(57)【要約】【課題】２種類以上の粉体の回転軸方向における混合性を向上できるスクリュ、そのスクリュが設けられた現像装置、並びに、前記現像装置を備えた画像形成装置及びプロセスカートリッジを提供する。【解決手段】回転可能に支持される回転軸と、回転軸の周面に螺旋状に突設せしめられた螺旋羽根とを有し、自身の回転に伴って螺旋羽根により粉体を撹拌しながら回転軸方向に搬送するスクリュにおいて、螺旋羽根の一ピッチ内で、螺旋羽根が波打っている。【選択図】図１
2010266575.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転可能に支持される回転軸と、
該回転軸の周面に螺旋状に突設せしめられた螺旋羽根とを有し、
自身の回転に伴って該螺旋羽根により粉体を撹拌しながら回転軸方向に搬送するスクリュにおいて、
前記螺旋羽根の一ピッチ内で、該螺旋羽根が波打っていることを特徴とする現像装置。
【請求項２】
回転可能に支持される回転軸と、
該回転軸の周面に螺旋状に突設せしめられた螺旋羽根とを有し、
自身の回転に伴って該螺旋羽根により粉体を撹拌しながら回転軸方向に搬送するスクリュにおいて、
前記螺旋羽根の一ピッチ内で、上記螺旋羽根の稜線と上記回転軸に直交する仮想平面とで成す角の大きさが変化していることを特徴とする現像装置。
【請求項３】
請求項１の現像装置において、
少なくとも、上記螺旋羽根の稜線と上記回転軸に直交する仮想平面とで成す角の大きさが上記一ピッチ内で変化していることを特徴とする現像装置。
【請求項４】
請求項１または２の現像装置において、
少なくとも、上記螺旋羽根の根元と上記回転軸に直交する仮想平面とで成す角の大きさが上記一ピッチ内で変化していることを特徴とする現像装置。
【請求項５】
トナーとキャリアとを含有する現像剤を搬送する現像剤搬送部材と、現像剤搬送部材によって搬送されてくる現像剤を自らの無端移動する表面に担持しながら、自らの表面移動に伴って潜像担持体との対向領域に搬送して、潜像担持体に担持される潜像を現像する現像剤担持体とを有する現像装置において、
前記現像剤搬送部材として、請求項１、２、３または４のスクリュを用いたことを特徴とする現像装置。
【請求項６】
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手段と、該潜像担持体上で現像された可視像を転写体に転写する転写手段とを備える画像形成装置における少なくとも該潜像担持体及び現像手段を１つのユニットとして共通の保持体に保持して画像形成装置本体に一体的に着脱されるプロセスカートリッジにおいて、
前記現像手段として、請求項５の現像装置を用いたことを特徴とするプロセスカートリッジ。
【請求項７】
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手段とを備える画像形成装置において、
前記現像手段として、請求項５の現像装置を用いたことを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、粉体などを撹拌しながら搬送する撹拌搬送手段としてのスクリュ、そのスクリュが設けられた現像装置、並びに、前記現像装置を備えた画像形成装置及びプロセスカートリッジに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
トナーとキャリアとを含む二成分現像剤を用いる現像装置として、現像ローラの軸と平行に現像剤を搬送しながら現像ローラに供給する現像剤供給スクリュを有する現像剤供給搬送路と、現像剤供給スクリュと逆方向に現像剤を攪拌しながら搬送する現像剤攪拌スクリュを有する現像剤攪拌搬送路とを備えたものが知られている（特許文献１など）。
現像剤供給スクリュウ及び現像剤攪拌スクリュは、回転可能な回転軸と、これの周面に螺旋状に突設せしめられた螺旋羽根とを有しており、駆動手段によって回転駆動せしめられることで、現像剤を回転軸方向に搬送する。現像剤供給搬送路の搬送方向最下流部と現像剤攪拌搬送路の最上流部とを、また、現像剤攪拌搬送路の搬送方向最下流部と現像剤供給搬送路の最上流部とをそれぞれ連通して、現像剤攪拌搬送路と現像剤供給搬送路とで現像剤を循環搬送させる。また、このような現像装置では、現像で消費されたトナーを補給するために、現像剤攪拌搬送路の搬送方向上流部の上方にトナー補給口が設けられる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
トナー補給口からトナーが補給される現像剤攪拌搬送路内の現像剤を現像剤攪拌スクリュによって回転軸方向で十分に混合することができないと、トナー補給口から補給されたトナーが現像剤中に回転軸方向で分散され難くなる。そのため、現像剤攪拌搬送路内の現像剤が回転軸方向で部分的にトナー濃度が高いまま搬送されてしまい、現像剤攪拌搬送路内の現像剤に回転軸方向でトナー濃度偏差が生じてしまう。このようなトナー濃度偏差が生じたまま現像剤が現像剤攪拌搬送路から現像剤供給搬送路に送り込まれ現像ローラに供給されると、現像した画像に濃度ムラが発生するといった問題が生じる。
【０００４】
本発明は以上の問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、２種類以上の粉体の回転軸方向における混合性を向上できるスクリュ、そのスクリュが設けられた現像装置、並びに、前記現像装置を備えた画像形成装置及びプロセスカートリッジを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、回転可能に支持される回転軸と、該回転軸の周面に螺旋状に突設せしめられた螺旋羽根とを有し、自身の回転に伴って該螺旋羽根により粉体を撹拌しながら回転軸方向に搬送するスクリュにおいて、前記螺旋羽根の一ピッチ内で、該螺旋羽根が波打っていることを特徴とするものである。
また、請求項２の発明は、回転可能に支持される回転軸と、該回転軸の周面に螺旋状に突設せしめられた螺旋羽根とを有し、自身の回転に伴って該螺旋羽根により粉体を撹拌しながら回転軸方向に搬送するスクリュにおいて、前記螺旋羽根の一ピッチ内で、上記螺旋羽根の稜線と上記回転軸に直交する仮想平面とで成す角の大きさが変化している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の現像装置において、少なくとも、上記螺旋羽根の稜線と上記回転軸に直交する仮想平面とで成す角の大きさが上記一ピッチ内で変化している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または２の現像装置において、少なくとも、上記螺旋羽根の根元と上記回転軸に直交する仮想平面とで成す角の大きさが上記一ピッチ内で変化していることを特徴とするものである。
また、請求項５の発明は、トナーとキャリアとを含有する現像剤を搬送する現像剤搬送部材と、現像剤搬送部材によって搬送されてくる現像剤を自らの無端移動する表面に担持しながら、自らの表面移動に伴って潜像担持体との対向領域に搬送して、潜像担持体に担持される潜像を現像する現像剤担持体とを有する現像装置において、前記現像剤搬送部材として、請求項１、２、３または４のスクリュ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、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手段と、該潜像担持体上で現像された可視像を転写体に転写する転写手段とを備える画像形成装置における少なくとも該潜像担持体及び現像手段を１つのユニットとして共通の保持体に保持して画像形成装置本体に一体的に着脱されるプロセスカートリッジにおいて、前記現像手段として、請求項５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７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手段とを備える画像形成装置において、前記現像手段として、請求項５の現像装置を用いたことを特徴とするものである。
【０００６】
請求項１の発明においては、螺旋羽根の一ピッチ内で螺旋羽根の側面が波打っていることで、回転軸に対して螺旋羽根が垂直に近くなったり平行に近くなったりする。回転軸に対して螺旋羽根が垂直に近くなるほど回転軸方向への粉体の搬送力が大きくなり、回転軸に対して螺旋羽根が平行に近くなるほど回転軸方向への粉体の搬送力が小さくなる。よって、前記一ピッチ内で、螺旋羽根が波打っていることで、螺旋羽根による回転軸方向への粉体の搬送力が一ピッチ内で異なる。前記搬送力が大きくなるほど粉体が回転軸方向へ搬送され易くなり、前記搬送力が小さくなるほど粉体が回転軸方向へ搬送され難くなるので、前記一ピッチ内で螺旋羽根によって回転軸方向に搬送される粉体の搬送速度に速度差が生じる。前記搬送速度が大きくなるほど粉体が単位時間あたりに回転軸方向へ搬送される距離が長くなり、前記搬送速度が小さくなるほど粉体が単位時間あたりに回転軸方向へ搬送される距離が短くなる。このように、単位時間あたりに粉体が回転軸方向へ搬送される距離が前記一ピッチ内で異なることにより、粉体が回転軸方向で混ざり易くなる。よって、２種類以上の粉体を攪拌搬送する際に、前記一ピッチ内で、螺旋羽根の側面が波打っていない場合よりも粉体を回転軸方向で分散させることができる。
請求項２の発明においては、螺旋羽根の一ピッチ内で、螺旋羽根の稜線と回転軸に直交する仮想平面とで成す角の大きさが変化している。前記成す角の大きさが小さくなるほど回転軸に対して螺旋羽根が垂直に近くなり、前記成す角の大きさが大きくなるほど回転軸に対して螺旋羽根が平行に近くなる。回転軸に対して螺旋羽根が垂直に近くなるほど回転軸方向への粉体の搬送力が大きくなり、回転軸に対して螺旋羽根が平行に近くなるほど回転軸方向への粉体の搬送力が小さくなる。よって、前記一ピッチ内で、螺旋羽根の稜線と回転軸に直交する仮想平面とで成す角の大きさを変化させることで、螺旋羽根による回転軸方向への粉体の搬送力が一ピッチ内で異なる。前記搬送力が大きくなるほど粉体が回転軸方向へ搬送され易くなり、前記搬送力が小さくなるほど粉体が回転軸方向へ搬送され難くなるので、前記一ピッチ内で螺旋羽根によって回転軸方向に搬送される粉体の搬送速度に速度差が生じる。前記搬送速度が大きくなるほど粉体が単位時間あたりに回転軸方向へ搬送される距離が長くなり、前記搬送速度が小さくなるほど粉体が単位時間あたりに回転軸方向へ搬送される距離が短くなる。このように、単位時間あたりに粉体が回転軸方向へ搬送される距離が前記一ピッチ内で異なることにより、粉体が回転軸方向で混ざり易くなる。よって、２種類以上の粉体を攪拌搬送する際に、前記一ピッチ内で、螺旋羽根の稜線と回転軸に直交する仮想平面とで成す角の大きさを変化させていない場合よりも粉体を回転軸方向で分散させることができる。
【発明の効果】
【０００７】
以上、請求項１乃至７の発明によれば、回転軸方向における粉体の混合性を向上できるという優れた効果がある。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明を適用した羽根の搬送面、稜線部及び根元が波打っているスクリュの模式図。
【図２】ノーマルスクリュの模式図。
【図３】（ａ）スクリュによる粉体の軸方向の搬送速度の分布にばらつきが少ない場合における粉体の軸方向の分散性の説明図。（ｂ）スクリュによる粉体の軸方向の搬送速度の分布にばらつきが大きい場合における粉体の軸方向の分散性の説明図。
【図４】羽根の搬送面が波打っているスクリュの模式図。
【図５】羽根にリード角の大きい部分とリード角の小さい部分とがありそのリード角の大きい部分と小さい部分とが滑らかに接続されず角を持ったスクリュの模式図。
【図６】羽根の稜線は波打っているが羽根の根元は波打っていないスクリュウの模式図。
【図７】羽根の稜線は波打っていないが羽根の根元は波打っているスクリュの模式図。
【図８】実施形態２に係る複写機の概要を示す図。
【図９】現像装置の構成を示す断面図。
【図１０】現像装置の軸方向に平行な断面図。
【図１１】トナー補給時からの時間とトナー濃度との関係を示したグラフ。
【図１２】補給トナーが現像剤中に取り込まれるまでの距離を示したグラフ。
【図１３】ノーマルスクリュの羽根に切り欠きを入れたスクリュの模式図。
【図１４】ノーマルスクリュにパドルを設けたスクリュの模式図。
【図１５】タンデム型間接転写方式のカラー複写機に構成図。
【図１６】画像形成部の概略構成図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
［実施形態１］
本発明を回転可能に支持される回転軸と、回転軸の周面に螺旋状に突設せしめられた螺旋羽根とを有し、自身の回転に伴って螺旋羽根により粉体を撹拌しながら回転軸方向に搬送するスクリュに適用した場合の実施形態について説明する。また、本実施形態におけるスクリュとは、特筆しない限り、回転可能に支持される回転軸と、回転軸の周面に螺旋状に突設せしめられた螺旋羽根とを有し、自身の回転に伴って螺旋羽根により粉体を撹拌しながら回転軸方向に搬送するスクリュのことである。
【００１０】
まず、本発明のスクリュとの比較対照として従来のスクリュ（以下、ノーマルスクリュという）を図２に示す。図２に示したノーマルスクリュは、回転軸５０に回転軸方向へ向かって粉体を攪拌搬送する羽根５１を螺旋状に設けたものである。図２に示した矢印は、ノーマルスクリュの羽根５１に接している粉体の回転軸方向の速度ベクトルを表したものである。このノーマルスクリュは回転軸方向でリード角θ（羽根外周と回転軸５０とがなす角）が常に一定であり、回転軸方向で粉体は略同じ速度で搬送される。このようなノーマルスクリュで粉体を搬送しても回転軸方向で粉体があまり混ざらない。
【００１１】
図３を用いてスクリュによる粉体の回転軸方向の分散性について説明する。ここでは、紛体Ａと粉体Ｂとの２種類の紛体をスクリュによって撹拌搬送する場合の概念を説明する。図３（ａ）は、スクリュによる粉体の回転軸方向の搬送速度の分布にばらつきが少ない場合（搬送速度分布がシャープな場合）の図である。また、図中の黒さは粉体Ａの割合が大きいほど濃くしてある。図３（ａ）に示すようなスクリュによる粉体の回転軸方向の搬送速度の分布にばらつきが少ない場合は、粉体Ａと粉体Ｂとが粉体の搬送方向である回転軸方向であまり混じり合わずに搬送される。そのため、粉体Ａの割合が大きい部分（色が濃い部分）は、ほとんどそのまま回転軸方向に搬送されてしまう。図２に示したのようなノーマルスクリュは、上述したように回転軸方向で粉体が略同じ速度で搬送され粉体の回転軸方向の搬送速度の分布にばらつきが少ないので、粉体の回転軸方向の分散性は、図３（ａ）ほど極端ではないが図３（ａ）のような状態に近くなる。
【００１２】
一方、図３（ｂ）のようにスクリュによる粉体の回転軸方向の搬送速度がばらついていれば、図３（ｂ）に示した粉体Ａの割合が大きい部分は、図に示すようにスクリュによって粉体が回転軸方向に搬送される過程で均一になっていく。
【００１３】
本発明の特徴部を有するスクリュを図１及び図４に示す。図１は、羽根５１の搬送面５１ａ、稜線部５１ｂ及び根元５１ｃが波打っているスクリュである。図４は、羽根５１の搬送面５１ａが波打っているスクリュである。図１及び図４に示したスクリュは共に図２で示したノーマルスクリュとは異なって羽根５１の１ピッチ内でリード角θが一定ではない。図１に示すスクリュは、リード角θが１度から５５度まで連続的に変わる部分が１／４回転周期で存在する。図４に示すスクリュは、リード角θが１度から５５度まで連続的に変わる部分が１／２回転周期で存在するスクリュである。
【００１４】
回転軸５０に対して羽根５１が垂直に近くなるほどリード角θの角度が小さくなり、回転軸５０に対して羽根５１が平行に近くなるほでリード角θの角度が大きくなる。また、リード角θの角度が小さくなるほど、羽根５１による回転軸方向への粉体の搬送力が大きくなり、リード角θの角度が大きくなるほど、羽根５１による回転軸方向への粉体の搬送力が小さくなる。そのため、羽根５１のリード角θを一ピッチ内で変化させることで、羽根５１による回転軸方向への粉体の搬送力が一ピッチ内で異なる。前記搬送力が大きくなるほど粉体が回転軸方向へ搬送され易くなり、前記搬送力が小さくなるほど粉体が回転軸方向へ搬送され難くなるので、一ピッチ内で羽根５１によって回転軸方向に搬送される粉体の搬送速度に速度差が生じる。
【００１５】
図４にスクリュに接している粉体の回転軸方向の速度ベクトルを矢印で示したが、スクリュのリード角θが小さい部分では粉体の搬送速度が遅くなり、粉体が溜まりやすく、一方、リード角θが大きい部分では粉体の搬送速度が速くなるのがわかる。すなわち、図１及び図４に示したスクリュには、スクリュによる粉体の回転軸方向の搬送速度が速い部分と遅い部分とが存在し、スクリュによる粉体の回転軸方向の搬送速度のバラツキが大きくなる。
【００１６】
前記搬送速度が大きくなるほど粉体が単位時間あたりに回転軸方向へ搬送される距離が長くなり、前記搬送速度が小さくなるほど粉体が単位時間あたりに回転軸方向へ搬送される距離が短くなる。このように、単位時間あたりに粉体が回転軸方向へ搬送される距離が一ピッチ内で異なることにより、粉体が回転軸方向で混ざり易くなる。よって、２種類以上の粉体を攪拌搬送する際に、羽根５１のリード角θを一ピッチ内で変化させていない場合よりも粉体を回転軸方向で分散させることができる。
【００１７】
また、スクリュの羽根５１にリード角θの大きい部分とリード角θの小さい部分とが交互にあるので、粉体が溜まっているリード角θの小さい部分に、リード角θの大きい部分で速い搬送速度で搬送された粉体が流入し、これによっても粉体の回転軸方向の分散性が向上する。
【００１８】
よって、図１に示した羽根５１の搬送面５１ａ、稜線部５１ｂ及び根元５１ｃが波打っているスクリュを用いた場合や、図４に示した羽根５１の搬送面５１ａが波打っているスクリュを用いた場合では、粉体の回転軸方向の分散性が図３（ｂ）のような状態に近くなる。
【００１９】
なお、図１及び図４に示したスクリュでは、回転軸５０に対して螺旋状に巻き付いた羽根５１が周期を持った形状をしているが、リード角θの大小がランダムになっている周期性を持たない羽根５１の形状である場合でも同様の効果が得られる。
【００２０】
また、図５に示した羽根５１にリード角θの大きい部分とリード角θの小さい部分とがありそのリード角θの大きい部分と小さい部分とが滑らかに接続されず角を持ったスクリュ、図６に示した羽根５１の稜線は波打っているが羽根５１の根元５１ｃは波打っていないスクリュウ、及び、図７に示した羽根５１の稜線は波打っていないが羽根５１の根元５１ｃは波打っているスクリュでも、図１に示した羽根５１の搬送面５１ａ、稜線部５１ｂ及び根元５１ｃが波打っているスクリュや、図４示した羽根５１の搬送面５１ａが波打っているスクリュと同様に、上述した理由によってスクリュによる粉体の回転軸方向の搬送速度にバラツキが生じ、粉体の回転軸方向の分散性を向上させることができる。さらに、図示していないが羽根５１の稜線及び根元５１ｃは波打たずに羽根５１の搬送面５１ａのみ波打っているスクリュでも、上述した理由によってスクリュによる粉体の回転軸方向の搬送速度にバラツキが生じ、粉体の回転軸方向の分散性を向上させることができる。
【００２１】
つまり、スクリュの羽根５１の搬送面５１ａと回転軸５０とでなす角が回転軸方向で増減していれば、スクリュによる回転軸方向の粉体の搬送速度に速度差が生じ、粉体の回転軸方向の分散性を向上させることができる。
【００２２】
また、図１、図４、図５、図６及び図７に示したスクリュは、螺旋状の羽根５１の一ピッチ内で羽根５１をうねらせているとも言え、その観点からスクリュによる粉体の回転軸方向の分散性について説明する。
【００２３】
一ピッチ内で羽根５１をうねらせることで、回転軸に固定された羽根５１の搬送面５１ａと回転軸５０に直交する仮想平面とで成す角を、一ピッチ内で搬送面５１ａの部分ごとに異ならせることができる。前記成す角が小さくなるほど搬送面５１ａは回転軸５０に対して垂直に近くなり、前記成す角が大きくなるほど搬送面５１ａは回転軸５０に対して平行に近くなる。羽根５１は、搬送面５１ａが回転軸５０に対して垂直に近くなるほど回転軸方向への粉体の搬送力が大きくなり、搬送面５１ａが回転軸５０に対して平行に近くなるほど回転軸方向への粉体の搬送力が小さくなる。よって、一ピッチ内で羽根５１を回転軸方向にうねらせることで、羽根５１による回転軸方向への粉体の搬送力が一ピッチ内で搬送面５１ａの部分ごとに異なる。前記搬送力が大きくなるほど粉体が回転軸方向へ搬送され易くなり、前記搬送力が小さくなるほど粉体が回転軸方向へ搬送され難くなるので、一ピッチ内で羽根５１によって回転軸方向に搬送される粉体の搬送速度に速度差が生じる。前記搬送速度が大きくなるほど粉体が単位時間あたりに回転軸方向へ搬送される距離が長くなり、前記搬送速度が小さくなるほど粉体が単位時間あたりに回転軸方向へ搬送される距離が短くなる。このように、単位時間あたりに粉体が回転軸方向へ搬送される距離が一ピッチ内で異なることにより、粉体が回転軸方向で混ざり易くなる。よって、２種類以上の粉体を攪拌搬送する際に、一ピッチ内で羽根５１を回転軸方向にうねらせていない場合よりも粉体を回転軸方向で分散させることができる。
【００２４】
ここで、紛体Ａと粉体Ｂとの比重が異なる場合は、粉体Ａと粉体Ｂとが２層に別れてしまう。そのため、スクリュにより粉体を回転軸方向に分散させる以外にも、スクリュによって粉体を回転軸５０に直交する方向で分散させる必要がある。この際、従来では、特開平１１−１１９５２９号公報などに記載されているスクリュのように、スクリュの回転軸に回転軸と平行な面を持つパドルを設け、そのパドルにより粉体を回転軸に直交方向で分散させたりしている。ところが、このようなパドルは、回転軸方向に粉体を搬送する搬送力がほとんどないため、上述したような粉体の回転軸方向の搬送速度をばらつかせる作用が得られ難く、粉体の回転軸方向の分散性の向上にほとんど寄与しない。また、パドルを設けることによって粉体の搬送速度が遅くなってしまう。
【００２５】
図１、図４、図５、図６及び図７に示したスクリュは、羽根５１のリード角θが変わり、羽根５１の搬送面５１ａが上記パドルに近い構成、すなわち、粉体を回転軸５０に直交する方向へ分散させやすくなる部分が存在する。その部分では、上記パドルと同じような粉体を回転軸５０に直交する方向へ分散させる効果が得られる。また、パドルを設けないのでパドルを設ける場合よりも、粉体の回転軸方向の搬送速度が遅くなるのを抑えることができる。そのため、図１、図４、図５、図６及び図７に示したスクリュでは、粉体の回転軸方向の搬送速度の低下を抑えつつ、回転軸方向及び回転軸５０に直交する方向の粉体の攪拌を両立することができ、粉体の回転軸方向の分散性向上と粉体の回転軸５０に直交する方向の分散性向上を図ることができる。
【００２６】
このように比重の異なる２種類の紛体を撹拌搬送する手段としてスクリュを用いているものに電子写真複写装置がある。
【００２７】
［実施形態２］
以下、本発明を画像形成装置である電子写真複写装置（以下、複写機という）に設けられる、トナーとキャリアとからなる現像剤を収容した現像装置に用いられる現像剤攪拌搬送部材としての現像剤搬送スクリュに適用した実施形態について、図面を用いて以下説明する。なお、本発明はこの例に限定されない。  
【００２８】
図８は、本発明の実施形態に係る複写機の概要を示す図である。ここで、この複写機は、読取部１、画像処理部６、像形成部１２、システム制御部１８、操作部１９からなり、読取部１は、ランプ２、ＣＣＤ３、増幅器４、Ａ／Ｄ変換器５を有しており、画像処理部６は、シェーディング補正部８、フィルタ９、γ補正部１０、階調処理部１１を有しており、像形成部１２は、書き込み部１３、感光体ドラム３０、帯電チャージャ１５、現像スリーブ１６、給紙トレー１７、温湿度を検知する温湿度検知部２０を有しており、読取部１、画像処理部６、像形成部１２が、操作部１９よりの指示に従うシステム制御部１８の制御の下に動作するようになっている。
【００２９】
図８に示す複写機は、その全体構成を見れば、読取部１において、ランプ２から照射された光は原稿面で反射してＣＣＤ３により電気信号に変換され、増幅器４で振幅調整された後にＡ／Ｄ変換器５で量子化されたディジタル画像データとなる。生成されたディジタル画像データは、画像処理部６に入力され、シェーディング補正部８、フィルタ９、γ補正部１０、階調処理部１１等をこの順序で施されて像形成部１２に送られる。
【００３０】
像形成部１２に入力されたディジタル画像データは、書き込み部１３で、そのデータ値に従いレーザ光１４に変換され、帯電チャージャ１５により帯電された感光体に照射され、感光体面に静電潜像を形成する。現像スリーブ１６は、形成された静電潜像に従い、感光体面にトナーを付着させる。感光体面に付着したトナーは、給紙トレー１７から送られてきた紙面上に転写され、定着部を通り、複写原稿として出力される。
【００３１】
図９は、図８に示す複写機における現像装置４０の構成を示す断面図である。この現像装置４０は、感光体ドラム３０の側方に配置され、感光体ドラム３０に向けて開口部が形成された現像ケース４２を有している。なお、少なくとも、感光体ドラム３０と現像装置４０とを１つのユニットとして共通の保持体に保持して複写機本体に一体的に着脱されるプロセスカートリッジとして構成することができる。このように感光体ドラム３０と現像装置４０とをプロセスカートリッジとして一体で着脱できることで、感光体ドラム３０や現像装置４０などのメンテナンス性を向上させることができる。現像装置４０の現像ケース４２の開口部から、トナー及び磁性粉末キャリアからなる二成分現像剤（以下、現像剤という）を表面に坦持する現像剤担持体としての現像スリーブ１６が一部露出するよう配置されている。現像スリーブ１６は非磁性材料からなる円筒状のものであり、内部に固定された磁界発生手段としてのマグネットローラを有している。現像スリーブ１６はこのマグネットローラの周りを自在に回転することができる。
【００３２】
また、現像スリーブ１６の感光体ドラム３０との対向部との反対側には、現像剤が収容される現像剤収容部４１が、現像ケース４２により形成されている。現像剤収容部４１には、現像剤収容部内の現像剤を攪拌しながら搬送するための現像剤攪拌搬送スクリュ４４、４５が設けられている。
【００３３】
なお、図９では、現像剤攪拌搬送スクリュ４４、４５の間には仕切りがあるが、現像剤収容部４１の図中手前側及び奥側では仕切りがなく、つながっており、現像剤が移動できるようになっている。また、現像スリーブ１６に担持されて感光体ドラム３０との対向部に搬送される現像剤量を規制するドクターブレード４３を備えている。さらに、現像剤収容部４１内の現像剤攪拌搬送スクリュ４５の上方には、補充用トナーを収容するトナーホッパ４６が設けられている。
【００３４】
上記構成の現像装置４０では、現像剤攪拌搬送スクリュ４４、４５が回転することにより、現像剤収容部４１に収容されている現像剤が撹拌されながら現像スリーブ１６近傍へ搬送される。この時、現像剤は攪拌作用により摩擦帯電する。現像スリーブ１６近傍へ搬送された現像剤は現像スリーブ１６内部のマグネットローラによる磁力によって現像スリーブ１６表面に担持される。その後、ドクターブレード４３により層厚を規制された現像剤は、感光体ドラム３０に最も近接する部位まで搬送され、トナーが静電潜像に電気的に付着する。
【００３５】
この現像装置４０では、現像に供される現像剤中の磁性キャリアに対するトナーの混合比率を常に適正値に保って高品質の画像を得るために、現像剤収容部４１内のトナー濃度を検知してこれを所定値に維持する必要がある。トナー濃度が低下したことが検知されれば、トナーホッパ４６から補充用のトナーを補給して適正なトナー濃度とするようにトナー補給制御を行うトナー補給制御部４８により制御する。そのため、現像剤収容部４１内の現像剤のトナー濃度を現像剤の透磁率に基づいて検知するトナー濃度検知装置としてのトナー濃度センサ２７が設置されている。そして、このトナー濃度センサ２７により検出した現像剤のトナー濃度ＴＣおよび温湿度を検知する温湿度検知部２０よりの温湿度に基づいて、トナー補給制御部４８により後述するように現像剤のトナー濃度が調整制御される。
【００３６】
まず、本発明のスクリュとの比較対照として従来のスクリュ（以下、ノーマルスクリュという）を図２に示す。図２に示したスクリュは、回転軸５０に現像剤搬送方向である回転軸方向へ向かって現像剤を攪拌搬送する羽根５１を螺旋状に設けたものである。図２に示した矢印は、ノーマルスクリュの羽根５１に接している粉体の回転軸方向の速度ベクトルを表したものである。このノーマルスクリュは回転軸方向でリード角θ（羽根外周と回転軸５０とがなす角）が常に一定であり、回転軸方向で現像剤は略同じ速度で搬送される。このようなノーマルスクリュで現像剤を搬送しても回転軸方向で現像剤があまり混ざらない。
【００３７】
図３を用いてスクリュによる現像剤の回転軸方向の分散性について説明する。図３（ａ）は、スクリュによる現像剤の回転軸方向の搬送速度の分布にばらつきが少ない場合（搬送速度分布がシャープな場合）の図である。また、図中の黒さはトナー濃度（トナー濃度は現像剤重量に対するトナー重量の割合）が高いところほど色を濃くしてある。図３（ａ）に示すようなスクリュによる粉体の回転軸方向の搬送速度の分布にばらつきが少ない場合は、トナー濃度が高い部分とトナー濃度が低い部分とがあまり混じり合わずに搬送される。そのため、トナー濃度が高い部分（色が濃い部分）は、ほとんどそのまま回転軸方向に搬送されてしまう。図２に示したのようなノーマルスクリュは、上述したように回転軸方向で現像剤が略同じ速度で搬送され現像剤の回転軸方向の搬送速度の分布にばらつきが少ないので、現像剤の回転軸方向の分散性は、図３（ａ）ほど極端ではないが図３（ａ）のような状態に近くなる。
【００３８】
一方、図３（ｂ）のようにスクリュによる現像剤の回転軸方向の搬送速度がばらついていれば、図３（ｂ）に示したようなトナー濃度が高い部分が存在しても、図に示すようにスクリュによって現像剤が回転軸方向に搬送されるにしたがって現像剤が混ざり合い、トナー濃度が均一になっていく。
【００３９】
本発明の特徴部を有するスクリュを図１及び図４に示す。図１は、羽根５１の搬送面５１ａ、稜線部５１ｂ及び根元５１ｃが波打っているスクリュである。図４は、羽根５１の搬送面５１ａが波打っているスクリュである。図１及び図４に示したスクリュ共に図２で示したノーマルスクリュとは異なってリード角θが一ピッチ内で一定ではない。図１に示すスクリュは、リード角θが１度から５５度まで連続的に変わる部分が１／４回転周期で存在する。図４に示すスクリュは、リード角θが１度から５５度まで連続的に変わる部分が１／２回転周期で存在するスクリュである。
【００４０】
回転軸５０に対して羽根５１が垂直に近くなるほどリード角θの角度が小さくなり、回転軸５０に対して羽根５１が平行に近くなるほでリード角θの角度が大きくなる。また、リード角θの角度が小さくなるほど、羽根５１による回転軸方向への現像剤の搬送力が大きくなり、リード角θの角度が大きくなるほど、羽根５１による回転軸方向への現像剤の搬送力が小さくなる。そのため、羽根５１のリード角θを一ピッチ内で変化させることで、羽根５１による回転軸方向への現像剤の搬送力が一ピッチ内で異なる。前記搬送力が大きくなるほど現像剤が回転軸方向へ搬送され易くなり、前記搬送力が小さくなるほど現像剤が回転軸方向へ搬送され難くなるので、一ピッチ内で羽根５１によって回転軸方向に搬送される現像剤の搬送速度に速度差が生じる。
【００４１】
図４にスクリュに接している現像剤の回転軸方向の速度ベクトルを矢印で示したが、スクリュのリード角θが小さい部分では現像剤の搬送速度が遅くなり、現像剤が溜まりやすくなり、リード角θが大きい部分では現像剤の搬送速度が速くなる。すなわち、図１及び図４に示したスクリュには、スクリュによる現像剤の回転軸方向の搬送速度が速い部分と遅い部分とが存在し、スクリュによる現像剤の回転軸方向の搬送速度のバラツキが大きくなる。
【００４２】
前記搬送速度が大きくなるほど現像剤が単位時間あたりに回転軸方向へ搬送される距離が長くなり、前記搬送速度が小さくなるほど現像剤が単位時間あたりに回転軸方向へ搬送される距離が短くなる。このように、単位時間あたりに現像剤が回転軸方向へ搬送される距離が一ピッチ内で異なることにより、現像剤が回転軸方向で混ざり易くなる。よって、トナーとキャリアとからなる現像剤を攪拌搬送する際に、羽根５１のリード角θを一ピッチ内で変化させていない場合よりも現像剤中でトナーとキャリアとを回転軸方向で分散させることができる。
【００４３】
また、スクリュの羽根５１にリード角θの大きい部分とリード角θの小さい部分とが交互にあるので、現像剤が溜まっているリード角θの小さい部分に、リード角θの大きい部分で速い搬送速度で搬送された現像剤が流入し現像剤が撹拌され、これによっても現像剤の回転軸方向の分散性が向上する。
【００４４】
図１に示した羽根５１の搬送面５１ａ、稜線部５１ｂ及び根元５１ｃが波打っているスクリュを用いた場合や、図４に示した羽根５１の搬送面５１ａが波打っているスクリュを用いた場合では、現像剤の回転軸方向の分散性が図３（ｂ）のような状態に近くなる。
【００４５】
なお、図１及び図４に示したスクリュでは、回転軸５０に対して螺旋状に巻き付いた羽根５１が周期を持った形状をしているが、リード角θの大小がランダムになっている周期性を持たない羽根５１の形状である場合でも上述したのと同様の効果が得られる。
【００４６】
また、図５に示した羽根５１にリード角θの大きい部分とリード角θの小さい部分とがありそのリード角θの大きい部分と小さい部分とが滑らかに接続されず角を持ったスクリュ、図６に示した羽根５１の稜線は波打っているが羽根５１の根元５１ｃは波打っていないスクリュウ、及び、図７に示した羽根５１の稜線は波打っていないが羽根５１の根元５１ｃは波打っているスクリュでも、図１に示した羽根５１の搬送面５１ａ、稜線部５１ｂ及び根元５１ｃが波打っているスクリュや、図４示した羽根５１の搬送面５１ａが波打っているスクリュと同様に、上述した理由によってスクリュによる現像剤の回転軸方向の搬送速度にバラツキが生じ、現像剤の回転軸方向の分散性を向上させることができる。さらに、図示していないが羽根５１の稜線及び根元５１ｃは波打たずに羽根５１の搬送面５１ａのみ波打っているスクリュでも、上述した理由によってスクリュによる現像剤の回転軸方向の搬送速度にバラツキが生じ、現像剤の回転軸方向の分散性を向上させることができる。
【００４７】
つまり、スクリュの羽根５１の搬送面５１ａと回転軸５０とでなす角が回転軸方向で増減していれば、スクリュによる回転軸方向の現像剤の搬送速度に速度差が生じ、現像剤の回転軸方向の分散性を向上させることができる。
【００４８】
また、図１、図４、図５、図６及び図７に示したスクリュは、螺旋状の羽根５１の一ピッチ内で羽根５１をうねらせているとも言え、その観点からスクリュによる現像剤の回転軸方向の分散性について説明する。
【００４９】
一ピッチ内で羽根５１をうねらせることで、回転軸に固定された羽根５１の搬送面５１ａと回転軸５０に直交する仮想平面とで成す角を、一ピッチ内で搬送面５１ａの部分ごとに異ならせることができる。前記成す角が小さくなるほど搬送面５１ａは回転軸５０に対して垂直に近くなり、前記成す角が大きくなるほど搬送面５１ａは回転軸５０に対して平行に近くなる。羽根５１は、搬送面５１ａが回転軸５０に対して垂直に近くなるほど回転軸方向への現像剤の搬送力が大きくなり、搬送面５１ａが回転軸５０に対して平行に近くなるほど回転軸方向への現像剤の搬送力が小さくなる。よって、一ピッチ内で羽根５１を回転軸方向にうねらせることで、羽根５１による回転軸方向への現像剤の搬送力が一ピッチ内で搬送面５１ａの部分ごとに異なる。前記搬送力が大きくなるほど現像剤が回転軸方向へ搬送され易くなり、前記搬送力が小さくなるほど現像剤が回転軸方向へ搬送され難くなるので、一ピッチ内で羽根５１によって回転軸方向に搬送される現像剤の搬送速度に速度差が生じる。前記搬送速度が大きくなるほど現像剤が単位時間あたりに回転軸方向へ搬送される距離が長くなり、前記搬送速度が小さくなるほど現像剤が単位時間あたりに回転軸方向へ搬送される距離が短くなる。このように、単位時間あたりに現像剤が回転軸方向へ搬送される距離が一ピッチ内で異なることにより、現像剤が回転軸方向で混ざり易くなる。よって、トナーとキャリアとからなる現像剤を攪拌搬送する際に、一ピッチ内で羽根５１を回転軸方向にうねらせていない場合よりも現像剤中でトナーとキャリアとを回転軸方向で分散させることができる。
【００５０】
本実施形態においては、現像剤搬送スクリュ４５として、回転軸方向の一端側から他端側にわたって、現像剤搬送スクリュの螺旋状の羽根５１の搬送面５１ａ、稜線部５１ｂ及び根元５１ｃの少なくとも一つが、図１、図４、図５、図６及び図７に示したスクリュなどのように螺旋状の羽根５１の一ピッチ内で波打っているものを用いている。
【００５１】
ここで、トナーホッパ４６から現像剤搬送スクリュ４５が設けられた現像剤収容部４１に補給されたトナーは現像剤収容部４１に収容される現像剤上面に落下する。トナー補給箇所付近の現像剤収容部４１の現像剤嵩が高く、現像剤搬送スクリュ４５が現像剤で覆われていると、トナーは現像剤に比べて軽いため現像剤搬送スクリュ４５の回転軌跡内に入り込むことが難しく、現像剤搬送スクリュ４５より上方の現像剤上面に浮いた状態となる。この現像剤上面に浮いた状態のトナーは、現像剤と十分攪拌されないまま徐々に搬送方向下流部に移動する。トナーが十分攪拌されずに帯電量が低いままで搬送方向最下流部まで達して、現像剤搬送スクリュ４４が設けられた現像剤収容部４１に受け渡され、その現像剤収容部４１から現像ローラに供給されて現像に使用されてしまうと、現像に用いられた現像剤にトナー濃度偏差が生じ異常画像を発生させてしまう。そのため、現像剤上面に浮いたトナーを現像剤に取り込む必要がある。
【００５２】
従来では、スクリュの回転軸に回転軸と平行な面を持つパドルを設け、そのパドルにより現像剤上面に浮いたトナーを現像剤に取り込み、現像剤を回転軸に直交方向で分散させたりしている。ところが、このようなパドルは、回転軸方向に粉体を搬送する搬送力がほとんどないため、上述したような粉体の回転軸方向の搬送速度をばらつかせる作用が得られ難く、現像剤の回転軸方向の分散性の向上にほとんど寄与しない。また、パドルを設けることによって現像剤の搬送速度が遅くなってしまう。
【００５３】
図１、図４、図５、図６及び図７に示したスクリュは、羽根５１のリード角θが変わり、羽根５１の搬送面５１ａが上記パドルに近い構成、すなわち、現像剤上面に浮いたトナーを現像剤に取り込み、現像剤を回転軸５０に直交する方向へ分散させやすくなる部分が存在する。その部分では、上記パドルと同じような現像剤上面に浮いたトナーを現像剤に取り込み、現像剤を回転軸５０に直交する方向へ分散させる効果が得られる。また、パドルを設けないのでパドルを設ける場合よりも、現像剤の回転軸方向の搬送速度が遅くなるのを抑えることができる。そのため、図１、図４、図５、図６及び図７に示したスクリュでは、現像剤の回転軸方向の搬送速度の低下を抑えつつ、現像剤上面に浮いたトナーを現像剤に取り込め、回転軸方向及び回転軸５０に直交する方向の現像剤の攪拌を両立することができ、現像剤の回転軸方向の分散性向上と現像剤の回転軸５０に直交する方向の分散性向上を図ることができる。
【００５４】
次に上記波打ちスクリュを用いた場合の改善効果について説明する。
図１１は、現像装置４０内の現像剤が収容された現像剤収容部４１にトナーホッパ４６からトナーを補給した後、現像剤収容部４１の現像剤搬送スクリュ回転軸方向の一端側にあるトナー補給位置Ｐ１から他端側にあるトナー濃度センサが設けられたトナー濃度検知位置Ｐ２まで（２５０［ｍｍ］）、現像剤搬送スクリュ４５により現像剤を搬送した後のトナー濃度検知位置Ｐ２での現像剤のトナー濃度をで検知した結果である。トナー補給位置Ｐ１やトナー濃度検知位置Ｐ２の大まかな場所は図１０に示している。
【００５５】
図１１では、下記の３つのスクリュを用いて測定を行った。
１）羽根５１の搬送面５１ａ、稜線部５１ｂ及び根元５１ｃが波打っているスクリュ（図１参照）
２）羽根５１の搬送面５１ａ、稜線部５１ｂ及び根元５１ｃのいずれも波打っていないノーマルスクリュ（図２参照）
３）上記ノーマルスクリュに対し、スクリュ一周ごと（羽根５１の一ピッチごと）に２箇所、スクリュの羽根５１に２［ｍｍ］（羽根５１の先端から中央付近まで）の切り欠き５２を入れたスクリュ（図１３参照）
【００５６】
図１１のグラフでは、補給したトナーがトナー濃度検知位置Ｐ２に早く到着するほど、及び、補給したトナーによる現像剤のトナー濃度変動が小さいほど、現像剤搬送スクリュによる現像剤の搬送性、補給トナー分散性として望ましい状態を示す。
【００５７】
図１１からわかるように、ノーマルスクリュを用いた場合は、トナー補給位置Ｐ１からトナー濃度検知位置Ｐ２までの到着時間が一番早く現像剤の搬送速度が一番速いが、現像剤のトナー濃度変動が大きい。次に、ノーマルスクリュに切り欠き５２を入れたスクリュを用いた場合は、現像剤のトナー濃度変動が小さく現像剤中のトナーを回転軸方向に分散させる効果は大きいが、トナー補給位置Ｐ１からトナー濃度検知位置Ｐ２までの到着時間が最も遅く現像剤の搬送速度がノーマルスクリュを用いた場合に比べて大きく落ちてしまう。その点、波打ちスクリュを用いた場合は現像剤のトナー濃度変動が小さく現像剤中のトナーを回転軸方向で分散させる効果が大きい。また、トナー補給位置Ｐ１からトナー濃度検知位置Ｐ２までの到着時間もノーマルスクリュよりかは少し遅くなるが、ノーマルスクリュに切り欠き５２を入れたスクリュを用いた場合ほど遅くならず、現像剤の搬送速度もノーマルスクリュに比べてそれほど落ちていない。これは、波打ちスクリュは一回転で進む現像剤の距離（ピッチ速度）が、ノーマルスクリュとほとんど変わらないため、現像剤の搬送速度がノーマルスクリュを用いた場合に対し、さほど落ちない。
【００５８】
なお、ノーマルスクリュにパドルをつけた構成の場合、現像剤の上に浮いているトナーを現像剤中に取り込む効果は大きいが、パドルによる回転軸方向への分散性はほとんど無い。そのためノーマルスクリュにパドルをつけたスクリュを用いて図１１の実験を行うと、図２に示したノーマルスクリュの結果とほぼ同じになった。すなわち、補給トナーの現像剤中への取り込みと回転軸方向の分散性との両方を向上させる目的を、ノーマルスクリュにパドルをつけた構成では達成できない。
【００５９】
図１２は補給したトナーが現像剤中に取り込まれるまでの距離を示したものである。図１２では、現像装置４０内の現像剤が収容された現像剤収容部４１にトナーホッパ４６からトナーを補給した後、現像剤収容部４１の現像剤搬送スクリュ回転軸方向の一端側にあるトナー補給位置Ｐ１から他端側にあるトナー濃度センサが設けられたトナー濃度検知位置Ｐ２までの間に、目視で観測を行った補給したトナーが完全に現像剤中に取り込まれるまでの距離を示したものである。
【００６０】
図１２では、補給したトナーが現像剤中に取り込まれるまでの距離を下記の４つのスクリュを用いて測定を行った。
１）羽根５１の搬送面５１ａ、稜線部５１ｂ及び根元５１ｃが波打っているスクリュ（図１参照）
２）羽根５１の搬送面５１ａ、稜線部５１ｂ及び根元５１ｃのいずれも波打っていないノーマルスクリュ（図２参照）
３）上記ノーマルスクリュに対して、スクリュ一周ごと（羽根５１の一ピッチごと）にパドル５３を設けたスクリュ（図１４参照）
４）上記ノーマルスクリュに対して、スクリュ一周ごと（羽根５１の一ピッチごと）に２箇所、スクリュの羽根５１に２［ｍｍ］（羽根５１の先端から中央付近まで）の切り欠き５２を入れたスクリュ（図１３参照）
【００６１】
図１２からわかるように、補給トナーが現像剤に取り込むまでの距離は、切り欠きスクリュが一番長く、次にノーマルスクリュ、波打ちスクリュ、パドルありスクリュと続く。このように、切り欠きスクリュはノーマルスクリュよりも現像剤中へのトナー取り込み速度が遅く、波打ちスクリュはノーマルスクリュよりも現像剤中へのトナー取り込み速度が速いことがわかる。
【００６２】
また、補給トナーの量を多くすると補給トナーが現像剤中に取り込まれるまでの距離が長くなる。
【００６３】
波打ちスクリュでは、スクリュの羽根５１のリード角θが大きい部分での現像剤上面に浮いた補給トナーを現像剤中に取り込む量が多くなる。つまり、リード角θが大きくなるとスクリュの羽根５１がパドルに近い構成となり、現像剤上面に浮いた補給トナーを現像剤中に取り込む量が多くなる。そのため、ノーマルスクリュに比べて波打ちスクリュの羽根５１にリード角θが大きい部分があることで、ノーマルスクリュに比べて波打ちスクリュのほうが現像剤上面に浮いた補給トナーと現像剤との混合が早くなるという効果が得られる。
【００６４】
図１１、図１２の結果を総合すると、羽根５１の搬送面５１ａ、稜線部５１ｂ及び根元５１ｃが波打っているスクリュは、現像剤上面に浮いた補給トナーの現像剤中への取り込みと、現像剤中のトナーの回転軸方向の分散性向上とを、両立させることができるスクリュであることがわかる。
【００６５】
よって、波打ちスクリュを用いることで、現像ローラに供給される現像剤のトナー濃度を均一にしトナー濃度変動を小さくすることができ異常画像が発生するのを抑制できる。
【００６６】
また、本発明を図１５に示すタンデム型間接転写方式のカラー複写機に適用することも可能であり、上述したのと同様の効果を得ることができる。図１５は、本発明を実施したタンデム型間接転写方式のカラー複写機に構成図である。この画像形成装置は、複写装置本体２００、この複写機本体を載せる給紙テーブル３００、複写装置本体上に取り付けるスキャナ４００、さらにその上に取り付ける原稿自動搬送装置（ＡＤＦ）５００から主に構成されている。
【００６７】
複写装置本体２００には、中央に、無端ベルト状の中間転写体である中間転写ベルト２１０を設ける。そして、図１５の例では、中間転写ベルト２１０を、３つの支持ローラ２１４、２１５、２１６に掛け回して図中時計回り方向に回転搬送可能とする。図示の例では、３つの支持ローラのうち支持ローラ２１５の左側に、画像転写後に中間転写ベルト２１０上に残留する残留トナーを除去する中間転写体クリーニング装置２１７を設ける。また、支持ローラ２１４と支持ローラ２１５との間に張り渡した中間転写ベルト２１０上には、その搬送方向に沿って、ブラック、イエロー、マゼンタ、シアンの４つの画像形成部２１８を横に並べて配置してタンデム画像形成部２２０を構成する。そのタンデム画像形成部２２０の上方には、図１５に示すように、露光装置２２１を設ける。
【００６８】
一方、中間転写ベルト２１０を挟んでタンデム画像形成部２２０と反対の側には、二次転写装置２２２を備える。二次転写装置２２２は、図示の例では、２つのローラ２２３ａ、２２３ｂ間に、無端ベルトである二次転写ベルト２２４を掛け渡して構成し、中間転写ベルト２１０を介して支持ローラ２１６に押し当てて配置し、中間転写ベルト２１０上の画像をシートに転写する。
【００６９】
また、二次転写装置２２２の図中左横には、シート上の転写画像を定着する定着装置２２５を設ける。定着装置２２５は、無端ベルトである定着ベルト２２６に加圧ローラ２２７を押し当てて構成する。
【００７０】
上述した二次転写装置２２２には、画像転写後のシートをこの定着装置２２５へと搬送するシート搬送機能も備えてなる。もちろん、二次転写装置２２２として、転写ローラや非接触のチャージャを配置してもよく、そのような場合は、このシート搬送機能を併せて備えることは難しくなる。
【００７１】
なお、図示の例では、このような二次転写装置２２２および定着装置２２５の下方に、上述したタンデム画像形成部２２０と平行に配設され、シートの両面に画像を記録すべくシートを反転するシート反転装置２２８を備える。
【００７２】
次に、タンデム画像形成部２２０の個々の画像形成部２１８について説明する。
図１６は、画像形成部２１８の概略構成図である。画像形成部２１８は、像担持体としての感光体ドラム２４０、その感光体ドラム２４０のまわりに、帯電手段としての帯電装置２６０、現像手段としての現像装置２６１、及び、温湿度を検知する温湿度検知部２８２などを備えている。
【００７３】
上記画像形成部２１８を構成する部分のうち、帯電装置２６０はローラ状であり、感光体ドラム２４０に接触して電圧を印加することによりその感光体ドラム２４０の帯電を行う。もちろん、非接触のスコロトロンチャージャで帯電を行うこともできる。上記現像装置２６１は、磁性キャリアと非磁性のトナーとを含む二成分現像剤を使用し、現像剤収容部２６６を備えている。
【００７４】
上記現像剤収容部２６６、二成分現像剤を攪拌しながら搬送して現像スリーブ２６５に二成分現像剤を供給付着させるものである。この現像剤収容部２６６、平行な２本の現像剤撹拌スクリュ２６７、２６８が設けられ、２本の現像剤撹拌スクリュ２６７、２６８の間は、回転軸方向両端部を除いて仕切り板２６９で仕切られている。また、現像ケース２７０にはトナー濃度センサ２７１が取り付けられている。そして、このトナー濃度センサ２７１により検出した現像剤のトナー濃度ＴＣおよび温湿度を検知する温湿度検知部２８２よりの温湿度に基づいて、トナー補給制御部２８０によって後述するように現像剤のトナー濃度が調整制御される。
【００７５】
上記現像剤収容部２６６は、現像スリーブ２６５に付着した二成分現像剤のうちのトナーを感光体ドラム２４０に転移させるものであり、現像ケース２７０の開口を通して感光体ドラム２４０と対向する現像剤担持体としての現像スリーブ２６５が設けられている。また、現像スリーブ２６５の表面に対して一定距離で離間した隙間をもって保持されたドクターブレード２７３が設けられている。
【００７６】
このカラー電子写真複写機を用いてコピーをとるときは、原稿自動搬送装置５００の原稿台５３０上に原稿をセットする。または、原稿自動搬送装置５００を開いてスキャナ４００のコンタクトガラス５３２上に原稿をセットし、原稿自動搬送装置５００を閉じてそれで押さえる。
【００７７】
そして、不図示のスタートスイッチを押すと、原稿自動搬送装置５００に原稿をセットしたときは、原稿を搬送してコンタクトガラス５３２上へと移動して後、他方コンタクトガラス５３２上に原稿をセットしたときは、直ちにスキャナ４００を駆動し、第一走行体４３３および第二走行体４３４を走行する。そして、第一走行体４３３で光源から光を発射するとともに原稿面からの反射光をさらに反射して第二走行体４３４に向け、第二走行体４３４のミラーで反射して結像レンズ４３５を通して読み取りセンサ４３６に入れ、原稿内容を読み取る。
【００７８】
また、不図示のスタートスイッチを押すと、不図示の駆動モータで支持ローラ２１４、２１５、２１６の１つを回転駆動して他の２つの支持ローラを従動回転し、中間転写ベルト２１０を回転搬送する。同時に、個々の画像形成部２１８でその感光体ドラム２４０を回転して各感光体ドラム２４０上にそれぞれ、ブラック、イエロー、マゼンタ、シアンの単色画像を形成する。そして、中間転写ベルト２１０の搬送とともに、それらの単色画像を順次転写して中間転写ベルト２１０上に合成カラー画像を形成する。
【００７９】
一方、不図示のスタートスイッチを押すと、給紙テーブル３００の給紙ローラ３４２の１つを選択回転し、ペーパーバンク３４３に多段に備える給紙カセット３４４の１つからシートを繰り出し、分離ローラ３４５で１枚ずつ分離して給紙路３４６に入れ、搬送ローラ３４７で搬送して複写装置本体２００内の給紙路２４８に導き、レジストローラ２４９に突き当てて止める。
【００８０】
または、給紙ローラ２５０を回転して手差しトレイ２５１上のシートを繰り出し、分離ローラ２５２で１枚ずつ分離して手差し給紙路２５３に入れ、同じくレジストローラ２４９に突き当てて止める。
【００８１】
そして、中間転写ベルト２１０上の合成カラー画像にタイミングを合わせてレジストローラ２４９を回転し、中間転写ベルト２１０と二次転写装置２２２との間にシートを送り込み、二次転写装置２２２で転写してシート上にカラー画像を記録する。
【００８２】
画像転写後のシートは、二次転写装置２２２で搬送して定着装置２２５へと送り込み、定着装置２２５で熱と圧力とを加えて転写画像を定着して後、切換爪２５５で切り換えて排出ローラ２５６で排出し、排紙トレイ２５７上にスタックする。または、切換爪２５５で切り換えてシート反転装置２２８に入れ、そこで反転して再び転写位置へと導き、裏面にも画像を記録して後、排出ローラ２５６で排紙トレイ２５７上に排出する。
【００８３】
一方、画像転写後の中間転写ベルト２１０は、中間転写体クリーニング装置２１７で、画像転写後に中間転写ベルト２１０上に残留する残留トナーを除去し、タンデム画像形成部２２０による再度の画像形成に備える。
【００８４】
以上、本実施形態によれば、回転可能に支持される回転軸５０と、回転軸５０の周面に螺旋状に突設せしめられた螺旋羽根である羽根５１とを有し、自身の回転に伴って粉体を撹拌しながら羽根５１により回転軸方向に搬送するスクリュにおいて、羽根５１の一ピッチ内で、羽根５１の搬送面５１ａが波打っている。羽根５１の一ピッチ内で、羽根５１のが波打っていることで、回転軸５０に対して羽根５１ａが垂直に近くなったり平行に近くなったりする。回転軸５０に対して羽根５１が垂直に近くなるほど回転軸方向への粉体の搬送力が大きくなり、回転軸５０に対して羽根５１ａが平行に近くなるほど回転軸方向への粉体の搬送力が小さくなる。よって、前記一ピッチ内で、羽根５１の側面が波打っていることで、羽根５１による回転軸方向への粉体の搬送力が一ピッチ内で異なる。前記搬送力が大きくなるほど粉体が回転軸方向へ搬送され易くなり、前記搬送力が小さくなるほど粉体が回転軸方向へ搬送され難くなるので、前記一ピッチ内で羽根５１によって回転軸方向に搬送される粉体の搬送速度に速度差が生じる。前記搬送速度が大きくなるほど粉体が単位時間あたりに回転軸方向へ搬送される距離が長くなり、前記搬送速度が小さくなるほど粉体が単位時間あたりに回転軸方向へ搬送される距離が短くなる。このように、単位時間あたりに粉体が回転軸方向へ搬送される距離が前記一ピッチ内で異なることにより、粉体が回転軸方向で混ざり易くなる。よって、２種類以上の粉体を攪拌搬送する際に、前記一ピッチ内で、羽根５１の搬送面５１ａが波打っていない場合よりも粉体を回転軸方向で分散させることができる。
また、本実施形態によれば、回転可能に支持される回転軸５０と、回転軸５０の周面に螺旋状に突設せしめられた螺旋羽根である羽根５１とを有し、自身の回転に伴って羽根５１により粉体を撹拌しながら回転軸方向に搬送するスクリュにおいて、羽根５１の一ピッチ内で、羽根５１の稜線と回転軸５０に直交する仮想平面とで成す角の大きさが変化している。前記成す角の大きさが小さくなるほど回転軸５０に対して羽根５１が垂直に近くなり、前記成す角の大きさが大きくなるほど回転軸５０に対して羽根５１が平行に近くなる。回転軸５０に対して羽根５１が垂直に近くなるほど回転軸方向への粉体の搬送力が大きくなり、回転軸に対して羽根５１が平行に近くなるほど回転軸方向への粉体の搬送力が小さくなる。よって、前記一ピッチ内で、羽根５１の稜線と回転軸５０に直交する仮想平面とで成す角の大きさを変化させることで、羽根５１による回転軸方向への粉体の搬送力が一ピッチ内で異なる。前記搬送力が大きくなるほど粉体が回転軸方向へ搬送され易くなり、前記搬送力が小さくなるほど粉体が回転軸方向へ搬送され難くなるので、前記一ピッチ内で羽根５１によって回転軸方向に搬送される粉体の搬送速度に速度差が生じる。前記搬送速度が大きくなるほど粉体が単位時間あたりに回転軸方向へ搬送される距離が長くなり、前記搬送速度が小さくなるほど粉体が単位時間あたりに回転軸方向へ搬送される距離が短くなる。このように、単位時間あたりに粉体が回転軸方向へ搬送される距離が前記一ピッチ内で異なることにより、粉体が回転軸方向で混ざり易くなる。よって、２種類以上の粉体を攪拌搬送する際に、前記一ピッチ内で、羽根５１の稜線と回転軸５０に直交する仮想平面とで成す角の大きさを変化させていない場合よりも粉体を回転軸方向で分散させることができる。
また、本実施形態によれば、羽根５１の一ピッチ内で羽根５１の搬送面５１ａが波打っているスクリュの少なくとも羽根５１の稜線と回転軸５０に直交する仮想平面とで成す角の大きさが上記一ピッチ内で変化していることで、羽根５１の稜線部５１ｂも波打っている。羽根５１の稜線部５１ｂが波打っているスクリュは回転軸５０に対する羽根５１の角度が徐々に変わるため、現像剤の搬送速度も刻々と変わり速度差によって回転軸方向に分散することができる。羽根５１の稜線部５１ｂが波打つことで羽根５１が回転軸５０に対して寝ている箇所では、羽根５１の稜線部５１が波打っていないスクリュよりも現像剤上面に浮遊したトナーを現像剤中に取り込む力が強くなる。そのため、補給トナーの現像剤中への取り込み、分散を従来の羽根５１の稜線部５１ｂが波打っていないスクリュよりも早く行うことができる。また、回転軸５０に回転軸方向と平行に設けられたパドル５３よりも回転軸方向への搬送力があるので、回転軸５０にパドル５３を設けた構成よりも現像剤の回転軸方向の搬送速度の低下を抑えることができる。
また、本実施形態によれば、羽根５１の一ピッチ内で羽根５１の搬送面５１ａが波打っているスクリュの少なくとも羽根５１の根元５１ｃと回転軸５０に直交する仮想平面とで成す角の大きさが上記一ピッチ内で変化していることで、羽根５１の根元５１ｃも波打っている。羽根５１の根元５１ｃが波打っていることで、羽根５１の根元５１ｃが波打っているスクリュは回転軸５０に対する羽根５１の角度が徐々に変わるため、粉体の搬送速度も刻々と変わり速度差によって回転軸方向に粉体を分散することができる。羽根５１の根元５１ｃが波打つことで羽根５１が回転軸５０に対して寝ている箇所では、羽根５１の根元５１ｃが波打っていないスクリュよりも現像剤上面に浮遊したトナーを現像剤中に取り込む力が強くなる。そのため、補給したトナーの現像剤中への取り込み、分散を従来の羽根５１の根元５１ｃが波打っていないスクリュよりも早く行うことができる。また、回転軸５０に回転軸方向と平行に設けられたパドル５３よりも回転軸方向への搬送力があるので、回転軸５０にパドル５３を設けた構成よりも現像剤の回転軸方向の搬送速度の低下を抑えることができる。
また、本実施形態によれば、トナーとキャリアとを含有する現像剤を搬送する現像剤搬送部材と、現像剤搬送部材によって搬送されてくる現像剤を自らの無端移動する表面に担持しながら、自らの表面移動に伴って潜像担持体との対向領域に搬送して、潜像担持体に担持される潜像を現像する現像剤担持体とを有する現像装置において、前記現像剤搬送部材とし、本発明のスクリュを用いることで、現像剤担持体へ供給する現像剤のトナー濃度を均一にし、画像濃度変動を小さくすることができ異常画像が発生するのを抑制できる。
また、本実施形態によれば、潜像を担持する潜像担持体と、潜像担持体上の潜像を現像する現像手段と、潜像担持体上で現像された可視像を転写体に転写する転写手段とを備える画像形成装置における少なくとも潜像担持体及び現像手段を１つのユニットとして共通の保持体に保持して画像形成装置本体に一体的に着脱されるプロセスカートリッジにおいて、前記現像手段として、本発明のスクリュが設けられた現像装置を用いることで、現像剤担持体へ供給する現像剤のトナー濃度を均一にし、画像濃度変動を小さくすることができ異常画像が発生するのを抑制できる。
また、本実施形態によれば、潜像を担持する潜像担持体と、潜像担持体上の潜像を現像する現像手段とを備える画像形成装置において、前記現像手段として、本発明のスクリュが設けられた現像装置を用いることで、現像剤担持体へ供給する現像剤のトナー濃度を均一にし、画像濃度変動を小さくすることができ異常画像が発生するのを抑制できる。
【符号の説明】
【００８５】
１        読取部
２        ランプ
４        増幅器
５        変換器
６        画像処理部
８        シェーディング補正部
９        フィルタ
１０      補正部
１１      階調処理部
１２      像形成部
１３      書き込み部
１４      レーザ光
１５      帯電チャージャ
１６      現像スリーブ
１７      給紙トレー
１８      システム制御部
１９      操作部
２０      温湿度検知部
２７      トナー濃度センサ
３０      感光体ドラム
４０      現像装置
４１      現像剤収容部
４２      現像ケース
４３      ドクターブレード
４４      現像剤撹拌搬送スクリュ
４５      現像剤撹拌搬送スクリュ
４６      トナーホッパ
４８      トナー補給制御部
５０      回転軸
５１      羽根
５１ａ    搬送面
５１ｂ    稜線部
５１ｃ    根元
５２      切り欠き
５３      パドル
２００    複写装置本体
２１０    中間転写ベルト
２１４    支持ローラ
２１５    支持ローラ
２１６    支持ローラ
２１７    中間転写体クリーニング装置
２１８    画像形成部
２２０    タンデム画像形成部
２２１    露光装置
２２２    二次転写装置
２２３ａ  ローラ
２２４    二次転写ベルト
２２５    定着装置
２２６    定着ベルト
２２７    加圧ローラ
２２８    シート反転装置
２４０    感光体ドラム
２４８    給紙路
２４９    レジストローラ
２５０    給紙ローラ
２５１    手差しトレイ
２５２    分離ローラ
２５３    給紙路
２５５    切換爪
２５６    排出ローラ
２５７    排紙トレイ
２６０    帯電装置
２６１    現像装置
２６５    現像スリーブ
２６６    現像剤収容部
２６７    現像剤撹拌スクリュ
２６９    仕切り板
２７０    現像ケース
２７１    トナー濃度センサ
２７３    ドクターブレード
２８０    トナー補給制御部
２８２    温湿度検知部
３００    給紙テーブル
３４２    給紙ローラ
３４３    ペーパーバンク
３４４    給紙カセット
３４５    分離ローラ
３４６    給紙路
３４７    搬送ローラ
４００    スキャナ
４３３    第一走行体
４３４    第二走行体
４３５    結像レンズ
４３６    センサ
５００    原稿自動搬送装置
５３０    原稿台
５３２    コンタクトガラス
【先行技術文献】
【特許文献】
【００８６】
【特許文献１】特開２００７−３３４２８７号公報
【図１】
2010266575.tif 000003
【図２】
2010266575.tif 000004
【図３】
2010266575.tif 000005
【図４】
2010266575.tif 000006
【図５】
2010266575.tif 000007
【図６】
2010266575.tif 000008
【図７】
2010266575.tif 000009
【図８】
2010266575.tif 000010
【図９】
2010266575.tif 000011
【図１０】
2010266575.tif 000012
【図１１】
2010266575.tif 000013
【図１２】
2010266575.tif 000014
【図１３】
2010266575.tif 000015
【図１４】
2010266575.tif 000016
【図１５】
2010266575.tif 000017
【図１６】
2010266575.tif 000018