(57)【要約】【課題】簡単な構成によって、現像装置内のトナー濃度を正確に検出することができる現像装置、画像形成装置及び攪拌部材を提供する。【解決手段】トナー及びキャリアを含む現像剤を現像槽内の搬送路で搬送しながら攪拌する攪拌部材と、攪拌部材に隣接配置されて、攪拌・搬送された現像剤を静電潜像担持体へ供給する現像剤担持体と、現像槽内のトナー濃度を検出するトナー濃度検出センサと、を備える現像装置であって、攪拌部材は、回転軸を中心に回転するスクリュー体であって、トナー濃度検出センサに対向する搬送路の検出領域には、現像剤の搬送速度を減速させるための減速スクリュー部を備え、検出領域よりも手前に位置する搬送路の上流領域には、現像剤を通常の搬送速度で搬送する通常スクリュー部を備える。【選択図】図４
2009186799.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナー及びキャリアを含む現像剤を現像槽内の搬送路で搬送しながら攪拌する攪拌部材と、
前記攪拌部材に隣接配置されて、攪拌・搬送された現像剤を静電潜像担持体へ供給する現像剤担持体と、
前記現像槽内のトナー濃度を検出するトナー濃度検出センサと、を備える現像装置であって、
前記攪拌部材は、回転軸を中心に回転するスクリュー体であって、トナー濃度検出センサに対向する搬送路の検出領域には、現像剤の搬送速度を減速させるための減速スクリュー部を備え、検出領域よりも手前に位置する搬送路の上流領域には、現像剤を通常の搬送速度で搬送する通常スクリュー部を備えていることを特徴とする現像装置。
【請求項２】
前記減速スクリュー部のピッチは、前記通常スクリュー部のピッチよりも小さいこと、及び／又は、減速スクリュー部の回転軸に対する傾斜角度は、前記通常スクリュー部の回転軸に対する傾斜角度よりも大きくて且つ９０度より小さいことを特徴とする、請求項１に記載の現像装置。
【請求項３】
前記減速スクリュー部のピッチをＸとし、前記通常スクリュー部のピッチをＹとするとき、
０．２Ｙ≦Ｘ≦０．８Ｙ
という関係を有することを特徴とする、請求項２に記載の現像装置。
【請求項４】
前記減速スクリュー部のピッチをＸとし、前記通常スクリュー部のピッチをＹとするとき、
０．４Ｙ≦Ｘ≦０．６Ｙ
という関係を有することを特徴とする、請求項２に記載の現像装置。
【請求項５】
前記減速スクリュー部の回転軸に対する傾斜角度をａとし、前記通常スクリュー部の回転軸に対する傾斜角度をｂとするとき、
ｂ＋５°≦ａ
という関係を有することを特徴とする、請求項２に記載の現像装置。
【請求項６】
前記減速スクリュー部の回転軸に対する傾斜角度をａとし、前記通常スクリュー部の回転軸に対する傾斜角度をｂとするとき、
ｂ＋１０°≦ａ
という関係を有することを特徴とする、請求項２に記載の現像装置。
【請求項７】
周面に静電潜像を担持する回転可能な静電潜像担持体と、
トナー及びキャリアを含む現像剤を現像槽内の搬送路で搬送しながら攪拌する攪拌部材と、
前記攪拌部材に隣接配置されて、攪拌・搬送された現像剤を静電潜像担持体へ供給する現像剤担持体と、
前記現像槽内のトナー濃度を検出するトナー濃度検出センサと、を備える現像装置であって、
前記攪拌部材は、回転軸を中心に回転するスクリュー体であって、トナー濃度検出センサに対向する搬送路の検出領域には、現像剤の搬送速度を減速させるための減速スクリュー部を備え、検出領域よりも手前に位置する搬送路の上流領域には、現像剤を通常の搬送速度で搬送する通常スクリュー部を備えていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項８】
前記減速スクリュー部のピッチは、前記通常スクリュー部のピッチよりも小さいこと、及び／又は、減速スクリュー部の回転軸に対する傾斜角度は、前記通常スクリュー部の回転軸に対する傾斜角度よりも大きくて且つ９０度より小さいことを特徴とする、請求項７に記載の画像形成装置。
【請求項９】
前記減速スクリュー部のピッチをＸとし、前記通常スクリュー部のピッチをＹとするとき、
０．２Ｙ≦Ｘ≦０．８Ｙ
という関係を有することを特徴とする、請求項８に記載の画像形成装置。
【請求項１０】
前記減速スクリュー部のピッチをＸとし、前記通常スクリュー部のピッチをＹとするとき、
０．４Ｙ≦Ｘ≦０．６Ｙ
という関係を有することを特徴とする、請求項８に記載の画像形成装置。
【請求項１１】
前記減速スクリュー部の回転軸に対する傾斜角度をａとし、前記通常スクリュー部の回転軸に対する傾斜角度をｂとするとき、
ｂ＋５°≦ａ
という関係を有することを特徴とする、請求項８に記載の画像形成装置。
【請求項１２】
前記減速スクリュー部の回転軸に対する傾斜角度をａとし、前記通常スクリュー部の回転軸に対する傾斜角度をｂとするとき、
ｂ＋１０°≦ａ
という関係を有することを特徴とする、請求項８に記載の画像形成装置。
【請求項１３】
トナー及びキャリアを含む現像剤を現像装置内で攪拌するための攪拌部材であって、
前記攪拌部材は、回転軸を中心に回転するスクリュー体であって、トナー濃度検出センサに対向する搬送路の検出領域には、現像剤の搬送速度を減速させるための減速スクリュー部を備え、検出領域よりも手前に位置する搬送路の上流領域には、現像剤を通常の搬送速度で搬送する通常スクリュー部を備えていることを特徴とする攪拌部材。
【請求項１４】
前記減速スクリュー部のピッチは、前記通常スクリュー部のピッチよりも小さいこと、及び／又は、減速スクリュー部の回転軸に対する傾斜角度は、前記通常スクリュー部の回転軸に対する傾斜角度よりも大きくて且つ９０度より小さいことを特徴とする、請求項１３に記載の攪拌部材。
【請求項１５】
前記減速スクリュー部のピッチをＸとし、前記通常スクリュー部のピッチをＹとするとき、
０．２Ｙ≦Ｘ≦０．８Ｙ
という関係を有することを特徴とする、請求項１４に記載の攪拌部材。
【請求項１６】
前記減速スクリュー部のピッチをＸとし、前記通常スクリュー部のピッチをＹとするとき、
０．４Ｙ≦Ｘ≦０．６Ｙ
という関係を有することを特徴とする、請求項１４に記載の攪拌部材。
【請求項１７】
前記減速スクリュー部の回転軸に対する傾斜角度をａとし、前記通常スクリュー部の回転軸に対する傾斜角度をｂとするとき、
ｂ＋５°≦ａ
という関係を有することを特徴とする、請求項１４に記載の攪拌部材。
【請求項１８】
前記減速スクリュー部の回転軸に対する傾斜角度をａとし、前記通常スクリュー部の回転軸に対する傾斜角度をｂとするとき、
ｂ＋１０°≦ａ
という関係を有することを特徴とする、請求項１４に記載の攪拌部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トナーとキャリアとからなる二成分現像剤を感光体上の静電潜像に供給して現像する二成分現像方式の画像形成装置に用いられる現像装置、当該現像装置が組み込まれる画像形成装置、及び当該現像装置に組み込まれて使用される攪拌部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
トナー及びキャリアを用いた二成分現像方式の画像形成装置は、キャリアとトナーとの間で生じる摩擦帯電によりトナーに電荷を付与し、電荷が付与されたトナーを潜像に対して静電的に付着させることによって画像を形成するものである。
【０００３】
画像形成装置において、現像剤に含まれるトナーは現像によって消費されるので現像装置内のトナー濃度が次第に低下する。そして、現像装置内のトナー濃度が所定値以下になったことがトナー濃度検出センサにより検出されるとトナーの補給動作が行われることにより、現像装置内のトナー濃度が一定に保たれるように構成されている。
【０００４】
トナー濃度検出センサとして、現像剤中に含まれる磁性体すなわちキャリアの量を検出する磁気式センサと、現像剤中に含まれるトナーからの反射光の光量を検出する光学式センサと、が主として用いられている。
【０００５】
光学式センサ又は磁気式センサのいずれのセンサを用いた場合においても、現像装置内のトナー濃度を一定に保つために、現像装置内のトナー濃度をできるだけ正確に検出する必要がある。
【０００６】
現像装置内のトナー濃度を正確に検出するために、特許文献１の現像装置には、攪拌スクリューの各ピッチの間に攪拌板を設置して、センサ近傍領域における攪拌板の幅寸法を、それ以外の領域における攪拌板の幅寸法よりも大きく構成することが提案されている。このような構成によれば、攪拌スクリューの搬送力を低下させて（すなわち現像剤の搬送速度を減速させて）、センサ近傍領域において現像剤の液面高さを高くすること（すなわち現像剤を盛り上がった状態にすること）により、現像槽の側面に設けられたセンサに現像剤を供給しようとするものである。
【０００７】
また、特許文献２の現像装置では、トナー濃度検出部分では攪拌手段の攪拌羽根（周回片）によって現像剤の攪拌だけを行い、それ以外の部分では攪拌手段の拡散羽根と攪拌羽根（周回片）とによって現像剤の拡散（搬送）及び攪拌を行うことにより、トナー濃度検出部分における現像剤の確実な攪拌を行うことが提案されている。
【特許文献１】特開２００１−３４５８２５号公報
【特許文献２】特開２００６−０９１７０４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１に開示された現像装置では、幅広の攪拌板が回転することによって現像剤の液面高さを高くする際に、現像剤が現像槽の内壁面に押し付けられることが起こっているので、次のような問題がある。すなわち、トナー濃度センサの検出面が現像槽の壁面から内側に露出している場合には、押し付けられた現像剤によって、検出面が傷付いたり、現像剤の融着により検出面が汚染したりすることが起こるので、トナー濃度の正確な検出が困難であるという問題を有している。また、トナー濃度センサが現像槽の外側に取り付けられている場合には、検出感度向上のために現像槽の壁面厚さを薄くすることが好ましいが、薄肉の壁は、現像槽の壁の変形又は破壊を招きやすいという問題を有している。攪拌スクリューの各ピッチの間に攪拌板を設けるという複雑な構成は、攪拌スクリューの製造コストを上昇させるという問題を有している。
【０００９】
また、特許文献２に開示された現像装置は、トナー濃度検出部分において現像剤の攪拌（混合）だけを行うことを目的にしていることから、トナー濃度検出部分において積極的な現像剤の拡散（搬送）を行わないことになっている。検出部分への現像剤の拡散（搬送）は、トナー濃度検出部分よりも上流側に位置する拡散羽根による慣性的な拡散（搬送）力によって行われている。したがって、特許文献２の現像装置は、検出部分への拡散（搬送）が上流側拡散羽根による慣性的な拡散（搬送）であるために検出部分における現像剤の拡散量（搬送量）がばらつきやすいので、トナー濃度の検出誤差が大きくなるという問題を有している。
【００１０】
また、特許文献２に示された拡散羽根は、特許文献１の攪拌板と同様に、回転軸に対して軸直交方向すなわち径方向に直立した板状体であるので、軸方向に搬送されている現像剤を軸直交方向すなわち径方向に押しやる作用を備えている。したがって、特許文献２の現像装置も上記特許文献１のところで説明したのと同様の問題を有している。
【００１１】
さらにまた、劣化した現像剤を少しずつ排出するとともに新規の現像剤を少しずつ供給することによりキャリアの帯電性能を大略一定に保つというトリクル方式の二成分現像装置においては、一旦上昇したトナー濃度が所定値に下がるまでは新規現像剤の補給がなされないために、現像装置に存する現像剤の量が動作中に大きく変動する。そのために、トリクル方式の二成分現像装置は、たとえトナー濃度が同じであっても、現像装置内に存する現像剤の量の大小に依存して現像剤の嵩密度が変化するので、トナー濃度検出の誤差が出やすいという特有の問題を有している。
【００１２】
したがって、本発明の解決すべき技術的課題は、簡単な構成によって、現像装置内のトナー濃度を正確に検出することができる現像装置、画像形成装置及び攪拌部材を提供することである。
【課題を解決するための手段および作用・効果】
【００１３】
前記技術的課題を解決するために、本発明によれば、
トナー及びキャリアを含む現像剤を現像槽内の搬送路で搬送しながら攪拌する攪拌部材と、
前記攪拌部材に隣接配置されて、攪拌・搬送された現像剤を静電潜像担持体へ供給する現像剤担持体と、
前記現像槽内のトナー濃度を検出するトナー濃度検出センサと、を備える現像装置であって、
前記攪拌部材は、回転軸を中心に回転するスクリュー体であって、トナー濃度検出センサに対向する搬送路の検出領域には、現像剤の搬送速度を減速させるための減速スクリュー部を備え、検出領域よりも手前に位置する搬送路の上流領域には、現像剤を通常の搬送速度で搬送する通常スクリュー部を備えていることを特徴とする現像装置が提供される。
【００１４】
本発明の基本的思想は、回転軸を中心に回転するスクリュー体である攪拌部材が、トナー濃度検出センサに対向する搬送路の検出領域には、現像剤の搬送速度を減速させるための減速スクリュー部を備え、検出領域よりも手前に位置する搬送路の上流領域には、現像剤を通常の搬送速度で搬送する通常スクリュー部を備えていて、検出領域における現像剤の搬送速度を、上流領域における搬送速度よりも減速させることにより、検出領域での現像剤の嵩密度を上流領域での現像剤の嵩密度よりも大きくして、検出領域における現像剤の充填状態（嵩密度）のばらつきを低減させることである。検出領域において圧密化（高密度化）されて充填状態（嵩密度）の安定した現像剤に対してトナー濃度検出センサでトナー濃度を検出するので、トナー濃度検出センサにより得られた検出値のばらつきを抑制することができる。また、減速スクリュー部も通常スクリュー部と同様にスクリュー形状をしているので、攪拌部材は全体としてスクリュー形状を維持している。したがって、攪拌部材の製造が容易であり、攪拌部材の製造コストの上昇もほとんどない。
【００１５】
減速スクリュー部の具体的な形態として、減速スクリュー部のピッチは、前記通常スクリュー部のピッチよりも小さい、及び／又は、減速スクリュー部の回転軸に対する傾斜角度は、前記通常スクリュー部の回転軸に対する傾斜角度よりも大きくて且つ９０度より小さいように構成されている。
【００１６】
減速スクリュー部のより具体的な形態として、減速スクリュー部（Ｘ）と通常スクリュー部のピッチ（Ｙ）との間には、０．２Ｙ≦Ｘ≦０．８Ｙという関係があることが好ましい。
【００１７】
減速スクリュー部のより具体的な形態として、減速スクリュー部（Ｘ）と通常スクリュー部のピッチ（Ｙ）との間には、０．４Ｙ≦Ｘ≦０．６Ｙという関係があることがさらに好ましい。
【００１８】
減速スクリュー部のより具体的な形態として、減速スクリュー部の回転軸に対する傾斜角度（ａ）と通常スクリュー部の回転軸に対する傾斜角度（ｂ）との間には、ｂ＋５°≦ａという関係があることが好ましい。
【００１９】
減速スクリュー部のより具体的な形態として、減速スクリュー部の回転軸に対する傾斜角度（ａ）と通常スクリュー部の回転軸に対する傾斜角度（ｂ）との間には、ｂ＋１０°≦ａという関係があることがさらに好ましい。
【００２０】
上述した現像装置は、周面に静電潜像を担持する回転可能な静電潜像担持体をさらに備える画像形成装置に組み込んで使用される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下に、添付図面を参照して本発明の好適な実施形態を説明する。なお、以下の説明では、特定の方向を意味する用語（例えば、「上」、「下」、「左」、「右」、およびそれらを含む他の用語、「時計回り方向」、「反時計回り方向」）を使用するが、それらの使用は図面を参照した発明の理解を容易にするためであって、それらの用語の意味によって本発明は限定的に解釈されるべきものでない。また、以下に説明する画像形成装置１及び現像装置３４では、同一又は類似の構成部分には同一の符号を用いている。
【００２２】
図１乃至４を参照しながら、本発明の一実施形態に係る画像形成装置１及び当該装置に使用される現像装置３４について説明する。なお、本発明の一実施形態として、いわゆるトリクル方式の二成分現像装置について説明するが、トリクル機構を有しない他の二成分現像装置に対しても本願発明が適用可能であることは言うまでもない。
【００２３】
〔画像形成装置〕
図１は、本発明に係る電子写真式画像形成装置１の画像形成に関連する部分を示す。画像形成装置１は、複写機、プリンタ、ファクシミリ、およびそれらの機能を複合的に備えた複合機のいずれであってもよい。画像形成装置１は、静電潜像坦持体である感光体１２を有する。実施形態において、感光体１２は円筒体で構成されているが、本発明はそのような形態に限定されるものでなく、代わりに無端ベルト式の感光体も使用可能である。感光体１２は、図示しないモータに駆動連結されており、モータの駆動に基づいて矢印方向に回転するようにしてある。感光体１２の周囲には、感光体１２の回転方向に沿って、帯電装置２６、露光装置２８、現像装置３４、転写装置３６、およびクリーニング装置４０がそれぞれ配置されている。
【００２４】
帯電装置２６は、感光体１２の外周面である感光体層を所定の電位に帯電する。実施形態では、帯電装置２６は円筒形状のローラとして表されているが、これに代えて他の形態の帯電装置（例えば、回転型又は固定型のブラシ式帯電装置、ワイヤ放電式帯電装置）も使用できる。感光体１２の近傍又は感光体１２から離れた場所に配置された露光装置２８は、帯電された感光体１２の外周面に向けて、画像光３０を出射する。露光装置２８を通過した感光体１２の外周面には、画像光３０が投射されて電位の減衰した部分とほぼ帯電電位を維持する部分とからなる静電潜像が形成される。実施形態では、電位の減衰した部分が静電潜像画像部、ほぼ帯電電位を維持する部分が静電潜像非画像部である。現像装置３４は、後述する現像剤３を用いて静電潜像を可視像化する。現像装置３４の詳細は後に説明する。転写装置３６は、感光体１２の外周面に形成された可視像を紙やフィルムなどの用紙３８に転写する。図１に示した実施形態では、転写装置３６は円筒形状のローラとして図示されているが、他の形態の転写装置（例えば、ワイヤ放電式転写装置）も使用できる。クリーニング装置４０は、転写装置３６で用紙３８に転写されることなく感光体１２の外周面に残留する未転写トナーを感光体１２の外周面から回収する。実施形態では、クリーニング装置４０は板状のブレードとして図示されているが、代わりに他の形態のクリーニング装置（例えば、回転型又は固定型のブラシ式クリーニング装置）も使用できる。
【００２５】
このような構成を備えた画像形成装置１が画像を形成するとき、感光体１２はモータ（図示せず）の駆動に基づいて例えば反時計周り方向に回転する。このとき、帯電装置２６を通過する感光体１２の外周部分は、帯電装置２６で所定の電位に帯電される。帯電された感光体１２の外周部分は、露光装置２８で画像光３０が露光されて静電潜像が形成される。静電潜像は、感光体１２の回転と共に現像装置３４のところまで搬送され、現像装置３４によって可視像化される。可視像化されたトナー像は、感光体１２の回転と共に転写装置３６のところまで搬送され、転写装置３６により用紙３８に転写される。トナー像が転写された用紙３８は定着装置２０のところまで搬送され、用紙３８にトナー像が固定される。転写装置３６を通過した感光体１２の外周部分はクリーニング装置４０のところまで搬送され、用紙３８に転写されることなく感光体１２の外周面に残存するトナーが感光体１２から掻き取られる。
【００２６】
〔現像装置〕
現像装置３４は、非磁性トナー（以下、単にトナーという。）及び磁性キャリア（以下、単にキャリアという。）を含む２成分現像剤と、種々の部材を収容する現像槽６６と、を備えている。現像槽６６は感光体１２に向けて開放された開口部を備えており、この開口部の近傍に形成された空間に現像ローラ４８が設けられている。現像剤担持体としての現像ローラ４８は、円筒状の部材であり、感光体１２と平行に且つ感光体１２の外周面と所定の現像ギャップを介して、回転可能に枢支されている。
【００２７】
現像ローラ４８は、回転不能に固定された磁石体４８ａと、磁石体４８ａの周囲を回転可能に支持された円筒状のスリーブ４８ｂ（第一の回転円筒体）と、を有するいわゆるマグネットローラである。現像ローラ４８のスリーブ４８ｂの上方には、現像槽６６に固定され、現像ローラ４８のスリーブ４８ｂの中心軸と平行に延在する規制板６２が、所定の規制ギャップを介して対向配置されている。現像ローラ４８の内側にある磁石体４８ａは、スリーブ４８ｂの回転方向に沿って、Ｎ１、Ｓ２、Ｎ３、Ｎ２、Ｓ１という５個の磁極を有する。これらの磁極のうち、主磁極Ｎ１は、感光体１２と対向するように配置されている。スリーブ４８ｂの上の現像剤を剥離させるための反発磁界を発生させる同極のＮ２及びＮ３は、現像槽６６の内部に対向配置されている。現像ローラ４８のスリーブ４８ｂは、感光体１の回転方向と逆向きに（カウンター方向に）回転する。
【００２８】
図２は、現像装置３４を上から見た模式的断面図である。図２に示すように、現像ローラ４８の背後には、現像剤攪拌搬送室６７が形成されている。現像剤攪拌搬送室６７は、現像ローラ４８の近傍に形成された第二搬送路７０と、現像ローラ４８から離れた第一搬送路６８と、第一搬送路６８及び第二搬送路７０を間仕切る隔壁７６と、を有する。第一搬送路６８の搬送方向の上流側の上方には、現像剤補給タンク８０が配設されていて、補給口８２を介して第一搬送路６８と連通している。現像剤補給タンク８０には、トナーを主成分としてキャリアを含有する補給用現像剤２が充填されている。補給用現像剤２のキャリア比は、好ましくは５乃至４０重量％であり、より好ましくは１０乃至３０重量％である。また、第二搬送路７０の搬送方向の下流側の下方には、現像剤回収タンク９０が配設されていて、回収口９２を通じて第二搬送路７０と連通している。
【００２９】
現像剤補給タンク８０の底部には、制御部１００によって駆動制御される現像剤供給ローラが配置されている。現像剤供給ローラが回転駆動されることによって、その駆動時間に応じた量の新規の補給用現像剤２が、流下して現像槽６６の第一搬送路６８に供給される。
【００３０】
第一搬送路６８には、現像剤３を攪拌しながら搬送する攪拌部材である第一スクリュー７２が回転可能に枢支されている。第二搬送路７０には、第一搬送路６８からの現像剤３を攪拌しながら現像ローラ４８に搬送する第二スクリュー７４が回転可能に枢支されている。この場合、第一搬送路６８及び第二搬送路７０の各端部に位置する隔壁７６の上部がそれぞれ切り欠かれることによって左右二つの連絡通路が形成されている。第一搬送路６８の搬送方向の下流側端部に到達した現像剤３が左側の連絡通路を介して第二搬送路７０へ送り込まれ、第二搬送路７０の搬送方向の下流側端部に到達した現像剤３が右側の連絡通路を介して第一搬送路６８に送り込まれる。その結果、現像剤３は、図２の矢印方向に従って現像剤攪拌搬送室内を循環する。
【００３１】
図４に示すように、第一搬送路６８の下流側であって左側の連絡通路の手前場所には、現像槽６６内のトナー濃度を検出する検出領域６８ｃが設けられており、当該検出領域６８ｃに対応する現像槽６６の底壁９３の下面上にはトナー濃度検出センサ７８が設置されている。当該検出領域６８ｃは、検出領域６８ｃよりも第一搬送路６８の手前に（上流側に）位置する上流領域６８ｂ等の他の場所と比較して、現像剤３が充填されやすい場所である。トナー濃度検出センサ７８は、底壁９３の真下に設置したり、底壁９３の真下位置よりも斜め側面に（例えば、底壁９３の真下位置に対して大略３０度より小さい角度で側面に）設置したりすることができる。
【００３２】
検出領域６８ｃにおいて、現像剤３が過度に圧縮されて現像剤３の充填度合いが大きくなり過ぎると、現像剤３が検出領域６８ｃで滞留してしまうので、トナー濃度の変動に対するトナー濃度検出の応答性が悪くなってしまう。逆に、現像剤３があまり圧縮されないで、現像剤３の充填度合いが上流領域６８ｂ等の第一搬送路６８の他の場所における現像剤３の充填度合いと大差がなければ、本願発明の効果が得られない。したがって、検出領域６８ｃにおいて、現像剤３が滞留するまでは至らないが、現像剤３が適度に圧縮されて充填されていることが、検出誤差なくトナー濃度を検出するために好適である。
【００３３】
第一スクリュー７２及び第二スクリュー７４は、シャフトに所定のピッチで螺旋状の羽根が固定されたスパイラルスクリューである。図４は、第一実施形態に係る現像装置３４の特徴部分を側面から見た模式的断面図であり、第一搬送路６８における検出領域６８ｃ及びその周辺部を示している。
【００３４】
図４に示すように、第一スクリュー７２は、第一搬送路６８に沿って延在するシャフト７２ａと、通常の搬送速度で現像剤３を搬送する通常スクリュー部７２ｂと、通常の搬送速度よりも減速した減速速度で現像剤３を搬送する減速スクリュー部７２ｃと、を有する。図４に示した減速スクリュー部７２ｃのピッチＸは、通常スクリュー部７２ｂのピッチＹよりも小さく構成されている。通常スクリュー部７２ｂと減速スクリュー部７２ｃとを比較すると、スクリューのピッチの大小だけが異なっており、その他の構成は同じである。スクリューのピッチが小さくなるにしたがって現像剤３の搬送速度が遅くなるので、現像剤３の搬送速度は、検出領域６８ｃでの現像剤搬送速度（減速搬送速度）＜上流領域６８ｂでの現像剤搬送速度（通常の搬送速度）という関係になる。
【００３５】
トナー濃度検出センサ７８は、例えば、コイルのインダクタンスの変化から、現像剤攪拌搬送室６７内で搬送される現像剤３の透磁率を検出する磁気センサである。トナー濃度検出センサ７８により検出された透磁率から、磁性体であるキャリアの量が検出されて、間接的に、現像剤３に対するトナーの比率、すなわちトナー濃度が求められる。例えば、現像剤３に含まれるキャリア量が少ない場合は、トナー比率が高いと検出される。一方、現像剤３に含まれるキャリア量が多い場合は、トナー比率が低いと検出される。そして、このトナー濃度検出センサ７８から出力された電圧信号は、制御部１００に入力され、この検出信号に基づいて、必要な補給量が算出されるとともに、現像剤補給タンク８０の現像剤補給ローラが駆動され、所定量の補給用現像剤２が現像槽６６内に補給される。なお、トナー濃度検出センサ７８としての磁気センサは、検出領域６８ｃの下流側であってセンサの検出用磁束が検出領域６８ｃの外に出ない位置に配置されている。
【００３６】
ここで、本願発明の一実施形態として説明している現像装置３４は、いわゆるトリクル方式を採用したものであるから、余剰の現像剤３を流出させるための流出部７５を有している。すなわち、第二搬送路７０の搬送方向の下流側端部（右端部）に位置する側壁の上部が部分的に切り欠かれた切欠７５を設けることによって、流出部７５が形成されている。第二スクリュー７４によって搬送される現像剤３は、通常の状態では逆スクリュー部によってせき止められることにより、第二搬送路７０から第一搬送路６８へと搬送される。現像槽６６内における現像剤３が増加して現像槽６６内の液面が上昇すると、逆スクリュー部のせき止め作用に抗して側壁の上部に設けられた流出部７５を現像剤３が乗り越えて、隣接する現像剤溜まり部７９に溢出する。現像剤溜まり部７９は、第二搬送路７０から排出された溜まり部内現像剤を一時的に蓄えることができるように、その内容積が比較的大容量に構成されている。現像剤溜まり部７９に溢出した余剰の現像剤３は、回収口９２まで搬送され、回収口９２を通じて現像剤回収タンク９０に回収（廃棄）される。
【００３７】
なお、回収口９２の穴径が大きすぎると、溜まり部内現像剤を一時的に蓄えることなく現像剤回収タンク９０に向けて一気に排出してしまう。逆に、回収口９２の穴径が小さすぎると、目詰まりを起こしてしまう。そこで、水平状態においては、適量の溜まり部内現像剤が現像剤回収タンク９０に排出されるように、言い換えれば溜まり部内現像剤がチョロチョロと排出されるように、回収口９２の穴径が寸法構成されている。
【００３８】
現像装置３４において、印字動作により、循環している現像剤３のトナー濃度が低下すると、トナーと少量のキャリアとを含有する補給用現像剤２が現像剤補給タンク８０から補給される。補給された補給用現像剤２は、すでに存在する現像剤３と混合・攪拌されながら、上記現像剤攪拌搬送室６７の第一搬送路６８及び第二搬送路７０に沿って搬送される。基本的には、トナーは感光体１２で消費されるのに対して、キャリアは現像装置３４内に蓄積されるが、キャリアの帯電性能は次第に低下する。補給用現像剤２にはトナーよりも嵩高いキャリアが少量含まれているので、補給用現像剤２の補給に伴って、現像装置３４内での現像剤３の量が徐々に増加する。そして、嵩の増加した現像剤３が現像剤攪拌搬送室６７を循環する。現像剤攪拌搬送室６７を循環しきれない余剰の現像剤３は、逆スクリュー部を乗り越えて、第二搬送路７０の搬送方向の下流側端部（右端部）に設けられた流出部７５から流出して、回収口９２を通じて現像剤回収タンク９０に回収される。
【００３９】
補給用現像剤２の補給量は、トナー濃度検出センサ７８によって検出された現像剤３のトナー濃度と、画像形成時の画像情報（ドットカウンタ）と、現像剤補給タンク８０内での補給用現像剤２に対するキャリア比と、に基づいて決定される。現像剤補給タンク８０内での補給用現像剤２に対するキャリア比は、現像装置３４内でのキャリアの劣化を抑制するとともに、コストアップを招かない程度に調整される。トナーの補給動作に伴って、キャリアが少しずつ供給される。
【００４０】
図３は、画像形成装置１の現像装置３４に係る制御ブロック図を示している。
【００４１】
制御手段としての制御部１００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１０２、ＲＯＭ（Read Only Memory）１０４、ＲＡＭ（Random Access Memory）１０６等から構成される。ＲＯＭ１０４内に格納されている各種処理プログラムやテーブルに従って、ＣＰＵ１０２は画像形成装置１での各種動作を集中的に制御する。ＲＯＭ１０４には、例えば、トナー濃度検出センサ７８で検出された電圧から現像剤３のトナー濃度に変換・算出するためのトナー濃度算出テーブルや、現実の現像剤３のトナー濃度と基準トナー濃度との間の差異から補給すべき現像剤量を算出するための現像剤補給用テーブル等が格納されている。ＲＡＭ１０６は、制御部１００により実行される各種プログラム及びこれらプログラムに係るデータを一時的に記憶するワークエリアを形成している。
【００４２】
ＣＰＵ１０２には、現像装置３４や現像剤補給タンク８０やカウンタ１０８が接続されている。現像装置３４を構成する現像剤攪拌部材７２，７４、トナー濃度検出センサ７８、及び現像ローラ４８の各動作が、制御部１００のＣＰＵ１０２によって制御される。そして、トナー濃度検出センサ７８で検出された現像剤３のトナー濃度や、画像形成時の画像情報や、現像剤補給タンク８０内での補給用現像剤２に対するキャリア比等は、ＲＡＭ１０６に一時的に記憶されている。
【００４３】
〔現像剤〕
２成分現像剤は、トナーと、トナーを帯電させるためのキャリアと、を含んでいる。本発明においては、画像形成装置１において従来から一般的に使用されている公知のトナーが使用可能である。トナーの粒径は、例えば約３乃至１５μｍである。バインダー樹脂中に着色剤を含有させたトナーや、荷電制御剤や離型剤を含有するトナーや、表面に添加剤を保持するトナーも使用可能である。
【００４４】
トナーは、例えば、粉砕法、乳化重合法、懸濁重合法等の公知の方法で製造される。
【００４５】
トナーに使用されるバインダー樹脂は、限定的ではないが、例えば、スチレン系樹脂（スチレンまたはスチレン置換体を含む単重合体または共重合体）、ポリエステル樹脂、エポキシ系樹脂、塩化ビニル樹脂、フェノール樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリウレタン樹脂、シリコーン樹脂、またはそれらの樹脂を任意に混ぜ合わせたものである。バインダー樹脂は、軟化温度が約８０乃至１６０℃の範囲であり、ガラス転移点が約５０乃至７５℃の範囲であることが好ましい。
【００４６】
着色剤は、公知の材料、例えば、カーボンブラック、アニリンブラック、活性炭、マグネタイト、ベンジンイエロー、パーマネントイエロー、ナフトールイエロー、フタロシアニンブルー、ファーストスカイブルー、ウルトラマリンブルー、ローズベンガル、レーキーレッド等を用いることができる。着色剤の添加量は、一般に、バインダー樹脂１００重量部に対して、２乃至２０重量部であることが好ましい。
【００４７】
荷電制御剤は、従来から荷電制御剤として知られている材料が使用できる。具体的に、正極性に帯電するトナーには、例えばニグロシン系染料、４級アンモニウム塩系化合物、トリフェニルメタン系化合物、イミダゾール系化合物、ポリアミン樹脂が荷電制御剤として使用できる。負極性に帯電するトナーには、Ｃｒ、Ｃｏ、Ａｌ、Ｆｅ等の金属含有アゾ系染料、サリチル酸金属化合物、アルキルサリチル酸金属化合物、カーリックスアレーン化合物が荷電制御剤として使用できる。荷電制御剤は、バインダー樹脂１００重量部に対して、０．１乃至１０重量部の割合で用いることが好ましい。
【００４８】
離型剤は、従来から離型剤として使用されている公知のものを使用できる。離型剤の材料には、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、カルナバワックス、サゾールワックス、又はそれらを適宜組み合わせた混合物が用いられる。離型剤は、バインダー樹脂１００重量部に対して、０．１乃至１０重量部の割合で用いることが好ましい。
【００４９】
さらに、現像剤の流動化を促進する流動化剤を添加してもよい。流動化剤には、例えば、シリカ、酸化チタン、酸化アルミニウム等の無機微粒子や、アクリル樹脂、スチレン樹脂、シリコーン樹脂、フッ素樹脂等の樹脂微粒子が使用できる。特にシランカップリング剤、チタンカップリング剤、およびシリコンオイル等で疎水化した材料を用いるのが好ましい。流動化剤は、トナー１００重量部に対して、０．１乃至５重量部の割合で添加することが好ましい。これら添加剤の個数平均一次粒径は、９乃至１００ｎｍであることが好ましい。
【００５０】
キャリアは、従来から一般に使用されている公知のキャリアを使用できる。バインダー型キャリアやコート型キャリアのいずれを用いてもよい。キャリア粒径は、限定的ではないが、約１５乃至１００μｍであることが好ましい。
【００５１】
バインダー型キャリアは、磁性体微粒子をバインダー樹脂中に分散させたものであり、表面に正極性または負極性に帯電する微粒子又はコーティング層を有するものが使用できる。バインダー型キャリアの極性等の帯電特性は、バインダー樹脂の材質、帯電性微粒子、表面コーティング層の種類によって制御できる。
【００５２】
バインダー型キャリアに用いられるバインダー樹脂としては、ポリスチレン系樹脂に代表されるビニル系樹脂、ポリエステル系樹脂、ナイロン系樹脂、ポリオレフィン系樹脂などの熱可塑性樹脂、フェノール樹脂等の硬化性樹脂が例示される。
【００５３】
バインダー型キャリアの磁性体微粒子としては、マグネタイト、ガンマ酸化鉄等のスピネルフェライト、鉄以外の金属（Ｍｎ、Ｎｉ、Ｍｇ、Ｃｕ等）を一種または二種以上含有するスピネルフェライト、バリウムフェライト等のマグネトプランバイト型フェライト、表面に酸化層を有する鉄や合金の粒子を用いることができる。キャリアの形状は、粒状、球状、針状のいずれであってもよい。特に高磁化を要する場合には、鉄系の強磁性微粒子を用いることが好ましい。化学的な安定性を考慮すると、マグネタイト、ガンマ酸化鉄を含むスピネルフェライトやバリウムフェライト等のマグネトプランバイト型フェライトの強磁性微粒子を用いることが好ましい。強磁性微粒子の種類及び含有量を適宜選択することにより、所望の磁化を有する磁性樹脂キャリアを得ることができる。磁性体微粒子は磁性樹脂キャリア中に５０乃至９０重量％の量で添加することが適切である。
【００５４】
バインダー型キャリアの表面コート材としては、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、フッ素系樹脂等が用いられる。これらの樹脂をキャリア表面にコートし硬化させてコート層を形成することにより、キャリアの電荷付与能力を向上できる。
【００５５】
バインダー型キャリアの表面への帯電性微粒子あるいは導電性微粒子の固着は、例えば、磁性樹脂キャリアと微粒子とを均一混合し、磁性樹脂キャリアの表面にこれら微粒子を付着させた後、機械的・熱的な衝撃力を与えることにより微粒子を磁性樹脂キャリア中に打ち込むことで行われる。この場合、微粒子は、磁性樹脂キャリア中に完全に埋設されるのではなく、その一部が磁性樹脂キャリア表面から突出するように固定される。帯電性微粒子には、有機、無機の絶縁性材料が用いられる。具体的に、有機系の絶縁性材料としては、ポリスチレン、スチレン系共重合物、アクリル樹脂、各種アクリル共重合物、ナイロン、ポリエチレン、ポリプロピレン、フッ素樹脂およびこれらの架橋物などの有機絶縁性微粒子がある。電荷付与能力および帯電極性は、帯電性微粒子の素材、重合触媒、表面処理等に調整できる。無機系の絶縁性材料としては、シリカ、二酸化チタン等の負極性に帯電する無機微粒子や、チタン酸ストロンチウム、アルミナ等の正極性に帯電する無機微粒子が用いられる。
【００５６】
コート型キャリアは、磁性体からなるキャリアコア粒子を樹脂で被覆したキャリアであり、バインダー型キャリア同様に、キャリア表面に正極性または負極性に帯電する帯電性微粒子を固着することができる。コート型キャリアの極性等の帯電特性は、表面コーティング層の種類や帯電性微粒子の選択により調整できる。コーティング樹脂は、バインダー型キャリアのバインダー樹脂と同様の樹脂が使用可能である。
【００５７】
現像剤３のトナー及びキャリアの混合比は、所望のトナー帯電量が得られるように調整される。現像剤３のトナー比は、トナー及びキャリアの合計量に対して、好ましくは３乃至２０重量％であり、より好ましくは４乃至１５重量％である。また、現像剤補給タンク８０に充填されている補給用現像剤２は、トナー及び少量のキャリアを含有したものであり、補給用現像剤２のキャリア比は、好ましくは１乃至５０重量％であり、より好ましくは５乃至３０重量％である。
【００５８】
このように構成された現像装置３４の動作を説明する。
【００５９】
画像形成時、図示しないモータの駆動に基づいて、現像ローラ４８のスリーブ４８ｂは矢印方向（反時計回り）に回転する。第一スクリュー７２の回転及び第二スクリュー７４の回転により、現像剤攪拌搬送室６７に存する現像剤３は、第一搬送路６８と第二搬送路７０とを循環搬送されながら、攪拌される。その結果、現像剤に含まれるトナーとキャリアとが摩擦接触し、互いに逆の極性に帯電される。実施形態では、キャリアは正極性、トナーは負極性に帯電されるものとする。本発明に用いるトナー及びキャリアの帯電性は、このような組み合わせに限定されるものでない。キャリアの外形寸法は、トナーに比べて相当大きい。そのため、正極性に帯電したキャリアの周囲に、負極性に帯電したトナーが、主として両者の電気的な吸引力に基づいて付着している。
【００６０】
帯電された現像剤３は、第二スクリュー７４によって第二搬送路７０に搬送される過程で現像ローラ４８に供給される。この現像剤は、現像ローラ４８内部の磁石体４８ａの磁力によってスリーブ４８ｂの表面側に保持され、スリーブ４８ｂと共に反時計周り方向に回転移動して、現像ローラ４８に対向して設けられた規制板６２で通過量を規制された後、感光体１２と対向する現像領域へと搬送される。そして、現像領域において、磁石体４８ａの主磁極Ｎ１の磁力によって穂立ち（磁気ブラシ）が形成される。現像領域では、感光体１２上の静電潜像と現像バイアスの印加された現像ローラ４８との間に形成された電界（直流に交流が重畳された電界）がトナーに与える力により、トナーが感光体１２上の静電潜像側へと移動して、この静電潜像が顕像へと現像される。現像領域でトナーを消費した現像剤は、現像槽６６に向けて搬送され、現像槽６６の第二搬送路７０に対向して設けられた磁石体４８ａのＮ３，Ｎ２の反発磁界によって現像ローラ４８上から剥離され、現像槽６６内へと回収される。回収された現像剤は、第二搬送路７０を搬送されている現像剤３と混合される。
【００６１】
このような画像形成によって現像剤３の中からトナーが強制消費されると、消費された量に見合う量のトナーが現像剤３に補給されることが好ましい。そのために、現像装置３４は、上述したように、現像剤攪拌搬送室６７に存する現像剤３のトナー濃度を正確に検出するための検出領域６８ｃを備えている。
【００６２】
図４に図示したように、第一搬送路６８に沿って搬送される現像剤３は、上流領域６８ｂから検出領域６８ｃに搬送される。上流領域６８ｂでは現像剤３が通常の搬送速度で搬送されるのに対して、検出領域６８ｃでは現像剤３が通常の搬送速度よりも減速した減速速度で搬送されるので、上流領域６８ｂと検出領域６８ｃとの間の境界近傍で現像剤３が渋滞気味になり、現像剤３の圧密状態が開始する。現像剤３が検出領域６８ｃの中でさらに搬送されると、検出領域６８ｃにおいて、現像剤３は次第に圧縮されて圧密状態になる（高密度化される）。検出領域６８ｃの下流側に設けられたトナー濃度検出センサ７８によって、圧密状態の（高密度化された）現像剤３のトナー濃度が検出される。検出領域６８ｃにおいて圧密化（高密度化）されて嵩密度の安定した現像剤３に対してトナー濃度検出センサ７８でトナー濃度を検出するので、トナー濃度検出センサ７８により得られた検出値のばらつきを抑制することができる。
【００６３】
本発明の上記効果を確認するために、トリクル方式の二成分現像装置において、現像槽６６内に存する現像剤３の量を変化させたときに、トナー濃度検出センサ７８により得られた検出値のばらつきがどのようになるかを調べ、その結果を図７に示した。実験条件として、現像槽６６内のトナー濃度を６重量％に共通にして、現像剤攪拌搬送室６７に含まれる現像剤３の量を１５０ｇ乃至２４０ｇの範囲で変化させた。
【００６４】
図７において、横軸が現像槽６６中に存する現像剤３の量（ｇ）であり、縦軸がトナー濃度の検出誤差（％）である。図７は、減速スクリュー部７２ｃのピッチＸが通常スクリュー部７２ｂのピッチＹよりも小さい場合を示している。図７における〇印、□印、△印及び◇印（いずれも実線で示している）は、それぞれ、減速スクリュー部７２ｃのピッチＸと通常スクリュー部７２ｂのピッチＹとが、Ｘ＝０．２Ｙ、Ｘ＝０．４Ｙ、Ｘ＝０．６Ｙ及びＸ＝０．８Ｙという関係を満たすように構成した本発明に係る実施例を示している。また、図７における＊印は、第一スクリュー７２が通常スクリュー部７２ｂだけで構成されていて変更部分がない比較例を示している。
【００６５】
図７から明らかなように、通常スクリュー部７２ｂの下流側に減速スクリュー部７２ｃが設けられて減速スクリュー部７２ｃのピッチＸが０．２Ｙと０．８Ｙとの間にある場合、現像槽６６中の現像剤３の量が変動しても、トナー濃度の検出誤差が最大で０．６％未満であり、検出誤差が小さいことを確認することができた。すなわち、トナー濃度の検出誤差の低減には、０．２Ｙ≦Ｘ≦０．８Ｙという関係を有することが効果的である。
【００６６】
さらに、□印（Ｘ＝０．４Ｙ）及び△印（Ｘ＝０．６Ｙ）の場合、トナー濃度の検出誤差が０．３％未満であり、トナー濃度の検出誤差が非常に小さいことを確認することができた。すなわち、トナー濃度の検出誤差の低減には、０．４Ｙ≦Ｘ≦０．６Ｙという関係を有することがさらに効果的である。
【００６７】
これに対して、第一スクリュー７２が通常スクリュー部７２ｂだけで構成されている比較例（＊印）の場合、現像槽６６中の現像剤３の量が変動すると、トナー濃度の検出誤差が最大で１．５％程度であり、検出誤差が非常に大きかった。
【００６８】
したがって、本発明のように、減速スクリュー部７２ｃのピッチＸを通常スクリュー部７２ｂのピッチＹよりも小さく構成することにより、圧密化（高密度化）されて嵩密度の安定した検出領域６８ｃの現像剤３に対してトナー濃度検出センサ７８でトナー濃度が検出されるので、トナー濃度検出センサ７８により得られた検出値のばらつきを抑制することができる。
【００６９】
次に、第二実施形態に係る現像装置３４及びその動作を、図５を参照しながら説明するが、上記実施形態に係る現像装置３４との相違点を中心に説明し、重複する部分については省略する。
【００７０】
図５は、本発明の第二実施形態に係る現像装置３４の特徴部分を側面から見た模式的断面図であり、第一搬送路６８における検出領域６８ｃ及びその周辺部を示している。
【００７１】
上述した第一実施形態と同様に、第一搬送路６８の下流側であって左側の連絡通路の手前場所には、現像槽６６内のトナー濃度を検出する検出領域６８ｃが設けられており、当該検出領域６８ｃに対応する現像槽６６の底壁９３の下面上にはトナー濃度検出センサ７８が設置されている。
【００７２】
図５に示すように、第一スクリュー７２は、第一搬送路６８に沿って延在するシャフト７２ａと、通常の搬送速度で現像剤３を搬送する通常スクリュー部７２ｂと、通常の搬送速度よりも減速した減速速度で現像剤３を搬送する減速スクリュー部７２ｃと、を有する。図５に示すように、減速スクリュー部７２ｃのシャフト７２ａに対する傾斜角度ａは、通常スクリュー部７２ｂのシャフト７２ａに対する傾斜角度ｂよりも大きく構成されている。それとともに、現像剤３を下流に向けて搬送する必要があるために、傾斜角度ａが９０°より小さい（すなわち傾斜角度ａが搬送方向の下流側から見て鋭角である）という関係を満たすように構成されている。通常スクリュー部７２ｂと減速スクリュー部７２ｃとを比較すると、シャフト７２ａに対するスクリュー７２ｂ，７２ｃの傾斜角度ａ，ｂの大小だけが異なっており、その他の構成は同じである。シャフト７２ａに対するスクリュー部の傾斜角度が大きくなるにしたがって現像剤３の搬送速度が遅くなるので、現像剤３の搬送速度は、検出領域６８ｃでの現像剤搬送速度（減速搬送速度）＜上流領域６８ｂでの現像剤搬送速度（通常の搬送速度）という関係になる。
【００７３】
図５に図示したように、第一搬送路６８に沿って搬送される現像剤３は、上流領域６８ｂから検出領域６８ｃに搬送される。上流領域６８ｂでは現像剤３が通常の搬送速度で搬送されるのに対して、検出領域６８ｃでは現像剤３が通常の搬送速度よりも減速した減速速度で搬送されるので、上流領域６８ｂと検出領域６８ｃとの間の境界近傍で現像剤３が渋滞気味になり、現像剤３の圧密状態が開始する。現像剤３が検出領域６８ｃの中でさらに搬送されると、検出領域６８ｃにおいて、現像剤３は次第に圧縮されて圧密状態になる（高密度化される）。検出領域６８ｃの下流側に設けられたトナー濃度検出センサ７８によって、圧密状態の（高密度化された）現像剤３のトナー濃度が検出される。検出領域６８ｃにおいて圧密化（高密度化）されて嵩密度の安定した現像剤３に対してトナー濃度検出センサ７８でトナー濃度を検出するので、トナー濃度検出センサ７８により得られた検出値のばらつきを抑制することができる。
【００７４】
本発明の上記効果を確認するために、トリクル方式の二成分現像装置において、現像槽６６内に存する現像剤３の量を変化させたときに、トナー濃度検出センサ７８により得られた検出値のばらつきがどのようになるかを調べ、その結果を図８に示した。実験条件として、現像槽６６内のトナー濃度を６重量％に共通にして、現像剤攪拌搬送室６７に含まれる現像剤３の量を１５０ｇ乃至２４０ｇの範囲で変化させた。
【００７５】
図８において、横軸が現像槽６６中に存する現像剤３の量（ｇ）であり、縦軸がトナー濃度の検出誤差（％）である。図８は、減速スクリュー部７２ｃの傾斜角度ａが通常スクリュー部７２ｂの傾斜角度ｂよりも大きくて且つ鋭角である場合を示している。図８における〇印、□印、△印及び◇印（いずれも点線で示している）は、それぞれ、減速スクリュー部７２ｃの傾斜角度ａと通常スクリュー部７２ｂの傾斜角度ｂとが、ａ＝ｂ＋５°、ａ＝ｂ＋６°、ａ＝ｂ＋１０°及びａ＝ｂ＋１２°という関係を満たすとともに傾斜角度ａが搬送方向の下流側から見て鋭角であるように構成した本発明に係る実施例を示している。また、図８における＊印は、第一スクリュー７２が通常スクリュー部７２ｂだけで構成されていて変更部分がない比較例を示している。
【００７６】
図８から明らかなように、通常スクリュー部７２ｂの下流側に減速スクリュー部７２ｃが設けられて減速スクリュー部７２ｃの傾斜角度ａが通常スクリュー部７２ａの傾斜角度ｂよりも５°乃至１２°の範囲で大きい場合、現像槽６６中の現像剤３の量が変動しても、トナー濃度の検出誤差が最大で１．１％未満であり、検出誤差が小さいことを確認することができた。すなわち、トナー濃度の検出誤差の低減には、ｂ＋５°≦ａ＜９０°という関係を有することが効果的である。
【００７７】
さらに、△印（ａ＝ｂ＋１０°）及び◇印（ａ＝ｂ＋１２°）の場合、トナー濃度の検出誤差が０．４％未満であり、トナー濃度の検出誤差が非常に小さいことを確認することができた。すなわち、トナー濃度の検出誤差の低減には、ｂ＋１０°≦ａ＜９０°という関係を有することがさらに効果的である。
【００７８】
したがって、本発明のように、減速スクリュー部７２ｃの傾斜角度ａを通常スクリュー部７２ｂの傾斜角度ｂよりも大きくして且つ傾斜角度ａを搬送方向の下流側から見て鋭角にすることにより、圧密化（高密度化）されて嵩密度の安定した検出領域６８ｃの現像剤３に対してトナー濃度検出センサ７８でトナー濃度が検出されるので、トナー濃度検出センサ７８により得られた検出値のばらつきを抑制することができる。
【００７９】
次に、第三実施形態に係る現像装置３４及びその動作を、図６を参照しながら説明するが、上記実施形態に係る現像装置３４との相違点を中心に説明し、重複する部分については省略する。
【００８０】
図６は、本発明の第三実施形態に係る現像装置３４の特徴部分を側面から見た模式的断面図であり、第一搬送路６８における検出領域６８ｃ及びその周辺部を示している。
【００８１】
上述した実施形態と同様に、第一搬送路６８の下流側であって左側の連絡通路の手前場所には、現像槽６６内のトナー濃度を検出する検出領域６８ｃが設けられており、当該検出領域６８ｃに対応する現像槽６６の底壁９３の下面上にはトナー濃度検出センサ７８が設置されている。
【００８２】
図６に示すように、第一スクリュー７２は、第一搬送路６８に沿って延在するシャフト７２ａと、通常の搬送速度で現像剤３を搬送する通常スクリュー部７２ｂと、通常の搬送速度よりも減速した減速速度で現像剤３を搬送する減速スクリュー部７２ｃと、を有する。図６に示すように、減速スクリュー部７２ｃのピッチＸが、通常スクリュー部７２ｂのピッチＹよりも小さく構成されていることに加えて、減速スクリュー部７２ｃのシャフト７２ａに対する傾斜角度ａが、通常スクリュー部７２ｂのシャフト７２ａに対する傾斜角度ｂよりも大きくて且つ傾斜角度ａが搬送方向の下流側から見て鋭角であるように構成されている。すなわち、図６に示した第三実施形態に係る第一スクリュー７２は、図４に示した第一実施形態に係る第一スクリューと図５に示した第二実施形態に係る第一スクリューとを組み合わせた構成になっている。減速スクリュー部７２ｃのピッチの狭小化による減速効果と減速スクリュー部７２ｃの傾斜角度を大きくすることによる減速効果とが重畳することにより、現像剤３の搬送速度は、検出領域６８ｃでの現像剤搬送速度（減速搬送速度）＜＜上流領域６８ｂでの現像剤搬送速度（通常の搬送速度）という関係になる。
【００８３】
図６に図示したように、第一搬送路６８に沿って搬送される現像剤３は、上流領域６８ｂから検出領域６８ｃに搬送される。上流領域６８ｂでは現像剤３が通常の搬送速度で搬送されるのに対して、検出領域６８ｃでは現像剤３が通常の搬送速度よりも減速した減速速度で搬送されるので、上流領域６８ｂと検出領域６８ｃとの間の境界近傍で現像剤３が渋滞気味になり、現像剤３の圧密状態が開始する。現像剤３が検出領域６８ｃの中でさらに搬送されると、検出領域６８ｃにおいて、現像剤３は次第に圧縮されて圧密状態になる（高密度化される）。検出領域６８ｃの下流側に設けられたトナー濃度検出センサ７８によって、圧密状態の（高密度化された）現像剤３のトナー濃度が検出される。検出領域６８ｃにおいて圧密化（高密度化）されて嵩密度の安定した現像剤３に対してトナー濃度検出センサ７８でトナー濃度を検出するので、トナー濃度検出センサ７８により得られた検出値のばらつきを抑制することができる。
【００８４】
本発明の上記効果を確認するために、トリクル方式の二成分現像装置において、現像槽６６内に存する現像剤３の量を変化させたときに、トナー濃度検出センサ７８により得られた検出値のばらつきがどのようになるかを調べ、その結果を図９に示した。実験条件として、現像槽６６内のトナー濃度を６重量％に共通にして、現像剤攪拌搬送室６７に含まれる現像剤３の量を１５０ｇ乃至２４０ｇの範囲で変化させた。
【００８５】
図９において、横軸が現像槽６６中に存する現像剤３の量（ｇ）であり、縦軸がトナー濃度の検出誤差（％）である。図９は、減速スクリュー部７２ｃのピッチＸが通常スクリュー部７２ｂのピッチＹよりも小さく、且つ、減速スクリュー部７２ｃの傾斜角度ａが通常スクリュー部７２ｂの傾斜角度ｂよりも大きくて且つ鋭角である場合を示している。図９における◎印、▽印、☆印及び＋印は、それぞれ、減速スクリュー部７２ｃのピッチＸと通常スクリュー部７２ｂのピッチＹ、及び、減速スクリュー部７２ｃの傾斜角度ａと通常スクリュー部７２ｂの傾斜角度ｂとが、Ｘ＝０．２Ｙ且つａ＝ｂ＋５°、Ｘ＝０．４Ｙ且つａ＝ｂ＋５°、Ｘ＝０．２Ｙ且つａ＝ｂ＋１０°及びＸ＝０．４Ｙ且つａ＝ｂ＋１０°という関係を満たすとともに傾斜角度ａが搬送方向の下流側から見て鋭角であるように構成した本発明に係る実施例を示している。また、図９における＊印は、第一スクリュー７２が通常スクリュー部７２ｂだけで構成されていて変更部分がない比較例を示している。
【００８６】
図９から明らかなように、減速スクリュー部７２ｃのピッチＸが０．２Ｙ乃至０．４Ｙの範囲にあり、且つ、減速スクリュー部７２ｃの傾斜角度ａが通常スクリュー部７２ａの傾斜角度ｂよりも５°乃至１０°の範囲で大きい場合、現像槽６６中の現像剤３の量が変動しても、トナー濃度の検出誤差が最大で０．５％未満であり、トナー濃度の検出誤差が非常に小さいことを確認することができた。すなわち、トナー濃度の検出誤差の低減には、減速スクリュー部７２ｃのピッチの狭小化と、減速スクリュー部７２ｃの傾斜角度を大きくすることとの組合せがより効果的である。
【００８７】
したがって、本発明のように、減速スクリュー部７２ｃのピッチの狭小化と、減速スクリュー部７２ｃの傾斜角度を大きくすることとを組み合わせることにより、圧密化（高密度化）されて嵩密度の安定した検出領域６８ｃの現像剤３に対してトナー濃度検出センサ７８でトナー濃度が検出されるので、トナー濃度検出センサ７８により得られた検出値のばらつきを抑制することができる。
【００８８】
なお、上記実施形態において、トナー濃度検出センサ７８として磁気センサを用いて説明したのは、磁気センサは、嵩密度変動の影響を非常に受けやすいために本願発明による顕著な効果が得られるからである。現像剤３のトナーからの反射光量を検出する光学式センサであっても嵩密度変動の影響を受けるために本願発明による効果が得られるので、トナー濃度検出センサ７８として光学式センサを用いることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００８９】
【図１】本発明の一実施形態に係る画像形成装置の概略構成を示す図である。
【図２】図１に示した画像形成装置の現像装置を上から見た模式的断面図である。
【図３】図２に示した画像形成装置の現像装置に係るブロック図である。
【図４】第一実施形態に係る画像形成装置の現像装置の特徴部分を側面から見た模式的断面図である。
【図５】第二実施形態に係る画像形成装置の現像装置の特徴部分を側面から見た模式的断面図である。
【図６】第三実施形態に係る画像形成装置の現像装置の特徴部分を側面から見た模式的断面図である。
【図７】第一実施形態に係るトナー濃度の検出結果を示すグラフである。
【図８】第二実施形態に係るトナー濃度の検出結果を示すグラフである。
【図９】第三実施形態に係るトナー濃度の検出結果を示すグラフである。
【符号の説明】
【００９０】
１：画像形成装置
２：補給用現像剤
３：現像剤
１２：感光体
２０：定着装置
２２：定着ローラ
２６：帯電装置
２８：露光装置
３０：画像光
３４：現像装置
３６：転写装置
３８：用紙
４０：クリーニング装置
４８：現像ローラ（現像剤担持体）
４８ａ：磁石体
４８ｂ：スリーブ
６２：規制板
６６：現像槽
６７：現像剤攪拌搬送室
６８：第一搬送路
６８ｂ：上流領域
６８ｃ：検出領域
７０：第二搬送路
７２：第一スクリュー（攪拌部材）
７２ａ：シャフト
７２ｂ：通常スクリュー部
７２ｃ：減速スクリュー部
７４：第二スクリュー（攪拌部材）
７５：切欠（流出部）
７６：隔壁
７８：トナー濃度検出センサ
７９：現像剤溜まり部
８０：現像剤補給タンク
８２：補給口
９０：現像剤回収タンク
９２：回収口
９３：底壁
１００：制御部
１０２：中央演算処理装置（ＣＰＵ）
１０４：読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）
１０６：読み書き可能メモリ（ＲＡＭ）
１０８：カウンタ
Ｘ：減速スクリュー部のピッチ
Ｙ：通常スクリュー部のピッチ
ａ：シャフトに対する減速スクリュー部の傾斜角度
ｂ：シャフトに対する通常スクリュー部の傾斜角度
【図１】
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【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】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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