特許 7604186 現像装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-12-13

(45)【発行日】2024-12-23

(54)【発明の名称】現像装置

(51)【国際特許分類】

   G03G 15/08 20060101AFI20241216BHJP

【ＦＩ】

G03G15/08 366

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2020191309

(22)【出願日】2020-11-18

(65)【公開番号】P2022080328

(43)【公開日】2022-05-30

【審査請求日】2023-11-09

(73)【特許権者】

【識別番号】000001007

【氏名又は名称】キヤノン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110003133

【氏名又は名称】弁理士法人近島国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】重廣 浩司

【審査官】内藤 万紀子

(56)【参考文献】

【文献】特開２０２０－０２０９６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－０７０７０８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－１９４７８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－０５２２２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－１２２５５５（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０２０／０３０１３１５（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２０２０－０５２０７９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－１０６６０１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０３Ｇ １５／０８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

現像位置にトナーとキャリアを含む現像剤を担持搬送する現像剤担持体と、
前記現像剤を収容する現像容器と、
第１搬送スクリュー部と、
第２搬送スクリュー部と、
補給用搬送スクリュー部と、
を備え、
前記現像容器は、
前記現像剤担持体に現像剤を供給するための第１室と、
隔壁によって前記第１室と区画された第２室と、
前記第１室から前記第２室に現像剤が連通することを許容する第１連通部と、
前記第２室から前記第１室に現像剤が連通することを許容する第２連通部と、
前記第１室と前記第２室との間で現像剤が循環する循環経路に補給用現像剤を搬送するための補給用搬送経路と、
前記補給用搬送経路に補給用現像剤を補給する現像剤補給部と、
を有し、
前記第１搬送スクリュー部は、前記第１室に設けられ、前記第２連通部から前記第１連通部に向かう第１方向に現像剤を搬送し、
前記第２搬送スクリュー部は、前記第２室に設けられ、前記第１連通部から前記第２連通部に向かう第２方向に現像剤を搬送し、
前記補給用搬送スクリュー部は、前記補給用搬送経路に設けられ、前記現像剤補給部から前記第１連通部に向かう第３方向に補給用現像剤を搬送し、
前記補給用搬送経路は、前記第２方向に関して、前記第２室よりも上流に配置されており、
前記第２搬送スクリュー部は、前記第２方向に関して、前記第１連通部よりも下流且つ前記第２連通部よりも上流に配置されており、
前記補給用搬送スクリュー部は、前記第２方向に関して、前記第２搬送スクリュー部よりも上流に配置されており、
前記補給用搬送スクリュー部の回転軸は、前記第２搬送スクリュー部の回転軸と同軸であり、
前記補給用搬送スクリュー部は、
前記補給用搬送スクリュー部の回転軸の外周面に螺旋状に形成された、補給用現像剤を前記第３方向に搬送する第１羽根部と、
前記補給用搬送スクリュー部の回転軸の外周面に螺旋状に形成された、補給用現像剤を前記第３方向に搬送する第２羽根部と、
前記補給用搬送スクリュー部の回転軸の外周面に螺旋状に形成された、補給用現像剤を前記第３方向に搬送する第３羽根部と、
を有し、
前記第１羽根部のピッチ、前記第２羽根部のピッチ、及び、前記第３羽根部のピッチのそれぞれは、前記第２搬送スクリュー部の羽根のピッチよりも大きく、
前記第１羽根部の外径と前記第２羽根部の外径と前記第３羽根部の外径は、同じであり、
前記第３方向に関して前記第１羽根部の終端と前記第２羽根部の始端との間であって且つ前記第１羽根部の前記終端及び前記第２羽根部の前記始端から前記補給用搬送スクリュー部の周方向にずれた領域において、前記第３羽根部が連続して形成されていることを特徴とする現像装置。

【請求項2】

前記補給用搬送スクリュー部の回転軸線方向において、前記第１羽根部の前記終端と前記第２羽根部の前記始端との間には、ギャップが設けられている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方向に関して、前記第１羽根部の前記終端及び前記第２羽根部の前記始端のそれぞれは、前記第１連通部よりも上流に配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の現像装置。

【請求項4】

前記補給用搬送スクリュー部は、前記補給用搬送経路から前記第１連通部まで延伸して設けられていることを特徴とする請求項１ないし３の何れか１項に記載の現像装置。

【請求項5】

前記補給用搬送スクリュー部は、前記第１羽根部の前記終端と前記第２羽根部の前記始端によって形成されたギャップを有し、
前記補給用搬送スクリュー部の周方向に関して、前記ギャップの範囲は、３０°以上９０°以下であることを特徴とする請求項１に記載の現像装置。

【請求項6】

前記ギャップは、前記補給用搬送経路と前記循環経路とが合流する合流部に配置されていることを特徴とする請求項５に記載の現像装置。

【請求項7】

前記ギャップは、前記第３方向に関して前記現像剤補給部から外れた位置に配置されていることを特徴とする請求項５又は６に記載の現像装置。

【請求項8】

前記第２搬送スクリュー部には、前記第２搬送スクリュー部の回転軸線方向の少なくとも一部に羽根が不連続となる部分が形成されていることを特徴とする請求項１ないし７の何れか１項に記載の現像装置。

【請求項9】

前記補給用搬送スクリュー部は、前記補給用搬送スクリュー部の回転軸の外周面に螺旋状に形成された、補給用現像剤を前記第３方向に搬送する第４羽根部を更に有することを特徴とする請求項１ないし８の何れか１項に記載の現像装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、静電潜像を現像剤により現像する現像装置に関する。

【背景技術】

【0002】

電子写真方式などを用いた画像形成装置では、感光ドラムなどの像担持体に形成された静電潜像を現像装置によりトナー像として現像する。具体的には、現像装置が備える現像剤担持体に現像剤を担持させ、現像部において現像剤を像担持体に供給することでトナー像を形成する。このような現像装置として、トナーとキャリアを含む二成分現像剤を用いたものが、従来から使用されている。二成分現像剤を用いた現像装置の場合、現像容器の循環経路において現像剤をスクリューにより攪拌しつつ搬送する。

【0003】

このように現像剤を循環経路内で搬送するスクリューとして、回転軸の周囲に螺旋状に形成された複数の羽根を設けた多条スクリューにおいて、羽根のそれぞれに回転軸の軸線方向で不連続となる不連続部を設けた構成が提案されている（特許文献１）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１０－２５６４２９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ここで、二成分現像方式の現像装置では、静電潜像を現像することによって消費した分の現像剤を逐次新しく補給することで現像装置内のトナーの量をキャリアの量に対して所定の割合で維持しながら画像形成を行うことができる。このような構成において、補給用の現像剤を現像剤担持体へ搬送するまでに如何に良好に攪拌できるか否か、ということが異常画像を低減するために重要な課題となってきている。

【0006】

特に、補給用の現像剤が輸送中に受ける熱履歴や、画像形成装置の現像剤搬送経路中の駆動などによって凝集塊が発生することがあり、凝集塊が意図せず現像部に供給されることで画像上に染みを落としたような画像不良（シミ画像）が発生する。したがって、現像剤を搬送する搬送スクリューによって凝集塊を破砕することが、これらシミ画像を抑制し画像品質を向上するために重要である。

【0007】

上述の特許文献１には、現像剤の攪拌性を向上するためのスクリュー構成が開示されている。しかしながら、特許文献１のように現像剤の循環経路内の搬送スクリューの現像剤の攪拌性を向上させただけでは、補給用の現像剤中の凝集塊を十分に破砕できない虞がある。

【0008】

本発明は、補給用搬送スクリュー部により補給用現像剤中の凝集塊を効率的に崩すことが可能な構成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】

【0009】

本発明の一態様は、現像位置にトナーとキャリアを含む現像剤を担持搬送する現像剤担持体と、前記現像剤を収容する現像容器と、第１搬送スクリュー部と、第２搬送スクリュー部と、補給用搬送スクリュー部と、を備え、前記現像容器は、前記現像剤担持体に現像剤を供給するための第１室と、隔壁によって前記第１室と区画された第２室と、前記第１室から前記第２室に現像剤が連通することを許容する第１連通部と、前記第２室から前記第１室に現像剤が連通することを許容する第２連通部と、前記第１室と前記第２室との間で現像剤が循環する循環経路に補給用現像剤を搬送するための補給用搬送経路と、前記補給用搬送経路に補給用現像剤を補給する現像剤補給部と、を有し、前記第１搬送スクリュー部は、前記第１室に設けられ、前記第２連通部から前記第１連通部に向かう第１方向に現像剤を搬送し、前記第２搬送スクリュー部は、前記第２室に設けられ、前記第１連通部から前記第２連通部に向かう第２方向に現像剤を搬送し、前記補給用搬送スクリュー部は、前記補給用搬送経路に設けられ、前記現像剤補給部から前記第１連通部に向かう第３方向に補給用現像剤を搬送し、前記補給用搬送経路は、前記第２方向に関して、前記第２室よりも上流に配置されており、前記第２搬送スクリュー部は、前記第２方向に関して、前記第１連通部よりも下流且つ前記第２連通部よりも上流に配置されており、前記補給用搬送スクリュー部は、前記第２方向に関して、前記第２搬送スクリュー部よりも上流に配置されており、前記補給用搬送スクリュー部の回転軸は、前記第２搬送スクリュー部の回転軸と同軸であり、前記補給用搬送スクリュー部は、前記補給用搬送スクリュー部の回転軸の外周面に螺旋状に形成された、補給用現像剤を前記第３方向に搬送する第１羽根部と、前記補給用搬送スクリュー部の回転軸の外周面に螺旋状に形成された、補給用現像剤を前記第３方向に搬送する第２羽根部と、前記補給用搬送スクリュー部の回転軸の外周面に螺旋状に形成された、補給用現像剤を前記第３方向に搬送する第３羽根部と、を有し、前記第１羽根部のピッチ、前記第２羽根部のピッチ、及び、前記第３羽根部のピッチのそれぞれは、前記第２搬送スクリュー部の羽根のピッチよりも大きく、前記第１羽根部の外径と前記第２羽根部の外径と前記第３羽根部の外径は、同じであり、前記第３方向に関して前記第１羽根部の終端と前記第２羽根部の始端との間であって且つ前記第１羽根部の前記終端及び前記第２羽根部の前記始端から前記補給用搬送スクリュー部の周方向にずれた領域において、前記第３羽根部が連続して形成されていることを特徴とする現像装置である。

【発明の効果】

【0010】

本発明によれば、補給用搬送スクリュー部により補給用現像剤中の凝集塊を効率的に崩すことができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】第１の実施形態に係る画像形成装置の概略構成図。

【図2】第１の実施形態に係る現像装置の概略構成横断面図。

【図3】補給装置及び現像装置の概略構成縦断面図。

【図4】現像装置を、一部を省略して上方から見た図。

【図5】羽根の搬送面の角度を示す図。

【図6】羽根のピッチと現像剤の搬送量の関係を示すグラフ。

【図7】（ａ）比較例に係る搬送スクリューを示す側面図、（ｂ）第１の実施形態に係る搬送スクリューを示す側面図、（ｃ）不連続部の範囲を示す側面図及び断面図、（ｄ）各羽根の不連続同士の間隔を示す側面図及び断面図。

【図8】羽根の角度を説明するための模式図。

【図9】シミ画像を可視化した図。

【図10】（ａ）現像剤の補給量と凝集塊個数との関係を示すグラフ、（ｂ）不連続部の切り欠き断面の角度と凝集塊個数との関係を示すグラフ。

【図11】第２の実施形態に係る搬送スクリューを示す図。

【図12】（ａ）不連続部の断面積比と凝集塊個数との関係を示すグラフ、（ｂ）不連続部の断面積比と遅れ時間との関係を示すグラフ。

【図13】現像剤の補給量と凝集塊個数との関係を示すグラフ。

【図14】第３の実施形態に係る補給用搬送経路周辺の断面図。

【図15】（ａ）現像剤の補給量と凝集塊個数との関係を示すグラフ、（ｂ）不連続部の切り欠き断面の角度と凝集塊個数との関係を示すグラフ。

【発明を実施するための形態】

【0012】

＜第１の実施形態＞
第１の実施形態について、図１ないし図１０を用いて説明する。まず、本実施形態の画像形成装置の概略構成について、図１を用いて説明する。

【0013】

［画像形成装置］
画像形成装置１００は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの４色に対応して設けられ４つの画像形成部ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＫを有する電子写真方式のフルカラープリンタである。本実施形態では、画像形成部ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＫを後述する中間転写ベルト２４の回転方向に沿って配置したタンデム型としている。画像形成装置１００は、画像形成装置本体に接続された原稿読み取り装置（図示せず）又は画像形成装置本体に対し通信可能に接続されたパーソナルコンピュータ等のホスト機器からの画像信号に応じてトナー像（画像）を記録材２７に形成する。記録材としては、用紙、プラスチックフィルム、布などのシート材が挙げられる。

【0014】

このような画像形成プロセスの概略を説明すると、まず、各画像形成部ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＫでは、それぞれ、感光ドラム２８Ｙ、２８Ｍ、２８Ｃ、２８Ｋ上に各色のトナー像を形成する。このように形成された各色のトナー像は、中間転写ベルト２４上へ転写され、続いて中間転写ベルト２４から記録材２７上に転写される。トナー像が転写された記録材２７は、定着装置２５に搬送されて、トナー像が記録材２７に定着される。以下、詳しく説明する。なお、各画像形成部ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＫは、画像形成装置本体に対して着脱自在な、感光ドラム２８Ｙ、２８Ｍ、２８Ｃ、２８Ｋを有するドラムカートリッジと、現像装置（現像カートリッジ）１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋとから構成される。これらを一体に画像形成装置本体から着脱自在としたプロセスカートリッジであっても良い。

【0015】

なお、画像形成装置１００が備える４つの画像形成部ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＫは、現像色が異なることを除いて実質的に同一の構成を有する。したがって、以下、代表して画像形成部ＰＹについて説明し、他の画像形成部の構成は、画像形成部ＰＹにおける構成に付した符号の添え字「Ｙ」をそれぞれＭ、Ｃ、Ｋに置き換えて示し、説明を省略する。

【0016】

画像形成部ＰＹには、像担持体として円筒型の感光体、即ち、感光ドラム２８Ｙが配設されている。感光ドラム２８Ｙは、所定のプロセススピード（周速度）で図中矢印方向に回転駆動される。感光ドラム２８Ｙの周囲には帯電ローラ２１Ｙ（帯電装置）、現像装置１Ｙ、一次転写ローラ２３Ｙ、クリーニング装置２６Ｙが配置されている。感光ドラム２８Ｙの図中上方には露光装置（レーザースキャナ）２２Ｙが配置されている。

【0017】

帯電ローラ２１Ｙは、画像形成時に感光ドラム２８Ｙに従動回転する。帯電ローラ２１Ｙは、感光ドラム２８Ｙに向かって加圧バネ（不図示）によって付勢されている。また、帯電ローラ２１Ｙは、高圧電源から帯電バイアスが印加される。これによって、感光ドラム２８Ｙは、帯電ローラ２１Ｙによりほぼ均一に帯電される。

【0018】

また、感光ドラム２８Ｙ、２８Ｍ、２８Ｃ、２８Ｋと対向して中間転写ベルト２４が配置されている。中間転写ベルト２４は、二次転写内ローラ２９ａを含む複数の張架ローラにより張架され、複数の張架ローラのうちの駆動ローラの駆動により図中矢印方向に周回移動する。二次転写内ローラ２９ａと中間転写ベルト２４を挟んで対向する位置には、二次転写部材としての二次転写外ローラ２９ｂが配置され、中間転写ベルト２４上のトナー像を記録材２７に転写する二次転写部Ｔ２を構成している。二次転写部Ｔ２の記録材搬送方向下流には定着装置２５が配置される。

【0019】

上述のように構成される画像形成装置１００により画像を形成するプロセスについて説明する。まず、画像形成動作が開始すると、回転する感光ドラム２８Ｙの表面が帯電ローラ２１Ｙによって一様に帯電される。次いで、感光ドラム２８Ｙは、露光装置２２Ｙから発せられる画像信号に対応したレーザ光Ｌにより露光される。これにより、感光ドラム２８Ｙ上に画像信号に応じた静電潜像が形成される。感光ドラム２８Ｙ上の静電潜像は、現像装置１Ｙ内に収容されたトナーによって顕像化され、可視像（トナー像）となる。

【0020】

感光ドラム２８Ｙ上に形成されたトナー像は、中間転写ベルト２４を挟んで配置される一次転写ローラ２３Ｙとの間で構成される一次転写部Ｔ１Ｙにて、中間転写ベルト２４に一次転写される。一次転写後に感光ドラム２８Ｙ表面に残ったトナー（転写残トナー）は、クリーニング装置２６Ｙによって除去される。

【0021】

このような動作をマゼンタ、シアン、ブラックの各画像形成部でも順次行い、中間転写ベルト２４上で４色のトナー像を重ね合わせる。その後、トナー像の形成タイミングに合わせて記録材収納カセット（図示せず）に収容された記録材２７が二次転写部Ｔ２に搬送され、中間転写ベルト２４上の４色のトナー像が、記録材２７上に一括で二次転写される。二次転写部Ｔ２で転写しきれずに中間転写ベルト２４に残留したトナーは、中間転写ベルトクリーナ２４ａにより除去される。

【0022】

次いで、記録材２７は定着装置２５に搬送される。そして、この定着装置２５によって、加熱、加圧されることで、記録材２７上のトナーは溶融、混合されて、フルカラーの画像として記録材２７に定着される。その後、記録材２７は機外に排出される。これにより、一連の画像形成プロセスが終了する。なお、所望の画像形成部のみを用いて、所望の色の単色又は複数色の画像を形成することも可能である。

【0023】

［現像装置］
次に、現像装置１Ｙについて、図２ないし図４を用いて説明する。なお、現像装置１Ｍ、１Ｃ、１Ｋについても同様である。現像装置１Ｙは、非磁性トナーと磁性キャリアとを含む二成分現像剤を収容する現像容器２を有する。現像容器２は、感光ドラム２８Ｙに対向した現像領域の部分が開口しており、この開口部に一部露出するようにして、内部にマグネットロール４が非回転に配置された現像剤担持体としての現像スリーブ３が回転可能に設置されている。

【0024】

本実施形態では、現像スリーブ３は非磁性材料で構成され、所定のプロセススピード（周速度）で、現像動作時に図２の矢印方向に回転する。磁界発生手段としてのマグネットロール４は、周方向に沿って複数の磁極として、Ｎ１、Ｎ２、Ｎ３、Ｓ１、及び、Ｓ２の５つの磁極を有し、発生する磁界により現像スリーブ３の表面に現像剤を担持させる。

【0025】

即ち、現像スリーブ３は、図中矢印方向に回転し、マグネットロール４のＮ１極（吸引極）の位置で吸着した現像剤を規制部材としてのブレード５方向へ搬送する。Ｓ１極によって現像スリーブ３上で穂立ちされられた現像剤は、ブレード５によって、現像スリーブ３とブレード５のギャップをその量が規制されつつ通過することで、現像スリーブ３上に所定の層厚の現像剤層を形成する。そして、現像剤層は感光ドラム２８と対向する現像領域（現像部、現像位置）に担持搬送され、Ｎ２極によって磁気穂を形成した状態で感光ドラム２８の表面に形成されている静電潜像を現像する。現像に供された後の現像剤はＮ３極（剥離極）とＮ１極の間にある無磁力帯まで搬送され、現像スリーブ３より剥離されて現像剤循環経路へ取り込まれる。

【0026】

なお、本実施形態においては、感光ドラム２８Ｙと現像スリーブ３との対向部である現像領域に対して、現像スリーブ３表面の回転方向上流側で現像剤を規制するため、ブレード５が現像スリーブ３の下方に配置されている。

【0027】

現像容器２の内部は、垂直方向に延在する隔壁（仕切り部材）１５によって、第１搬送経路としての現像室（第１室）１１と第２搬送経路としての攪拌室（第２室）１２とに区画されている。図４に示すように、隔壁１５の長手方向（現像スリーブ３の回転軸線方向）の両端側には、それぞれ現像室１１と攪拌室１２とを連通する連通部（受け渡し部、連通口）１６、１７が形成されている。これにより、現像室１１と攪拌室１２とで現像剤の循環経路を形成している。

【0028】

また、現像容器２内には、それぞれ現像剤を攪拌しつつ且つ搬送する第１搬送スクリュー１３（第１搬送スクリュー部）と、第２搬送スクリュー１４（第２搬送スクリュー部）と、補給搬送スクリュー３１（補給搬送スクリュー部）が配置されている。なお、図３及び図４に示す搬送スクリューは模式図であり、図３及び図４は、第１搬送スクリュー１３、第２搬送スクリュー１４及び補給搬送スクリュー３１が、１の条数の羽根を有する１条スクリューである例を図示している。一方、本実施形態では、第１搬送スクリュー１３、第２搬送スクリュー１４及び補給搬送スクリュー３１は、複数の条数の羽根を有する多条スクリューであるものとして以降説明を進める。具体的には、各搬送スクリューは、回転軸と、回転軸の周囲に螺旋状に形成された３条の羽根とを備えた３条スクリューとしている。なお、補給搬送スクリュー３１は多条スクリューであるのに対し、第１搬送スクリュー１３及び第２搬送スクリュー１４は１条スクリューである変形例であってもよい。

【0029】

第１搬送スクリュー１３は、現像室１１に配置され、現像室１１内（第１搬送経路内）の現像剤を第１方向としての図４の矢印α方向に攪拌しつつ搬送し、且つ、現像スリーブ３に現像剤を供給する。第１方向は、連通部（第２連通部）１６から連通部（第１連通部）１７に向かう方向である。第２搬送スクリュー１４は、攪拌室１２に配置され、攪拌室１２内（第２搬送経路内）の現像剤を第１方向と逆の第２方向としての図４の矢印β方向に攪拌しつつ搬送する。第２方向は、連通部１７から連通部１６に向かう方向である。現像剤は、このようにして、第１、第２搬送スクリュー１３、１４によって搬送され、連通部１６、１７を介して現像容器２内を循環する。

【0030】

攪拌室１２の第２搬送スクリュー１４の搬送方向上流側（第２方向上流側）には、補給用搬送経路５３が接続されている。補給用搬送経路５３は、循環経路に補給用現像剤を供給するためのものである。このために補給用搬送経路５３には、補給口５０が設けられている。補給口５０は、後述する図３に示す現像剤補給装置８０の補給搬送部（補給パイプ）８３に接続されている。補給用搬送経路５３は、第２搬送スクリュー１４の上流に位置し、第２搬送スクリュー１４と同軸上の現像剤循環経路外に設置している。そして、補給用搬送経路５３の上流端部の鉛直方向上方に補給用現像剤収容器であるトナーボトル８と連結する様に補給口５０及び補給搬送部８３が備えられている。

【0031】

また、補給用搬送経路５３には、補給搬送スクリュー３１が配置されている。補給搬送スクリュー３１は、補給用搬送経路５３内（補給用搬送経路内）の現像剤を循環経路に向けて搬送する。即ち、補給搬送スクリュー３１は、補給口５０から連通部１７に向かう第３方向に補給用現像剤を搬送する。補給搬送スクリュー３１は、第２搬送スクリュー１４と一体に形成されており、言い換えれば、第２搬送スクリュー１４の一部である。即ち、補給搬送スクリュー３１は、第２搬送スクリュー１４の上流端部から現像剤の循環経路と接続するまでの区間である。したがって、補給用現像剤は、現像剤補給装置８０から補給搬送部８３及び補給口５０を介して補給用搬送経路５３に供給され、更に、補給用搬送経路５３に配置された補給搬送スクリュー３１により攪拌室１２内に供給される。

【0032】

なお、現像容器２には、図４に示すように、現像容器２内のトナー濃度を検知するトナー濃度センサとしてのインダクタンスセンサ４３が設けられている。本実施形態では、インダクタンスセンサ４３は、攪拌室１２の現像剤搬送方向下流側に設けられている。

【0033】

現像装置１Ｙの上方には、図３に示すように、トナーを含みキャリアを含まない補給用現像剤、若しくは、トナーとキャリアを含む補給用現像剤を収容したトナーボトル８が画像形成装置本体に対して着脱自在に配置されている。例えば、トナーボトル８内には、トナー濃度（キャリア粒子及びトナー粒子の合計重量に対するトナー粒子重量の割合、Ｔ／Ｄ比）が９０％の現像剤が収容されている。一方、現像装置１Ｙ内の現像剤のトナー濃度は、１０％以下、例えば７％～１０％（７％以上１０％以下）程度である。このため、トナーボトル８には、現像装置１Ｙ内で循環する現像剤のトナー濃度よりも高いトナー濃度の現像剤が収容されている。

【0034】

上述の現像剤補給装置８０は、このトナーボトル８と、補給機構８１と、補給搬送部８３とを有する。トナーボトル８は、円筒状の容器の内壁に螺旋状の溝を掘った構成となっており、トナーボトル８自体が回転することで長手方向（回転軸線方向）へと現像剤の搬送力を発生させる。トナーボトル８の現像剤搬送方向下流端部には、補給機構８１が接続されている。補給機構８１は、トナーボトル８から搬送される現像剤を排出口８２から排出するポンプ部８１ａを有する。ポンプ部８１ａは、蛇腹状に形成され、回転駆動されることで容積が変化して空気圧を発生し、トナーボトル８から搬送された現像剤を排出口８２から排出する。

【0035】

排出口８２には、補給搬送部８３の上端部が接続されており、補給搬送部８３の下端部は、現像装置１Ｙの現像剤の補給口５０に接続されている。即ち、補給搬送部８３は、排出口８２と補給口５０とを連通させている。したがって、ポンプ部８１ａにより排出口８２から排出された現像剤は、補給搬送部８３を通って現像装置１Ｙの現像容器２内に補給される。

【0036】

なお、上述の現像装置１Ｙにおいて、補給口５０が形成された補給用搬送経路５３は、攪拌室１２の現像剤搬送方向上流側で、且つ、現像室１１と攪拌室１２とで形成される現像剤の循環経路の外側に備えられている。具体的には、補給用搬送経路５３は、一方の連通部１７よりも攪拌室１２の現像剤搬送方向上流側に設けられている。したがって、補給口５０の近傍は、現像剤の循環経路の現像剤は殆ど存在せず、補給用現像剤が通過するのみである。

【0037】

このような現像剤補給装置８０による補給は、自動トナー補給制御（以下、「ＡＴＲ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｔｏｎｅｒ Ｒｅｐｌｅｎｉｓｈｅｒ）制御」という）により行われる。このＡＴＲ制御は、画像形成時の画像比率、インダクタンスセンサ４３、トナー像の濃度を検知する濃度センサ１０１（図１）によるパッチ画像の濃度検知結果に応じて、現像剤補給装置８０の動作を制御して、現像剤を現像装置１Ｙに補給するものである。

【0038】

濃度センサ１０１は、図１に示すように、中間転写ベルト２４の回転方向に関し、最下流の画像形成部ＰＫの下流で、二次転写部Ｔ２の上流に、中間転写ベルト２４の表面と対向して配置されている。濃度センサ１０１を用いる制御では、例えば、画像形成ジョブの開始時や所定枚数の画像形成毎などのタイミングで、制御用のトナー像（パッチ画像）を中間転写ベルト２４上に転写し、濃度センサ１０１によりパッチ画像の濃度を検知する。そして、この検知結果に基づいて、現像剤補給装置８０による現像剤の補給制御を行う。

【0039】

なお、現像装置１Ｙに現像剤を補給する構成は、このような構成に限らず、従来から知られている構成を用いても良い。例えば、トナーボトルと現像装置との間に、トナーボトルから供給される現像剤を一旦貯留する現像剤貯留部を有するホッパーを設け、このホッパーから現像装置に現像剤を補給する構成であっても良い。この構成の場合、ホッパーが現像装置に現像剤を補給するためのスクリューを有し、このスクリューの駆動を制御することで、上述の現像剤補給装置８０と同様に現像装置への補給を行う。

【0040】

［現像剤の循環］
次に、現像容器２内の現像剤の循環について、図４を用いてより詳しく説明する。第１搬送スクリュー１３及び第２搬送スクリュー１４は、現像スリーブ３の回転軸線方向に沿って略平行に配置されている。そして、第１搬送スクリュー１３と、第２搬送スクリュー１４とは、現像スリーブ３の回転軸線方向に沿って互いに逆方向に現像剤を搬送する。こうして、現像剤は、第１搬送スクリュー１３、第２搬送スクリュー１４によって、連通部１６、１７を介して現像容器２内を循環させられる。

【0041】

即ち、第１搬送スクリュー１３、第２搬送スクリュー１４の搬送力により、現像工程でトナーが消費されてトナー濃度の低下した現像スリーブ３上の現像剤は、現像室１１に回収され、連通部１７を介して攪拌室１２に搬送され、攪拌室１２内を移動する。また、現像スリーブ３にコートされなかった現像室１１内の現像剤も、現像室１１内を移動し、連通部１７を介して攪拌室１２内へ移動する。

【0042】

ここで、攪拌室１２の連通部１７よりも第２搬送スクリュー１４の現像剤搬送方向上流側には、現像剤補給装置８０から現像剤が補給される補給用搬送経路５３が設けられている。このため、攪拌室１２では、現像室１１から連通部１７を介して搬送された現像剤と、補給用搬送経路５３から供給された補給用現像剤とが、第２搬送スクリュー１４によって攪拌しつつ搬送される。そして、第２搬送スクリュー１４により搬送された現像剤が、連通部１６を介して現像室１１へ移動する。

【0043】

一般的に、トナー及びキャリアを用いた二成分現像方式では、トナーとキャリアとを摩擦接触させることによって両者を所定の極性に荷電させる。このため、一成分現像剤を用いた一成分現像方式よりも、トナーの受けるストレスが少ないという特徴を有している。

【0044】

また、現像剤中のキャリアの表面積はトナーよりも大きいことから、トナーがキャリア表面に付着することによってキャリアが汚れることも少ない。しかし、長期間の使用により、キャリア表面に付着した汚れ（スペント）が増加し、そのためにトナーを帯電する能力が次第に低下する。その結果、かぶりやトナー飛散の問題が発生する。二成分現像方式の現像装置の長寿命化を図るために、現像装置に収容するキャリアの量を増やすことも考えられるが、これは現像装置の大型化を招くために望ましくない。

【0045】

このため、本実施形態の現像装置１Ｙでは、ＡＣＲ(Ａｕｔｏ Ｃａｒｒｉｅｒ Ｒｅｆｒｅｓｈ)方式を採用している。ＡＣＲ方式では、上述のように、新規の現像剤を少しずつ現像容器２内に補給すると共に、帯電性能の劣化した現像剤を少しずつ現像装置から排出することによって、劣化キャリアの増加を抑制するものである。このような現像装置１Ｙは、現像剤の嵩変動を利用して、余剰となった劣化現像剤を排出して現像容器２内の現像剤の嵩レベルを大略一定に保つ構成である。このＡＣＲ方式の現像装置１Ｙによれば、現像容器２内の劣化キャリアが少しずつ新規キャリアに置換され、現像容器２内のキャリアの帯電性能を大略一定に保つことが可能となる。上記ＡＣＲ方式の現像装置１Ｙには、トナー比率の高い補給用現像剤が用いられる。通常、トナーに対するキャリアの重量比率は５～１０％程度である。言い換えれば、補給用現像剤は、トナー濃度が９０％以上、例えば９０～９５％（９０％以上９５％以下）程度の現像剤が用いられる。

【0046】

［現像剤］
ここで、本実施形態で用いる二成分現像剤について説明する。現像剤はマイナス帯電極性の非磁性トナーと、プラス帯電極性の磁性キャリアを混合したものを用いる。非磁性トナーは、ポリエステル、スチレンアクリル等の樹脂に着色料、ワックス成分などを内包し、粉砕あるいは重合によって粉体としたものに、酸化チタン、シリカ等の微粉末を表面に添加したものである。磁性キャリアは、フェライト粒子や磁性粉を混錬した樹脂粒子からなるコアの表層に樹脂コートを施したものである。初期状態の現像剤中のトナーの濃度は、本実施形態の場合１０％としている。

【0047】

次に、現像容器内で現像剤を搬送するスクリュー部材として、図５に示す１条の搬送スクリュー４００を用いた場合の羽根４０２のピッチと現像剤の搬送性について説明する。搬送スクリュー４００は、回転軸４０１の周囲に螺旋状に形成された１条の羽根４０２を設けたものである。図示の例では、スクリュー外径が１４ｍｍの場合を示している。

【0048】

搬送スクリュー４００の１回転当たりの現像剤搬送量は、羽根４０２のピッチ４０３によって変化する。全ての現像剤が螺旋状の羽根４０２に追従して運ばれると仮定すると、搬送スクリュー４００が１回転する間に現像剤が進む距離は、羽根４０２のピッチ４０３に等しくなる。しかしながら、実際には、羽根４０２の上を滑って行く現像剤があるため、全ての現像剤が羽根４０２に追従して搬送されることはない。ピッチ４０３を広げていくと、羽根４０２の搬送面の角度αが小さくなっていくため、上述の羽根４０２上を滑る現像剤の量が増えていく。上述の現像剤の挙動に対して、トナーの場合は二成分現像剤よりも流動性が低いため、羽根上を滑る挙動が少なく羽根の間にトナーを保持しつつ搬送される傾向が強いため、搬送効率は高くなる。

【0049】

図６に、羽根４０２のピッチ４０３を変化させて、それぞれの１回転当たりの現像剤搬送量を調べた結果を示す。搬送スクリュー４００のピッチ４０３と１回転当たりの現像剤搬送量の関係は、図６のような上に凸のグラフとなる。図６では、ピッチ４０３が３０ｍｍの際に１回転当たりの現像剤搬送量が最も多くなる。なお、スクリュー外径を変えた場合には、図６に表わされるグラフの形状は異なるものとなるので、本実施形態を適用可能なピッチは、これに限るものではない。

【0050】

［現像剤中の凝集塊について］
ここで、近年は現像装置の小型省スペース化が進んでおり、現像装置内部に充填されている二成分現像剤の量が少量になる傾向がある。そのため、補給用現像剤を現像スリーブへ搬送するまでに如何に良好に攪拌できるか否か、ということが異常画像を低減するために重要な課題となってきている。特に、補給用現像剤が輸送中に受ける熱履歴や、画像形成装置の現像剤搬送経路中の駆動などによって凝集塊が発生することがあり、凝集塊が意図せず現像部に供給されることで画像上に染みを落としたような画像不良（シミ画像）が発生する。したがって、現像装置内部に設置された現像剤を搬送する搬送スクリューによって凝集塊を破砕することが、これらシミ画像を抑制し画像品質を向上するために重要である。

【0051】

しかしながら、現像剤中に混入した凝集塊は現像剤と比重が異なるため現像剤表面を漂いながら搬送されて現像部においてシミ画像として顕在化することが多い。このため、特許文献１に記載されているように、攪拌室１２内に配置された第２搬送スクリュー１４を多条スクリューとすると共に、羽根に不連続部を有する構成にしたとしても、凝集塊の破砕機能としては十分とは言えない。さらに、攪拌性を重視しているため現像剤の搬送能力が低下することで、消費トナーに対してトナー供給が遅れてしまう虞がある。

【0052】

また、上述のような、従来構成より省スペースを達成するための小型で現像剤量が少ない現像装置を用いる場合には、現像剤の量に対する補給されるトナーの割合が多く且つ現像剤の循環経路が短い。更に、搬送スクリューの径などが小さくなる。このため、シミ画像の原因となる凝集塊の破砕に対して不利になってしまう。一方で、凝集塊を破砕するために搬送スクリューにパドルなどの攪拌部材を設けた場合、現像剤の搬送能力を低下させることになってしまう。

【0053】

更に、本実施形態では、画像形成装置本体の省スペース化のために補給用現像剤の貯蔵部であるホッパーを用いずにトナーボトル８から現像装置１Ｙ内に直接現像剤を補給する構成としている。このような構成の場合、計量による振れが大きく従来構成の補給量より多い量の現像剤が補給されてしまう場合があり、補給用現像剤中の凝集塊の影響を受けやすくなる。このため、画像形成装置本体及び現像装置の小型化が進むにつれて、より凝集塊を破砕することができるような現像装置が求められている。そこで、本実施形態では、小型省スペースの現像装置を用いた場合にも搬送能力の低下を抑えつつ凝集塊の破砕効率を向上して、シミ画像の発生を低減すべく、補給搬送スクリュー３１を次のような構成としている。

【0054】

［補給搬送スクリュー］
次に、本実施形態の補給搬送スクリュー３１の構成について説明する。補給搬送スクリュー３１は、図７（ｂ）に示すように、回転軸３１０と、回転軸３１０の周囲に螺旋状に形成された複数の条数の羽根３１１とを有する。そして、複数の条数の羽根３１１のうちの少なくとも１条の羽根３１１は、回転軸３１０の軸線方向の少なくとも一部に羽根３１１が不連続となる不連続部（切り欠き部）３１２を有する。

【0055】

また、上述したように、補給用搬送経路５３は、攪拌室１２の第２搬送スクリュー１４の現像剤搬送方向である第２方向上流側に接続されている。そして、補給用搬送経路５３に配置された補給搬送スクリュー３１は、第２搬送スクリュー１４の第２方向上流に配置され、第２搬送スクリュー１４と共通の回転軸３１０を有する。即ち、補給搬送スクリュー３１と第２搬送スクリュー１４とは、同じ回転軸３１０を有し、一体的に形成されたものである。

【0056】

また、第２搬送スクリュー１４も、回転軸３１０と、回転軸３１０の周囲に螺旋状に形成された複数の条数の羽根１４ａとを有する。そして、複数の条数の羽根１４ａのうちの少なくとも１条の羽根１４ａは、回転軸３１０の軸線方向の少なくとも一部に羽根１４ａが不連続となる不連続部（切り欠き部）１４ｂを有する。本実施形態では、補給搬送スクリュー３１と第２搬送スクリュー１４は、３条の羽根３１１、１４ａを有する３条スクリューであり、そのうちの２条以上の羽根３１１、１４ａに不連続部３１２、１４ｂを形成している。具体的には、３条の羽根３１１、１４ａのそれぞれの複数個所に不連続部３１２、１４ｂを形成している。

【0057】

このように本実施形態では、補給搬送スクリュー３１として、螺旋状の羽根３１１が回転軸（スクリュー軸）３１０に対して複数存在している多条スクリューを採用している。多条スクリューは、上述のようにスクリュー軸に対して螺旋状の羽根を複数枚備わっているため、スクリューが１回転した際にとある断面を通過する羽根の数が条数の分だけ増加する。そのため、スクリューの搬送性能が向上する特性を持っている。但し、羽根の数を増やし過ぎると単位体積当たりに占めるスクリューの体積が増加して、現像剤を抱き込めなくなるため搬送力が低下する特徴もある。したがって、補給搬送スクリュー３１を多条スクリューとすることで、現像容器２に新たに補給された補給用現像剤が補給搬送スクリュー３１の１回転あたり搬送される効率も向上し、現像容器２内に効率よく供給することができる。

【0058】

図７（ａ）は、比較例として、羽根に不連続部がない補給搬送スクリュー４１０及び不連続部がある第２搬送スクリュー１４を示す。この比較例の場合も、補給搬送スクリュー４１０及び第２搬送スクリュー１４は、３条スクリューである。また、第２搬送スクリュー１４は、羽根１４ａに不連続部１４ｂを有する。一方、図７（ｂ）は、上述したような本実施形態の補給搬送スクリュー３１及び第２搬送スクリュー１４を示し、図７（ｃ）は不連続部３１２の範囲を、図７（ｄ）は不連続部３１２の間隔をそれぞれ示している。

【0059】

図８は、上述した３条スクリューに対して、スクリュー１周あたり外周の長さを平面図に展開したものである。図８において、縦方向は搬送スクリューの回転軸に対して垂直方向でのスクリューの外径の外周の長さ、横方向は搬送スクリューの回転軸線方向のスクリューピッチ（羽根のピッチ）を示している。また、斜めの各直線は３条スクリューが１周回転したときのスクリューの最外周の距離（最も外側に位置する部分が移動する距離）を示している。また、羽根の外径を直径とする円の外周の長さ（スクリュー外周長）を縦軸にとり、羽根の１ピッチを横軸にとった場合の、対角線と横軸がなす角度を羽根の角度αとする。なお、羽根の外径とは、搬送スクリューの外径であり、回転軸に直交する断面において回転軸の中心から羽根の外周までの距離を半径とする円の外径に相当する。

【0060】

３条スクリューが１周回転したときのスクリューの最外周の距離は、スクリュー１周あたりに現像剤を搬送する量にも相当する。そして、この距離が大きいほど現像剤を多く搬送していることになり、同様に補給現像剤と多くの現像剤と搬送し撹拌していると言い換えることもできる。ここで、上記スクリュー最外周の距離は、スクリューの外径、羽根の角度αもしくはスクリューピッチによっても決まってくるものであり、上述のように搬送スクリューの搬送性が良好なスクリュー外径、および角度αを選択することが必要となってくる。

【0061】

多条スクリューにおける上記スクリュー最外周距離は、各羽根の最外周距離の和がこれに相当し、多条になるとスクリュー最外周距離は条数に比例して増えていく。これはスクリューの撹拌性能が、条数に比例して向上していくと言い換えることができる。ただし、上述のように条数が多すぎると逆に搬送力を低下させてしまうこともある。

【0062】

ここで、前述の図６に示したように、搬送スクリューの羽根ピッチと１回転当たりの現像剤搬送量の関係は、上に凸のグラフに表すことができる。このとき、現像装置内の現像剤を搬送した場合で羽根ピッチが３０ｍｍの際に１回転当たりの現像剤搬送量が最も多くなり、この現像剤よりもトナー濃度が高い補給用現像剤を搬送した場合で羽根ピッチが５０ｍｍの際に１回転当たりの搬送量が多くなる。これは、トナーを多く含む（例えばトナー濃度が９０％以上の）補強用現像剤と、現像装置内で循環する現像剤（例えばトナー濃度が１０％以下）とでは、現像剤の流動性が異なるためである。

【0063】

一方で、多条スクリューによって現像剤を搬送する場合、搬送力が高くなる半面、羽根間及び条間の空間が小さくなって現像剤の挙動が小さくなるため、ミクロな領域での攪拌性能を得にくい。このため、補給用現像剤中に凝集塊が含まれている場合に、図７（ａ）に示したように、補給搬送スクリュー４１０を不連続部がない多条スクリューとした場合、凝集塊を十分に破砕することが難しい。

【0064】

そこで、本実施形態では、上述のように、補給搬送スクリュー３１を多条スクリューとすると共に、羽根３１１に不連続部（ギャップ）３１２を設けることで、補給用現像剤中の凝集塊を破砕し易い構成としている。本実施形態の場合、図７（ｂ）に示すように、補給搬送スクリュー３１の３条の羽根３１１において、各条に１箇所の不連続部３１２を設けた。また、１条の羽根３１１は、不連続部３１２を介して第１羽根部３１１１と第２羽根部３１１２を有する。また、３条のうちの他の２条の羽根３１１は、それぞれ第３羽根部３１１３、第４羽根部３１１４を有する。そして、第３方向に関して第１羽根部３１１１の終端と、第３方向に関して第２羽根部３１１２の始端との間において、第１羽根部３１１１の終端及び第２羽根部３１１２の始端と、補給搬送スクリュー３１の周方向にずれて、第３羽根部３１１３が連続して形成されている。本実施形態では、第４羽根部３１１４も、第３方向に関して第１羽根部３１１１の終端と、第３方向に関して第２羽根部３１１２の始端との間において、第１羽根部３１１１の終端及び第２羽根部３１１２の始端と、補給搬送スクリュー３１の周方向にずれて、補給搬送スクリュー３１の周方向にずれた位置に連続して形成されている。

【0065】

また、本実施形態の場合、補給搬送スクリュー３１の複数の条数の羽根３１１のピッチ（スクリューピッチ）は、第２搬送スクリュー１４の複数の条数の羽根１４ａのピッチよりも大きくしている。これは、上述のように、補給搬送スクリュー３１により搬送される補給用現像剤と、第２搬送スクリュー１４により搬送される現像装置内で循環する現像剤とでは、流動性が異なるためである。具体的には、トナー濃度が高い補給用現像剤の方が流動性が低いため、羽根３１１のピッチを狭めると現像剤が羽根３１１の隙間から搬送方向前方へ滑る挙動が少なくなり、羽根３１１のピッチを広げても現像剤が羽根３１１上を滑り搬送方向後方へ滑る挙動が少なくなる。したがって、図６に示すように補給用現像剤の方が羽根３１１同士の間に保持されつつ搬送される傾向が強く、通常の現像剤よりも羽根３１１のピッチが広い側に搬送量のピークが表れる。

【0066】

不連続部３１２は、図７（ｃ）に示すように、現像剤搬送方向に対して垂直方向に断面が向いており、不連続部３１２の範囲はスクリュー周方向において１周のうち４５度の範囲とした。この不連続部３１２の範囲は、３０度から９０度（３０°以上９０°以下）の範囲であることが望ましい。３０度未満の場合、空間が狭くてスクリューによって搬送中の現像剤が不連続部３１２の断面の前に流れ込み、現像剤が断面と衝突する確率が低下する。一方で、９０度より大きいと多条スクリューのメリットである搬送性能が大きく低下し始める。

【0067】

また、不連続部３１２における羽根３１１の断面、即ち、切り欠き面３１３は平面であり、搬送している現像剤に対して面で衝突する様に形成している。また、切り欠き面３１３は、回転軸３１０に対して垂直方向、若しくは垂直方向に対して±２０°の範囲（－２０°以上＋２０°以下）で切断された断面としている。即ち、切り欠き面３１３は、補給搬送スクリュー３１の回転軸円周面に対して垂直方向に向いて設ける。この切り欠き面３１３は、回転軸周面に対して垂直方向に±２０度程度にすることが望ましい。断面が向いている方向を＋側とした場合、プラス側に２０度よりも大きく傾斜していると回転によって補給用現像剤を抱き込むように搬送するため凝集塊の破砕能力が低下する。また、－２０度よりマイナス側に傾斜していると補給用現像剤が切り欠き面３１３を滑るように搬送されるようになるため、凝集塊の破砕能力が低下する。

【0068】

また、切り欠き面３１３は、補給搬送スクリュー３１による現像剤の搬送方向に対して平行方向、若しくは、平行方向に対して±３０°の範囲（－３０°以上＋３０°以下）で切断された断面としている。即ち、切り欠き面３１３は、搬送方向に対して平行に切られた断面であり、現像剤搬送方向に対して平行方向に傾斜させる場合は±３０度程度までであることが望ましい。切り欠き面３１３が現像剤搬送方向下流側（プラス側）に面を向けて傾斜している場合、平行方向に＋３０度よりもプラス側に傾斜すると、搬送される現像剤と切り欠き面３１３が衝突する際の相対速度が小さくなる。このため、凝集塊の破砕能力が小さくなってしまう。一方で、切り欠き面３１３が現像剤搬送方向上流側（マイナス側）に面を向けて傾斜している場合、平行方向に－３０度よりもマイナス側に傾斜していると、現像剤の搬送を阻害する方向で衝突するため破砕能力はやや向上するが搬送速度が低下してしまう。

【0069】

また、上述のように、不連続部３１２は、補給搬送スクリュー３１の３条の羽根３１１において、各条に１箇所ずつ設けた。このとき、不連続部３１２は、図７（ｄ）に示すように、回転軸線方向に対して均等な間隔、且つ、補給搬送スクリュー３１の回転軸線に直交する断面から見て不連続部３１２の中心が１２０度の間隔になるように配置することが望ましい。不連続部３１２が軸方向または周方向に並んで若しくは近い位置に配置されると、補給搬送スクリュー３１の羽根３１１による駆動力が現像剤に伝達しない部分が発生し、搬送力および攪拌力が低下してしまう。このため、ある一つの羽根３１１の不連続部３１２の隣り合った別条の羽根３１１の部分は、不連続部３１２ではなく羽根が連続した部分であることが望ましい。

【0070】

一方で、補給口５０と現像剤の循環経路との間の補給用搬送経路５３の容器形状としては密閉形状であること望ましい。補給搬送スクリュー３１の周囲を密閉形状（例えばトンネル形状のような）にすることで、補給搬送スクリュー３１の羽根３１１によって巻き上がった補給用現像剤が天井に当たって補給搬送スクリュー３１の回転半径内に戻る。これにより、トナーが上述の不連続部３１２の切り欠き面３１３に衝突する頻度を上がり、且つ、羽根３１１による搬送力の損失を最小限に抑えることができる。さらには、同じメカニズムによって、切り欠き面３１３に衝突する確率が上昇して凝集塊の破砕能力および搬送性能が向上する。

【0071】

［効果の検証］
次に、補給搬送スクリュー３１の搬送性能及び現像剤中の凝集塊破砕性能の関係を検証した結果を説明する。本検証では、補給搬送スクリュー３１の凝集塊破砕性能の検証として、補給用現像剤を高温高湿槽に入れて長期間放置することで補給用現像剤の中に加速的に凝集塊を作成して用いることとした。具体的には、温度５０℃、湿度５０％の恒温槽内で７２時間放置した凝集塊検証用補給用現像剤を用いた。

【0072】

凝集塊の破砕性能に関しては、試作した補給搬送スクリュー３１を備えた現像装置を用意した。そして、補給用現像剤の補給口５０に前述の加速手法で作成した凝集塊検証用補給用現像剤を所定量投入したときに現像スリーブ３上に現れる凝集塊の個数をカウントすることで評価を行った。

【0073】

また、凝集塊破砕性能の弊害としての現像剤搬送性能への影響を検証するため、補給搬送スクリュー３１の下流の現像剤循環経路内に設置されたインダクタンスセンサ４３（図４）を用いて搬送速度を評価した。

【0074】

本検証で使用する現像装置は図２に示す構成と同等であり、感光ドラムにトナーを供給する現像スリーブ３、第１搬送スクリュー１３、第２搬送スクリュー１４、補給搬送スクリュー３１、インダクタンスセンサ４３などを備える。

【0075】

ここで、インダクタンスセンサ４３について説明する。インダクタンスセンサ４３とは、現像剤の透磁率に関する情報を検知する濃度センサである。インダクタンスセンサ４３は、図４に示したように、第２搬送スクリュー１４の搬送方向下流の領域に現像容器２の内壁から検知面を突き出るようにして、第２搬送スクリュー１４に対向させて配置されている。第２搬送スクリュー１４の外周とインダクタンスセンサ４３のセンサ面との最近接距離は、本発明者らの検討ではセンサの感度の関係から０．２～２．５ｍｍ程度とすることが好ましいことがわかっている。０．２ｍｍより近づけ過ぎた場合、検知面とスクリューとが接触して削れ粉などが発生してしまう虞がある。一方、２．５ｍｍより遠ざけるとセンサが検知することができる空間の現像剤が入れ替わらないため、現像剤循環によるトナー濃度変化を測定することができなくなる。これらの検討結果を鑑みて、本実施形態において該最近接距離は０．５ｍｍに設定している。

【0076】

インダクタンスセンサ４３は、検知面から所定の検出範囲の透磁率を検出するので、第２搬送スクリュー１４の動きに伴って、検出される透磁率も変化する。具体的には、第２搬送スクリュー１４の回転周期にそって、現像剤がインダクタンスセンサ４３の検知面を通過していく。このため、インダクタンスセンサ４３が検出する透磁率の信号波形は、第２搬送スクリュー１４の動きに応じた最大値と最小値を有する。

【0077】

ここではインダクタンスセンサ４３により現像剤の透磁率の検出を１０ｍｓ毎に行う。そして、その１０ｍｓ毎の検出を、波形の最大値と最大値の間に相当するスクリュー１周分（スクリューの回転速度から１周に要する時間分）行い、これらの平均値を求める事によってインダクタンスセンサ４３の検出値としている。

【0078】

上述したように、現像剤（二成分現像剤）は磁性キャリアと非磁性トナーで構成されている。この現像剤のトナー濃度（キャリア粒子及びトナー粒子の合計重量に対するトナー粒子重量の割合）が変化すると、磁性キャリアと非磁性トナーの混合比率による透磁率も変化する。その透磁率の変化を、インダクタンスセンサ４３により検出することでトナー濃度を測定する。これにより、現像装置内のトナーの過不足や補給現像剤の循環周期など様々な情報を得ることができ、感光ドラムに対して均一なトナー像を形成できるように制御することができる。

【0079】

次に、本検証での凝集塊破砕に対する評価条件について説明する。本検証では、現像装置に対して、トナー濃度１０％の現像剤を２００ｇ入れ、現像装置を駆動させるための冶具に設置した。また、現像装置の現像スリーブ３の開口部に対向してラインカメラを設置した。ラインカメラは現像スリーブ３の開口部の感光ドラムとの対向部に焦点を合わせ、現像スリーブ３の現像剤コート領域長手全域が入るように画角を調整する。撮影条件は、５００ｆｐｓでＡ４画像１枚分相当の１．０秒間の画像を１０枚撮影することとした。

【0080】

また、静止状態の現像装置の補給口５０に補給用現像剤として上述の凝集塊を含んだ所定量の補給用現像剤を投入し、現像駆動開始と同時に前述のラインカメラの撮影をスタートし画像を記録した。補給用現像剤が第２搬送スクリュー１４に搬送されて現像スリーブ３に到達し始める５枚目くらいから、凝集塊が画像上に現れた。このとき、補給用現像剤と現像装置に充填しておく現像剤は異なる色の現像剤であると、評価がし易くなる。本検証では、補給用現像剤にＹｅｌｌｏｗ、現像装置に充填する現像剤にＣｙａｎのトナーを使用した。

【0081】

撮影した画像は、画像処理ソフトＩｍａｇｅＪを使用して、ＲＧＢに色分解してＧ要素の像に対してコントラスト強調処理を実施して凝集塊の像を可視化した。その画像の一例を図９に示す。このように撮影した１０枚の画像に現れた凝集塊の個数をカウントして、本実施形態の効果を検証した。

【0082】

本実施形態の効果を検証するために、補給搬送スクリュー３１の羽根３１１に不連続部３１２を有する構成（図７（ｂ）、実施例１）と、補給搬送スクリュー４１０の羽根３１１に不連続部がない構成（図７（ａ）、比較例）とを用意した。そして、それぞれの補給搬送スクリューを用いて、上述のように、現像スリーブ３上に発生する凝集塊の個数をカウントした。この時の補給用現像剤の量は、現像剤消費量が少ない画像形成ジョブから多いジョブまでを想定して、０．１２５ｇ、０．２５０ｇ、０．４００ｇ、０．８００ｇの４水準に設定した。

【0083】

図１０（ａ）に、上記検証の結果を示す。図１０（ａ）から明らかなように、実施例１と比較例とでは、補給用現像剤の量が少ない０．１２５ｇ、０．２５０ｇの場合に差が出ず、どちらの構成でも現像スリーブ３上に凝集塊の発生は少なく良好であった。しかしながら、０．４００ｇ以上の補給量では、比較例において凝集塊を破砕しきれておらず現像スリーブ３上に凝集塊が多量に発生した。

【0084】

一方で、実施例１では、特に０．４００ｇの補給量領域で現像スリーブ３上の凝集塊の発生を大幅に抑制することができた。また、０．８００ｇの補給量領域においても、比較例に対しては十分に凝集塊の発生を抑制することができた。

【0085】

また、切り欠き面３１３の角度を振った場合の凝集塊の発生量の傾向を図１０（ｂ）に示す。ここでは、切り欠き面３１３を、補給搬送スクリュー３１の回転軸３１０に対して垂直に立った断面を０°とし、垂直方向に対して±３０°までの範囲で設定した場合の凝集塊個数を比較した。補給用現像剤の量は、０．４００ｇ、０．８００ｇとした。

【0086】

切り欠き面３１３が垂直方向（０°）の場合に最も凝集塊を破砕することができ、垂直方向に対して±２０°を超えると破砕能力が大きく低下し始めることわかった。このことから、上述のように切り欠き面３１３の角度は、回転軸３１０の垂直方向から±２０°の範囲に設定することが望ましい。

【0087】

上述の検証結果から明らかなように、本実施形態の構成を用いることで、補給用の現像剤中の凝集塊を十分に破砕でき、シミ画像の発生を抑制できる。特に、小型の現像装置に適用した場合でも、シミ画像の発生が抑制でき、良好な高品質な画像形成装置を提供することができる。

【0088】

＜第２の実施形態＞
第２の実施形態について、図１１ないし図１３を用いて説明する。本実施形態では、上述の第１の実施形態と比較して、不連続部の切り欠き面の断面積を異ならせている。その他の構成及び作用は上述の第１の実施形態と同様である。このため、同様の構成については同じ符号を付して説明及び図示を省略又は簡略にし、以下、第１の実施形態と異なる点を中心に説明する。

【0089】

図１１に、本実施形態の補給搬送スクリュー３１Ａ及び第２搬送スクリュー１４を示す。本実施形態では、不連続部３１２Ａにおける羽根３１１Ａの断面、即ち、切り欠き面３１３Ａの形状を変更して断面積が大きくなるように設定した。切り欠き面３１３Ａの断面積を、補給搬送スクリュー３１Ａの羽根３１１Ａが連続している連続部の平均断面積よりも大きくしている。

【0090】

具体的には、補給搬送スクリュー３１Ａの螺旋状の羽根３１１Ａの形状として、通常の厚さに対して厚くなる節状の部分を周期的に作り、羽根３１１Ａの厚さが厚くなる部分に不連続部３１２Ａを形成した。このように羽根３１１Ａの厚い部分に不連続部３１２Ａを設けることで、切り欠き面３１３Ａの断面形状を、第１の実施形態の切り欠き面３１３に対して台形の幅を広くした形としている。これにより、本実施形態の切り欠き面３１３Ａの断面積を回転軸線方向に大きくしている。

【0091】

このように切り欠き面３１３Ａの断面積を大きくすることで、凝集塊と接触する確率が増加するため凝集塊の破砕能力を向上させることができる。一方で、断面積が大きくなることで補給搬送スクリュー３１Ａの現像剤搬送性能に影響が出る。節状に不連続部３１２Ａの部分のみ断面積を大きくすると、その周辺の羽根形状が裾状に広がって搬送方向に対して垂直の面ができるため、凝集塊破砕能力が向上するが搬送を阻害してしまう。

【0092】

具体的には、断面積が第１の実施形態の断面積の２．５倍程度以上になると現像剤搬送能力が１５％以上低下し、凝集塊破砕能力と現像剤搬送能力の両立ができなかった。なお、第１の実施形態における不連続部３１２は、羽根３１１の厚さを変えずに形成したものであるのに対し、第２の実施形態の不連続部３１２Ａは、上述のように羽根３１１Ａの厚さを一部で大きくしてその部分に形成したものである。

【0093】

次に、第１の実施形態の補給搬送スクリュー３１（実施例１）と、第２の実施形態の補給搬送スクリュー３１Ａ（実施例２）とを用意し、それぞれ凝集塊の個数を調べるために行った実験について説明する。実験では、実施例１の切り欠き面３１３の断面積に対する実施例２の切り欠き面３１３Ａの断面積の比（断面積比＝切り欠き面３１３Ａの断面積／切り欠き面３１３の断面積）を変えて、上述の検証と同様に凝集塊の個数を調べた。なお、断面積比は、切り欠き面３１３Ａの断面積を変えることで変更した。また、この際、インダクタンスセンサ４３のピーク変化値Δ［％］を用いて、補給現像剤がインダクタンスセンサ４３に到達するまでの時間（遅れ時間）を調べた。

【0094】

その結果を図１２（ａ）、（ｂ）に示す。図１２（ａ）は、断面積比と凝集塊個数との関係を示し、図１２（ｂ）は、断面積比と遅れ時間との関係を示す。図１２（ａ）、（ｂ）から明らかなように、実験では、実施例１の切り欠き面３１３の断面積に対する実施例２の切り欠き面３１３Ａの断面積の断面積比が２．０倍までなら、搬送能力と凝集塊破砕能力とを両立することができる傾向を得られた。例えば、第２の実施形態の補給搬送スクリュー３１Ａの羽根３１１Ａの最も厚さが小さい部分の断面積が実施例１の切り欠き面３１３の断面積と同じとする。この場合、切り欠き面３１３Ａの断面積は、羽根３１１Ａの最も厚さが小さい部分の断面積の２．０倍以下であれば、現像剤の搬送能力の低下を抑制しつつ凝集塊の破壊能力を向上させることができる。

【0095】

次に、実施例２の切り欠き面３１３Ａの断面積が実施例１の切り欠き面３１３の断面積の１．８倍、即ち、断面積比が１．８の構成で、第１の実施形態の検証と同様に凝集塊の破砕能力を検証した結果について説明する。

【0096】

実施例２では、補給搬送スクリュー３１Ａを３条スクリューで且つ１条につき１つの不連続部３１２Ａを有する構成を採用した。また、実施例１と同様に軸方向においても周方向においても３つの不連続部３１２Ａが隣り合わないように均等に配置した。補給搬送スクリュー３１Ａの詳細な寸法は、スクリューピッチは５０ｍｍ、羽根３１１Ａの直径がφ１４ｍｍ、回転軸３１０がφ６ｍｍで構成している。

【0097】

また、実施例２では、切り欠き面３１３Ａの断面積を広くするために、図１１に示したように、補給搬送スクリュー３１Ａの羽根３１１Ａの厚みを変化させ、不連続部３１２Ａになるところで厚くなるようにした。但し、切り欠き面３１３Ａの断面を広くする方法としては、羽根の厚みを変えるだけではなく、別の方法を用いても良い。例えば、リブ状の部材を羽根の切り欠き面に設けて、切り欠き面の面積を大きくするようにしても良い。

【0098】

このような構成において、第１の実施形態の検証と同様に現像容器２内に凝集塊を含む凝集塊検証用補給用現像剤を入れた時の現像スリーブ３上に現れるシミ画像について確認を行った。このときの結果を図１３に示す。図１３のグラフでは、シミ画像中の補給量に対する現像スリーブ３上の凝集塊の個数を表している。また、図１３には、図１０（ａ）に示した比較例及び実施例１の結果も合わせて示している。図１３から明らかなように、実施例２では、実施例１よりも凝集塊の個数を低減できることが分かった。

【0099】

上述の検証結果から明らかなように、本実施形態の構成を用いることで、第１の実施形態の構成よりも更に補給用の現像剤中の凝集塊を十分に破砕でき、シミ画像の発生を抑制できる。特に、小型の現像装置に適用した場合でも、シミ画像の発生が抑制でき、良好な高品質な画像形成装置を提供することができる。

【0100】

＜第３の実施形態＞
第３の実施形態について、図１４ないし図１５（ｂ）を用いて説明する。本実施形態では、補給用搬送経路５３を補給搬送スクリュー３１Ａの周囲を覆う形状にすると共に、補給用搬送経路５３から搬送される現像剤が攪拌室１２の現像剤と合流する合流部５７に不連続部３１２Ａを配置している。その他の構成及び作用は上述の第２の実施形態と同様である。このため、同様の構成については同じ符号を付して説明及び図示を省略又は簡略にし、以下、第２の実施形態と異なる点を中心に説明する。なお、補給用搬送経路５３に配置する補給搬送スクリューが第１の実施形態の補給搬送スクリュー３１であっても同様である。

【0101】

図１４に、本実施形態の補給用搬送経路５３及び攪拌室１２に配置された補給搬送スクリュー３１Ａ及び第２搬送スクリュー１４を示す。本実施形態においても、補給用搬送経路５３は、現像剤が補給される補給口５０から循環経路までの区間において、補給搬送スクリュー３１Ａの周囲を覆うように構成されている。また、本実施形態では、補給用搬送経路５３から搬送される現像剤が攪拌室１２の現像剤と合流する合流部５７に不連続部３１２Ａが配置されている。補給搬送スクリュー３１Ａは、一部が攪拌室１２内に侵入している。

【0102】

具体的には、本実施形態の場合も、第１、第２の実施形態と同様に、３条スクリューの各羽根３１１Ａに不連続部３１２Ａを有する補給搬送スクリュー３１Ａを用いる。また、補給搬送スクリュー３１Ａは、第２搬送スクリュー１４の上流側を延長した同軸上に配置され、補給用搬送経路５３は、最上流部には補給用現像剤を収容したトナーボトル８と連結した補給搬送部８３（図３）との連結部である補給口５０を有する構成とした。

【0103】

更に、上述の構成で補給用現像剤中の凝集塊をより効率的に破砕するために、補給搬送スクリュー３１Ａと第２搬送スクリュー１４との合流部５７から補給口５０までの間の容器形状を補給搬送スクリュー３１Ａの外周に沿ってトンネル状の形状とした。比重の軽いトナー主体の補給用現像剤を補給搬送スクリュー３１Ａにより搬送した際には、現像剤の跳ね上げや飛散が発生し易い。このため、このように補給用搬送経路５３をトンネル状の形状とすることで、現像剤が天井部５６により羽根３１１Ａの径内に留まり、補給搬送スクリュー３１Ａの影響を受けやすい状況にしている。

【0104】

次に、本実施形態の補給搬送スクリュー３１Ａの不連続部３１２Ａの配置について説明する。本実施形態では、補給搬送スクリュー３１Ａとして３条スクリューを使用するため、不連続部３１２Ａは各条に１箇所、合計３箇所に設置する。補給用現像剤中の凝集塊を効率よく破砕および攪拌するためには、第３方向に関して補給口５０の位置に不連続部３１２Ａを配置しないこと、そして現像剤の循環経路との合流部５７に不連続部３１２Ａを配置すること、が重要である。

【0105】

そこで、本実施形態では、不連続部３１２Ａの搬送方向上流側から１箇所目を補給口５０よりも下流の補給用搬送経路５３内に配置した。補給口５０の位置に不連続部３１２Ａを配置した場合、鉛直方向上方の空間が広いため、不連続部３１２Ａの切り欠き面３１３Ａや羽根３１１Ａに衝突した現像剤が一旦宙に浮いた状態になり、搬送経路内に取り込まれ難くなって搬送効率が低下する。

【0106】

これに対して、補給用搬送経路５３の天井部５６がある部分に不連続部３１２Ａを配置することで、切り欠き面３１３Ａに衝突した凝集塊がさらに天井部５６に衝突し跳ね返って、再び補給搬送スクリュー３１Ａの回転半径内に戻る。そして、再度、切り欠き面３１３Ａに衝突する確率を上げ、跳ね上げによる搬送のロスを抑制できるため搬送効率を維持することができる。補給用搬送経路５３の天井部５６は、補給搬送スクリュー３１Ａの補給口５０から合流部５７までの間の全域に延在するように配置しても良いし、不連続部３１２Ａの上方のみに配置しても良い。不連続部３１２Ａの２箇所目は、補給用搬送経路５３の中央部に配置し、１箇所目と同等の効果を得られるようにした。

【0107】

一方で、不連続部３１２Ａの３箇所目は合流部５７に配置した。言い換えれば、補給搬送スクリュー３１Ａは、補給用搬送経路５３から連通部１７（図４参照）まで延伸して設けられている。合流部５７では、トナー粒子主体の補給用現像剤とキャリア粒子主体の現像剤との比重の異なる２種類の粉体が混ざり合って搬送される。ここで、補給用現像剤と現像剤は、両者の比重が大きく異なるため混ざりにくい。本来、補給用現像剤と現像剤とが混ざりながら搬送されることが期待される。但し、図７（ａ）に示したような不連続部のない補給搬送スクリュー４１０を用いた場合、比重の軽い補給用現像剤の挙動が循環経路中の現像剤に衝突して混ざらずに一時滞留しながら徐々に混ざり合って搬送されることが多い。そして、補給搬送スクリュー４１０で補給用現像剤を分散させた効果が失われてしまう。

【0108】

これを回避するために、本実施形態では、合流部５７に不連続部３１２Ａを配置することで、補給用現像剤と循環経路中の現像剤とが滞留せずに混合されるようにした。即ち、不連続部３１２Ａを合流部５７に配置することで、循環経路中の現像剤が切り欠き面３１３Ａに衝突して合流部５７における現像剤密度が実質的に小さくなり、空間ができることで補給用現像剤と攪拌されるようになる。これにより、凝集塊を破砕しつつも搬送力が阻害されることが無く補給用現像剤を現像剤循環経路中に供給することが可能になる。

【0109】

次に、上述の構成（実施例３）を用いて、第１の実施形態の検証と同様に凝集塊の破砕能力を検証した実験、及び、この際に第２の実施形態で説明した遅れ時間を調べた実験について説明する。即ち、実験では、現像容器２内に凝集塊を含む凝集塊検証用補給用現像剤を入れた時の凝集塊破砕に対する評価およびインダクタンスセンサ４３のピーク変化値Δ［％］について確認を行った。また、実施例３の補給搬送スクリュー３１Ａの断面積比は２．５とした。

【0110】

この実験結果を図１５（ａ）、（ｂ）に示す。図１５（ａ）のグラフでは、シミ画像中の補給量に対する現像スリーブ３上の凝集塊の個数を表している。また、図１５（ａ）には、図１３に示した比較例及び実施例１、２の結果も合わせて示している。図１５（ｂ）のグラフでは、断面積比を変えて、補給現像剤がインダクタンスセンサ４３の位置に到達するまでの時間（遅れ時間）を調べた結果を示している。

【0111】

図１５（ａ）から明らかなように、実施例３の場合、現像スリーブ３上に顕在化するシミ画像の個数は補給用現像剤の量が多くなるにつれて比較例や実施例１、２の構成に対して少なくなる傾向が得られた。また、図１５（ｂ）から明らかなように、凝集塊を低減することができる断面積比２．５の構成である実施例３であっても、遅れ時間が増加することを抑えられることがわかった。これにより、実施例３の構成を用いることで、攪拌性を向上した場合にも搬送速度のロスが少ない構成を得られることがわかった。

【0112】

上述の実験結果から明らかなように、本実施形態の構成により、凝集塊を効率的に破砕することができ、且つ、補給用現像剤の搬送の遅れが発生しない現像装置を提供することができる。

【0113】

＜他の実施形態＞
上述の各実施形態で説明した不連続部は、羽根を連続させないような部分であれば良く、例えば、螺旋に沿う方向に隣り合う羽根同士の間に、これらの羽根よりも外径が小さい羽根が存在していても良い。即ち、軸線方向に連続した羽根の外周側の一部を、軸線方向の一部で切り欠いたような形状とし、この切り欠いた部分を空隙部としても良い。

【0114】

上述の各実施形態では、画像形成装置がプリンタである構成について説明したが、本発明は、複写機、ファクシミリ、複合機などにも適用可能である。また、上述の各実施形態では、現像装置として、現像室から現像スリーブに現像剤を供給し、現像室で現像スリーブから現像剤を回収する構成について説明した。但し、本発明は、現像室（第１搬送経路）から現像剤を供給し、現像室と隔壁を挟んで配置される攪拌室（第２搬送経路）で現像剤を回収する構成にも適用可能である。更には、第１搬送経路と第２搬送経路とが水平方向に並んで配置される現像装置以外に、第１搬送経路と第２搬送経路とが上下方向、或いは、水平方向に対して傾斜するような位置関係に存在するような構成にも、本発明を適用可能である。

【符号の説明】

【0115】

１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋ・・・現像装置／２・・・現像容器／３・・・現像スリーブ（現像剤担持体）／１１・・・現像室（第１搬送経路）／１２・・・攪拌室（第２搬送経路）／１３・・・第１搬送スクリュー（第１搬送スクリュー部）／１４・・・第２搬送スクリュー（第２搬送スクリュー部）／１４ａ・・・羽根／１４ｂ・・・不連続部／３１、３１Ａ・・・補給搬送スクリュー（補給搬送スクリュー部）／５０・・・補給口／５３・・・補給用搬送経路／３１０・・・回転軸／３１１、３１１Ａ・・・羽根／３１２Ａ・・・不連続部／３１３Ａ・・・切り欠き面

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】