JP2009162853A - 粉体搬送スクリュー、現像装置、プロセスユニット及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】円滑かつ安定した搬送機能を維持できるトナー搬送スクリューを提供する。
【解決手段】回転軸３３の外周に螺旋状の羽根３４を配設したトナー搬送スクリューである。前記羽根３４に巻き方向が互いに逆転する第１羽根部３６と第２羽根部３７の各端部を連結して成る巻き方向逆転部Ｄを少なくとも１箇所有する。前記巻き方向逆転部Ｄに、前記トナーの前記羽根３４に対する回転軸３３の周方向への通過を許容する通過路３５を形成した。
【選択図】図５

Description

本発明は、トナー等の粉体を搬送する粉体搬送スクリュー、その粉体搬送スクリューを備えた現像装置、プロセスユニット及び画像形成装置に関する。

複写機、プリンタ、ファクシミリ、あるいはこれらの複合機等の画像形成装置において、トナーを搬送する搬送手段として、例えば、下記特許文献１に示すように、搬送スクリューを備えたものがある。

特許文献１に記載された搬送スクリューは、その螺旋状の羽根の途中に巻き方向が逆転した部位を設けている。特許文献１の実施例では、この搬送スクリューを一方向に回転させることによって、巻き方向が逆転した部位（以下、巻き方向逆転部という）から軸方向の両端部側へトナーを搬送するようにしている。また、上記搬送スクリューを逆方向に回転させると、軸方向の両端部側から巻き方向逆転部へトナーを搬送することができる。
特開２００３−１０７８２８号公報

図１５に示すように、上記特許文献１に記載の搬送スクリューの巻き方向逆転部Ａは、互いに巻き方向が逆転する羽根部１００，２００が連結されて構成される。羽根部１００と羽根部２００の連結部位にはＶ字状の溝３００が形成されている。このＶ字状の溝３００にトナーが入り込むと、トナーはその溝３００からなかなか離脱することができない。そして、Ｖ字状の溝３００に入り込んだトナーが劣化すると、その流動性が低下し、溝３００内で凝集する。凝集したトナーを起点にトナーが堆積することによって、搬送スクリューの搬送機能の低下や、搬送路の目詰まり等の不具合が生じる。

また、上記溝３００内におけるトナーの凝集・堆積は、軸方向の両端部側へ向かってトナーを搬出する巻き方向逆転部においても生じ得るが、特に、両端部側からトナーを搬入される巻き方向逆転部においては、トナー密度が高くなるため生じやすい。

本発明は、斯かる事情に鑑み、円滑かつ安定した搬送機能を維持できる粉体搬送スクリュー、その粉体搬送スクリューを備えた現像装置、プロセスユニット及び画像形成装置を提供しようとするものである。

請求項１の発明は、回転軸の外周に螺旋状の羽根を配設した粉体搬送スクリューであって、前記羽根に巻き方向が互いに逆転する第１羽根部と第２羽根部の各端部を連結して成る巻き方向逆転部を少なくとも１箇所有する粉体搬送スクリューにおいて、前記巻き方向逆転部に、粉体の前記羽根に対する回転軸の周方向への通過を許容する通過路を形成したものである。

粉体搬送スクリューを回転させた場合、巻き方向逆転部において、粉体は通過路を介して羽根に対して相対的に周方向に通過することができる。これにより、粉体の流動性を確保することができ、粉体の凝集を抑制することが可能となる。

請求項２の発明は、請求項１に記載の粉体搬送スクリューにおいて、前記第１羽根部と前記第２羽根部を軸方向に完全に離間して配設し、当該第１羽根部と第２羽根部の離間した端部間に前記通過路を形成したものである。

このように通過路を形成することで、通過路の粉体通過領域を大きく確保することが可能である。これにより、粉体の流動性を一層向上させることができ、粉体の凝集を効果的に抑制することができる。

請求項３の発明は、請求項１又は２に記載の粉体搬送スクリューにおいて、前記回転軸を回転することによって前記第１羽根部と前記第２羽根部の両方から粉体を搬入するように構成した前記巻き方向逆転部に、前記通過路を形成したものである。

第１羽根部と第２羽根部の両方から粉体が搬入される巻き方向逆転部では、粉体の密度が高くなるので粉体が凝集しやすい。このような粉体が凝集しやすい巻き方向逆転部に、粉体の通過を許容する通過路を形成することによって、粉体の流動性を確保し粉体の凝集を効果的に抑制することができる。

請求項４の発明は、請求項３に記載の粉体搬送スクリューにおいて、前記通過路の軸方向に対応した幅の下限値を１ｍｍに設定すると共に、前記通過路の幅の上限値を５ｍｍに設定したものである。

通過路の軸方向に対応した幅を前記下限値以上に設定することによって、通過路の粉体を通過させる機能を十分に発揮することができる。また、前記幅を前記上限値以下に設定することによって、巻き方向逆転部における軸方向に直角な方向への粉体搬送能力を良好に発揮することが可能である。

請求項５の発明は、請求項３又は４に記載の粉体搬送スクリューにおいて、前記通過路の軸方向に対応した幅をｈ、前記回転軸の径をｄとすると、０．２５×ｄ≦ｈ≦１．２５×ｄとなるように設定したものである。

通過路の軸方向に対応した幅ｈと回転軸の径ｄの関係を、上記のように設定することによって、通過路の粉体を通過させる機能を十分に発揮することができる。また、巻き方向逆転部における軸方向に直角な方向への粉体搬送能力を良好に発揮し得る。

請求項６の発明は、請求項３から５のいずれか１項に記載の粉体搬送スクリューにおいて、前記通過路の軸方向に対応した幅をｈ、前記回転軸の径をｄ、前記羽根の外径をφとすると、０．５×（φ−ｄ）／２≦ｈ≦２．５×（φ−ｄ）／２となるように設定したものである。

通過路の軸方向に対応した幅ｈ、回転軸の径ｄ、羽根の外径φの関係を、上記のように設定することによって、通過路の粉体を通過させる機能を十分に発揮することができる。また、巻き方向逆転部における軸方向に直角な方向への粉体搬送能力を良好に発揮し得る。

請求項７の発明は、請求項３から６のいずれか１項に記載の粉体搬送スクリューにおいて、前記第１羽根部と前記第２羽根部の前記通過路を挟んで離間した各端部を、軸方向から見た状態において、一方の前記端部の頂点と他方の前記端部の頂点との回転軸の周方向の位相差をθとすると、−３０°≦θ≦＋３０°となるように設定したものである。

第１羽根部の端部の頂点と、第２羽根部の端部の頂点の位相差を上記のように配設することによって、巻き方向逆転部における軸方向に直角な方向への粉体搬送能力を良好に発揮することができる。

請求項８の発明は、請求項１から７のいずれか１項に記載の粉体搬送スクリューにおいて、前記回転軸の両端部側にそれぞれ前記巻き方向逆転部を配設すると共に、それら巻き方向逆転部の少なくとも一方に前記通過路を形成したものである。

これにより、回転軸の両端側に配設した巻き方向逆転部の少なくとも一方において、粉体の流動性を確保して粉体の凝集を抑制することが可能となる。

請求項９の発明は、請求項１から８のいずれか１項に記載の粉体搬送スクリューにおいて、前記回転軸の中間部に前記巻き方向逆転部を配設すると共に、当該巻き方向逆転部に前記通過路を形成したものである。

これにより、回転軸の中間部に配設した巻き方向逆転部において、粉体の流動性を確保して粉体の凝集を抑制することが可能となる。

請求項１０の発明は、請求項１から９のいずれか１項に記載の粉体搬送スクリューにおいて、前記回転軸及び前記羽根を、それぞれ熱可塑性樹脂で構成したものである。

これにより、複雑な形状の粉体搬送スクリューを安価に形成できる。

請求項１１の発明は、請求項１から１０のいずれか１項に記載の粉体搬送スクリューにおいて、前記粉体とトナーとしたものである。

粉体搬送スクリューが搬送する粉体として、トナーを適用することが可能である。

請求項１２の発明は、現像部と、当該現像部に供給するトナーを貯蔵したトナーホッパ部を備えた現像装置において、前記現像部内に請求項１から１１のいずれか１項に記載の粉体搬送スクリューをトナー搬送スクリューとして配設したものである。

現像部のトナー搬送スクリューに、請求項１から１１のいずれか１項に記載の粉体搬送スクリューを適用することによって、現像部内のトナー搬送を円滑かつ安定して行える。

請求項１３の発明は、請求項１２に記載の現像装置において、前記現像部と前記トナーホッパ部との間に仕切部材を配設すると共に、当該仕切部材に、トナーホッパ部から現像部にトナーを供給するための供給口と、現像部からトナーホッパ部にトナーを戻すための戻し口とを配設した現像装置であって、前記第１羽根部と第２羽根部の両方向から粉体を搬入する巻き方向逆転部を、前記戻し口に対応させて配設し、当該巻き方向逆転部に前記通過路を形成したものである。

現像部内で粉体搬送スクリューを回転させると、粉体搬送スクリューの巻き方向逆転部に、現像部内のトナーが搬入される。そして、搬入されたトナーは巻き方向逆転部において集積され、戻し口からトナーホッパ部へ押し出される。トナー密度が高くなる前記巻き方向逆転部に通過路を形成しているので、その巻き方向逆転部においてトナーの流動性を確保することができ、トナーの凝集を抑制することが可能となる。これにより、現像部内のトナー搬送を円滑かつ安定して行える。

請求項１４の発明は、請求項１３に記載の現像装置において、前記トナーホッパ部内に、前記戻し口から前記供給口側へトナーを搬送するトナー送り手段を配設したものである。

これにより、トナーをトナーホッパ部と現像部との間で循環させることができる。

請求項１５の発明は、画像形成装置本体に対して着脱可能な筺体を備えると共に、当該筺体内に、像担持体と、前記像担持体の表面を帯電させる帯電手段と、前記像担持体の表面にトナー画像を形成する現像部と、前記現像部に供給するトナーを貯蔵したトナーホッパ部の少なくとも１つを備えたプロセスユニットにおいて、請求項１から１１のいずれか１項に記載の粉体搬送スクリューをトナー搬送装置として備えたものである。

プロセスユニットのトナー搬送スクリューに、請求項１から１１のいずれか１項に記載の粉体搬送スクリューを適用することによって、プロセスユニット内のトナー搬送を円滑かつ安定して行い得る。

請求項１６の発明は、請求項１から１１のいずれか１項に記載の粉体搬送スクリューをトナー搬送スクリューとして備えた画像形成装置である。

画像形成装置のトナー搬送スクリューに、請求項１から１１のいずれか１項に記載の粉体搬送スクリューを適用することによって、画像形成装置内のトナー搬送を円滑かつ安定して行い得る。

本発明の粉体搬送スクリューによれば、巻き方向逆転部において、粉体の流動性を確保することができ、粉体の凝集を抑制することが可能となる。これにより、粉体が凝集し、さらに堆積することで生じていた搬送機能の低下や、搬送路の目詰まり等の不具合を防止することができる。

また、上記粉体搬送スクリューを備えた現像装置、プロセスユニット及び画像形成装置においても、前記と同様の効果を発揮できる。

図１は、本発明の画像形成装置の概略を示す全体構成図である。以下、同図に基づいてこの画像形成装置の主要部を説明する。画像形成装置は、カラー画像の色分解成分に対応するブラック、シアン、マゼンタ、イエローの異なる色の現像剤によって画像を形成するための作像部を有する４つのプロセスユニット１Ｋ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｙを備えている。

各プロセスユニット１Ｋ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｙは、互いに異なる色のトナーを収容している以外は同様の構成になっている。１つのプロセスユニット１Ｋを例にその構成を説明すると、プロセスユニット１Ｋは、像担持体２と、クリーニング手段３と、帯電手段４、現像手段５と、トナーホッパ部６等を有している。プロセスユニット１Ｋは画像形成装置の本体に対して着脱可能に装着されている。

図１に示すように、各プロセスユニット１Ｋ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｙの上方には、露光器７が配設されている。この露光器７は、画像データに基づいてレーザダイオードからレーザ光（Ｌ１〜Ｌ４）を発するように構成されている。

また、各プロセスユニット１Ｋ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｙの下方には、転写ベルト装置８が配設されている。この転写ベルト装置８は、上記像担持体２で形成したトナー画像を転写するための中間転写ベルト１２を備えている。中間転写ベルト１２は、各像担持体２に対向する４つの一次転写ローラ９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄ、駆動ローラ１０、テンションローラ１１、クリーニングバックアップローラ１５に架け渡され回転駆動するように構成されている。駆動ローラ１０に二次転写ローラ１３が対向して配置され、ベルトクリーニング装置１４が、クリーニングバックアップローラ１５に対向して配設されている。

画像形成装置の下部には、用紙を多数枚収容可能な給紙カセット１６と、給紙カセット１６から用紙を送り出す給紙ローラ１７が設けてある。給紙ローラ１７から二次転写ローラ１３と駆動ローラ１０のニップに至る途中には、用紙を一旦停止させるレジストローラ対１８が配設されている。

二次転写ローラ１３と駆動ローラ１０のニップの上方には、定着ローラ２５及び加圧ローラ２６等を内装した定着装置１９が設けてある。定着装置１９の上方には、用紙を外部へ排出するための排紙ローラ対２０が配設してある。排紙ローラ対２０によって排出される用紙は、画像形成装置本体の上面を内方へ凹ませて形成した排紙トレイ２１上に積載されるように構成されている。

転写ベルト装置８と給紙カセット１６の間には、廃トナーを収容する廃トナー収容器２２が配設されている。廃トナー収容器２２の入り口部にはベルトクリーニング装置１４から伸びた図示しない廃トナー移送ホースが接続されている。

以下、図１を参照して上記画像形成装置の基本的動作について説明する。
図示しない画像形成装置の制御部からの給紙信号によって給紙ローラ１７が回転すると、給紙カセット１６に積載した用紙の最上位の用紙のみが分離されてレジストローラ対１８側へ送り出される。用紙の先端がレジストローラ対１８のニップに到達すると、中間転写ベルト１２上に形成されるトナー画像とタイミング（同期）をとるために用紙を待機させる。

次に、作像動作について説明する。
１つのプロセスユニット１Ｋを例にして説明すると、まず、帯電手段４にて像担持体２の表面を均一な高電位に帯電させる。画像データに基づいて露光器７から像担持体２の表面にレーザビームＬ１が照射され、照射された部分の電位が低下して静電潜像が形成される。現像手段５によって、トナーホッパ部６から供給されたトナーを、静電潜像が形成された像担持体２の表面部分に転移させ、ブラックのトナー画像を形成（現像）する。そして、像担持体２上に形成したトナー画像を中間転写ベルト１２に転写する。その他の各色のプロセスユニット１Ｃ，１Ｍ，１Ｙにおいても、同様にして像担持体２上にトナー画像が形成され、４色のトナー画像が重なり合うように中間転写ベルト１２に転写される。

また、各クリーニング手段３は、中間転写行程を経た後の像担持体２表面に付着している残留トナーを除去する。その後、図示しない除電装置によって、クリーニング後の像担持体２の残留電荷の除電を行う。

レジストローラ対１８と給紙ローラ１７が駆動を再開し、中間転写ベルト１２に重畳転写したトナー画像とタイミング（同期）をとって用紙を二次転写ローラ１３へ送る。そして、二次転写ローラ１３によって、送られてきた用紙に重畳転写したトナー画像を転写する。

トナー画像を転写された用紙は定着装置１９へと搬送される。定着装置１９に送り込まれた用紙は、定着ローラ２５と加圧ローラ２６間に挟まれ、その未定着トナー画像が加熱・加圧されて用紙に定着される。トナー画像が定着された用紙は、定着装置１９から排紙ローラ対２０へ送り出され、排紙ローラ対２０によって排紙トレイ２１へ排出される。

また、中間転写ベルト１２上のトナー画像を用紙に転写した後、中間転写ベルト１２上には残留トナーが付着しており、この残留トナーは、ベルトクリーニング装置１４によって中間転写ベルト１２から除去される。中間転写ベルト１２から除去されたトナーは、図示しない廃トナー搬送手段によって、粉体収容器２２へと搬送され回収される。

以下、上記画像形成装置の要部の構成について説明する。
図２は、プロセスユニットを側面から見た断面図である。プロセスユニットは、樹脂製の筺体２３を有する。この筺体２３の図の上部には、トナーＴを収容したトナーホッパ部６が設けられている。トナーホッパ部６の下方には、仕切部材２４を介して、上記現像手段５としての現像ローラを配設した現像部２７が設けられている。

トナーホッパ部６内の下部には、収容されたトナーＴを攪拌しつつ搬送するトナー送り手段としてのトナー送りスクリュー２８が配設されている。なお、このトナーホッパ部６内に配設するトナー送り手段として、搬送コイル等を適用してもよい。

現像部２７には、現像部２７内でトナーを攪拌しつつ搬送するトナー搬送スクリュー２９と、現像手段５（現像ローラ）にトナーを供給する供給ローラ３０が配設されている。

図３は、上記トナーホッパ部６と現像部２７の境界付近を正面から見た断面図である。図３に示すように、仕切部材２４の中間部には、トナーホッパ部６から現像部２７にトナーを供給するための供給口３１が形成されている。また、仕切部材２４の両端部側には、それぞれ現像部２７からトナーホッパ部６にトナーを戻すための戻し口３２が形成されている。

仕切部材２４の上方に配設されたトナー送りスクリュー２８は、その軸方向の中間部において、羽根の巻き方向が逆転している。また、このトナー送りスクリュー２８の羽根の巻き方向が逆転した部位Ｂは、仕切部材２４の供給口３１に対応して配置されている。以下、羽根の巻き方向が逆転した部位を、巻き方向逆転部という。

一方、仕切部材２４の下方に配設されたトナー搬送スクリュー２９には、その軸方向の中間部と両端部側の３箇所において、羽根の巻き方向が逆転した巻き方向逆転部Ｃ，Ｄ，Ｅが設けられている。また、これら巻き方向逆転部Ｃ，Ｄ，Ｅは、それぞれ仕切部材２４の中間部の供給口３１と両端部側の戻し口３２とに対応して配置されている。

上記トナー送りスクリュー２８とトナー搬送スクリュー２９の搬送動作について説明する。
図３に示すように、トナー送りスクリュー２８を図の矢印の方向に回転させることによって、トナーホッパ部６内のトナーは軸方向の両端部側から中間部の巻き方向逆転部Ｂ側へ搬送される。そして、巻き方向逆転部Ｂへ搬送されたトナーは、その自重によって、供給口３１から下方の現像部２７へ供給される。

また、現像部２７では、トナー搬送スクリュー２９を図の矢印の方向に回転させることによって、供給口３１から供給されたトナーを、軸方向の中間部の巻き方向逆転部Ｃから両端部側の巻き方向逆転部Ｄ，Ｅへ搬送する。両端部側の巻き方向逆転部Ｄ，Ｅよりもさらに端部寄りの羽根部においては、現像部２７内のトナーがそれぞれ巻き方向逆転部ＤとＥの位置へ搬送される。すなわち、両端部側の巻き方向逆転部Ｄ，Ｅには、両方向からトナーが搬入され集積される。

図４は、トナー搬送スクリュー２９の端部側の巻き方向逆転部Ｄ又はＥの拡大図である。図４に示すように、前記巻き方向逆転部Ｄ，Ｅでは、両方向からトナーが搬入され集積されることによって、トナーＴが押し上げられる。押し上げられたトナーＴは、戻し口３２からトナーホッパ部６内へ戻される。このように、上記トナー送りスクリュー２８とトナー搬送スクリュー２９によって、トナーを攪拌しつつトナーホッパ部６と現像部２７との間で循環させている。

以下、本発明の特徴部分について説明する。
図５は、現像部内に配設されたトナー搬送スクリュー２９の端部側の巻き方向逆転部Ｄ又はＥの拡大図である。これら端部側の巻き方向逆転部ＤとＥは、同様に構成されているので、以下、一方の巻き方向逆転部Ｄの構成を例に説明を行う。

本発明の搬送スクリューは、端部側の巻き方向逆転部Ｄにおいて、羽根３４に対してトナーの回転軸３３の周方向への通過を許容する通過路３５を形成している。

図５において、巻き方向逆転部Ｄの左側の羽根３４の部分を第１羽根部３６、巻き方向逆転部Ｄの右側の羽根３４の部分を第２羽根部３７と呼ぶとすると、第１羽根部３６と第２羽根部３７は、完全に軸方向に離間して配設されている。この互いに離間した第１羽根部３６の端部３６ａと第２羽根部３７の端部３７ａとの間に、上記通過路３５が形成される。

なお、本発明において、上記「巻き方向逆転部」とは、巻き方向が互いに逆転した２つの羽根部の各端部が連結した部位、又は、図５に示すような巻き方向が互いに逆転した２つの羽根部の各端部を接近させて配設した部位をいう。

図５に示すトナー搬送スクリュー２９は、図１５に示す従来のトナー搬送スクリューの巻き方向逆転部の羽根を、軸方向に所定範囲に渡って除去したような構成となっている。また、従来のトナー搬送スクリューの巻き方向逆転部の羽根を、切り欠いたり、あるいは孔を貫設したりするなどの方法によって、通過路３５を形成することも可能である（図示省略）。つまり、第１羽根部３６の端部３６ａの一部と、第２羽根部３７の端部３７ａの一部が、連結されていてもよい。

図６に示す通過路３５の軸方向に対応した幅ｈは、小さ過ぎるとトナーが通過路３５を通過しにくくなり目詰まりが生じる虞があると考えられる。また、反対に通過路３５の前記幅ｈが大き過ぎると、巻き方向逆転部における軸方向に直交する方向へのトナー搬送力、つまり、トナーを押し上げる能力が低下して、トナーをトナーホッパ部６へ戻せなくなる不具合が生じる虞がある。従って、通過路３５の幅ｈは小さ過ぎても、大き過ぎてもよくなく、適切な範囲内に設定することが必要である。

そこで、本発明者は、上記通過路３５の幅ｈの適切範囲を調べる試験を行った。
図７に示すように、容器３８に収容されたトナーＴに、軸方向の中間部に通過路３５（図示省略）を形成したトナー搬送スクリュー３９を埋設し、容器３８外に露出させたトナー搬送スクリュー３９の一端部に駆動モータ４０を取り付けた。そして、駆動モータ４０を駆動させてトナー搬送スクリュー３９を所定時間回転させる。このときの通過路３５の幅ｈの各値における、トナーの目詰まり度合いと、スクリュー軸方向と直角方向へのトナー搬送力（トナー押し上げ力）を調べた。その判定結果を、下記表１に示す。

表１について説明すると、トナー目詰まりがトナー劣化の中期で発生した場合を×、トナー目詰まりがトナー劣化の末期で発生した場合を△としている。また、○はトナー目詰まりが発生しなかったことを示す。なお、通過路３５の幅ｈが０の場合は、トナー搬送スクリューの巻き方向逆転部に通過路３５を形成していないことを意味する。この結果から、通過路３５のトナー通過機能を十分に発揮させてトナー目詰まりを防止するためには、幅ｈの下限値を１ｍｍに設定することが好ましい。

表１のスクリュー軸方向と直角方向へのトナー搬送力に関しては、図７に示すように、トナーの押し上げ高さが最も高くなった場合を○とし、逆に最も低い場合を×としている。△は、トナーの押し上げ高さが上記最高の時と最低の時との間の高さになった場合を示している。この結果から、スクリュー軸方向と直角方向へのトナー搬送力（トナーの押し上げ力）を良好に得るためには、幅ｈの上限値を５ｍｍに設定することが好ましい。

上記試験結果から、通過路３５の幅ｈの適切範囲は１ｍｍ≦ｈ≦５ｍｍといえる。また、様々な要因による上記測定結果のばらつきを考慮すると、幅ｈの最適値は前記適切範囲の中心値の３ｍｍとされる。

また、本発明者は、通過路３５の幅ｈと回転軸３３の径ｄ（図６参照）との関係を調べる試験を行った。試験方法は図７で説明した試験方法と同様である。通過路３５の幅ｈと回転軸３３の径ｄとの関係をｈ／ｄとし、そのｈ／ｄの各値における、通過路３５のトナーの目詰まり度合いと、スクリュー軸方向と直角方向へのトナー搬送力（トナー押し上げ力）の判定結果を下記表２に示す。

表２における○、△、×の意味は、上記表１と同様の意味を表す。この表２の結果から、トナー目詰まりを防止するには、ｈ／ｄの下限値を０．２５に設定することが好ましい。また、スクリュー軸方向と直角方向へのトナー搬送力（トナーの押し上げ力）を良好に得るためには、ｈ／ｄの上限値を１．２５に設定することが好ましい。

従って、ｈ／ｄの値の適切範囲は０．２５≦ｈ／ｄ≦１．２５（又は、０．２５×ｄ≦ｈ≦１．２５×ｄ）といえる。また、様々な要因による上記測定結果のばらつきを考慮すると、ｈ／ｄの最適値は前記適切範囲の中心値の０．７５とされる。

さらに、通過路３５の幅ｈと回転軸３３の径ｄと羽根３４の外径φ（図６参照）の関係を調べる試験を行った。試験方法は図７で説明した試験方法と同様である。通過路３５の幅ｈと回転軸３３の径ｄと羽根３４の外径φの関係を２ｈ／（φ−ｄ）と表し、その２ｈ／（φ−ｄ）の各値における、通過路３５のトナーの目詰まり度合いと、スクリュー軸方向と直角方向へのトナー搬送力（トナー押し上げ力）の判定結果を下記表３に示す。

表３における○、△、×の意味は、上記表１と同様の意味を表す。この表３の結果から、トナー目詰まりを防止するには、２ｈ／（φ−ｄ）の下限値を０．５に設定することが好ましい。また、スクリュー軸方向と直角方向へのトナー搬送力（トナーの押し上げ力）を良好に得るためには、２ｈ／（φ−ｄ）の上限値を２．５に設定することが好ましい。

従って、２ｈ／（φ−ｄ）の値の適切範囲は０．５≦２ｈ／（φ−ｄ）≦２．５（又は、０．５×（φ−ｄ）／２≦ｈ≦２．５×（φ−ｄ）／２）といえる。また、様々な要因による上記測定結果のばらつきを考慮すると、２ｈ／（φ−ｄ）の最適値は前記適切範囲の中心値の１とされる。

図５において、互いに巻き方向が逆転する第１羽根部３６と第２羽根部３７の各端部３６ａ，３７ａは、回転軸３３の周方向に同じ位置に配設されている。あるいは、図８に示すように、第１羽根部３６と第２羽根部３７の各端部３６ａ，３７ａを、回転軸３３の周方向にずらして配置してもよい。しかし、第１羽根部３６の端部３６ａと第２羽根部３７の端部３７が、互いに周方向にずれ過ぎると、第１羽根部３６と第２羽根部３７によって巻き方向逆転部に搬送されるトナーが周方向にずれるので衝突しにくくなる。これによって、搬送スクリューの軸方向と直角方向へのトナー搬送力（トナーの押し上げ力）が低下する虞がある。

そこで、本発明者は、第１羽根部３６と第２羽根部３７の各端部３６ａ，３７ａの周方向の各ずれ量における、スクリュー軸方向と直角方向へのトナー搬送力（トナーの押し上げ力）を調べる試験を行った。この試験装置として、図７に示す試験装置と同様のものを使用した。ここで、前記「第１羽根部３６と第２羽根部３７の各端部３６ａ，３７ａの周方向のずれ量」とは、一方の端部３６ａの頂点Ｐに対する他方の端部３７ａの頂点Ｑの回転軸３３の周方向の位相差をいう。また、この位相差を、回転軸３３の中心Ｏと、各端部３６ａ，３７ａの頂点Ｐ，Ｑとを結ぶ２直線の間に形成される角度θとする。そして、下記表４に、各値に設定した角度θにおける、スクリュー軸方向と直角方向へのトナー搬送力（トナーの押し上げ力）の判定結果を示す。

表４において、トナーの押し上げ高さが最も高くなった場合を○とし、逆に最も低い場合を×としている（図７参照）。△は、トナーの押し上げ高さが上記最高の時と最低の時との間の高さになった場合を示している。この結果から、スクリュー軸方向と直角方向へのトナー搬送力（トナーの押し上げ力）を良好に得るためには、−３０°≦θ≦＋３０°に設定することが好ましい。つまり、一方の前記端部３６ａの頂点Ｐに対し他方の前記端部３７ａの頂点Ｑが、回転軸の周方向に３０°の位相範囲内に配設することが望ましい。

図９は、上記通過路３５を、羽根が二重に形成されたトナー搬送スクリュー４１に適用した実施例を示す。このトナー搬送スクリュー４１は、図の左右方向の中間部に対して、右側の二重羽根部４２，４３の巻き方向と、左側の二重羽根部４４，４５の巻き方向が逆転している。そして、右側の二重羽根部４２，４３の各端部は、それぞれ対向する左側の二重羽根部４４，４５の端部と離間しており、各対向する端部間にそれぞれ通過路３５が形成されている。また、同様に本発明の構成を三重以上の羽根が形成された搬送スクリューに適用可能である（図示省略）。

図１０は上記図３のトナー搬送スクリュー２９のみを示した図である。トナー搬送スクリュー２９を図の矢印の方向に回転させると、軸方向の中間部寄りに配設した長い羽根部２９ｂと２９ｃによって、中間部の巻き方向逆転部Ｃから両端部側の巻き方向逆転部Ｄ，Ｅにトナーが搬送される。また、軸方向の両端に配設した短い羽根部２９ａと２９ｄによって、両端部側の巻き方向逆転部Ｄ，Ｅにトナーが搬送される。すなわち、中間の巻き方向逆転部Ｃにおいては、トナーが両端部側へ搬出されるため、トナー密度が疎（低密度）の状態となる。一方、両端部側の巻き方向逆転部Ｄ，Ｅおいては、トナーが両側から搬入されるため、トナー密度が密（高密度）の状態となる。

従来のように、Ｖ字状の溝が形成された巻き方向逆転部において、トナー密度が密状態となると、前記溝内にトナーが堆積しやすい。しかし、本発明の搬送スクリューは、トナー密度が密状態となる巻き方向逆転部Ｄ，Ｅに、それぞれ通過路３５を形成しているので、通過路３５を介してトナーを周方向（図５の矢印Ｚ方向）に逃がすことができる。これにより、巻き方向逆転部Ｄ，Ｅにおけるトナーの流動性を確保することができ、トナーが巻き方向逆転部Ｄ，Ｅおいて凝集するのを抑制することが可能となる。これにより、トナーが凝集・堆積することで生じていた搬送機能の低下や、搬送路の目詰まり等の不具合を防止することができる。

また、図１１に示すように、トナー密度が疎の状態となる中間部の巻き方向逆転部Ｃにも、通過路３５を形成してもよい。一般的に、トナー密度が疎状態となる箇所は、トナー密度が密状態となる箇所に比べてトナーは凝集しにくいが、通過路３５を形成することによって、トナーの凝集を確実に防止する。また、図示しない駆動力伝達装置によってトナー搬送スクリュー２９を正逆方向に回転可能に構成した場合は、トナー搬送スクリュー２９を逆回転させてトナーの凝集を緩和することも可能である。

図１２は、中間部の巻き方向逆転部Ｃにおいて、トナー密度が密となり、両端部側の巻き方向逆転部Ｄ，Ｅにおいて、トナー密度が疎となる実施例である。この実施例では、トナー密度が密となる中間部の巻き方向逆転部Ｃに通過路３５を形成することによって、トナーの凝集を効果的に防止することが可能である。

また、図１３に示すように、トナー密度が疎となる両端部側の巻き方向逆転部Ｄ，Ｅにおいて、それぞれ通過路３５を形成してもよい。

また、図１４に示すように、トナー密度が疎となる中間部の巻き方向逆転部Ｃに、平板状の羽根４６を配設することも可能である。

上記図１１〜図１４で示した実施例は、それぞれ羽根が一重に形成されたものであるが、二重又は三重などの羽根を複数重ねた形状であってもよい。

また、上記トナー搬送スクリュー２９の素材としては、複雑な形状を安価に形成できる点から、ポリスチレン（ＰＳ）やポリカーボネート（ＰＣ）、又はアクリルニトリル・ブタジエン・スチレン共重合合成樹脂（ＡＢＳ樹脂）等の熱可塑性樹脂で構成することが好ましい。

本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加え得ることは勿論である。上述の実施形態は、トナーの周方向の通過を許容する通過路を、現像部内に配設したトナー搬送スクリューに適用した場合を例に挙げて説明したが、トナーホッパ部内に配設したトナー送りスクリューに前記通過路を形成することも可能である。また、本発明の搬送スクリューは、トナーを搬送する場合に限らず、トナー以外の粉体を搬送するものであってもよい。

本発明の画像形成装置の全体構成図である。 本発明のプロセスユニットの側面断面図である。 前記プロセスユニットの要部を示す正面断面図である。 図３の要部を拡大した図である。 本発明の搬送スクリューの要部を拡大した図である。 前記搬送スクリューの各寸法を示す図である。 試験装置の概略図である。 前記搬送スクリューを軸線方向から見た図である。 本発明の構成を二重羽根の搬送スクリューに適用した実施例を示す図である。 本発明の搬送スクリューの搬送動作を説明するための図である。 前記搬送スクリューの他の実施例を示す正面図である。 前記搬送スクリューの別の実施例を示す正面図である。 前記搬送スクリューのさらに別の実施例を示す正面図である。 前記搬送スクリューの変形例を示す正面図である。 従来の搬送スクリューの要部を拡大した図である。

符号の説明

６ トナーホッパ部
２４ 仕切部材
２７ 現像部
２９ トナー搬送スクリュー
３１ 供給口
３２ 戻し口
３３ 回転軸
３４ 羽根
３５ 通過路
３６ 第１羽根部
３７ 第２羽根部
Ｄ 巻き方向逆転部

Claims (16)

1. 回転軸の外周に螺旋状の羽根を配設した粉体搬送スクリューであって、前記羽根に巻き方向が互いに逆転する第１羽根部と第２羽根部の各端部を連結して成る巻き方向逆転部を少なくとも１箇所有する粉体搬送スクリューにおいて、
   前記巻き方向逆転部に、粉体の前記羽根に対する回転軸の周方向への通過を許容する通過路を形成したことを特徴とする粉体搬送スクリュー。
2. 前記第１羽根部と前記第２羽根部を軸方向に完全に離間して配設し、当該第１羽根部と第２羽根部の離間した端部間に前記通過路を形成した請求項１に記載の粉体搬送スクリュー。
3. 前記回転軸を回転することによって前記第１羽根部と前記第２羽根部の両方から粉体を搬入するように構成した前記巻き方向逆転部に、前記通過路を形成した請求項１又は２に記載の粉体搬送スクリュー。
4. 前記通過路の軸方向に対応した幅の下限値を１ｍｍに設定すると共に、前記通過路の幅の上限値を５ｍｍに設定した請求項３に記載の粉体搬送スクリュー。
5. 前記通過路の軸方向に対応した幅をｈ、前記回転軸の径をｄとすると、０．２５×ｄ≦ｈ≦１．２５×ｄとなるように設定した請求項３又は４に記載の粉体搬送スクリュー。
6. 前記通過路の軸方向に対応した幅をｈ、前記回転軸の径をｄ、前記羽根の外径をφとすると、０．５×（φ−ｄ）／２≦ｈ≦２．５×（φ−ｄ）／２となるように設定した請求項３から５のいずれか１項に記載の粉体搬送スクリュー。
7. 前記第１羽根部と前記第２羽根部の前記通過路を挟んで離間した各端部を、軸方向から見た状態において、一方の前記端部の頂点と他方の前記端部の頂点との回転軸の周方向の位相差をθとすると、−３０°≦θ≦＋３０°となるように設定した請求項３から６のいずれか１項に記載の粉体搬送スクリュー。
8. 前記回転軸の両端部側にそれぞれ前記巻き方向逆転部を配設すると共に、それら巻き方向逆転部の少なくとも一方に前記通過路を形成した請求項１から７のいずれか１項に記載の粉体搬送スクリュー。
9. 前記回転軸の中間部に前記巻き方向逆転部を配設すると共に、当該巻き方向逆転部に前記通過路を形成した請求項１から８のいずれか１項に記載の粉体搬送スクリュー。
10. 前記回転軸及び前記羽根を、それぞれ熱可塑性樹脂で構成した請求項１から９のいずれか１項に記載の粉体搬送スクリュー。
11. 前記粉体をトナーとした請求項１から１０のいずれか１項に記載の粉体搬送スクリュー。
12. 現像部と、当該現像部に供給するトナーを貯蔵したトナーホッパ部を備えた現像装置において、前記現像部内に請求項１から１１のいずれか１項に記載の粉体搬送スクリューをトナー搬送スクリューとして配設したことを特徴とする現像装置。
13. 前記現像部と前記トナーホッパ部との間に仕切部材を配設すると共に、当該仕切部材に、トナーホッパ部から現像部にトナーを供給するための供給口と、現像部からトナーホッパ部にトナーを戻すための戻し口とを配設した現像装置であって、
    前記第１羽根部と第２羽根部の両方向から粉体を搬入する巻き方向逆転部を、前記戻し口に対応させて配設し、当該巻き方向逆転部に前記通過路を形成した請求項１２に記載の現像装置。
14. 前記トナーホッパ部内に、前記戻し口から前記供給口側へトナーを搬送するトナー送り手段を配設した請求項１３に記載の現像装置。
15. 画像形成装置本体に対して着脱可能な筺体を備えると共に、当該筺体内に、像担持体と、前記像担持体の表面を帯電させる帯電手段と、前記像担持体の表面にトナー画像を形成する現像部と、前記現像部に供給するトナーを貯蔵したトナーホッパ部の少なくとも１つを備えたプロセスユニットにおいて、
    請求項１から１１のいずれか１項に記載の粉体搬送スクリューをトナー搬送装置として備えたことを特徴とするプロセスユニット。
16. 請求項１から１１のいずれか１項に記載の粉体搬送スクリューをトナー搬送スクリューとして備えたことを特徴とする画像形成装置。

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