JP2004151340A - 現像装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】トナーコンテナから現像装置内へのトナーの補給を、補給センサーを使用することなく現像装置内の撹拌搬送路に形成したトナー滞留部を利用して行う現像装置において、現像室内のトナーの減少に応じてトナーコンテナから現像室へのトナー補給を安定して行うことができる現像装置を提供することこと。
【解決手段】トナー循環経路を備えた現像室内に第1および第2の撹拌搬送手段を配置し、この第1の撹拌搬送手段には搬送能力を低減させた領域を備え、この第1の撹拌搬送手段における搬送能力低減領域の上流側の搬送能力を、上記第2の撹拌搬送手段の搬送能力よりも大きくしていることで、補給センサーを使用することなく安定したトナーの補給を実現する。
【選択図】 図2
【解決手段】トナー循環経路を備えた現像室内に第1および第2の撹拌搬送手段を配置し、この第1の撹拌搬送手段には搬送能力を低減させた領域を備え、この第1の撹拌搬送手段における搬送能力低減領域の上流側の搬送能力を、上記第2の撹拌搬送手段の搬送能力よりも大きくしていることで、補給センサーを使用することなく安定したトナーの補給を実現する。
【選択図】 図2
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、静電式プリンタ、複写機及びファクシミリの如き静電式画像形成機に使用される、静電潜像をトナー像に現像するための現像装置、更に詳しくは、現像装置内のトナー量の減少に応じて、特に現像装置内にトナー量検出センサを使用することなくトナー収納容器側からトナーが補給される現像装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
現像装置内のトナー量の減少に応じて、特に現像装置内にトナー量検出センサを使用することなくトナー収納容器側からトナーが補給される現像装置が知られている(特許文献1参照)。この現像装置は、トナーの循環径路を規定する現像室を有するハウジングと、トナーを撹拌しながら循環径路を通して搬送するための、現像室内に配設された撹拌搬送手段と、現像室内のトナーを現像すべき静電潜像に適用するためのトナー適用手段(現像スリーブ)と、現像室内にトナーを補給するための、ハウジングに離脱自在に装着されるトナーコンテナとを備えている。現像室には、循環径路中のトナー受入領域の上方に位置するトナー受入開口が形成されている。トナーコンテナはトナーを収容したトナーコンテナケースを含み、トナーコンテナケースには、ハウジングにトナーコンテナが装着された時に、トナー受入開口に対向してその上方に位置するトナー排出開口が形成されている。トナーコンテナは、トナーコンテナケース内に収容されたトナーをトナー排出開口に向けて搬送するトナー搬送手段を備えている。現像室に配設された上記撹拌搬送手段の搬送能力は、トナー受入領域の下流側において局部的に低減せしめられている。
【0003】
上記現像装置においては、トナーを撹拌しながら現像室内に規定されている循環径路を通して搬送する撹拌搬送手段の搬送能力が、その上方にトナー受入開口が配設されているトナー受入領域の下流側において局部的に低減せしめられているので、トナー受入領域においてトナーの滞留(よどみ)が生成される。このようなトナーの滞留量は現像室内のトナー量に応じて変動する。そしてトナーコンテナから現像室へのトナーの補給は、トナーコンテナのトナー搬送手段の駆動制御に直接依存することなく、トナー受入領域におけるトナーの滞留量に応じて、従って現像室内のトナー量に応じて自動的に制御される。
【0004】
【特許文献1】
特開2001−235933号公報(請求項1〜3、図3、図4)
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
上述した形態の従来の現像装置においては、現像室内に配設されたトナー量検出センサからの検出信号に基づいて、トナーコンテナのトナー搬送手段を駆動制御することにより現像室へのトナーの補給量を制御する必要がなくなるので、該センサ及びトナーコンテナのトナー搬送手段を駆動するための専用駆動源が不要となり、したがって、製作コストの低減が可能になるにもかかわらず、現像室内のトナーの減少に応じてトナーコンテナから現像室に適宜にトナーを補給することが可能になる、などの優れた効果が得られる。
【0006】
しかしながら上記特許文献1の現像装置では、よどみを形成するためのトナー搬送能力低減部分が単にトナー補給開口の位置に対して下流側に形成されているため、滞留部分の多くの部分がトナー補給開口に位置付けられていない。そのため、滞留部分により盛り上がったトナーは現像室内部にて圧迫される傾向となり、トナーの凝集、あるいはブロッキングが生成されてトナーの円滑な流れが阻害されるおそれがある。
【0007】
また上記文献1のように1つの撹拌搬送手段の長手方向に対して搬送能力が異なっている領域を有する場合には撹拌搬送手段の長手方向に均一な力が作用しないため、この撹拌搬送手段の回転に際してブレが生じることもある。このブレは撹拌搬送手段の例えばA4短辺長さ(210mm)程度であればそれほど大きな問題とならないまでも、A3短辺長さ(297mm)程度に長くなった場合、現像室内の底に接触し、撹拌搬送手段そのものの寿命を短くしてしまうことともなる。そのため通常は撹拌搬送手段と現像室内壁との間隙をこのブレやたわみを考慮して比較的大きく取る必要があった。
【0008】
しかしながら、このように間隙を比較的大きく採用する場合、現像室内のトナーが第1の撹拌搬送手段によって搬送されたとき、トナーの一部がトンネル状に残ってしまうこともあった。
【0009】
また、現像装置を当初使用する場合に、トナーが全く収納されていない状態の現像装置にトナーコンテナなどのトナー収納容器側からトナーを補給すると、投入されたトナーが搬送能力低減区間により搬送能力が低下しているため初期投入するトナーの投入完了までの時間が長くなってしまうなどの問題もあった。
【0010】
本発明の目的は、トナー受入領域におけるトナーの過剰な圧迫を確実に回避しながら、トナーコンテナにおけるトナー搬送手段を駆動するための専用駆動源を必要とすることなく、従って製作コストを充分に低減することができるにもかかわらず、現像室内のトナーの減少に応じてトナーコンテナから現像室に適宜にトナーを補給することができる、新規かつ改良された現像装置を提供することである。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】
また本発明の請求項1の発明によれば、トナーを循環経路に沿って撹拌混合する現像室を有するハウジングと、トナーを撹拌しながら循環経路を通して搬送するための現像室内に配設された撹拌搬送手段と、現像室内のトナーを現像すべき静電潜像に適用するためのトナー適用手段とを有し、循環径路は、トナー適用手段に平行に延在する第1の搬送路と、第1の搬送路とトナー適用手段との間をそれらに沿って延在する第2の搬送路と、第1及び第2の搬送路の両端領域間をそれぞれ連通する連通路とを備え、撹拌搬送手段は、第1の搬送路に配設された第1の撹拌搬送手段と、第2の搬送路に配設された第2の撹拌搬送手段とを備え、現像室には、第1の搬送路の一部領域に設定されたトナー受入領域の上方に位置するトナー受入開口が形成されている現像装置において、上記第1の撹拌搬送手段には搬送能力を低減させた領域を備え、循環経路におけるトナー受入領域を含む第1の搬送路上流端を基準として、搬送能力低減領域の上流側短部までの距離をB、同じく下流側短部までの距離をC、トナー受入開口上流側端部までの距離をD、トナー受入開口上流側端部までの距離をE、第1の搬送路下流端までの距離をFとするとき、
区間Dの単位長さあたりの搬送能力をα
区間(C−B)の単位長さあたりの搬送能力をβ
区間(F−C)の単位長さあたりの搬送能力をγ
及び第2の撹拌搬送手段の単位長さあたりの搬送能力をδとしたときに、E>Bかつα≧γ=δ>βの関係を満足することを特徴とする現像装置が提供される。
【0012】
この発明によれば、第1の撹拌搬送手段の搬送能力低減区間の下流側と第2の撹拌搬送手段の搬送能力を等しくしているため、搬送能力低減領域を通過したトナーは安定して現像剤適用手段に供給される。さらに撹拌搬送手段に最も大きな力が作用する滞留部分が形成され搬送能力の高く形成されている領域を撹拌搬送手段の長手方向上流側に位置つけているため、発生するブレ自体も小さくなる。また、E>Bの関係に基づいてトナー受入開口部分のトナー搬送能力を高めているため、初期投入されるトナーの完了までの時間を短縮することが可能となる。
【0013】
本発明の請求項2の発明によれば、トナーを循環経路に沿って撹拌混合する現像室を有するハウジングと、トナーを撹拌しながら循環経路を通して搬送するための現像室内に配設された撹拌搬送手段と、現像室内のトナーを現像すべき静電潜像に適用するためのトナー適用手段とを有し、
循環径路は、トナー適用手段に平行に延在する第1の搬送路と、第1の搬送路とトナー適用手段との間をそれらに沿って延在する第2の搬送路と、第1及び第2の搬送路の両端領域間をそれぞれ連通する連通路とを備え、撹拌搬送手段は、第1の搬送路に配設された第1の撹拌搬送手段と、第2の搬送路に配設された第2の撹拌搬送手段とを備え、現像室には、第1の搬送路の一部領域に設定されたトナー受入領域の上方に位置するトナー受入開口が形成されている現像装置において、上記第1の撹拌搬送手段には搬送能力を低減させた領域を備え、この第1の撹拌搬送手段における搬送能力低減領域の上流側の搬送能力を、上記第2の撹拌搬送手段の搬送能力よりも大きくしていることを特徴とする現像装置が提供される。
【0014】
この第2の発明によれば、第1の撹拌搬送手段に搬送能力を低減する領域を形成し、この領域によって第1の搬送路を移動するトナーに滞留部分を形成することができ、この滞留部分にトナーコンテナからトナーを補給するようにしている。このとき、第1および第2の撹拌搬送手段の搬送能力について上記構成を採用することで、搬送能力低減領域から搬送能力向上領域の境界部分に安定した滞留部分を形成することができる。また撹拌搬送手段に最も大きな力が作用する滞留部分が形成され搬送能力の高く形成されている領域を撹拌搬送手段の長手方向上流側に位置つけているため、発生するブレ自体も小さくなる。
【0015】
また本発明の請求項3の発明によれば、トナーを循環経路に沿って撹拌混合する現像室を有するハウジングと、トナーを撹拌しながら循環経路を通して搬送するための現像室内に配設された撹拌搬送手段と、現像室内のトナーを現像すべき静電潜像に適用するためのトナー適用手段とを有し、循環径路は、トナー適用手段に平行に延在する第1の搬送路と、第1の搬送路とトナー適用手段との間をそれらに沿って延在する第2の搬送路と、第1及び第2の搬送路の両端領域間をそれぞれ連通する連通路とを備え、撹拌搬送手段は第1の搬送路に配設された第1の撹拌搬送手段と、第2の搬送路に配設された第2の撹拌搬送手段とを備え、現像室には、第1の搬送路の一部領域に設定されたトナー受入領域の上方に位置するトナー受入開口が形成されている現像装置において、上記第1の撹拌搬送手段には撹拌羽根の外径を小さくした搬送能力低減領域を備え、この搬送能力低減領域の上流側には、上記第2の撹拌搬送手段に形成された撹拌羽根よりも外径を大きくした搬送能力増加領域が形成されていることを特徴とする現像装置が提供される。
【0016】
この請求項3の発明によれば、搬送能力を高める手段として、撹拌羽根の外径をこの領域だけ大きく形成している。そのため、撹拌搬送手段に最も大きな力が作用する滞留部分が形成され搬送能力の高く形成されている領域を撹拌搬送手段の長手方向上流側に位置つけているため、発生するブレ自体も小さくなり、撹拌搬送手段のブレに伴うトナーのブロッキングやトンネル現象を有効に防止することができる。更に、現送装置が撹拌搬送手段の長手方向に長く設計し、仮に撹拌搬送手段にわずかながらブレが生じるような場合であっても、ブレの小さい端部の撹拌羽根の径が大きく、比較的ブレの大きな中央部の撹拌羽根の外径が小さくなっているため、現像室内の底面に撹拌羽根が接触する問題も防止できる。
【0017】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に従って構成された現像装置の好適な実施の形態を、添付図面を参照して更に詳細に説明する。
【0018】
図1及び図2には、本発明に従って構成された現像装置の好適実施形態が図示されている。全体を番号2で示す図示の現像装置は、現像装置本体4と、トナー補給手段、実施形態においてはトナーコンテナ6とから構成されている。
【0019】
現像装置本体4はハウジング8を含んでおり、このハウジング8はハウジング本体10とこのハウジング本体10に装着された上面壁部材12とから構成されている。適宜の合成樹脂から成形することができるハウジング本体10の、図1において左半部内には、上面(更に詳しくは左縁部を除く主要部)と左側面とが開放されている現像室14が規定されている。ハウジング本体10は底壁16、両側壁18及び20並びに連結壁22を有する。連結壁22は、両側壁18及び20の、図1において左縁部上縁間を延びている。ハウジング本体10の底壁16は、並列配置された3個の、横断面形状が円弧状である弧状部16a、16b及び16cを有する。弧状部16aと弧状部16bとの間には実質的に鉛直上方に延びる隔壁24が形成されており、隔壁24の両側には、それぞれ直線状径路である第1の搬送路26a及び第2の搬送路26bが規定されている。隔壁24の両端はハウジング本体10の両側壁18及び20の内面から離隔されており、隔壁24の両端と側壁18及び20の内面との間には所要間隙が存在する。
【0020】
隔壁24の一端(図2において右端)と側壁18との間の間隙は、第1の搬送路26a及び第2の搬送路26bの各々の一端領域(図2において右端領域)を連通する連通路27aを規定し、また、隔壁24の他端(図2において左端)と側壁20との間の間隙は、第1の搬送路26a及び第2の搬送路26bの各々の他端領域(図2において左端領域)を連通する連通路27bを規定する。従って、相互に平行に延在する第1の搬送路26a及び第2の搬送路26bは、両端領域において連通路27a及び27bを介して相互に連通せしめられており、かくして第1の搬送路26aに沿って延び、次いで第1の搬送路26aの一端領域から連通路27aを介して第2の搬送路26bの一端領域に続き、第2の搬送路26bに沿って延び、そして第2の搬送路26bの他端領域から第1の搬送路26aの他端領域に続く無端状の循環径路が規定されている。
【0021】
上述した循環径路には、トナーを撹拌しながら循環径路を通して搬送せしめるための撹拌搬送手段28が配設されている。図示の実施形態における撹拌搬送手段28は、第1の搬送路26aに配設されかつ第1の搬送路26aに沿って延在する第1の撹拌搬送手段、実施形態においては第1の回転螺旋羽根部材30aと、第2の搬送路26bに配設されかつ第2の搬送路26bに沿って延在する第2の撹拌搬送手段、実施形態においては第2の回転螺旋羽根部材30bとから構成されている。そして適宜の合成樹脂から成形することができる第1の回転螺旋羽根部材30aは中心軸部32aと螺旋羽根34aとを有する。同様に、適宜の合成樹脂から成形することができる第2の回転螺旋羽根部材30bも中心軸部32bと螺旋羽根34bとを有する。
【0022】
さらに、第1の回転螺旋羽根部材30aは螺旋羽根の径が小さく形成されている領域を備え、後述するようなトナー搬送量低減区間(β)を形成している。
【0023】
この第1の回転螺旋羽根部材30aはハウジング本体10の両側壁18及び20間に回転自在に装着され、第1の搬送路26aに沿って直線状に延びている。第2の回転螺旋羽根部材30bもハウジング本体10の両側壁18及び20間に回転自在に装着され、第2の搬送路26bに沿って直線状に延びている。第1の回転螺旋羽根部材30aの中心軸部32aの一端部(図2において右端部)及び第2の回転螺旋羽根部材30bの中心軸部32bの一端部(図2において右端部)は側壁18を貫通して突出せしめられており、これらの突出端には、それぞれ入力歯車32c及び32dが固定されている。現像装置2が画像形成機の所定位置に装着されると、第1の回転螺旋羽根部材30aの入力歯車32c及び第2の回転螺旋羽根部材30bの入力歯車32dは、それぞれ図示しない伝動歯車に噛み合わされ、電動モータでよい駆動源(不図示)に駆動連結される。図示しない駆動源が付勢されると、第1の回転螺旋羽根部材30a及び第2の回転螺旋羽根部材30bは、それぞれ、図1及び図2に矢印36で示す同じ方向に同一の回転数R1(r.p.m)及びR2(r.p.m)で回転駆動される。
【0024】
このとき、図2に示したとおり、第1の回転螺旋羽根部材30aの螺旋羽根34aと第2の回転螺旋羽根部材30bの螺旋羽根34bとは、いわゆる螺旋方向が逆に設定されており、第一の螺旋羽根部材30aが矢印36で示す方向に回転せしめられることによって、第1の搬送路26aを通してトナーが矢印37で示す方向に搬送され、第2の回転螺旋羽根部材30bが矢印36で示す方向に回転せしめられることによって、第2の搬送路26bを通してトナーが矢印38で示す方向に搬送される。第1の搬送路26aにはトナー受入領域が設定されている。トナー受入領域には、後に詳述するトナー受入開口54(図2においては一点鎖線で示している)を通してトナーが導入せしめられる。
【0025】
こうして、トナー受入開口54から投入されたトナーは第1の螺旋羽根部材30aによって図中左から右方向に搬送され、連通路27aを経由して第2の螺旋羽根部材30bへ移動し、この第2の螺旋羽根部材30bによって、今度は図中右方向から左方向へ搬送されながら、その一部はトナー適用手段40に順次移動し静電荷潜像の現像に寄与して行く。そしてそして残りのトナーは第2の搬送路26bを左端まで移動すると連通路27bより第1の搬送路26aにまで戻り、再び第1の螺旋羽根部材30aによって第1の搬送路26aを移動するという循環を繰り返すことになる。
【0026】
ハウジング本体10における底壁6の弧状部16cの上方にはトナー適用手段40が配設されている。このトナー適用手段40は、ハウジング本体10の側壁18及び20間に回転自在に装着された現像スリーブ41を含んでいる。この現像スリーブ41内には静止永久磁石(図示していない)が配置されている。現像スリーブ41が固定されている回転軸42の一端部は側壁18を貫通して突出せしめられており、かかる突出端には入力歯車43が固定されている。現像装置2が画像形成機の所定位置に装着されると、この入力歯車43は、図示しない伝動歯車の一つに噛み合わされ、電動モータでよい駆動源(不図示)に駆動連結される。この駆動源は、上記第1及び第2の回転螺旋羽根部材30a及び30bの駆動源と共通の駆動源である。したがってこの駆動源が付勢されると、現像スリーブ41が矢印39で示す方向に回転せしめられる。現像スリーブ41に関連せしめて穂切手段44が配設されている。現像室14内にはトナーのみから成る一成分トナーが収容され、かかるトナー、すなわちトナーは矢印36で示す方向に回転せしめられる第1の回転螺旋羽根部材30a及び第2の回転螺旋羽根部材30bの作用によって上記循環径路を通して循環搬送される。トナー適用手段40は、矢印39で示す方向に回転せしめられる現像スリーブ41の周表面上にトナーを保持し、かかるトナーを現像域45を通して搬送する。穂切手段44は現像スリーブ41の周表面に保持されて現像域45に搬送されるトナーの層厚さを規制する。現像域45においてはトナーが現像すべき静電潜像に適用され、かくして静電潜像がトナー像に現像される。
【0027】
ハウジング本体10には上記上面壁部材12が装着される。上面壁部材12は現像室14の上面を覆う上面壁50を有する。かかる上面壁50には幅方向(図1において紙面に垂直な方向)に延びる細長い没入域52が形成されている。没入域52の横断面形状は弧状である。かかる没入域52には長方形でよいトナー受入開口54が形成されている。トナー受入開口54は、第1の搬送路26aに設定されたトナー受入領域に対向してその上方に位置付けられる。トナー受入開口54は、第1の搬送路26aに設定されたトナー受入領域に対向してその上方に位置付けられる。上面壁50には図示しない現像室シャッタが配設され、現像室シャッタを開位置と閉位置とに選択的に移動させることにより、トナー受入開口54を開閉することができる。
【0028】
図示の実施形態において、トナー補給手段を備えたトナー収納容器としてのトナーコンテナ6はトナーコンテナケース60を含んでいる。トナーコンテナケース60は上面が開口した箱状トナーコンテナ本体61と、このトナーコンテナ本体61に超音波溶接の如き適宜の手段によって固定される蓋体62とから構成されている。トナーコンテナ本体61の底壁は横断面形状が弧状である2個の弧状部61a及び61bを有する。弧状部61aの曲率半径は比較的大きく、弧状部61bの曲率半径は比較的小さい。弧状部61bの曲率半径は上述した上面壁部材12の上面壁50に規定されている没入域52の曲率半径に対応せしめられている。弧状部61bには長方形でよいトナー排出開口62が形成されている。ハウジング8にトナーコンテナ6が所要とおりに装着されると、上面壁部材12の上面壁50に規定されている没入域52に対向して、トナーコンテナ本体61の弧状部61bが位置せしめられ、トナー受入開口54の上方に対向してトナー排出開口62が位置せしめられる。トナー排出開口62及び/又はトナー受入開口54近傍にてトナーのいわゆるブロッキングが発生するのを回避するために、トナー排出開口62の幅及び長さは、トナー受入開口54の幅及び長さと実質上同あるいはこれらより幾分小さくせしめられているのが好適である。
【0029】
トナーコンテナ本体61は、図1において紙面に垂直な方向に間隔をおいて一対の側壁63を有している(図1には片方の側壁63のみが図示されている)。他方の側壁63には図示しない円形開口が形成されており、かかる開口を通してトナーコンテナケース60内にトナーが充填される。トナーコンテナケース60内にトナーを充填した後に、上記開口に図示しない閉鎖部材が固着されて上記開口が閉鎖される。トナーコンテナ本体61の両側壁63間には、弧状部61aに沿って延在するトナー搬送手段64と、弧状部61bに沿って延在するトナー搬送手段65とが配設されている。トナー搬送手段64は両側壁63間に回転自在に装着された回転支持軸64aと、この回転支持軸64aに固定された複数個の矩形搬送片64bとから構成されている。搬送片64bの各々は適宜の合成樹脂フィルム又はシートから形成することができる。回転支持軸64aの片端部は片方の側壁63を貫通して突出せしめられており、かかる片端部には図示しない入力歯車が固定されている。
【0030】
トナー搬送手段65は、中心軸部65aと螺旋羽根65bとを有する回転螺旋羽根部材から構成されている。中心軸部65aの片端部は片方の側壁63を貫通して突出せしめられており、かかる片端部には図示しない入力歯車が固定されている。この入力歯車はトナー搬送手段64の上記入力歯車に噛み合わされている。ハウジング8にトナーコンテナ6が所要とおりに装着されると、トナー搬送手段65の入力歯車が、第1の回転螺旋羽根部材30aの入力歯車32c及び第2の回転螺旋羽根部材30bの入力歯車32dと図示しない上記駆動源とを駆動連結する伝動歯車の一つに噛み合わされる。したがって、上記駆動源が付勢されると、上述したとおり現像室14に配設されている第1の回転螺旋羽根部材30a、第2の回転螺旋羽根部材30b及び現像スリーブ41がそれぞれ矢印36及び39で示す方向に回転せしめられることに加えて、トナーコンテナ6のトナー搬送手段64及び65もそれぞれ矢印66及び67で示す方向に回転せしめられる。トナー搬送手段64が矢印66で示す方向に回転せしめられることによって、搬送片64bの作用によって弧状部61a上に存在するトナーが弧状部61b上に搬送され、トナー搬送手段65が矢印67で示す方向に回転せしめられることによって、弧状部61b上のトナーがトナー排出開口62に向けて搬送せしめられる。本発明に従って構成された図示の実施形態においては、トナーコンテナ6のトナー搬送手段64及び65を回転せしめるための専用駆動源を必要としないことが注目されるべきである。
【0031】
トナーコンテナケース60内にはコンテナシャッタ70が配設されている。コンテナシャッタ70は両端部が円筒形状をなし、中間部に存在するシャッタ部72はほぼ200度の角度範囲にわたる弧状をなしている。シャッタ部72には長方形でよいトナー通過開口74が形成されている。このトナー通過開口74の大きさはトナーコンテナ本体61に形成されている上記トナー排出開口62と実質上同一でよい。シャッタ部72の外周面には、トナー通過開口74に沿って延びる長方形状でよいシール部材76が貼着されている。スポンジの如き柔軟な材料から形成することができるシール部材76の寸法は、上記トナー排出開口62よりも幾分大きいのが好都合である。コンテナシャッタ70はトナーコンテナ本体61の弧状部61b内に配置され、上記トナー搬送手段65はコンテナシャッタ70の両端部を貫通して延びている。トナーコンテナ本体61の他方の側壁63には、図示しない旋回操作部材が回転自在に配設され、旋回操作部材の一端部はコンテナシャッタ70の軸方向の一端部に連結され、他端部はトナーコンテナ本体61の他方の側壁63から外方に突出している。トナーコンテナ本体61の外側から上記旋回操作部材を旋回操作することにより、コンテナシャッタ70を、トナー排出開口62を閉じる図示しない閉位置と、トナー通過開口74がトナー排出開口62の上方に整合して位置付けられる開位置(図1参照)とのいずれかに旋回させて位置付けることができる。トナーコンテナ6が現像装置本体4のハウジング8に離脱自在に装着されていないときには(換言すれば、現像室14内へのトナー補給可能状態でないときには)、コンテナシャッタ70は閉位置に位置付けられている。コンテナシャッタ70が閉位置に位置付けられると、シール部材76が、トナー排出開口62をシールして閉塞するので、トナーの洩れは十分確実に防止される。
【0032】
図1に図示する如く、トナーコンテナ6は現像装置本体4のハウジング8に離脱自在に装着される。図示しない現像室シャッタを開位置に移動させてトナー受入開口54を開いた状態で、トナーコンテナ6をハウジング8の所要位置に装着すると、トナーコンテナ本体61のトナー排出開口62と、上面壁部材12に形成されたトナー受入開口54とがコンテナシャッタ70を介して上下方向に整合される。トナーコンテナ6をハウジング8の所要位置に装着した後、上記旋回操作部材を操作して、コンテナシャッタ70を開位置に位置付ける。図1に示されているように、コンテナシャッタ70のトナー通過開口74が、トナーコンテナ本体61のトナー排出開口62と整合させられて、トナー排出開口62が開放される。これにより、トナー補給手段を構成するトナーコンテナ6は、現像室14内へのトナー補給可能状態となる。従って、トナーコンテナケース60内のトナーがトナー通過開口74、トナー排出開口62及びトナー受入開口54を通して現像室14内に供給される。
【0033】
上述した形態を有する図示の現像装置においては、現像室14内にはトナーのみからなるいわゆる一成分トナーが充填される。現像が遂行されると、トナー適用手段40によってトナーが静電潜像に適用されるので、現像の遂行に応じてトナーが消費される。従って、トナーの消費に応じて現像室14内にトナーを適宜に補給することが重要である。本発明に従って構成された図示の現像装置においては、トナーコンテナ6に配設されているトナー搬送手段64及び65を必要に応じて選択的に回転せしめるための専用駆動源を必要とすることなく、トナーコンテナ6から現像室14へのトナーの補給が適切に制御される。更に詳述すると、本発明に従って構成された図示の現像装置においては、現像を遂行するために図示しない上記駆動源を付勢してトナー適用手段40と共に撹拌搬送手段28(すなわち第1の回転螺旋羽根部材30a及び第2の回転螺旋羽根部材30b)を回転せしめると、トナーコンテナ6のトナー搬送手段64及び65も上記駆動源に連結されているために、トナーコンテナ6のトナー搬送手段64及び65も駆動され、従ってトナーコンテナケース60内においてトナーがトナー通過開口74及びトナー排出開口62に向けて搬送される。
【0034】
次に第2図を用いて、トナーを循環経路に沿って搬送するための第1の撹拌搬送手段、第2の撹拌搬送手段並びにこれら2つの撹拌搬送手段とを隔いる隔壁、および第1の撹拌搬送手段に形成した搬送領域低減区間とトナー補給開口との位置関係について説明する。
【0035】
この2図を参照して、現像室における第1搬送路の上流側端部100を基準として隔壁の上流側端部102までの距離をA、トナー搬送能力低減区間の上流側端部までの距離をB、同じくトナー搬送能力低減区間の下流側端部までの距離をC、また、現像室の上面に形成されたトナー補給開口の上流側端部までの距離をD、同じく下流側端部までの距離をE、隔壁の下流側端部までの距離をA2、および第1搬送路の下流側端部までの距離をFとする。
このとき、これらの記号を使って各領域を表すと、
A:連通路27b
F−A2:連通路27a
C−B:トナー搬送能力低減領域(β)
E−D:トナー補給開口幅
B:トナー搬送領域(α)
F−C:トナー搬送領域(γ)
と表現できる。
なお、この図2の実施例は上記Fが例えば210mm程度のA4サイズに対応した現像装置である。
【0036】
まず第1の発明における条件としての第1の搬送路に位置つけられている第1の螺旋羽根の搬送能力について説明する。
本発明では、搬送量低減領域を備えた第1の螺旋羽根に関して、トナー供給開口の位置や搬送領域低減領域の位置関係について上述したような各種条件を提案した。このとき、上述したように、第1の撹拌搬送手段のBであらわされる上流側領域の単位長さあたりの搬送能力をα、区間(C−B)の単位長さあたりの搬送能力をβ、および区間(F−C)の単位長さあたりの搬送能力をγとしたときに、トナー受入開口の位置に関する条件E>Bを満足すると共にα≧γ=δ>βの関係を有すること望ましい。
【0037】
ここで、『C−B』は上述したように第1の撹拌搬送手段に形成された搬送能力低減領域(β)であり、この区間の上流側から滞留が生じ、下流側から滞留が解消される。そしてトナーの量、に応じてこの搬送能力低減領域内を先端とする滞留部が形成される。そしてトナーの量に応じて、滞留部の上流側先端は、この区間内で搬送方向上流側から下流側にかけて変移する。すなわちトナーの消費とともにトナー量が減少してくると滞留部の上流側先端は搬送方向下流側に変移し、逆にトナー量の増加と共にトナー量が増加してくると滞留部の上流側先端は上流側に変移する。
【0038】
すなわち区間『C−B』の搬送能力低減領域で滞留を形成するには、上流側領域との関係ではα>βであり、下流側領域との関係ではγ>βである。そして、下流側領域での搬送速度を維持したまま(γ=δ)現像スリーブにトナーが供給できるように第2の撹拌反応手段の搬送能力を設定することで、現像スリーブにより消費されたトナーを補いながら、第1の撹拌搬送手段の上流側領域までトナーを搬送できる。
【0039】
この場合、現像スリーブ41上でトナーが消費されない場合には、α=γ=δという条件を満足すれば、安定した滞留を形勢できるが、トナーが消費され、第2の搬送路26b上のトナー量が減少してくると、第1の搬送路26aの上流側領域(B)でのトナー搬送量は消費により減少したトナー量分だけ減少してしまう。そのためこの減少分を補う目的から、この上流側の搬送能力を高く設定すると(α>γ)安定した滞留を維持できる。
従って現像スリーブ41で消費されたトナー量を考慮してαをγに対して大きく設定することで、上流側領域から搬送量低減領域へ送り出すトナー量を滞留が十分形成できる量を送り出すことが可能となる。
【0040】
一方、滞留部の本質的な目的はトナー受入開口54からトナーの落下を抑制制御することにあり、トナーの減少に伴って滞留部の上流側先端が下流側に移動するとトナー受入開口54が大きく広がりトナー補給量が増加する。逆にトナー補給量の増加に伴ってトナー量が増加し、滞留部の上流側先端が上流側に変移してくると、トナー補給量は抑制される。従って、トナー受入開口54の位置と第1の撹拌搬送手段との関係について説明すると、上述したように、トナー受入開口54は、滞留部分により補給量が制御できるように、搬送量低減領域(C−B)より幾分上流側に位置づけられている。従ってトナー受入開口の下流側端部と搬送量低減領域との関係ではE>Bの関係を満足することが有効となる。
【0041】
かくして、滞留部を安定して形成し、現像スリーブ41から消費されたトナー量に対応する量を効率よく補給するためには、上述した関係を満足することが有効であることが理解されよう。
【0042】
次に図3の実施形態について説明する。この実施例は、基本的な構成は上記図2の現像装置と同様であるが、A3に対応できる現像装置であり、図2で示した現像装置内の長さFに対応する長さが概ね300mmの長さを有しており、現像剤適用手段(現像スリーブ41)や第1並びに第2の撹拌搬送手段30a,30bもA3サイズに適用できるような長さに設定されている。この実施形態において、第1の回転螺旋羽根部材30aの中心軸部32aの直径r1と第2の回転螺旋羽根部材30bの中心軸部32bの直径r2はそれぞれ、全領域にわたって実質的に同一に規定されている。ただし、第1の回転螺旋羽根部材30aには、螺旋羽根の直径(D1=12mm)が小さく設定された搬送能力低減領域とその上流側に螺旋羽根の直径(D2=22mm)が大きく設定された上流側領域と、螺旋羽根の直径(D3=20mm)が上記D1よりも大きくD2よりも小さく設定された下流側領域を備えている。そして第2の回転螺旋羽根部材30bの螺旋羽根34bの直径D4=20mmは、第1の回転螺旋羽根部材30aの下流側領域の直径(D3)と同じ大きさに設定されている。
【0043】
先に述べたように、第1の回転螺旋羽根部材30a及び第2の回転螺旋羽根部材30bは相互に実質的に同一の回転数(R1=R2)で回転駆動されるので、第1の撹拌搬送手段、すなわち第1の回転螺旋羽根部材30aについては、この搬送量低減領域におけるトナーの搬送能力(搬送量)は、循環経路の他の区間、例えば第1の撹拌搬送手段30aの上記上流側領域(B)や下流側領域さらには第2の撹拌搬送手段30bのそれぞれのトナー搬送能力(搬送量)δよりも低減されている。そのため、循環路を搬送されてきたトナーは、この領域で搬送量が低減されるため、前述した実施例同様この領域を先端として滞留部分が形成される。具体的に図4を用いて説明すると、第1の搬送路26aの搬送量低減領域の上流側に位置するトナーレベルT1が、搬送量低減区間の下流側(T2)に比べて上昇させられる。この第1の搬送路26a内にて上昇したトナーレベルは、搬送量低減区間の下流に位置するトナー排出開口54まで達し、トナー排出開口54の一部若しくは全部を塞ぎ、現像室14内へトナーが投入されるのを抑制することとなる。しかもこの滞留部分Pの形成は第1の撹拌搬送手段の上流側領域の螺旋羽根の搬送能力が下流側よりも大ききことから、安定した滞留部分Pを形成することができる。
【0044】
この滞留部Pは、低減領域の上流側に形成され、通常の領域に比べトナーが盛り上がる。しかも、この上流側領域αの螺旋羽根は、上述したように外径を大きく設定することで搬送能力を向上させているため、盛り上がった滞留部分の盛り上がり部分にまで螺旋羽根34cが位置づけられている。
【0045】
そしてこの滞留部分Pに対応するようにトナー受入開口54が配置され、滞留部分の上流側に形成される滞留トナーの上流側斜面P2に図1に示したトナーコンテナ6からのトナーが補給される。
【0046】
一方、滞留部分はトナー受入開口54をふさぎ、トナーの補給を抑制する。こうした滞留部分によるトナー補給制御する際に、滞留トナーと補給トナーとの双方の圧力でトナーに生じた負荷(圧力)によりブロッキングが生じそうな状況においても、外径の大きな螺旋羽根の作用で、滞留部分上面のトナーを効果的に掻き取ることができる。従って、トナーの円滑な補給と抑制をうまく制御できることとなる。さらにこの上流側領域の螺旋羽根は搬送能力が高められているため、補給トナーと現像室14内に既に存在するトナーとの速やかな混合を実現することもでき、均一なトナーとして下流側に送り出すことが可能となる。
【0047】
そしてこのトナー受入領域54におけるトナーの滞留量Pは、現像室14内のトナー量に応じて変動する(図4中実線並びに二点鎖線)。従って、現像室14内へのトナーの進入に対する抑制度合いが現像室14内のトナー量によって変動せしめられ、トナー量が低減すると現像室14内へのトナーの導入が増大し、トナー量が増大すると現像室14内へのトナーの導入が減少する。かくして、図1に示したようにトナーコンテナ6のトナー搬送手段64及び65の駆動制御に直接依存することなく、現像室14へのトナーの補給が適切に制御される。
【0048】
更に、図3に示した実施例のように第1の撹拌搬送手段30aがA3に対応するように長くなってくると、長手方向に沿って上述したようにトナーの量が異なり、特に滞留部分Pでは他の部分に比べ撹拌羽根34cは非常に大きな力を受けることとなる。こうした長手方向に対して力の作用が異なってくると、この撹拌搬送手段30aに両側面18,20を回転中心としたブレを発生させることにいたる場合もでてくる。しかし、この実施例では、現像室14の底面200は外径の大きな撹拌羽根34cに対応して設計されているため、もっともブレの大きくなる撹拌搬送手段の中心部分は搬送量低減領域(C−B)の下流側に位置付けられているため、撹拌羽根と底面200とのギャップは大きく、結果として撹拌羽根が底面と接触することを防止できることとなる。従って、撹拌羽根を長期にわたって安定して使用することが可能となる。
【0049】
なお、この図3に示した現像装置について長さFを210mm程度に設定することでA4サイズに適用させることも勿論可能である。
【0050】
以上説明した現像装置においては、トナーコンテナケース60内のトナーが消尽された場合には、トナーコンテナ6を交換することが必要である。この場合には、トナーコンテナ本体61の外側から上記旋回操作部材を旋回操作して、コンテナシャッタ70を、トナー排出開口62を閉じる閉位置に位置付けた後に、トナーコンテナ6を現像装置本体4のハウジング8から離脱させることができる。次いで、図示しない現像室シャッタを開位置から閉位置に移動せしめ、かくして現像室14のトナー受入開口54を閉塞する。トナーコンテナ6をハウジング8から離脱せしめた後においては、上述した手順にて新しいトナーコンテナ6をハウジング8に装着することができる。上記旋回操作部材を旋回操作して、コンテナシャッタ70を開位置に位置付けてトナー排出開口62を開く。かくして、新しいトナーコンテナ6から現像室14内にトナーを適宜に補給することが可能になる。
【0051】
なお、本発明に係る上記実施形態においては、本発明の特徴を可能な限り簡潔明瞭に示すために、トナーコンテナ6を解除自在にロックするロック手段及び現像室シャッタを含む上面壁部材12、及びコンテナシャッタ70を含むトナーコンテナ6などの構成は最小限に簡略化した形態で示されている。しかしながら、上記した本発明の特徴をなす構成を除く、上記各部材の構成については、基本的には、先に紹介した特許文献1に開示された構成を利用することでよく、それらの詳細については特許文献1において説明されているのでそれに委ね、本明細書及び図面においては省略する。また、上記実施形態において、現像室14内へトナーを補給するためのトナー補給手段は、ハウジング8に離脱自在に装着されるトナーコンテナ6から構成されているが、これに限定されるものではなく、ハウジング8及び/又は画像形成機本体に離脱自在に装着されるトナーコンテナ6であればよい。更にはまた、他のトナー補給手段、例えば、ハウジング8及び/又は画像形成機本体に装着されて、収容されたトナーが消尽された場合にはトナーが補給されるトナーホッパであってもよい。いずれの形態のトナー補給手段であっても、現像室14内へのトナー補給可能状態において、トナー受入開口54又はこれに相当するトナー受入開口に連通するよう実質的にトナー受入開口54又はこれに相当するトナー受入開口の上方に位置するトナー排出開口62又はこれに相当するトナー排出開口が形成されていることが必須である。トナー補給手段が、少なくとも画像形成機本体に装着されるトナーコンテナ6又はトナーホッパから構成される場合には、これらが現像室14内へのトナー補給可能状態となる所要位置に位置付けられた状態において、トナー排出開口62又はこれに相当するトナー排出開口は、トナー受入開口54又はこれに相当するトナー受入開口に連通するよう、トナー受入開口54又はこれに相当するトナー受入開口の上方に整合して位置付けられる場合が一般的である。しかしながら、上方位置ではあっても、レイアウト上、横方向にずれた位置に位置付けられる場合もある。この場合、トナー排出開口62又はこれに相当するトナー排出開口と、トナー受入開口54又はこれに相当するトナー受入開口との間には、適宜の連通路、すなわちトナーの自由落下を許容する適宜の連通路が配設されることはいうまでもない。
【0052】
【発明の効果】
本発明の現像装置においては、第1の撹拌搬送手段の搬送能力低減区間の下流側と第2の撹拌搬送手段の搬送能力を等しくしているため、搬送能力低減領域を通過したトナーは安定して現像剤適用手段に供給される。さらに撹拌搬送手段に最も大きな力が作用する滞留部分が形成され搬送能力の高く形成されている領域を撹拌搬送手段の長手方向上流側に位置つけているため、発生するブレ自体も小さくなる。また、E>Bの関係に基づいてトナー受入開口部分のトナー搬送能力を高めているため、初期投入されるトナーの完了までの時間を短縮することが可能となる。
また、第2の発明によれば、第1の撹拌搬送手段に搬送能力を低減する領域を形成し、この領域によって第1の搬送路を移動するトナーに滞留部分を形成することができ、この滞留部分にトナーコンテナからトナーを補給するようにしている。このとき、第1および第2の撹拌搬送手段の搬送能力について上記構成を採用することで、搬送能力低減領域から搬送能力向上領域の境界部分に安定した滞留部分を形成することができる。また撹拌搬送手段に最も大きな力が作用する滞留部分が形成され搬送能力の高く形成されている領域を撹拌搬送手段の長手方向上流側に位置つけているため、発生するブレ自体も小さくなる。
さらにまた、搬送能力を高める手段として、撹拌羽根の外径をこの領域だけ大きく形成している。そのため、撹拌搬送手段に最も大きな力が作用する滞留部分が形成され搬送能力の高く形成されている領域を撹拌搬送手段の長手方向上流側に位置つけているため、発生するブレ自体も小さくなり、撹拌搬送手段のブレに伴うトナーのブロッキングやトンネル現象を有効に防止することができる。更に、現送装置が撹拌搬送手段の長手方向に長く設計し、仮に撹拌搬送手段にわずかながらブレが生じるような場合であっても、ブレの小さい端部の撹拌羽根の径が大きく、比較的ブレの大きな中央部の撹拌羽根の外径が小さくなっているため、現像室内の底面に撹拌羽根が接触する問題も防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に従って構成された現像装置の好適実施形態を示す断面図。
【図2】図1に示す現像装置における現像室内の撹拌搬送路を示した模式図。
【図3】本発明の現像装置の他の実施例における現像室内の撹拌搬送路を示した模式図。
【図4】図3に示した現像装置の第1の撹拌搬送手段の側面からみた模式図。
【符号の説明】
2 現像装置
4 現像装置本体
6 トナーコンテナ
8 ハウジング
14 現像室
24 隔壁
26a 第1の搬送路
26b 第2の搬送路
27a、27b 連通路
28 撹拌搬送手段
30a 第1の回転螺旋羽根部材(第1の撹拌搬送手段)
32a、32b 中心軸部
34a、34b、34c 螺旋羽根
30b 第2の回転螺旋羽根部材(第2の撹拌搬送手段)
40 トナー適用手段
54 トナー受入開口
61 トナーコンテナ本体
62 トナー排出開口
P トナー滞留部
【発明の属する技術分野】
本発明は、静電式プリンタ、複写機及びファクシミリの如き静電式画像形成機に使用される、静電潜像をトナー像に現像するための現像装置、更に詳しくは、現像装置内のトナー量の減少に応じて、特に現像装置内にトナー量検出センサを使用することなくトナー収納容器側からトナーが補給される現像装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
現像装置内のトナー量の減少に応じて、特に現像装置内にトナー量検出センサを使用することなくトナー収納容器側からトナーが補給される現像装置が知られている(特許文献1参照)。この現像装置は、トナーの循環径路を規定する現像室を有するハウジングと、トナーを撹拌しながら循環径路を通して搬送するための、現像室内に配設された撹拌搬送手段と、現像室内のトナーを現像すべき静電潜像に適用するためのトナー適用手段(現像スリーブ)と、現像室内にトナーを補給するための、ハウジングに離脱自在に装着されるトナーコンテナとを備えている。現像室には、循環径路中のトナー受入領域の上方に位置するトナー受入開口が形成されている。トナーコンテナはトナーを収容したトナーコンテナケースを含み、トナーコンテナケースには、ハウジングにトナーコンテナが装着された時に、トナー受入開口に対向してその上方に位置するトナー排出開口が形成されている。トナーコンテナは、トナーコンテナケース内に収容されたトナーをトナー排出開口に向けて搬送するトナー搬送手段を備えている。現像室に配設された上記撹拌搬送手段の搬送能力は、トナー受入領域の下流側において局部的に低減せしめられている。
【0003】
上記現像装置においては、トナーを撹拌しながら現像室内に規定されている循環径路を通して搬送する撹拌搬送手段の搬送能力が、その上方にトナー受入開口が配設されているトナー受入領域の下流側において局部的に低減せしめられているので、トナー受入領域においてトナーの滞留(よどみ)が生成される。このようなトナーの滞留量は現像室内のトナー量に応じて変動する。そしてトナーコンテナから現像室へのトナーの補給は、トナーコンテナのトナー搬送手段の駆動制御に直接依存することなく、トナー受入領域におけるトナーの滞留量に応じて、従って現像室内のトナー量に応じて自動的に制御される。
【0004】
【特許文献1】
特開2001−235933号公報(請求項1〜3、図3、図4)
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
上述した形態の従来の現像装置においては、現像室内に配設されたトナー量検出センサからの検出信号に基づいて、トナーコンテナのトナー搬送手段を駆動制御することにより現像室へのトナーの補給量を制御する必要がなくなるので、該センサ及びトナーコンテナのトナー搬送手段を駆動するための専用駆動源が不要となり、したがって、製作コストの低減が可能になるにもかかわらず、現像室内のトナーの減少に応じてトナーコンテナから現像室に適宜にトナーを補給することが可能になる、などの優れた効果が得られる。
【0006】
しかしながら上記特許文献1の現像装置では、よどみを形成するためのトナー搬送能力低減部分が単にトナー補給開口の位置に対して下流側に形成されているため、滞留部分の多くの部分がトナー補給開口に位置付けられていない。そのため、滞留部分により盛り上がったトナーは現像室内部にて圧迫される傾向となり、トナーの凝集、あるいはブロッキングが生成されてトナーの円滑な流れが阻害されるおそれがある。
【0007】
また上記文献1のように1つの撹拌搬送手段の長手方向に対して搬送能力が異なっている領域を有する場合には撹拌搬送手段の長手方向に均一な力が作用しないため、この撹拌搬送手段の回転に際してブレが生じることもある。このブレは撹拌搬送手段の例えばA4短辺長さ(210mm)程度であればそれほど大きな問題とならないまでも、A3短辺長さ(297mm)程度に長くなった場合、現像室内の底に接触し、撹拌搬送手段そのものの寿命を短くしてしまうことともなる。そのため通常は撹拌搬送手段と現像室内壁との間隙をこのブレやたわみを考慮して比較的大きく取る必要があった。
【0008】
しかしながら、このように間隙を比較的大きく採用する場合、現像室内のトナーが第1の撹拌搬送手段によって搬送されたとき、トナーの一部がトンネル状に残ってしまうこともあった。
【0009】
また、現像装置を当初使用する場合に、トナーが全く収納されていない状態の現像装置にトナーコンテナなどのトナー収納容器側からトナーを補給すると、投入されたトナーが搬送能力低減区間により搬送能力が低下しているため初期投入するトナーの投入完了までの時間が長くなってしまうなどの問題もあった。
【0010】
本発明の目的は、トナー受入領域におけるトナーの過剰な圧迫を確実に回避しながら、トナーコンテナにおけるトナー搬送手段を駆動するための専用駆動源を必要とすることなく、従って製作コストを充分に低減することができるにもかかわらず、現像室内のトナーの減少に応じてトナーコンテナから現像室に適宜にトナーを補給することができる、新規かつ改良された現像装置を提供することである。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】
また本発明の請求項1の発明によれば、トナーを循環経路に沿って撹拌混合する現像室を有するハウジングと、トナーを撹拌しながら循環経路を通して搬送するための現像室内に配設された撹拌搬送手段と、現像室内のトナーを現像すべき静電潜像に適用するためのトナー適用手段とを有し、循環径路は、トナー適用手段に平行に延在する第1の搬送路と、第1の搬送路とトナー適用手段との間をそれらに沿って延在する第2の搬送路と、第1及び第2の搬送路の両端領域間をそれぞれ連通する連通路とを備え、撹拌搬送手段は、第1の搬送路に配設された第1の撹拌搬送手段と、第2の搬送路に配設された第2の撹拌搬送手段とを備え、現像室には、第1の搬送路の一部領域に設定されたトナー受入領域の上方に位置するトナー受入開口が形成されている現像装置において、上記第1の撹拌搬送手段には搬送能力を低減させた領域を備え、循環経路におけるトナー受入領域を含む第1の搬送路上流端を基準として、搬送能力低減領域の上流側短部までの距離をB、同じく下流側短部までの距離をC、トナー受入開口上流側端部までの距離をD、トナー受入開口上流側端部までの距離をE、第1の搬送路下流端までの距離をFとするとき、
区間Dの単位長さあたりの搬送能力をα
区間(C−B)の単位長さあたりの搬送能力をβ
区間(F−C)の単位長さあたりの搬送能力をγ
及び第2の撹拌搬送手段の単位長さあたりの搬送能力をδとしたときに、E>Bかつα≧γ=δ>βの関係を満足することを特徴とする現像装置が提供される。
【0012】
この発明によれば、第1の撹拌搬送手段の搬送能力低減区間の下流側と第2の撹拌搬送手段の搬送能力を等しくしているため、搬送能力低減領域を通過したトナーは安定して現像剤適用手段に供給される。さらに撹拌搬送手段に最も大きな力が作用する滞留部分が形成され搬送能力の高く形成されている領域を撹拌搬送手段の長手方向上流側に位置つけているため、発生するブレ自体も小さくなる。また、E>Bの関係に基づいてトナー受入開口部分のトナー搬送能力を高めているため、初期投入されるトナーの完了までの時間を短縮することが可能となる。
【0013】
本発明の請求項2の発明によれば、トナーを循環経路に沿って撹拌混合する現像室を有するハウジングと、トナーを撹拌しながら循環経路を通して搬送するための現像室内に配設された撹拌搬送手段と、現像室内のトナーを現像すべき静電潜像に適用するためのトナー適用手段とを有し、
循環径路は、トナー適用手段に平行に延在する第1の搬送路と、第1の搬送路とトナー適用手段との間をそれらに沿って延在する第2の搬送路と、第1及び第2の搬送路の両端領域間をそれぞれ連通する連通路とを備え、撹拌搬送手段は、第1の搬送路に配設された第1の撹拌搬送手段と、第2の搬送路に配設された第2の撹拌搬送手段とを備え、現像室には、第1の搬送路の一部領域に設定されたトナー受入領域の上方に位置するトナー受入開口が形成されている現像装置において、上記第1の撹拌搬送手段には搬送能力を低減させた領域を備え、この第1の撹拌搬送手段における搬送能力低減領域の上流側の搬送能力を、上記第2の撹拌搬送手段の搬送能力よりも大きくしていることを特徴とする現像装置が提供される。
【0014】
この第2の発明によれば、第1の撹拌搬送手段に搬送能力を低減する領域を形成し、この領域によって第1の搬送路を移動するトナーに滞留部分を形成することができ、この滞留部分にトナーコンテナからトナーを補給するようにしている。このとき、第1および第2の撹拌搬送手段の搬送能力について上記構成を採用することで、搬送能力低減領域から搬送能力向上領域の境界部分に安定した滞留部分を形成することができる。また撹拌搬送手段に最も大きな力が作用する滞留部分が形成され搬送能力の高く形成されている領域を撹拌搬送手段の長手方向上流側に位置つけているため、発生するブレ自体も小さくなる。
【0015】
また本発明の請求項3の発明によれば、トナーを循環経路に沿って撹拌混合する現像室を有するハウジングと、トナーを撹拌しながら循環経路を通して搬送するための現像室内に配設された撹拌搬送手段と、現像室内のトナーを現像すべき静電潜像に適用するためのトナー適用手段とを有し、循環径路は、トナー適用手段に平行に延在する第1の搬送路と、第1の搬送路とトナー適用手段との間をそれらに沿って延在する第2の搬送路と、第1及び第2の搬送路の両端領域間をそれぞれ連通する連通路とを備え、撹拌搬送手段は第1の搬送路に配設された第1の撹拌搬送手段と、第2の搬送路に配設された第2の撹拌搬送手段とを備え、現像室には、第1の搬送路の一部領域に設定されたトナー受入領域の上方に位置するトナー受入開口が形成されている現像装置において、上記第1の撹拌搬送手段には撹拌羽根の外径を小さくした搬送能力低減領域を備え、この搬送能力低減領域の上流側には、上記第2の撹拌搬送手段に形成された撹拌羽根よりも外径を大きくした搬送能力増加領域が形成されていることを特徴とする現像装置が提供される。
【0016】
この請求項3の発明によれば、搬送能力を高める手段として、撹拌羽根の外径をこの領域だけ大きく形成している。そのため、撹拌搬送手段に最も大きな力が作用する滞留部分が形成され搬送能力の高く形成されている領域を撹拌搬送手段の長手方向上流側に位置つけているため、発生するブレ自体も小さくなり、撹拌搬送手段のブレに伴うトナーのブロッキングやトンネル現象を有効に防止することができる。更に、現送装置が撹拌搬送手段の長手方向に長く設計し、仮に撹拌搬送手段にわずかながらブレが生じるような場合であっても、ブレの小さい端部の撹拌羽根の径が大きく、比較的ブレの大きな中央部の撹拌羽根の外径が小さくなっているため、現像室内の底面に撹拌羽根が接触する問題も防止できる。
【0017】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に従って構成された現像装置の好適な実施の形態を、添付図面を参照して更に詳細に説明する。
【0018】
図1及び図2には、本発明に従って構成された現像装置の好適実施形態が図示されている。全体を番号2で示す図示の現像装置は、現像装置本体4と、トナー補給手段、実施形態においてはトナーコンテナ6とから構成されている。
【0019】
現像装置本体4はハウジング8を含んでおり、このハウジング8はハウジング本体10とこのハウジング本体10に装着された上面壁部材12とから構成されている。適宜の合成樹脂から成形することができるハウジング本体10の、図1において左半部内には、上面(更に詳しくは左縁部を除く主要部)と左側面とが開放されている現像室14が規定されている。ハウジング本体10は底壁16、両側壁18及び20並びに連結壁22を有する。連結壁22は、両側壁18及び20の、図1において左縁部上縁間を延びている。ハウジング本体10の底壁16は、並列配置された3個の、横断面形状が円弧状である弧状部16a、16b及び16cを有する。弧状部16aと弧状部16bとの間には実質的に鉛直上方に延びる隔壁24が形成されており、隔壁24の両側には、それぞれ直線状径路である第1の搬送路26a及び第2の搬送路26bが規定されている。隔壁24の両端はハウジング本体10の両側壁18及び20の内面から離隔されており、隔壁24の両端と側壁18及び20の内面との間には所要間隙が存在する。
【0020】
隔壁24の一端(図2において右端)と側壁18との間の間隙は、第1の搬送路26a及び第2の搬送路26bの各々の一端領域(図2において右端領域)を連通する連通路27aを規定し、また、隔壁24の他端(図2において左端)と側壁20との間の間隙は、第1の搬送路26a及び第2の搬送路26bの各々の他端領域(図2において左端領域)を連通する連通路27bを規定する。従って、相互に平行に延在する第1の搬送路26a及び第2の搬送路26bは、両端領域において連通路27a及び27bを介して相互に連通せしめられており、かくして第1の搬送路26aに沿って延び、次いで第1の搬送路26aの一端領域から連通路27aを介して第2の搬送路26bの一端領域に続き、第2の搬送路26bに沿って延び、そして第2の搬送路26bの他端領域から第1の搬送路26aの他端領域に続く無端状の循環径路が規定されている。
【0021】
上述した循環径路には、トナーを撹拌しながら循環径路を通して搬送せしめるための撹拌搬送手段28が配設されている。図示の実施形態における撹拌搬送手段28は、第1の搬送路26aに配設されかつ第1の搬送路26aに沿って延在する第1の撹拌搬送手段、実施形態においては第1の回転螺旋羽根部材30aと、第2の搬送路26bに配設されかつ第2の搬送路26bに沿って延在する第2の撹拌搬送手段、実施形態においては第2の回転螺旋羽根部材30bとから構成されている。そして適宜の合成樹脂から成形することができる第1の回転螺旋羽根部材30aは中心軸部32aと螺旋羽根34aとを有する。同様に、適宜の合成樹脂から成形することができる第2の回転螺旋羽根部材30bも中心軸部32bと螺旋羽根34bとを有する。
【0022】
さらに、第1の回転螺旋羽根部材30aは螺旋羽根の径が小さく形成されている領域を備え、後述するようなトナー搬送量低減区間(β)を形成している。
【0023】
この第1の回転螺旋羽根部材30aはハウジング本体10の両側壁18及び20間に回転自在に装着され、第1の搬送路26aに沿って直線状に延びている。第2の回転螺旋羽根部材30bもハウジング本体10の両側壁18及び20間に回転自在に装着され、第2の搬送路26bに沿って直線状に延びている。第1の回転螺旋羽根部材30aの中心軸部32aの一端部(図2において右端部)及び第2の回転螺旋羽根部材30bの中心軸部32bの一端部(図2において右端部)は側壁18を貫通して突出せしめられており、これらの突出端には、それぞれ入力歯車32c及び32dが固定されている。現像装置2が画像形成機の所定位置に装着されると、第1の回転螺旋羽根部材30aの入力歯車32c及び第2の回転螺旋羽根部材30bの入力歯車32dは、それぞれ図示しない伝動歯車に噛み合わされ、電動モータでよい駆動源(不図示)に駆動連結される。図示しない駆動源が付勢されると、第1の回転螺旋羽根部材30a及び第2の回転螺旋羽根部材30bは、それぞれ、図1及び図2に矢印36で示す同じ方向に同一の回転数R1(r.p.m)及びR2(r.p.m)で回転駆動される。
【0024】
このとき、図2に示したとおり、第1の回転螺旋羽根部材30aの螺旋羽根34aと第2の回転螺旋羽根部材30bの螺旋羽根34bとは、いわゆる螺旋方向が逆に設定されており、第一の螺旋羽根部材30aが矢印36で示す方向に回転せしめられることによって、第1の搬送路26aを通してトナーが矢印37で示す方向に搬送され、第2の回転螺旋羽根部材30bが矢印36で示す方向に回転せしめられることによって、第2の搬送路26bを通してトナーが矢印38で示す方向に搬送される。第1の搬送路26aにはトナー受入領域が設定されている。トナー受入領域には、後に詳述するトナー受入開口54(図2においては一点鎖線で示している)を通してトナーが導入せしめられる。
【0025】
こうして、トナー受入開口54から投入されたトナーは第1の螺旋羽根部材30aによって図中左から右方向に搬送され、連通路27aを経由して第2の螺旋羽根部材30bへ移動し、この第2の螺旋羽根部材30bによって、今度は図中右方向から左方向へ搬送されながら、その一部はトナー適用手段40に順次移動し静電荷潜像の現像に寄与して行く。そしてそして残りのトナーは第2の搬送路26bを左端まで移動すると連通路27bより第1の搬送路26aにまで戻り、再び第1の螺旋羽根部材30aによって第1の搬送路26aを移動するという循環を繰り返すことになる。
【0026】
ハウジング本体10における底壁6の弧状部16cの上方にはトナー適用手段40が配設されている。このトナー適用手段40は、ハウジング本体10の側壁18及び20間に回転自在に装着された現像スリーブ41を含んでいる。この現像スリーブ41内には静止永久磁石(図示していない)が配置されている。現像スリーブ41が固定されている回転軸42の一端部は側壁18を貫通して突出せしめられており、かかる突出端には入力歯車43が固定されている。現像装置2が画像形成機の所定位置に装着されると、この入力歯車43は、図示しない伝動歯車の一つに噛み合わされ、電動モータでよい駆動源(不図示)に駆動連結される。この駆動源は、上記第1及び第2の回転螺旋羽根部材30a及び30bの駆動源と共通の駆動源である。したがってこの駆動源が付勢されると、現像スリーブ41が矢印39で示す方向に回転せしめられる。現像スリーブ41に関連せしめて穂切手段44が配設されている。現像室14内にはトナーのみから成る一成分トナーが収容され、かかるトナー、すなわちトナーは矢印36で示す方向に回転せしめられる第1の回転螺旋羽根部材30a及び第2の回転螺旋羽根部材30bの作用によって上記循環径路を通して循環搬送される。トナー適用手段40は、矢印39で示す方向に回転せしめられる現像スリーブ41の周表面上にトナーを保持し、かかるトナーを現像域45を通して搬送する。穂切手段44は現像スリーブ41の周表面に保持されて現像域45に搬送されるトナーの層厚さを規制する。現像域45においてはトナーが現像すべき静電潜像に適用され、かくして静電潜像がトナー像に現像される。
【0027】
ハウジング本体10には上記上面壁部材12が装着される。上面壁部材12は現像室14の上面を覆う上面壁50を有する。かかる上面壁50には幅方向(図1において紙面に垂直な方向)に延びる細長い没入域52が形成されている。没入域52の横断面形状は弧状である。かかる没入域52には長方形でよいトナー受入開口54が形成されている。トナー受入開口54は、第1の搬送路26aに設定されたトナー受入領域に対向してその上方に位置付けられる。トナー受入開口54は、第1の搬送路26aに設定されたトナー受入領域に対向してその上方に位置付けられる。上面壁50には図示しない現像室シャッタが配設され、現像室シャッタを開位置と閉位置とに選択的に移動させることにより、トナー受入開口54を開閉することができる。
【0028】
図示の実施形態において、トナー補給手段を備えたトナー収納容器としてのトナーコンテナ6はトナーコンテナケース60を含んでいる。トナーコンテナケース60は上面が開口した箱状トナーコンテナ本体61と、このトナーコンテナ本体61に超音波溶接の如き適宜の手段によって固定される蓋体62とから構成されている。トナーコンテナ本体61の底壁は横断面形状が弧状である2個の弧状部61a及び61bを有する。弧状部61aの曲率半径は比較的大きく、弧状部61bの曲率半径は比較的小さい。弧状部61bの曲率半径は上述した上面壁部材12の上面壁50に規定されている没入域52の曲率半径に対応せしめられている。弧状部61bには長方形でよいトナー排出開口62が形成されている。ハウジング8にトナーコンテナ6が所要とおりに装着されると、上面壁部材12の上面壁50に規定されている没入域52に対向して、トナーコンテナ本体61の弧状部61bが位置せしめられ、トナー受入開口54の上方に対向してトナー排出開口62が位置せしめられる。トナー排出開口62及び/又はトナー受入開口54近傍にてトナーのいわゆるブロッキングが発生するのを回避するために、トナー排出開口62の幅及び長さは、トナー受入開口54の幅及び長さと実質上同あるいはこれらより幾分小さくせしめられているのが好適である。
【0029】
トナーコンテナ本体61は、図1において紙面に垂直な方向に間隔をおいて一対の側壁63を有している(図1には片方の側壁63のみが図示されている)。他方の側壁63には図示しない円形開口が形成されており、かかる開口を通してトナーコンテナケース60内にトナーが充填される。トナーコンテナケース60内にトナーを充填した後に、上記開口に図示しない閉鎖部材が固着されて上記開口が閉鎖される。トナーコンテナ本体61の両側壁63間には、弧状部61aに沿って延在するトナー搬送手段64と、弧状部61bに沿って延在するトナー搬送手段65とが配設されている。トナー搬送手段64は両側壁63間に回転自在に装着された回転支持軸64aと、この回転支持軸64aに固定された複数個の矩形搬送片64bとから構成されている。搬送片64bの各々は適宜の合成樹脂フィルム又はシートから形成することができる。回転支持軸64aの片端部は片方の側壁63を貫通して突出せしめられており、かかる片端部には図示しない入力歯車が固定されている。
【0030】
トナー搬送手段65は、中心軸部65aと螺旋羽根65bとを有する回転螺旋羽根部材から構成されている。中心軸部65aの片端部は片方の側壁63を貫通して突出せしめられており、かかる片端部には図示しない入力歯車が固定されている。この入力歯車はトナー搬送手段64の上記入力歯車に噛み合わされている。ハウジング8にトナーコンテナ6が所要とおりに装着されると、トナー搬送手段65の入力歯車が、第1の回転螺旋羽根部材30aの入力歯車32c及び第2の回転螺旋羽根部材30bの入力歯車32dと図示しない上記駆動源とを駆動連結する伝動歯車の一つに噛み合わされる。したがって、上記駆動源が付勢されると、上述したとおり現像室14に配設されている第1の回転螺旋羽根部材30a、第2の回転螺旋羽根部材30b及び現像スリーブ41がそれぞれ矢印36及び39で示す方向に回転せしめられることに加えて、トナーコンテナ6のトナー搬送手段64及び65もそれぞれ矢印66及び67で示す方向に回転せしめられる。トナー搬送手段64が矢印66で示す方向に回転せしめられることによって、搬送片64bの作用によって弧状部61a上に存在するトナーが弧状部61b上に搬送され、トナー搬送手段65が矢印67で示す方向に回転せしめられることによって、弧状部61b上のトナーがトナー排出開口62に向けて搬送せしめられる。本発明に従って構成された図示の実施形態においては、トナーコンテナ6のトナー搬送手段64及び65を回転せしめるための専用駆動源を必要としないことが注目されるべきである。
【0031】
トナーコンテナケース60内にはコンテナシャッタ70が配設されている。コンテナシャッタ70は両端部が円筒形状をなし、中間部に存在するシャッタ部72はほぼ200度の角度範囲にわたる弧状をなしている。シャッタ部72には長方形でよいトナー通過開口74が形成されている。このトナー通過開口74の大きさはトナーコンテナ本体61に形成されている上記トナー排出開口62と実質上同一でよい。シャッタ部72の外周面には、トナー通過開口74に沿って延びる長方形状でよいシール部材76が貼着されている。スポンジの如き柔軟な材料から形成することができるシール部材76の寸法は、上記トナー排出開口62よりも幾分大きいのが好都合である。コンテナシャッタ70はトナーコンテナ本体61の弧状部61b内に配置され、上記トナー搬送手段65はコンテナシャッタ70の両端部を貫通して延びている。トナーコンテナ本体61の他方の側壁63には、図示しない旋回操作部材が回転自在に配設され、旋回操作部材の一端部はコンテナシャッタ70の軸方向の一端部に連結され、他端部はトナーコンテナ本体61の他方の側壁63から外方に突出している。トナーコンテナ本体61の外側から上記旋回操作部材を旋回操作することにより、コンテナシャッタ70を、トナー排出開口62を閉じる図示しない閉位置と、トナー通過開口74がトナー排出開口62の上方に整合して位置付けられる開位置(図1参照)とのいずれかに旋回させて位置付けることができる。トナーコンテナ6が現像装置本体4のハウジング8に離脱自在に装着されていないときには(換言すれば、現像室14内へのトナー補給可能状態でないときには)、コンテナシャッタ70は閉位置に位置付けられている。コンテナシャッタ70が閉位置に位置付けられると、シール部材76が、トナー排出開口62をシールして閉塞するので、トナーの洩れは十分確実に防止される。
【0032】
図1に図示する如く、トナーコンテナ6は現像装置本体4のハウジング8に離脱自在に装着される。図示しない現像室シャッタを開位置に移動させてトナー受入開口54を開いた状態で、トナーコンテナ6をハウジング8の所要位置に装着すると、トナーコンテナ本体61のトナー排出開口62と、上面壁部材12に形成されたトナー受入開口54とがコンテナシャッタ70を介して上下方向に整合される。トナーコンテナ6をハウジング8の所要位置に装着した後、上記旋回操作部材を操作して、コンテナシャッタ70を開位置に位置付ける。図1に示されているように、コンテナシャッタ70のトナー通過開口74が、トナーコンテナ本体61のトナー排出開口62と整合させられて、トナー排出開口62が開放される。これにより、トナー補給手段を構成するトナーコンテナ6は、現像室14内へのトナー補給可能状態となる。従って、トナーコンテナケース60内のトナーがトナー通過開口74、トナー排出開口62及びトナー受入開口54を通して現像室14内に供給される。
【0033】
上述した形態を有する図示の現像装置においては、現像室14内にはトナーのみからなるいわゆる一成分トナーが充填される。現像が遂行されると、トナー適用手段40によってトナーが静電潜像に適用されるので、現像の遂行に応じてトナーが消費される。従って、トナーの消費に応じて現像室14内にトナーを適宜に補給することが重要である。本発明に従って構成された図示の現像装置においては、トナーコンテナ6に配設されているトナー搬送手段64及び65を必要に応じて選択的に回転せしめるための専用駆動源を必要とすることなく、トナーコンテナ6から現像室14へのトナーの補給が適切に制御される。更に詳述すると、本発明に従って構成された図示の現像装置においては、現像を遂行するために図示しない上記駆動源を付勢してトナー適用手段40と共に撹拌搬送手段28(すなわち第1の回転螺旋羽根部材30a及び第2の回転螺旋羽根部材30b)を回転せしめると、トナーコンテナ6のトナー搬送手段64及び65も上記駆動源に連結されているために、トナーコンテナ6のトナー搬送手段64及び65も駆動され、従ってトナーコンテナケース60内においてトナーがトナー通過開口74及びトナー排出開口62に向けて搬送される。
【0034】
次に第2図を用いて、トナーを循環経路に沿って搬送するための第1の撹拌搬送手段、第2の撹拌搬送手段並びにこれら2つの撹拌搬送手段とを隔いる隔壁、および第1の撹拌搬送手段に形成した搬送領域低減区間とトナー補給開口との位置関係について説明する。
【0035】
この2図を参照して、現像室における第1搬送路の上流側端部100を基準として隔壁の上流側端部102までの距離をA、トナー搬送能力低減区間の上流側端部までの距離をB、同じくトナー搬送能力低減区間の下流側端部までの距離をC、また、現像室の上面に形成されたトナー補給開口の上流側端部までの距離をD、同じく下流側端部までの距離をE、隔壁の下流側端部までの距離をA2、および第1搬送路の下流側端部までの距離をFとする。
このとき、これらの記号を使って各領域を表すと、
A:連通路27b
F−A2:連通路27a
C−B:トナー搬送能力低減領域(β)
E−D:トナー補給開口幅
B:トナー搬送領域(α)
F−C:トナー搬送領域(γ)
と表現できる。
なお、この図2の実施例は上記Fが例えば210mm程度のA4サイズに対応した現像装置である。
【0036】
まず第1の発明における条件としての第1の搬送路に位置つけられている第1の螺旋羽根の搬送能力について説明する。
本発明では、搬送量低減領域を備えた第1の螺旋羽根に関して、トナー供給開口の位置や搬送領域低減領域の位置関係について上述したような各種条件を提案した。このとき、上述したように、第1の撹拌搬送手段のBであらわされる上流側領域の単位長さあたりの搬送能力をα、区間(C−B)の単位長さあたりの搬送能力をβ、および区間(F−C)の単位長さあたりの搬送能力をγとしたときに、トナー受入開口の位置に関する条件E>Bを満足すると共にα≧γ=δ>βの関係を有すること望ましい。
【0037】
ここで、『C−B』は上述したように第1の撹拌搬送手段に形成された搬送能力低減領域(β)であり、この区間の上流側から滞留が生じ、下流側から滞留が解消される。そしてトナーの量、に応じてこの搬送能力低減領域内を先端とする滞留部が形成される。そしてトナーの量に応じて、滞留部の上流側先端は、この区間内で搬送方向上流側から下流側にかけて変移する。すなわちトナーの消費とともにトナー量が減少してくると滞留部の上流側先端は搬送方向下流側に変移し、逆にトナー量の増加と共にトナー量が増加してくると滞留部の上流側先端は上流側に変移する。
【0038】
すなわち区間『C−B』の搬送能力低減領域で滞留を形成するには、上流側領域との関係ではα>βであり、下流側領域との関係ではγ>βである。そして、下流側領域での搬送速度を維持したまま(γ=δ)現像スリーブにトナーが供給できるように第2の撹拌反応手段の搬送能力を設定することで、現像スリーブにより消費されたトナーを補いながら、第1の撹拌搬送手段の上流側領域までトナーを搬送できる。
【0039】
この場合、現像スリーブ41上でトナーが消費されない場合には、α=γ=δという条件を満足すれば、安定した滞留を形勢できるが、トナーが消費され、第2の搬送路26b上のトナー量が減少してくると、第1の搬送路26aの上流側領域(B)でのトナー搬送量は消費により減少したトナー量分だけ減少してしまう。そのためこの減少分を補う目的から、この上流側の搬送能力を高く設定すると(α>γ)安定した滞留を維持できる。
従って現像スリーブ41で消費されたトナー量を考慮してαをγに対して大きく設定することで、上流側領域から搬送量低減領域へ送り出すトナー量を滞留が十分形成できる量を送り出すことが可能となる。
【0040】
一方、滞留部の本質的な目的はトナー受入開口54からトナーの落下を抑制制御することにあり、トナーの減少に伴って滞留部の上流側先端が下流側に移動するとトナー受入開口54が大きく広がりトナー補給量が増加する。逆にトナー補給量の増加に伴ってトナー量が増加し、滞留部の上流側先端が上流側に変移してくると、トナー補給量は抑制される。従って、トナー受入開口54の位置と第1の撹拌搬送手段との関係について説明すると、上述したように、トナー受入開口54は、滞留部分により補給量が制御できるように、搬送量低減領域(C−B)より幾分上流側に位置づけられている。従ってトナー受入開口の下流側端部と搬送量低減領域との関係ではE>Bの関係を満足することが有効となる。
【0041】
かくして、滞留部を安定して形成し、現像スリーブ41から消費されたトナー量に対応する量を効率よく補給するためには、上述した関係を満足することが有効であることが理解されよう。
【0042】
次に図3の実施形態について説明する。この実施例は、基本的な構成は上記図2の現像装置と同様であるが、A3に対応できる現像装置であり、図2で示した現像装置内の長さFに対応する長さが概ね300mmの長さを有しており、現像剤適用手段(現像スリーブ41)や第1並びに第2の撹拌搬送手段30a,30bもA3サイズに適用できるような長さに設定されている。この実施形態において、第1の回転螺旋羽根部材30aの中心軸部32aの直径r1と第2の回転螺旋羽根部材30bの中心軸部32bの直径r2はそれぞれ、全領域にわたって実質的に同一に規定されている。ただし、第1の回転螺旋羽根部材30aには、螺旋羽根の直径(D1=12mm)が小さく設定された搬送能力低減領域とその上流側に螺旋羽根の直径(D2=22mm)が大きく設定された上流側領域と、螺旋羽根の直径(D3=20mm)が上記D1よりも大きくD2よりも小さく設定された下流側領域を備えている。そして第2の回転螺旋羽根部材30bの螺旋羽根34bの直径D4=20mmは、第1の回転螺旋羽根部材30aの下流側領域の直径(D3)と同じ大きさに設定されている。
【0043】
先に述べたように、第1の回転螺旋羽根部材30a及び第2の回転螺旋羽根部材30bは相互に実質的に同一の回転数(R1=R2)で回転駆動されるので、第1の撹拌搬送手段、すなわち第1の回転螺旋羽根部材30aについては、この搬送量低減領域におけるトナーの搬送能力(搬送量)は、循環経路の他の区間、例えば第1の撹拌搬送手段30aの上記上流側領域(B)や下流側領域さらには第2の撹拌搬送手段30bのそれぞれのトナー搬送能力(搬送量)δよりも低減されている。そのため、循環路を搬送されてきたトナーは、この領域で搬送量が低減されるため、前述した実施例同様この領域を先端として滞留部分が形成される。具体的に図4を用いて説明すると、第1の搬送路26aの搬送量低減領域の上流側に位置するトナーレベルT1が、搬送量低減区間の下流側(T2)に比べて上昇させられる。この第1の搬送路26a内にて上昇したトナーレベルは、搬送量低減区間の下流に位置するトナー排出開口54まで達し、トナー排出開口54の一部若しくは全部を塞ぎ、現像室14内へトナーが投入されるのを抑制することとなる。しかもこの滞留部分Pの形成は第1の撹拌搬送手段の上流側領域の螺旋羽根の搬送能力が下流側よりも大ききことから、安定した滞留部分Pを形成することができる。
【0044】
この滞留部Pは、低減領域の上流側に形成され、通常の領域に比べトナーが盛り上がる。しかも、この上流側領域αの螺旋羽根は、上述したように外径を大きく設定することで搬送能力を向上させているため、盛り上がった滞留部分の盛り上がり部分にまで螺旋羽根34cが位置づけられている。
【0045】
そしてこの滞留部分Pに対応するようにトナー受入開口54が配置され、滞留部分の上流側に形成される滞留トナーの上流側斜面P2に図1に示したトナーコンテナ6からのトナーが補給される。
【0046】
一方、滞留部分はトナー受入開口54をふさぎ、トナーの補給を抑制する。こうした滞留部分によるトナー補給制御する際に、滞留トナーと補給トナーとの双方の圧力でトナーに生じた負荷(圧力)によりブロッキングが生じそうな状況においても、外径の大きな螺旋羽根の作用で、滞留部分上面のトナーを効果的に掻き取ることができる。従って、トナーの円滑な補給と抑制をうまく制御できることとなる。さらにこの上流側領域の螺旋羽根は搬送能力が高められているため、補給トナーと現像室14内に既に存在するトナーとの速やかな混合を実現することもでき、均一なトナーとして下流側に送り出すことが可能となる。
【0047】
そしてこのトナー受入領域54におけるトナーの滞留量Pは、現像室14内のトナー量に応じて変動する(図4中実線並びに二点鎖線)。従って、現像室14内へのトナーの進入に対する抑制度合いが現像室14内のトナー量によって変動せしめられ、トナー量が低減すると現像室14内へのトナーの導入が増大し、トナー量が増大すると現像室14内へのトナーの導入が減少する。かくして、図1に示したようにトナーコンテナ6のトナー搬送手段64及び65の駆動制御に直接依存することなく、現像室14へのトナーの補給が適切に制御される。
【0048】
更に、図3に示した実施例のように第1の撹拌搬送手段30aがA3に対応するように長くなってくると、長手方向に沿って上述したようにトナーの量が異なり、特に滞留部分Pでは他の部分に比べ撹拌羽根34cは非常に大きな力を受けることとなる。こうした長手方向に対して力の作用が異なってくると、この撹拌搬送手段30aに両側面18,20を回転中心としたブレを発生させることにいたる場合もでてくる。しかし、この実施例では、現像室14の底面200は外径の大きな撹拌羽根34cに対応して設計されているため、もっともブレの大きくなる撹拌搬送手段の中心部分は搬送量低減領域(C−B)の下流側に位置付けられているため、撹拌羽根と底面200とのギャップは大きく、結果として撹拌羽根が底面と接触することを防止できることとなる。従って、撹拌羽根を長期にわたって安定して使用することが可能となる。
【0049】
なお、この図3に示した現像装置について長さFを210mm程度に設定することでA4サイズに適用させることも勿論可能である。
【0050】
以上説明した現像装置においては、トナーコンテナケース60内のトナーが消尽された場合には、トナーコンテナ6を交換することが必要である。この場合には、トナーコンテナ本体61の外側から上記旋回操作部材を旋回操作して、コンテナシャッタ70を、トナー排出開口62を閉じる閉位置に位置付けた後に、トナーコンテナ6を現像装置本体4のハウジング8から離脱させることができる。次いで、図示しない現像室シャッタを開位置から閉位置に移動せしめ、かくして現像室14のトナー受入開口54を閉塞する。トナーコンテナ6をハウジング8から離脱せしめた後においては、上述した手順にて新しいトナーコンテナ6をハウジング8に装着することができる。上記旋回操作部材を旋回操作して、コンテナシャッタ70を開位置に位置付けてトナー排出開口62を開く。かくして、新しいトナーコンテナ6から現像室14内にトナーを適宜に補給することが可能になる。
【0051】
なお、本発明に係る上記実施形態においては、本発明の特徴を可能な限り簡潔明瞭に示すために、トナーコンテナ6を解除自在にロックするロック手段及び現像室シャッタを含む上面壁部材12、及びコンテナシャッタ70を含むトナーコンテナ6などの構成は最小限に簡略化した形態で示されている。しかしながら、上記した本発明の特徴をなす構成を除く、上記各部材の構成については、基本的には、先に紹介した特許文献1に開示された構成を利用することでよく、それらの詳細については特許文献1において説明されているのでそれに委ね、本明細書及び図面においては省略する。また、上記実施形態において、現像室14内へトナーを補給するためのトナー補給手段は、ハウジング8に離脱自在に装着されるトナーコンテナ6から構成されているが、これに限定されるものではなく、ハウジング8及び/又は画像形成機本体に離脱自在に装着されるトナーコンテナ6であればよい。更にはまた、他のトナー補給手段、例えば、ハウジング8及び/又は画像形成機本体に装着されて、収容されたトナーが消尽された場合にはトナーが補給されるトナーホッパであってもよい。いずれの形態のトナー補給手段であっても、現像室14内へのトナー補給可能状態において、トナー受入開口54又はこれに相当するトナー受入開口に連通するよう実質的にトナー受入開口54又はこれに相当するトナー受入開口の上方に位置するトナー排出開口62又はこれに相当するトナー排出開口が形成されていることが必須である。トナー補給手段が、少なくとも画像形成機本体に装着されるトナーコンテナ6又はトナーホッパから構成される場合には、これらが現像室14内へのトナー補給可能状態となる所要位置に位置付けられた状態において、トナー排出開口62又はこれに相当するトナー排出開口は、トナー受入開口54又はこれに相当するトナー受入開口に連通するよう、トナー受入開口54又はこれに相当するトナー受入開口の上方に整合して位置付けられる場合が一般的である。しかしながら、上方位置ではあっても、レイアウト上、横方向にずれた位置に位置付けられる場合もある。この場合、トナー排出開口62又はこれに相当するトナー排出開口と、トナー受入開口54又はこれに相当するトナー受入開口との間には、適宜の連通路、すなわちトナーの自由落下を許容する適宜の連通路が配設されることはいうまでもない。
【0052】
【発明の効果】
本発明の現像装置においては、第1の撹拌搬送手段の搬送能力低減区間の下流側と第2の撹拌搬送手段の搬送能力を等しくしているため、搬送能力低減領域を通過したトナーは安定して現像剤適用手段に供給される。さらに撹拌搬送手段に最も大きな力が作用する滞留部分が形成され搬送能力の高く形成されている領域を撹拌搬送手段の長手方向上流側に位置つけているため、発生するブレ自体も小さくなる。また、E>Bの関係に基づいてトナー受入開口部分のトナー搬送能力を高めているため、初期投入されるトナーの完了までの時間を短縮することが可能となる。
また、第2の発明によれば、第1の撹拌搬送手段に搬送能力を低減する領域を形成し、この領域によって第1の搬送路を移動するトナーに滞留部分を形成することができ、この滞留部分にトナーコンテナからトナーを補給するようにしている。このとき、第1および第2の撹拌搬送手段の搬送能力について上記構成を採用することで、搬送能力低減領域から搬送能力向上領域の境界部分に安定した滞留部分を形成することができる。また撹拌搬送手段に最も大きな力が作用する滞留部分が形成され搬送能力の高く形成されている領域を撹拌搬送手段の長手方向上流側に位置つけているため、発生するブレ自体も小さくなる。
さらにまた、搬送能力を高める手段として、撹拌羽根の外径をこの領域だけ大きく形成している。そのため、撹拌搬送手段に最も大きな力が作用する滞留部分が形成され搬送能力の高く形成されている領域を撹拌搬送手段の長手方向上流側に位置つけているため、発生するブレ自体も小さくなり、撹拌搬送手段のブレに伴うトナーのブロッキングやトンネル現象を有効に防止することができる。更に、現送装置が撹拌搬送手段の長手方向に長く設計し、仮に撹拌搬送手段にわずかながらブレが生じるような場合であっても、ブレの小さい端部の撹拌羽根の径が大きく、比較的ブレの大きな中央部の撹拌羽根の外径が小さくなっているため、現像室内の底面に撹拌羽根が接触する問題も防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に従って構成された現像装置の好適実施形態を示す断面図。
【図2】図1に示す現像装置における現像室内の撹拌搬送路を示した模式図。
【図3】本発明の現像装置の他の実施例における現像室内の撹拌搬送路を示した模式図。
【図4】図3に示した現像装置の第1の撹拌搬送手段の側面からみた模式図。
【符号の説明】
2 現像装置
4 現像装置本体
6 トナーコンテナ
8 ハウジング
14 現像室
24 隔壁
26a 第1の搬送路
26b 第2の搬送路
27a、27b 連通路
28 撹拌搬送手段
30a 第1の回転螺旋羽根部材(第1の撹拌搬送手段)
32a、32b 中心軸部
34a、34b、34c 螺旋羽根
30b 第2の回転螺旋羽根部材(第2の撹拌搬送手段)
40 トナー適用手段
54 トナー受入開口
61 トナーコンテナ本体
62 トナー排出開口
P トナー滞留部
Claims (4)
- トナーを循環経路に沿って撹拌混合する現像室を有するハウジングと、トナーを撹拌しながら循環経路を通して搬送するための現像室内に配設された撹拌搬送手段と、現像室内のトナーを現像すべき静電潜像に適用するためのトナー適用手段とを有し、
循環径路は、トナー適用手段に平行に延在する第1の搬送路と、第1の搬送路とトナー適用手段との間をそれらに沿って延在する第2の搬送路と、第1及び第2の搬送路の両端領域間をそれぞれ連通する連通路とを備え、撹拌搬送手段は、第1の搬送路に配設された第1の撹拌搬送手段と、第2の搬送路に配設された第2の撹拌搬送手段とを備え、
現像室には、第1の搬送路の一部領域に設定されたトナー受入領域の上方に位置するトナー受入開口が形成されている現像装置において、
上記第1の撹拌搬送手段には搬送能力を低減させた領域を備え、循環経路におけるトナー受入領域を含む第1の搬送路上流端を基準として、搬送能力低減領域の上流側短部までの距離をB、同じく下流側短部までの距離をC、トナー受入開口上流側端部までの距離をD、トナー受入開口上流側端部までの距離をE、第1の搬送路下流端までの距離をFとするとき、
区間Dの単位長さあたりの搬送能力をα
区間(C−B)の単位長さあたりの搬送能力をβ
区間(F−C)の単位長さあたりの搬送能力をγ
及び第2の撹拌搬送手段の単位長さあたりの搬送能力をδとしたときに、E>Bかつα≧γ=δ>βの関係を満足することを特徴とする現像装置。 - トナーを循環経路に沿って撹拌混合する現像室を有するハウジングと、トナーを撹拌しながら循環経路を通して搬送するための現像室内に配設された撹拌搬送手段と、現像室内のトナーを現像すべき静電潜像に適用するためのトナー適用手段とを有し、
循環径路は、トナー適用手段に平行に延在する第1の搬送路と、第1の搬送路とトナー適用手段との間をそれらに沿って延在する第2の搬送路と、第1及び第2の搬送路の両端領域間をそれぞれ連通する連通路とを備え、撹拌搬送手段は、第1の搬送路に配設された第1の撹拌搬送手段と、第2の搬送路に配設された第2の撹拌搬送手段とを備え、
現像室には、第1の搬送路の一部領域に設定されたトナー受入領域の上方に位置するトナー受入開口が形成されている現像装置において、
上記第1の撹拌搬送手段には搬送能力を低減させた領域を備え、この第1の撹拌搬送手段における搬送能力低減領域の上流側の搬送能力を、上記第2の撹拌搬送手段の搬送能力よりも大きくしていることを特徴とする現像装置。 - トナーを循環経路に沿って撹拌混合する現像室を有するハウジングと、トナーを撹拌しながら循環経路を通して搬送するための現像室内に配設された撹拌搬送手段と、現像室内のトナーを現像すべき静電潜像に適用するためのトナー適用手段とを有し、
循環径路は、トナー適用手段に平行に延在する第1の搬送路と、第1の搬送路とトナー適用手段との間をそれらに沿って延在する第2の搬送路と、第1及び第2の搬送路の両端領域間をそれぞれ連通する連通路とを備え、撹拌搬送手段は、第1の搬送路に配設された第1の撹拌搬送手段と、第2の搬送路に配設された第2の撹拌搬送手段とを備え、
現像室には、第1の搬送路の一部領域に設定されたトナー受入領域の上方に位置するトナー受入開口が形成されている現像装置において、
上記第1の撹拌搬送手段には撹拌羽根の外径を小さくした搬送能力低減領域を備え、この搬送能力低減領域の上流側には、上記第2の撹拌搬送手段に形成された撹拌羽根よりも外径を大きくした搬送能力増加領域が形成されていることを特徴とする現像装置。 - 上記トナー収納容器に設けられたトナー補給手段は、現像装置に装着された状態で現像装置から伝達される駆動により回転することを特徴とする請求項1ないし3記載の現像装置。
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