(57)【要約】      （修正有）【課題】現像剤攪拌搬送部材に線状部材を設けたものにおいて、現像剤攪拌性能を悪化させずに駆動トルク変動を生じにくくすることができる現像装置、及び画像形成装置を提供する。【解決手段】現像装置に設けた搬送スクリュウ４３，４４には、スクリュウ羽根５１の螺旋方向とは逆の螺旋方向でかつスクリュウ羽根５１の螺旋ピッチより大きい螺旋ピッチとなるよう回転軸の周方向に１回転以上している線状部材としての２本の螺旋線状部材５２を、スクリュウ羽根５１にその両端部又は両端部近傍を固定して設けている。上記スクリュウ羽根５１は現像剤を主に回転軸に平行に搬送する。そして、上記螺旋線状部材５２は、スクリュウ羽根５１の現像剤搬送方向とは逆行する方向に現像剤に対して搬送力を及ぼすとともに、現像剤を主に剪断、攪拌する。【選択図】  図３
2004258237.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナーとキャリアとを含む現像剤を収容する現像剤収容部と、
表面に静電潜像が形成される像担持体と対向するように配置され、該現像剤の薄層を担持して該像担持体との近接位置に搬送する現像剤担持体と、
該現像剤担持体に対して平行に配置され該現像剤を攪拌して該現像剤担持体に搬送する現像剤攪拌搬送部材とを備え、
該現像剤担持体と該像担持体との近接位置で該現像剤担持体上の該現像剤から該像担持体にトナーを転移させて該静電潜像を可視化する現像装置において、
上記現像剤攪拌搬送部材が、
回転軸と、
該回転軸の周囲に形成された螺旋状羽根部材と、
両端部又は該両端部近傍が該螺旋状羽根部材に固定され、少なくとも該回転軸に対して０度以外の角度をもつように設けられた単数又は複数の線状部材とからなることを特徴とする現像装置。
【請求項２】
請求項１の現像装置において、
上記線状部材が上記回転軸の周囲に螺旋状に設けられた螺旋線状部材であって、該螺旋線状部材の螺旋ピッチが上記螺旋状羽根部材の螺旋ピッチと異なることを特徴とする現像装置。
【請求項３】
請求項１又は２の現像装置において、
上記線状部材が上記回転軸の周囲に螺旋状に設けられた螺旋線状部材であって、該螺旋線状部材の螺旋方向が上記螺旋状羽根部材の螺旋方向と異なることを特徴とする現像装置。
【請求項４】
請求項１、２、又は３の現像装置において、
上記現像剤が、体積平均粒径Ｒｔが１０μｍ以下のトナーと体積平均粒径Ｒｃが１００μｍ以下のキャリアとを含み、
上記螺旋状羽根部材は上記線状部材の断面の上記回転軸法線方向に占める長さの和Ｂ（＝Σｂ）の最大値ＢＭＡＸが、以下の数１及び数２の式
【数１】
2004258237.tif 000003
【数２】
2004258237.tif 000004
ただし、Ｒｃ：キャリアの体積平均粒径
Ｄ：螺旋状羽根部材の回転軌跡の直径［ｍｍ］
ｄ：回転軸の外径［ｍｍ］
の関係に設定されていることを特徴とする現像装置。
【請求項５】
請求項１、２、３、又は４の現像装置において、
上記現像剤攪拌搬送部材に上記線状部材を複数設け、該複数の線状部材のうち５０％以上を上記螺旋状羽根部材の先端部の回転軌跡上又は近傍に配置したことを特徴とする現像装置。
【請求項６】
請求項１、２、３、４、又は５の現像装置において、
上記螺旋状羽根部材に固定された上記線状部材の６０％乃至９５％が上記現像剤に埋没した状態で回転するよう該線状部材の対現像剤埋没率を設定したことを特徴とする現像装置。
【請求項７】
請求項１、２、３、４、５、又は６の現像装置において、
上記現像剤攪拌搬送部材の軸方向断面において、該断面に存在する上記線状部材の同一回転軌跡面に存在する該線状部材の断面積占有率が７０％以下に設定されていることを特徴とする現像装置。
【請求項８】
請求項１、２、３、４、５、６、又は７の現像装置において、
上記現像剤攪拌搬送部材に上記線状部材を複数設け、該複数の線状部材の少なくとも一部が互いに異なる回転軌跡をもつことを特徴とする現像装置。
【請求項９】
請求項１、２、３、４、５、６、７、又は８の現像装置において、
上記現像剤攪拌搬送部材における上記回転軸の６０％以上が現像剤に埋没した状態で回転するよう該回転軸の対現像剤埋没率を設定したことを特徴とする現像装置。
【請求項１０】
請求項１、２、３、４、５、６、７、８、又は９の現像装置において、
現像剤搬送方向が互いに異なる少なくとも一対の上記現像剤攪拌搬送部材を設けたことを特徴とする現像装置。
【請求項１１】
請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、又は１０の現像装置において、上記線状部材のうち少なくとも一部の線状部材が、上記現像剤担持体表面の線速以下の速度で回転するよう該線状部材の回転速度を設定したことを特徴とする現像装置。
【請求項１２】
請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、又は１１の現像装置において、
上記現像剤攪拌搬送部材に上記線状部材を複数設け、該複数の線状部材が上記螺旋状羽根部材に固定されている位置以外の位置で該複数の線状部材を互いに連結するための連結手段を設けたことを特徴とすることを特徴とする現像装置。
【請求項１３】
請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、又は１２の現像装置において、
上記線状部材１本当たりの上記回転軸法線方向に占める長さを上記キャリア体積平均粒径Ｒｃの２０倍以下としたことを特徴とする現像装置。
【請求項１４】
請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、又は１３の現像装置において、
現像装置の駆動トルク変動が±２５％以下であることを特徴とする現像装置。
【請求項１５】
請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、又は１４の現像装置において、
上記現像剤の流動度が４５ｓｅｃ／５０ｇ（ＪＩＳＺ−２５０２）以下であることを特徴とする現像装置。
【請求項１６】
請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、又は１５の現像装置において、
上記トナーの加速凝集度が２０％以下（パウダーテスター）であることを特徴とする現像装置。
【請求項１７】
請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５、又は１６の現像装置において、
上記現像剤担持体に対して直流成分に交流成分を重畳させたバイアス電界を印加するバイアス印加手段を設けたことを特徴とする現像装置。
【請求項１８】
表面に潜像を担持する像担持体と、該像担持体上に形成された潜像を現像する現像装置とを有する画像形成装置において、
上記現像装置として、請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６、又は１７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】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真、静電記録、静電印刷等において、トナーとキャリアとを混合した現像剤を用いて感光体表面に形成された潜像を顕像化するための現像装置、及びこの現像装置を使用した画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、トナーとキャリアとからなる二成分現像剤を用いて静電潜像を顕像化する現像装置は、現像剤中のトナーとキャリアとの混合状態が画像に影響することから、現像剤の攪拌混合に関する提案が種々なされている。
特許文献１では、現像剤に過大な力を作用させずに、補給トナーを現像剤中に即時に分散させて適切な帯電量を付与することを可能とし、かつ現像剤収容部における現像剤のトナー濃度を均一化する能力を高めることを目的とした現像装置が提案されている。この提案では、トナーとキャリアとを混合した二成分現像剤を収容する現像剤収容部に現像剤が循環移送される現像剤搬送路を設け、現像剤搬送路内に送りねじ状の翼体と翼体間に設けられたメッシュ状のスクリーン部材とを有する現像剤搬送部材を設けている。図１７は、この現像装置に用いられる現像剤搬送部材の一例を示した図である。この現像剤搬送部材が回転することによって、現像剤が搬送されるとともにメッシュ状のスクリーン部材８２を複数回通過し、現像剤の攪拌が行なわれるとともにトナーとキャリアとの摩擦によって適切な帯電が行なわれるように構成されている。
【０００３】
また、特許文献２では、現像装置の駆動開始時及び長時間連続攪拌時の現像剤劣化、現像剤の帯電量不足、画像濃度の低下、放置混色の増加等の問題を解消するために次のような現像装置が提案されている。図１８は、この現像装置に用いられる現像剤搬送部材の一例を示した図である。この現像剤搬送部材は、回転軸５５の周囲に搬送部としての螺旋状羽根部材５６と攪拌部としての複数の突起部材５７とを設けている。更に突起部材の突設方向に対して垂直方向から投影したときの突起部材の最大投影面積Ｘが、
式１  （Ｐ×Ｄ）／２００≦Ｘ≦（Ｐ×Ｄ）／７
式２  ０．０１５〔Ｄ×（Ｆ＋ｆ）〕≦Ｘ≦０．２〔Ｄ×（Ｆ＋ｆ）〕
の関係になるように設定している。式中、Ｐは搬送部の螺旋状羽根部材のピッチ距離［ｍｍ］、Ｄは搬送部の螺旋状羽根部材先端部の回転軌跡の直径［ｍｍ］、Ｘは突起部材の上記最大投影面積［ｍｍ２］、Ｆは搬送部の根元部における回転軸方向の幅寸法［ｍｍ］、ｆは搬送部４５Ｂの先端部における幅寸法［ｍｍ］である。
【０００４】
しかし、上記特許文献１に記載されている発明では、スクリーン部材８２を図１７のようにパドル状に設けた場合、スクリーン部材が鉛直方向下向きとなったときに現像剤に埋没するため現像剤から受ける反作用が大きくなり、スクリーン部材の駆動トルクが平均トルクより大幅に高まる恐れがある。また、スクリーン部材８２が現像ローラと最近接対向位置となったきにも、この対向部におけるスクリーン部材と現像ローラとの剤移送方向が異なることや現像ローラ上に磁力で担持される現像剤からの反作用力が加わることなどによってスクリーン部材の駆動トルクが平均トルクより大幅に高まる恐れがある。以上の理由により、トルク変動が大きく、駆動モータトルクに余裕が少ない状態が発生しやすくなる。駆動モータトルクに余裕が少なくなると、現像系の回転ムラが生じやすくなり、現像画像にピッチムラ、バンディング等の濃度ムラが発生し易い。従って、スクリーン部材の駆動トルクが平均トルクより大幅に高まっても駆動モータトルクの余裕が少なくならないように、予め駆動モータトルク余裕を大きくとる必要があった。一方、翼体の一部又は全体をスクリーン部材で構成することも提案されているが、この場合はスクリーン部材の開き目の部分に現像剤を押し出す能力がない為、現像剤を軸方向に攪拌する能力が低減するという副作用がある。
【０００５】
また、上記特許文献２に記載されている発明では、螺旋状羽根部材の回転軸に突設された複数の突起部材５７によって剤を遠心方向に投げ出す機能はあるが、現像剤搬送部材の回転軸方向における突起部材の密度（本数）が少ない。このため、突起部材が現像剤に突入した直後に突起部材後方に生じる空隙部への現像剤の自重落下移動を利用する態様の現像剤の攪拌効果は殆どえられず、流動する現像剤の分散混合、攪拌機能に関し改良の余地がある。
【０００６】
上述したような従来技術の事情に鑑みて、本出願人は先に、平成１４年特許願第３６２９６８号で、図１９（ａ）（ｂ）に示すように、現像剤攪拌搬送部材に回転軸の周囲に形成された螺旋状羽根部材５６と、回転軸の軸方向に対して所定の角度をもって上記螺旋状羽根部材５６に固定された複数の線状部材５８とを設けた現像装置を提案した。
この提案によれば、現像剤攪拌搬送部材が軸を中心に回転するのに伴い線状部材が現像剤中に入ったり出たりすることによって、トナーを現像剤攪拌搬送部材の回転軸方向への取り込みと軸から離れた方向へのはき出しとを行う。これにより、トルクをあまり高めることなく、現像剤を効率よく、高速で剪断することが可能であって、補給トナーの現像剤への分散性・攪拌性を優れたものにすることができる。
【０００７】
【特許文献１】
特開平１０−６３０８１号公報
【特許文献２】
特開２０００−１９８２３号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記平成１４年特許願第３６２９６８号で提案した現像装置では、回転軸に対する所定の角度として０度を採用し、線状部材を回転軸に対して平行に設けている。回転軸に平行な線状部材は、その一本一本が現像剤攪拌搬送部材の回転によって一気に現像剤中へ埋没し、一気に現像剤から出てくる。線状部材が現像剤中に埋没する瞬間や現像剤中を移動する間は線状部材にかかるトルクが大きくなり、線状部材が現像剤中から出ている間は線状部材にかかるトルクが小さくなる。このように、線状部材の現像剤中への埋没状態差によって現像剤攪拌搬送部材にかかる駆動トルク変動する。特に線状部材が太いと線状部材の剤中への埋没状態差による駆動トルク変動によってピッチムラやバンディング等が発生し、その結果画像濃度ムラが生じる恐れがある。また、現像剤攪拌搬送部材が現像剤担持体に近接対向して設けられている場合には線状部材の現像剤担持体に対する近接対向状態差による駆動トルク変動によっても画像濃度ムラが生じる恐れがある。
画像濃度ムラを防止する為には線状部材５８を細めにすることが望ましく、この提案の装置においても、図１９（ａ）（ｂ）に示すように細い線状部材を、その本数を多くして設けている。しかし、線状部材５８の本数を多くすると、線状部材５８間の間隔が狭くなり現像剤が通過可能な部分が少なくなって、線状部材５８間を通過できる現像剤量が減少してしまう。すると、現像剤攪拌搬送部材を現像剤搬送方向が互いに逆となるよう平行配置した装置で、一方の現像剤攪拌搬送部材からもう一方の現像剤攪拌搬送部材側への現像剤受け渡しがスムースに行われない場合が生じる。これは、２本の現像剤攪拌搬送部材の連通部で、現像剤を受け取る側の現像剤攪拌搬送部材がその現像剤搬送領域へ現像剤を取り込む能力が不足してしまうからと考えられる。このような状態が生じると、現像剤の軸方向への攪拌性能が悪化する恐れがある。特に流動性の悪い現像剤を使用する場合には、このような軸方向への攪拌性能の低下が著しくなる。
このことから、現像剤攪拌搬送部材に線状部材を設ける構成において、線状部材の本数を増やさなくても線状部材の効果を発揮させることができるようにしつつ上記のような駆動トルク変動も生じないようにすることが望ましい。これが可能となれば、線状部材を設けた現像剤攪拌搬送部材の現像剤攪拌性能を悪化させずに駆動トルク変動に起因する画像濃度ムラを防止することができる。そして、現像剤攪拌搬送部材に線状部材を設けることによって得られた効果である、駆動トルクをあまり高めることなく、現像剤を効率よく、高速で剪断することが可能であって、補給トナーの現像剤への分散性・攪拌性を優れたものとできる効果に加えて、これら線状部材の剤中への埋没状態差に起因して生じる画像濃度ムラの発生も回避することができる。
【０００９】
本発明は以上の背景に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、現像剤攪拌搬送部材に線状部材を設けたものにおいて、現像剤攪拌性能を悪化させずに駆動トルク変動を生じにくくすることができる現像装置、及び画像形成装置を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、トナーとキャリアとを含む現像剤を収容する現像剤収容部と、表面に静電潜像が形成される像担持体と対向するように配置され、該現像剤の薄層を担持して該像担持体との近接位置に搬送する現像剤担持体と、該現像剤担持体に対して平行に配置され該現像剤を攪拌して該現像剤担持体に搬送する現像剤攪拌搬送部材とを備え、該現像剤担持体と該像担持体との近接位置で該現像剤担持体上の該現像剤から該像担持体にトナーを転移させて該静電潜像を可視化する現像装置において、上記現像剤攪拌搬送部材が、回転軸と、該回転軸の周囲に形成された螺旋状羽根部材と、両端部又は該両端部近傍が該螺旋状羽根部材に固定され、少なくとも該回転軸に対して０度以外の角度をもつように設けられた単数又は複数の線状部材とからなることを特徴とするものである。
上記「回転軸に対して０度以外の角度をもつように設ける」方法としては、回転軸芯から等距離の位置に螺旋状に設けたり、回転軸に対してねじれの位置に設けたり、その他種々の設け方がある。
また、請求項２の発明は、請求項１の現像装置において、上記線状部材が上記回転軸の周囲に螺旋状に設けられた螺旋線状部材であって、該螺旋線状部材の螺旋ピッチが上記螺旋状羽根部材の螺旋ピッチと異な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又は２の現像装置において、上記線状部材が上記回転軸の周囲に螺旋状に設けられた螺旋線状部材であって、該螺旋線状部材の螺旋方向が上記螺旋状羽根部材の螺旋方向と異な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、２、又は３の現像装置において、上記現像剤が、体積平均粒径Ｒｔが１０μｍ以下のトナーと体積平均粒径Ｒｃが１００μｍ以下のキャリアとを含み、上記螺旋状羽根部材は上記線状部材の断面の上記回転軸法線方向に占める長さの和Ｂ（＝Σｂ）の最大値ＢＭＡＸが、以下の数３及び数４の式
【数３】
Ｒｃ＜ＢＭＡＸ≦７０Ｒｃ
【数４】
０．０１（Ｄ−ｄ）＜ＢＭＡＸ≦０．３（Ｄ−ｄ）
ただし、Ｒｃ：キャリアの体積平均粒径
Ｄ：螺旋状羽根部材の回転軌跡の直径［ｍｍ］
ｄ：回転軸の外径［ｍｍ］
の関係に設定され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、請求項１、２、３、又は４の現像装置において、上記現像剤攪拌搬送部材に上記線状部材を複数設け、該複数の線状部材のうち５０％以上を上記螺旋状羽根部材の先端部の回転軌跡上又は近傍に配置したことを特徴とするものである。
また、請求項６の発明は、請求項１、２、３、４、又は５の現像装置において、上記螺旋状羽根部材に固定された上記線状部材の６０％乃至９５％が上記現像剤に埋没した状態で回転するよう該線状部材の対現像剤埋没率を設定したことを特徴とするものである。
また、請求項７の発明は、請求項１、２、３、４、５、又は６の現像装置において、上記現像剤攪拌搬送部材の軸方向断面において、該断面に存在する上記線状部材の同一回転軌跡面に存在する該線状部材の断面積占有率が７０％以下に設定されていることを特徴とするものである。
また、請求項８の発明は、請求項１、２、３、４、５、６、又は７の現像装置において、上記現像剤攪拌搬送部材に上記線状部材を複数設け、該複数の線状部材の少なくとも一部が互いに異なる回転軌跡をもつことを特徴とするものである。
また、請求項９の発明は、請求項１、２、３、４、５、６、７、又は８の現像装置において、上記現像剤攪拌搬送部材における上記回転軸の６０％以上が現像剤に埋没した状態で回転するよう該回転軸の対現像剤埋没率を設定したことを特徴とするものである。
また、請求項１０の発明は、請求項１、２、３、４、５、６、７、８、又は９の現像装置において、現像剤搬送方向が互いに異なる少なくとも一対の上記現像剤攪拌搬送部材を設けたことを特徴とするものである。
また、請求項１１の発明は、請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、又は１０の現像装置において、上記線状部材のうち少なくとも一部の線状部材が、上記現像剤担持体表面の線速以下の速度で回転するよう該線状部材の回転速度を設定したことを特徴とするものである。
また、請求項１２の発明は、請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、又は１１の現像装置において、上記現像剤攪拌搬送部材に上記線状部材を複数設け、該複数の線状部材が上記螺旋状羽根部材に固定されている位置以外の位置で該複数の線状部材を互いに連結するための連結手段を設けたことを特徴とするものである。
また、請求項１３の発明は、請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、又は１２の現像装置において、上記線状部材１本当たりの上記回転軸法線方向に占める長さを上記キャリア体積平均粒径Ｒｃの２０倍以下としたことを特徴とするものである。
また、請求項１４の発明は、請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、又は１３の現像装置において、現像装置の駆動トルク変動が±２５％以下であることを特徴とするものである。
また、請求項１５の発明は、請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、又は１４の現像装置において、上記現像剤の流動度が４５ｓｅｃ／５０ｇ（ＪＩＳＺ−２５０２）以下であることを特徴とするものである。
また、請求項１６の発明は、請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、又は１５の現像装置において、上記トナーの加速凝集度が２０％以下（パウダーテスター）であることを特徴とするものである。また、請求項１７の発明は、請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５、又は１６の現像装置において、上記現像剤担持体に対して直流成分に交流成分を重畳させたバイアス電界を印加するバイアス印加手段を設けたことを特徴とするものである。
また、請求項１８の発明は、表面に潜像を担持する像担持体と、該像担持体上に形成された潜像を現像する現像装置とを有する画像形成装置において、上記現像装置として、請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６、又は１７の現像装置を用いたことを特徴とするものである。
請求項１乃至１７の現像装置、請求項１８の画像形成装置においては、現像剤攪拌搬送部材に設ける線状部材に、回転軸に対して０度以外の角度をもたせている。現像剤の剤面は回転軸とほぼ平行であるので、回転軸に対して０度以外の角度をもっている線状部材は、１本のうちでも部分ごとに現像剤への埋没状態が異なる。よって、一本の線状部材に注目したとき、現像剤攪拌搬送部材の回転によって一気に現像剤中へ埋没し一気に出てくることはなく、一部から順次埋没していき一部から順次出てくる。また、線状部材が回転軸に対して０度、即ち平行のときは１本全体が現像剤中に埋没しているか出ているかの何れかであったが、本発明では線状部材が回転軸に対して０度以外なので一部が現像剤中に埋没し残りの部分が現像剤中から出ているという状態もあり得る。この状態のときは現像剤中に線状部材全体が埋没している場合に比して、線状部材が現像剤中を移動するのに必要となるトルクが小さくなる。以上のことは、線状部材を複数設けている場合、各線状部材ごとに同様のことが言える。よって、本発明においては、線状部材の一本全体が一気に現像剤中へ埋没し一気に出てくることはなく、また一部が現像剤中に埋没し残りの部分が現像剤中から出ているという状態もあり得るので、現像剤攪拌搬送部材の駆動トルク変動を生じにくくすることが可能となる。また、現像剤攪拌搬送部材が現像剤担持体に近接対向した位置に設けられている場合でも、線状部材の現像剤担持体への対向状態に極端な差が生じず、現像剤担持体への対向状態差に起因する駆動トルク変動も生じにくくすることが可能となる。これにより、駆動トルク変動を回避するために線状部材を細くする必要がなくなり、その本数を増やす必要もなくなるため、現像剤の攪拌性能が悪化することも回避できる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を適用した画像形成装置の一実施形態として、電子写真方式のプリンタ（以下、単に「プリンタ」という）について説明する。
まず、本実施形態に係るプリンタの基本的な構成について説明する。図１は、本実施形態に係るプリンタを示す概略構成図である。このプリンタは、像担持体たるドラム状の感光体１の周囲に、帯電装置２、光書込装置３、現像装置４、転写装置５、ドラムクリーニング装置６、除電装置７を備えている。また、転写装置５の図中左側方に配設された定着手段８も備えている。
【００１２】
図示しない駆動手段によって図中時計回りに回転駆動せしめられる感光体１は、アルミ等からなる素管の表面に有機感光層が形成されたものであり、回転に伴って帯電装置２によって正又は負極性に一様帯電せしめられる。そして、図示しないパーソナルコンピュータ等から送られてくる画像情報に基づいて光走査情報を構築する光書込装置３から発せられるレーザー光Ｌの走査によって露光部の電位が減衰せしめられる。これにより、露光部周囲の地肌部よりも電位の小さい静電潜像を担持する。この静電潜像は、感光体１の回転に伴って現像装置４との対向位置である現像位置を通過する際に、現像装置４の現像スリーブ４１に担持されるトナーと磁性キャリアとを含有する現像剤に摺擦せしめられる。そして、この現像剤に含まれる例えば負極性のトナーが静電的に付着せしめられてトナー画像に現像される。
【００１３】
上記現像位置よりも感光体回転方向下流側には、感光体１と転写装置５とが対向する転写位置が形成されている。感光体１上で現像されたトナー画像は、感光体１の回転に伴ってこの転写位置に進入する際に、図示しない給紙手段によってタイミングを合わせて搬送されてくるシート状の転写紙Ｐに重ね合わされる。そして、感光体１の露光部と転写装置５との間に形成される転写電界の影響を受けて記録体Ｐ上に静電転写される。この転写の際に感光体１に静電的に付着した転写紙Ｐは、紙の重さ、剛性、紙と分離搬送のための部材（図示を省略）等の作用により感光体から分離される。このようにしてトナー画像が静電転写せしめられた記録体Ｐは、転写位置から定着手段８へと送られる。
【００１４】
上記定着手段８は、内部に図示しない熱源を有する加熱ローラ８ａと、これに押圧される押圧ローラ８ｂとの接触によって定着ニップを形成している。これらローラは、互いの接触部でそれぞれの表面を同方向に移動させるように回転駆動される。かかる構成の定着手段８に送られた記録体Ｐは、定着ニップに挟み込まれてローラ表面移動方向に搬送される。この際、ニップ圧や加熱の影響によってトナー画像が定着せしめられる。定着後の転写紙Ｐは、図示しない排紙手段を経由して機外へと排出される。
【００１５】
上記転写位置を通過した感光体１表面は、その回転に伴ってドラムクリーニング装置６との対向位置を通過する際に、転写残トナーがクリーニングされる。そして、除電装置７によって残留電荷が取り除かれた後、帯電手段によって一様帯電せしめられて初期状態に戻る。
【００１６】
なお、図１では、帯電装置２として、帯電バイアスが印加される帯電ローラ等のバイアス部材を感光体１に接触させる方式のものを示したが、帯電チャージャ等の非接触方式のものを用いても良い。また、レーザー光の照射によって静電潜像を形成する光書込装置３を設けた例を示したが、ＬＥＤアレイからのＬＥＤ光によって光書込を行うものを用いても良い。また、光書込ではなく、イオン噴射等によって静電潜像を形成するものでもよい。また、転写装置５として、転写バイアスが印加される転写ローラを感光体１に接触させるローラ接触方式のものを示したが、ベルトを接触させるベルト接触方式のものや、転写チャージャなどの非接触方式のものを用いても良い。また、ドラムクリーニング装置６として、クリーニングブレードによる掻き取り方式のものを示したが、クリーニングバイアスが印加されるブラシやローラを接触させる静電回収方式のものを用いてもよい。また、潜像担持体としてドラム状の感光体１を設けた例について説明したが、ベルト状の感光体などを用いても良い。また、感光体１とその周囲の機器とを個別に設けたプリンタの例について説明したが、感光体１とその周囲の機器とを１つのユニットとして共通のケーシング内に収めたプロセスカートリッジとしてもよい。例えば、感光体１、帯電装置２、現像装置４及びドラムクリーニング装置６を１つのプロセスユニットとして、プリンタ本体に対して着脱可能に構成するのである。
【００１７】
図２は、上記現像装置４の要部構成を示す拡大構成図である。現像装置４は、ケーシング内に現像部と攪拌部とを有している。現像部には、ケーシングの開口から周面の一部を露出させる現像スリーブ４１や、ドクタブレード４２などが設けられている。筒状の現像スリーブは、アルミニウム、真鍮、ステンレス、導電性樹脂などの非磁性体からなり、その表面がサンドブラスト等によって十点平均粗さＲｚで１０〜２０［μｍ］程度まで粗面化せしめられている。このような粗面化により、現像剤との摩擦抵抗を高めて所定の剤汲み上げ能力を発揮する。サンドブラスト等による粗面化に代えて、表面に数十〜数百［ｍｍ］の深さの溝を複数設けたものを使用していもよい。
【００１８】
図示しない駆動手段によって回転駆動せしめられる現像スリーブ４１内部には、図示しないマグネットローラがスリーブに連れ回らないように固定されている。このマグネットローラは、その周方向に分かれた複数の磁極を有している。これら磁極の影響により、現像スリーブ４ｃの周囲には、法線方向に延びる複数の磁界が形成される。
【００１９】
現像装置４の上記攪拌部には、２つの現像剤攪拌搬送部材としての搬送スクリュウ４３，４４や、図示しないトナー濃度センサ（以下、Ｔセンサという）などが設けられており、トナーと磁性キャリアとを含む現像剤が収容されている。この現像剤（以下、単に「現像剤」という）は、磁性キャリアの表面に多数のトナーを付着させている。そして、２つの搬送スクリュウ４３，４４によって撹拌搬送されながら摩擦帯電せしめられる。図中左側の搬送スクリュウ４３に攪拌搬送される現像剤は、現像スリーブ４１の表面に対してその軸線方向に接触する。すると、現像スリーブ４１から延びる磁界の影響を受けてスリーブ表面に担持されて攪拌部内から汲み上げられる。そして、スリーブ表面に連れ回って搬送される。
【００２０】
上記ドクタブレード４２は、その先端と現像スリーブ４１表面との間に所定の間隙を保持するようにケーシングに固定されている。この間隙はドクタギャップと呼ばれ、本プリンタの現像装置４では０．３〜０．７［ｍｍ］程度に設定されている。上記攪拌部から汲み上げられた現像剤は、スリーブ表面に連れ回ってこのドクタギャップを通過する際に、層厚が規制されて現像に好ましい量にある。具体的には、２０〜１００［ｍｇ／ｃｍ２］程度の量になる。そして、スリーブ表面の回転に伴って図示しない感光体との対向位置である現像位置まで搬送される。また現像主磁極上の現像スリーブ表面における現像領域の出口における好適な法線方向の磁束密度は６０ｍＴ以上である。汲み上げ性、黒ベタ画像追従性を向上させるために磁石（磁極）を更に増やして構成してもよい。このマグネットローラから発せられる法線方向磁力線に沿うように、現像剤のキャリアが現像スリーブ上にチェーン状に穂立ちを起こし、このチェーン状に穂立ちを生じたキャリアに帯電トナーが付着されて、磁気ブラシが構成される。この磁気ブラシは現像スリーブの回転によって現像スリーブと同方向（図で見て時計回り方向）に移送されることとなる。現像時、現像スリーブには、電源により現像バイアスとして、直流電圧に交流電圧を重畳した振動バイアス電圧が印加される。交互電界中で現像剤のトナーとキャリアが激しく振動し、トナーが現像スリーブおよびキャリアへの静電的拘束力を振り切って感光体ドラムに飛翔し、感光体ドラムの潜像に対応して付着する。そして、この付着により、静電潜像がトナー画像に現像される。現像によってトナーを消費した現像剤は、スリーブ表面に連れ回ってケーシング内に移動し、図示しない反発磁界の影響を受けてスリーブ表面から離脱して、攪拌部内に戻る。該磁性キャリアの体積平均粒径がトナーの平均体積粒径より大きく磁化が３０乃至１０００ｅｍｕ／ｃｍ３（１ｋＯｅ磁場中）にすると現像時に感光体１へのキャリア付着を抑制する効果と、該現像剤からなる磁気ブラシの穂先端が感光体１に接触する場合の過剰接触圧防止によりざらつき感のない高品質画像を得ることができる。
【００２１】
本プリンタにおいて、上記現像位置における感光体１と現像スリーブ４１との間隔である現像ギャップは、０．３［ｍｍ］に設定されている。現像ギャップは、現像剤の磁性キャリアの粒径が５０［μｍ］であれば、１０倍程度（０．５５ｍｍ）以下に設定するのが良い。現像ギャップをこれより広くすると直流現像バイアス電圧印加条件下では、望ましいとされる画像濃度が出にくくなる。
【００２２】
上記攪拌部内において、２つの搬送スクリュウ４３、４４の間には仕切壁４５が設けられている。この仕切壁４５によって攪拌部内が２つに仕切られている。２つの搬送スクリュウ４３、４４のうち、図中左側に配設されている方は、その回転駆動に伴って現像剤を例えば図中奥側から手前側へと搬送しながら現像スリーブ４１に供給する。図中手前端まで搬送された現像剤は、仕切壁４５に設けられた図示しない開口を通って図中右側の搬送スクリュウ４４に受け渡される。そして、今度は図中手前側から奥側へと搬送されながら、補給口４６から落下してくる補給トナーを取り込んだ後、仕切壁４５に設けられた図示しないもう一方の開口を通って図中左側の搬送スクリュウ４３上に戻される。このようにして、現像剤は攪拌部内を循環搬送せしめられる。
このように、複数本の搬送スクリュウ４３，４４を使用する場合には、少なくとも一対の搬送スクリュウ４３，４４の現像剤搬送方向が逆方向になるように配置している。
【００２３】
以下に、本実施形態特有の構成について説明する。
〔実施例１〕
図３（ａ）（ｂ）は、実施例１にかかる搬送スクリュウ４３，４４の正面図で、図３（ａ）は部分拡大図、図３（ｂ）は、全体図である。この搬送スクリュウ４３，４４は、従来の搬送スクリュウと同様に、駆動源に接続して駆動回転する回転軸５０と、この回転軸５０の周囲に形成された螺旋状羽根部材としての螺旋状のスクリュウ羽根５１とを有している。そして、本実施形態の特徴部として、この搬送スクリュウ４３，４４には、スクリュウ羽根５１の螺旋方向とは逆方向の螺旋方向でかつスクリュウ羽根５１の螺旋ピッチより大きい螺旋ピッチとなるよう回転軸方向に１回転以上している線状部材として２本の螺旋線状部材５２を、上記スクリュウ羽根５１にその両端部又は両端部近傍を固定して設けている。上記スクリュウ羽根５１は現像剤を主に回転軸に平行に搬送する。そして、上記螺旋線状部材５２は、スクリュウ羽根５１の現像剤搬送方向とは逆行する方向に現像剤に対して搬送力を及ぼすとともに、現像剤を主に剪断、攪拌する。図３（ａ）（ｂ）に示した例は螺旋線状部材５２の線径が略０．１乃至２ｍｍ、巻きピッチが２４０ｍｍであり、この螺旋線状部材５２を２本搬送スクリュウ４３，４４の周方向（回転方向）に互いに１８０度ずらして設けている。
【００２４】
本実施例１では、螺旋線状部材５２を回転軸の周方向に１回転以上させている。螺旋線状部材の回転軌跡に現像剤が存在している領域と存在していない領域とがある場合、搬送スクリュウ４３，４４が回転してどのような向きのときでも、螺旋線状部材５２には必ず現像剤中に埋没している部分と埋没していない部分とが存在する。よって、螺旋線状部材５２がある程度太めでも現像剤中への埋没状態に極端な差が生じず、駆動トルク変動が生じにくい。また、搬送スクリュウ４３，４４は現像スリーブに対しても近接対向している部分と離れている部分とが存在する。よって、像剤スリーブへの対向状態に極端な差が生じず、現像スリーブへの対向状態に起因する駆動トルク変動も生じにくい。
【００２５】
図３（ｂ）に示すように、本実施例の搬送スクリュウ４３，４４は、螺旋線状部材５２の螺旋方向をスクリュウ羽根５１の螺旋方向と逆にしている。これによって、螺旋線状部材が設けられていない場合や螺旋線状部材５２の螺旋方向がスクリュウ羽根５１と同じ方向である場合に比して、現像剤へのトナーの取り込みが現像部にトナーが補給される位置のかなり上流で行われる。
また、本実施例においては、螺旋線状部材５２の螺旋ピッチをスクリュウ羽根５１の螺旋ピッチより大きくしている。これにより、螺旋線状部材が現像剤に埋没したり浮いたりすることによって現像剤中へのトナーの取り込みと微分散とが効果的に行われる。
【００２６】
図４は、図３（ａ）のＡ−Ａ断面図である。この搬送スクリュウでは、前記螺旋線状部材５２の断面の回転軸５０の法線方向に占める長さの和Ｂ（＝Σｂ）の最大値ＢＭＡＸが、次の数５及び数６の示す関係式を満たすように設定している。
【数５】
Ｒｃ＜ＢＭＡＸ≦７０Ｒｃ
【数６】
０．０１（Ｄ−ｄ）＜ＢＭＡＸ≦０．３（Ｄ−ｄ）
ただし、Ｒｃ：キャリアの体積平均粒径
Ｄ：搬送スクリュウのスクリュウ羽根の回転軌跡の直径［ｍｍ］
ｄ：搬送スクリュウの回転軸の外径［ｍｍ］
【００２７】
螺旋線状部材５２の１本当たりの断面の回転軸５０の法線方向に占める長さ（真円断面では直径に相当）についてはキャリア体積平均粒径の２０倍以下となるようにしている。このように設定することにより、補給トナーの微分散の上から好適である。
【００２８】
また、複数の螺旋線状部材５２の５０％以上（図４では１００％）を、スクリュウ羽根５１の先端部の回転軌跡上又は近傍に配置している。これにより、螺旋線状部材５２の５０％未満しかスクリュウ羽根５１の先端部の回転軌跡又は近傍に配置されていない場合に比して角速度に対する螺旋線状部材５２の線速を大きくし、攪拌性能の効率向上を図っている。
【００２９】
また、スクリュウ羽根５１に固定された複数の螺旋線状部材５２は現像剤４７中に完全に埋没させずに６０％乃至９５％を現像剤に埋没させた状態で回転するよう螺旋線状部材の対現像剤埋没率を設定している。図５（ａ）乃至（ｄ）は、螺旋線状部材の対現像剤埋没率が６０％のときの剤上面と螺旋線状部材の位置関係を搬送スクリュウ１回転分で示した搬送スクリュウ断面図である。符号４７ｂは現像剤４７の上面を示す。これによりトルク変動を抑え、かつ補給トナーを効率良く現像剤４７中に分散させることができる。
【００３０】
図６（ａ）乃至（ｆ）は、本発明に適用可能な螺旋線状部材５２の断面図である。螺旋線状部材５２の断面は図６（ａ）乃至（ｆ）に示すように円（ａ）、楕円（ｂ）、正方形（ｃ）、三角形（ｄ）、菱形（ｅ）、長方形（ｆ）などの種々の形状を取り得る。ただし、図示しているように進行（移動）方向下流側に面した表面が現像剤４７を抱え込み難いようキャリアの体積平均粒径を超える様な深さを有する凹部がなるべく存在しないように構成することが望ましい。また、図２に示すように、搬送スクリュウの回転軸５０の１００％を現像剤に埋没させた状態で搬送スクリュウを回転させるようにしている。搬送スクリュウの回転軸５０は特に攪拌能力がないので、回転軸５０の対現像剤埋没率を６０％〜１００％を現像剤に埋没させた状態で回転させることによって、殆ど攪拌効率を落とさずに省スペース化を図ることができる。
【００３１】
また、前記スクリュウ羽根５１に固定された２本の螺旋線状部材５２の回転速度を、感光体１と対向する現像ローラ４２の表面線速以下にし、トルクを下げても攪拌性能が良好に維持できるようにしている。
【００３２】
本実施形態においては、図３及び４に示すように同一回転軌跡面に螺旋線状部材５２が２本となるようにしている。この構成によって同一回転軌跡面における螺旋線状部材５２の占有率は高々１０％となる。同一回転軌跡面に存在する該螺旋線状部材５２断面の占有率を７０％以下にすると攪拌効率向上に伴う最大トルク上昇を抑制することができるが、本実施形態においては、それを実現している。ここで、同一回転軌跡面での螺旋線状部材５２の占有率が少なくなりすぎると、現像剤の剪断及び分散効率が低下し、所望の効果が得られないのではないかと懸念される恐れがある。しかし、本発明の螺旋線状部材５２は、同一回転軌跡面に２本と非常に少なくしても、所望の剪断及び分散効果を得ることができ、良好な攪拌性能を得ることができる。
【００３３】
〔実施例２〕
図７（ａ）（ｂ）は、実施例２にかかる搬送スクリュウの正面図で、図７（ａ）は部分拡大図、図７（ｂ）は、全体図である。本実施例の搬送スクリュウ４３，４４は、上記実施例１と同様に、駆動源に接続して駆動回転する回転軸５０、この回転軸５０の周囲に形成された螺旋状羽部材としての螺旋状のスクリュウ羽根５１を有している。そして、実施例１と異なる構成として、線状部材としての２本の螺旋線状部材５３が実施例１の搬送スクリュウ４３，４４における取付け方向とは異なる方向で取り付けられている。この搬送スクリュウ４３，４４は、スクリュウ羽根５１の螺旋方向と同方向の螺旋方向でかつスクリュウ羽根５１の螺旋ピッチより大きい螺旋ピッチとなるよう前記スクリュウ羽根５１にその両端部又は両端部近傍が固定された、２本の線状部材５３を有している。この搬送スクリュウ４３，４４は、スクリュウ羽根５１の現像剤搬送方向が実施例１の搬送スクリュウ４３，４４と同一方向である。そして、本実施例２の線状部材５３は、現像剤に対してスクリュウ羽根５１の現像剤搬送速度成分を減速させるような搬送力を及ぼすとともに、現像剤を主に剪断、攪拌する。尚、線状部材５３の螺旋方向が実施例１の搬送スクリュウ４３，４４と異なる以外の構成については、実施例１と同じなので説明を省略する。
【００３４】
実施例２のように、螺旋線状部材５３の搬送スクリュウ４３，４４への巻き付け方向をスクリュウ羽根５１の螺旋方向と同方向にすると共に、螺旋ピッチをスクリュウ羽根５１より大きくすることによって、実施例１に比して回転軸方向への現像剤搬送速度成分の減り方を少なくすることができる。また、従来の搬送スクリュウのみの構成の攪拌スクリュウに比べて、軸方向への攪拌性能を殆ど減らすことなく、場合によっては軸方向への攪拌性能を増し、かつ現像剤の微分散性を改良することができる。
そして、実施例２の搬送スクリュウ４３，４４においても、上記実施例１に本件発明を適用した種々の構成を適用することができる。
【００３５】
また、上記実施例１及び２の構成に変えて、螺旋線状部材の一部の回転軌跡が互いに異なる回転軌跡となるよう、螺旋線状部材を設けてもよい。
［実施例３］
上記実施例１及び２においては、線状部材としての螺旋線状部材５３ａ，５３ｂを１本の搬送スクリュウに２本ずつ設け、この２本を同一回転軌跡面に位置させている。これに対して、本実施例３においては、螺旋線状部材５３ａ，５３ｂに図８（ａ）乃至（ｃ）のように互いに異なる回転軌跡を通過させている。これによって実施例１及び２の場合より多くの螺旋線状部材を設置しても、最大駆動トルクが左程高まらない。よって、最大駆動トルクを高めずに分散機能を高めることができる。
【００３６】
尚、上記実施形態１、２、及び３において、螺旋線状部材５２，５３，５３ａの螺旋ピッチをスクリュウ羽根５１の螺旋ピッチに比して広くしている。よって、螺旋線状部材の螺旋ピッチが狭い場合に比して螺旋線状部材の間を現像剤がより確実に通過できる。また現像ローラから軸方向に関し均等に削ぎ落とせるので非常に剤バランスが崩れ難くなる。
また、上記実施形態おいて、キャリア粒径、現像剤の流動性、攪拌スクリュウの回転数、コスト等の諸条件の関係で線状本数、線径、巻きピッチ等は適宜決めるものとする。
【００３７】
図９は図３（ａ）に示した実施例１の変形例１を示す正面図である。この変形例１に係る攪拌スクリュウでは、軸方向への攪拌機能を示すスクリュウ羽根を回転軸近傍で中抜きにしたリボン状のリボンスクリュー羽根５４としている。また、本変形例１においても、複数の螺旋線状部材５２は実施例１と同様に設けられている。スクリュウ羽根をこのような中抜きの形状とすることにより、現像ローラとの間で授受される現像剤以外にはなるべくストレスを与えず現像剤の寿命伸張と低トルク化を図ることができる。
【００３８】
図１０は実施例２の変形例２を示す正面図である。この変形例２に係る攪拌スクリュウは、図７（ａ）に示した攪拌スクリュウに対して複数の螺旋線状部材５２ａ，５２ｂを連結する連結用螺旋線状部材５２ｃを螺旋状に配したものである。この変形例２では、１本の螺旋線状部材を固定した隣接するスクリュー羽根５１の中間部で各螺旋線状部材と１本の連結用螺旋線状部材５２ｃが接合されている。これにより、螺旋線状部材５２ａ，５２ｂ，５２ｃの構造的な変形を抑制している。
【００３９】
上記実施形態に記載した攪拌スクリュウは複雑な形状となっているが、少なくとも２つの分割部品構成にし、樹脂成型部品を合体した組み立て部品にすると、容易かつ安価に製造できる。
【００４０】
次に、本発明を適用した現像装置と従来の現像装置を用いたときのトナー濃度偏差の推移を調べた結果について説明する。先ず、調査に用いた現像装置の主な固定条件は次のとおりである。
現像ローラ径：３０ｍｍ
現像ローラの線速：３８０ｍｍ／ｓｅｃ
スクリュー羽根：最外径２４ｍｍ、螺旋ピッチ２０ｍｍ
スクリュー羽根の線速：３７０ｍｍ／ｓｅｃ
スクリュー軸径：１０．０ｍｍ
現像ローラとスクリュー羽根との最外径部間隙：３ｍｍ
螺旋線状部材：線径２ｍｍ、巻きピッチ２４０ｍｍ
【００４１】
上記構成において、７００ｇの磁性現像剤をセットした現像装置全体の駆動トルク変動が、０．２０〜０．３０［Ｎ・ｍ］（変動率：±２０％）となった。
【００４２】
図１１に混合率について、本実施形態に係る攪拌スクリュウを使用した場合と従来の攪拌スクリュウの場合とを比較した例を示す。
混合率はスクリュウ羽根５１の軸方向を現像剤中で５等分する位置でかつ現像ローラから最も遠い位置における５箇所の現像剤をサンプリングし、トナー濃度を測定してそのバラツキを経時的に追跡し、偏差として求めたものである。
【００４３】
初期剤の設定方法：攪拌スクリュウの軸方向の剤循環・攪拌・搬送部の中央位置を境に前後にトナー濃度の異なる現像剤を所定量セットする。（例：前側トナー濃度８重量％、後側トナー濃度４重量％）
トナー濃度の標準偏差（ｎ分後）：σｎ
初期標準偏差：σ０…最も大きい
規格化標準偏差：σｎ’＝σｎ／σ０…初期は１になる
σｎ’＝ｅ−ｋαｔ
ｋ：定数（今回は０．４）
図１１の結果より、本実施形態に係る攪拌スクリュウを使用し、混合率α＝１５の場合は、従来例の混合率α＝１０の場合に比べて同じ規格化標準偏差を示すまでに要する時間（但し初期は除く）が１／１．５で済んだ。しかも、トルク上昇分高々１０％に抑えることができる。
【００４４】
本発明のトナーは、球形化、シャープ化、外添剤等で補給トナーが粒径オーダーに微分散し易くしてある事が好適である。
【００４５】
トナーは、樹脂中に、着色剤、離型剤、極性制御剤が分散し、表面に外部添加剤が点在した構成となっている。トナー中に分散された顔料系着色剤の分散粒径は個数平均径で０．５μｍ以下であり、かつその個数平均径が０．７μｍ以上の個数割合が５個数％以下で、着色剤が微分散されている。このように微分散させることにより、トナー粒径の微分側成分についても顔料系着色剤の成分比率のばらつきを少なくトナー表面の摩擦帯電性についても同様ばらつきを少なくすることができる。また、トナー同士の静電凝集を抑制でき、トナー凝集性を低く抑えることができる。なお、現像剤中のトナーの加速凝集度がパウダーテスタの計測値で２０％以下が好ましい。ただし、加速凝集度測定篩のメッシュ径は７５μｍ、４５μｍ、２２μｍである。
【００４６】
図１２は本発明の実施形態に係る現像剤の流動度測定装置を示す図である。同図において、本実施形態に係る流動度測定装置３０は、支持台３１と、漏斗支持器３２と、漏斗支持器３２を支持台３１に対して所定の高さで取り付けるための支柱３３とからなり、支柱３３は支持台３１からほぼ垂直に立設されている。漏斗支持器３２は支柱３３から突出した板状部分に漏斗３４を支持する支持部３２ａが設けられ、この支持部３２ａに漏斗３４が上から挿入され、支持される。なお、漏斗３４の下方の支持台３１上にはコップなどの容器３５をおいて、漏斗３４から流れ出す現像剤４６を受けるようになっている。本発明では現像剤の重力による自己流動を分散、攪拌に利用するため、現像剤の流動度は４５ｓｅｃ／５０ｇ以下が好ましい。
また、現像剤中のキャリアの周りに帯電又は未帯電トナーが完全に覆い尽くさないレベルに保つ事がトナー帯電立ち上げ性を良好に維持する上で好適である。
【００４７】
図１に示した本実施形態のプリンタにおいて、現像時、現像スリーブには、電源により現像バイアスとして、直流電圧に交流電圧を重畳した振動バイアス電圧が印加される。背景部電位と画像部電位は、上記振動バイアス電位の最大値と最小値の間に位置している。これによって現像部に向きが交互に変化する交互電界が形成される。この交互電界中で現像剤のトナーとキャリアが激しく振動し、トナーが現像スリーブおよびキャリアへの静電的拘束力を振り切って感光体ドラムに飛翔し、感光体ドラムの潜像に対応して付着する。
振動バイアス電圧の最大値と最小値の差（ピーク間電圧）は、０．５〜５ＫＶが好ましく、周波数は１〜１０ＫＨｚが好ましい。振動バイアス電圧の波形は、矩形波、サイン波、三角波等が使用できる。振動バイアスの直流電圧成分は、上記したように背景部電位と画像部電位の間の値であるが、画像部電位よりも背景部電位に近い値である方が、背景部電位領域へのかぶりトナーの付着を防止する上で好ましい。
振動バイアス電圧の波形が矩形波の場合、デューティ比を５０％以下とすることが望ましい。ここでデューティ比とは、振動バイアスの１周期中でトナーが感光体１に向かおうとする時間の割合である。このようにすることにより、トナーが感光体１に向かおうとするピーク値とバイアスの時間平均値との差を大きくすることができるので、トナーの運動がさらに活発化し、トナーが潜像面の電位分布に忠実に付着してざらつき感や解像力を向上させることができる。またトナーとは逆極性の電荷を有するキャリアが感光体１に向かおうとするピーク値とバイアスの時間平均値との差を小さくすることができるので、キャリアの運動を沈静化し、潜像の背景部にキャリアが付着する確率を大幅に低減することができる。
【００４８】
以下に、以上の実施例に適用できる線状部材の形状の例を示す。
図１３乃至１６は、本発明の搬送スクリュウに設ける線状部材の形状を例示した図である。
図１３（ａ）（ｂ）は、線状部材を螺旋状に回転軸の周方向に１周するよう設けたものである。図１３（ａ）は回転軸に対する線状部材の形状の一例を示した斜視図、（ｂ）は、線状部材の回転軌跡面Ｔの展開図である。この線状部材はスクリュウ羽根の先端に螺旋状に回転軸の周方向に１周するよう設けられている。図１３（ｂ）の回転軌跡面Ｔはスクリュウ羽根の先端が通過する面である。この図１３（ｂ）に示すように、回転軌跡面を展開したとき、線状部材は回転軌跡面Ｔに対して対角線状に設けられている。このように線状部材５２ｄを回転軸の周方向に１回転させると、搬送スクリュウ４３，４４がどのような向きのときでも、線状部材５２ｄの現像剤中に埋没している長さは常に一定となり、現像剤中へ入る部分と出る部分の線状部材の長さも常に一定となる。
図１４は、回転軸を半周する線状部材５２ｅを２本設けたときの回転軌跡面Ｔの展開図である。この線状部材５２ｅは、搬送スクリュウを回転軸の周方向に１回転させると、搬送スクリュウ４３，４４がどのような向きのときでも、図１３（ａ）（ｂ）で示したものと同じように、線状部材５２ｄの現像剤中に埋没している長さは常に一定となり、現像剤中へ入る部分と出る部分の線状部材の長さも常に一定となる。また、図１３（ａ）（ｂ）で示した線状部材５２ｄに対して螺旋ピッチが倍となる。
図１５は、回転軸を２周する線状部材５２ｆを設けたときの回転軌跡面Ｔの展開図である。この線状部材５２ｅは、搬送スクリュウを回転軸の周方向に１回転させると、搬送スクリュウ４３，４４がどのような向きのときでも、線状部材５２ｄの現像剤中に埋没している長さは常に一定となり、現像剤中へ入る部分と出る部分の線状部材の長さも常に一定となる。
また、回転軸を１周以上するように線状部材を設けると、搬送スクリュウ回転時の周方向の向きによって現像剤中に埋没している線状部材の長さは変動するが、線状部材の一部を常に現像剤中に埋没させておくことができる。
【００４９】
図１６は、４本の直線状の線状部材５９を回転軸に対してねじれの位置に設けたときの説明図である。この図では、線状部材５９の一端５９ａを搬送スクリュウ端部を通過する回転軌跡面Ｔ上の一端に設け、他端５９ｂを回転軌跡面Ｔ上の他端で上記一端５９ａが対向している回転軸周方向の向きより９０度回転した向きとなる位置に設ける。残り３本の線状部材５９も、それぞれ回転軸方向に９０度づつずらして設ける。このように回転軸に対してねじれの位置に線状部材を設けると、回転軸の長手方向中央付近が回転軸に近く、両端が遠くなる。
以上、本発明の搬送スクリュウに設ける線状部材の形状を例示した。これらの線状部材に、実施例１乃至３の各構成を適用させることも可能である。また、本発明の搬送スクリュウに設ける線状部材の形状は上記したものに限定されるものではなく、上記以外にも種々の形状を適用することができる。
【００５０】
以上の実施形態においては、螺旋線状部材５２，５２ａ，５２ｂ，５３の螺旋ピッチをスクリュウ羽根５１の螺旋ピッチより大きくしているので、現像剤中へのトナーの取り込みと微分散とを効果的に行うことができる。
また、実施例１においては、螺旋線状部材５２の螺旋方向をスクリュウ羽根５１の螺旋方向とは逆にしている。これによって、現像剤へのトナーの取り込みを、螺旋線状部材が設けられていない場合や螺旋線状部材５２の螺旋方向がスクリュウ羽根５１と同じ方向である場合に比して現像部にトナーが補給される位置のかなり上流で行うことができ、現像剤の攪拌性が良くなる。また、スクリュウ羽根５１の螺旋ピッチより大きくしつつスクリュウ羽根５１の螺旋方向とは逆にしているので、現像剤中へのトナーの取り込みと微分散をより上流側から効果的に行うことができる。
また、本実施形態においては、搬送スクリュウ４３，４４における螺旋線状部材５２の断面の回転軸５０の法線方向に占める長さの和Ｂ（＝Σｂ）の最大値ＢＭＡＸが、上記数５及び数６の示す関係式を満たすように設定している。これによって、現像剤中のキャリア粒径に応じた適切な螺旋線状部材で現像剤の剪断を行い、攪拌トルクを殆ど高めることなく高効率、高速剪断を行い、補給トナーの現像剤への分散性、現像剤の縦横攪拌性、及び剤搬送バランスを改良できる。
また、実施例１及び２では、複数の螺旋線状部材５２の１００％をスクリュウ羽根５１の先端部の回転軌跡上又は近傍に配置している。これによって、角速度に対する螺旋線状部材５２の線速を大きくすることができ、攪拌性能の効率向上を図ることができる。
また、本実施形態では、螺旋線状部材５２の６０％ないし９５％を現像剤に埋没させた状態で搬送スクリュウ４３，４４を回転させるようにしている。これによってトルク変動を抑え、かつ補給トナーを効率良く現像剤４７中に分散させることができる。
また、本実施形態では、同一回転軌跡面における螺旋線状部材の占有率を７０％以下としている。これによって、攪拌効率向上に伴う最大トルク上昇を抑制することができる。
また、上記実施例３においては、複数の螺旋線状部材５３ａ，５３ｂの一部の回転軌跡が互いに異なるように螺旋線状部材を配置している。これによって、最大トルクを高めずに現像剤の剪断、分散機能を高め、攪拌効率を上昇させることができる。
また、本実施形態においては、搬送スクリュウ４３，４４の回転軸５０の６０％以上を現像剤に埋没させた状態で搬送スクリュウ４３，４４の回転を行っている。これによって、殆ど攪拌効率を落とさずに省スペース化を図ることができる。
また、本実施形態においては、一対の搬送スクリュウ４３，４４の現像剤搬送方向が逆方向になるように設置している。これによって、現像剤の攪拌循環バランスを良好に維持することができる。
また、本実施形態においては、２本の螺旋線状部材５２の回転速度を現像ローラ４２の表面線速以下にしている。これによって、トルクを下げても攪拌性能を良好に維持することができる。
また、上記実施例２の変形例２においては、複数の螺旋線状部材５２ａ，５２ｂを連結する連結用螺旋線状部材５２ｃを螺旋状に配している。これによって、螺旋線状部材５２ａ，５２ｂの変形を防止して攪拌効率を高効率、高安定に維持することができる。
また、本実施形態においては、螺旋線状部材５２の１本当たりの断面の回転軸５０の法線方向に占める長さをキャリア体積平均粒径の２０倍以下となるようにしている。これによって、補給トナーを良好に微分散させることができる。
また、上記実施例２においては、現像装置の駆動トルク変動が±２５％以下となっている。このように、現像装置全体としても駆動トルク変動を低く抑えることができ、ピッチムラ、バンディング等の画像濃度ムラの防止と容易に両立させることができる。
また、本実施形態においては、流動度が４５ｓｅｃ／５０ｇ以下の現像剤を用いている。これによって現像剤の分散性を向上でき、且つ駆動トルクも低減することができる。
また、本実施形態においては、使用する現像剤が現像剤中のトナーの加速凝集度がパウダーテスタの計測値で２０％以下となるようにしている。これによって、現像剤の分散性を向上でき、且つ駆動トルクも低減することができる。
また、本実施形態においては、現像バイアスとして、直流電圧に交流電圧を重畳した振動バイアス電圧が現像スリーブに印加される。これによって、感光体ドラム上の潜像を鮮明に顕像化することができる。
【００５１】
【発明の効果】
請求項１乃至１７の現像装置、請求項１８の画像形成装置によれば、現像剤攪拌搬送部材に線状部材を設けたものにおいて、現像剤攪拌性能を悪化させずに駆動トルク変動を生じにくくすることができるという優れた効果がある。これによって、線状部材の剤中への埋没状態差に起因して生じる画像濃度ムラの発生も回避しつつ、現像剤攪拌搬送部材に線状部材を設けることによって得られた効果である、駆動トルクをあまり高めることなく、現像剤を効率よく、高速で剪断することが可能であって、補給トナーの現像剤への分散性・攪拌性を優れたものとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態に係る画像形成装置の要部の説明図。
【図２】現像装置の要部構成を示す拡大構成図。
【図３】（ａ）及び（ｂ）は、実施例１にかかる搬送スクリュウの正面図。
【図４】図３（ａ）のＡ−Ａ断面図。
【図５】（ａ）乃至（ｄ）は、螺旋線状部材の対現像剤埋没率が６０％のときの剤上面と螺旋線状部材の位置関係を搬送スクリュウ１回転分で示した搬送スクリュウ断面図。
【図６】本発明に適用可能な螺旋線状部材の断面図。
【図７】（ａ）（ｂ）は、実施例２にかかる搬送スクリュウの正面図。
【図８】（ａ）乃至（ｃ）は、実施例３にかかる説明図。
【図９】実施例１の変形例１を示す正面図。
【図１０】実施例２の変形例２を示す正面図。
【図１１】現像剤の混合率を比較したグラフ。
【図１２】実施形態に係る現像剤の流動度測定装置を示す図。
【図１３】（ａ）及び（ｂ）は、線状部材を螺旋状に回転軸の周方向に１周するよう設けた説明図。
【図１４】回転軸を半周する線状部材を２本設けたときの回転軌跡面の展開図。
【図１５】回転軸を２周する線状部材を設けたときの回転軌跡面の展開図。
【図１６】４本の直線状の線状部材を回転軸に対してねじれの位置に設けたときの説明図。
【図１７】従来提案されている現像剤搬送部材の一例を示した図。
【図１８】従来提案されている現像剤搬送部材の他の一例を示した図。
【図１９】（ａ）及び（ｂ）は、本出願人が先に提案した現像剤攪拌搬送部材の説明図。
【符号の説明】
１    感光体
２    帯電装置
３    画像露光装置
４    現像装置
５    転写装置
６    クリーニング装置
７    除電送値
８    定着装置
２０  トナー
４０  現像容器
４１  現像ローラ
４２  開口部
４３，４４  搬送スクリュウ（現像剤攪拌搬送部材）
５０  回転軸
５１  スクリュウ羽根（螺旋状羽根部材）
５２，５２ａ，５２ｂ，５２ｃ，５３，５３ａ，５３ｂ，５９  線状部材
５４  リボンスクリュー羽根
【図１】
2004258237.tif 000005
【図２】
2004258237.tif 000006
【図３】
2004258237.tif 000007
【図４】
2004258237.tif 000008
【図５】
2004258237.tif 000009
【図６】
2004258237.tif 000010
【図７】
2004258237.tif 000011
【図８】
2004258237.tif 000012
【図９】
2004258237.tif 000013
【図１０】
2004258237.tif 000014
【図１１】
2004258237.tif 000015
【図１２】
2004258237.tif 000016
【図１３】
2004258237.tif 000017
【図１４】
2004258237.tif 000018
【図１５】
2004258237.tif 000019
【図１６】
2004258237.tif 000020
【図１７】
2004258237.tif 000021
【図１８】
2004258237.tif 000022
【図１９】
2004258237.tif 000023