現像装置及びそれを備えた画像形成装置
【課題】プロセス速度が変化しても現像容器内の現像剤量を精度よく所望の量に保持することにより、画像不良の発生を抑制するとともに、トナー濃度センサーによる検知精度も向上できる現像装置、及びそれを備えた画像形成装置を提供する。
【解決手段】第２搬送室２２ｄ内には現像剤搬送方向に対し規制部５２の上流側直近にセンサー配置部７０が設けられており、センサー配置部７０の底面にトナー濃度検知センサー７１が配置されている。センサー配置部７０の内壁面両側の曲面部７０ａの曲率半径を第２搬送室２２ｄの他の部分のＵ字形状よりも小さくすることにより、第２スパイラル４４とセンサー配置部７０の曲面部７０ａとの間の空間が第２搬送室２２ｄの他の部分に比べて広くなっている。
【解決手段】第２搬送室２２ｄ内には現像剤搬送方向に対し規制部５２の上流側直近にセンサー配置部７０が設けられており、センサー配置部７０の底面にトナー濃度検知センサー７１が配置されている。センサー配置部７０の内壁面両側の曲面部７０ａの曲率半径を第２搬送室２２ｄの他の部分のＵ字形状よりも小さくすることにより、第２スパイラル４４とセンサー配置部７０の曲面部７０ａとの間の空間が第２搬送室２２ｄの他の部分に比べて広くなっている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真方式を利用した複写機、プリンター、ファクシミリ、それらの複合機等の画像形成装置に用いる現像装置及びそれを備えた画像形成装置に関し、特に、トナーとキャリアとからなる二成分現像剤の補給を行うとともに余剰現像剤を排出す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】
画像形成装置においては、感光体等からなる像担持体上に形成した潜像を、現像装置により現像しトナー像として可視化することを行っている。このような現像装置の一つとして、二成分現像剤を用いる二成分現像方式が採用されている。この種の現像装置は、現像容器内にキャリアとトナーとからなる現像剤を収容し、像担持体に現像剤を供給する現像ローラーを配設するとともに、現像容器内部の現像剤を搬送攪拌しながら現像ローラーへと供給する攪拌部材を配設している。
【０００３】
この現像装置では、トナーは現像動作によって消費されていく一方、キャリアは消費されずに現像装置内に残る。従って、現像容器内でトナーとともに攪拌されるキャリアは攪拌頻度が多くなるにつれて劣化し、その結果、トナーに対するキャリアの帯電付与性能が徐々に低下してしまう。
【０００４】
そこで、現像容器内にキャリアを含む現像剤を補給するとともに、余剰となった現像剤を排出することで、帯電性能の低下を抑制するようにした現像装置が提案されている。
【０００５】
例えば、特許文献１では、回転軸とその外周に螺旋状に形成される螺旋羽根とを有する２つの攪拌部材が各搬送室内に平行に配置されている。各搬送室の間には仕切り部が設けられ、仕切り部の両端部には、現像剤を受け渡す連通部が設けられている。そして、現像剤搬送方向に対して搬送室の下流側に現像剤排出口が形成され、攪拌部材と現像剤排出口との間には、攪拌部材の螺旋羽根とは逆向きで螺旋状に形成される逆螺旋羽根が規制部として回転軸に一体に設けられている。
【０００６】
特許文献１の構成によれば、現像剤が現像容器内に補給されると、攪拌部材の回転により現像剤が攪拌されながら搬送室の下流側まで搬送される。逆螺旋羽根が攪拌部材と同方向に回転すると、逆螺旋羽根によって、攪拌部材による現像剤搬送方向とは逆方向の搬送力が現像剤に付与される。この逆方向の搬送力によって、搬送室の下流側では現像剤が塞き止められて嵩高となることから、余剰の現像剤が逆螺旋羽根（規制部）を乗り越えて現像剤排出口に移動し外部へ排出される。
【０００７】
また、二成分現像剤を用いる場合、現像により消費された分のトナーを補給するために、現像容器内に配置されたトナー濃度センサーによって現像剤中のトナー濃度を測定する必要がある。特許文献２には、二成分現像剤を収容する筐体の底部にトナー濃度センサーを配置した構成が開示されている。
【０００８】
一方、上記のような画像形成装置においては、特に記録媒体の厚みが厚い場合に十分な定着性を確保して画質を改善するために、トナー像が転写された記録媒体が定着装置を通過する速度（プロセス速度）を低速にする方法が知られている。このとき、定着装置と現像装置の駆動源が同一であると、現像装置も同時に低速駆動に切り換えられるため、現像装置内の現像剤の搬送速度が急激に低下し、現像装置内の現像剤量が大きく変動してしまう。
【０００９】
その結果、プロセス速度が変更された直後は現像装置内の現像剤量はそのプロセス速度で適した量ではないため、現像剤に過度のストレスが掛かったり、現像装置内のトナー濃度が上昇しない現象が生じて画像濃度が低下したりする。また、現像剤量が大幅に減少すると、現像装置内の攪拌部材の外形に沿って現像剤面に凹凸が生じ、その状態で画像を出力すると画像ムラが発生してしまうという不具合があった。特に、高速機においては一定の割合で減速させると通常時と減速時とで速度差が大きくなるため、上記の不具合が顕著に発生する。
【００１０】
現像装置からの余剰現像剤の排出量を安定化させる方法として、例えば特許文献３、４には、現像剤排出口にシャッター部材を配置し、現像装置の駆動時、或いは現像剤の補給時のみ現像剤排出口を開放するようにした現像装置が開示されている。また、特許文献５には、環境条件の変化に伴う現像装置内の現像剤収容量の変動を予測し、予測結果に応じて攪拌部材の回転速度を制御する画像形成装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００１−２６５０９８号公報（段落［００２０］〜［００２４］、［００２８］、第４図参照）
【特許文献２】特開２００６−１８２１０号公報（図１参照）
【特許文献３】特開平５−２８９５０６号公報
【特許文献４】特開平１１−６５２４８号公報
【特許文献５】特開２００４−２３３６０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
特許文献１の構成では、新たに現像剤を補給していない時でも、攪拌部材の螺旋羽根によって搬送される現像剤は、螺旋羽根の外周に倣い波打つように搬送室の下流側に移動して、規制部に衝突することになる。この現像剤が規制部に衝突するときに、規制部に対する螺旋羽根の軸方向位置によって、規制部の外周に対して現像剤の嵩が異なる。
【００１３】
現像剤の嵩（剤面）が高い位置において現像剤が規制部に衝突すると、この衝突の勢いによって、現像剤は規制部を乗り越えて現像剤排出口に移動することになり、現像剤が過剰に排出され、現像容器内の現像剤量が安定しないおそれがある。また、規制部の手前で現像剤の飛び散りが発生するおそれもある。特に、高速で画像形成を行う装置においては、感光体とともに攪拌部材も高速で回転することになり、現像剤が過剰に排出されたり、飛び散りが発生したりする不都合が顕著に発生する。このような不具合を防止するためには、規制部へ送り込まれる現像剤の速度を遅くして剤面の変動を穏やかにすることが必要となる。
【００１４】
一方、トナー濃度センサーによりトナー濃度を精度良く検知するためには、検知面全域に現像剤を十分に存在させる必要がある。そのため、特許文献２のようにトナー濃度センサーを現像容器の底面に配置する場合はセンサーの配置位置で現像剤を滞留させる必要がある。
【００１５】
従って、剤面の変動を抑制するとともにトナー濃度センサーによる検知精度を向上させるためには、センサー配置位置と規制部の上流側直近の２箇所で現像剤を滞留させる必要が生じる。しかしながら、現像剤の循環経路の２箇所で現像剤を滞留させると現像剤の循環バランスを維持することが困難となる。特に、画像形成時と定着時とでプロセス速度を変更し、定着時には低速で記録媒体を搬送することで画質を改善するようにした画像形成装置においては、プロセス速度が変更され攪拌搬送速度の回転速度も変化すると現像剤の循環バランスが崩れ、現像剤の滞留部分が２箇所ある場合は補正も困難となる。
【００１６】
また、特許文献３、４の方法では、シャッター部材及びその作動機構を設ける必要があり、シャッター部材の開閉制御も必要となる。また、特許文献５の方法は、環境条件に応じて攪拌部材の回転速度を制御するため、攪拌部材を独立して駆動する必要がある。従って、いずれも装置の構成が複雑となり、コストアップに繋がる。
【００１７】
本発明は、上記問題点に鑑み、プロセス速度が変化しても安定して余剰現像剤を現像容器から排出し、現像容器内の現像剤量を精度よく所望の量に保持することにより、画像不良の発生を抑制するとともに、トナー濃度センサーによる検知精度も向上できる現像装置、及びそれを備えた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】
【００１８】
上記目的を達成するために本発明は、互いに略並列に配置される第１搬送室、第２搬送室を含む複数の搬送室に区画され、キャリアとトナーとを含む二成分現像剤を収容する現像容器と、前記第１搬送室内の現像剤を回転軸方向に攪拌、搬送する第１攪拌部材と、回転軸と、該回転軸の外周面に形成される螺旋羽根で構成され、前記第２搬送室内の現像剤を前記第１攪拌部材と逆方向に攪拌、搬送する第２攪拌部材と、前記現像容器に回転可能に支持され前記第２搬送室内の現像剤を表面に担持する現像剤担持体と、前記第１搬送室及び前記第２搬送室の長手方向の両端部側で前記各搬送路を連通させる連通部と、前記現像容器内に現像剤を補給する現像剤補給口と、前記第２搬送室の下流側端部に設けられ、余剰の現像剤が排出される現像剤排出口と、を具備する現像装置において、前記第２攪拌部材には、現像剤搬送方向に対し前記連通部より下流側に前記現像剤排出口に対向して配置され前記現像剤排出口側への現像剤の移動を規制する規制部が形成され、前記第２搬送室は断面Ｕ字形状であり、現像剤搬送方向に対し前記規制部より上流側にはトナー濃度を検知するトナー濃度検知センサーが底面に配置されるセンサー配置部が形成されており、前記センサー配置部は、前記トナー濃度検知センサーの検知面を含む現像剤搬送方向の所定幅に亘って、Ｕ字形状の内壁面両側の曲面部と前記第２攪拌部材との間隔が前記第２搬送室内の他の部分よりも広くなっていることを特徴としている。
【００１９】
また本発明は、上記構成の現像装置において、前記センサー配置部は、底面と前記第２攪拌部材との間隔が前記第２搬送室の他の部分と同一であり、且つ、前記曲面部の曲率半径が前記第２搬送室の他の部分よりも小さいことを特徴としている。
【００２０】
また本発明は、上記構成の現像装置において、前記第２搬送室には、前記第２搬送室内の現像剤の搬送速度を部分的に低下させる減速搬送部が前記センサー配置部の下流側に隣接して設けられることを特徴としている。
【００２１】
また本発明は、上記構成の現像装置において、前記減速搬送部は、前記第２攪拌部材の螺旋羽根より小さいピッチで形成された螺旋羽根で構成されることを特徴としている。
【００２２】
また本発明は、上記構成の現像装置において、前記減速搬送部は、前記第２攪拌部材の螺旋羽根より小さい外径で形成された螺旋羽根で構成されることを特徴としている。
【００２３】
また本発明は、上記構成の現像装置において、前記規制部は前記第２攪拌部材の螺旋羽根と逆位相の螺旋羽根で構成されることを特徴としている。
【００２４】
また本発明は、上記構成の現像装置において、前記減速搬送部は前記連通部に対向して配置されることを特徴としている。
【００２５】
また本発明は、互いに並列配置される第１搬送室、第２搬送室を含む複数の搬送室に区画され、キャリアとトナーとを含む二成分現像剤を収容する現像容器と、前記第１搬送室内の現像剤を回転軸方向に攪拌、搬送する第１攪拌部材と、回転軸と、該回転軸の外周面に形成される螺旋羽根で構成され、前記第２搬送室内の現像剤を前記第１攪拌部材と逆方向に攪拌、搬送する第２攪拌部材と、前記現像容器に回転可能に支持され前記第２搬送室内の現像剤を表面に担持する現像剤担持体と、前記第１搬送室及び前記第２搬送室の長手方向の両端部側で前記各搬送路を連通させる連通部と、前記現像容器内に現像剤を補給する現像剤補給口と、前記第２搬送室の下流側端部に設けられ、余剰の現像剤が排出される現像剤排出口とを具備する現像装置において、前記第１攪拌部材及び前記第２攪拌部材は、回転速度を複数の段階に切り替え可能であり、前記第１攪拌部材及び前記第２攪拌部材を最も速い速度で回転させたときの前記現像容器内の安定現像剤量をＭ１、前記第１攪拌部材及び前記第２攪拌部材を最も遅い速度で回転させたときの前記現像容器内の安定現像剤量をＭ２とするとき、以下の条件式（１）を満たすことを特徴としている。
（Ｍ２−Ｍ１）／Ｍ１≦０．１１ ・・・（１）
【００２６】
また本発明は、上記構成の現像装置において、Ｍ１、Ｍ２が以下の条件式（２）を満たすことを特徴としている。
（Ｍ２−Ｍ１）／Ｍ１≦０．０７ ・・・（２）
【００２７】
また本発明は、上記構成の現像装置が搭載された画像形成装置である。
【発明の効果】
【００２８】
本発明の第１の構成によれば、センサー配置部では第２搬送室の断面積が他の部分に比べて大きくなるため、第２攪拌部材による現像剤の搬送速度が低下する。その結果、センサー配置部において現像剤が滞留し、トナー濃度検知センサーの検知精度が向上する。また、規制部及び連通部へ移動する現像剤面の波立ち（変動）が抑制されるため、規制部を乗り越えて現像剤排出口から排出される現像剤量を安定化することができ、画像形成装置のプロセス速度が変更された場合でも現像装置内の現像剤量を略一定に維持することができる。さらに、減速領域と現像剤滞留部とを別々に設ける場合に比べて現像容器内における現像剤の循環バランスの調整が容易となる。
【００２９】
また、本発明の第２の構成によれば、上記第１の構成の現像装置において、センサー配置部では、底面と第２攪拌部材との間隔を第２搬送室の他の部分と同一とし、且つ、曲面部の曲率半径を第２搬送室の他の部分よりも小さくすることにより、第２攪拌部材とセンサー配置部の底面との間隔を第２搬送室の他の部分と同一にして現像剤の流れを維持しつつ、トナー濃度検知センサーの検知面全域に現像剤を十分に存在させることができる。また、トナー濃度検知センサーの取り付け面がフラットになるため、トナー残量検知センサーの取り付けも容易となり、取り付け精度も向上する。
【００３０】
また、本発明の第３の構成によれば、上記第１又は第２の構成の現像装置において、第２搬送室内の現像剤の搬送速度を部分的に低下させる減速搬送部をセンサー配置部の下流側に隣接して設けることにより、第２搬送室内を搬送される現像剤は先ずセンサー配置部を通過する際に減速され、さらにセンサー配置部の下流側に隣接する減速搬送部を通過する際に減速される。従って、現像剤面の波立ちを一層効果的に抑制して現像剤量を確実に安定させることができる。また、センサー配置部と減速搬送部とが隣接して配置されているため、第２搬送室内の現像剤の減速箇所が実質的に１箇所にまとめられ、現像剤の循環バランスも調整しやすくなる。
【００３１】
また、本発明の第４の構成によれば、上記第３の構成の現像装置において、減速搬送部を第２攪拌部材の螺旋羽根より小さいピッチで形成された螺旋羽根で構成することにより、減速搬送部における現像剤の搬送速度が第２攪拌部材の他の部分における現像剤の搬送速度より低下し、現像剤が規制部に衝突しても、現像剤の跳ね上がりが抑えられて、規制部の外周部を乗り越えることがない。従って、簡単な構成で、現像容器内の現像剤量を精度よく所望の量に保つことができる。
【００３２】
また、本発明の第５の構成によれば、上記第３の構成の現像装置において、減速搬送部を第２攪拌部材の螺旋羽根より小さい外径で形成された螺旋羽根で構成することにより、減速搬送部での現像剤の搬送速度が第２攪拌部材の他の部分における現像剤の搬送速度より低下し、現像剤が規制部に衝突しても、現像剤の跳ね上がりが抑えられて、規制部の外周部を乗り越えることがない。従って、簡単な構成で、現像容器内の現像剤量を精度よく所望の量に保つことができる。
【００３３】
また、本発明の第６の構成によれば、上記第１乃至第５のいずれかの構成の現像装置において、規制部を第２攪拌部材の螺旋羽根と逆位相の螺旋羽根で構成することにより、逆位相の螺旋羽根からなる規制部が第２攪拌部材と同方向に回転すると、規制部によって、一方の攪拌部材による現像剤搬送方向とは逆方向の搬送力が現像剤に付与される。この規制部によって、搬送路の下流側では現像剤が塞き止められて嵩高となり、余剰の現像剤が規制部を乗り越えて現像剤排出口に移動するので、適切な量の現像剤が排出される。
【００３４】
また、本発明の第７の構成によれば、上記第１乃至第６のいずれかの構成の現像装置において、減速搬送部を連通部に対向して配置することにより、新たに現像剤を補給していない時には、規制部によって塞き止められた現像剤は、現像剤排出口に搬送されることなく、減速搬送部の回転によって、一方の搬送路から連通部に確実に搬送され、更に他方の搬送路側に搬送される。また、連通部の長手方向の開口幅が狭くても第２搬送室から第１搬送室に確実に現像剤が搬送されるので、装置の長手方向の寸法を小さくできる。
【００３５】
また、本発明の第８の構成によれば、第１攪拌部材及び第２攪拌部材を最も速い速度で回転させたときの現像容器内の安定現像剤量Ｍ１と、第１攪拌部材及び第２攪拌部材を最も遅い速度で回転させたときの現像容器内の安定現像剤量Ｍ２とが条件式（１）を満たすことにより、プロセス速度を変更した場合の現像容器内の現像剤量の変動が抑制される。従って、現像剤排出量の変動も抑制され、画像濃度低下や画像ムラ等の画像不良を効果的に抑制することができる。
【００３６】
また、本発明の第９の構成によれば、上記第８の構成の現像装置において、Ｍ１、Ｍ２が条件式（２）を満たすことにより、現像剤排出量の変動がさらに抑制され、画像ムラの発生を一層確実に防止することができる。
【００３７】
また、本発明の第１０の構成によれば、上記第１乃至第９のいずれかの構成の現像装置を搭載することにより、簡単な構成で、安定して余剰現像剤を現像容器から排出し、現像容器内の現像剤量を精度よく所望の量に保つ小型である現像装置を備える高速型の画像形成装置にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の現像装置２ａ〜２ｄが搭載された画像形成装置１の全体構成を示す概略図
【図２】本発明の第１実施形態に係る現像装置２の側面断面図
【図３】第１実施形態の現像装置２の攪拌部を示す平面断面図
【図４】第１実施形態の現像装置２における現像剤排出部周辺の拡大図
【図５】図４におけるセンサー配置部７０の断面形状を示す図
【図６】第１実施形態の現像装置２におけるセンサー配置部７０の他の断面形状を示す図
【図７】本発明の第２実施形態に係る現像装置２の現像剤排出部周辺の平面断面図
【図８】本発明の第３実施形態に係る現像装置２の現像剤排出部周辺の平面断面図
【発明を実施するための形態】
【００３９】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。図１は、本発明の現像装置が搭載される画像形成装置の構成を概略的に示す断面図である。画像形成装置１はタンデム型のカラープリンターであり、回転自在である感光体ドラム１１ａ〜１１ｄは、例えば有機感光層が形成された有機感光体（ＯＰＣ感光体）やアモルファスシリコン感光層が形成されたアモルファスシリコン感光体が用いられ、ブラック、イエロー、マゼンタ、及びシアンの各色に対応させて配設される。各感光体ドラム１１ａ〜１１ｄの周囲に、現像装置２ａ〜２ｄ、露光ユニット１２、帯電器１３ａ〜１３ｄ及びクリーニング装置１４ａ〜１４ｄが配設される。
【００４０】
現像装置２ａ〜２ｄは、感光体ドラム１１ａ〜１１ｄの右方に夫々対向して配置され、感光体ドラム１１ａ〜１１ｄにトナーを供給する。帯電器１３ａ〜１３ｄは、感光体回転方向に対し現像装置２ａ〜２ｄの上流側であって感光体ドラム１１ａ〜１１ｄの表面に対向して配置され、感光体ドラム１１ａ〜１１ｄ表面を一様に帯電させる。
【００４１】
露光ユニット１２は、パーソナルコンピューター等から画像入力部（図略）に入力された文字や絵柄などの画像データに基づいて、各感光体ドラム１１ａ〜１１ｄを走査露光するためのものであり、現像装置２ａ〜２ｄの下方に設けられる。露光ユニット１２には、レーザー光源、ポリゴンミラーが設けられ、各感光体ドラム１１ａ〜１１ｄに対応して反射ミラー及びレンズが設けられる。レーザー光源から出射されたレーザー光が、ポリゴンミラー、反射ミラー及びレンズを介して、帯電器１３ａ〜１３ｄの感光体回転方向下流側から、各感光体ドラム１１ａ〜１１ｄの表面に照射される。照射されたレーザー光により、各感光体ドラム１１ａ〜１１ｄ表面には静電潜像が形成され、この静電潜像が各現像装置２ａ〜２ｄによりトナー像に現像される。
【００４２】
無端状の中間転写ベルト１７は、テンションローラー６、駆動ローラー２５及び従動ローラー２７に張架されている。駆動ローラー２５は図示しないモーターによって回転駆動され、中間転写ベルト１７は駆動ローラー２５の回転によって循環駆動させられる。
【００４３】
この中間転写ベルト１７に接触するように各感光体ドラム１１ａ〜１１ｄが中間転写ベルト１７の下方で搬送方向（図１の矢印方向）に沿って隣り合うように配列されている。各１次転写ローラー２６ａ〜２６ｄは、中間転写ベルト１７を挟んで各感光体ドラム１１ａ〜１１ｄと対向し、中間転写ベルト１７に圧接して１次転写部を形成する。この１次転写部において、中間転写ベルト１７の回転とともに所定のタイミングで各感光体ドラム１１ａ〜１１ｄのトナー像が中間転写ベルト１７に順次転写される。これにより、中間転写ベルト１７表面にはシアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの４色のトナー像が重ね合わされたフルカラートナー像が形成される。
【００４４】
２次転写ローラー３４は、中間転写ベルト１７を挟んで駆動ローラー２５と対向し、中間転写ベルト１７に圧接して２次転写部を形成する。この２次転写部において、中間転写ベルト１７表面のトナー像が用紙Ｐに転写される。転写後に、ベルトクリーニング装置３１が中間転写ベルト１７に残存するトナーを清掃する。
【００４５】
画像形成装置１内の下方には、用紙Ｐを収納する給紙カセット３２が配設され、給紙カセット３２の右方には、手差しの用紙を供給するスタックトレイ３５が配設される。給紙カセット３２の左方には、給紙カセット３２から繰り出された用紙Ｐを中間転写ベルト１７の２次転写部に搬送する第１用紙搬送路３３が配設される。また、スタックトレイ３５の左方には、スタックトレイ３５から繰り出された用紙を２次転写部に搬送する第２用紙搬送路３６が配設される。更に、画像形成装置１の左上方には、画像が形成された用紙Ｐに対して定着処理を行う定着部１８と、定着処理の行われた用紙を用紙排出部３７に搬送する第３用紙搬送路３９とが配設される。
【００４６】
給紙カセット３２は、装置の外部（図１の表面側）に引き出すことにより用紙の補充を可能にしたもので、収納されている用紙Ｐがピックアップローラー３３ｂ及び捌きローラー３３ａにより１枚ずつ第１用紙搬送路３３側に繰り出される。
【００４７】
第１用紙搬送路３３と第２用紙搬送路３６とはレジストローラー対３３ｃの手前で合流しており、レジストローラー対３３ｃにより、中間転写ベルト１７における画像形成動作と給紙動作とのタイミングを取って、用紙Ｐが２次転写部に搬送される。２次転写部に搬送された用紙Ｐは、バイアス電位が印加された２次転写ローラー３４によって、中間転写ベルト１７上のフルカラーのトナー像を２次転写され、定着部１８に搬送される。
【００４８】
定着部１８は、ヒーターにより加熱される定着ベルトと、定着ベルトに内接する定着ローラーと、定着ベルトを挟んで定着ローラーに圧接して配設された加圧ローラー等とを備え、トナー像が転写された用紙Ｐを加熱及び加圧することにより定着処理を行う。用紙Ｐは、トナー像が定着部１８で定着された後、必要に応じて第４用紙搬送路４０で反転されて用紙の裏面にも２次転写ローラー３４でトナー像が２次転写され、定着部１８で定着される。トナー像が定着された用紙は第３用紙搬送路３９を通って、排出ローラー対１９ａにより用紙排出部３７に排出される。
【００４９】
図２は、上述の画像形成装置１に用いられる現像装置の構成を示す断面平面図である。なお、以下の説明では、図１に示す感光体ドラム１１ａに対応する現像装置２ａの構成及び動作について説明するが、現像装置２ｂ〜２ｄの構成及び動作については現像装置２ａと同様であり、説明を省略し、また各色の現像装置及び感光体を示すａ〜ｄの符号を省略する。
【００５０】
図２に示すように、現像装置２は、現像ローラー２０と、磁気ローラー２１と、規制ブレード２４と、攪拌部材４２、及び現像容器２２等により構成されている。
【００５１】
現像容器２２は、現像装置２の外郭を構成し、その下部で仕切り部２２ｂによって第１搬送室２２ｃと第２搬送室２２ｄに仕切っている。第１搬送室２２ｃ及び第２搬送室２２ｄには、キャリアとトナーからなる現像剤が収容される。また、現像容器２２は、攪拌部材４２と磁気ローラー２１及び現像ローラー２０を回転可能に保持している。更に、現像容器２２には、現像ローラー２０を感光体ドラムに向けて露出させる開口２２ａが形成されている。
【００５２】
現像ローラー２０は、感光体ドラム１１に対向し、一定の間隔を設けて感光体ドラム１１の右方に配設される。また、現像ローラー２０は、感光体ドラム１１に接近した対向位置において、感光体ドラム１１にトナーを供給する現像領域Ｄを形成している。磁気ローラー２１は、一定の間隔を設けて現像ローラー２０に対向し、現像ローラー２０の右斜め下方に配設される。また、磁気ローラー２１は、現像ローラー２０に接近した対向位置において、現像ローラー２０にトナーを供給する。攪拌部材４２は磁気ローラー２１の略下方に配設される。また、規制ブレード２４は磁気ローラー２１の左斜め下方にて現像容器２２に固定保持されている。
【００５３】
攪拌部材４２は、第１スパイラル４３と第２スパイラル４４の２本で構成される。第２スパイラル４４が磁気ローラー２１の下方で、第２搬送室２２ｄ内に設けられ、第１スパイラル４３が第２スパイラル４４の右方に隣接して、第１搬送室２２ｃ内に設けられる。
【００５４】
第１及び第２スパイラル４３、４４は現像剤を攪拌して現像剤中のトナーを所定のレベルに帯電させる。これによりトナーはキャリアに保持される。また、第１搬送室２２ｃと第２搬送室２２ｄを仕切る仕切り部２２ｂの長手方向（図２の紙面表裏方向）の両端部分には、連通部（図略）が設けられており、第１スパイラル４３が回転すると、帯電した現像剤が仕切り部２２ｂに設けた一方の連通部から第２スパイラル４４に搬送され、現像剤が第１搬送室２２ｃ内と第２搬送室２２ｄ内とを循環する。そして、第２スパイラル４４から磁気ローラー２１に現像剤が供給される。
【００５５】
磁気ローラー２１は、ローラー軸２１ａと磁極部材Ｍ及び非磁性材からなる非磁性スリーブ２１ｂを備え、攪拌部材４２により供給された現像剤を担持し、担持した現像剤からトナーのみを現像ローラー２０に供給するものである。磁極部材Ｍは、断面扇形に形成された外周部の極性の異なる複数の磁石が交互に配設され、ローラー軸２１ａに接着等により固着される。ローラー軸２１ａは、非磁性スリーブ２１ｂ内で、磁極部材Ｍと非磁性スリーブ２１ｂの間に所定の間隔を設けて、現像容器２２に回転不能に支持される。非磁性スリーブ２１ｂは、図示しないモーターと歯車からなる駆動機構により、現像ローラー２０と同方向（図２の時計回り方向）に回転し、また直流電圧５６ａに交流電圧５６ｂを重畳したバイアス５６を印加される。非磁性スリーブ２１ｂ表面において、帯電した現像剤は磁極部材Ｍの磁力によって磁気ブラシを形成して担持され、磁気ブラシは規制ブレード２４によって所定の高さに調節される。
【００５６】
非磁性スリーブ２１ｂが回転すると、磁気ブラシは、磁極部材Ｍによって非磁性スリーブ２１ｂ表面に担持されて搬送され、現像ローラー２０に接触すると、磁気ブラシのトナーのみが、非磁性スリーブ２１ｂに印加されたバイアス５６に応じて、現像ローラー２０に供給される。
【００５７】
現像ローラー２０は、固定軸２０ａと、磁極部材２０ｂと、非磁性の金属材料で円筒状に形成される現像スリーブ２０ｃ等を備えて構成されている。
【００５８】
固定軸２０ａは現像容器２２に回転不能に支持される。この固定軸２０ａには、現像スリーブ２０ｃが回転自在に保持され、更に、磁石よりなる磁極部材２０ｂが磁気ローラー２１と対向する位置に現像スリーブ２０ｃと所定の間隔を設けて、接着等により固着される。現像スリーブ２０ｃは、図示しないモーターと歯車からなる駆動機構により、図２の矢印方向（時計回り方向）に回転させられる。また、現像スリーブ２０ｃには、直流電圧５５ａに交流電圧５５ｂを重畳した現像バイアス５５が印加される。
【００５９】
現像バイアス５５を印加された現像スリーブ２０ｃが図２の時計回り方向に回転すると、現像領域Ｄにおいて、現像バイアス電位と感光体ドラム１１の露光部位の電位との電位差により、現像スリーブ２０ｃ表面に担持されたトナーが感光体ドラム１１に飛翔する。飛翔したトナーは矢印Ａ方向（反時計回り方向）に回転する感光体ドラム１１上の露光部位に順次付着し、感光体ドラム１１上の静電潜像が現像される。
【００６０】
次に、図３を用いて、現像装置の攪拌部について詳しく説明する。図３は攪拌部を示す平面断面図（図２のＸＸ′矢視断面図）である。
【００６１】
現像容器２２には、前述のように、第１搬送室２２ｃと、第２搬送室２２ｄと、仕切り部２２ｂと、上流側連通部２２ｅ、及び下流側連通部２２ｆが形成され、その他に、現像剤補給口２２ｇと、現像剤排出口２２ｈと、上流側壁部２２ｉ、及び下流側壁部２２ｊが形成されている。なお、第１搬送室２２ｃにおいて、図２の左側を上流側、図２の右側を下流側とし、また、第２搬送室２２ｄにおいて、図２の右側を上流側、図２の左側を下流側とする。従って、連通部及び側壁部は、第２搬送室２２ｄを基準として、上流及び下流と呼称している。
【００６２】
仕切り部２２ｂは、現像容器２２の長手方向に延びて第１搬送室２２ｃと第２搬送室２２ｄを並列させるように仕切っている。仕切り部２２ｂの長手方向の右側端部は、上流側壁部２２ｉの内壁部とともに上流側連通部２２ｅを形成し、一方、仕切り部２２ｂの長手方向の左側端部は、下流側壁部２２ｊの内壁部とともに下流側連通部２２ｆを形成している。そして現像剤は、第１搬送室２２ｃと、上流側連通部２２ｅと、第２搬送室２２ｄ、及び下流側連通部２２ｆ内を循環することが可能である。
【００６３】
現像剤補給口２２ｇは、現像容器２２の上部に設けられた現像剤補給容器（図略）から新たなトナー及びキャリアを現像容器２２内に補給するための開口であり、第１搬送室２２ｃの上流側（図３の左側）に配置される。
【００６４】
現像剤排出口２２ｈは、現像剤の補給によって、第１及び第２搬送室２２ｃ、２２ｄ内で余剰となった現像剤を排出するための開口であり、第２搬送室２２ｄの下流側で第２搬送室２２ｄの長手方向に連続して設けられる。
【００６５】
第１搬送室２２ｃ内には第１スパイラル４３が配設され、第２搬送室２２ｄ内には第２スパイラル４４が配設されている。
【００６６】
第１スパイラル４３は、回転軸４３ｂと、回転軸４３ｂに一体に設けられ、回転軸４３ｂの軸方向に一定のピッチで螺旋状に形成される第１螺旋羽根４３ａとを有する。また、第１螺旋羽根４３ａは、第１搬送室２２ｃの長手方向の両端部側まで延び、上流側及び下流側連通部２２ｅ、２２ｆにも対向して設けられている。回転軸４３ｂは現像容器２２の上流側壁部２２ｉと下流側壁部２２ｊに回転可能に軸支されている。
【００６７】
第２スパイラル４４は、回転軸４４ｂと、回転軸４４ｂに一体に設けられ、回転軸４４ｂの軸方向に第１螺旋羽根４３ａと同じピッチで第１螺旋羽根４３ａとは逆方向を向く（逆位相の）羽根で螺旋状に形成される第２螺旋羽根４４ａとを有する。また、第２螺旋羽根４４ａは、磁気ローラー２１の軸方向長さ以上の長さを有し、更に、上流側連通部２２ｅに対向する位置まで延びて設けられている。回転軸４４ｂは、回転軸４３ｂと平行に配置され、現像容器２２の上流側壁部２２ｉと下流側壁部２２ｊに回転可能に軸支されている。
【００６８】
また、回転軸４４ｂには、第２螺旋羽根４４ａとともに、規制部５２及び排出羽根５３が一体に配設されている。
【００６９】
規制部５２は、第２搬送室２２ｄ内で下流側に搬送された現像剤を塞き止め、且つ、所定量以上になった現像剤を現像剤排出口２２ｈに搬送することを可能にするものである。規制部５２は、回転軸４４ｂに設けられる螺旋羽根からなり、第２螺旋羽根４４ａと逆方向を向く（逆位相の）羽根で螺旋状に形成され、且つ、第２螺旋羽根４４ａの外径と略同じで第２螺旋羽根４４ａのピッチより小さく設定されている。また、規制部５２は、下流側壁部２２ｊ等の現像容器２２の内壁部と規制部５２の外周部において所定量の隙間を形成している。この隙間から余剰の現像剤が排出されることになる。
【００７０】
回転軸４４ｂは現像剤排出口２２ｈ内まで延びている。現像剤排出口２２ｈ内の回転軸４４ｂには排出羽根５３が設けられている。排出羽根５３は、第２螺旋羽根４４ａと同じ方向を向く螺旋状の羽根からなるが、第２螺旋羽根４４ａよりピッチが小さく、また羽根の外周が小さくなっている。従って、回転軸４４ｂが回転すると、排出羽根５３も回転し、規制部５２を乗り越えて現像剤排出口２２ｈ内に搬送された余剰現像剤は、図３の左側に送られて、現像容器２２外に排出されるようになっている。なお、排出羽根５３、規制部５２、及び第２螺旋羽根４４ａは合成樹脂によって回転軸４４ｂと一体に成型される。
【００７１】
現像容器２２の外壁には、歯車６１〜６４が配設されている。歯車６１、６２は回転軸４３ａに固着され、歯車６４は回転軸４４ｂに固着され、歯車６３は、現像容器２２に回転可能に保持されて、歯車６２、６４に噛合している。
【００７２】
新たに現像剤を補給していない現像時には、モーター等の駆動源によって、歯車６１が回転すると、回転軸４３ｂとともに第１螺旋羽根４３ａが回転し、第１螺旋羽根４３ａによって、現像剤は、第１搬送室２２ｃ内の現像剤を矢印Ｐ方向に搬送され、その後、上流側連通部２２ｅを通って第２搬送室２２ｄ内に搬送される。更に、回転軸４４ｂと連動する回転軸４４ｂとともに第２螺旋羽根４４ａが回転すると、第２螺旋羽根４４ａによって、現像剤は、第２搬送室２２ｄ内の現像剤を矢印Ｑ方向に搬送される。従って、現像剤はその嵩高を大きく変動させながら第１搬送室２２ｃから上流側連通部２２ｅを通って第２搬送室２２ｄ内に搬送され、規制部５２を乗り越えることなく、下流側連通部２２ｆを通って第１搬送室２２ｃに搬送される。
【００７３】
このように現像剤は、第１搬送室２２ｃから、上流側連通部２２ｅ、第２搬送室２２ｄ、及び下流側連通部２２ｆと循環しながら攪拌されて、攪拌された現像剤が磁気ローラー２１に供給される。
【００７４】
次に、現像剤補給口２２ｇから現像剤が補給される場合について説明する。現像によってトナーが消費されると、現像剤補給口２２ｇから第１搬送室２２ｃ内にキャリアを含む現像剤が補給される。
【００７５】
補給された現像剤は、現像時と同様に、第１螺旋羽根４３ａによって、第１搬送室２２ｃ内を矢印Ｐ方向に搬送され、その後、上流側連通部２２ｅを通って第２搬送室２２ｄ内に搬送される。更に、第２螺旋羽根４４ａによって、現像剤は、第２搬送室２２ｄ内の現像剤を矢印Ｑ方向に搬送される。回転軸４４ｂの回転にともなって規制部５２が回転すると、規制部５２によって、第２螺旋羽根４４ａによる現像剤搬送方向とは逆方向の搬送力が現像剤に付与される。この規制部５２によって現像剤が塞き止められて嵩高となり、余剰の現像剤が規制部５２を乗り越えて、現像剤排出口２２ｈを介して現像容器２２外に排出される。
【００７６】
図４は、第１実施形態の現像装置における現像剤排出部周辺の拡大図である。第２搬送室２２ｄ内には現像剤搬送方向（図４の白矢印方向）に対し規制部５２の上流側直近にセンサー配置部７０が設けられており、センサー配置部７０の底面にトナー濃度検知センサー７１が配置されている。なお、図４では第２スパイラル４４がトナー濃度検知センサー７１の手前側に位置するため、トナー濃度検知センサー７１を破線で表示している。
【００７７】
トナー濃度検知センサー７１としては、現像容器２２内における現像剤の透磁率を検出する透磁率センサーが用いられる。トナー残量センサー７１により現像剤の透磁率が検出されると、その検出結果に相当する電圧値を制御部（図示せず）に出力するよう構成されており、制御部によってトナー濃度検知センサー７１の出力値からトナー濃度が決定されるようになっている。
【００７８】
センサー出力値はトナー濃度に応じて変化し、トナー濃度が高くなるほど磁性キャリアに対するトナーの比率が高くなり、磁気を通さないトナーの割合が増加するため出力値が低くなる。一方、トナー濃度が低くなるほどキャリアに対するトナーの比率が低くなり、磁気を通すキャリアの割合が増加するため出力値が高くなる。
【００７９】
また、第２スパイラル４４には、センサー配置部７０に位置する部分にスクレーパー７３が設けられている。スクレーパー７３は、例えば基材となる可撓性のフィルムに不織布を積層したものが用いられ、搬送スパイラル４４の回転軸４４ｂに形成されたスクレーパー支持部７５（図５参照）に回転軸４４ｂに対し平行に貼り付けられている。回転軸４４ｂの回転に伴いスクレーパー７３が回転することで、トナー濃度検知センサー７１の検知面７１ａ（図５参照）が摺擦されて清掃されるとともに、センサー配置部７０における現像剤の滞留が促進される。
【００８０】
図５は、第１実施形態の現像装置におけるセンサー配置部７０の断面図（図４のＹＹ′矢視断面図）である。本実施形態では、センサー配置部７０の内壁面両側の曲面部７０ａの曲率半径を第２搬送室２２ｄの他の部分のＵ字形状（図５の破線で表示）よりも小さくすることにより、第２スパイラル４４とセンサー配置部７０の曲面部７０ａとの間の空間が第２搬送室２２ｄの他の部分に比べて広くなっている。
【００８１】
この構成により、センサー配置部７０では第２搬送室２２ｄの断面積が他の部分に比べて大きくなるため、第２スパイラル４４による現像剤の搬送速度が低下する。その結果、センサー配置部７０において現像剤が滞留し、規制部５２及び下流側連通部２２ｆへ移動する現像剤面の波立ち（変動）が抑制される。従って、規制部５２を乗り越えて現像剤排出口２２ｈから排出される現像剤量を安定化することができ、画像形成装置１のプロセス速度が変更された場合でも現像装置２内の現像剤量を略一定に維持することができる。
【００８２】
また、第２スパイラル４４とセンサー配置部７０の下隅の曲面部７０ａとの間の空間が広くなるため、センサー配置部７０の底面に配置されたトナー濃度検知センサー７１の検知面７１ａの外周縁周辺にも現像剤が十分に存在することになる。従って、トナー濃度検知センサー７１の検知精度が向上する。さらに、トナー残量検知センサー７０の取り付け面となるセンサー配置部７０の底面がフラットになるため、トナー残量検知センサー７０の取り付けも容易となり、取り付け精度も向上する。即ち、センサー配置部７０は現像剤面の波立ち（変動）を抑制するための減速領域とトナー残量検知センサー７０の検知精度を向上させるための現像剤滞留部とを兼ねているため、減速領域と現像剤滞留部とを別々に設ける場合に比べて現像容器２２内における現像剤の循環バランスの調整が容易となる。
【００８３】
センサー配置部７０の断面形状は、図５に示した形状に限らず、例えば図６に示すように、センサー配置部７０の曲面部７０ａの曲率半径は変えずに、センサー配置部７０の底面７０ｂと第２スパイラル４４との間隔を広げても良い。この構成においてもセンサー配置部７０における現像剤の搬送速度を低下させて現像剤面の波立ちを抑制し、現像剤排出口２２ｈから排出される現像剤量を安定化させることができる。
【００８４】
しかし、図６に示す断面形状の場合、図５に比べて第２スパイラル４４とセンサー配置部７０の底面７０ｂとの間隔が広くなり過ぎて第２搬送室２２ｄ内の現像剤の流れが悪くなるおそれがある。そのため、現像剤の流れを維持しつつトナー濃度検知センサー７１の検知面７１ａ全域に現像剤を十分に存在させることができ、且つトナー残量検知センサー７０の取り付け面もフラットにできる図５の断面形状が好ましい。
【００８５】
また、現像剤搬送方向におけるセンサー配置部７０の寸法は、トナー濃度検知センサー７１の検知面７１ａの直径の１〜２倍の長さが適当である。
【００８６】
図７は、本発明の第２実施形態に係る現像装置の攪拌部を示す断面側面図である。本実施形態では、第２スパイラル４４には現像剤搬送方向（図４の白矢印方向）に対し規制部５２の上流側直近において下流側連通部２２ｆに対向するように減速搬送部５１が設けられている。先ず、第１実施形態と異なる減速搬送部５１を備える攪拌部について主に説明し、以降、第１実施形態と共通する部分の説明を省略する。
【００８７】
減速搬送部５１は、現像剤搬送方向に対しセンサー配置部７０の下流側直近に隣接して配置されており、下流側連通部２２ｆに対向している。また、減速搬送部５１は、第２螺旋羽根４４ａと同方向を向く複数（ここでは３枚）の羽根で螺旋状に形成されている。減速搬送部５１を構成する螺旋羽根は、第２螺旋羽根４４ａの外径と同じサイズで第２螺旋羽根４４ａのピッチより小さく設定されている。減速搬送部５１の羽根ピッチは第２螺旋羽根４４ａのピッチの１／６〜１／３となっており、これらの螺旋羽根が下流側連通部２２ｆの長手方向の開口幅に対向している。なお、減速搬送部５１の螺旋羽根は下流側連通部２２ｆの開口の全幅に対向しなくともよいが、この場合には、規制部５２側の羽根が下流側連通部２２ｆの開口に対向しているのがよい。
【００８８】
この構成によって、回転軸４４ｂが回転すると、第２螺旋羽根４４ａによって、第２搬送室２２ｄ内で現像剤が比較的に速く搬送されるが、減速搬送部５１の羽根ピッチが第２螺旋羽根４４ａのピッチより小さいので、減速搬送部５１が設けられている第２搬送室２２ｄ内では、第２螺旋羽根４４ａよりも現像剤の搬送速度が低下することになる。従って、搬送される現像剤は、第２螺旋羽根４４ａの羽根の外周に倣い波打つように搬送路内を移動するが、螺旋羽根のピッチが比較的に大きいと、現像剤の嵩高が大きく変動しながら現像剤が速く移動する。一方、減速搬送部５１のように螺旋羽根のピッチが比較的に小さいと、現像剤の嵩高の変動は小さく現像剤がゆっくりと移動することになる。
【００８９】
従って、新たに現像剤を補給していない現像時には、モーター等の駆動源によって、歯車６１が回転すると、回転軸４３ｂとともに第１螺旋羽根４３ａが回転し、第１螺旋羽根４３ａによって、現像剤は、第１搬送室２２ｃ内の現像剤を矢印Ｐ方向に搬送され、その後、上流側連通部２２ｅを通って第２搬送室２２ｄ内に搬送される。更に、回転軸４４ｂと連動する回転軸４４ｂとともに第２螺旋羽根４４ａが回転すると、第２螺旋羽根４４ａによって、現像剤は、第２搬送室２２ｄ内の現像剤を矢印Ｑ方向に搬送され、センサー配置部７０及び減速搬送部５１に搬送される。
【００９０】
第１及び第２螺旋羽根４３ａ、４４ａの回転によって、現像剤はその嵩高を大きく変動させながら比較的に速く搬送される。一方、センサー配置部７０及び減速搬送部５１近傍では、現像剤の嵩高の変動が小さく、現像剤は比較的にゆっくりと搬送されることによって、現像剤が規制部５２に衝突しても、現像剤の跳ね上がりが抑えられて、規制部５２の外周部を乗り越えることがない。その結果、現像剤は、規制部５２を乗り越えることなく下流側連通部２２ｆを通って第１搬送室２２ｃに搬送される。
【００９１】
次に、現像剤補給口２２ｇから現像剤が補給される場合について説明する。現像によってトナーが消費されると、現像剤補給口２２ｇから第１搬送室２２ｃ内にキャリアを含む現像剤が補給される。
【００９２】
補給された現像剤は、現像時と同様に、第１螺旋羽根４３ａによって、第１搬送室２２ｃ内を矢印Ｐ方向に搬送され、その後、上流側連通部２２ｅを通って第２搬送室２２ｄ内に搬送される。更に、第２螺旋羽根４４ａによって、現像剤は、第２搬送室２２ｄ内の現像剤を矢印Ｑ方向に搬送され、センサー配置部７０及び減速搬送部５１に搬送される。回転軸４４ｂの回転にともなって規制部５２が回転すると、規制部５２によって、第２螺旋羽根４４ａによる現像剤搬送方向とは逆方向の搬送力が現像剤に付与される。センサー配置部７０及び減速搬送部５１において搬送速度が減速された現像剤は、規制部５２の上流側に位置する減速搬送部５１近傍で塞き止められて嵩高となり、余剰の現像剤（現像剤補給口２２ｇから補給された現像剤と同量）が規制部５２を乗り越えて現像剤排出口２２ｈを介して現像容器２２外に排出される。
【００９３】
図８は、本発明の第３実施形態に係る現像装置の攪拌部を示す断面側面図である。第２実施形態と異なる減速搬送部を備える攪拌部について主に説明し、以降、第２実施形態と共通する部分の説明を省略する。
【００９４】
現像容器２２の第１搬送室２２ｃ、第２搬送室２２ｄ、仕切り部２２ｂ、上流側連通部２２ｅ、下流側連通部２２ｆ、現像剤補給口２２ｇ、及び現像剤排出口２２ｈは、第２実施形態と同様の配置、構成である。また、回転軸４３ｂと第１螺旋羽根４３ａとを有する第１スパイラル４３も第２実施形態と同様の配置、構成である。更に、第２スパイラル４４の回転軸４４ｂには、第２螺旋羽根４４ａと減速搬送部５１と規制部５２及び排出羽根５３が一体に配設され、第２螺旋羽根４４ａ、規制部５２及び排出羽根５３は第２実施形態と同様の配置、構成である。一方、減速搬送部５１は第２実施形態と同じ位置に配置されているが、第２実施形態と構成が異なる。
【００９５】
減速搬送部５１は、第２螺旋羽根４４ａと同方向を向く羽根で螺旋状に形成されている。減速搬送部５１を構成する螺旋羽根は、第２螺旋羽根４４ａの外径よりも小径で第２螺旋羽根４４ａと同じピッチに設定されている。減速搬送部５１の羽根数は１枚であり、この羽根が下流側連通部２２ｆに対向している。また、減速搬送部５１は複数枚の羽根からなり、これらの羽根が下流側連通部２２ｆの長手方向の開口幅に対向していてもよい。更に、減速搬送部５１の羽根は下流側連通部２２ｆ開口の全幅に対向しなくともよいが、この場合には、規制部５２側の羽根が下流側連通部２２ｆ開口に対向しているのがよい。
【００９６】
この構成によって、回転軸４４ｂが回転すると、第２螺旋羽根４４ａによって、第２搬送室２２ｄ内で現像剤が比較的に速く搬送されるが、減速搬送部５１の羽根外径が第２螺旋羽根４４ａの羽根外径より小さいので、減速搬送部５１が設けられている第２搬送室２２ｄ内では、第２螺旋羽根４４ａよりも現像剤の搬送速度が低下することになる。従って、搬送される現像剤は、第２螺旋羽根４４ａの羽根の外周に倣い波打つように搬送路内を移動するが、螺旋羽根の羽根外径が比較的に大きいと、現像剤の嵩高が大きく変動しながら現像剤が速く移動する。一方、減速搬送部５１のように羽根外径が比較的に小さいと、現像剤の嵩高の変動は小さく現像剤がゆっくりと移動する。
【００９７】
従って、第２実施形態と同様に、センサー配置部７０及び減速搬送部５１近傍では現像剤の嵩高の変動が小さく、現像剤は比較的にゆっくりと搬送されるため、新たな現像剤を補給していない現像時には、現像剤は規制部５２を乗り越えることなく、下流側連通部２２ｆを通って第１搬送室２２ｃに搬送される。一方、現像剤補給口２２ｇから現像剤が補給される場合は、現像剤は規制部５２の上流側に位置する減速搬送部５１近傍で塞き止められて嵩高となり、余剰の現像剤が規制部５２を乗り越えて現像剤排出口２２ｈを介して現像容器２２外に排出される。
【００９８】
上記第２及び第３実施形態によれば、第２搬送室２２ｄ内を搬送される現像剤は先ずセンサー配置部７０を通過する際に減速され、さらにセンサー配置部７０の下流側に隣接する減速搬送部５１を通過する際に減速される。従って、第１実施形態に比べて現像剤面の波立ちを一層効果的に抑制して現像剤量を確実に安定させることができる。また、センサー配置部７０と減速搬送部５１とが隣接して配置されているため、第２搬送室２２ｄ内の現像剤の減速箇所が実質的に１箇所にまとめられ、現像剤の循環バランスも調整しやすくなる。なお、第２及び第３実施形態の現像装置２におけるセンサー配置部７０の断面形状については第１実施形態の図５、図６と同様の構成である。
【００９９】
次に、プロセス速度を変更する場合の現像容器２２内の現像剤量について説明する。本発明の画像形成装置では、搬送される記録媒体の厚みや種類、出力画像の種類に応じて装置の駆動速度が二段階に切り換えられる。即ち、記録媒体が普通紙である場合や文字原稿を出力する場合は通常の駆動速度（以下、全速モードという）で画像形成処理が行われ、記録媒体が厚紙である場合や写真画像を出力する場合は通常よりも低速（以下、減速モードという）で画像形成処理が行われる。これにより、記録媒体として厚紙を用いる場合や写真画像を出力する場合に十分な定着時間を確保して画質を向上させることができる。
【０１００】
上述したように全速モードから減速モードに切り換えられると、第１スパイラル４３、第２スパイラル４４の回転速度も低下するため、現像容器２２内の現像剤搬送速度が急激に変化する。その結果、現像容器２２内で現像剤の偏りが生じて現像剤の嵩（現像剤面）が変動するため、現像剤排出口２２ｈから排出される現像剤量も変化し、現像容器２０内の現像剤量が変化する。
【０１０１】
いま、最も速いプロセス速度（ここでは全速モード）における現像容器２２内の安定現像剤量をＭ１、最も遅いプロセス速度（ここでは減速モード）における現像容器２２内の安定現像剤量をＭ２とするとき、条件式（１）を満たすことが好ましい。
（Ｍ２−Ｍ１）／Ｍ１≦０．１１ ・・・（１）
【０１０２】
上述したように、現像剤搬送速度が変化することで現像容器２２内の現像剤量も変化するが、所定の印字率の画像を所定枚数印字することにより現像容器２２内の現像剤量は一定量に収束し、その後は安定する。つまり、条件式（１）中の安定現像剤量Ｍ１とは、最も速いプロセス速度（全速モード）で所定の印字率の画像を所定枚数印字することにより収束した現像剤量である。また、安定現像剤量Ｍ２とは、最も遅いプロセス速度（減速モード）で所定の印字率の画像を所定枚数印字することにより収束した現像剤量である。
【０１０３】
（Ｍ２−Ｍ１）／Ｍ１が０．１１を超える場合は、全速モードと減速モードにおける現像容器２２内の現像剤量の差が大きくなり、全速モードから減速モードへの移行時に現像剤量が大幅に増加していることになる。そのため、新たな現像剤が補給されてもトナー濃度が上昇し難くなり、画像濃度不足が発生し易くなる。また、規制部５２を越えて現像剤排出口２２ｈから排出される現像剤量も多くなり、無駄な現像剤の消費も増加する。
【０１０４】
また、現像容器２２内の現像剤量が変化すると現像剤の嵩（現像剤面）も変動するが、減速モードから全速モードへの移行時に現像剤量が大幅に減少すると、第２スパイラル４４の第２螺旋羽根４４ａの外形に沿って現像剤面に凹凸が生じ、画像ムラとなって現れる不具合が発生する。
【０１０５】
一方、現像剤面が高くなって現像剤面と磁気ローラー２０との距離が一定以上に近づくと、磁気ローラー２０から引き剥がされた現像剤が第２搬送室２２ｄ内の現像剤と十分に攪拌されない状態で再び磁気ローラー２０に供給されることになる。（Ｍ２−Ｍ１）／Ｍ１が０．１１を超えると、全速モードから減速モードへの移行時に現像剤量の変化がマージン（裕度）を超えてしまい、現像性を損なってしまう。画像ムラの発生を確実に防止するためには、Ｍ１、Ｍ２が以下の条件式（２）を満たすことが好ましい。
（Ｍ２−Ｍ１）／Ｍ１≦０．０７ ・・・（２）
【０１０６】
なお、どの程度の印字率の画像をどの程度の枚数印字した後に現像剤量がＭ１（またはＭ２）に収束するかは、現像装置２を含む画像形成装置１の仕様やプロセス速度によって異なる。しかし、Ｍ１、Ｍ２が条件式（１）或いは（２）を満たすように設計することで、上述したような不具合を効果的に抑制可能となる。
【０１０７】
条件式（１）、（２）を満たすようなＭ１、Ｍ２の設定方法としては、現像装置２を含む画像形成装置１の仕様やプロセス速度に応じて減速搬送部５１を構成する螺旋羽根の外径、ピッチ、センサー配置部７０の断面形状（第２スパイラル４４とセンサー配置部７０の底面との間隔）、使用する現像剤の流動性等を調整する方法が挙げられる。現像剤の流動性は、例えば二成分現像剤のトナーとキャリアの混合比やトナー及びキャリアの粒径を変化させることで調整できる。
【０１０８】
その他本発明は、上記実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。例えば、本発明は図２に示したような磁気ローラー２１と現像ローラー２０を備えた現像装置に限定されるものではなく、トナーとキャリアとを含む二成分現像剤を用いる種々の現像装置に適用可能である。例えば、上記各実施形態では現像容器２２内の現像剤循環経路として、互いに並列配置される第１搬送室２２ｃと第２搬送室２２ｄとを備えた２軸搬送式の現像装置について説明したが、磁気ローラー２１から引き剥がされた現像際を回収して第２搬送室２２ｄに合流させる回収搬送室を備えた３軸搬送式の現像装置にも適用可能である。
【０１０９】
また、上記各実施形態では、減速搬送部５１は、第２スパイラル４４の第２螺旋羽根４４ａより小さいピッチからなる螺旋羽根、または第２螺旋羽根４４ａより小さい外径からなる螺旋羽根によって構成する例を示したが、本発明はこれに限らず、減速搬送部５１は羽根に複数の孔を設ける構成として、現像剤の搬送速度を低下させるようにしてもよい。この場合も上記同様の効果を奏する。
【０１１０】
また、上記各実施形態では、規制部５２が第２螺旋羽根４４ａと逆位相の螺旋羽根からなる構成を示したが、本発明はこれに限らず、規制部は、現像剤排出口２２ｈの開口より大きいサイズの円板で回転軸４４ｂに形成し、現像剤排出口２２ｈの近傍で減速搬送部５１に隣接して配置するようにしてもよい。
【０１１１】
また、本発明は図１に示したタンデム式のカラープリンターに限らず、デジタル或いはアナログ方式のモノクロ複写機、モノクロプリンター、カラー複写機、ファクシミリ等、二成分現像方式を用いた種々の画像形成装置に適用可能である。以下、実施例により本発明の効果について更に具体的に説明する。
【実施例】
【０１１２】
図１に示すような画像形成装置において、全速モードから減速モードへ切り換えた場合の現像剤量の変化、及び、画像濃度、画像ムラの発生について調査した。なお、試験は感光体ドラム１１ｄ及び現像装置２ｄを含むシアンの画像形成部Ｐｄにおいて、全速モード時のシステム速度（感光体ドラム周速）を３３０ｍｍ／ｓｅｃ、減速モード時のシステム線速を１６５ｍｍ／ｓｅｃ（全速モードの１／２速）に設定して行った。
【０１１３】
試験方法としては、センサー配置部７０を図５のような断面形状とし、図７のような螺旋羽根のピッチの小さい減速搬送部５１を設けた第２実施形態の現像装置２を搭載した構成を本発明１、センサー配置部７０を図５のような断面形状とし、図８のような螺旋羽根の外径の小さい減速搬送部５１を設けた第３実施形態の現像装置２を搭載した構成を本発明２、センサー配置部７０を図５のような断面形状とし、図４のように減速搬送部５１を設けない第１実施形態の現像装置２を搭載した構成を本発明３、４とした。
【０１１４】
また、センサー配置部７０の断面形状を第２搬送室２２ｄの他の部分と同じＵ字形状とし、図７のような螺旋羽根のピッチの小さい減速搬送部５１を設けた現像装置２を搭載した構成を比較例１とし、センサー配置部７０の断面形状を第２搬送室２２ｄの他の部分と同じＵ字形状とし、減速搬送部５１も設けない現像装置２を搭載した構成を比較例２とした。
【０１１５】
本発明１〜４及び比較例１、２に用いる現像ローラー２０は、外径が１６ｍｍ、回転数が７００ｒｐｍであり、磁気ローラー２１は、外径が２０ｍｍ、回転数が８７８ｒｐｍである。第１スパイラル４３は、第１螺旋羽根４３ａの外径が１８ｍｍであり、羽根ピッチが３０ｍｍ（２条巻き）であり、更に、回転軸４３ｂの軸径が７ｍｍであり、回転数が５００ｒｐｍである。一方、第２スパイラル４４の第２螺旋羽根４４ａの外径が１８ｍｍであり、羽根ピッチが３０ｍｍ（２条巻き）であり、更に、回転軸４４ｂの軸径が７ｍｍであり、第１螺旋羽根４３ａと逆回転し、その回転数が５００ｒｐｍである。現像容器２２の下流側連通部２２ｆの開口幅が３０ｍｍである。
【０１１６】
本発明１〜３のセンサー配置部７０は、第２スパイラル４４とセンサー配置部７０の曲面部７０ａとの最大間隔が３ｍｍ、第２スパイラル４４とセンサー配置部７０の底面７０ｂとの間隔が１．５ｍｍに設定されている。また、本発明４のセンサー配置部７０は、第２スパイラル４４とセンサー配置部７０の曲面部７０ａとの最大間隔が２ｍｍ、第２スパイラル４４とセンサー配置部７０の底面７０ｂとの間隔が１．５ｍｍに設定されている。そして、センサー配置部７０以外の第２スパイラル４４と第２搬送室２２ｄの内壁面下部との間隔は１．５ｍｍに設定されている。一方、比較例１、２では、第２スパイラル４４とセンサー配置部７０の曲面部７０ａ及び底面７０ｂとの間隔はいずれも１．５ｍｍに設定されている。
【０１１７】
本発明１及び比較例１の減速搬送部５１は、外径１８ｍｍ、ピッチ５ｍｍの３枚の螺旋羽根で構成されている。また、本発明２の減速搬送部５１は、外径１２ｍｍ、ピッチ３０ｍｍの１枚の螺旋羽根で構成されている。
【０１１８】
現像容器２２内のトナーは平均粒径６．８μｍであり、キャリアは平均粒径３５μｍで、キャリアに対するトナーの重量比率は９％である。現像容器２２内に補給した新現像剤のトナーに対するキャリアの重量比率は１０％とした。現像剤は現像容器２２（第１及び第２搬送室２２ｃ、２２ｄ）内に４００ｇ収容され、この量は、現像容器２２内に余剰現像剤を含まない所定量である。
【０１１９】
現像剤量の測定は、それぞれの試験機を用い、減速モードにて印字率５％の画像を１０００枚連続印字した後に現像装置２を取り外して現像装置２の重量を測定した。次に、現像装置２を再び画像形成装置１に装着し、全速モードにて印字率５％の画像を１０００枚連続印字した後に現像装置２を取り外して重量を測定した。測定された現像装置２の重量から現像剤を取り除いた空の現像装置２の重量を差し引いて安定現像剤量Ｍ１、Ｍ２を算出した。さらに、算出されたＭ１、Ｍ２の値から現像剤量の変化率（Ｍ２−Ｍ１）／Ｍ１を算出した。
【０１２０】
画像濃度の評価は、減速モードから全速モードへの切り換え直後にＡ３サイズの全面ベタ画像を印字し、画像の先端部及び後端部の左、中央、右の３点ずつ計６点の反射濃度を反射濃度計（マクベスＲＤ９１２）により測定し、上記６点の反射濃度（ＩＤ；イメージデンシティ）が１．２０以上であり、且つ６点の反射濃度のばらつきが０．２０以内であるときを○、６点の反射濃度が１．２０以上であるが６点の反射濃度のばらつきが０．２０を超えるときを△、それ以外の場合を×とした。画像ムラの評価は、減速モード及び全速モードにおいてＡ３サイズの全面ベタ画像を印字して目視により観察し、画像ムラが認識できない場合を○、画像ムラが認識できるが実用上問題のない場合を△、実用上問題がある程度の画像ムラが認識できる場合を×とした。また、減速モードから全速モードへの切り換え直後の現像剤排出量の変動が少量であった場合を○、やや多かった場合を△、多量であった場合を×とした。結果を表１に示す。
【０１２１】
【表１】
【０１２２】
表１から明らかなように、第２搬送室２２ｄ内に減速搬送部５１を設けた本発明１、２では（Ｍ２−Ｍ１）／Ｍ１≦０．０７となり、減速モードから全速モードに切り替えた時の安定現像剤量Ｍ１、Ｍ２の変動が抑制された。また、画像濃度、画像ムラの発生も認められなかった。これは、本発明１、２では現像剤排出量の変動が少量に抑えられ、安定した現像性能が得られたためであると考えられる。また、第２搬送室２２ｄ内に減速搬送部５１を設けなかった本発明３、４においては（Ｍ２−Ｍ１）／Ｍ１≦０．１１となり、画像濃度の低下は認められなかったが、実用上問題のない範囲で画像ムラが認められ、現像剤排出量の変動もやや多かった。これは、本発明３、４ではセンサー配置部７０の断面積が大きくなっているため、本発明１、２に比べてやや効果は劣るものの、減速モードから全速モードに切り替えた時の安定現像剤量Ｍ１、Ｍ２の変動が抑制されたためであると考えられる。
【０１２３】
これに対し、減速搬送部５１を設けたがセンサー配置部７０の断面積を大きくしなかった比較例１では、（Ｍ２−Ｍ１）／Ｍ１＝０．１２（＞０．１１）となり、減速モードから全速モードに切り替えた時の安定現像剤量Ｍ１、Ｍ２の変動が大きくなった。その結果、画像の先端部及び後端部の反射濃度に０．２０を超えるばらつきが発生し、実用上問題のない範囲ではあるが画像ムラが認められた。また、減速搬送部５１を設けず、センサー配置部７０の断面積も大きくしなかった比較例２では、（Ｍ２−Ｍ１）／Ｍ１＝０．１５（＞０．１１）となり、現像剤排出量の変動も大きくなり、全速モードへの切り替え時に多量の現像剤が排出されるため、画像濃度、画像ムラの発生も実用上問題となるレベルであった。
【０１２４】
以上の結果より、Ｍ１、Ｍ２が（Ｍ２−Ｍ１）／Ｍ１≦０．１１を満たす本発明の現像装置では、プロセス速度を変更した時の現像剤量の変動が抑制されるため、画像不良の発生や無駄な現像剤の排出を効果的に抑制できることが確認された。特に、（Ｍ２−Ｍ１）／Ｍ１≦０．０７を満たす場合は画像濃度のばらつきや画像ムラの発生、現像剤排出量の変動がより効果的に抑制されることが確認された。
【産業上の利用可能性】
【０１２５】
本発明は、電子写真方式を利用した複写機、プリンター、ファクシミリ、それらの複合機等の画像形成装置に用いる現像装置及びそれを備えた画像形成装置に利用することができ、特に、トナーとキャリアとからなる二成分現像剤の補給を行うとともに余剰現像剤を排出する現像装置及びそれを備えた画像形成装置に利用することができる。
【符号の説明】
【０１２６】
１ 画像形成装置
２ａ〜２ｄ、２ 現像装置
１１ａ〜１１ｄ、１１ 感光体ドラム
２０ 現像ローラー
２１ 磁気ローラー
２２ 現像容器
２２ｂ 仕切り部
２２ｃ 第１搬送室
２２ｄ 第２搬送室
２２ｅ 上流側連通部
２２ｆ 下流側連通部
２２ｇ 現像剤補給口
２２ｈ 現像剤排出口
２２ｉ 上流側壁部
２２ｊ 下流側壁部
４２ 攪拌部材
４３ 第１スパイラル（第１攪拌部材）
４３ａ 第１螺旋羽根
４３ｂ、４４ｂ 回転軸
４４ 第２スパイラル（第２攪拌部材）
４４ａ 第２螺旋羽根
５１ 減速搬送部
５２ 規制部
５３ 排出羽根
６１〜６４ 歯車
７０ センサー配置部
７０ａ 曲面部
７１ トナー残量検知センサー
７３ スクレーパー
７５ スクレーパー支持部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真方式を利用した複写機、プリンター、ファクシミリ、それらの複合機等の画像形成装置に用いる現像装置及びそれを備えた画像形成装置に関し、特に、トナーとキャリアとからなる二成分現像剤の補給を行うとともに余剰現像剤を排出す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】
画像形成装置においては、感光体等からなる像担持体上に形成した潜像を、現像装置により現像しトナー像として可視化することを行っている。このような現像装置の一つとして、二成分現像剤を用いる二成分現像方式が採用されている。この種の現像装置は、現像容器内にキャリアとトナーとからなる現像剤を収容し、像担持体に現像剤を供給する現像ローラーを配設するとともに、現像容器内部の現像剤を搬送攪拌しながら現像ローラーへと供給する攪拌部材を配設している。
【０００３】
この現像装置では、トナーは現像動作によって消費されていく一方、キャリアは消費されずに現像装置内に残る。従って、現像容器内でトナーとともに攪拌されるキャリアは攪拌頻度が多くなるにつれて劣化し、その結果、トナーに対するキャリアの帯電付与性能が徐々に低下してしまう。
【０００４】
そこで、現像容器内にキャリアを含む現像剤を補給するとともに、余剰となった現像剤を排出することで、帯電性能の低下を抑制するようにした現像装置が提案されている。
【０００５】
例えば、特許文献１では、回転軸とその外周に螺旋状に形成される螺旋羽根とを有する２つの攪拌部材が各搬送室内に平行に配置されている。各搬送室の間には仕切り部が設けられ、仕切り部の両端部には、現像剤を受け渡す連通部が設けられている。そして、現像剤搬送方向に対して搬送室の下流側に現像剤排出口が形成され、攪拌部材と現像剤排出口との間には、攪拌部材の螺旋羽根とは逆向きで螺旋状に形成される逆螺旋羽根が規制部として回転軸に一体に設けられている。
【０００６】
特許文献１の構成によれば、現像剤が現像容器内に補給されると、攪拌部材の回転により現像剤が攪拌されながら搬送室の下流側まで搬送される。逆螺旋羽根が攪拌部材と同方向に回転すると、逆螺旋羽根によって、攪拌部材による現像剤搬送方向とは逆方向の搬送力が現像剤に付与される。この逆方向の搬送力によって、搬送室の下流側では現像剤が塞き止められて嵩高となることから、余剰の現像剤が逆螺旋羽根（規制部）を乗り越えて現像剤排出口に移動し外部へ排出される。
【０００７】
また、二成分現像剤を用いる場合、現像により消費された分のトナーを補給するために、現像容器内に配置されたトナー濃度センサーによって現像剤中のトナー濃度を測定する必要がある。特許文献２には、二成分現像剤を収容する筐体の底部にトナー濃度センサーを配置した構成が開示されている。
【０００８】
一方、上記のような画像形成装置においては、特に記録媒体の厚みが厚い場合に十分な定着性を確保して画質を改善するために、トナー像が転写された記録媒体が定着装置を通過する速度（プロセス速度）を低速にする方法が知られている。このとき、定着装置と現像装置の駆動源が同一であると、現像装置も同時に低速駆動に切り換えられるため、現像装置内の現像剤の搬送速度が急激に低下し、現像装置内の現像剤量が大きく変動してしまう。
【０００９】
その結果、プロセス速度が変更された直後は現像装置内の現像剤量はそのプロセス速度で適した量ではないため、現像剤に過度のストレスが掛かったり、現像装置内のトナー濃度が上昇しない現象が生じて画像濃度が低下したりする。また、現像剤量が大幅に減少すると、現像装置内の攪拌部材の外形に沿って現像剤面に凹凸が生じ、その状態で画像を出力すると画像ムラが発生してしまうという不具合があった。特に、高速機においては一定の割合で減速させると通常時と減速時とで速度差が大きくなるため、上記の不具合が顕著に発生する。
【００１０】
現像装置からの余剰現像剤の排出量を安定化させる方法として、例えば特許文献３、４には、現像剤排出口にシャッター部材を配置し、現像装置の駆動時、或いは現像剤の補給時のみ現像剤排出口を開放するようにした現像装置が開示されている。また、特許文献５には、環境条件の変化に伴う現像装置内の現像剤収容量の変動を予測し、予測結果に応じて攪拌部材の回転速度を制御する画像形成装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００１−２６５０９８号公報（段落［００２０］〜［００２４］、［００２８］、第４図参照）
【特許文献２】特開２００６−１８２１０号公報（図１参照）
【特許文献３】特開平５−２８９５０６号公報
【特許文献４】特開平１１−６５２４８号公報
【特許文献５】特開２００４−２３３６０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
特許文献１の構成では、新たに現像剤を補給していない時でも、攪拌部材の螺旋羽根によって搬送される現像剤は、螺旋羽根の外周に倣い波打つように搬送室の下流側に移動して、規制部に衝突することになる。この現像剤が規制部に衝突するときに、規制部に対する螺旋羽根の軸方向位置によって、規制部の外周に対して現像剤の嵩が異なる。
【００１３】
現像剤の嵩（剤面）が高い位置において現像剤が規制部に衝突すると、この衝突の勢いによって、現像剤は規制部を乗り越えて現像剤排出口に移動することになり、現像剤が過剰に排出され、現像容器内の現像剤量が安定しないおそれがある。また、規制部の手前で現像剤の飛び散りが発生するおそれもある。特に、高速で画像形成を行う装置においては、感光体とともに攪拌部材も高速で回転することになり、現像剤が過剰に排出されたり、飛び散りが発生したりする不都合が顕著に発生する。このような不具合を防止するためには、規制部へ送り込まれる現像剤の速度を遅くして剤面の変動を穏やかにすることが必要となる。
【００１４】
一方、トナー濃度センサーによりトナー濃度を精度良く検知するためには、検知面全域に現像剤を十分に存在させる必要がある。そのため、特許文献２のようにトナー濃度センサーを現像容器の底面に配置する場合はセンサーの配置位置で現像剤を滞留させる必要がある。
【００１５】
従って、剤面の変動を抑制するとともにトナー濃度センサーによる検知精度を向上させるためには、センサー配置位置と規制部の上流側直近の２箇所で現像剤を滞留させる必要が生じる。しかしながら、現像剤の循環経路の２箇所で現像剤を滞留させると現像剤の循環バランスを維持することが困難となる。特に、画像形成時と定着時とでプロセス速度を変更し、定着時には低速で記録媒体を搬送することで画質を改善するようにした画像形成装置においては、プロセス速度が変更され攪拌搬送速度の回転速度も変化すると現像剤の循環バランスが崩れ、現像剤の滞留部分が２箇所ある場合は補正も困難となる。
【００１６】
また、特許文献３、４の方法では、シャッター部材及びその作動機構を設ける必要があり、シャッター部材の開閉制御も必要となる。また、特許文献５の方法は、環境条件に応じて攪拌部材の回転速度を制御するため、攪拌部材を独立して駆動する必要がある。従って、いずれも装置の構成が複雑となり、コストアップに繋がる。
【００１７】
本発明は、上記問題点に鑑み、プロセス速度が変化しても安定して余剰現像剤を現像容器から排出し、現像容器内の現像剤量を精度よく所望の量に保持することにより、画像不良の発生を抑制するとともに、トナー濃度センサーによる検知精度も向上できる現像装置、及びそれを備えた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】
【００１８】
上記目的を達成するために本発明は、互いに略並列に配置される第１搬送室、第２搬送室を含む複数の搬送室に区画され、キャリアとトナーとを含む二成分現像剤を収容する現像容器と、前記第１搬送室内の現像剤を回転軸方向に攪拌、搬送する第１攪拌部材と、回転軸と、該回転軸の外周面に形成される螺旋羽根で構成され、前記第２搬送室内の現像剤を前記第１攪拌部材と逆方向に攪拌、搬送する第２攪拌部材と、前記現像容器に回転可能に支持され前記第２搬送室内の現像剤を表面に担持する現像剤担持体と、前記第１搬送室及び前記第２搬送室の長手方向の両端部側で前記各搬送路を連通させる連通部と、前記現像容器内に現像剤を補給する現像剤補給口と、前記第２搬送室の下流側端部に設けられ、余剰の現像剤が排出される現像剤排出口と、を具備する現像装置において、前記第２攪拌部材には、現像剤搬送方向に対し前記連通部より下流側に前記現像剤排出口に対向して配置され前記現像剤排出口側への現像剤の移動を規制する規制部が形成され、前記第２搬送室は断面Ｕ字形状であり、現像剤搬送方向に対し前記規制部より上流側にはトナー濃度を検知するトナー濃度検知センサーが底面に配置されるセンサー配置部が形成されており、前記センサー配置部は、前記トナー濃度検知センサーの検知面を含む現像剤搬送方向の所定幅に亘って、Ｕ字形状の内壁面両側の曲面部と前記第２攪拌部材との間隔が前記第２搬送室内の他の部分よりも広くなっていることを特徴としている。
【００１９】
また本発明は、上記構成の現像装置において、前記センサー配置部は、底面と前記第２攪拌部材との間隔が前記第２搬送室の他の部分と同一であり、且つ、前記曲面部の曲率半径が前記第２搬送室の他の部分よりも小さいことを特徴としている。
【００２０】
また本発明は、上記構成の現像装置において、前記第２搬送室には、前記第２搬送室内の現像剤の搬送速度を部分的に低下させる減速搬送部が前記センサー配置部の下流側に隣接して設けられることを特徴としている。
【００２１】
また本発明は、上記構成の現像装置において、前記減速搬送部は、前記第２攪拌部材の螺旋羽根より小さいピッチで形成された螺旋羽根で構成されることを特徴としている。
【００２２】
また本発明は、上記構成の現像装置において、前記減速搬送部は、前記第２攪拌部材の螺旋羽根より小さい外径で形成された螺旋羽根で構成されることを特徴としている。
【００２３】
また本発明は、上記構成の現像装置において、前記規制部は前記第２攪拌部材の螺旋羽根と逆位相の螺旋羽根で構成されることを特徴としている。
【００２４】
また本発明は、上記構成の現像装置において、前記減速搬送部は前記連通部に対向して配置されることを特徴としている。
【００２５】
また本発明は、互いに並列配置される第１搬送室、第２搬送室を含む複数の搬送室に区画され、キャリアとトナーとを含む二成分現像剤を収容する現像容器と、前記第１搬送室内の現像剤を回転軸方向に攪拌、搬送する第１攪拌部材と、回転軸と、該回転軸の外周面に形成される螺旋羽根で構成され、前記第２搬送室内の現像剤を前記第１攪拌部材と逆方向に攪拌、搬送する第２攪拌部材と、前記現像容器に回転可能に支持され前記第２搬送室内の現像剤を表面に担持する現像剤担持体と、前記第１搬送室及び前記第２搬送室の長手方向の両端部側で前記各搬送路を連通させる連通部と、前記現像容器内に現像剤を補給する現像剤補給口と、前記第２搬送室の下流側端部に設けられ、余剰の現像剤が排出される現像剤排出口とを具備する現像装置において、前記第１攪拌部材及び前記第２攪拌部材は、回転速度を複数の段階に切り替え可能であり、前記第１攪拌部材及び前記第２攪拌部材を最も速い速度で回転させたときの前記現像容器内の安定現像剤量をＭ１、前記第１攪拌部材及び前記第２攪拌部材を最も遅い速度で回転させたときの前記現像容器内の安定現像剤量をＭ２とするとき、以下の条件式（１）を満たすことを特徴としている。
（Ｍ２−Ｍ１）／Ｍ１≦０．１１ ・・・（１）
【００２６】
また本発明は、上記構成の現像装置において、Ｍ１、Ｍ２が以下の条件式（２）を満たすことを特徴としている。
（Ｍ２−Ｍ１）／Ｍ１≦０．０７ ・・・（２）
【００２７】
また本発明は、上記構成の現像装置が搭載された画像形成装置である。
【発明の効果】
【００２８】
本発明の第１の構成によれば、センサー配置部では第２搬送室の断面積が他の部分に比べて大きくなるため、第２攪拌部材による現像剤の搬送速度が低下する。その結果、センサー配置部において現像剤が滞留し、トナー濃度検知センサーの検知精度が向上する。また、規制部及び連通部へ移動する現像剤面の波立ち（変動）が抑制されるため、規制部を乗り越えて現像剤排出口から排出される現像剤量を安定化することができ、画像形成装置のプロセス速度が変更された場合でも現像装置内の現像剤量を略一定に維持することができる。さらに、減速領域と現像剤滞留部とを別々に設ける場合に比べて現像容器内における現像剤の循環バランスの調整が容易となる。
【００２９】
また、本発明の第２の構成によれば、上記第１の構成の現像装置において、センサー配置部では、底面と第２攪拌部材との間隔を第２搬送室の他の部分と同一とし、且つ、曲面部の曲率半径を第２搬送室の他の部分よりも小さくすることにより、第２攪拌部材とセンサー配置部の底面との間隔を第２搬送室の他の部分と同一にして現像剤の流れを維持しつつ、トナー濃度検知センサーの検知面全域に現像剤を十分に存在させることができる。また、トナー濃度検知センサーの取り付け面がフラットになるため、トナー残量検知センサーの取り付けも容易となり、取り付け精度も向上する。
【００３０】
また、本発明の第３の構成によれば、上記第１又は第２の構成の現像装置において、第２搬送室内の現像剤の搬送速度を部分的に低下させる減速搬送部をセンサー配置部の下流側に隣接して設けることにより、第２搬送室内を搬送される現像剤は先ずセンサー配置部を通過する際に減速され、さらにセンサー配置部の下流側に隣接する減速搬送部を通過する際に減速される。従って、現像剤面の波立ちを一層効果的に抑制して現像剤量を確実に安定させることができる。また、センサー配置部と減速搬送部とが隣接して配置されているため、第２搬送室内の現像剤の減速箇所が実質的に１箇所にまとめられ、現像剤の循環バランスも調整しやすくなる。
【００３１】
また、本発明の第４の構成によれば、上記第３の構成の現像装置において、減速搬送部を第２攪拌部材の螺旋羽根より小さいピッチで形成された螺旋羽根で構成することにより、減速搬送部における現像剤の搬送速度が第２攪拌部材の他の部分における現像剤の搬送速度より低下し、現像剤が規制部に衝突しても、現像剤の跳ね上がりが抑えられて、規制部の外周部を乗り越えることがない。従って、簡単な構成で、現像容器内の現像剤量を精度よく所望の量に保つことができる。
【００３２】
また、本発明の第５の構成によれば、上記第３の構成の現像装置において、減速搬送部を第２攪拌部材の螺旋羽根より小さい外径で形成された螺旋羽根で構成することにより、減速搬送部での現像剤の搬送速度が第２攪拌部材の他の部分における現像剤の搬送速度より低下し、現像剤が規制部に衝突しても、現像剤の跳ね上がりが抑えられて、規制部の外周部を乗り越えることがない。従って、簡単な構成で、現像容器内の現像剤量を精度よく所望の量に保つことができる。
【００３３】
また、本発明の第６の構成によれば、上記第１乃至第５のいずれかの構成の現像装置において、規制部を第２攪拌部材の螺旋羽根と逆位相の螺旋羽根で構成することにより、逆位相の螺旋羽根からなる規制部が第２攪拌部材と同方向に回転すると、規制部によって、一方の攪拌部材による現像剤搬送方向とは逆方向の搬送力が現像剤に付与される。この規制部によって、搬送路の下流側では現像剤が塞き止められて嵩高となり、余剰の現像剤が規制部を乗り越えて現像剤排出口に移動するので、適切な量の現像剤が排出される。
【００３４】
また、本発明の第７の構成によれば、上記第１乃至第６のいずれかの構成の現像装置において、減速搬送部を連通部に対向して配置することにより、新たに現像剤を補給していない時には、規制部によって塞き止められた現像剤は、現像剤排出口に搬送されることなく、減速搬送部の回転によって、一方の搬送路から連通部に確実に搬送され、更に他方の搬送路側に搬送される。また、連通部の長手方向の開口幅が狭くても第２搬送室から第１搬送室に確実に現像剤が搬送されるので、装置の長手方向の寸法を小さくできる。
【００３５】
また、本発明の第８の構成によれば、第１攪拌部材及び第２攪拌部材を最も速い速度で回転させたときの現像容器内の安定現像剤量Ｍ１と、第１攪拌部材及び第２攪拌部材を最も遅い速度で回転させたときの現像容器内の安定現像剤量Ｍ２とが条件式（１）を満たすことにより、プロセス速度を変更した場合の現像容器内の現像剤量の変動が抑制される。従って、現像剤排出量の変動も抑制され、画像濃度低下や画像ムラ等の画像不良を効果的に抑制することができる。
【００３６】
また、本発明の第９の構成によれば、上記第８の構成の現像装置において、Ｍ１、Ｍ２が条件式（２）を満たすことにより、現像剤排出量の変動がさらに抑制され、画像ムラの発生を一層確実に防止することができる。
【００３７】
また、本発明の第１０の構成によれば、上記第１乃至第９のいずれかの構成の現像装置を搭載することにより、簡単な構成で、安定して余剰現像剤を現像容器から排出し、現像容器内の現像剤量を精度よく所望の量に保つ小型である現像装置を備える高速型の画像形成装置にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の現像装置２ａ〜２ｄが搭載された画像形成装置１の全体構成を示す概略図
【図２】本発明の第１実施形態に係る現像装置２の側面断面図
【図３】第１実施形態の現像装置２の攪拌部を示す平面断面図
【図４】第１実施形態の現像装置２における現像剤排出部周辺の拡大図
【図５】図４におけるセンサー配置部７０の断面形状を示す図
【図６】第１実施形態の現像装置２におけるセンサー配置部７０の他の断面形状を示す図
【図７】本発明の第２実施形態に係る現像装置２の現像剤排出部周辺の平面断面図
【図８】本発明の第３実施形態に係る現像装置２の現像剤排出部周辺の平面断面図
【発明を実施するための形態】
【００３９】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。図１は、本発明の現像装置が搭載される画像形成装置の構成を概略的に示す断面図である。画像形成装置１はタンデム型のカラープリンターであり、回転自在である感光体ドラム１１ａ〜１１ｄは、例えば有機感光層が形成された有機感光体（ＯＰＣ感光体）やアモルファスシリコン感光層が形成されたアモルファスシリコン感光体が用いられ、ブラック、イエロー、マゼンタ、及びシアンの各色に対応させて配設される。各感光体ドラム１１ａ〜１１ｄの周囲に、現像装置２ａ〜２ｄ、露光ユニット１２、帯電器１３ａ〜１３ｄ及びクリーニング装置１４ａ〜１４ｄが配設される。
【００４０】
現像装置２ａ〜２ｄは、感光体ドラム１１ａ〜１１ｄの右方に夫々対向して配置され、感光体ドラム１１ａ〜１１ｄにトナーを供給する。帯電器１３ａ〜１３ｄは、感光体回転方向に対し現像装置２ａ〜２ｄの上流側であって感光体ドラム１１ａ〜１１ｄの表面に対向して配置され、感光体ドラム１１ａ〜１１ｄ表面を一様に帯電させる。
【００４１】
露光ユニット１２は、パーソナルコンピューター等から画像入力部（図略）に入力された文字や絵柄などの画像データに基づいて、各感光体ドラム１１ａ〜１１ｄを走査露光するためのものであり、現像装置２ａ〜２ｄの下方に設けられる。露光ユニット１２には、レーザー光源、ポリゴンミラーが設けられ、各感光体ドラム１１ａ〜１１ｄに対応して反射ミラー及びレンズが設けられる。レーザー光源から出射されたレーザー光が、ポリゴンミラー、反射ミラー及びレンズを介して、帯電器１３ａ〜１３ｄの感光体回転方向下流側から、各感光体ドラム１１ａ〜１１ｄの表面に照射される。照射されたレーザー光により、各感光体ドラム１１ａ〜１１ｄ表面には静電潜像が形成され、この静電潜像が各現像装置２ａ〜２ｄによりトナー像に現像される。
【００４２】
無端状の中間転写ベルト１７は、テンションローラー６、駆動ローラー２５及び従動ローラー２７に張架されている。駆動ローラー２５は図示しないモーターによって回転駆動され、中間転写ベルト１７は駆動ローラー２５の回転によって循環駆動させられる。
【００４３】
この中間転写ベルト１７に接触するように各感光体ドラム１１ａ〜１１ｄが中間転写ベルト１７の下方で搬送方向（図１の矢印方向）に沿って隣り合うように配列されている。各１次転写ローラー２６ａ〜２６ｄは、中間転写ベルト１７を挟んで各感光体ドラム１１ａ〜１１ｄと対向し、中間転写ベルト１７に圧接して１次転写部を形成する。この１次転写部において、中間転写ベルト１７の回転とともに所定のタイミングで各感光体ドラム１１ａ〜１１ｄのトナー像が中間転写ベルト１７に順次転写される。これにより、中間転写ベルト１７表面にはシアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの４色のトナー像が重ね合わされたフルカラートナー像が形成される。
【００４４】
２次転写ローラー３４は、中間転写ベルト１７を挟んで駆動ローラー２５と対向し、中間転写ベルト１７に圧接して２次転写部を形成する。この２次転写部において、中間転写ベルト１７表面のトナー像が用紙Ｐに転写される。転写後に、ベルトクリーニング装置３１が中間転写ベルト１７に残存するトナーを清掃する。
【００４５】
画像形成装置１内の下方には、用紙Ｐを収納する給紙カセット３２が配設され、給紙カセット３２の右方には、手差しの用紙を供給するスタックトレイ３５が配設される。給紙カセット３２の左方には、給紙カセット３２から繰り出された用紙Ｐを中間転写ベルト１７の２次転写部に搬送する第１用紙搬送路３３が配設される。また、スタックトレイ３５の左方には、スタックトレイ３５から繰り出された用紙を２次転写部に搬送する第２用紙搬送路３６が配設される。更に、画像形成装置１の左上方には、画像が形成された用紙Ｐに対して定着処理を行う定着部１８と、定着処理の行われた用紙を用紙排出部３７に搬送する第３用紙搬送路３９とが配設される。
【００４６】
給紙カセット３２は、装置の外部（図１の表面側）に引き出すことにより用紙の補充を可能にしたもので、収納されている用紙Ｐがピックアップローラー３３ｂ及び捌きローラー３３ａにより１枚ずつ第１用紙搬送路３３側に繰り出される。
【００４７】
第１用紙搬送路３３と第２用紙搬送路３６とはレジストローラー対３３ｃの手前で合流しており、レジストローラー対３３ｃにより、中間転写ベルト１７における画像形成動作と給紙動作とのタイミングを取って、用紙Ｐが２次転写部に搬送される。２次転写部に搬送された用紙Ｐは、バイアス電位が印加された２次転写ローラー３４によって、中間転写ベルト１７上のフルカラーのトナー像を２次転写され、定着部１８に搬送される。
【００４８】
定着部１８は、ヒーターにより加熱される定着ベルトと、定着ベルトに内接する定着ローラーと、定着ベルトを挟んで定着ローラーに圧接して配設された加圧ローラー等とを備え、トナー像が転写された用紙Ｐを加熱及び加圧することにより定着処理を行う。用紙Ｐは、トナー像が定着部１８で定着された後、必要に応じて第４用紙搬送路４０で反転されて用紙の裏面にも２次転写ローラー３４でトナー像が２次転写され、定着部１８で定着される。トナー像が定着された用紙は第３用紙搬送路３９を通って、排出ローラー対１９ａにより用紙排出部３７に排出される。
【００４９】
図２は、上述の画像形成装置１に用いられる現像装置の構成を示す断面平面図である。なお、以下の説明では、図１に示す感光体ドラム１１ａに対応する現像装置２ａの構成及び動作について説明するが、現像装置２ｂ〜２ｄの構成及び動作については現像装置２ａと同様であり、説明を省略し、また各色の現像装置及び感光体を示すａ〜ｄの符号を省略する。
【００５０】
図２に示すように、現像装置２は、現像ローラー２０と、磁気ローラー２１と、規制ブレード２４と、攪拌部材４２、及び現像容器２２等により構成されている。
【００５１】
現像容器２２は、現像装置２の外郭を構成し、その下部で仕切り部２２ｂによって第１搬送室２２ｃと第２搬送室２２ｄに仕切っている。第１搬送室２２ｃ及び第２搬送室２２ｄには、キャリアとトナーからなる現像剤が収容される。また、現像容器２２は、攪拌部材４２と磁気ローラー２１及び現像ローラー２０を回転可能に保持している。更に、現像容器２２には、現像ローラー２０を感光体ドラムに向けて露出させる開口２２ａが形成されている。
【００５２】
現像ローラー２０は、感光体ドラム１１に対向し、一定の間隔を設けて感光体ドラム１１の右方に配設される。また、現像ローラー２０は、感光体ドラム１１に接近した対向位置において、感光体ドラム１１にトナーを供給する現像領域Ｄを形成している。磁気ローラー２１は、一定の間隔を設けて現像ローラー２０に対向し、現像ローラー２０の右斜め下方に配設される。また、磁気ローラー２１は、現像ローラー２０に接近した対向位置において、現像ローラー２０にトナーを供給する。攪拌部材４２は磁気ローラー２１の略下方に配設される。また、規制ブレード２４は磁気ローラー２１の左斜め下方にて現像容器２２に固定保持されている。
【００５３】
攪拌部材４２は、第１スパイラル４３と第２スパイラル４４の２本で構成される。第２スパイラル４４が磁気ローラー２１の下方で、第２搬送室２２ｄ内に設けられ、第１スパイラル４３が第２スパイラル４４の右方に隣接して、第１搬送室２２ｃ内に設けられる。
【００５４】
第１及び第２スパイラル４３、４４は現像剤を攪拌して現像剤中のトナーを所定のレベルに帯電させる。これによりトナーはキャリアに保持される。また、第１搬送室２２ｃと第２搬送室２２ｄを仕切る仕切り部２２ｂの長手方向（図２の紙面表裏方向）の両端部分には、連通部（図略）が設けられており、第１スパイラル４３が回転すると、帯電した現像剤が仕切り部２２ｂに設けた一方の連通部から第２スパイラル４４に搬送され、現像剤が第１搬送室２２ｃ内と第２搬送室２２ｄ内とを循環する。そして、第２スパイラル４４から磁気ローラー２１に現像剤が供給される。
【００５５】
磁気ローラー２１は、ローラー軸２１ａと磁極部材Ｍ及び非磁性材からなる非磁性スリーブ２１ｂを備え、攪拌部材４２により供給された現像剤を担持し、担持した現像剤からトナーのみを現像ローラー２０に供給するものである。磁極部材Ｍは、断面扇形に形成された外周部の極性の異なる複数の磁石が交互に配設され、ローラー軸２１ａに接着等により固着される。ローラー軸２１ａは、非磁性スリーブ２１ｂ内で、磁極部材Ｍと非磁性スリーブ２１ｂの間に所定の間隔を設けて、現像容器２２に回転不能に支持される。非磁性スリーブ２１ｂは、図示しないモーターと歯車からなる駆動機構により、現像ローラー２０と同方向（図２の時計回り方向）に回転し、また直流電圧５６ａに交流電圧５６ｂを重畳したバイアス５６を印加される。非磁性スリーブ２１ｂ表面において、帯電した現像剤は磁極部材Ｍの磁力によって磁気ブラシを形成して担持され、磁気ブラシは規制ブレード２４によって所定の高さに調節される。
【００５６】
非磁性スリーブ２１ｂが回転すると、磁気ブラシは、磁極部材Ｍによって非磁性スリーブ２１ｂ表面に担持されて搬送され、現像ローラー２０に接触すると、磁気ブラシのトナーのみが、非磁性スリーブ２１ｂに印加されたバイアス５６に応じて、現像ローラー２０に供給される。
【００５７】
現像ローラー２０は、固定軸２０ａと、磁極部材２０ｂと、非磁性の金属材料で円筒状に形成される現像スリーブ２０ｃ等を備えて構成されている。
【００５８】
固定軸２０ａは現像容器２２に回転不能に支持される。この固定軸２０ａには、現像スリーブ２０ｃが回転自在に保持され、更に、磁石よりなる磁極部材２０ｂが磁気ローラー２１と対向する位置に現像スリーブ２０ｃと所定の間隔を設けて、接着等により固着される。現像スリーブ２０ｃは、図示しないモーターと歯車からなる駆動機構により、図２の矢印方向（時計回り方向）に回転させられる。また、現像スリーブ２０ｃには、直流電圧５５ａに交流電圧５５ｂを重畳した現像バイアス５５が印加される。
【００５９】
現像バイアス５５を印加された現像スリーブ２０ｃが図２の時計回り方向に回転すると、現像領域Ｄにおいて、現像バイアス電位と感光体ドラム１１の露光部位の電位との電位差により、現像スリーブ２０ｃ表面に担持されたトナーが感光体ドラム１１に飛翔する。飛翔したトナーは矢印Ａ方向（反時計回り方向）に回転する感光体ドラム１１上の露光部位に順次付着し、感光体ドラム１１上の静電潜像が現像される。
【００６０】
次に、図３を用いて、現像装置の攪拌部について詳しく説明する。図３は攪拌部を示す平面断面図（図２のＸＸ′矢視断面図）である。
【００６１】
現像容器２２には、前述のように、第１搬送室２２ｃと、第２搬送室２２ｄと、仕切り部２２ｂと、上流側連通部２２ｅ、及び下流側連通部２２ｆが形成され、その他に、現像剤補給口２２ｇと、現像剤排出口２２ｈと、上流側壁部２２ｉ、及び下流側壁部２２ｊが形成されている。なお、第１搬送室２２ｃにおいて、図２の左側を上流側、図２の右側を下流側とし、また、第２搬送室２２ｄにおいて、図２の右側を上流側、図２の左側を下流側とする。従って、連通部及び側壁部は、第２搬送室２２ｄを基準として、上流及び下流と呼称している。
【００６２】
仕切り部２２ｂは、現像容器２２の長手方向に延びて第１搬送室２２ｃと第２搬送室２２ｄを並列させるように仕切っている。仕切り部２２ｂの長手方向の右側端部は、上流側壁部２２ｉの内壁部とともに上流側連通部２２ｅを形成し、一方、仕切り部２２ｂの長手方向の左側端部は、下流側壁部２２ｊの内壁部とともに下流側連通部２２ｆを形成している。そして現像剤は、第１搬送室２２ｃと、上流側連通部２２ｅと、第２搬送室２２ｄ、及び下流側連通部２２ｆ内を循環することが可能である。
【００６３】
現像剤補給口２２ｇは、現像容器２２の上部に設けられた現像剤補給容器（図略）から新たなトナー及びキャリアを現像容器２２内に補給するための開口であり、第１搬送室２２ｃの上流側（図３の左側）に配置される。
【００６４】
現像剤排出口２２ｈは、現像剤の補給によって、第１及び第２搬送室２２ｃ、２２ｄ内で余剰となった現像剤を排出するための開口であり、第２搬送室２２ｄの下流側で第２搬送室２２ｄの長手方向に連続して設けられる。
【００６５】
第１搬送室２２ｃ内には第１スパイラル４３が配設され、第２搬送室２２ｄ内には第２スパイラル４４が配設されている。
【００６６】
第１スパイラル４３は、回転軸４３ｂと、回転軸４３ｂに一体に設けられ、回転軸４３ｂの軸方向に一定のピッチで螺旋状に形成される第１螺旋羽根４３ａとを有する。また、第１螺旋羽根４３ａは、第１搬送室２２ｃの長手方向の両端部側まで延び、上流側及び下流側連通部２２ｅ、２２ｆにも対向して設けられている。回転軸４３ｂは現像容器２２の上流側壁部２２ｉと下流側壁部２２ｊに回転可能に軸支されている。
【００６７】
第２スパイラル４４は、回転軸４４ｂと、回転軸４４ｂに一体に設けられ、回転軸４４ｂの軸方向に第１螺旋羽根４３ａと同じピッチで第１螺旋羽根４３ａとは逆方向を向く（逆位相の）羽根で螺旋状に形成される第２螺旋羽根４４ａとを有する。また、第２螺旋羽根４４ａは、磁気ローラー２１の軸方向長さ以上の長さを有し、更に、上流側連通部２２ｅに対向する位置まで延びて設けられている。回転軸４４ｂは、回転軸４３ｂと平行に配置され、現像容器２２の上流側壁部２２ｉと下流側壁部２２ｊに回転可能に軸支されている。
【００６８】
また、回転軸４４ｂには、第２螺旋羽根４４ａとともに、規制部５２及び排出羽根５３が一体に配設されている。
【００６９】
規制部５２は、第２搬送室２２ｄ内で下流側に搬送された現像剤を塞き止め、且つ、所定量以上になった現像剤を現像剤排出口２２ｈに搬送することを可能にするものである。規制部５２は、回転軸４４ｂに設けられる螺旋羽根からなり、第２螺旋羽根４４ａと逆方向を向く（逆位相の）羽根で螺旋状に形成され、且つ、第２螺旋羽根４４ａの外径と略同じで第２螺旋羽根４４ａのピッチより小さく設定されている。また、規制部５２は、下流側壁部２２ｊ等の現像容器２２の内壁部と規制部５２の外周部において所定量の隙間を形成している。この隙間から余剰の現像剤が排出されることになる。
【００７０】
回転軸４４ｂは現像剤排出口２２ｈ内まで延びている。現像剤排出口２２ｈ内の回転軸４４ｂには排出羽根５３が設けられている。排出羽根５３は、第２螺旋羽根４４ａと同じ方向を向く螺旋状の羽根からなるが、第２螺旋羽根４４ａよりピッチが小さく、また羽根の外周が小さくなっている。従って、回転軸４４ｂが回転すると、排出羽根５３も回転し、規制部５２を乗り越えて現像剤排出口２２ｈ内に搬送された余剰現像剤は、図３の左側に送られて、現像容器２２外に排出されるようになっている。なお、排出羽根５３、規制部５２、及び第２螺旋羽根４４ａは合成樹脂によって回転軸４４ｂと一体に成型される。
【００７１】
現像容器２２の外壁には、歯車６１〜６４が配設されている。歯車６１、６２は回転軸４３ａに固着され、歯車６４は回転軸４４ｂに固着され、歯車６３は、現像容器２２に回転可能に保持されて、歯車６２、６４に噛合している。
【００７２】
新たに現像剤を補給していない現像時には、モーター等の駆動源によって、歯車６１が回転すると、回転軸４３ｂとともに第１螺旋羽根４３ａが回転し、第１螺旋羽根４３ａによって、現像剤は、第１搬送室２２ｃ内の現像剤を矢印Ｐ方向に搬送され、その後、上流側連通部２２ｅを通って第２搬送室２２ｄ内に搬送される。更に、回転軸４４ｂと連動する回転軸４４ｂとともに第２螺旋羽根４４ａが回転すると、第２螺旋羽根４４ａによって、現像剤は、第２搬送室２２ｄ内の現像剤を矢印Ｑ方向に搬送される。従って、現像剤はその嵩高を大きく変動させながら第１搬送室２２ｃから上流側連通部２２ｅを通って第２搬送室２２ｄ内に搬送され、規制部５２を乗り越えることなく、下流側連通部２２ｆを通って第１搬送室２２ｃに搬送される。
【００７３】
このように現像剤は、第１搬送室２２ｃから、上流側連通部２２ｅ、第２搬送室２２ｄ、及び下流側連通部２２ｆと循環しながら攪拌されて、攪拌された現像剤が磁気ローラー２１に供給される。
【００７４】
次に、現像剤補給口２２ｇから現像剤が補給される場合について説明する。現像によってトナーが消費されると、現像剤補給口２２ｇから第１搬送室２２ｃ内にキャリアを含む現像剤が補給される。
【００７５】
補給された現像剤は、現像時と同様に、第１螺旋羽根４３ａによって、第１搬送室２２ｃ内を矢印Ｐ方向に搬送され、その後、上流側連通部２２ｅを通って第２搬送室２２ｄ内に搬送される。更に、第２螺旋羽根４４ａによって、現像剤は、第２搬送室２２ｄ内の現像剤を矢印Ｑ方向に搬送される。回転軸４４ｂの回転にともなって規制部５２が回転すると、規制部５２によって、第２螺旋羽根４４ａによる現像剤搬送方向とは逆方向の搬送力が現像剤に付与される。この規制部５２によって現像剤が塞き止められて嵩高となり、余剰の現像剤が規制部５２を乗り越えて、現像剤排出口２２ｈを介して現像容器２２外に排出される。
【００７６】
図４は、第１実施形態の現像装置における現像剤排出部周辺の拡大図である。第２搬送室２２ｄ内には現像剤搬送方向（図４の白矢印方向）に対し規制部５２の上流側直近にセンサー配置部７０が設けられており、センサー配置部７０の底面にトナー濃度検知センサー７１が配置されている。なお、図４では第２スパイラル４４がトナー濃度検知センサー７１の手前側に位置するため、トナー濃度検知センサー７１を破線で表示している。
【００７７】
トナー濃度検知センサー７１としては、現像容器２２内における現像剤の透磁率を検出する透磁率センサーが用いられる。トナー残量センサー７１により現像剤の透磁率が検出されると、その検出結果に相当する電圧値を制御部（図示せず）に出力するよう構成されており、制御部によってトナー濃度検知センサー７１の出力値からトナー濃度が決定されるようになっている。
【００７８】
センサー出力値はトナー濃度に応じて変化し、トナー濃度が高くなるほど磁性キャリアに対するトナーの比率が高くなり、磁気を通さないトナーの割合が増加するため出力値が低くなる。一方、トナー濃度が低くなるほどキャリアに対するトナーの比率が低くなり、磁気を通すキャリアの割合が増加するため出力値が高くなる。
【００７９】
また、第２スパイラル４４には、センサー配置部７０に位置する部分にスクレーパー７３が設けられている。スクレーパー７３は、例えば基材となる可撓性のフィルムに不織布を積層したものが用いられ、搬送スパイラル４４の回転軸４４ｂに形成されたスクレーパー支持部７５（図５参照）に回転軸４４ｂに対し平行に貼り付けられている。回転軸４４ｂの回転に伴いスクレーパー７３が回転することで、トナー濃度検知センサー７１の検知面７１ａ（図５参照）が摺擦されて清掃されるとともに、センサー配置部７０における現像剤の滞留が促進される。
【００８０】
図５は、第１実施形態の現像装置におけるセンサー配置部７０の断面図（図４のＹＹ′矢視断面図）である。本実施形態では、センサー配置部７０の内壁面両側の曲面部７０ａの曲率半径を第２搬送室２２ｄの他の部分のＵ字形状（図５の破線で表示）よりも小さくすることにより、第２スパイラル４４とセンサー配置部７０の曲面部７０ａとの間の空間が第２搬送室２２ｄの他の部分に比べて広くなっている。
【００８１】
この構成により、センサー配置部７０では第２搬送室２２ｄの断面積が他の部分に比べて大きくなるため、第２スパイラル４４による現像剤の搬送速度が低下する。その結果、センサー配置部７０において現像剤が滞留し、規制部５２及び下流側連通部２２ｆへ移動する現像剤面の波立ち（変動）が抑制される。従って、規制部５２を乗り越えて現像剤排出口２２ｈから排出される現像剤量を安定化することができ、画像形成装置１のプロセス速度が変更された場合でも現像装置２内の現像剤量を略一定に維持することができる。
【００８２】
また、第２スパイラル４４とセンサー配置部７０の下隅の曲面部７０ａとの間の空間が広くなるため、センサー配置部７０の底面に配置されたトナー濃度検知センサー７１の検知面７１ａの外周縁周辺にも現像剤が十分に存在することになる。従って、トナー濃度検知センサー７１の検知精度が向上する。さらに、トナー残量検知センサー７０の取り付け面となるセンサー配置部７０の底面がフラットになるため、トナー残量検知センサー７０の取り付けも容易となり、取り付け精度も向上する。即ち、センサー配置部７０は現像剤面の波立ち（変動）を抑制するための減速領域とトナー残量検知センサー７０の検知精度を向上させるための現像剤滞留部とを兼ねているため、減速領域と現像剤滞留部とを別々に設ける場合に比べて現像容器２２内における現像剤の循環バランスの調整が容易となる。
【００８３】
センサー配置部７０の断面形状は、図５に示した形状に限らず、例えば図６に示すように、センサー配置部７０の曲面部７０ａの曲率半径は変えずに、センサー配置部７０の底面７０ｂと第２スパイラル４４との間隔を広げても良い。この構成においてもセンサー配置部７０における現像剤の搬送速度を低下させて現像剤面の波立ちを抑制し、現像剤排出口２２ｈから排出される現像剤量を安定化させることができる。
【００８４】
しかし、図６に示す断面形状の場合、図５に比べて第２スパイラル４４とセンサー配置部７０の底面７０ｂとの間隔が広くなり過ぎて第２搬送室２２ｄ内の現像剤の流れが悪くなるおそれがある。そのため、現像剤の流れを維持しつつトナー濃度検知センサー７１の検知面７１ａ全域に現像剤を十分に存在させることができ、且つトナー残量検知センサー７０の取り付け面もフラットにできる図５の断面形状が好ましい。
【００８５】
また、現像剤搬送方向におけるセンサー配置部７０の寸法は、トナー濃度検知センサー７１の検知面７１ａの直径の１〜２倍の長さが適当である。
【００８６】
図７は、本発明の第２実施形態に係る現像装置の攪拌部を示す断面側面図である。本実施形態では、第２スパイラル４４には現像剤搬送方向（図４の白矢印方向）に対し規制部５２の上流側直近において下流側連通部２２ｆに対向するように減速搬送部５１が設けられている。先ず、第１実施形態と異なる減速搬送部５１を備える攪拌部について主に説明し、以降、第１実施形態と共通する部分の説明を省略する。
【００８７】
減速搬送部５１は、現像剤搬送方向に対しセンサー配置部７０の下流側直近に隣接して配置されており、下流側連通部２２ｆに対向している。また、減速搬送部５１は、第２螺旋羽根４４ａと同方向を向く複数（ここでは３枚）の羽根で螺旋状に形成されている。減速搬送部５１を構成する螺旋羽根は、第２螺旋羽根４４ａの外径と同じサイズで第２螺旋羽根４４ａのピッチより小さく設定されている。減速搬送部５１の羽根ピッチは第２螺旋羽根４４ａのピッチの１／６〜１／３となっており、これらの螺旋羽根が下流側連通部２２ｆの長手方向の開口幅に対向している。なお、減速搬送部５１の螺旋羽根は下流側連通部２２ｆの開口の全幅に対向しなくともよいが、この場合には、規制部５２側の羽根が下流側連通部２２ｆの開口に対向しているのがよい。
【００８８】
この構成によって、回転軸４４ｂが回転すると、第２螺旋羽根４４ａによって、第２搬送室２２ｄ内で現像剤が比較的に速く搬送されるが、減速搬送部５１の羽根ピッチが第２螺旋羽根４４ａのピッチより小さいので、減速搬送部５１が設けられている第２搬送室２２ｄ内では、第２螺旋羽根４４ａよりも現像剤の搬送速度が低下することになる。従って、搬送される現像剤は、第２螺旋羽根４４ａの羽根の外周に倣い波打つように搬送路内を移動するが、螺旋羽根のピッチが比較的に大きいと、現像剤の嵩高が大きく変動しながら現像剤が速く移動する。一方、減速搬送部５１のように螺旋羽根のピッチが比較的に小さいと、現像剤の嵩高の変動は小さく現像剤がゆっくりと移動することになる。
【００８９】
従って、新たに現像剤を補給していない現像時には、モーター等の駆動源によって、歯車６１が回転すると、回転軸４３ｂとともに第１螺旋羽根４３ａが回転し、第１螺旋羽根４３ａによって、現像剤は、第１搬送室２２ｃ内の現像剤を矢印Ｐ方向に搬送され、その後、上流側連通部２２ｅを通って第２搬送室２２ｄ内に搬送される。更に、回転軸４４ｂと連動する回転軸４４ｂとともに第２螺旋羽根４４ａが回転すると、第２螺旋羽根４４ａによって、現像剤は、第２搬送室２２ｄ内の現像剤を矢印Ｑ方向に搬送され、センサー配置部７０及び減速搬送部５１に搬送される。
【００９０】
第１及び第２螺旋羽根４３ａ、４４ａの回転によって、現像剤はその嵩高を大きく変動させながら比較的に速く搬送される。一方、センサー配置部７０及び減速搬送部５１近傍では、現像剤の嵩高の変動が小さく、現像剤は比較的にゆっくりと搬送されることによって、現像剤が規制部５２に衝突しても、現像剤の跳ね上がりが抑えられて、規制部５２の外周部を乗り越えることがない。その結果、現像剤は、規制部５２を乗り越えることなく下流側連通部２２ｆを通って第１搬送室２２ｃに搬送される。
【００９１】
次に、現像剤補給口２２ｇから現像剤が補給される場合について説明する。現像によってトナーが消費されると、現像剤補給口２２ｇから第１搬送室２２ｃ内にキャリアを含む現像剤が補給される。
【００９２】
補給された現像剤は、現像時と同様に、第１螺旋羽根４３ａによって、第１搬送室２２ｃ内を矢印Ｐ方向に搬送され、その後、上流側連通部２２ｅを通って第２搬送室２２ｄ内に搬送される。更に、第２螺旋羽根４４ａによって、現像剤は、第２搬送室２２ｄ内の現像剤を矢印Ｑ方向に搬送され、センサー配置部７０及び減速搬送部５１に搬送される。回転軸４４ｂの回転にともなって規制部５２が回転すると、規制部５２によって、第２螺旋羽根４４ａによる現像剤搬送方向とは逆方向の搬送力が現像剤に付与される。センサー配置部７０及び減速搬送部５１において搬送速度が減速された現像剤は、規制部５２の上流側に位置する減速搬送部５１近傍で塞き止められて嵩高となり、余剰の現像剤（現像剤補給口２２ｇから補給された現像剤と同量）が規制部５２を乗り越えて現像剤排出口２２ｈを介して現像容器２２外に排出される。
【００９３】
図８は、本発明の第３実施形態に係る現像装置の攪拌部を示す断面側面図である。第２実施形態と異なる減速搬送部を備える攪拌部について主に説明し、以降、第２実施形態と共通する部分の説明を省略する。
【００９４】
現像容器２２の第１搬送室２２ｃ、第２搬送室２２ｄ、仕切り部２２ｂ、上流側連通部２２ｅ、下流側連通部２２ｆ、現像剤補給口２２ｇ、及び現像剤排出口２２ｈは、第２実施形態と同様の配置、構成である。また、回転軸４３ｂと第１螺旋羽根４３ａとを有する第１スパイラル４３も第２実施形態と同様の配置、構成である。更に、第２スパイラル４４の回転軸４４ｂには、第２螺旋羽根４４ａと減速搬送部５１と規制部５２及び排出羽根５３が一体に配設され、第２螺旋羽根４４ａ、規制部５２及び排出羽根５３は第２実施形態と同様の配置、構成である。一方、減速搬送部５１は第２実施形態と同じ位置に配置されているが、第２実施形態と構成が異なる。
【００９５】
減速搬送部５１は、第２螺旋羽根４４ａと同方向を向く羽根で螺旋状に形成されている。減速搬送部５１を構成する螺旋羽根は、第２螺旋羽根４４ａの外径よりも小径で第２螺旋羽根４４ａと同じピッチに設定されている。減速搬送部５１の羽根数は１枚であり、この羽根が下流側連通部２２ｆに対向している。また、減速搬送部５１は複数枚の羽根からなり、これらの羽根が下流側連通部２２ｆの長手方向の開口幅に対向していてもよい。更に、減速搬送部５１の羽根は下流側連通部２２ｆ開口の全幅に対向しなくともよいが、この場合には、規制部５２側の羽根が下流側連通部２２ｆ開口に対向しているのがよい。
【００９６】
この構成によって、回転軸４４ｂが回転すると、第２螺旋羽根４４ａによって、第２搬送室２２ｄ内で現像剤が比較的に速く搬送されるが、減速搬送部５１の羽根外径が第２螺旋羽根４４ａの羽根外径より小さいので、減速搬送部５１が設けられている第２搬送室２２ｄ内では、第２螺旋羽根４４ａよりも現像剤の搬送速度が低下することになる。従って、搬送される現像剤は、第２螺旋羽根４４ａの羽根の外周に倣い波打つように搬送路内を移動するが、螺旋羽根の羽根外径が比較的に大きいと、現像剤の嵩高が大きく変動しながら現像剤が速く移動する。一方、減速搬送部５１のように羽根外径が比較的に小さいと、現像剤の嵩高の変動は小さく現像剤がゆっくりと移動する。
【００９７】
従って、第２実施形態と同様に、センサー配置部７０及び減速搬送部５１近傍では現像剤の嵩高の変動が小さく、現像剤は比較的にゆっくりと搬送されるため、新たな現像剤を補給していない現像時には、現像剤は規制部５２を乗り越えることなく、下流側連通部２２ｆを通って第１搬送室２２ｃに搬送される。一方、現像剤補給口２２ｇから現像剤が補給される場合は、現像剤は規制部５２の上流側に位置する減速搬送部５１近傍で塞き止められて嵩高となり、余剰の現像剤が規制部５２を乗り越えて現像剤排出口２２ｈを介して現像容器２２外に排出される。
【００９８】
上記第２及び第３実施形態によれば、第２搬送室２２ｄ内を搬送される現像剤は先ずセンサー配置部７０を通過する際に減速され、さらにセンサー配置部７０の下流側に隣接する減速搬送部５１を通過する際に減速される。従って、第１実施形態に比べて現像剤面の波立ちを一層効果的に抑制して現像剤量を確実に安定させることができる。また、センサー配置部７０と減速搬送部５１とが隣接して配置されているため、第２搬送室２２ｄ内の現像剤の減速箇所が実質的に１箇所にまとめられ、現像剤の循環バランスも調整しやすくなる。なお、第２及び第３実施形態の現像装置２におけるセンサー配置部７０の断面形状については第１実施形態の図５、図６と同様の構成である。
【００９９】
次に、プロセス速度を変更する場合の現像容器２２内の現像剤量について説明する。本発明の画像形成装置では、搬送される記録媒体の厚みや種類、出力画像の種類に応じて装置の駆動速度が二段階に切り換えられる。即ち、記録媒体が普通紙である場合や文字原稿を出力する場合は通常の駆動速度（以下、全速モードという）で画像形成処理が行われ、記録媒体が厚紙である場合や写真画像を出力する場合は通常よりも低速（以下、減速モードという）で画像形成処理が行われる。これにより、記録媒体として厚紙を用いる場合や写真画像を出力する場合に十分な定着時間を確保して画質を向上させることができる。
【０１００】
上述したように全速モードから減速モードに切り換えられると、第１スパイラル４３、第２スパイラル４４の回転速度も低下するため、現像容器２２内の現像剤搬送速度が急激に変化する。その結果、現像容器２２内で現像剤の偏りが生じて現像剤の嵩（現像剤面）が変動するため、現像剤排出口２２ｈから排出される現像剤量も変化し、現像容器２０内の現像剤量が変化する。
【０１０１】
いま、最も速いプロセス速度（ここでは全速モード）における現像容器２２内の安定現像剤量をＭ１、最も遅いプロセス速度（ここでは減速モード）における現像容器２２内の安定現像剤量をＭ２とするとき、条件式（１）を満たすことが好ましい。
（Ｍ２−Ｍ１）／Ｍ１≦０．１１ ・・・（１）
【０１０２】
上述したように、現像剤搬送速度が変化することで現像容器２２内の現像剤量も変化するが、所定の印字率の画像を所定枚数印字することにより現像容器２２内の現像剤量は一定量に収束し、その後は安定する。つまり、条件式（１）中の安定現像剤量Ｍ１とは、最も速いプロセス速度（全速モード）で所定の印字率の画像を所定枚数印字することにより収束した現像剤量である。また、安定現像剤量Ｍ２とは、最も遅いプロセス速度（減速モード）で所定の印字率の画像を所定枚数印字することにより収束した現像剤量である。
【０１０３】
（Ｍ２−Ｍ１）／Ｍ１が０．１１を超える場合は、全速モードと減速モードにおける現像容器２２内の現像剤量の差が大きくなり、全速モードから減速モードへの移行時に現像剤量が大幅に増加していることになる。そのため、新たな現像剤が補給されてもトナー濃度が上昇し難くなり、画像濃度不足が発生し易くなる。また、規制部５２を越えて現像剤排出口２２ｈから排出される現像剤量も多くなり、無駄な現像剤の消費も増加する。
【０１０４】
また、現像容器２２内の現像剤量が変化すると現像剤の嵩（現像剤面）も変動するが、減速モードから全速モードへの移行時に現像剤量が大幅に減少すると、第２スパイラル４４の第２螺旋羽根４４ａの外形に沿って現像剤面に凹凸が生じ、画像ムラとなって現れる不具合が発生する。
【０１０５】
一方、現像剤面が高くなって現像剤面と磁気ローラー２０との距離が一定以上に近づくと、磁気ローラー２０から引き剥がされた現像剤が第２搬送室２２ｄ内の現像剤と十分に攪拌されない状態で再び磁気ローラー２０に供給されることになる。（Ｍ２−Ｍ１）／Ｍ１が０．１１を超えると、全速モードから減速モードへの移行時に現像剤量の変化がマージン（裕度）を超えてしまい、現像性を損なってしまう。画像ムラの発生を確実に防止するためには、Ｍ１、Ｍ２が以下の条件式（２）を満たすことが好ましい。
（Ｍ２−Ｍ１）／Ｍ１≦０．０７ ・・・（２）
【０１０６】
なお、どの程度の印字率の画像をどの程度の枚数印字した後に現像剤量がＭ１（またはＭ２）に収束するかは、現像装置２を含む画像形成装置１の仕様やプロセス速度によって異なる。しかし、Ｍ１、Ｍ２が条件式（１）或いは（２）を満たすように設計することで、上述したような不具合を効果的に抑制可能となる。
【０１０７】
条件式（１）、（２）を満たすようなＭ１、Ｍ２の設定方法としては、現像装置２を含む画像形成装置１の仕様やプロセス速度に応じて減速搬送部５１を構成する螺旋羽根の外径、ピッチ、センサー配置部７０の断面形状（第２スパイラル４４とセンサー配置部７０の底面との間隔）、使用する現像剤の流動性等を調整する方法が挙げられる。現像剤の流動性は、例えば二成分現像剤のトナーとキャリアの混合比やトナー及びキャリアの粒径を変化させることで調整できる。
【０１０８】
その他本発明は、上記実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。例えば、本発明は図２に示したような磁気ローラー２１と現像ローラー２０を備えた現像装置に限定されるものではなく、トナーとキャリアとを含む二成分現像剤を用いる種々の現像装置に適用可能である。例えば、上記各実施形態では現像容器２２内の現像剤循環経路として、互いに並列配置される第１搬送室２２ｃと第２搬送室２２ｄとを備えた２軸搬送式の現像装置について説明したが、磁気ローラー２１から引き剥がされた現像際を回収して第２搬送室２２ｄに合流させる回収搬送室を備えた３軸搬送式の現像装置にも適用可能である。
【０１０９】
また、上記各実施形態では、減速搬送部５１は、第２スパイラル４４の第２螺旋羽根４４ａより小さいピッチからなる螺旋羽根、または第２螺旋羽根４４ａより小さい外径からなる螺旋羽根によって構成する例を示したが、本発明はこれに限らず、減速搬送部５１は羽根に複数の孔を設ける構成として、現像剤の搬送速度を低下させるようにしてもよい。この場合も上記同様の効果を奏する。
【０１１０】
また、上記各実施形態では、規制部５２が第２螺旋羽根４４ａと逆位相の螺旋羽根からなる構成を示したが、本発明はこれに限らず、規制部は、現像剤排出口２２ｈの開口より大きいサイズの円板で回転軸４４ｂに形成し、現像剤排出口２２ｈの近傍で減速搬送部５１に隣接して配置するようにしてもよい。
【０１１１】
また、本発明は図１に示したタンデム式のカラープリンターに限らず、デジタル或いはアナログ方式のモノクロ複写機、モノクロプリンター、カラー複写機、ファクシミリ等、二成分現像方式を用いた種々の画像形成装置に適用可能である。以下、実施例により本発明の効果について更に具体的に説明する。
【実施例】
【０１１２】
図１に示すような画像形成装置において、全速モードから減速モードへ切り換えた場合の現像剤量の変化、及び、画像濃度、画像ムラの発生について調査した。なお、試験は感光体ドラム１１ｄ及び現像装置２ｄを含むシアンの画像形成部Ｐｄにおいて、全速モード時のシステム速度（感光体ドラム周速）を３３０ｍｍ／ｓｅｃ、減速モード時のシステム線速を１６５ｍｍ／ｓｅｃ（全速モードの１／２速）に設定して行った。
【０１１３】
試験方法としては、センサー配置部７０を図５のような断面形状とし、図７のような螺旋羽根のピッチの小さい減速搬送部５１を設けた第２実施形態の現像装置２を搭載した構成を本発明１、センサー配置部７０を図５のような断面形状とし、図８のような螺旋羽根の外径の小さい減速搬送部５１を設けた第３実施形態の現像装置２を搭載した構成を本発明２、センサー配置部７０を図５のような断面形状とし、図４のように減速搬送部５１を設けない第１実施形態の現像装置２を搭載した構成を本発明３、４とした。
【０１１４】
また、センサー配置部７０の断面形状を第２搬送室２２ｄの他の部分と同じＵ字形状とし、図７のような螺旋羽根のピッチの小さい減速搬送部５１を設けた現像装置２を搭載した構成を比較例１とし、センサー配置部７０の断面形状を第２搬送室２２ｄの他の部分と同じＵ字形状とし、減速搬送部５１も設けない現像装置２を搭載した構成を比較例２とした。
【０１１５】
本発明１〜４及び比較例１、２に用いる現像ローラー２０は、外径が１６ｍｍ、回転数が７００ｒｐｍであり、磁気ローラー２１は、外径が２０ｍｍ、回転数が８７８ｒｐｍである。第１スパイラル４３は、第１螺旋羽根４３ａの外径が１８ｍｍであり、羽根ピッチが３０ｍｍ（２条巻き）であり、更に、回転軸４３ｂの軸径が７ｍｍであり、回転数が５００ｒｐｍである。一方、第２スパイラル４４の第２螺旋羽根４４ａの外径が１８ｍｍであり、羽根ピッチが３０ｍｍ（２条巻き）であり、更に、回転軸４４ｂの軸径が７ｍｍであり、第１螺旋羽根４３ａと逆回転し、その回転数が５００ｒｐｍである。現像容器２２の下流側連通部２２ｆの開口幅が３０ｍｍである。
【０１１６】
本発明１〜３のセンサー配置部７０は、第２スパイラル４４とセンサー配置部７０の曲面部７０ａとの最大間隔が３ｍｍ、第２スパイラル４４とセンサー配置部７０の底面７０ｂとの間隔が１．５ｍｍに設定されている。また、本発明４のセンサー配置部７０は、第２スパイラル４４とセンサー配置部７０の曲面部７０ａとの最大間隔が２ｍｍ、第２スパイラル４４とセンサー配置部７０の底面７０ｂとの間隔が１．５ｍｍに設定されている。そして、センサー配置部７０以外の第２スパイラル４４と第２搬送室２２ｄの内壁面下部との間隔は１．５ｍｍに設定されている。一方、比較例１、２では、第２スパイラル４４とセンサー配置部７０の曲面部７０ａ及び底面７０ｂとの間隔はいずれも１．５ｍｍに設定されている。
【０１１７】
本発明１及び比較例１の減速搬送部５１は、外径１８ｍｍ、ピッチ５ｍｍの３枚の螺旋羽根で構成されている。また、本発明２の減速搬送部５１は、外径１２ｍｍ、ピッチ３０ｍｍの１枚の螺旋羽根で構成されている。
【０１１８】
現像容器２２内のトナーは平均粒径６．８μｍであり、キャリアは平均粒径３５μｍで、キャリアに対するトナーの重量比率は９％である。現像容器２２内に補給した新現像剤のトナーに対するキャリアの重量比率は１０％とした。現像剤は現像容器２２（第１及び第２搬送室２２ｃ、２２ｄ）内に４００ｇ収容され、この量は、現像容器２２内に余剰現像剤を含まない所定量である。
【０１１９】
現像剤量の測定は、それぞれの試験機を用い、減速モードにて印字率５％の画像を１０００枚連続印字した後に現像装置２を取り外して現像装置２の重量を測定した。次に、現像装置２を再び画像形成装置１に装着し、全速モードにて印字率５％の画像を１０００枚連続印字した後に現像装置２を取り外して重量を測定した。測定された現像装置２の重量から現像剤を取り除いた空の現像装置２の重量を差し引いて安定現像剤量Ｍ１、Ｍ２を算出した。さらに、算出されたＭ１、Ｍ２の値から現像剤量の変化率（Ｍ２−Ｍ１）／Ｍ１を算出した。
【０１２０】
画像濃度の評価は、減速モードから全速モードへの切り換え直後にＡ３サイズの全面ベタ画像を印字し、画像の先端部及び後端部の左、中央、右の３点ずつ計６点の反射濃度を反射濃度計（マクベスＲＤ９１２）により測定し、上記６点の反射濃度（ＩＤ；イメージデンシティ）が１．２０以上であり、且つ６点の反射濃度のばらつきが０．２０以内であるときを○、６点の反射濃度が１．２０以上であるが６点の反射濃度のばらつきが０．２０を超えるときを△、それ以外の場合を×とした。画像ムラの評価は、減速モード及び全速モードにおいてＡ３サイズの全面ベタ画像を印字して目視により観察し、画像ムラが認識できない場合を○、画像ムラが認識できるが実用上問題のない場合を△、実用上問題がある程度の画像ムラが認識できる場合を×とした。また、減速モードから全速モードへの切り換え直後の現像剤排出量の変動が少量であった場合を○、やや多かった場合を△、多量であった場合を×とした。結果を表１に示す。
【０１２１】
【表１】
【０１２２】
表１から明らかなように、第２搬送室２２ｄ内に減速搬送部５１を設けた本発明１、２では（Ｍ２−Ｍ１）／Ｍ１≦０．０７となり、減速モードから全速モードに切り替えた時の安定現像剤量Ｍ１、Ｍ２の変動が抑制された。また、画像濃度、画像ムラの発生も認められなかった。これは、本発明１、２では現像剤排出量の変動が少量に抑えられ、安定した現像性能が得られたためであると考えられる。また、第２搬送室２２ｄ内に減速搬送部５１を設けなかった本発明３、４においては（Ｍ２−Ｍ１）／Ｍ１≦０．１１となり、画像濃度の低下は認められなかったが、実用上問題のない範囲で画像ムラが認められ、現像剤排出量の変動もやや多かった。これは、本発明３、４ではセンサー配置部７０の断面積が大きくなっているため、本発明１、２に比べてやや効果は劣るものの、減速モードから全速モードに切り替えた時の安定現像剤量Ｍ１、Ｍ２の変動が抑制されたためであると考えられる。
【０１２３】
これに対し、減速搬送部５１を設けたがセンサー配置部７０の断面積を大きくしなかった比較例１では、（Ｍ２−Ｍ１）／Ｍ１＝０．１２（＞０．１１）となり、減速モードから全速モードに切り替えた時の安定現像剤量Ｍ１、Ｍ２の変動が大きくなった。その結果、画像の先端部及び後端部の反射濃度に０．２０を超えるばらつきが発生し、実用上問題のない範囲ではあるが画像ムラが認められた。また、減速搬送部５１を設けず、センサー配置部７０の断面積も大きくしなかった比較例２では、（Ｍ２−Ｍ１）／Ｍ１＝０．１５（＞０．１１）となり、現像剤排出量の変動も大きくなり、全速モードへの切り替え時に多量の現像剤が排出されるため、画像濃度、画像ムラの発生も実用上問題となるレベルであった。
【０１２４】
以上の結果より、Ｍ１、Ｍ２が（Ｍ２−Ｍ１）／Ｍ１≦０．１１を満たす本発明の現像装置では、プロセス速度を変更した時の現像剤量の変動が抑制されるため、画像不良の発生や無駄な現像剤の排出を効果的に抑制できることが確認された。特に、（Ｍ２−Ｍ１）／Ｍ１≦０．０７を満たす場合は画像濃度のばらつきや画像ムラの発生、現像剤排出量の変動がより効果的に抑制されることが確認された。
【産業上の利用可能性】
【０１２５】
本発明は、電子写真方式を利用した複写機、プリンター、ファクシミリ、それらの複合機等の画像形成装置に用いる現像装置及びそれを備えた画像形成装置に利用することができ、特に、トナーとキャリアとからなる二成分現像剤の補給を行うとともに余剰現像剤を排出する現像装置及びそれを備えた画像形成装置に利用することができる。
【符号の説明】
【０１２６】
１ 画像形成装置
２ａ〜２ｄ、２ 現像装置
１１ａ〜１１ｄ、１１ 感光体ドラム
２０ 現像ローラー
２１ 磁気ローラー
２２ 現像容器
２２ｂ 仕切り部
２２ｃ 第１搬送室
２２ｄ 第２搬送室
２２ｅ 上流側連通部
２２ｆ 下流側連通部
２２ｇ 現像剤補給口
２２ｈ 現像剤排出口
２２ｉ 上流側壁部
２２ｊ 下流側壁部
４２ 攪拌部材
４３ 第１スパイラル（第１攪拌部材）
４３ａ 第１螺旋羽根
４３ｂ、４４ｂ 回転軸
４４ 第２スパイラル（第２攪拌部材）
４４ａ 第２螺旋羽根
５１ 減速搬送部
５２ 規制部
５３ 排出羽根
６１〜６４ 歯車
７０ センサー配置部
７０ａ 曲面部
７１ トナー残量検知センサー
７３ スクレーパー
７５ スクレーパー支持部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに並列配置される第１搬送室、第２搬送室を含む複数の搬送室に区画され、キャリアとトナーとを含む二成分現像剤を収容する現像容器と、
前記第１搬送室内の現像剤を回転軸方向に攪拌、搬送する第１攪拌部材と、
回転軸と、該回転軸の外周面に形成される螺旋羽根で構成され、前記第２搬送室内の現像剤を前記第１攪拌部材と逆方向に攪拌、搬送する第２攪拌部材と、
前記現像容器に回転可能に支持され前記第２搬送室内の現像剤を表面に担持する現像剤担持体と、
前記第１搬送室及び前記第２搬送室の長手方向の両端部側で前記各搬送路を連通させる連通部と、
前記現像容器内に現像剤を補給する現像剤補給口と、
前記第２搬送室の下流側端部に設けられ、余剰の現像剤が排出される現像剤排出口と
を具備する現像装置において、
前記第２攪拌部材には、現像剤搬送方向に対し前記連通部より下流側に前記現像剤排出口に対向して配置され前記現像剤排出口側への現像剤の移動を規制する規制部が形成され、前記第２搬送室は断面Ｕ字形状であり、現像剤搬送方向に対し前記規制部より上流側には現像剤中のトナー濃度を検知するトナー濃度検知センサーが底面に配置されるセンサー配置部が形成されており、
前記センサー配置部は、前記トナー濃度検知センサーの検知面を含む現像剤搬送方向の所定幅に亘って、Ｕ字形状の内壁面両側の曲面部と前記第２攪拌部材との間隔が前記第２搬送室内の他の部分よりも広くなっていることを特徴とする現像装置。
【請求項２】
前記センサー配置部は、底面と前記第２攪拌部材との間隔が前記第２搬送室の他の部分と同一であり、且つ、前記曲面部の曲率半径が前記第２搬送室の他の部分よりも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】
前記第２搬送室には、前記第２搬送室における現像剤の搬送速度を部分的に低下させる減速搬送部が前記センサー配置部の下流側直近に設けられることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の現像装置。
【請求項４】
前記減速搬送部は、前記第２攪拌部材の螺旋羽根より小さいピッチで形成された螺旋羽根で構成されることを特徴とする請求項３に記載の現像装置。
【請求項５】
前記減速搬送部は、前記第２攪拌部材の螺旋羽根より小さい外径で形成された螺旋羽根で構成されることを特徴とする請求項３に記載の現像装置。
【請求項６】
前記規制部は前記第２攪拌部材の螺旋羽根と逆位相の螺旋羽根で構成されることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の現像装置。
【請求項７】
前記減速搬送部は前記連通部に対向して配置されることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の現像装置。
【請求項８】
互いに並列配置される第１搬送室、第２搬送室を含む複数の搬送室に区画され、キャリアとトナーとを含む二成分現像剤を収容する現像容器と、
前記第１搬送室内の現像剤を回転軸方向に攪拌、搬送する第１攪拌部材と、
回転軸と、該回転軸の外周面に形成される螺旋羽根で構成され、前記第２搬送室内の現像剤を前記第１攪拌部材と逆方向に攪拌、搬送する第２攪拌部材と、
前記現像容器に回転可能に支持され前記第２搬送室内の現像剤を表面に担持する現像剤担持体と、
前記第１搬送室及び前記第２搬送室の長手方向の両端部側で前記各搬送路を連通させる連通部と、
前記現像容器内に現像剤を補給する現像剤補給口と、
前記第２搬送室の下流側端部に設けられ、余剰の現像剤が排出される現像剤排出口と
を具備する現像装置において、
前記第１攪拌部材及び前記第２攪拌部材は、回転速度を複数の段階に切り替え可能であり、前記第１攪拌部材及び前記第２攪拌部材を最も速い速度で回転させたときの前記現像容器内の安定現像剤量をＭ１、前記第１攪拌部材及び前記第２攪拌部材を最も遅い速度で回転させたときの前記現像容器内の安定現像剤量をＭ２とするとき、以下の条件式（１）を満たすことを特徴とする現像装置。
（Ｍ２−Ｍ１）／Ｍ１≦０．１１ ・・・（１）
【請求項９】
Ｍ１、Ｍ２が以下の条件式（２）を満たすことを特徴とする請求項８に記載の現像装置。
（Ｍ２−Ｍ１）／Ｍ１≦０．０７ ・・・（２）
【請求項１０】
請求項１乃至請求項９のいずれかに記載の現像装置が搭載された画像形成装置。
【請求項１】
互いに並列配置される第１搬送室、第２搬送室を含む複数の搬送室に区画され、キャリアとトナーとを含む二成分現像剤を収容する現像容器と、
前記第１搬送室内の現像剤を回転軸方向に攪拌、搬送する第１攪拌部材と、
回転軸と、該回転軸の外周面に形成される螺旋羽根で構成され、前記第２搬送室内の現像剤を前記第１攪拌部材と逆方向に攪拌、搬送する第２攪拌部材と、
前記現像容器に回転可能に支持され前記第２搬送室内の現像剤を表面に担持する現像剤担持体と、
前記第１搬送室及び前記第２搬送室の長手方向の両端部側で前記各搬送路を連通させる連通部と、
前記現像容器内に現像剤を補給する現像剤補給口と、
前記第２搬送室の下流側端部に設けられ、余剰の現像剤が排出される現像剤排出口と
を具備する現像装置において、
前記第２攪拌部材には、現像剤搬送方向に対し前記連通部より下流側に前記現像剤排出口に対向して配置され前記現像剤排出口側への現像剤の移動を規制する規制部が形成され、前記第２搬送室は断面Ｕ字形状であり、現像剤搬送方向に対し前記規制部より上流側には現像剤中のトナー濃度を検知するトナー濃度検知センサーが底面に配置されるセンサー配置部が形成されており、
前記センサー配置部は、前記トナー濃度検知センサーの検知面を含む現像剤搬送方向の所定幅に亘って、Ｕ字形状の内壁面両側の曲面部と前記第２攪拌部材との間隔が前記第２搬送室内の他の部分よりも広くなっていることを特徴とする現像装置。
【請求項２】
前記センサー配置部は、底面と前記第２攪拌部材との間隔が前記第２搬送室の他の部分と同一であり、且つ、前記曲面部の曲率半径が前記第２搬送室の他の部分よりも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】
前記第２搬送室には、前記第２搬送室における現像剤の搬送速度を部分的に低下させる減速搬送部が前記センサー配置部の下流側直近に設けられることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の現像装置。
【請求項４】
前記減速搬送部は、前記第２攪拌部材の螺旋羽根より小さいピッチで形成された螺旋羽根で構成されることを特徴とする請求項３に記載の現像装置。
【請求項５】
前記減速搬送部は、前記第２攪拌部材の螺旋羽根より小さい外径で形成された螺旋羽根で構成されることを特徴とする請求項３に記載の現像装置。
【請求項６】
前記規制部は前記第２攪拌部材の螺旋羽根と逆位相の螺旋羽根で構成されることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の現像装置。
【請求項７】
前記減速搬送部は前記連通部に対向して配置されることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の現像装置。
【請求項８】
互いに並列配置される第１搬送室、第２搬送室を含む複数の搬送室に区画され、キャリアとトナーとを含む二成分現像剤を収容する現像容器と、
前記第１搬送室内の現像剤を回転軸方向に攪拌、搬送する第１攪拌部材と、
回転軸と、該回転軸の外周面に形成される螺旋羽根で構成され、前記第２搬送室内の現像剤を前記第１攪拌部材と逆方向に攪拌、搬送する第２攪拌部材と、
前記現像容器に回転可能に支持され前記第２搬送室内の現像剤を表面に担持する現像剤担持体と、
前記第１搬送室及び前記第２搬送室の長手方向の両端部側で前記各搬送路を連通させる連通部と、
前記現像容器内に現像剤を補給する現像剤補給口と、
前記第２搬送室の下流側端部に設けられ、余剰の現像剤が排出される現像剤排出口と
を具備する現像装置において、
前記第１攪拌部材及び前記第２攪拌部材は、回転速度を複数の段階に切り替え可能であり、前記第１攪拌部材及び前記第２攪拌部材を最も速い速度で回転させたときの前記現像容器内の安定現像剤量をＭ１、前記第１攪拌部材及び前記第２攪拌部材を最も遅い速度で回転させたときの前記現像容器内の安定現像剤量をＭ２とするとき、以下の条件式（１）を満たすことを特徴とする現像装置。
（Ｍ２−Ｍ１）／Ｍ１≦０．１１ ・・・（１）
【請求項９】
Ｍ１、Ｍ２が以下の条件式（２）を満たすことを特徴とする請求項８に記載の現像装置。
（Ｍ２−Ｍ１）／Ｍ１≦０．０７ ・・・（２）
【請求項１０】
請求項１乃至請求項９のいずれかに記載の現像装置が搭載された画像形成装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１２−１５９８１６（Ｐ２０１２−１５９８１６Ａ）
【公開日】平成２４年８月２３日（２０１２．８．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１７３３０５（Ｐ２０１１−１７３３０５）
【出願日】平成２３年８月８日（２０１１．８．８）
【出願人】（０００００６１５０）京セラドキュメントソリューションズ株式会社 (13,173)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年８月２３日（２０１２．８．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月８日（２０１１．８．８）
【出願人】（０００００６１５０）京セラドキュメントソリューションズ株式会社 (13,173)
【Ｆターム（参考）】
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