JP2011141454A - 現像装置および画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
画像かぶり、および画像濃度むらを抑制する現像装置および画像形成装置を提供する。
【解決手段】
現像剤を収容する現像槽１１１と、現像剤を搬送する第１搬送部材１１２と、現像剤を担持する現像ローラ１１４とを備えた現像装置２において、第１搬送部材１１２を、第１回転軸１１２ｂと、第１回転軸１１２ｂの外周を螺旋状に取り巻いて設けられる内螺旋羽根１１２ａａと、内螺旋羽根１１２ａａの外周部に設けられる外羽根１１２ａｂとから構成し、外羽根１１２ａｂに、空孔、切欠き、および間隙の少なくともいずれかを設け、外羽根１１２ａｂの内周部のリード角が、０°より大きく９０℃より小さい角度であり、かつ、内螺旋羽根１１２ａａの外周部のリード角よりも小さい角度となるように構成する。
【選択図】 図４

Description

本発明は、現像装置および画像形成装置に関する。

従来から、電子写真方式の画像形成装置として、複写機、プリンタ、ファクシミリなどが知られている。これらの画像形成装置は、感光体ドラム（トナー像担持体）の表面に静電潜像を形成し、現像装置によって感光体ドラムにトナーを供給することで該静電潜像を現像し、現像によって感光体ドラム上に形成されたトナー像を記録用紙などの記録媒体に転写して、定着装置によって記録用紙に該トナー像を定着させることで、画像を形成する。

従来の現像装置としては、特許文献１に記載の現像装置のような、トナーが循環搬送される２つの現像剤搬送路と、該現像剤搬送路においてトナーを搬送する２つの搬送部材とを備える循環方式の現像装置がある。このような従来の現像装置は、搬送部材によってトナーを帯電させ、該現像装置が備える現像ローラの表面に帯電したトナーを担持させ、静電的吸引力によって現像ローラから静電潜像へトナーを供給する。このようにして、従来の現像装置は、感光体ドラム上にトナー像を形成する。

特開２００５−２４５９２号公報

近年、上記のような画像形成装置において、画像形成の高速化が要求されている。画像形成の高速化のためには、現像装置内において、トナーの帯電を迅速かつ充分に行い、トナーの搬送も迅速に行う必要がある。

しかしながら、上記の現像装置には、トナーの搬送速度を上げるために搬送部材の回転速度を上げると、現像剤搬送路内壁近傍（搬送部材と現像剤搬送路内壁との隙間）のトナーが摩擦熱や圧力によって凝集し、滞留が生じるという問題がある。その結果、トナーの帯電性が低下して、画像かぶりが生じるという課題がある。

また、上記の搬送部材は螺旋羽根と回転軸とから構成されているので、トナーは螺旋羽根に遮られて、回転軸の軸方向に拡散し難い。そのため、局所的にトナーが消費されたり、新規のトナーが供給されたりすると、現像剤搬送路内のトナー濃度にむらが生じるという問題がある。その結果、形成された画像に画像濃度むらが生じるという課題がある。

本発明は、上述した問題点に鑑みてなされたものであって、画像かぶり、および画像濃度むらを抑制する現像装置および画像形成装置を提供することを目的とする。

本発明は、現像剤を収容する現像槽と、現像剤を搬送する搬送部材と、現像剤を担持する現像ローラとを備えた現像装置において、
前記搬送部材は、回転軸と、該回転軸の外周を螺旋状に取り巻いて設けられる内螺旋羽根と、該内螺旋羽根の外周部に設けられる外羽根とを備え、
前記外羽根には、空孔、切欠き、および間隙の少なくともいずれかが設けられ、
前記外羽根の内周部のリード角は、０°より大きく９０℃より小さい角度であり、かつ、前記内螺旋羽根の外周部のリード角よりも小さい角度であることを特徴とする現像装置である。

また本発明は、前記外羽根は、複数の螺旋羽根片を含み、
前記間隙は、一の螺旋羽根片と他の螺旋羽根片との間隙であることを特徴とする。

また本発明は、前記外羽根は、前記回転軸の軸線方向から見たときに前記内螺旋羽根の外周のすべてに接する位置に、設けられることを特徴とする。

また本発明は、各螺旋羽根片は、空孔および切欠きが設けられない螺旋羽根片であり、かつ、前記回転軸の軸線方向から見たときに前記内螺旋羽根の外周の１２分の１〜４分の１に接する位置に、設けられることを特徴とする。

また本発明は、前記外羽根の内周部のリード角は、３０°以上４５°以下の角度であり、
前記内螺旋羽根の外周部のリード角は、６０°以上８５°以下の角度であることを特徴とする。

また本発明は、電子写真方式の画像形成装置において、
前記現像装置を備えることを特徴とする画像形成装置である。

本発明によれば、外羽根の内周部のリード角が、内螺旋羽根の外周部のリード角θよりも小さいので、現像剤の搬送速度は回転軸の中心付近の領域では速く、外周領域では遅くなる。これによって、搬送部材と現像槽内壁との隙間にあるトナーに、摩擦や圧力による凝集が生じることが抑えられるので、画像かぶりを抑えることができる。

また、外羽根には、空孔、切欠き、および間隙の少なくともいずれかが設けられるので、内螺旋羽根と外羽根との間や、隣接する外羽根同士の間に隙間が形成され、トナーはこの隙間を通って、回転軸の軸線方向に拡散し易い。したがって、現像槽中のトナーが局所的に消費されたり、未使用のトナーが供給されたりしても、現像剤中にトナー濃度のむらが生じ難くなるので、画像濃度むらを抑えることができる。

また本発明によれば、外羽根が複数の螺旋羽根片を含んで構成されるので、１つの螺旋羽根片が破損したとしても、破損した螺旋羽根片のみを取り換えることができ、搬送部材を容易に補修することができる。また、外羽根を複数の螺旋羽根片によって構成することで、現像槽内壁面と外羽根との隙間を小さくでき、現像剤の滞留を抑えることができる。

また本発明によれば、回転軸の軸線方向から見たときに内螺旋羽根の外周のすべてに接する位置に、外羽根が設けられるので、回転軸の１周の回転により、回転軸の中心付近の領域にある現像剤、および外周領域にある現像剤を移動させることができるので、現像剤に生じる摩擦を抑えることができる。

また本発明によれば、空孔や切欠きの設けられない各螺旋羽根片が、回転軸の軸線方向から見たときに内螺旋羽根の外周の１２分の１〜４分の１に接する位置に、設けられるので、現像剤の搬送性と、トナーの拡散性とを両立させることができる。

また本発明によれば、外羽根の内周部のリード角を３０°以上４５°以下の角度とし、内螺旋羽根の外周部のリード角を６０°以上８５°以下の角度とすることで、外羽根による現像剤の搬送速度と、内螺旋羽根による現像剤の搬送速度との速度差を好適な速度差にすることができ、トナーへの摩擦を抑えることができる。

また本発明によれば、上記現像装置を備えるので、画像かぶり、および画像濃度むらを抑えて画像を形成する画像形成装置を提供できる。

画像形成装置１００の構成を示す模式図である。 トナー補給装置２２の構成を示す模式図である。 図２のＣ−Ｃ’を切断面線とするトナー補給装置２２の断面図である。 現像装置２の構成を示す模式図である。 図４におけるＡ−Ａ’を切断面線とする現像装置２の断面図である。 図４におけるＢ−Ｂ’を切断面線とする現像装置２の断面図である。 第１搬送部材１１２の斜視図である。 第１搬送部材１１２に含まれる内螺旋羽根１１２ａａおよび外羽根１１２ａｂを拡大して示す図である。 第１搬送部材１１２の軸線方向から第１搬送部材１１２を見たときの図である。 他の実施形態における第１搬送部材１１２の軸線方向から該第１搬送部材１１２を見たときの図である。 他の実施形態における第１搬送部材１１２の斜視図である。

以下では、本発明に係る現像装置の実施形態である現像装置２、および本発明に係る画像形成装置の実施形態である画像形成装置１００について説明する。図１は、画像形成装置１００の構成を示す模式図である。

画像形成装置１００は、外部から伝達される画像データに応じて所定の記録媒体（記録用紙など）に多色または単色の画像を形成する装置である。なお、画像形成装置１００の鉛直方向上方にスキャナなどの画像読取部を設けて、該画像読取部によって得られた画像データに基づいて画像を形成するように、画像形成装置１００を構成してもよい。

画像形成装置１００は、現像装置２が収容されるトナー像形成部１００Ａと、定着装置１２が収容される定着部１００Ｂとを備える。トナー像形成部１００Ａと定着部１００Ｂとの間には、定着装置１２によって生じた熱がトナー像形成部１００Ａに伝わらないように断熱する隔壁３０が設けられる。また、画像形成装置１００は、給紙トレイ１０、手差しトレイ２０、シート搬送路Ｓ、および排紙トレイ１５を備える。

トナー像形成部１００Ａは、感光体ドラム３（３ｃ，３ｍ，３ｙ，３ｋ）と、帯電器５（５ｃ，５ｍ，５ｙ，５ｋ）と、露光ユニット１と、現像装置２（２ｃ，２ｍ，２ｙ，２ｋ）と、トナー補給装置２２（２２ｃ，２２ｍ，２２ｙ，２２ｋ）と、トナー搬送パイプ１０２（１０２ｃ，１０２ｍ，１０２ｙ，１０２ｋ）と、クリーナユニット４（４ｃ，４ｍ，４ｙ，４ｋ）と、中間転写ベルトユニット８と、転写ローラ１１とを収容している。なお、参照符号の末尾のｃ，ｍ，ｙ，ｋの各符号は、ｃがシアン画像形成用の部材であり、ｍがマゼンタ画像形成用の部材であり、ｙがイエロー画像形成用の部材であり、ｋが黒画像形成用の部材であることをそれぞれ示す符号である。

画像形成装置１００に入力されるシアン（ｃ）、マゼンタ（ｍ）、イエロー（ｙ）、および黒（ｋ）の色成分ごとの画像データに基づいて、各感光体ドラム３（３ｃ、３ｍ、３ｙ、３ｋ）の表面に、シアントナー画像、マゼンタトナー画像、イエロートナー画像、黒トナー画像がそれぞれ形成され、形成された各トナー画像が中間転写ベルトユニット８上で重ねられることによって、カラー画像が形成される。

感光体ドラム３は、軸線回りに回転駆動が可能となるように図示しない駆動部によって支持される、円筒状部材である。感光体ドラム３は、図示しない導電性基体と、該導電性基体の表面に形成される感光層とを含む。感光層は、光を照射されることによって導電性を示す部材である。感光体ドラム３の感光層の表面には、帯電器５による帯電、および露光ユニット１による露光により、静電潜像とよばれる電気的な画像が形成される。

帯電器５は、感光体ドラム３の表面を所定の電位に均一に帯電させる装置である。本実施形態では、帯電器５として接触ローラ型の帯電器を用いるけれども、接触ブラシ型の帯電器や、非接触チャージャー型の帯電器などを用いてもよい。

露光ユニット１は、感光体ドラム３の表面に、画像データに応じた光を照射する装置である。露光ユニット１は、入力された画像データに応じて、帯電された感光体ドラム３を露光することによって、感光体ドラム３の表面に画像データに応じた静電潜像を形成する。本実施形態では、露光ユニット１としてレーザ照射部および反射ミラーを備えるレーザスキャニングユニット（ＬＳＵ）を用いるけれども、発光素子をアレイ状に並べたＥＬ（エレクトロルミネッセンス）や、ＬＥＤ書込みヘッドを用いてもよい。

現像装置２は、感光体ドラム３上に形成された静電潜像をトナーによって顕像化することで、感光体ドラム３上にトナー像を形成する装置である。現像装置２の鉛直方向上部には、トナー搬送パイプ１０２が接続される。現像装置２の詳細については後述する。

トナー補給装置２２は、現像装置２よりも鉛直方向上方に配され、未使用のトナーを貯蔵する。トナー補給装置２２の鉛直方向下部にはトナー搬送パイプ１０２が接続される。トナー補給装置２２は、トナー搬送パイプ１０２を介して、現像装置２へトナーを供給する。トナー補給装置２２の詳細については後述する。

クリーナユニット４は、現像およびトナー像の転写後に、感光体ドラム３の表面に残留しているトナーを除去し、回収する装置である。

中間転写ベルトユニット８は、感光体ドラム３の鉛直方向上方に配置される。中間転写ベルトユニット８は、中間転写ローラ６（６ｃ，６ｍ，６ｙ，６ｋ）、中間転写ベルト７、中間転写ベルト駆動ローラ７１、中間転写ベルト従動ローラ７２、および中間転写ベルトクリーニングユニット９を備える。

中間転写ベルト駆動ローラ７１、および中間転写ベルト従動ローラ７２は、中間転写ベルト７を張架し、矢印Ｂ方向に中間転写ベルト７を回転駆動させる部材である。

中間転写ベルト７は、各感光体ドラム３に接触するように設けられる。中間転写ベルト７上には、感光体ドラム３上に形成された各色成分のトナー像が順次重ねて転写されることによって、カラーのトナー像（多色トナー像）が形成される。中間転写ベルト７は、たとえば、厚さ１００μｍ〜１５０μｍ程度のフィルムを用いて無端状に形成される。

中間転写ローラ６は、中間転写ベルト７を挟んで感光体ドラム３と対向する位置に回転可能に支持される。中間転写ローラ６には感光体ドラム３上のトナー像を中間転写ベルト７上に転写するための転写バイアスが印加される。中間転写ローラ６は、たとえば、直径が８ｍｍ〜１０ｍｍの金属（ステンレスなど）からなる軸をベースとして形成され、表面が導電性の弾性材（エチレンプロピレンジエンゴム（ＥＰＤＭ）、発泡ウレタンなど）により覆われる。この導電性の弾性材によって、中間転写ローラ６は、中間転写ベルト７に対して均一に高電圧を印加することができる。本実施形態では、ローラ形状の中間転写ローラ６を用いるけれども、ブラシ状のものを用いてもよい。

中間転写ベルトクリーニングユニット９は、中間転写ベルト７から記録媒体へ転写されずに中間転写ベルト７上に残存したトナーを除去し回収するための部材である。中間転写ベルトクリーニングユニット９は、中間転写ベルト７に接触するクリーニングブレードを備える。クリーニングブレードは、中間転写ベルト７を挟んで中間転写ベルト従動ローラ７２に対向する位置に設けられる。

転写ローラ１１は、中間転写ベルト駆動ローラ７１に対向する位置に設けられ、中間転写ベルト駆動ローラ７１とともに転写ニップを形成する。転写ローラ１１には所定の電圧が印加される。この電圧により、転写ニップに搬送された記録媒体には、中間転写ベルト上に積層されたトナー像が転写される。転写ニップを定常的に得るために、転写ローラ１１、および中間転写ベルト駆動ローラ７１のいずれか一方は金属などの硬質材料から形成され、他方は弾性ローラなどの軟質材料（弾性ゴムローラ、発泡性樹脂ローラなど）から形成される。

給紙トレイ１０は、画像形成に使用する記録媒体（記録用紙など）を蓄積しておくためのものであり、露光ユニット１の鉛直方向下方に設けられる。手差しトレイ２０は、画像形成に使用する記録媒体を蓄積しておくためのものである。

排紙トレイ１５は、印刷済みの記録媒体をフェイスダウンで載置するためのものであり、画像形成装置１００の鉛直方向上部に設けられる。

シート搬送路Ｓは、給紙トレイ１０または手差しトレイ２０に蓄積される記録媒体を転写ニップおよび定着装置１２を経由させて排紙トレイ１５に案内するためのものである。シート搬送路Ｓには、ピックアップローラ１６（１６ａ，１６ｂ）、レジストローラ１４、搬送ローラ２５（２５ａ，２５ｂ，２５ｃ，２５ｄ，２５ｅ，２５ｆ，２５ｇ，２５ｈ）が配置される。

ピックアップローラ１６ａは、給紙トレイ１０の端部に備えられ、給紙トレイ１０から記録媒体を１枚ずつシート搬送路Ｓに供給する呼込みローラである。ピックアップローラ１６ｂは、手差しトレイ２０の近傍に備えられ、手差しトレイ２０から記録媒体を１枚ずつシート搬送路Ｓに供給する呼込みローラである。

搬送ローラ２５は、記録媒体を搬送するための小型のローラ対であり、シート搬送路Ｓに沿って複数設けられる。

レジストローラ１４は、搬送された記録媒体を一旦保持し、記録媒体の先端と中間転写ベルト７上の積層されたトナー像の先端とが整合するタイミングで、記録媒体を転写ニップに搬送する部材である。転写ニップにおいてトナー像が転写された記録媒体は、定着装置１２に搬送される。

定着部１００Ｂには、定着装置１２が収容される。定着装置１２は、ヒートローラ８１および加圧ローラ８２を備える。ヒートローラ８１は、所定の定着温度となるように図示しない制御部によって制御される。制御部は、図示しない温度検出器からの検出信号に基づいてヒートローラ８１の温度を制御する。加圧ローラ８２は、ヒートローラ８１に圧接するローラである。

ヒートローラ８１は、加圧ローラ８２とともに記録媒体を加熱しながら挟持することにより、トナー像を溶融させて記録媒体上に定着させる。なお、トナー像が定着された記録媒体は、搬送ローラ２５ｃによってフェイスダウンで排紙トレイ１５上に排出される。

図２は、トナー補給装置２２の構成を示す模式図である。図３は、図２のＣ−Ｃ’を切断面線とするトナー補給装置２２の断面図である。トナー補給装置２２は、トナー収容容器１２１、トナー攪拌部材１２５、トナー排出部材１２２、およびトナー排出口１２３を含む。トナー補給装置２２は、トナー排出部材１２２を回転させることによって、トナー排出口１２３からトナー搬送パイプ１０２を介して、現像装置２へトナーを供給する。

トナー収容容器１２１は、内部空間を有する略半円筒状の容器であり、トナー攪拌部材１２５、およびトナー排出部材１２２を回転自在に支持し、トナーを収容する。トナー排出口１２３は、トナー排出部材１２２の鉛直方向下部、かつ、軸方向中央部付近に設けられる略矩形状の開口部であり、トナー搬送パイプ１０２に臨む位置に配置される。

トナー攪拌部材１２５は、回転基体１２５ａと、回転基体１２５ａに設けられるトナー汲上げ部材１２５ｂとを含む。回転基体１２５ａが軸線を中心に回転することにより、トナー汲上げ部材１２５ｂは、トナー収容容器１２１内に収容されるトナーを攪拌しながら、トナー収容容器１２１内のトナーを汲み上げてトナー排出部材１２２へ搬送する。トナー汲上げ部材１２５ｂは、可撓性を有するポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）シートからなり、回転基体１２５ａの両端に取り付けられる。

トナー排出部材１２２は、トナー収容容器１２１内のトナーをトナー排出口１２３から現像装置２に供給する部材である。トナー排出部材１２２は、トナー排出羽根１２２ａとトナー排出部材回転軸１２２ｂとを含むオーガスクリューと、トナー排出部材回転ギア１２２ｃとによって構成される。トナー排出部材１２２は、図示しないトナー排出部材駆動モータによって回転駆動する。オーガスクリューによって、トナー排出部材１２２の軸方向両端からトナー排出口１２３に向けて、トナーが搬送される。

トナー排出部材１２２とトナー攪拌部材１２５との間には、トナー排出部材隔壁１２４が設けられる。トナー排出部材隔壁１２４によって、トナー排出部材１２２の周辺に適量のトナーを保持できる。

図４は、現像装置２の構成を示す模式図である。図５は、図４におけるＡ−Ａ’を切断面線とする現像装置２の断面図である。図６は、図４におけるＢ−Ｂ’を切断面線とする現像装置２の断面図である。現像装置２は、現像槽１１１と、第１搬送部材１１２と、第２搬送部材１１３と、現像ローラ１１４と、現像槽カバー１１５と、トナー補給口１１５ａと、ドクターブレード１１６と、仕切り板１１７と、トナー濃度検知センサ１１９とを含む。現像装置２は、現像槽１１１内のトナーを、現像ローラ１１４によって感光体ドラム３の表面に供給して、感光体ドラム３の表面に形成された静電潜像を顕像化する装置である。

現像槽１１１は、現像剤を収容する容器状部材である。現像剤としては、トナーのみからなる１成分現像剤であっても、トナーとキャリアとを含む２成分現像剤であってもよい。現像槽１１１には、第１搬送部材１１２、第２搬送部材１１３、現像ローラ１１４、現像槽カバー１１５、ドクターブレード１１６、仕切り板１１７、およびトナー濃度検知センサ１１９が設けられる。

現像ローラ１１４は、図示しない駆動手段によって軸線回りに回転駆動するマグネットローラであり、現像槽１１１の現像剤を表面に汲み上げて担持し、該表面に担持している現像剤に含まれるトナーを感光体ドラム３に供給する。現像ローラ１１４は、感光体ドラム３に対向する位置に設けられる。現像ローラ１１４には、図示しない電源が接続され、現像バイアス電圧が印加される。現像ローラ１１４に担持されたトナーは、感光体ドラム３との最近接部分（現像ニップ部Ｎ）において、現像バイアス電圧によって、感光体ドラム３へ移動する。

ドクターブレード１１６は、現像ローラ１１４の表面に近接する位置に設けられ、現像ローラ１１４に担持される現像剤の量を規制する。ドクターブレード１１６は、現像ローラ１１４の軸線方向に平行に延びる矩形板状部材であり、その幅方向の一端１１６ｂが現像槽カバー１１５によって支持され、かつ他端１１６ａが現像ローラ１１４表面に対して間隙を有して設けられる。ドクターブレード１１６の材料としては、ステンレス鋼や、アルミニウム、合成樹脂などを使用できる。

トナー濃度検知センサ１１９は、現像槽１１１底面において、第２搬送部材１１３の鉛直方向下方かつ現像剤搬送方向略中央部に装着され、センサ面が現像槽１１１の内部空間に露出するように設けられる。トナー濃度検知センサ１１９は、図示しないトナー濃度制御部に電気的に接続される。

トナー濃度制御部は、トナー濃度検知センサ１１９が検知するトナー濃度測定値に応じて、トナー排出部材１２２を回転駆動させ、トナー排出口１２３を介して現像槽１１１内部にトナーを供給するように制御する。トナー濃度制御部は、トナー濃度検知センサ１１９によるトナー濃度測定値がトナー濃度設定値よりも低いと判定すると、トナー排出部材１２２を回転駆動させる駆動部に制御信号を送り、トナー排出部材１２２を回転駆動させる。

トナー濃度検知センサ１１９には一般的なトナー濃度検知センサを使用できる。トナー濃度検知センサ１１９としては、たとえば、透過光検知センサ、反射光検知センサ、透磁率検知センサなどが挙げられる。これらの中でも、透磁率検知センサが好ましい。

本実施形態では、トナー濃度検知センサ１１９として透磁率検知センサが用いられる。トナー濃度検知センサ１１９（透磁率検知センサ）には、図示しない電源が接続される。電源は、トナー濃度検知センサ１１９を駆動させるための駆動電圧、およびトナー濃度の検知結果をトナー濃度制御部に出力するための制御電圧を、トナー濃度検知センサ１１９に印加する。電源によるトナー濃度検知センサ１１９への電圧の印加は、図示しない制御部によって制御される。トナー濃度検知センサ１１９は、制御電圧の印加を受けてトナー濃度の検知結果を出力電圧値として出力する型式のセンサであり、基本的に出力電圧の中央値近傍の感度が良いため、その付近の出力電圧が得られるような制御電圧を印加して用いられる。このような型式の透磁率検知センサは市販されており、たとえば、ＴＳ−Ｌ（商品名、ＴＤＫ株式会社製）、ＴＳ−Ａ（商品名、ＴＤＫ株式会社製）、ＴＳ−Ｋ（商品名、ＴＤＫ株式会社製）などが挙げられる。

現像槽カバー１１５は、現像槽１１１の鉛直方向上側に、取り外し可能に設けられる。現像槽カバー１１５には、現像槽１１１内に未使用のトナーを補給するためのトナー補給口１１５ａが形成される。トナー補給装置２２に収容されているトナーは、トナー搬送パイプ１０２およびトナー補給口１１５ａを介して現像槽１１１内に補給される。

現像槽１１１には、第１搬送部材１１２と、第２搬送部材１１３と、第１搬送部材１１２と第２搬送部材１１３との間の仕切り板１１７とが設けられる。

第１搬送部材１１２および第２搬送部材１１３は、互いの軸線同士が平行になるように、仕切り板１１７を挟んで並列して設けられる。第１搬送部材１１２は、現像槽１１１の長手方向における一方向である、矢印Ｘ方向に現像剤を搬送し、第２搬送部材１１３は、矢印Ｘ方向とは反対方向である矢印Ｙ方向に現像剤を搬送する。

第１搬送部材１１２および第２搬送部材１１３は、モータなどの駆動部によって回転駆動することで、現像剤を搬送するように構成される。第１搬送部材１１２は、第１搬送羽根１１２ａと第１回転軸１１２ｂと第１搬送ギア１１２ｃとを含む。第１搬送部材１１２の詳細については後述する。

第２搬送部材１１３は、螺旋状の第２搬送羽根１１３ａと第２回転軸１１３ｂと含むオーガスクリューと、第２搬送ギア１１３ｃとにより構成される。第２搬送部材１１３は、モータなどの駆動部によって回転駆動することにより現像剤を矢印Ｙ方向へと搬送する。なお、本実施形態においては、第２搬送部材１１３には上記オーガスクリューが用いられるけれども、第２搬送部材１１３を後述する第１搬送部材１１２と同様の構成としてもよい。

仕切り板１１７は、第１搬送部材１１２および第２搬送部材１１３の軸線方向に平行に延設される。現像槽１１１の内部空間は、仕切り板１１７によって、第１搬送部材１１２が配置される第１搬送路Ｐと、第２搬送部材１１３が配置される第２搬送路Ｑとに区画される。

仕切り板１１７は、第１搬送部材１１２および第２搬送部材１１３の軸線方向における両端部において、現像槽１１１の内側壁面から離間して配置される。したがって、第１搬送路Ｐと第２搬送路Ｑとは、第１搬送部材１１２および第２搬送部材１１３の軸線方向の両端部付近において連通する。第１搬送部材１１２による現像剤搬送方向（矢印Ｘ方向）の下流において、第１搬送路Ｐと第２搬送路Ｑとを連通する連通路を第１連通路ａと称する。また、第２搬送部材１１３による現像剤搬送方向（矢印Ｙ方向）の下流において、第１搬送路Ｐと第２搬送路Ｑとを連通する連通路を第２連通路ｂと称する。

トナー補給口１１５ａは、第１搬送路Ｐ内の領域において第２連通路ｂ付近に形成される。したがって、第１搬送路Ｐにおいて、現像剤搬送方向（矢印Ｘ方向）上流側にトナーが補給されることになる。

現像剤は、現像槽１１１において、第１搬送路Ｐと第１連通路ａと第２搬送路Ｑと第２連通路ｂとを、第１搬送路Ｐ→第１連通路ａ→第２搬送路Ｑ→第２連通路ｂ、という順序で循環移動する。そして、現像剤は、第２搬送路Ｑにおいて、現像ローラ１１４によって現像ローラ１１４の表面に担持されて汲み上げられ、汲み上げられた現像剤中のトナーが感光体ドラム３へと移動して、順次消費される。トナーが消費されると、未使用のトナーがトナー補給口１１５ａから第１搬送路Ｐへ補給される。補給されたトナーは、第１搬送路Ｐにおいて、補給前から存在する現像剤中に拡散する。

図７は、第１搬送部材１１２の斜視図である。図８は、第１搬送部材１１２に含まれる内螺旋羽根１１２ａａおよび外羽根１１２ａｂを拡大して示す図である。図９は、第１搬送部材１１２の軸線方向から第１搬送部材１１２を見たときの図である。なお、本発明において、「軸線方向から見る」とは、遠近による物の大きさの違いを無視して軸線方向から見ることを指す。図１０は、他の実施形態における第１搬送部材１１２の軸線方向から該第１搬送部材１１２を見たときの図である。図１１は、他の実施形態における第１搬送部材１１２の斜視図である。

第１搬送部材１１２は、第１搬送羽根１１２ａと、第１回転軸１１２ｂと、第１搬送ギア１１２ｃとにより構成される。第１搬送羽根１１２ａは、内螺旋羽根１１２ａａと外羽根１１２ａｂとを含む。第１搬送部材１１２は、モータなどの駆動部によって回転駆動することにより現像剤を矢印Ｘ方向に搬送する。

第１回転軸１１２ｂは、たとえば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ハイインパクトポリスチレン、またはＡＢＳ樹脂（アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合合成樹脂）などの材料から形成される、半径５ｍｍ〜２０ｍｍ程度の円柱状部材である。第１回転軸１１２ｂは、図示しない駆動部、および第１搬送ギア１１２ｃによって、２００ｒｐｍ〜５００ｒｐｍで回転する。

内螺旋羽根１１２ａａは、第１回転軸１１２ｂの回転に伴って回転することにより、第１搬送路Ｐの第１回転軸１１２ｂ付近の領域（中心領域）の現像剤を矢印Ｘ方向に搬送する。外羽根１１２ａｂは、第１回転軸１１２ｂの回転に伴って回転することにより、第１搬送路Ｐの中心領域の周りの領域（外周領域）の現像剤を、矢印Ｘ方向に搬送する。以下のように、本発明に係る第１搬送部材１１２は、外羽根１１２ａｂによる現像剤の搬送速度が、内螺旋羽根１１２ａａによる現像剤の搬送速度よりも遅くなるように構成される。

内螺旋羽根１１２ａａは、第１回転軸１１２ｂの外周を螺旋状に取り巻いて設けられる螺旋羽根である。径方向において、螺旋羽根の厚さは、一様であってもよいし、外周部が薄くなるようになっていてもよい。本実施形態の内螺旋羽根１１２ａａの外周部のリード角は、６５°である。本発明において、「内螺旋羽根１１２ａａの外周部のリード角」とは、第１回転軸１１２ｂの軸線方向に垂直な面と、内螺旋羽根１１２ａａの外周部とがなす角である。より詳細には、内螺旋羽根１１２ａａの側面の外周部上の一点を通る螺線の接線と、第１回転軸１１２ｂの軸線方向に垂直な面へ該接線を射影した直線とがなす角である。内螺旋羽根１１２ａａの外周部のリード角は、０°より大きく９０°より小さい角度である。

図８においては、内螺旋羽根１１２ａａの側面の外周部上の点ｉを通る螺線の接線Ｌ_１と、第１回転軸１１２ｂの軸線方向に垂直な面ｍ_１とのなす角θ_１が、内螺旋羽根１１２ａａの外周部のリード角である。内螺旋羽根１１２ａａの外周部のリード角が大きくなるにつれて、第１回転軸１１２ｂが同じ回転速度で回転しても、内螺旋羽根１１２ａａによる現像剤の搬送速度は上昇する。

内螺旋羽根１１２ａａは、たとえばポリエチレン、ポリプロピレン、ハイインパクトポリスチレン、またはＡＢＳ樹脂（アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合合成樹脂）などの材料からなどから形成される。内螺旋羽根１１２ａａの外径Ｒ_１は、６ｍｍ〜１２ｍｍに設計される。本発明において、「内螺旋羽根１１２ａａの外径Ｒ_１」とは、第１回転軸１１２ｂの軸線方向から見たときの、第１回転軸１１２ｂの中心から内螺旋羽根１１２ａａ上の一点までの距離のうち最も遠い距離である。また、内螺旋羽根１１２ａａのピッチｐ_１は、１０ｍｍ〜４０ｍｍに設計される。なお、外径Ｒ_１とピッチｐ_１とを用いれば、内螺旋羽根１１２ａａの外周部のリード角θ_１は、tan^−１（ｐ_１／２πＲ_１）と表される。

外羽根１１２ａｂは、内螺旋羽根１１２ａａの外周部に設けられる板状部材である。外羽根１１２ａｂには、空孔、切欠き、および間隙の少なくともいずれかが設けられる。外羽根１１２ａｂの内周部のリード角は、０°より大きく９０°より小さい角度であり、かつ、内螺旋羽根１１２ａａの外周部のリード角θ_１よりも小さい角度である。本発明において、「外羽根１１２ａｂの内周部のリード角」とは、第１回転軸１１２ｂの軸線方向に垂直な面と、外羽根１１２ａｂの内周部とがなす角である。外羽根１１２ａｂの内周部のリード角が大きくなるにつれて、第１回転軸１１２ｂが同じ回転速度で回転しても、外羽根１１２ａｂによる現像剤の搬送速度は上昇する。

本実施形態では、外羽根１１２ａｂは、複数の螺旋羽根片１１２ｄを含み、外羽根１１２ａｂに設けられる間隙は、一の螺旋羽根片１１２ｄと他の螺旋羽根片１１２ｄとの間隙１１２ｐとなる。本発明において、「螺旋羽根片」とは、厚さが一様な螺旋羽根の一部分であり、螺旋羽根面を主面とする厚さが一様な板状部材を所定の大きさに分割して得られる。「螺旋羽根面」とは、所定の半径（ｒ_１とする）の仮想円柱の側面上を所定のピッチ（ｐ_２とする）で取り巻く螺線に沿って、所定の長さ（ｒ_２とする）の線分であって、前記側面に垂直な線分を、前記仮想円柱の軸線方向に移動させたときの、該線分の軌跡がなす面である。

本実施形態では、螺旋羽根片１１２ｄは、ｒ_１＝Ｒ_１の螺旋羽根面を有する厚さが一様な板状部材の１周期分を、前記仮想円柱の側面に垂直な線分で均等に４分割して得られる板状部材である。本実施形態では、内螺旋羽根１１２ａａの外周部に、内螺旋羽根１１２ａａの１周期ごとに、４つの螺旋羽根片１１２ｄが等間隔で設けられる。螺旋羽根片１１２ｄは、第１回転軸１１２ｂの軸線と、前記仮想円柱の軸線とが一致するように設けられる。これによって、第１回転軸１１２ｂの軸線方向から見たときに、４つの螺旋羽根片１１２ｄが、内螺旋羽根１１２ａａを囲む円環を構成するように見える。

外羽根１１２ａｂは、たとえばポリエチレン、ポリプロピレン、ハイインパクトポリスチレン、またはＡＢＳ樹脂（アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合合成樹脂）などの材料からなどから形成される。外羽根１１２ａｂの外径Ｒ_２は、１０ｍｍ〜１８ｍｍに設計される。本発明において、「外羽根１１２ａｂの外径Ｒ_２」とは、第１回転軸１１２ｂの軸線方向から見たときの、第１回転軸１１２ｂの中心から外羽根１１２ａｂ上の一点までの距離のうち最も遠い距離である。第１回転軸１１２ｂと内螺旋羽根１１２ａａとの接続箇所、および内螺旋羽根１１２ａａと外羽根１１２ａｂとの接続箇所にトナーの搬送に耐える程度の強度が求められるので、第１搬送部材１１２の製造方法としては、予め、第１搬送部材１１２を軸線方向に所定の間隔で切断した形状の断片を作製し、該断片を順次金属棒に通して固定することによって、第１搬送部材１１２を作製することが好ましい。このように製造する場合、各断片において第１回転軸１１２ｂにあたる部分の中心には、前記金属棒が挿通される孔が形成される。このように、断片を複数接続して第１搬送部材１１２を製造することによって、各断片の設計が容易となるので、充分な強度を有する各断片を形成でき、これによって、充分な強度を有する第１搬送部材１１２を製造することができる。なお、各断片は、各螺旋羽根片１１２ｄの強度を保つために、各螺旋羽根片１１２ｄをそのまま含む形状であることが好ましい。すなわち、各断片は、第１搬送部材１１２を、螺旋羽根片１１２ｄを切断しないように、軸線方向に所定の間隔で切断した形状であることが好ましい。

本実施形態では、「外羽根１１２ａｂの内周部のリード角」は、螺旋羽根片１１２ｄの側面の内周部上の一点を通る螺線の接線と、第１回転軸１１２ｂの軸線方向に垂直な面へ該接線を射影した直線とがなす角である。図８においては、螺旋羽根片１１２ｄの側面の内周部上の点ｊを通る螺線の接線Ｌ_２と、第１回転軸１１２ｂの軸線方向に垂直な面ｍ_２とのなす角θ_２が、外羽根１１２ａｂの内周部のリード角である。なお、本実施形態では、上記の半径ｒ_１＝Ｒ_１とピッチｐ_２とを用いて、外羽根１１２ａｂの内周部のリード角θ_２を、tan^−１（ｐ_２／２πＲ_１）と表すことができる。上述したように、リード角θ_１はtan^−１（ｐ_１／２πＲ_１）と表され、リード角θ_２はリード角θ_１よりも小さくなるように設定されるので、ｐ_２＜ｐ_１となる。

他の実施形態としては、螺旋羽根片１１２ｄの代わりに、平板を用いてもよい。平板は、厚さが一様な部材であり、空孔や切欠きが設けられてもよい。外羽根１１２ａｂとして複数の平板を用いる場合、外羽根１１２ａｂの内周部のリード角は、該平板の主面と、第１回転軸１１２ｂの軸線方向に垂直な面とのいずれの面にも垂直な面上における、該主面と第１回転軸１１２ｂの軸線方向に垂直な面とがなす角である。

本実施形態では、上記のように、外羽根１１２ａｂは複数の螺旋羽根片１１２ｄからなるので、図９に示すように、第１回転軸１１２ｂの軸線方向から見たときに、螺旋羽根片１１２ｄは、内螺旋羽根１１２ａａの外周のすべてに接する位置に見える。なお、他の実施形態として、螺旋羽根片１１２ｄの代わりに矩形状の平板を用いれば、図１０に示すように、第１回転軸１１２ｂの軸線方向から見たときに、外羽根１１２ａｂが内螺旋羽根１１２ａａの外周の一部には接しないように構成できる。

本実施形態では、各螺旋羽根片１１２ｄには、空孔および切欠きが設けられないけれども、他の実施形態では空孔や切欠きが設けられてもよい。また、本実施形態では、図９に示すように、第１回転軸１１２ｂの軸線方向から見たときに内螺旋羽根１１２ａａの外周の４分の１に接する位置に、各螺旋羽根片１１２ｄが設けられる。

第１搬送部材１１２の他の実施形態としては、図１１に示すように、螺旋羽根片１１２ｄと内螺旋羽根１１２ａａの外周部とを接続する接続部材１１２ｅを設けてもよい。接続部材１１２ｅは、たとえばポリエチレン、ポリプロピレン、ハイインパクトポリスチレン、またはＡＢＳ樹脂（アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合合成樹脂）などの材料から形成される。接続部材１１２ｅを介して、螺旋羽根片１１２ｄを設けることで、螺旋羽根片１１２ｄの取付強度を向上させることができる。なお、接続部材１１２ｅに、空孔や切欠きを設けてもよい。

また、他の実施形態としては、外羽根１１２ａｂを、内螺旋羽根１１２ａａのピッチｐ_１よりも狭いピッチで、内螺旋羽根１１２ａａを取り巻く螺旋羽根とし、さらに、螺旋羽根とした外羽根１１２ａｂの外周部付近に空孔や切欠きを設けて、第１搬送部材１１２を構成してもよい。

上述したように、第１搬送部材１１２が回転することにより、内螺旋羽根１１２ａａ、および外羽根１１２ａｂは、矢印Ｘ方向へ現像剤を搬送する。本発明では、リード角θ_２がリード角θ_１よりも小さいので、現像剤の搬送速度は第１搬送路Ｐの中心領域では速く、外周領域では遅くなる。これによって、第１搬送部材１１２と現像槽１１１内壁との隙間にあるトナーに、摩擦や圧力による凝集が生じることが抑えられるので、画像かぶりを抑えることができる。

また、本発明では、外羽根１１２ａｂには、空孔、切欠き、および間隙の少なくともいずれかが設けられるので、内螺旋羽根１１２ａａと外羽根１１２ａｂとの間や、隣接する外羽根１１２ａｂ同士の間に隙間が形成され、トナーはこの隙間を通って、第１回転軸１１２ｂの軸線方向に拡散し易くなっている。したがって、現像槽１１１中のトナーが局所的に消費されたり、未使用のトナーが供給されたりしても、現像剤中にトナー濃度のむらが生じ難くなるので、画像濃度むらを抑えることができる。

また本実施形態のように、外羽根１１２ａｂを複数の螺旋羽根片１１２ｄによって構成することで、１つの螺旋羽根片１１２ｄが破損したとしても、破損した螺旋羽根片１１２ｄのみを取り換えることができ、第１搬送部材１１２を容易に補修することができる。また、外羽根１１２ａｂを複数の螺旋羽根片１１２ｄによって構成することで、現像槽１１１内壁面と外羽根１１２ａｂとの隙間を小さくでき、現像剤の滞留を抑えることができる。

また本実施形態のように、第１回転軸１１２ｂの軸線方向から見たときに内螺旋羽根１１２ａａの外周のすべてに接する位置に、外羽根１１２ａｂを設けることで、第１回転軸１１２ｂの１周の回転により、中心領域中、および中心領域付近の外周領域中のすべての現像剤を移動させることができるので、移動しない現像剤による抵抗が減少し、現像剤に生じる摩擦を抑えることができる。

また、本実施形態のように空孔や切欠きの設けられない螺旋羽根片１１２ｄが用いられる場合、各螺旋羽根片１１２ｄは、第１回転軸１１２ｂの軸線方向から見たときに内螺旋羽根１１２ａａの外周の１２分の１〜４分の１に接する位置に、設けられることが好ましい。このように構成することで、内螺旋羽根１１２ａａの１周期あたりの間隙１１２ｐの数は、４〜１２となる。この数よりも間隙１１２ｐの数が多くなると、トナーの拡散性は高まるものの、現像剤の搬送性が低下し、一方、この数よりも間隙１１２ｐの数が少なくなると、現像剤の搬送性は高まるものの、トナーの拡散性が低下してしまう。上記の範囲内となるように構成することにより、現像剤の搬送性と、トナーの拡散性とを両立させることができる。

また、外羽根１１２ａｂの内周部のリード角は、３０°以上４５°以下の角度であり、かつ、内螺旋羽根１１２ａａの外周部のリード角は、６０°以上８５°以下の角度であることが好ましい。このように構成することで、外羽根１１２ａｂによる現像剤の搬送速度と、内螺旋羽根１１２ａａによる現像剤の搬送速度との速度差を、好適な速度差にすることができ、トナーへの摩擦を抑えることができる。

１ 露光ユニット
２ 現像装置
３，３ｃ，３ｋ，３ｍ，３ｙ 感光体ドラム
４，４ｃ，４ｋ，４ｍ，４ｙ クリーナユニット
５，５ｃ，５ｋ，５ｍ，５ｙ 帯電器
８ 中間転写ベルトユニット
１１ 転写ローラ
１２ 定着装置
２２ トナー補給装置
１００ 画像形成装置
１１１ 現像槽
１１２ 第１攪拌部材
１１２ａ 第１搬送羽根
１１２ａａ 内螺旋羽根
１１２ａｂ 外羽根
１１２ｂ 第１回転軸
１１２ｃ 第１搬送ギア
１１２ｄ 螺旋羽根片
１１２ｅ 接続部材
１１３ 第２攪拌部材
１１４ 現像ローラ

Claims (6)

1. 現像剤を収容する現像槽と、現像剤を搬送する搬送部材と、現像剤を担持する現像ローラとを備えた現像装置において、
   前記搬送部材は、回転軸と、該回転軸の外周を螺旋状に取り巻いて設けられる内螺旋羽根と、該内螺旋羽根の外周部に設けられる外羽根とを備え、
   前記外羽根には、空孔、切欠き、および間隙の少なくともいずれかが設けられ、
   前記外羽根の内周部のリード角は、０°より大きく９０℃より小さい角度であり、かつ、前記内螺旋羽根の外周部のリード角よりも小さい角度であることを特徴とする現像装置。
2. 前記外羽根は、複数の螺旋羽根片を含み、
   前記間隙は、一の螺旋羽根片と他の螺旋羽根片との間隙であることを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
3. 前記外羽根は、前記回転軸の軸線方向から見たときに前記内螺旋羽根の外周のすべてに接する位置に、設けられることを特徴とする請求項１または２に記載の現像装置。
4. 請求項２を引用する請求項３に記載の現像装置であって、
   各螺旋羽根片は、空孔および切欠きが設けられない螺旋羽根片であり、かつ、前記回転軸の軸線方向から見たときに前記内螺旋羽根の外周の１２分の１〜４分の１に接する位置に、設けられることを特徴とする現像装置。
5. 前記外羽根の内周部のリード角は、３０°以上４５°以下の角度であり、
   前記内螺旋羽根の外周部のリード角は、６０°以上８５°以下の角度であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の現像装置。
6. 電子写真方式の画像形成装置において、
   請求項１〜５のいずれか１つに記載の現像装置を備えることを特徴とする画像形成装置。

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