JP2010156910A - 粉体搬送装置及び画像形成装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】粉体の流動性が変動した場合でも、粉体の搬送量の変動を抑制する。
【解決手段】第2搬送領域H2において、搬送部材64の1回転あたりの搬送可能体積を第1搬送領域H1よりも少なくする。具体的には、第2搬送領域H2において、搬送部材64の回転軸64Aの軸径を第1搬送領域H1よりも大きくする。トナーの流動性差によってトナー収容室58から取込領域Tで搬送部材64の羽根部材64B間に取り込まれるトナー量が変動してしまうが、その後のトナー搬送領域内で「トナー搬送可能量が高い部分」「トナー搬送可能量が少ない部分」の順に設けることで、取込領域Tでの変動分が吸収されてトナー搬送量が安定する。
【選択図】図2

Description

本発明は、粉体搬送装置及び画像形成装置に関する。
粉体搬送装置としては、特許文献1に開示される粉体搬送装置が公知である。特許文献1に開示される粉体搬送装置は、粉体搬送管43Y内に収容され、その運動によって搬送方向下流側へ移動する移動力を粉体に付与し、粉体を搬送する粉体搬送用部材70Yを設け、粉体搬送管43Y内の少なくとも一部に、粉体搬送管43Y内における粉体搬送用部材70Yの他の部分より、管内粉体通過規制能力が高い部分Aを設けている。
特開2005−24665号公報(図8)
本発明は、粉体の流動性が変動した場合でも、粉体の搬送量の変動を抑制することを課題とする。
本発明の請求項1に係る粉体搬送装置は、粉体が収容される第1粉体収容室から、粉体が収容される第2粉体室に向けて粉体を搬送するための搬送路と、前記搬送路に配置され、回転可能な回転軸とその回転軸の軸周りに螺旋状に設けられ前記回転軸の回転により前記粉体を搬送可能な羽根部材とを有する搬送部材と、前記搬送部材が配置された前記搬送路上に形成され、前記第1粉体収容室から前記粉体が取り込まれる取込口を有する取込領域と、前記搬送部材が配置された前記搬送路上に形成され、前記取込領域よりも搬送方向下流側に配置された第1搬送領域と、前記搬送部材が配置された前記搬送路上に形成され、前記第1搬送領域よりも搬送方向下流側に配置され、前記搬送部材の1回転あたりの搬送可能体積が前記第1搬送領域よりも少ない第2搬送領域と、を備える。
本発明の請求項2に係る粉体搬送装置は、請求項1の構成において、前記第2搬送領域において、前記搬送部材の回転軸の軸径が前記第1搬送領域よりも大きい。
本発明の請求項3に係る粉体搬送装置は、請求項1又は請求項2の構成において、前記第2搬送領域において、前記搬送部材の羽根部材の外径が前記第1搬送領域よりも小さい。
本発明の請求項4に係る粉体搬送装置は、請求項3の構成において、前記第2搬送領域において、前記搬送路の通路幅が前記第1搬送領域よりも狭い。
本発明の請求項5に係る画像形成装置は、粉体としてのトナーを搬送する請求項1〜4のいずれか1項に記載の粉体搬送装置と、前記粉体搬送装置によって搬送されたトナーを含む現像剤を収容する前記第2粉体室としての現像室を有する現像装置と、表面に形成された静電潜像が前記現像装置の前記現像剤によって現像される像保持体と、を備える。
本発明の請求項1の構成によれば、第1搬送領域及び第2搬送領域において搬送部材の1回転あたりの搬送可能体積が同じである構成に比べ、粉体の流動性が変動した場合でも粉体の搬送量の変動を抑制できる。
本発明の請求項2の構成によれば、第1搬送領域及び第2搬送領域において搬送部材の回転軸の軸径が同じである構成に比べ、粉体の流動性が変動した場合でも粉体の搬送量の変動を抑制できる。
本発明の請求項3の構成によれば、第1搬送領域及び第2搬送領域において搬送部材の羽根部材の外径が同じである構成に比べ、粉体の流動性が変動した場合でも粉体の搬送量の変動を抑制できる。
本発明の請求項4の構成によれば、第1搬送領域及び第2搬送領域において搬送路の通路幅が同じである構成に比べ、粉体の流動性が変動した場合でも粉体の搬送量の変動を抑制できる。
本発明の請求項5の構成によれば、第1搬送領域及び第2搬送領域において搬送部材の1回転あたりの搬送可能体積が同じである構成に比べ、トナーの流動性が変動した場合でもトナーの搬送量の変動を抑制できる。
図1は、本実施形態に係る画像形成装置の全体構成を示す概略図である。 図2は、本実施形態(実施例1)に係るトナー搬送装置の構成を示す概略図である。 図3は、実施例1におけるDispense Rateの推移を示すグラフである。 図4は、変形例に係る(実施例2)に係るトナー搬送装置の構成を示す概略図である。 図5は、実施例2におけるDispense Rateの推移を示すグラフである。 図6は、比較例1に係るトナー搬送装置の構成を示す概略図である。 図7は、比較例1におけるDispense Rateの推移を示すグラフである。 図8は、比較例2に係るトナー搬送装置の構成を示す概略図である。 図9は、比較例2におけるDispense Rateの推移を示すグラフである。 図10は、比較例3に係るトナー搬送装置の構成を示す概略図である。 図11は、比較例3におけるDispense Rateの推移を示すグラフである。
以下に、本発明に係る実施形態の一例を図面に基づき説明する。
(本実施形態に係る画像形成装置の全体構成)
まず、本実施形態に係る画像形成装置の全体構成を説明する。図1は、本実施形態に係る画像形成装置の全体構成を示す概略図である。
画像形成装置10は、用紙等の記録媒体Pが収容される記録媒体収容部12と、記録媒体Pにトナー画像を形成する画像形成部14と、記録媒体収容部12から画像形成部14へ記録媒体Pを搬送する搬送手段16と、画像形成部14によって形成されたトナー画像を記録媒体Pに定着させる定着装置18と、定着装置18によってトナー画像が定着された記録媒体Pが排出される記録媒体排出部20と、を備えている。
画像形成部14は、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(K)の各色のトナー画像が形成される画像形成ユニット22Y、22M、22C、22Kと、画像形成ユニット22Y、22M、22C、22Kで形成されたトナー画像が転写される中間転写体の一例としての中間転写ベルト24と、画像形成ユニット22Y、22M、22C、22Kで形成されたトナー画像を中間転写ベルト24に転写する一次転写部材の一例としての一次転写ロール26と、中間転写ベルト24に転写されたトナー画像を記録媒体Pに転写する二次転写部材の一例としての二次転写ロール28と、を備えている。
画像形成ユニット22Y、22M、22C、22Kは、表面に静電潜像が形成される像保持体として、一方向(図1において反時計回り方向)へ回転する感光体ドラム30をそれぞれ有している。
各感光体ドラム30の周囲には、感光体ドラム30の回転方向上流側から順に、感光体ドラム30の表面を帯電させる帯電装置32と、帯電した感光体ドラム30の表面を露光して感光体ドラム30の表面に静電潜像を形成する露光装置34と、感光体ドラム30の表面に形成された静電潜像を現像してトナー画像を形成する現像装置36と、トナー画像が中間転写ベルト24に転写された後の感光体ドラム30の表面を除電する除電装置38と、トナー画像が中間転写ベルト24に転写された後の感光体ドラム30の表面に残留しているトナーを除去する除去装置40と、が設けられている。
中間転写ベルト24の上方には、粉体が収容される第1粉体収容室の一例として、トナーを収容するトナー収容室58が設けられている。このトナー収容室58は、画像形成ユニット22Y、22M、22C、22Kごとに設けられている。各トナー収容室58から画像形成ユニット22Y、22M、22C、22Kの現像装置36へトナーが供給されるようになっている。
現像装置36は、粉体が収容される第2粉体室の一例として、トナー及び磁性キャリアを含む現像剤を収容する現像室36Aを有している。現像室36Aには、現像剤を攪拌しながら搬送する搬送部材36Bと、搬送部材36Bに搬送された現像剤を保持する現像剤保持体の一例としての現像ロール36Cが設けられている。この現像ロール36Cに保持したトナーが感光体ドラム30の表面に付着されて、静電潜像が現像される。
トナー収容室58と現像室36Aとの間には、粉体を搬送する粉体搬送装置として、トナー収容室58から現像室36Aに向けてトナーを搬送するトナー搬送装置60が設けられている。トナー搬送装置60の構成については、後述する。
なお、本実施形態に係るトナー搬送装置60は、トナー以外の粉体を搬送する場合に適用してもよい。例えば、周囲環境の変化や製造条件等に伴い流動性が変化する、トナー以外の粉体においても、トナー搬送装置60は適用が可能である。
中間転写ベルト24は、二次転写ロール28に対向する対向ロール42、駆動ロール44及び支持ロール46によって支持され、感光体ドラム30と接触しながら一方向(図1において時計回り方向)へ循環移動するようになっている。
中間転写ベルト24上には、中間転写ベルト24上に残留しているトナーを除去するトナー除去部48が設けられている。
一次転写ロール26は、中間転写ベルト24を挟んで、感光体ドラム30に対向している。一次転写ロール26と感光体ドラム30との間には、感光体ドラム30上のトナー画像が中間転写ベルト24に一次転写される一次転写位置が形成される。この一次転写位置において、一次転写ロール26が感光体ドラム30の表面のトナー画像を圧接力と静電力により中間転写ベルト24に転写するようになっている。
二次転写ロール28は、中間転写ベルト24を挟んで対向ロール42と対向している。二次転写ロール28と対向ロール42との間には、中間転写ベルト24上のトナー画像が記録媒体Pに二次転写される二次転写位置が形成される。
搬送手段16は、記録媒体収容部12に収容された記録媒体Pを送り出す送出ロール50と、送出ロール50によって送り出された記録媒体Pを二次転写位置へ挟持搬送する搬送ロール対52と、を備えている。
定着装置18は、二次転写位置より搬送方向下流側に配置されており、二次転写位置で転写されたトナー画像を記録媒体Pへ定着させる。
定着装置18よりも搬送方向下流側には、記録媒体Pを挟持搬送する搬送ロール対54、記録媒体Pを記録媒体排出部20へ排出する排出ロール対56が、この順で配置されている。
次に、本実施形態に係る画像形成装置における、画像を形成する画像形成動作について説明する。
本実施形態に係る画像形成装置10において、記録媒体Pへ画像を形成する場合は、まず記録媒体収容部12から送り出された記録媒体Pが、搬送ロール対52によって二次転写位置へ送り込まれる。
一方、中間転写ベルト24には、画像形成ユニット22Y、22M、22C、22Kで形成された各色のトナー画像が重ねられて、カラー画像が形成される。二次転写位置へ送り込まれた記録媒体Pは、中間転写ベルト24上に形成されたカラー画像が転写される。
トナー画像が転写された記録媒体Pは、定着装置18へ搬送され、転写されたトナー画像が定着装置18により定着される。トナー画像が定着された記録媒体Pは、排出ロール対56により記録媒体排出部20へ排出される。以上のように、一連の画像形成動作が行われる。
(本実施形態に係るトナー搬送装置の構成)
次に、本実施形態に係るトナー搬送装置の構成を説明する。図2は、本実施形態に係るトナー搬送装置の構成を示す概略図である。
本実施形態に係るトナー搬送装置60は、トナー収容室58から現像室36Aに向けてトナーを搬送するための搬送路62と、搬送路62に配置されトナーを搬送する搬送部材64とを備えている。
トナー収容室58は、トナーが収容されるトナー収容容器82の内部に形成されている。トナー収容容器82は、例えば、画像形成装置10の装置内に着脱され、トナーが収容されるトナーカートリッジで構成される。
搬送路62は、横方向に伸びる搬送管72の内部と、搬送管72の一端部に連結され縦方向に伸びる搬送管74の内部とに形成されている。搬送管72の内部に、搬送部材64が配置されている。
搬送部材64は、搬送スクリューで構成されており、回転可能な回転軸64Aと、その回転軸64Aにその軸周りに螺旋状に設けられ回転軸64Aの回転によりトナーを搬送可能な羽根部材64Bとを備えている。
回転軸64Aの一端部(図2における右端部)には、ギア部66が設けられている。このギア部66は、図示しない駆動部の駆動軸70に設けられたギア部68と噛み合っている。これにより、駆動部の駆動力によって駆動軸70が回転し、この回転力がギア部68及びギア部66を介して、回転軸64Aに伝達される。駆動軸70の回転力が伝達された回転軸64Aが回転して羽根部材64Bでトナーが搬送される。
回転軸64Aの他端部には、回転軸64Aの回転運動を往復運動に変換するクランク76が連結されている。クランク76には、螺旋状に巻かれたコイル78の一端が連結されている。これにより、回転軸64Aの回転運動は、クランク76によって往復運動に変換されて、コイル78が上下動する。
搬送管72内には、トナー収容室58からトナーが取り込まれる取込口80を有する取込領域Tが、搬送部材64が配置された搬送路62上に形成されている。取込口80は、トナー収容室58の下方であって、搬送管72の上部に形成されている。トナー収容室58から落下するトナーが、取込口80から搬送管72内の搬送路62に取り込まれる。
取込領域Tにおいては、取込口80から取り込まれたトナーが搬送部材64によって下流へ搬送される。なお、取込領域Tは、取込口80の一端(二点鎖線80Aの部分)から他端(二点鎖線80Bの部分)までの領域をいう。
また、搬送管72内には、取込領域Tよりも搬送方向下流側に配置された第1搬送領域H1が、搬送部材64が配置された搬送路62上に形成されている。第1搬送領域H1においては、取込領域Tから搬送されたトナーが搬送部材64によって下流へ搬送される。
また、搬送管72内には、第1搬送領域H1よりも搬送方向下流側に配置された第2搬送領域H2が、搬送部材64が配置された搬送路62上に形成されている。第2搬送領域H2においては、第1搬送領域H1から搬送されたトナーが搬送部材64によって下流へ搬送される。
ここで、第2搬送領域H2においては、搬送部材64の1回転あたりの搬送可能体積が第1搬送領域H1よりも少なくなっている。具体的には、第2搬送領域H2において、搬送部材64の回転軸64Aの軸径が第1搬送領域H1よりも大きくなっている。
例えば、取込領域T及び第1搬送領域H1における回転軸64Aの軸径が3mmとした場合に、例えば、第2搬送領域H2における回転軸64Aの軸径が8mm以上9mm以下とされる。
なお、この場合においては、羽根部材64Bの外径は、例えば、12mmとされ、搬送管72の内径(搬送路62の通路幅)は、14mmとされ、羽根部材64Bの1ピッチは、14mmとされる。なお、1ピッチとは、羽根部材64Bの頂点と、その頂点と回転軸64Aの軸方向に沿って隣接する羽根部材64Bの頂点との間隔である。
また、第2搬送領域H2は、例えば、羽根部材64Bの1ピッチ以上2ピッチ以下の長さとされ、第1搬送領域H1は、例えば、羽根部材64Bの0.5ピッチ以上1.5ピッチ以下の長さとされ、取込領域Tは、例えば、羽根部材64Bの1.5ピッチの長さとされる。
なお、図中において、回転軸64Aの軸径を長さAで示し、羽根部材64Bの外径を長さBで示し、搬送管72の内径を長さCで示している。
第2搬送領域H2において搬送部材64の1回転あたりの搬送可能体積を第1搬送領域H1よりも少なくする構成としては、第2搬送領域H2において搬送部材64の回転軸64Aの軸径を第1搬送領域H1よりも大きくする構成に限られない。例えば、図4に示すように、第2搬送領域において、搬送部材64の羽根部材64Bの外径が第1搬送領域H1よりも小さく、搬送管72の内径(搬送路62の通路幅)が第1搬送領域H1よりも狭い構成であってもよい。
なお、この場合、第1搬送領域H1及び第2搬送領域H2において、搬送部材64の羽根部材64Bの外径が異なれば、搬送管72の内径(搬送路62の通路幅)を同じとしてもよい。
また、第2搬送領域H2において搬送部材64の1回転あたりの搬送可能体積を第1搬送領域H1よりも少なくする構成としては、第2搬送領域H2において、搬送部材64の回転軸64Aの軸径を第1搬送領域H1よりも大きくすると共に搬送部材64の羽根部材64Bの外径を第1搬送領域H1よりも小さくする構成であってもよい。
また、第2搬送領域H2において搬送部材64の1回転あたりの搬送可能体積を第1搬送領域H1よりも少なくする構成としては、第2搬送領域において、搬送部材64の羽根部材64Bの1ピッチの間隔を第1搬送領域H1よりも狭くする構成であってもよい。
(評価)
次に、実施例1、2及び比較例1〜3に対して行った評価について説明する。
この評価では、上記の実施形態の構成において、羽根部材64Bの1ピッチを14mmとし、取込領域Tを羽根部材64Bの1.5ピッチの長さに設定し、第1搬送領域H1を羽根部材64Bの1.5ピッチの長さに設定し、第2搬送領域H2を羽根部材64Bの2ピッチの長さに設定した。
そして、実施例1、2及び比較例1〜3ごとに、回転軸64Aの軸径、羽根部材64Bの外径及び搬送管72の内径を設定して評価を行った。
評価は、高温環境化での保管により熱ストレスを受けたトナーと、熱ストレスを受けていないトナーとを使用して、トナーカートリッジ1本分の単位時間あたりのトナー搬送量(Dispense Rate)を算出することで行った。
<実施例1>
実施例1では、取込領域T、第1搬送領域H1及び第2搬送領域H2において、搬送管72の内径を14mmとし、羽根部材64Bの外径を12mmとした。また、取込領域T及び第1搬送領域H1において回転軸64Aの軸径を3mmとし、第2搬送領域H2において回転軸64Aの軸径を9mmとした(図2参照)。
実施例1の評価の結果、図3に示すように、熱ストレスを受けたトナーと熱ストレスを受けていないトナーとの違いによるDispense Rateの差は3%であった。
なお、Dispense Rateの絶対値が低下しているが、回転軸64Aを回転駆動する回転速度を必要に応じて速くしたり、搬送部材64の羽根部材64Bの外径を大きくしたりする等の対応で、Dispense Rateの絶対値を上昇させることが可能である。
<実施例2>
実施例2では、取込領域T、第1搬送領域H1及び第2搬送領域H2において、回転軸64Aの軸径を3mmとした。また、取込領域T及び第1搬送領域H1において、搬送管72の内径を14mmとし、羽根部材64Bの外径を12mmとした。また、第2搬送領域H2において、搬送管72の内径を9.5mmとし、羽根部材64Bの外径を8.5mmとした。(図4参照)
実施例2の評価の結果、図5に示すように、熱ストレスを受けたトナーと熱ストレスを受けていないトナーとの違いによるDispense Rateの差は7%であった。
<比較例1>
比較例1では、取込領域T、第1搬送領域H1及び第2搬送領域H2において、搬送管72の内径を14mmとし、羽根部材64Bの外径を12mmとし、回転軸64Aの軸径を3mmとした(図6参照)。
比較例1の評価の結果、図7に示すように、熱ストレスを受けたトナーと熱ストレスを受けていないトナーとの違いによるDispense Rateの差は25%であった。
<比較例2>
比較例2では、取込領域T、第1搬送領域H1及び第2搬送領域H2において、搬送管72の内径を14mmとし、羽根部材64Bの外径を12mmとし、回転軸64Aの軸径を9mmとした(図8参照)。
比較例2の評価の結果、図9に示すように、熱ストレスを受けたトナーと熱ストレスを受けていないトナーとの違いによるDispense Rateの差は33%であった。
<比較例3>
比較例3では、取込領域T、第1搬送領域H1及び第2搬送領域H2において、搬送管72の内径を14mmとし、羽根部材64Bの外径を12mmとした。
取込領域Tにおいて、回転軸64Aの軸径を3mmとし、第1搬送領域H1及び第2搬送領域H2において、回転軸64Aの軸径を9mmとした(図10参照)。
比較例3の評価の結果、図11に示すように、熱ストレスを受けたトナーと熱ストレスを受けていないトナーとの違いによるDispense Rateの差は27%であった。
以上のように、熱ストレスを受けたトナーと熱ストレスを受けていないトナーとの違いによるDispense Rateの差は、比較例1〜3において25%、33%、27%であるのに対して、実施例1、2において3%、7%、と改善されている。
また、比較例3では、取込領域Tと、第1搬送領域H1及び第2搬送領域H2との間で、
搬送部材64の1回転あたりの搬送可能体積を変えたにもかかわらず、改善が見られなかった。すなわち、実施例1、2のように、第1搬送領域H1と第2搬送領域H2との間で、搬送部材64の1回転あたりの搬送可能体積を変えることが、重要であることがわかる。
これは、おそらく、トナーの流動性差によってトナー収容室58から取込領域Tで搬送部材64の羽根部材64B間に取り込まれるトナー量が変動してしまうが、その後のトナー搬送領域内で「トナー搬送可能量が高い部分」「トナー搬送可能量が少ない部分」の順に設けることで、取込領域Tでの変動分が吸収されてトナー搬送量が安定するものと考えられる。
本発明は、上記の実施形態に限るものではなく、種々の変形、変更、改良が可能である。
10 画像形成装置
30 感光体ドラム(像保持体)
36 現像装置
60 トナー搬送装置(粉体搬送装置)
62 搬送路
64 搬送部材
H1 搬送領域
H2 搬送領域
T 取込領域

Claims (5)

  1. 粉体が収容される第1粉体収容室から、粉体が収容される第2粉体室に向けて粉体を搬送するための搬送路と、
    前記搬送路に配置され、回転可能な回転軸とその回転軸の軸周りに螺旋状に設けられ前記回転軸の回転により前記粉体を搬送可能な羽根部材とを有する搬送部材と、
    前記搬送部材が配置された前記搬送路上に形成され、前記第1粉体収容室から前記粉体が取り込まれる取込口を有する取込領域と、
    前記搬送部材が配置された前記搬送路上に形成され、前記取込領域よりも搬送方向下流側に配置された第1搬送領域と、
    前記搬送部材が配置された前記搬送路上に形成され、前記第1搬送領域よりも搬送方向下流側に配置され、前記搬送部材の1回転あたりの搬送可能体積が前記第1搬送領域よりも少ない第2搬送領域と、
    を備える粉体搬送装置。
  2. 前記第2搬送領域において、前記搬送部材の回転軸の軸径が前記第1搬送領域よりも大きい請求項1に記載の粉体搬送装置。
  3. 前記第2搬送領域において、前記搬送部材の羽根部材の外径が前記第1搬送領域よりも小さい請求項1又は請求項2に記載の粉体搬送装置。
  4. 前記第2搬送領域において、前記搬送路の通路幅が前記第1搬送領域よりも狭い請求項3に記載の粉体搬送装置。
  5. 粉体としてのトナーを搬送する請求項1〜4のいずれか1項に記載の粉体搬送装置と、
    前記粉体搬送装置によって搬送されたトナーを含む現像剤を収容する前記第2粉体室としての現像室を有する現像装置と、
    表面に形成された静電潜像が前記現像装置の前記現像剤によって現像される像保持体と、
    を備える画像形成装置。
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