JPH10221937A

JPH10221937A - 現像方法、現像装置及び画像形成装置

Info

Publication number: JPH10221937A
Application number: JP9027696A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiko Sato; 和彦佐藤
Original assignee: Konica Minolta Inc
Current assignee: Konica Minolta Inc
Priority date: 1997-02-12
Filing date: 1997-02-12
Publication date: 1998-08-21

Abstract

(57)【要約】【課題】補給トナーと現像剤とが完全に撹拌混合され
る時間を短縮する。現像剤の帯電量の立ち上がり時間を
短縮する。連続多数枚プリントしても画像濃度の低下に
よる画質不良や帯電量低下によるトナー飛散発生を防止
する。【解決手段】静電潜像を担持する像担持体１０と現像
領域を介して対向する現像剤担持体１４１に、現像剤を
撹拌して搬送する撹拌スクリュー１４５を回転可能に設
けた現像装置において、撹拌スクリュー１４５を略台形
状の断面を有する螺旋状羽根部１４５ａと、回転軸部１
４５ｂとから構成し、螺旋状羽根部の現像剤搬送方向に
対面する側の螺旋斜面ａ１の回転中心線となす角度θ１
を、螺旋状羽根部の現像剤搬送逆方向に対面する側の螺
旋斜面ａ２の回転中心線となす角度θ２より大きく設定
した現像装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真方式の複
写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に備え
られた現像装置に関し、特に、現像装置の現像剤撹拌手
段の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子写真装置の現像方式には、通常の電
子写真複写機等に用いられる正規現像方式と、デジタル
プリンタやデジタル電子写真複写機等に用いられる反転
現像方式が知られている。反転現像方式には、一般にレ
ーザ、ＬＥＤ等を光源として用い、帯電、露光により感
光体上に形成された潜像を、感光体の帯電極性と同極性
に帯電したトナーにより現像して、トナー像とする方式
である。例えば、感光体の帯電極性が負の場合、トナー
の極性も負であり、露光により生じた電位差を利用して
現像し、感光体上にトナー像を形成する方式である。現
像処理後に、コロナ放電等を用いる転写装置により転写
材をトナーの極性と逆極性に帯電させ、感光体上のトナ
ー像を転写材により転写させる。その後、ＡＣコロナま
たはＤＣコロナ放電により転写材の電位を下げ、転写材
と感光体との付着力を低減させたのち、感光体表面から
転写材を剥離し、次のプロセスに移行する。

【０００３】従来の現像装置においては、回転する像形
成体に近接して回転する現像剤担持体（現像スリーブ）
が配置されている。該現像剤担持体は中空円筒体状に形
成されて、前記像形成体に対向する側に開口部を有する
ハウジングに収納されている。該現像剤担持体には、例
えば６００Ｖの直流電圧に、１７００Ｖ，８０００Ｈｚ
の交流電圧が重畳された現像バイアス電圧が印加され
る。該現像剤担持体は、その内部に固定磁石を有し、現
像剤担持体の外周表面には、トナー粒子と磁性粒子（キ
ャリア）とを混合した二成分現像剤を担持している。

【０００４】現像装置は、前記トナーとキャリアとから
成る二成分現像剤を収容する現像器ハウジング、内部に
固定の磁石体を有する磁界発生手段（マグネットロー
ル）を有する現像剤搬送手段である現像剤担持体（現像
スリーブ）、現像剤供給ローラ（以下、供給ローラと称
す）、前記現像剤担持体上の現像剤層厚を所定量に規制
する現像剤層厚規制部材、現像剤撹拌スクリュー（以
下、撹拌スクリューと称す）から構成されている。前記
現像器ハウジングの上部に開口したトナー補給口部でト
ナーカートリッジから前記現像器ハウジング内に補給さ
れたトナーは、回転する前記撹拌スクリューにより前記
現像器ハウジング内に収容された現像剤と撹拌、混合さ
れて均一なトナー濃度になり、前記回転する前記供給ロ
ーラにより前記現像剤担持体の外周面上に供給される。
前記現像剤担持体上の二成分現像剤の層厚を規制するた
めに、層厚規制部材が設けられている。

【０００５】従来の螺旋状羽根部を有する撹拌スクリュ
ーは、螺旋状羽根部の台形状の螺旋斜面が回転中心軸に
対して等角をなしていた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】電子写真方式の複写機
やプリンタ等の画像形成装置を小型化するため、現像装
置を小型化する必要がある。特に、複数の現像装置を配
置するカラー画像形成装置においては、小径の像担持体
を達成するためにも現像装置の小型化が必要である。現
像装置を小型化することによって、現像装置内の現像剤
を撹拌する撹拌スクリューの収納スペースが少なくなる
ので、撹拌スクリューを小径化しなければならない。し
かし、従来の螺旋状羽根部の螺旋斜面が回転中心軸に対
して等角をなす小径化された撹拌スクリューでは、撹拌
不足を引き起こし、現像剤の撹拌、混合が不充分なため
弱帯電、未帯電、逆帯電、トナーの増加によって帯電量
分布がブロード左分布になることや、均一なトナー濃度
にならないことで、現像処理中に現像性低下を発生した
り、トナー飛散、画像かぶり、混色、文字チリなどを引
き起こす。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、上述の問題点
を解決するためになされたものであり、撹拌手段（撹拌
スクリュー）を改善することにより、現像装置を小型化
し、かつ、現像装置に補給された補給トナーの撹拌性を
向上し、ランニングによる現像性低下や画像かぶり、混
色、文字チリトナー飛散を解消することができ、濃度を
一定化して安定した調和のとれた鮮明なカラー画像が得
られる現像装置を提供することを目的とするものであ
る。

【０００８】上記目的を達成する本発明の現像方法は、
静電潜像を担持する像担持体と現像領域を介して対向す
る現像剤担持体に、撹拌スクリューにより現像剤を撹拌
して搬送する現像方法において、前記撹拌スクリュー
は、略台形状の断面を有する螺旋状羽根部と、回転軸部
とから成り、前記螺旋状羽根部の現像剤搬送方向側の螺
旋斜面が回転中心線となす角度θ１を、前記螺旋状羽根
部の現像剤搬送逆方向側の螺旋斜面が回転中心線となす
角度θ２より大きく設定し、前記撹拌スクリューの駆動
回転により、前記螺旋状羽根部が現像剤を撹拌、搬送し
て、前記現像剤担持体に現像剤を供給することを特徴と
するものである（請求項１）。

【０００９】また、本発明の現像装置は、静電潜像を担
持する像担持体と現像領域を介して対向する現像剤担持
体に、現像剤を撹拌して搬送する撹拌スクリューを回転
可能に設けた現像装置において、前記撹拌スクリューを
略台形状の断面を有する螺旋状羽根部と、回転軸部とか
ら構成し、前記螺旋状羽根部の現像剤搬送方向側の螺旋
斜面が回転中心線となす角度θ１を、前記螺旋状羽根部
の現像剤搬送逆方向側の螺旋斜面が回転中心線となす角
度θ２より大きく設定したことを特徴とするものである
（請求項２）。

【００１０】更に、本発明の画像形成装置は、静電潜像
を担持する像担持体と該静電潜像を顕像するための現像
剤を担持する現像剤担持体とが対向する現像領域を形成
する現像装置を備えた画像形成装置において、前記撹拌
スクリューは、略台形状の断面を有する螺旋状羽根部
と、回転軸部とから成り、前記螺旋状羽根部の現像剤搬
送方向側の螺旋斜面が回転中心線となす角度θ１を、前
記螺旋状羽根部の現像剤搬送逆方向側の螺旋斜面が回転
中心線となす角度θ２より大きく設定し、前記撹拌スク
リューの駆動回転により、前記螺旋状羽根部が現像剤を
撹拌、搬送して、前記現像剤担持体に現像剤を供給する
ことを特徴とするものである（請求項６）。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態の説明に先立
って、本発明の現像装置を複数組搭載した画像形成装置
の一例であるカラープリンタの構成とその作用を図１の
断面構成図によって説明する。

【００１２】このカラープリンタは、像担持体上に順次
形成される各色トナー像を重ね合わせたのち、転写部で
記録紙上に１回で転写してカラー画像を形成し、その
後、分離手段により像担持体面から剥離する方式のカラ
ー画像形成装置である。

【００１３】図１において、１０は像担持体である感光
体ドラムで、ＯＰＣ感光体（有機感光体）をドラム基体
上に塗布形成したもので、接地されて図示の時計方向に
駆動回転される。１１はスコロトロン帯電器で、感光体
ドラム１０周面に対し高電位Ｖ_Hの一様な帯電をグリッ
ド電位Ｖ_Gに電位保持されたグリッドとコロナ放電ワイ
ヤによるコロナ放電によって与えられる。このスコロト
ロン帯電器１１による帯電に先だって、前プリントまで
の感光体の履歴をなくすために発光ダイオード等を用い
たＰＣＬ（帯電前除電器）１２による露光を行って感光
体周面の除電をしておく。

【００１４】感光体ドラム１０への一様帯電ののち、像
露光手段１３により画像信号に基づいた像露光が行われ
る。像露光手段１３は図示しないレーザーダイオードを
発光光源とし回転するポリゴンミラー１３１，ｆθレン
ズ１３２，シリンドリカルレンズ１３３を経て反射ミラ
ー１３４により光路を曲げられ主走査がなされるもの
で、感光体ドラム１０の回転（副走査）によって潜像が
形成される。本実施例では文字部に対して露光を行い、
文字部の方が低電位Ｖ_Lとなるような反転潜像を形成す
る。

【００１５】感光体ドラム１０の周縁には、イエロー
（Ｙ），マゼンタ（Ｍ），シアン（Ｃ），黒色（Ｋ）等
のトナーとキャリアとから成る二成分現像剤をそれぞれ
内蔵した現像器１４Ｙ，１４Ｍ，１４Ｃ，１４Ｋから成
る現像装置が設けられている。

【００１６】先ず１色目のイエローの現像がマグネット
を内蔵し現像剤を保持して回転する現像剤担持体（以
下、現像スリーブと称す）１４１によって行われる。現
像剤はフェライトをコアとしてそのまわりに絶縁性樹脂
をコーティングしたキャリアと、ポリエステルを主材料
として色に応じた顔料と荷電制御剤、シリカ、酸化チタ
ン等を加えたトナーとからなるもので、現像剤は現像剤
層形成手段によって現像スリーブ１４１上に１００〜６
００μｍの現像剤層厚に規制されて現像領域へと搬送さ
れる。

【００１７】現像領域における現像スリーブ１４１と感
光体ドラム１０との間隙は現像剤層厚よりも大きい０．
２〜１．０ｍｍとして、この間にＡＣバイアスＶ_ACとＤ
ＣバイアスＶ_DCが重畳して印加される。ＤＣバイアスＶ
_DCと高電位Ｖ_H、トナーの帯電は同極性であるため、Ａ
ＣバイアスＶ_ACによってキャリアから離脱するきっかけ
を与えられたトナーは、ＤＣバイアスＶ_DCより電位の高
い高電位Ｖ_Hの部分には付着せず、ＤＣバイアスＶ_DCよ
り電位の低い低電位Ｖ_L部分に付着し顕像化（反転現
像）が行われる。

【００１８】１色目の顕像化が終った後、２色目のマゼ
ンタの画像形成行程に入り、再びスコロトロン帯電器１
１による一様帯電が行われ、２色目の画像データによる
潜像が像露光手段１３によって形成される。このとき１
色目の画像形成行程で行われたＰＣＬ１２による除電
は、１色目の画像部に付着したトナーがまわりの電位の
急激な低下により飛び散るため行わない。

【００１９】再び感光体ドラム１０周面の全面に亘って
高電位Ｖ_Hの電位となった感光体のうち、１色目の画像
のない部分に対しては１色目と同様の潜像がつくられ現
像が行われるが、１色目の画像がある部分に対し再び現
像を行う部分では、１色目の付着したトナーにより遮光
とトナー自身のもつ電荷によって電位Ｖ_Mの潜像が形成
され、ＤＣバイアスＶ_DCと電位Ｖ_Mの電位差に応じた現
像が行われる。この１色目と２色目の画像の重なりの部
分では１色目の現像を低電位Ｖ_Lの潜像をつくって行う
と、１色目と２色目とのバランスが崩れるため、１色目
の露光量を減らしてＶ_H＞Ｖ_M＞Ｖ_Lとなる中間電位とす
ることもある。

【００２０】３色目のシアン、４色目の黒色についても
２色目のマゼンタと同様の画像形成行程が行われ、感光
体ドラム１０周面上には４色の顕像が形成される。

【００２１】上記各現像器１４Ｙ，１４Ｍ，１４Ｃ，１
４Ｋに新規の各色トナーを制御して補給するトナー供給
装置は、着脱可能な複数のトナーカートリッジ１５
（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）、トナー貯蔵手段１６（Ｙ，Ｍ，
Ｃ，Ｋ）、トナー搬送手段１７（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）から
構成されている。

【００２２】一方、給紙カセット１８より半月ローラ１
８１を介して搬出された一枚の転写材（転写紙等）Ｐは
一旦停止し、転写のタイミングの整った時点で給紙部の
レジストローラ対１８２の回転作動により転写域へと給
紙される。

【００２３】転写域においては転写のタイミングに同期
して感光体ドラム１０の周面に転写手段１９が圧接さ
れ、給紙された転写材Ｐを挟着して多色像が一括して転
写される。

【００２４】次いで、転写材Ｐは分離手段２０によって
除電され、感光体ドラム１０の周面より分離して定着装
置２２に搬送され、熱ローラ（上ローラ）２２１と圧着
ローラ（下ローラ）２２２の加熱，加圧によってトナー
を溶着したのち、排紙ローラ２３を介して装置外部の排
紙トレイ２４上に排出される。なお、転写手段１９は転
写材Ｐの通過後感光体ドラム１０の周面より退避離間し
て、次なるトナー像の形成に備える。

【００２５】一方、転写材Ｐを分離した感光体ドラム１
０は、クリーニング装置２１のブレード２１１の圧接に
より残留トナーを除去・清掃され、再びＰＣＬ１２によ
る除電とスコロトロン帯電器１１による帯電を受けて次
なる画像形成のプロセスに入る。なお、ブレード２１１
は感光体面のクリーニング後、直ちに移動して感光体ド
ラム１０の周面より退避する。ブレード２１１によって
クリーニング装置２１内に掻き落された廃棄トナーは、
スクリュー２１２により排出されたのち、図示しない廃
トナー回収容器内へ貯留される。

【００２６】図２は複数の現像器１４Ｙ，１４Ｍ，１４
Ｃ，１４Ｋから成る現像装置１４の構成を示す断面図で
ある。感光体ドラム１０の周縁には、イエロー（Ｙ），
マゼンタ（Ｍ），シアン（Ｃ），黒色（Ｋ）等のトナー
とキャリアとから成る現像剤をそれぞれ内蔵した現像器
１４Ｙ，１４Ｍ，１４Ｃ，１４Ｋから成る現像装置１４
が設けられている。現像器ハウジングは、現像器１４Ｙ
用の現像器ハウジング１４０Ｙ、現像器１４Ｍ用の現像
器ハウジング１４０Ｍ、現像器１４Ｃ用の現像器ハウジ
ング１４０Ｃが３段重ねに配置され、さらに最上位に天
板１４０Ａが載せられて、これら４個の部材を積載して
位置決めし一体化することにより、互いに隔離された３
つの現像器室を形成する。これらの現像器１４Ｙ，１４
Ｍ，１４Ｃ，１４Ｋはほぼ同じ構成をなすから、以下、
現像装置１４、現像器ハウジング１４０と称して説明す
る。

【００２７】図３は現像装置１４の断面図である。図に
おいて、１４０はトナーとキャリアとから成る二成分現
像剤を収容する現像器ハウジング、１４１は内部に固定
の磁石体を有する磁界発生手段（マグネットロール）１
４２を有する現像剤搬送手段である現像スリーブ、１４
３は現像剤供給ローラ（以下、供給ローラと称す）、１
４４は現像スリーブ１４１上の現像剤層厚を所定量に規
制する現像剤層厚規制部材、１４５，１４６は現像剤撹
拌スクリュー（以下、撹拌スクリューと称す）である。
撹拌スクリュー１４５と撹拌スクリュー１４６とは、現
像器ハウジング１４０の底部から直立した仕切り壁１４
０ａを挟んで両側に形成された第１の撹拌室１４０ｂ及
び第２の撹拌室１４０ｃ内にそれぞれ平行に配置されて
いる。

【００２８】１４０ｄは現像器ハウジング１４０の上部
に開口したトナー補給口部で、図１に示すトナーカート
リッジ１５からトナー貯蔵手段１６、トナー搬送手段１
７を経て補給されたトナーを受け入れて前記第１の撹拌
室１４０ｂに投入する。

【００２９】図４は現像装置１４の平面断面図である。
現像スリーブ１４１の両軸端近傍は、支持部材１４７Ａ
に設けた玉軸受（ボールベアリング）１４８Ａと、支持
部材１４７Ｂに設けた玉軸受１４８Ｂとにより回転可能
に支持されている。また、現像スリーブ１４１の両軸端
付近には、突き当てコロ１４９Ａ，１４９Ｂが玉軸受を
介して回転可能に支持されている。突き当てコロ１４９
Ａ，１４９Ｂの外周面は、感光体ドラム１０の外周面両
端部に接触して、感光体ドラム１０と現像スリーブ１４
１との間隙を一定に保つ。複数の磁極を有する磁界発生
手段１４２の両軸端は支持部材１４７Ａ，１４７Ｂに固
定支持されている。現像スリーブ１４１は、一方の軸端
に固定されたギアＧ１に接続する図示しない駆動源によ
り駆動回転される。Ｇ２は撹拌スクリュー１４６の回転
軸に駆動を伝達するギア、Ｇ３は前記撹拌スクリュー１
４５を回転させるとともに撹拌スクリュー１４６の回転
軸に駆動を伝達するギアである。

【００３０】トナーカートリッジ１５からトナー収容手
段１６、トナー搬送手段１７を経て第１の撹拌室１４０
ｂの上方のトナー補給口部１４０ｄに投入されたトナー
は、駆動回転する撹拌スクリュー１４５により図示左矢
印方向に搬送され、仕切り壁１４０ａ末端の開口部１４
０ｅを通過して第２の撹拌室１４０ｃ内に送り込まれ
る。第２の撹拌室１４０ｃ内に送り込まれたトナーは、
撹拌スクリュー１４６により図示右矢印方向に搬送さ
れ、第２の撹拌室１４０ｃ内に収容された現像剤と撹
拌、混合され、供給ローラ１４３に供給される。

【００３１】撹拌スクリュー１４５と撹拌スクリュー１
４６はほぼ同形状をなすから、以下、撹拌スクリュー１
４５を代表として説明する。

【００３２】図５（ａ）は本発明の撹拌スクリュー１４
５の正面図、図５（ｂ）及び図５（ｃ）は撹拌スクリュ
ー１４５のＡ−Ａ部分断面図である。

【００３３】撹拌スクリュー１４５は、スパイラル状に
形成された螺旋状羽根部１４５ａと、現像器ハウジング
１４０の両側壁に設けられた軸受部材に回転自在に支持
される回転軸部１４５ｂとから構成されている。ｐは螺
旋状羽根部１４５ａの各山間のピッチである。螺旋状羽
根部１４５ａの外径をＤ、回転軸部１４５ｂの外径をｄ
とすると、螺旋状羽根部１４５ａの山の高さｈは、ｈ＝
（Ｄ−ｄ）／２である。

【００３４】螺旋状羽根部１４５ａと回転軸部１４５ｂ
とは、別体加工したものを接合して一体化してもよい。
あるいは螺旋状羽根部１４５ａと回転軸部１４５ｂとを
一体成型加工により形成してもよい。また、螺旋状羽根
部１４５ａは長軸方向に複数個に分割したものを接合し
て形成したものでもよい。

【００３５】撹拌スクリュー１４５の材料としては、エ
フライトＦＬ２０２（日本エフテービー社製）を使用し
た。この他、エフライトＦＬ３０２、エフライトＦＬ２
０１、エフライトＦＬ３６２（何れも日本エフテービー
社製）でもよい。更に、ＡＢＳ樹脂（アクリロニトリル
ブタジエンスチレン）、変性ＰＰＥ（ポリフェニレンエ
ーテル）、ＰＣ（ポリカーボネート）、ＰＥ（ポリエチ
レン）、ＰＥＴＰ（ポリエチレンテレフタレート）、Ｐ
Ｆ（フェノール樹脂）、ＰＯＭ（ポリアセタール）、Ｐ
Ｓ（ポリスチレン）、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレ
ート）、ＰＰ（ポリプロピレン）、ＰＡ（ポリアミ
ド）、ＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）、ＰＡＩ
（ポリアミドイミド）、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルフ
ァイト）、ＰＰＯ（ポリフェニレンオキサイド）、ＰＳ
Ｆ（ポリサルホン）、ＰＥＳ（ポリエーテルサルホ
ン）、ＰＥＩ（ポリエーテルイミド）、ＰＥＥＫ（ポリ
エーテルエーテルケトン）等の樹脂材でもよい。更にま
た、鉄合金、銅合金、ステンレス鋼、アルミニウム合
金、ニッケル合金などの金属でもよい。

【００３６】図５（ｂ）に示す撹拌スクリュー１４５の
螺旋状羽根部１４５ａのＡ−Ａ部分断面図において、螺
旋状羽根部１４５ａは、根元の厚さＴ、先端部の厚さ
ｔ、螺旋状羽根部の山の高さｈ、斜面角度（スパイラル
面角度）θ１，θ２から成る不等辺の略台形状の断面を
有する。

【００３７】螺旋状羽根部１４５ａの台形断面の現像剤
搬送方向に対面する側の螺旋斜面ａ１の回転中心線Ｒと
なすスパイラル面角度θ１を、螺旋状羽根部１４５ａの
台形断面の現像剤搬送逆方向に対面する側の螺旋斜面ａ
２の回転中心線Ｒとなすスパイラル面角度θ２より大き
く設定した（θ１＞θ２）。

【００３８】現像器内にある従来の撹拌スクリューは、
螺旋状羽根部の現像剤搬送方向に対面する側の螺旋斜面
ａ１の回転中心線Ｒとなすスパイラル面角度θ１と、螺
旋状羽根部１４５ａの台形断面の現像剤搬送逆方向に対
面する側の螺旋斜面ａ２の回転中心線Ｒとなすスパイラ
ル面角度θ２とが等しい、等辺台形断面に設計されてい
る。このような等辺台形断面を有する撹拌スクリューで
は、現像剤の撹拌性が悪く、画像形成装置による現像処
理の繰り返しにより、現像器中の現像剤の帯電量分布が
ブロードな分布になったり、現像器中に現像剤の不均一
搬送によるデッドポイントが発生したりする。現像剤中
の高帯電現像剤は現像不能の原因となり、低帯電現像剤
（弱帯電現像剤や未帯電現像剤）はトナー飛散や画像か
ぶり、混色文字チリの原因となる。

【００３９】本発明の撹拌スクリューは、現像剤搬送方
向の螺旋斜面ａ１のスパイラル面角度θ１を、現像剤搬
送逆方向に対面する側の螺旋斜面ａ２のスパイラル面角
度θ２より大きく設定した結果、螺旋斜面ａ１は現像剤
の搬送性を高め、螺旋斜面ａ２は撹拌性を向上させる。
その結果、現像剤の撹拌性と搬送性とを同時に改善する
ことができた。

【００４０】螺旋斜面ａ１のスパイラル面角度θ１を６
０°〜８５°に、螺旋斜面ａ２のスパイラル面角度θ２
を３０°〜７５°に、かつ、θ１＞θ２に設定した。

【００４１】図５（ｃ）に示す撹拌スクリュー１４５に
おいて、撹拌スクリュー１４５の回転により、現像剤は
螺旋状羽根部１４５ａの螺旋斜面ａ１によって、面直角
の現像剤搬送力Ｆ₁が加えられ、該搬送力Ｆ₁は水平方向
分力Ｆｈ₁と垂直方向分力Ｆｖ₁とに分力される。水平方
向分力Ｆｈ₁は現像剤を撹拌スクリュー１４５の軸方向
に搬送し、垂直方向分力Ｆｖ₁は現像剤を軸直角方向に
撹拌する。水平方向分力Ｆｈ₁は垂直方向分力Ｆｖ₁より
大きいから、螺旋斜面ａ１によって、現像剤は主に撹拌
スクリュー１４５の軸方向に搬送される。

【００４２】また、螺旋状羽根部１４５ａの螺旋斜面ａ
２によって、現像剤に面直角の現像剤搬送力Ｆ₂が加え
られ、該搬送力Ｆ₂は水平方向分力Ｆｈ₂と垂直方向分力
Ｆｖ₂とに分力される。水平方向分力Ｆｈ₂は現像剤を撹
拌スクリュー１４５の軸方向に搬送し、垂直方向分力Ｆ
ｖ₂は現像剤を軸直角方向に撹拌する。螺旋斜面ａ２の
垂直方向分力Ｆｖ₂は前記螺旋斜面ａ１の垂直方向分力
Ｆｖ₁より大きいから、螺旋斜面ａ２によって、現像剤
は主に撹拌スクリュー１４５の軸直角方向に撹拌され
る。

【００４３】図６は本発明による撹拌スクリューの他の
実施の形態を示す正面図である。

【００４４】撹拌スクリュー１４５Ａは、スパイラル状
に形成された第１の螺旋状羽根部１４５Ａ₁と、第２の
螺旋状羽根部１４５Ａ₂とを組み合わせた二重螺線構造
をなし、その中心部には回転軸部１４５ｂが一体に形成
されている。図示の撹拌スクリュー１４５Ａは、第１の
螺旋状羽根部１４５Ａ₁のピッチｐ₁と第２の螺旋状羽根
部１４５Ａ₂のピッチｐ₂とをほぼ等しく、第１の螺旋状
羽根部１４５Ａ₁と第２の螺旋状羽根部１４５Ａ₂との各
頂部間隔ａもほぼ等しく、多条ネジの如く設定した。な
お、第１の螺旋状羽根部１４５Ａ₁と第２の螺旋状羽根
部１４５Ａ₂との各頂部間隔を不等間隔にしてもよい。
また、撹拌スクリューの各螺旋状羽根部のヘリカル角度
を大にして、ピッチｐを大きく設定し、３個以上の螺旋
状羽根部を組み合わせた多重螺線構造に形成することも
可能である。

【００４５】図７（ａ）及び図７（ｂ）は本発明による
撹拌スクリューの更に他の実施の形態を示す正面図であ
る。

【００４６】図７（ａ）は、前記の図５に示した撹拌ス
クリュー１４５を改良した撹拌スクリューであり、中心
軸のない螺旋状羽根部１４５ａと、この螺旋状羽根部１
４５ａの両端に固定された回転軸部１４５ｂとから構成
されている。この撹拌スクリュー１４５は、現像剤の撹
拌、搬送部分に中心軸を有しないから、撹拌性、搬送性
に優れている。

【００４７】撹拌スクリュー１４５の螺旋状羽根部１４
５ａの螺旋斜面ａ１のスパイラル面角度θ１を、螺旋斜
面ａ２のスパイラル面角度θ２より大きく設定すること
により、現像剤の撹拌性と搬送性を向上させることがで
きる。

【００４８】図７（ｂ）は、図６に示した二重螺旋構造
の撹拌スクリュー１４５を改良した撹拌スクリュー１４
５Ａであり、中心軸のない第１の螺旋状羽根部１４５Ａ
₁と、中心軸のない第２の螺旋状羽根部１４５Ａ₂とを同
軸上に組み合わせ、この螺旋状羽根部１４５Ａ₁，１４
５Ａ₂の両端を回転軸部１４５ｂに固定したものであ
る。この撹拌スクリュー１４５Ａも、現像剤の撹拌、搬
送部分に中心軸を有しないから、撹拌性、搬送性に優れ
ている。この撹拌スクリュー１４５Ａにおいても、螺旋
状羽根部１４５Ａ₁，１４５Ａ₂の各螺旋斜面ａ１のスパ
イラル面角度θ１を、螺旋斜面ａ２のスパイラル面角度
θ２より大きく設定することにより、現像剤の撹拌性と
搬送性を向上させる。

【００４９】

【実施例】以下、本発明による現像装置の実施例を説明
する。

【００５０】（実施例１）帯電量の立ち上がり評価＜実験方法＞現像器ハウジング１４０の第１の撹拌室１
４０ｂと第２の撹拌室１４０ｃ内の各底面にキャリアを
入れ、その上にトナーを入れる。この時、キャリアとト
ナーとから成る二成分現像剤の総重量を２００ｇ、トナ
ー濃度が９％になるように設定した。

【００５１】＜帯電量測定方法＞キャリアとトナーとが
混合された試料を、ステンレス鋼製のメッシュスクリー
ンをセットした測定用セルに入れ、窒素ガスを用いて内
圧が０．２ｋｇ／ｃｍ²となる圧力で６秒間ブローオフ
し、飛散した粉体の電荷と質量から測定する。なお、帯
電量の測定に当たっては、現像器の撹拌スクリューの近
傍より現像剤を採取し、それを下記の帯電量測定方法に
より測定した。

【００５２】＜実験環境＞２０℃，５０％ＲＨ＜撹拌スクリュー１４５＞Ｄ＝１４ｍｍ，ｄ＝６ｍｍ，ｐ＝１６ｍｍ，ｔ＝１ｍ
ｍ、螺旋状羽根部の全長Ｌ＝２００ｍｍ、螺旋状羽根部の形状：図５に示す一重螺旋、スパイラル面角度：θ１＝７５°、θ２＝７５°，６０
°，４５° 回転数１７０ｒｐｍ材質エフライトＦＬ２０２（日本エフテービー社製）＜実験結果＞キャリアとトナーとが混合していない状態
を初期状態として、撹拌スクリューにより撹拌を開始
し、撹拌時間と現像剤の帯電量の変化とを測定した結果
を図８の特性図に示す。

【００５３】本発明による螺旋状羽根部１４５ａの現像
剤搬送方向に対面する側の螺旋斜面ａ１のスパイラル面
角度θ１を、現像剤搬送逆方向に対面する側の螺旋斜面
ａ２のスパイラル面角度θ２より大きく設定したことに
より（θ１＞θ２）、短時間の撹拌により所定の帯電量
に到達する。

【００５４】即ち、図８に示すように、スパイラル面角
度を、θ１＝７５°、θ２＝４５°に設定した撹拌スク
リューＡは、帯電量の立ち上がり方が急激であり、短時
間（約２５秒）で所定の帯電量に達し、現像剤の撹拌効
率が高い。また、スパイラル面角度を、θ１＝７５°、
θ２＝６０°に設定した撹拌スクリューＢも、帯電量の
立ち上がり方が急激であり、短時間（約３０秒）で所定
の帯電量に達し、上記の撹拌スクリューＡと略同様な現
像剤撹拌効率が得られた。これに対して従来のスパイラ
ル面角度が、θ１＝θ２＝７５°の撹拌スクリューＣに
よる現像剤撹拌特性は、帯電量の立ち上がり方が緩慢で
あり、約１２０秒後に所定の帯電量になる。なお、スパ
イラル面角度θ１を６０°〜８５°、θ２を３０°〜７
５°の範囲とし、θ１＞θ２に設定することが好まし
い。

【００５５】（実施例２）帯電量分布特性図９は、トナー帯電量分布の特性図である。図に示す特
性図は、縦軸にトナーの個数頻度をとり、横軸に帯電量
Ｑ／Ｍ（μｃ／ｇ）をとってある。

【００５６】実験環境及び撹拌スクリューの諸元は、前
記の実施例１と同様である。但し、撹拌スクリューの回
転数を１９０ｒｐｍにした。

【００５７】＜帯電量分布測定＞トナーの帯電量分布測
定には、粒子帯電量分布測定装置Ｅ−ＳＰＡＲＴアナラ
イザ（ホソカワミクロン（株）製）を用いた。該装置
は、電界中の空気振動場における粒子の運動をレーザー
ドップラー法で検知し、そのデータより個々の粒子の個
数と粒径と帯電量を同時に測定するものである。

【００５８】＜画像形成条件＞非接触二成分現像方式の
フルカラーレーザープリンタのＫｏｎｉｃａＣｏｌｏ
ｒＬａｓｅｒＢｉｔＫＬ−２０１０（コニカ
（株）製）を改良し、前記図３、図４の構成をもつ現像
器に現像剤を装填し、印字率１２％で実写を行った。３
００００枚のプリント後の現像剤の帯電量分布を上記の
粒子帯電量分布測定装置を用いて測定し、本発明の撹拌
スクリューと従来の撹拌スクリューとの差異を比較し
た。

【００５９】＜実験結果＞図９に示されるように、本発
明のスパイラル面角度をθ１＞θ２に設定した撹拌スク
リューＡ（θ１＝７５°，θ２＝４５°）、撹拌スクリ
ューＢ（θ１＝７５°，θ２＝６０°）によるトナーの
帯電量分布は、何れも初期帯電量分布Ｓとほぼ等しい−
２０μｃ／ｇ付近に集中したシャープな帯電量分布をな
していることを確認した。

【００６０】これに対して、従来のスパイラル面角度を
θ１＝θ２に設定した撹拌スクリューＣでは、帯電量分
布が広がっている。トナーの帯電量が多過ぎると、現像
領域で現像スリーブ１４１からトナーが感光体ドラム１
０に向かって飛翔しにくく、安定した非接触現像が行わ
れにくい。また、未帯電トナーや弱帯電トナーや逆帯電
トナーが増加し、現像スリーブ１４１面からトナーが飛
散し、画像かぶりや混色、文字チリ等の現像不良や現像
性低下が発生する。

【００６１】このように、スパイラル面角度をθ１＞θ
２に設定した撹拌スクリューを用いることにより、現像
装置１４に補給された補給トナーの撹拌性が向上し、ラ
ンニングによる現像不足や、トナー飛散を解消すること
ができ、安定した画像を出力することが可能となる。ま
た、撹拌不良による現像剤の帯電不均一、未帯電トナー
の存在による現像不足、トナー飛散、画像形成された転
写材上にトナーの塊が落下し画像欠陥を発生する等の諸
問題が解消される。

【００６２】特に、カラー現像においては、安定した本
発明の撹拌スクリューにより、安定した帯電量分布によ
り、多色の重ね合わせ現像時に、色濁りのない優れた画
質が得られる。

【００６３】（実施例３）総合画像評価本発明のスパイラル面角度をθ１＞θ２に設定した撹拌
スクリューを備えた現像器と、従来のスパイラル面角度
をθ１＝θ２に設定した撹拌スクリューを備えた現像器
とによる現像画像評価を、下記の項目について比較測定
した。

【００６４】（１）画像濃度マクベス反射型濃度計を用いて測定した。

【００６５】（２）細線再現性（２ｄｏｔライン幅測
定）測定機材印字評価システム：ＹＡ−ＭＡＮ社製ＲＴ−２０００
型測定方法前記改造フルカラーレーザープリンタ（３００ｄｐｉ）
により、転写紙（Ｘｅｒｏｘ４０２４，２０ポンド紙）
の上に形成された細線を、上記測定機材により線幅を測
定した。具体的には、線画像の濃度分布データをとっ
て、その最大幅の半値における全幅を線幅とした。

【００６６】（３）文字チリ、混色、画像かぶり測定機材デジタルマイクロスコープ：キーエンス社製，ＶＨ−６
２００型測定方法非画像部分及び文字部分を上記のマイクロスコープで１
００倍に拡大して測定し、文字チリの有無を判断した。
画像かぶりは上記のマイクロスコープで１００倍に拡大
して単位面積当たりのトナー個数（個数／ｍｍ²）をカ
ウントする。混色は、前記フルカラーレーザープリンタ
により３０×３０ｍｍのイエロートナーのパッチを現像
形成し、その後、黒トナーを上記イエロートナーパッチ
以外の所に現像形成させたとき、イエロートナーパッチ
上に混入した黒トナーの個数（個数／ｍｍ²）を上記の
マイクロスコープで１００倍に拡大してカウントする。

【００６７】前記非接触二成分現像方式のフルカラーレ
ーザープリンタのＫｏｎｉｃａＣｏｌｏｒＬａｓｅ
ｒＢｉｔＫＬ−２０１０（コニカ（株）製）を改良
し、前記図３、図４の構成をもつ現像器に現像剤を装填
し、印字率２０％で実写を行った。

【００６８】実験環境及び撹拌スクリューの諸元は、前
記の実施例１と同様である。但し、撹拌スクリューの回
転数を１６０ｒｐｍにした。

【００６９】評価結果は、１千枚プリント、５千枚プリ
ント、１万５千枚プリント、２万枚プリント、２万５千
枚プリント、３万枚プリントの各終了時の特性を下記表
１に示した。

【００７０】

【表１】

【００７１】本発明のスパイラル面角度をθ１＞θ２に
設定した撹拌スクリューＡ，Ｂを備えた現像器は、画像
濃度、細線再現性（２ｄｏｔライン幅）は安定してお
り、文字チリの発生も無く、混色や画像かぶりも極めて
少なかった。

【００７２】従来のスパイラル面角度をθ１＝θ２に設
定した撹拌スクリューＣを備えた現像器では、画像濃度
の低下、細線（２ｄｏｔライン）の幅細り、文字チリの
発生や混色、画像かぶりの発生が著しい。

【００７３】表１において、文字チリの欄で、○印は文
字チリが確認されず良好な画像を示し、△印は拡大して
観察したとき文字チリが確認されたものを示し、×印は
文字チリが多く発生した画質不良を示す。

【００７４】画像濃度については、従来の撹拌スクリュ
ーＣにおいて、１万５千枚プリント以後に、濃度が著し
く低下し、画質不良となった（※印）。

【００７５】２ｄｏｔライン幅測定による細線再現性で
は、１７０±５μｍからはずれたものは、不良と判定さ
れる。その結果、従来の撹拌スクリューＣにおいては、
１万５千枚プリント以後に細線再現性が低下し、線細り
を生じた（※印）。

【００７６】混色及び画像かぶりについては、従来の撹
拌スクリューＣにおいて、１万枚プリント以後に、単位
面積当たりのトナー個数（個数／ｍｍ²）が増大し、画
質不良となった（※印）。

【００７７】本発明の現像装置は、複数の現像器を備え
たカラー画像形成装置に限定されず、現像器１個のモノ
クロ画像形成装置にも適用可能である。しかし、カラー
画像形成装置の場合は、撹拌スクリューの小径化による
現像器の小型化やコスト低減等の効果が特に著しい。

【００７８】

【発明の効果】本発明の螺旋斜面を回転中心軸に対して
θ１＞θ２に設定した撹拌スクリューを備えた現像装置
により、（１）補給トナーと現像剤とが完全に撹拌混合
される時間が短縮される、（２）現像剤の帯電量の立ち
上がり時間が短縮される、（３）撹拌スクリューの小径
化により、現像装置の小型化が可能となる、（４）連続
多数枚プリントしても画像濃度が低下することはない、
（５）連続多数枚プリントしても帯電量が低下すること
はない、（６）上記の撹拌性能に優れ小型化された現像
装置を装備することにより、画像形成装置の小型化が達
成される。

【００７９】（７）特に、複数の現像器を備えたカラー
画像形装置においては、本発明の撹拌スクリューにより
現像器を小型化して、カラー画像形装置を小型化するこ
とに有効である。さらに、現像器に補給されたトナーの
撹拌性を向上して、帯電量分布をシャープに保つことに
より、現像性を損ねることなしに、細線の再現性確保
や、画質の安定化を達成して、複数色の現像画像を重ね
合わせることにより、優れたフルカラー画像の形成に有
効である。

【００８０】等の優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の現像装置を搭載した画像形成装置の一
例であるカラープリンタの断面構成図。

【図２】複数の現像器を備えた現像装置の断面図。

【図３】現像装置の断面図。

【図４】現像装置の平面断面図。

【図５】撹拌スクリューの正面図及びＡ−Ａ断面図。

【図６】撹拌スクリューの他の実施の形態を示す正面
図。

【図７】撹拌スクリューの更に他の実施の形態を示す正
面図。

【図８】現像剤撹拌時間と現像剤の帯電量との関係を示
す特性図。

【図９】トナー帯電量分布の特性図。

【符号の説明】

１０感光体ドラム（像担持体）１４現像装置１４Ｙ，１４Ｍ，１４Ｃ，１４Ｋ現像器１４０現像器ハウジング１４０ａ仕切り壁１４０ｂ第１の撹拌室１４０ｃ第２の撹拌室１４０ｄトナー補給口部１４１現像剤担持体（現像スリーブ）１４２磁界発生手段（マグネットロール）１４３現像剤供給ローラ（供給ローラ）１４４現像剤層厚規制部材１４５，１４６，１４５Ａ現像剤撹拌スクリュー（撹
拌スクリュー）１４５ａ，１４５Ａ₁，１４５Ａ₂螺旋状羽根部１４５ｂ回転軸部ａ１，ａ２螺旋斜面 θ１，θ２スパイラル面角度（傾斜角度）Ａ，Ｂ，Ｃ撹拌スクリュー

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】静電潜像を担持する像担持体と現像領域
を介して対向する現像剤担持体に、撹拌スクリューによ
り現像剤を撹拌して搬送する現像方法において、前記撹
拌スクリューは、略台形状の断面を有する螺旋状羽根部
と、回転軸部とから成り、前記螺旋状羽根部の現像剤搬
送方向側の螺旋斜面が回転中心線となす角度θ１を、前
記螺旋状羽根部の現像剤搬送逆方向側の螺旋斜面が回転
中心線となす角度θ２より大きく設定し、前記撹拌スク
リューの駆動回転により、前記螺旋状羽根部が現像剤を
撹拌、搬送して、前記現像剤担持体に現像剤を供給する
ことを特徴とする現像方法。
【請求項２】静電潜像を担持する像担持体と現像領域
を介して対向する現像剤担持体に、現像剤を撹拌して搬
送する撹拌スクリューを回転可能に設けた現像装置にお
いて、前記撹拌スクリューを略台形状の断面を有する螺
旋状羽根部と、回転軸部とから構成し、前記螺旋状羽根
部の現像剤搬送方向側の螺旋斜面が回転中心線となす角
度θ１を、前記螺旋状羽根部の現像剤搬送逆方向側の螺
旋斜面が回転中心線となす角度θ２より大きく設定した
ことを特徴とする現像装置。
【請求項３】前記螺旋状羽根部が、連続する１条の螺
旋状羽根であることを特徴とする請求項２に記載の現像
装置。
【請求項４】前記螺旋状羽根部が、連続する１条の螺
旋状羽根を回転中心線上に複数個組み合わせた多条の螺
旋状羽根であることを特徴とする請求項２に記載の現像
装置。
【請求項５】前記撹拌スクリューは、現像剤を撹拌し
て搬送する螺旋状羽根部に回転軸部を有しないことを特
徴とする請求項２ないし４の何れか１項に記載の現像装
置。
【請求項６】静電潜像を担持する像担持体と該静電潜
像を顕像するための現像剤を担持する現像剤担持体とが
対向する現像領域を形成する現像装置を備えた画像形成
装置において、前記撹拌スクリューは、略台形状の断面
を有する螺旋状羽根部と、回転軸部とから成り、前記螺
旋状羽根部の現像剤搬送方向側の螺旋斜面が回転中心線
となす角度θ１を、前記螺旋状羽根部の現像剤搬送逆方
向側の螺旋斜面が回転中心線となす角度θ２より大きく
設定し、前記撹拌スクリューの駆動回転により、前記螺
旋状羽根部が現像剤を撹拌、搬送して、前記現像剤担持
体に現像剤を供給することを特徴とする画像形成装置。
【請求項７】前記現像剤担持体には直流成分に交流成
分を重畳させるバイアス電界が印加され、現像剤担持体
上の現像剤は、像担持体上の静電潜像へ飛翔し、該静電
潜像を顕像化する非接触現像であることを特徴とする請
求項６に記載の画像形成装置。
【請求項８】前記現像剤が、磁性キャリア粒子とトナ
ー粒子とから成る二成分現像剤であることを特徴とする
請求項６又は７に記載の画像形成装置。
【請求項９】前記現像装置が、前記像担持体上の均一
帯電面から光で電荷が除去された潜像部分に現像剤を付
着させる反転現像であることを特徴とする請求項６に記
載の画像形成装置。
【請求項１０】前記画像形成装置が、異なる現像剤を
有する少なくとも２つの前記現像装置を前記像担持体の
周囲に有することを特徴とする請求項６〜９の何れか１
項に記載の画像形成装置。