JP2007072328A - 現像剤搬送装置及び画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 搬送元48から現像剤Cが送入されるとともに現像剤Cが気体とともに搬送される搬送管49と、搬送管49に対して気体を送入又は送出するポンプ90と、を備える。そして、搬送元48から搬送管49に現像剤Cが送入されたときには、少なくともポンプ90による搬送管49への気体の送入又は送出がおこなわれているように制御する。
【選択図】 図4
Description
このようなトリクル現像方式を用いた画像形成装置は、キャリアの経時劣化が生じるごとに現像部やキャリアを新品のものに交換する必要のある装置に比べて、経時においても出力画像の画質が安定化することになる。
さらに、コイルスクリュを用いてキャリアを搬送する場合、キャリアがコイルスクリュによって機械的ストレスを受けることによって、新品のキャリアでありながら上述の「膜削れ現象」が生じる可能性もあった。
すなわち、ポンプを用いて現像剤を気体とともに搬送する場合、現像剤が搬送管に送入されるよりも前に(現像剤が搬送管の底部に達する前に)、搬送管に気体を予め送入(又は送出)しておくことで、比較的少量の空気移送量で現像剤の搬送をおこなうことができる。
また、搬送管の排出口と搬送先の補給口との間にある程度広い空間を形成することで、排出口から排出された気体による搬送先の圧力上昇を減ずることができる。
また、現像剤が気体とともに排出される搬送管の排出口と搬送先の補給口との間に減圧を促進する空間を形成しているために、現像剤にダメージを与えることなく、レイアウトの自由度が高く、搬送先の内圧を上昇させることなく現像剤が効率的かつ確実に搬送される現像剤搬送装置及び画像形成装置を提供することができる。
図1〜図4にて、この発明の実施の形態1について詳細に説明する。
まず、図1にて、画像形成装置全体の構成・動作について説明する。
図1において、1は画像形成装置としてのカラー複写機の装置本体、2は入力画像情報に基づいたレーザ光を発する書込み部、20Y、20M、20C、20BKは各色(イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック)に対応したプロセスカートリッジ、21は各プロセスカートリッジ20Y、20M、20C、20BKにそれぞれ収容された像担持体としての感光体ドラム、22は感光体ドラム21上を帯電する帯電部、23Y、23M、23C、23BKは感光体ドラム21上に形成される静電潜像を現像する現像部(現像装置)、24は感光体ドラム21上に形成されたトナー像を中間転写ベルト27に転写する転写バイアスローラ、25は感光体ドラム21上の未転写トナーを回収するクリーニング部を示す。
各プロセスカートリッジ20Y、20M、20C、20BKにおける感光体ドラム21上では、それぞれ、各色(イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック)の画像形成がおこなわれる。
まず、原稿Dは、原稿搬送部51の搬送ローラによって、原稿台から図中の矢印方向に搬送されて、原稿読込部55のコンタクトガラス53上に載置される。そして、原稿読込部55で、コンタクトガラス53上に載置された原稿Dの画像情報が光学的に読み取られる。
書込み部2において、光源から画像信号に対応したレーザ光が各色に対応して射出される。レーザ光は、ポリゴンミラー3に入射して反射した後に、レンズ4、5を透過する。レンズ4、5を透過した後のレーザ光は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの色成分ごとに別の光路を通過することになる(露光工程である。)。
その後、現像工程後の感光体ドラム21表面は、それぞれ、中間転写ベルト27との対向位置に達する。ここで、それぞれの対向位置には、中間転写ベルト27の内周面に当接するように転写バイアスローラ24が設置されている。そして、転写バイアスローラ24の位置で、中間転写ベルト27上に、感光体ドラム21上に形成された各色の画像が、順次重ねて転写される(第1転写工程である。)。
その後、感光体ドラム21表面は、不図示の除電部を通過して、感光体ドラム21における一連の作像プロセスが終了する。
その後、中間転写ベルト27表面は、中間転写ベルトクリーニング部29の位置に達する。そして、中間転写ベルト27上の未転写トナーが中間転写ベルトクリーニング部29に回収されて、中間転写ベルト27上の一連の転写プロセスが完了する。
詳しくは、記録媒体Pを収納する給紙部61から、給紙ローラ62により給送された転写紙Pが、搬送ガイド63を通過した後に、レジストローラ64に導かれる。レジストローラ64に達した記録媒体Pは、中間転写ベルト27上のトナー像とタイミングを合わせて、第2転写バイアスローラ28の位置に向けて搬送される。
そして、定着工程後の記録媒体Pは、排紙ローラ69によって、装置本体1外に出力画像として排出されて、一連の画像形成プロセスが完了する。
図2は作像部を示す概略断面図であり、図3はその現像部を示す長手方向(図2の紙面垂直方向である。)の断面図である。
なお、装置本体1に設置される4つの作像部は、作像プロセスに用いられるトナーTの色が異なる以外はほぼ同一構造であるので、プロセスカートリッジ、現像部、トナー補給部、キャリア補給部における符号のアルファベット(Y、M、C、BK)を省略して図示する。また、図2において、キャリア補給部47及びトナー補給部32は簡略化して図示している。
本実施の形態1におけるトナーT(現像剤G中のトナーとトナー補給部32内のトナーとである。)は、樹脂及び着色剤からなるトナー母体粒子や添加剤を含有する。
また、本実施の形態1におけるトナーTは、単量体を使用して乳化重合、懸濁重合等の重合反応によって合成する方法や、樹脂自体を熱等によって熔融し噴霧して微粒子化する方法や、水中等へ分散することによって所定の粒子サイズにして得られる母体粒子に添加剤をヘンシェルミキサー等で混合付着させる方法によって製造することができる。
キャリアCの核体粒子としては、鉄、コバルト、ニッケル等の強磁性金属やマグネタイト、ヘマタイト、フェライト等の合金又はその化合物等が用いられる。
現像ローラ23aは、図2中の矢印方向に回転している。現像部23内の現像剤Gは、図3に示すように、間に仕切部材23eを介在するように配設された第1搬送スクリュ23b及び第2搬送スクリュ23cの矢印方向の回転によって、トナー補給部32からトナー補給口23fを介して補給されたトナーT(新品トナー)とともに撹拌混合されながら長手方向に循環する(図3中の破線矢印方向の循環である。)。第1搬送スクリュ23bは現像剤Gを図3中の左側に搬送して、第2搬送スクリュ23cは現像剤Gを図3中の右側(第1搬送スクリュ23bの搬送方向とは逆の方向である。)に搬送する。
現像部23に補給するトナー補給量の調整は、スクリューポンプの駆動時間を制御することによっておこなわれる。
図2に示すように、本実施の形態1における画像形成装置には、現像部23内に収容された現像剤Gの一部を現像部23外に排出する排出手段23kと、現像部23内に新たにキャリアCを補給するキャリア補給部47と、が設けられている。
そして、キャリア補給部47から現像部23内に新品キャリアCが補給されて現像部23内の現像剤量が所定量を超えると、過剰になった現像剤Gが現像剤排出口23kから現像部23外に排出される。現像剤排出口23kから排出された現像剤Gは、現像剤回収経路43を経由して現像剤回収部44まで搬送される。
このように、新品キャリアCの補給にともない現像剤面が上昇して、現像剤排出口23kの高さを超えた現像剤Gが現像部23外に排出されるので、現像部23内の剤面(現像剤量)は常に一定に保たれることになる。
なお、本実施の形態1では、現像部23から現像剤を排出する排出手段としてオーバーフロー法を用いたが、現像剤排出口23kに開閉自在なシャッタを設けて、シャッタの開閉によって現像剤の排出をおこなうこともできる。
図4を参照して、キャリア搬送装置は、搬送管49、エアーポンプ90(ポンプ)、ノズル75、キャリアフィーダ70、合流部78、等で構成されている。
このようなフレキシブルな搬送管49を用いるとともに、キャリアのエアー搬送をおこなうことで、キャリア搬送経路のレイアウトの自由度が増して、画像形成装置が小型化される。本実施の形態1におけるキャリア搬送装置は、エアーポンプによって搬送管49内に圧力を発生させることによってキャリアを移送するものであるために、キャリアカートリッジ48を現像部23よりも低い位置に配設することもできる。
ノズル75の先端部には開口76が設けられていて、キャリアカートリッジ48内のキャリアCは開口76を介してノズル75内に自重落下する。そして、ノズル75内に落下したキャリアは、キャリアフィーダ70の回転部72に設けられた穴部71に保持される。回転部72は、不図示のモータによって矢印方向に回転駆動される。これによって、穴部71に保持されたキャリアが合流部78に自重落下する。このように、キャリアフィーダ70によって一定量のキャリアが搬送管49の送入口49a近傍(合流部78)に送入される。そして、キャリアは、合流部78に接続されたエアーポンプ90によって送入される空気とともに、搬送管49内で搬送されることになる。ここで、キャリアフィーダ70は、合流部78に接続されたエアーポンプ90から送入される空気がキャリアカートリッジ48内に流入しないようにする機能も果たす。
まず、制御部からの電気信号によってキャリアフィーダ70の回転部72が矢印方向に回転する。そして、回転部72の穴部71が下方に達したとき、穴部71に保持されたキャリアが合流部78に落下する。そして、合流部78に落下したキャリアは、エアーポンプ90によって供給された空気とともに搬送管49を通過して、キャリア補給口23m(排出口49b)から現像部23内に補給される。
具体的には、キャリアフィーダ70から合流部78にキャリアを落下させる前に、搬送管49に予めエアーポンプ90によって空気が送入されるように制御している。これにより、キャリアを搬送管49内で分散しやすくなって、少ないエネルギ(空気速度)でキャリアを搬送することができる。結果として、エアーポンプ90による搬送管49への空気の移送量も低減されて、現像部23内の内圧上昇を軽減することができる。
キャリアフィーダ70から合流部78にキャリアを落下させた後に、搬送管49にエアーポンプ90によって空気が送入されるように制御した場合、落下したキャリアは固まりとなって搬送管49内の下面(底部)に堆積してしまう。このように堆積したキャリアを空気とともに浮遊させながら加速して搬送しようとすると、キャリアと搬送管下面との間に大きな摩擦力が発生するとともに、一定の混合率(空気とキャリアの重量比である。)を維持しなければならないために、大きなエネルギ(空気速度)が必要になる。
なお、本実施の形態1では、エアーポンプ90による空気の流速は0.5〜5m/秒であって、空気の供給時間は0.5〜5秒となるように設定されている。
図5及び図6にて、この発明の実施の形態2について詳細に説明する。
図5は、実施の形態2における現像剤搬送装置を示す構成図であって、前記実施の形態1における図4に対応するものである。本実施の形態2における現像剤搬送装置は、搬送管49とポンプ90との間にバルブ91が設置されている点が、前記実施の形態1のものとは相違する。
また、本実施の形態2のようにバルブ91を用いた構成は、エアーポンプ90と搬送管49との距離が長い場合に特に有用となる。すなわち、エアーポンプ90と搬送管49との距離が長い場合には、チューブ91内を流れる空気の状態(温度、湿度)によって、空気量が安定するまでの時間にばらつきが生じてしまう。本実施の形態2では、バルブ91の開閉によって空気供給量を制御するために、正確なタイミングで、必要最小限の空気量で、搬送管49に空気を送入することができる。
図7及び図8にて、この発明の実施の形態3について詳細に説明する。
図7は、実施の形態3における画像形成装置の作像部を示す構成図である。図8は、キャリア搬送装置及びトナー搬送装置を示す構成図である。本実施の形態3におけるキャリア搬送装置(現像剤搬送装置)は、搬送管49の排出口49bと現像部23の補給口(キャリア補給口)23mとの間に中継部95が設置されている点が、前記実施の形態1のものとは相違する。
中継部95は、キャリア補給口23mの上方にて排出口49bに接続されていて、排出口49bから排出されたキャリアCが自重落下してキャリア補給口23mに導かれる。また、中継部95は、その内部に充分な広さの空間(少なくとも排出口49bよりも広い断面積を有する空間である。)が形成されていて、排出口49bから排出された空気が現像部23内に直接的に流入して現像部23の内圧が上昇するのを防止する。
詳しくは、図8を参照して、トナーカートリッジ33は、装置本体のトナー容器保持部36に保持される。袋状のトナーカートリッジ33の先端には、口金部材33aが溶着されている。この口金部材33aにトナー搬送装置のノズル35(先端部にトナー取込口が形成されている。)が挿入されて、トナーカートリッジ33とトナー搬送管34(トナー搬送経路)とが連通する。
一方、トナー搬送管34の他端には、スクリューポンプ80が接続されている。スクリューポンプ80は、ロータ、ステータ、吸引口、ユニバーサルジョイント、モータ、等で構成される。そして、モータによってステータ内のロータを所定方向に回転駆動させることでトナー搬送管34内に負圧(吸引圧力)を発生させて、トナーカートリッジ33からトナーが排出されてトナー搬送管34内を移動することになる。トナー搬送管34内を移動したトナーは、スクリューポンプ80の吸引口から吸引された後に、ステータとロータとの隙間に送入されてロータの回転に沿って他端側に送出される。送出されたトナーは、スクリューポンプ80の送出口から排出されて、トナー補給口23fを介して現像部23内に補給される。
ここで、エアーポンプ90は、切替バルブ98を介して、キャリア搬送装置の合流部78にも接続されている。そして、エアーポンプ90は、現像部23へのキャリア補給時に、切替バルブ98の流路の切替制御によって搬送管49に空気を送入することになる。
図9にて、この発明の実施の形態4について詳細に説明する。
図9は、実施の形態4における現像剤搬送装置の中継部を示す断面図である。本実施の形態4におけるキャリア搬送装置(現像剤搬送装置)は、現像部23の補給口(キャリア補給口)23mを開閉する開閉手段100が設置されている点が、前記実施の形態3のものとは相違する。
シャッタ100は、通常時にキャリア補給口23mを閉鎖していて、排出口49bから中継部75にキャリアC及び空気が排出された直後の僅かな時間だけキャリア補給口23mを開放する。これによって、中継部75に排出された空気は通気口95aを介して外部に確実に排気されて、現像部23への空気の流入が確実に抑止される。
図10にて、この発明の実施の形態5について詳細に説明する。
図10は、実施の形態5における現像剤搬送装置の中継部を示す断面図である。本実施の形態5におけるキャリア搬送装置は、中継部95の通気口95aが搬送管49の排出口49bに対向する位置に配設されている点が、前記実施の形態3のものとは相違する。
図11にて、この発明の実施の形態6について詳細に説明する。
図11は、実施の形態6における現像剤搬送装置の中継部を示す断面図である。本実施の形態6におけるキャリア搬送装置は、中継部95と現像部23の補給口(キャリア補給口)23mとを結ぶ第2搬送管99が設置されている点が、前記実施の形態3のものとは相違する。
20、20Y、20M、20C、20BK プロセスカートリッジ、
23、23Y、23M、23C、23BK 現像部(現像装置)、
23f トナー補給口、
23k 現像剤排出口(排出手段)、 23m キャリア補給口(補給口)、
32、32Y、32M、32C、32BK トナー補給部、
33 トナーカートリッジ、 34 トナー搬送経路、
43 現像剤回収経路、 44 現像剤回収部、
47、47Y、47M、47C、47BK キャリア補給部、
48 キャリアカートリッジ(現像剤容器)、
49 搬送管(キャリア搬送経路)、
49a 送入口、 49b 排出口、
70 キャリアフィーダ、 75 ノズル、 76 開口、
79 合流部、 80 スクリューポンプ、
90 エアーポンプ(ポンプ)、 91 バルブ、
95 中継部、 95a 通気口、 96 フィルタ、
99 第2搬送管、 100 シャッタ(開閉手段)、
G 2成分現像剤、 C キャリア、 T トナー。
Claims (16)
- 現像剤を搬送元から搬送先に搬送する現像剤搬送装置であって、
前記搬送元から前記現像剤が送入されるとともに、当該現像剤が気体とともに搬送される搬送管と、
前記搬送管に対して前記気体を送入又は送出するポンプと、を備え、
前記搬送元から前記搬送管に前記現像剤が送入されたときには、少なくとも前記ポンプによる前記搬送管への気体の送入又は送出がおこなわれているように制御することを特徴とする現像剤搬送装置。 - 前記搬送元から前記搬送管に前記現像剤が送入されるのと同時に、前記ポンプによる前記搬送管への気体の送入又は送出がおこなわれるように制御することを特徴とする請求項1に記載の現像剤搬送装置。
- 前記搬送管と前記ポンプとの間にバルブを備え、
前記バルブの開閉によって前記搬送管への気体の送入又は送出の制御をおこなうことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の現像剤搬送装置。 - 現像剤を搬送元から搬送先に搬送する現像剤搬送装置であって、
ポンプによって送入される気体とともに前記現像剤が搬送される搬送管と、
前記搬送管の排出口から排出された前記現像剤を前記搬送先の補給口に導くとともに、前記排出口から排出された前記気体による圧力上昇を減ずる空間が形成された中継部と、
を備えたことを特徴とする現像剤搬送装置。 - 前記中継部は、前記排出口から排出された前記気体を通気するための通気口を備えたことを特徴とする請求項4に記載の現像剤搬送装置。
- 前記通気口は、前記排出口の上方に配設されたことを特徴とする請求項5に記載の現像剤搬送装置。
- 前記通気口は、前記現像剤の外部への漏出を防ぐフィルタが覆設されたことを特徴とする請求項5又は請求項6に記載の現像剤搬送装置。
- 前記通気口は、前記排出口に対向する位置に配設されたことを特徴とする請求項5〜請求項7のいずれかに記載の現像剤搬送装置。
- 前記補給口を開閉する開閉手段を備えたことを特徴とする請求項4〜請求項8のいずれかに記載の現像剤搬送装置。
- 前記開閉手段は、前記排出口から前記中継部に前記現像剤及び前記気体が排出された後に前記補給口を開放することを特徴とする請求項9に記載の現像剤搬送装置。
- 前記中継部と前記補給口とを結ぶ第2搬送管を備え、
前記第2搬送管は、その傾斜角度が前記現像剤に対する安息角以上となるように配設されたことを特徴とする請求項4〜請求項10のいずれかに記載の現像剤搬送装置。 - 前記現像剤は、キャリア又は/及びトナーであることを特徴とする請求項1〜請求項11のいずれかに記載の現像剤搬送装置。
- 前記搬送先は、トナーとキャリアとが収容されるとともに像担持体上に形成される潜像を現像する現像部であることを特徴とする請求項1〜請求項12のいずれかに記載の現像剤搬送装置。
- 前記現像部は、その内部に収容された前記トナー及び前記キャリアの一部を排出する排出手段を備えたことを特徴とする請求項13に記載の現像剤搬送装置。
- 前記搬送元は、前記現像剤が収容された現像剤容器であることを特徴とする請求項1〜請求項14のいずれかに記載の現像剤搬送装置。
- 請求項1〜請求項15のいずれかに記載の現像剤搬送装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。
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