(57)【要約】【課題】二成分現像剤を使用した現像装置において、キャリアの帯電電荷を効率よく除去し、トナーとの混合・攪拌時に所望の帯電電荷をトナーへ供給することを可能とする現像装置及び画像形成装置を提供する。【解決手段】現像装置３５は、現像剤６を現像スリーブ２に供給するとともに、少なくとも一部に導電性を有する攪拌羽根を備え、断続的に、現像剤６を介して現像スリーブ２と電気的に接続する現像剤攪拌部材３・４と、該現像剤攪拌部材３・４と現像スリーブ２とが電気的に絶縁状態にあるときに現像剤攪拌部材３・４にキャリアの帯電極性とは異極の電圧を印加するとともに、現像剤攪拌部材３・４と現像スリーブ２とが電気的に接続している間は現像剤攪拌部材３・４への電圧印加を停止するキャリア除電用電源２１および電圧供給用リレー２５とを備えている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
現像槽内に収容されたトナーとキャリアとからなる帯電された現像剤を、バイアス電圧が印加された現像スリーブに供給し、上記現像スリーブで上記現像剤を磁力により吸着して上記現像剤中のトナーを、静電潜像が担持された静電潜像担持体における現像位置まで搬送して上記静電潜像を現像する現像装置において、
上記現像スリーブの下方に配置され、上記現像剤を上記現像スリーブに供給するとともに、少なくとも一部が導電性を有する攪拌羽根を備えた現像剤攪拌部材と、上記現像剤攪拌部材に、キャリアの帯電極性とは異極の電圧を印加する電圧印加部材とを備え、
上記現像剤攪拌部材は、断続的に、現像剤を介して上記現像スリーブと電気的に接続するとともに、
上記電圧印加部材は、上記現像剤攪拌部材と上記現像スリーブとが電気的に絶縁状態にあるときに上記現像剤攪拌部材に上記電圧を印加するとともに、上記現像剤攪拌部材と上記現像スリーブとが電気的に接続している間は、上記現像剤攪拌部材への上記電圧の印加を停止することを特徴とする現像装置。
【請求項２】
上記現像剤攪拌部材の回転を監視することで上記現像剤攪拌部材と上記現像スリーブとの電気的接続の有無を検知する検知手段を備えていることを特徴とする請求項１記載の現像装置。
【請求項３】
上記電圧印加部材が上記現像剤攪拌部材に電圧を印加するタイミングは、上記現像剤を介した現像剤攪拌部材と現像スリーブとの接続が電気的に切り離された状態と同期していることを特徴とする請求項１記載の現像装置。
【請求項４】
上記攪拌羽根は、上記現像剤を上記現像スリーブに断続的に供給するとともに、上記現像スリーブへの現像剤の供給を中断している間に上記現像槽内の現像剤を攪拌する導電性の攪拌羽根であることを特徴とする請求項１記載の現像装置。
【請求項５】
上記攪拌羽根は、外縁部に部分的に切欠き部を有するスクリュー状の攪拌羽根であることを特徴とする請求項４記載の現像装置。
【請求項６】
上記攪拌羽根は、回転軸の周りに断続的に設けられていることを特徴とする請求項１記載の現像装置。
【請求項７】
上記攪拌羽根は、先端に突起部を有していることを特徴とする請求項５または６記載の現像装置。
【請求項８】
上記現像剤攪拌部材の回転を監視することで上記現像剤攪拌部材と上記現像スリーブとの電気的接続の有無を検知する検知手段を備え、
上記電圧印加部材は、上記現像剤攪拌部材と現像スリーブとを現像剤が橋渡しする領域に上記攪拌羽根の切欠き部が位置することを上記検知手段が検知すると上記現像剤攪拌部材に上記電圧を印加し、上記領域に上記攪拌羽根の切り欠かれていない部分が位置することを上記検知手段が検知すると上記現像剤攪拌部材への上記電圧の印加を停止することを特徴とする請求項５記載の現像装置。
【請求項９】
請求項１〜８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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、現像装置及びそれを備えた画像形成装置に関するものであり、より詳しくは、電子写真方式の複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置（画像記録装置）、具体的にはトナーとキャリアとからなる現像剤を使用して感光体上の静電潜像を現像後、紙媒体等に転写する装置に用いられる現像装置及びそれを備えた画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子写真複写機やプリンタ等の画像形成装置において、主に着色粒子であるトナーと磁性粒子であるキャリアとで構成される現像剤（所謂「二成分現像剤」）を用いて、像坦持体上の静電潜像を顕在化する二成分現像方法が広く用いられている。
【０００３】
図１４は、代表的な二成分現像装置を表している。この例の現像装置において、現像槽７０内の現像剤攪拌室８０には、ポリエステル系樹脂を主成分とするトナー６１と、磁性粒子であるキャリアとからなる二成分現像剤６３が収容されている。
【０００４】
前述の二成分現像剤６３を収容する現像剤攪拌室８０には、感光体ドラム９４に近接配置された現像スリーブ９１と、トナーホッパー６０の直下に位置する攪拌スクリュー８１などが設置されている。
【０００５】
現像スリーブ９１の内側には、複数の磁極からなるマグネット９２が設置されている。現像スリーブ９１は、その近傍に設けられたブレード９３によって二成分現像剤６３の搬送量を規制し、現像スリーブ９１表面に二成分現像剤６３を層状に坦持し、二成分現像剤６３を感光体ドラム９４と対向した現像領域へ搬送する。現像領域では、二成分現像剤６３中のトナー６１だけが感光体ドラム９４表面の静電電荷により生じる電界に引かれて、二成分現像剤６３から感光体ドラム９４表面に移行することで、感光体ドラム９４表面に形成された静電潜像が現像される。
【０００６】
攪拌スクリュー８１は図示されない回転機構に従い回転することで、軸方向全体の二成分現像剤６３を攪拌し、二成分現像剤６３中のトナー６１とキャリアとを互いに摺擦しながらトナー６１へ所望の帯電電荷を付与する。
【０００７】
トナー濃度センサ８２が、現像剤攪拌室８０内のトナー濃度の低下を検知すると、トナーホッパー６０下端のトナー供給口６２が作動してトナー６１を落下させる。このトナー６１は攪拌スクリュー８１の回転に従って、現像後に上記現像剤攪拌室８０内に残留した二成分現像剤６３と攪拌・混合される。
【０００８】
現像剤攪拌室８０内のトナー濃度は、常にトナー濃度センサ８２により監視されており、トナー濃度が規定値に達したところでトナー供給口６２は供給を停止する。
【０００９】
この様にして、攪拌スクリュー８１で攪拌される二成分現像剤６３は一定のトナー濃度を維持し、一定の帯電電荷がトナー６１に付与される。
【００１０】
ところで、二成分現像剤６３の構成要素であるキャリア粒子は、トナー６１への帯電付与能力の向上及び環境雰囲気の変化に対する帯電量安定性などの観点から、磁性粒子の外側を樹脂材料で薄く覆う構造を有している。
【００１１】
現像剤攪拌室８０内にて、トナー６１とキャリアとは規定量で混合され、互いに逆極性の帯電電荷を保持することとなるが、このとき、トナー６１は感光体ドラム９４表面の静電潜像を現像することによって消費される一方、キャリアはその帯電電荷を保持したまま現像剤攪拌室８０に滞在し、新たに供給されたトナー６１と再度攪拌され、トナー６１の帯電に貢献する。
【００１２】
この一連のプロセスで問題となるのは、キャリアに残存する帯電電荷である。
【００１３】
ここで、トナーの飽和帯電量と現像剤中のトナー濃度との関係は、日本工業大学の近藤教授の提唱する所謂、近藤理論として広く知られている（非特許文献１参照）。
【００１４】
トナーの飽和帯電量は、トナー粒子がキャリア表面に付着し覆い隠す量、つまり“トナー被覆率θ”と相関がある。この相関を直接規制する物理量は、帯電した粒子双方が形成する電界Ｅであり、飽和帯電時にトナーの帯電電荷が作る電界Ｅｔとキャリアの帯電電荷が作る電界Ｅｃとの和が常に一定値Ｃとなる事が明らかにされている。
【００１５】
トナー被覆率θは、キャリア１粒子に付着するトナー粒子数から次式の様に換算される。
【００１６】
キャリア１粒子に付着するトナー粒子数
＝（現像剤中のトナー粒子数）／（現像剤中のキャリア粒子数）
トナー被覆率θ
＝（キャリア１粒子に付着するトナー粒子数）×（トナー１粒子の投影面積）
／（キャリア１粒子の表面積）
なお、上記した各式において、ともに各粒子は球形粒子として扱っている。
【００１７】
トナーが飽和帯電量を得る条件では“Ｅｔ＋Ｅｃ＝一定値Ｃ”となるため、トナーの帯電電荷の総量とキャリアの帯電電荷の総量とは等しくなる。
【００１８】
ここで、キャリアがトナーとの帯電に関与しない独立した電荷を保持したまま、トナーと攪拌され、飽和電荷量を得たと仮定する。つまり“Ｅｔ’＋Ｅｃ１＋Ｅｃ２＝一定値Ｃ”という条件となる。
【００１９】
ここで、Ｅｔ’はトナーの帯電電荷の形成する電界、Ｅｃ１はトナーとの間で電荷交換を行い帯電した電荷によって形成されたキャリアの電界、Ｅｃ２はトナーとの帯電に関与しない電荷が形成する電界である。一定値Ｃは常に一定であるため、Ｅｔ＞Ｅｔ’となるのは自明である。Ｅｔ’が小さくなるということはトナーの帯電電荷量が小さくなることを意味する。
【００２０】
キャリアに電荷を残したまま未帯電のトナーを帯電しようとすると、Ｅｃが本来あるべき値以上に大きくなるため、Ｅｔが小さくならざるを得ない。この結果、トナーの飽和帯電量が小さくなるという問題を生じる。
【００２１】
トナーの帯電量低下は、トナー飛散によるプロセスの汚れ、非現像面へのトナー付着（カブリ）、濃度ムラなどの現像不良を生じる主たる要因である。
【００２２】
この様に、キャリアに残存する帯電電荷、つまりトナーとの電荷交換によらず独立して存在する電荷は、現在の現像プロセスの大きな問題の一つである。
【００２３】
この問題を解決する手段として、次のような事例が示されている。
【００２４】
特許文献１では、キャリアの帯電電荷を積極的に利用し、トナー帯電量の安定化を図る方法が示されている。
【００２５】
この装置では、導電性材料で形成された攪拌部材にキャリアの帯電電荷と異極性の直流電圧が印加される。攪拌部材は、トナーとは逆極性の帯電電荷を保持したキャリアを積極的に引き剥がして現像剤攪拌室へ搬送する。これにより、攪拌部材は、現像剤攪拌室にて新たに供給されたトナーを混ざり易くする。その結果、現像剤攪拌室のトナー濃度が均一となり、トナー帯電量は安定化する。
【００２６】
具体的には、図１３に示すように、現像装置１１４は感光体ドラム１１１の周面を現像する。ここで、攪拌部材１２２はメッシュ部１２６を有し、現像スリーブ１２０と逆方向に回転している。さらに、このメッシュ部１２６にはマイナス電圧がバイアス電源１２４から供給されているため、メッシュ部１２６は、現像スリーブ１２０と同電位である。
【００２７】
このため、メッシュ部１２６を有する攪拌部材１２２は、現像スリーブ１２０近傍を通過する時、現像スリーブ１２０に吸着したトナー及びキャリアを周期的に掻き落とすとともに、現像槽１１９内に収容されている現像剤１２３中のトナー濃度が十分均一になるように攪拌している。
【００２８】
つまり、キャリアはプラス極性に帯電されているため、マイナス極性の電圧が印加されたメッシュ部１２６を有する攪拌部材１２２に吸着し、現像スリーブ１２０から掻き落とされる。
【００２９】
このように、上記特許文献１によれば、バイアス電圧が印加された攪拌部材１２２で十分に現像剤１２３を攪拌できるので、トナー濃度を現像槽１１９内で均一にすることができる。この結果、トナー帯電量の安定化を図ることができる。
【００３０】
なお、攪拌部材に電圧を印加する技術としては、上記特許文献１以外に、例えば、特許文献２〜５が知られている。
【００３１】
特許文献６に開示される現像装置では、キャリアの帯電電荷を除去し、トナー帯電量の安定化を図る方法が示されている。この装置では、現像領域を通過したキャリア表面と接触するように、接地（固定）された導電性部材が設けられる。この導電性部材がキャリアと接触することで、現像部で消費したトナーの電荷量に応じたキャリアの残存電荷は消失する。なお、導電性部材として、導電性ブラシと導電性メッシュとが挙げられている。
【００３２】
この結果、除電されたキャリアは現像剤攪拌室に供給されたトナーと摩擦帯電した際に、前回の攪拌時と同様な帯電電荷がトナーに与えられる。このプロセスが繰り返されることで、現像装置のトナー帯電量は常に一定の値を保つことができる。
【００３３】
なお、導電性ブラシや導電性メッシュ等の接地（固定）された導電性部材を用いて除電する技術としては、上記特許文献６以外に、例えば、特許文献７、特許文献８が知られている。また、アース線を接続して電圧を印加することにより除電する技術としては、特許文献９が知られている。
【特許文献１】実公平７−５３０９０号公報（公告日：平成７年１２月６日）
【特許文献２】特開２００１−１１７３３５号公報（公開日：平成１３年４月２７日）
【特許文献３】特開平１１−２９４４号公報（公開日：平成１１年１月６日）
【特許文献４】特開平８−１６０７３３号公報（公開日：平成８年６月２１日）
【特許文献５】実開昭６１−１３２８５５号公報（公開日：平成６１年８月１９日）
【特許文献６】特開昭６２−２８３３６６号公報（公開日：昭和６２年１２月９日）
【特許文献７】特開平４−１６６９６４号公報（公開日：平成４年６月１２日）
【特許文献８】実公平１−９４９５７号公報（公告日：平成１年６月２２日）
【特許文献９】特開昭６０−２２０３７７号公報（公開日：昭和６０年１１月５日）
【非特許文献１】近藤厚実著，「粉体トナーでの摩擦帯電の機構」，電子写真学会第４３回研究討論会，１９７９年，ｐ．２６−３０
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００３４】
しかしながら、前述の従来例においても、解決できてない課題を残している。
【００３５】
特許文献１に開示される現像装置では、マイナス極性の電圧が印加されたメッシュ部１２６を有する攪拌部材１２２が現像スリーブ１２０からキャリアを掻き落とす一方、攪拌部材１２２に吸着したキャリアは現像槽１１９内で解放されない。
【００３６】
つまり、攪拌部材１２２と現像スリーブ１２０とが絶縁することがないので、キャリアが攪拌部材１２２上に付着したままとなる。
【００３７】
よって、トナーと攪拌・混合されるべきキャリアが攪拌部材１２２に拘束されていては、トナーとキャリアとを均一に混合するなど不可能である。
【００３８】
なお、特許文献１に記載の現像装置では、攪拌部材１２２へ印加される電圧が現像スリーブ１２０へ印加される電圧と共有されていることから、攪拌部材１２２には、所謂バイアス電圧（現像バイアス電圧）と同じ電圧が印加される。このため、このような現像装置においては、攪拌部材１２２へ印加される電圧の上限値は自ずと制限されることになる。
【００３９】
また、特許文献２及び特許文献３に開示される現像装置では、トナーの帯電量は小さくなる。
【００４０】
つまり、飽和帯電時のトナー帯電電荷の作る電界とキャリア帯電電荷の作る電界との和が、常に一定値となる。このため、特許文献２及び特許文献３のように、キャリア電荷を残したまま未帯電のトナーを帯電しようとすると、トナーの帯電電荷の作る電界が小さくならざるを得ない。
【００４１】
したがって、特許文献２及び特許文献３に記載の現像装置では、十分にトナーを帯電することができない。
【００４２】
なお、上記特許文献４及び特許文献５は、電圧が印加された攪拌部材を用いてはいるものの、磁性あるいは非磁性の一成分現像槽を用いる技術に関するものであり、キャリアの電荷を除電する技術に関するものではない。
【００４３】
また、一般的な二成分現像法では、キャリアは現像スリーブ表面に磁気穂と言われるキャリア粒子の穂立ちを形成し、現像スリーブ表面を搬送されるキャリア粒子は、有る程度の塊を形成している。このため、このような状態で、固定された導電性部材をキャリアに接触させても、導電性部材が接触可能なキャリアの表面はごく一部に限られる。そして、そのような接触機会も現像プロセス中一度きりであり、大多数のキャリアは十分除電されること無く現像剤攪拌室へ搬送される。また、キャリアの帯電電荷を除電するには、アースだけでは十分でない。
【００４４】
したがって、特許文献６ないし９に記載の現像装置では、十分に除電することができない。
【００４５】
結局、従来の方法では、キャリアの帯電電荷を効率よく除去できないため、トナーの飽和帯電量は低下してしまい、飽和帯電量に達しない低帯電トナーは現像画像の品質を低下させてしまう。
【００４６】
本発明の目的は、二成分現像剤を使用した現像装置において、キャリアの帯電電荷を効率よく除去し、トナーとの混合・攪拌時に所望の帯電電荷をトナーへ供給することを可能とする現像装置及び画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００４７】
本発明の現像装置は、上記課題を解決するために、現像槽内に収容されたトナーとキャリアとからなる帯電された現像剤を、バイアス電圧が印加された現像スリーブに供給し、上記現像スリーブで上記現像剤を磁力により吸着して上記現像剤中のトナーを、静電潜像が担持された静電潜像担持体における現像位置まで搬送して上記静電潜像を現像する現像装置において、上記現像スリーブの下方に配置され、上記現像剤を上記現像スリーブに供給するとともに、少なくとも一部が導電性を有する攪拌羽根を備えた現像剤攪拌部材と、上記現像剤攪拌部材に、キャリアの帯電極性とは異極の電圧を印加する電圧印加部材とを備え、上記現像剤攪拌部材は、断続的に、現像剤を介して上記現像スリーブと電気的に接続するとともに、上記電圧印加部材は、上記現像剤攪拌部材と現像スリーブとが電気的に絶縁状態にあるときに上記現像剤攪拌部材に上記電圧を印加するとともに、上記現像剤攪拌部材と現像スリーブとが電気的に接続している間は、上記現像剤攪拌部材への上記電圧の印加を停止することを特徴としている。
【００４８】
上記の構成によれば、上記現像剤攪拌部材は、上記現像スリーブの下方に配置されている。したがって、上記現像剤攪拌部材から現像スリーブに現像剤を供給する際に、上記現像剤攪拌部材から現像スリーブに供給されなかった現像剤は、重力に従って落下する。このとき、上記現像剤攪拌部材は、断続的に、現像剤を介して上記現像スリーブと電気的に接続するため、現像剤中のキャリアが上記現像剤攪拌部材上に付着したままとはならず、キャリアもまた重力に従って落下する。
【００４９】
上記現像剤攪拌部材には、上記現像剤攪拌部材と現像スリーブとが電気的に絶縁状態にあるときに、上記電圧印加部材によって、キャリアの帯電極性とは異極（逆極）の電圧が印加される。つまり、上記現像装置は、トナーの攪拌（帯電）工程でキャリアの帯電電荷を除電する機構であるため、キャリアと除電部材との接触機会を十分に確保することができる。ここで、印加電圧は、キャリアの帯電極性とは異極（逆極）、つまり、トナーの帯電極性と同極性であるため、トナーの帯電電荷には影響を与えない。したがって、キャリアの余剰帯電電荷（トナーの帯電に寄与しない電荷）は、常にゼロレベルに保持されるため、帯電量及び帯電量分布の経時変化は安定する。このため、上記の構成によれば、トナーとキャリアとを均一に混合することができ、キャリアの帯電電荷を効率よく除去することができる。
【００５０】
したがって、上記の構成によれば、キャリアの帯電電荷を効率よく除去し、トナーとの混合・攪拌時に所望の帯電電荷をトナーに供給することができる現像装置を提供することができるという効果を奏する。
【００５１】
しかも、上記の構成によれば、上記電圧印加部材は、上記現像剤攪拌部材と現像スリーブとが電気的に絶縁状態にあるときに上記現像剤攪拌部材に上記電圧を印加するとともに、上記現像剤攪拌部材と現像スリーブとが電気的に接続している間は、上記現像剤攪拌部材への上記電圧の印加を停止することから、本来トナーが付着しない非画像部の現像領域（つまり、静電潜像以外の部分）にトナーを付着させる静電気力を生じることなく、上記現像剤攪拌部材に、バイアス電圧（現像電圧）よりも高い電圧を印加してキャリアの帯電電荷を除電することができる。このため、上記の構成によれば、キャリアの帯電電荷を効率よく除電することが可能な電位を、上記現像剤攪拌部材に与えることができるという効果を併せて奏する。
【００５２】
上記現像剤攪拌部材と現像スリーブとの電気的接続の有無は、公知の種々の手段により検知することができるが、例えば、上記現像剤攪拌部材の回転を監視することで容易に検知することができる。
【００５３】
したがって、上記現像装置は、上記現像剤攪拌部材の回転を監視することで上記現像剤攪拌部材と上記現像スリーブとの電気的接続の有無を検知する検知手段を備えていることが好ましい。
【００５４】
また、上記電圧印加部材が上記現像剤攪拌部材に電圧を印加するタイミングは、上記現像剤を介した現像剤攪拌部材と現像スリーブとの接続が電気的に切り離された状態と同期していることが好ましい。これにより、キャリアの帯電電荷を効率よく除去することができる。
【００５５】
特に、上記現像剤を介した現像剤攪拌部材と現像スリーブとの接続が電気的に切り離された状態にあるときには、バイアス電圧よりも高い電圧を上記現像剤攪拌部材に印加してもバイアス電位（現像バイアス電位）が負極側に振れない。このため、この状態において上記現像剤攪拌部材にバイス電圧よりも高い電圧を印加しても、本来トナーが付着しない非画像部の現像領域（つまり、静電潜像以外の部分）にトナーを付着させる静電気力を生じることがなく、カブリ（地汚れ：非画像部へのトナーの付着）の発生を防止することができる。よって、上記の構成によれば、上記現像剤攪拌部材に、バイアス電圧（現像電圧）よりも高い電圧を印加してキャリアの帯電電荷を除電することができるので、キャリアの帯電電荷を効率よく除電することが可能な電位を、上記現像剤攪拌部材に、効率よく与えることができるという効果を奏する。
【００５６】
また、本発明において、上記攪拌羽根は、上記現像剤を上記現像スリーブに断続的に供給するとともに、上記現像スリーブへの現像剤の供給を中断している間に上記現像槽内の現像剤を攪拌する導電性の攪拌羽根であることが好ましい。
【００５７】
前記したように、本発明にかかる現像剤攪拌部材は、現像スリーブの下方に配置されている。したがって、上記現像剤攪拌部材から現像スリーブに現像剤を供給する際に、上記現像剤攪拌部材から現像スリーブに供給されなかった現像剤は、重力に従って落下する。このとき、上記攪拌羽根は、上記現像剤を上記現像スリーブに断続的に供給することで、上記現像剤攪拌部材による上記現像スリーブへの現像剤の供給が中断されている状態においては、現像剤を介した現像剤攪拌部材と現像スリーブとの接触状態が電気的に切り離される。この状態で、上記攪拌羽根は、上記現像槽内の現像剤を攪拌するとともに、上記攪拌羽根（現像剤攪拌部材）にはキャリアの帯電極性とは異極の電圧が印加される。したがって、上記の構成によれば、トナーとキャリアとを均一に混合することができ、キャリアの帯電電荷を効率よく除去することができるという効果を奏する。
【００５８】
本発明において、上記攪拌羽根としては、例えば、外縁部に部分的に切欠き部を有するスクリュー状の攪拌羽根を用いることができる。
【００５９】
また、上記攪拌羽根は、回転軸の周りに断続的に設けられている構成であってもよい。
【００６０】
前記したように、本発明にかかる現像剤攪拌部材は、現像スリーブの下方に配置されている。したがって、上記現像剤攪拌部材の回転とともに上記攪拌羽根によって持ち上げられた現像剤は、自重で攪拌羽根の表面を滑り落下する際に、現像剤が、上記攪拌羽根が存在しない部分（攪拌羽根の欠落部分）あるいは、上記切欠き部に達すると、現像剤は、全て重力に従って鉛直下方向へ落下する。この結果、現像スリーブ内の磁力によって坦持された現像剤と上記現像剤攪拌部材（攪拌羽根）との電気的隔たり（空間）が、上記現像剤攪拌部材と現像スリーブとを絶縁する。したがって、上記の各構成によれば、上記現像剤を上記現像スリーブに容易に断続的に供給することができ、この結果、上記現像剤攪拌部材と現像スリーブとを容易に絶縁することができるという効果を奏する。
【００６１】
また、上記の各構成によれば、上記現像剤を上記現像スリーブに断続的に供給することができるとともに、上記現像スリーブへの現像剤の供給を中断している間に上記現像槽内の現像剤を攪拌することができるので、トナーとキャリアとを均一に混合することができ、キャリアの帯電電荷を効率よく除去することができるという効果を奏する。
【００６２】
また、上記攪拌羽根は、先端に突起部を有していることが好ましい。
【００６３】
上記の構成によれば、上記攪拌羽根が上記現像剤を持ち上げるときに、急激なトルク変動を回避することができる。その結果、上記現像剤を持ち上げるのに有利となる。
【００６４】
また、上記したように、上記攪拌羽根が、外縁部に部分的に切欠き部を有するスクリュー状の攪拌羽根である場合、上記現像装置は、上記現像剤攪拌部材の回転を監視することで上記現像剤攪拌部材と上記現像スリーブとの電気的接続の有無を検知する検知手段を備え、上記電圧印加部材は、上記現像剤攪拌部材と現像スリーブとを現像剤が橋渡しする領域に上記攪拌羽根の切欠き部が位置することを上記検知手段が検知すると上記現像剤攪拌部材に上記電圧を印加し、上記領域に上記攪拌羽根の切り欠かれていない部分が位置することを上記検知手段が検知すると上記現像剤攪拌部材への上記電圧の印加を停止する構成であることが好ましい。
【００６５】
上記の構成によれば、上記現像剤攪拌部材の回転を監視することで上記現像剤攪拌部材と上記現像スリーブとの電気的接続の有無を容易に検知することができるとともに、上記電圧印加部材が上記現像剤攪拌部材に電圧を印加するタイミングを、上記現像剤を介した現像剤攪拌部材と現像スリーブとの接続が電気的に切り離された状態と容易に同期させることができる。これにより、キャリアの帯電電荷を効率よく除去することができるという効果を奏する。
【００６６】
また、上記の構成によれば、上記現像剤攪拌部材に、バイアス電圧（現像電圧）よりも高い電圧を印加してキャリアの帯電電荷を除電することができるので、キャリアの帯電電荷を効率よく除電することが可能な電位を、上記現像剤攪拌部材に、効率よく与えることができるという効果を併せて奏する。
【００６７】
また、本発明の画像形成装置は、上記課題を解決するために、本発明にかかる上記現像装置を備えていることを特徴としている。
【００６８】
上記の構成によれば、上記画像形成装置は、本発明にかかる上記現像装置を備えていることで、上記キャリアの帯電電荷を効率よく除去し、トナーとの混合・攪拌時に所望の帯電電荷をトナーに供給することができる。したがって、上記の構成によれば、常に良質な画像を形成することができる画像形成装置を提供することができるという効果を奏する。
【発明の効果】
【００６９】
本発明に係る現像装置は、以上のように、現像槽内に収容されたトナーとキャリアとからなる帯電された現像剤を、バイアス電圧が印加された現像スリーブに供給し、上記現像スリーブで上記現像剤を磁力により吸着して上記現像剤中のトナーを、静電潜像が担持された静電潜像担持体における現像位置まで搬送して上記静電潜像を現像する現像装置において、上記現像スリーブの下方に配置され、上記現像剤を上記現像スリーブに供給するとともに、少なくとも一部が導電性を有する攪拌羽根を備えた現像剤攪拌部材と、上記現像剤攪拌部材に、キャリアの帯電極性とは異極の電圧を印加する電圧印加部材とを備え、上記現像剤攪拌部材は、断続的に、現像剤を介して上記現像スリーブと電気的に接続するとともに、上記電圧印加部材は、上記現像剤攪拌部材と現像スリーブとが電気的に絶縁状態にあるときに上記現像剤攪拌部材に上記電圧を印加するとともに、上記現像剤攪拌部材と現像スリーブとが電気的に接続している間は、上記現像剤攪拌部材への上記電圧の印加を停止する構成である。
【００７０】
上記の構成によれば、現像剤中のキャリアが上記現像剤攪拌部材上に付着したままとはならず、上記現像剤攪拌部材から現像スリーブに供給されなかった現像剤は、上記キャリアも含めて、重力に従って落下する。そして、上記現像剤攪拌部材には、上記現像剤攪拌部材と現像スリーブとが電気的に絶縁状態にあるときに、上記電圧印加部材によって、キャリアの帯電極性とは異極（逆極）の電圧が印加されるので、上記の構成によれば、トナーとキャリアとを均一に混合することができ、キャリアの帯電電荷を効率よく除去することができる。
【００７１】
したがって、上記の構成によれば、キャリアの帯電電荷を効率よく除去し、トナーとの混合・攪拌時に所望の帯電電荷をトナーに供給することができる現像装置を提供することができるという効果を奏する。
【００７２】
また、上記の構成によれば、本来トナーが付着しない非画像部の現像領域（つまり、静電潜像以外の部分）にトナーを付着させる静電気力を生じることなく、上記現像剤攪拌部材に、バイアス電圧（現像電圧）よりも高い電圧を印加してキャリアの帯電電荷を除電することができるので、キャリアの帯電電荷を効率よく除電することが可能な電位を、上記現像剤攪拌部材に与えることができるという効果を併せて奏する。
【００７３】
また、本発明の画像形成装置は、以上のように、本発明にかかる上記現像装置を備えている構成である。
【００７４】
上記の構成によれば、上記画像形成装置は、本発明にかかる上記現像装置を備えていることで、上記キャリアの帯電電荷を効率よく除去し、トナーとの混合・攪拌時に所望の帯電電荷をトナーに供給することができる。したがって、上記の構成によれば、常に良質な画像を形成することができる画像形成装置を提供することができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００７５】
〔実施の形態１〕
以下に、本発明の一実施形態について図１ないし図９、図１２に基づいて説明する。
【００７６】
図２は、本発明の一実施形態にかかる画像形成装置の概略構成を示す断面図である。
【００７７】
図２に示すように、画像形成装置３１は、感光体ドラム３２（静電潜像担持体）、帯電部３３、露光部３４、現像装置３５、転写部３６、クリーニング部３７、除電部３８、及び定着装置３９を備えている。
【００７８】
画像形成装置３１は、トナーとキャリアとからなる現像剤（所謂二成分現像剤）を使用して感光体ドラム３２上の静電潜像を現像（トナー像化）した後、得られたトナー像を、記録媒体としての印刷シートＰに転写するためのものである。
【００７９】
円筒状の感光体ドラム３２は、光導電層４０と導電性基体４１とを含んでおり、導電性基体４１上に光導電層４０が形成された構成である。そして、導電性基体４１は、例えばアルミニウム等で製作された金属ドラムである。また、光導電層４０は、導電性基体４１の外周面に、アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）、セレン（Ｓｅ）や有機光半導体（ＯＰＣ）等を薄膜状に形成したものである。なお、感光体ドラム３２の構成は、この構成に限るものではなく、特に限定されない。
【００８０】
帯電部３３は、感光体ドラム３２の表面（光導電層４０）を所定の電位に帯電するためのものである。帯電部３３としては、例えばタングステンワイヤ等の導電線、金属性のシールド板、グリッド板からなるコロナ帯電器、帯電ローラ、帯電ブラシ等の構成が挙げられる。
【００８１】
露光部３４は、書き込み部材であり、画像情報に基づいて、例えばレーザ光等の光によって、帯電している感光体ドラム３２上に静電潜像を形成する。露光部３４としては、例えば半導体レーザや発光ダイオード等が挙げられる。
【００８２】
現像装置３５は、トナーによって、感光体ドラム３２の表面の静電潜像を、トナー像として現像するためのものである。この現像装置３５の詳細な構成については後述する。
【００８３】
転写部３６は、感光体ドラム３２上のトナー像を、印刷シートＰに転写するためのものである。この転写部３６と感光体ドラム３２との間は、印刷シートＰを搬送するための搬送路となっている。転写部３６としては、例えばコロナ転写器、転写ローラ、転写ブラシ等が挙げられる。
【００８４】
クリーニング部３７は、感光体ドラム３２の表面に残留しているトナーや紙粉等を除去するためのものである。クリーニング部３７としては、クリーニングブレードが挙げられるが、特に限定されない。
【００８５】
除電部３８は、感光体ドラム３２の表面に残留している電位を除去するためのものである。除電部３８としては、例えば除電ランプが挙げられるが、特に限定されない。
【００８６】
定着装置３９は、搬送される印刷シートＰにトナーを定着させるためのものであり、上下一対の定着部材４２・４３を備えている。この定着装置３９は、感光体ドラム３２と転写部３６との間の搬送路において、転写部３６の下流側に配置されている。
【００８７】
上記構成の画像形成装置３１が、電子写真プロセスとしての印刷を行う際には、感光体ドラム３２に原稿像の静電潜像、あるいはホストコンピュータ（図示せず）からのデータに対応した画像の静電潜像を形成し、その静電潜像を現像装置３５によって現像（可視化）し、印刷シートＰ上に転写して画像形成を行う。
【００８８】
より詳細には以下の通りである。上記構成の各部材は、感光体ドラム３２を中心として、その周囲に、帯電部３３、露光部３４、現像装置３５、転写部３６、クリーニング部３７及び除電部３８がこの順で配置されている。感光体ドラム３２は、図２に矢印にて示すように、帯電部３３から上記した各部材の配置順と同じ方向に回転可能となっている。
【００８９】
まず、感光体ドラム３２の表面（光導電層４０）は、帯電部３３によって所定の電位となるまで帯電される。所定電位まで帯電された感光体ドラム３２の形成領域は、感光体ドラム３２の回転によって露光部３４による露光位置に到達する。
【００９０】
感光体ドラム３２には、露光部３４によって、画像情報に基づいた画像が表面上に書き込まれ、感光体ドラム３２上に静電潜像が形成される。感光体ドラム３２の表面に形成された静電潜像は、感光体ドラム３２の回転によって現像装置３５による現像位置に到達すると、現像装置３５によって、現像剤像として現像される。感光体ドラム３２の表面に形成された領域は、この感光体ドラム３２の回転によって転写部３６による転写位置に到達する。
【００９１】
感光体ドラム３２の表面上のトナーは、転写部３６によって印刷シートＰ上に転写される。感光体ドラム３２から印刷シートＰ上に転写されたトナー像は、定着装置３９によって印刷シートＰ上に定着される。一方、トナー像が転写された後の感光体ドラム３２の表面に形成された領域は、この感光体ドラム３２の回転によってクリーニング部３７によるクリーニング位置まで到達する。
【００９２】
クリーニング部３７によって、感光体ドラム３２の表面に残留しているトナーや紙粉などが除去される。クリーニング部３７によってクリーニングされた後の感光体ドラム３２の表面に形成された領域は、この感光体ドラム３２の回転によって除電部３８による除電位置まで到達する。さらに、感光体ドラム３２の表面に残留している電位が、除電部３８によって除去される。
【００９３】
上述した一連の動作によって、一回の画像形成が終了する。
【００９４】
ここで、上記現像装置３５の構成について、主に、図１及び図３を参照して以下に詳細に説明する。
【００９５】
図１は、上記現像装置３５の要部の概略構成を示す断面図である。また、図３は、図１に示す現像装置３５における現像剤攪拌スクリューの概略構成を、一部側面から示す平面図である。
【００９６】
より詳しくは、上記図３は、図１に示す現像装置３５における現像剤攪拌スクリューを、その回転軸端面並びに回転軸の軸方向に対して垂直方向から見たときの上記現像剤攪拌スクリューの概略構成を模式的に示す図である。
【００９７】
本実施の形態の画像形成装置における現像装置３５は、前記したように、トナー（着色粒子、非磁性粒子）とキャリア（磁性粒子）とからなる現像剤（二成分現像剤）により、感光体ドラム３２上に担持された静電潜像を現像する所謂二成分現像法を用いた現像装置である。
【００９８】
図１に示すように、現像装置３５は、現像槽１（現像剤ハウジング）と、キャリア除電用電源２１と、現像バイアス電源２２と、回転角検出デバイス２３と、電圧供給用リレー２５と、図示しないトナーホッパーとを備えている。
【００９９】
まず、上記現像槽１の構成について以下に説明する。上記現像槽１は、内部に、現像スリーブ２と、現像剤６とを攪拌・循環する現像剤攪拌部材としての現像剤攪拌スクリュー３・４と、図示しないトナー濃度検知器及び現像ブレードとを備えている。このとき、現像スリーブ２は、現像剤攪拌スクリュー３の回転軸よりも上方に設置される。また、現像剤攪拌スクリュー３・４の回転軸は同じ高さに設置される。なお、現像剤攪拌スクリュー３・４については、後で詳細に説明する。
【０１００】
上記現像スリーブ２は、感光体ドラム３２に近接対向配置されており、現像槽１内に収容された二成分現像剤（以下、単に「現像剤」と記す）６（図４（ａ）〜（ｄ）参照）中のトナーを感光体ドラム３２に供給する。
【０１０１】
上記現像スリーブ２には、バイアス電圧印加用の電源である現像バイアス電源２２から、所定のバイアス電圧（例えば、−３５０Ｖの直流電圧）が印加されている。上記現像スリーブ２は、感光体ドラム３２と等しい周速度で回転している。
【０１０２】
上記現像スリーブ２は、二成分現像方法では一般的な形状を有しているものである。現像スリーブ２の内部には固定された磁極からなるマグネット（図示せず、図１３参照）が複数個配置されている。現像剤６は、上記マグネットその磁力線に沿って現像スリーブ２の表面に坦持される。また、アルミ金属からなる現像スリーブ２の外円筒２ｂは、アルミニウム等の金属材料からなっており、図示されない回転機構を利用して回転する。
【０１０３】
このとき、現像剤６中のトナーは、上記現像スリーブ２表面（外円筒２ｂ表面）に磁力により吸着し、上記外円筒２ｂの回転に合わせて静電潜像が担持された上記感光体ドラム３２における現像位置（上記感光体ドラム３２との対向位置）まで搬送される。このとき、上記現像スリーブ２は、その近傍に設けられた現像ブレードによって現像剤６の搬送量が規制され、上記現像剤６は、上記現像スリーブ２表面に、層状に坦持されて上記現像位置へと搬送される。
【０１０４】
上記現像位置では、現像剤６中のトナーだけが、感光体ドラム３２表面の静電電荷により生じる電界に引かれて、現像剤６から移行する。
【０１０５】
上記トナー濃度検知器は、トナーの消費による現像剤６中のトナー濃度の減少を検知し、該トナー濃度が所定値以下になれば、上記現像槽１の上方に配設されたトナーホッパーから上記現像槽１内へのトナーの補給を促す。このトナーは、上記現像剤攪拌スクリュー３・４の回転に従って、上記現像槽１内に残留した現像剤６と攪拌・混合される。なお、上記現像槽１内のトナー濃度は、常にトナー濃度検知器により監視されており、トナー濃度が規定値に達したところでトナーホッパーは、トナーの供給を停止する。
【０１０６】
また、上記現像剤攪拌スクリュー３・４は、上記現像スリーブ２の下方（より厳密には、上記現像スリーブ２の回転軸２ａよりも下方）に配置されており、上記現像剤６を、バイアス電圧が印加された現像スリーブ２に断続的に供給する。
【０１０７】
すなわち、上記現像スリーブ２は、上記現像剤攪拌スクリュー３の回転軸３ａよりも上方に設置されている。また、現像剤攪拌スクリュー３・４の回転軸３ａ・４ａは同じ高さに設置されている。
【０１０８】
より具体的には、上記現像槽１の底面内壁には、該現像槽１内部を２つの室に分け隔てる隔壁１１が、上方に向かって現像スリーブ２近傍にまで延設されており、上記現像槽１には、上記現像スリーブ２の下方に、上記隔壁１１を挟んで、現像スリーブ２に近い側の現像室１２と、現像スリーブ２から遠い側の攪拌室１３とが、水平方向に互いに隣接して設けられている。上記現像室１２及び攪拌室１３は、各々、現像スリーブ２における回転軸２ａの軸方向と平行に延設されている。また、上記現像室１２及び攪拌室１３における各々の底面は円筒状に形成されている。上記現像剤攪拌スクリュー３は、上記現像室１２内に、該現像室１２の延設方向に沿って配設されている。一方、上記現像剤攪拌スクリュー４は、上記攪拌室１３内に、該攪拌室１３の延設方向に沿って配設されている。
【０１０９】
上記現像剤攪拌スクリュー３・４はモータ５０（図３参照、駆動装置）によって回転駆動されるようになっている。
【０１１０】
これにより、上記現像槽１内に収容された現像剤６は、現像剤攪拌スクリュー３・４の回転により攪拌されつつ搬送されて上記現像室１２から攪拌室１３へ、該攪拌室１３から現像室１２へと、上記現像槽１内で循環・搬送される。つまり、本実施の形態にかかる上記現像装置３５は、一対の現像剤攪拌スクリュー３・４が形成する、図示しないトナー供給部から感光体ドラム３２へと至るトナー搬送経路（循環路）を、上記現像剤攪拌スクリュー３・４の回転軸方向に沿って現像剤６が搬送される構成を有している。
【０１１１】
上記現像剤攪拌スクリュー３・４は、その表面が導電体で形成されている。上記現像剤攪拌スクリュー３・４としては、例えば、ＡＢＳ(Acrylonitrile-Butadiene-Styrene)樹脂で射出成型しものに金属メッキを施したもの等が挙げられるが、特に限定されない。
【０１１２】
上記現像剤攪拌スクリュー３・４は、図３に示すように、上記回転軸３ａ・４ａ（シャフト）の回りにらせん状のスクリュー羽根３ｂ・４ｂ（攪拌羽根）を有している。
【０１１３】
上記現像剤攪拌スクリュー４のスクリュー羽根４ｂは、ごく一般的ならせん状に形成されたスクリュー羽根である。
【０１１４】
一方、現像剤攪拌スクリュー３のスクリュー羽根３ｂは、滑らかならせん状を描かず、その一部、例えば、図３に示すように、上記回転軸３ａの軸周方向でスクリュー羽根３ｂの１８０度分（つまり半分）が切り欠かれている構成を有している。つまり、本実施の形態において、上記現像剤攪拌スクリュー３は、図３に示すように、１８０度の範囲に位置する部分のスクリュー羽根が切り欠かれている。
【０１１５】
このように、本実施の形態にかかる上記現像剤攪拌スクリュー３は、その外縁部に切り欠き（切り欠部）を有していることで、上記現像剤６を上記現像スリーブ２に断続的に供給するとともに、上記現像スリーブ２への現像剤６の供給を中断している間に、上記現像槽１内の現像剤６を攪拌することができるようになっている。
【０１１６】
本実施の形態において、上記現像剤攪拌スクリュー３・４のスクリュー羽根３ｂ・４ｂの直径（スクリュー径）は、同じ大きさに設定されている。また、上記現像剤攪拌スクリュー３・４は、同一のモータ５０により、同一の回転速度にて回転駆動されている。
【０１１７】
現像剤攪拌スクリュー３・４の搬送量は、各々、以下の計算式
搬送量＝(スクリューピッチの容量)×(回転数)
により算出される。つまり、回転数が同一の場合、スクリューピッチが粗い方が、単位回転数あたりの現像剤６の搬送量が多くなる。
【０１１８】
よって、上記現像剤攪拌スクリュー３のスクリュー羽根３ｂは、その半分が存在しないため、該スクリュー羽根３ｂが回転した時の現像剤６の搬送量は、回転軸３ａの周りに、切り欠きがないスクリュー羽根３ｂが存在する場合（つまり、回転軸３ａの周りに全てスクリュー羽根が存在する場合）の１／２となる。
【０１１９】
しかしながら、現像剤攪拌スクリュー３・４の現像剤搬送量が互いに異なると、現像槽１内の現像剤６の循環に不具合を生じる。現像剤攪拌スクリュー３・４の回転速度を同一とする条件の下でこの問題を解決するために、本実施の形態では、スクリュー羽根３ｂのピッチＤ１（スクリューピッチ）は、スクリュー羽根４ｂのピッチＤ２（スクリューピッチ）の２倍に設定されている。
【０１２０】
また、上記現像剤攪拌スクリュー３のスクリュー羽根３ｂの先端には、凸部３ｃ（突起部）が設けられていることが好ましい。
【０１２１】
上記現像剤攪拌スクリュー３の先端に凸部３ｃが設けられていることで、上記したように上記現像剤攪拌スクリュー３の切り欠き端が前記現像室１２内に堆積している現像剤６に突入するときの急激なトルク変動を回避することができる。このため、上記構成は、上記現像剤攪拌スクリュー３によって上記現像剤６を持ち上げる際に有利である。
【０１２２】
また、電圧供給用リレー２５は、スイッチ２４（キャリア除電用電源供給スイッチ）を備え、上記現像剤攪拌スクリュー３・４には、上記スイッチ２４のＯＮ／ＯＦＦにより、キャリア除電用電源２１から、現像剤６の構成要素の一つであるキャリア粒子の帯電極性とは異極の直流電圧が、断続的に印加されるようになっている。
【０１２３】
本実施の形態にかかる現像装置３５は、現像スリーブ２にバイアス電圧（現像電圧）を供給する現像バイアス電源２２とは独立して、上記キャリア除電用電源２１を備えている。
【０１２４】
上記キャリア除電用電源２１並びに電圧供給用リレー２５（スイッチ２４）は、上記現像剤攪拌スクリュー３・４にキャリアの帯電極性とは異極の電圧を印加する電圧印加部材（キャリア除電用の電圧印加部材）として用いられる。
【０１２５】
上記キャリア除電用電源２１並びに電圧供給用リレー２５（スイッチ２４）は、上記現像スリーブ２への現像剤６の供給が中断されている間に上記現像剤攪拌スクリュー３・４に上記電圧（すなわち、キャリアの帯電極性とは異極の電圧）を印加するとともに、上記現像スリーブ２に現像剤６が供給されている間は上記現像剤攪拌スクリュー３・４への電圧の印加を停止する。
【０１２６】
上記現像剤攪拌スクリュー３・４に電圧を印加するタイミングは、上記現像スリーブ２への現像剤６の供給が中断された状態、すなわち、現像剤６を介した現像剤攪拌スクリュー３と現像スリーブ２との接触状態が電気的に切り離された状態と同期している。以下、この状態を、“現像剤の無い乖離状態”と称する。
【０１２７】
一方、現像剤６を介して現像剤攪拌スクリュー３と現像スリーブ２とが繋がっている状態を“現像剤を介した接続状態”と称する。
【０１２８】
本実施の形態では、上記現像剤攪拌スクリュー３に前記した切り欠きを設けることで、上記現像スリーブ２に現像剤６を断続的に供給している。したがって、“現像剤を介した接続状態”及び“現像剤の無い乖離状態”は、現像剤攪拌スクリュー３のスクリュー羽根３ｂの形状に依存するのは自明である。
【０１２９】
よって、“現像剤を介した接続状態”及び“現像剤の無い乖離状態”は、例えば、回転角検出デバイス２３により、現像剤攪拌スクリュー３の回転を監視し、その回転状態（回転角）をセンシング（検出）することで検知することができる。
【０１３０】
上記回転角検出デバイス２３としては、フォトインタラプタと呼ばれる公知の光学的検知部材（センサ）を備えた検出デバイスを用いることができる。
【０１３１】
図５は、フォトインタラプタを用いた本実施の形態にかかる現像装置３５の要部の電気的配置を示す回路図である。
【０１３２】
本実施の形態にかかる回転角検出デバイス２３は、図５に示すように、回転角検出板１５１と、フォトインタラプタ１５７とを備えている。上記フォトインタラプタ１５７は、上記回転角検出板１５１とは非接触の状態で設置されている。
【０１３３】
図５に示すように、フォトインタラプタ１５７は、発光素子１５５と受光素子１５６（フォトディテクタ）とが一体となった光学的検知部材（センサ）の一種である。上記発光素子１５５としては、例えば、LED（発光ダイオード；light emitting diode）が用いられる。また、上記受光素子１５６は、例えば、半導体素子によって構成されている。
【０１３４】
また、図６は、上記回転角検出板１５１の概略構成を示す斜視図である。上記回転角検出板１５１は、図６に示すように、上記現像剤攪拌スクリュー３と同軸（つまり、回転軸３ａ）に設けられており、上記現像剤攪拌スクリュー３と共に回転する。
【０１３５】
上記回転角検出板１５１は、白色の材料で構成されており、その一部は、黒く塗り潰されている。より具体的には、上記回転角検出板１５１は、現像剤攪拌スクリュー３が現像剤６を現像スリーブ２に供給することができず、現像スリーブ２と現像剤攪拌スクリュー３とが電気的に絶縁しているときに上記フォトインタラプタ１５７のセンシング点１５２（固定点）を、黒く塗り潰された部分（以下、「黒色領域１５３」と記す）が通過し、現像剤攪拌スクリュー３によって現像スリーブ２への現像剤６の供給が可能であるとき（現像スリーブ２と現像剤攪拌スクリュー３とが現像剤６を介して電気的に短絡しているとき）に上記フォトインタラプタ１５７のセンシング点１５２（固定点）を、黒く塗り潰されていない部分（以下、「白色領域１５４」と記す）が通過するように、黒く塗りつぶされている。つまり、上記黒色領域１５３は、現像スリーブ２と現像剤攪拌スクリュー３とが電気的に絶縁していることを示す部分（本実施の形態においては現像剤攪拌スクリュー３によって現像スリーブ２に現像剤６が供給されないことを示す部分）と一致する。当然のことながら、黒く塗り潰されていない部分（白色領域１５４）は光の反射強度が強く、黒く塗り潰された部分（黒色領域１５３）は光の反射強度が弱い。
【０１３６】
したがって、上記回転角検出デバイス２３は、上記現像剤攪拌スクリュー３の回転に伴って、上記フォトインタラプタ１５７のセンシング点１５２（固定点）を通過する上記白色領域１５４及び黒色領域１５３から得られる回転信号を監視することで、上記現像剤攪拌スクリュー３の回転状態（回転角）をセンシングし、現像剤攪拌スクリュー３から現像スリーブ２への現像剤６の供給の有無を検知することができる。
【０１３７】
つぎに、上記現像装置３５における電圧印加方法について、図４（ａ）〜（ｄ）、図５、図６、及び図７を参照して以下に説明する。
【０１３８】
まず、図４（ａ）〜（ｄ）に示す上記現像剤攪拌スクリュー３の回転に伴う現像剤６の動きから、上記現像剤攪拌スクリュー３の回転状態と、上記現像スリーブ２への現像剤６の供給との関係を説明する。
【０１３９】
図４（ａ）は上記現像剤攪拌スクリュー３を回転させ、現像剤６の攪拌を始めた状態を、上記現像剤攪拌スクリュー３における回転軸３ａの一方の端面側から表している。
【０１４０】
図４（ｂ）は、図４（ａ）に示す状態から上記現像剤攪拌スクリュー３の回転が進んだ状態を表している。現像剤攪拌スクリュー３の回転に伴って、現像剤６は回転の進行方向側へ持ち上げられる。
【０１４１】
図４（ｃ）は、図４（ｂ）に示す状態からさらに上記現像剤攪拌スクリュー３の回転が進んだ状態を表している。スクリュー羽根３ｂによって持ち上げられた現像剤６の一部は重力に従ってスクリュー羽根３ｂの表面を滑り落ちるのと同時に、上記現像剤攪拌スクリュー３の回転に伴い新たな現像剤６が持ち上げられることから、現像剤６は、攪拌室１３内で斜めに堆積・流動した状態で安定する。
【０１４２】
つまり、上記現像剤攪拌スクリュー３のらせん状に形成された上記スクリュー羽根３ｂの存在する部分が現像剤６と接触する場合、現像剤攪拌スクリュー３の回転と共に、現像剤６は現像剤攪拌スクリュー３のらせん状に形成されたスクリュー羽根３ｂの動きに沿って持ち上げられ、その後自重でスクリュー羽根３ｂを滑り落下するという動作を繰り返す。そして、現像スリーブ２は上記現像剤攪拌スクリュー３の上方に配置されており、現像スリーブ２の内部には磁極からなるマグネットが配置されている。その結果、上記現像剤攪拌スクリュー３で持ち上げられた現像剤６中のトナーは、現像スリーブ２の磁力線に捕捉され、現像スリーブ２の表面へ移動する。
【０１４３】
図４（ｄ）は、図４（ｃ）に示す状態からさらに上記現像剤攪拌スクリュー３の回転が進んだ状態を表している。上記現像剤攪拌スクリュー３の回転が進み、現像剤６との接点が上記スクリュー羽根３ｂの切り欠かれた領域に達すると、現像剤６は、現像剤攪拌スクリュー３の支えを失う。この結果、現像剤攪拌スクリュー３により今まで持ち上げられていた全ての現像剤６は、全て重力に従って鉛直下方向へ落下する。
【０１４４】
つまり、上記スクリュー羽根３ｂによって持ち上げられた現像剤６がスクリュー羽根３ｂの表面を滑り落ちるに際し、新たな現像剤６の持ち上げが無く、既に持ち上げられ、スクリュー羽根３ｂの表面を滑り落ちている現像剤６が、回転しているスクリュー羽根３ｂの切り欠部に到達した時点で、スクリュー羽根３ｂによって持ち上げられていた現像剤６は、重力に従って鉛直方向に落下する。このとき、現像剤６は現像スリーブ２の磁力線から遠のき、現像スリーブ２に引き付けられる力から解放されている。その結果、重力に従って落下した現像剤６は、現像スリーブ２内の磁力によって坦持された現像剤６と上記現像剤攪拌スクリュー３との電気的隔たり、すなわち空間を形成する。この空間が、上記現像剤攪拌スクリュー３と現像スリーブ２とを絶縁するのである。
【０１４５】
現像剤攪拌スクリュー３が回転を続ける限り、現像剤は図４（ａ）から図４（ｄ）までのプロセスを繰り返すこととなる。
【０１４６】
図１及び図４（ａ）〜（ｄ）に示す領域１０は、現像剤攪拌スクリュー３と現像スリーブ２とを現像剤６が橋渡しする部分であり、現像剤６が現像剤攪拌スクリュー３から現像スリーブ２へと供給される領域である。
【０１４７】
図４（ｂ）・（ｃ）では、現像剤攪拌スクリュー３の回転に伴って上記領域１０に現像剤６が存在するため、現像剤攪拌スクリュー３から現像スリーブ２への現像剤６の供給が可能となる。つまり、このタイミングでは、現像剤６を介して現像剤攪拌スクリュー３と現像スリーブ２とが繋がっている。前記したように、本実施の形態では、このような状態を“現像剤を介した接続状態”と称する。なお、この状態では、現像剤攪拌スクリュー３が導電性を有していることから、現像スリーブ２に印加された現像バイアスによって、現像剤攪拌スクリュー３と現像スリーブ２とは、現像剤６を介して電気的に短絡している。
【０１４８】
一方、図４（ａ）・（ｄ）では、現像剤６が存在しないため、現像剤攪拌スクリュー３から現像スリーブ２への現像剤の供給が不可能となる。つまり、このタイミングでは、現像剤攪拌スクリュー３と現像スリーブ２とは乖離（離間）している。前記したように、本実施の形態では、このような状態、つまり、上記領域１０にスクリュー羽根３ｂの切欠き部が到達した状態から、上記領域１０にスクリュー羽根３ｂの先端（例えば凸部３ｃ）が到達するまでの状態（すなわち、上記領域１０に現像剤６が到達するまでの状態）を“現像剤の無い乖離状態”と称する。
【０１４９】
つぎに、上記条件を踏まえて、前記回転角検出デバイス２３を用いた現像剤攪拌スクリュー３の回転状態のセンシングと、そのセンシング結果に基づく現像剤攪拌スクリュー３への電圧印加の制御方法を、図５及び図６を参照して以下に述べる。
【０１５０】
上記したように現像剤攪拌スクリュー３が回転すると、図６に示す回転角検出板１５１の白色領域１５４と、黒色領域１５３とが、回転角検出板１５１のセンシング点１５２を通過する。
【０１５１】
発光素子１５５は、上記回転角検出板１５１における上記センシング点１５２に、常に光を照射している。照射光が回転角検出板１５１の白色領域１５４に当たり、その反射光が受光素子１５６に達すると、電圧供給用リレー２５に電流が流れて作動し、スイッチ２４は開放状態となる。その結果、キャリア除電用電源２１からの電圧は現像剤攪拌スクリュー３に印加されず、現像剤攪拌スクリュー３は作動しない。
【０１５２】
一方、照射光が回転角検出板１５１の黒色領域１５３に当たり、その反射光が受光素子１５６に達すると、電圧供給用リレー２５に電流が流れず、スイッチ２４は接続状態のままとなる。その結果、キャリア除電用電源２１からの電圧は現像剤攪拌スクリュー３に印加され、現像剤攪拌スクリュー３は作動する。この方法を用いることで、現像剤６の攪拌状態に対応した現像剤攪拌スクリュー３への電圧印加制御が可能となる。
【０１５３】
つぎに、電圧印加のタイミングについて、以下に説明する。前記したように、回転角検出板１５１の黒色領域１５３は、現像剤攪拌スクリュー３が現像剤６を現像スリーブ２に供給することができず、現像スリーブ２と現像剤攪拌スクリュー３とが電気的に絶縁する領域である。
【０１５４】
一方、回転角検出板１５１の白色領域１５４は、現像剤攪拌スクリュー３が現像剤６を現像スリーブ２に供給することができ、現像スリーブ２と現像剤攪拌スクリュー３とが電気的に短絡する領域である。
【０１５５】
ここで、受光素子１５６の作動状態を理解するため、図５に示すように、参照電位Ｖｓを設定する。
【０１５６】
ここで、参照電位Ｖｓと現像剤攪拌スクリュー３の電位との関係にて示す現像剤攪拌スクリュー３への電圧印加のタイミングチャートは、図７に示すようになる。
【０１５７】
図７に示すように、参照電位Ｖｓが増加すれば、電圧供給用リレー２５に電流が流れて作動する。よって、参照電位Ｖｓの増加は、スイッチ２４は開放状態となっているということを示す。つまり、電圧は現像剤攪拌スクリュー３に電圧が印加されていないことを示す。
【０１５８】
一方、参照電位Ｖｓが変化しなければ、電圧供給用リレー２５に電流が流れない。よって、参照電位Ｖｓが変化しないということは、スイッチ２４は接続状態のままとなっているということを示す。つまり、電圧は現像剤攪拌スクリュー３に電圧が印加されていることを示す。
【０１５９】
すなわち、上記キャリア除電用電源２１並びに電圧供給用リレー２５（スイッチ２４）は、上記回転角検出デバイス２３で得られる反射強度の変化に基づく参照電位Ｖｓの増加をタイミング信号として、上記現像剤攪拌スクリュー３への電圧の印加の有無を制御している。
【０１６０】
ここで、“現像剤を介した接続状態”及び“現像剤の無い乖離状態”と印加電圧の値との関係について説明を行う。
【０１６１】
本実施の形態で使用した現像剤６は、ポリエステル系樹脂を主樹脂とした粒径６．５μｍの負帯電性粉砕トナーと、磁性フェライト粒子からなるコア材表面にシリコン系樹脂を薄膜コートした粒径５５μｍの磁性粉キャリアとからなる。
【０１６２】
トナーの体積抵抗は、キャリアの体積抵抗より大きい。トナーは、その組成にもよるが、１０１２〜１０１５Ω程度の抵抗値を有し、キャリアは、１０８〜１０１０Ω程度の抵抗値を有する。
【０１６３】
また、トナー被覆率θをパラメータとしたトナー粒子の平均比電荷量分布を調べる実験を行った結果、トナー被覆率θは、５０％以下である場合に、特に良好な除電作用とそれに伴うトナー帯電量の安定化が得られることが分かった。
【０１６４】
トナー被覆率θを種々変更したときのトナーの比電荷量分布を図１２に示す。ここで、横軸はトナーの比電荷量、縦軸はトナーの粒子数（Ｎ）である。
【０１６５】
前記非特許文献１に記載されたように、トナーの平均比電荷量はトナー濃度と相関がある。図１２に示すように、トナー濃度が減少（すなわちトナー被覆率θが減少）すると、トナーの平均比電荷量（絶対値）は上昇し、比電荷量分布の幅は広がる。一方、トナー濃度が増加（すなわちトナー被覆率θが増加）すると、トナーの平均比電荷量（絶対値）は低下し、比電荷量分布の幅は狭まる。
【０１６６】
トナーの物理的構成物質が変わると、同じトナー被覆率θであっても、若干、比電荷量分布に違いが生じる。例えば、トナー被覆率θが、同じ５０％であっても、トナーの物理的構成物質が変わると、比電荷量分布が、図１２に示すよりも若干シャープになったり、若干ブロードになったりする。
【０１６７】
しかしながら、トナー被覆率θの大小に対する、トナーの平均比電荷量の高低並びに比電荷量分布は、常に、図１２に示す傾向と同様の傾向（関係）を示す。
【０１６８】
理想的なトナーの特性は、ある比電荷量で分布がシャープとなることである。
【０１６９】
しかしながら、平均比電荷量が高い（つまり、トナー被覆率θが低い）と、上記したように比電荷量分布の幅は広がり、十分な画像濃度が得られない場合がある。なお、比電荷量分布の幅は、前記したようにトナーの物理的構成物質を変更することで、若干、シャープにすることはできる。一方、平均比電荷量が低い（つまり、トナー被覆率θが高い）と、比電荷量分布は狭まるが、図１２に示すように、トナーがゼロ帯電や逆帯電する場合がある。ゼロ帯電トナーや逆帯電トナーは、カブリ（地汚れ）の原因となる。
【０１７０】
このため、トナー被覆率θは、トナーの帯電特性と現像状態とから、トナーがゼロ帯電や逆帯電しない条件として、５０％以下であることが望ましく、トナーの比電荷量分布が狭く、かつ、トナーがゼロ帯電や逆帯電しない条件として、図１２に示すように、トナーの平均比電荷量が−２０（μＣ／ｇ）前後であり、トナーがゼロ帯電や逆帯電しない、５０％（つまり、トナー被覆率θ＝５０％）の条件とすることが、より一層望ましい。
【０１７１】
したがって、本実施の形態では、現像剤６は、前述したトナー被覆率θ換算で例えばθ＝５０％となるようにトナー濃度が制御される。
【０１７２】
そして、現像剤６は現像剤攪拌スクリュー３停止状態で、現像剤攪拌スクリュー３・４の回転軸３ａ・４ａを覆う程度に充填される。
【０１７３】
本実施の形態では、トナーとキャリアとの混合比を、トナーの占める重量パーセントが４．９％（前述のトナー被覆率θで５０％）の条件で現像剤６を規定している。これらの混合物である現像剤６の抵抗値は、抵抗値の比較的低いキャリアの影響を受け易く、ある程度大きな電位差が現像剤６に加えられると電気伝導を示してしまう。
【０１７４】
一般的にバイアス電圧は(負帯電トナー使用時)−３００〜−４００Ｖ程度であり、抵抗値の高いキャリア効率をよく除電するには十分であるとは言えない。
【０１７５】
本実施の形態において、キャリア除電用電源２１の出力値は、−５００Ｖ以上であることが好ましい。キャリア除電用電源２１の出力値を−５００Ｖ以上とすることで、キャリアの帯電電荷を効率よく除電することができる。
【０１７６】
ただし、このようにキャリア除電用電源２１の出力値が−５００Ｖ以上である場合には、現像スリーブ２にバイアス電圧を供給する現像バイアス電源２２の出力値は、−３５０Ｖであるので、キャリア除電用電源２１の出力値よりも小さい。
【０１７７】
このように現像バイアス電源２２の出力値がキャリア除電用電源２１の出力値よりも小さい場合に、現像剤６が、現像剤攪拌スクリュー３と現像スリーブ２とを短絡してしまうと、現像スリーブ２の電位が変動し、現像電圧（バイアス電圧）を乱してしまう。例えば、キャリア除電用電源２１の出力値を−５００Ｖとした条件で現像剤攪拌スクリュー３と現像スリーブ２とが短絡したとすると、現像バイアス電位が−３５０Ｖから−５００Ｖに増加することになる。
【０１７８】
そして、現像バイアス電位が負極側に振れるということは、本来トナーが付着しない非画像部の現像領域へトナーを積極的に付着させる静電気力を生じることであり、これはまさにカブリ（地汚れ：非画像部へのトナーの付着）の発生を意味する。
【０１７９】
故に“現像剤を介した接続状態”で、現像電圧（バイアス電圧）よりも高い電圧を現像剤攪拌スクリュー３に印加してキャリアの帯電電荷を除電することはできない。キャリアの帯電電荷を効率よく除電可能な電位を現像剤攪拌スクリュー３に与えるには、現像スリーブ２と現像剤攪拌スクリュー３とを電気的に絶縁した状態、つまり“現像剤の無い乖離状態”を作り出さねばならない
ここで、現像剤攪拌スクリュー３と現像スリーブ２とが現像剤６を介して電気的に絶縁するための、すなわち、現像剤攪拌スクリュー３と現像スリーブ２とが現像剤６を介して電気的に短絡しないための、現像スリーブ２の配置、現像剤攪拌スクリュー３の配置及び印加電圧の制御手段は、例えば次のような構成であることが望ましい。
【０１８０】
第一に、例えば、現像スリーブ２の円筒は、現像剤攪拌スクリュー３の上方に配置されることとする。それにより、現像剤攪拌スクリュー３の回転とともに持ち上げられた現像剤６が自重でスクリュー羽根３ｂの表面を滑り落下する際に、現像剤６が上記スクリュー羽根３ｂの切り欠かれた領域に達すると、現像剤６は、全て重力に従って鉛直下方向へ落下する。
【０１８１】
この結果形成される、現像スリーブ２内の磁力によって坦持された現像剤６と上記現像剤攪拌スクリュー３との電気的隔たり（空間）が、上記現像剤攪拌スクリュー３と現像スリーブ２とを絶縁するのである。
【０１８２】
第二に、例えば、現像剤攪拌スクリュー３から現像スリーブ２へと搬送される現像剤６の量は、常に一定ではなく、断続的に供給と停止とを繰り返す機構を有することとする。
【０１８３】
この条件は、例えば、現像剤攪拌スクリュー３のらせん状に形成されたスクリュー羽根３ｂの一部が一様に切り欠かれた形とすることで、現像スリーブ２と現像剤攪拌スクリュー３とが電気的に絶縁する領域と、現像スリーブ２と現像剤攪拌スクリュー３とが電気的に短絡する領域とを形成することにより満足できる。つまり、上記したように、現像剤攪拌スクリュー３と現像剤６との接点が上記スクリュー羽根３ｂの切り欠かれた領域に達すると、現像剤攪拌スクリュー３により今まで持ち上げられていた全ての現像剤６は、全て重力に従って鉛直下方向へ落下する。このとき、前記したように、現像剤攪拌スクリュー３と現像スリーブ２とが現像剤６を介して電気的に絶縁する。
【０１８４】
第三に、例えば、現像剤攪拌スクリュー３の回転状態（回転角）と同期した直流印加電圧の制御手段を有することとする。
【０１８５】
この条件は、例えば、回転角検出板１５１と、フォトインタラプタ１５７とを備えた回転角検出デバイス２３により、現像剤攪拌スクリュー３の回転状態（回転角）をセンシングし、現像剤攪拌スクリュー３から現像スリーブ２への現像剤６の供給の有無を検知することにより満足できる。つまり、現像剤攪拌スクリュー３から現像スリーブ２への現像剤６の供給がない場合には、現像剤攪拌スクリュー３と現像スリーブ２とが現像剤６を介して電気的に絶縁する。
【０１８６】
本実施の形態にかかる現像装置３５によれば、前記したように、現像剤攪拌スクリュー３が、スクリュー羽根３ｂの外縁部に切り欠き（切欠き部）を有し、現像剤６を現像スリーブ２に断続的に供給するとともに、上記現像剤攪拌スクリュー３により上記現像スリーブ２に現像剤６が供給されている間は上記現像剤攪拌スクリュー３への電圧の印加を停止し、現像スリーブ２への現像剤６の供給が中断されている間に、現像剤攪拌スクリュー３に電圧を印加している。
【０１８７】
よって、本実施の形態によれば、上記キャリア除電用電源２１の出力値を、上記現像バイアス電源２２の出力値よりも大きくすることができる。
【０１８８】
ここで、キャリアの帯電電荷を除電する印加電圧の値については、以下のようなことが考えられる。
【０１８９】
キャリア帯電電荷の除電は、現像剤攪拌スクリュー３の表面とキャリア粒子との界面で生じる放電現象に因るものと考えられる。両界面での放電電界強度を満足することが、本発明を達成する物理条件となるため、現像剤攪拌スクリュー３に印加される電圧の下限は容易に推測できる。
【０１９０】
大気圧中での最小放電電圧値は、パッシェンの放電条件（金属平行平板での定義）で表される通り、５μｍの間隔で約３５０Ｖとなる（間隔が増加すると、放電電位も大きくなる）。キャリア粒子はその表面を樹脂で覆われているため、現像剤攪拌スクリュー３とキャリア粒子表面との間の電位差の一部は樹脂被膜に奪われる。このため、最小放電電圧は、必然的に３５０Ｖ以上となる。
【０１９１】
したがって、キャリアの帯電電荷を効率よく除電する上で、キャリア除電用電源２１の出力値は−５００Ｖ以上であることが好ましいものの、キャリア除電用電源２１の出力値（上記現像剤攪拌スクリュー３に印加される電圧）は、現像バイアス電源２２の出力値（例えば−３５０Ｖ）と同じ電圧であっても構わない。前記したように、前記特許文献１が、撹拌部材にバイアス電源を用いてバイアス電圧を印加しており、キャリアを現像槽内で開放して攪拌することができなかったのに対し、本実施の形態にかかる現像装置３５によれば、上記現像剤攪拌スクリュー３により上記現像スリーブ２に現像剤６が供給されている間は上記現像剤攪拌スクリュー３への電圧の印加が停止されており、上記現像剤攪拌スクリュー３から上記現像スリーブ２への現像剤６の供給が中断されている間に、上記現像剤攪拌スクリュー３には電圧が印加されて該現像剤攪拌スクリュー３によって現像槽１内の現像剤６が攪拌されるので、キャリアを開放して攪拌することができる。
【０１９２】
また、本実施の形態によれば、現像剤６が攪拌室１３で混合され循環する過程で、キャリア粒子の帯電電荷を除電する工程がキャリアに対して作用し続けるため、良好なキャリア除電が可能となる。
【０１９３】
つまり、本実施の形態にかかる現像装置３５によれば、上記現像剤攪拌スクリュー３により上記現像スリーブ２に現像剤６が供給されている間には、上記現像剤攪拌スクリュー３への電圧の印加が停止されており、スクリュー羽根３ｂによって持ち上げられた現像剤６中のキャリアの一部は重力に従ってスクリュー羽根３ｂの表面を滑り落ちる。その結果、キャリア粒子の帯電電荷が、除電されることとなる。
【０１９４】
一方、上記現像剤攪拌スクリュー３から上記現像スリーブ２への現像剤６の供給が中断されている間には、上記現像剤攪拌スクリュー３には電圧が印加されて、該現像剤攪拌スクリュー３によって現像槽１内の現像剤６中のキャリアが攪拌される。その結果、キャリア粒子の帯電電荷が、除電されることとなる。
【０１９５】
したがって、例えキャリア除電用電源２１の出力値（上記現像剤攪拌スクリュー３に印加される電圧）が、現像バイアス電源２２の出力値と同じ電圧であったとしても、本実施の形態では、キャリアを開放して撹拌することができるので、トナーとキャリアとを均一に混合することができる。
【０１９６】
一方、印加電圧値の上限は、現像剤攪拌スクリュー３から放電させないこと、及び、現像剤６を通じて電流リークを起こさないことなどの制限を満たしている必要がある。
【０１９７】
つまり、現像剤攪拌スクリュー３からの放電については、電界の集中する端部、又は、現像剤攪拌スクリュー３の尖った部分からの放電が考えられる。放電端部の鋭利さは、コロナ放電器などと比べて劣るため、放電開始電圧は２ｋＶ〜４ｋＶと非常に高い値になることが推測される。
【０１９８】
また、現像剤６を通じた電流リークについては、各種条件によって数値が変動するため一概には言えないが、キャリア及びトナーの条件を本実施の形態に合わせ、キャリア粒径をφ５５μｍ、トナー粒径をφ６．５μｍ、二つの粒子の混合比をθ＝５０％（重量混合比Ｔ／Ｄ＝４．８％）として考える。
【０１９９】
この時の現像剤６の抵抗値は、１０８Ωのオーダとなる。粉体の電気的抵抗値は、印加電圧に対してオームの法則を満足する抵抗値となる。このときの印加電圧は０〜９００Ｖの範囲を示す。そして、抵抗値が急激に減少すると、リーク電流が流れ始める。このときのリーク開始電圧は９００〜１３００Ｖ程度の範囲を示す。
【０２００】
現像剤６が完全に現像スリーブ２と離れている場合は、どんな高い電圧を現像剤攪拌スクリュー３に印加しても問題ない。しかしながら、なんらかの事態で現像剤６による電流パスが生じた場合、リーク電流が流れ始めると、キャリア被覆樹脂の炭化、感光体ドラム３２のスポット破壊などの致命的な破壊を生じる。このような問題を避けるためには、予め印加電圧値を押さえておくことが望ましい。
【０２０１】
故に、印加電圧の範囲は、本実施の形態の場合、−５００Ｖ〜−９００Ｖの範囲内であることが望ましい。
【０２０２】
以上の条件で構成された現像装置３５と現像剤６とを用いて、現像剤６中のトナーの帯電量分布を、攪拌時間をパラメータとして測定した結果を図８に示す。
【０２０３】
図８は、本実施の形態の構成条件で現像剤６を攪拌したときの、トナーの比電荷量分布を表すグラフである。本実施の形態の構成条件として、現像剤攪拌スクリュー３を導体とし、該現像剤攪拌スクリュー３に−５００Ｖの電圧を印加する。そして、攪拌３分後、１０分後、３０分後、６０分後でのトナーの比電荷量を測定する。
【０２０４】
このとき、後述する従来の構成条件での結果とは明らかに異なり、攪拌時間が経過しても、比電荷量分布は、一定の形を維持している。実験結果が示すとおり、本発明は、キャリアの帯電電荷に起因したトナー比電荷量の減少を抑制するのに、極めて有効に作用する。
【０２０５】
図９は、従来技術の構成条件で現像剤６を攪拌したときの、トナーの比電荷量分布を表すグラフである。従来技術の構成条件として、攪拌部材を絶縁体とする。ここでは、比較のために、該攪拌部材として、導電性攪拌スクリューを絶縁体にて形成した。そして、攪拌３分後、１０分後、３０分後、６０分後でのトナーの比電荷量を測定する。
【０２０６】
このとき、攪拌時間の経過とともに、現像剤中６のトナーの帯電分布が−２５μＣ／ｇを中心とした負帯電の広がりから、ゼロ帯電側へシフトしていることが分かる。
【０２０７】
なお、従来技術の構成条件として、攪拌部材を導体とし、アースあるいは電源等と接続せず電気的にフロートな状態とする場合であっても、トナーの比電荷量分布の結果は、攪拌部材を絶縁体とした場合と同様である。要するに、キャリアの帯電電荷と異極の電荷をどこからか供給できなければ、本発明は成立しない。
【０２０８】
以上のように、上記発明によれば、キャリアの効率的な除電効果と同時に、トナーとキャリアとの混合比で制御されたトナーの飽和帯電量を確実に維持することが可能となり、常に良質な画像を形成することができる現像装置を実現できる。
【０２０９】
なお、本実施の形態では、上記現像剤攪拌スクリュー３・４が、同一のモータ５０で駆動される構成としたが、本実施の形態はこれに限定されるものではなく、各々の現像剤攪拌スクリュー３・４が、各々、別々のモータ（駆動装置）で駆動される構成としても構わない。
〔実施の形態２〕
本発明の他の実施形態を図１０及び図１１に基づいて以下に説明する。なお、説明の便宜上、前記実施の形態１にて示した各部材と同一の機能を有する部材には、同一の符号を付記し、その説明を省略する。本実施の形態では、前記実施の形態１との相違点について説明するものとする。
【０２１０】
本発明によれば、現像剤攪拌スクリューの構成が異なっても前記実施の形態１と同様の制御が可能である。
【０２１１】
図１０は、現像剤攪拌スクリュー３・４の、現像剤攪拌スクリュー３の回転速度が、現像剤攪拌スクリュー４の回転速度の２倍で回転する実施の形態を示している。また図１１は、現像剤攪拌スクリュー３・４の、現像剤攪拌スクリュー３に接続したギア５１ａの大きさが、現像剤攪拌スクリュー４に接続したギア５１ｂの大きさの２分の１となる実施形態を示している。
【０２１２】
図１０及び図１１に示す現像剤攪拌スクリュー３のスクリュー羽根３ｂは、実施の形態１と同様に半分が切り欠かれた状態である。また、現像剤攪拌スクリュー４のスクリュー羽根４ｂも、実施の形態１と同様に切り欠きのない状態である。
【０２１３】
しかしながら、本実施形態では、図１０及び図１１に示す現像剤攪拌スクリュー３のスクリュー羽根３ｂのピッチＤ１と現像剤攪拌スクリュー４のスクリュー羽根４ｂのピッチＤ２とは等しい。ただし、現像剤攪拌スクリュー３の回転速度は、現像剤攪拌スクリュー４の２倍の速度で回転する。このため、現像剤ハウジング５内の現像剤６の循環は、滞ることなく可能となる。
【０２１４】
現像剤攪拌スクリュー３・４の回転速度は、例えば、図１０に示すように二つのモータ５０ａ・５０ｂを用いることによって制御することができる。
【０２１５】
また、図１１に示すように、一つのモータ５０を用いてギア５１ａ・５１ｂを用いた伝達と減速比とを整えることによっても、各々の現像剤攪拌スクリュー３・４の回転速度を制御することが可能である。なお、一つのモータ５０を用いてギア５１ａ・５１ｂを用いた伝達と減速比とを整える場合には、ギア５１ａの大きさは、ギア５１ｂの２分の１となる。そして、現像剤攪拌スクリュー３はギア５１ａ、現像剤攪拌スクリュー４はギア５１ｂに接続しており、モータ５０により回転する。
【０２１６】
本実施の形態でも、上記現像剤攪拌スクリュー３の回転状態は、前記実施の形態１と同様の回転角検出デバイス２３を用いて検知することができる。
【０２１７】
ただし、本実施の形態はこれに限定されるものではなく、例えば、ギア５１ａ・５１ｂにマーク（図示せず）を施し、このマークから得られるタイミング信号をコンパレータとＣＰＵ（Central Processing Unit）等からなる制御部とに出力する構成としてもよい。このマークは、例えば、それぞれ現像剤攪拌スクリュー３の現像スリーブ２に対する最遠点、最近接点の位置と一致するように施されることが望ましい。
【０２１８】
ここで、コンパレータは、タイミング信号をゲート信号として検出信号をＣＰＵに出力することになる。また、ＣＰＵは、コンパレータからの検出信号が、現像剤攪拌スクリュー３が現像スリーブ２に対してどの位置にあった時の信号かを判別できることになる。
【０２１９】
これにより、ＣＰＵは現像剤攪拌スクリュー３が現像スリーブ２から最遠点にあるときの現像剤６の残量、最近接点にあるときの現像剤６の残量を検出でき、現像剤残量警告等の出力を段階的にでき、ユーザービリティーを向上させることが可能となる。
【０２２０】
なお、前記したように、現像剤攪拌スクリュー３・４の搬送量は、各々、(スクリューピッチの容量)×(回転数)にて示される。したがって、上記したようにスクリュー羽根３ａ・３ｂのピッチＤ１・Ｄ２を等しくする場合、各現像剤攪拌スクリュー３・４の回転数は同じで、現像剤攪拌スクリュー３のスクリュー羽根３ｂの大きさ（スクリュー直径、より厳密にはスクリュー羽根３ｂの面積）を現像剤攪拌スクリュー４のスクリュー羽根３ｂの大きさの２倍とすることによっても、現像装置３５内の現像剤６の循環を、滞ることなく行うことが可能となる。
【０２２１】
以上のように、本発明は、潜像担持体（像担持体）上に形成される静電潜像を現像剤等によって現像する現像装置及びこれを備えた画像形成装置に関するものである。
【０２２２】
なお、静電潜像としては、種々の形式のものが可能である。例えば、所定の電荷を付与して帯電させた像担持体上に光情報を書き込んだものであってもよい。また、例えばイオンフロー方式のように、誘電体上に直接静電電荷潜像を形成するものであってもよい。また、例えばトナージェット方式のように、複数の開口部を有する電極に任意の電圧を印加することによって空間に静電潜像を形成し、これによって現像剤を印刷シートに飛翔させて、直接画像形成を行うことも可能である。
【０２２３】
本発明にかかる現像装置は、以上のように、現像槽内に収容されたトナーとキャリアとからなる帯電された現像剤を、バイアス電圧が印加された現像スリーブに供給し、上記現像スリーブで上記現像剤を磁力により吸着して上記現像剤中のトナーを、静電潜像が担持された静電潜像担持体（例えば感光体ドラムや感光体ベルト等の感光体）における現像位置まで搬送して上記静電潜像を現像する現像装置において、上記現像スリーブの下方に配置され、上記現像剤を上記現像スリーブに供給するとともに、少なくとも一部が導電性を有する攪拌羽根を備えた現像剤攪拌部材と、上記現像剤攪拌部材に、キャリアの帯電極性とは異極の電圧を印加する電圧印加部材とを備え、上記現像剤攪拌部材は、断続的に、現像剤を介して上記現像スリーブと電気的に接続するとともに、上記電圧印加部材は、上記現像剤攪拌部材と上記現像スリーブとが電気的に絶縁状態にあるときに上記現像剤攪拌部材に上記電圧を印加するとともに、上記現像剤攪拌部材と上記現像スリーブとが電気的に接続している間は、上記現像剤攪拌部材への上記電圧の印加を停止する構成を有している。
【０２２４】
上記現像装置は、例えば、トナーとキャリアとからなる帯電された現像剤を、バイアス電圧が印加された現像スリーブに供給し、上記現像スリーブで上記現像剤を磁力により吸着して上記現像剤中のトナーを、静電潜像が担持された静電潜像担持体（例えば感光体ドラムや感光体ベルト等の感光体）における現像位置まで搬送して上記静電潜像を現像する現像装置において、上記現像スリーブの下方に配置され、上記現像剤を上記現像スリーブに供給するとともに、導電性を有する攪拌羽根を備えた現像剤攪拌部材と、上記現像剤攪拌部材に、キャリアの帯電極性とは異極の電圧を印加する電圧印加部材とを備え、上記現像剤攪拌部材は、上記現像剤を上記現像スリーブに断続的に供給するとともに、上記電圧印加部材は、上記現像剤攪拌部材と上記現像スリーブとが電気的に絶縁状態にあるときに上記現像剤攪拌部材に上記電圧を印加するとともに、上記現像剤攪拌部材と上記現像スリーブとが電気的に接続している間は、上記現像剤攪拌部材への上記電圧の印加を停止する構成を有していてもよい。
【０２２５】
また、上記現像装置は、トナーとキャリアから成る現像剤を充填した現像部ハウジング（現像槽）、該現像ハウジング内の現像剤を攪拌する攪拌部材、静電潜像担持体（例えば感光体ドラムや感光体ベルト等の感光体）に近接対向配置された現像スリーブ、などの部材から成る所謂二成分現像法の現像装置において、表面に導電性を有する一対の現像剤攪拌部材が現像剤を循環・搬送するように設置され、この現像剤攪拌部材に対して二成分現像剤の一構成要素である磁性体を核とした粒子（キャリア）の帯電極性とは異極の電圧を印加する電源を備え、該現像剤攪拌部材に印加される電圧は現像剤を介して現像スリーブの電位に影響を与えない印加手段により制御される構成を有していてもよい。
【０２２６】
ただし、本発明は、これに限定されるものではない。本実施の形態では、表面に導電性を有する一対の現像剤攪拌部材として、所定の間隔をあけて平行配置された対の現像剤攪拌スクリュー３・４を使用し、これら現像剤攪拌スクリュー３・４が、現像室１２から攪拌室１３へ、該攪拌室１３から現像室１２へと、上記現像槽１内で循環・搬送される構成を例に挙げて説明したが、上記現像剤攪拌部材は、上記構成を有する現像剤攪拌スクリュー３・４に限定されるものではなく、単数もしくは３つ以上、あるいは複数対であってもよい。例えば、特許文献１に用いられている攪拌スクリュー等でもよい。
【０２２７】
また、上記した各実施の形態では、上記現像剤攪拌部材として、前記一対の現像剤攪拌スクリュー３・４がらせん状のスクリュー羽根形状をなし、同現像剤攪拌スクリュー３・４の少なくとも１つのらせん状のスクリュー羽根の一部が、現像剤攪拌スクリュー３・４の軸方向に渡って一様に切り欠かかれた構造を有するらせん状のスクリュー羽根３ｂ・４ｂを有する現像剤攪拌スクリュー３・４を例に挙げて説明したが、現像剤攪拌スクリュー３・４のスクリュー羽根３ｂ・４ｂの形状については特に限定されず、断続的に供給できる構成であれば、軸方向に沿って所定の間隔をあけて放射状に突設配置された板状部材やパドル状の攪拌部材等でもよい。
【０２２８】
また、上記攪拌部材における攪拌羽根、例えば上記スクリュー羽根３ｂにおいて切り欠かれる部分の大きさについては特に限定されず、断続的に、現像剤を介して上記現像スリーブと電気的に接続することが可能であれば、切り欠きの全くない攪拌羽根（スクリュー羽根）を用いてもよい。例えば、上記攪拌羽根（スクリュー羽根）として、切欠き部に代えて絶縁部が設けられた攪拌羽根（スクリュー羽根）を用いても構わない。
【０２２９】
また、上記した各実施の形態では、スクリュー羽根３ｂの半分（１８０度分）が切り欠かれている形状をなしているが、この切欠き角度は、供給と攪拌のバランスとから好ましい角度であり、トナーの断続的な供給がなされれば特に限定されない。
【０２３０】
さらに、上記した各実施の形態では、上記スクリュー羽根３ｂが、その外縁部から回転軸３ａとの接合点までが切り欠かれている形状とすることで、上記スクリュー羽根３ｂが断続的に設けられている形状としたが、本発明はこれに限定されるものではなく、上記スクリュー羽根３ｂにおける外縁部、つまり、上記現像剤攪拌スクリュー３と現像スリーブ２とを現像剤６が橋渡しする部分に切欠き部が設けられてさえいれば、上記外縁部にのみ切欠きが設けられている構成を有していても構わない。つまり、上記切欠き部の大きさは、トナーの断続的な供給が可能な大きさを有してさえいれば、特に限定されるものではない。
【０２３１】
また、上記したように、複数の現像剤攪拌スクリュー（現像剤攪拌部材）、例えば上記したように現像剤攪拌スクリュー３・４を用いる場合であって、かつ、これら現像剤攪拌スクリュー３・４が、各々、別々のモータ（具体的にはモータ５０ａ・５０ｂ）で駆動される場合、トナーの断続的な供給がなされれば、切り欠きの全くない現像剤攪拌スクリュー３を用いて、現像剤攪拌スクリュー３の回転を停止させることで現像剤６の供給を停止させてもよい。
【０２３２】
上記したように、現像剤攪拌スクリュー３の回転を停止させる場合には、回転角ではなく、例えばモータ５０ｂによる駆動あるいは回転軸３ａやスクリュー羽根３ｂの動き（回転）そのものの監視でも、供給の有無の判断が可能となる。その場合、現像剤攪拌部材と現像スリーブとの接触状態（すなわち、“現像剤を介した接続状態”及び“現像剤の無い乖離状態”）を検知する検知手段（検知デバイス）は、光学的検知部材（回転角検出デバイス２３）に限定されるものではなく、例えば、電磁気的検知部材や機械的検知手段であってもよい。
【０２３３】
但し、このように現像剤攪拌スクリュー３の回転を停止させることで現像剤６の供給を停止させる場合、現像剤攪拌スクリュー３の回転停止期間中は、現像剤攪拌スクリュー３によって現像剤６が攪拌されない。つまり、現像剤攪拌スクリュー３以外の現像剤攪拌スクリュー（上記した実施の形態では現像剤攪拌スクリュー４）でのみ現像剤６の攪拌が行われる。よって、現像槽１内のトナーとキャリアとをより均一に混合するためには、現像スリーブ２に現像剤６を直接供給する現像剤攪拌羽根（スクリュー羽根３ｂ）そのものが、現像スリーブ２に現像剤６を断続的に供給することができる構成を有していることが望ましい。
【０２３４】
なお、上記説明においては、現像剤攪拌スクリュー３の回転停止期間中は、現像剤攪拌スクリュー３以外の現像剤攪拌スクリューで現像剤６の攪拌が行われる構成としたが、本実施の形態はこれに限定されるものではなく、現像剤攪拌スクリュー３の回転停止期間中に、全攪拌を停止する構成としても構わない。ただし、現像剤攪拌スクリュー３の回転停止期間中であっても、現像剤攪拌スクリュー３以外の現像剤攪拌スクリューで現像剤６の攪拌が継続されることで、この攪拌によって現像剤６中のトナーとキャリアとの混合が行われ、トナーの帯電量は上昇する。
【０２３５】
本発明において、前記一対の現像剤攪拌スクリュー３・４に電圧を印加するタイミングは、現像剤６を介した現像剤攪拌スクリュー３と現像スリーブ２との接触状態が電気的に切り離された状態と同期しており、この同期信号は、切り欠きのあるらせん状の現像剤攪拌スクリュー３の回転信号を監視するセンサから得る構成であってもよい。
【０２３６】
上記した各実施の形態では、現像剤攪拌部材と現像スリーブとの接触状態（すなわち、“現像剤を介した接続状態”及び“現像剤の無い乖離状態”）を検知する検知手段（検知デバイス）として、フォトインタラプタと呼ばれる公知の光学的検知部材（回転角検出デバイス２３）を用いた場合を例に挙げて説明したが、本実施の形態はこれに限定されるものではない。上記検知デバイスとしては、例えばカムとマイクロスイッチを用いたメカニカルな位置検出部材を用いてもよい。
【０２３７】
また、上記した各実施の形態では、現像スリーブ２と現像剤攪拌スクリュー３とが現像剤６を介して電気的に絶縁しているときに、フォトインタラプタ１５７のセンシング点１５２を、黒色領域１５３が通過するように回転角検出板１５１の一部が黒く塗りつぶされた構成としたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、上記回転角検出板１５１は、上記センシング点１５２を、現像剤攪拌スクリュー３から現像スリーブ２へ現像剤６を供給する領域１０に固定することで、現像スリーブ２と現像剤攪拌スクリュー３とが現像剤６を介して電気的に短絡しているときに、上記センシング点１５２を、白色領域１５４が通過するようにし、一方、現像スリーブ２と現像剤攪拌スクリュー３とが電気的に絶縁しているときに、上記センシング点１５２を、黒色領域１５３が通過するようにしてもよい。この場合には、上記回転角検出板１５１は、スクリュー羽３ｂが存在しない領域（つまり、スクリュー羽根３ｂが切り欠かれている領域）に対応させて黒色領域１５３を設ければよい。
【０２３８】
また、上記した各実施の形態では、主に、電圧供給用リレー２５に電流が流れて作動すれば、キャリア除電用電源２１からの電圧は現像剤攪拌スクリュー３に印加されず、また、電圧供給用リレー２５に電流が流れずに作動しなければ、キャリア除電用電源２１からの電圧は現像剤攪拌スクリュー３に印加されて現像剤攪拌スクリュー３は作動するという例を挙げて説明したが、上記現像装置３５は、これに限定されるものではない。例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等からなる制御部を備え、該制御部が、上記回転角検出デバイス２３による検知信号（センサ出力）に基づいて現像剤攪拌スクリュー３と現像スリーブ２とを絶縁するタイミングを判断し、例えば出力インターフェースを介して同期信号（タイミング信号）をスイッチ２４に出力することで現像剤攪拌スクリュー３の回転角と同期したキャリア除電用電源２１による現像剤攪拌スクリュー３・４への直流印加電圧の制御を行う構成を有するものであってもよいことは言うまでもない。
【０２３９】
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても、本発明の技術的範囲に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【０２４０】
本発明の現像装置は、電子写真方式の複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置等に好適に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【０２４１】
【図１】本発明の一実施形態にかかる現像装置の構成を表す概略断面図である。
【図２】本発明の一実施形態にかかる画像形成装置の構成を表す概略断面図である。
【図３】本発明の一実施形態にかかる現像装置における現像剤攪拌スクリューの概略構成を、一部側面から示す平面図である。
【図４】（ａ）〜（ｄ）は、各々、上記現像剤攪拌スクリューの回転に伴う現像剤の動きを表す図である。
【図５】フォトインタラプタを用いた本実施の形態にかかる現像装置の要部の電気的配置を示す回路図である。
【図６】現像剤攪拌スクリューと同軸に備えられた回転角検出板の概略構成を示す斜視図である。
【図７】現像剤攪拌スクリューへの電圧印加のタイミングチャートを表す図である。
【図８】本実施の形態の構成条件で現像剤を攪拌したときの、トナーの比電荷量分布を表すグラフである。
【図９】現像剤攪拌スクリューを絶縁材料で構成した場合の、トナーの比電荷量分布を表すグラフである。
【図１０】本発明の一実施形態にかかる現像装置における現像剤攪拌スクリューの概略構成を、一部側面から示す平面図である。
【図１１】本発明の一実施形態にかかる現像装置における現像剤攪拌スクリューの概略構成を、一部側面から示す平面図である。
【図１２】トナー被覆率θを種々変更したときの、トナーの比電荷量分布を表すグラフである。
【図１３】特許文献１にかかる現像装置の構成を表す概略断面図である。
【図１４】代表的な現像装置の構成を表す概略断面図である。
【符号の説明】
【０２４２】
１    現像槽
２    現像スリーブ
２ａ  回転軸
２ｂ  外円筒
３    現像剤攪拌スクリュー（現像剤攪拌部材）
３ａ  回転軸
３ｂ  スクリュー羽根（攪拌羽根）
３ｃ  凸部（突起部）
４    現像剤攪拌スクリュー（現像剤攪拌部材）
４ａ  回転軸
４ｂ  スクリュー羽根（攪拌羽根）
５    現像剤ハウジング
６    現像剤
１０    領域
１２    現像室
１３    攪拌室
２１    キャリア除電用電源
２２    現像バイアス電源
２３    回転角検出デバイス
２４    スイッチ
２５    電圧供給用リレー
３１    画像形成装置
３２    感光体ドラム
３３    帯電部
３４    露光部
３５    現像装置
３６    転写部
３７    クリーニング部
３８    除電部
３９    定着装置
４０    光導電層
４１    導電性基体
４２    定着部材
４３    定着部材
５０    モータ
５０ａ  モータ
５０ｂ  モータ
５１    ギア
５１ａ  ギア
５１ｂ  ギア
１５１  回転角検出板
１５２  センシング点
１５３  黒色領域
１５４  白色領域
１５５  発光素子
１５６  受光素子
Ｄ１    ピッチ
Ｄ２    ピッチ
Ｐ      印刷シート
【図１】
2007233205.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2007233205.tif 000008
【図７】
2007233205.tif 000009
【図８】
2007233205.tif 000010
【図９】
2007233205.tif 000011
【図１０】
2007233205.tif 000012
【図１１】
2007233205.tif 000013
【図１２】
2007233205.tif 000014
【図１３】
2007233205.tif 000015
【図１４】
2007233205.tif 000016