現像剤搬送スクリュー
【課題】 現像剤搬送スクリューの製作容易化によるコスト低減。
【解決手段】 半径方向への２分割型抜きを行った際に、型合わせ面（型分割面）が平面となるスクリュー歯の軸直角断面形状の提供。
【解決手段】 半径方向への２分割型抜きを行った際に、型合わせ面（型分割面）が平面となるスクリュー歯の軸直角断面形状の提供。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真画像形成装置に用いられる現像剤搬送スクリュー、及び、このスクリューを成型するための型に関する。
【背景技術】
【０００２】
前記電子写真画像形成装置では、電子写真画像形成プロセスが用いられている。前記電子写真画像形成プロセスには、現像プロセス、帯電プロセス、転写プロセス等がある。ここで、現像プロセスとは、トナーを用いて現像ローラでもって電子写真感光体に形成された静電潜像を現像するプロセスのことである。
【０００３】
この現像プロセスにおいて、現像ローラと電子写真感光体の間に電界が形成されることにより、帯電したトナーが現像ローラから電子写真感光体に移動する。そのため、現像の状態はトナーが有する帯電量に大きく影響される。
【０００４】
前記現像プロセスの一つとして、従来から、トナーとキャリアを用いる二成分現像系がある。この二成分現像系においては、トナーとキャリアを混合して接触、摩擦させることによりトナーが帯電する。ここで、二成分現像系においてはトナーとキャリアの混合比（質量比）を安定化する必要がある。
【０００５】
なぜなら、トナーとキャリアの質量比（Ｔ／Ｃ比）が高すぎるとキャリアと接触しない未帯電、逆極性などの余剰トナーが発生する。そのために、かぶり発生、トナー飛散などがおきることがある。一方、Ｔ／Ｃ比が過小のときはトナーとキャリアの組み合わせによってはチャージアップと言われる帯電量過大状態が発生する。そのために現像濃度が極端に低下することがある。
【０００６】
そこで、二成分現像系においては、現像器とトナー容器を分離し、現像器内のＴ／Ｃ比を一定に制御するためにＡＴＲ（Ａｕｔｏ Ｔｏｎｅｒ Ｒｅｐｌｅｎｉｓｈｍｅｎｔ）システムが用いられている。このＡＴＲとは、現像器のＴ／Ｃ比をセンシングして必要なトナーをトナー容器から定量的に現像器に供給するものである。
【０００７】
ＡＴＲシステムでは、現像器内のＴ／Ｃ比を例えば８％±２％に維持することが要求される。そして、これを実現するためには高感度のＴ／Ｃ比センサーによるセンシングとトナー容器からのトナーの安定した定量吐出の機構が設けられている。
【０００８】
Ｔ／Ｃ比センサーとしては現像剤の透磁率の変化を検出するインダクタンス方式、現像剤の剤面の反射濃度を検出する光学式センサなどが用いられる。
【０００９】
トナー定量吐出の構成としては、例えば、トナーの定量吐出の円筒形のチャンバーと、チャンバー内に配置されたスクリューとを用いて、スクリュー回転時の押しのけ容積分のトナーを軸方向に送るものがある。この構成では、軸流コンベア方式によるトナーの移送機構をもちいてスクリューの回転数を制御することでトナーの現像器への吐出量を制御している。
【００１０】
ここで現像器を一つの系とみれば、前記ＡＴＲは、系全体としてのＴ／Ｃ比を一定に制御するものである。そして、現像領域でのＴ／Ｃ比を一定にし、現像を安定化するためには、更に、キャリアとトナーの混合攪拌による帯電、現像ローラへの搬送、未現像剤の回収の機能が必要となる。
【００１１】
この現像器内での現像剤（トナー＋キャリア）の攪拌および供給、回収を行う構成としては現像スリーブと平行な軸をもつ２本のスクリューをもちいて現像剤を現像容器内で循環させる構成が用いられる。
【００１２】
即ち、電子写真画像形成装置における二成分現像器ではトナーの現像器への供給、現像器内での現像剤（トナー＋キャリア）の循環の手段として現像剤搬送スクリューが多く用いられている（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平０８−２８６５８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、前記現像剤搬送用スクリューはそのほとんどが樹脂の一体成型あるいは金属回転軸を軸心に有するインサート成型で製作される。その他の製作方法としては切削、転造などがある。しかし、切削、転造などは、スクリューの全長がその外径に対して大きいことによる加工曲がりなどの強度上の問題や、生産性、コストの問題がある。従って、これらの加工方法は量産には不向きである。
【００１４】
一方、樹脂によりスクリューを成型する場合、スクリュー形状部はその半径方向に型を抜く必要がある。しかし、従来のスクリューの歯型（直線歯型）では図１に示すように、スクリュー軸に平行なある面に対するスクリュー歯面の法線方向がスクリュー半径によって変化する。そのためにアンダーカットを避けて二方向に抜くためには型の分割面が曲面となる。そのため型の製作が困難であった。その結果、従来のスクリューの成型におけるスクリュー部の型構成は３方向分割（１２０°）あるいはスライドを使用した４方向分割（９０°）がもちいられていた。
【００１５】
しかしながら、これらの３分割型や４分割型による成型は、２分割型での成型に比較してサイクルタイムが増加するという不都合がある。
【００１６】
そこで、本発明の目的は、２分割型によって滑らかな形状（軸を含む平面における螺旋形状の断面形状が一定である）の現像剤搬送スクリューを成型することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
そこで、上記課題を解決するために本出願にかかる発明においては、
軸と、前記軸の周囲に形成されたらせん形状と、を有し、前記軸を中心に回転することによって前記軸の方向に現像剤を搬送する現像剤搬送スクリューにおいて、
Ｚ（ｒ）＝ｋｌｎ（ｒｏ／ｒ）
ここでｚ（ｒ）：半径ｒにおけるらせん断面形状の高さ。（ｚ（ｒｏ）＝０）
ｒｏ：らせんの外半径
ｒ：半径（０＜ｒ≦ｒｏ）
ｋ：定数
の関数で表されることを特徴とする。
【００１８】
（説明）
本発明における構成の現像剤搬送装置においてはスクリューの軸を含む断面におけるスクリューの断面形状が図１に示すように
Ｚ（ｒ）＝ｋｌｎ（ｒｏ／ｒ） …（１）
となっている。
ここでｚ（ｒ）：半径ｒにおけるらせん断面形状の高さ。（ｚ（ｒｏ）＝０）
ｒｏ：らせんの外半径
ｒ：半径（０＜ｒ≦ｒｏ）
ｋ：定数
の関数で表される。スクリューの軸をＺ軸とした円筒座標系（ｒ，θ，ｚ）においてθ＝θ０におけるスクリュー面の法線ベクトルのスクリュー軸に平行な任意の面への投影（例えばｙｚ面への投影である法線ベクトルのｘ成分であるｎｘ）を半径ｒによらずに一定にすることができる。
【００１９】
即ち、上記ｎｘが正と負（アンダーカット部）になる部分で型を分割すれば型の分割面は半径ｒによらなくなる。そのため、分割面は平面となり、二分割金型の製作が容易になる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、２分割型によって滑らかな形状（軸を含む平面における螺旋形状の断面形状が一定である）の現像剤搬送スクリューの成型が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
初めに、本発明の実施の形態にしたがって構成される電子写真画像形成装置について図を用いて説明する。
【００２２】
（画像形成装置全体の概要説明）
図２は本発明の実施の形態における電子写真方式の画像形成装置の断面図である。
【００２３】
この画像形成装置の画像形成部には、像担体である感光体ドラム２を備えた４つのプロセスカートリッジ１（１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋ（イエロー、マゼンダ、シアン、ブラック各色））が設けられている。また、前記画像形成部には、このカートリッジ１の上方に各色に対応した露光手段５１（５１Ｙ、５１Ｍ、５１Ｃ、５１Ｋ）がおのおの配置されている。
【００２４】
前記画像形成部の下方には、記録媒体５２を供給する給紙部、中間転写ベルト５４ａ、２次転写ローラ５４ｄが設けられている。ここで、中間転写ベルト５４ａは、感光体ドラム２上に形成された各色のトナー像をその上に重ね合わせて転写してフルカラー像を形成するものである。また、２次転写ローラ５４ｄは、中間転写ベルト５４ａ上のトナー像を記録媒体に転写するものである。
【００２５】
さらに画像形成装置本体１００には、記録媒体５２に転写されたトナー像を加圧および加熱により溶融させて記録媒体の繊維に固着する定着手段５６、記録媒体を画像形成装置外へ排出する排出手段が設けられている。
【００２６】
（画像形成装置本体の各部の説明）
次に上記画像形成装置の各部の構成について説明する。
【００２７】
（給紙部）
給紙部５３は記録媒体５２を収納し、印刷時に画像形成部へ記録媒体５２を所定の時間間隔で供給する。
【００２８】
（プロセスカートリッジ）
プロセスカートリッジ１は、感光体ドラム２のまわりに帯電手段と現像手段を有している。このカートリッジ１は装置本体１００に対して取り外しが可能である。そして、たとえば感光体ドラム２が耐久により劣化した際にはユーザーが容易に交換できる。
【００２９】
図３に示すように感光体ドラム２の一端にはドラムフランジ２ｂが固定され、他端には非駆動フランジ２ｄが固定されている。感光体ドラム２の軸にはドラム軸２ａが貫通しており、ドラムフランジ２ｂに設けられた回り止め（不図示）されている。これにより、ドラム軸２ａとドラムフランジ２ｂは一体回転する。
【００３０】
ドラム軸２ａの非駆動フランジ２ｄ側の端部は軸受２ｅに回転可能に支持されている。そして、軸受２ｅは軸受ケース２ｃを介してカートリッジ１のフレーム１ａに固定されている。
【００３１】
（帯電手段）
前記帯電手段は接触帯電方法が用いられている。図９に示すように、本発明の実施の形態においては帯電ローラ３ａを用いる。帯電ローラ３ａは芯金３ｂの両端部をそれぞれ軸受部材（不図示）により回転自在に保持されている。そして、帯電ローラ３ａは、圧縮コイルバネ３ｄにより感光体ドラム２の断面中心方向に付勢されている。その結果、帯電ローラ３ａは感光体ドラム２に対して所定の圧で圧接している。
【００３２】
（露光手段）
本発明の実施の形態においては、レーザー露光手段を用いて感光体ドラム２に静電潜像を形成している。
【００３３】
即ち、装置本体１００から画像信号が送出されると、この画像信号に対応して変調されたレーザー光Ｌが、感光体ドラム２の一様に帯電された表面に走査する。これにより感光体ドラム２が露光する。これにより、感光体ドラム２上に画像情報に対応した静電潜像が形成される。
【００３４】
（現像装置）
以下、図９を用いて現像装置４の説明をする。現像装置４は、２成分接触現像装置（２成分磁気ブラシ現像装置）である。そして、を現像剤担持体としての現像スリーブ４ａの内部にはマグネットローラー４ｂが設けられている。現像スリーブ４ａ上には、キヤリアとトナーからなる現像剤が保持されている。この現像スリーブ４ａの鉛直下部位には所定のクリアランスを保って規制ブレード４ｃが設けられている。そして、現像スリーブ４ａの矢印方向への回転に伴い、現像スリーブ４ａ上に現像剤の薄層が形成される。
【００３５】
図３に示すように、現像スリーブ４ａはその両端にジャーナル部４ａ１が設けられている。そして、ジャーナル部４ａ１にコロ状スペーサー４ｋが回転可能に設けられている。そして、スペーサー４ｋが感光体ドラム２と接触するように付勢手段（不図示）により支持されている。そのため、現像スリーブ４ａと感光ドラム２間のクリアランスは所定の値に維持されている。また本実施の形態における現像スリーブ４ａの回転方向は感光体ドラム２の回転方向と逆（カウンター現像）である。
【００３６】
本実施の形態で用いた現像剤は平均粒径６μｍの負帯電用トナーと平均粒径３５μｍの磁性キャリアの混合剤である。そして、現像剤中のトナーのキャリアに対する質量比は８％としている。
【００３７】
図９、図３に示すように、現像剤収納部４ｈには、その両端部の受渡し部を除いて隔壁４ｄが設けられている。そして、この隔壁４ｄの両側に現像剤搬送スクリュー８０，８１が配置されている。
【００３８】
図３において、トナー補給容器５から供給されたトナーＴは、スクリュー８１の右端部に落下する。そして、トナーＴは、隔壁４ｄのスクリュー８１側の溝に沿って図３において左側へ攪拌されながら搬送される。そして図３において隔壁４ｄの左側の切りかき部（隔壁４ｄに切り欠きが設けられている）でスクリュー８０に受け渡される。そして、次に、隔壁４ｄのスクリュー８０側の溝に沿って図３において右側へ攪拌されながら搬送される。次に、図３において隔壁４ｄの右側の切りかき部において、トナーＴはスクリュー８１に受け渡される。これによりトナーＴは循環を繰り返す。
【００３９】
（現像手段）
ここで感光体ドラム２に形成された静電潜像を２成分磁気ブラシ法によりトナー像化する現像工程について図９に基づいて説明する。
【００４０】
まず、現像スリーブ４ａの回転に伴い、現像剤収納部４ｈからマグネットローラー４ｂの磁極（現像極）の作用により現像剤が現像スリーブ４ａの表面にくみ上げられる。次に、現像スリーブ４ａ上の現像剤は現像スリーブ４ａの外径部と規制ブレード４ｃ間の間隙部を通過する。これによって現像剤が一様に薄層化される。さらにこの現像剤が感光体ドラム２の表面と現像スリーブ４ａの表面が最も接近する現像領域に入ってくる。するとマグネットローラー４ｂの磁極（現像極）の作用により、現像剤の穂立ちが形成される。この現像領域においてトナーＴがキャリア表面から前記静電潜像の明電位部に移動する。これによって感光体ドラム２にトナー像が現像される。
【００４１】
前記現像領域を通過した現像剤（キャリアおよび未現像トナー）は現像スリーブ４ａの回転に伴い現像剤収納部４ｈ内に再び入る。そして、マグネットローラー４ｂの磁極（搬送極）と対向板金の磁界の作用により現像スリーブ４ａから剥離する。そして、現像剤は、現像剤収納部４ｈ内で現像剤が循環している現像剤循環部に戻される。
【００４２】
現像スリーブ４ａには、高圧電源（不図示）から現像バイアスが印加される。本実施の形態では感光体ドラム２の基体に対して、現像バイアスは、ＤＣ：−２００〜−６５０ＶにＶｐ−ｐ：１．８ＫＶ ｆ：２ＫＨｚのＡＣ電圧を重畳したものである。
【００４３】
現像によりトナーが消費されると、現像剤中のトナー濃度（質量％）が低下する。トナー濃度が低い場合には現像領域中のトナー量が不足する。そのため、現像バイアスをあげても現像濃度が得られなくなる。そして、極端にトナー濃度が低下した際には、トナーが過剰に帯電してキャリアから剥離しなくなる。そのため、現像しにくい状態になる（チャージアップ）。
【００４４】
一方トナー濃度が高くなると、帯電量の少ないトナーが発生し、かぶりやトナー飛散をおこす。さらには、トナーが帯電部を汚染して帯電不良を引き起こす。
【００４５】
そこで本実施の形態では、現像剤中のトナー濃度を８％±２％（質量％）に維持するためにスクリュー８１の外周に近接した部位にトナー濃度センサー４ｇを設けて前記現像剤循環部でのトナー濃度を検出している。
【００４６】
濃度センサー４ｇは、キャリアが常磁性体であることを利用して、透磁率の変化を検出している。これにより単位体積中のキャリア量からトナー濃度を検知する。
【００４７】
そして、装置本体１００に設けられたコントローラーが濃度センサー４ｇによってトナー濃度の低下を検知する。すると、前記コントローラーはトナー補給ユニット５にトナー補給動作の要求を送出する。そして、補給ユニット５より所定量のトナーが現像装置４に供給される。
【００４８】
（トナー補給ユニット）
現像装置４の上部に位置するトナー補給ユニット５について説明する。
【００４９】
補給ユニット５は、装置本体１００の前面から、装置本体１００のフレームに設けられたガイドレール（不図示）に沿って挿入される。そして、補給ユニット５の有するトナー吐出口が現像装置４の有するトナー受け口１ｂに対向した位置で挿入ロック（不図示）により係止される。こうしてトナーの供給路が構成される。
【００５０】
補給ユニット５には印字率５％で１００００枚の印字が可能な量のトナーが収納されている。そして、このトナーは攪拌羽根（不図示）によってある時間間隔で攪拌される。補給ユニット５の下部のトナー定量スクリュー（不図示）は装置本体１００より継ぎ手を介して駆動される。そして、ＡＴＲ制御によりトナーの供給要求がかかると、前記定量スクリューが供給量に応じた回転数の分、回転する。そして、所定量のトナーを前記トナー吐出口へ搬送する。搬送されたトナーは受け口１ｂを通過して、現像装置４内へ落下する。
【００５１】
（転写手段）
図２に示す転写手段である中間転写ユニット５４は、感光ドラム２から順にトナー像を１次転写して４つのトナー像を重ねた後、一括して記録媒体５２に２次転写する。
【００５２】
中間転写ユニット５４は矢印方向に感光体ドラム２の周速度と略同速度で走行する中間転写ベルト５４ａを具備している。この中間転写ベルトは駆動ローラー５４ｂ、２次転写対向ローラー５４ｇ、従動ローラー５４ｃの３本のローラー間に張架される。
【００５３】
中間転写ベルト５４ａ内には転写ローラ５４ｆ（５４ｆＹ、５４ｆＭ、５４ｆＣ、５４ｆＫ）が各色用の感光体ドラム２と対向する位置に配置されている。そして、ローラ５４ｆは、中間転写ベルト５４ａを挟んで感光体ドラム２の中心方向へ加圧されている。
【００５４】
ローラ５４ｆには高圧電源よりおのおの転写電圧が印加される。そして、感光体ドラム２上のトナー像が順次、中間転写ベルト５４ａ上に１次転写される。
【００５５】
２次転写部には、２次転写ローラ５４ｄが２次転写対向ローラ５４ｇと中間転写ベルト５４ａを挟んで配置されている。そして、記録媒体５２が２次転写部に突入すると所定の転写バイアスが２次転写ローラ５４ｄに印加される。これにより、中間転写ベルト５４ａ上のトナー像は記録媒体５２に２次転写される。
【００５６】
２次転写された記録媒体５２は、２次転写ローラ５４ｄと中間転写ベルト５４ａの接線方向の駆動力により、定着器５６にむけて搬送される。
【００５７】
一方、２次転写部での転写残トナーは、クリーニングユニット５５のブレード５５ａによって中間転写ベルト５４ａより剥離される。
【００５８】
（定着部）
本実施の形態における定着部５６ではローラー定着構成をもちいて記録媒体５２上のトナー像を加熱溶融して記録媒体に固着させる。
【００５９】
（定着動作）
転写されたトナー像を記録媒体５２上側として記録媒体５２が定着部５６に搬入される。そして、定着ローラ５６ａと加圧ローラ５６ｂ間のニップに挟持搬送されて加熱、加圧を受ける。これにより、トナーが記録媒体５２に溶融固着して排出される。
【００６０】
（排紙部）
定着部５６を通過した後の記録媒体５２は搬送ローラ５３ｈ、ＦＤ排紙ローラ５３ｊによって搬送される。そして、記録媒体５２は、装置本体１００上部から排出されてＦＤトレー５７に積載される。
【００６１】
〔実施例の詳細な説明〕
本発明の実施例にかかる現像剤搬送スクリュー８０（８１）についてより詳細に説明する。
【００６２】
（現像剤搬送スクリュー）
現像剤搬送スクリュー８０について図４をもとに説明する。
【００６３】
スクリュー８０はステンレス製の軸８４を中心としてこの周りにＡＢＳ樹脂のスクリュー形状部８２，８３をインサート成型によって一体的に成型される。
【００６４】
軸８４はその両端の樹脂非被覆部を現像装置４内に設けられた軸受けにより回転可能に支持される。そして、図４の右端部より駆動機構（不図示）により駆動が伝達される。
【００６５】
スクリュー８０が現像剤中で回転駆動されると、らせん形状である主スクリュー部８３は現像剤より軸方向の推力を受ける。しかし、スクリュー８０は現像装置４に対して軸方向の運動を拘束されている。そのため、この反作用として現像剤はスクリュー８０の推力と反対方向へ移送される。
【００６６】
例えば、本実施例においては主スクリュー８３のねじれ方向がＬＨ（ｌｅｆｔ ｈａｎｄ）であり、軸の回転方向が駆動側（左端）よりみてＣＣＷ（ｃｏｕｎｔｅｒｃｌｏｃｋｗｉｓｅ）である。そのため、推力が図中右側へ発生する結果、現像剤は左方向へ移動する。
【００６７】
尚、左側へ移動した現像剤は、循環のため、図３において左側の切り欠きよりスクリュー８１側のチャンバーへ送出される。しかし、左端部と容器の壁面間で現像剤が圧縮されるとスクリュー駆動トルクが増大してしまう。そのため、これを回避する目的でスクリュー８０において主スクリュー８３とねじれ方向が逆である返しスクリュー８２を設けている。
【００６８】
（スクリュー歯形）
スクリューの歯形について図５、図６を用いて説明する。
【００６９】
図５ａに示すようにスクリューの軸をＺ軸としたｏ−ＸＹＺ座標系および、円筒座標系（ｒ、θ、ｚ）をとる。
ここでｐ：スクリューのピッチ、ｒｏ：スクリュー外径とする。
【００７０】
最初に直線歯形のスクリューの図５ｂについて以下の手順により面Ｓ１、Ｓ２の外向き法線のｘ成分を求める。
【００７１】
【数１】
【００７２】
（１−６）式より、面Ｓ１の外向き法線のｘ成分はθ＝ξを基準として±π／２の範囲で正になるため、この範囲でアンダーカットが生じない。また面Ｓ２も同様に（２−６）式より、θ＝−ξを基準として±π／２の範囲でアンダーカットが生じない。そこでこの外向き法線のｘ成分が０になる境界で成型のための型を分割すれば２方向（今の例ではｘの±方向）にアンダーカットを発生しない型抜きが理論上可能である。しかし、（１−６）、（２−６）式から明らかなように、境界の位置を与えるξが半径ｒの関数であるために、型の分割面が曲面となり金型製作は実際困難であった。
【００７３】
そこで本発明においては２分割型抜きの際に型の分割面が平面になるようにスクリュー歯形を次のように決定した。
【００７４】
【数２】
【００７５】
本実施例においては外径φ１４，（軸径φ６），ピッチ２０のスクリューにおいてξ＝４５°とした。この結果歯の１つの面Ｓ１に対してその裏面をＳ２とすると、図８ａに示すように＋ｘ軸方向に抜く型のＳ１面の範囲は＋ξ（＝＋４５°）−９０°≦θ≦＋ξ（＝＋４５°）＋９０°である。従って、Ｓ１面を分割する為の分割面Ｆ１はθ＝＋ξ−９０°＝＋ξ＋９０°上にある。また、＋ｘ軸方向に抜く型のＳ２面の範囲は−ξ（＝−４５°）−９０°≦θξ≦−ξ（＝−４５°）＋９０°となった。従って、Ｓ２面を分割する為の分割面Ｆ２はθ＝−ξ−９０°＝−ξ＋９０°上にある。ξは０≦ξ＜π／２の範囲をとれるが、３０°より小さい範囲では歯先に対して歯元が極端に太くなり、スクリューによる現像剤搬送効率が落ちる。またξが大きくなると、図８ａで示すように軸部のアンダーカットを逃がす必要から、軸径が細くなり強度が低下する。
【００７６】
図７に本実施例におけるスクリュー８０と、スクリュー８０を成型するための型８５の図を示す。図から明らかなように型８５の分割面（Ｆ１（Ｆ２（不図示）））は全て平面で構成されている。そのため、機械加工が容易であり、２分割による型割がはじめて可能になった。
【００７７】
本実施例によれば、成型する際のサイクルタイムを減少させることにより、コストの減少を図ることができる。
また、本実施例によれば、現像剤搬送スクリューを成型するための型の複雑化を抑制することができる。
また、本実施例によれば、現像剤搬送スクリューの設計自由度を向上させることにある。
また、本実施例によれば、型製作の容易化による型製作費の低減が図れる。
また、本実施例によれば、複数個取り型による生産性の向上が図れる。
また、本実施例によれば、成型部品の精度を向上させることができる。
【００７８】
（機能上の利点）
次に本実施例に係るスクリュー８０の機能上の利点について説明する。
【００７９】
従来の直線歯形断面（図６ａ）に対して、本実施例の歯形断面（図６ｂ）を有する現像剤スクリューは現像剤の攪拌能が高い。
【００８０】
ここで、現像装置４内における現像剤の攪拌搬送時に現像剤はスクリュー歯面より周方向（円筒座標系上θ方向）、および歯形断面の法線方向（Ｒ−Ｚ面内）からの作用を受ける。
【００８１】
そして、直線歯型断面（図６ａ）の断面稜線（直線）に対して、本実施例の歯形断面は歯肉側に凹の曲線稜を有している。この凹曲線により前述の現像剤が歯面より受ける作用の法線方向成分が変化する。そのため現像剤の流動方向が変化する。本実施例の現像剤攪拌状態の観察によると、現像剤は歯面根元（軸側）から歯先へ向かって流動する。しかし、歯先付近でｓｐｉｌｌｉｎｇ ｂｒｅａｋ（くずれ破砕波）現象を発生する。これにより、現像剤の流動方向の反転を発生する。
【００８２】
これにより、順方向と反転方向の現像剤流動の界面で十分な攪拌と混合が行われる。そのため、混合状態の均一性（攪拌能）、帯電付与性能の面で、本実施例のスクリュー８０は、従来の現像剤搬送スクリューよりも優位である。即ち、本実施例によれば、現像剤の攪拌能の向上、現像剤混合状態の均一化と帯電付与効率の向上を図ることができる。
【００８３】
以上を証明する１つの指標として本実施例の現像剤スクリューを用いた際のトナー比電荷量の立ち上がり時間（０〜飽和帯電量の６０％に到達する時間）は従来の直線歯型スクリューの約８５％であった。
【図面の簡単な説明】
【００８４】
【図１】本発明における現像剤搬送スクリューの歯形断面形状図。
【図２】本発明における画像形成装置本体の断面図。
【図３】本発明における現像装置の断面図。
【図４】本発明における現像剤搬送スクリューの外観図。
【図５】スクリュー面形状を説明する図。
【図６】スクリューの歯形断面形状。
【図７】本発明におけるスクリューの二分割型割による成型の概略図。
【図８】本発明におけるスクリューの二分割型割の分割面を与える図。
【図９】本発明におけるプロセスカートリッジの断面図。
【符号の説明】
【００８５】
１ プロセスカートリッジ
１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋ （ＹＭＣＫ各色）プロセスカートリッジ
２ 感光体ドラム
３ 帯電ローラー
４ 現像装置
５ トナー補給装置（従来形）
５１Ｙ，５１Ｍ，５１Ｃ，５１Ｋ 露光手段
５２ 記録媒体
５３ 記録媒体搬送機構
５４ 中間転写ユニット
５５ クリーニングユニット
５６ 定着器
５７ ＦＤ排紙トレー
８０ 現像剤搬送スクリューＡ
８１ 現像剤搬送スクリューＢ
８２ 返しスクリュー
８３ 主スクリュー
８３ａ 主スクリュープロファイル
８３ｂ 主スクリュー外半径
８４ スクリュー軸
８５ 二分割型
８５ａ ベース
８５ｂ コマ
９０ スクリュープロファイル（従来形）
１００ 画像形成装置本体
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真画像形成装置に用いられる現像剤搬送スクリュー、及び、このスクリューを成型するための型に関する。
【背景技術】
【０００２】
前記電子写真画像形成装置では、電子写真画像形成プロセスが用いられている。前記電子写真画像形成プロセスには、現像プロセス、帯電プロセス、転写プロセス等がある。ここで、現像プロセスとは、トナーを用いて現像ローラでもって電子写真感光体に形成された静電潜像を現像するプロセスのことである。
【０００３】
この現像プロセスにおいて、現像ローラと電子写真感光体の間に電界が形成されることにより、帯電したトナーが現像ローラから電子写真感光体に移動する。そのため、現像の状態はトナーが有する帯電量に大きく影響される。
【０００４】
前記現像プロセスの一つとして、従来から、トナーとキャリアを用いる二成分現像系がある。この二成分現像系においては、トナーとキャリアを混合して接触、摩擦させることによりトナーが帯電する。ここで、二成分現像系においてはトナーとキャリアの混合比（質量比）を安定化する必要がある。
【０００５】
なぜなら、トナーとキャリアの質量比（Ｔ／Ｃ比）が高すぎるとキャリアと接触しない未帯電、逆極性などの余剰トナーが発生する。そのために、かぶり発生、トナー飛散などがおきることがある。一方、Ｔ／Ｃ比が過小のときはトナーとキャリアの組み合わせによってはチャージアップと言われる帯電量過大状態が発生する。そのために現像濃度が極端に低下することがある。
【０００６】
そこで、二成分現像系においては、現像器とトナー容器を分離し、現像器内のＴ／Ｃ比を一定に制御するためにＡＴＲ（Ａｕｔｏ Ｔｏｎｅｒ Ｒｅｐｌｅｎｉｓｈｍｅｎｔ）システムが用いられている。このＡＴＲとは、現像器のＴ／Ｃ比をセンシングして必要なトナーをトナー容器から定量的に現像器に供給するものである。
【０００７】
ＡＴＲシステムでは、現像器内のＴ／Ｃ比を例えば８％±２％に維持することが要求される。そして、これを実現するためには高感度のＴ／Ｃ比センサーによるセンシングとトナー容器からのトナーの安定した定量吐出の機構が設けられている。
【０００８】
Ｔ／Ｃ比センサーとしては現像剤の透磁率の変化を検出するインダクタンス方式、現像剤の剤面の反射濃度を検出する光学式センサなどが用いられる。
【０００９】
トナー定量吐出の構成としては、例えば、トナーの定量吐出の円筒形のチャンバーと、チャンバー内に配置されたスクリューとを用いて、スクリュー回転時の押しのけ容積分のトナーを軸方向に送るものがある。この構成では、軸流コンベア方式によるトナーの移送機構をもちいてスクリューの回転数を制御することでトナーの現像器への吐出量を制御している。
【００１０】
ここで現像器を一つの系とみれば、前記ＡＴＲは、系全体としてのＴ／Ｃ比を一定に制御するものである。そして、現像領域でのＴ／Ｃ比を一定にし、現像を安定化するためには、更に、キャリアとトナーの混合攪拌による帯電、現像ローラへの搬送、未現像剤の回収の機能が必要となる。
【００１１】
この現像器内での現像剤（トナー＋キャリア）の攪拌および供給、回収を行う構成としては現像スリーブと平行な軸をもつ２本のスクリューをもちいて現像剤を現像容器内で循環させる構成が用いられる。
【００１２】
即ち、電子写真画像形成装置における二成分現像器ではトナーの現像器への供給、現像器内での現像剤（トナー＋キャリア）の循環の手段として現像剤搬送スクリューが多く用いられている（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平０８−２８６５８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、前記現像剤搬送用スクリューはそのほとんどが樹脂の一体成型あるいは金属回転軸を軸心に有するインサート成型で製作される。その他の製作方法としては切削、転造などがある。しかし、切削、転造などは、スクリューの全長がその外径に対して大きいことによる加工曲がりなどの強度上の問題や、生産性、コストの問題がある。従って、これらの加工方法は量産には不向きである。
【００１４】
一方、樹脂によりスクリューを成型する場合、スクリュー形状部はその半径方向に型を抜く必要がある。しかし、従来のスクリューの歯型（直線歯型）では図１に示すように、スクリュー軸に平行なある面に対するスクリュー歯面の法線方向がスクリュー半径によって変化する。そのためにアンダーカットを避けて二方向に抜くためには型の分割面が曲面となる。そのため型の製作が困難であった。その結果、従来のスクリューの成型におけるスクリュー部の型構成は３方向分割（１２０°）あるいはスライドを使用した４方向分割（９０°）がもちいられていた。
【００１５】
しかしながら、これらの３分割型や４分割型による成型は、２分割型での成型に比較してサイクルタイムが増加するという不都合がある。
【００１６】
そこで、本発明の目的は、２分割型によって滑らかな形状（軸を含む平面における螺旋形状の断面形状が一定である）の現像剤搬送スクリューを成型することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
そこで、上記課題を解決するために本出願にかかる発明においては、
軸と、前記軸の周囲に形成されたらせん形状と、を有し、前記軸を中心に回転することによって前記軸の方向に現像剤を搬送する現像剤搬送スクリューにおいて、
Ｚ（ｒ）＝ｋｌｎ（ｒｏ／ｒ）
ここでｚ（ｒ）：半径ｒにおけるらせん断面形状の高さ。（ｚ（ｒｏ）＝０）
ｒｏ：らせんの外半径
ｒ：半径（０＜ｒ≦ｒｏ）
ｋ：定数
の関数で表されることを特徴とする。
【００１８】
（説明）
本発明における構成の現像剤搬送装置においてはスクリューの軸を含む断面におけるスクリューの断面形状が図１に示すように
Ｚ（ｒ）＝ｋｌｎ（ｒｏ／ｒ） …（１）
となっている。
ここでｚ（ｒ）：半径ｒにおけるらせん断面形状の高さ。（ｚ（ｒｏ）＝０）
ｒｏ：らせんの外半径
ｒ：半径（０＜ｒ≦ｒｏ）
ｋ：定数
の関数で表される。スクリューの軸をＺ軸とした円筒座標系（ｒ，θ，ｚ）においてθ＝θ０におけるスクリュー面の法線ベクトルのスクリュー軸に平行な任意の面への投影（例えばｙｚ面への投影である法線ベクトルのｘ成分であるｎｘ）を半径ｒによらずに一定にすることができる。
【００１９】
即ち、上記ｎｘが正と負（アンダーカット部）になる部分で型を分割すれば型の分割面は半径ｒによらなくなる。そのため、分割面は平面となり、二分割金型の製作が容易になる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、２分割型によって滑らかな形状（軸を含む平面における螺旋形状の断面形状が一定である）の現像剤搬送スクリューの成型が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
初めに、本発明の実施の形態にしたがって構成される電子写真画像形成装置について図を用いて説明する。
【００２２】
（画像形成装置全体の概要説明）
図２は本発明の実施の形態における電子写真方式の画像形成装置の断面図である。
【００２３】
この画像形成装置の画像形成部には、像担体である感光体ドラム２を備えた４つのプロセスカートリッジ１（１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋ（イエロー、マゼンダ、シアン、ブラック各色））が設けられている。また、前記画像形成部には、このカートリッジ１の上方に各色に対応した露光手段５１（５１Ｙ、５１Ｍ、５１Ｃ、５１Ｋ）がおのおの配置されている。
【００２４】
前記画像形成部の下方には、記録媒体５２を供給する給紙部、中間転写ベルト５４ａ、２次転写ローラ５４ｄが設けられている。ここで、中間転写ベルト５４ａは、感光体ドラム２上に形成された各色のトナー像をその上に重ね合わせて転写してフルカラー像を形成するものである。また、２次転写ローラ５４ｄは、中間転写ベルト５４ａ上のトナー像を記録媒体に転写するものである。
【００２５】
さらに画像形成装置本体１００には、記録媒体５２に転写されたトナー像を加圧および加熱により溶融させて記録媒体の繊維に固着する定着手段５６、記録媒体を画像形成装置外へ排出する排出手段が設けられている。
【００２６】
（画像形成装置本体の各部の説明）
次に上記画像形成装置の各部の構成について説明する。
【００２７】
（給紙部）
給紙部５３は記録媒体５２を収納し、印刷時に画像形成部へ記録媒体５２を所定の時間間隔で供給する。
【００２８】
（プロセスカートリッジ）
プロセスカートリッジ１は、感光体ドラム２のまわりに帯電手段と現像手段を有している。このカートリッジ１は装置本体１００に対して取り外しが可能である。そして、たとえば感光体ドラム２が耐久により劣化した際にはユーザーが容易に交換できる。
【００２９】
図３に示すように感光体ドラム２の一端にはドラムフランジ２ｂが固定され、他端には非駆動フランジ２ｄが固定されている。感光体ドラム２の軸にはドラム軸２ａが貫通しており、ドラムフランジ２ｂに設けられた回り止め（不図示）されている。これにより、ドラム軸２ａとドラムフランジ２ｂは一体回転する。
【００３０】
ドラム軸２ａの非駆動フランジ２ｄ側の端部は軸受２ｅに回転可能に支持されている。そして、軸受２ｅは軸受ケース２ｃを介してカートリッジ１のフレーム１ａに固定されている。
【００３１】
（帯電手段）
前記帯電手段は接触帯電方法が用いられている。図９に示すように、本発明の実施の形態においては帯電ローラ３ａを用いる。帯電ローラ３ａは芯金３ｂの両端部をそれぞれ軸受部材（不図示）により回転自在に保持されている。そして、帯電ローラ３ａは、圧縮コイルバネ３ｄにより感光体ドラム２の断面中心方向に付勢されている。その結果、帯電ローラ３ａは感光体ドラム２に対して所定の圧で圧接している。
【００３２】
（露光手段）
本発明の実施の形態においては、レーザー露光手段を用いて感光体ドラム２に静電潜像を形成している。
【００３３】
即ち、装置本体１００から画像信号が送出されると、この画像信号に対応して変調されたレーザー光Ｌが、感光体ドラム２の一様に帯電された表面に走査する。これにより感光体ドラム２が露光する。これにより、感光体ドラム２上に画像情報に対応した静電潜像が形成される。
【００３４】
（現像装置）
以下、図９を用いて現像装置４の説明をする。現像装置４は、２成分接触現像装置（２成分磁気ブラシ現像装置）である。そして、を現像剤担持体としての現像スリーブ４ａの内部にはマグネットローラー４ｂが設けられている。現像スリーブ４ａ上には、キヤリアとトナーからなる現像剤が保持されている。この現像スリーブ４ａの鉛直下部位には所定のクリアランスを保って規制ブレード４ｃが設けられている。そして、現像スリーブ４ａの矢印方向への回転に伴い、現像スリーブ４ａ上に現像剤の薄層が形成される。
【００３５】
図３に示すように、現像スリーブ４ａはその両端にジャーナル部４ａ１が設けられている。そして、ジャーナル部４ａ１にコロ状スペーサー４ｋが回転可能に設けられている。そして、スペーサー４ｋが感光体ドラム２と接触するように付勢手段（不図示）により支持されている。そのため、現像スリーブ４ａと感光ドラム２間のクリアランスは所定の値に維持されている。また本実施の形態における現像スリーブ４ａの回転方向は感光体ドラム２の回転方向と逆（カウンター現像）である。
【００３６】
本実施の形態で用いた現像剤は平均粒径６μｍの負帯電用トナーと平均粒径３５μｍの磁性キャリアの混合剤である。そして、現像剤中のトナーのキャリアに対する質量比は８％としている。
【００３７】
図９、図３に示すように、現像剤収納部４ｈには、その両端部の受渡し部を除いて隔壁４ｄが設けられている。そして、この隔壁４ｄの両側に現像剤搬送スクリュー８０，８１が配置されている。
【００３８】
図３において、トナー補給容器５から供給されたトナーＴは、スクリュー８１の右端部に落下する。そして、トナーＴは、隔壁４ｄのスクリュー８１側の溝に沿って図３において左側へ攪拌されながら搬送される。そして図３において隔壁４ｄの左側の切りかき部（隔壁４ｄに切り欠きが設けられている）でスクリュー８０に受け渡される。そして、次に、隔壁４ｄのスクリュー８０側の溝に沿って図３において右側へ攪拌されながら搬送される。次に、図３において隔壁４ｄの右側の切りかき部において、トナーＴはスクリュー８１に受け渡される。これによりトナーＴは循環を繰り返す。
【００３９】
（現像手段）
ここで感光体ドラム２に形成された静電潜像を２成分磁気ブラシ法によりトナー像化する現像工程について図９に基づいて説明する。
【００４０】
まず、現像スリーブ４ａの回転に伴い、現像剤収納部４ｈからマグネットローラー４ｂの磁極（現像極）の作用により現像剤が現像スリーブ４ａの表面にくみ上げられる。次に、現像スリーブ４ａ上の現像剤は現像スリーブ４ａの外径部と規制ブレード４ｃ間の間隙部を通過する。これによって現像剤が一様に薄層化される。さらにこの現像剤が感光体ドラム２の表面と現像スリーブ４ａの表面が最も接近する現像領域に入ってくる。するとマグネットローラー４ｂの磁極（現像極）の作用により、現像剤の穂立ちが形成される。この現像領域においてトナーＴがキャリア表面から前記静電潜像の明電位部に移動する。これによって感光体ドラム２にトナー像が現像される。
【００４１】
前記現像領域を通過した現像剤（キャリアおよび未現像トナー）は現像スリーブ４ａの回転に伴い現像剤収納部４ｈ内に再び入る。そして、マグネットローラー４ｂの磁極（搬送極）と対向板金の磁界の作用により現像スリーブ４ａから剥離する。そして、現像剤は、現像剤収納部４ｈ内で現像剤が循環している現像剤循環部に戻される。
【００４２】
現像スリーブ４ａには、高圧電源（不図示）から現像バイアスが印加される。本実施の形態では感光体ドラム２の基体に対して、現像バイアスは、ＤＣ：−２００〜−６５０ＶにＶｐ−ｐ：１．８ＫＶ ｆ：２ＫＨｚのＡＣ電圧を重畳したものである。
【００４３】
現像によりトナーが消費されると、現像剤中のトナー濃度（質量％）が低下する。トナー濃度が低い場合には現像領域中のトナー量が不足する。そのため、現像バイアスをあげても現像濃度が得られなくなる。そして、極端にトナー濃度が低下した際には、トナーが過剰に帯電してキャリアから剥離しなくなる。そのため、現像しにくい状態になる（チャージアップ）。
【００４４】
一方トナー濃度が高くなると、帯電量の少ないトナーが発生し、かぶりやトナー飛散をおこす。さらには、トナーが帯電部を汚染して帯電不良を引き起こす。
【００４５】
そこで本実施の形態では、現像剤中のトナー濃度を８％±２％（質量％）に維持するためにスクリュー８１の外周に近接した部位にトナー濃度センサー４ｇを設けて前記現像剤循環部でのトナー濃度を検出している。
【００４６】
濃度センサー４ｇは、キャリアが常磁性体であることを利用して、透磁率の変化を検出している。これにより単位体積中のキャリア量からトナー濃度を検知する。
【００４７】
そして、装置本体１００に設けられたコントローラーが濃度センサー４ｇによってトナー濃度の低下を検知する。すると、前記コントローラーはトナー補給ユニット５にトナー補給動作の要求を送出する。そして、補給ユニット５より所定量のトナーが現像装置４に供給される。
【００４８】
（トナー補給ユニット）
現像装置４の上部に位置するトナー補給ユニット５について説明する。
【００４９】
補給ユニット５は、装置本体１００の前面から、装置本体１００のフレームに設けられたガイドレール（不図示）に沿って挿入される。そして、補給ユニット５の有するトナー吐出口が現像装置４の有するトナー受け口１ｂに対向した位置で挿入ロック（不図示）により係止される。こうしてトナーの供給路が構成される。
【００５０】
補給ユニット５には印字率５％で１００００枚の印字が可能な量のトナーが収納されている。そして、このトナーは攪拌羽根（不図示）によってある時間間隔で攪拌される。補給ユニット５の下部のトナー定量スクリュー（不図示）は装置本体１００より継ぎ手を介して駆動される。そして、ＡＴＲ制御によりトナーの供給要求がかかると、前記定量スクリューが供給量に応じた回転数の分、回転する。そして、所定量のトナーを前記トナー吐出口へ搬送する。搬送されたトナーは受け口１ｂを通過して、現像装置４内へ落下する。
【００５１】
（転写手段）
図２に示す転写手段である中間転写ユニット５４は、感光ドラム２から順にトナー像を１次転写して４つのトナー像を重ねた後、一括して記録媒体５２に２次転写する。
【００５２】
中間転写ユニット５４は矢印方向に感光体ドラム２の周速度と略同速度で走行する中間転写ベルト５４ａを具備している。この中間転写ベルトは駆動ローラー５４ｂ、２次転写対向ローラー５４ｇ、従動ローラー５４ｃの３本のローラー間に張架される。
【００５３】
中間転写ベルト５４ａ内には転写ローラ５４ｆ（５４ｆＹ、５４ｆＭ、５４ｆＣ、５４ｆＫ）が各色用の感光体ドラム２と対向する位置に配置されている。そして、ローラ５４ｆは、中間転写ベルト５４ａを挟んで感光体ドラム２の中心方向へ加圧されている。
【００５４】
ローラ５４ｆには高圧電源よりおのおの転写電圧が印加される。そして、感光体ドラム２上のトナー像が順次、中間転写ベルト５４ａ上に１次転写される。
【００５５】
２次転写部には、２次転写ローラ５４ｄが２次転写対向ローラ５４ｇと中間転写ベルト５４ａを挟んで配置されている。そして、記録媒体５２が２次転写部に突入すると所定の転写バイアスが２次転写ローラ５４ｄに印加される。これにより、中間転写ベルト５４ａ上のトナー像は記録媒体５２に２次転写される。
【００５６】
２次転写された記録媒体５２は、２次転写ローラ５４ｄと中間転写ベルト５４ａの接線方向の駆動力により、定着器５６にむけて搬送される。
【００５７】
一方、２次転写部での転写残トナーは、クリーニングユニット５５のブレード５５ａによって中間転写ベルト５４ａより剥離される。
【００５８】
（定着部）
本実施の形態における定着部５６ではローラー定着構成をもちいて記録媒体５２上のトナー像を加熱溶融して記録媒体に固着させる。
【００５９】
（定着動作）
転写されたトナー像を記録媒体５２上側として記録媒体５２が定着部５６に搬入される。そして、定着ローラ５６ａと加圧ローラ５６ｂ間のニップに挟持搬送されて加熱、加圧を受ける。これにより、トナーが記録媒体５２に溶融固着して排出される。
【００６０】
（排紙部）
定着部５６を通過した後の記録媒体５２は搬送ローラ５３ｈ、ＦＤ排紙ローラ５３ｊによって搬送される。そして、記録媒体５２は、装置本体１００上部から排出されてＦＤトレー５７に積載される。
【００６１】
〔実施例の詳細な説明〕
本発明の実施例にかかる現像剤搬送スクリュー８０（８１）についてより詳細に説明する。
【００６２】
（現像剤搬送スクリュー）
現像剤搬送スクリュー８０について図４をもとに説明する。
【００６３】
スクリュー８０はステンレス製の軸８４を中心としてこの周りにＡＢＳ樹脂のスクリュー形状部８２，８３をインサート成型によって一体的に成型される。
【００６４】
軸８４はその両端の樹脂非被覆部を現像装置４内に設けられた軸受けにより回転可能に支持される。そして、図４の右端部より駆動機構（不図示）により駆動が伝達される。
【００６５】
スクリュー８０が現像剤中で回転駆動されると、らせん形状である主スクリュー部８３は現像剤より軸方向の推力を受ける。しかし、スクリュー８０は現像装置４に対して軸方向の運動を拘束されている。そのため、この反作用として現像剤はスクリュー８０の推力と反対方向へ移送される。
【００６６】
例えば、本実施例においては主スクリュー８３のねじれ方向がＬＨ（ｌｅｆｔ ｈａｎｄ）であり、軸の回転方向が駆動側（左端）よりみてＣＣＷ（ｃｏｕｎｔｅｒｃｌｏｃｋｗｉｓｅ）である。そのため、推力が図中右側へ発生する結果、現像剤は左方向へ移動する。
【００６７】
尚、左側へ移動した現像剤は、循環のため、図３において左側の切り欠きよりスクリュー８１側のチャンバーへ送出される。しかし、左端部と容器の壁面間で現像剤が圧縮されるとスクリュー駆動トルクが増大してしまう。そのため、これを回避する目的でスクリュー８０において主スクリュー８３とねじれ方向が逆である返しスクリュー８２を設けている。
【００６８】
（スクリュー歯形）
スクリューの歯形について図５、図６を用いて説明する。
【００６９】
図５ａに示すようにスクリューの軸をＺ軸としたｏ−ＸＹＺ座標系および、円筒座標系（ｒ、θ、ｚ）をとる。
ここでｐ：スクリューのピッチ、ｒｏ：スクリュー外径とする。
【００７０】
最初に直線歯形のスクリューの図５ｂについて以下の手順により面Ｓ１、Ｓ２の外向き法線のｘ成分を求める。
【００７１】
【数１】
【００７２】
（１−６）式より、面Ｓ１の外向き法線のｘ成分はθ＝ξを基準として±π／２の範囲で正になるため、この範囲でアンダーカットが生じない。また面Ｓ２も同様に（２−６）式より、θ＝−ξを基準として±π／２の範囲でアンダーカットが生じない。そこでこの外向き法線のｘ成分が０になる境界で成型のための型を分割すれば２方向（今の例ではｘの±方向）にアンダーカットを発生しない型抜きが理論上可能である。しかし、（１−６）、（２−６）式から明らかなように、境界の位置を与えるξが半径ｒの関数であるために、型の分割面が曲面となり金型製作は実際困難であった。
【００７３】
そこで本発明においては２分割型抜きの際に型の分割面が平面になるようにスクリュー歯形を次のように決定した。
【００７４】
【数２】
【００７５】
本実施例においては外径φ１４，（軸径φ６），ピッチ２０のスクリューにおいてξ＝４５°とした。この結果歯の１つの面Ｓ１に対してその裏面をＳ２とすると、図８ａに示すように＋ｘ軸方向に抜く型のＳ１面の範囲は＋ξ（＝＋４５°）−９０°≦θ≦＋ξ（＝＋４５°）＋９０°である。従って、Ｓ１面を分割する為の分割面Ｆ１はθ＝＋ξ−９０°＝＋ξ＋９０°上にある。また、＋ｘ軸方向に抜く型のＳ２面の範囲は−ξ（＝−４５°）−９０°≦θξ≦−ξ（＝−４５°）＋９０°となった。従って、Ｓ２面を分割する為の分割面Ｆ２はθ＝−ξ−９０°＝−ξ＋９０°上にある。ξは０≦ξ＜π／２の範囲をとれるが、３０°より小さい範囲では歯先に対して歯元が極端に太くなり、スクリューによる現像剤搬送効率が落ちる。またξが大きくなると、図８ａで示すように軸部のアンダーカットを逃がす必要から、軸径が細くなり強度が低下する。
【００７６】
図７に本実施例におけるスクリュー８０と、スクリュー８０を成型するための型８５の図を示す。図から明らかなように型８５の分割面（Ｆ１（Ｆ２（不図示）））は全て平面で構成されている。そのため、機械加工が容易であり、２分割による型割がはじめて可能になった。
【００７７】
本実施例によれば、成型する際のサイクルタイムを減少させることにより、コストの減少を図ることができる。
また、本実施例によれば、現像剤搬送スクリューを成型するための型の複雑化を抑制することができる。
また、本実施例によれば、現像剤搬送スクリューの設計自由度を向上させることにある。
また、本実施例によれば、型製作の容易化による型製作費の低減が図れる。
また、本実施例によれば、複数個取り型による生産性の向上が図れる。
また、本実施例によれば、成型部品の精度を向上させることができる。
【００７８】
（機能上の利点）
次に本実施例に係るスクリュー８０の機能上の利点について説明する。
【００７９】
従来の直線歯形断面（図６ａ）に対して、本実施例の歯形断面（図６ｂ）を有する現像剤スクリューは現像剤の攪拌能が高い。
【００８０】
ここで、現像装置４内における現像剤の攪拌搬送時に現像剤はスクリュー歯面より周方向（円筒座標系上θ方向）、および歯形断面の法線方向（Ｒ−Ｚ面内）からの作用を受ける。
【００８１】
そして、直線歯型断面（図６ａ）の断面稜線（直線）に対して、本実施例の歯形断面は歯肉側に凹の曲線稜を有している。この凹曲線により前述の現像剤が歯面より受ける作用の法線方向成分が変化する。そのため現像剤の流動方向が変化する。本実施例の現像剤攪拌状態の観察によると、現像剤は歯面根元（軸側）から歯先へ向かって流動する。しかし、歯先付近でｓｐｉｌｌｉｎｇ ｂｒｅａｋ（くずれ破砕波）現象を発生する。これにより、現像剤の流動方向の反転を発生する。
【００８２】
これにより、順方向と反転方向の現像剤流動の界面で十分な攪拌と混合が行われる。そのため、混合状態の均一性（攪拌能）、帯電付与性能の面で、本実施例のスクリュー８０は、従来の現像剤搬送スクリューよりも優位である。即ち、本実施例によれば、現像剤の攪拌能の向上、現像剤混合状態の均一化と帯電付与効率の向上を図ることができる。
【００８３】
以上を証明する１つの指標として本実施例の現像剤スクリューを用いた際のトナー比電荷量の立ち上がり時間（０〜飽和帯電量の６０％に到達する時間）は従来の直線歯型スクリューの約８５％であった。
【図面の簡単な説明】
【００８４】
【図１】本発明における現像剤搬送スクリューの歯形断面形状図。
【図２】本発明における画像形成装置本体の断面図。
【図３】本発明における現像装置の断面図。
【図４】本発明における現像剤搬送スクリューの外観図。
【図５】スクリュー面形状を説明する図。
【図６】スクリューの歯形断面形状。
【図７】本発明におけるスクリューの二分割型割による成型の概略図。
【図８】本発明におけるスクリューの二分割型割の分割面を与える図。
【図９】本発明におけるプロセスカートリッジの断面図。
【符号の説明】
【００８５】
１ プロセスカートリッジ
１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋ （ＹＭＣＫ各色）プロセスカートリッジ
２ 感光体ドラム
３ 帯電ローラー
４ 現像装置
５ トナー補給装置（従来形）
５１Ｙ，５１Ｍ，５１Ｃ，５１Ｋ 露光手段
５２ 記録媒体
５３ 記録媒体搬送機構
５４ 中間転写ユニット
５５ クリーニングユニット
５６ 定着器
５７ ＦＤ排紙トレー
８０ 現像剤搬送スクリューＡ
８１ 現像剤搬送スクリューＢ
８２ 返しスクリュー
８３ 主スクリュー
８３ａ 主スクリュープロファイル
８３ｂ 主スクリュー外半径
８４ スクリュー軸
８５ 二分割型
８５ａ ベース
８５ｂ コマ
９０ スクリュープロファイル（従来形）
１００ 画像形成装置本体
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸と、前記軸の周囲に形成されたらせん形状と、を有し、前記軸を中心に回転することによって前記軸の方向に現像剤を搬送する現像剤搬送スクリューにおいて、
前記らせん形状部の（前記軸を含む平面における）断面形状が
Ｚ（ｒ）＝ｋｌｎ（ｒｏ／ｒ）
ここでｚ（ｒ）：半径ｒにおけるらせん断面形状の高さ。（ｚ（ｒｏ）＝０）ｒｏ：らせん外半径
ｒ：半径（０＜ｒ≦ｒｏ）
ｋ：定数
の関数で表されることを特徴とする現像剤搬送スクリュー。
【請求項２】
軸と、前記軸の周囲に形成されたらせん形状と、を有し、前記軸を中心に回転することによって前記軸の方向に現像剤を搬送する現像剤搬送スクリューを成型するための型において、
前記らせん形状部を成型するための（前記軸を成型する軸型の中心を含む平面における）らせん形状部型の断面形状が
Ｚ（ｒ）＝ｋｌｎ（ｒｏ／ｒ）
ここでｚ（ｒ）：半径ｒにおけるらせん断面形状部型の高さ。（ｚ（ｒｏ）＝０）ｒｏ：らせん外半径
ｒ：半径（０＜ｒ≦ｒｏ）
ｋ：定数
の関数で表されることを特徴とする型。
【請求項１】
軸と、前記軸の周囲に形成されたらせん形状と、を有し、前記軸を中心に回転することによって前記軸の方向に現像剤を搬送する現像剤搬送スクリューにおいて、
前記らせん形状部の（前記軸を含む平面における）断面形状が
Ｚ（ｒ）＝ｋｌｎ（ｒｏ／ｒ）
ここでｚ（ｒ）：半径ｒにおけるらせん断面形状の高さ。（ｚ（ｒｏ）＝０）ｒｏ：らせん外半径
ｒ：半径（０＜ｒ≦ｒｏ）
ｋ：定数
の関数で表されることを特徴とする現像剤搬送スクリュー。
【請求項２】
軸と、前記軸の周囲に形成されたらせん形状と、を有し、前記軸を中心に回転することによって前記軸の方向に現像剤を搬送する現像剤搬送スクリューを成型するための型において、
前記らせん形状部を成型するための（前記軸を成型する軸型の中心を含む平面における）らせん形状部型の断面形状が
Ｚ（ｒ）＝ｋｌｎ（ｒｏ／ｒ）
ここでｚ（ｒ）：半径ｒにおけるらせん断面形状部型の高さ。（ｚ（ｒｏ）＝０）ｒｏ：らせん外半径
ｒ：半径（０＜ｒ≦ｒｏ）
ｋ：定数
の関数で表されることを特徴とする型。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２００６−２２７５９８（Ｐ２００６−２２７５９８Ａ）
【公開日】平成１８年８月３１日（２００６．８．３１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−４７１９（Ｐ２００６−４７１９）
【出願日】平成１８年１月１２日（２００６．１．１２）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年８月３１日（２００６．８．３１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１月１２日（２００６．１．１２）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
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