JP4786284B2 - 現像装置、プロセスユニット及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、感光体などの潜像担持体に担持された潜像を現像する現像装置に係り、詳しくは、螺旋形状をなす螺旋部材を、螺旋の中心を軸にして回転させることでその軸に対して現像剤を公転させながら軸線方向に搬送する搬送体の改良に関するものである。

従来、この種の搬送体を用いる現像装置として、特許文献１に記載のものが知られている。この現像装置は、現像剤を収容する現像剤収容室の中に、回転する軸部材の周面に螺旋羽根が突設せしめられた搬送体たる第１撹拌スクリュウ及び第２撹拌スクリュウを有している。また、現像剤収容室の隣に設けられた現像部の中に、表面に担持した現像剤を自らの回転に伴って潜像担持体との対向位置に搬送して潜像担持体上の潜像を現像する現像部材たる現像ローラを有している。現像剤収容室と現像部との間には仕切壁が設けられておらず、現像部内の現像ローラと、現像剤収容室内の第２撹拌スクリュウとは、互いに平行な関係を保ちながら互いの周面を対向させるように配設されている。現像剤収容室内には仕切壁によって仕切られた第１収容室と第２収容室とが形成されており、現像部に近い方の第２収容室に第２撹拌スクリュウが配設されている。また、現像部から遠い方の第１収容室に第１撹拌スクリュウが配設されている。第１収容室内の現像剤は、第１撹拌スクリュウの回転に伴ってスクリュウ軸を中心に公転せしめられながら、スクリュウ軸線方向に搬送される。そして、第１撹拌スクリュウの軸線方向の一端部まで搬送されると、第１収容室内から連通口を通じて第２収容室内に受け渡される。次いで、第２収容室内において、第２撹拌スクリュウの回転に伴って回転せしめられながらスクリュウ軸線方向に搬送されていく過程で、その一部が現像ローラに汲み上げられて現像に寄与したり、現像ローラから第２搬送スクリュウに戻されたりする。第２搬送スクリュウの一端部まで搬送された現像剤は、第２収容室無いから連通口を通じて第１収容室に返される。

かかる構成においては、第２撹拌スクリュウによって搬送される現像剤の表面の波打ちにより、その波打ちに対応した現像濃度ムラを発生させる場合がある。具体的には、第２撹拌スクリュウの横断面は、円形の軸部材における外縁の一部から螺旋羽根による突起が突き出た形状になっている。この突起は、軸部材の回転に伴って軸部材を中心にして公転する。突起が公転に伴って現像ローラから最も遠く離れた位置から現像ローラに近づく方向に移動していく過程では、現像剤が突起によって現像ローラに向けて押されるため、現像剤の表面が現像ローラに向けて徐々に盛り上がっていく。そして、この盛り上がりによって第２撹拌スクリュウと現像ローラとの間の現像剤量が増加して、現像濃度が高くなる。これに対し、現像ローラに最も近づいた位置にあった突起が現像ローラから離れる方向に移動していく過程では、現像剤が突起に追従して同方向に移動するため、現像剤の表面が徐々に下降していく。そして、この下降によって第２撹拌スクリュウと現像ローラとの間の現像剤量が低下して、現像濃度が低くなる。螺旋羽根による突起は軸部材の軸線方向において螺旋状に形成されているため、このような現像剤の表面の盛り上がりや下降が軸線方向において位相ずれして起こる。これにより、現像剤の表面がスクリュウ軸線方向に波打ちして、これに対応した現像濃度ムラが発生するのである。

一方、従来より、搬送体として、多条螺旋構造をなす複数の螺旋羽根を有する多条スクリュウを用いる現像装置が知られている。例えば、特許文献２、３には、それぞれ、２条螺旋構造（２重螺旋構造）をなす２条の螺旋羽根を有する２条スクリュウを用いる現像装置が記載されている。この２条スクリュウの横断面は、円形の軸部材における外縁の一部から１条目の螺旋羽根による突起が突き出ており、且つその突起に対して１８０［°］点対称となる位置に２条目の螺旋羽根による突起が突き出た形状になっている。このような形状の２条スクリュウでは、一方の突起が現像ローラから最も遠く離れた位置から現像ローラに近づく方向に移動していく過程で、現像ローラに最も近づいた位置にあるもう一方の突起が現像ローラから離れる方向に移動する。これにより、一方の突起の移動による現像剤の表面の盛り上がりと、もう一方の突起の移動による現像剤の表面の下降とを相殺して、現像剤の表面の波打ちによる現像濃度ムラを抑えることができる。

特開２００３−５７９２９号公報 特開平９−１９７７８２号公報 特開平１１−２４３８０号公報

しかしながら、２条スクリュウでは、その横断面方向において、現像剤を１条目の螺旋羽根による突起と２条目の螺旋羽根による突起との間に挟み込みながら公転させることにより、現像剤の挙動が不活発になる。このため、１条スクリュウに比べて現像剤の撹拌能力が低下して、種々の問題を引き起こすおそれがある。例えば、現像剤として、トナーと磁性キャリアとを含有する二成分現像剤を用いる場合には、撹拌不足による二成分現像剤のトナー濃度ムラが現れて、現像濃度ムラを引き起こすおそれがある。また、現像剤として、磁性キャリアを含まない一成分現像剤を用いる場合には、十分に帯電したトナーと帯電不良のトナーとの撹拌が不十分になり、帯電不良のトナーを局所的に多量に存在させることによる地汚れを引き起こすおそれがある。この地汚れとは、帯電不良のトナーを非画像部に付着させる現象である。

本発明は、以上の背景に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、次のような現像装置、並びにこれを用いるプロセスユニット及び画像形成装置を提供することである。即ち、搬送体によって搬送される現像剤の表面の波打ちに起因する現像濃度ムラを抑えつつ、現像剤の撹拌不良による地汚れや現像濃度ムラを抑えることができる現像装置等である。

上記目的を達成するために、請求項１の発明は、螺旋形状をなす螺旋部材を、螺旋の中心を軸にして回転させることで、該軸に対して現像剤を公転させながら軸線方向に搬送する複数の搬送体と、表面に担持した現像剤を表面移動に伴って画像形成装置の潜像担持体との対向位置に搬送して該潜像担持体上の潜像を現像する現像部材とを有し、現像剤を互いに隣り合う搬送体の間で受け渡しながら該現像部材に向けて搬送し、複数の搬送体のうち、該現像部材の隣りに配設された搬送体である供給搬送体により、現像剤を該現像部材に供給する現像装置において、上記複数の搬送体のうち、上記供給搬送体については、多条螺旋構造をなす複数の上記螺旋部材を有するものを用い、他の搬送体については、１条の上記螺旋部材による１条螺旋構造をなすものを用いるか、あるいは多条螺旋構造をなす複数の螺旋部材を該供給搬送体よりも少ない条数で有するものを用い、且つ、該供給搬送体の螺旋部材の先端と該供給搬送体の周囲に現像剤を保持させるための壁との間のクリアランスを、他の搬送体におけるクリアランスよりも小さくしたことを特徴とするものである。
また、請求項２の発明は、請求項１の現像装置において、上記供給搬送体として、上記螺旋部材の条数が偶数であり、且つそれぞれの螺旋部材の位相が、３６０［°］を条数で除算した角度ずつずれているものを用いたことを特徴とするものである。
また、請求項３の発明は、請求項１又は２の現像装置において、上記供給搬送体の螺旋部材として、現像剤搬送方向の断面形状が螺旋外縁における現像剤搬送方向の中心線を境にした上流側箇所と下流側箇所とで非対称であって、且つ該上流側箇所の該現像剤搬送方向の大きさが該下流側箇所の該現像剤搬送方向の大きさよりも大きいものを用いたことを特徴とするものである。
また、請求項４の発明は、請求項１乃至３の何れかの現像装置において、上記複数の搬送体として、それぞれ回転する軸部材の周面に上記螺旋部材が突設せしめられたものを用いたことを特徴とするものである。
また、請求項５の発明は、請求項４の現像装置において、上記供給搬送体として、その軸部材の径が他の搬送体の軸部材の径よりも大きく、且つ上記螺旋部材の螺旋径が他の搬送体と同じであるものを用いたことを特徴とするものである。
また、請求項６の発明は、請求項１乃至５の何れかの現像装置において、上記供給搬送体として、多条螺旋構造の軸線方向における螺旋ピッチが、他の搬送体の０．３〜０．７倍であるものを用いたことを特徴とするものである。
また、請求項７の発明は、請求項１乃至６の何れかの現像装置において、上記供給搬送体として、曲げ弾性率Ｍ［ＭＰａ］を軸線方向の長さＬ［ｍｍ］で除算した値が２５以上であるものを用いたことを特徴とするものである。
また、請求項８の発明は、少なくとも、潜像を担持する潜像担持体と、該潜像担持体上の潜像を現像する現像装置とを１つのユニットとして共通の保持体に保持させて、画像形成装置に一体的に着脱可能にしたプロセスユニットにおいて、上記現像装置として、請求項１乃至７の何れかの現像装置を用いたことを特徴とするものである。
また、請求項９の発明は、潜像を担持する潜像担持体と、該潜像担持体上の潜像を現像する現像装置とを有する画像形成装置において、上記現像装置として、請求項１乃至７の何れかの現像装置を用いたことを特徴とするものである。
また、請求項１０の発明は、請求項９の画像形成装置において、上記現像装置として、潜像を互いに異なる色に現像する複数のものを設けたことを特徴とするものである。

これらの発明においては、現像部材に現像剤を供給する供給搬送体として、螺重螺旋構造をなす複数の螺旋部材を有するものを用いることで、現像部材に供給される現像剤の表面の波打ちを抑える。これにより、現像剤の表面の波打ちに起因する現像濃度ムラを抑えることができる。この一方で、現像部材に現像剤を供給しない他の搬送体については、それによって搬送される現像剤の表面の波打ちが現像濃度ムラに関与しないので、波打ちの抑制よりも、現像剤の撹拌能力の向上を優先して、１条螺旋構造のものにするか、あるいは多条螺旋構造のものだとしても螺旋部材の条数が供給搬送体よりも少ないものにする。これにより、他の搬送体において現像剤を活発に撹拌して、現像剤の撹拌不良による地汚れや現像濃度ムラを抑えることができる。

以下、本発明を適用した画像形成装置の一実施形態として、電子写真方式のプリンタ（以下、単に「プリンタ」という）について説明する。
まず、本実施形態に係るプリンタの基本的な構成について説明する。図１は、本実施形態に係るプリンタを示す概略構成図である。このプリンタは、像担持体たるドラム状の感光体１の周囲に、帯電装置２、光書込装置３、現像装置１０、転写装置５、ドラムクリーニング装置６、除電装置７を備えている。また、転写装置５の図中右側方に配設された定着装置８も備えている。

図示しない駆動手段によって図中時計回りに回転駆動せしめられる感光体１は、アルミ等からなる素管の表面に感光層が形成されたものであり、回転に伴って帯電装置２によって正又は負極性に一様帯電せしめられる。そして、図示しないパーソナルコンピュータ等から送られてくる画像情報に基づいて光走査情報を構築する光書込装置３から発せられるレーザー光の走査によって露光部の電位が減衰せしめられる。これにより、露光部周囲の地肌部よりも電位の小さい静電潜像を担持する。この静電潜像は、感光体１の回転に伴って現像装置１０との対向位置である現像位置を通過する際に、現像装置１０の現像スリーブ１３に担持されるトナーと磁性キャリアとを含有する二成分現像剤に摺擦せしめられる。そして、この二成分現像剤に含まれる例えば負帯電性のトナーが静電的に付着せしめられてトナー像に現像される。

上記現像位置よりも感光体１の回転方向下流側には、感光体１と転写装置５とが対向する転写位置が形成されている。感光体１上で現像されたトナー像は、感光体１の回転に伴ってこの転写位置に進入する際に、図示しない給紙手段によってタイミングを合わせて搬送されてくるシート状の記録紙Ｐに重ね合わされる。そして、感光体１と転写装置５との間に形成される転写電界の影響を受けて記録紙Ｐ上に静電転写される。この転写の際に感光体１に静電的に付着した記録紙Ｐは、紙の重さ、剛性、紙と分離搬送のための部材等の作用により感光体から分離される。このようにしてトナー像が静電転写せしめられた記録紙Ｐは、転写位置から定着装置８へと送られる。

上記定着装置８は、内部に図示しない熱源を有する加熱ローラ８ａと、これに押圧される押圧ローラ８ｂとの接触によって定着ニップを形成している。これらローラは、互いの接触部でそれぞれの表面を同方向に移動させるように回転駆動される。かかる構成の定着装置８に送られた記録紙Ｐは、定着ニップに挟み込まれてローラ表面移動方向に搬送される。この際、ニップ圧や加熱の影響によってトナー画像が定着せしめられる。定着後の記録紙Ｐは、図示しない排紙手段を経由して機外へと排出される。

上記転写位置を通過した感光体１表面は、その回転に伴ってドラムクリーニング装置６との対向位置を通過する際に、転写残トナーがクリーニングされる。そして、除電装置７によって残留電荷が取り除かれた後、帯電手段によって一様帯電せしめられて初期状態に戻る。

なお、図１では、帯電装置２として、帯電バイアスが印加される帯電ローラ等のバイアス部材を感光体１に対向させながら回転させる方式のものを示したが、帯電チャージャ等の非接触方式のものを用いても良い。また、レーザー光の照射によって静電潜像を形成する光書込装置３を設けた例を示したが、ＬＥＤアレイからのＬＥＤ光によって光書込を行うものを用いても良い。また、光書込ではなく、イオン噴射等によって静電潜像を形成するものでもよい。また、転写装置５として、転写バイアスが印加される転写ローラを感光体１に接触させるローラ接触方式のものを示したが、ベルトを接触させるベルト接触方式のものや、転写チャージャなどの非接触方式のものを用いても良い。また、ドラムクリーニング装置６として、クリーニングブレードによる掻き取り方式のものを示したが、クリーニングバイアスが印加されるブラシやローラを接触させる静電回収方式のものを用いてもよい。また、潜像担持体としてドラム状の感光体１を設けた例について説明したが、ベルト状の感光体などを用いても良い。また、感光体１と感光体１の周囲に設置された少なくとも現像装置を含む装置を１つのユニットとして共通のケーシング内に収めたプロセスユニットとしてもよい。例えば、感光体１、帯電装置２、現像装置１０及びドラムクリーニング装置６を１つのプロセスユニットとして、プリンタ本体に対して着脱可能に構成したプロセスユニットである。

図２は、現像装置１０を示す拡大構成図である。また、図３は、現像装置１０の下ケース１１を示す斜視図である。また、図４は、現像装置１０の上ケース１２を示す斜視図である。図２において、現像装置１０のケーシングは、下ケース１１と上ケース１２とに２分することが可能である。下ケース１１は、二成分現像剤を収容する第１収容室１１ａ及び第２収容室１１ｂや、現像スリーブ１３を収容する現像部１１ｃを形成している。また、上ケース１２は、下ケース１１の第１収容室１１ａの上方で後述する初期剤を収容するための初期剤収容室１２ａを形成している。

下ケース１１において、第１収容室１１ａと第２収容室１１ｂとは仕切壁１１ｄによって仕切られている。そして、第１収容室１１ａ内には、搬送体たる第１撹拌スクリュウ１４が回転可能に配設されている。また、第２収容室１１ｂ内には、供給搬送体たる第２撹拌スクリュウ１５が回転可能に配設されている。第２収容室１１ｂと、現像部材たる現像スリーブ１３を収容する現像部１１ｃとは、図３に示すように仕切壁によって仕切られておらず、第２搬送スクリュウ１５と現像スリーブ１３とは互いに平行な関係を保ちながら互いの周面を対向させる。

図２において、下ケース１１の現像部１１ｃにおける側壁には開口が設けられており、現像部１１ｃ内の現像スリーブ１３はその周面の一部をこの開口から露出させながら、図示しない駆動手段によって図中反時計回りに回転駆動される。

工場から出荷される際の現像装置１０は、上ケース１２の初期剤収容室１２ａと、下ケース１１の第１収容室１１ａとの間に封止フィルム１５が挟み込まれている。そして、初期剤収容室１２ａ内には、図示しないトナーと磁性キャリアとを含有するトナー濃度が７［重量％］程度の初期現像剤が収容されている。ユーザーが封止フィルム１５を引き抜くと、初期材収容室１２ａ内の初期現像剤が第１収容室１１ａ内に自重で落下する。そして、図示しない駆動手段によって回転駆動される第１搬送スクリュウ１１の回転に伴って、スクリュウ軸線方向を図中奥側から手前側（図３の矢印Ａ方向）へと搬送される。現像装置１０における図中奥側の端部や手前側の端部では、第１収容室１１ａと第２収容室１１ｂとを仕切る仕切壁１１ｄに図示しない連通口が設けられている。第１搬送スクリュウ１４によって図中手前側の端部まで搬送された初期現像剤は、第１収容室１１ａ内から連通口を通じて第２収容室１１ｂ内に送られる。そして、今度は、図示しない駆動手段によって回転駆動される第２搬送スクリュウ１５によって図中手前側から奥側へ（図３の矢印Ｂ方向）と搬送され、図中奥側の端部において第２収容室１１ｂ内から連通口を通じて第１収容室１１ａ内に戻される。このように、現像装置１０の現像剤収容室内では、第１収容室１１ａと第２収容室１１ｂとを二成分現像剤が循環搬送されるようになっており、初期現像剤はこの循環搬送によって現像剤収容室の全域に行き渡る。

円筒状の現像スリーブ１３内には、周方向に複数の磁極を有するマグネットローラ１８が現像スリーブ１３に連れ回らないように固定されている。プリント動作が開始されると、第２収容室１１ｂ内を第２搬送スクリュウ１５によって搬送される二成分現像剤の一部が、マグネットローラ１８の図示しない汲み上げ磁極の発する磁力により、現像スリーブ１３の表面に引き寄せられる。そして、図中反時計回り方向に回転駆動される現像スリーブ１３の表面移動によって第２収容室１１ｂ内から汲み上げられ、現像スリーブ１３と所定の間隙を介して対向するドクターブレード１９によってスリーブ上での層厚が規制される。この後、現像スリーブ１３の回転に伴って上述の現像位置を通過する際に現像に寄与してトナーを消費した後、下ケース１１内に返る。そして、マグネットローラ１８に設けられた２つの反発磁極によって形成される反発磁界の影響によって現像スリーブ１３から離脱して第２収容室１１ｂ内に戻る。

現像によってトナー濃度を低下させた二成分現像剤は、第２収容室１１ｂ内から第１収容室１１ａ内に進入して第１搬送スクリュウ１４によって搬送される過程で、下ケース１１の底壁に設けられたトナー濃度センサ１７の真上を通過する。このトナー濃度センサ１７は周知の透磁率センサからなり、二成分現像剤の透磁率に応じた電圧を出力する。二成分現像剤の透磁率とトナー濃度とには相関関係が成立するため、トナー濃度センサ１７は二成分現像剤のトナー濃度を検知していることになる。

図４において、上ケース１２の一部は、図２に示した第１収容室１１ａの上壁になっており、この上壁の箇所にはトナー補給口１２ｂが設けられている。本プリンタは、図示しないトナーカートリッジや、これの内部のトナーを現像装置１０に向けて搬送してトナー補給口１２ｂから第１収容室１１ａ内に補給する図示しないトナー搬送装置を有している。また、図２に示したトナー濃度センサ１７からの出力電圧値に基づいて二成分現像剤のトナー濃度の低下を監視し、監視結果に基づいて前述のトナー搬送装置を駆動制御する図示しない制御回路も有している。この制御回路によるトナー搬送装置の駆動制御により、第１収容室１１ａにトナーが適宜補給されて、現像剤収容室内の二成分現像剤のトナー濃度が一定範囲内に保たれる。

上ケース１２には、ケーシング内の圧力が上昇した際に、現像部１１ｃ内の気体を外部に排出するための排気口とこれを覆うフィルター２０とが設けられている。現像部１１ｃ内では、現像スリーブ１３の回転に伴って発生する気流により、現像スリーブ１３の周囲の気体が前述の排気口からフィルター２０を通して外部に排出される。これにより、現像スリーブ１３と感光体との間に存在する気体を、ケーシング開口から現像部１３ｃ内に取り込んで排気口から排出する気体の流れをつくりだして、現像スリーブ１３からプリンタ内部へのトナー飛散を防止することができる。

次に、本プリンタの特徴的な構成について説明する。
図５は、第１搬送スクリュウ１４を示す側面図である。また、図６は、第１搬送スクリュウ１４を示す縦断面図である。これらの図において、搬送体たる第１搬送スクリュウ１４は、図示しない駆動手段によって回転せしめられる丸棒状の軸部材１４ａと、これの表面に螺旋状に突設せしめられた螺旋部材たる螺旋羽根１４ｂとを有している。そして、螺旋羽根１４ｂをその螺旋の中心となっている軸部材１４ａの中心を軸にして回転させることで、軸部材１４ａに対して図示しない二成分現像剤を公転させながら軸線方向である図中矢印Ａ方向に搬送する。二成分現像剤を図中矢印Ａ方向におけるスクリュウ端部付近まで搬送すると、それを図示しない第２搬送スクリュウに受け渡す。図示のように、第１搬送スクリュウ１４は、軸部材１４ａの周面に螺旋羽根１４ｂを１つだけしか有していない１条螺旋構造の１条スクリュウとなっている。

図７は、図示しない現像スリーブに二成分現像剤を供給する供給搬送体たる第２搬送スクリュウ１５を示す側面図である。また、図８は、第２搬送スクリュウ１５を示す縦断面図である。第２搬送スクリュウ１５は、図示しない駆動手段によって回転せしめられる丸棒状の軸部材１５ａと、これの表面に螺旋状に突設せしめられた螺旋部材たる２つの螺旋羽根１５ｂ、１５ｃとを有している。これら螺旋羽根１５ｂ、１５ｃは、２条螺旋構造（２重螺旋構造）をなしており、互いに螺旋の位相を１８０［°］ずらすように軸部材１５ａ上に固定されている。そして、それぞれ、軸部材１４ａに対して図示しない二成分現像剤を公転させながら軸線方向である図中矢印Ｂ方向に搬送する。二成分現像剤を図中矢印Ｂ方向におけるスクリュウ端部付近まで搬送すると、それを図示しない第１搬送スクリュウに受け渡す。なお、第２搬送スクリュウ１５は、図２に示したように、２つの搬送スクリュウのうち、現像部材たる現像スリーブ１３の最も近くに配設された搬送体である。

図７や図８に示した２条螺旋構造の第２搬送スクリュウ１５は、互いに螺旋の位相が１８０［°］ずれた２条の螺旋羽根１５ｂ、１５ｃによって軸部材１５ａを中心にして二成分現像剤を公転させる。このような公転では、二成分現像剤の表面の軸線方向における波打ちが、互いに１８０［°］の位相差をもった２つの波打ちによって互いの盛り上がりと下降とを相殺した形になるので、図９に示すように振幅の小さいなだらかなものとなる。このようにして二成分現像剤３０の表面の波打ちを抑えることで、その波打ちに起因する現像濃度ムラ（スクリュウピッチムラ）の発生を抑えることができる。

なお、二成分現像剤３０の表面の波打ちを軽減する方法として、一条螺旋構造の搬送スクリュウの螺旋ピッチをより小さくする方法があるが、この方法だと螺旋ピッチを小さくした分だけ軸線方向における現像剤搬送速度を低下させてしまう。そして、この低下により、現像剤収容室内における複数の搬送スクリュウ間で二成分現像剤の搬送量のバランスを崩したり、現像スリーブに対するトナー供給量が現像に伴うトナー消費に追いつかなくなったりするおそれがある。これに対し、図示した２条の螺旋羽根１５ｂ、１５ｃは、２条螺旋構造としての螺旋ピッチが第１搬送スクリュウの半分の長さになっているが、それぞれ１条ずつの単独の螺旋ピッチは第１搬送スクリュウと同じである。かかる構成では、現像剤搬送速度が第１搬送スクリュウと同じになるので、前述したような不具合の発生を回避することができる。

一方、図５や図６に示した第１搬送スクリュウ１４は、１条螺旋構造であるため、図１０に示すように二成分現像剤３０の表面を大きく波打たせてしまうが、二成分現像剤を現像スリーブに供給するものではない。このため、二成分現像剤の表面を大きく波打たせても、それによって現像濃度ムラを引き起こすことはない。むしろ、その大きな波打ちによって二成分現像剤を良好に撹拌してから、第２搬送スクリュウに受け渡すというメリットがある。このように、本プリンタにおいては、供給搬送体たる第２搬送スクリュウを多条螺旋構造にして二成分現像剤の表面の波打ちによる現像濃度ムラを抑えるとともに、他の搬送体たる第１搬送スクリュウ１４を１条螺旋構造にして二成分現像剤の撹拌不良による種々の不具合を抑えることができる。

なお、第１搬送スクリュウ１４として、必ずしも１条螺旋構造のものを用いる必要はないが、条数が第２搬送スクリュウ（１５）よりも少ないものを用いる必要がある。また、第２搬送スクリュウ（１５）として、必ずしも２条螺旋構造のものを用いる必要はないが、条数が偶数であり、且つ、それぞれの螺旋羽根の位相が、３６０［°］を条数で除算した角度ずつずらしたものを用いることが望ましい。かかる構成のものを用いることで、その横断面において、ある螺旋羽根による突起に対して１８０［°］の点対称となる位置に必ず他の螺旋羽根による突起を位置させて、それぞれの公転による二成分現像剤の表面の波打ちを互いに相殺させることができるからである。

次に、実施形態に係るプリンタに、より特徴的な構成を付加した各実施例のプリンタについて説明する。
［第１実施例］
図１１は、第２搬送スクリュウ１５の第１例を示す拡大縦断面図である。また、図１２は、第２搬送スクリュウ１５の第２例を示す拡大縦断面図である。これらの図において、矢印Ｂは二成分現像剤の搬送方向を示している。図１１に示した第１例の第２搬送スクリュウ１５における２条の螺旋羽根１５ｂ、１５ｃは、それぞれ図示のように、羽根の厚み方向の断面形状が現像剤搬送方向の上流側と下流側とで線対称になっている。具体的には、厚み方向の断面形状が図示のような台形になっており、その上底の中点から軸部材１５ａに向けて垂直に引いた図中の一点鎖線を境にして左右が対称になっている。これに対し、図１２に示した第２例の第２搬送スクリュウ１５における２条の螺旋羽根１５ｂ、１５ｃは、それぞれ図示のように、羽根の厚み方向の断面形状が現像剤搬送方向の上流側と下流側とで非対称になっている。具体的には、厚み方向の断面形状が図示のような台形になっており、その上底の中点から軸部材１５ａに向けて垂直に引いた図中の一点鎖線を境にして左右が非対称になっている。図中右側の箇所、即ち、現像剤搬送方向下流側の箇所の厚みが、図中左側の箇所、即ち、現像剤搬送方向上流側の箇所よりも大きくなっている。

図１１に示した第１例の第２搬送スクリュウ１５では、図示のように、１条目の螺旋羽根１５ｂと２条目の螺旋羽根１５ｃとの間において、二成分現像剤３０の表面が僅かに落ち込んでいる。これに対し、図１２に示した第２例の第２搬送スクリュウ１５では、図示のように、１条目の螺旋羽根１５ｂと２条目の螺旋羽根１５ｃとの間における二成分現像剤３０の表面の落ち込みが殆どない。これは、螺旋羽根１５ｂ、１５ｃの厚み方向において、より肉厚になっている図中右側の箇所が両螺旋羽根間の二成分現像剤を持ち上げているからである。

そこで、本第１実施例に係るプリンタでは、第２搬送スクリュウ１５として、図１２に示した第２例のものを用いている。これにより、軸線方向における二成分現像剤の表面の波打ちをより抑えることができる。

［第２実施例］
本第２実施例に係るプリンタでは、供給搬送体たる第２搬送スクリュウ１５として、次のような構成のものを用いている。即ち、軸部材１５ａの直径（例えば６ｍｍ）が第１搬送スクリュウ１４の軸部材１４ａの直径（例えば５ｍｍ）よりも大きく、且つ螺旋羽根１５ｂ、１５ｃの螺旋径が第１搬送スクリュウ１４と同じであるという構成である。かかる構成では、軸部材１５ａの直径が大きい分だけ、第２搬送スクリュウ１５の現像剤保持量が第１搬送スクリュウ１４よりも少なくなる。そして、第２収容室１１ｂの方が第１収容室１１ａよりもスクリュウ上方における二成分現像剤の厚みが大きくなって、二成分現像剤の表面の波打ちがより抑えられる。更に、軸部材１５ａの直径が大きい分だけ、第２搬送スクリュウ１５の剛性が高まることにより、第２搬送スクリュウ１５の撓みが抑えられる。そして、これにより、撓みによって第２搬送スクリュウ１５を偏心回転させることによる二成分現像剤の波打ちをも軽減することができる。

なお、参考までに、第２搬送スクリュウ１５として、様々な仕様のものを用意し、これらをそれぞれ個別に用いた場合における二成分現像剤のトナー濃度と現像濃度ムラランクとの関係を図１３にグラフとして示す。このグラフは、図１に示したプリンタと同様の構成のプリンタ試験機に、各仕様の第２搬送スクリュウ１５を実際に搭載してプリントアウトを行った実験の結果に基づいて作成されたものである。現像濃度ムラランクについては、プリントアウト画像における濃度ムラを目視した評価に基づいて決定した。現像濃度ムラランクの値が小さくなるほど、現像濃度ムラが大きくなることを示している。同図において、菱形のプロット点（◆）を結ぶ曲線Ｌａは、第２搬送スクリュウ１５として、１条螺旋構造のものを用いた場合における結果を示している。また、矩形のプロット点（■）を結ぶ曲線Ｌｂは、１条螺旋構造であって且つ螺旋羽根の厚み方向における断面形状が実施例１のように非対称であるものを用いた場合における結果を示している。また、三角形のプロット点（▲）を結ぶ曲線Ｌｃは、２重螺旋構造のものを用いた場合における結果を示している。また、「×」形状のプロット点を結ぶ曲線Ｌｄは、２条螺旋構造であって且つ螺旋羽根の厚み方向における断面形状が実施例１のように非対象であるものを用いた場合における結果を示している。また、「＊」形状のプロット点を結ぶ曲線Ｌｅは、２条螺旋構造で、螺旋羽根の厚み方向における断面形状が非対称で、且つ、軸部材の直径を第１搬送スクリュウ１４よりも大きくしたものを用いた場合における結果を示している（第１搬送スクリュウの軸部材の直径５ｍｍに対し、第２搬送スクリュウの軸部材の直径が６ｍｍ）。なお、何れの仕様においても、螺旋羽根１つあたりにおける螺旋のピッチは同じである。

図示のように、第２搬送スクリュウ１５として、何れの仕様のものを用いた場合でも、二成分現像剤のトナー濃度を低く制御するほど、二成分現像剤の表面の波打ちに起因する現像濃度ムラが発生し易くなることがわかる。これは、トナー濃度が低くなるほど、二成分現像剤の嵩（体積）が小さくなって、二成分現像剤における第２搬送スクリュウ１５よりも上方の箇所の厚みが小さくなることにより、表面に波打ちが発生し易くなったためと考えられる。曲線Ｌａと曲線Ｌｃとの比較から、螺旋羽根の条数を多くすることにで、二成分現像剤の表面の波打ちを軽減し得ることが確認できた。また、曲線Ｌｃと曲線Ｌｄとの比較から、螺旋羽根の厚み方向における断面形状を実施例１のように非対称にすることで、二成分現像剤の表面の波打ちをより軽減し得ることが確認できた。更に、曲線Ｌｄと曲線Ｌｅとの比較から、非対称という条件に加えて、軸部材の直径を第１搬送スクリュウ１４よりも大きくするという条件を付加することで、二成分現像剤の表面の波打ちを更に軽減し得ることが確認できた。

［第３実施例］
本第３実施例では、供給搬送体として、多条螺旋構造の軸線方向における螺旋ピッチが、他の搬送体の０．３〜０．７倍であるものを用いる。ここで言う多重螺旋構造の搬送方向における螺旋ピッチとは、多条の螺旋部材のそれぞれによって形成される突起の軸線方向におけるピッチのことを表している。例えば、２条螺旋構造であれば、１条目の螺旋部材による突起と２条目の螺旋部材による突起との間隔である。また、他の搬送体の螺旋ピッチとは、他の搬送体が１条螺旋構造であれば、１条の螺旋部材における螺旋のピッチのことを表し、多条螺旋構造であれば、多条の螺旋部材のそれぞれによって形成される突起の軸線方向におけるピッチのことを表している。本第３実施例では、搬送体として、第１搬送スクリュウ１４と、供給搬送体たる第２搬送スクリュウ１５との２つを用いているので、第２搬送スクリュウ１５の２条螺旋構造の螺旋ピッチを、第１搬送スクリュウ１５の０．３〜０．７倍にする。例えば、第２搬送スクリュウ１５として、多条螺旋構造の軸線方向における螺旋ピッチが、１０［ｍｍ］であるものを用いる一方で、第１搬送スクリュウ１４として、１条の螺旋羽根１４ａの螺旋ピッチが２０［ｍｍ］であるものを用いる（０．５倍）。

供給搬送体の多条螺旋構造の軸線方向における螺旋ピッチを、他の搬送体の０．３〜０．７倍にするのは、次に説明する理由による。即ち、本発明者らは、実験により、供給搬送体の螺旋ピッチを他の搬送体の０．３倍未満に設定すると、供給搬送体と、他の搬送体との間における現像剤搬送速度の差が過剰になって、現像剤収容室内における二成分現像剤の分布を大きく片寄らせてしまうことを見出した。図１６は、現像装置１０の第１収容室１１ａの端部と第２収容室１１ｂの端部とにおける二成分現像剤の高さ差と、供給搬送体の他の搬送体に対する螺旋ピッチ倍率との関係を示すグラフである。図示のように、供給搬送体の螺旋ピッチを他の搬送体の０．３未満にすると、二成分現像剤の高さ差が急激に大きくなることがわかる。一方、本発明者らは、実験により、供給搬送体の螺旋ピッチを他の搬送体の０．７倍よりも大きく設定すると、供給搬送体によって搬送される二成分現像剤の表面の波打ちを十分に抑えることができなくなることを見出した。図１７は、プリントアウト画像の現像濃度ムラランクと、供給搬送体の他の搬送体に対する螺旋ピッチ倍率との関係を示すグラフである。現像濃度ムラランクは、３．５以上が許容範囲である。図示のように、供給搬送体の螺旋ピッチを他の搬送体の０．７倍よりも大きく設定すると、許容範囲を超える現像濃度ムラを出現させてしまうことがわかる。

［第４実施例］
図１４は、第２搬送スクリュウ１５として、互いにＭＬ比（Ｍ／Ｌ）の異なるものをそれぞれ個別に用いた場合におけるスクリュウの振れ量と、現像濃度ムラランクとの関係を示すグラフである。ここで言うＭＬ比とは、ＪＩＳ Ｋ７１７１による曲げ弾性率Ｍ［ＭＰａ］を軸線方向の長さＬ［ｍｍ］で除算した値のことである。また、軸線方向の長さＬとは、軸部材の長さ方向において、軸部材を両端部でそれぞれ受ける２つの軸受けの間に挟まれる領域の長さである。また、スクリュウの振れ量とは、スクリュウを回転させたときにおけるスクリュウ外縁の最短径軌跡と最長径軌跡との差である。スクリュウは、加工精度の限界により、完全に真っ直ぐに形成することができず、僅かながら曲がった状態になる。その曲がりにより、スクリュウを回転させると僅かな振れが起こる。また、スクリュウの剛性が低い場合には、回転させたときの遠心力により、スクリュウが僅かながら撓む。この撓みによってもスクリュウの振れが起こる。

同図に示すように、第２搬送スクリュウ１５のＭＬ比（Ｍ／Ｌ）が小さくなるほど、即ち、剛性が低くなるほど、現像濃度ムラが悪化することがわかる。これは、第２搬送スクリュウ１５の剛性が低くなるほど、遠心力で撓むことによる振れ量の増大によって二成分現像剤の表面の波打ちが大きくなるからである。同図において、同じＭＬ比（Ｍ／Ｌ）でも、振れ量が異なっているのは、遠心力による撓みの他に、加工精度の善し悪しにより、回転させない状態でのスクリュウの曲がり度合いに差があるからである。同図では、加工精度を意図的に悪化させて曲がりを大きくした第２搬送スクリュウ１５を用いた実験結果も含まれている。加工精度を良くすれば、ＭＬ比（Ｍ／Ｌ）＝２５でも、振れ量を０．２［ｍｍ］程度に抑えて、現像濃度ムラを許容範囲内（ランク３．５以上）に収め得ることがわかる。そこで、本第４実施例に係るプリンタでは、第２搬送スクリュウ１５として、ＭＬ比が２５以上であるものを用いている。

［第５実施例］
先に図２に示したように、第１搬送スクリュウ１４を収容する第１収容室１１ａの底壁は、第１搬送スクリュウ１４の螺旋羽根の曲率に沿った半円状の形状をしている。また、第２搬送スクリュウ１５を収容する第２収容室１１ｂの底壁も、第２搬送スクリュウ１５の螺旋羽根の曲率に沿った半円状の形状をしている。本第２実施例に係るプリンタでは、第２収容室１１ｂの底壁の曲率半径（例えば８ｍｍ）を、第１収容室１１ａの底壁の曲率半径（例えば８．５ｍｍ）よりも小さくしている。曲率半径をより小さくすると、第２収容室１１ｂにおける第２搬送スクリュウ１５の螺旋羽根の先端と底壁との間のクリアランスが、第１収容室１１ａよりも小さくなる。そして、第２収容室１１ｂの方が第１収容室１１ａよりもスクリュウ上方における二成分現像剤の厚みが大きくなって、二成分現像剤の表面の波打ちがより抑えられるようになる。

これまで、本発明を適用した現像装置１０を搭載したプリンタの例について説明してきたが、現像装置を搭載したプロセスユニットにも、本発明の適用が可能である。例えば、図１５に示すような、潜像担持体たる感光体１と、本発明を適用した現像装置１０と、ドラムクリーニング装置６とを１つのユニットとして共通の保持体に保持させて、画像形成装置に一体的に着脱可能にしたプロセスユニットである。

また、搬送体として、軸部材の周面に螺旋羽根を突設せしめた搬送スクリュウを設けた例について説明したが、例えば、特開平１０−２２１９３７号公報の図７に示されるような軸線方向の中央部が螺旋羽根だけからなり、その螺旋羽根の端部に回転軸を取り付けたものを用いてもよい。

また、二成分現像剤を用いる現像装置の例について説明したが、一成分現像剤を用いる現像装置にも本発明の適用が可能である。

また、１つの現像装置１０を用いて単色画像を形成するプリンタについて説明したが、潜像を互いに異なる色に現像する複数の現像装置を用いてカラー画像を形成する画像形成装置にも、本発明の適用が可能である。かかる画像形成装置としては、例えば、特開平１０−２２１９３７号公報に記載のように、１つの感光体の周囲に多数の現像装置を備えるもの、特開平８−７６５８２号公報に記載のように、感光体との対向位置で複数の現像装置を公転させるリボルバ現像装置を備えるもの、特開２００３−５７９２９号公報に記載のように、感光体と現像装置とを有するプロセスユニットを複数組備えるものなどを例示することができる。

以上、実施形態に係るプリンタにおいては、供給搬送体たる第２搬送スクリュウとして、螺旋部材たる螺旋羽根（１５ｂ、１５ｃ）の条数が偶数であり、且つそれぞれの螺旋部材の位相が、３６０［°］を条数で除算した角度ずつずれているものを用いているので、その横断面において、ある螺旋羽根による突起に対して１８０［°］の点対称となる位置に必ず他の螺旋羽根による突起を位置させて、それぞれの公転による二成分現像剤の表面の波打ちを互いに相殺させることができる。

また、第１実施例に係るプリンタにおいては、第２搬送スクリュウ１５の螺旋部材として、厚み方向の断面形状が現像剤搬送方向の上流側と下流側とで非対称であって、且つ下流側の厚みが上流側よりも大きい螺旋羽根１５ｂ、１５ｃを用いている。かかる構成では、第１実施例で説明したように、第２搬送スクリュウ１５によって搬送される二成分現像剤の表面の波打ちをより抑えることができる。

また、第２実施例に係るプリンタにおいては、複数の搬送体として、それぞれ回転する軸部材の周面に螺旋羽根が突設せしめられたものを用いている。また、供給搬送体たる第２搬送スクリュウ１５として、その軸部材１５ａの径が他の搬送体である第１搬送スクリュウ１４の軸部材１４ａの径よりも大きく、且つ螺旋羽根１５ｂ、１５ｃの螺旋径が第１搬送スクリュウ１５と同じであるものを用いている。かかる構成では、第２実施例で説明したように、第１収容室１１ａに比べて第２収容室１１ｂにおけるスクリュウ上方の二成分現像剤の厚みが大きくして、第２収容室１１ｂ内の二成分現像剤の表面の波打ちをより抑えることができる。更に、撓みによって第２搬送スクリュウ１５を偏心回転させることによる二成分現像剤の波打ちをも抑えることができる。

また、第３実施例に係るプリンタにおいては、第２搬送スクリュウ１５として、２条螺旋構造の軸線方向における螺旋ピッチが、第１搬送スクリュウ１４の０．３〜０．７倍であるものを用いている。かかる構成では、第３実施例で説明したように、現像剤収容室内における二成分現像剤の分布の片寄りを抑えつつ、第２搬送スクリュウ１５によって搬送される二成分現像剤の表面の波打ちを十分に抑えることができる。

また、第４実施例に係るプリンタにおいては、第２搬送スクリュウ１５として、曲げ弾性率Ｍ［ＭＰａ］を軸線方向の長さＬ［ｍｍ］で除算した値が２５以上であるものを用いているので、上述した理由により、第２搬送スクリュウ１５の振れによって二成分現像剤の表面の波打ちを悪化させたとしても、現像濃度ムラを許容範囲内に収めることができる。

また、第５実施例に係るプリンタにおいては、第２搬送スクリュウ１５の螺旋羽根１５ｂ、１５ｃの先端と第２搬送スクリュウ１５の周囲に二成分現像剤を保持させるための底壁との間のクリアランスを、第１搬送スクリュウ１５におけるクリアランスよりも小さくしている。かかる構成では、第５実施例で説明したように、第１収容室１１ａに比べて第２収容室１１ｂにおけるスクリュウ上方の二成分現像剤の厚みが大きくして、二成分現像剤の表面の波打ちをより抑えることができる。

実施形態に係るプリンタを示す概略構成図。 同プリンタの現像装置を示す拡大構成図。 同現像装置の下ケースを示す斜視図。 同現像装置の上ケースを示す斜視図。 同現像装置の第１搬送スクリュウを示す側面図。 同第１搬送スクリュウを示す縦断面図。 同現像装置の第２搬送スクリュウを示す側面図。 同第２搬送スクリュウを示す縦断面図。 同第２搬送スクリュウとこれによって搬送される二成分現像剤とを示す模式図。 同第１搬送スクリュウとこれによって搬送される二成分現像剤とを示す模式図。 第２搬送スクリュウの第１例を示す拡大縦断面図。 第２搬送スクリュウの第２例を示す拡大縦断面図。 第２搬送スクリュウの仕様と、二成分現像剤のトナー濃度と、現像濃度ムラランクとの関係を示すグラフ。 第２搬送スクリュウのＭＬ比（Ｍ／Ｌ）と、第２搬送スクリュウの振れ量と、現像濃度ムラランクとの関係を示すグラフ。 本発明を適用したプロセスユニットの一例を示す概略構成図。 現像装置の第１収容室の端部と第２収容室の端部とにおける二成分現像剤の高さ差と、供給搬送体の他の搬送体に対する螺旋ピッチ倍率との関係を示すグラフ。 プリントアウト画像の現像濃度ムラランクと、供給搬送体の他の搬送体に対する螺旋ピッチ倍率との関係を示すグラフ。

符号の説明

１：感光体（潜像担持体）
１０：現像装置
１３：現像スリーブ（現像部材）
１４：第１搬送スクリュウ（他の搬送体）
１４ａ：軸部材
１４ｂ：螺旋羽根（螺旋部材）
１５：第２搬送スクリュウ（供給搬送体）
１５ａ：軸部材
１５ｂ：螺旋羽根（螺旋部材）
１５ｃ：螺旋羽根（螺旋部材）

Claims (10)

1. 螺旋形状をなす螺旋部材を、螺旋の中心を軸にして回転させることで、該軸に対して現像剤を公転させながら軸線方向に搬送する複数の搬送体と、表面に担持した現像剤を表面移動に伴って画像形成装置の潜像担持体との対向位置に搬送して該潜像担持体上の潜像を現像する現像部材とを有し、現像剤を互いに隣り合う搬送体の間で受け渡しながら該現像部材に向けて搬送し、複数の搬送体のうち、該現像部材の隣りに配設された搬送体である供給搬送体により、現像剤を該現像部材に供給する現像装置において、
   上記複数の搬送体のうち、上記供給搬送体については、多条螺旋構造をなす複数の上記螺旋部材を有するものを用い、他の搬送体については、１条の上記螺旋部材による１条螺旋構造をなすものを用いるか、あるいは多条螺旋構造をなす複数の螺旋部材を該供給搬送体よりも少ない条数で有するものを用い、且つ、該供給搬送体の螺旋部材の先端と該供給搬送体の周囲に現像剤を保持させるための壁との間のクリアランスを、他の搬送体におけるクリアランスよりも小さくしたことを特徴とする現像装置。
2. 請求項１の現像装置において、
   上記供給搬送体として、上記螺旋部材の条数が偶数であり、且つそれぞれの螺旋部材の位相が、３６０［°］を条数で除算した角度ずつずれているものを用いたことを特徴とする現像装置。
3. 請求項１又は２の現像装置において、
   上記供給搬送体の螺旋部材として、現像剤搬送方向の断面形状が螺旋外縁における現像剤搬送方向の中心線を境にした上流側箇所と下流側箇所とで非対称であって、且つ該上流側箇所の該現像剤搬送方向の大きさが該下流側箇所の該現像剤搬送方向の大きさよりも大きいものを用いたことを特徴とする現像装置。
4. 請求項１乃至３の何れかの現像装置において、
   上記複数の搬送体として、それぞれ回転する軸部材の周面に上記螺旋部材が突設せしめられたものを用いたことを特徴とする現像装置。
5. 請求項４の現像装置において、
   上記供給搬送体として、その軸部材の径が他の搬送体の軸部材の径よりも大きく、且つ上記螺旋部材の螺旋径が他の搬送体と同じであるものを用いたことを特徴とする現像装置。
6. ５
   請求項１乃至５の何れかの現像装置において、
   上記供給搬送体として、多条螺旋構造の軸線方向における螺旋ピッチが、他の搬送体の０．３〜０．７倍であるものを用いたことを特徴とする現像装置。
7. ６
   請求項１乃至６の何れかの現像装置において、
   上記供給搬送体として、曲げ弾性率Ｍ［ＭＰａ］を軸線方向の長さＬ［ｍｍ］で除算した値が２５以上であるものを用いたことを特徴とする現像装置。
8. 少なくとも、潜像を担持する潜像担持体と、該潜像担持体上の潜像を現像する現像装置とを１つのユニットとして共通の保持体に保持させて、画像形成装置に一体的に着脱可能にしたプロセスユニットにおいて、
   上記現像装置として、請求項１乃至７の何れかの現像装置を用いたことを特徴とするプロセスユニット。
9. 潜像を担持する潜像担持体と、該潜像担持体上の潜像を現像する現像装置とを有する画像形成装置において、
   上記現像装置として、請求項１乃至７の何れかの現像装置を用いたことを特徴とする画像形成装置。
10. 請求項９の画像形成装置において、
    上記現像装置として、潜像を互いに異なる色に現像する複数のものを設けたことを特徴とする画像形成装置。

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