JP2018072530A - 搬送部材およびこれを備えた現像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】現像剤の撹拌性能を向上することのできる搬送部材およびこれを備えた現像装置を提供する。【解決手段】搬送部材４０は、回転軸ＡＸ１を中心とする矢印ＡＲ１１で示す回転方向に回転することにより現像剤を搬送する。搬送部材４０は、回転軸ＡＸ１を含む軸部４１と、軸部４１の外周面に螺旋状に設けられた羽根部４２とを備えている。羽根部４２は、矢印ＡＲ１２で示す現像剤の搬送方向の下流側を向いた面である前面４２ａと、前面４２ａ以外の面である非搬送面とを含んでいる。搬送部材４０は、羽根部４２における非搬送面である背面４２ｂから突出したフィン４３であって、軸部４１の外周面と間隔を空けて設けられたフィン４３をさらに備える。【選択図】図４

Description

本発明は、搬送部材およびこれを備えた現像装置に関する。より特定的には、本発明は、回転軸を中心とする所定の回転方向に回転することにより現像剤を搬送する搬送部材およびこれを備えた現像装置に関する。

電子写真式の画像形成装置には、スキャナー機能、ファクシミリ機能、複写機能、プリンターとしての機能、データ通信機能、およびサーバー機能を備えたＭＦＰ（Ｍｕｌｔｉ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ Ｐｅｒｉｐｈｅｒａｌ）、ファクシミリ装置、複写機、プリンターなどがある。

画像形成装置は一般に、像担持体上に形成した静電潜像を現像装置によって現像してトナー像を形成し、このトナー像を用紙へ転写した後、定着器によってトナー像を用紙に定着させることにより、用紙に画像を形成する。また、画像形成装置の中には、感光体の表面の静電潜像を現像装置によって現像してトナー像を形成し、一次転写ローラーを用いてトナー像を中間転写ベルトに転写し、二次転写ローラーを用いて中間転写ベルト上のトナー像を用紙へ二次転写するものも存在する。

現像装置は、補給部と、現像槽と、撹拌・搬送部材部材と、供給部材と、現像剤担持体と、規制部材とから構成されている。補給部によって現像槽内に補給された現像剤は、現像槽内で撹拌・搬送部材によって撹拌・搬送され、供給部材を介して現像剤担持体上に供給される。現像剤担持体上に供給された現像剤は、ブレード状の規制部材で余分な量がすりきられ、規制部材と現像剤担持体との隙間で搬送量が均一にされる。均一にされた現像剤は、現像剤担持体から像担持体に供給される。

また、二成分電子写真方式では、現像剤は、トナーとキャリアとを含んでいる。トナーは紙に画像を形成するものであり、キャリアはトナーを運ぶ役目を果たすものである。

従来の現像装置は、たとえば下記特許文献１および２などに開示されている。下記特許文献１には、複数本の軸線方向に延びるフィンの内径側に、複数巻きの羽根を固定した撹拌スクリューを含む現像装置が開示されている。

下記特許文献２には、回転するシャフトと、トナーを運ぶハネと、撹拌するパドルとで構成されたスクリューを含む現像装置が開示されている。この現像装置は、動作中にハネとパドルで発生する圧力を下げて凝集を防ぐ為に、開口部の逃がし路をさらに含んでいる。

特開２００５−３５２０４２号公報 特開２０１６−０９９３７８号公報

近年、画像形成装置の小型軽量化が進むにつれて現像装置も小型化されており、現像装置内に充填される現像剤の量も少なくなっている。現像剤撹拌・搬送部材には、現像剤を効率よく運ぶためにスクリューが設けられ、均一に混ぜるためにスクリューにはパドルが設けられることが多い。

しかし、従来技術では、現像ローラーから撹拌・搬送部材に戻ったトナー／キャリアー比（以降、Ｔ／Ｃ比と記すことがある）の低い現像剤を効率的に混ぜて搬送することは難しかった。

なお、特許文献１の技術では、スクリューの外周にフィンが設けられるため、スクリューの面積が小さくなる。これにより、現像剤の搬送速度が遅くなり、現像装置内の現像剤の入れ替わりに時間を要する。また、現像ローラーの直下では現像ローラーから戻ったＴ／Ｃ比の低い現像剤が羽根とともに回転し、現像ローラーに再キャッチされるおそれがある。その結果、特にベタ画像の形成時などに画像不良が発生するおそれがある。

特許文献２の技術では、スクリューに開口部を設けるので、現像剤の撹拌能力が少し向上する一方で、現像剤の搬送速度が遅くなり、現像装置内の現像剤の入れ替わりに時間を要する。

本発明は、上記課題を解決するためのものであり、その目的は、現像剤の撹拌性能を向上することのできる搬送部材およびこれを備えた現像装置を提供することである。

本発明の一の局面に従う搬送部材は、回転軸を中心とする所定の回転方向に回転することにより現像剤を搬送する搬送部材であって、回転軸を含む軸部と、軸部の外周面に螺旋状に設けられた羽根部とを備え、羽根部は、回転軸に沿った現像剤の搬送方向の下流側を向いた面である搬送面と、搬送面以外の面である非搬送面とを含み、羽根部における非搬送面から突出したフィンであって、軸部の外周面と間隔を空けて設けられたフィンをさらに備える。

上記搬送部材において好ましくは、フィンが突出する非搬送面は、搬送方向の上流側を向いた面であり、フィンは、回転軸に沿った現像剤の搬送方向の上流側に向かって突出する。

上記搬送部材において好ましくは、軸部の外周面、羽根部の搬送面、およびフィンは、現像剤が流通する流路を構成する。

上記搬送部材において好ましくは、流路は、搬送方向の上流側から見た場合に、羽根部における回転軸の径方向外側から径方向内側に向かう方向であって、搬送部材の回転方向の下流側から上流側の方向に向かう方向に沿って形成されている。

上記搬送部材において好ましくは、搬送方向の上流側から見た場合に、羽根部の外形の接線とフィンの延在方向とがなす角度は、４５度である。

上記搬送部材において好ましくは、フィンは、搬送部材の回転方向を向いた面である誘導面を含み、搬送方向の上流側から羽根部を見た場合に、軸部の外周面とフィンの誘導面との距離は、現像剤の流通方向の上流側から下流側に向かって小さくなる。

上記搬送部材において好ましくは、軸部は、外周面に設けられた凹部を含む。

上記搬送部材において好ましくは、フィンは複数であり、回転軸に沿った複数のフィンの各々の長さは、回転軸に沿った複数のフィンの間隔よりも小さい。

上記搬送部材において好ましくは、羽根部における回転軸を中心とした一周分に存在する複数のフィンの数をｎ、回転軸に沿った複数のフィンの間隔をｄとした場合、複数のフィンの各々の長さＬはＬ＝ｄ／ｎで規定される長さである。

上記搬送部材において好ましくは、搬送方向の上流側から羽根部を見た場合に、複数のフィンは回転軸の周囲に均等に配置される。

本発明の他の局面に従う現像装置は、現像剤を用いて像担持体表面に形成された静電潜像を現像する現像ローラーと、現像剤を収容するハウジングと、ハウジング内を第１および第２の搬送路に区画する隔壁とをさらに備え、第２の搬送路は第１の搬送路よりも現像ローラーに近い側に設けられ、搬送部材は、第１の搬送路において現像剤を現像ローラーに搬送する上記搬送部材である第１の搬送部材と、第２の搬送路において現像剤を搬送する上記搬送部材である第２の搬送部材とを含む。

上記現像装置において好ましくは、第１の搬送部材のフィンと第２の搬送部材のフィンとは、数、および回転軸に沿った長さのうち少なくともいずれか一方が互いに異なる。

上記現像装置において好ましくは、第１の搬送部材のフィンの回転軸に沿った長さは、第２の搬送部材のフィンの回転軸に沿った長さよりも長い。

本発明によれば、現像剤の撹拌性能を向上することのできる搬送部材およびこれを備えた現像装置を提供することができる。

本発明の一実施の形態における画像形成装置１００の構成を示す断面図である。 本発明の一実施の形態における現像装置３０の構成を示す断面図である。 図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った断面図である。 本発明の一実施の形態における搬送部材４０の構成を示す側面図である。 本発明の一実施の形態における搬送部材４０の構成を示す図であって、図４中矢印ＡＲ１２で示す搬送方向の上流側から見た場合の図である。 現像装置内部における現像剤の帯電量およびＴ／Ｃ比の分布を示すシミュレーション結果を示す図である。 現像スクリューの現像剤の各方向への移動速度のシミュレーション結果を示す表である。 図７のシミュレーション結果におけるＺ方向、θ方向、およびＲ方向を説明する図である。 本発明の一実施の形態におけるフィン４３の形状の具体例を示す第１の図であって、図４中矢印ＡＲ１２で示す搬送方向の上流側から見た場合の図である。 本発明の一実施の形態におけるフィン４３の形状の具体例を示す第２の図であって、図４中矢印ＡＲ１２で示す搬送方向の上流側から見た場合の図である。 本発明の一実施の形態におけるフィン４３の長さＬとピッチＰＴとの関係を模式的に示す側面図である。

以下、本発明の一実施の形態について、図面に基づいて説明する。

以下の実施の形態では、現像装置が画像形成装置に搭載されている場合について説明する。現像装置が搭載される画像形成装置は、ＭＦＰ、ファクシミリ装置、複写機、プリンターなどであってもよい。

［画像形成装置の構成］

始めに、本実施の形態における画像形成装置の構成について説明する。

図１は、本発明の一実施の形態における画像形成装置１００の構成を示す断面図である。

図１を参照して、本実施の形態における画像形成装置１００は、ＭＦＰであり、用紙搬送部７０と、トナー像形成部８０と、定着装置９０とを主に備えている。

用紙搬送部７０は、給紙トレイ１０２と、給紙ローラー１０３ａと、搬送ローラー１０３ｂおよび１０３ｃと、排紙ローラー１０３ｄと、排紙トレイ１１５とを含んでいる。給紙トレイ１０２は、画像を形成するための用紙Ｐを収容する。給紙トレイ１０２は複数であってもよい。給紙ローラー１０３ａは、給紙トレイ１０２と搬送経路ＴＲ１との間に設けられている。搬送ローラー１０３ｂおよび１０３ｃの各々は、搬送経路ＴＲ１に沿って設けられている。排紙ローラー１０３ｄは、搬送経路ＴＲ１の最も下流の部分に設けられている。排紙トレイ１１５は画像形成装置本体１０１の最上部に設けられている。

トナー像形成部８０は、いわゆるタンデム方式でＹ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）、およびＫ（ブラック）の４色の画像を合成し、用紙にトナー像を転写する。トナー像形成部８０は、４組の画像形成ユニット８１Ｙ、８１Ｍ、８１Ｃ、および８１Ｋと、露光装置（レーザーユニット）１０６と、中間転写ベルト１０９と、一次転写ローラー１０８ａ、１０８ｂ、１０８ｃ、および１０８ｄと、二次転写ローラー１１１と、クリーニング装置１１２などを含んでいる。

画像形成ユニット８１Ｙ、８１Ｍ、８１Ｃ、および８１Ｋの各々は、中間転写ベルト１０９の直下に並置されている。画像形成ユニット８１Ｙは、感光体ドラム１０ａと、帯電ローラー１０５ａと、現像装置３０ａと、クリーニング装置１１０ａなどを含んでいる。感光体ドラム１０ａは、図１中矢印ＡＲ１で示す方向に回転駆動される。感光体ドラム１０ａの周囲には、帯電ローラー１０５ａ、現像装置３０ａ、およびクリーニング装置１１０ａが配置されている。

画像形成ユニット８１Ｍは、感光体ドラム１０ｂと、帯電ローラー１０５ｂと、現像装置３０ｂと、クリーニング装置１１０ｂなどを含んでいる。画像形成ユニット８１Ｃは、感光体ドラム１０ｃと、帯電ローラー１０５ｃと、現像装置３０ｃと、クリーニング装置１１０ｃなどを含んでいる。画像形成ユニット８１Ｋは、感光体ドラム１０ｄと、帯電ローラー１０５ｄと、現像装置３０ｄと、クリーニング装置１１０ｄなどを含んでいる。画像形成ユニット８１Ｍ、８１Ｃ、および８１Ｋの各々は、画像形成ユニット８１Ｙと同様の構成を有している。

露光装置１０６は、画像形成ユニット８１Ｙ、８１Ｍ、８１Ｃ、および８１Ｋの下部に設けられている。中間転写ベルト１０９は、画像形成ユニット８１Ｙ、８１Ｍ、８１Ｃ、および８１Ｋの上部に設けられている。中間転写ベルト１０９は、環状であり、回転ローラー１０７に架け渡されている。中間転写ベルト１０９は、図１中矢印ＡＲ２で示す方向に回転駆動される。一次転写ローラー１０８ａ、１０８ｂ、１０８ｃ、および１０８ｄの各々は、中間転写ベルト１０９を挟んで感光体ドラム１０ａ、１０ｂ、１０ｃおよび１０ｄの各々と対向している。二次転写ローラー１１１は、搬送経路ＴＲ１において中間転写ベルト１０９と接触している。二次転写ローラー１１１と中間転写ベルト１０９との間隔は、図示しない圧接離間機構により調整可能である。クリーニング装置１１２は、中間転写ベルト１０９の付近に設けられている。

定着装置９０は、加熱ローラー１１６と、加圧ローラー１１７とを含んでいる。定着装置９０は、加熱ローラー１１６と加圧ローラー１１７とのニップ部により、トナー像を担持した用紙を把持しながら搬送経路ＴＲ１に沿って搬送することで、用紙にトナー像を定着させる。

画像形成装置１００は、感光体ドラム１０ａを回転させて、感光体ドラム１０ａの表面を帯電ローラー１０５ａによって帯電させる。画像形成装置１００は、帯電された感光体ドラム１０ａの表面に対して、露光装置１０６により画像形成情報に従った露光を行い、感光体ドラム１０ａの表面に画像形成情報に従った静電潜像を形成する。

次に画像形成装置１００は、静電潜像が形成された感光体ドラム１０ａに対して、現像装置３０ａからトナーを供給して現像を行い、感光体ドラム１０ａの表面にＹの色のトナー像を形成する。

画像形成装置１００は、同様の方法で、感光体ドラム１０ｂ、１０ｃ、および１０ｄの各々の表面に、それぞれＭＣＫの色のトナー像を形成する。

次に画像形成装置１００は、一次転写ローラー１０８ａ、１０８ｂ、１０８ｃ、および１０８ｄの各々を用いて、感光体ドラム１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、および１０ｄに形成された各色のトナー像を、中間転写ベルト１０９の表面に順次転写する（一次転写）。中間転写ベルト１０９の表面には、各色のトナー像が合成されたトナー像が形成される。

画像形成装置１００は、中間転写ベルト１０９に転写されずに感光体ドラム１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、および１０ｄの各々に残留したトナーを、クリーニング装置１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、および１１０ｄの各々により除去する。

続いて画像形成装置１００は、中間転写ベルト１０９の表面に形成されたトナー像を、回転ローラー１０７によって二次転写ローラー１１１と対向する位置まで搬送する。

一方、画像形成装置１００は、給紙トレイ１０２に収容された用紙Ｐを、給紙ローラー１０３ａにより給紙し、搬送ローラー１０３ｂおよび１０３ｃ（タイミングローラー）により搬送経路ＴＲ１に沿って中間転写ベルト１０９と二次転写ローラー１１１との間に導く。そして画像形成装置１００は、中間転写ベルト１０９の表面に形成されたトナー像を、二次転写ローラー１１１により用紙Ｐに転写する。

画像形成装置１００は、用紙Ｐに転写されずに中間転写ベルト１０９の表面に残留したトナーを、クリーニング装置１１２により除去および回収する。

画像形成装置１００は、トナー像が転写された用紙Ｐを定着装置９０に導き、定着装置９０によりトナー像を用紙Ｐに定着する。その後画像形成装置１００は、トナー像が定着された用紙Ｐを、排紙ローラー１０３ｄにより排紙トレイ１１５に排紙する。

画像形成により現像装置３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、および３０ｄの各々の内部のトナーが少なくなると、ＹＭＣＫ各色のトナーボトル１１４ａ、１１４ｂ、１１４ｃ、および１１４ｄの各々の内部に保管されたトナーが、現像装置３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、および３０ｄの各々に供給される。トナーボトル１１４ａ、１１４ｂ、１１４ｃ、および１１４ｄの各々は着脱可能であり、トナーボトル１１４ａ、１１４ｂ、１１４ｃ、および１１４ｄのうちいずれかのトナーボトルの内部のトナーが無くなると、ユーザーはそのトナーボトルを交換する。これにより、画像形成装置１００に対してトナーが継続して供給される。

以降、画像形成ユニット８１Ｙ、８１Ｍ、８１Ｃ、および８１Ｋのうち任意の画像形成ユニットにおける感光体および現像装置の各々を、それぞれ感光体ドラム１０（像担持体の一例）および現像装置３０と記すことがある。

［現像装置の構成］

続いて、本実施の形態における現像装置の構成について説明する。

図２は、本発明の一実施の形態における現像装置３０の構成を示す断面図である。図３は、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った断面図である。

図２および図３を参照して、現像装置３０は、ハウジング３１と、現像ローラー３２と、規制部材３６と、隔壁３８と、撹拌スクリュー４０ａおよび現像スクリュー４０ｂ（搬送部材の一例）とを含んでいる。

ハウジング３１の内部には、磁性材料を含む現像剤Ｄが収容されている。現像剤Ｄは、磁性キャリアと、トナーとを含んでいる。

ハウジング３１の内部は、隔壁３８によって搬送路３４と搬送路３５とに区画されている。搬送路３４および３５、ならびに隔壁３８の各々は、現像ローラー３２の回転軸に沿った方向に延在している。搬送路３５は搬送路３４よりも現像ローラー３２に近い側に設けられている。感光体ドラム１０、現像ローラー３２、撹拌スクリュー４０ａ、および現像スクリュー４０ｂの各々の回転軸は、互いに平行である。ハウジング３１の図３中右端部付近には、ハウジング３１内部に現像剤を投入するための投入口３１ａが設けられている。

撹拌スクリュー４０ａは、搬送路３４内に配設されている。撹拌スクリュー４０ａは、矢印ＡＲ４で示す方向に回転することにより、現像剤Ｄを撹拌し、現像剤Ｄを矢印ＤＤ１で示す方向に搬送する。これにより、現像剤Ｄ中のトナーを摩擦帯電させる。矢印ＤＤ１で示す方向の最下流の隔壁３８には、開口３８ａが設けられている。搬送路３５内の現像剤Ｄは、開口３８ａを通じて搬送路３５に汲み上げられる。撹拌スクリュー４０ａは現像スクリュー４０ｂよりも図３中右方向に延在しており、撹拌スクリュー４０ａにおける図３中右方向に延在した部分は、投入口３１ａと対向している。

現像スクリュー４０ｂは搬送路３５内に配設されている。現像スクリュー４０ｂは、矢印ＡＲ５で示す方向に回転することにより、搬送路３４から供給された現像剤Ｄを矢印ＤＤ２で示す方向に搬送する。現像スクリュー４０ｂによって搬送される際に、現像剤Ｄは現像ローラー３２に供給される。矢印ＤＤ２で示す方向の最下流側の隔壁には、開口３８ｂが設けられている。現像ローラー３２に供給されず残った現像剤は、開口３８ｂを通じて搬送路３５から搬送路３４へ汲み下げられる。

現像ローラー３２は、現像剤Ｄを用いて感光体ドラム１０の表面に形成された静電潜像を現像する。現像ローラー３２は、感光体ドラム１０と所要の間隔を隔てて対向している。現像ローラー３２は、矢印ＡＲ６で示す方向に回転駆動される。現像ローラー３２は、その内周側にマグネット部材３３を含んでいる。マグネット部材３３は、周方向に沿ってＮ極とＳ極とに交互に磁化されている。現像ローラー３２は、現像スクリュー４０ｂによって搬送される現像剤Ｄを、マグネット部材３３の磁力により現像ローラー３２の外周面に捕獲して保持する。

規制部材３６は、板状であり、現像ローラー３２の付近においてハウジング３１に固定されている。規制部材３６の端部３６ａは、マグネット部材３３のＳ極と対向する位置において、現像ローラー３２の外周面と所要の間隔ＳＴ１を介して対向するように配置されている。規制部材３６は、現像ローラー３２によって搬送される現像剤Ｄの量を規制する。

その後、現像ローラー３２は、現像領域に存在する現像剤Ｄに含まれるトナーを感光体ドラム１０の表面に供給する。現像剤Ｄは、現像バイアスと感光体ドラム１０の表面電位との電位差によって感光体ドラム１０の表面に供給される。これにより、感光体ドラム１０の表面に形成された静電潜像がトナーで現像され、感光体ドラム１０の表面にトナー像が形成される。

撹拌スクリュー４０ａおよび現像スクリュー４０ｂの各々は、現像ローラー３２に現像剤Ｄを供給する役割を果たすとともに、現像ローラー３２から戻って来たＴ／Ｃ比が低い現像剤Ｄを撹拌することにより、現像剤ＤのＴ／Ｃ比を回復させる役割を果たす。また、現像剤Ｄの入れ替わりをスムーズにし、現像装置３０の内部の現像剤ＤのＴ／Ｃ比を一定にするために、撹拌スクリュー４０ａおよび現像スクリュー４０ｂによる現像剤Ｄの搬送速度は、速い方が好ましい。

［搬送部材の構成］

続いて、本実施の形態における搬送部材の構成について説明する。搬送部材とは、本実施の形態において、撹拌スクリュー４０ａおよび現像スクリュー４０ｂのうち少なくとも一方として用いられるものである。

図４および図５は、本発明の一実施の形態における搬送部材４０の構成を示す図である。図４は、側面図であり、図５は、図４中矢印ＡＲ１２で示す搬送方向の上流側から見た場合の図である。

図４および図５を参照して、搬送部材４０は、回転軸ＡＸ１を中心として矢印ＡＲ１１で示す回転方向に回転することにより、主に矢印ＡＲ１２で示す搬送方向に現像剤を搬送する。矢印ＡＲ１２で示す搬送方向は、回転軸ＡＸ１沿った方向である。搬送部材４０は、軸部４１と、羽根部４２と、フィン４３とを含んでいる。

軸部４１は、回転軸ＡＸ１を含んでいる。軸部４１は、その外周面に設けられた凹部４４を含んでいる。凹部４４は、ここでは複数であり、図５で見た場合に、回転軸ＡＸ１を中心とした一周分に均等に４個存在している。なお、凹部４４は省略されてもよい。

羽根部４２は、軸部４１の外周面に螺旋状に設けられている。羽根部４２は、矢印ＡＲ１２で示す搬送方向の下流側（図４中左側）を向いた前面４２ａ（搬送面の一例）と、矢印ＡＲ１２で示す搬送方向の上流側（図４中右側）を向いた背面４２ｂ（非搬送面の一例）とを含んでいる。搬送部材４０が回転する際、現像剤は前面４２ａから受ける力によって矢印ＡＲ１２で示す搬送方向に移動する。

フィン４３は、ここでは複数である。複数のフィン４３は、羽根部４２の背面４２ｂから突出しており、たとえば矢印ＡＲ１２で示す搬送方向の上流側に向かって突出している。フィン４３は、軸部４１の外周面と間隔を空けて設けられており、たとえば羽根部４２における外径側（回転軸ＡＸ１から離れた側）の端部４２ｃに設けられている。

複数のフィン４３は、図５で見た場合に、回転軸ＡＸ１を中心とした一周分に４個存在している。複数のフィン４３は、図５で見た場合に、回転軸ＡＸ１の周囲に均等に配置されることが好ましい。

なお、フィン４３は、羽根部４２における前面４２ａ以外の面である非搬送面から突出していればよく、羽根部４２における外径側端面から突出していてもよい。

軸部４１の外周面、羽根部４２の前面４２ａ、およびフィン４３は、現像剤が流通する流路４８を構成する。すなわち、現像剤は、局所的な流れとして、流路４８に沿って矢印ＤＤで示す方向に流通する。矢印ＤＤで示す方向は、図５で見た場合に、羽根部４２における回転軸ＡＸ１の径方向外側から径方向内側に向かう方向であって、搬送部材４０の回転方向（矢印ＡＲ１１で示す方向）の下流側から上流側の方向に向かう方向である。

［実施の形態の効果］

続いて、本実施の形態の効果について説明する。

図３〜図５を参照して、現像ローラー３２から搬送路３４または３５に戻ったＴ／Ｃ比の低い現像剤の大部分は、撹拌スクリュー４０ａまたは現像スクリュー４０ｂよりも外径側に存在している。撹拌スクリュー４０ａまたは現像スクリュー４０ｂよりも外径側に存在する現像剤は、撹拌スクリュー４０ａまたは現像スクリュー４０ｂから剥離した状態であり、撹拌スクリュー４０ａまたは現像スクリュー４０ｂの内側に取り込み、撹拌することが難しい。その結果、撹拌スクリュー４０ａおよび現像スクリュー４０ｂよりも外径側には、Ｔ／Ｃ比の低い現像剤が滞留しやすい。

本実施の形態の搬送部材４０によれば、搬送部材４０よりも外側（羽根部４２の外径側の端部４２ｃよりも軸部４１から遠い側）に存在する現像剤を、フィン４３によって搬送部材４０の内側（軸部４１に近い側）に取り込むことができる。これにより、現像ローラー３２から戻って来た現像剤のＴ／Ｃ比を迅速に回復することができ、搬送部材４０の撹拌性能を向上することができる。また、搬送部材４０の外側に存在する現像剤も十分に帯電させることができ、画像不良を改善することができる。

加えて、現像剤の搬送面となる羽根部４２の前面４２ａにフィン４３を設ける必要がないため、現像剤の搬送面の面積を確保することができ、現像剤の搬送速度を維持することができる。

また、流路４８を設けることにより、現像剤を軸部４１の外周面まで運ぶことができ、現像剤を十分に撹拌した状態で現像ローラー３２に供給することができる。

また、フィン４３を回転軸ＡＸ１の周囲に均等な間隔で配置することで、搬送部材４０の安定した回転を確保することができる。

図６は、現像装置内部における現像剤の帯電量およびＴ／Ｃ比の分布を示すシミュレーション結果を示す図である。

図６を参照して、現像剤は、帯電量およびＴ／Ｃ比によって、四角印、三角印、またはバツ印で示されている。四角印は、十分に帯電し、Ｔ／Ｃ比が高い現像剤である。バツ印は、現像ローラーにトナーを供給した直後の、十分に帯電しておらずＴ／Ｃ比が低い現像剤である。三角印は、中程度に帯電しておりＴ／Ｃ比が中程度の現像剤である。

図６（ａ）は、フィンおよび回転パドルを含まない通常の現像スクリューのシミュレーション結果である。通常のスクリューでは、現像剤があまり撹拌されないため、回転軸付近に十分に帯電した現像剤が滞留しており、現像スクリューの外側には帯電が不十分な現像剤が滞留している。この構成では、十分に帯電した現像剤のみが現像ローラーに搬送され、希に帯電が不十分な現像剤が現像ローラーに搬送されると、画像不良が発生するおそれがある。

図６（ｂ）は、回転パドルを含む現像スクリューのシミュレーション結果である。回転パドルを含む現像スクリューでは、通常のスクリューと比較して撹拌性が改善されているものの、回転軸付近に十分に帯電した現像剤が滞留している。これは、回転パドルの周辺の現像剤のみが撹拌されるためであると推測される。

図６（ｃ）は、本実施の形態における搬送部材４０のシミュレーション結果である。搬送部材４０では、通常のスクリューと比べて撹拌性が大きく改善されている。また、Ｔ／Ｃ比が低い現像剤やＴ／Ｃ比が中程度の現像剤が、回転軸付近まで入り込んでいる。さらに、搬送部材４０の外側にＴ／Ｃ比の高い現像剤が多く存在する。この構成では、十分に帯電した現像剤が現像ローラーに供給されるので、安定した画質の画像を形成することができる。

図７は、現像スクリューの現像剤の各方向への移動速度のシミュレーション結果を示す表である。図８は、図７のシミュレーション結果におけるＺ方向、θ方向、およびＲ方向を説明する図である。図８（ａ）は、現像スクリューを回転軸と直交する方向から見た図である。図８（ｂ）は、現像スクリューを回転軸の方向から見た図である。

図７および図８を参照して、試料１（比較例）は、フィンおよび回転パドルを含まない通常の現像スクリューのシミュレーション結果である。試料２（本発明例）は、本実施の形態における搬送部材４０のシミュレーション結果である。試料３（比較例）は、特許文献１に記載のスクリュー（外パドル付きスクリュー）のシミュレーション結果である。試料４（比較例）は、特許文献２に記載のスクリュー（切欠き有りスクリュー）のシミュレーション結果である。また、速度ＶＺは、回転軸に沿った方向であるＺ方向への現像剤の移動速度である。速度ＶＲは、回転軸を基準とした径方向であるＲ方向への現像剤の移動速度である。速度Ｖθは、回転軸を基準とした周方向であるθ方向への現像剤の移動速度である。

試料２では、速度ＶＺが高い値で維持されつつ、速度ＶＲおよびＶθが大きくなっている。これにより、試料２では、現像剤の搬送速度を落とさず撹拌性を向上することができると推測される。

一方、試料１では、速度ＶＲおよびＶθが小さく、撹拌性が低いことが推測される。試料３では、速度Ｖθが高いものの、速度ＶＺが低く、速度ＶＲの値は中程度である。試料４では、速度ＶＺおよびＶθが低く、速度ＶＲの値は中程度である。これにより、試料３および４では、現像剤の搬送速度が遅く、撹拌性はやや良好であるが、現像装置内部での現像剤の入れ替わりが十分ではないと推測される。

［フィンの具体例］

搬送部材におけるフィンの数および形状は任意である。次に、搬送部材におけるフィンの具体例ついて説明する。

図９は、本発明の一実施の形態におけるフィン４３の具体例を示す第１の図であって、図４中矢印ＡＲ１２で示す搬送方向の上流側から見た場合の図である。

図９を参照して、矢印ＡＲ１２（図４）で示す搬送方向の上流側から見た場合に、羽根部４２の外形の接線とフィン４３の延在方向とがなす角度を角度φとする。図９（ａ）では、角度φが６０度である場合について示している。図９（ｂ）では、角度φが４５度である場合について示している。

角度φは、羽根部４２の直径や取り付け位置などに基づいて設定され、現像剤の流れ易さや搬送部材４０の撹拌性能などを考慮して設定される。一例として、搬送部材４０が小径であり、フィン４３の長さが羽根部４２の長さの１／２程度であり、現像剤が流路４８を流れやすい場合などには、角度φが４５度に設定されることが好ましい。搬送部材４０が大径である場合には、フィン４３の外径側から内径側へ向かって角度φが連続的に変化していてもよい。この場合、フィン４３の外径側における角度φが６０度であり、フィン４３の内径側の角度φが３０度であってもよい。

また、フィン４３は、図９（ａ）および図９（ｂ）のように、羽根部４２の外径側の端部４２ｃに設けられる場合の他、図９（ｃ）に示すように、羽根部４２の端部４２ｃと軸部４１との間に設けられていてもよい。

図１０は、本発明の一実施の形態におけるフィン４３の具体例を示す第２の図であって、図４中矢印ＡＲ１２で示す搬送方向の上流側から見た場合の図である。

図１０を参照して、フィン４３の形状は、搬送部材４０の（羽根部４２の）回転速度や、現像剤の流れ易さなどを考慮して設定される。フィン４３は、矢印ＡＲ１１で示す搬送部材４０の回転方向を向いた面である誘導面４３ａを含んでいる。矢印ＡＲ１２（図４）で示す搬送方向の上流側から見た場合に、軸部４１の外周面とフィン４３の誘導面４３ａとの距離ＳＴ２は、矢印ＡＲ１１で示す回転方向の下流側から上流側に向かって小さくなっている（矢印ＤＤで示す現像剤の流通方向の上流側から下流側に向かって小さくなっている）ことが好ましい。フィン４３の外形は任意であり、図１０（ａ）のような矩形状であってもよいし、図１０（ｂ）のような楕円形状であってもよいし、図１０（ｃ）のような三日月状であってもよい。特に、フィン４３の外径が図１０（ｃ）のような三日月状である場合などには、軸部４１の外周面には凹部４４が形成されることが好ましい。これにより、搬送部材４０の内側に導入された現像剤が軸部４１から受ける圧力を緩和することができる。

図１１は、本発明の一実施の形態におけるフィン４３の長さＬとピッチＰＴとの関係を模式的に示す側面図である。

図１１を参照して、回転軸ＡＸ１に沿ったフィン４３の各々の長さＬは、回転軸ＡＸ１に沿ったフィン４３同士のピッチＰＴ（間隔）よりも小さい。これにより、フィン４３が、フィン４３よりも矢印ＡＲ１２で示す搬送方向の上流側に存在する羽根部４２と接触することを防止することができ、現像剤の搬送速度を高く維持することができる。

特に、羽根部４２における回転軸ＡＸ１を中心とした一周分に存在する複数のフィン４３の数をｎ（ここではｎ＝４）、回転軸ＡＸ１に沿った複数のフィン４３のピッチＰＴの大きさをｄとした場合、回転軸ＡＸ１に沿った複数のフィン４３の各々の長さＬは、Ｌ＝ｄ／ｎで規定される長さであることが好ましい。これにより、搬送部材４０が一回転した場合にピッチＰＴ全体をすべてフィン４３で撹拌することができ、現像剤を過不足なく搬送部材４０の内径側に誘導することができる。

［現像装置への搬送部材の適用例］

撹拌スクリュー４０ａおよび現像スクリュー４０ｂの両方に、本実施の形態における搬送部材４０が用いられる場合、撹拌スクリュー４０ａおよび現像スクリュー４０ｂの各々は、現像装置３０に対して以下のように適用されてもよい。

図３を参照して、搬送路３５に設けられた現像スクリュー４０ｂでは、回転軸方向の両端部（開口３８ａまたは３８ｂと対向する部分）を除く羽根部４２にフィン４３が設けられている。これにより、現像ローラー３２から剥離したＴ／Ｃ比の低い現像剤を現像スクリュー４０ｂの内側（軸部２１に向かう方向）に巻き込みならが誘導することができる。一方、現像スクリュー４０ｂにおける開口３８ａと対向する羽根部４２（受取り部）には、フィンは設けられていない。現像スクリュー４０ｂにおける開口３８ｂと対向する羽根部４２（送出し部）には、フィンは設けられておらず、現像剤を搬送路３４に送り出すための板状のパドル４５が設けられている。

搬送路３４に設けられた撹拌スクリュー４０ａは、回転軸方向の両端部（開口３８ａ、開口部３８ｂ、または投入口３１ａと対向する部分）を除く羽根部４２にフィン４３が設けられている。これにより、最適な撹拌状態を実現することができ、均一な撹拌が可能になる。一方、撹拌スクリュー４０ａにおける開口３８ａと対向する羽根部４２（送出し部）、開口３８ｂと対向する羽根部４２（送出し部）、および投入口３１ａと対向する羽根部４２には、フィンは設けられていない。撹拌スクリュー４０ａにおける開口３８ａと対向する羽根部４２（送出し部）、および投入口３１ａと対向する羽根部４２には、板状のパドル４５が設けられている。

なお、撹拌スクリュー４０ａおよび現像スクリュー４０ｂの両方に、本実施の形態における搬送部材４０が用いられる場合、撹拌スクリュー４０ａのフィン４３と現像スクリュー４０ｂのフィン４３とは、数、および回転軸に沿った長さのうち少なくともいずれか一方が互いに異なっていてもよい。特に、現像スクリュー４０ｂのフィン４３の長さＬを標準的な長さにして、現像剤の撹拌性と入れ替わり速度を確保し、撹拌スクリュー４０ａのフィン４３の長さＬを現像スクリュー４０ｂのフィンの長さＬよりも長くすることにより、撹拌スクリュー４０ａの撹拌性能をより高めてもよい。

また、現像スクリュー４０ｂとしては搬送部材４０が用いられ、撹拌スクリュー４０ａとしては搬送部材４０が用いられず、軸部４１に対して羽根部４２およびパドル４５のみが設けられたものが用いられてもよい。

［その他］

本発明において、現像装置を搭載する画像形成装置は、上述の実施の形態のようなものの他、複数の現像装置を保持させた回転式現像装置を回転させて、各現像装置を順々に感光体ドラムに導くようにしてフルカラーの画像形成を行うようにしたフルカラーの画像形成装置や、白黒の画像形成を行う画像形成装置などであってもよい。

上述の実施の形態および実施例は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１０，１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ 感光体ドラム（像担持体の一例）
２１ 軸部
３０，３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄ 現像装置
３１ ハウジング
３１ａ ハウジングの投入口
３２ 現像ローラー
３３ 現像ローラーのマグネット部材
３４，３５ 搬送路
３６ 規制部材
３６ａ 規制部材の端部
３８ 隔壁
３８ａ，３８ｂ 隔壁の開口
４０ 搬送部材
４０ａ 撹拌スクリュー（搬送部材の一例）
４０ｂ 現像スクリュー（搬送部材の一例）
４１ 軸部
４２ 羽根部
４２ａ 羽根部の前面（搬送面の一例）
４２ｂ 羽根部の背面（非搬送面の一例）
４２ｃ 羽根部の端部
４３ フィン
４３ａ フィンの誘導面
４４ 軸部の凹部
４５ パドル
４８ 流路
７０ 用紙搬送部
８０ トナー像形成部
８１Ｃ，８１Ｋ，８１Ｍ，８１Ｙ 画像形成ユニット
９０ 定着装置
１００ 画像形成装置
１０１ 画像形成装置本体
１０２ 給紙トレイ
１０３ａ 給紙ローラー
１０３ｂ，１０３ｃ 搬送ローラー
１０３ｄ 排紙ローラー
１０５ａ，１０５ｂ，１０５ｃ，１０５ｄ 帯電ローラー
１０６ 露光装置
１０７ 回転ローラー
１０８ａ，１０８ｂ，１０８ｃ，１０８ｄ 一次転写ローラー
１０９ 中間転写ベルト
１１０ａ，１１０ｂ，１１０ｃ，１１０ｄ クリーニング装置
１１１ 二次転写ローラー
１１２ クリーニング装置
１１４ａ，１１４ｂ，１１４ｃ，１１４ｄ トナーボトル
１１５ 排紙トレイ
１１６ 加熱ローラー
１１７ 加圧ローラー
ＡＸ１ 回転軸
Ｄ 現像剤
Ｌ：フィンの長さ
Ｐ 用紙
ＰＴ フィンのピッチ
ＳＴ１ 規制部材の端部と現像ローラーの外周面との間隔
ＳＴ２ フィンの距離
ＴＲ１ 記録シートの搬送経路

Claims (13)

1. 回転軸を中心とする所定の回転方向に回転することにより現像剤を搬送する搬送部材であって、
   前記回転軸を含む軸部と、
   前記軸部の外周面に螺旋状に設けられた羽根部とを備え、
   前記羽根部は、前記回転軸に沿った現像剤の搬送方向の下流側を向いた面である搬送面と、前記搬送面以外の面である非搬送面とを含み、
   前記羽根部における前記非搬送面から突出したフィンであって、前記軸部の外周面と間隔を空けて設けられたフィンをさらに備えた、搬送部材。
2. 前記フィンが突出する前記非搬送面は、前記搬送方向の上流側を向いた面であり、
   前記フィンは、前記回転軸に沿った現像剤の搬送方向の上流側に向かって突出する、請求項１または２に記載の搬送部材。
3. 前記軸部の外周面、前記羽根部の搬送面、および前記フィンは、前記現像剤が流通する流路を構成する、請求項１または２に記載の搬送部材。
4. 前記流路は、前記搬送方向の上流側から見た場合に、前記羽根部における前記回転軸の径方向外側から径方向内側に向かう方向であって、前記搬送部材の回転方向の下流側から上流側の方向に向かう方向に沿って形成されている、請求項３に記載の搬送部材。
5. 前記搬送方向の上流側から見た場合に、前記羽根部の外形の接線と前記フィンの延在方向とがなす角度は、４５度である、請求項１〜４のいずれかに記載の搬送部材。
6. 前記フィンは、前記搬送部材の回転方向を向いた面である誘導面を含み、
   前記搬送方向の上流側から前記羽根部を見た場合に、前記軸部の外周面と前記フィンの前記誘導面との距離は、現像剤の流通方向の上流側から下流側に向かって小さくなる、請求項１〜５のいずれかに記載の搬送部材。
7. 前記軸部は、外周面に設けられた凹部を含む、請求項１〜６のいずれかに記載の搬送部材。
8. 前記フィンは複数であり、
   前記回転軸に沿った複数の前記フィンの各々の長さは、前記回転軸に沿った前記複数のフィンの間隔よりも小さい、請求項１〜７のいずれかに記載の搬送部材。
9. 前記羽根部における前記回転軸を中心とした一周分に存在する前記複数のフィンの数をｎ、前記回転軸に沿った前記複数のフィンの間隔をｄとした場合、前記複数のフィンの各々の長さＬはＬ＝ｄ／ｎで規定される長さである、請求項８に記載の搬送部材。
10. 前記搬送方向の上流側から前記羽根部を見た場合に、前記複数のフィンは前記回転軸の周囲に均等に配置される、請求項８または９に記載の搬送部材。
11. 現像剤を用いて像担持体表面に形成された静電潜像を現像する現像ローラーと、
    現像剤を収容するハウジングと、
    前記ハウジング内を第１および第２の搬送路に区画する隔壁とをさらに備え、
    前記第２の搬送路は前記第１の搬送路よりも前記現像ローラーに近い側に設けられ、
    前記搬送部材は、
    前記第１の搬送路において現像剤を前記現像ローラーに搬送する請求項１〜１０のいずれかに記載の搬送部材である第１の搬送部材と、
    前記第２の搬送路において現像剤を搬送する請求項１〜１０のいずれかに記載の搬送部材である第２の搬送部材とを含む、現像装置。
12. 前記第１の搬送部材の前記フィンと前記第２の搬送部材の前記フィンとは、数、および前記回転軸に沿った長さのうち少なくともいずれか一方が互いに異なる、請求項１１に記載の現像装置。
13. 前記第１の搬送部材の前記フィンの前記回転軸に沿った長さは、前記第２の搬送部材の前記フィンの前記回転軸に沿った長さよりも長い、請求項１２に記載の現像装置。

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