特許 6019877 撹拌スクリュー、現像ユニット及び画像形成装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6019877

(24)【登録日】2016年10月14日

(45)【発行日】2016年11月2日

(54)【発明の名称】撹拌スクリュー、現像ユニット及び画像形成装置

(51)【国際特許分類】

   G03G 15/08 20060101AFI20161020BHJP

【ＦＩ】

   G03G15/08 364

【請求項の数】11

【全頁数】17

(21)【出願番号】特願2012-163035(P2012-163035)

(22)【出願日】2012年7月23日

(65)【公開番号】特開2014-21453(P2014-21453A)

(43)【公開日】2014年2月3日

【審査請求日】2015年3月23日

(73)【特許権者】

【識別番号】000001270

【氏名又は名称】コニカミノルタ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100105050

【弁理士】

【氏名又は名称】鷲田 公一

(74)【代理人】

【識別番号】100155620

【弁理士】

【氏名又は名称】木曽 孝

(72)【発明者】

【氏名】秋山 修

【審査官】 飯野 修司

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０５−０７２８９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−１９１８８２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開昭５６−０３０３５５（ＪＰ，Ｕ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０３Ｇ １５／０８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

現像剤を収容する現像容器内に回転自在に支持され、前記現像剤を撹拌する撹拌スクリューであって、
回転軸周りにスクリュー状に形成され、前記現像剤を撹拌しつつ前記回転軸方向に搬送する羽根部材と、
前記羽根部材において前記回転軸方向で対向する羽根間に架け渡される線部材と、
を備え、
前記線部材は、前記回転軸方向で対向する前記羽根間で直線となるように張力をかけて配置されている、
撹拌スクリュー。

【請求項2】

前記線部材は、前記回転軸と平行である、
請求項１記載の撹拌スクリュー。

【請求項3】

前記線部材は、前記羽根部材において前記回転軸方向で並ぶ複数の羽根に挿通されて支持されている、
請求項１または２記載の撹拌スクリュー。

【請求項4】

前記線部材は、前記羽根部材において前記回転軸方向で離間する一端部から他端部まで連続する一本の線材である、
請求項３記載の撹拌スクリュー。

【請求項5】

前記羽根において、前記線部材が挿通する部分は、他の部分よりも肉厚が厚い、
請求項３または４に記載の撹拌スクリュー。

【請求項6】

前記線部材は、前記回転軸と平行に複数配置されている、
請求項３から５のいずれか一項に記載の撹拌スクリュー。

【請求項7】

複数の前記線部材は、前記羽根部材に、前記回転軸を通る平面上に並んで互いに平行に配置されている、
請求項６記載の撹拌スクリュー。

【請求項8】

複数の前記線部材は、前記羽根部材に、前記回転軸から前記羽根部材の外縁まで半径方向で一列に並んで配置されている、
請求項７記載の撹拌スクリュー。

【請求項9】

前記線部材は、樹脂、もしくは金属により形成される、
請求項１から８のいずれか一項に記載の撹拌スクリュー。

【請求項10】

請求項１から９のいずれか一項に記載の撹拌スクリューと、
現像剤を収容する内部で、前記撹拌スクリューを回転自在に支持する現像容器と、
を有する、
現像ユニット。

【請求項11】

請求項１から９のいずれか一項に記載の撹拌スクリューを備える、
画像形成装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、撹拌スクリュー、現像ユニット及び画像形成装置に関する。

【背景技術】

【0002】

一般に、電子写真方式の画像形成装置（プリンター、複写機、ファクシミリ等）は、帯電した感光体に対して、画像データに基づくレーザー光を照射（露光）することにより静電潜像を形成する。そして、形成した静電潜像にトナーを付着させることにより静電潜像を可視化してトナー像を形成する。次いで、このトナー像を直接又は間接的に用紙に転写させた後、加熱、加圧して定着させることにより用紙に画像を形成する。

【0003】

感光体にトナー像を形成する現像方式には、現像剤の主成分としてトナーのみを用いる一成分現像方式と、現像剤の主成分としてトナーとキャリアーの混合物からなる２成分現像剤を用いる二成分現像方式がある。通常、二成分現像方式の現像装置において、安定した画像を得るために、トナー濃度及び現像剤量を現像装置の長手方向に対して均一化するとともにトナーに十分な帯電量を付与する必要がある。このため、従来の二成分現像方式の現像装置では、スクリュー状の現像剤搬送部材を回転させることによって、トナーとキャリアーとを撹拌しつつ現像装置の長手方向に搬送している。

【0004】

これらトナーとキャリアーとを撹拌するスクリュー状の現像剤搬送部材としては、例えば、特許文献１〜５に示すように様々な現像剤搬送部材が開発されている。

【0005】

特許文献１に示す現像剤搬送装置では、現像剤収容部内に配設されたスクリュー状の現像剤搬送部材における本体の外周に、撹拌を目的として、パドルが放射方向に突設されている。なお、特許文献１では、スクリュー状の現像剤搬送部材は、搬送方向が互いに逆向きになるよう設けられ、回転によって現像剤を撹拌しつつ循環搬送する。また、特許文献２に示すスクリュー状の現像剤搬送部材には、特許文献１と同様に、撹拌を目的として、スクリュー状の現像剤搬送部材本体の外周から羽根等の突起が設けられている。

【0006】

さらに、特許文献３の現像装置に設けられた現像剤搬送部材は、外周面にスパイラル形状部分を設けた中空部材の内部に、他のスパイラル形状部分を有する。さらに、特許文献４に示す現像剤搬送部材では、スクリューの外側に、回転軸に平行な線状の攪拌部材がスクリューとは別に回転自在に設けられている。また、特許文献５の現像装置に配設された現像剤搬送部材は、送りねじ状の翼体を有し、翼体間にメッシュ状のスクリーン部材が取り付けられている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特開２００９−１０９９６６号公報

【特許文献2】特開２００６−３３７８１７号公報

【特許文献3】特開２００４−２２６７４５号公報

【特許文献4】特開２００４−２０５５３５号公報

【特許文献5】特開平１０−６３０８１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

これら特許文献１、特許文献２の現像剤搬送部材では、スクリュー形状部分の回転方向に抗して、パドル、羽根が形成されているため、現像剤搬送部材の回転トルクが高負荷となるとともに、攪拌性能の向上は図れないという問題がある。

【0009】

また、特許文献３、特許文献４の構成では、粉体である現像剤は、流体のような粘性が無いため、スクリュー外の一部の領域を攪拌するにすぎない。よって、スクリュー内部を攪拌する効果はない。

【0010】

更に、特許文献５の構成では、スクリュー面に配置されたメッシュ部材のメッシュの目を密にした場合、スクリュー面を塞ぐパドルとみなせるため、攪拌性能が低下するが、メッシュ部材を構成する個々の線材が、周囲の粉体にせん断応力を与えて、発生した速度差により粉体が攪拌されることも明確である。よって、特許文献５の攪拌性能はメッシュ粗密の程度に依存しているといえる。さらに、この構成では、縦の線材(回転軸に直交方向)は、現像剤の搬送方向(回転軸部９１の軸方向)に対しては抵抗としても作用するので、搬送量が減少することは避けられない。さらに、特許文献５のメッシュ部材では、交差部分の金属同士がこすれる構造であるため、断線の可能性が高いという問題がある。

【0011】

このように、特許文献１〜５に示す従来の現像剤搬送部材の構成では、いずれも現像剤を効果的に撹拌して搬送することができなかった。

【0012】

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、搬送量を減少させることなく、現像剤を好適に撹拌できる撹拌スクリュー、現像ユニット及び画像形成装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0013】

本発明の撹拌スクリューの一つの態様は、現像剤を収容する現像容器内に回転自在に支持され、前記現像剤を撹拌する撹拌スクリューであって、回転軸周りにスクリュー状に形成され、前記現像剤を撹拌しつつ前記回転軸方向に搬送する羽根部材と、前記羽根部材において前記回転軸方向で対向する羽根間に架け渡される線部材と、を備え、前記線部材は、前記回転軸方向で対向する前記羽根間で直線となるように張力をかけて配置されている構成を採る。

【0014】

本発明の現像ユニットの一つの態様は、上記構成の撹拌スクリューと、現像剤を収容する内部で、前記撹拌スクリューを回転自在に支持する現像容器と、を有する構成を採る。また、本発明の画像形成装置の一つの態様は、上記構成の撹拌スクリューを備える構成を採る。

【発明の効果】

【0015】

本発明によれば、羽根部材の回転により撹拌されつつ軸方向に沿って搬送される現像剤に対して、線部材は、剪断応力を作用して、細かく粉砕して撹拌して、現像剤が粉塊の状態で軸方向に並進する領域を少なくできる。よって、搬送量を減少させることなく、現像剤を好適に撹拌して搬送することができる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】本発明の実施の形態に係る撹拌スクリューを備える画像形成装置の全体構成を概略的に示す図

【図2】同撹拌スクリューを備える画像形成装置の制御系の主要部を示す図

【図3】同撹拌スクリューを備える画像形成装置における現像ユニットの説明に供する図

【図4】同撹拌スクリューの要部を示す斜視図

【図5】同撹拌スクリューの正面図

【図6】同撹拌スクリューの断面図

【図7】図６のＡ―Ａ線部分断面図である。

【図8】本発明の実施の形態に係る撹拌スクリューの線部材の位置関係を示す図

【図9】同撹拌スクリューにより撹拌される現像剤の状態の説明に供する図

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。まず、本発明の実施の形態に係る撹拌スクリューを備える画像形成装置について説明する。

【0018】

＜画像形成装置の全体構成＞
図１は、本発明の実施の形態に係る撹拌スクリューを備える画像形成装置１の全体構成を概略的に示す図である。図２は、同実施の形態に係る画像形成装置１の制御系の主要部を示す図である。

【0019】

図１、２に示す画像形成装置１は、電子写真プロセス技術を利用した中間転写方式のカラー画像形成装置である。すなわち、画像形成装置１は、感光体ドラム４１３上に形成されたＣ（シアン）、Ｍ（マゼンタ）、Ｙ（イエロー）、Ｋ（ブラック）の各色トナー像を中間転写ベルト４２１に転写（一次転写）し、中間転写ベルト４２１上で４色のトナー像を重ね合わせた後、用紙Ｓに転写（二次転写）することにより、画像を形成する。

【0020】

また、画像形成装置１には、ＣＭＹＫの４色に対応する感光体ドラム４１３を中間転写ベルト４２１の走行方向に直列配置し、中間転写ベルト４２１に一回の手順で各色トナー像を順次転写させるタンデム方式が採用されている。

【0021】

図１、２に示すように、画像形成装置１は、画像読取部１０、操作表示部２０、画像処理部３０、画像形成部４０、用紙搬送部５０、定着部６０、及び制御部１００を備える。

【0022】

制御部１００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１０１、ＲＯＭ（Read Only Memory）１０２、ＲＡＭ（Random Access Memory）１０３等を備える。ＣＰＵ１０１は、ＲＯＭ１０２から処理内容に応じたプログラムを読み出してＲＡＭ１０３に展開し、展開したプログラムと協働して画像形成装置１の各ブロックの動作を集中制御する。このとき、記憶部７２に格納されている各種データが参照される。記憶部７２は、例えば不揮発性の半導体メモリ（いわゆるフラッシュメモリ）やハードディスクドライブで構成される。

【0023】

制御部１００は、通信部７１を介して、ＬＡＮ（Local Area Network）、ＷＡＮ（Wide Area Network）等の通信ネットワークに接続された外部の装置（例えばパーソナルコンピュータ）との間で各種データの送受信を行う。制御部１００は、例えば、外部の装置から送信された画像データを受信し、この画像データ（入力画像データ）に基づいて用紙Ｓに画像を形成させる。通信部７１は、例えばＬＡＮカード等の通信制御カードで構成される。

【0024】

画像読取部１０は、ＡＤＦ（Auto Document Feeder）と称される自動原稿給紙装置１１及び原稿画像走査装置１２（スキャナー）等を備える。

【0025】

自動原稿給紙装置１１は、原稿トレイに載置された原稿Ｄを搬送機構により搬送して原稿画像走査装置１２へ送り出す。自動原稿給紙装置１１は、原稿トレイに載置された多数枚の原稿Ｄの画像（両面を含む）を連続して一挙に読み取ることができる。

【0026】

原稿画像走査装置１２は、自動原稿給紙装置１１からコンタクトガラス上に搬送された原稿又はコンタクトガラス上に載置された原稿を光学的に走査し、原稿からの反射光をＣＣＤ（Charge Coupled Device）センサー１２ａの受光面上に結像させ、原稿画像を読み取る。画像読取部１０は、原稿画像走査装置１２による読取結果に基づいて入力画像データを生成する。この入力画像データには、画像処理部３０において所定の画像処理が施される。

【0027】

操作表示部２０は、例えばタッチパネル付の液晶ディスプレイ（ＬＣＤ：Liquid Crystal Display）で構成され、表示部２１及び操作部２２として機能する。表示部２１は、制御部１００から入力される表示制御信号に従って、各種操作画面、画像の状態表示、各機能の動作状況等の表示を行う。操作部２２は、テンキー、スタートキー等の各種操作キーを備え、ユーザーによる各種入力操作を受け付けて、操作信号を制御部１００に出力する。

【0028】

画像処理部３０は、入力画像データに対して、初期設定又はユーザー設定に応じたデジタル画像処理を行う回路等を備える。例えば、画像処理部３０は、制御部１００の制御下で、階調補正データ（階調補正テーブル）に基づいて階調補正を行う。また、画像処理部３０は、入力画像データに対して、階調補正の他、色補正、シェーディング補正等の各種補正処理や、圧縮処理等を施す。これらの処理が施された画像データに基づいて、画像形成部４０が制御される。

【0029】

画像形成部４０は、入力画像データに基づいて、Ｙ成分、Ｍ成分、Ｃ成分、Ｋ成分の各有色トナーによる画像を形成するための画像形成ユニット４１Ｙ、４１Ｍ、４１Ｃ、４１Ｋ、及び中間転写ユニット４２等を備える。

【0030】

Ｙ成分、Ｍ成分、Ｃ成分、Ｋ成分用の画像形成ユニット４１Ｙ、４１Ｍ、４１Ｃ、４１Ｋは、同様の構成を有する。図示及び説明の便宜上、共通する構成要素は同一の符号で示し、それぞれを区別する場合には符号にＹ、Ｍ、Ｃ、又はＫを添えて示すこととする。図２では、Ｙ成分用の画像形成ユニット４１Ｙの構成要素についてのみ符号が付され、その他の画像形成ユニット４１Ｍ、４１Ｃ、４１Ｋの構成要素については符号が省略されている。

【0031】

画像形成ユニット４１は、露光装置４１１、現像装置４１２、感光体ドラム４１３、帯電装置４１４、及びドラムクリーニング装置４１５等を備える。

【0032】

感光体ドラム４１３は、例えばドラム径が８０ｍｍであるアルミニウム製の導電性円筒体（アルミ素管）の周面に、アンダーコート層（ＵＣＬ：Under Coat Layer）、電荷発生層（ＣＧＬ：Charge Generation Layer）、電荷輸送層（ＣＴＬ：Charge Transport Layer）を順次積層した負帯電型の有機感光体（ＯＰＣ：Organic Photo-conductor）である。

【0033】

電荷発生層は、電荷発生材料（例えばフタロシアニン顔料）を樹脂バインダー（例えばポリカーボネイト）に分散させた有機半導体からなり、露光装置４１１による露光により一対の正電荷と負電荷を発生する。電荷輸送層は、正孔輸送性材料（電子供与性含窒素化合物）を樹脂バインダー（例えばポリカーボネート樹脂）に分散させたものからなり、電荷発生層で発生した正電荷を電荷輸送層の表面まで輸送する。

【0034】

制御部１００が感光体ドラム４１３を回転させる駆動モーター（図示略）に供給される駆動電流を制御することにより、感光体ドラム４１３は一定の周速度で回転する。

【0035】

帯電装置４１４は、光導電性を有する感光体ドラム４１３の表面を一様に負極性に帯電させる。

【0036】

露光装置４１１は、例えば半導体レーザーで構成され、感光体ドラム４１３に対して各色成分の画像に対応するレーザー光を照射する。感光体ドラム４１３の電荷発生層で正電荷が発生し、電荷輸送層の表面まで輸送されることにより、感光体ドラム４１３の表面電荷（負電荷）が中和される。感光体ドラム４１３の表面には、周囲との電位差により各色成分の静電潜像が形成されることとなる。

【0037】

現像装置４１２は、各色成分の現像剤（例えば、小粒径のトナーと磁性体とからなる二成分現像剤）を収容しており、感光体ドラム４１３の表面に各色成分のトナーを付着させることにより静電潜像を可視化してトナー像を形成する。現像装置４１２の詳細な構成については後述する。

【0038】

ドラムクリーニング装置４１５は、感光体ドラム４１３の表面に摺接されるドラムクリーニングブレード等を有し、一次転写後に感光体ドラム４１３の表面に残存する転写残トナーを除去する。

【0039】

中間転写ユニット４２は、中間転写体となる中間転写ベルト４２１、一次転写ローラー４２２、二次転写ローラー４２３、駆動ローラー４２４、従動ローラー４２５、及びベルトクリーニング装置４２６等を備える。

【0040】

中間転写ベルト４２１は無端状ベルトで構成され、駆動ローラー４２４及び従動ローラー４２５に張架される。中間転写ベルト４２１は、駆動ローラー４２４の回転により矢印Ａ方向に一定速度で走行する。一次転写ローラー４２２によって、中間転写ベルト４２１が感光体ドラム４１３に圧接されると、中間転写ベルト４２１に各色トナー像が順次重ねて一次転写される。

【0041】

そして、中間転写ベルト４２１に二次転写ローラー４２３が圧接されることにより形成された転写ニップを用紙Ｓが通過する際、中間転写ベルト４２１に一次転写されたトナー像が用紙Ｓに二次転写される。

【0042】

ベルトクリーニング装置４２６は、中間転写ベルト４２１の表面に摺接されるベルトクリーニングブレード等を有し、二次転写後に中間転写ベルト４２１の表面に残存する転写残トナーを除去する。

【0043】

定着部６０は、搬送されてきた用紙Ｓを定着ニップで加熱、加圧することにより、用紙Ｓにトナー像を定着させる。定着部６０には、エアを吹き付けることにより、定着面側部材（例えば定着ベルト）又は裏面側支持部材（例えば加圧ローラー）から用紙Ｓを分離させるエア分離ユニットを配置してもよい。

【0044】

用紙搬送部５０は、給紙部５１、排紙部５２、及び搬送ローラー部５３等を備える。
給紙部５１を構成する３つの給紙トレイユニット５１ａ〜５１ｃには、坪量やサイズ等に基づいて識別された用紙Ｓ（規格用紙、特殊用紙）が予め設定された種類ごとに収容される。

【0045】

搬送ローラー部５３は、レジストローラー対５３ａ等の複数の搬送ローラー対を有する。給紙トレイユニット５１ａ〜５１ｃに収容されている用紙Ｓは、最上部から一枚ずつ送出され、搬送ローラー部５３により画像形成部４０に搬送される。このとき、レジストローラー対５３ａが配設されたレジストローラー部により、給紙された用紙Ｓの傾きが補正されるとともに搬送タイミングが調整される。

【0046】

そして、画像形成部４０において、中間転写ベルト４２１のトナー像が用紙Ｓの一方の面に一括して二次転写され、定着部６０において定着工程が施される。画像形成された用紙Ｓは、排紙ローラー５２ａを備えた排紙部５２により機外に排紙される。

【0047】

図３は、本発明の実施の形態に係る撹拌スクリューを備える画像形成装置の現像ユニットの説明に供する図であり、現像装置の模式図である。図３に示すように、現像装置４１２は、感光体ドラム４１３にトナー像を形成する現像ユニット８１、及び現像ユニット８１にトナーを補給するトナー補給部８２を備える。また、図示を省略するが、現像装置４１２は、現像ユニット８１にキャリアーを補給するキャリアー補給部を備える。

【0048】

現像ユニット８１は、現像ローラー８１１（トナー担持体）、搬送ローラー８１２（現像剤担持体）、撹拌スクリュー９０−１、９０−２、現像剤規制部材８１５、現像容器８１６、及びトナー濃度検出センサー８３等を備える。すなわち、現像ユニット８１は、二成分現像方式と一成分現像方式を組み合わせた、いわゆるハイブリッド現像方式により感光体ドラム４１３にトナー像を形成する。なお、図３に示す現像ユニット８１の構成は一例であり、二成分現像剤を用いて、すなわち二成分現像方式（ハイブリッド現像方式を含む）により、感光体ドラム４１３（図１参照）にトナー像を形成するものであれば、特に制限はない。

【0049】

現像ローラー８１１、搬送ローラー８１２、撹拌スクリュー９０−１、９０−２は、それぞれ平行に配置され、制御部１００によって現像ユニット駆動モーターＭ１（図２参照）が駆動されることにより、回転する。

【0050】

現像容器８１６には、現像剤の搬送方向上流側から下流側（図３では右側から左側）に向かって、撹拌スクリュー９０−２、撹拌スクリュー９０−１、搬送ローラー８１２、現像ローラー８１１が順に配置される。

【0051】

現像容器８１６は、現像剤を収容するものであり、現像剤に含まれるトナー及びキャリアーを補給するための現像剤補給口８１６ａ（図３では撹拌スクリュー９０−２の略上方）を有する。トナー補給部８２から送り出されたトナー及びキャリアー補給部（図示略）から送り出されたキャリアーは、現像剤補給口８１６ａを介して現像容器８１６に補給される。

【0052】

また、現像容器８１６は、現像剤を排出する現像剤排出口８１６ｂ（図３では搬送ローラー８１２の略下方）を有する。現像容器８１６内の現像剤は、現像剤排出口８１６ｂを介して定期的に排出され、現像剤回収容器（図示略）に回収される。

【0053】

現像容器８１６は、撹拌室８１６ｃ、８１６ｄを有する。現像剤は、撹拌室８１６ｃ、８１６ｄ内で回転可能に支持される撹拌スクリュー９０−１、９０−２によって、撹拌されて現像ローラー８１１及び搬送ローラー８１２側に搬送される。

【0054】

撹拌スクリュー９０−１、９０−２は、軸方向に延びるスクリュー状の羽根部材９２（図４参照）を有し、攪拌室８１６ｃ、８１６ｄ内に、それぞれの端部どうしを対向させた状態で、搬送方向が逆になるように配置されている。

【0055】

撹拌スクリュー９０−１、９０−２は、攪拌室８１６ｃ、８１６ｄの間で現像剤を循環搬送しながら攪拌して混合する。

【0056】

すなわち、現像剤は、回転する撹拌スクリュー９０−２によって、撹拌スクリュー９０−２の一端側から他端側に撹拌されつつ搬送される。次いで、撹拌スクリュー９０−２の他端に至った現像剤は、撹拌スクリュー９０−１によって、撹拌スクリュー９０−２の他端側で対向する撹拌スクリュー９０−１の他端から撹拌スクリュー９０−１の一端側に撹拌されつつ搬送される。

【0057】

このように撹拌室８１６ｃ、８１６ｄ内で回転する撹拌スクリュー９０−１、９０−２により、現像剤に含まれるトナーとキャリアーが摩擦接触し、互いに逆の極性に帯電する。ここでは、キャリアーは正極性、トナーは負極性に帯電されるものとする。

【0058】

正極性に帯電したキャリアーの周囲に、負極性に帯電したトナーが、主として両者の電気的な吸引力により付着する。そして、現像剤は、撹拌スクリュー９０−１によって搬送される過程で、搬送ローラー８１２に供給される。また、現像剤は、撹拌スクリュー９０−２によって搬送される過程で、トナー補給部８２から供給される新しいトナーとともに撹拌され混合される。

【0059】

搬送ローラー８１２は、回転不能に固定された磁石体８１２ａと、磁石体８１２ａの周囲に回転可能に配置された円筒状の搬送スリーブ８１２ｂを有する、いわゆるマグネットローラーである。

【0060】

搬送スリーブ８１２ｂの略上方には、現像剤規制部材８１５が、搬送スリーブ８１２ｂから所定距離だけ離間して対向配置される。現像剤規制部材８１５は、ステンレス鋼材等の磁性体で形成された板状の部材であり、搬送ローラー８１２と平行に延在する。

【0061】

磁石体８１２ａは、搬送ローラー８１２の軸方向に延在する、複数の磁極（図示略）を有する。これらの複数の磁極によって、搬送スリーブ８１２ｂで現像剤を搬送するための磁界（磁力線）が形成される。

【0062】

搬送スリーブ８１２ｂに供給された現像剤は、磁石体８１２ａによって形成された磁力線に沿って穂立ちし、いわゆる磁気ブラシを形成する。そして、現像剤は、搬送スリーブ８１２ｂの回転に伴い反時計回りに搬送され、現像剤規制部材８１５とのギャップを通過することで一定厚に規制される。

【0063】

現像ローラー８１１は、アルミニウム等の金属からなる導電性ローラーである。現像ローラー８１１は、導電性ローラーの外周面にポリエステル樹脂等のコーティングが形成されたものであってもよい。

【0064】

現像ローラー８１１と搬送ローラー８１２との間に電界を形成することにより、搬送スリーブ８１２ｂで搬送されている現像剤からトナーだけが脱離して、現像ローラー８１１に供給される。そして、現像ローラー８１１は、感光体ドラム４１３にトナーを供給して、感光体ドラム４１３上の静電潜像を可視化する。

【0065】

また、現像ユニット８１には、現像剤を徐々に入れ替えるトリクル現像方式が採用される。すなわち、現像ユニット８１は、現像剤補給口８１６ａから現像剤（トナー及びキャリアー）を定期的に補給するとともに、余剰分の現像剤を現像剤排出口８１６ｂから排出するように構成される（トリクル機構）。トリクル機構としては、公知の循環オーバーフロー型や液面オーバーフロー型のものを適用できる。これにより、劣化したキャリアーが新しいキャリアーに入れ替われるので、現像容器８１６内のトナーは常に均一に帯電される。したがって、プリント枚数や環境変化に左右されず安定した画像品質が実現される。

【0066】

トナー濃度検出センサー８３は、現像容器８１６内の現像剤の透磁率を検出する透磁率センサーで構成される。トナー濃度検出センサー８３は、現像容器８１６の底部（図３では撹拌スクリュー９０−２の略下方）に設けられた開口に検出子が臨むように配置される。トナー濃度検出センサー８３のセンサー出力（透磁率を示す出力電圧）に基づいて、現像剤のトナー濃度を検出することができる。トナー濃度検出センサー８３からのセンサー出力は、制御部１００がトナー補給の要否を判定する際に用いられる。

【0067】

トナー補給部８２は、トナーが収容されたトナーボックスとトナー補給ローラーを備える（いずれも図示略）。制御部１００によってトナー補給用モーターＭ２（図２参照）が駆動されることにより、トナー補給ローラーが回転する。これに伴い、所定量のトナーが現像ユニット８１に補給される。トナー補給部８２による一回のトナー補給量は、一定量としてもよいし、トナー消費量に応じて変更してもよい。

【0068】

＜撹拌スクリューの構成＞
本実施の形態に係る画像形成装置１の特徴である撹拌スクリュー９０−１、９０−２について詳細に説明する。なお、撹拌スクリュー９０−２は、撹拌スクリュー９０−１と同様に構成され、現像容器８１６において、撹拌スクリュー９０−１と螺旋方向が逆になるように配置されるものである。よって、ここでは、図４〜図６を用いて、撹拌スクリュー９０−１の説明のみ行い、撹拌スクリュー９０−１と同様の構成である撹拌スクリュー９０−２の詳細については省略する。

【0069】

図４は、撹拌スクリューの平面図であり、図５は、撹拌スクリューの要部を示す斜視図であり、図６は、同撹拌スクリューの側面図である。

【0070】

図４に示す撹拌スクリュー９０−１は、軸部９１と、軸部９１周りに形成された羽根部材９２と、羽根部材９２において軸部９１の回転軸方向で対向するスクリュー面間に回転軸と平行に架け渡された線部材９５とを備える。

【0071】

軸部９１は、その両端部９１ａ、９１ｂで、現像容器８１６（図３参照）内に、具体的には、撹拌室８１６ｃ（８１６ｄ）内に回転自在に支持される。

【0072】

羽根部材９２は、軸部９１の外周にスクリュー状に突出して形成され、軸部９１の回転軸方向に現像剤を撹拌しつつ搬送する。羽根部材９２は、軸部９１とともにＡＢＳ樹脂(Acrylonitrile、Butadiene、Styrene共重合合成樹脂)、ＰＣ（Polycarbonate）樹脂等の樹脂部材、金属或いは、樹脂と金属とを組み合わせて形成される。

【0073】

軸部９１は、強度をもたせるために金属部材で形成し、その周囲の羽根部材９２は、複雑形状の加工性に優れた樹脂部材により形成されている。なお、軸部９１は、円柱状の金属部材の外周を、羽根部材９２と同じ材料である樹脂部材で被覆した構成としてもよい。

【0074】

図４〜６に示すように線部材９５は、羽根部材９２において回転軸方向で対向する羽根面（スクリュー面）９２１、９２２を有する羽根（以下、「スクリュー面部分」ともいう）９２０間に渡って複数並んで架設されている。

【0075】

線部材９５は、高強度分子材料などで作られた繊維部材、或いは、ピアノ線などの金属線金属により形成されており、耐久性能が高い。ここでは、線部材９５は、高強度な炭素鋼のピアノ線により形成されている。

【0076】

線部材９５は、羽根部材９２の一端部９２ａの端面から他端部９２ｂまで延在する１本の連続した線材である。なお、ここでは、一端部９２ａ及び他端部９２ｂはフランジ状をなしており、線部材９５は、羽根部材９２において複数の羽根９２０を回転軸方向に貫通して、一端部９２ａの内側端面と他端部９２ｂの内側端面との間に架設されている。

【0077】

回転軸と平行な線部材９５は、それぞれ、回転軸方向で対向する羽根９２０間、詳細には対向する羽根９２０、９２０のスクリュー面９２１、９２２間、で直線となるように張力をかけて配置されている。ここでは、線部材９５は、回転軸方向で対向する複数の羽根９２０のスクリュー面９２１、９２２を貫いて羽根部材９２に支持されている。

【0078】

図７は、図６のＡ―Ａ線部分断面図である。

【0079】

図７に示すように、羽根部材９２の羽根９２０において、線部材９５が挿通する部分の厚み（ｔ_ｍａｘ）は、羽根部材９２において他の部分（ｔ）よりも、回転軸方向に肉厚となっている。ここでは、線部材９５は、羽根９２０において、他の部分よりも肉厚が厚い部分に挿通され、且つ、固定されて支持されている。また、線部材９５は、スクリュー面９２１、９２２間で直線となるように張力をかけて配置されている。すなわち、線部材９５は、回転軸方向で対向する羽根９２０間で直線となるように張力をかけて配置されている。線部材９５に対する張力は、例えば、羽根部材９２の成形時に、羽根部材９２のスクリュー面９２１、９２２間にインサート成形により配設することで付与して形成してもよい。

【0080】

線部材９５は、羽根部材９２の羽根９２０に、回転軸と直交する方向に複数配設されている。

【0081】

図８は、撹拌スクリューにおける線部材の位置関係を示す図であり、撹拌スクリューを軸方向で見た図である。

【0082】

撹拌スクリュー９０−１では、線部材９５は、軸部９１の回転軸を中心として、所定間隔（一定の角度θ）を空けて回転軸を通る平面上に複数本配置されている。

【0083】

ここでは、図８に示すように、線部材９５は、羽根部材９２に対して、回転軸を通る平面（回転軸を中心に半径方向に９０度毎離れた面）上に、それぞれ複数本並べて配置されている。ここでは、羽根部材９２において、回転座標系でθ＝一定面とし、θ＝９０、１８０、２７０、ｄｅｇの４面に、半径方向に１．５ｍｍ間隔で４本配置している。また、このとき、羽根部材９２の直径φ３０ｍｍ、羽根部材９２の回転軸方向で対向する羽根のピッチ（スクリューピッチ）ｌ_Ｓ＝３６ｍｍとし、線部材９５をｄ_ｌ＝０．２ｍｍのピアノ線としてもよい。なお、線部材９５としてのピアノ線は、羽根部材９２の全長（スクリュー長、例えば、３００ｍｍ）に渡って連続する長さを有するようにしてもよい。

【0084】

次に、この撹拌スクリュー９０−１の製造方法について説明する。なお、撹拌スクリュー９０−２も同様に製造されるため、撹拌スクリュー９０−２の製造方法については省略する。

【0085】

まず、線部材９５を所定本数用意するとともに、羽根部材９２を成型するための樹脂金型に、線部材９５を配置するためのジグを設ける。そして、このジグに線部材９５を配置するとともに、軸部９１が備える金属柱状部を配置する。その後、金型に羽根部材９２となる樹脂を流し込むことで、線部材９５及び軸部９１の周りに、スクリュー形状の羽根部材９２を成型する。

【0086】

このとき、線部材９５に若干の張力を付与して金型内のジグに配置することによって、線部材９５は、撹拌スクリュー９０−１の成形時において、成形された羽根部材９２の羽根９２０間に、テンションがかかった状態で固定される。これにより、撹拌スクリュー９０−１を回転駆動した際に、線部材９５が、撹拌される現像材によって繰り返し変形されることで切断されることを避けることが出来る。

【0087】

また、撹拌スクリュー９０−１の別の製造方法としては、軸部９１の周りに、スクリュー状の羽根部材９２を形成するための金型を用意し、この金型内に、軸部９１を配置して、樹脂を流し込む。これにより、回転軸周りにスクリュー状の羽根部材９２が成形されたスクリュー本体を形成する。そして、スクリュー本体における成形後の羽根部材９２において、軸方向で対向するスクリュー面を有する羽根９２０に、軸方向に貫通する貫通穴を作成し、そこに線部材９５を通す。そして、羽根９２０間に通された線部材９５を、羽根部材９２の両端部９２ａ、９２ｂ（或いは両端に位置する羽根）と、貫通穴とに、溶着若しくは接着するか、さらには、締結部材で固定して撹拌スクリュー９０−１を製造する。このとき、線部材９５には、羽根９２０間で張力が架けられ、直線状をなすように配設されることが望ましい。

【0088】

このように構成された撹拌スクリュー９０−１、９０−２を、画像形成装置１の現像ユニット８１において、現像容器８１６の撹拌室８１６ｃ、８１６ｄに配置して、２成分現像剤を所定の回転数（例えば、回転数ｎ＝３００ｍｉｎ^−１）で撹拌する。これにより、原料剤を良好に混合して、現像剤におけるトナーの粉塊を粉砕することができる。この様子を、図９を用いて説明する。また、トナー１成分の方式に適用しても、現像容器８１６における攪拌室８１６ｃ、８１６ｄ内部の新旧のトナーをむら無く撹拌できた。

【0089】

図９は、本発明の一実施の形態に係る撹拌スクリューにより撹拌される現像剤の状態の説明に供する図である。なお、図９Ａは、スクリュー状の羽根部材のみで撹拌されている現像剤を部分的に示す上面図であり、図９Ｂは、本実施の形態の撹拌スクリューで撹拌された現像剤を部分的に示す上面図である。

【0090】

図９Ｂに示すように、本実施の形態の撹拌スクリュー９０−１、９０−２によれば、スクリュー状の羽根部材のみで攪拌する場合(図９Ａ)と比較して、現像剤である粉体の３次元的な挙動が大きくなるとともに、軸方向に並進する領域が少なくなっており、良好な攪拌状態であることがわかる。

【0091】

また、線部材９５によって、羽根部材９２の外径よりも内側の領域（中心軸側の領域）を、攪拌できる。このとき、スクリュー面間に配設された線部材９５は、搬送方向には抵抗が少ないため、例えば、特許文献５に示す従来のメッシュ部材を備える撹拌スクリューと異なり、搬送量が著しく減少することはない。

【0092】

また、撹拌スクリュー９０−１、９０−２が、現像容器８１６内で、回転軸を中心に回転すると、線部材９５は、現像容器８１６内の現像剤を、剪断応力を作用して撹拌する。これにより、現像剤において、液架橋付着力や圧力で形成された粉塊がある場合、粉塊が、複数の線部材９５に対して、その回転方向に位置すると、線部材９５は、その粉塊に対して、回転方向に剪断応力を作用して撹拌する。つまり、現像剤の粉塊は、線部材９５の剪断応力により、粉砕されて、回転軸方向に搬送される。

【0093】

このように、羽根部材９２の回転により撹拌されつつ回転軸方向に沿って搬送される現像剤に対して、線部材９５は、剪断応力を作用して、現像剤の粉塊を細かく粉砕して撹拌し、現像剤が粉塊の状態で回転軸方向に並進する領域を少なくできる。

【0094】

よって、撹拌スクリュー９０−１、９０−２は、従来の撹拌スクリューに相当する現像剤搬送部材と比較して、大きくトルクを増やすことがないとともに、大きく搬送量を減らすこともなく、現像剤をむら無く撹拌して、搬送できる。これにより、搬送ローラー８１２に搬送される現像剤では、トナー濃度の均一化が図れる。

【0095】

また、線部材９５は、羽根部材９２において回転軸方向で離間する一端部９２ａの端面から他端部９２ｂの端面まで連続する一本の線材である。すなわち、羽根９２０間の線部材９５は、羽根部材９２の一端部９２ａから他端部９２ｂに渡って回転軸に沿って配置された線材の一部で形成される。

【0096】

これにより、羽根部材９２の全長に渡って線部材を配設する場合、羽根部材９２の羽根９２０間毎に線部材を架設して配設する必要がなく、羽根部材９２における各羽根９２０に、回転軸方向に一本の線材を挿通して支持させることで撹拌スクリュー９０−１、９０−２を容易に形成できる。

【0097】

また、本実施の形態によれば、線部材９５は、羽根部材９２に、回転軸を通る平面に複数本配置されている。このため、撹拌スクリュー９０によれば、複数の線部材９５の間隔に相当する現像剤の粉塊を粉砕できる。

【0098】

ところで、特許文献１，２に示す従来の撹拌スクリューでは、スクリュー状の羽根部材にパドル等の突起物を付加して撹拌性能を高めようとしている。この構成では、突起物によって、撹拌スクリューの駆動トルクが大きくなる点と、現像剤の搬送量が減少する点とはトレードオフの関係となる。

【0099】

これに対して、本実施の形態の撹拌スクリューでは、スクリュー状の羽根部材９２における羽根９２０間に線部材９５を配置して現像剤を撹拌、混合している。このため、従来と比較して、上記トレードオフの関係を考慮して突起物を取り付ける必要がなく、簡易な構成で、確実に、現像剤を撹拌、混合できる。

【0100】

また、複数の線部材９５は、羽根部材９２に、回転軸を通る平面上に並んで互いに平行に配置されている。これにより、羽根部材９２を成形する金型内に、線部材９５を配置して樹脂材料で羽根部材９５を成形することで撹拌スクリュー９０−１を大量生産する場合、羽根部材９２を成形する金型の分割数を減らすことができる。具体的には、図８で示すように、撹拌スクリュー９０−１を成形する金型Ｂ１〜Ｂ４を、成形されてなる撹拌スクリュー９０−１から放射方向外方（図８で矢印Ｃで示す方向）に外す際に、線部材９５が並ぶ平面で分割することができる。これにより、撹拌スクリュー９０−１、９０−２の金型（図８の破線Ｂ１〜Ｂ４で示す）を設計する際に、その分割数を少数に抑えることができる。

【0101】

さらに、羽根部材９２の羽根９２０では、線部材９５が挿通される部分（スクリュー面部分）は、他の部分よりも肉厚が厚い。このため、軸部９１及び羽根部材９２を有するスクリュー本体を、樹脂材料で金型により大量生産する場合、金型において羽根９２０が対応する部位が、羽根９２０から抜け易くなり、金型の耐久性能の向上を図ることができる。

【0102】

なお、本実施の形態の撹拌スクリュー９０−１、９０−２では、スクリュー状の羽根部材９２において、回転軸方向で対向する羽根９２０間に配設される線部材９５は、羽根部材９２の全長に渡って配置された一本の線材としたが、これに限らない。例えば、線部材９５が、スクリュー状の羽根部材９２において、回転軸方向で並ぶ羽根９２０間毎に、互いに平行となる位置で架設された構成としてもよい。

【0103】

また、本実施の形態の撹拌スクリュー９０−１、９０−２では、スクリュー状の羽根部材９２において軸部９１の回転軸方向で対向する羽根９２０間に配設される線部材９５は、回転軸と平行であるが、これに限らない。例えば、線部材９５が、回転軸に対して傾いた方向で延在するように羽根９２０間に架け渡される構成としても良い。

【0104】

本実施の形態の撹拌スクリュー９０では、線部材９５は、羽根部材９２の羽根９２０間に、回転軸を通る平面に複数配置された構成としたが、これに限らず、複数の線部材９５は、羽根部材９２の羽根９２０間で、回転軸と平行に、任意の位置で架設されてもよい。

【0105】

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

【符号の説明】

【0106】

１ 画像形成装置
８１ 現像ユニット
９０−１、９０−２ 撹拌スクリュー
９１ 軸部
９２ 羽根部材
９５ 線部材
１００ 制御部
４１１ 露光装置
４１２ 現像装置
４１３ 感光ドラム
８１１ 現像ローラー
８１２ 搬送ローラー
８１５ 現像剤規制部材
８１６ 現像容器
９２０ 羽根
９２１、９２２ スクリュー面
９２ａ 一端部
９２ｂ 他端部
８１６ｃ、８１６ｄ 撹拌室

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】