JP5504926B2 - 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、現像装置と、現像装置を備えたプロセスユニット及び画像形成装置に関する。

電子写真方式の画像形成装置に用いられる現像装置には、磁性キャリアと、当該磁性キャリアに摩擦帯電的に付着する非磁性トナーとから成る２成分現像剤が広く使用されている。従来、２成分現像方式の現像装置は、水平方向に並べて配設された２本乃至３本の搬送スクリューを備え、そのうちの１本を現像ローラと対向させて、当該搬送スクリューと現像ローラとの間で現像剤の供給と回収を行うのが一般的であった。

一方、近年、画像形成装置の小型化の要請にから、搬送スクリューを上下方向に並べて配設する構成が提案されている（例えば、特許文献１，２，３参照）。このように構成された現像装置は水平方向にコンパクトとなるため、特に、複数の現像装置を水平方向に並べて搭載するタンデム方式のカラー画像形成装置の小型化に好適である。また、この種の現像装置においては、現像ローラへの現像剤の供給と、現像ローラからの現像剤の回収を、それぞれ別々の搬送スクリューで行っている。

図１１に、上記搬送スクリューを上下方向に並べた現像装置の構成の一例を示す。
図１１に示す現像装置は、搬送スクリューとしての供給スクリュー２００と回収スクリュー３００を有する。図の矢印Ｅで示すように、現像剤は供給スクリュー２００から現像ローラ１００へ供給され、現像工程を経てトナーが消費された後、現像ローラ１００から回収スクリュー３００へ現像剤が回収される。また、図１１に示すように、供給スクリュー２００と回収スクリュー３００のそれぞれの両端部において攪拌室が連通されており、現像剤は攪拌室内を図の矢印Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄで示す方向に循環搬送されるようになっている。

ところで、上記搬送スクリューを上下方向に並べた現像装置では、図１１に示すように、現像剤が供給スクリュー２００によって矢印Ａの方向に搬送されつつ現像ローラ１００に供給されるため、その搬送方向の上流側から下流側に向かって現像剤の量が減少し現像剤の高さが低くなる傾向にある。また、供給スクリューから現像ローラへの現像剤の移動は、現像ローラが持つ磁力によって吸着させることによって行うが、上記のように下流側において現像剤の高さが低くなった箇所では現像剤と現像ローラとの距離が吸着困難な距離になる場合がある。この場合、下流側において現像ローラに現像剤が担持されず、画像不良が生じてしまう。特に、このような現象は、高温多湿な条件下などで現像剤の帯電量が低い場合に顕著となる。

上記問題を解決する方法として、例えば、供給スクリューや回収スクリューの回転数を高く設定し、現像剤の搬送速度を速くすることにより、上流側と下流側における現像剤の高さの差を小さくすることが考えられる。しかしながら、この方法は、各スクリューの回転数が非常に高くなるため、省エネルギー化や摩擦による温度上昇を抑制する観点から好ましくない。また、別の方法として、現像ローラの磁力を下流側で高める方法があるが、現像ローラと感光体とが対向する箇所での磁極や、キャリアを付着させる磁極など、その他の磁極へ悪影響を与える虞がある。

そこで、本発明は、斯かる事情に鑑み、上記のような弊害を発生させずに、供給スクリューの搬送方向下流側において現像剤の高さが低くなるのを抑制できる現像装置、その現像装置を備えた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、像担持体に現像剤を供給する現像剤担持体と、前記現像剤担持体と対向して配設されると共に回転することによって現像剤を軸方向に搬送しつつその現像剤を前記現像剤担持体に供給する供給搬送部材を備えた現像装置において、前記供給搬送部材が、回転軸とその外周に螺旋状に設けられた羽根から成る供給スクリューであって、現像剤に搬送力を付与する前記羽根の搬送面の軸線に対する傾斜角度を変化させず、前記搬送面とは反対側の非搬送面の軸線に対する傾斜角度を現像剤搬送方向の上流側から下流側へ小さくすることにより、前記羽根の厚さを現像剤搬送方向の上流側から下流側へ厚くなるように形成し、前記供給スクリューを軸方向に交差する方向で切断した断面の断面積を、現像剤搬送方向の上流側から下流側へ増加するように形成したものである。

羽根の厚さを現像剤搬送方向の上流側から下流側へ厚くなるように形成することにより、供給スクリューの断面積を下流側へ向かって増加させることができる。これにより、下流側に向かうほど現像剤搬送路内における供給スクリューの占有率が増加する。このため、供給スクリューの下流側で現像剤の量が減少しても、その減少分を供給スクリューの断面積が増加することで補うことができ、下流側における現像剤の高さを従来に比べて高くすることが可能となる。これにより、現像剤の高さを供給スクリューの軸方向に渡ってほぼ均一な高さにすることができ、現像剤担持体に現像剤を確実に担持させて良好な画像形成を実現することが可能となる。
また、非搬送面の軸線に対する傾斜角度を変化させることにより、特に非搬送面側において羽根の断面積を増加させることができ、低くなりがちな非搬送面側での現像剤の高さを効果的に高くすることができる。これにより、供給スクリューで搬送する現像剤の表面の波打ちを抑制することができ、画像ムラの発生を抑制することが可能となる。さらにこの場合、搬送面の軸線に対する傾斜角を変化させる必要がないので、現像剤の搬送速度に影響を与えることもない。

請求項２の発明は、請求項１に記載の現像装置において、前記回転軸の外径を現像剤搬送方向の上流側から下流側へ大きくなるように形成したものである。

回転軸の外径を現像剤搬送方向の上流側から下流側へ大きくなるように形成することにより、上記供給搬送部材の断面積を下流側へ向かって増加させることができる。

請求項３の発明は、請求項１又は２に記載の現像装置において、前記現像剤担持体に供給する現像剤の搬送と、前記現像剤担持体から回収された現像剤の搬送とを、別々の搬送部材で行うように構成されたものである。

現像剤担持体に供給する現像剤の搬送と、現像剤担持体から回収された現像剤の搬送とを、別々の搬送部材で行うように構成された現像装置では、現像剤を供給搬送する搬送部材の下流側において現像剤の高さが低くなりやすい。そのため、このような現像装置に、本発明の構成を適用することにより、現像剤の高さを下流側において高くすることができるので、現像剤担持体に現像剤を担持させて良好な画像形成を実現することが可能となる。

請求項４の発明は、表面に画像を担持する像担持体と、前記像担持体の表面を帯電させる帯電部と、前記像担持体の表面をクリーニングするクリーニング部のうちの少なくとも１つと、請求項１から３のいずれか１項に記載の現像装置とを一体的に有し、画像形成装置本体に対して着脱可能に構成されたプロセスユニットである。

プロセスユニットが、請求項１から３のいずれか１項に記載の現像装置を有しているので、これらの現像装置による上記効果が得られる。

請求項５の発明は、請求項１から３のいずれか１項に記載の現像装置を備えた画像形成装置である。

画像形成装置が、請求項１から３のいずれか１項に記載の現像装置を備えているので、これらの現像装置による上記効果が得られる。

請求項６の発明は、請求項４に記載のプロセスユニットを備えた画像形成装置である。

画像形成装置が、請求項４項に記載のプロセスユニットを備えているので、そのプロセスユニットによる上記効果が得られる。

本発明によれば、供給搬送部材の下流側における現像剤の高さを従来に比べて高くすることができ、現像剤担持体に現像剤を確実に担持させて良好な画像形成を行うことができる。また、本発明の構成を採用することで、供給搬送部材の回転数を高くしたり、現像剤担持体の磁力を下流側で高めたりする必要がないので、それらの構成を採用することによる弊害が発生することもない。

本発明の実施の一形態を適用したプリンタの概略構成図である。 画像形成装置に設けた作像部の概略断面図である。 本発明の現像装置等の概略断面図である。 本発明の現像装置の概略構成図である。 現像装置内の現像剤の搬送経路を説明するための模式図である。 前記現像装置が備える供給スクリューを軸方向と直交する方向から見た図、及びその供給スクリューを軸方向の異なる箇所で切断した断面図である。 （Ａ）は前記供給スクリューを軸方向と平行な面で切断した断面図、（Ｂ）はその拡大図である。 供給スクリューの参考例を示す図であって、当該供給スクリューを軸方向と平行な面で切断した断面図である。 本発明に係る供給スクリューのさらに別の実施形態を示す図であって、（Ａ）は当該供給スクリューを軸方向と平行な面で切断した断面図、（Ｂ）はその拡大図である。 本発明の作用・効果を説明するための図である。 従来の現像装置の構成の一例を示す図である。 従来の搬送スクリューの断面図である。

以下、本発明に係る実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、各図中、同一又は相当する部分には同一の符号を付しており、その重複説明は適宜に簡略化ないし省略する。

まず、図１及び図２に基づいて、本発明の画像形成装置の全体構成について説明する。
図１は、画像形成装置としてのプリンタを示す概略構成図であり、図２は、前記画像形成装置に設けた作像部の概略断面図である。

図１に示すように、画像形成装置本体２０には、中間転写ユニット１０が備える中間転写ベルト８に対向するように、各色（イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック）に対応した作像部６Ｙ，６Ｍ，６Ｃ，６Ｂｋが並設されている。各作像部６Ｙ，６Ｍ，６Ｃ，６Ｂｋは、作像プロセスに用いられるトナーの色が異なる以外はほぼ同一構造である。

図２に示すように、作像部６は、像担持体としての感光体ドラム１と、感光体ドラム１の周囲に配設された帯電部２、現像部としての現像装置３、クリーニング部４等で構成されている。なお、図２において、色の識別を表す符号のアルファベット（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｂｋ）は省略している。また、図１では、図２に示す各部品のうち、現像装置３と感光体ドラム１のみ図示している。

上記作像部６を構成する、感光体ドラム１、帯電部２、現像装置３、クリーニング部４は、画像形成装置本体２０に対して一体的に着脱可能なプロセスユニットとして構成されている。このような構成とすることで、作像部６のメンテナンス作業の作業性が向上する。また、感光体ドラム１、帯電部２、現像装置３、クリーニング部４を、それぞれ単独で画像形成装置本体２０に対して着脱可能に構成してもよい。この場合は、それぞれが寿命に達したときに、新品のものに交換することが可能である。

図１において、中間転写ベルト８を介して４つの感光体ドラム１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｂｋに対向した位置に、一次転写手段としての４つの一次転写ローラ９Ｙ，９Ｍ，９Ｃ，９Ｂｋが配設されている。各一次転写ローラ９Ｙ，９Ｍ，９Ｃ，９Ｂｋは、それぞれ、中間転写ベルト８を感光体ドラム１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｂｋとの間に挟み込んで、一次転写ニップを形成している。

また、中間転写ベルト８の外周面側に、二次転写手段としての二次転写ローラ７が配設されている。二次転写ローラ７に対向した位置には、二次転写バックアップローラ１７が配設されており、二次転写バックアップローラ１７と二次転写ローラ７とで中間転写ベルト８を挟み込んで、二次転写ニップを形成している。

画像形成装置本体２０の下部には、記録媒体としての用紙Ｐを収容した給紙トレイ１１や、給紙トレイ１１から用紙Ｐを搬出する給紙ローラ１２等が設けてある。一方、画像形成装置本体２０の上部には、用紙を排出するための一対の排紙ローラ１３と、排出された用紙をストックするための排紙トレイ１４とが配設されている。

また、画像形成装置本体２０内には、下部の給紙トレイ１１から上部の排紙トレイ１４へ用紙を案内するための搬送経路Ｒが形成されている。この搬送経路Ｒにおいて、給紙ローラ１２から二次転写ローラ７に至る途中には、一対のレジストローラ１５が配設されている。また、二次転写ローラ７から排紙ローラ１３に至る途中に、用紙上の画像を定着させるための定着装置１６を配設している。定着装置１６は、内部に加熱源を有する加熱ローラ１６ａと、その加熱ローラ１６ａを加圧する加圧ローラ１６ｂを有する。加熱ローラ１６ａと加圧ローラ１６ｂとが互いに圧接した圧接部において定着ニップを形成している。

次に、図１及び図２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。
作像動作が開始されると、図２に示す作像部６の感光体ドラム１が図示しない駆動装置によって図の時計回りに回転駆動され、感光体ドラム１の表面が帯電部２によって所定の極性に一様に帯電される。帯電された感光体ドラム１の表面には、図示しない露光装置からレーザ光Ｌが照射されて、感光体ドラム１の表面に静電潜像が形成される。このとき、感光体ドラム１に露光する画像情報は所望のフルカラー画像をイエロー、マゼンタ、シアン及びブラックの色情報に分解した単色の画像情報である。このように感光体ドラム１上に形成された静電潜像に、現像装置３によってトナーが供給されることにより、静電潜像はトナー画像（現像剤像）として可視像化される。

上記作像動作は、図１に示す４つの作像部６Ｙ，６Ｍ，６Ｃ，６Ｂｋにおいてそれぞれ行われる。その後、各感光体ドラム１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｂｋ上に形成されたトナー画像は、各感光体ドラム１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｂｋと中間転写ベルト８とが対向する一次転写ニップに達し、それぞれの一次転写ニップの位置で、各トナー画像が図の矢印の方向に走行する中間転写ベルト８上に順次重ね合わせて転写される。詳しくは、各一次転写ローラ９Ｙ，９Ｍ，９Ｃ，９Ｂｋにトナーの帯電極性と逆極性の転写バイアスが印加されることにより、各感光体ドラム１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｂｋ上のトナー画像が一次転写ニップに達したときに、トナー画像が中間転写ベルト８上へ静電的に転写される。かくして中間転写ベルト８はその表面にフルカラーのトナー画像（カラー画像）を担持する。

一方、各感光体ドラム１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｂｋの表面には、中間転写ベルト８に転写しきれなかったトナーが残留するが、各感光体ドラム１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｂｋ上の残留トナーは、図２に示すクリーニング部４に設けたクリーニングブレード４ａによって除去される。さらに、図示しない除電装置によって、各感光体ドラム１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｂｋ上の残留電位が除去され、次の画像形成に備えられる。

その後、中間転写ベルト８上に転写されたカラー画像は、中間転写ベルト８と二次転写ローラ７とが対向する二次転写ニップに達し、この位置で搬送されてきた用紙に中間転写ベルト８上のカラー画像が転写される。このとき二次転写ローラ７には、トナー帯電極性と逆極性の転写バイアスが印加されており、これによって中間転写ベルト８上のカラー画像が用紙に静電的に転写される。

上記二次転写ニップの位置に搬送された用紙は、給紙トレイ１１から搬送されたものである。詳しくは、給紙ローラ１２が回転駆動することによって、給紙トレイ１１に収容された用紙Ｐが搬送経路Ｒに送り出される。搬送経路Ｒに送り出された用紙Ｐは、レジストローラ１５によって一旦停止される。そして、中間転写ベルト８上のトナー画像にタイミングを合わせてレジストローラ１５の回転を再開し、用紙を二次転写ニップへ搬送する。このようにして、用紙に所望のカラー画像が転写される。また、カラー画像を転写した後の中間転写ベルト８の表面は、図示しないクリーニング装置によってクリーニングされ、残留トナーが除去される。

その後、二次転写ニップの位置でカラー画像が転写された用紙は、定着装置１６に搬送される。そして、定着ローラ１６ａと加圧ローラ１６ｂによって用紙が加熱及び加圧されてカラー画像が定着される。その後、画像が定着された用紙は排紙ローラ１３によって排紙トレイ１４へと排出される。

以上の説明は、用紙上にフルカラー画像を形成するときの画像形成動作であるが、４つの作像部６Ｙ，６Ｍ，６Ｃ，６Ｂｋのいずれか１つを使用して単色画像を形成したり、２つ又は３つの作像部を使用して、２色又は３色の画像を形成したりすることも可能である。

図３及び図４を参照して、本発明に係る現像装置の構成について詳しく説明する。
図３は、本発明の現像装置を備えた上記作像部の概略断面図、図４は、本発明の現像装置の概略構成図である。なお、図３において、図２に示す帯電部２やクリーニング部４は図示省略している。

図３に示すように、現像装置３は、内部に現像剤Ｇを収容する現像ハウジング３０と、感光体ドラム１に対向する現像剤担持体としての現像ローラ３１と、現像ローラ３１上の現像剤量を規制する規制部材としてのドクターブレード３２と、現像ローラ３１に供給する現像剤Ｇを搬送する現像剤供給搬送部材としての供給スクリュー３３と、現像ローラ３１から回収された現像剤Ｇを搬送する現像剤回収搬送部材としての回収スクリュー３４と、現像ローラ３１からの現像剤の飛散を防止する入口シール３５、及び入口シール３５を保持する入口シールホルダ３６等を備えている。

現像ハウジング３０は、感光体ドラム１との対向位置に開口部３０ａを有し、その開口部３０ａから現像ローラ３１の一部が外部に露出して配設されている。また、開口部３０ａの図の下縁には、現像ハウジング３０の内側から順に、ドクターブレード３２、入口シールホルダ３６、入口シール３５が取り付けられている。ドクターブレード３２の先端部は現像ローラ３１の表面に対して微小の隙間（ドクターギャップ）を介して配設されている。また、ドクターブレード３２と、開口部３０ａの下縁との間には、弾性体で構成されたシール部材４９が配設されている。入口シール３５の先端部は、感光体ドラム１の表面に当接している。これにより、現像ローラ３１と感光体ドラム１とが対向する現像領域の感光体ドラム１の表面移動方向上流側における、現像ハウジング３０の開口縁部と感光体ドラム１の表面との隙間が閉塞されている。

また、現像ハウジング３０内には、供給スクリュー３３を収容した供給路３７と、回収スクリュー３４を収容した回収路３８が形成されている。供給スクリュー３３と回収スクリュー３４は、それぞれ水平方向に配設されている。供給路３７と回収路３８との間には、現像ハウジング３０の内壁を現像ローラ３１の表面近傍まで伸ばして形成された回収ガイド３９が配設されている。また、現像装置３は、現像剤中のトナーの濃度を検知するトナー濃度検知センサ４０（図４参照）を備えている。

本実施形態では、現像ハウジング３０内に収容される現像剤として、ポリエステル樹脂を主成分とするトナー（平均粒径５．８μｍ）と、磁性微粒子であるキャリア（平均粒径３５μｍ）とを、トナー濃度７ｗｔ％となるように均一に混合した２成分現像剤を用いている。また、本実施形態では、供給スクリュー３３と回収スクリュー３４を６００〜８００ｒｐｍで回転させることにより、トナーの攪拌及び搬送を行い、トナーとキャリアの均一混合と帯電付与を行っている。

図４に示すように、現像ローラ３１は、内部に固定して配設されたマグネット３１ａと、そのマグネット３１ａの周囲を回転するスリーブ３１ｂ等で構成される。マグネット３１ａには、Ｐ１極〜Ｐ５極の５つの磁極が形成されている。図４において、現像ローラ３１に付した放射状の線分は、Ｐ１極〜Ｐ５極のそれぞれの磁気力がピークになる位置を示すものである。５つの磁極が形成されたマグネット３１ａの周囲をスリーブ３１ｂが回転することで、その回転に伴い現像剤Ｇが現像ローラ３１（スリーブ３１ｂ）上を移動することになる。

詳しくは、現像ローラ３１のＰ４極からＰ５極に至る領域では、双方の磁極が磁性体としてのキャリアに作用して、供給路３７内に収容された現像剤Ｇが現像ローラ３１上に担持される。現像ローラ３１上に担持された現像剤Ｇは、その一部がドクターブレード３２の位置で掻き取られて、供給路３７内に戻される。

一方、ドクターブレード３２を通過した現像ローラ３１上の現像剤Ｇは、Ｐ１極の位置で穂立ちして、現像剤Ｇ中のトナーが感光体ドラム１上の潜像に付着する。Ｐ１極を通過してＰ２極に至る領域では、現像工程後の現像剤Ｇが現像ローラ３１上に担持される。さらに、Ｐ３極からＰ４極に至る領域では、同極性である双方の磁極により形成される反発磁界がキャリアに作用して、現像ローラ３１上に担持されていた現像工程後の現像剤Ｇが現像ローラ３１から離脱される。離脱後の現像剤Ｇは、回収ガイド３９によって回収路３８内に回収される。

図５は、現像装置内の現像剤の搬送経路を説明するための模式図である。
この場合、現像剤は、回収スクリュー３４によって回収路３８内を図の左側から右側へ搬送され、供給スクリュー３３によって供給路３７内を図の右側から左側へ搬送されるようになっている。また、供給路３７と回収路３８は、それらの両端部側で互いに連通しており、図の右端部側の連通部４１では、回収路３８から供給路３７へ現像剤が搬送され、図の左端部側の連通部４２では、供給路３７から回収路３８へ現像剤が搬送される。なお、供給スクリュー３３の図の左側の端部と回収スクリュー３４の図の右側の端部には、それぞれ、パドルや中央部の羽根とは逆巻の羽根が設けてあり、各スクリュー３３，３４の軸方向に対して垂直方向の搬送能力を持たせている。

また、図５に示すように、供給スクリュー３３によって、その軸方向に現像剤を攪拌搬送しつつ、現像ローラ３１に現像剤を供給するようになっている。このため、供給路３７内の現像剤の堆積量は、供給スクリュー３３の搬送方向の上流側から下流側に向かって減少する。ここで、供給スクリュー３３の外径、ピッチ、回転数から得られる現像剤搬送量をＷｍとし、現像ローラ３１上の現像剤搬送量をＷｓとすると、Ｗｍ＞Ｗｓの関係になる場合に、現像剤が現像ローラ３１上に一様に供給されるようになる。一方、Ｗｍ＞Ｗｓの関係が維持できなければ、供給スクリュー３３の搬送方向の下流側で現像剤が不足し、現像ローラ３１上への現像剤の一様な供給ができなくなる。

現像ローラ３１へ供給された現像剤は、図示しない感光体ドラムとの対向位置でトナーが消費された後、回収路３８へ回収される。供給路３８内では、消費されたトナー量に応じて図示しないトナー補給部からトナーが補給される。また、トナー濃度センサ４０（図４参照）によって回収路３８内の現像剤のトナー濃度が磁気的に検知され、その検知情報に基づいてトナー濃度調整が行われる。

また、本実施形態に係る現像装置では、回収路３８を重力方向上方に、供給路３７を重力方向下方に配設することによって、循環搬送される現像剤にストレスがかかるのを抑制している。反対に、回収路と供給路を上下逆に配設した構成では、下方の回収路から上方の供給路への現像剤の移動は、圧力によって現像剤が押し上げられることによって行われるため、現像剤が劣化して画質が低下する問題がある。これに対し、本実施形態の場合は、回収路３８から供給路３７への現像剤の移動を、現像剤が重力落下することによって行うので、現像剤へのストレスが生じない。また、供給路３７から回収路３８への現像剤の移動は、現像剤が下方から上方へ押し上げられることによって行われるが、この部分での現像剤の堆積量は少ないので、ストレスのかかる部分を少なくすることができる。このように、本実施形態では、現像剤へのストレスを抑制することによって、良好な画像形成を実現している。ただし、本発明に係る現像装置は、本実施形態のものに限定されることはない。本実施形態とは異なり、回収路と供給路を上下逆に配設した現像装置や、その他の構成の現像装置も、本発明の現像装置として適用することも可能である。

以下、本発明の特徴部分である上記供給スクリューの構成について説明する。
図６は、供給スクリュー３３を軸方向と直交する方向から見た図、及び供給スクリュー３３を軸方向の異なる箇所で切断した断面図を示す。図６の（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）は、それぞれ供給スクリュー３３の軸線に対して同じ角度で交差する方向（ａ−ａ、ｂ−ｂ、ｃ−ｃ、ｄ−ｄ）に切断した断面図である。

図６に示すように、供給スクリュー３３は、回転軸５１と、その回転軸５１の外周に螺旋状に設けられた羽根５２によって構成されている。同図において、右側を現像剤搬送方向の上流側、左側を下流側とすると、（ａ）〜（ｄ）に示すように、供給スクリュー３３の上流側から下流側へ向かって羽根５２の厚さｔが厚く形成されている。また、図６の（ａ）〜（ｂ）の断面図において、図の時計回りを供給スクリュー３３の回転方向とすると、羽根５２の回転方向の前方を臨む面が、現像剤に搬送力を付与する搬送面５２ｈとなり、それとは反対側の面が、現像剤に搬送力を付与しない非搬送面５２ｉとなる。本実施形態では、各段面において、搬送面５２ｈの回転軸５１に対する角度は一定であるが、非搬送面５２ｉの回転軸５１に対する角度を変化させることで、羽根５２の厚さｔを上流側から下流側へ厚くなるようにしている。以下、搬送面５２ｈ及び非搬送面５２ｉの回転軸５１に対する角度について図７を用いて詳しく説明する。

図７において、（Ａ）は供給スクリュー３３を軸方向と平行な面で切断した断面図、（Ｂ）はその拡大図である。
図７の（Ａ）では、羽根５２の左側（下流側）を臨む面が搬送面５２ｈとなり、右側（上流側）を臨む面が非搬送面５２ｉとなる。そして、搬送面５２ｈの軸線Ｚに対する傾斜角度をθｈ、非搬送面５２ｉの軸線Ｚに対する傾斜角度をθｉとすると、搬送面５２の傾斜角度θｈは軸方向に渡って一定となっているが、非搬送面５２ｉの傾斜角度θｉは現像剤搬送方向の上流側から下流側に向かって小さくなるように形成されている。また、本実施形態では、非搬送面５２ｉの傾斜角度θｉの変化は、上流側から下流側に向かって漸減するようにしているが、段階的に変化させることも可能である。なお、羽根５２のピッチＰ₅₂及び外径Ｄ₅₂、回転軸５１の外径Ｄ₅₁は、それぞれ軸方向に渡って同じ値に構成されている。

図８に、供給スクリューの参考例を示す。
図８に示す参考例では、供給スクリュー３３の回転軸５１の外径Ｄ₅₁が、現像剤搬送方向の上流側から下流側へ大きくなるように形成されている。詳しくは、回転軸５１の外径Ｄ₅₁は上流側から下流側へ漸増しており、回転軸５１がテーパ状に形成されている。また、回転軸５１の外径Ｄ₅₁を段階的に変化させて、外周面が軸線Ｚと平行なストレート面を有するように形成することも可能である。なお、本参考例において、羽根５２の厚さ、ピッチＰ₅₂及び外径Ｄ₅₂は、それぞれ軸方向に渡って同じ値となっている。

また、図９の（Ａ）（Ｂ）に、本発明に係る供給スクリューのさらに別の実施形態を示す。
この実施形態では、供給スクリュー３３の回転軸５１の外径Ｄ₅₁が、現像剤搬送方向の上流側から下流側へ大きくなるように形成されている。さらに、非搬送面５２ｉの軸線Ｚに対する傾斜角度θｉが、現像剤搬送方向の上流側から下流側に向かって小さくなるように形成されており、羽根５２の厚さが上流側から下流側に向かって厚くなっている。また、図９の（Ａ）では、回転軸５１がテーパ状に形成されているが、回転軸５１の外径Ｄ₅₁を段階的に変化させることも可能である。また、非搬送面５２ｉの傾斜角度θｉの変化は、上流側から下流側に向かって漸減するようになっているが、段階的に変化させることも可能である。なお、本実施形態において、羽根５２のピッチＰ₅₂及び外径Ｄ₅₂は、それぞれ軸方向に渡って同じ値に構成されている。

以下、本発明の作用・効果について、従来例と比較しつつ説明する。
図１２は、従来の供給スクリューの断面図であり、回転軸の外径や羽根の厚さは軸方向に渡って同じとなっている。この供給スクリュー２００を、本発明の実施形態と同様の現像装置に用いた場合、現像剤Ｇの量は供給スクリュー２００の上流側から下流側へ減少するため、下流側に向かうほど現像剤Ｇの高さが低くなる。このように下流側において現像剤の高さが低くなった箇所では現像剤Ｇと現像ローラ（図示省略）との距離が遠くなり、現像ローラに現像剤Ｇを吸着困難となる問題がある。

また、図１２において、供給スクリュー２００の搬送面２００ｈ側では、現像剤Ｇを押す力が働くことによって現像剤Ｇの高さが高くなるが、非搬送面２００ｉ側では現像剤Ｇを押す力が働かないために現像剤Ｇの高さが低くなる。このため、堆積した現像剤Ｇの表面が波打って「剤面の波打ち現象」と呼ばれる現象が生じる。この現像剤Ｇの高さの差Ｓが大きくなると、それが画像ムラとして現れる問題がある。

これに対し、図６及び図７に示す本発明の実施形態に係る供給スクリュー３３は、羽根５２の厚さを上流側から下流側へ向かって厚くしてその断面積が増加するように形成されているので、下流側に向かうほど現像剤搬送路内における供給スクリュー３３の占有率が増加する。このため、下流側で現像剤Ｇの量が減少しても、その減少分を供給スクリュー３３の断面積が増加することで補うことができ、下流側における現像剤Ｇの高さを従来に比べて高くすることが可能となる。これにより、図１０に示すように、現像剤Ｇの高さを供給スクリュー３３の軸方向に渡ってほぼ均一な高さにすることができ、現像ローラに現像剤を確実に担持させて良好な画像形成を実現することが可能となる。

また、図６及び図７に示す本発明の実施形態では、非搬送面５２ｉの傾斜角度θｉを変化させることにより、特に非搬送面５２ｉ側において羽根５２の断面積を増加させているので、低くなりがちな非搬送面５２ｉ側での現像剤Ｇの高さを効果的に高くすることができる。これにより、図１０に示す「剤面の波打ち現象」による現像剤Ｇの高さの差Ｓを、従来よりも小さくすることができ、画像ムラの発生を抑制することができる。さらにこの場合、搬送面５２ｈの傾斜角度θｈは軸方向に渡って変化していないので、現像剤の搬送速度に影響を与えることもない。

また、図８に示す参考例では、回転軸５１の外径を上流側から下流側へ向かって大きくすることにより、その断面積を下流側に向かうほど増加させるようにしている。この場合も、現像剤搬送路内での供給スクリュー３３の占有率が上流側から下流側へ増加するので、現像剤の減少分を供給スクリュー３３の断面積の増加で補うことができ、下流側における現像剤の高さを従来に比べて高くすることができる。

また、図９に示す本発明の実施形態においては、羽根５２の厚さと回転軸５１の外径を変化させてそれらの断面積を下流側へ向かって増加させているので、上記と同様に、現像剤の減少分を供給スクリュー３３の断面積の増加で補うことができ、下流側における現像剤の高さを従来に比べて高くすることができる。さらに、この実施形態では、非搬送面５２ｉの傾斜角度θｉを変化させることにより、特に非搬送面５２ｉ側において羽根５２の断面積を増加させているので、上記と同様に、「剤面の波打ち現象」による像ムラの発生を抑制することが可能である。また、この場合、搬送面５２ｈの傾斜角度θｈは軸方向に渡って変化していないので、現像剤の搬送速度に影響を与えることもない。

以上のように、本発明によれば、羽根５２と回転軸５１の少なくとも一方の断面積を上流側から下流側へ増加させることにより、供給スクリュー３３の下流側における現像剤の高さを従来に比べて高くすることができ、現像ローラに現像剤を確実に担持させて良好な画像形成を行うことができる。また、このように構成することで、供給スクリュー３３の回転数を高くしたり、現像ローラの磁力を下流側で高めたりする必要がないので、それらの構成を採用することによる弊害が発生することもない。

また、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。例えば、供給搬送部材が上記供給スクリュー以外の部材で構成された場合であっても、その供給搬送部材の軸方向に交差する断面積を現像剤搬送方向の上流側から下流側へ増加させるように形成することにより、上記本発明の作用・効果を発揮することが可能である。また、本発明の構成は、前記供給搬送部材の下流側において現像剤の量が減少する現像装置であれば、上記本発明の実施形態と異なる構成の現像装置においても適用可能である。また、本発明に係る現像装置は、図１に示すプリンタ以外のプリンタ、複写機、ファクシミリ、あるいはこれらの複合機等にも搭載可能である。

１ 感光体ドラム（像担持体）
２ 帯電部
３ 現像装置
４ クリーニング部
３１ 現像ローラ（現像剤担持体）
３３ 供給スクリュー（供給搬送部材）
５１ 回転軸
５２ 羽根
５２ｈ 搬送面
５２ｉ 非搬送面
Ｄ₅₁ 回転軸の外径
ｔ 羽根の厚さ
Ｚ 軸線
θｈ 搬送面の傾斜角度
θｉ 非搬送面の傾斜角度

特許第３１０４７２２号公報 特開平１１−１７４８１０号公報 特許第３９５０７３５号公報

Claims (6)

1. 像担持体に現像剤を供給する現像剤担持体と、前記現像剤担持体と対向して配設されると共に回転することによって現像剤を軸方向に搬送しつつその現像剤を前記現像剤担持体に供給する供給搬送部材を備えた現像装置において、
   前記供給搬送部材が、回転軸とその外周に螺旋状に設けられた羽根から成る供給スクリューであって、
   現像剤に搬送力を付与する前記羽根の搬送面の軸線に対する傾斜角度を変化させず、前記搬送面とは反対側の非搬送面の軸線に対する傾斜角度を現像剤搬送方向の上流側から下流側へ小さくすることにより、前記羽根の厚さを現像剤搬送方向の上流側から下流側へ厚くなるように形成し、
   前記供給スクリューを軸方向に交差する方向で切断した断面の断面積を、現像剤搬送方向の上流側から下流側へ増加するように形成したことを特徴とする現像装置。
2. 前記回転軸の外径を現像剤搬送方向の上流側から下流側へ大きくなるように形成した請求項１に記載の現像装置。
3. 前記現像剤担持体に供給する現像剤の搬送と、前記現像剤担持体から回収された現像剤の搬送とを、別々の搬送部材で行うように構成された請求項１又は２に記載の現像装置。
4. 表面に画像を担持する像担持体と、前記像担持体の表面を帯電させる帯電部と、前記像担持体の表面をクリーニングするクリーニング部のうちの少なくとも１つと、請求項１から３のいずれか１項に記載の現像装置とを一体的に有し、画像形成装置本体に対して着脱可能に構成されたことを特徴とするプロセスユニット。
5. 請求項１から３のいずれか１項に記載の現像装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。
6. 請求項４に記載のプロセスユニットを備えたことを特徴とする画像形成装置。

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