部材の粉体搬送方向での位置を異ならせたことを特徴とする。
本発明の第４の手段は、第１乃至第３のいずれか一つの手段の粉体搬送装置において、前記上側の搬送部材の切欠き及び該上側の搬送部材に直交する仕切り部材を複数備えたことを特徴とする。
本発明の第５の手段は、第２または第４の手段の粉体搬送装置において、前記搬送部材はらせん状の羽根を有するスクリュ形状とし、複数の仕切り部材は該スクリュの１ピッチ以上の間隔をもって配置されていることを特徴とする。
本発明の第６の手段は、第１乃至第５のいずれか一つの手段の粉体搬送装置において、前記仕切り部材の壁面は、粉体の搬送方向に対して傾斜していることを特徴とする。
【００１０】
本発明の第７の手段は、粉体からなる現像剤を担持する現像剤坦持体と、前記現像剤を前記現像剤坦持体に供給するための供給部と、前記供給部から前記現像剤を受け取り、攪拌しながら搬送した後で、該供給部に戻すための攪拌搬送部と、を備えた現像装置であって、前記攪拌搬送部は、長手方向への搬送能力を備える複数の搬送部材を有し、前記複数の搬送部材は上下方向に略並列に配置されており、前記複数の搬送部材を収容して一つの搬送路とする容器を有し、前記複数の搬送部材の搬送方向は、長手方向に対して同一方向であり、前記複数の搬送部材の部材間は、長手方向の搬送部材長に対して半分以上の領域で連通しており、前記複数の搬送部材のうちの下側の搬送部材の一部に切欠きを設けるとともに、該下側の搬送部材に直交する仕切り部材を設け、前記切欠きと前記仕切り部材の位置を一致させることを特徴とする。
【００１１】
本発明の第８の手段は、粉体からなる現像剤を担持する現像剤坦持体と、前記現像剤を前記現像剤坦持体に供給するための供給部と、前記供給部と前記現像剤担持体から前記現像剤を受け取り、攪拌しながら搬送した後で、該供給部に戻すための攪拌搬送部と、を備えた現像装置であって、前記攪拌搬送部は、長手方向への搬送能力を備える複数の搬送部材を有し、前記複数の搬送部材は上下方向に略並列に配置されており、前記複数の搬送部材を収容して一つの搬送路とする容器を有し、前記複数の搬送部材の搬送方向は、長手方向に対して同一方向であり、前記複数の搬送部材の部材間は、長手方向の搬送部材長に対して半分以上の領域で連通しており、前記複数の搬送部材のうちの下側の搬送部材の一部に切欠きを設けるとともに、該下側の搬送部材に直交する仕切り部材を設け、前記切欠きと前記仕切り部材の位置を一致させることを特徴とする。
【００１２】
本発明の第９の手段は、第７または第８の手段の現像装置において、下側の搬送部材の切欠きおよび該下側の搬送部材に直交する仕切り部材を複数備えたことを特徴とする。
本発明の第１０の手段は、第７乃至第９のいずれか一つの手段の現像装置において、上側の搬送部材の一部に切欠きを設けるとともに、該上側の搬送部材に直交する仕切り部材を備え、上下の搬送部材の仕切り部材の現像剤搬送方向での位置を異ならせたことを特徴とする。
本発明の第１１の手段は、第７乃至第１０のいずれか一つの手段の現像装置において、前記上側の搬送部材の切欠き及び該上側の搬送部材に直交する仕切り部材を複数備えたことを特徴とする。
本発明の第１２の手段は、第９または第１１の手段の現像装置において、前記搬送部材はらせん状の羽根を有するスクリュ形状とし、複数の仕切り部材は該スクリュの１ピッチ以上の間隔をもって配置されていることを特徴とする。
本発明の第１３の手段は、第７乃至第１２のいずれか一つの手段の現像装置において、前記仕切り部材の壁面は、粉体の搬送方向に対して傾斜していることを特徴とする。
本発明の第１４の手段は、第７乃至第１３のいずれか一つの手段の現像装置において、前記現像剤の搬送方向と鉛直な方向において、前記下側の搬送部材は前記供給部から離れる方向に現像剤を移送する方向に回転し、前記上側の搬送部材は前記下側の搬送部材との近接位置において反対方向に回転することを特徴とする。
本発明の第１５の手段は、第７乃至第１４のいずれか一つの手段の現像装置において、トナー濃度検知手段を具備し、該トナー濃度検知手段は前記下側の搬送部材の下部付近に対向し、該下側の搬送部材の仕切り部材の現像剤搬送方向の直上流に位置することを特徴とする。
【００１３】
本発明の第１６の手段は、プロセスカートリッジであって、像担持体と、第７乃至第１５のいずれか一つの手段の現像装置とが、一体化されたことを特徴とする。
本発明の第１７の手段は、画像形成装置であって、像担持体と、第７乃至第１５のいずれか一つの手段の現像装置とを備えたことを特徴とする。
本発明の第１８の手段は、画像形成装置であって、第１６の手段のプロセスカートリッジを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の第１の手段の粉体搬送装置では、複数の搬送部材を用い、部材間を連通させ、仕切り部材を用いることで、搬送部材同士の間で混合させながら粉体を搬送することができ、攪拌能力・搬送能力ともに優れた粉体搬送装置を得ることができる。
第２の手段の粉体搬送装置では、第１の手段の効果に加え、下側の搬送部材の切欠きおよび該下側の搬送部材に直交する仕切り部材を複数備えたので、粉体の混合、攪拌をより促進でき、攪拌能力・搬送能力ともに優れた粉体搬送装置を得ることができる。
第３の手段の粉体搬送装置では、第１または第２の手段の効果に加え、上側の搬送部材の一部に切欠きを設けるとともに、該上側の搬送部材に直交する仕切り部材を備え、上下の搬送部材の仕切り部材の粉体搬送方向での位置を異ならせたことにより、高速搬送時でも十分に混合・攪拌を行うことができる。
第４の手段の粉体搬送装置では、第１乃至第３のいずれか一つの手段の効果に加え、上側の搬送部材の切欠き及び該上側の搬送部材に直交する仕切り部材を複数備えたことにより、超高速搬送時でもより十分に混合・攪拌を行うことができる。
第５の手段の粉体搬送装置では、第２または第４の手段の効果に加え、搬送部材はらせん状の羽根を有するスクリュ形状とし、複数の仕切り部材は該スクリュの１ピッチ以上の間隔をもって配置されていることにより、らせん羽根の投影角度は３６０°（全周）となり切り欠きによる粉体搬送能力の低下が抑えられる。
第６の手段の粉体搬送装置では、第１乃至第５のいずれか一つの手段の効果に加え、仕切り部材の壁面は、粉体の搬送方向に対して傾斜していることにより、粉体と仕切り部材の壁面との摩擦による熱の発生を抑えられ、また粉体搬送装置の駆動トルクも小さくすることができる。
【００１５】
本発明の第７、第８の手段の現像装置では、複数の搬送部材を用い、部材間を連通させ、仕切り部材を用いることで、搬送部材同士の間で混合させながら現像剤を搬送することができ、攪拌能力・搬送能力ともに優れた攪拌搬送部を備えた現像装置を得ることができる。また、一度現像に使用された現像剤を再度現像に使用することなく回収し、補給トナーと混合して攪拌するので、大量のトナー消費時でも画像濃度の低下が抑えられる。
第９の手段の現像装置では、第７、第８の手段の効果に加え、下側の搬送部材の切欠きおよび該下側の搬送部材に直交する仕切り部材を複数備えたので、現像剤の混合、攪拌をより促進でき、攪拌能力・搬送能力ともに優れた現像装置を得ることができる。
第１０の手段の現像装置では、第７乃至第９のいずれか一つの手段の効果に加え、上側の搬送部材の一部に切欠きを設けるとともに、該上側の搬送部材に直交する仕切り部材を備え、上下の搬送部材の仕切り部材の粉体搬送方向での位置を異ならせたことにより、高速画像形成時（高速搬送時）でも十分に混合・攪拌を行うことができる。
第１１の手段の現像装置では、第７乃至第１０のいずれか一つの手段の効果に加え、上側の搬送部材の切欠き及び該上側の搬送部材に直交する仕切り部材を複数備えたことにより、超高速画像形成時（超高速搬送時）でもより十分に混合・攪拌を行うことができる。
第１２の手段の現像装置では、第９または第１１の手段の効果に加え、搬送部材はらせん状の羽根を有するスクリュ形状とし、複数の仕切り部材は該スクリュの１ピッチ以上の間隔をもって配置されていることにより、らせん羽根の投影角度は３６０°（全周）となり切り欠きによる現像剤搬送能力の低下が抑えられる。
第１３の手段の現像装置では、第７乃至第１２のいずれか一つの手段の効果に加え、仕切り部材の壁面は、現像剤の搬送方向に対して傾斜していることにより、現像剤と仕切り部材の壁面との摩擦による熱の発生を抑えられ、また現像装置の駆動トルクも小さくすることができる。
【００１６】
第１４の手段の現像装置では、第７乃至第１３のいずれか一つの手段の効果に加え、現像剤の搬送方向と鉛直な方向において、下側の搬送部材は供給部から離れる方向に現像剤を移送する方向に回転し、上側の搬送部材は下側の搬送部材との近接位置において反対方向に回転することにより、下側の搬送部材は現像剤が供給部から離れる方向に回転するため供給部から撹拌部への現像剤の受け入れが容易になる。また、上側の搬送部材は下側の搬送部材との近接位置において反対方向に回転するため、せん断応力が発生することによって、流れ（渦）が発生し、混合作用がより一層向上する。また、撹拌搬送部から供給部への現像剤の受け渡しを容易にもしている。
第１５の手段の現像装置では、第７乃至第１４のいずれか一つの手段の効果に加え、トナー濃度検知手段を具備し、該トナー濃度検知手段は前記下側の搬送部材の下部付近に対向し、該下側の搬送部材の仕切り部材の現像剤搬送方向の直上流に位置することにより、トナー濃度検知手段付近において最も現像剤の量が多く密であるため、より正確にトナー濃度を検知できる。
【００１７】
第１６の手段のプロセスカートリッジでは、像担持体と、第７乃至第１５のいずれか一つの手段の現像装置とが一体化されたことにより、第７乃至第１５のいずれか一つの手段の効果を有するプロセスカートリッジが得られる。
第１７の手段の画像形成装置では、第７乃至第１５のいずれか一つの手段の現像装置を備えたことにより、第７乃至第１５のいずれか一つの手段の効果を有し、濃度ムラの発生を抑制して安定した画像形成を行うことができる画像形成装置が得られる。
第１８の手段の画像形成装置では、第１６の手段のプロセスカートリッジを備えたことにより、第１７の手段と同様の効果を有するとともに、メンテナンスを行う際の作業性を向上することができる画像形成装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施形態を示す画像形成装置の概略全体構成図である。
【図２】図１に示す画像形成装置の作像部の構成例を示す概略断面図である。
【図３】本発明の第１の実施例を示す現像装置の概略構成図である。
【図４】図３に示す現像装置を手前側から見た斜視図であり。
【図５】図３に示す現像装置を奥側から見た斜視図である。
【図６】図３〜５に示す現像装置の攪拌搬送部の長手方向の概略構成説明図である。
【図７】図３〜５に示す現像装置の分解斜視図である。
【図８】図３〜６に示す現像装置の連通孔部での断面図である。
【図９】図３〜６に示す現像装置の攪拌促進仕切壁部での断面図である。
【図１０】図３〜６に示す現像装置の連通孔部での断面図である。
【図１１】図３〜６に示す現像装置の要部拡大図である。
【図１２】本発明の第２の実施例を示す現像装置の中央部付近での概略断面構成図である。
【図１３】図１２に示す現像装置を手前側から見た斜視図であり。
【図１４】図１２に示す現像装置を奥側から見た斜視図である。
【図１５】図１２〜１４に示す現像装置の攪拌搬送部の長手方向の概略構成説明図である。
【図１６】図１２〜１５に示す現像装置の分解斜視図である。
【図１７】図１２〜１５に示す現像装置の連通孔部での断面図である。
【図１８】図１２〜１５に示す現像装置の攪拌促進仕切壁部での断面図である。
【図１９】図１２〜１５に示す現像装置の連通孔部での断面図である。
【図２０】本発明の第３の実施例を示す図であって、現像装置の攪拌搬送部の長手方向の概略構成説明図である。
【図２１】本発明の現像装置を備えたプロセスカートリッジの一例を示す斜視図である。
【図２２】従来の現像装置の一例を示す概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
図１は本発明にて用いる画像形成装置全体の構成例を示しており、図２は現像装置５の基本構成を含む作像部を示したものである。尚、現像装置５の具体的な構成は後述の実施例で説明する。
【００２０】
図１において、符号１００は装置本体であり、３１はトナー補給部、３２は原稿読み取り部を示している。
図１に示すように、装置本体１００内には、中間転写ユニット１０の未定着像担持体としての中間転写ベルト８の下面に対向するように、各色（イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック）に対応した作像部６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６Ｂｋが並設されている。なお、装置本体１００に設置される４つの作像部６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６Ｂｋは、作像プロセスに用いられるトナーの色が異なる以外はほぼ同一構造であるので、図２においては、作像部６と、感光体ドラム１と、１次転写手段としての１次転写バイアスローラ９とにおける符号のアルファベット（Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｂｋ）を省略して図示する。
【００２１】
図２に示すように、作像部６は、像担持体としての感光体ドラム１と、感光体ドラム１の周囲に配設された帯電部４、現像部としての現像装置５、クリーニング部２等で構成されている（図１では現像装置５のみ表示している）。
この作像部６の感光体ドラム１上で、作像プロセス（帯電工程、露光工程、現像工程、転写工程、クリーニング工程）が行われ、感光体ドラム１上に所望のトナー像が形成される。
【００２２】
より具体的には、感光体ドラム１は、不図示の駆動部によって図２中の時計回り方向に回転駆動され、帯電部４の位置で、帯電ローラ４ａにより感光体ドラム１の表面が一様に帯電される（帯電工程）。
その後、感光体ドラム１の表面は、不図示の露光部から発せられたレーザ光Ｌの照射位置に達して、この位置での露光走査によって静電潜像が形成される。この際、レーザ光の照射面積を積算（画素カウント）することによりトナーの消費量が見積もられる。
その後、感光体ドラム１の表面は、現像装置５との対向位置に達し、この位置で静電潜像が現像されて、所望のトナー像が形成される（現像工程）。また、図１に示すトナー補給部３１は、先に見積もられたトナー消費量に見合ったトナー量を現像装置５へと補給する。トナー補給後、現像装置５はトナー濃度検知手段により適正なトナー濃度になったことを確認し必要に応じて追加のトナー補給命令を発することができる。
【００２３】
その後、感光体ドラム１の表面は、中間転写ベルト８及び１次転写バイアスローラ９との対向位置に達して、この位置で感光体ドラム１上のトナー像が中間転写ベルト８上に転写される（１次転写工程）。このとき、感光体ドラム１上には、僅かながら未転写トナーが残存する。
その後、感光体１の表面は、クリーニング部２との対向位置に達し、この位置で感光体ドラム１上に残存した未転写トナーがクリーニングブレード２ａによって回収される（クリーニング工程）。クリーニング後感光体ドラム１の表面は除電ローラ１１により電位を初期化される。
こうして、感光体ドラム１上で行われる一連の作像プロセスが終了する。
【００２４】
上述した作像プロセスは、図１に示すように、４つの作像部６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６Ｂｋで、それぞれ行われる。すなわち、作像部の下方に配設された不図示の露光部（光書き込み装置）から、画像情報に基づいたレーザ光Ｌが、各作像部６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６Ｂｋの感光体ドラム上に向けて照射される。その後、現像工程を経て各感光体ドラム上に形成した各色のトナー像を、中間転写ベルト８上に重ねて転写する。こうして、中間転写ベルト８上にカラー画像が形成される。
４つの１次転写バイアスローラ９Ｙ、９Ｍ、９Ｃ、９Ｂｋは、それぞれ、中間転写ベルト８を感光体ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｂｋとの間に挟み込んで１次転写ニップを形成している。１次転写バイアスローラ９Ｙ、９Ｍ、９Ｃ、９Ｂｋにはトナーの極性とは逆極性の転写バイアスが印加される。
中間転写ベルト８は、矢印方向に走行して、各１次転写バイアスローラ９Ｙ、９Ｍ、９Ｃ、９Ｂｋの１次転写ニップを順次通過する。こうして、感光体ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｂｋ上の各色のトナー像が、中間転写ベルト８上に重ねて１次転写される。
その後、各色のトナー像が重ねて転写された中間転写ベルト８は、２次転写手段としての２次転写ローラ１９との対向位置に達する。中間転写ベルト８上に形成されたカラートナー像は、２次転写ニップの位置に搬送された記録媒体としての転写紙Ｐ上に転写される。こうして、中間転写ベルト８上で行われる、一連の転写プロセスが終了する。
【００２５】
装置本体１００の下部に配設された給紙部２６には転写紙Ｐが複数枚重ねて収納されており、給紙コロ２７により１枚ずつ分離されて給紙される。給紙された転写紙Ｐはレジストローラ対２８で一旦停止され、斜めずれを修正された後レジストローラ対２８により所定のタイミングで２次転写ニップに向けて搬送される。そして、２次転写ニップにおいて転写紙Ｐ上に、所望のカラー画像が転写される。
２次転写ニップの位置でカラー画像を転写された転写紙Ｐは、定着部２０へ搬送され、ここで、定着ローラ及び圧力ローラによる熱と圧力とにより、表面に転写されたカラー画像を定着される。
定着を終えた転写紙Ｐは、排紙ローラ対２９により、装置本体上面に形成された排紙部３０へ出力画像として排出され、スタックされる。こうして、画像形成装置における一連の画像形成プロセスが完了する。
【００２６】
以上、本発明に係る画像形成装置の構成、動作の一例を説明したが、本発明に係る画像形成装置においては、現像装置５の構成、特に粉体（例えばトナーとキャリア）からなる現像剤を攪拌搬送する攪拌搬送部（粉体搬送装置）の構成に特徴を有する。
本発明に係る現像装置５は、図２に示すように、現像剤Ｇを担持する現像剤坦持体５１と、現像剤坦持体５１に現像剤を供給するための供給部５５と、供給部５５（または供給部５５と現像剤担持体５１）から現像剤を受け取り、攪拌しながら搬送した後、供給部５５に戻すための攪拌搬送部５６を有する。
攪拌搬送部５６は、本発明に係る粉体搬送装置の構成であり、長手方向への搬送能力を備える複数の搬送部材５６ａ，５６ｂを有し、該複数の搬送部材５６ａ，５６ｂは上下方向に略並列に配置されており、複数の搬送部材５６ａ，５６ｂを収容して一つの搬送路とする容器５３を備え、複数の搬送部材５６ａ，５６ｂの搬送方向は、長手方向に対して全て同一方向であり、複数の搬送部材５６ａ，５６ｂの部材間は、長手方向の搬送部材長に対して半分以上の領域で連通しており、複数の搬送部材５６ａ，５６ｂのうちの下側の搬送部材５６ｂの一部に切欠きを設けるとともに、該下側の搬送部材５６ｂに直交する仕切り部材を設け、切欠きと仕切り部材の位置を一致させることを特徴としている。
以下、本発明に係る現像装置の具体的な実施例について説明する。
【実施例１】
【００２７】
まず、本発明に係る現像装置の第１の実施例について説明する。
図３は本発明の第１の実施例を示す現像装置５の概略構成図である。図４は上記現像装置５を手前側から見た斜視図であり、説明のため主要構成部品のみを表示、側板、軸受等の本発明の特徴では無い部品は省略して記載している。同様に図５は上記現像装置５を奥側から見た斜視図である。
図３〜５において、現像装置５は、現像剤担持体である現像ローラ５１と、現像剤規制部材であるドクタブレード５２と、現像ローラ５１に現像剤を供給するための供給部を構成する供給スクリュ５５と、供給スクリュ５５から現像剤を受け取り２本の攪拌搬送スクリュ５６ａ，５６ｂで攪拌しながら搬送した後に供給スクリュに戻すための攪拌搬送部（粉体搬送装置）５６と、これらを収容する現像容器５３、カバー６０、トナー濃度センサ６１等からなっている。また、図示を省略しているが、現像容器５３内には、例えばトナーとキャリアからなる現像剤が収容されている。
【００２８】
図３〜５に示すように、供給スクリュ５５と攪拌搬送スクリュ５６ａ、５６ｂの間には仕切り壁が設けられており、供給スクリュ５５は、不図示の駆動部によって長手軸を中心に回転し、現像剤を図中手前方向に搬送しながら現像ローラ５１に供給するとともに、現像動作の終わった現像剤を回収する役目を担っている。
【００２９】
現像ローラ５１は外周にアルミニウム、オーステナイト系ステンレス鋼等の非磁性材料からなり回転可能な現像スリーブ５１ａと、内部にフェライト、ネオジウム、サマリウム等の磁石材料からなり回転しないマグネットローラ５１ｂからなる。マグネットローラ５１ｂは供給スクリュ５５に対向した位置にＮ１極、ドクタブレード５２に対向した位置にＳ１極、感光体ドラム１に対向した位置にＮ２極、続いて上部にＳ２極とＮ３極が着磁されている。供給スクリュ５５から供給された現像剤はＮ１極で吸引され現像スリーブ５１ａの回転により順次Ｓ１極、Ｎ２極、Ｓ２極、Ｎ３極と搬送される。Ｎ３極とＮ１極間は同極が隣接するため反発磁界が発生し現像剤は現像ローラ５１より離脱する。
【００３０】
図３、図４に示すように現像容器５３は手前側端部においては前述の仕切り壁がなくなっており（連通孔７１）、供給スクリュ５５から攪拌搬送スクリュ５６ａ、５６ｂへと現像剤が受け渡される。２本の攪拌搬送スクリュ５６ａ、５６ｂは、不図示の駆動部によって長手軸を中心に回転し、供給スクリュ５５から送られてきた現像剤を図中奥方向へと搬送しながら現像剤を攪拌させる。攪拌搬送スクリュ５６ａ、５６ｂの搬送途中の上方にはトナー補給口５９が設けられており、現像剤の搬送中に新しいトナーが供給され、２本のスクリュを用いてトナーを現像剤中に攪拌・混合させながら迅速に搬送できるようになっている。また、図３、図４において攪拌搬送スクリュ５６ａ、５６ｂの奥側端部（図５の右側端部）では前述の仕切り壁がなくなっているため（連通孔７２）、攪拌搬送スクリュ５６ａ、５６ｂから供給スクリュ５５へと現像剤が受け渡され、これによって現像容器内を現像剤が循環することとなる。
【００３１】
図３、図４において、２本の攪拌搬送スクリュ５６ａ、５６ｂはどちらも図中奥側の同一方向への搬送能力を備えており、かつ、スクリュ間には長手に渡って仕切り壁が無く、搬送途中で互いのスクリュ間を自由に移動可能となっている。また、２本の攪拌搬送スクリュ５６ａ、５６ｂは長手方向の搬送速度が異なるように設定してもよい。
２本の攪拌搬送スクリュ５６ａ，５６ｂの長手方向の搬送速度を異ならせるための具体的な構成としては、例えば２本の攪拌搬送スクリュ５６ａ，５６ｂの回転速度を変えるのが一番直接的であるが、２本の攪拌搬送スクリュ５６ａ，５６ｂのスクリュピッチを変えることでも対応でき、また、スクリュ間にフィンを立てて抵抗を設けるとか、一方のスクリュに切り欠きを設けたり、部分的に外径を細らせて搬送できない領域を持たせることで、平均的な搬送速度を落とすといった手段が考えられる。
このようにして２本の攪拌搬送スクリュ５６ａ，５６ｂの長手方向の搬送速度を異ならせることにより、スクリュ間の境界部で搬送方向に対する速度差を生じ、せん断応力が発生することによって、速度の大きい方から小さい方へと回りこむ流れ（渦）が発生し、これによって混合作用が大きく向上する。尚、速度差の設定は、２本のうちどちらを速くしても同様の効果が得られる。
【００３２】
さらに攪拌搬送スクリュ５６ａ、５６ｂは回転軸にらせん羽根を備えた形状であり、軸に対して搬送面が傾斜しているため、搬送能力は長手軸方向だけでなく、軸と垂直方向にも分解される。この垂直方向への搬送能力が現像剤の攪拌能力を大きく左右する要因である。本実施例では下方に位置する攪拌搬送スクリュ５６ｂのらせん羽根のピッチを上方の攪拌搬送スクリュ５６ａのそれよりも大きく設定した。らせん羽根のピッチを大きくすることは、回転軸に対してらせん羽根の傾斜角度を小さくすることと同義であり、これによって、搬送能力の垂直方向成分が強くなる。
尚、下方側の攪拌搬送スクリュ５６ｂにおいて搬送能力の垂直方向成分を強くする具体的な手段としては、
・スクリュのピッチ（Ｐ）とスクリュの外径（Ｄ）との関係を、Ｐ＞２Ｄとする、
・スクリュ搬送面の傾斜角を軸方向に対して４５°以下とする、
・スクリュの搬送面にフィンを設ける（フィンは水平でなくてもよく、スクリュの端部に設けているような逆巻きのらせん形状でもよい）、
などがある。
以上のように、下方に位置する攪拌搬送スクリュ５６ｂのらせん羽根のピッチを上方の攪拌搬送スクリュ５６ａのそれよりも大きく設定することにより、下方から上方の攪拌搬送スクリュ５６ａに現像剤を積極的に移動させることが可能である。また、上方から下方へは重力によって落下するため、現像剤の上下動が大きく促進されることになる。このようにして下方の攪拌搬送スクリュ５６ｂについては攪拌機能を強め、上方の攪拌搬送スクリュ５６ａについては搬送能力を維持することによって、従来の一本の攪拌搬送スクリュと比較すると、搬送能力、攪拌能力ともに向上させることが可能である。
【００３３】
さらに本発明では、上下の攪拌搬送スクリュ間で現像剤を積極的に移動させる工夫を行っており、主要部について図６に基づいて説明する。なお、図６は図３〜５に示す現像装置５の攪拌搬送部の長手方向の概略構成説明図であり、理解を容易にするために現像容器５３の一部を省略して記載している。また、図中の矢印は現像剤の流れを示している（但し、トナー補給口５９から下方に向く矢印は、補給されるトナーの流れを示している）。
【００３４】
下方に位置する攪拌搬送スクリュ５６ｂのらせん羽根は３箇所で切欠きを有しており、切欠き部においては軸を残すのみとなっている。一方、該切欠き部に相当する位置では現像容器５３に一体的に仕切り部材５３ａ（６２ａ）が固定されている。この仕切り部材は例えば図７の分解斜視図に示すように、２部品に分けた攪拌促進仕切壁５３ａ、６２ａで構成されている。
尚、図７では、組立て時の作業性等を考慮して、仕切り部材を構成する攪拌促進仕切壁５３ａ、６２ａを上下の２部品に分けているが、これらを１つの攪拌促進仕切壁５３ａで形成して、仕切り部材を一部品で構成してもよい。
【００３５】
仕切り部材を構成する攪拌促進仕切壁５３ａ（６２ａ）は攪拌搬送スクリュ５６ｂの進行方向に略直交し、かつ進行方向投影面と重なっている。攪拌搬送スクリュ５６ｂ内を搬送されてきた現像剤およびトナー補給口５９より補給された直後のトナーは攪拌促進仕切壁５３ａ（６２ａ）に衝突し強制的に浮上させられ上方の攪拌搬送スクリュ５６ａに受け渡される。攪拌搬送スクリュ５６ａでも同じ方向に搬送され、攪拌促進仕切壁５３ａ（６２ａ）を通過後、攪拌搬送スクリュ５６ｂに落下する。これを繰り返すことで現像剤は強制的にジグザグに搬送され（図６中の太矢印）、攪拌搬送スクリュ間と攪拌促進仕切壁５３ａ（６２ａ）の境界部とで搬送方向および回転方向に対する速度差を生じ、せん断応力が発生することによって、速度の大きい方から小さい方へと回りこむ複雑な流れ（渦）が発生し、混合作用がより一層向上する。また、ジグザグ搬送により通常よりも長い搬送経路、搬送時間を確保できるため小型の現像装置でありながら十分な混合作用が得られる。なお、攪拌搬送スクリュ５６ｂは現像剤搬送方向最下流においてらせん羽根の逆巻き部を備えており、この逆巻き部により現像剤が上方向に持ち上がり、連通穴７２を介して供給スクリュ５５へと受け渡される。
【００３６】
次に仕切り部材を構成する攪拌促進仕切壁５３ａ（６２ａ）の間隔について図６に基づき説明する。
複数の攪拌促進仕切壁５３ａ（６２ａ）により攪拌搬送スクリュ５６ｂのらせん羽根は分断されるが、その際の各らせん羽根の進行方向長さは攪拌搬送スクリュ５６ｂの１ピッチと同等かやや長くするのが良い。攪拌搬送スクリュ５６ｂの１ピッチ以上とすることでらせん羽根の投影角度は３６０°となり搬送能力は飽和するためである。そのためには複数の攪拌促進仕切壁５３ａ（６２ａ）は攪拌搬送スクリュ５６ｂのらせん羽根の１ピッチＰ１以上の間隔Ｐ２をもって配置する必要がある。
【００３７】
次に仕切り部材を構成する攪拌促進仕切壁５３ａ（６２ａ）の壁面の傾斜について図６に基づき説明する。
攪拌促進仕切壁５３ａ（６２ａ）の壁面が現像剤の搬送方向に対して垂直であると現像剤は攪拌促進仕切壁５３ａ（６２ａ）の壁面に衝突し直角に方向を変更させられる。この際、現像剤と攪拌促進仕切壁５３ａ（６２ａ）の壁面との摩擦により熱が発生し、また現像装置の駆動トルクも大きくなっていた。通常の画像形成装置では問題はないが、超高速画像形成装置や複数作像部を収めたフルカラー画像形成装置等では発熱による温度上昇により現像剤の固着や電力消費量の増大という課題があった。
【００３８】
そこで、本実施例では、攪拌促進仕切壁５３ａ（６２ａ）の壁面を現像剤の進行方向に対して傾斜角θで傾斜させたことにも特徴がある。これにより現像剤が攪拌促進仕切壁５３ａ（６２ａ）の壁面に衝突し直角に方向を変更させられることを防止することができる。よって、現像剤と攪拌促進仕切壁５３ａ（６２ａ）の壁面との摩擦による熱の発生を抑えられ、また現像装置５の駆動トルクも小さくできる。これにより超高速画像形成装置や複数作像部を収めたフルカラー画像形成装置等でも発熱による温度上昇や現像剤の固着や電力消費量の増大という課題を解決可能となった。なお、攪拌促進仕切壁５３ａ（６２ａ）の壁面の傾斜角θは小さすぎると傾斜の効果が少なく、大きすぎると現像剤の搬送効率が低下するので５°から４５°程度が適当である。
【００３９】
次に供給スクリュ５５と攪拌搬送スクリュ５６ａ、５６ｂの回転方向について図８〜図１０に基づき説明する。図８は図３〜６に示す現像装置５の連通孔７１部での断面図、図９は上記現像装置５の攪拌促進仕切壁５３ａ（６２ａ）部での断面図、図１０は上記現像装置５の連通孔７２部での断面図である。
前述したように供給スクリュ５５は現像剤を図中手前方向に搬送するがその回転方向は反時計回りとしているため現像ローラ５１への現像剤の供給を容易にしている（図８〜図１０）。攪拌搬送スクリュ５６ｂは現像剤を図中奥方向に搬送するがその回転方向は時計回りとしているため連通孔７１付近では嵩が低下し供給スクリュ５５からの現像剤の受け入れを容易にしている（図８）。攪拌搬送スクリュ５６ａも現像剤を図中奥方向に搬送するがその回転方向は攪拌搬送スクリュ５６ｂとは反対に反時計回りとしているため攪拌促進仕切壁５３ａにより浮上した図中左側に寄っている現像剤を右側に寄せる（図９）。これによりせん断応力が発生することによって、左から右側へと回りこむ流れ（渦）が発生し、混合作用がより一層向上する。また、連通孔７２付近において供給スクリュ５５への受け渡しを容易にもしている（図１０）。
【００４０】
次にトナー濃度センサ６１の回転方向での設置位置について図８に基づき説明する。
トナー濃度センサ６１はトナー消費後の現像剤と補給されたトナーの混合後のトナー濃度を検知する必要があるため、トナー補給口５９より現像剤搬送方向下流かつ供給スクリュ５５より上流の位置、つまりは攪拌搬送ローラ５６ｂに近接して設置する。本実施例では攪拌搬送スクリュ５６ｂは時計方向の回転のため現像剤は左下（時計では７時から８時の位置）で最も量が多い。トナー濃度センサ６１は現像剤の透磁率変化によりトナー濃度を検知する方式であるため現像剤の量が多く密であるほうが検知精度が向上するため回転方向では左下に設置するのが望ましい。
【００４１】
次にトナー濃度センサ６１の現像剤搬送方向での設置位置について図６に基づき説明する。
トナー濃度センサ６１は攪拌促進仕切壁５３ａの現像剤搬送方向直上流に設置する。これは搬送されてきた現像剤は攪拌促進仕切壁５３ａに衝突し方向を変更させられる位置であり最も現像剤の量が多く密であるためである。複数の攪拌促進仕切壁５３ａを用いる場合は、現像剤搬送方向最下流の攪拌促進仕切壁５３ａの直上流が望ましい。これは下流である程、トナー消費後の現像剤と補給されたトナーが混合し均一になっているためより正確にトナー濃度を検知できるためである。なお、トナー濃度センサ６１は検知コイル６１ａを内包しており、ここでの設置位置は検知コイル６１ａの位置を示している。
【００４２】
次に本実施例の現像装置の主要部の組立方法について図７に基づいて説明する。
まず、現像容器５３に供給スクリュ５５と現像ローラ５１をセットし、次に、下側の攪拌促進仕切壁５３ａが設けられている現像容器５３に攪拌搬送スクリュ５６ｂをセットした後、攪拌促進部材６２、攪拌搬送スクリュ５６ａ、カバー６０の順番でセットし、最後に図示しない側板および軸受を前後から取り付けて各部品の位置を固定する。なお、攪拌促進部材６２は上側の攪拌促進仕切壁６２ａと受け渡し案内部材６２ｂ、６２ｃから成っている。受け渡し案内部材６２ｂ、６２ｃは両攪拌搬送スクリュ間に現像剤が滞留するのを防止し受け渡しをスムーズに行わせる機能を持っている。なお、各部材の３次元的な位置関係については図１１に示す現像装置の要部拡大図のようになっている。
【実施例２】
【００４３】
次に、本発明に係る現像装置の第２の実施例について説明する。
図１２は本発明の第２の実施例を示す現像装置５の中央部付近での概略断面構成図である。図１３は上記現像装置５を手前側から見た斜視図であり、説明のため主要構成部品のみを表示し、側板、軸受等の本発明の特徴では無い部品は省略して記載している。同様に図１４は上記現像装置５を奥側から見た斜視図である。
【００４４】
図１２〜１４において、現像装置５は、現像剤担持体である現像ローラ５１と、現像剤規制部材であるドクタブレード５２と、現像ローラ５１に現像剤を供給するための供給部を構成する供給スクリュ５５と、供給スクリュ５５と現像ローラ５１から現像剤を受け取り２本の攪拌搬送スクリュ５６ａ，５６ｂで攪拌しながら搬送した後に供給スクリュに戻すための攪拌搬送部（粉体搬送装置）５６と、これらを収容する現像容器５３、カバー６０、トナー濃度センサ６１等からなっている。また、図示を省略しているが、現像容器５３内には、例えばトナーとキャリアからなる現像剤が収容されている。
【００４５】
図１２〜１４に示すように、供給スクリュ５５と攪拌搬送スクリュ５６ａ、５６ｂの間には仕切り壁が設けられており、供給スクリュ５５は、不図示の駆動部によって長手軸を中心に回転し、現像剤を図中手前方向に搬送しながら現像ローラ５１に供給する。
【００４６】
現像ローラ５１は外周にアルミニウム、オーステナイト系ステンレス鋼等の非磁性材料からなり回転可能な現像スリーブ５１ａと、内部にフェライト、ネオジウム、サマリウム等の磁石材料からなり回転しないマグネットローラ５１ｂからなる。マグネットローラ５１ｂは供給スクリュ５５に対向した位置にＮ１極、ドクタブレード５２に対向した位置にＳ１極、感光体ドラム１に対向した位置にＮ２極、続いて上部にＳ２極とＮ３極が着磁されている。供給スクリュ５５から供給された現像剤はＮ１極で吸引され現像スリーブ５１ａの回転により順次Ｓ１極、Ｎ２極、Ｓ２極、Ｎ３極と搬送される。Ｎ３極とＮ１極間は同極が隣接するため反発磁界が発生し現像剤は現像ローラ５１より離脱する。
【００４７】
現像容器５３には一体的に突き出て傾斜した現像剤回収板５３ｂを供えており、先端を現像ローラ５１のＮ３極とＮ１極の間に非接触で近接させて対向させる。現像ローラ５１より離脱した現像剤は現像剤回収板５３ｂにより２本の攪拌搬送スクリュ５６ａ、５６ｂに回収される。
【００４８】
以上の構成により供給スクリュ５５の現像剤は上流部で嵩が多く、下流部で嵩が少なくなるが最下流部でも若干の現像剤は余剰するように設定し、現像ローラ５１から現像剤が枯渇するのを防止してある。また、図１２、図１３に示すように現像容器５３は手前側端部においては前述の仕切り壁がなくなっており（連通孔７１）、供給スクリュ５５から攪拌搬送スクリュ５６ａ、５６ｂへと余剰の現像剤が受け渡される。２本の攪拌搬送スクリュ５６ａ、５６ｂは、不図示の駆動部によって長手軸を中心に回転し、供給スクリュ５５から送られてきた現像剤と現像ローラ５１から回収した現像剤を図中奥方向へと搬送しながら現像剤を攪拌させる。攪拌搬送スクリュ５６ａ、５６ｂの搬送途中の上方にはトナー補給口５９が設けられており、現像剤の搬送中に新しいトナーが供給され、２本のスクリュを用いてトナーを現像剤中に攪拌・混合させながら迅速に搬送できるようになっている。図１２、図１３において攪拌搬送スクリュ５６ａ、５６ｂの奥側端部（図１４の右側端部）では前述の仕切り壁がなくなっているため（連通孔７２）、攪拌搬送スクリュ５６ａ、５６ｂから供給スクリュ５５へと現像剤が受け渡され、これによって現像容器内を現像剤が循環することとなる。
【００４９】
図１２、図１３において、２本の攪拌搬送スクリュ５６ａ、５６ｂはどちらも図中奥側の同一方向への搬送能力を備えており、かつ、スクリュ間には長手に渡って仕切り壁が無く、搬送途中で互いのスクリュ間を自由に移動可能となっている。また、２本の攪拌搬送スクリュ５６ａ、５６ｂは長手方向の搬送速度が異なるように設定してもよい。
２本の攪拌搬送スクリュ５６ａ，５６ｂの長手方向の搬送速度を異ならせるための具体的な構成としては、例えば２本の攪拌搬送スクリュ５６ａ，５６ｂの回転速度を変えるのが一番直接的であるが、２本の攪拌搬送スクリュ５６ａ，５６ｂのスクリュピッチを変えることでも対応でき、また、スクリュ間にフィンを立てて抵抗を設けるとか、一方のスクリュに切り欠きを設けたり、部分的に外径を細らせて搬送できない領域を持たせることで、平均的な搬送速度を落とすといった手段が考えられる。
このようにして２本の攪拌搬送スクリュ５６ａ，５６ｂの長手方向の搬送速度を異ならせることにより、スクリュ間の境界部で搬送方向に対する速度差を生じ、せん断応力が発生することによって、速度の大きい方から小さい方へと回りこむ流れ（渦）が発生し、これによって混合作用が大きく向上する。尚、速度差の設定は、２本のうちどちらを速くしても同様の効果が得られる。
【００５０】
さらに攪拌搬送スクリュ５６ａ、５６ｂは回転軸にらせん羽根を備えた形状であり、軸に対して搬送面が傾斜しているため、搬送能力は長手軸方向だけでなく、軸と垂直方向にも分解される。この垂直方向への搬送能力が現像剤の攪拌能力を大きく左右する要因である。本実施例では下方に位置する攪拌搬送スクリュ５６ｂのらせん羽根のピッチを上方の攪拌搬送スクリュ５６ａのそれよりも大きく設定した。らせん羽根のピッチを大きくすることは、回転軸に対してらせん羽根の傾斜角度を小さくすることと同義であり、これによって、搬送能力の垂直方向成分が強くなる。
尚、下方側の攪拌搬送スクリュ５６ｂにおいて搬送能力の垂直方向成分を強くする具体的な手段としては、
・スクリュのピッチ（Ｐ）とスクリュの外径（Ｄ）との関係を、Ｐ＞２Ｄとする、
・スクリュ搬送面の傾斜角を軸方向に対して４５°以下とする、
・スクリュの搬送面にフィンを設ける（フィンは水平でなくてもよく、スクリュの端部に設けているような逆巻きのらせん形状でもよい）、
などがある。
以上のように、下方に位置する攪拌搬送スクリュ５６ｂのらせん羽根のピッチを上方の攪拌搬送スクリュ５６ａのそれよりも大きく設定することにより、下方から上方の攪拌搬送スクリュ５６ａに現像剤を積極的に移動させることが可能である。また、上方から下方へは重力によって落下するため、現像剤の上下動が大きく促進されることになる。このようにして下方の攪拌搬送スクリュ５６ｂについては攪拌機能を強め、上方の攪拌搬送スクリュ５６ａについては搬送能力を維持することによって、従来の一本の攪拌搬送スクリュと比較すると、搬送能力、攪拌能力ともに向上させることが可能である。
【００５１】
さらに本発明では、上下の攪拌搬送スクリュ間で現像剤を積極的に移動させる工夫を行っており、主要部について図１５に基づいて説明する。なお、図１５は図１２〜１４に示す現像装置５の攪拌搬送部の長手方向の概略構成説明図であり、理解を容易にするために現像容器５３の一部を省略して記載している。
ここで、図１５の現像剤の流れの符号について説明する。
符号Ａの白矢印は現像ローラ５１から回収した現像剤の流れ、Ｂの矢印は攪拌スクリュ５６ａ、５６ｂで攪拌しつつ左へ搬送する現像剤の流れ、Ｃの矢印は連通孔７１から攪拌搬送スクリュ５６ａ、５６ｂへの現像剤の流れ、Ｄの矢印は攪拌搬送スクリュ５６ａ、５６ｂから連通孔７２への現像剤の流れ、Ｅの矢印はトナー補給口５９から補給されたトナーの流れ、Ｆの矢印は下方の攪拌搬送スクリュ５６ｂから上方の攪拌搬送スクリュ５６ａに受け渡される現像剤の流れ、Ｇの矢印は上方の攪拌搬送スクリュ５６ｂから下方の攪拌搬送スクリュ５６ａに受け渡される現像剤の流れ、をそれぞれ示している。
【００５２】
下方に位置する攪拌搬送スクリュ５６ｂのらせん羽根は３箇所で切欠きを有しており、切欠き部においては軸を残すのみとなっている。一方、該切欠き部に相当する位置では現像容器５３に一体的に仕切り部材５３ａ（６２ａ）が固定されている。この仕切り部材は例えば図１６の分解斜視図に示すように、２部品に分けた攪拌促進仕切壁５３ａ、６２ａで構成されている。
尚、図１６では、組立て時の作業性等を考慮して、仕切り部材を構成する攪拌促進仕切壁５３ａ、６２ａを上下の２部品に分けているが、これらを１つの攪拌促進仕切壁５３ａで形成して、仕切り部材を一部品で構成してもよい。
【００５３】
仕切り部材を構成する攪拌促進仕切壁５３ａ（６２ａ）は攪拌搬送スクリュ５６ｂの進行方向に略直交し、かつ進行方向投影面と重なっている。現像ローラから回収した現像剤（白矢印Ａ）、攪拌搬送スクリュ５６ｂ内を搬送されてきた現像剤（矢印Ｂ）およびトナー補給口５９より補給された直後のトナー（矢印Ｅ）は攪拌促進仕切壁５３ａ（６２ａ）に衝突し強制的に浮上させられ上方の攪拌搬送スクリュ５６ａに受け渡される（矢印Ｆ）。受け渡された現像剤は、上方の攪拌搬送スクリュ５６ａでも同じ方向に搬送され、攪拌促進仕切壁５３ａ（６２ａ）を通過後、下方の攪拌搬送スクリュ５６ｂに落下する（矢印Ｇ）。これを繰り返すことで現像剤は強制的にジグザグに搬送され、攪拌搬送スクリュ間と攪拌促進仕切壁５３ａ（６２ａ）の境界部とで搬送方向および回転方向に対する速度差を生じ、せん断応力が発生することによって、速度の大きい方から小さい方へと回りこむ複雑な流れ（渦）が発生し、混合作用がより一層向上する。また、ジグザグ搬送により通常よりも長い搬送経路、搬送時間を確保できるため小型の現像装置でありながら十分な混合作用が得られる。なお、攪拌搬送スクリュ５６ｂは現像剤搬送方向最下流においてらせん羽根の逆巻き部を備えており、この逆巻き部で現像剤が上方向に持ち上がり（矢印Ｄ）、連通穴７２を介して供給スクリュ５５へと受け渡される。
【００５４】
次に仕切り部材を構成する攪拌促進仕切壁５３ａ（６２ａ）の間隔について図１５に基づき説明する。
複数の攪拌促進仕切壁５３ａ（６２ａ）により攪拌搬送スクリュ５６ｂのらせん羽根は分断されるが、その際の各らせん羽根の進行方向長さは攪拌搬送スクリュ５６ｂの１ピッチと同等かやや長くするのが良い。攪拌搬送スクリュ５６ｂの１ピッチ以上とすることでらせん羽根の投影角度は３６０°となり搬送能力は飽和するためである。そのためには複数の攪拌促進仕切壁５３ａ（６２ａ）は攪拌搬送スクリュ５６ｂのらせん羽根の１ピッチＰ１以上の間隔Ｐ２をもって配置する必要がある。
【００５５】
次に仕切り部材を構成する攪拌促進仕切壁５３ａ（６２ａ）の壁面の傾斜について図１５に基づき説明する。
攪拌促進仕切壁５３ａ（６２ａ）の壁面が現像剤の搬送方向に対して垂直であると現像剤は攪拌促進仕切壁の壁面に衝突し直角に方向を変更させられる。この際、現像剤と攪拌促進仕切壁の壁面との摩擦により熱が発生し、また現像装置の駆動トルクも大きくなっていた。通常の画像形成装置では問題はないが、超高速画像形成装置や複数作像部を収めたフルカラー画像形成装置等では発熱による温度上昇により現像剤の固着や電力消費量の増大という課題があった。
そこで、本実施例では、攪拌促進仕切壁５３ａ（６２ａ）の壁面を現像剤の進行方向に対して傾斜角θで傾斜させたことにも特徴がある。これにより現像剤が攪拌促進仕切壁の壁面に衝突し直角に方向を変更させられることを防止することができる。よって、現像剤と攪拌促進仕切壁の壁面との摩擦による熱の発生を抑えられ、また現像装置の駆動トルクも小さくできる。超高速画像形成装置や複数作像部を収めたフルカラー画像形成装置等でも発熱による温度上昇や現像剤の固着や電力消費量の増大という課題を解決可能となった。なお、傾斜角θは小さすぎると傾斜の効果が少なく、大きすぎると現像剤の搬送効率が低下するので５°から４５°程度が適当である。
【００５６】
次に供給スクリュ５５と攪拌搬送スクリュ５６ａ、５６ｂの回転方向について図１７〜図１９に基づき説明する。図１７は図１２〜１５に示す現像装置５の連通孔７１部での断面図、図１８は上記現像装置５の攪拌促進仕切壁５３ａ（６２ａ）部での断面図、図１９は上記現像装置５の連通孔７２部での断面図である。
前述したように供給スクリュ５５は現像剤を図中手前方向に搬送するがその回転方向は反時計回りとしているため現像ローラ５１への現像剤の供給を容易にしている（図１７〜図１９）。攪拌搬送スクリュ５６ｂは現像剤を図中奥方向に搬送するがその回転方向は時計回りとしているため連通孔７１付近では嵩が低下し供給スクリュ５５からの現像剤の受け入れを容易にしている（図１７）。攪拌搬送スクリュ５６ａも現像剤を図中奥方向に搬送するがその回転方向は攪拌搬送スクリュ５６ｂとは反対に反時計回りとしているため攪拌促進仕切壁５３ａ（６２ａ）により浮上した図中左側に寄っている現像剤を右側に寄せる（図１８）。これによりせん断応力が発生することによって、左から右側へと回りこむ流れ（渦）が発生し、混合作用がより一層向上する。また、連通孔７２付近において供給スクリュ５５への受け渡しを容易にもしている（図１９）。
【００５７】
次にトナー濃度センサ６１の回転方向での設置位置について図１７に基づき説明する。
トナー濃度センサ６１はトナー消費後の現像剤と補給されたトナーの混合後のトナー濃度を検知する必要があるため、トナー補給口５９より現像剤搬送方向下流かつ供給スクリュ５５より上流の位置、つまりは攪拌搬送ローラ５６ｂに近接して設置する。本実施例では攪拌搬送ローラ５６ｂは時計方向の回転のため現像剤は左下（時計では７時から８時の位置）で最も量が多い。トナー濃度センサ６１は現像剤の透磁率変化によりトナー濃度を検知する方式であるため現像剤の量が多く密であるほうが検知精度が向上するため回転方向では左下に設置するのが望ましい。
【００５８】
次にトナー濃度センサ６１の現像剤搬送方向での設置位置について図１５に基づき説明する。
トナー濃度センサ６１は攪拌促進仕切壁５３ａ（６２ａ）の現像剤搬送方向直上流に設置する。これは搬送されてきた現像剤は攪拌促進仕切壁５３ａ（６２ａ）に衝突し方向を変更させられる位置であり最も現像剤の量が多く密であるためである。複数の攪拌促進仕切壁５３ａ（６２ａ）を用いる場合は、現像剤搬送方向最下流の攪拌促進仕切壁５３ａ（６２ａ）の直上流が望ましい。これは下流である程、トナー消費後の現像剤と補給されたトナーが混合し均一になっているためより正確にトナー濃度を検知できるためである。なお、トナー濃度センサ６１は検知コイル６１ａを内包しており、ここでの設置位置は検知コイル６１ａの位置を示している。
【００５９】
次に本実施例の現像装置の主要部の組立方法について図１６に基づいて説明する。
まず、現像容器５３に供給スクリュ５５と現像ローラ５１をセットし、次に、下側の攪拌促進仕切壁５３ａが設けられている現像容器５３に攪拌搬送スクリュ５６ｂをセットした後、攪拌促進部材６２、攪拌搬送スクリュ５６ａ、カバー６０の順番でセットし、最後に図示しない側板および軸受を前後から取り付けて各部品の位置を固定する。なお、攪拌促進部材６２は上側の攪拌促進仕切壁６２ａと受け渡し案内部材６２ｂ、６２ｃから成っている。受け渡し案内部材６２ｂ、６２ｃは両攪拌搬送スクリュ間に現像剤が滞留するのを防止し受け渡しをスムーズに行わせる機能を持っている。また、現像剤回収板５３ｂの両端には現像剤が供給スクリュ５５へこぼれるのを防止するための側壁５３ｃを設けている。なお、各部材の３次元的な位置関係については図１１に示した現像装置の要部拡大図と同様になっている。
【実施例３】
【００６０】
次に、本発明に係る現像装置の第３の実施例について図２０に基づいて説明する。図２０は現像装置の攪拌搬送部の長手方向の概略説明図であり、理解を容易にするために現像容器５３の一部を省略して記載している。なお、本実施例の現像装置の基本的な構成は実施例１または実施例２と同様である。
【００６１】
実施例１（または実施例２）の現像装置５を超高速画像形成装置に展開した際には、攪拌搬送スクリュ５６ａを高速で回転させる必要があり、浮上した現像剤が攪拌促進仕切壁５３ａ（６２ａ）を通過後も攪拌搬送スクリュ５６ｂに落下せず混合・攪拌が十分になされないという連れ周りの課題が発生した（図中の破線矢印Ｈ）。
そこで、本実施例では、下部側の仕切り部材を構成する攪拌促進仕切壁５３ａ（６２ａ）と異なる位置に、上部側の仕切り部材として上部攪拌促進仕切壁６３を設けた。これにより、攪拌搬送スクリュ５６ａの高速回転で現像剤が浮上しても、浮上した現像剤は、上部攪拌促進仕切壁６３に衝突し速度を低下させられるため、攪拌搬送スクリュ５６ｂに落下させることができる。
【実施例４】
【００６２】
以上、本発明に係る現像装置５の実施例について説明したが、次に画像形成装置の実施例について説明する。
本実施例の画像形成装置の構成は、前述の図１、図２を参照して説明したとおりであるが、本実施例の画像形成装置では、作像部６（６Ｙ，６Ｍ，６Ｃ，６Ｂｋ）に、実施例１〜３のいずれかで説明した構成の現像装置５を備えている。そして、この画像形成装置では、図１、図２に示した作像部６（６Ｙ，６Ｍ，６Ｃ，６Ｂｋ）を構成する、感光体ドラム１、帯電部４、現像装置５、クリーニング部２は、それぞれ、画像形成装置本体１００に対して着脱自在に設置できるように構成されている。これにより、それぞれが寿命に達したときに、新品のものに交換される。
【００６３】
なお、上記の例では、作像部６を構成する、感光体ドラム１、帯電部４、現像装置５、クリーニング部２を、それぞれ、単独のユニットとしたが、図２１に示すように、少なくとも感光体ドラム１と現像装置５を一体化して、装置本体１００に着脱自在に設置されるプロセスカートリッジとすることもできる。そして、プロセスカートリッジとすることにより、作像部６のメンテナンスを行う際の作業性をさらに向上することができる。
【００６４】
次に本発明の現像装置５とそれを備えた画像形成装置（プロセスカートリッジ）に用いられる現像剤について説明する。
本発明で使用される現像剤は、着色粉体であるトナーと、磁性キャリアとからなり、近年では高画質化のため小粒径化したトナーとキャリアとが用いられている。
本発明は現像剤のキャリアを限定するものではないが、高画質化のため小粒径キャリアを使用する際は、特に混合・攪拌・分散・高速化の問題が発生するため、本発明の現像装置５の構成はより有効となる。
【００６５】
［小粒径キャリアを使用する理由］
近年、電子写真画像の更なる安定化と高画質化の要求が非常に高まってきている。特に、高画質化を目的とした潜像最小単位（１ドット）の極小化、高密度化等が試みられており、そのためにも極小化した潜像を忠実に現像することが重要な課題となっている。また、安定した画質のためには、現像剤の帯電量分布のばらつきを少なくすることが重要な課題となっている。
潜像を忠実に現像するためにはトナーとキャリアの小粒径化が有効であると考えられており、様々な小粒径キャリアの使用が提案されている。
【００６６】
［小粒径キャリアの使用例］
本発明で使用される現像剤のキャリアは、芯材粒子と該粒子を被覆する被覆層とからなるキャリアであり、このキャリアは、重量平均粒径Ｄｗが２２μｍ以上３２μｍ以下であり、個数平均粒径Ｄｐと重量平均粒径Ｄｗの比Ｄｗ／Ｄｐが１．００≦Ｄｗ／Ｄｐ≦１．２０であり、粒径ｘ［μｍ］が０＜ｘ＜２０の範囲である粒子の含有量が７重量％以下、粒径ｙ［μｍ］が０＜ｙ＜３６の範囲である粒子の含有量が９０重量％以上１００重量％以下である。
【００６７】
本発明に係る現像装置（実施例１〜３で説明した現像装置）は、トナーとキャリアからなる現像剤が収容され、供給スクリュ５５で現像剤を現像ローラ５１に供給して該現像ローラ５１で現像を行う現像・供給部に対して、現像剤の補給と回収を行なう攪拌搬送部５６を備えており、攪拌搬送部５６の攪拌搬送スクリュ５６ａ，５６ｂで現像剤を搬送しながら補給トナーとキャリアの混合・攪拌を行い、現像・供給部に補給するとともに、該現像・供給部内の余剰となった現像剤を攪拌搬送部に戻して、攪拌搬送部で補給トナーとキャリアの混合・攪拌を行うので、小粒径化されたキャリアとトナーを用いた現像剤でも、混合・攪拌・分散を良好に行うことができ、画像形成装置の高速化、高画質化に対応することができる。
【符号の説明】
【００６８】
１（１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｂｋ）：感光体ドラム（像担持体）
２：クリーニング部
４：帯電部
４ａ：帯電ローラ
５（５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｂｋ）：現像装置
６（６Ｙ，６Ｍ，６Ｃ，６Ｂｋ）：作像部
８：中間転写ベルト
９（９Ｙ，９Ｍ，９Ｃ，９Ｂｋ）：１次転写バイアスローラ
１０：中間転写ユニット
１９：２次転写ローラ
２０：定着部
２６：給紙部
２７：給紙コロ
２８：レジストローラ対
２９：排紙ローラ対
３０：排紙部
３１：トナー補給部
３２：原稿読み取り部
５１：現像ローラ（現像剤担持体）
５２：ドクタブレード
５３：現像容器
５３ａ：攪拌促進仕切り壁（仕切り部材）
５３ｂ：現像剤回収板
５３ｃ：側壁
５５：供給スクリュ（供給部）
５６：攪拌搬送部
５６ａ，５６ｂ：攪拌搬送スクリュ（搬送部材）
５９：トナー補給口
６０：カバー
６１：トナー濃度センサ
６１ａ：検知コイル
６２：攪拌促進部材
６２ａ：攪拌促進仕切壁（仕切り部材）
６２ｂ、６２ｃ：受け渡し案内部材
６３：上部攪拌促進仕切壁（上部側の仕切り部材）
【先行技術文献】
【特許文献】
【００６９】
【特許文献１】特開２００６−１７８３８１号公報
【特許文献２】特開２００５−３４５８５８号公報
【図１】
2010164836.tif 000003
【図２】
2010164836.tif 000004
【図３】
2010164836.tif 000005
【図４】
2010164836.tif 000006
【図５】
2010164836.tif 000007
【図６】
2010164836.tif 000008
【図７】
2010164836.tif 000009
【図８】
2010164836.tif 000010
【図９】
2010164836.tif 000011
【図１０】
2010164836.tif 000012
【図１１】
2010164836.tif 000013
【図１２】
2010164836.tif 000014
【図１３】
2010164836.tif 000015
【図１４】
2010164836.tif 000016
【図１５】
2010164836.tif 000017
【図１６】
2010164836.tif 000018
【図１７】
2010164836.tif 000019
【図１８】
2010164836.tif 000020
【図１９】
2010164836.tif 000021
【図２０】
2010164836.tif 000022
【図２１】
2010164836.tif 000023
【図２２】
2010164836.tif 000024