JP6236699B2 - 搬送装置、現像装置、及び画像形成装置 - Google Patents
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Description
本発明は、搬送装置、現像装置、及び画像形成装置に関し、より詳細には、現像装置の現像容器内で現像剤を搬送する搬送装置、その搬送装置を備えた現像装置、及びその搬送装置を備えた画像形成装置に関する。
従来から、二成分現像剤を供給、排出することで、その現像剤に含まれるキャリアの劣化を防止するようにした現像装置が用いられている。この現像装置における現像方式はトリクル現像方式と呼ばれる。
例えば、特許文献1には、二成分現像剤が収容され且つ現像用開口が開設された現像ハウジングと、この現像ハウジングの現像用開口に面して配設され且つ二成分現像剤が担持される現像剤担持体と、現像ハウジングのうち現像剤担持体の背面側に配設され且つ現像剤担持体の軸方向に延びる複数の撹拌搬送部材を有し、これらの撹拌搬送部材にて現像剤を撹拌しながら循環搬送する現像剤循環搬送機構と、現像ハウジング内の現像剤のうち古い現像剤が徐々に排出され且つ新しい現像剤と入替が可能なトリクル機構とを備えた現像装置が開示されている。
このトリクル機構は、現像ハウジングのうち撹拌搬送部材の搬送方向下流側の一部に開設されるトリクル排出口と、トリクル排出口からの現像剤の排出量を規制すべく、撹拌搬送部材による現像剤の搬送方向と逆方向に向けて現像剤が搬送可能な逆流発生部材とを備え、トリクル排出口と逆流発生部材の外周部との間の隙間領域が逆流発生部材の上方側を局所的に狭くした不均一分布に設定されている。
また、特許文献2には、所望量の現像剤を確実に排出することを目的とした現像装置が開示されている。この現像装置における現像剤収容容器は、仕切壁によって第1収容部と第2収容部に分離され、両端側の連通部で互いに連通し、第1収容部に配設される第1搬送部材と第2収容部に配設される第2搬送部材とにより、収容された現像剤を攪拌しながら循環移動させている。そして、この現像剤収容容器は、収容される現像剤が基準量を超えることにより排出可能な排出機構と、現像剤の循環経路の途中であって上記排出機構の上流側に、流路断面積を可変とする流路断面積調整機構とを備えている。
上述のように、特許文献1に記載の技術では、逆流発生部材を設けたり、この逆流発生部材の上方側の流路を局所的に狭くしたりすることにより、廃現像剤量を規制している。しかしながら、この技術では、逆流発生部材が撹拌搬送部材と同軸の延長線上の下流側に設けられ、さらにその下流側にトリクル排出口が設けられるため、撹拌搬送部材によって搬送される現像剤の勢いによって、現像剤がトリクル排出口まで到達してしまいその排出量が十分に規制できない。
上記流路をさらに狭くすることも考えられるが、そのような構成では逆に規制が効きすぎ、排出量が不足してしまう。このように、特許文献1に記載の技術では、現像剤の搬送の勢いがあるため、現像剤の排出量を細かく制御できない。
また、上記流路を狭くするか否かに拘わらず、現像剤の流動性が悪化して現像剤の上面(現像剤の嵩を示す面であって現像剤面と呼ぶ)が高くなる場合がある。例えば、厚紙やOHP(Overhead projector)シートへの印刷時などにおいて減速(例えば通常用紙への印刷時の半分の速度)して現像を行う場面などが挙げられる。厚紙やOHPシートなどの記録材は普通紙よりも転写性や定着性に劣るため、十分な転写、定着を行わせる必要があり、そのためにこのような現像速度の減速がなされる。このように、同じ現像装置において使用場面によって現像剤面が高くなる場合にも、排出量が不足してしまうことになる。
また、特許文献2に記載の技術では、流路断面積調整機構を別途設ける必要があり、構成が複雑になるだけでなく、その流路断面積調整機構が現像剤の詰まりにより上手く稼働しなくなること想定できる。
本発明は、上述のような実状に鑑みてなされたものであり、その目的は、トリクル現像方式を採用するに際し、喩え現像剤の流動性を変化させる場合であっても、適量の現像剤を排出させることが可能な搬送装置、その搬送装置を備えた現像装置、及びその搬送装置を備えた画像形成装置を提供することにある。
上記の課題を解決するために、本発明の第1の技術手段は、第1搬送路及び第2搬送路を平行に配設し、該第1搬送路と該第2搬送路の両端部分に設けた連通口を介して現像剤を循環させる搬送装置であって、前記第1搬送路において前記現像剤を撹拌しながら搬送する搬送スクリュー付きの第1搬送部材と、前記第2搬送路において前記現像剤を撹拌しながら前記第1搬送部材とは逆向きに搬送する搬送スクリュー付きの第2搬送部材と、前記第2搬送路における前記現像剤の搬送方向の上流側において前記第2搬送路に接続された第3搬送路と、前記第3搬送路において前記第2搬送部材とは逆向きに前記現像剤を搬送するように且つ前記第2搬送部材と同軸に形成され、前記第2搬送路から前記第3搬送路に溢れた前記現像剤を、前記第3搬送路に設けられた排出口まで搬送する搬送スクリュー付きの第3搬送部材と、を備え、前記第2搬送部材は、前記第2搬送路における前記第3搬送路側の端部において、該端部以外の部分に比べて前記現像剤を押す面が前記第2搬送部材の軸に対してより垂直方向に向くように形成されており、前記第2搬送路の内壁は、前記端部における少なくとも一部に対応する軸方向位置において、前記連通口側の上部に切欠部を有する以外、略円筒形状であることを特徴としたものである。
本発明の第2の技術手段は、第1の技術手段において、前記第2搬送部材は、前記端部において、前記端部以外の部分に比べて最大外径が小さいことを特徴としたものである。
本発明の第3の技術手段は、第1又は第2の技術手段において、前記第2搬送部材の前記端部は、前記第2搬送路における前記現像剤の搬送方向を基準として、上流側の前記連通口を形成する内壁より下流側に延伸するように配設されていることを特徴としたものである。
本発明の第4の技術手段は、第1〜第3のいずれか1の技術手段において、前記第3搬送路は、前記第2搬送路と同軸で且つ前記第2搬送路より小径になるように形成された略円筒形状の搬送路であることを特徴としたものである。
本発明の第5の技術手段は、第1〜第4のいずれか1の技術手段において、前記第1搬送部材は、前記第1搬送路における前記現像剤の搬送方向を基準として、下流側にある前記連通口を形成する内壁より下流側にも、搬送スクリューを有することを特徴としたものである。
本発明の第6の技術手段は、第1〜第5のいずれか1の技術手段における搬送装置と、現像剤担持体と、を備えた現像装置であって、前記第2搬送部材により該現像剤担持体側に前記現像剤を供給することを特徴としたものである。
本発明の第7の技術手段は、第1〜第5のいずれか1の技術手段における搬送装置を備えることを特徴とする画像形成装置である。
本発明によれば、トリクル現像方式を採用するに際し、喩え現像剤の流動性を変化させる場合であっても、適量の現像剤を排出させることが可能になる。
以下、本発明の様々な実施形態に係る搬送装置、その搬送装置を備えた現像装置、並びにその搬送装置を備えた画像形成装置について、図面を参照しながら説明する。
(第1の実施形態)
本発明の第1の実施形態について、図1A〜図5を参照しながら説明する。図1Aは本発明の第1の実施形態に係る搬送装置を備えた現像装置の一構成例を示す斜視図で、図1Bは図1Aの現像装置を紙面右側から見た側面図である。また、図2A、図2Bはそれぞれ、図1Bの現像装置におけるA−A方向、B−B方向から見た断面図であり、図3A、図3Bはそれぞれ、図2A、図2Bの現像装置における紙面右端部分の拡大図である。また、図4は、図3Aの現像装置におけるC−C方向から見た断面図である。
本発明の第1の実施形態について、図1A〜図5を参照しながら説明する。図1Aは本発明の第1の実施形態に係る搬送装置を備えた現像装置の一構成例を示す斜視図で、図1Bは図1Aの現像装置を紙面右側から見た側面図である。また、図2A、図2Bはそれぞれ、図1Bの現像装置におけるA−A方向、B−B方向から見た断面図であり、図3A、図3Bはそれぞれ、図2A、図2Bの現像装置における紙面右端部分の拡大図である。また、図4は、図3Aの現像装置におけるC−C方向から見た断面図である。
図1A〜図3Bで例示する現像装置1は、第1搬送路10a及び第2搬送路10bを平行に配設し、第1搬送路10aと第2搬送路10bの両端部分に設けた連通口(スリット)10aa,10abを介して現像剤(図示せず)を循環させる装置である。ここで、上記現像剤としては、トナー及びキャリアを混合した二成分現像剤が貯留されるものとする。なお、キャリアは、鉄粉やフェライトのような磁性材料である。
また、第1搬送路10aと第2搬送路10bとの間は、連通口10aa,10abを除いて隔壁10dで仕切られている。なお、図2Aでは、隔壁10dの他に隔壁10daも図示しているが、隔壁10daは隔壁10dに連なり形状が異なる隔壁である。
第1搬送路10a及び第2搬送路10b等を形成するための現像装置1の筐体は、現像容器と呼ばれ、図中、符号10で示している。なお、図1Aでは後述の第1搬送部材11及び第2搬送部材12との混同を避けるために符号10a,10b等の一部の符号を付していない。現像容器10の詳細については後述する。
また、現像装置1は、現像容器10内に、図1A等で図示したように現像ローラ(マグネットローラ)15を備える。現像ローラ15は、第2搬送部材12の鉛直方向の上方に配設される。現像ローラ15は、現像剤担持体として機能し、画像形成装置において感光体ドラム(図示せず)と対向する位置に配置されることになる。現像ローラ15は、現像容器10内の現像剤を表面に担持して、担持した現像剤に含まれるトナーをその感光体ドラムの表面に供給する。これにより、感光体ドラムの表面に形成された静電潜像が現像(顕像化)される。
なお、図1A〜図3Bでの図示は省略するが、図4に示すように、現像ローラ15の表面に対して所定の間隙を有してドクターブレード16が現像容器10に固定される。但し、ドクターブレード16は、現像ローラ15の軸部15bの方向に延びる板状の部材である。このドクターブレード16によって、現像ローラ15に担持される現像剤の量が所定量に規制される。
なお、実際の現像容器10には、現像容器10の鉛直方向の上方において、後述する第1搬送部材11や第2搬送部材12、及び現像ローラ15を覆うカバー部材が設けられているが、図1Aにおいてはこのカバー部材の一部を省略している。また、現像装置1にはトナー濃度検知センサも含まれるが、図1A等においてはこれらも省略している。
また、現像装置1から現像ローラ15、ドクターブレード16(及びトナー濃度検知センサ)を除いたものは、現像剤を搬送する搬送装置と呼ばれることがあり、この搬送装置が本発明に係る搬送装置に該当する。つまり、本発明に係る現像装置は、本発明に係る搬送装置と現像剤担持体とを備えた装置であり、後述する第2搬送部材12によりその現像剤担持体側に現像剤を供給する。
現像容器10について、その詳細を説明する。
現像容器10には、第2搬送路10bにおける現像剤の搬送方向の上流側において第2搬送路10bに接続された第3搬送路10cが配設されている。この第3搬送路10cは、図示したように、第2搬送路10bの右端に接続された凸部10eの内部空間として形成されている。この凸部10eは、その軸方向位置が第1搬送路10aの紙面右端と比べて突出するように設けられている。そして、この凸部10eには現像剤を下方向に排出するための排出口10tが設けられている。この排出口10t又はそれを含む第3搬送路10cはトリクルポートとも呼ばれる。
現像容器10には、第2搬送路10bにおける現像剤の搬送方向の上流側において第2搬送路10bに接続された第3搬送路10cが配設されている。この第3搬送路10cは、図示したように、第2搬送路10bの右端に接続された凸部10eの内部空間として形成されている。この凸部10eは、その軸方向位置が第1搬送路10aの紙面右端と比べて突出するように設けられている。そして、この凸部10eには現像剤を下方向に排出するための排出口10tが設けられている。この排出口10t又はそれを含む第3搬送路10cはトリクルポートとも呼ばれる。
また、現像容器10の上側であって第2搬送路10b側の下流部分には、現像剤を供給(補給)するための補給口10fが設けられている。なお、補給口10fは、現像容器10の上側であって第1搬送路10a側の上流部分に設けておいてもよい。この補給口10fには、図示しないが、トナーボトルから延びるトナー供給パイプが連結され、ここから未使用のトナー及び未使用のキャリアが投入される。
また、現像装置1は、補給口10fから供給された現像剤を循環させ、排出口10tから排出するようになっている。このような循環、排出のために、現像装置1は、現像容器10の内部に、第1搬送部材11、第2搬送部材12、及び第3搬送部材13を備える。
第1搬送部材11は、第1搬送路10aにおいて現像剤を撹拌しながら搬送する搬送スクリュー付きの部材である。この搬送スクリューは、軸部11bの周囲に螺旋状に羽根部11aが形成されたオーガースクリューである。羽根部11aは、搬送翼又はスクリュー羽根とも呼べる。羽根部11a及び軸部11bは樹脂により一体成型されているか、若しくは軸部11bの一部又は全部に金属が用いられる。
第1搬送部材11は、第1搬送路10aでの搬送により、補給口10fから連通口10aaを介して補給された現像剤を、連通口10abを介して第2搬送路10b側に供給する。ここで、第1搬送路10aを搬送された現像剤は、第1搬送路10aの搬送方向の下流端で、当該下流端に滞留する現像剤や現像容器10の壁(内側壁)に衝突する。従って、現像剤は、第1搬送路10aの搬送方向の下流端で滞留し、連通口10abから第2搬送路10bに押し出される(移動される)。
ここで例示する第1搬送部材11は、現像剤の搬送方向の下流端(図2A,図3Aの紙面右端部)において、羽根部11aとは逆巻きの羽根部11cが設けられている。羽根部11cは図3A等で示したように、羽根部11aと比べて、そのピッチが短く、且つ現像剤を押す面(羽根の表面の一方)と軸部11bとがなす角度がより直角に近くなっている(より垂直方向に向くように形成されている)。このような逆巻きの羽根部11cを設けることで、現像剤の搬送の勢いを低減させることができる。そのピッチや角度や軸方向長さは現像剤の搬送が所望の勢いになるように決めればよい。
第2搬送部材12は、第2搬送路10bにおいて現像剤を撹拌しながら第1搬送部材11とは逆向きに搬送する搬送スクリュー付きの部材である。この搬送スクリューも第1搬送部材11のそれと同様に、軸部12bの周囲に螺旋状に羽根部12aが形成されたオーガースクリューである。羽根部12a及び軸部12bは樹脂により一体成型されているか、若しくは軸部12bの一部又は全部に金属が用いられる。
第2搬送部材12は、第2搬送路10bでの搬送により、現像剤担持体である現像ローラ15に現像剤を供給する。ここで、第2搬送路10bを搬送された現像剤は、第2搬送路10bの搬送方向の下流端で、補給口10fから供給された現像剤や当該下流端に滞留する現像剤や現像容器10の壁(内側壁)に衝突する。従って、現像剤は、第2搬送路10bの搬送方向の下流端で滞留され、連通口10aaから第1搬送路10aに押し出される(移動される)。
ここで例示する第2搬送部材12は、現像剤の搬送方向の下流端(図2Aの紙面左端部)において、羽根部12aとは逆巻きの羽根部12cが設けられている。羽根部12cと羽根部12aとの違いは、羽根部11cと羽根部11aとの違いと同様である。このような逆巻きの羽根部12cを設けることで、現像剤の搬送の勢いを低減させることができる。そのピッチや角度や軸方向長さは現像剤の搬送が所望の勢いになるように決めればよい。
第1搬送部材11、第2搬送部材12における搬送スクリューはいずれも、撹拌も行うため、撹拌・搬送スクリューとも呼べる。また、現像容器10内では、第1搬送部材11、第2搬送部材12は、それぞれ軸部11b,12bを中心に回転可能に設けられており、図1Aや図2Aに図示したように、各々の回転軸が平行になるように配置されている。そして、例示する第1搬送部材11及び第2搬送部材12では、軸部11bと軸部12bとを逆方向に回転させることで、上述したような現像剤の循環が可能となる。循環の様子は、図2A等において破線の矢印で示している。無論、互いの搬送スクリューの羽根の方向を逆巻きになるように形成した場合には、双方とも同じ方向に回転させることになる。
第3搬送部材13は、第3搬送路10cにおいて第2搬送部材12とは逆向きに現像剤を搬送するように形成された搬送スクリュー付きの部材である。この搬送スクリューは、軸部13bの周囲に螺旋状にねじ切り部13aが形成されたものである。このように、第3搬送部材13は、第1搬送部材11や第2搬送部材12と比較し、撹拌の必要がないため、例えば単にネジ状になっているだけでもよい。無論、ねじ切り部13aは、第1搬送部材等と同様に羽根部であってもよい。ねじ切り部13a及び軸部13bは樹脂により一体成型されているか、若しくは軸部13bの一部又は全部に金属が用いられる。
第3搬送部材13の搬送スクリューは、第2搬送部材12の搬送スクリューと同軸に形成されている。つまり、軸部12bと軸部13bとは連なっている。第2搬送部材12と第3搬送部材13の搬送スクリューは、個別に形成後に組み立ててもよいが、一体的に形成しておくことが好ましい。
そして、第3搬送部材13は、第2搬送路10bから第3搬送路10cに溢れた現像剤を、第3搬送路10cに設けられた排出口10tまで搬送する。具体的には、ねじ切り部13aは、羽根部12aと逆巻きに形成されており、軸部12b,13bを回転させることで、羽根部12aとは逆方向に現像剤を搬送することが可能となっている。
ここで、ねじ切り部13aの最大外径は、羽根部12a(及び後述の羽根部12d)の最大外径に比べて小さく形成されている。この理由は、単に第1搬送路10aや第2搬送路10bでの搬送量に比べて、第3搬送路10cでの搬送量(つまり排出量)が少ないためである。
同様の理由から、第3搬送路10cは、第2搬送路10bより小径になるように形成された略円筒形状の搬送路であることが好ましい。このように第3搬送路10cの内径を第2搬送路10bより小さくしておき、且つ第2搬送路10bと同軸にしておくことで、例えば現像装置1が傾いた場合に、第2搬送路10bから第3搬送路10cに大量の現像剤が溢れてしまい、現像剤が第3搬送路10cから必要以上に排出されるといった事態を未然に防ぐことができる。
このように、第3搬送路10cでは、第3搬送部材13によって現像剤が排出口10tまで搬送され、その現像剤が排出口10tから下方に落下して排出される。排出の様子は、図3A,図3Bにおいて2点鎖線の矢印で示している。上述のように第3搬送路10cは第2搬送路10bにおける現像剤の搬送方向の上流側に設けてあるため、排出口10tからの排出量は第1搬送路10aや第2搬送路10bを搬送される現像剤の勢いによる影響を受けることが少なくなり、現像剤の排出量を制御し易くなる。
なお、図示しないが排出口10tにはこの排出された現像剤を回収するための容器、或いはその容器に接続されたパイプが取り付けられている。また、現像装置1を設置した際に排出口10tが鉛直方向に下向きになるように開けられている例を挙げているが、斜め下向きや横向きなどであってもよい。
上述のように、現像装置1はトリクル現像方式の現像装置である。トリクル現像方式について、現像剤の補給・排出の観点から簡単に説明する。トナーボトル内のトナーにキャリアを一定の比率で混合させておき、トナーが供給(補給)されると同時に新しいキャリア(未使用のキャリア)が現像装置1内へと供給(補給)され、一方、劣化したキャリアが現像装置1から排出される。但し、劣化したキャリアのみならず、劣化したキャリアとトナーが混合された現像剤も排出される。よって、現像剤の排出について上述したが、これは、劣化したキャリア又は劣化したキャリアとトナーが混合され現像剤が排出されることを意味する。
このようにして、劣化したキャリアが未使用のキャリアと入れ替えられる。無論、必ずしも劣化したキャリアが未使用のキャリアと入れ替えられるとは限らないが、基本的にはこのような入れ替えがなされるように、現像装置1は構成されている。
具体的には、現像装置1では、用紙などの記録媒体に画像が形成されることでトナーが消費されると、消費量に相当するトナーが補給される。このため、例えば現像容器10の底部には、上述したようにトナー濃度検知センサ(図示せず)が設けられ、このトナー濃度検知センサの検知結果に基づいて、現像容器10内のトナー濃度(T/D:Tはトナーであり、Dは現像剤である)が検出される。そして、検出されたトナー濃度に応じて、トナーの補給が制御される。
なお、一般的には、トナー濃度検知センサとして、透過型の光学センサ、反射型の光学センサ、又は、透磁率センサが用いられる。例えば、透磁率センサを用いることが好ましい。透磁率は、現像剤中の磁性材料の割合である。このため、現像剤中の磁性材料と非磁性材料との混合比すなわち磁性材料の相対濃度が変化すると、透磁率センサの出力が変化する。従って、現像剤の透磁率を検出することによって、現像剤中の磁性材料であるキャリアの濃度が測定される。若しくは、現像剤中の非磁性材料であるトナーの濃度が測定される。
このような現像装置1では、できる限り長期間使用すると共に、現像容器10内のトナーを均一且つ十分に帯電させるために、上述したように、トナーボトルから未使用のトナーを補給する場合に、未使用のキャリアも補給される。また、現像容器10に貯留された一部の現像剤が排出口10tから排出される。このようにして、劣化したキャリアが未使用のキャリアと入れ替えられる。
従って、補給されるトナー及びキャリアの量を制御するのみならず、キャリアや現像剤の排出量を適切に設定することが重要となる。このため、本実施形態の現像装置1は、上述のような第1〜第3搬送路や第1〜第3搬送部材の配置に加え、以下に説明するような特徴を採用している。
まず、本実施形態の特徴の1つとして、第2搬送部材12は、第2搬送路10bにおける第3搬送路10c側の端部において、その端部以外の部分に比べて現像剤を押す面(羽根部の表面の一方)が第2搬送部材12の軸(軸部12b)に対してより垂直方向に向くように形成されている。
上記端部は、図2A,図3Aにおいて羽根部12dが形成された部分を指す。つまり、羽根部12dは、羽根部12aと比べて、現像剤を押す面と軸部12bとがなす角度がより直角に近くなっている。このように上記角度を垂直方向に近づけた状態で軸部12bを中心として回転させることにより、羽根部12dの外径の外側への現像剤の押し出しが小さくなるため、上記端部における現像剤の搬送力が弱まり、上記端部での現像剤の上面が盛り上がり易くなる(つまり滞留量を増やす)ことができる。なお、現像剤の上面とは、現像剤の嵩を示す面を指し、以下、現像剤面と呼ぶ。
また、図3A等で図示する羽根部12dは、羽根部12aと比べてそのピッチが短く形成されている。ピッチが短い方が上記端部での滞留量を増やすことができる。但し、これに限らず、ピッチは同じ若しくは長くなっていてもよい。
そして、本実施形態の主たる特徴として、第2搬送路10bの内壁は、上記端部(つまり羽根部12dに対応する部分)における少なくとも一部に対応する軸方向位置において、連通口10ab側の上部に切欠部Kを有する以外、略円筒形状(無論、円筒形状である場合も含む)である。なお、連通口10abは、上述したように第1搬送路10aにおける現像剤の搬送方向の下流側にある連通口である。また、切欠部Kの軸方向位置は、羽根部12dの軸方向位置と完全に一致させてもよいが、上述したように少なくとも一部(好ましくは第3搬送路10c側の一部)で一致させていればよい。
この切欠部Kの一例について、図4を参照しながら説明する。なお、第1搬送路10aと第2搬送路10bとは隔壁10dbによって隔てられ、その隔壁10dbの一部は第2搬送路10bの内壁(側壁)の一部を形成している。
この切欠部Kは、図4で例示するように、その軸方向断面形状が連通口10ab側の上部に位置する左上側の4半分の円において、角柱状になるように設けられている。なお、従来のように切欠部Kがない場合、図4で図示する隔壁10dbが切欠部Kとして示す部分まで占めることになり、これにより第2搬送路10bの上記端部の内壁(側壁)は略円筒形状となる。
但し、切欠部Kの軸方向断面形状は、例示したものに限らず、連通口10ab側の上部において、流路が広くなるように第2搬送路10bの内壁の一部が欠けていればよい。また、切欠部Kの軸方向断面の広さは、循環させる現像剤の量と現像容器10の内部形状(第1搬送部材11や第2搬送部材12等の形状も含む)、現像装置1を設置する傾き、並びに現像剤の供給速度などに応じて、より適量の現像剤が排出できトナー濃度が一定に保たれるように適宜決めればよい。
このように、第2搬送路10b内に設けた切欠部Kは、現像剤の循環路で見ると第1搬送路10aから搬送された現像剤が合流する連通口10ab(循環合流部)付近に位置し、高さ方向で見ると第2搬送部材12の軸部12b付近(つまり現像剤面付近)から上方に位置する。このような位置に切欠部Kを設けることで、第2搬送路10b内の循環合流部付近において、第2搬送部材12の羽根部12dと第2搬送路10bとの間の隙間(開口)を拡げることができる。
また、連通口10ab付近では、第1搬送部材11による現像剤の搬送の勢いが弱まり、現像剤が滞留することになるが、羽根部12dの存在によりその滞留量を増やすことができる。これにより、軸部12bの上端付近まで現像剤を滞留させることができる。そして、このような位置で現像剤を滞留させた状態であっても、第1搬送路10aからの現像剤の勢いが残っているため、上記端部(羽根部12dに対応する部分)を介して第3搬送路10cに現像剤が流入し、第3搬送部材13により排出口10tから現像剤を排出させることが可能となる。
厚紙への印刷時などにおいて減速(例えば通常用紙への印刷時の半分の速度)して現像を行う場面などのように、現像剤の流動性が悪化して、連通口10ab付近の羽根部12aに対応する領域や羽根部12dに対応する領域での現像剤面が高くなる場合がある。例えば、図2Bにおいて太い破線で現像剤面を示したように、羽根部12dの上部付近まで現像剤が滞留することがある。なお、上記場面のように現像速度を低下させる場合には、第1搬送部材11や第2搬送部材12の回転速度も減速させるときもあるが、減速させるか否かに拘わらず、現像剤の流動性は悪化することになる。
このような場合においても、切欠部Kにより拡げた開口が存在するため、第3搬送路10c側へと現像剤を排出させることができる。よって、切欠部Kを設けない場合に比べて、第3搬送路10cへの排出がスムーズになって、それにより排出口10tからの排出速度も上げることができ、排出量不足となることがなくなる。
一方で、通常用紙への印刷時などの通常の現像速度での稼働時など、現像剤の流動性が悪化していない状況では、現像剤が過剰に排出されることがない。それは、このような状況では軸部12bの上端付近まで現像剤が滞留しており、且つ、第2搬送路10bにおける軸部12bの上端の高さ付近までに切欠部Kが存在せず、第2搬送路10bと第2搬送部材12(主に羽根部12d)とが形成する開口が略円筒パイプを縦に割ったような形状になっているためである。
このように、本実施形態に係る現像装置(及びそれに含まれる搬送装置)によれば、トリクル現像方式を採用するに際し、喩え現像速度を変えるなどの現像剤の流動性を変化させる場合であっても、適量の現像剤を排出させることが可能になる。
次に、第1〜第3搬送路の軸方向断面形状について補足的に説明する。
第1搬送路10a、第2搬送路10bにおける軸方向位置で端部以外の部分(中央付近)では、それぞれ軸部11b、軸部12bの上側の高さ付近に現像剤面を保つようにすれば、上手く撹拌、搬送、現像ローラ15への供給を行うことができる。
第1搬送路10a、第2搬送路10bにおける軸方向位置で端部以外の部分(中央付近)では、それぞれ軸部11b、軸部12bの上側の高さ付近に現像剤面を保つようにすれば、上手く撹拌、搬送、現像ローラ15への供給を行うことができる。
よって、第1搬送路10aは、略円筒形状である(無論、円筒形状である場合も含む)ことが好ましいが、これに限らず、例えばU字状であってもよい。第2搬送路10bは、上記略円筒形状の部分を除く軸方向位置においても、略円筒形状であることが好ましいが、これに限らず、例えばU字状であってもよい。なお、第2搬送路10bは、現像ローラ15への現像剤の供給が必要であり、実質的に真の円筒形状とはならない。
また、第3搬送路10cも略円筒形状に形成しておくこと、特に正確に円筒形状に形成しておくことが、排出口10tからの排出量を制御し易くできることから好ましいと言える。
また、図2B,図3Bで図示するように、第3搬送路10cは、第2搬送路10b側において外径を狭くしておくことが好ましい。これにより、第3搬送路10cへの現像剤の流入量を規制することができる。この例では段差を設けたが、第2搬送路10bに近づくに連れてテーパ状に徐々に外径を小さくしていってもよい。
次に、第1搬送部材11及び第2搬送部材12についてより好ましい例を挙げる。
第2搬送部材12の上記端部(羽根部12dの存在領域)は、図3Aで例示するように、第2搬送路10bにおける現像剤の搬送方向を基準として、上流側の連通口10abを形成する内壁10bbより下流側に延伸するように配設されていることが好ましい。このような配設がなされることで、羽根部12aの部分が内壁10bbより上流側になるような構成に比べて、現像剤の流動性が悪い場合における現像剤の過剰排出を防ぐことができる。
第2搬送部材12の上記端部(羽根部12dの存在領域)は、図3Aで例示するように、第2搬送路10bにおける現像剤の搬送方向を基準として、上流側の連通口10abを形成する内壁10bbより下流側に延伸するように配設されていることが好ましい。このような配設がなされることで、羽根部12aの部分が内壁10bbより上流側になるような構成に比べて、現像剤の流動性が悪い場合における現像剤の過剰排出を防ぐことができる。
また、図3Aで例示するように、第1搬送部材11は、第1搬送路10aにおける現像剤の搬送方向を基準として、下流側にある連通口10abを形成する内壁10bbより下流側にも、搬送スクリューを有することが好ましい。内壁10bbより下流側にあるこの搬送スクリューは、軸部11bの周囲に羽根部11cが形成されたものである。
このような構成により、羽根部11cを内壁10bbの第1搬送路10aの上流側だけに設けた構成に比べて、内壁10bbから第3搬送路10cへと連なる隔壁(円筒部側壁)10dbの開口部に対し、現像剤の流動性やT/D等のバラつきに左右されることなく、現像剤を供給することができる。
また、本発明に係る現像装置の構成は例示するものに限らず、例えば像担持体としての感光体ドラムを備えたプロセスカートリッジなどであってもよい。
以下、上述のような搬送装置を搭載可能な画像形成装置の一例について、図5を参照しながら説明する。図5は、図1Aの現像装置を搭載可能な画像形成装置の一例を示す断面図である。図5では、画像形成装置の一例としての複合機の一構成例を示している。無論、本発明に係る画像形成装置は、ここで例示する構成に限ったものではなく、例えば単色印刷の画像形成装置であってもよいし、単機能プリンタ装置であってもよい。
画像形成装置100は、外部から伝送され、若しくはスキャナ(画像読取装置)で読み取った画像データに基づき、記録紙に電子写真方式で画像を形成するもので、装置本体101と、自動原稿処理装置102とにより構成されている。
装置本体101は、露光ユニット81、現像器82、感光体ドラム83、クリーナユニット84、帯電器85、中間転写ベルトユニット86、定着ユニット87、給紙カセット91a、排紙トレイ94等を有する。ここで、現像器82が本発明に係る現像装置の一例に該当する。その他、装置本体101は、画像形成装置100の全体を制御する制御部(図示せず)を有する。
装置本体101の上部には、透明ガラスからなる原稿載置台96が設けられ、その上側には原稿載置台96に原稿を自動搬送する自動原稿処理装置102が取り付けられる。自動原稿処理装置102は矢印M方向に回動自在に構成され、原稿載置台96の上を開放することにより原稿を手置きで置くことができるようになっている。
装置本体101は、筐体内に収容される画像読取装置95を有している。画像読取装置95は、光源及び第1ミラーを保持する光源ユニット95aと、第2及び第3ミラーを保持するミラーユニット95bと、レンズ及びCCD95cとから構成された縮小光学系の画像読取装置である。また、装置本体101には、図示しない操作パネルが設けられ、ユーザによる操作入力が可能となっている。また装置本体101には、外部接続された装置から画像データを入力する手段、或いは可搬型の記録媒体から画像データを読み取る手段(いずれも図示せず)を備えている。
画像形成装置100において扱われる画像データは、例えばブラック(K)、シアン(C)、マゼンタ(M)、イエロー(Y)の4色のカラー画像に応じたものである。従って、現像器82、感光体ドラム(像担持体)83、クリーナユニット84、帯電器85は、各色に応じた4種類の潜像を形成するようにそれぞれ4個ずつ設けられ、これらにより4つの画像ステーションが構成されている。各色の現像器82には各色のトナーボトル90と図示しない経路で接続され、各色のトナーが供給されるようになっている。
露光ユニット81には、レーザ出射部及び反射ミラー等を備えたレーザスキャニングユニット(LSU)として構成される。露光ユニット81は、レーザビームを走査するポリゴンミラーと、ポリゴンミラーによって反射されたレーザ光を感光体ドラム83に導くためのレンズやミラー等の光学要素が配置されている。また、露光ユニット81としては、この他にも発光素子をアレイ状に並べた書込みヘッドを用いる手法も採用できる。
露光ユニット81は、帯電された感光体ドラム83を入力された画像データに応じて露光することにより、その表面に、画像データに応じた静電潜像を形成する機能を有する。現像器82は、それぞれの感光体ドラム83上に形成された静電潜像を4色(Y,M,C,K)のトナーにより顕像化するものである。また、クリーナユニット84は、現像・画像転写後における感光体ドラム83上の表面に残留したトナーを、除去・回収する。帯電器85は、感光体ドラム83の表面を所定の電位に均一に帯電させるための帯電手段であり、図5に示すようなチャージャ型の他、接触型のローラ型やブラシ型の帯電器が用いられることもある。
感光体ドラム83の上方に配置されている中間転写ベルトユニット86は、中間転写ベルト86a、中間転写ベルト駆動ローラ86b、中間転写ベルト従動ローラ86c、中間転写ローラ86d、及び中間転写ベルトクリーニングユニット86eを備えている。中間転写ローラ86dは、Y,M,C,Kの各色に対応して4本設けられている。中間転写ベルト駆動ローラ86b、中間転写ベルト従動ローラ86c、及び中間転写ローラ86dは、中間転写ベルト86aを張架して回転駆動させる。また、各中間転写ローラ86dは、感光体ドラム83のトナー像を中間転写ベルト86a上に転写するための転写バイアスを与える。
中間転写ベルト86aは、各感光体ドラム83に接触するように設けられている。そして、感光体ドラム83に形成された各色のトナー像を中間転写ベルト86aに順次的に重ねて転写することによって、中間転写ベルト86a上にカラーのトナー像(多色トナー像)を形成する。中間転写ベルト86aは、例えば厚さ100μm〜150μm程度のフィルムを用いて無端状に形成されている。
感光体ドラム83から中間転写ベルト86aへのトナー像の転写は、中間転写ベルト86aの裏側に接触している中間転写ローラ86dによって行われる。中間転写ローラ86dには、トナー像を転写するために高電圧の転写バイアス(トナーの帯電極性(−)とは逆極性(+)の高電圧)が印加されている。中間転写ローラ86dは、直径8〜10mmの金属(例えばステンレス)軸をベースとし、その表面が導電性の弾性材(例えばEPDM,発泡ウレタン等)により覆われているローラである。この導電性の弾性材により、中間転写ベルト86aに対して均一に高電圧を印加することができる。本構成例では転写電極としてローラ形状を使用しているが、それ以外にブラシなども用いることが可能である。
上述のように各感光体ドラム83上で各色相に応じて顕像化された静電像は、中間転写ベルト86aで積層される。このように積層された静電像は、中間転写ベルト86aの回転によって、後述の用紙と中間転写ベルト86aの接触位置に配置される二次転写機構部である転写ローラ88によって記録紙に転写される。二次転写機構部としては、転写ローラに限らず、コロナチャージャや転写ベルトを用いることも可能である。
このとき、中間転写ベルト86aと転写ローラ88は所定ニップで圧接されると共に、転写ローラ88にはトナーを用紙に転写させるための電圧が印加される(トナーの帯電極性(−)とは逆極性(+)の高電圧)。さらに、転写ローラ88は、上記ニップを定常的に得るために、転写ローラ88若しくは中間転写ベルト駆動ローラ86bのいずれか一方を硬質材料(金属等)とし、他方を弾性ローラ等の軟質材料(弾性ゴムローラ、又は発泡性樹脂ローラ等々)としている。
また、上述のように、感光体ドラム83に接触することにより中間転写ベルト86aに付着したトナー、若しくは転写ローラ88によって記録紙に転写が行われず中間転写ベルト86a上に残存したトナーは、次工程でトナーの混色を発生させる原因となるために、中間転写ベルトクリーニングユニット86eによって除去・回収されるように設定されている。中間転写ベルトクリーニングユニット86eには、中間転写ベルト86aに接触する例えばクリーニング部材としてクリーニングブレードが備えられており、クリーニングブレードが接触する中間転写ベルト86aは、裏側から中間転写ベルト従動ローラ86cで支持されている。
給紙カセット91aは、画像形成に使用する記録紙(シート)を蓄積しておくためのトレイであり、装置本体101の露光ユニット81の下側に設けられている。また、手差し給紙カセット91bにも画像形成に使用する記録紙を置くことができる。装置本体101の上方に設けられている排紙トレイ94は、印刷済みの記録紙をフェイスダウンで集積するためのトレイである。
また、装置本体101には、給紙カセット91a及び手差し給紙カセット91bの記録紙を転写ローラ88や定着ユニット87を経由させて排紙トレイ94に送るための、略垂直形状の用紙搬送路S1が設けられている。給紙カセット91a又は手差し給紙カセット91bから排紙トレイ94までの用紙搬送路S1の近傍には、ピックアップローラ92a,92b、複数の搬送ローラ93a〜93d、レジストローラ89、転写ローラ88、定着ユニット87等が配されている。
搬送ローラ93a〜93dは、記録紙の搬送を促進・補助するための小型のローラであり、用紙搬送路S1に沿って複数設けられている。また、ピックアップローラ92aは、給紙カセット91aの端部近傍に備えられ、給紙カセット91aから記録紙を1枚ずつピックアップして用紙搬送路S1に供給する。同様に、ピックアップローラ92bは、手差し給紙カセット91bの端部近傍に備えられ、手差し給紙カセット91bから記録紙を1枚ずつピックアップして用紙搬送路S1に供給する。
また、レジストローラ89は、用紙搬送路S1を搬送されている記録紙を一旦保持するものである。そして、感光体ドラム83上のトナー像の先端と記録紙の先端を合わせるタイミングで記録紙を転写ローラ88に搬送する機能を有している。
定着ユニット87は、ヒートローラ87a及び加圧ローラ87bを備えている。ヒートローラ87a及び加圧ローラ87bは、記録紙を挟んで回転するようになっている。またヒートローラ87aは、図示しない温度検出器からの信号に基づいて所定の定着温度となるように制御されており、加圧ローラ87bと共にトナーを記録紙に熱圧着することにより、記録紙に転写された多色トナー像を溶融・混合・圧接し、記録紙に対して熱定着させる機能を有している。また、ヒートローラ87aを外部から加熱するための外部加熱ベルト87cが設けられている。
次に、記録紙の搬送経路をより具体的に説明する。上述のように、画像形成装置100には、予め記録紙を収納する給紙カセット91a、及び手差し給紙カセット91bが設けられている。これら給紙カセット91a,91bから記録紙を給紙するために、各々ピックアップローラ92a,92bが配置され、記録紙を1枚ずつ用紙搬送路S1に導くようになっている。
各給紙カセット91a,91bから搬送される記録紙は、用紙搬送路S1の搬送ローラ93aによってレジストローラ89まで搬送され、記録紙の先端と中間転写ベルト86a上の画像情報の先端を整合するタイミングで転写ローラ88に搬送され、記録紙上に画像情報が書き込まれる。その後、記録紙は定着ユニット87を通過することによって記録紙上の未定着トナーが熱で溶融・固着され、その後に配された搬送ローラ93bを経て排紙トレイ94上に排出される。
上記の搬送経路は、記録紙に対する片面印字要求のときのものであるが、これに対して両面印字要求のときは、上述のように片面印字が終了し定着ユニット87を通過した記録紙の後端が最終の搬送ローラ93bで把持されたときに、搬送ローラ93bが逆回転することによって記録紙を搬送ローラ93c,93dが配された搬送路S2に導く。そして、搬送路S2は搬送路S1に合流して、記録紙はレジストローラ89から転写ローラ88に搬送される。このとき、搬送路S2からS1に合流する段階で記録紙の表裏が反転されているため、転写ローラ88では記録紙の裏面に印刷が行わる。そして裏面に印刷された記録紙は定着ユニット87で定着され、排紙トレイ94に排出される。
(第2の実施形態)
本発明の第2の実施形態について、図6を参照しながら説明する。図6は、本発明の第2の実施形態に係る搬送装置を備えた現像装置の一構成例の一部を示す断面図である。本実施形態でも第1の実施形態に係る様々な応用例も適用できる。また、本実施形態に係る現像装置やそれに含まれる搬送装置も第1の実施形態で説明したような画像形成装置に搭載することができる。
本発明の第2の実施形態について、図6を参照しながら説明する。図6は、本発明の第2の実施形態に係る搬送装置を備えた現像装置の一構成例の一部を示す断面図である。本実施形態でも第1の実施形態に係る様々な応用例も適用できる。また、本実施形態に係る現像装置やそれに含まれる搬送装置も第1の実施形態で説明したような画像形成装置に搭載することができる。
本実施形態に係る現像装置1aは、第1の実施形態に係る現像装置1において第2搬送部材12のみを変更したものである。本実施形態における第2搬送部材12は、上記端部において、上記端部以外の部分に比べて最大外径が小さくなっている。
つまり、図6で例示するように羽根部12dの最大外径(z)が羽根部12aの最大外径より小さくなっている。例えば、第2搬送路10bの内径(隔壁10db部分の内径も含む)が18mm、羽根部12aの最大外径が16mmで形成する場合、羽根部12dの最大外径zは例えば15mmや14mm程度とする。
このような構成により、上記端部における現像剤の搬送力(羽根部12dによる搬送力)が弱まり、上記端部での現像剤の上面が盛り上がり易くなる(つまり滞留量を増やす)ことができる。よって、現像剤の流動性が悪くなっても、隔壁10dbによる円筒部(内径yの部分)から第3搬送路10cに現像剤が侵入し易くなり、現像剤の排出をスムーズに行うことができる。
(第3の実施形態)
本発明の第3の実施形態として、図7を併せて参照しながら、第2搬送路における第3搬送路側の寸法について試験した結果について説明する。図7は、本発明の第3の実施形態に係る搬送装置を備えた現像装置について、現像剤排出試験を行った結果を示す図である。
本発明の第3の実施形態として、図7を併せて参照しながら、第2搬送路における第3搬送路側の寸法について試験した結果について説明する。図7は、本発明の第3の実施形態に係る搬送装置を備えた現像装置について、現像剤排出試験を行った結果を示す図である。
本実施形態に係る現像装置は、第2の実施形態に係る現像装置1aにおいて、第2搬送路10bにおける内壁10bbからの隔壁10dbによる円筒部の深さをx、その円筒部の内径をy、羽根部12dの最大外径zとして、その寸法x,y,zを規定したものである。
図7で示す試験結果7は、x及びy−zを変えながら実際に現像剤の排出過剰や現像剤詰まりが発生するか、しないか(良好であるか)を試験した結果である。ここでは、第1搬送部材11の羽根部11aにおけるピッチを35mm、第2搬送部材12の羽根部12aにおけるピッチを35mm、第2搬送部材の羽根部12dにおけるピッチを5mmとし、流動性が良い条件として粒径30μmのキャリアを用いた場合と、流動性が悪い条件として粒径40μmのキャリアを用いた場合とについて、試験を行った。
試験結果7に示すように、キャリア粒径が30μmの場合(流動性良好の場合)、y−z=3mmに固定して試験した結果、x=5mmでは現像剤排出が止まらず、x=7,9mmでは良好であった。また、キャリア粒径が40μmの場合(流動性が悪い場合)、y−z=3mmに固定して試験した結果、x=5mmでは現像剤排出が止まらず、x=7mmでは良好、x=9mmでは現像剤詰まりが発生した。
このように、xが大きすぎると、隔壁10dbと羽根部12dとによって形成される空間に現像剤が詰まってしまい、逆に小さすぎると現像剤が排出過剰になってしまう。このような試験を行いながら、適切なxを決めればよい。
キャリア粒径が30μmの場合(流動性良好の場合)、x=7mmに固定して試験した結果、y−z=1mmでは現像剤詰まりが発生し、y−z=5mmでは現像剤の排出が止まらなかった。また、キャリア粒径が40μmの場合(流動性が悪いの場合)も同様に、x=7mmに固定して試験した結果、y−z=1mmでは現像剤詰まりが発生し、y−z=5mmでは現像剤排出が止まらなかった。また、いずれのキャリア粒径においても、上述した通り、x=7mm、y−z=3mmでは良好であった。
このように、y−zが小さすぎると、隔壁10dbと羽根部12dとによって形成される空間に現像剤が詰まってしまい、逆に大きすぎると現像剤が排出過剰になってしまう。このような試験を行いながら、適切なy、zを決めればよい。
以上のように、x=7mm程度、y−z=3mm程度とすることで、現像剤の排出過剰や現像剤詰まりが発生しなくなった。無論、現像装置における他の寸法や第1〜第3搬送部材の回転速度、現像剤の補給速度などに応じて適切な値は変わってくるため、この値は単なる一例に過ぎず、上述したように試験を行いながら適切なx、y、zなどを決めればよい。
なお、第2の実施形態について試験した結果のみを示したが、第1の実施形態のように羽根部12aと羽根部12dとを同じ最大外径にした場合にも同様の結果が得られた。
K…切欠部、1,1a…現像装置、10…現像容器、10a…第1搬送路、10aa,10ab…連通口、10b…第2搬送路、10bb…内壁、10c…第3搬送路、10d,10da,10db…隔壁、10e…凸部、10f…補給口、10t…排出口、11…第1搬送部材、11a,11c…第1搬送部材の羽根部、11b…第1搬送部材の軸部、12…第2搬送部材、12a,12c,12d…第2搬送部材の羽根部、12b…第2搬送部材の軸部、13…第3搬送部材、13a…ねじ切り部、13b…第3搬送部材の軸部、15…現像ローラ、15b…現像ローラの軸部、16…ドクターブレード。
Claims (7)
- 第1搬送路及び第2搬送路を平行に配設し、該第1搬送路と該第2搬送路の両端部分に設けた連通口を介して現像剤を循環させる搬送装置であって、
前記第1搬送路において前記現像剤を撹拌しながら搬送する搬送スクリュー付きの第1搬送部材と、
前記第2搬送路において前記現像剤を撹拌しながら前記第1搬送部材とは逆向きに搬送する搬送スクリュー付きの第2搬送部材と、
前記第2搬送路における前記現像剤の搬送方向の上流側において前記第2搬送路に接続された第3搬送路と、
前記第3搬送路において前記第2搬送部材とは逆向きに前記現像剤を搬送するように且つ前記第2搬送部材と同軸に形成され、前記第2搬送路から前記第3搬送路に溢れた前記現像剤を、前記第3搬送路に設けられた排出口まで搬送する搬送スクリュー付きの第3搬送部材と、を備え、
前記第2搬送部材は、前記第2搬送路における前記第3搬送路側の端部において、該端部以外の部分に比べて前記現像剤を押す面が前記第2搬送部材の軸に対してより垂直方向に向くように形成されており、
前記第2搬送路の内壁は、前記端部における少なくとも一部に対応する軸方向位置において、前記連通口側の上部に切欠部を有する以外、略円筒形状であることを特徴とする搬送装置。 - 前記第2搬送部材は、前記端部において、前記端部以外の部分に比べて最大外径が小さいことを特徴とする請求項1に記載の搬送装置。
- 前記第2搬送部材の前記端部は、前記第2搬送路における前記現像剤の搬送方向を基準として、上流側の前記連通口を形成する内壁より下流側に延伸するように配設されていることを特徴とする請求項1又は2に記載の搬送装置。
- 前記第3搬送路は、前記第2搬送路と同軸で且つ前記第2搬送路より小径になるように形成された略円筒形状の搬送路であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の搬送装置。
- 前記第1搬送部材は、前記第1搬送路における前記現像剤の搬送方向を基準として、下流側にある前記連通口を形成する内壁より下流側にも、搬送スクリューを有することを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の搬送装置。
- 請求項1〜5のいずれか1項に記載の搬送装置と、現像剤担持体と、を備えた現像装置であって、前記第2搬送部材により該現像剤担持体側に前記現像剤を供給することを特徴とする現像装置。
- 請求項1〜5のいずれかに記載の搬送装置を備えることを特徴とする画像形成装置。
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