JP2010113094A - 粉体搬送用の搬送部材、現像剤収容容器および画像形成装置 - Google Patents

粉体搬送用の搬送部材、現像剤収容容器および画像形成装置 Download PDF

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Abstract

【課題】現像剤のような粉体搬送時に受ける力による変形に対する復元性を向上させること。
【解決手段】回転軸(21)と、前記回転軸(21)の軸方向に対して螺旋状に延び、一端(26b)が自由端により構成され、回転軸(21)の回転時に粉体を搬送する搬送部(26)と、前記回転軸(21)に設けられ、前記搬送部(26)の他端部(26a)を支持する支持部(24)と、を備え、前記搬送部(26)を支持する部材として、前記支持部(24)から90°以上の間隔を空けて配置された支持部を有していないことを特徴とする粉体搬送用の搬送部材(16)。
【選択図】図6

Description

本発明は、粉体搬送用の搬送部材、現像剤収容容器および画像形成装置に関する。
従来の画像形成装置では、画像形成に伴って消費された現像剤を補給したり、残留して回収された現像剤を廃棄するために現像剤を搬送する現像剤搬送装置が設けられている。このような現像剤搬送装置に関する技術として、下記の特許文献1〜4記載の技術が知られている。
特許文献1としての特開平10−247009号公報や、特許文献2としての特開2000−305344号公報、特許文献3としての特開2006−53446号公報、特許文献4としての特開2002−268344号公報には、現像剤が収容されたカートリッジや現像剤容器の内部に、ステンレス等の金属製の線材が螺旋状に曲げられて形成され、回転時に内部の現像剤を撹拌しながら搬送する撹拌部材、搬送部材が記載されている。
特開平10−247009号公報(「0022」〜「0024」、図1、図3) 特開2000−305344号公報(図3) 特開2006−53446号公報(図4) 特開2002−268344号公報(図4)
本発明は、現像剤のような粉体搬送時に受ける力による変形に対する復元性を向上させることを技術的課題とする。
前記技術的課題を解決するために、請求項1に記載の発明の粉体搬送用の搬送部材は、
回転軸と、
前記回転軸の軸方向に対して螺旋状に延び、一端が自由端により構成され、回転軸の回転時に粉体を搬送する搬送部と、
前記回転軸に設けられ、前記搬送部の他端部を支持する支持部と、
を備え、
前記搬送部を支持する部材として、前記支持部から90°以上の間隔を空けて配置された支持部を有していないことを特徴とする。
なお、本願特許請求の範囲および本願明細書において、搬送部材は、構成要件として、「前記回転軸の軸方向に対して螺旋状に延び、一端が自由端により構成され、回転軸の回転時に粉体を搬送する搬送部と、」や、「前記搬送部を支持する部材として、前記支持部から90°以上の間隔を空けて配置された支持部を有していない」を、少なくとも備えていれば良い、という意味で使用している。したがって、前記構成の搬送部のみを有する搬送部材は当然として、前記構成の搬送部とその他の構成の搬送部とを有する搬送部材を除外しておらず、例えば、前記構成の自由端を有する搬送部と、一端および他端が支持部により支持された自由端が無く両持ち状態の搬送部と、を含む搬送部材であっても、前記搬送部材に含まれる意味で使用している。
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の粉体搬送用の搬送部材において、
前記回転軸を中心とした螺旋状の弧の中心角が360°未満に設定された
ことを特徴とする。
請求項3に記載の発明は、請求項1または2に記載の粉体搬送用の搬送部材において、
前記支持部に隣接して配置され、前記搬送部の他端部と前記回転軸との間を接続する補強部と、
を備えたことを特徴とする。
前記技術的課題を解決するために、請求項4に記載の発明の現像剤収容容器は、
現像剤が収容される現像剤収容部と、
回転軸と、前記回転軸の軸方向に対して螺旋状に延び、一端が自由端により構成され、回転軸の回転時に粉体を搬送する搬送部と、前記回転軸に設けられ、前記搬送部の他端部を支持する支持部とを有し、前記搬送部を支持する部材として、前記支持部から90°以上の間隔を空けて配置された支持部を有していない搬送部材と、
を備え、
前記搬送部材は、前記他端から前記一端に向けて現像剤が搬送されることを特徴とする。
請求項5に記載の発明は、請求項4に記載の現像剤収容容器において、
前記搬送部の一端部から前記搬送部の前記他端部までの回転軸の回転方向に沿った長さが、前記回転軸を中心として前記搬送部の径方向の外端までの直径の長さ以下に設定された
ことを特徴とする。
請求項6に記載の発明は、請求項4または5に記載の現像剤収容容器において、
前記回転軸の軸方向に対して現像剤搬送方向下流側に配置され、前記搬送部により構成された第1の搬送部と、
前記回転軸の軸方向に対して現像剤搬送方向上流側に配置された第2の搬送部であって、前記回転軸の軸方向に対して螺旋状に延び回転軸の回転時に粉体を搬送する搬送部と、前記回転軸に設けられて前記搬送部の一端部を支持する支持部と、前記回転軸に設けられて前記搬送部の他端部を支持する支持部とを有する前記第2の搬送部と、
を備えたことを特徴とする。
前記技術的課題を解決するために、請求項7に記載の発明の画像形成装置は、
像保持体と、
前記像保持体表面に潜像を形成する潜像形成装置と、
前記像保持体表面の潜像を可視像に現像する現像装置と、
前記像保持体表面の可視像を媒体に転写する転写装置と、
前記媒体表面の可視像を定着する定着装置と、
前記現像装置に供給される現像剤が収容される現像剤収容部と、
前記現像剤収容部の内部に回転可能に支持された搬送部材であって、回転軸と、前記回転軸の軸方向に対して螺旋状に延び、一端が自由端により構成され、回転軸の回転時に粉体を搬送する搬送部と、前記回転軸に設けられ、前記搬送部の他端部を支持する支持部とを有し、前記搬送部を支持する部材として、前記支持部から90°以上の間隔を空けて配置された支持部を有していない搬送部材と、
を備えたことを特徴とする。
前記技術的課題を解決するために、請求項8に記載の発明の画像形成装置は、
像保持体と、
前記像保持体表面に潜像を形成する潜像形成装置と、
前記像保持体表面の潜像を可視像に現像する現像装置と、
前記像保持体表面の可視像を媒体に転写する転写装置と、
前記媒体表面の可視像を定着する定着装置と、
転写後の前記像保持体表面の残留物を清掃する清掃器と、
前記清掃器で回収された現像剤が収容される現像剤収容部と、
前記現像剤収容部の内部に回転可能に支持された搬送部材であって、回転軸と、前記回転軸の軸方向に対して螺旋状に延び、一端が自由端により構成され、回転軸の回転時に粉体を搬送する搬送部と、前記回転軸に設けられ、前記搬送部の他端部を支持する支持部とを有し、前記搬送部を支持する部材として、前記支持部から90°以上の間隔を空けて配置された支持部を有していない搬送部材と、
を備えたことを特徴とする。
請求項1、4、7および8のいずれかに記載の発明によれば、螺旋状の搬送部の他端を支持する支持部から90°以上の間隔を空けて配置された支持部を有する場合に比べて、現像剤のような粉体搬送時に受ける力による変形に対する復元性を向上させることができる。
請求項2に記載の発明によれば、360°以上の場合に比べて、搬送部が変形する時に径方向への変形量を小さくすることができ、回転軸に対する搬送部の振れを小さくすることができる。
請求項3に記載の発明によれば、本発明の構成を有しない場合に比べて、撹拌部が変形した場合に、搬送部が現像剤収容部の内壁面に接触することを低減できる。
請求項5に記載の発明によれば、本発明の構成を有しない場合に比べて、搬送される現像剤から受ける力で変形した場合に、変形前に比べて回転軸に直交する断面図における搬送部の占める割合を大きくすることができる。
請求項6に記載の発明によれば、本発明の構成を有しない場合に比べて、比較的搬送部に作用する負荷が弱く変形が少ない上流側の第2の搬送部で両持ち状態となっており、搬送部の螺旋が広がって現像剤収容部に接触することを低減できる。
次に図面を参照しながら、本発明の実施の形態の具体例である実施例を説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
なお、以後の説明の理解を容易にするために、図面において、前後方向をX軸方向、左右方向をY軸方向、上下方向をZ軸方向とし、矢印X,−X,Y,−Y,Z,−Zで示す方向または示す側をそれぞれ、前方、後方、右方、左方、上方、下方、または、前側、後側、右側、左側、上側、下側とする。
また、図中、「○」の中に「・」が記載されたものは紙面の裏から表に向かう矢印を意味し、「○」の中に「×」が記載されたものは紙面の表から裏に向かう矢印を意味するものとする。
なお、以下の図面を使用した説明において、理解の容易のために説明に必要な部材以外の図示は適宜省略されている。
図1は本発明の実施例1の画像形成装置の斜視図である。
図1において、本発明の画像形成装置の実施例1としての複写機Uは、上端部に配置された自動原稿搬送装置U1と、自動原稿搬送装置U1を支持する画像形成装置本体U2と、を有する。前記画像形成装置本体U2の上部には、媒体排出部の一例としての排紙トレイTRhが設けられている。また、前記画像形成装置本体U2の下部には、媒体収容容器の一例として、媒体の一例としてのシートを収容する複数の給紙トレイTR1〜TR4が着脱可能に装着されている。前記画像形成装置本体U1の上部前面には、前面開閉部材の一例としてのフロントカバーUaが支持されている。
図2は本発明の実施例1の画像形成装置の全体説明図である。
図2において、前記自動原稿搬送装置U1は、複写しようとする複数の原稿Giが重ねて収容される原稿給紙部TG1と、原稿給紙部TG1から給紙されて画像形成装置本体U2上端の透明な原稿読取り面PG上の原稿読取位置を通過して搬送される原稿Giが排出される原稿排紙部TG2とを有している。
前記画像形成装置本体U2は、利用者が画像形成動作開始等の作動指令信号を入力操作する操作部UIと、露光光学系A等を有している。
前記自動原稿搬送装置U2で原稿読取り面PG上を搬送される原稿または手動で原稿読取り面PG上に置かれた原稿からの反射光は、前記露光光学系Aを介して、固体撮像素子CCDで赤:R、緑:G、青:Bの電気信号に変換される。
画像情報変換部IPSは、固体撮像素子CCDから入力される前記RGBの電気信号を黒:K、イエロー:Y、マゼンタ:M、シアン:Cの画像情報に変換して一時的に記憶し、前記画像情報を所定の時期に潜像形成用の画像情報として潜像形成装置駆動回路DLに出力する。
なお、原稿画像が単色画像、いわゆる、モノクロの場合は、黒のみの画像情報が潜像形成装置駆動回路DLに入力される。
前記潜像形成装置駆動回路DLは、図示しない各色Y,M,C,Kの各駆動回路を有し、入力された画像情報に応じた信号を所定の時期に、各色毎に配置された潜像形成装置LHy,LHm,LHc,LHkに出力する。
図3は実施例1の画像形成装置の要部拡大説明図である。
前記画像形成装置Uの重力方向中央部に配置された可視像形成装置Uy,Um,Uc,Ukはそれぞれ、Y,M,C、およびKの各色の可視像を形成する装置である。
潜像形成装置LHy〜LHkの各潜像書込光源から出射したY,M,C,Kの潜像書込光は、それぞれ、回転する像保持体PRy,PRm,PRc,PRkに入射する。なお、実施例1では、前記潜像形成装置LHy〜LHkは、いわゆる、LEDアレイにより構成されている。
前記Yの可視像形成装置Uyは、回転する像保持体PRy、帯電器CRy,潜像形成装置LHy、現像装置Gy、転写器T1y、像保持体清掃器CLyを有している。なお、実施例1では、前記像保持体PRy、帯電器CRy、像保持体清掃器CLyが、画像形成装置本体U2に対して一体的に着脱可能な像保持体ユニットとして構成されている。
前記可視像形成装置Um,Uc,Ukはいずれも前記Yの可視像形成装置Uyと同様に構成されている。
図2,図3において、前記各像保持体PRy,PRm,PRc,PRkはそれぞれの帯電器CRy,CRm,CRc,CRkにより帯電された後、画像書込位置Q1y,Q1m,Q1c,Q1kにおいて、前記潜像書込光Ly,Lm,Lc,Lkにより、その表面に静電潜像が形成される。前記像保持体PRy,PRm,PRc,PRk表面の静電潜像は、現像領域Q2y,Q2m,Q2c,Q2kにおいて、現像装置Gy,Gm,Gc,Gkの現像剤保持体の一例としての現像ロールR0y,R0m,R0c,R0kに保持された現像剤により可視像の一例としてのトナー像に現像される。
その現像されたトナー像は、中間転写体の一例としての中間転写ベルトBに接触する1次転写領域Q3y,Q3m,Q3c,Q3kに搬送される。前記1次転写領域Q3y,Q3m,Q3c,Q3kにおいて中間転写ベルトBの裏面側に配置された1次転写器T1y,T1m,T1c,T1kには、制御部Cにより制御される電源回路Eから所定の時期にトナーの帯電極性と逆極性の1次転写電圧が印加される。
前記各像保持体PRy〜PRk上のトナー像は前記1次転写器T1y,T1m,T1c,T1kにより中間転写ベルトBに1次転写される。1次転写後の像保持体PRy,PRm,PRc,PRk表面の残留物、付着物は、像保持体清掃器CLy,CLm,CLc,CLkにより清掃される。清掃された前記像保持体PRy,PRm,PRc,PRk表面は、帯電器CRy,CRm,CRc,CRkにより再帯電される。
前記像保持体PRy〜PRkの上方には、上下移動可能且つ前方に引き出し可能な中間転写装置の一例としてのベルトモジュールBMが配置されている。前記ベルトモジュールBMは、前記中間転写ベルトBと、中間転写体駆動部材の一例としてのベルト駆動ロールRd、中間転写体張架部材の一例としてのテンションロールRt、蛇行防止部材の一例としてのウォーキングロールRw、従動部材の一例としてのアイドラロールRfおよび二次転写領域対向部材の一例としてのバックアップロールT2aと、前記1次転写器T1y,T1m,T1c,T1kとを有している。そして、前記中間転写ベルトBは、前記各ロールRd,Rt,Rw,Rf,T2aにより構成される中間転写体支持部材の一例としてのベルト支持ロールRd,Rt,Rw,Rf,T2aにより回転移動可能に支持されている。
前記バックアップロールT2aに接する中間転写ベルトBの表面に対向して2次転写部材の一例としての二次転写ロールT2bが配置されており、前記各ロールT2a,T2bにより2次転写器T2が構成されている。また、2次転写ロールT2bおよび中間転写ベルトBの対向する領域には2次転写領域Q4が形成される。
前記1次転写領域Q3y,Q3m,Q3c,Q3kで一次転写器T1y,T1m,T1c,T1kにより中間転写ベルトB上に順次重ねて転写された単色または多色のトナー像は、前記2次転写領域Q4に搬送される。
前記可視像形成装置Uy〜Ukの下方には、ガイド部材の一例としての左右一対のガイドレールGRが4段設けられており、前記ガイドレールGRには、給紙トレイTR1〜TR4が前後方向に出入可能に支持されている。前記給紙トレイTR1〜TR4に収容されたシートSは、媒体取出し部材の一例としてのピックアップロールRpにより取り出され、媒体捌き部材の一例としてのさばきロールRsにより1枚ずつ分離される。そして、シートSは、媒体搬送路の一例であるシート搬送路SHに沿って媒体搬送部材の一例としての複数の搬送ロールRaにより搬送され、2次転写領域Q4のシート搬送方向上流側に配置された転写領域搬送時期調節部材の一例としてのレジロールRrに送られる。前記シート搬送路SH、シート搬送ロールRa、レジロールRr等によりシート搬送装置SH+Ra+Rrが構成されている。
レジロールRrは、前記中間転写ベルトBに形成されたトナー像が2次転写領域Q4に搬送されるのに時期を合わせて、前記シートSを2次転写領域Q4に搬送する。シートSが前記2次転写領域Q4を通過する際、前記バックアップロールT2aは接地され、2次転写器T2bには前記制御部Cにより制御される電源回路Eからトナーの帯電極性と逆極性の2次転写電圧が印加される。このとき、前記中間転写ベルトB上のトナー像は、前記2次転写器T2によりシートSに転写される。
2次転写後の前記中間転写ベルトBは、中間転写体清掃器の一例としてのベルトクリーナCLbにより清掃される。
したがって、実施例1の画像形成装置Uでは、前記一次転写器T1y〜T1k、中間転写ベルトB、二次転写器T2等により、像保持体PRy〜PRk表面のトナー像をシートSに転写する転写装置T1+B+T2が構成されている。
前記トナー像が2次転写されたシートSは、定着装置Fの加熱用定着部材の一例としての加熱ロールFhおよび加圧用定着部材の一例としての加圧ロールFpの圧接領域である定着領域Q5に搬送され、前記定着領域を通過する際に加熱定着される。加熱定着されたシートSは、媒体排出部材の一例としての排出ローラRhから媒体排出部の一例としての排紙トレイTRhに排出される。
なお、前記加熱ロールFh表面には、シートSの前記加熱ロールからの離型性を良くするための離型剤が離型剤塗布装置Faにより塗布されている。
前記ベルトモジュールBMの上方にはイエローY,マゼンタM,シアンC,黒Kの各現像剤を収容する現像剤収容容器の一例であって、内部の現像剤を画像形成装置Uに搬送して補給する現像剤収容容器の一例としてのトナーカートリッジKy,Km,Kc,Kkが配置されている。各トナーカートリッジKy,Km,Kc,Kkに収容された現像剤は、前記現像装置Gy,Gm,Gc,Gkの現像剤の消費に応じて、図示しない現像剤補給路から前記各現像装置Gy,Gm,Gc,Gkに補給される。なお、実施例1では、前記現像剤として、磁性のキャリアと、外添剤が付与されたトナーとを含む二成分現像剤により構成されている。
図2において、前記画像形成装置Uは上側枠体UFと下側枠体LFとを有しており、上側枠体UFには、前記可視像形成装置Uy〜Ukおよび可視像形成装置Uy〜Ukよりも上方に配置された部材、すなわち、ベルトモジュールBM等が支持されている。
また、下側枠体LFには、前記給紙トレイTR1〜TR4を支持するガイドレールGRおよび前記各トレイTR1〜TR3から給紙を行う前記給紙部材、すなわち、ピックアップロールRp,さばきロールRs,シート搬送ロールRa等が支持されている。
(トナーカートリッジおよびカートリッジ装着部の説明)
図4は実施例1の画像形成装置のフロントカバーが開放されて、イエローのトナーカートリッジが取り外された状態の説明図である。
図1、図4において、前記複写機UのフロントカバーUaは、画像形成装置本体U1に蝶番Ubにより回転可能に支持されている。したがって、前記フロントカバーUaは、画像形成動作の実行持や待機時に保持される図1に示す通常位置と、トナーカートリッジKy〜Kkや可視像形成装置Uy,Um,Uc,Ukの交換等の保守作業が行われる図4に示す保守作業位置との間で回転可能に支持されている。
図4において、前記フロントカバーUaの内側には、画像形成装置本体U1の前面部材の一例としてのフロントパネルU4が支持されており、前記フロントパネルU4には、補給容器装着部の一例として、円筒状の各色のトナーカートリッジKy〜Kkが挿抜されて着脱される円筒孔状のトナーカートリッジ装着部1y、1m、1c,1kが形成されている。また、前記フロントパネルU4には、可視像形成装置用装着部の一例として、可視像形成装置UY〜UKが挿抜されて着脱されるプロセスカートリッジ装着部2y,2m,2c,2kが形成されている。
図5は本実施例1のトナーカートリッジの要部説明図である。
なお、各色のトナーカートリッジKy〜Kkは同様に構成されているので、以下の説明において、イエローYのトナーカートリッジKyについて詳細に説明し、その他のトナーカートリッジKm,Kc,Kkについての詳細な説明は省略する。
図4、図5において、前記トナーカートリッジKyは、現像剤収容部の一例であって容器本体の一例としてのカートリッジ本体11を有する。前記カートリッジ本体11は、前後方向に延びる略円筒状に形成され、内部に粉体の一例としての現像剤が収容されている。前記カートリッジ本体11の前端部には、容器前端部材の一例としての前カバー12が支持されており、前記前カバー12には、トナーカートリッジKyを交換する際に利用者が把持するための把持部12aが形成されている。
図5において、前記カートリッジ本体11の後端部には、容器後端部材の一例としての後カバー13が支持されている。前記後カバー13の後端には、被駆動伝達部材支持部の一例としての支持孔13aが形成されている。後カバー13の外周面の左下部には、カートリッジ本体11内の現像剤が流出する流出部の一例としての図示しない補給口が形成されており、前記補給口には、トナーカートリッジKyが画像形成装置本体U1に着脱時に移動して開閉される開閉部材の一例としてのシャッタ13bが装着されている。
前記支持孔13aには、被駆動伝達部材の一例としての被駆動カップリング14の軸部14aが貫通した状態で回転可能に支持されている。前記被駆動カップリング14は、画像形成装置本体U1装着時に、画像形成装置本体U1に配置された駆動伝達部材の一例としての図示しない駆動カップリングに噛み合って駆動が伝達される。なお、前記駆動カップリングや被駆動カップリングに関しては、例えば、特開2004−252184号公報や、特開2005−134452号公報、特開2005−181515号公報等に記載されており、公知であるため、図示および詳細な説明は省略する。
図6は実施例1の搬送部材の斜視図である。
図7は実施例1の搬送部材の説明図であり、図7Aは側面図、図7Bは図7Aの矢印VIIB方向から見た図、図7Cは図7Aの矢印VIIC方向から見た図、図7Dは図7AのVIID−VIID線断面図、図7Eは図7Aの矢印VIIE方向から見た図である。
図8は実施例1の支持部と回転軸との境界部分の要部説明図である。
図5、図6において、前記カートリッジ本体11の内部には、撹拌部材の一例であって搬送部材の一例としてのアジテータ16が収容されている。図5〜図7において、実施例1のアジテータ16は、回転軸の一例として前後方向に延びる軸部21を有する。図7D、図8において、実施例1の軸部21は、断面十字形状に形成されている。
前記軸部21の後端には、駆動連結部の一例として前記被駆動カップリング14の軸部14aが連結されるカップリング連結部21aが形成されている。
図6、図7において、実施例1の軸部21は、カートリッジ本体11内の現像剤を補給口に向けて搬送する場合に、被駆動カップリング14等を介して駆動が伝達され、図7の矢印Yaに示す回転方向に回転する。
前記カップリング連結部21aの外周には、流出口搬送部材の一例としての流出口撹拌部材22が一体的に形成されている。前記流出口撹拌部材22は、径方向に延びる前後一対の流出部撹拌支持部の一例としての補給口撹拌支持部22a,22bを有する。図7Cにおいて、前記補給口撹拌支持部22a,22bは、アジテータ16の回転方向Yaに対して下流側に湾曲しながら径方向に延びており、径方向外端部は前後方向に延びる流出部撹拌部の一例としての補給口撹拌部22cで連結されている。なお、実施例1の後側補給口撹拌支持部22aは、径方向中央部から後方に折れ曲がるような形状に形成されている。
前記カップリング連結部21aの軸方向前端部から、軸部21の前端部までの間には、搬送部材本体の一例としての複数の螺旋部材23が形成されている。前記螺旋部材23は、軸部21の軸方向に対して予め設定された間隔を空け且つ、軸部21の回転方向Yaに対して180°ずつ位相がずれた位置に配置されている。
前記各螺旋部材23は、径方向に延びる支持部24を有する。実施例1の支持部24は、アジテータ16の回転方向Yaに対して下流側に湾曲しながら径方向に延びている。図8において、実施例1の支持部24が軸部21に支持される基端部24aでは、支持部24の幅が、十字形状の軸部21の十字の一辺よりも長く形成されており、十字の一辺以下の場合に比べて、剛性が高まり、変形が低減されている。
図6、図7において、前記支持部24の径方向外端には、軸部21の軸方向に対して弦巻状、すなわち、螺旋に沿って延びる弧状の搬送部26が一体的に形成されている。なお、実施例1の搬送部26は、現像剤を撹拌しながら搬送する能力を有し、撹拌部としての機能も有する。前記搬送部26は、支持部24に支持される他端部26aと、弧の反対側の一端部26bとを有し、一端部26bが自由端部となっている。すなわち、実施例1の搬送部26及び支持部24は、支持部24の基端部が、軸部21で支持された片持ち状態で、軸部21に支持されている。なお、実施例1の搬送部26は、外径が、カートリッジ本体11の内周面の内径よりも小さく設定されており、支持部24や搬送部26が変形していない状態では、カートリッジ本体11内周面と接触しないように隙間が形成されるように設定されている。
図7Aに示すように、前記搬送部26は、側面から見た状態では、軸部21の軸方向に対して後側、すなわち、現像剤搬送方向下流側に向けて傾斜する形状に形成されている。図7C〜図7Eにおいて、実施例1の搬送部26は、軸部21を中心とする中心角が140°程度に設定されており、360°以下とすることが好ましく、90°以上180°以下の角度に設定することが特に好適である。360°より大きくなると、搬送される現像剤から反作用の力を受けて支持部24や搬送部26が変形する時に、螺旋の広がりや変形、傾斜が大きくなり、カートリッジ本体11内周面に接触する恐れが高くなるためである。特に、カートリッジ本体11内周面との接触を考慮すると、180°以下であることが望ましい。また、中心角が小さすぎると、現像剤の搬送力が小さくなったり、搬送力を確保するために搬送部26の数を増やすと成型が困難になったりするため、90°以上であることが望ましい。したがって、図7Dにおいて、搬送部26では、軸部21を中心として、各搬送部26の他端部26aと、隣り合う搬送部26の一端部26bとの間は、中心角で40°分空いている。
軸部21の前端部には、上流端搬送部材の一例としての前側螺旋部材31が設けられている。前記前側螺旋部材31は、軸部21から径方向且つ前方に延びる前側傾斜支持部32を有する。前側傾斜支持部32の外端には、軸部21を中心とした螺旋状に延びる上流側搬送部の一例としての上流側撹拌部33を有する。実施例1の上流側撹拌部33は中心角が360°に設定されている。前記上流側撹拌部33は、前側傾斜支持部32から中心角の位相が180°後側に進んだ位置で、軸部21から径方向に延びる第1径方向支持部34により軸部21と連結されると共に、位相が360°進んだ位置で、軸部21から径方向に延びる第2径方向支持部36により軸部21と連結されている。
図6、図7Aにおいて、実施例1の上流側撹拌部33は、前側傾斜支持部32から中心角の位相が90°および270°進んだ位置に、搬送性を低下させて撹拌性を向上させると共に成型時の型抜きを容易にするために、回転軸に対して傾斜が緩い緩傾斜部33aが形成されている。
なお、実施例1のアジテータ16は、ステンレス等の金属材料に比べて剛性が弱い樹脂による一体成型で作製されている。なお、前記樹脂は、設計や仕様等に応じて、任意のものを使用可能であり、例えば、PP:ポリプロピレン、HDPE:高密度ポリエチレン、PA(ナイロン):ポリアミド、ABS:アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体、PPEアロイ:ポリフェニレンエーテルアロイ、POM:ポリアセタール等が使用可能であり、特に、トルク負荷時の変形が回復しやすいPOMが好適に使用可能である。
(実施例1の作用)
前記構成を備えた実施例1の画像形成装置Uでは、画像形成動作に伴い現像剤が消費されると、トナーカートリッジKy〜Kkから現像剤が補給される。現像剤を補給する動作が開始されると、トナーカートリッジKy〜Kk内に配置された樹脂製のアジテータ16が予め設定された時間、回転方向Yaに回転する。アジテータ16が回転すると、螺旋状の搬送部26がカートリッジ本体11内の現像剤を撹拌して崩しながら、搬送方向下流側、すなわち後方の補給口に向けて搬送する。補給口に搬送された現像剤は、画像形成装置本体U1内に流入し、画像形成装置本体U1内を搬送されて現像装置Gy〜Gkに補給される。
実施例1のトナーカートリッジKy〜Kkでは、樹脂製のアジテータ16が回転すると、搬送部26が後方に現像剤を押して搬送する反作用で、搬送部26が力を受け、変形する。
例えば、弦巻状、螺旋状に巻かれた、いわゆるコイル状の金属製のアジテータをそのまま樹脂製にした場合、強度が不足してアジテータの螺旋が広がり、カートリッジ本体11の内壁面とアジテータとが接触して擦れ、アジテータの駆動に必要な駆動力、いわゆる、トルクが高くなる問題があった。また、カートリッジ本体11の内壁面との接触により、変形して折れ曲がったり、破断したりする恐れもあった。また、螺旋状のアジテータを補強する目的で、軸部からアジテータに向けて径方向に延びる支持部を多数設けることも考えられるが、この場合でも、螺旋の広がりを十分に押さえきれず、カートリッジ本体11の内壁面と接触して、高トルクになっていた。
これに対して、実施例1のアジテータ16では、搬送部26が反作用で力を受けると、片持ち状態で一端部26bが自由端である搬送部26が、力を逸らしたり、受け流すように変形可能に構成されている。
したがって、実施例1では、アジテータ16として、金属に比べて強度が弱い樹脂材料を使用しても、搬送抵抗や駆動トルクが過大にならず、且つ、破損しにくく、原材料費や大量生産時の作製費用等が低減されたアジテータ16が実現、提供可能になっている。
また、力を受け流しやすく、搬送抵抗が低減されたアジテータ16では、負荷時の搬送部26の塑性変形が低減され、現像剤の負荷が無くなると、弾性復元で元に戻りやすくなっている。よって、実施例1のアジテータ16は従来の構成に比べて、現像剤の搬送時に受ける力による変形に対する復元性が向上している。すなわち、経時的にアジテータ16が塑性変形して、現像剤の搬送性能が変化することが低減されている。
図9は搬送部の変形と搬送性能との説明図であり、図9Aは実施例1のように下流側に向けて搬送部が延びる場合の変形と搬送性能との説明図、図9Bは上流側に向けて搬送部が延びる場合の変形と搬送性能との説明図である。
図6、図7、図9Aにおいて、実施例1のアジテータ16では、螺旋に沿って配置された弧状の搬送部26は、現像剤搬送方向Ybの下流側に向けて延びている。仮に、搬送部026が、図9Bに示すように、現像剤搬送方向Ybの上流側に延びている場合、撹拌、搬送時に現像剤から搬送部026が受ける力で、図9Bに示す破線のように搬送部26の自由端側が基端側に向けて変形する。この場合、軸方向に垂直な断面に投影した搬送部026の他端部026aから一端部026bまでの長さは、変形前の長さL01に比べて、変形後の長さL02の方が短くなる。この長さL01,L02が、現像剤を下流側に搬送する有効領域に対応しており、図9Bに示す構成では、変形に伴って現像剤の搬送能力が低下する恐れがある。
一方、図9Aに示す実施例1の構成では、現像剤の撹拌搬送時に搬送部26が力を受けて変形すると、変形前の長さL1に比べて、変形後の長さL2の方が長くなり、現像剤の搬送能力が低下することが低減されている。また、搬送部26の前側表面26cは、力を受ける部分が、変形前は、搬送方向Ybに対して傾斜しているが、変形した状態では、搬送方向Ybに対して垂直に近くなり、現像剤を押して搬送する能力が向上している。
さらに、実施例1では、搬送部26の弧の中心角が140°程度に設定されており、360°を越えないように設定されており、変形時に搬送部26の一端部26bの変形量が比較的小さくなっており、カートリッジ本体11の内壁面に接触しにくくなっている。したがって、中心角が大きく、変形量が大きな場合に比べて、一端部26bとカートリッジ本体11の内周面との接触による騒音やトルク上昇が低減されている。
また、カートリッジ本体11の現像剤搬送方向に沿って、搬送方向下流側に現像剤が多く分布しやすい構成となっており、搬送方向上流側に行くほど搬送部26に作用する負荷が少なくなっている。これに応じて、実施例1のアジテータ16では、負荷が少なく、破断の恐れが少ない上流端部に配置された前側螺旋部材31は、360°の上流側撹拌部33を配置することが可能となっており、複数の支持部32,34,36で支持して変形時に螺旋の広がりが抑制されている。
(実験例)
次に、実施例1のアジテータ16の変形について、実験を行った。実験は、コンピュータ上の模擬実験、いわゆるコンピュータシミュレーションで行った。
実験例1−1は、実施例1のアジテータ16をモデル化したものについて、軸部21のカップリング連結部21aの後端を回転自由且つ軸方向に垂直な平面内における移動を拘束し、各搬送部26の左右方向最外端の回転を拘束し、軸部21に100[N・cm]の回転荷重、すなわち、トルクを付与した場合の変形前後の形状およびそのとき各部分に作用しているフォンミーゼスの応力をシミュレーションした。なお、部材が破断する破断応力は100[N/mm]に設定した。
実験例1−2は、実験例1−1の条件において、部材が破断するまで回転荷重上昇させた。実験例1−2では、結果として、回転加重が300[N・cm]となり、その条件でのシミュレーションとなった。
実験結果を図10、図11に示す。
図10は実験例1の実験結果の説明図であり、図10Aは実験例1−1の実験結果の説明図、図10Bは実験例1−1の実験結果を別の方向から見た状態の説明図である。
図11は実験例1の実験結果の説明図であり、図11Aは実験例1−2の実験結果の説明図、図11Bは実験例1−1の実験結果を側方から見た説明図である。
なお、図10、図11については、現行特許制度上、出願時にカラーの図面を添付することができないため、出願後に上申書においてカラーの図面を参考図として添付して提出する予定である。
図10、図11において、実験例1−1では、支持部24や搬送部26で部分的に応力が高くなっている部分が発生するが、最も応力が高くなっている支持部24の基端部側の部分でも、30MPa〜40MPa程度であり、破断応力の半分近くであり、破断しないことが確認された。図11Aにおいて、トルクが300N・cmの場合、最も応力が高くなる支持部24の基端部で破断することが確認された。なお、通常、画像形成装置UのトナーカートリッジKy〜Kkを駆動するためのモータとしては定格トルクが2.0N・m=200N・cm程度のものが使用されることが多い。さらに、実験の結果、倉庫等で3年程度保管されて現像剤が補給口側に自重で偏り、押し固められたような状態でも、駆動開始時のトルクが1.0[N・m]を超えることは少なく、その倍程度の期間保管された状態で駆動開始時のトルクが1.0[N・m]程度になるため、樹脂製のアジテータ16でも十分に実用に耐えられることが確認された。
次に、本発明の実施例2の説明を行うが、この実施例2の説明において、前記実施例1の構成要素に対応する構成要素には同一の符号を付して、その詳細な説明を省略する。
この実施例2は、下記の点で前記実施例1と相違しているが、他の点では前記実施例1と同様に構成されている。
図12は実施例2の搬送部材の説明図である。
図12において、実施例2のアジテータ116では、現像剤搬送方向Ybの上流側に配置された5つの第2螺旋部材123では、第2の搬送部126の一端部126bと軸部21との間が、一端側支持部127により連結されている。すなわち、上流側に配置された第2の搬送部126は、両持ち状態で支持されている。したがって、実施例2のアジテータ116では、現像剤搬送方向Ybの上流側に配置された5つの第2の搬送部126は、他端部126aおよび一端部126bの両方ともが自由端になっておらず、下流側に配置された4つの第1の搬送部26は、一端部26bが自由端となっている。
(実施例2の作用)
前記構成を備えた実施例2のアジテータ116では、搬送により現像剤が多くなる現像剤搬送方向Yb下流側では、片持ち状態の第1の搬送部26で駆動トルクの上昇や破損が低減されている。また、現像剤が比較的少なく第2の搬送部126に作用する負荷が比較的小さい現像剤搬送方向Yb上流側では両持ち状態の第2の搬送部126が配置されており、第2の搬送部126の変形や螺旋の広がりが抑制されている。したがって、軸方向後端で後カバー13に片持ち状態で回転可能に支持される軸部21では、回転時に軸部21が振れた場合に振れが大きくなりやすい前側、すなわち搬送方向上流側で、第2の搬送部126とカートリッジ本体11内周面とが接触しやすくなるが、実施例2では、第2の搬送部126の螺旋の広がりが抑制されており、第2の搬送部126がカートリッジ本体11内周面に接触することが、実施例1の場合に比べて低減されている。
次に、本発明の実施例3の説明を行うが、この実施例3の説明において、前記実施例1の構成要素に対応する構成要素には同一の符号を付して、その詳細な説明を省略する。
この実施例3は、下記の点で前記実施例1と相違しているが、他の点では前記実施例1と同様に構成されている。
図13は実施例3のアジテータの説明図であり、図13Aは斜視図、図13Bは図13Aの矢印XIIIB方向から見た図、図13Cは図13Aの矢印XIIIC方向から見た図である。
図13において、実施例3のアジテータ216の螺旋部材223では、実施例1の支持部24と異なり、実施例3の支持部224は、径方向に沿って直線状に延びている。また、これに応じて、搬送部226は、実施例1の場合に比べて、中心角が広く設定されている。
(実施例3の作用)
前記構成を備えた実施例3のアジテータ216では、実施例1と同様に、金属に比べて強度の弱い樹脂材料を使用しても搬送抵抗や駆動トルクが過大にならず、且つ、破損しにくく、原材料費や大量生産時の作製費用等が低減されたアジテータ16が実現、提供可能になっている。
次に、本発明の実施例4の説明を行うが、この実施例4の説明において、前記実施例1の構成要素に対応する構成要素には同一の符号を付して、その詳細な説明を省略する。
この実施例4は、下記の点で前記実施例1と相違しているが、他の点では前記実施例1と同様に構成されている。
図14は実施例4のアジテータの説明図であり、実施例1の図7Cに対応する図である。
図14において、実施例4のアジテータ316では、支持部24の近傍には、支持部24に隣接するように、径方向に延び且つ軸部21と搬送部26とを接続する第2の支持部の一例としての補強部328が形成されている。なお、実施例4では、補強部328は、支持部24に対して中心角で5°程度回転方向Yaの上流側の位置に配置されているが、支持部24に対して90°以下とすることが可能である。
(実施例4の作用)
前記構成を備えた実施例4のアジテータ316では、補強部328と支持部24とにより搬送部26が支持され、搬送部26に負荷が作用した場合に、基端側の他端部26aに作用する負荷を支持部24と補強部328の2つで受け、全体として、実施例1の場合に比べて、強度が高まっている。その他、実施例1と同様に、金属に比べて強度の弱い樹脂材料を使用しても搬送抵抗や駆動トルクが過大にならず、且つ、破損しにくく、原材料費や大量生産時の作製費用等が低減されたアジテータ16が実現、提供可能になっている。
図15は実施例4の作用説明図であり、図15Aは補強部が支持部に対して90°の位置に配置された状態の説明図、図15Bは補強部が支持部に対して180°の位置に配置された状態の説明図である。
なお、図15では、説明に必要な部材のみ図示し、図示された各部の図示も簡略化している。
図14、図15Aにおいて、実施例1では、補強部328は、支持部24に対して90°以下の位置に配置されている。図15Aに示すように、90°以下の位置に補強部328が配置されると、搬送部26が現像剤から反作用の力を受けて、軸部21の軸方向に沿った力を受けた場合、軸方向に対して傾斜する搬送部26の変形に伴って、支持部24および補強部328は、同様の方向にねじられるような力を受ける。従って、変形に耐える力が強くなり、変形が低減されている。仮に、図15Bに示すように、180°の位置に補強部が形成された場合、搬送部26が軸部21の軸方向に沿って変形する力を受けた場合、支持部24および補強部328には、ねじる方向ではなく軸方向の力になりやすく、軸方向に変形しやすくなる。したがって、図15Bに示す状態では、現像剤から受ける力が開放されても、変形状態からの復元が悪くなりやすい。
(変更例)
以上、本発明の実施例を詳述したが、本発明は、前記実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内で、種々の変更を行うことが可能である。本発明の変更例(H01)〜(H07)を下記に例示する。
(H01)前記実施例において、画像形成装置としての複写機を例示したが、これに限定されず、FAXやプリンタあるいはこれらすべてまたは複数の機能を備えた複合機とすることも可能である。また、4色分の像保持体PRy〜PRkおよび現像装置Gy〜Gk、潜像形成装置LHy〜LHkを有する画像形成装置を例示したが、これに限定されず、単色の画像形成装置や、像保持体および潜像形成装置が1つで4つの現像装置が回転して順次像保持体に対向する回転式の画像形成装置にも適用可能である。
(H02)前記実施例において、緩傾斜部33aを前側螺旋部材31にのみ設けたが、この構成に限定されず、搬送部26,126,226に設けることも可能である。
(H03)前記実施例において、流出口撹拌部材22や前側螺旋部材31は省略したり、螺旋部材23,123,223に替えることも可能である。
(H04)前記実施例において、4色のトナーカートリッジKy,Km,Kc,Kkで、アジテータ16を共通化することを例示したが、この構成に限定されず、各トナーカートリッジでアジテータの構成を替えることも可能である。例えば、使用頻度の高い黒色のトナーカートリッジKkのみ大容量化し、大容量化に応じてアジテータ16の径や形状も変更することが可能である。
(H05)前記実施例において、螺旋部材23,123,223の数や配置間隔、位相のずれ、搬送部の中心角等は、実施例に例示した具体的な数値に限定されず、任意に変更可能である。例えば、位相は中心角が180°間隔で配置したが、この設定に限定されず、270°間隔や120°間隔等に設定し、これに対応して、螺旋状の搬送部26,126,226の中心角も変更することが可能である。また、例えば、変形時の搬送部26,126,226と、カートリッジ本体11の内壁面との接触を回避する場合、前記搬送部26の他端部26aから搬送部26の一端部26bまでの回転軸21の回転方向Yaに沿った長さが、回転軸21を中心として搬送部26の径方向の外端までの直径の長さ以下に設定することが望ましい。
(H06)前記実施例において、トナーカートリッジKy〜Kkで使用されるアジテータ16について説明をしたが、トナーカートリッジKy〜Kk用のアジテータに限定されず、画像形成装置内で現像剤を搬送するための搬送部材として使用可能である。例えば、トナーカートリッジKy〜Kkの補給口から流入した現像剤を、現像装置まで搬送する補給経路に配置された搬送部材や、クリーナCLy〜CLk、CLbで回収された現像剤を廃棄現像剤容器に搬送する廃棄経路に配置された搬送部材として使用することも可能である。
(H07)前記実施例において、粉体の一例としての現像剤を搬送する搬送部材16,116,216,316を例示したが、この構成に限定されず、現像剤以外の粉体、例えば、小麦粉や粉体状の樹脂素材、薬剤等の搬送にも使用することが可能である。
図1は本発明の実施例1の画像形成装置の斜視図である。 図2は本発明の実施例1の画像形成装置の全体説明図である。 図3は実施例1の画像形成装置の要部拡大説明図である。 図4は実施例1の画像形成装置のフロントカバーが開放されて、黄色のトナーカートリッジが取り外された状態の説明図である。 図5は本実施例1のトナーカートリッジの要部説明図である。 図6は実施例1の搬送部材の斜視図である。 図7は実施例1の搬送部材の説明図であり、図7Aは側面図、図7Bは図7Aの矢印VIIB方向から見た図、図7Cは図7Aの矢印VIIC方向から見た図、図7Dは図7AのVIID−VIID線断面図、図7Eは図7Aの矢印VIIE方向から見た図である。 図8は実施例1の支持部と回転軸との境界部分の要部説明図である。 図9は搬送部の変形と搬送性能との説明図であり、図9Aは実施例1のように下流側に向けて搬送部が延びる場合の変形と搬送性能との説明図、図9Bは上流側に向けて搬送部が延びる場合の変形と搬送性能との説明図である。 図10は実験例1の実験結果の説明図であり、図10Aは実験例1−1の実験結果の説明図、図10Bは実験例1−1の実験結果を別の方向から見た状態の説明図である。 図11は実験例1の実験結果の説明図であり、図11Aは実験例1−2の実験結果の説明図、図11Bは実験例1−1の実験結果を側方から見た説明図である。 図12は実施例2の搬送部材の説明図である。 図13は実施例3のアジテータの説明図であり、図13Aは斜視図、図13Bは図13Aの矢印XIIIB方向から見た図、図13Cは図13Aの矢印XIIIC方向から見た図である。 図14は実施例4のアジテータの説明図であり、実施例1の図7Cに対応する図である。 図15は実施例4の作用説明図であり、図15Aは補強部が支持部に対して90°の位置に配置された状態の説明図、図15Bは補強部が支持部に対して180°の位置に配置された状態の説明図である。
符号の説明
11…現像剤収容部、
16…搬送部材、
21…回転軸、
24,224…支持部、
26,126,226…搬送部、
26…第1の搬送部、
126…第2の搬送部、
26a,126a,226a…他端部、
26b,126b,226b…一端部、
328…補強部、
CLy,CLm,CLc,CLk,CLb…清掃器、
F…定着装置、
Gy,Gm,Gc,Gk…現像装置、
Ky,Km,Kc,Kk…現像剤搬送装置、
LHy,LHm,LHc,LHk…潜像形成装置、
PRy,PRm,PRc,PRk…像保持体、
T1+B+T2…転写装置、
U…画像形成装置。

Claims (8)

  1. 回転軸と、
    前記回転軸の軸方向に対して螺旋状に延び、一端が自由端により構成され、回転軸の回転時に粉体を搬送する搬送部と、
    前記回転軸に設けられ、前記搬送部の他端部を支持する支持部と、
    を備え、
    前記搬送部を支持する部材として、前記支持部から90°以上の間隔を空けて配置された支持部を有していないことを特徴とする粉体搬送用の搬送部材。
  2. 前記回転軸を中心とした螺旋状の弧の中心角が360°未満に設定された
    ことを特徴とする請求項1に記載の粉体搬送用の搬送部材。
  3. 前記支持部に隣接して配置され、前記搬送部の他端部と前記回転軸との間を接続する補強部と、
    を備えたことを特徴とする請求項1または2に記載の粉体搬送用の搬送部材。
  4. 現像剤が収容される現像剤収容部と、
    回転軸と、前記回転軸の軸方向に対して螺旋状に延び、一端が自由端により構成され、回転軸の回転時に粉体を搬送する搬送部と、前記回転軸に設けられ、前記搬送部の他端部を支持する支持部とを有し、前記搬送部を支持する部材として、前記支持部から90°以上の間隔を空けて配置された支持部を有していない搬送部材と、
    を備え、
    前記搬送部材は、前記他端から前記一端に向けて現像剤が搬送されることを特徴とする現像剤収容容器。
  5. 前記搬送部の一端部から前記搬送部の前記他端部までの回転軸の回転方向に沿った長さが、前記回転軸を中心として前記搬送部の径方向の外端までの直径の長さ以下に設定された
    ことを特徴とする請求項4に記載の現像剤収容容器。
  6. 前記回転軸の軸方向に対して現像剤搬送方向下流側に配置され、前記搬送部により構成された第1の搬送部と、
    前記回転軸の軸方向に対して現像剤搬送方向上流側に配置された第2の搬送部であって、前記回転軸の軸方向に対して螺旋状に延び回転軸の回転時に粉体を搬送する搬送部と、前記回転軸に設けられて前記搬送部の一端部を支持する支持部と、前記回転軸に設けられて前記搬送部の他端部を支持する支持部と、を有する前記第2の搬送部と、
    を備えたことを特徴とする請求項4または5に記載の現像剤収容容器。
  7. 像保持体と、
    前記像保持体表面に潜像を形成する潜像形成装置と、
    前記像保持体表面の潜像を可視像に現像する現像装置と、
    前記像保持体表面の可視像を媒体に転写する転写装置と、
    前記媒体表面の可視像を定着する定着装置と、
    前記現像装置に供給される現像剤が収容される現像剤収容部と、
    前記現像剤収容部の内部に回転可能に支持された搬送部材であって、回転軸と、前記回転軸の軸方向に対して螺旋状に延び、一端が自由端により構成され、回転軸の回転時に粉体を搬送する搬送部と、前記回転軸に設けられ、前記搬送部の他端部を支持する支持部とを有し、前記搬送部を支持する部材として、前記支持部から90°以上の間隔を空けて配置された支持部を有していない搬送部材と、
    を備えたことを特徴とする画像形成装置。
  8. 像保持体と、
    前記像保持体表面に潜像を形成する潜像形成装置と、
    前記像保持体表面の潜像を可視像に現像する現像装置と、
    前記像保持体表面の可視像を媒体に転写する転写装置と、
    前記媒体表面の可視像を定着する定着装置と、
    転写後の前記像保持体表面の残留物を清掃する清掃器と、
    前記清掃器で回収された現像剤が収容される現像剤収容部と、
    前記現像剤収容部の内部に回転可能に支持された搬送部材であって、回転軸と、前記回転軸の軸方向に対して螺旋状に延び、一端が自由端により構成され、回転軸の回転時に粉体を搬送する搬送部と、前記回転軸に設けられ、前記搬送部の他端部を支持する支持部とを有し、前記搬送部を支持する部材として、前記支持部から90°以上の間隔を空けて配置された支持部を有していない搬送部材と、
    を備えたことを特徴とする画像形成装置。
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