JP6589829B2 - 攪拌搬送部材及びそれを備えた現像装置並びに画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、現像剤等の粉体を攪拌しながら搬送する攪拌搬送部材及びそれを備えた現像装置、並びに現像装置が搭載された画像形成装置に関するものである。

画像形成装置においては、感光体等からなる像担持体上に形成した潜像を、現像装置により現像しトナー像として可視化することを行っている。このような現像装置の一つとして、二成分現像剤を用いる二成分現像方式が採用されている。この種の現像装置は、現像容器内にキャリアとトナーとからなる現像剤を収容し、像担持体に現像剤を供給する現像ローラーを配設するとともに、現像容器内部の現像剤を攪拌しながら搬送して現像ローラーへと供給する攪拌搬送部材を配設している。

二成分現像方式では、トナーの帯電量が十分でない場合にトナー飛散やカブリ現象等の画像不良が発生することがある。そのため、トナーとキャリアとを十分に攪拌混合してトナーを所定の帯電量まで帯電させる必要がある。

そこで、特許文献１には、軸部材と、軸部材の回転に伴って粉体を軸線方向一方側の第１方向に搬送する主搬送羽根と、軸部材の回転に伴って粉体の一部に対して軸線方向他方側の第２方向への搬送作用を生じさせる副搬送手段とを備えた粉体攪拌搬送部材が開示されており、副搬送手段として、主搬送羽根よりも小径で逆巻き（逆位相）の副搬送羽根が例示されている。

また、特許文献２には、回転軸と、回転軸の外周面に形成され、回転軸の回転により粉体を軸方向に搬送する第１螺旋羽根と、第１螺旋羽根の形成領域と重なるように回転軸の外周面に形成され、第１螺旋羽根と逆位相であり、且つ第１螺旋羽根よりも径方向高さが低い第２螺旋羽根と、を有する攪拌搬送部材であり、第１螺旋羽根及び第２螺旋羽根は、螺旋羽根の長さ方向を横断する断面形状が台形状であり、第１螺旋羽根および第２螺旋羽根には、それぞれ回転軸を１周する間において台形の底面部分が他の部分よりも膨らんだ複数の第１膨張部および第２膨張部が形成されており、回転軸を１周する間において第１膨張部の少なくとも１箇所で第１螺旋羽根と第２螺旋羽根とが交差する攪拌搬送部材が開示されている。

特許文献１、２の構成によれば、第２螺旋羽根（副搬送羽根）によって第１螺旋羽根（主搬送羽根）による現像剤の搬送方向とは逆方向の搬送力が生じるため、搬送される現像剤の一部に対流が生じ、第１螺旋羽根（主搬送羽根）の搬送作用をほとんど阻害することなく攪拌作用が促進される。その結果、現像剤等の粉体の搬送力及び攪拌性能の両方を維持しながら粉体に過大なストレスを与えず、成形性にも優れた攪拌搬送部材となる。

特開２００８−３３１０９号公報 特開２０１２−１６３７３１号公報

しかしながら、特許文献１、２の攪拌搬送部材では、第１螺旋羽根と第２螺旋羽根との交点付近において現像剤状態が局所的に不均一になる。より詳細には、第１螺旋羽根の位相の進行方向に対し上流側においては第１螺旋羽根と第２螺旋羽根とで挟まれた領域で現像剤の滞留が発生する。一方、第１螺旋羽根の位相の進行方向に対し下流側においては第１螺旋羽根と第２螺旋羽根とで挟まれた領域で現像剤密度が低下する。

このように不均一な状態となった現像剤は、状態毎に現像剤の現像性が異なるため、不均一な状態の現像剤が現像ローラーへ供給されると、局所的に現像ムラが発生して画像に現れてしまう。

本発明は、上記問題点に鑑み、現像剤等の粉体の搬送力及び攪拌性能の両方を維持しながら粉体に過大なストレスを与えず、且つ、粉体が局所的に不均一な状態となる現象も抑制可能な攪拌搬送部材、及びそれを備えた現像装置並びに画像形成装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明は、回転軸と、第１螺旋羽根と、第２螺旋羽根と、を有する攪拌搬送部材である。回転軸は、粉体容器内に回転可能に支持される。第１螺旋羽根は、回転軸の外周面に形成され、回転軸の回転により粉体を軸方向に搬送する。第２螺旋羽根は、第１螺旋羽根の形成領域と重なるように回転軸の外周面に形成され、第１螺旋羽根と逆位相であり、且つ第１螺旋羽根よりも径方向高さが低い。第１螺旋羽根及び第２螺旋羽根は、螺旋羽根の長さ方向を横断する断面形状が台形状である。第１螺旋羽根は、回転軸を１周する間に少なくとも１箇所で第２螺旋羽根と交差している。第１螺旋羽根及び第２螺旋羽根の少なくとも一方は、第１螺旋羽根及び第２螺旋羽根の交点における径方向高さが０である。

本発明の第１の構成によれば、第１螺旋羽根と第２螺旋羽根の交点付近における粉体の滞留や密度の低下を抑制することができる。従って、攪拌搬送部材を二成分現像剤の攪拌搬送用として用いた場合に現像剤が局所的に不均一となる状態が発生せず、不均一な状態の現像剤が現像剤担持体に供給されることによる画像ムラも効果的に解消することができる。

本発明の現像装置２ａ〜２ｄが搭載された画像形成装置１の全体構成を示す概略図 本発明の攪拌搬送部材である第１スパイラル４３、第２スパイラル４４が搭載された現像装置２ａの側面断面図 本発明の現像装置２ａの攪拌部を示す平面断面図 本発明の第１実施形態に係る第２スパイラル４４を回転軸４４ｂに垂直な方向から見た部分拡大図 第１螺旋羽根４４ａ、第２螺旋羽根４４ｃにそれぞれ第１膨張部４８ａ〜４８ｄ、第２膨張部４９ａ、４９ｂを形成した第１実施形態の第２スパイラル４４の変形例を回転軸４４ｂに垂直な方向から見た部分拡大図 本発明の第２実施形態に係る第２スパイラル４４を回転軸４４ｂに垂直な方向から見た部分拡大図 本発明の第３実施形態に係る第２スパイラル４４を回転軸４４ｂに垂直な方向から見た部分拡大図 本発明の第４実施形態に係る第２スパイラル４４を回転軸４４ｂに垂直な方向から見た部分拡大図 本発明の第５実施形態に係る第２スパイラル４４を回転軸４４ｂに垂直な方向から見た部分拡大図 本発明の第６実施形態に係る第２スパイラル４４を回転軸４４ｂに垂直な方向から見た部分拡大図

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。図１は、本発明の現像装置２ａ〜２ｄが搭載された画像形成装置１の概略断面図であり、ここではタンデム方式のカラープリンターについて示している。画像形成装置１内には各色の可視像（トナー像）を担持する感光体ドラム１１ａ、１１ｂ、１１ｃ及び１１ｄがそれぞれ配設されており、それぞれ帯電、露光、現像及び転写の各工程によりシアン、マゼンタ、イエロー及びブラックの画像を順次形成する。さらに、図１において時計回り方向に回転する中間転写ベルト１７が感光体ドラム１１ａ〜１１ｄに隣接して設けられている。

パソコン等の上位装置から画像データが入力されると、先ず、帯電器１３ａ〜１３ｄによって感光体ドラム１１ａ〜１１ｄの表面を一様に帯電させる。次いで露光装置１２によって画像データに応じて光照射し、各感光体ドラム１１ａ〜１１ｄ上に画像データに応じた静電潜像を形成する。現像装置２ａ〜２ｄには、トナーコンテナ（図示せず）によりシアン、マゼンタ、イエロー及びブラックの各色のトナーを含む二成分現像剤（以下、単に現像剤ともいう）が所定量充填されており、現像装置２ａ〜２ｄによって感光体ドラム１１ａ〜１１ｄ上に現像剤中のトナーが供給され、静電的に付着する。これにより、露光装置１２からの露光により形成された静電潜像に応じたトナー像が形成される。

そして、一次転写ローラー２６ａ〜２６ｄにより一次転写ローラー２６ａ〜２６ｄと感光体ドラム１１ａ〜１１ｄとの間に所定の転写電圧で電界が付与され、感光体ドラム１１ａ〜１１ｄ上のシアン、マゼンタ、イエロー及びブラックのトナー像が中間転写ベルト１７上に一次転写される。一次転写後に感光体ドラム１１ａ〜１１ｄの表面に残留したトナー等はクリーニング装置１４ａ〜１４ｄにより除去される。

トナー像が転写される転写紙Ｐは、画像形成装置１内の下部に配置された用紙カセット３２内に収容されており、給紙ローラー３３ａおよびレジストローラー対３３ｂを介して転写紙Ｐが所定のタイミングで中間転写ベルト１７に隣接して設けられた二次転写ローラー３４と中間転写ベルト１７のニップ部（二次転写ニップ部）へ搬送される。トナー像が二次転写された転写紙Ｐは定着部１８へと搬送される。二次転写後に中間転写ベルト１７の表面に残留したトナー等はベルトクリーニング装置３１により除去される。

定着部１８に搬送された転写紙Ｐは、加熱及び加圧されてトナー像が転写紙Ｐの表面に定着され、所定のフルカラー画像が形成される。フルカラー画像が形成された転写紙Ｐは、そのまま（或いは分岐部３９によって反転搬送路４０に振り分けられ、両面に画像が形成された後）排出ローラー対１９によって排出トレイ３７に排出される。

図２は、本発明の現像装置２ａの構成を示す側面断面図である。なお、以下の説明では、図１に示す感光体ドラム１１ａに対応する現像装置２ａの構成及び動作について説明するが、現像装置２ｂ〜２ｄの構成及び動作については現像装置２ａと同様であり、説明を省略する。

図２に示すように、現像装置２ａは、現像ローラー２０と、磁気ローラー２１と、規制ブレード２４と、攪拌搬送部材４２、及び現像容器２２等により構成されている。

現像容器２２は、現像装置２ａの外郭を構成し、その下部で仕切り部２２ｂによって第１搬送室２２ｃと第２搬送室２２ｄに仕切っている。第１搬送室２２ｃ及び第２搬送室２２ｄには、キャリアとトナーからなる現像剤が収容される。また、現像容器２２は、攪拌搬送部材４２と磁気ローラー２１及び現像ローラー２０を回転可能に保持している。更に、現像容器２２には、現像ローラー２０を感光体ドラム１１ａに向けて露出させる開口２２ａが形成されている。

現像ローラー２０は、感光体ドラム１１ａに対向し、一定の間隔を設けて感光体ドラム１１ａの右方に配設される。また、現像ローラー２０は、感光体ドラム１１ａに接近した対向位置において、感光体ドラム１１ａにトナーを供給する現像領域Ｄを形成している。磁気ローラー２１は、一定の間隔を設けて現像ローラー２０に対向し、現像ローラー２０の右斜め下方に配設される。また、磁気ローラー２１は、現像ローラー２０に接近した対向位置において、現像ローラー２０にトナーを供給する。攪拌搬送部材４２は磁気ローラー２１の略下方に配設される。また、規制ブレード２４は磁気ローラー２１の左斜め下方にて現像容器２２に固定保持されている。

攪拌搬送部材４２は、第１スパイラル４３と第２スパイラル４４の２本で構成される。第２スパイラル４４が磁気ローラー２１の下方で、第２搬送室２２ｄ内に設けられ、第１スパイラル４３が第２スパイラル４４の右方に隣接して、第１搬送室２２ｃ内に設けられる。

第１及び第２スパイラル４３、４４は現像剤を攪拌して現像剤中のトナーを所定のレベルに帯電させる。これによりトナーはキャリアに保持される。また、第１搬送室２２ｃと第２搬送室２２ｄを仕切る仕切り部２２ｂの長手方向（図２の紙面表裏方向）の両端部分には、連通部（図略）が設けられており、第１スパイラル４３が回転すると、帯電した現像剤が仕切り部２２ｂに設けた一方の連通部から第２スパイラル４４に搬送され、現像剤が第１搬送室２２ｃ内と第２搬送室２２ｄ内とを循環する。そして、第２スパイラル４４から磁気ローラー２１に現像剤が供給される。

磁気ローラー２１は、ローラー軸２１ａと磁極部材Ｍ及び非磁性材からなる非磁性スリーブ２１ｂを備え、攪拌搬送部材４２により供給された現像剤を担持し、担持した現像剤からトナーのみを現像ローラー２０に供給するものである。磁極部材Ｍは、断面扇形に形成された外周部の極性の異なる複数の磁石が交互に配設され、ローラー軸２１ａに接着等により固着される。ローラー軸２１ａは、非磁性スリーブ２１ｂ内で、磁極部材Ｍと非磁性スリーブ２１ｂの間に所定の間隔を設けて、現像容器２２に回転不能に支持される。非磁性スリーブ２１ｂは、図示しないモーターと歯車からなる駆動機構により、現像ローラー２０と同方向（図２の時計回り方向）に回転し、また直流電圧５６ａに交流電圧５６ｂを重畳したバイアス５６を印加される。非磁性スリーブ２１ｂ表面において、帯電した現像剤は磁極部材Ｍの磁力によって磁気ブラシを形成して担持され、磁気ブラシは規制ブレード２４によって所定の高さに調節される。

非磁性スリーブ２１ｂが回転すると、磁気ブラシは、磁極部材Ｍによって非磁性スリーブ２１ｂ表面に担持されて搬送され、現像ローラー２０に接触すると、磁気ブラシのトナーのみが、非磁性スリーブ２１ｂに印加されたバイアス５６に応じて、現像ローラー２０に供給される。

現像ローラー２０は、固定軸２０ａと、磁極部材２０ｂと、非磁性の金属材料で円筒状に形成される現像スリーブ２０ｃ等を備えて構成されている。

固定軸２０ａは現像容器２２に回転不能に支持される。この固定軸２０ａには、現像スリーブ２０ｃが回転自在に保持され、更に、磁石よりなる磁極部材２０ｂが磁気ローラー２１と対向する位置に現像スリーブ２０ｃと所定の間隔を設けて、接着等により固着される。現像スリーブ２０ｃは、図示しないモーターと歯車からなる駆動機構により、図２の矢印方向（時計回り方向）に回転させられる。また、現像スリーブ２０ｃには、直流電圧５５ａに交流電圧５５ｂを重畳した現像バイアス５５が印加される。

現像バイアス５５を印加された現像スリーブ２０ｃが図２の時計回り方向に回転すると、現像領域Ｄにおいて、現像バイアス電位と感光体ドラム１１の露光部位の電位との電位差により、現像スリーブ２０ｃ表面に担持されたトナーが感光体ドラム１１ａに飛翔する。飛翔したトナーは矢印Ａ方向（反時計回り方向）に回転する感光体ドラム１１ａ上の露光部位に順次付着し、感光体ドラム１１ａ上の静電潜像が現像される。

次に、図３を用いて現像装置２ａの攪拌部について詳しく説明する。図３は現像装置２ａの攪拌部を示す平面断面図（図２のＸＸ′矢視断面図）である。

現像容器２２には、前述のように、第１搬送室２２ｃと、第２搬送室２２ｄと、仕切り部２２ｂと、上流側連通部２２ｅ、及び下流側連通部２２ｆが形成され、その他に、現像剤補給口２２ｇと、現像剤排出口２２ｈと、上流側壁部２２ｉ、及び下流側壁部２２ｊが形成されている。なお、第１搬送室２２ｃにおいて、図３の左側を上流側、図３の右側を下流側とし、また、第２搬送室２２ｄにおいて、図３の右側を上流側、図３の左側を下流側とする。従って、連通部及び壁部は、第２搬送室２２ｄを基準として、上流側及び下流側と呼称している。

仕切り部２２ｂは、現像容器２２の長手方向に延びて第１搬送室２２ｃと第２搬送室２２ｄを並列させるように仕切っている。仕切り部２２ｂの長手方向の右側端部は、上流側壁部２２ｉの内壁部とともに上流側連通部２２ｅを形成し、一方、仕切り部２２ｂの長手方向の左側端部は、下流側壁部２２ｊの内壁部とともに下流側連通部２２ｆを形成している。現像剤は、第１搬送室２２ｃ、上流側連通部２２ｅ、第２搬送室２２ｄ、及び下流側連通部２２ｆを順次通過して現像容器２２内を循環する。

現像剤補給口２２ｇは、現像容器２２の上部に設けられた現像剤補給容器（図略）から新たなトナー及びキャリアを現像容器２２内に補給するための開口であり、第１搬送室２２ｃの上流側（図３の左側）に配置される。

現像剤排出口２２ｈは、現像剤の補給によって、第１及び第２搬送室２２ｃ、２２ｄ内で余剰となった現像剤を排出するための開口であり、第２搬送室２２ｄの下流側で第２搬送室２２ｄの長手方向に連続して設けられる。

第１スパイラル４３は、回転軸４３ｂと、回転軸４３ｂの軸方向に一定のピッチで螺旋状に形成される第１螺旋羽根４３ａと、回転軸４３ｂの軸方向に第１螺旋羽根４３ａと同じピッチで第１螺旋羽根４３ａとは逆巻き（逆位相）の第２螺旋羽根４３ｃとを有する。また、第１螺旋羽根４３ａ及び第２螺旋羽根４３ｃは、第１搬送室２２ｃの長手方向の両端部側まで延び、上流側及び下流側連通部２２ｅ、２２ｆにも対向して設けられている。回転軸４３ｂは現像容器２２の上流側壁部２２ｉと下流側壁部２２ｊに回転可能に軸支されている。なお、第１螺旋羽根４３ａ、第２螺旋羽根４３ｃは合成樹脂によって回転軸４３ｂと一体に成型される。

第２スパイラル４４は、回転軸４４ｂと、回転軸４４ｂの軸方向に第１螺旋羽根４４ａと、回転軸４４ｂの軸方向に第１螺旋羽根４３ａと同じピッチで第１螺旋羽根４４ａとは逆巻き（逆位相）の第２螺旋羽根４４ｃとを有する。第１螺旋羽根４４ａは、第１スパイラル４３の第１螺旋羽根４３ａと同じピッチで第１螺旋羽根４３ａとは逆巻き（逆位相）である。また、第１螺旋羽根４４ａ、第２螺旋羽根４４ｃは、磁気ローラー２１の軸方向長さ以上の長さを有し、更に、上流側連通部２２ｅに対向する位置まで延びて設けられている。回転軸４４ｂは、回転軸４３ｂと平行に配置され、現像容器２２の上流側壁部２２ｉと下流側壁部２２ｊに回転可能に軸支されている。また、回転軸４４ｂには、第１螺旋羽根４４ａ、第２螺旋羽根４４ｃとともに、規制部５２及び排出羽根５３が一体に配設されている。第１螺旋羽根４３ａ、４４ａ及び第２螺旋羽根４３ｃ、４４ｃの詳細な構成については後述する。

規制部５２は、第２搬送室２２ｄ内で下流側に搬送された現像剤を塞き止め、且つ、所定量以上になった現像剤を現像剤排出口２２ｈに搬送することを可能にするものである。規制部５２は、回転軸４４ｂに設けられる第１螺旋羽根４４ａと逆巻き（逆位相）の螺旋羽根からなり、且つ、第１螺旋羽根４４ａの外径と略同じで螺旋羽根４４ａのピッチより小さく設定されている。また、規制部５２は、下流側壁部２２ｊ等の現像容器２２の内壁部と規制部５２の外周部において所定量の隙間を形成している。この隙間から余剰の現像剤が排出されることになる。

回転軸４４ｂは現像剤排出口２２ｈ内まで延びている。現像剤排出口２２ｈ内の回転軸４４ｂには排出羽根５３が設けられている。排出羽根５３は、第１螺旋羽根４４ａと同じ方向を向く螺旋状の羽根からなるが、第１螺旋羽根４４ａよりピッチが小さく、また羽根の外周が小さくなっている。従って、回転軸４４ｂが回転すると、排出羽根５３も回転し、規制部５２を乗り越えて現像剤排出口２２ｈ内に搬送された余剰現像剤は、図３の左側に送られて、現像容器２２外に排出されるようになっている。なお、排出羽根５３、規制部５２、及び第１螺旋羽根４４ａ、第２螺旋羽根４４ｃは合成樹脂によって回転軸４４ｂと一体に成型される。

現像容器２２の外壁には、歯車６１〜６４が配設されている。歯車６１、６２は回転軸４３ａに固着され、歯車６４は回転軸４４ｂに固着され、歯車６３は、現像容器２２に回転可能に保持されて、歯車６２、６４に噛合している。

上記構成の第１スパイラル４３によれば、回転軸４３ｂの外表面に第１螺旋羽根４３ａが設けられており、第１螺旋羽根４３ａは、回転軸４３ｂの回転によって第１の方向（図３の矢印Ｐ方向）に現像剤を攪拌しながら搬送する。また、回転軸４３ｂの外表面には、第１螺旋羽根４３ａのピッチ間（羽根と羽根との間）に第１螺旋羽根４３ａと逆位相であり、且つ第１螺旋羽根４３ａよりも小径の第２螺旋羽根４３ｃが設けられている。第２螺旋羽根４３ｃは、回転軸４３ｂの回転によって第１の方向とは逆方向の第２の方向（矢印Ｑ方向）への搬送作用を現像剤に生じさせる。

また、上記構成の第２スパイラル４４によれば、回転軸４４ｂの外表面に第１螺旋羽根４４ａが設けられており、第１螺旋羽根４４ａは、回転軸４４ｂの回転によって第１の方向（図３の矢印Ｑ方向）に現像剤を攪拌しながら搬送する。また、回転軸４４ｂの外表面には、第１螺旋羽根４４ａのピッチ間（羽根と羽根との間）に第１螺旋羽根４４ａと逆位相であり、且つ第１螺旋羽根４４ａよりも小径の第２螺旋羽根４４ｃが設けられている。第２螺旋羽根４４ｃは、回転軸４４ｂの回転によって第１の方向とは逆方向の第２の方向（矢印Ｐ方向）への搬送作用を現像剤に生じさせる。

第２螺旋羽根４３ｃ、４４ｃは、径方向において第１螺旋羽根４３ａ、４４ａの外端部よりも内方に位置していることにより、第２螺旋羽根４３ｃ、４４ｃの回転によって生じる第２方向への搬送作用は回転軸４３ｂ、４４ｂ近傍に存在する現像剤の一部に対して生じる。そのため、第１螺旋羽根４３ａ、４４ａによる第１の方向への搬送作用を阻害しない。

このように、第２螺旋羽根４３ｃ、４４ｃを用いて、第１螺旋羽根４３ａ、４４ａによる現像剤の搬送方向（第１の方向）とは逆方向（第２の方向）の搬送作用を生じさせることにより、第１螺旋羽根４３ａ、４４ａのピッチ間において現像剤の対流が生じ、第１螺旋羽根４３ａ、４４ａの粉体（現像剤）搬送作用を阻害することなく第１螺旋羽根４３ａ、４４ａ間における現像剤の攪拌が促進される。従って、現像剤補給口２２ｇから補給される新たなトナーとキャリアを、第１搬送室２２ｃ、第２搬送室２２ｄ内の二成分現像剤と迅速に且つ十分に攪拌するとともに、第１搬送室２２ｃ、第２搬送室２２ｄ内の現像剤搬送速度の低下を有効に防止することができる。

なお、回転軸４３ｂ、４４ｂから第２螺旋羽根４３ｃ、４４ｃの先端までの高さ（径方向高さＲ２、図５参照）が、回転軸４３ｂ、４４ｂから第１螺旋羽根４３ａ、４４ａの先端までの高さ（径方向高さＲ１、図５参照）の１／４よりも小さい場合、第１螺旋羽根４３ａ、４４ａのピッチ間において現像剤の対流を十分に生じさせることができず、攪拌効果が低下する。一方、Ｒ２がＲ１の１／２よりも大きい場合、第２螺旋羽根４３ｃ、４４ｃによる第２の方向への搬送力が大きくなり過ぎて、第１螺旋羽根４３ａ、４４ａによる第１の方向への搬送作用を阻害してしまう。

従って、第２螺旋羽根４３ｃ、４４ｃの径方向高さＲ２は、第１螺旋羽根４３ａ、４４ａの径方向高さＲ１の１／４以上１／２以下であることが好ましい。これにより、第１螺旋羽根４３ａ、４４ａのピッチ間において現像剤の対流を生じさせつつ、搬送速度の低下を有効に防止することができる。

以下、図４〜図１０を用いて第２搬送室２２ｄに配置される第２スパイラル４４の第１螺旋羽根４４ａ及び第２螺旋羽根４４ｃの詳細な構成について説明する。なお、第１搬送室２２ｃに配置される第１スパイラル４３の第１螺旋羽根４３ａ及び第２螺旋羽根４３ｃについても同様の構成であるため、ここでは説明を省略する。

図４は、本発明の第１実施形態に係る第２スパイラル４４を回転軸４４ｂに垂直な方向から見た部分拡大図である。図４に示すように、第２スパイラル４４を構成する第１螺旋羽根４４ａ、第２螺旋羽根４４ｃは、各螺旋羽根の長さ方向を横断する断面形状が台形状である。そして、第１螺旋羽根４４ａと第２螺旋羽根４４ｃが回転軸４４ｂを１周する間において１８０°隔てた２箇所の交点４７において交差するように形成されている。第２螺旋羽根４４ｃの径方向高さＲ２は第１螺旋羽根４４ａの径方向高さＲ１よりも低くなっている。

本実施形態では、第２螺旋羽根４４ｃの径方向高さＲ２が交点４７に近づくにつれて小さくなり、交点４７においてＲ２＝０となっている。これにより、第１螺旋羽根４４ａの位相の進行方向に対し下流側においては第１螺旋羽根４４ａと第２螺旋羽根４４ｃとで挟まれた領域に滞留する現像剤が第２螺旋羽根４４ｃを乗り越えて分散し易くなる。一方、第１螺旋羽根４４ａの位相の進行方向に対し上流側においては第１螺旋羽根４４ａと第２螺旋羽根４４ｃとで挟まれた現像剤密度の低い領域に第２螺旋羽根４４ｃを乗り越えて現像剤が入り込み易くなる。

従って、交点４７付近における現像剤の滞留や現像剤密度の低下を抑制できるため、現像剤が交点４７で局所的に不均一となる状態が発生せず、不均一な状態の現像剤が現像ローラー２０に供給されることによる画像ムラも効果的に解消することができる。また、第１螺旋羽根４４ａは交点４７で途切れることなく連続して形成されるため、第１螺旋羽根４４ａによる搬送力が低下するおそれもない。

図５は、第１実施形態の第２スパイラル４４の変形例を回転軸４４ｂに垂直な方向から見た部分拡大図である。図５に示す変形例では、第１螺旋羽根４４ａには、回転軸４４ｂを１周する間（１ピッチ間）において、台形の底面部分が他の部分よりも膨らんだ部分（以下、第１膨張部という）４８ａ〜４８ｄが９０°間隔で４箇所に形成されている。同様に、第２螺旋羽根４４ｃにも、回転軸４４ｂを１周する間（１ピッチ間）において、台形の底面部分が他の部分よりも膨らんだ部分（以下、第２膨張部という）４９ａ、４９ｂが１８０°間隔で２箇所に形成されている。そして、第１螺旋羽根４４ａは、回転軸４４ｂを１周する間において１８０°隔てた２箇所の第１膨張部４８ａ、４８ｄで第２螺旋羽根４４ｃと交差している。

第１膨張部４８ａ〜４８ｄと第２膨張部４９ａ、４９ｂを形成することによって、第１螺旋羽根４４ａ、第２螺旋羽根４４ｃの補強効果を高めて現像剤を攪拌・搬送する機能を向上させることができる。また、第１螺旋羽根４４ａ、第２螺旋羽根４４ｃ全体の底面部分を広くする構成に比べて第１螺旋羽根４４ａ、第２螺旋羽根４４ｃの体積を小さくすることができ、第１螺旋羽根４４ａ、第２螺旋羽根４４ｃの１ピッチ間の空隙（トナーを保持できる空間）を大きくすることができる。さらに、第２スパイラル４４を金型成型する際に、分割される成形金型の合わせ目に対応する部分を膨らませることにより、金型からのトナー攪拌・搬送スクリューの抜き作業が容易となる。

また、第１螺旋羽根４４ａと第２螺旋羽根４４ｃの交点４７が第１螺旋羽根４４ａの第１膨張部４８ａ、４８ｄと同一位置となるため、現像剤の流れに影響を及ぼす第１膨張部４８ａ、４８ｄと第１螺旋羽根４３ａと第２螺旋羽根４３ｃの交点４７とを一つにまとめて現像剤への影響を低減することができる。その結果、現像剤の波立ちが抑えられ、現像剤に加わるストレスも抑制されるため、キャリアの劣化によるトナーの帯電不足も効果的に解消することができる。

さらに、図５に示すように、第２螺旋羽根４４ｃと交差していない第１螺旋羽根４４ａの第１膨張部４８ｂ、第１螺旋羽根４４ａと交差していない第２螺旋羽根４４ｃの第２膨張部４９ａは、回転軸４４ｂ方向において略同一直線上に存在している。また、第１膨張部４８ｂから位相が１８０°ずれた位置にある第１膨張部４８ｃと、第２膨張部４９ａから位相が１８０°ずれた位置にある第２膨張部４９ｂも、回転軸４４ｂ方向において略同一直線上に存在する。これにより、第１膨張部４８ｂと第２膨張部４９ａ、第１膨張部４８ｃと第２膨張部４９ｂが、それぞれ回転軸４４ｂ方向において異なる位置に存在する場合に比べて第２スパイラル４４が回転する際の現像剤の動きが安定し、現像剤の攪拌状態も安定する。

図６は、本発明の第２実施形態に係る第２スパイラル４４を回転軸４４ｂに垂直な方向から見た部分拡大図である。本実施形態では、第１螺旋羽根４４ａの径方向高さＲ１が交点４７に近づくにつれて小さくなり、交点４７においてＲ１＝０となっている。第１スパイラル４４の他の部分の構成は第１実施形態と同様である。

これにより、交点４７付近に滞留する現像剤が第１螺旋羽根４４ａを乗り越えて分散し易くなる。また、交点４７付近の現像剤密度の低い領域に第１螺旋羽根４４ａを乗り越えて現像剤が入り込み易くなる。従って、第１実施形態と同様に、現像剤が交点４７で局所的に不均一となる状態が発生せず、不均一な状態の現像剤が現像ローラー２０に供給されることによる画像ムラも効果的に解消することができる。また、第２螺旋羽根４４ｃが交点４７で途切れることなく連続するため、第２螺旋羽根４４ｃによる逆方向の搬送力が低下せず、現像剤の攪拌作用が低下するおそれもない。

図７は、本発明の第３実施形態に係る第２スパイラル４４を回転軸４４ｂに垂直な方向から見た部分拡大図である。本実施形態では、第１螺旋羽根４４ａの径方向高さＲ１および第２螺旋羽根４４ｃの径方向高さＲ２が交点４７に近づくにつれて小さくなり、交点４７においてＲ１＝０、Ｒ２＝０となっている。第２スパイラル４４の他の部分の構成は第１実施形態と同様である。

これにより、第１及び第２実施形態と同様に、交点４７付近に滞留する現像剤が第１螺旋羽根４４ａ、第２螺旋羽根４４ｃを乗り越えて分散し易くなる。また、交点４７付近の現像剤密度の低い領域に第１螺旋羽根４４ａ、第２螺旋羽根４４ｃを乗り越えて現像剤が入り込み易くなる。従って、現像剤が交点４７で局所的に不均一となる状態が発生せず、不均一な状態の現像剤が現像ローラー２０に供給されることによる画像ムラも効果的に解消することができる。

図８は、本発明の第４実施形態に係る第２スパイラル４４を回転軸４４ｂに垂直な方向から見た部分拡大図である。本実施形態では、第２螺旋羽根４４ｃの径方向高さＲ２が交点４７以外では一定であり、交点４７の近傍のみでＲ２＝０となっている。即ち、交点４７を通過する第１螺旋羽根４４ａの両側面に隙間５０を隔てて第２螺旋羽根４４ｃの端縁４４ｃａが対峙している。第２スパイラル４４の他の部分の構成は第１実施形態と同様である。

これにより、交点４７付近に滞留する現像剤が隙間５０を通過して分散し易くなる。また、交点４７付近の現像剤密度の低い領域に隙間５０を通過して現像剤が入り込み易くなる。従って、交点４７付近における現像剤の滞留や現像剤密度の低下を抑制できるため、現像剤が交点４７で局所的に不均一となる状態が発生せず、不均一な状態の現像剤が現像ローラー２０に供給されることによる画像ムラも効果的に解消することができる。また、第１螺旋羽根４４ａは交点４７で途切れることなく連続して形成されるため、第１螺旋羽根４４ａによる搬送力が低下するおそれもない。

図９は、本発明の第５実施形態に係る第２スパイラル４４を回転軸４４ｂに垂直な方向から見た部分拡大図である。本実施形態では、第１螺旋羽根４４ａの径方向高さＲ１が交点４７以外では一定であり、交点４７の近傍のみでＲ１＝０となっている。即ち、交点４７を通過する第２螺旋羽根４４ｃの両側面に隙間５０を隔てて第１螺旋羽根４４ａの端縁４４ａａが対峙している。第２スパイラル４４の他の部分の構成は第１実施形態と同様である。

これにより、第４実施形態と同様に交点４７付近に滞留する現像剤が隙間５０を通過して分散し易くなる。また、交点４７付近の現像剤密度の低い領域に隙間５０を通過して現像剤が入り込み易くなる。従って、現像剤が交点４７で局所的に不均一となる状態が発生せず、不均一な状態の現像剤が現像ローラー２０に供給されることによる画像ムラも効果的に解消することができる。また、第２螺旋羽根４４ｃが交点４７で途切れることなく連続するため、第２螺旋羽根４４ｃによる逆方向の搬送力が低下せず、現像剤の攪拌作用が低下するおそれもない。

図１０は、本発明の第６実施形態に係る第２スパイラル４４を回転軸４４ｂに垂直な方向から見た部分拡大図である。本実施形態では、第１螺旋羽根４４ａの径方向高さＲ１および第２螺旋羽根４４ｃの径方向高さＲ２が交点４７以外では一定であり、交点４７の近傍のみでＲ１＝０、Ｒ２＝０となっている。即ち、交点４７を挟んで第１螺旋羽根４４ａの端縁４４ａａ、第２螺旋羽根４４ｃの端縁４４ｃａがそれぞれ矩形状の平坦部５１を挟んで対峙している。第２スパイラル４３の他の部分の構成は第１実施形態と同様である。

これにより、交点４７付近に滞留する現像剤が平坦部５１を通過して分散し易くなる。また、交点４７付近の現像剤密度の低い領域に平坦部５１を通過して現像剤が入り込み易くなる。従って、現像剤が交点４７で局所的に不均一となる状態が発生せず、不均一な状態の現像剤が現像ローラー２０に供給されることによる画像ムラも効果的に解消することができる。

なお、第３、第６実施形態では交点４７において第１螺旋羽根４４ａの径方向高さＲ１及び第２螺旋羽根４４ｃの径方向高さＲ２の両方が０となっているため、第１、第２、第４、第５実施形態に比べて交点４７付近での現像剤の移動がより円滑となる。そのため、現像剤の滞留や現像剤密度の低下の抑制により効果的である。一方、交点４７に第１搬送羽根４４ａが存在しないため、第１、第４実施形態に比べて現像剤の搬送力は低下する。また、交点４７に第２搬送羽根４４ｃが存在しないため、第２、第５実施形態に比べて現像剤の攪拌作用は低下する。

以上より、現像装置２ａに要求される現像剤の搬送力、攪拌作用、現像剤の滞留や現像剤密度の低下の抑制等に応じて、第１〜第６実施形態の構成を適宜選択して用いることが好ましい。

その他本発明は、上記各実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。例えば、図３に示したように、上記第１〜第６実施形態に示したような第１螺旋羽根４４ａ、第２螺旋羽根４４ｃの構成を、現像装置２の第１搬送室２２ｃに配置される第１スパイラル４３及び第２搬送室２２ｄに配置される第２スパイラル４４の両方に用いた現像装置２ａについて説明したが、現像剤の仕様によっては、第１搬送室２２ｃの攪拌効果のみを高めるために、第１搬送室２２ｃに配置される第１スパイラル４３のみに本発明の攪拌搬送部材を用いてもよい。或いは、第２搬送室２２ｄの攪拌効果のみを高めるために、第２搬送室２２ｄに配置される第２スパイラル４４のみに本発明の攪拌搬送部材を用いてもよい。なお、第２スパイラル４４は磁気ローラー２１に現像剤を供給する機能を有するため、均一な状態の現像剤を磁気ローラー２１に供給して画像ムラを抑制するためには、少なくとも第２スパイラル４４に本発明の構成を適用することが好ましい。

また、第１実施形態の変形例として、図５に第１螺旋羽根４４ａ、第２螺旋羽根４４ｃにそれぞれ第１膨張部４８ａ〜４８ｄ、第２膨張部４９ａ、４９ｂを形成する構成を示したが、第２〜第６実施形態においても、第１螺旋羽根４４ａ、第２螺旋羽根４４ｃにそれぞれ第１膨張部４８ａ〜４８ｄ、第２膨張部４９ａ、４９ｂを形成することができる。

また、本発明の攪拌搬送部材は、図３に示したような、現像剤補給口２２ｇと現像剤排出口２２ｈとを備え、磁気ローラー２１と現像ローラー２０を備えた現像装置２に限定されるものではなく、トナーとキャリアとを含む二成分現像剤を用いる種々の現像装置に適用可能である。以下、実施例により本発明の効果について更に具体的に説明する。

図１に示したような画像形成装置１に、図２及び図３に示した現像装置２ａ〜２ｄを搭載し、第１搬送室２２ｃ内の第１スパイラル４３、第２搬送室２２ｄ内の第２スパイラル４４の構成を変化させた場合のキャリアの帯電性能について調査した。なお、試験は感光体ドラム１１ａ及び現像装置２ａを含むマゼンタの画像形成部において行った。

試験方法としては、第１スパイラル４３、第２スパイラル４４の回転軸４３ｂ、４４ｂの直径を６ｍｍ、第１螺旋羽根４３ａ、４４ａの直径を１７ｍｍ（径方向高さＲ１を５．５ｍｍ）、羽根ピッチを３０ｍｍ、第２螺旋羽根４３ｃ、４４ｃの直径を１０ｍｍ（径方向高さＲ２を２．０ｍｍ）、羽根ピッチを３０ｍｍとし、図４のように、第２螺旋羽根４３ｃ、４４ｃの径方向高さＲ１が交点４７に近づくにつれて小さくなり、交点４７においてＲ２＝０となる第１実施形態の第１スパイラル４３、第２スパイラル４４を用いた構成を本発明１とした。

また、図６のように、第１螺旋羽根４３ａ、４４ａの径方向高さＲ１が交点４７に近づくにつれて小さくなり、交点４７においてＲ１＝０となる第２実施形態の第１スパイラル４３、第２スパイラル４４を用いた構成を本発明２とし、図７のように、第１螺旋羽根４３ａ、４４ａの径方向高さＲ１および第２螺旋羽根４３ｃ、４４ｃの径方向高さＲ２が交点４７に近づくにつれて小さくなり、交点４７においてＲ１＝０、Ｒ２＝０となる第３実施形態の第１スパイラル４３、第２スパイラル４４を用いた構成を本発明３とした。また、第１螺旋羽根４３ａの径方向高さＲ１および第２螺旋羽根４３ｃの径方向高さＲ２のいずれも交点４７に近づくにつれて小さくなっていない第１スパイラル４３、第２スパイラル４４を用いた構成を比較例とした。

本発明１〜３及び比較例の現像装置２ａに、平均粒子径６．８μｍの正帯電性トナーと、平均粒子径３５μｍのフェライト・樹脂コートキャリアとを混合した二成分現像剤を所定量充填した。現像剤の充填量を段階的に変化させて印字率２５％のハーフトーン画像を５枚ずつ出力した。出力画像の画像均一性を目視により限度見本と比較し、画像均一性が限度見本と同等以上の場合を○、画像均一性が限度見本よりも劣る場合を×とした。

画像形成条件としては、現像ローラー２０の直径を２０ｍｍとし、感光体ドラム１１ａに対する周速比を１．８として感光体ドラム１１ａとの対向面においてトレール回転（逆回転）させた。感光体ドラム−現像ローラー間のギャップは０．３ｍｍとした。感光体ドラム１１ａはアモルファスシリコン感光層が積層されたａ−Ｓｉ感光体を用い、白地部電位（明電位）を＋２７０Ｖ、露光部電位（暗電位）を＋２０Ｖとした。

現像ローラー２０には、１９０Ｖの直流バイアス（Ｖｄｃ）にピークツーピーク値が１２５０Ｖ、周波数３．７ｋＨｚ、ｄｕｔｙ比５０％の矩形波の交流バイアスを重畳した現像バイアスを印加した。結果を表１に示す。

表１から明らかなように、交点４７において第２螺旋羽根４３ｃ、４４ｃの径方向高さを０とした本発明１、第１螺旋羽根４３ａ、４４ａの径方向高さを０とした本発明２では、１６０ｇから３００ｇまでの全ての現像剤量において画像均一性が良好であった。また、交点４７において第１螺旋羽根４３ａ、４４ａ、第２螺旋羽根４３ｃ、４４ｃの両方の径方向高さを０とした本発明３では、現像剤量が１６０ｇの場合を除く１８０ｇから３００ｇまでの現像剤量において画像均一性が良好であった。

これに対し、第１螺旋羽根４３ａ、４４ａ、第２螺旋羽根４３ｃ、４４ｃの交点４７において、第１螺旋羽根４３ａ、４４ａ、第２螺旋羽根４３ｃ、４４ｃの径方向高さが変化しない比較例では、２４０ｇから３００ｇまでの現像剤量においては画像均一性は良好であったが、１６０ｇから２２０ｇまでの現像剤量において画像均一性が悪くなった。なお、現像装置２ａ内の現像剤量が多いほど画像均一性が良好であるのは、滞留トナーに対する搬送トナーの割合が多くなるためである。

以上の結果より、本発明１〜３の構成では、比較例の構成に比べて現像剤量に係わらず画像均一性が良好であることが確認された。これは、第１螺旋羽根４３ａ、４４ａと第２螺旋羽根４３ｃ、４４ｃの少なくとも一方の径方向高さが交点４７において０となっている本発明１〜３では、第１螺旋羽根４３ａ、４４ａと第２螺旋羽根４３ｃ、４４ｃの径方向高さがいずれも交点４７において０となっていない比較例の構成に比べて交点４７付近での現像剤の滞留や現像剤密度の低下が抑制されるためであると考えられる。また、本発明３において現像剤量が１６０ｇの場合に画像均一性が低下したのは、本発明３の構成では交点４７に搬送羽根がないために本発明１、２に比べて現像剤の搬送性が劣るためであると考えられる。

なお、ここでは記載しないが、図８〜図１０に示した第４〜第６実施形態の第１スパイラル４３、第２スパイラル４４を用いた構成においても、上記と同様の結果が得られることが確認されている。

本発明は、電子写真方式を利用した複写機、プリンター、ファクシミリ、それらの複合機等の画像形成装置に用いる現像装置及びそれを備えた画像形成装置に利用することができ、特に、トナーとキャリアとからなる二成分現像剤を用いる現像装置の攪拌搬送部材として利用することができる。

１ 画像形成装置
２ａ〜２ｄ 現像装置
１１ａ〜１１ｄ 感光体ドラム
２０ 現像ローラー
２１ 磁気ローラー（現像剤担持体）
２２ 現像容器（粉体容器）
２２ｂ 仕切り部
２２ｃ 第１搬送室
２２ｄ 第２搬送室
２２ｅ 上流側連通部
２２ｆ 下流側連通部
２２ｇ 現像剤補給口（トナー補給口）
２２ｈ 現像剤排出口
２２ｉ 上流側壁部
２２ｊ 下流側壁部
４２ 攪拌搬送部材
４３ 第１スパイラル（第１攪拌搬送部材）
４３ａ、４４ａ 第１螺旋羽根
４３ｂ、４４ｂ 回転軸
４３ｃ、４４ｃ 第２螺旋羽根
４４ 第２スパイラル（第２攪拌搬送部材）
４４ａ 螺旋羽根
４７ 交点
４８ａ〜４８ｄ 第１膨張部
４９ａ、４９ｂ 第２膨張部
５０ 隙間
５２ 規制部
Ｒ１ 径方向高さ（第１螺旋羽根）
Ｒ２ 径方向高さ（第２螺旋羽根）

Claims (10)

1. 粉体容器内に回転可能に支持される回転軸と、
   該回転軸の外周面に形成され、前記回転軸の回転により粉体を軸方向に搬送する第１螺旋羽根と、
   該第１螺旋羽根の形成された前記回転軸の軸方向領域において前記回転軸の外周面に前記第１螺旋羽根と逆巻きに形成され、前記第１螺旋羽根と逆位相であり、且つ前記第１螺旋羽根よりも径方向高さが低い第２螺旋羽根と、
   を有する攪拌搬送部材において、
   前記第１螺旋羽根及び第２螺旋羽根は、螺旋羽根の長さ方向を横断する断面形状が台形状であり、前記第１螺旋羽根は、前記回転軸を１周する間に少なくとも１箇所で前記第２螺旋羽根と交差しており、
   前記第２螺旋羽根は、前記第１螺旋羽根及び第２螺旋羽根の交点において前記径方向高さが０であり、前記第１螺旋羽根は、前記交点において前記径方向高さが０よりも大きい所定の高さを有することを特徴とする攪拌搬送部材。
2. 前記第２螺旋羽根は、前記交点に近づくにつれて径方向高さが小さくなり、前記交点において０となることを特徴とする請求項１に記載の攪拌搬送部材。
3. 前記第２螺旋羽根は、前記交点以外の部分で径方向高さが一定であり、前記交点の近傍において０となることを特徴とする請求項１に記載の攪拌搬送部材。
4. 前記第１螺旋羽根及び第２螺旋羽根は、前記回転軸を１周する間において１８０°隔てた２箇所で交差することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の攪拌搬送部材。
5. 前記第１螺旋羽根の径方向高さをＲ１、前記第２螺旋羽根の径方向高さをＲ２とするとき、１／４・Ｒ１≦Ｒ２≦１／２・Ｒ１を満たすことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の攪拌搬送部材。
6. 前記第１螺旋羽根には前記回転軸を１周する間において台形の底面部分が他の部分よりも膨らんだ複数の第１膨張部が形成され、前記第２螺旋羽根には前記回転軸を１周する間において台形の底面部分が他の部分よりも膨らんだ複数の第２膨張部が形成されており、
   前記第１螺旋羽根は、前記回転軸を１周する間において前記第１膨張部の少なくとも１箇所で前記第２螺旋羽根と交差することを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の攪拌搬送部材。
7. キャリアとトナーとを含む二成分現像剤を収容する現像容器と、
   該現像容器内に配置され、前記現像容器内の現像剤を担持する現像剤担持体と、
   前記現像容器内の現像剤を攪拌搬送する請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の攪拌搬送部材と、
   を備えた現像装置。
8. 前記現像容器は、互いに並列配置される第１搬送室、第２搬送室を含む複数の搬送室と、前記第１搬送室及び前記第２搬送室の長手方向の両端部側で前記第１搬送室及び前記第２搬送室を連通させる連通部と、前記第１搬送室にトナーを補給するトナー補給口と、を有し、前記現像剤担持体は、前記第２搬送室内の現像剤を表面に担持するように配置されており、
   前記第１搬送室内の現像剤を回転軸方向に攪拌、搬送する第１攪拌搬送部材と、
   前記第２搬送室内の現像剤を前記第１攪拌搬送部材と逆方向に攪拌、搬送する第２攪拌搬送部材と、を備え、前記第２攪拌搬送部材として請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の攪拌搬送部材を用いることを特徴とする請求項７に記載の現像装置。
9. 前記第１攪拌搬送部材として請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の攪拌搬送部材を用いることを特徴とする請求項８に記載の現像装置。
10. 請求項７乃至請求項９のいずれかに記載の現像装置が搭載された画像形成装置。