(57)【要約】    【課題】  回収搬送路と供給搬送路とを分離した構成で、現像剤担持量不足の発生を防止することができる現像装置、並びにこの現像装置を備えた画像形成装置を提供すること。    【解決手段】  複数の搬送部材を具備し、その各搬送部材が並列して配置しており、搬送部材は現像剤担持体３近傍の第一撹拌室１１と現像剤担持体３から離れた第二撹拌室１２もしくはさらに多くの撹拌室からなっており、現像剤担持体３下流において現像剤担持体３上の現像剤が現像剤担持体３近傍の第一撹拌室１１以外の所に搬送されるように隔壁１５が配置された現像装置１において、第一撹拌室１１の搬送部材１３が現像剤の搬送方向の長手領域で、搬送方向上流から下流に向かうにつれて、搬送部材１３による現像剤の搬送量が低下すると共に、搬送部材１３を構成する羽根と羽根の間隔１０２は広くなっていくこと。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の搬送部材を具備し、その各搬送部材が並列して配置しており、搬送部材は現像剤担持体３近傍の第一撹拌室１１と現像剤担持体３から離れた第二撹拌室１２もしくはさらに多くの撹拌室からなっており、現像剤担持体３下流において現像剤担持体３上の現像剤が現像剤担持体３近傍の第一撹拌室１１以外の所に搬送されるように隔壁１５が配置された現像装置１において、第一撹拌室１１の搬送部材１３が現像剤の搬送方向の長手領域で、搬送方向上流から下流に向かうにつれて、搬送部材１３による現像剤の搬送量が低下すると共に、搬送部材１３を構成する羽根と羽根の間隔１０２は広くなっていくことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
請求項１に記載の画像形成装置において、第一撹拌室１１における搬送部材１３の現像剤の搬送量が第一撹拌室１２の最上流にて最大となることを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
請求項１に記載の画像形成装置において、第一撹拌室１１の搬送部材１３の軸径が長手方向で上流側から下流側になるに従って、太くなる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、複写機、ファクシミリ、プリンタ等に用いられる現像装置並びにこれを用い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】
従来から、トナーと磁性キャリアとを含む二成分の現像剤を用いた現像装置が広く用いられている。この種の現像装置では、内部に複数の磁極を備え、表面が回転する現像剤担持体の表面上に現像剤を担持し、潜像担持体と対向する現像領域で潜像担持体の表面上の潜像に現像剤中のトナーを供給することで潜像担持体上の潜像を現像するものが広く用いられている（例えば、特許文献１及び２）。特許文献１及び２に記載の現像装置では、現像剤担持体の回転軸に平行な方向に現像剤を搬送する複数の現像剤搬送部材を備える。
【０００３】
そして、現像剤搬送部材を配置した現像剤搬送路内で現像剤を循環させつつ、循環する現像剤の一部を現像剤担持体の表面に供給し、現像領域を通過した現像剤は現像剤担持体の表面から現像剤搬送路内に回収し、他の現像剤とともに循環させる。また、現像領域ではトナーが消費されるため、そのトナー消費に応じて現像装置の一部に設けられたトナー補給口から現像剤搬送路内に適宜にトナーが補給される。補給されたトナーは、現像剤搬送路内の現像剤とともに現像剤搬送部材によって搬送されつつ、撹拌・混合される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−１９７５３９号公報
【特許文献２】特開２００９−１９２５５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１及び２には、現像剤搬送路のうち、現像剤を供給搬送部材によって搬送しつつ現像剤担持体に供給する供給搬送路と、現像剤を回収搬送部材によって搬送しつつ現像領域を通過した現像剤担持体表面上の現像剤を回収する回収搬送路とが形成された現像装置が記載されている。これらの現像装置では、供給搬送路と回収搬送路とは、軸線方向に直交する断面における端部が現像剤担持体の表面と対向する仕切り部材によって空間的に仕切られている。
【０００６】
このように、供給搬送路と回収搬送路とを分離した現像装置は、現像領域を通過してトナー濃度が低下した現像剤が現像に用いられないため、潜像担持体上で潜像が現像されたトナー像の濃度偏差を小さくすることができる。
【０００７】
また、特許文献１及び２に記載の現像装置は、供給搬送路と回収搬送路との少なくとも一部が上下方向で重なるように、回収搬送部材を供給搬送部材よりも上方に配置している。供給搬送路と回収搬送路との少なくとも一部が上下方向で重なるように配置することで、供給搬送路と回収搬送路とを水平方向に並べて配置する構成に比べて、現像装置の水平方向の幅を小さくすることができる。
【０００８】
しかしながら、現像後の現像剤を供給搬送部材ではなく回収搬送部材で回収するような現像装置（以降、機能分離型現像装置）では、次のような問題が生じることがあった。
【０００９】
機能分離型現像装置では、回収搬送路内では回収搬送部材によって現像剤を搬送しつつ、供給搬送部材により供給した現像剤が現像剤担持体の回転軸に平行な方向の全域に渡って供給される。供給搬送路において、現像剤担持体から現像剤の落下が発生しないため、供給搬送路上流に回収搬送路から供給される現像剤を現像剤担持体の下流側端部まで搬送することが必要になる。このため、供給搬送路内の供給搬送部材で十分な量の現像剤を供給搬送路下流部まで現像剤を搬送出来ないと、現像剤担持体の下流側端部に十分な量の現像剤を供給することができなくなる。
【００１０】
供給搬送路内の領域と対向する現像剤担持体の表面では供給される現像剤の量が不十分だと、担持する現像剤の量が不十分となる現像剤担持量不足が発生する。現像剤担持量不足が発生すると、現像時に現像剤担持体から所定量のトナーを潜像担持体に供給することができなくなり、トナー濃度が薄くなって、トナー像の濃度ムラの原因となる。
【００１１】
上記問題を解決する方法として、例えば、供給搬送部材や回収搬送部材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、現像剤供給部材の上流側と下流側における現像剤量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、各搬送部材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、現像剤担持体内に内包されるマグネットローラの磁力を下流側で高める方法があるが、現像剤担持体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、その他の磁極へ影響を与える可能性がある。
【００１２】
そこで、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、回収搬送路と供給搬送路とを分離した構成で、現像剤担持量不足の発生を防止することができる現像装置、並びにこの現像装置を備えた画像形成装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的は本発明の、複数の搬送部材を具備し、その各搬送部材が並列して配置しており、搬送部材は現像剤担持体３近傍の第一撹拌室１１と現像剤担持体３から離れた第二撹拌室１２もしくはさらに多くの撹拌室からなっており、現像剤担持体３下流において現像剤担持体３上の現像剤が現像剤担持体３近傍の第一撹拌室１１以外の所に搬送されるように隔壁１５が配置された現像装置１において、第一撹拌室１１の搬送部材１３が現像剤の搬送方向の長手領域で、搬送方向上流から下流に向かうにつれて、搬送部材１３による現像剤の搬送量が低下すると共に、搬送部材１３を構成する羽根と羽根の間隔１０２は広くなっていくことである。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１の現像器によれば、現像剤供給部材の羽根の間隔を搬送方向下流にいくほど大きくすることにより、現像剤供給部材の現像剤搬送量を搬送方向の上流と下流で変化させ、搬送方向下流側においても現像剤担持体に現像剤が汲みあがることが可能となり、出力画像の長手方向の濃度ムラを抑制することが可能となる
本発明は請求項２のような構成の現像器に適用することで、その効果をよりよく発揮する。
【００１５】
本発明は請求項３のような構成の現像器に適用することで、その効果をさらによく発揮する。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の現像器を用いた画像形成装置の例を示す図。
【図２】第１の実施例の現像器を示す図。
【図３】第１の実施例の現像器を示す図。
【図４】第１の実施例の現像器を示す図。
【図５】第１の実施例の説明図。
【図６】第１の実施例の説明図。
【図７】第１の実施例の説明図。
【図８】第１の実施例の説明図。
【図９】第１の実施例の説明図。
【図１０】第１の実施例の説明図。
【図１１】第１の実施例の説明図。
【図１２】第１の実施例の説明図。
【図１３】第２の実施例の説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
［実施例１］
以下に本発明による第１の実施例の現像器について説明する。図１に示したように、本実施例の現像装置は、いわゆるタンデム方式といわれるフルカラー画像形成装置で用いられるものである。各色のトナー像作像工程を行うドラムカートリッジをイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの４色分並列して設け、中間転写ベルト２４上で４色重ねてから転写紙に一括転写し、その後定着器２５によって加圧加熱をすることでフルカラー画像を得る。なお以下の説明で、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの符号を省略し数字を単に示したものは、図１におけるイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各ドラムカートリッジに共通な部分である。
【００１８】
図１によって各ドラムカートリッジにおけるトナー像作像動作について説明する。１次帯電器２１によって帯電された感光ドラム２８表面をレーザー２２によって露光することで感光ドラム２８上に静電潜像が形成され、この潜像を、現像器１によって現像することでトナー像を得る。トナー像は１次転写ローラ２３によって中間転写ベルト２４に多重転写される。転写された後に感光ドラム２８上に残った残トナーはクリーナー２６により除去される。
【００１９】
図２によって、本実施例の現像器１について詳しく説明する。現像装置１のケーシング内の空間のうち、現像剤供給部材として現像剤供給スクリュー１３が配置された供給搬送路１１と、同じく現像剤回収部材として現像剤回収スクリュー１４が配置された回収搬送路１２とは仕切り部材１５によって空間的に仕切られている。また、仕切り部材１５は、軸線方向に直交する断面における端部が現像ローラ１０の表面に対向し、近接して配置されることにより、現像ローラ１０の表面上から現像剤の離脱を促す分離板としても機能する。
【００２０】
現像ローラ１０は、内部に固設された複数の磁石からなるマグネットローラ４と、マグネットローラ４の周囲を回転する現像スリーブ３とから構成される。本実施形態のマグネットローラ４は、複数の磁極として、Ｎ１、Ｎ２、Ｎ３、Ｓ１、及び、Ｓ２の５つの磁極が設けられている。現像スリーブ３は図中矢印Ｂ方向に回転し、磁界発生手段のＮ１極（吸引極）の位置で吸着した現像剤をブレード５方向へ搬送する。Ｓ１極によって穂立ちされられた現像剤はブレード５によってせん断力を受けその量が規制され、現像スリーブ３とブレード５のギャップを通過すると現像スリーブ３上に所定の層厚の現像剤層を形成する。
【００２１】
現像剤層は感光ドラム２８と対向する現像領域に担持搬送され、Ｎ２極によって磁気穂を形成した状態で感光ドラム２８の表面に形成されている静電潜像を現像する。現像に供された後の現像剤はＮ３極（剥離極）とＮ１極の間にある無磁力帯によって現像スリーブ３より剥離される。
【００２２】
図３は現像装置１を、図２の上方向から見た図であるが、図が煩雑となるため現像スリーブ３は取り除いてある。現像装置１は、トナーとキャリアとからなる二成分の現像剤を収容しており、現像剤のトナー濃度を検知するための不図示のトナー濃度センサを備えている。仕切り部材１５の両端は、現像容器２の内部の長手方向両端部側壁までは達しておらず、これにより供給搬送路１１と回収搬送路１２との間で現像剤の受け渡しを行う開口部が形成されている。
【００２３】
図３の上側の、供給搬送路１１から回収搬送路１２へと現像剤を受け渡す開口部を第１開口部１６、図３の下側の、回収搬送路１２から供給搬送路１１へと現像剤を受け渡す開口部を第２開口部１７と呼ぶことにする。上述のように供給搬送路１１、回収搬送路１２には、供給搬送路１１と回収搬送路１２との間で現像剤を図３の矢印方向に循環させる循環部材として供給スクリュー１３、回収スクリュー１４を有する。
【００２４】
現像スリーブ３、供給スクリュー１３、回収スクリュー１４はそれぞれ不図示のギア列によって連結駆動される構成になっていて、同じく不図示の現像器駆動ギアからの駆動を受け取って回転する。これら供給スクリュー１３、回収スクリュー１４の回転により、現像剤は現像容器２内を循環する。また、感光ドラム２８と現像ローラ３との対向部である現像領域に対して、現像スリーブ３の表面移動方向上流側で、現像スリーブ３の表面上に担持されて現像領域に向かう現像剤量を規制する、現像剤規制部材であるドクタブレード５が現像ローラ３の下方に配置されている。
【００２５】
現像装置１では、二成分の現像剤を用いているため、現像装置１内におけるトナー消費に応じて、現像装置１の一部に設けられたトナー補給口５９から現像装置１内に適宜にトナーが補給される。補給されたトナーは、現像装置１内の現像剤とともに、現像剤搬送部材である現像剤回収スクリュー１４及び現像剤供給スクリュー１３によって搬送されつつ、撹拌・混合される。このように、現像剤搬送部材によって撹拌・混合された現像剤は、その一部が現像剤担持体である現像スリーブ３の表面に供給され、その表面に担持される。
【００２６】
本発明では現像方式として２成分現像方式を用い、現像剤はマイナス帯電極性の非磁性トナーと磁性キャリアを混合したものを用いる。非磁性トナーはポリエステル、スチレンアクリル等の樹脂に着色料、ワックス成分などを内包し、粉砕あるいは重合によって粉体としたものに、酸化チタン、シリカ等の微粉末を表面に添加したものである。磁性キャリアは、フェライト粒子や磁性粉を混錬した樹脂粒子からなるコアの表層に樹脂コートを施したものである。初期状態の現像剤中のトナー濃度（現像剤中に含まれるトナーの重量比）は、本実施例では８％である。
【００２７】
図４は、現像装置１内における供給搬送路１１及び回収搬送路１２の現像剤の堆積の様子を示す模式図である。図４中の矢印が現像装置１内での現像剤の流れを示しており、図中の塗りつぶし部は、現像装置１内における現像剤の堆積の様子を示している。
【００２８】
ここで図４の現像装置１は供給搬送路１１と回収搬送路１２は水平もしくは回収搬送路１２が供給搬送路１１よりも高い位置に位置しているものであり、この現像剤の推席の様子は、上から見た剤面を横向きに図示するためにモデル化したものである。また図中の矢印はそれぞれ、現像剤供給スクリュー１３、現像剤回収スクリュー１４の回転によって搬送される現像剤の流れと、中央の仕切り部材１５上の矢印は、上述の現像スリーブ３（非図示）の現像剤剥離領域から現像剤回収スクリュー１４に回収される現像剤の流れを示している。
【００２９】
現像装置１内では、回収搬送路１２において図中の矢印に示される搬送方向に向かって現像剤回収搬送路１２内の現像剤量は増加する傾向にあり、一方、供給搬送路１１においての図中の矢印に示される搬送方向に向かって、供給搬送路１１内の現像剤量は減少する傾向がある。ここで、機能分離現像装置における現像剤供給搬送路１１の搬送量不足による現像スリーブ３上のコート不良のメカニズムについて詳しく説明する。
【００３０】
本実施例で提案している機能分離現像器では、上述のように現像スリーブ３上から剥離された現像剤が供給搬送路１１には落ちることなく、回収搬送路１２の方へ回収される。これにより現像工程後のトナー濃度の低下した現像剤がそのまま現像剤供給路１１に戻ることはないので、供給搬送路１１から現像スリーブ３上にくみ上げられる現像剤は、常に供給搬送路１１から新しい現像剤が供給されるようになる。
【００３１】
しかしながら、供給搬送路１１においては、現像スリーブ３に供給する現像剤を供給搬送路１１の上流にて確保した後、その現像剤を現像スリーブ３のコート領域全域に受け渡さなければならない。ここで現像スリーブ３のコート領域全域に現像剤を供給するには、供給搬送路１１内の現像剤供給スクリュー１３の現像剤搬送性をそれに見合った性能にする必要がある。
【００３２】
現像剤供給スクリュー１３の搬送方向上流においては、現像剤回収スクリュー１４から受け渡された現像剤を出来るだけ多く供給搬送路１１内の下流領域まで搬送する必要があるため、現像剤の搬送量が多くなるようなスクリューの構成が望ましい。
【００３３】
一方、現像剤供給スクリュー１３の搬送方向下流においては、搬送方向上流から下流にかけて現像スリーブ３に汲み上げられた後の残り少ない現像剤に対して、それをさらに下流側に搬送してしまうことよりも、下流領域内に留めておくことで、供給搬送路１１の搬送方向下流でも現像スリーブ３に現像剤を供給することが可能となってくる。すなわち、現像剤供給スクリュー１３の現像剤搬送量は搬送方向上流側では搬送量を多くし、搬送方向下流側では搬送量を少なくする必要がある。
【００３４】
本実施例では上述のように供給搬送路１１における現像剤供給スクリュー１３の特性として搬送方向の上流と下流で現像剤の搬送量を変えることにより、供給搬送路１１の上流及び下流においても現像スリーブ３に現像剤を供給できるような構成を実現する。
【００３５】
本発明では、現像剤搬送スクリューによる現像剤搬送量を、単位時間当たりにおけるスクリューの搬送流量として定義し、以降この搬送流量を用いてスクリューの性能を評価していく。この搬送流量は専用の搬送流量測定装置６０により実測を行うことが可能であり、その結果をもって使用する現像器におけるスクリューの必要な構成を規定することができる。
【００３６】
本発明では上記の搬送流量を測定するにあたり、図５に示すような搬送流量測定装置６０を用いた。この測定装置６０は現像剤搬送用の現像剤搬送容器６１と、現像剤搬送容器６１に現像剤を入れるための現像剤供給装置６３と現像剤搬送容器６１の現像剤搬送方向下流の開口から現像剤が落ちてくるのを回収する測定用容器６２の３つから構成されている。
【００３７】
この現像剤搬送容器６１には、各々の測定用スクリューを設置することで、各スクリューに対して搬送流量を測定することが可能である。現像剤搬送容器６１に設置された測定用スクリューは、非図示の駆動モータから駆動を入力することでスクリューを所定の回転数で回転させることができる。
【００３８】
搬送容器６１内に現像剤がある状態で測定用スクリューを回転させることで、スクリューの搬送方向にならって現像剤が搬送され、搬送容器６１の下流底部にある開口より現像剤は搬送容器６１の外へ排出される。排出された現像剤は搬送容器６１の開口下に配置してある測定用容器６２に回収される。この測定用容器６２には、重量測定用の測りが取り付けられており、測定用容器６２に回収される現像剤の重量を測定することができる。
【００３９】
現像剤供給装置６３は、現像剤搬送容器６１の搬送方向上流の位置に配置してあり、現像剤搬送容器６１内の測定用スクリューの最上流位置に現像剤を供給することができる。現像剤供給装置６３には現像剤供給装置６３内の現像剤排出口から現像剤を排出するためのスクリュー形状の排出搬送部材とその排出搬送部材を回転させるための駆動モータが配置してあり、この駆動モータの回転数を変えることで、現像剤搬送容器６１への現像剤供給量を変化させることができる。
【００４０】
上記のような現像剤流量測定装置６０において、測定用容器６２に溜まった現像剤の重量が現像剤搬送容器６１内を搬送された現像剤の搬送量ということになる。すなわち測定用スクリューが回転している状態において、測定用容器６２の中へ回収された現像剤量がこのスクリューにおける搬送量に相当し、本発明では、スクリュー回転中の単位時間あたりに測定用容器に回収された現像剤の搬送量をスクリューの搬送流量と定義した。
【００４１】
上記のように測定された搬送流量は、搬送容器６１内の現像剤の量との関係で示すことができる。すなわち、同一のスクリューを使用した場合、搬送容器６１内の現像剤が多ければ、スクリューによる搬送流量は増加するし、逆に搬送流量内の現像剤が少なければスクリューによる搬送流量は減少する。
【００４２】
ここで、上述の現像剤搬送容器６１内の現像剤量の測定方法について説明する。現像剤搬送容器６１内の現像剤量の測定方法としては、上述のように搬送流量測定装置６０において、測定用スクリューの搬送流量を測定している状態で、回転している測定用スクリューと現像剤供給装置の現像剤供給を急停止させる。すなわち、これは搬送流量測定時に搬送容器６１で現像剤が搬送されている状態を保存したことになる。
【００４３】
この状態で現像剤搬送容器６１内の現像剤量を測定するために搬送流量測定装置６０とは別の現像剤こぼし容器６４におとす。現像剤こぼし容器６４は図６にあるように、測定用スクリューを含んだ搬送容器６１内の現像剤を移し替えることができるように構成している。
【００４４】
今回使用した現像剤こぼし容器６４は、搬送容器６１の長手方向を小さい区画で測定できるように小分け容器が複数個連なった構成で出来ており、各容器に溜まった現像剤重量を測定することで、搬送容器６１の長手方向に単位長さ当たりでそこに存在していた現像剤量を測定することが可能となる。また、搬送容器６１内の現像剤量を測る際に、搬送容器６１内に設置している測定用スクリューの形状が影響してくる。すなわち、測定用スクリューの羽根のある部分では、当然そこに存在している現像剤は少なくなるので、この現像剤量測定の際にはスクリューの羽根の影響をキャンセルする必要がある。
【００４５】
本実施例では小分け容器は測定用スクリューに対して、スクリューの羽根と羽根の間隔よりも小分け容器の幅よりも小さくなるようにし、かつスクリューの羽根と羽根の間隔が小分け容器幅の整数倍になるような小分け容器を使用することで、各小分け容器の現像剤測定量に対してスクリューの羽根の影響をキャンセルすることを可能とした。
【００４６】
本実施例ではこの小分け容器の容器幅として、スクリューの搬送方向に対して１ｃｍ幅のものを使用した。また、この搬送容器内６１の現像剤量は、上述のように現像剤供給装置６３からの現像剤供給量を調整することで変化させることができる。
【００４７】
上記のように測定された搬送容器６１内の現像剤量に対して、その条件で上記の搬送流量測定装置６０で測定された搬送流量との関係を示したものを搬送流量特性として表すことができる。この一例を図７に示す。横軸が搬送容器６１内の現像剤量、縦軸が搬送容器６１にその現像剤量が得られる条件でスクリューによって搬送される搬送流量になる。
【００４８】
図７に示しているのは同一形状のスクリューで搬送容器６１内の現像剤を振った時の結果であり、これに対してスクリューの形状が変わると、図７に示したものとは傾向が変わった特性が得られる。例えは、図７の結果に対して搬送流量がさらに大きいスクリューでは図７に示す点線のような傾向が得られ、逆に搬送流量が小さいスクリューでは図７に示す鎖線のような傾向が得られる。
【００４９】
本発明で使用した搬送流量測定装置６０においては、上述のように搬送容器６１内の現像剤容量と搬送流量の関係をとることで、各スクリューの搬送流量特性を比較することができる。
【００５０】
次に、本発明の特徴部分であるスクリューの構成について説明する。図８に示すような搬送スクリュー１０１は、一般に回転軸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、左側が現像剤搬送方向の上流側、右側が下流側である。この搬送スクリュー１０１の上流側から下流側へ向かって羽根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となる。
【００５１】
図８におけるスクリュー構成の羽根１周分を拡大したものを図９に示す。ここでスクリューの構成を決める因子としては、図９に示すように羽根と羽根の間の距離（以降、ピッチ間隔１０２）が主な因子として上がってくる。
【００５２】
そこで、本実施例では、上述の搬送流量測定装置６０において、搬送スクリューのピッチ間隔１０２を変えた時の搬送流量の特性の変化について確認を行った。搬送流量の測定条件としては、測定用スクリューの外形はφ２０mm、中心軸はφ８mm、スクリューの回転速度は５００ｒｐｍとし、現像剤は本体で使用するものと同じトナー濃度８％の現像剤を用意して測定を行った。また、測定用スクリューは上記条件に対して、ピッチ間隔１０２を２０ｍｍのものから５０ｍｍのものまで５ｍｍおきに変えた条件のスクリューを複数本用意し、各スクリューに対して、図７に示したような、搬送容器内現像剤と搬送流量の関係を求めた。
【００５３】
各スクリューにおいて、上記検討で得られた搬送流量特性を比較するために、現像剤こぼし容器６４による搬送容器６１内現像剤量の測定結果が２ｇ／ｃｍになるように現像剤供給装置６３の条件を合わせた時の各スクリューの搬送流量を比較した。その結果を図１０に示す。
【００５４】
図１０では、横軸をスクリューのピッチ間隔１０２を示しており、縦軸は搬送容器６１内の現像剤が２ｇ／ｃｍの時のスクリューの搬送流量[ｇ／ｓｅｃ]を示している。この結果から、スクリューのピッチ間隔１０２は小さい時から間隔が大きくなってくると搬送流量が多くなってくる。しかし、搬送流量はピッチ間隔１０２のある値（本実施例では３５ｍｍ）でピークを迎えるとそれ以降は逆に搬送流量は少なくなってくる。
【００５５】
すなわち、スクリューのピッチが小さいとスクリューに搬送力をもらった現像剤は次のスクリューに衝突してしまい、現像剤は搬送方向とは逆の方向に力を受けてしまうため、全体での搬送流量は低下してしまう。一方、スクリューのピッチ間隔１０２が大きすぎると図１１に示すようにスクリューの搬送面の角度αが小さくなってしまうため、スクリューの現像剤の搬送力をＦとした場合、現像剤の搬送方向成分Ｆ１が小さくなるため、スクリューの搬送力は低下する。しかし、ピッチ間隔が大きくなる分、現像剤を持ち上げる方向のＦ２が大きくなるため、現像スリーブに現像剤を運ぶ力は大きくなってくる。
【００５６】
ここでスクリューの搬送面の角度αに対する搬送方向の力と持ち上げ方向の力について示したものを図１２に示す。角度αが０度の時は羽根がない状態であるため、搬送力Ｆ１は搬送力が得られない。ここから角度が大きくなってくると羽根が立ってくるので搬送力Ｆ１は増加してくる。一方スクリューの上に持ち上げる力Ｆ２はそれに反して減少してくる。また、上述してきた搬送スクリューの搬送流量はここでの搬送力Ｆ１について評価して結果ともいえる。
【００５７】
本実施例では、この搬送流量の測定結果を顧み、現像剤供給スクリュー１３に使用する羽根の形状を搬送方向の上流から下流に向けて羽根の間隔を大きくしていくことで、羽根の間隔としては現像剤供給スクリュー１３の搬送方向最上流側が搬送流量のピークになるようなものを選定した。これにより、現像剤供給スクリュー１３の下流側においては現像剤を貯める効果に加え、上述のように現像剤を持ち上げる効果も得ることができ、供給搬送路１１の下流側において現像剤を現像スリーブにさらに供給しやすい構成が得られる。
【００５８】
また、搬送スクリューのピッチ間隔１０２を上流と下流にかけて変える構成としては、上流から下流に向けてピッチ間隔１０２が単調変化していくようなものを使用するのが望ましいが、搬送スクリューの構成を搬送方向の長手領域で分割し、段階的に搬送方向の上流から下流に向けて、ピッチ間隔１０２を広くしていくような構成にしてもよい。
【００５９】
本実施例では、現像剤供給スクリュー１３を長手方向に３分割し、ピッチ間隔１０２をそれぞれ異なるものを採用した。この３分割はスクリューを長手方向で３等分するようにし、それぞれの領域に対し、図１０の結果より、搬送方向の上流側から３５ｍｍピッチ、４０ｍｍピッチ、４５ｍｍピッチとピッチ間隔を変えるものを使用した。
【００６０】
これにより供給搬送路１１において、搬送方向上流側では現像剤の搬送流量は多い状態になり、上流から下流に向けて大量の現像剤が送られるようになった。一方、現像剤搬送方向下流側においては現像剤の搬送流量は少なくなり、搬送方向上流から送られた現像剤を下流において貯める構成が可能になる。これにより現像剤搬送部材の搬送方向下流領域においても現像スリーブに現像剤をくみ上げるために必要な現像剤が確保され、出力画像においても濃度ムラを抑制することが可能となってくる。
【００６１】
［実施例２］
実施例１では機能分離現像装置において、現像剤供給スクリュー１３のピッチ間隔１０２を搬送方向最上流で搬送流量が最も大きいピッチを選択し、そこから搬送下流にむけて、徐々にピッチが広くなるような搬送スクリューを選択することで、現像剤供給スクリュー１３の最下流においても現像剤が保持されるようになり、現像スリーブ３の全領域で均一の現像剤をコートさせることが可能となったが、使用する現像剤の状態により、所望の搬送流量が得られなくなることがある。
【００６２】
例えば、本体の設置環境湿度が８０％以上のような高湿環境下の場合、２成分現像剤は、摩擦帯電しても帯電量が低い状態になってしまい、トナーとキャリアの静電的付着力が低くなることで、搬送スクリューで搬送しようとしても、スクリューをすりぬけやすくなり、所望の搬送流量が得られなくなってしまう。
【００６３】
そのため、本実施例では上記のような系のおいても、機能分離現像装置で現像スリーブ３のコート性を維持するために、実施例１の構成に加えて、現像剤供給スクリュー１３の軸径を搬送方向上流から下流に向けて太くする。搬送スクリューの軸径が太くなると、搬送経路の搬送方向に対して垂直方向の断面で見た場合、搬送経路内の断面積に対してスクリューの面積の比率が増加するため、そこに存在する現像剤分の面積比率が低下し、結果として現像剤の剤面が上昇する。これにより現像スリーブ３最下流においては剤面があがるため、現像スリーブ３に現像剤を供給することが可能になる。
【００６４】
本実施例で軸径を太くすることで、搬送方向の垂直面におけるスクリューの面積比率を増加させたが、スクリューの羽根自体を大きくする方法や２条のスクリューを使用する方法でも同様の効果を得ることができる。
【００６５】
本実施例では、実施例１の搬送方向に３分割した現像剤供給スクリュー１３に対して、図１３に示すようにスクリューの軸径を上流から６ｍｍ、８ｍｍ、１０ｍｍと３段階で変化させた。
【００６６】
上述のようにこの搬送スクリューの分割数は任意であり、望ましくは、上流から下流に向けて単調に太くなっていく方が良い。また、採用する軸径においても、上流から下流に向けて太くなるような構成であれば、本実施例で採用した値以外を使用しても、所定の効果は得ることができる。
【００６７】
本実施例のような構成を採用することにより、本体の設置環境が高湿環境下である場合においても、機能分離現像装置で現像スリーブ３の全域でコート性を維持することが可能となり、出力画像において長手方向で濃度ムラが抑制された画像形成装置を実現することが可能となる。
【符号の説明】
【００６８】
１．現像器
２．現像容器
３．現像スリーブ
４．マグネットローラ
５．ドクタブレード
１０．現像ローラ
１１．供給搬送路
１２．回収搬送路
１３．現像剤供給スクリュー
１４．現像剤回収スクリュー
１５．仕切り部材
１６．第１開口部
１７．第２開口部
２８．感光ドラム
６０．搬送流量測定装置
６１．現像剤搬送容器
６２．測定用容器
６３．現像剤供給装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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