JP6957200B2 - 搬送スクリュー及び現像装置 - Google Patents
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Description
第1の実施形態について、図1ないし図12を用いて説明する。まず、本実施形態の画像形成装置の概略構成について、図1を用いて説明する。
画像形成装置100は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの4色に対応して設けられ4つの画像形成部PY、PM、PC、PKを有する電子写真方式のフルカラープリンタである。本実施形態では、画像形成部PY、PM、PC、PKを後述する中間転写ベルト10の回転方向に沿って配置したタンデム型としている。画像形成装置100は、画像形成装置本体に接続された原稿読み取り装置(図示せず)又は画像形成装置本体に対し通信可能に接続されたパーソナルコンピュータ等のホスト機器からの画像信号に応じてトナー像(画像)を記録材Pに形成する。記録材としては、用紙、プラスチックフィルム、布などのシート材が挙げられる。
次に、現像装置4Yについて、図2及び図3を用いて説明する。なお、現像装置4M、4C、4Kについても同様である。現像装置4Yは、非磁性トナーと磁性キャリアとを含む2成分現像剤を収容する現像容器41を有する。現像容器41は、感光ドラム1Yに対向した現像領域の部分が開口しており、この開口部に一部露出するようにして、内部にマグネットロール44aが非回転に配置された現像剤担持体としての現像スリーブ44が回転可能に設置されている。
次に、現像容器41内の現像剤の循環について説明する。第1スクリュー45及び第2スクリュー46は、現像スリーブ44の回転軸線方向に沿って略平行に配置されている。そして、第1スクリュー45と、第2スクリュー46とは、現像スリーブ44の回転軸線方向に沿って互いに逆方向に現像剤を搬送する。こうして、現像剤は、第1スクリュー45、第2スクリュー46によって、連通口43a、43bを介して現像容器41内を循環させられる。
ここで、本実施形態で用いる2成分現像剤について説明する。現像剤はマイナス帯電極性の非磁性トナーと、プラス帯電極性の磁性キャリアを混合したものを用いる。非磁性トナーは、ポリエステル、スチレンアクリル等の樹脂に着色料、ワックス成分などを内包し、粉砕あるいは重合によって粉体としたものに、酸化チタン、シリカ等の微粉末を表面に添加したものである。磁性キャリアは、フェライト粒子や磁性粉を混錬した樹脂粒子からなるコアの表層に樹脂コートを施したものである。初期状態の現像剤中のトナーの濃度は、例えば、8%〜10%である。
次に、攪拌室内で現像剤を搬送する第2スクリューによる現像剤の攪拌性と搬送性について説明する。攪拌室には、上述のように補給現像剤が補給されるため、第2スクリューには、現像剤の攪拌性と搬送性を両立することが求められる。まず、攪拌性について説明する。
そこで、本実施形態では、第1スクリュー45及び第2スクリュー46を、複数の条数の羽根を有する多条スクリューとしている。また、攪拌室48で現像剤を搬送する第2スクリュー46は、羽根の角度を56.5°以下となるようにしている。以下、第2スクリュー46について、図6及び図7を用いて詳しく説明する。
次に、スクリューにより補給トナーが現像剤と攪拌されるときの攪拌性能を検証する方法について、図8ないし図10を用いて説明する。補給トナーと現像剤の攪拌性能の検証は、現像剤の入った現像容器内に補給トナーを入れた際に、現像剤への補給トナーの混ざり具合を確認することで、評価することができる。本検証では、図2及び図3に示した現像容器41を使用することで、この確認を行った。
次に、上述のセンサ近傍のトナー濃度のピーク変化値Δ(%)と、それぞれのピーク変化値を有する現像装置を用いて実際に画像を出力したときの濃度ムラとの関係について説明する。現像容器41内のトナー濃度の変化は、出力画像の濃度ムラとして現れる。本検討においては、図1に記載の画像形成装置において、それぞれのピーク変化値を有する現像装置を用いてベタ画像を出力した際に、出力画像上の見た目の濃度ムラと、トナー濃度センサ49のピーク変化値Δ(%)との関係を調べた。
次に、攪拌距離係数とピーク変化値との関係を調べた実験について説明する。実験では、第2スクリューの条数の変えたものを用意した。各第2スクリューの攪拌距離係数は、図11に示すように設定した。なお、各第2スクリューの羽根の角度は、56.5°以下とした。そして、それぞれの第2スクリューを用いた場合のトナー濃度センサ49のピーク変化値を確認した。
第2の実施形態について、図2及び図3を参照しつつ、図12(a)、(b)及び図13を用いて説明する。上述の第1の実施形態では、第2スクリューとして羽根の角度θが56.5°以下の3条スクリューを用いた構成について説明した。これに対して本実施形態の場合、攪拌室48で現像剤を攪拌しつつ搬送する第2スクリュー46Aとして、複数の条数の羽根のうち少なくとも1条の羽根に空隙部を設けた構成としている。その他の構成及び作用は、上述の第1の実施形態と同様である。以下、第1の実施形態の構成と同様の構成については、説明及び図示を省略又は簡略にし、以下、第1の実施形態と異なる部分を中心に説明する。
また、第2の実施形態では、2条スクリューの2条の羽根のうちの1条の羽根だけ不連続となる空隙部を有する構成について説明したが、2条の羽根の両方が不連続となる空隙部を有する構成としても、攪拌性を向上させることができる。このような構成であっても、第1、第2の実施形態と同様に、スクリューの攪拌距離係数が攪拌性能に影響を与えるため、この点についても確認した。その結果、2条スクリューで両方の羽根に空隙部を有する構成であっても、図13に示した場合と同様の、スクリューの攪拌距離係数とピーク変化値Δ(%)の結果を得られた。
第3の実施形態について、図2及び図3を参照しつつ、図14を用いて説明する。上述の第2の実施形態では、第2スクリューとして、2条スクリューの少なくとも一方の羽根に空隙部を設けた構成について説明した。これに対して本実施形態の場合、攪拌室48で現像剤を攪拌しつつ搬送する第2スクリュー46Bとして、3条の羽根のうち少なくとも1条の羽根に空隙部を設けた構成としている。その他の構成及び作用は、上述の第2の実施形態と同様である。以下、第2の実施形態の構成と同様の構成については、説明及び図示を省略又は簡略にし、以下、第2の実施形態と異なる部分を中心に説明する。
ここで、多条スクリューの構成において、攪拌距離係数に対する攪拌性能の違いについて調べた実験について説明する。実験では、第2スクリューの条数が2条、3条、4条である場合に、それぞれ1条分だけ羽根に空隙部を有する構成として、羽根と空隙部の比率(空隙部を有する羽根の部分を1周分、軸方向に投影した羽根と空隙部の面積の比)を変えた。そして、それぞれの場合における、スクリュー外周距離の和から計算される攪拌距離係数と、トナー濃度のピーク変化率Δ(%)を調べた。
上述の各実施形態で説明した空隙部は、羽根を連続させないような部分であれば良く、例えば、図14で螺旋に沿う方向に隣り合う羽根46Bcと羽根46Bcとの間に、羽根46Bcよりも外径が小さい羽根が存在していても良い。即ち、軸線方向に連続した羽根の外周側の一部を、軸線方向の一部で切り欠いたような形状とし、この切り欠いた部分を空隙部としても良い。要は、羽根の軸線方向の一部で搬送方向と攪拌方向との分流が生じるような、羽根のない部分が空隙部に相当し、空隙部は、羽根が全くない場合の他、羽根の一部が残っているような場合も含む。
Claims (14)
- 現像剤を搬送する搬送スクリューであって、
回転軸と、
前記回転軸の外周面に螺旋状に形成され且つ前記現像剤を第一方向に搬送する1条の第一羽根と、
前記回転軸の外周面に螺旋状に形成され且つ前記現像剤を前記第一方向に搬送する1条の第二羽根と、
前記回転軸の外周面に螺旋状に形成され且つ前記現像剤を前記第一方向に搬送する1条の第三羽根と、
を備え、
前記第一羽根の1リードにおいて、前記第一羽根は、前記搬送スクリューの回転軸線方向に亘って連続して形成されており、
前記第二羽根の1リードにおいて、前記第二羽根は、前記搬送スクリューの回転軸線方向に亘って連続して形成されており、
前記第三羽根の1リードにおいて、前記第三羽根は、前記搬送スクリューの回転軸線方向に関して不連続に形成された第一羽根部分と第二羽根部分を有し、
前記第一羽根の外径は、12mm以上20mm以下であり、
前記第一羽根の外径を直径とする円の外周の長さを縦軸にとり且つ前記第一羽根の1リードを横軸にとった場合の対角線と当該横軸がなす角度である前記第一羽根の螺旋角度は、39°以上56.5°以下であり、
前記第二羽根の外径は、12mm以上20mm以下であり、
前記第二羽根の外径を直径とする円の外周の長さを縦軸にとり且つ前記第二羽根の1リードを横軸にとった場合の対角線と当該横軸がなす角度である前記第二羽根の螺旋角度は、39°以上56.5°以下であり、
前記第三羽根の外径は、12mm以上20mm以下であり、
前記第三羽根の外径を直径とする円の外周の長さを縦軸にとり且つ前記第三羽根の1リードを横軸にとった場合の対角線と当該横軸がなす角度である前記第三羽根の螺旋角度は、39°以上56.5°以下である
ことを特徴とする搬送スクリュー。 - 前記第一羽根の螺旋角度は、50°以上56.5°以下であり、
前記第二羽根の螺旋角度は、50°以上56.5°以下であり、
前記第三羽根の螺旋角度は、50°以上56.5°以下である
ことを特徴とする請求項1に記載の搬送スクリュー。 - 前記第三羽根の1リードにおいて、前記第三羽根は、前記搬送スクリューの回転軸線方向に関して前記第一羽根部分と前記第二羽根部分との間にギャップを有し、
前記ギャップは、前記搬送スクリューの回転軸線方向に関して前記第一羽根が形成されている領域であって且つ前記第二羽根が形成されている領域内に配置されている
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の搬送スクリュー。 - 前記第一羽根の外径は、14mm以上17mm以下であり、
前記第二羽根の外径は、14mm以上17mm以下であり、
前記第三羽根の外径は、14mm以上17mm以下である、
ことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の搬送スクリュー。 - 前記第一羽根の外径と前記第二羽根の外径は、等しい
ことを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の搬送スクリュー。 - 前記第一羽根の外径と前記第二羽根の外径と前記第三羽根の外径は、等しい
ことを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の搬送スクリュー。 - 像担持体に形成された静電像を現像するためにトナーとキャリアを含む現像剤を担持する現像剤担持体と、
前記現像剤担持体に現像剤を供給する第一室と、前記第一室と隔壁によって区画された第二室と、前記第一室から前記第二室に現像剤が連通することを許容する第一連通部と、前記第二室から前記第一室に現像剤が連通することを許容する第二連通部と、を含む現像容器と、
前記第一室に配置され、前記第二連通部から前記第一連通部に向かう第一方向に現像剤を搬送する第一搬送スクリューと、
前記第二室に配置され、前記第一連通部から前記第二連通部に向かう第二方向に現像剤を搬送する第二搬送スクリューと、
を備え、
前記第二搬送スクリューは、
回転軸と、
前記回転軸の外周面に螺旋状に形成され且つ前記現像剤を前記第二方向に搬送する1条の第一羽根と、
前記回転軸の外周面に螺旋状に形成され且つ前記現像剤を前記第二方向に搬送する1条の第二羽根と、
前記回転軸の外周面に螺旋状に形成され且つ前記現像剤を前記第二方向に搬送する1条の第三羽根と、
を有し、
前記第一羽根の1リードにおいて、前記第一羽根は、前記第二搬送スクリューの回転軸線方向に亘って連続して形成されており、
前記第二羽根の1リードにおいて、前記第二羽根は、前記第二搬送スクリューの回転軸線方向に亘って連続して形成されており、
前記第三羽根の1リードにおいて、前記第三羽根は、前記第二搬送スクリューの回転軸線方向に関して不連続に形成された第一羽根部分と第二羽根部分を有し、
前記第一羽根の外径は、12mm以上20mm以下であり、
前記第一羽根の外径を直径とする円の外周の長さを縦軸にとり且つ前記第一羽根の1リードを横軸にとった場合の対角線と当該横軸がなす角度である前記第一羽根の螺旋角度は、39°以上56.5°以下であり、
前記第二羽根の外径は、12mm以上20mm以下であり、
前記第二羽根の外径を直径とする円の外周の長さを縦軸にとり且つ前記第二羽根の1リードを横軸にとった場合の対角線と当該横軸がなす角度である前記第二羽根の螺旋角度は、39°以上56.5°以下であり、
前記第三羽根の外径は、12mm以上20mm以下であり、
前記第三羽根の外径を直径とする円の外周の長さを縦軸にとり且つ前記第三羽根の1リードを横軸にとった場合の対角線と当該横軸がなす角度である前記第三羽根の螺旋角度は、39°以上56.5°以下である
ことを特徴とする現像装置。 - 前記第一羽根の螺旋角度は、50°以上56.5°以下であり、
前記第二羽根の螺旋角度は、50°以上56.5°以下であり、
前記第三羽根の螺旋角度は、50°以上56.5°以下である
ことを特徴とする請求項7に記載の現像装置。 - 前記第三羽根の1リードにおいて、前記第三羽根は、前記第二搬送スクリューの回転軸線方向に関して前記第一羽根部分と前記第二羽根部分との間にギャップを有し、
前記ギャップは、前記第二搬送スクリューの回転軸線方向に関して前記第一羽根が形成されている領域であって且つ前記第二羽根が形成されている領域内に配置されている
ことを特徴とする請求項7又は8に記載の現像装置。 - 前記第一羽根の外径は、14mm以上17mm以下であり、
前記第二羽根の外径は、14mm以上17mm以下であり、
前記第三羽根の外径は、14mm以上17mm以下である、
ことを特徴とする請求項7乃至9のいずれか1項に記載の現像装置。 - 前記第一羽根の外径と前記第二羽根の外径は、等しい
ことを特徴とする請求項7乃至10のいずれか1項に記載の現像装置。 - 前記第一羽根の外径と前記第二羽根の外径と前記第三羽根の外径は、等しい
ことを特徴とする請求項7乃至10のいずれか1項に記載の現像装置。 - 前記第二室に設けられ且つ前記現像容器内のトナー濃度を検知するトナー濃度検知部を更に備え、
前記第二方向に関して、前記第三羽根の前記第一羽根部分は、前記トナー濃度検知部よりも上流に設けられており、
前記第二方向に関して、前記第三羽根の前記第二羽根部分は、前記トナー濃度検知部よりも上流に設けられている
ことを特徴とする請求項7乃至12のいずれか1項に記載の現像装置。 - 前記第二室に設けられ且つ前記現像容器に現像剤を補給する現像剤補給部を更に備え、
前記第二方向に関して、前記第三羽根の前記第一羽根部分は、前記現像剤補給部よりも下流に設けられており、
前記第二方向に関して、前記第三羽根の前記第二羽根部分は、前記現像剤補給部よりも下流に設けられている
ことを特徴とする請求項7乃至13のいずれか1項に記載の現像装置。
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