JP2015018012A - 現像剤補給装置及び画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】現像剤補給装置から補給対象への現像剤の補給量の誤差を低減することのできる現像剤補給装置及びこれを備えた画像形成装置を提供する。【解決手段】現像剤補給装置200は、現像剤がその内部を搬送される搬送路202と、搬送路に設けられ搬送路の内部を搬送された現像剤がそこを通して落下する補給口203と、搬送路の内部に回転可能に設けられ搬送路の内部で現像剤を搬送するスクリュー204と、を有し、補給口203のスクリュー204による現像剤の搬送方向Aにおける上流側の第1の端部231と、該第1の端部231と対向する位置におけるスクリュー204の羽根部の形状244とが、略平行に延在する構成とする。【選択図】図5
Description
本発明は、電子写真方式や静電記録方式を用いた画像形成装置において用いられる現像剤補給装置、及びこれを備えた画像形成装置に関するものである。
電子写真方式や静電記録方式を用いた画像形成装置では、像担持体上に形成された静電潜像が現像剤によって現像(可視化)され、その現像剤による画像が記録用紙などの記録材に転写され、定着されることで画像が出力される。
現像剤としては、例えば、非磁性トナー粒子(トナー)と磁性キャリア粒子(キャリア)とを主成分とした2成分現像剤がある。特に、フルカラー画像やマルチカラー画像を形成するカラー画像形成装置においては、2成分現像剤が多く使用されている。2成分現像剤は、トナー及びキャリアのうち、画像を形成することで消費されるトナーが適宜補給されて継続して使用される。この2成分現像剤のトナー濃度(すなわち、キャリア及びトナーの合計重量に対するトナーの重量の割合)は、画像品質を安定化させる上で極めて重要な要素になっている。2成分現像剤のトナー濃度が低下しすぎた場合(すなわち、トナーの補給量が少なすぎる場合)は、画像濃度が薄くなりすぎるなどする。また、反対に2成分現像剤のトナー濃度が高くなりすぎた場合(すなわち、トナーの補給量が多すぎる場合)は、画像濃度が濃くなりすぎるなどする。
現像剤補給装置としてのトナー補給装置は、一般に、補給用現像剤としてのトナーをスクリューにより搬送し、このトナーを補給口を通して落下させて排出することにより、補給対象としての現像装置にトナーを補給する。この場合、トナーの補給量は、一般に、スクリューの回転数により制御される。
特許文献1には、トナー搬送スクリューが、その外周端が補給口のトナー搬送方向の上流側の端部と略一致するように配置され、かつ、1回のトナー補給動作時間内に整数回転するように制御される構成のトナー補給装置が開示されている。
特許文献1の構成は、スクリューの停止状態では常にスクリューの外周端が補給口のトナー搬送方向の上流側の端部と略一致するようにして、補給量の誤差の少ない精度良いトナー補給を可能としようとするものである。
しかしながら、特許文献1の構成では、スクリューの外周端を補給口の上流側の端部と略一致するように停止させても、スクリューと補給口の上流側の端部との間に、搬送されたトナーの溜り部が存在する。スクリューと補給口の上流側の端部のトナー搬送方向に対する傾きが考慮されていないからである。そして、詳しくは後述するように、このトナー溜り部のトナーの存在により、補給口からのトナーの補給量が不安定となりやすくなる。すなわち、トナーの補給量に誤差が生じやすくなる。
また、特許文献1の構成では、スクリューの駆動源に角度制御モータ(ステッピングモータ)を用いたとしても、モータの回転数に誤差が生じた場合には、トナーの補給量の誤差に繋がってしまう。
したがって、本発明の目的は、現像剤補給装置から補給対象への現像剤の補給量の誤差を低減することのできる現像剤補給装置及びこれを備えた画像形成装置を提供することである。
上記目的は本発明に係る現像剤補給装置及び画像形成装置にて達成される。要約すれば、本発明は、現像剤がその内部を搬送される搬送路と、前記搬送路に設けられ前記搬送路の内部を搬送された現像剤がそこを通して落下する補給口と、前記搬送路の内部に回転可能に設けられ前記搬送路の内部で現像剤を搬送するスクリューと、を有し、前記補給口の前記スクリューによる現像剤の搬送方向における上流側の第1の端部と、該第1の端部と対向する位置における前記スクリューの羽根部の形状とが、略平行に延在することを特徴とする現像剤補給装置である。
本発明の他の態様によると、現像剤がその内部を搬送される搬送路と、前記搬送路に設けられ前記搬送路の内部を搬送された現像剤がそこを通して落下する補給口と、前記搬送路の内部に回転可能に設けられ前記搬送路の内部で現像剤を搬送するスクリューと、を有し、前記補給口の前記スクリューによる現像剤の搬送方向における上流側の第1の端部と、該第1の端部と対向する位置における前記スクリューの羽根部の形状とが、略平行となるように、前記補給口と対向する位置において前記スクリューの羽根部の形状がその他の部分とは異なっていることを特徴とする現像剤補給装置が提供される。
本発明の他の態様によると、現像剤がその内部を搬送される搬送路と、前記搬送路に設けられ前記搬送路の内部を搬送された現像剤がそこを通して落下する補給口と、前記搬送路の内部に回転可能に設けられ前記搬送路の内部で現像剤を搬送するスクリューと、を有し、前記補給口の前記スクリューによる現像剤の搬送方向における上流側の第1の端部と、該第1の端部と対向する位置における前記スクリューの羽根部の形状とが、略平行となるように、前記第1の端部が前記スクリューの回転軸線方向に対して傾斜して設けられていることを特徴とする現像剤補給装置が提供される。
また、本発明の他の態様によると、静電潜像が形成される像担持体と、前記像担持体に形成された静電潜像を現像する現像手段と、前記現像手段に現像剤を補給する上記本発明の現像剤補給装置と、を有することを特徴とする画像形成装置が提供される。
本発明によれば、現像剤補給装置から補給対象への現像剤の補給量の誤差を低減することができる。
以下、本発明に係る現像剤補給装置及び画像形成装置を図面に則して更に詳しく説明する。なお、以下の実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、それらの相対配置などは、本発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるべきものであり、その範囲を以下の実施の形態に限定する趣旨のものではない。
実施例1
1.画像形成装置の全体的な構成及び動作
まず、本発明の一実施例に係る現像剤補給装置を用いる画像形成装置の全体的な構成及び動作について説明する。図1は、本実施例に係る画像形成装置100の模式的な断面図である。本実施例の画像形成装置100は、電子写真方式を用いてフルカラー画像の形成が可能な、中間転写方式を採用したタンデム型(インライン型)のレーザービームプリンターである。
1.画像形成装置の全体的な構成及び動作
まず、本発明の一実施例に係る現像剤補給装置を用いる画像形成装置の全体的な構成及び動作について説明する。図1は、本実施例に係る画像形成装置100の模式的な断面図である。本実施例の画像形成装置100は、電子写真方式を用いてフルカラー画像の形成が可能な、中間転写方式を採用したタンデム型(インライン型)のレーザービームプリンターである。
画像形成装置100は、その装置本体110の内部に並設されている複数の画像形成部(ステーション)としての第1、第2、第3、第4の画像形成部PY、PM、PC、PKを有する。これらの4個の画像形成部PY、PM、PC、PKは、それぞれイエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(K)の各色の画像を形成する。本実施例では、各画像形成部PY、PM、PC、PKの構成及び動作は、使用するトナーの色が異なることを除いて実質的に同じである。したがって、以下、特に区別する必要がない場合は、いずれかの色用の要素であることを示す符号の末尾のY、M、C、Kは省略して、当該要素について総括的に説明する。
画像形成部Pは、像担持体としての円筒形(ドラム型)の電子写真感光体である感光ドラム1を有する。感光ドラム1は、図中矢印R1方向に回転駆動される。感光ドラム1の周囲には、その回転方向に沿って順に、次の各手段が配置されている。まず、帯電手段としてのコロナ帯電器2が配置されている。次に、露光手段としての露光装置(レーザースキャナー装置)3が配置されている。次に、現像手段としての現像装置4が配置されている。次に、1次転写手段としてのローラ型の1次転写部材である1次転写ローラ8が配置されている。次に、感光体クリーニング手段としてのドラムクリーナ5が配置されている。
また、各画像形成部Pの各感光ドラム1に対向するように、中間転写体としての無端状のベルトである中間転写ベルト7が配置されている。中間転写ベルト7は、張架ローラとしての駆動ローラ6a、従動ローラ6b、テンションローラ6cに所定の張力をもって掛け渡されている。中間転写ベルト7は、駆動ローラ6aが回転駆動されることによって図中矢印R2方向に回転駆動される。中間転写ベルト7の内周面側において、各感光ドラム1と対向する位置に、上述の各1次転写ローラ8が配置されている。1次転写ローラ8は、中間転写ベルト7を介して感光ドラム1に押圧され、中間転写ベルト7と感光ドラム1とが接触する1次転写部(1次転写ニップ)T1を形成している。また、中間転写ベルト7の外周面側において、従動ローラ6bと対向する位置に、2次転写手段としてのローラ型の2次転写部材である2次転写ローラ14が配置されている。2次転写ローラ14は、中間転写ベルト7を介して従動ローラ6bに押圧され、中間転写ベルト7と2次転写ローラ14とが接触する2次転写部(2次転写ニップ)T2を形成している。また、中間転写ベルト7の外周面側においてテンションローラ6cと対向する位置には、中間転写体クリーニング手段としてのベルトクリーナ9が配置されている。
また、画像形成装置100は、制御手段としての制御部19を有する。制御部19は、演算制御部としてのCPUと、ROMやRAMなどのメモリとを有する。制御部19は、ホストコンピュータなどの外部装置(図示せず)から出力されるプリント指令信号を入力すると、メモリに記憶されている画像形成制御シーケンスに従って、画像形成装置100の各部を順次動作させる。
例えばフルカラー画像の形成時には、画像形成動作が開始されると、各画像形成部Pにおいて各感光ドラム1が所定の周速度(プロセススピード)で回転駆動される。また、中間転写ベルト7が、各感光ドラム1の回転周速度と対応した周速度で回転駆動される。そして、まず、1色目のイエローの画像形成部PYにおいて、感光ドラム1の外周面(表面)はコロナ帯電器2によって所定の極性の所定の電位に一様に帯電させられる。次に、露光装置3が、外部装置からの画像情報に基づいて生成したレーザー光で、その感光ドラム1の帯電処理された表面を走査露光する。これにより、その感光ドラム1の表面に画像情報に応じた静電潜像(静電像)が形成される。そして、この静電潜像が現像装置4によってイエローのトナーを用いて現像され、感光ドラム1の表面にイエローのトナー像(現像像)が形成される。
同様の帯電、露光、現像の各工程が、2色目のマゼンタの画像形成部PM、3色目のシアンの画像形成部PC、4色目のブラックの画像形成部PKにおいても行われる。
なお、本実施例では、現像装置4は、現像剤として主にトナーとキャリアとを備えた2成分現像剤を用いる2成分現像装置である。各現像装置4Y、4M、4C、4Kには、それぞれ現像剤補給装置としてのトナー補給装置200Y、200M、200C、200Kが連結されている。各トナー補給装置200は、補給用現像剤として、現像工程で消費されたトナーの量に対応する量の、対応する色のトナーを、適宜、各現像装置4に補給するようになっている。トナー補給装置200については、後述して詳しく説明する。
各画像形成部Pにおいて各感光ドラム1の表面に形成された各色のトナー像は、各1次転写部T1において、1次転写ローラ8の作用によって中間転写ベルト7の外周面(表面)上に順次重ね合わせるようにして転写(1次転写)される。これにより、中間転写ベルト7上にフルカラー画像用のトナー像が形成される。
1次転写工程後の各感光ドラム1の表面に残留しているトナー(1次転写残トナー)は、各ドラムクリーナ5によって各感光ドラム1上から除去されて回収される。その後、各感光ドラム1は、次の画像形成に供される。
一方、給送カセット10から記録材Sが送出ローラ11により搬送路12aを通じてレジストローラ13まで搬送される。次いで、記録材Sは、レジストローラ13により2次転写ニップ部T2に搬送される。そして、2次転写ニップ部T2において、記録材Sが中間転写ベルト7と2次転写ローラ14とによって挟持搬送される過程で、2次転写ローラ14の作用により、中間転写ベルト7上のトナー像が記録材S上に一括して転写(2次転写)される。
2次転写工程後の中間転写ベルト7の表面に残留しているトナー(2次転写残トナー)は、ベルトクリーナ9によって中間転写ベルト7上から除去されて回収される。その後、中間転写ベルト7は、次の画像形成に供される。
中間転写ベルト7から分離された、未定着のトナー像を担持する記録材Sは、画像担持面を上側にした状態で、定着装置15の定着ローラ15aと加圧ローラ15bとで形成された定着ニップ部に導入される。そして、記録材Sは、この定着ニップ部において、定着ローラ15aと加圧ローラ15bとによって挟持搬送されることによって加熱及び加圧されて、その上にトナー像が定着される。
記録材Sの片面だけに画像を形成する場合、定着装置15から排出された記録材Sは、切換フラッパ16で排出ローラ17に案内され、この排出ローラ17を通して、画像形成装置100の側面に設けられている排出トレイ18上に排出される。
一方、記録材Sの両面に画像を形成する場合には、定着装置15から排出された記録材Sは、切換フラッパ16で下方の反転搬送路12bに案内される。反転搬送路12bでは、記録材Sは、その後端が反転ポイントRpに達したときにスイッチバックさせられて、画像担持面を上側にした状態で両面用搬送路12cに送り出される。記録材Sは、両面用搬送路12cから搬送路12aを通してレジストローラ13へと搬送される。この記録材Sは、レジストローラ13により2次転写ニップ部T2に搬送される。その後、前述と同様にして記録材Sの2面目へのトナー像の2次転写、定着の各工程が行われ、その後排出トレイ18上に排出される。
2.現像剤補給装置
次に、本実施例における現像剤補給装置としてのトナー補給装置200について詳細に説明する。図2は、本実施例のトナー補給装置200を含むトナー補給システム150の全体の外観斜視図である。本実施例では、各画像形成部Pに対して設けられる各トナー補給システム150の構成及び動作は実質的に同じであるので、以下、一つの画像形成部Pのトナー補給システム150に着目して説明する。
次に、本実施例における現像剤補給装置としてのトナー補給装置200について詳細に説明する。図2は、本実施例のトナー補給装置200を含むトナー補給システム150の全体の外観斜視図である。本実施例では、各画像形成部Pに対して設けられる各トナー補給システム150の構成及び動作は実質的に同じであるので、以下、一つの画像形成部Pのトナー補給システム150に着目して説明する。
本実施例では、トナー補給システム150は、トナーボトル(現像剤カートリッジ)151、トナーホッパー152、搬送パイプ153、現像剤補給装置としてのトナー補給装置(サブホッパー)200などを有して構成される。そして、このトナー補給システム150は、補給対象としての現像装置4に補給用現像剤としてのトナーを補給する。本実施例では、現像装置4は、画像形成装置100の装置本体110に対して着脱可能とされている。そして、現像装置4は、装置本体110から取り外される際にトナー補給装置200から取り外され、装置本体110に装着される際にトナー補給装置200に装着される。
なお、本実施例では、本発明に係る現像剤補給装置は、トナーボトルからの現像剤補給経路の途中において現像剤を一時的に蓄えるサブホッパーとして具現されるが、現像剤補給装置はサブホッパーに限定されるものではない。例えば、トナーボトルから直接的にトナーが供給され、そのトナーを直接的に現像装置に補給するトナーホッパー、あるいは画像形成装置100の装置本体110に対して着脱可能なトナーカートリッジなどとして具現されてもよい。
本実施例では円筒状とされたトナーボトル151には、補給用現像剤としてのトナーが収容されている。トナーボトル151は、図示しない駆動手段によって回転駆動される。これにより、トナーボトル151の内部に設けられた図示しない搬送手段(螺旋状の突起やパドルなど)によって、トナーボトル151内のトナーは、トナーボトル151からトナーホッパー152に排出される。トナーホッパー152は、図示しないアジテータと排出スクリューとを内蔵している。トナーホッパー152内のトナーは、その排出スクリューが図示しない駆動手段によって回転駆動されることによって、トナーホッパー152の前側(図2中の手前側)の端部に設けられた排出口152aから排出される。この排出されたトナーは、排出口152aに接続された搬送パイプ153に入る。搬送パイプ153は、図示しない排出スクリューを内蔵している。搬送パイプ153に入ったトナーは、その排出スクリューが図示しない駆動手段によって回転駆動されることによって、搬送パイプ153内をトナー補給装置(サブホッパー)200に向けて搬送される。搬送パイプ153内を搬送されたトナーは、搬送パイプ153とトナー補給装置200との接続部に設けられた排出口153aを通して、トナー補給装置200に入る。
図3は、本実施例のトナー補給装置200の概略断面図である。図4は、本実施例のトナー補給装置200の一部切り欠き斜視図である。図5は、本実施例のトナー補給装置200の後述する補給口203の近傍を補給口203側から見た一部切り欠き平面図である。図6は、本実施例のトナー補給200の補給口の近傍の断面図である。
本実施例では、現像剤補給装置としてのトナー補給装置200は、搬送パイプ153から送り込まれたトナーを一時的に蓄える収容部201を有する。また、トナー補給装置200は、トナーがその内部を搬送される搬送路202を有する。また、トナー補給装置200は、搬送路202に設けられ搬送路202の内部を搬送されたトナーがそこを通して落下する補給口203を有する。また、トナー補給装置200は、搬送路202の内部に回転可能に設けられ搬送路202の内部でトナーを搬送するスクリュー204を有する。
このトナー補給装置200は、現像装置4におけるトナー消費に応じて、適宜、スクリュー204によって補給口203から現像装置4へトナーを供給するようになっている。
本実施例では、搬送路202は、断面が略円形で略直線状に延びた円筒形状(パイプ状)とされている。トナーは、この円筒形状の搬送路202の長手方向に沿って搬送される。搬送路202は、その長手方向の一方の端部側の連通部221において収容部201と連通しており、同方向の他方の端部側の底部222に開口部である補給口203が形成されている。
本実施例では、スクリュー204は、略直線状に延びた円柱状の回転軸241と、この回転軸241の外周面に螺旋状に形成された羽根部(スクリュー羽根)242と、を有する。すなわち、本実施例では、スクリュー204は、回転軸241と、回転軸241の回転軸線の周りを回転するスクリュー羽根242と、を有する、有軸のコンベアスクリューとされている。スクリュー204は、回転軸241の長手方向の一方の端部(本実施例では排出口203側)が、軸受け(図示せず)により回転自在に支持されている。そして、スクリュー204は、その一方の端部側において、駆動連結部材205を介して、駆動手段としての駆動モータMからの駆動力が回転軸241に伝達されることによって、回転駆動される。これにより、スクリュー204は、搬送路202の内部のトナーを、スクリュー204の回転軸線X方向に沿って、連通部221側から補給口203側に向けて搬送することができる。この搬送路202の内部におけるスクリュー204によるトナーの搬送方向を、以下、単に「搬送方向A」ともいう。
本実施例では、補給口203は、その開口部が形成する平面と略直交する方向に見て、搬送方向Aの下流側の端部232が搬送方向Aの下流側に凸の半円形で、搬送方向Aの上流側の端部231が搬送方向Aと略直交する方向に略直線状の形状とされている。
搬送路202の補給口203側の先端部には、現像装置4の非装着時に補給口203から画像形成装置100の装置本体110の内部へトナーがこぼれ落ちることを防止するために、補給口シャッタ機構206が設けられている。補給口シャッタ機構206は、搬送方向Aと略直交する方向にスライド自在に設けられたシャッタ261を有する。シャッタ261は、補給口シャッタ機構206において補給口203に連通するように設けられたシャッタ機構開口部262を閉じる方向(図4中の矢印Sa方向)に、付勢手段としてのスプリング(図示せず)で押圧されている。これにより、現像装置4の非装着時には、シャッタ261は、シャッタ機構開口部262を閉じている。そして、現像装置4を装着するべくトナー補給装置200に向けて挿入する際に、シャッタ261の外周部に設けられている鍔263が、現像装置4の後端面(図示せず)で押される(図4中の矢印Sb方向)。これにより、シャッタ261がスプリングの力に抗して開放され、シャッタ機構開口部262が開き、搬送路202の底部の補給口203がシャッタ機構開口部262を介して現像装置4の内部と連通するようになっている。
3.スクリューと補給口
図14(a)に示すように、例えば特許文献1に記載されるような従来の構成では、搬送路302においてスクリュー304の外周端304aを補給口303のトナー搬送方向の上流側の端部303aと略一致するように停止させる。しかし、このようにしても、スクリュー304と補給口303の上流側の端部303aとの間に、搬送されたトナーの溜り部Dが存在する。スクリュー304と補給口303の上流側の端部303aのトナー搬送方向に対する傾きが異なっているからである。そして、このトナー溜り部Dのトナーの量などは、例えば環境(温度、湿度など)により変動しやすく、補給口303のからのトナーの補給量が不安定となりやすくなる。すなわち、トナーの補給量に誤差が生じやすくなる。
図14(a)に示すように、例えば特許文献1に記載されるような従来の構成では、搬送路302においてスクリュー304の外周端304aを補給口303のトナー搬送方向の上流側の端部303aと略一致するように停止させる。しかし、このようにしても、スクリュー304と補給口303の上流側の端部303aとの間に、搬送されたトナーの溜り部Dが存在する。スクリュー304と補給口303の上流側の端部303aのトナー搬送方向に対する傾きが異なっているからである。そして、このトナー溜り部Dのトナーの量などは、例えば環境(温度、湿度など)により変動しやすく、補給口303のからのトナーの補給量が不安定となりやすくなる。すなわち、トナーの補給量に誤差が生じやすくなる。
また、例えば特許文献1に記載されるような従来の構成では、スクリュー304の駆動源に角度制御モータ(ステッピングモータ)を用いたとしても、モータの回転数に誤差が生じた場合には、トナーの補給量の誤差に繋がってしまう。図14(b)に示すように、ステッピングモータを用いて整数回転数の制御を行ったとしても、回転量にバラツキが存在すると、スクリュー304と補給口303の上流側の端部303aとが一致しない。そのため、トナー搬送方向の上流側からトナーが落下してトナーの補給量が多くなる場合と、トナー搬送方向の上流側からトナーが落下せずトナーの補給量が少なくなる場合とが発生する。その結果、トナーの補給量の誤差が生じることになる。
そこで、本実施例では、図5、図6に示すように、トナー補給装置200は、次のような構成とする。すなわち、補給口203の搬送方向Aにおける上流側の端部(第1の端部)231と、該第1の端部231と対向する位置におけるスクリュー204の羽根部(スクリュー羽根)242の形状とが、略平行に延在する構成とする。
更に説明すると、本実施例では、補給口203の、搬送方向Aにおいて上流側の端部である第1の端部231は、搬送方向Aと略直交する方向に延びた形状となっている。また、スクリュー204のスクリュー羽根242の外周243のうち、補給口203の第1の端部231に対向する部分の、搬送方向Aにおいて下流側の端部である第2の端部244は、搬送方向Aと略直交する方向に延びた形状となっている。
このように、本実施例では、補給口203の第1の端部231及びスクリュー204の第2の端部244は、搬送方向Aと略直交する方向に延在する。これにより、本実施例では、補給口203の第1の端部231とスクリュー204の第2の端部244とは略平行に配置されるようになっている。
換言すれば、本実施例では、第1の端部231と、該第1の端部231と対向する位置におけるスクリュー羽根242の形状とが、略平行となるように、補給口203と対向する位置においてスクリュー羽根242の形状がその他の部分とは異なっている。
また、本実施例では、スクリュー204は、その第2の端部244が補給口203の第1の端部231と対向する位相で停止するように回転が制御される。すなわち、本実施例では、スクリュー204は、補給口203の第1の端部231にスクリュー204の第2の端部244が対向するように停止される。そして、駆動モータMとして角度制御モータ(ステッピングモータ)が用いられ、スクリュー204は、1回のトナー補給動作において回転開始から回転停止まで整数回転させられる。これにより、常に、補給口203の第1の端部231にスクリュー204の第2の端部244が対向するように停止されることが意図されている。
斯かる構成により、スクリュー204と補給口203との間にトナー溜り部D(図14(a)参照)を存在させないか又は可及的に低減して、トナーの補給動作を完了することができる。これにより、環境(温度、湿度)によらずに、トナーの補給量の誤差を低減することができる。
ここで、補給口203の第1の端部231にスクリュー204の外周243が対向するとは、該外周243がスクリュー204の回転周期の一部で繰り返し補給口203の第1の端部231により近い位置(隣接する位置)に配置されることを意味する。また、排出口203の第1の端部とスクリュー204の第2の端部244とが略平行に延在するとは、完全に平行な場合だけではなく、許容し得る範囲である程度の角度がついていてもよい。可及的に完全に平行とすることで、第1の端部231と第2の端部244とが対向した状態でスクリュー204を停止した場合にトナー溜まり部Dを低減する効果を可及的に向上することができる。但し、例えば第1の端部231の軸線方向と第2の端部244の軸線方向との間に15度以下程度の角度がついていても、十分な効果が得られるのであれば、本発明における略平行の範囲に含まれる。つまり、第1の端部231と第2の端部244とが対向して略平行に延在する場合には、次のような場合が含まれる。第1の端部231と第2の端部244とが実質的に完全に一致する場合、略平行に近接して配置される場合、上記程度の角度をもって交差しつつ近接する場合などの、第1の端部231と第2の端部244とが略一致する場合である。また、第1、第2の端部231、244が対向している状態では、第1の端部231に対向するスクリュー204の外周243の搬送方向Aにおける上流側の端部(第3の端部)245は、第1の端部131よりも搬送方向Aの上流側に配置されているものとする。このような対向した状態や略平行な状態は、より詳細には、補給口203が形成する平面と略直交する方向に見た場合のものである。
また、好ましくは、図5、図6に示すように、第1の端部231と第2の端部244とが対向した状態でスクリュー204が停止された際に、第2の端部244は、第1の端部231よりも搬送方向Aの下流側(すなわち、補給口203の内側)に配置される。これにより、第1の端部231と第2の端部244とが対向した状態でスクリュー204を停止した場合にトナー溜まり部Dを実質的に無くすことができる。ただし、第1の端部231と第2の端部244とが対向した状態でスクリュー204が停止された際に、第2の端部244が第1の端部231よりも搬送方向Aの上流側に配置されてもよい。この場合、スクリュー204が停止された際の第1、第2の端部231、244間の距離は、第1の端部131に対向するスクリュー204の外周243の厚さ以下、より好ましくはその厚さの半分以下程度の距離であれば許容される場合がある。
また、好ましくは、図5、図6に示すように、第1の端部231は実質的にその全体が略直線状(本実施例では搬送方向Aと略直交する方向に延びる直線状)とされる。これにより、第1の端部231と第2の端部244とが対向した状態でスクリュー204を停止した場合にトナー溜まり部Dを可及的に低減することができる。但し、例えば、第1の端部231の長手方向の両端部に曲線部が設けられていてもよい。第1の端部231を、少なくとも第1の端部231と第2の端部244とが略平行に延在する部分があるように形成することで、相応のトナー溜まり部Dを低減する効果が得られる。なお、補給口203の他の端部、即ち、搬送方向Aの下流側の端部232、搬送方向Aと略直交する方向の両端部233、233の形状は任意である。例えば、補給口203は、補給口203が形成する平面と略直交する方向に見て略矩形であってもよい。
図7は、本実施例におけるスクリュー204の斜視図である。前述のように、本実施例では、補給口203の第1の端部231に対向するスクリュー204の第2の端部244は、搬送方向Aに対し略直角に配置されている。そして、本実施例では、スクリュー204のスクリュー羽根242のうち、排出口203の第1の端部231に対向するスクリュー羽根242は、スクリュー204のその他の部分のスクリュー羽根242よりも、搬送方向Aに厚肉の形状とされている。これにより、第1の端部231に対向するスクリュー204の外周243は、スクリュー204のその他の部分の外周243よりも、搬送方向Aに厚肉の形状とされている。図8は、補給口203の第1の端部231に対向するスクリュー204の断面を拡大して示しており、同図中の網線部が厚肉化した部分である。
斯かる構成により、スクリュー204の回転誤差(駆動モータMの回転誤差)が生じ、スクリュー204の位相がずれても、厚肉形状の厚み分で、補給口203の第1の端部301とスクリュー204との位置のずれを吸収できる。つまり、スクリュー204が停止された際に、第1の端部231に対向するスクリュー204の外周243の第3の端部245(図6)が、第1の端部131よりも搬送方向Aの下流側(すなわち、補給口203の内側)に配置されるようなことを抑制できる。そのため、スクリュー204の回転誤差(駆動モータMの回転誤差)による補給口203から落下するトナー量の変化を可及的に低減するか又は無くすことができ、補給口203からの誤差の少ない安定したトナーの補給量を得ることができる。
なお、スクリュー204の全ての外周を厚肉化することも考えられるが、本実施例のような構成とすることで、スクリュー204の材料を低減しつつ、また装置の小型化・軽量化などを図りつつ、上述のような回転誤差を吸収する効果が得られる。
本実施例では、この補給口203の第1の端部231に対向するスクリュー羽根242の肉厚t1は、補給口203の第1の端部231に対向しないスクリュー羽根242の肉厚t2よりも1.5mm厚くした。しかし、これに限定されるものではなく、スクリュー204の回転誤差(駆動モータMの回転誤差)分だけ適宜の厚さで厚肉化を施せば良い。つまり、スクリュー204の想定される回転誤差が生じても、スクリュー204の停止時に第1の端部231と第2の端部244とが対向し、第3の端部245が第1の端部231よりも搬送方向Aの上流側に配置された状態を維持できるように設定すればよい。
4.評価
図9は、本実施例におけるトナーの補給精度を評価した結果を示すグラフ図である。同図は、本実施例のトナー補給精度と、比較例のトナー補給精度とを比較した結果を示している。
図9は、本実施例におけるトナーの補給精度を評価した結果を示すグラフ図である。同図は、本実施例のトナー補給精度と、比較例のトナー補給精度とを比較した結果を示している。
ここで、比較例では、図10(a)に示すように、補給口303は円形とされている。また、比較例では、図10(b)に示すように、スクリュー303の停止時に補給口303のトナー搬送方向の上流側の端部303aと、これに対向するスクリュー304の外周の端部304aとが略一致するようにはされていない。また、比較例では、補給口303のトナー搬送方向の上流側の端部303aは、これに対向するスクリュー304の外周の端部304aと略平行とはされていない。なお、比較例では、補給口303のトナー搬送方向の上流側の端部303aに対向するスクリュー304の外周は、その他の部分のスクリュー304の外周よりもトナー搬送方向に厚肉形状とはされていない。この比較例は、例えば特許文献1に記載されるような従来の構成においてスクリューの駆動モータの回転量にバラツキが生じた場合と同等と考えられる。
トナー補給精度の検証実験の条件は、次のように設定した。まず、スクリューの駆動手段として同じ駆動モータ(ステッピングモータ)を用いて、このモータを3回転させた時のトナーの補給量のばらつきを測定した。トナーは同一のものを使用し、外部環境は実質的に同じ環境として実験を行った。この測定を9回繰り返した。
その結果、トナーの補給量の標準偏差を示すσ値は、比較例では0.1g、本実施例では0.06gであった(3σ値は、比較例では0.3g、本実施例では0.18g)。このように、本実施例では、比較例に対して、トナーの補給量の標準偏差を4割削減できた。
なお、この検証実験の結果は、比較例及び本実施例におけるトナーの補給量の狙い値を0gとした場合のばらつきのデータである。
5.効果
以上のように、本実施例では、補給口203の第1の端部231とスクリュー204の第2の端部244とは略平行に延在する。そして、本実施例では、補給口203の第1の端部231とスクリュー204の第2の端部244とを略一致するように停止させる。そのため、トナー溜り部D(図14(a)参照)を低減又は存在させずに、トナーの補給動作を完了することができる。これにより、環境(温度、湿度など)によらず、トナーの補給量の誤差を低減できる。
以上のように、本実施例では、補給口203の第1の端部231とスクリュー204の第2の端部244とは略平行に延在する。そして、本実施例では、補給口203の第1の端部231とスクリュー204の第2の端部244とを略一致するように停止させる。そのため、トナー溜り部D(図14(a)参照)を低減又は存在させずに、トナーの補給動作を完了することができる。これにより、環境(温度、湿度など)によらず、トナーの補給量の誤差を低減できる。
また、本実施例では、補給口203の第1の端部231に対向するスクリュー204のスクリュー羽根242は、その他の部分のスクリュー羽根242よりも搬送方向Aに厚肉の形状とされる。そのため、スクリュー204の回転数に誤差が生じても、補給口203から補給されるトナーの補給量の誤差を低減できる。
したがって、本実施例によれば、トナーの補給量の誤差を低減することができる。これにより、例えば画像濃度ムラの要因となる現像剤のトナー濃度を、適正レベルに維持することができ、画像品質を安定化させることができる。
実施例2
次に、本発明の他の実施例について説明する。本実施例の現像剤補給装置や画像形成装置の基本的な構成及び動作は、実施例1のものと同じである。したがって、実施例1のものと同一又はそれに相当する機能、構成を有する要素には同一符号を付して、詳しい説明は省略する。本実施例では、補給口203の形態、及びそれに対応するスクリュー204の形態が実施例1とは異なる。
次に、本発明の他の実施例について説明する。本実施例の現像剤補給装置や画像形成装置の基本的な構成及び動作は、実施例1のものと同じである。したがって、実施例1のものと同一又はそれに相当する機能、構成を有する要素には同一符号を付して、詳しい説明は省略する。本実施例では、補給口203の形態、及びそれに対応するスクリュー204の形態が実施例1とは異なる。
図11は、本実施例のトナー補給装置200の補給口203の近傍を補給口203側から見た一部切り欠き平面図である。図12は、本実施例のトナー補給装置200の補給口203の近傍の断面図である。
本実施例では、補給口203の、搬送方向Aにおいて上流側の端部である第1の端部231は、搬送方向Aに対し、ある角度を有する形状となっている。この角度は、スクリュー204のスクリュー羽根242の外周243のうち、補給口203の第1の端部231に対向する部分の、搬送方向Aにおいて下流側の端部である第2の端部244が、搬送方向Aと成す角度と略一致する。本実施例では、補給口203と対向する位置においてスクリュー羽根242の形状がその他の部分と同じであっても異なっていてもよい。
このように、本実施例では、排出口203の第1の端部231及びスクリュー204の第2の端部244は、搬送方向A及び該搬送方向Aと略直交する方向との両方に対して角度を有する方向に延在する。これにより、本実施例では、補給口203の第1の端部231とスクリュー204の第2の端部244とは略平行に配置されるようになっている。
換言すれば、本実施例では、第1の端部231と、該第1の端部231と対向する位置におけるスクリュー羽根242の形状とが、略平行となるように、第1の端部231がスクリュー204の回転軸線方向に対して傾斜して設けられている。
なお、本実施例においても、実施例1と同様に、スクリュー204は、その第2の端部244が補給口203の第1の端部231と対向する位相で停止するように回転が制御される。
斯かる構成により、実施例1と同様に、スクリュー204と補給口203との間にトナー溜りD(図14(a)参照)を存在させないか又は可及的に低減して、トナーの補給動作を完了することができる。これにより、環境(温度、湿度)によらずに、トナーの補給量の誤差を低減することができる。
図13は、本実施例におけるスクリュー204の斜視図である。前述のように、本実施例では、補給口203の第1の端部231に対向するスクリュー204の第2の端部244は、搬送方向Aに対しある角度を有して配置されている。そして、本実施例では、スクリュー204のスクリュー羽根242のうち、排出口203の第1の端部231に対向するスクリュー羽根242は、スクリュー204のその他の部分のスクリュー羽根242よりも、搬送方向Aに厚肉の形状とされている。これにより、スクリュー204の回転誤差(駆動モータMの回転誤差)が生じても、補給口203からの誤差の少ない安定したトナーの補給量を得ることができる。
本実施例では、この補給口203の第1の端部231に対向するスクリュー羽根242の肉厚t1は、補給口203の第1の端部231に対向しないスクリュー羽根242の肉厚t2よりも1.5mm厚くした。しかし、これに限定されるものではなく、スクリュー204の回転誤差(駆動モータMの回転誤差)分だけ適宜の厚さで厚肉化を施せば良い。
実施例1の場合と同様に、本実施例におけるトナーの補給精度を評価したところ、トナーの補給量の平均値は実施例1とは異なるが、トナーの補給量の誤差は比較例と比較して少なかった。
以上、本実施例によれば、実施例1と同様の効果が得られると共に、スクリュー204のスクリュー羽根242の形成を比較的容易にすることができる。
その他
以上、本発明を具体的な実施形態に即して説明したが、本発明は上述の実施例に限定されるものではない。
以上、本発明を具体的な実施形態に即して説明したが、本発明は上述の実施例に限定されるものではない。
例えば、上述の実施例では、スクリューは、有軸のコンベアスクリューであるものとして説明したが、これに限定されるものではない。スクリューは、無軸のコンベアスクリューや、コイルスプリングなどであってもよい。
また、本実施例では、補給用現像剤はトナーであるが、本発明は補給用現像剤をトナーに限定するものではなく、例えばトナーとキャリアとを所定の割合で備えた補給用の2成分現像剤などであってもよい。
また、本実施例では、現像剤補給装置は、補給対象として2成分現像装置に補給用現像剤を補給するものとしたが、補給対象の現像装置は、現像剤として実質的にトナーのみからなる1成分現像剤を用いる1成分現像装置であってもよい。
4 現像装置
100 画像形成装置
150 トナー補給システム(現像剤補給システム)
200 トナー補給装置(現像剤補給装置)
201 収容部
202 搬送路
203 補給口
204 スクリュー
231 第1の端部(補給口の搬送方向上流側の端部)
244 第2の端部(第1の端部に対向するスクリューの搬送方向下流側端部)
100 画像形成装置
150 トナー補給システム(現像剤補給システム)
200 トナー補給装置(現像剤補給装置)
201 収容部
202 搬送路
203 補給口
204 スクリュー
231 第1の端部(補給口の搬送方向上流側の端部)
244 第2の端部(第1の端部に対向するスクリューの搬送方向下流側端部)
Claims (9)
- 現像剤がその内部を搬送される搬送路と、
前記搬送路に設けられ前記搬送路の内部を搬送された現像剤がそこを通して落下する補給口と、
前記搬送路の内部に回転可能に設けられ前記搬送路の内部で現像剤を搬送するスクリューと、
を有し、
前記補給口の前記スクリューによる現像剤の搬送方向における上流側の第1の端部と、該第1の端部と対向する位置における前記スクリューの羽根部の形状と外周の前記搬送方向における下流側の第2の端部とが、略平行に延在することを特徴とする現像剤補給装置。 - 現像剤がその内部を搬送される搬送路と、
前記搬送路に設けられ前記搬送路の内部を搬送された現像剤がそこを通して落下する補給口と、
前記搬送路の内部に回転可能に設けられ前記搬送路の内部で現像剤を搬送するスクリューと、
を有し、
前記補給口の前記スクリューによる現像剤の搬送方向における上流側の第1の端部と、該第1の端部と対向する位置における前記スクリューの羽根部の形状とが、略平行となるように、前記補給口と対向する位置において前記スクリューの羽根部の形状がその他の部分とは異なっていることを特徴とする現像剤補給装置。 - 現像剤がその内部を搬送される搬送路と、
前記搬送路に設けられ前記搬送路の内部を搬送された現像剤がそこを通して落下する補給口と、
前記搬送路の内部に回転可能に設けられ前記搬送路の内部で現像剤を搬送するスクリューと、
を有し、
前記補給口の前記スクリューによる現像剤の搬送方向における上流側の第1の端部と、該第1の端部と対向する位置における前記スクリューの羽根部の形状とが、略平行となるように、前記第1の端部が前記スクリューの回転軸線方向に対して傾斜して設けられていることを特徴とする現像剤補給装置。 - 前記第1の端部及び該第1の端部と対向する位置における前記スクリューの羽根部は、前記搬送方向と略直交する方向に延在することを特徴とする請求項1又は2に記載の現像剤補給装置。
- 前記第1の端部及び該第1の端部と対向する位置における前記スクリューの羽根部は、前記搬送方向及び該搬送方向と略直交する方向との両方に対して角度を有する方向に延在することを特徴とする請求項1又は2に記載の現像剤補給装置。
- 前記スクリューは、羽根部が前記第1の端部に対向するように停止されることを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載の現像剤補給装置。
- 前記スクリューが停止された際に、前記第1の端部と対向する位置における前記スクリューの羽根部は、前記第1の端部よりも前記搬送方向の下流側に配置されることを特徴とする請求項1〜6のいずれか一項に記載の現像剤補給装置。
- 前記第1の端部に対向する位置における前記スクリューの羽根部は、前記スクリューのその他の部分の羽根部よりも、前記搬送方向に厚肉の形状とされていることを特徴とする請求項1〜7のいずれか一項に記載の現像剤補給装置。
- 静電潜像が形成される像担持体と、前記像担持体に形成された静電潜像を現像する現像手段と、前記現像手段に現像剤を補給する請求項1〜8のいずれか一項に記載の現像剤補給装置と、を有することを特徴とする画像形成装置。
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