(57)【要約】【課題】現像装置内の混合撹拌部に新たに補給された補給トナーの帯電立ち上がりを促進し、現像剤に含まれるトナーの帯電量を所定の値に制御する。【解決手段】二成分現像方式の現像装置５において、混合撹拌部２０に撹拌搬送スクリュー２１，２２を具備し、現像ロール１０，１１から離れた側の撹拌搬送スクリュー２１軸内部に微小な電磁コイル３０から発生する磁場の方向が撹拌搬送スクリュー２１と平行になるように複数設けている。且つ、この隣接した電磁コイル３０から発生する磁場の向きは互いに反対方向になるように設けているしている。【選択図】図５
2011221211.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電写真方式の画像形成装置に用いられ、
トナーの混合撹拌にスクリューを具備した二成分現像方式の現像装置おいて、
上記スクリューの回転軸内部に、その回転軸に沿って微小な複数の電磁コイルを、隣接した電磁コイルから発生する磁場の向きが互いに反対方向になるように設ることを特徴とする現像装置。
【請求項２】
請求項１に記載の現像装置において、
隣接した複数の微小な電磁コイルに交流電流を印加して交番磁場を発生させることを特徴とする現像装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の現像装置において、
隣接した複数の微小な電磁コイルから発生する磁場の方向がスクリュー軸と平行になるように設けていることを特徴とする現像装置。
【請求項４】
請求項１又は２に記載の現像装置において、
隣接した複数の微小な電磁コイルから発生する磁場の方向がスクリュー軸と直交するように設けていることを特徴とする現像装置。
【請求項５】
現像装置として、
請求項１乃至４のいずれか一に記載の現像装置を用い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、プリンタ、ファクシミリ、複写機等の電子写真方式を採用した画像形成装置に関するものである。特に感光体上へのトナー現像にトナーとキャリアビーズからなる二成分現像剤を用いた現像装置、及びこの現像装置を備えた画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、感光体等の像担持体上に帯電、露光により静電潜像を形成し、像担持体上の静電潜像をトナーを含む二成分系の現像剤で現像してトナー画像として顕像化し、このトナー画像を紙等の記録体表面上にを転写した後、定着させる電子写真方式を採用した画像形成装置が知られている。また、ここで用いられる二成分系の現像剤（以下、二成分現像剤という）としては、主に着色粒子であるトナーと磁性粒子であるキャリアビーズの混合粉体からなるものが一般的に用いられている。
【０００３】
このような画像形成装置では、像担持体上の静電潜像をトナーを用いて現像する手段として現像装置を備えている。以下、従来用いられている現像装置の一例について図を用いて説明する。図２に現像装置５の概略断面図、図３には現像装置５内の混合撹拌部２０の一例を示す。図中の符号１は感光体、２はトナー、３はキャリアビーズ、１０，１１は現像ロール、１６は規制ブレード、２１，２２は撹拌搬送スクリュー、２３はトナーホッパー、１７は搬送ロールであるパドルを示している。
【０００４】
一般的な現像装置５の役割は、収容しているトナー２の帯電、感光体１の現像領域への搬送、感光体１表面上に形成された静電潜像を顕像化する現像の３つである。そして、新たにトナーホッパー２３から補給されたトナー２は混合撹拌部２０で撹拌搬送スクリュー２１，２２により撹拌されキャリアビーズ３と接触帯電する。何回かの接触を繰り返したトナー２は、最終的にはいずれかのトナー２と逆極性に帯電しているキャリアビーズ３表面に静電的に付着する。そして、キャリアビーズ３とともにパドル１７によって現像ロール１０上へ運ばれ、現像ロール１０と現像ロール１１とで多段現像に供される。また、現像ロール１０，１１は固定式の磁気ロール１２、１３と円環状の金属製（アルミ又はＳＵＳ）のスリーブ１４，１５からなる。そして、キャリアビーズ３はスリーブ１４，１５表面に磁力によって保持されたままその回転とともに感光体１とスリーブの対向するそれぞれの現像ギャップへ搬送される。このとき磁極（現像磁極）の位置ではキャリアビーズ粒子が連なって穂立ちするように磁気ブラシを形成しており、このブラシで感光体表面を擦ることでトナーの現像が行われる。
【０００５】
ここで、磁気ブラシとは磁性体粒子であるキャリアビーズ３が磁石の力で穂立ちしてブラシ状に形成されたもので、個々のキャリアビーズ３には上述の帯電したトナー２が付着している。このような現像方法を磁気ブラシ現像と呼ぶ。
【０００６】
上述したように、二成分現像剤のトナー２は、キャリアビーズ３との接触によって帯電しているのでトナー２表面は完全に均一に帯電しているわけではなく、局所的な帯電領域が点在している。また、トナー２の帯電極性と帯電量をコントロールするためにトナー２に帯電制御剤を含有させている。この帯電制御剤は金属錯体等の導電性の高い物質からなり、帯電しやすい性質を持ち、正帯電、負帯電のための様々な物質が用いられている。
【０００７】
つまり、トナー２表面に存在している帯電制御剤とキャリアビーズ３が接触して帯電し、トナー２表面には帯電制御剤の部分に局在電荷が存在する。また、一般的に樹脂は摩擦により負帯電し易いので、構成する成分の９０％以上が樹脂からなるトナーを正帯電させる場合には、トナー２の成分に含まれる正に帯電しやすい帯電制御剤が、負に帯電し易いトナーを正に帯電させる役割も担う。そして、この正に帯電しやすい性質を持つ帯電制御剤を用いて、トナー帯電量をコントロールしている。
【０００８】
ここで、使用されるトナーが破砕トナーからなる場合には、帯電制御剤はあらかじめ樹脂と混練されて凝固してから破砕によってトナーが作製されるので、帯電制御剤の粒径がトナー粒径に比べて非常に小さい場合にはトナー表面にほぼ均等に分布することになる。逆に粒径が大きい場合には、トナー表面に局所的に点在分布することとになる。また、重合トナーの場合は製造方法が異なるが、トナー表面に存在する帯電制御剤は上述した破砕トナーと同様にその粒径によって一様分布、あるいは点在分布することになる。
【０００９】
また、図３に示した現像機内の混合撹拌部２０において、図中点Ａの付近にトナーホッパー２３から新たに補給されたトナー２は撹拌搬送スクリュー２１，２２の回転により撹拌されながら点Ｂ、Ｃ、Ｄの方向に搬送される。この間にトナー２はキャリアビーズ３との接触により帯電して、トナー２とキャリアビーズ３からなる二成分現像剤が点ＣからＤの間でパドル１７により現像ロール１０上へと汲上げられる。その後、現像ロール１０の上方に設けられた規制ブレード１６によってトナー２とキャリアビーズ３は圧縮を受けてトナー２の帯電がさらに促進される。しかし、現像ロール１０上へパドル１７によって汲上げられる前までに、すなわち混合撹拌部の点Ｃまでの搬送の間にトナー２の帯電量が所定の値に達していることが望ましい。
【００１０】
そして、所定のトナー帯電量とは感光体１上に現像されたトナー画像の電位が周囲の背景電位とほぼ等しくなるように設定された帯電量である。このことは感光体１上の単位面積当りの電荷量がトナー画像部と背景部でほぼ等しいことを意味する。トナー２の帯電量が所定の値に達していないと、現像されるトナー付着量が想定よりも多くなり、逆に帯電量が高いとトナー付着量が少なくなり所定の濃度を確保できなくなる。すなわち、印刷画像の安定性、高画質化を実現することが困難になる。通常の２成分現像剤ではトナー帯電量Ｑ／Ｍはおよそ１５〜２５［μＣ／ｇ］程度である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
上述した混合撹拌部２０におけるトナー帯電量Ｑ／Ｍの時間変化は定性的には図４のグラフに示したように変化する。このグラフの縦軸はトナー約０．２［ｇ］についての平均的なトナー帯電量Ｑ／Ｍである。横軸は撹拌搬送スクリュー２１，２２による撹拌時間であるが、キャリアビーズ３との接触回数と解することもできる。図３中の点Ａの付近に新たに補給されたトナー２はＱ／Ｍ＝０であり、点Ｃまで搬送されたトナーはＱ／Ｍがほぼ所定の値に達していることが望ましい。しかし、通常は点ＡからＣまでの撹拌搬送の時間は数秒以内であり、多くのトナー２が帯電量不足となる。撹拌時間（接触回数）を十分に確保するために撹拌搬送スクリュー２１の搬送路を長くすると装置の大型化が必要になるという問題がある。
【００１２】
そこで、従来からトナー帯電量Ｑ／Ｍをできるだけ速く立ち上げるために、混合撹拌部の改良等が行われてきた。例えば、特許文献１には、混合撹拌部に二軸の攪拌搬送スクリューを備える構成において、現像ロールから離れた側の搬送攪拌スクリューの経路上の補給トナーが補給される箇所で現像剤にエアーを混入させる構成が開示されている。このように構成することで、補給トナーの上滑りを防止するとともに、補給トナーの現像剤への均一分散を図り、補給トナーと現像剤との混合を促進させる状態を作り出すことができるというものである。
【００１３】
また、特許文献２には、混合撹拌部に二軸の搬送攪拌スクリューを備える構成において、現像ロールから離れた側の搬送攪拌スクリューの、近い側の搬送攪拌スクリューから現像剤を受渡かわたされる領域よりさらに搬送方向上流側に補給トナーの補給口をている。そして、離れた側の搬送攪拌スクリューで搬送されている補給トナーに、現像ロールに近い側の搬送攪拌スクリューから現像剤を上方から落とすように現像剤を受け渡す構成が開示されている。このように構成することで、特許文献１と同様に、補給トナーと現像剤との混合を促進させる状態を作り出すことができるというものである。
【００１４】
しかしながら、特許文献１、２に記載された、補給トナーと現像剤との混合を促進させる構成は、いずれも補給トナーが補給された箇所、もしくは、現像剤が受渡される領域に限定されている。そのため、近年の画像形成装置の高速化、印刷画像の高画質化、装置の小型化等の要求による混合撹拌部における現像剤の搬送速度の上昇に対応でき、安定的して所定の帯電量を補給トナーに与えることができるとは限らない。
【００１５】
また、特許文献３には、混合撹拌部に二軸の搬送攪拌スクリューを備える構成において、現像ロールに離れた側の搬送攪拌スクリュー軸の内部に磁性体を設けている。そして、この搬送攪拌スクリューの現像剤搬送路の底部を形成するハウジングの下方にオン／オフ可能な複数の磁力発生手段を設ける構成が開示されている。このように構成することで、撹拌搬送スクリュー軸の内部の磁性体と、ハウジングの下方に設けた磁力発生手段とで形成される磁場の磁力線に沿って形成される複数の現像剤のチェーンを形成できる。そして、形成された複数の現像剤のチェーンを、搬送攪拌スクリューの回転により搬送される現像剤が通過することで、良好な攪拌を行えるというものである。
【００１６】
しかしながら、特許文献３に記載された構成は、現像剤の混合撹拌部における大域的な現像剤の流れによる現像剤の混合撹拌に着目してなされたものである。そして、形成される複数の現像剤のチェーンは、搬送攪拌スクリューの内部に設けた磁性体と、磁力発生手段とで形成される磁力線に沿った全域で形成されてしまう。このため、キャリアビーズと補給トナーとの接触機会は、搬送スクリューによる現像剤の大域的な流れの中にある補給トナーと、チェーンを形成した現像剤に含まれるキャリアビーズとが接触することで増えることになる。しかし、チャーンが形成されることで現像剤の流れ自体が抑制されてしまうため、効果的にキャリアビーズと補給トナーとの接触機会を増大させることはできていないものと考えられる。また、現像剤のチェーンを形成する磁場の中に長時間、現像剤が滞留することによる劣化や、現像剤の詰りを抑制するために、磁力発生手段をオン／オフする構成を備えているので、更にその作用は限定的なものとなってしまう。また、補給されたトナーの帯電量を所定の帯電量に制御することができるか否かも不明である。そして、搬送攪拌スクリュー軸の内部に磁性体を設けることで、その分のコストも上昇してしまう。また、搬送攪拌スクリューの現像剤搬送路の底部を形成する現像装置のハウジングの下方に磁力発生手段を設けるのでその分現像装置が大きくなってしまう。したがって、近年の電子写真方式を採用した画像形成装置の高速化、小型化、低コスト化、及び形成する画像の安定性、高画質化等の要求に充分に対応できるとは限らない。
【００１７】
本発明は以上の問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、現像装置内の混合撹拌部に新たに補給された補給トナーの帯電立ち上がりを促進し、現像剤に含まれるトナーの帯電量を所定の値に制御することができる小型で低コストな現像装置を提供することである。また、このような現像装置を備えた画像形成装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の現像装置は、電写真方式の画像形成装置に用いられ、トナーの混合撹拌にスクリューを具備した二成分現像方式の現像装置おいて、上記スクリューの回転軸内部に、その回転軸に沿って微小な複数の電磁コイルを、隣接した電磁コイルから発生する磁場の向きが互いに反対方向になるように設ることを特徴とするものである。
また、請求項２に記載の現像装置は、請求項１に記載の現像装置において、隣接した複数の微小な電磁コイルに交流電流を印加して交番磁場を発生させることを特徴とするものである。
また、請求項３に記載の現像装置は、請求項１又は２に記載の現像装置において、隣接した複数の微小な電磁コイルから発生する磁場の方向がスクリュー軸と平行になるように設けていることを特徴とするものである。
また、請求項４に記載の現像装置は、請求項１又は２に記載の現像装置において、隣接した複数の微小な電磁コイルから発生する磁場の方向がスクリュー軸と直交するように設けていることを特徴とするものである。
また、請求項５に記載の画像形成装置は、現像装置として、請求項１乃至４のいずれか一に記載の現像装置を用いたことを特徴とするものである。
本発明においては、上述した構成を備えることで、隣り合う微小な電磁コイルの発生する磁界の向きを互いに反対方向にすることで、電磁コイルを同じ向き揃えたときのように磁界が撹拌搬送スクリュー軸内に閉じ込められることはない。そして、電磁コイルにより磁場を発生させているので、発生させる磁場の強さや頻度を変えて撹拌搬送スクリュー周囲で局所的に磁場を発生させ、キャリアビーズを引き寄せる力を変えて微小運動させることができる。このことで、新たに補給された補給トナーとキャリアビーズとの接触機会を、撹拌搬送スクリューによる大域的な現像剤の流れによる作用に加えて、効果的に増大させて補給トナーの帯電立ち上がりを促進することができる。そして、発生させる磁場の強さや頻度を変えてトナーとキャリアビーズとの接触機会を調整してトナー帯電量を制御することも可能である。また、上述したように補給トナーの帯電立ち上がりを促進することができるので、撹拌搬送スクリューを長くする必要がなく、現像装置自体のサイズの小型化に支障することもない。また、特許文献３のようにハウジングの下方に設ける複数の電磁コイル（磁力発生手段）に係る構成に加え、撹拌搬送スクリュー軸内に磁性体を設ける必要はなく、撹拌搬送スクリューの回転軸内部に設ける複数の微小な電磁コイルに係る構成だけで実現できる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、トナーとキャリアビーズの混合撹拌部における補給トナーの帯電立ち上がりを促進し、トナー帯電量の制御を行うことができる。また、補給トナーの帯電立ち上がりを促進することができるので、撹拌搬送スクリューを長くする必要がなく、現像装置の小型化に支障することもない。そして、撹拌搬送スクリューの回転軸内部に設ける微小な電磁コイルに係る構成だけで実現できる。したがって、現像装置内の混合撹拌部に新たに補給された補給トナーの帯電立ち上がりを促進し、現像剤に含まれるトナーの帯電量を所定の値に制御することができる小型で低コストな現像装置を提供することができる。
また、この現像装置を用いる電子写真方式を採用した画像形成装置の高速化、小型化、低コスト化、及び形成する画像の安定性、高画質化を図ることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本実施形態に係る画像形成装置であるプリンタの概略構成図。
【図２】本実施形態、及び従来の現像装置の一例の概略断面図。
【図３】従来の現像装置内の混合撹拌部の一例を示した説明図。
【図４】従来の混合撹拌部におけるトナー帯電量Ｑ／Ｍの時間変化を示すグラフ。
【図５】実施例１に係る現像装置内の混合撹拌部を示した説明図。
【図６】実施例２に係る現像装置内の混合撹拌部を示した説明図。
【図７】実施例３に係る現像装置内の混合撹拌部を示した説明図。
【図８】参考例１に係る現像装置の概略断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明を、電子写真方式を採用した画像形成装置としてのプリンタ１００に適用した一実施形態について説明する。本実施形態は、いわゆる中間転写方式のタンデム型の画像形成装置を例に挙げて説明するが、これに限られるものではない。
【００２２】
図１は、本実施形態１に係るプリンタ１００を示す概略構成図である。プリンタ１００はイエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、黒（Ｋ）の各色のトナー像を形成する画像形成ユニット７０（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）を備えている。画像形成ユニット７０（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）の下方には、記録体である転写紙Ｐを収納する用紙収納部５０を備える。そして、画像形成ユニット７０（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）の上方には中間転写部４０を備えている。この中間転写部４０は、各感光体１上のトナー像を中間転写ベルト４１上に重ね合わせるように一時転写する一次転写ローラ４２（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）と、重ね合わされたトナー像を搬送する中間転写ベルト４１と、中間転写ベルト４１上のトナー像を転写紙Ｐに転写する二次転写ローラ４３とから構成されている。
【００２３】
中間転写ベルト４１と二次転写ローラ４３とが対向する二次転写部の上方に転写紙Ｐ上の未定着トナーを転写紙Ｐに定着させるベルトなどを用いた加熱手段を備えた定着装置８を備えている。中間転写ベルト４１の図中右側には用紙収納部５０から二次転写部及び定着装置８を通って排紙トレイ８０まで搬送する用紙搬送路９０を形成している。また、中間転写部４０の上方には、未使用の各色トナーを収納するトナー収納容器であるトナーボトル６０（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）を備え、中間転写部４０と用紙収納部５０との間には露光装置７を備えている。さらに、プリンタ１００は、図示しない画像処理部等を備えている。
【００２４】
また、４つの画像形成ユニット７０は用いるトナーの色が異なる点でのみ相違し、他の構成は共通するので各画像形成ユニット７０で用いるトナーの色を示すＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋは適宜省略して説明する。図１に示すように、画像形成ユニット７０は、潜像担持体である感光体１と、帯電ローラなどの帯電装置４と、現像手段である現像装置５と、転写後の転写残トナーなどを感光体１から除去するブレードなどを用いたクリーニング装置６などから主に構成されている。
【００２５】
ここで、プリンタ１００動作について説明する。図示しないＰＣやスキャナなどの入力装置から画像出力命令がプリンタ１００へ送られると、画像信号は画像処理部にて画像処理され、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ各色の信号に分解された後に露光装置７へ送られる。露光装置７は例えばレーザ光源とポリゴンミラー等を用いたレーザスキャン方式の露光方式などが用いられる。各色の画像形成ユニット７０では感光体１が駆動し、帯電装置４により感光体１が一様帯電される。その後露光装置７より画像信号に応じたレーザ光Ｌが照射されて、感光体１上に静電潜像が形成される。感光体１表面上の静電潜像は感光体１と現像装置５との対向部である現像領域において現像されることでトナー像として顕像化される。感光体１表面上のトナー像は一次転写ローラ４２へのバイアス印加により中間転写ベルト４１へと一次転写される。一次転写後に感光体１上に残った転写残トナーはクリーニング装置６のブレードにより除去されて感光体１表面が清掃された後、次の画像形成のために帯電装置４により帯電が行われるというサイクルで動作がなされる。現像により消費されたトナーは各トナーボトル６０から、図示していないそれぞれのトナーボトル６０に対応した搬送部材を介して各現像装置５へと補給される。
【００２６】
一方、中間転写ベルト４１へのトナー像の転写は、各色の画像形成ユニット７０（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）から順次行われていき、中間転写ベルト４１上にて各色のトナー像が重ね合わせられる。転写紙Ｐは用紙収納部５０より用紙搬送路９０を通り、中間転写ベルト４１と各二次転写ローラ４３との対向部であるニップ部において、トナー像を転写される。未定着のトナー像をのせた転写紙Ｐが定着装置８に進入することで、熱と圧力によりトナーが転写紙Ｐに融着し定着される。そして画像形成装置外の排紙トレイ８０上へと出力されて画像形成が終了する。
【００２７】
次に、本発明の特徴的な構成を備えた現像装置５の一例について説明する。図２は、本発明の現像装置５の概略構成図である。図５は本実施形態の後述する一例（実施例１）の概念を示す図である。図２に示すように、現像装置５は、現像剤担持体としての現像ロール１０，１１を多段に備えている。そして、混合撹拌部２０内で現像剤を混合撹拌させる現像剤攪拌搬送部材である現像ロール１０，１１から離れた側の撹拌搬送スクリュー２１と、近い側の撹拌搬送スクリュー２２とを備えている。また、現像剤層厚規制部材としての規制ブレード１６と、搬送ロールであるパドル１７と、図示していないトナー濃度センサ等も備えている。
【００２８】
ここで、図２、５で示すように、混合撹拌部２０内に備えられた撹拌搬送スクリュー２１，２２は、仕切り部材１８により仕切られ、現像ロール１０，１１の軸線方向に沿って現像剤を互いに異なった方向に攪拌搬送している。そして、撹拌搬送スクリュー２１，２２により搬送される現像剤は、仕切り部材１８の両端部に設けられた開口部Ｅ，Ｆを介して混合撹拌部２０内を循環している。また、現像ロール１０に現像剤を搬送するパドル１７に近い側の撹拌搬送スクリュー２２とパドル１７との間には現像装置５のハウジングの底部から山形の障壁１９がハウジングの全幅に渡り形成されている。そして、撹拌搬送スクリュー２２の回転により、この山形の障壁１９の上方を現像剤がパドル１７に供給され現像ロール１０に搬送される。また、現像ロール１０，１１で現像に供されなかった現像剤は、パドル１７の回転により山形の障壁１９を乗り越えるようにして撹拌搬送スクリュー２２側へと回収され、再び混合撹拌部２０内を撹拌搬送されながら循環する。また、この混合撹拌部２０に設けられた撹拌搬送スクリュー２１，２２は、従来技術で上述したように、混合搬送するトナー２を所定の帯電量に帯電させる役割もになっている。
【００２９】
本実施形態では、トナー２とキャリアビーズ３の混合撹拌部２０においてトナー２の帯電を促進し、且つ、その帯電量を制御するために撹拌搬送に用いられる撹拌搬送スクリューの軸内部に微小な電磁コイル３０を設置している。そして、この微小な電磁コイル３０が作る磁力を用いてキャリアビーズ３の微小運動を引き起こし、トナー２とキャリアビーズ３の接触や摩擦機会を増大させるとともに、制御するものである。以下、より具体的に実施例を挙げて説明する。
【００３０】
（実施例１）
以下、本発明を適用した実施形態の一番目の例として、実施例１を図５を用いて説明する。図５は本実施例の概念を示す図である。通常の混合撹拌部２０で回転する撹拌搬送スクリュー２１，２２の軸の太さは直径１０〜２０ｍｍ程度ある。本実施例では、現像ロール１０，１１から離れた側の中空の撹拌搬送スクリュー２１軸の内部にその回転軸に沿って微小な電磁コイル３０をそのコイル軸と撹拌搬送スクリュー２１軸とが平行となるように各スクリュー羽根のピッチ間隔で７個挿入している。ここで、電磁コイル３０としては、そのサイズが微小なだけで、一般的に用いられているものを用いることができる。
【００３１】
また、中空の撹拌搬送スクリュー２１軸内への電磁コイル３０の配置方法の一例としては、撹拌搬送スクリュー２１の中空部分に挿入する円柱状の保持部材に、各スクリュー羽根のピッチ間隔で撹拌搬送スクリュー２１軸に平行な切欠きを設けて電磁コイル３０を保持させる構成が考えられる。そして、撹拌搬送スクリュー２１軸の中空の部分に電磁コイル３０を保持した保持部材を挿入することで、各スクリュー羽根のピッチ間隔で設置可能とすることができる。また、本実施例では、電磁コイルの保持部材は挿入した状態で撹拌搬送スクリュー２１軸と電磁コイル３０のコイル軸とが略同一軸上となるように構成している。
【００３２】
また、それぞれの電磁コイル３０には交流電流が流れるように配線しており、これにより、電磁コイル３０周辺で局所的に磁場を発生させることができる。この発生させた磁場により撹拌搬送スクリュー２１軸周辺の領域のキャリアビーズ３を微小に振動させることで、トナー２とキャリアビーズ３との接触機会を増大させトナー２の帯電を促進することができる。そして、撹拌搬送スクリュー２１の回転により、現像剤には撹拌搬送スクリュー２１軸の近傍に近づき、そして離れるような流れが形成されているので、現像剤中のトナー２とキャリアビーズ３とは満遍なく撹拌搬送スクリュー２１軸周辺の領域に到達することもできる。
【００３３】
すなわち、トナー２の接触帯電は撹拌搬送スクリュー２１による大域的な現像剤の流れによる作用に加えてキャリアビーズ３の微小運動の作用によってさらに促進させることができる。また、発生させる磁場の強さや頻度を変えることでトナー２とキャリアビーズ３との接触機会を調整してトナー２の帯電量を制御することも可能となる。ここで、電磁コイル３０への給電は撹拌搬送スクリュー２１軸内を通る配線を通して外部電源より行うことが可能である。
【００３４】
また、複数の電磁コイル３０を同じ向きに揃えると、磁場は撹拌搬送スクリュー２１軸を貫いて軸の外部に漏れないためキャリアビーズ３に磁力を加えることができない。したがって、図５で示すように、隣り合う電磁コイルは磁場の発生方向が逆向きになるように配置している。
【００３５】
そして、電磁コイル３０に給電する交流の周波数は、キャリアビーズ３が磁力に追随して微小に運動できる程度が望ましい。例えば、キャリアビーズ３の平均的な速さを撹拌搬送スクリュー２１による搬送速度として、仮に０．１［ｍ／ｓ］とすると、キャリアビーズ３の粒径を１００［μｍ］程度として、移動するのに要する時間は１［ｍｓ］となる。したがって、交流周波数を１［ｋＨｚ］とすればキャリアビーズは磁力に追随して振動するように微小運動させることができる。ここで、一般的なキャリアビーズの平均粒径は３０〜１００［μｍ］程度であり、トナーの平均粒径が６〜１０［μｍ］程度である。
【００３６】
また、磁力の到達範囲が撹拌搬送スクリュー２１軸近傍に限られる場合は、撹拌搬送スクリュー２１による大域的な混合撹拌と組み合わせれば良い。例えば、磁場の発生を撹拌搬送スクリュー２１の１回転おきに断続的に行うと、磁力により微小運動しながら撹拌搬送スクリュー２１軸の周辺に集約したキャリアビーズ３が、次の撹拌搬送スクリュー２１の１回転の間に磁場が消失してトナーと混合撹拌される。すなわち撹拌搬送スクリュー２１軸近傍では微小運動によりトナー２の帯電を促進させ、その後、撹拌搬送スクリュー２１の外周部へ帯電したトナー２をキャリアビーズ３とともに大域的な混合撹拌して散逸させることもできる。
【００３７】
以上、本実施例では、撹拌搬送スクリュー２１の中空部分に、その回転軸に沿って各スクリュー羽根のピッチ間隔で電磁コイル３０を配置するとともに、撹拌搬送スクリュー２１軸と電磁コイル３０のコイル軸とが略同一軸上となるように配置したが、あくまでも一例にすぎない。例えば、撹拌搬送スクリュー２１の中空部分に挿入する保持部材の外周部分に電磁コイル３０を保持するための撹拌搬送スクリュー２１軸に平行な切欠きを螺旋状に複数設けて撹拌搬送スクリュー２１の中空部分の内壁と電磁コイル３０とが接するように配置しても良い。つまり、撹拌搬送スクリュー２１軸の周辺の局所的な部分で、キャリアビーズ３を適度に微小運動させることができる磁界を撹拌搬送スクリュー２１軸と平行な方向に発生させることができる構成であれば良い。
【００３８】
（実施例２）
本発明を適用した実施形態の二番目の例として、実施例２を図６を用いて説明する。図６は本実施例の概念を示す図である。本実施例２と実施例１とが相違する点は、電磁コイル３０を設ける方向のみであるので、共通する構成については、適宜省略して説明する。本実施例では、図６に示すように電磁コイル３０が発生する磁場の方向が撹拌搬送スクリュー２１軸の方向と直交するように配置したものである。電磁コイル３０の向きをこのように設定することで、同じ大きさの電磁コイルであれば実施例１に比べて撹拌搬送スクリュー軸からより離れた位置まで磁力を及ぼすことができる。
【００３９】
また、中空の撹拌搬送スクリュー２１軸内への電磁コイル３０の設置方法の一例としては、撹拌搬送スクリュー２１の中空部分に挿入する円柱状の保持部材に、各スクリュー羽根のピッチ間隔で撹拌搬送スクリュー２１軸に直交する切欠きを設けて電磁コイル３０を保持させる構成が考えられる。そして、撹拌搬送スクリュー２１軸の中空の部分に電磁コイル３０を保持した保持部材を挿入することで、各スクリュー羽根のピッチ間隔で設置可能としている。また、本実施例では、電磁コイルの保持部材は挿入した状態で撹拌搬送スクリュー２１軸と電磁コイル３０のコイル軸とが直交するとともに、電磁コイル３０の長手方向の断面が撹拌搬送スクリュー２１軸を中心として対称となるように構成している。
【００４０】
以上、本実施例では、撹拌搬送スクリュー２１の中空部分に、その回転軸に沿って各スクリュー羽根のピッチ間隔で電磁コイル３０を設けるとともに、撹拌搬送スクリュー２１軸と電磁コイル３０のコイル軸中心と直交するように配置したが、あくまでも一例にすぎない。例えば、撹拌搬送スクリュー２１の中空部分に挿入する保持部材の外周部分に電磁コイル３０を保持するための撹拌搬送スクリュー２１軸に直交する切欠きを螺旋状に複数設けて撹拌搬送スクリュー２１の中空部分の内壁と電磁コイル３０の長手方向の一端部とが接するように配置しても良い。つまり、撹拌搬送スクリュー２１軸の周辺の局所的な部分で、キャリアビーズ３を適度に微小運動させることができる磁界を撹拌搬送スクリュー２１軸と直行する方向に発生させることができる構成であれば良い。
【００４１】
（実施例３）
本発明を適用した実施形態の三番目の例として、実施例３を図７を用いて説明する。図７は本実施例の概念を示す図である。本実施例３と実施例１，２とが相違する点は、電磁コイル３０を設ける撹拌搬送スクリューが相違するのみであるので、共通する構成については、適宜省略して説明する。本実施例では、電磁コイル３０を現像ロール１０，１１から離れた側の撹拌搬送スクリュー２１軸だけではなく、近い側の撹拌搬送スクリュー２２軸にも設けている。このことで、大量の印刷処理が発生したり、現像剤の搬送速度を高速にする必要が生じたりして撹拌搬送スクリュー２１だけでは所定の帯電量をトナー２に付与することができないような場合であっても、撹拌搬送スクリュー２２軸の内部に設けた電磁コイル３０で補うことができる。
【００４２】
通常、従来技術の例として挙げた特許文献３のような構成では、電磁コイルが外部に作り出す磁場が現像ロールが作る磁場に影響を与えてしまうため、本実施例のように、現像ロールに近い側の撹拌搬送スクリューの周辺で局所的に磁場を発生されることはできない。本実施例が、上述したように構成できる理由は、微小な電磁コイルが外部に作り出す磁場は撹拌搬送スクリュー軸周辺に限られるため、現像ロール１０，１１の作る磁場と干渉は起こさないためである。したがって、現像ロール１０，１１に近い側の撹拌搬送スクリュー２２の軸内部にも微小な電磁コイルを埋め込むことができる。
【００４３】
（参考例１）
また、現像装置５に新たに補給されるトナー２を補助的に予め一定量帯電させておく方式にも本発明を適用することが考えられる。本発明を適用した実施形態の参考の例として、参考例１を図８を用いて説明する。図８は本参考例の概略断面を示す図である。本参考例１と上述した各実施例とが相違する点は、補給するトナー２を予め帯電させておく点に係る部分みであるので、共通する構成については、適宜省略して説明する。本参考例では、トナーホッパー２３内から供給されるものが、トナー２とキャリアビーズ３を含んだ現像剤であり、これを図８に示すようにトナーホッパー２３内に設けた撹拌スクリュー２４で撹拌してトナー帯電を行うものである。このような場合に、トナーホッパー２３内に設ける撹拌スクリュー２４軸内部に微小な電磁コイル３０を埋め込むものである。このように構成することで、実施例１〜３と同様にトナーホッパー２３内でのトナー２を効率的に帯電させることができるとともに、その帯電量を適切に制御することもできる。
【００４４】
また、本実施形態の現像装置５では、二段現像方式の現像装置を例に挙げて説明した。しかし、これに限定されるものではなく二成分現像剤を用いる現像装置で、撹拌搬送スクリューを用いて、トナーとキャリアビーズとを混合撹拌して、トナーに所定の帯電量を付与する形式の現像装置であれば適用可能であることはいうまでもない。
【００４５】
以上、本実施形態の現像装置５によれば、混合撹拌部２０に撹拌搬送スクリュー２１，２２を具備し、現像ロール１０，１１から離れた側の撹拌搬送スクリュー２１軸内部に撹拌搬送スクリュー２１の軸と平行に微小な電磁コイル３０を複数設けている。そして、この隣接した電磁コイル３０から発生する磁場の向きが互いに反対方向となるように構成している。このことで、隣り合う電磁コイル３０の発生する磁界の向きが互いに反対方向であるため、磁界が撹拌搬送スクリュー２１軸内に閉じ込められることなく、撹拌搬送スクリュー２１軸周囲のキャリアビーズ３を微小運動させることができる。よって、新たに補給された補給したトナー２とキャリアビーズ３との接触機会を、撹拌搬送スクリュー２１による大域的な現像剤の流れによる作用に加えて増大させることができる。そして、補給したトナー２の帯電立ち上がりを促進し、電子写真方式を採用した画像形成装置の高画質化、安定性を図ることができる。また、電磁コイル３０により磁場を発生させているので、発生させる磁場の強さや頻度を変えることができる。よって、トナーとの接触機会を調整してトナー帯電量を制御することも可能である。また、撹拌搬送スクリュー２１を長くすることなく、撹拌搬送スクリュー２１の回転軸内部に微小な電磁コイル３０を複数設けているので、現像装置５自体のサイズの小型化に支障することもない。よって電子写真方式を採用した画像形成装置の小型化、を図ることができる。また、別途複雑で高価な構成を設けることなく、微小な電磁コイル３０を撹拌搬送スクリュー２１の回転軸内部に設ける構成と、その電源供給に関わる構成と、電源供給制御に関わる構成のみで本実施形態は実施できる。したがって、低コストで上述したような優れた作用を奏することも可能である。
また、本実施形態の現像装置５によれば、電磁コイル３０に交流電流を印加しているので、キャリアビーズ３を確実に、振動するように微小に運動させることができる。よって、トナー２とキャリアビーズ３との接触機会を確実に増大させ、トナー２の帯電を促進することが出来る。
また、本実施形態の画像形成装置によれば、上述したような現像装置５を用いることで、上述した現像装置５と同様な作用効果を電子写真方式を採用した画像形成装置で提供することができる。
【符号の説明】
【００４６】
１  感光体
２  トナー
３  キャリアビーズ
４  帯電装置
５  現像装置
６  クリーニング装置
７  露光装置
８  定着装置
１０、１１  現像ロール
１２、１３  磁気ロール
１４、１５  スリーブ
１６  規制ブレード
１７  パドル
１８  混合撹拌部に設けられた仕切り部材
１９  パドルと混合撹拌部の間に設けた山形の障壁
２０  混合撹拌部
２１、２２  撹拌搬送スクリュー
２３  トナーホッパー
２４  撹拌スクリュー
３０  混合撹拌部
４０  中間転写部
４１  中間転写ベルト
４２  一次転写ローラ
４３  二次転写ローラ
５０  用紙収納部
６０  トナーボトル
７０  画像形成ユニット
８０  排紙トレイ
９０  用紙搬送路
１００  プリンタ
Ｅ，Ｆ  仕切り部材の両端部に設けた開口部
Ｌ  レーザ光
【先行技術文献】
【特許文献】
【００４７】
【特許文献１】特開２００８−０２６５７２号公報
【特許文献２】特開２００４−２７２２９５号公報
【特許文献３】特開２００７−０６５４００号公報
【図１】
2011221211.tif 000003
【図２】
2011221211.tif 000004
【図３】
2011221211.tif 000005
【図４】
2011221211.tif 000006
【図５】
2011221211.tif 000007
【図６】
2011221211.tif 000008
【図７】
2011221211.tif 000009
【図８】
2011221211.tif 000010