JP2010211051A - 現像剤補給装置、現像装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 レイアウトの自由度が高く、比較的低廉で大容量な現像剤搬送が可能な一軸偏心スクリューポンプを間欠動作して用いる場合でも、耐久性がよく良好な現像剤の搬送を行える現像剤補給装置を提供する。
【解決手段】 現像装置５６Ｙ〜５６Ｋに現像剤Ｔを補給する現像剤補給装置２００Ｙ〜２００Ｋは、現像剤が収納された容器１Ｙ〜１Ｋから現像剤貯留部７Ｙ〜７Ｋへと排出された現像剤を吸引する一軸偏心スクリューポンプ３０Ｙ〜３０Ｋと、一軸偏心スクリューポンプで吸引された現像剤を現像装置へと搬送する現像剤搬送路２０Ｙ〜２０Ｋとを有し、一軸偏心スクリューポンプは一軸偏心形状の長円穴３３Ｙ１〜３３Ｋ１が貫通形成された弾性のステータ３３Ｙ〜３３Ｋと、断面が一軸偏心の円形であって長円穴の貫通方向Ｂに延びて同長円穴に配置されて回転するロータ３２Ｙ〜３２Ｋと、ステータの貫通方向への変形を拘束する拘束手段４００Ｙ〜４００Ｋを有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、現像剤補給装置と現像装置及びこれらを備えた複写機、プリンタ、ファクシミリまたはこれらの複合機等の画像形成装置に関する。

特許文献１には、複写機等の画像形成装置において大容量の現像剤を収容して稼働率を高めるために、複数のトナーボトル（現像剤容器）を設置した現像剤補給装置が開示されている。この文献において、複数のトナーボトルは、それぞれトナーの排出口となる開口部を備え、その開口部にはキャップが設置されている。そして、複数のトナーボトルがトナーバンクの各ボトル設置部にそれぞれセットされた状態で、トナー排出を行う１つのトナーボトルのキャップがキャップ開閉機構によって離脱される。キャップが離脱されて開口部が開放されたトナーボトルは、ボトル駆動部によって適宜に回転駆動されて、トナーボトル内のトナーが開口部から排出される。排出されたトナーは現像剤容器に貯留され、その底部から現像装置に至るトナー搬送路を介して現像装置へ搬送される。このトナー搬送路には、一般にトナー搬送スクリュが設置されている。そして、単色の画像形成装置において、複数のトナーボトルを備えている場合、１つのトナーボトルが空（トナーエンド）になると、他のトナーボトルからのトナーの排出が開始される。このように大容量のトナー供給を確保することで、装置の稼働率を高めて画像形成を行っている。

特許文献２には、現像剤容器に収容されたトナーを一軸偏心スクリューポンプによって吸引して現像装置に補給する技術が記載されている。このようなトナー搬送に一軸偏心スクリューポンプを用いる場合、特許文献１のようなトナー搬送スクリュを用いるようなトナー搬送路ではなくて、フレキシブルなチューブを用いたトナー搬送路となる。このため、一軸偏心スクリューポンプを用いた現像剤補給装置は、レイアウトの自由度が高く、比較的低廉なものとなる。

特許文献１のような構成であると、トナーボトルの複数の実装やトナーボトルの大容量化することで、ユーザーが行う画像形成装置へのメンテナンス作業を低減することができる。また、特許文献２のような、一軸偏心スクリューポンプとフレキシブルなチューブを用い、トナーの搬送にポンプの吸引力を利用した現像剤補給装置であると、画像形成装置として求められる省スペース化に対し、現像剤補給装置の実装位置や、大容量を必要とするトナーボトルの実装位置、またトナー補給を必要とする現像装置の実装位置を設計するにあたり、柔軟に対応することができ、小型化の要求に答えうる製品の提供が可能となる。

特許文献３には、一軸偏心スクリューポンプを利用した現像剤補給装置の信頼性をより高めて、画像形成装置としてより高品質で高信頼性な製品を提供するために、現像剤補給装置の動作中に一軸偏心スクリューポンプが空の状態で駆動されないように、動作として適当となる制御条件が開示されている。

従来の一軸偏心スクリューポンプを用いた現像剤補給装置においては、特許文献３に記載のように、その動作時に、ポンプのステータとなる一軸偏心形状の長円穴を中心に貫通形成された弾性部材に対して吐出力を生じる側の端部のみにリブを設け、このリブにてステータを固定している。このリブは、ステータの成型時に、ステータ形状の一部として一体成型して設けると、一軸偏心スクリューポンプのステータの外周に剛体部材（例えば金属製の管材）を接着して固定する必要がなく、安価で容易な組み立てが可能となる。

ステータは、その長円穴に、ロータとなる一軸偏心形状の円形断面を備えた軸が挿入され、この軸の回転運動にて軸方向に絶えず圧縮力を受けるような状態となっている。このような圧縮力は、ロータとステータの摩擦によって生じるため、現像剤を搬送している際には絶えず流動搬送される現像剤が潤滑剤となり、摩擦力および圧縮力の発生は小さくなるため、ステータの変形に対しては問題にならない。

しかし、電子写真方式の画像形成装置では、最終的な画像形成動作の安定と、画像の高品質化がもっとも重要な要求項目であり、それらの実現のために画像形成装置で用いる一軸偏心スクリューポンプには、一般の一軸偏心スクリューポンプの使用条件とは異なり、連続的に現像剤を搬送するような動作ではなく、必要な時に必要な時間の動作が求められる。その結果、一般の使用条件と異なり短時間の間欠動作を多数回行うこととなる。

前述した圧縮力は、当然のことながら、静止摩擦力を振り切る必要のあるポンプ動作開始時がもっとも大きくなる。さらにポンプ動作開始時は、一軸偏心スクリューポンプに十分な吸引力を発生させることができないため、トナーの吸引量が少なくなり十分な潤滑機能が得られない。

このような潤滑機能が充分でなく、短時間での間欠動作を多数回重ねると、弾性のステータには弾性変形ではない塑性変形的な疲労ひずみが蓄積され、その結果としてステータの全長が短くなってしまう。この疲労的なひずみの蓄積の問題は、画像形成装置での現像剤の消費量によって決定されることになるが、画像形成装置に求められる製品寿命や使用条件に密接に関係しており、製品寿命の比較的短い製品、画像形成（プリント）量の余り多くない小型の製品、また印刷において画像の印刷密度が余り多くない書類等を印刷するような製品、すなわち前述のような使われ方が主流である、オフィス向けの画像形成装置であれば問題にはならなかった。

しかしながら、近年、電子写真方式の画像形成装置は、オフィス向けの製品分野から印刷機寄りのプロダクションプリンティング分野においても使用されるようになってきている。このようなプロダクションプリンティング分野は、多品種、短納期、小ロットという、従来のオフセット印刷とは大きく異なるニーズがある。このため、画像形成装置に対して、製品の長寿命化や製品の高速印刷性能、写真画像のような高密度のプリントが求められる。このため、現像剤の消費量が大幅に増えることとなり、現像装置に対する現像剤の補給回数や補給量の必然的に多く、現像剤を搬送するポンプの弾性ステータへの疲労的なひずみの蓄積が製品開発において特に重要な課題となってきた。無論、一軸偏心スクリューポンプを備えた画像形成装置をオフィスで使用する場合でも、大量に複写物を得る場合には現像剤の消費量は多くなるので、プロダクションプリンティング分野での使用と同様な課題を抱えることになる。

一軸偏心スクリューポンプのステータに形成された長円穴は、所定のピッチで軸方向に螺旋を描いており、長円内に配設されるロータの円形断面も、このステータに合わせたピッチで軸方向に螺旋を描いて構成されている。そしてこれらロータとステータの螺旋のピッチが同周期であることにより、一軸偏心スクリューポンプは安定したトナーの搬送が可能となっている。このため、ステータの軸方向への全長が縮んでしまうと、ステータとロータのピッチが異なり、一軸偏心スクリューポンプとしての機能が損なわれ、吸引・吐出のための圧力発生も不安定になり、現像剤の搬送不良の一要因となってしまう。

このような現像剤の搬送不良な状態は、現像剤の搬送が伴わない状態でのステータとロータの摩擦が継続して行われることとなり、現像剤の劣化や、最悪の場合、現像剤中のトナーが摩擦熱で溶融して固着する要因になり兼ねない。

本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、レイアウトの自由度が高く、比較的低廉で大容量な現像剤搬送が可能な一軸偏心スクリューポンプを間欠動作して用いる場合でも、耐久性がよく良好な現像剤の搬送を行える現像剤補給装置と現像装置及び画像形成装置を提供することを、その目的とする。

上記目的を達成するため、本発明にかかる現像装置に現像剤を補給する現像剤補給装置は、現像剤が収納された容器から現像剤貯留部へと排出された現像剤を吸引する一軸偏心スクリューポンプと、一軸偏心スクリューポンプで吸引された現像剤を現像装置へと搬送する現像剤搬送路とを有し、一軸偏心スクリューポンプは、一軸偏心形状の長円穴が貫通形成された弾性のステータと、その断面が一軸偏心の円形であって長円穴の貫通方向に延びて同長円穴に配置されて回転するロータと、ステータの貫通方向への変形を拘束する拘束手段を有することを特徴としている。

拘束手段は、ステータの貫通方向に位置するステータの両端に、同ステータの外面から外方に突出してそれぞれ設けられたリブと、各リブの位置を固定する剛体部とを有することを特徴としている。

剛体部は、貫通方向に配置され、ステータの両端に設けられた各リブの外側端面に接触する第１の剛体部材と、各リブの間に配置され、当該リブの間の外側からステータの外面に密着するとともに、各リブを第１の剛体部材との間で挟み込む第２の剛体部材とを有することを特徴としている。

ステータにおける、一軸偏心スクリューポンプの動作時に吸引力を生じる側の端部には長穴円よりも大きい穴を備え、ステータの長円穴の領域長さをａ、ロータの一軸偏心形状の領域の長さをａ１、ステータの長円穴の領域長さと穴の貫通方向への長さの総和長さをａ２としたとき、ａ＜ａ１＜ａ２であることを特徴としている。

第１の剛体部材は、長円穴よりも大きな穴が形成された側に、容器と接続されるフレキシブルチューブの接続口を備え、接続口側に位置し、リブの外側端面に接触する面に、前記長円穴より小さく接続口と連通する穴が設けられていることを特徴としている。

容器に充填されている現像剤は、トナーと、重量比にして２割以下のキャリアが含まれていることを特徴としている。

本発明にかかる、像担持体上に形成された潜像を現像して当該像担持体上にトナー像を形成する現像装置は、上記の何れかに記載の現像剤補給装置に接続されていることを特徴としている。

本発明にかかる画像形成装置は、上記現像装置を備えていることを特徴としている。

本発明によれば、一軸偏心スクリューポンプが、一軸偏心形状の長円穴が貫通形成された弾性のステータの貫通方向への変形を拘束する拘束手段を備えているので、一軸偏心スクリューポンプを間欠動作させても、ステータが貫通方向へ縮むことがなく、長円穴と軸部のピッチのずれによる搬送不良を防止できるとともに、トナーの劣化やトナーが溶融し固着してしまうという不具合を防止でき、耐久性がよく良好なトナー搬送を行える。

本発明にかかる画像形成装置の全体構成図である。 図１に示す画像形成装置に設けられた現像剤補給装置の概略構成を示す斜視図である。 図２に示す現像剤補給装置における現像剤容器近傍の構成を示す拡大斜視図である。 図２に示す現像剤補給装置における一軸偏心スクリューポンプの構成及びポンプ近傍の構成を示す拡大断面図である。 一軸偏心スクリューポンプの主要部の構成を示す拡大断面図である。

以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照して詳細に説明する。各図中、同一又は相当する部分には同一の符号を付し、その重複説明は簡略化ないし省略する。

図１において、本実施の形態における画像形成装置の全体の構成と動作について説明する。符号５０は画像形成装置としてのプリンタを示す。プリンタ５０は、複数の作像部となる、イエロー色の画像を作像する作像部５１Ｙ、マゼンタ色の画像を作像する作像部５１Ｍ、シアン色の画像を作像する作像部５１Ｃ、黒色の画像を作像する作像部５１Ｋと、各作像部で形成されたトナー画像を一時的に転写する中間転写体となる中間転写ベルト５２とを備えている。各色の作像部は４色とも同等の構成となっており、代表としてイエローの作像部５１Ｙを用いて説明する。他の色の作像部の構成については、イエローの作像部５１Ｙで用いた数字の符号の後にＭ、Ｃ、Ｋの符号を付す。

符号５３は画像情報に基づいた露光光ＬＹを像担持体としての感光体ドラム５４Ｙ上に照射する露光部、５５Ｙは感光体ドラム５４Ｙ上を帯電する帯電部、５６Ｙは感光体ドラム５４Ｙ上に形成された静電潜像を現像する現像装置、５８Ｙは感光体ドラム５４Ｙ上に形成されたトナー像を被転写材Ｐに転写する１次転写部、５９Ｙは感光体ドラム５４Ｙ上の未転写トナーを回収するクリーニング部、６１〜６３は転写紙等の被転写材Ｐが収納された給紙部、６４は被転写材Ｐ上の未定着トナーを定着する定着部、９０はクリーニング部５９や２次転写部６０で回収された廃トナーを収納する廃トナーボトル、１Ｙはイエローの補給現像剤が収納された容器となるトナーボトルを示す。

図１を参照して、プリンタ５０における、通常の画像形成時の動作について説明する。まず作像部５１Ｙにて、画像情報は電気信号に変換された後に、露光部５３（書込部）に送信される。そして、露光部５３からは、その電気信号の画像情報に基づいたレーザ光等の露光光ＬＹが、感光体ドラム５４Ｙ上に向けて発せられる。感光体ドラム５４Ｙは、図中の反時計方向に回転しており、まず、帯電部５５Ｙとの対向位置でその表面が一様に帯電される。そして、帯電部５５Ｙで帯電された感光体ドラム５４Ｙの表面は、露光光ＬＹの照射位置に達する。そして、この位置で画像情報に対応した静電潜像が形成される。

その後、潜像が形成された感光体ドラム５４Ｙの表面は、現像装置５６Ｙとの対向部に達し、現像装置５６Ｙによって、感光体ドラム５４Ｙ上の潜像が現像される。詳しくは、現像装置５６Ｙ内のトナーは、図２に示すトナーホッパ５７Ｙから供給されたトナーとともに、撹拌ローラによってキャリアと混合される。そして、摩擦帯電したトナーは、キャリアとともに現像装置５６Ｙが備える現像ローラ上に供給される。その後、現像ローラ上に担持されたトナーは、周知のドクターブレードの位置を通過した後に、感光体ドラム５４Ｙとの対向位置に達する。そして、その対向位置で、トナーは感光体ドラム５４Ｙの表面に形成された静電潜像に付着する。

なお、トナーホッパ５７Ｙから供給されるイエローのトナーは、現像装置５６Ｙ内のトナーの消費に伴い、現像装置５６Ｙ内に適宜に供給されるものである。現像装置５６Ｙ内のトナーの消費は、感光体ドラム５４Ｙに対向する不図示の光センサ（トナー濃度センサ）によって間接的に検出される。

トナーホッパ５７Ｙ内のトナーは、図２に示すトナーバンク１００Ｙから一軸偏心スクリューポンプ３０を備えた現像剤補給装置２００Ｙによって適宜に補給されるものである。この現像剤補給装置２００Ｙについては後で詳しく説明する。

図１に示すように、現像装置５６Ｙで現像された感光体ドラム５４Ｙの表面は、１次転写部５８Ｙとの対向部に達する。そして、この位置で中間転写ベルト５２上に感光体ドラム５４Ｙ上のイエローのトナー像が転写される。このとき、感光体ドラム５４Ｙ上には、中間転写ベルト５２に転写されない未転写トナーが僅かながら残存する。

１次転写部５８Ｙを通過した未転写トナーを有する感光体ドラム５４Ｙの表面は、クリーニング部５９Ｙとの対向部に達する。そして感光体ドラム５４Ｙに当接するクリーニングブレードにより、未転写トナーがクリーニング部５９Ｙ内に回収される。クリーニング部５９Ｙで回収されたトナーは、廃トナーとして、図示しない廃トナー搬送経路を経て廃トナーボトル９０に向けて搬送される。クリーニング部５９Ｙを通過した感光体ドラム５４Ｙの表面は、図示しない除電部に達し、その電位が除電されて、一連の作像プロセスを終了する。

このようにしてイエローの作像部５１Ｙにて作像されたイエローのトナー像は中間転写ベルト５２に転写される。同様に、中間転写ベルト５２には複数色からなるカラー画像を形成するために、マゼンタ色の作像部５１Ｍ、シアン色の作像部５１Ｃ、黒色の作像部５１Ｋからも各々の色のトナー像が転写される。複数色からなるカラートナー像が中間転写ベルト５２に形成された後に、これらトナー像は中間転写ベルト５２によって２次転写部６０に搬送される。

２次転写部６０に搬送される被転写材Ｐは、次のように動作する。まず、プリンタ５０の複数の給紙部６１，６２，６３のうち、１つの給紙部が自動又は手動で選択される（例えば、上段の給紙部６１が選択されたものとする）。そして、給紙部６１に収納された被転写材Ｐの１枚が、搬送経路Ｋの位置に向けて搬送される。搬送経路Ｋを通過した被転写材Ｐは、周知のレジストローラの位置に達し、中間転写ベルト５２上のトナー像と位置合わせをするためにタイミングを合わせて、２次転写部６０に向けて搬送され、２次転写部６０にて４色のトナー像が一括転写される。

転写工程後の被転写材Ｐは、２次転写部６０の位置を通過した後に、搬送経路Ｋ１を経て定着部６４に達する。定着部６４では、被転写材Ｐ上の未定着トナー像が熱と圧力とによって被転写材Ｐに定着される。定着工程後の被転写材Ｐは、出力画像としてプリンタ５０から排紙トレイ５０１に排出される。こうして一連の画像形成プロセスが完了する。

次に、図２を用いて現像剤補給装置２００について説明する。現像剤補給装置２００は、各作像部が備える現像装置５６Ｙ，５６Ｍ，５６Ｃ，５６Ｋに対応するように４つが画像形成装置５０に装備されている。各現像剤補給装置２００の基本構成は同一構成であるので、代表してイエローの現像装置５６Ｙに対応する現像剤補給装置２００Ｙについて説明する。

現像剤補給装置２００Ｙは、現像剤容器１Ｙと、イエローに対応するトナーバンク１００Ｙ、イエローの現像剤の搬送路となるフレキシブルなチューブ２０Ｙ、補給現像剤搬送手段となる一軸偏心スクリューポンプ３０Ｙ、現像剤収容部となるトナーサブホッパ５７Ｙ等で構成されている。トナーサブホッパ５７Ｙは、現像装置５６Ｙの上部に配置されていて、現像装置５６Ｙと接続されている。一軸偏心スクリューポンプ３０Ｙは、チューブ２０Ｙを介してトナーサブホッパ５７Ｙに接続されている。

トナーバンク１００Ｙ内の現像剤貯留部７Ｙ（詳しくは図３にて説明を行う）に貯留されたイエローの現像剤は、一軸偏心スクリューポンプ３０Ｙが作動することで発生する吸引力によって、チューブ２０Ｙ内を通って一軸偏心スクリューポンプ３０Ｙの吸引口３００Ｙまで搬送される。一軸偏心スクリューポンプ３０Ｙに達した現像剤は、その後、一軸偏心スクリューポンプ３０Ｙより吐出され、トナーサブホッパ５７Ｙに補給される。一軸偏心スクリューポンプ３０Ｙの構成・動作については、後で詳しく説明する。

次に図３を用いてトナーバンク１００Ｙの構成と動作について詳述する。図３に示すように、トナーバンク１００Ｙは、現像剤容器１Ｙ、ボトル設置部１２Ｙ、キャップ開閉機構３Ｙ、現像剤排出手段としてのボトル駆動部１１Ｙ、ケーシング２Ｙ、現像剤貯留部７Ｙ、現像剤貯留部７Ｙ内の現像剤を検知する検知手段としての光学センサ４Ｙ、清掃部材５Ｙ（掻き取り部材）及び撹拌部材６Ｙ等で構成されている。

現像剤容器１Ｙは、現像剤排出口となる開口部１Ｙａを備え、その開口部１Ｙａには円錐状のキャップ１Ｙｂが着脱自在に設置されている。キャップ１Ｙｂはキャップ開閉機構３Ｙによって開口部１Ｙａに対して接触／離脱可能とされている。キャップ開閉機構３Ｙは、駆動モータ３０１Ｙと、キャップ１Ｙｂを着脱する駆動伝達機構３０２Ｙとを備え、駆動モータ３０１Ｙが正転／反転することでキャップ１Ｙｂを接触／離脱方向に移動するものである。

現像剤容器１Ｙがボトル設置部１２Ｙにセットされた状態で、現像剤排出を行うには、駆動モータ３０１Ｙを駆動してキャップ１Ｙｂを離間方向に移動することで開口部１Ｙａが開放される。現像剤容器Ｙは、ボトル駆動部１１Ｙによって図中の矢印方向に回転される。現像剤容器１Ｙの内周面には、螺旋状の突起が形成されていて、現像剤容器１Ｙが回転することで、ボトル内の現像剤が開口部１Ｙａに向けて搬送される。現像剤容器１Ｙの外周面の一部には、従動ギアＧ１が形成されていて、この従動ギアＧ１にボトル駆動部１１Ｙの駆動モータＭ１によって駆動される駆動ギアＧ２が噛合することで、駆動モータＭ１から現像剤容器１への駆動伝達がなされる。現像剤容器１Ｙの開口部１Ｙａから排出された現像剤は、ケーシング２Ｙの下方に落下し、ケーシング２Ｙの下方に位置する現像剤貯留部７Ｙに貯留される。

現像剤貯留部７Ｙの側部には、貯留される現像剤の上面位置を検知する光学センサ４が設置されている。そして、通常時（現像剤容器１内に現像剤が充分ある状態である）において、光学センサ４がケーシング２Ｙの現像剤を検出した場合には、ボトル駆動部１１Ｙの作動を停止して現像剤容器１Ｙからの現像剤の排出を休止する。これに対して、光学センサ４が現像剤を検出しなかった場合には、ボトル駆動部１１Ｙを作動して現像剤容器１Ｙ内から現像剤の排出を行う。このようにして現像剤貯留部７における現像剤量は常に一定に維持されるように制御されている。

本実施の形態では、光学センサ４の検知結果に基づいてボトル駆動部１１Ｙの作動を制御する他に、光学センサ４の検知結果と後述するトナーサブホッパ部５７Ｙに設けられた光学センサ３９Ｙの検知結果に基づいて一軸偏心スクリューポンプ３０Ｙの駆動部となる図４のクラッチ３６の作動も制御する。これら制御は図示しない制御部から指令に基づいて実行される。光学センサ４およびセンサ３９の検知結果に基づくボトル駆動部１１Ｙ及び一軸偏心スクリューポンプ３０Ｙの作動制御は、特に現像剤容器１Ｙ内の現像剤が空に近い状態のときに特徴的に行われる。

現像剤貯留部７Ｙの光学センサ４Ｙに略対向する位置には、清掃部材５Ｙが回転自在に設置されている。清掃部材５Ｙは、回転軸５Ｙ１と、回転軸５Ｙ１上に保持されたマイラー等の可撓性部材５Ｙ２とで構成されている。この清掃部材５Ｙが図示しない駆動モータからの駆動力で回転して、可撓性部材５Ｙ２が光学センサ４Ｙの検知面に当接することで、光学センサ４Ｙの検知面に付着した現像剤や異物が清掃される。これにより光学センサ４の位置まで現像剤が貯留されていないにもかかわらず、貯留されているものと検知してしまうような、光学センサ４Ｙの誤検知を抑制している。

現像剤貯留部７Ｙ内には、撹拌部材６Ｙが回転自在に設置されている。撹拌部材６Ｙは、回転軸６Ｙ１と、回転軸６Ｙ１上に保持された撹拌部６Ｙ２とで構成される。この撹拌部材６Ｙが回転することで、現像剤貯留部７Ｙに堆積した現像剤にブロッキングや架橋が生じたり、一軸偏心スクリューポンプ３０Ｙの吸引力によって現像剤貯留部７Ｙに堆積した現像剤中に空洞ができたりする不具合が抑止される。

次に図４を参照して一軸偏心スクリューポンプ３０Ｙと現像装置５６Ｙの構成と動作について詳述する。チューブ２０Ｙは、親トナー性の低いフレキシブルなゴム材料からなり、その一端２０Ｙ１が現像剤貯留部７Ｙに接続され、他端２０Ｙ２が一軸偏心スクリューポンプ３０Ｙの吸引口３００Ｙにそれぞれ接続されている。

一軸偏心スクリューポンプ３０Ｙは、ロータ３２Ｙ、ステータ３３Ｙ、ロータ駆動軸３４Ｙ、駆動ギア３５Ｙ等で構成されている。ロータ３２Ｙは、金属材料からなる軸である。ロータ３２Ｙは、その断面が一軸偏心の円形であって、螺旋状にねじれたように形成されている。ロータ３２Ｙの一端３２Ｙａには、ロータ駆動軸３４Ｙを介して駆動ギア３５Ｙが連結されていて、駆動ギア３５Ｙには、クラッチ３６Ｙに対して回転自在に支持されている。クラッチ３６Ｙは、本例では電磁クラッチであって、そのオン／オフにより駆動ギア３５Ｙに対して駆動力の連断を行っている。

ステータ３３Ｙは、弾性部材の１つであるゴム材料からなり、ロータ３２Ｙの軸線方向に延設している。ステータ３３Ｙは、その中央に長円穴となる穴部３３Ｙ１が長円形の断面が螺旋状にねじれたように貫通して形成されていて一軸偏心形状とされている。ステータ３３Ｙの吸引側（チューブ２０Ｙが接続されている側）には、穴部３３Ｙ１の先の領域に、穴部３３Ｙ１より口径の大きな穴３１Ｙａが形成されている。ロータ３２は、このようなステータ３３の貫通方向（軸方向）Ｂに延びていて、螺旋状の穴部３３に挿入されている。

ステータ３３Ｙの穴部３３Ｙ１は、所定のピッチで貫通方向（軸方向）Ｂに螺旋を描いており、穴部３３Ｙ１内に配設されるロータ３２Ｙの円形断面も、このステータ３３Ｙに合わせたピッチで貫通方向（軸方向）Ｂに螺旋を描いて構成されている。これらロータ３２Ｙとステータ３３Ｙの螺旋のピッチは同周期に形成されていて、ロータ３２Ｙが回転することで、一軸偏心スクリューポンプ３０Ｙが安定してトナーの搬送を行う。

図５に示すように、ステータ３３Ｙの、穴部３３Ｙ１の領域長さをａ、ロータ３２の一軸偏心形状の領域の長さをａ１、穴部３３Ｙ１の領域長さとａと穴３１Ｙ１の貫通方向への長さａ３の総和長さをａ２としたとき、これらはａ＜ａ１＜ａ２の関係とされている。

このような寸法関係にすることで、ロータ３２の端部がステータ３３穴部３３Ｙ１の内壁および後述する剛体部材となるステータケース４０４Ｙに当たらなくなる。すなわち、ロータ３２の一軸偏心形状の領域の端部のエッジが弾性のステータ３３及び剛体部材４０４Ｙに接触することがなくなるので、接触による動作負荷の増大や、接触時の要素劣化や破損を防ぐことが可能となり、装置の耐久性が向上する。

一軸偏心スクリューポンプ３０Ｙは、図４，図５に示すように、ステータ３３の貫通方向Ｂへの変形を拘束する拘束手段４００Ｙ備えている。拘束手段４００Ｙは、ステータ３３の貫通方向Ｂに位置する（吸引口３００Ｙ側とロータ駆動軸３４Ｙに位置する）ステータの両端３３Ｙ２，３３Ｙ３に、ステータ３３の外面から外方に突出してそれぞれ設けられた円形のリブ４０１Ｙ,４０２Ｙと、各リブの位置を固定する剛体部４０３Ｙとを備えている。剛体部４０３Ｙは、貫通方向Ｂに配置され、両端３３Ｙ２，３３Ｙ３に設けられた各リブ４０１Ｙ,４０２Ｙの外側端面４０１Ｙａ，４０２Ｙａに接触する第１の剛体部材となるステータケース４０４Ｙと、リブ４０１Ｙとリブ４０２Ｙの間に配置され、当該リブの間の外側からステータ３３Ｙの外面３３Ｙ４に密着するとともに、各リブをステータケース４０４Ｙとの間で挟み込む第２の剛体部材となる筒状のインナーケース４０５Ｙを備えている。

インナーケース４０５Ｙは、ステータ３３の外面３３Ｙ４に密着する形状となる筒部４０５Ｙ１と、貫通方向Ｂに位置する筒部４０５Ｙ１の両端に外方に向かって折り曲げられて形成されたフランジ部４０５Ｙ２、４０５Ｙ３とを有している。このため、リブ４０１Ｙとリブ４０２Ｙは、フランジ部４０５Ｙ２，４０５Ｙ３とステータケース４０４Ｙとによってそれぞれ挟み込まれて保持されることで、貫通方向Ｂへの変位が拘束されるとともに、筒部４０５Ｙ１がステータ３３Ｙの外面３３Ｙ４に密着することで径方向への変位も拘束される。

リブ４０１Ｙ，４０２Ｙは、ステータ３３の形成時に一体成型されている。ステータ３３Ｙはインナーケース４０５Ｙ１ａとは、型により成型作成される部品であり、このような構成とすることで安価で容易に組み立てる可能な一軸偏心スクリューポンプ装３０Ｙを提供できる。

このようにステータ３３Ｙの貫通方向（軸方向）Ｂおよび周方向の動きを拘束手段４００Ｙで拘束することにより、ロータ３２Ｙの回転によるステータ３３Ｙの大きな変形を抑止できる。ステータ３３Ｙは弾性部材であり、金属製のロータ３２と接触する内周部においては局所的な弾性変形が生じる。これはポンプとしての機能を果たすために領域を厳密にシールするために必要な変形である。しかしながら、ステータ３３Ｙが全体的に捻れる、縮む、曲がることは、同時にロータ３２Ｙとステータ３３Ｙによってシールされた領域の不安定化を招き、結果として安定した搬送が維持できなくなってしまう。しかし、ステータ３３Ｙの貫通方向（軸方向）Ｂおよび周方向の動きを外側から拘束することによりステータ全体が捻れる、縮む、曲がることが極めて少なくなり、安定した搬送を維持することが可能となる。

上記の接続口３００Ｙは、ステータケース４０４Ｙの穴３０１Ｙが形成された側に形成されている。ステータケース４０４Ｙのリブ４０１Ｙの外側端面４０１Ｙａに接触する面４０４ＹＣには、ステータ３３Ｙの穴部３３Ｙ１より小さく、接続口３００Ｙと連通する穴４０４Ｙｂが形成されている。このためジョイント部となる接続口３００Ｙの負圧を高く設定することができるようになり、ステータ３３Yの吸引部付近に現像剤をスムーズに吸引搬送することができる。

上記の説明は短時間的な動作における不具合への効果であるが、プリンタ５０では、特に必要な際に必要な量だけ現像剤を補給することが必要で、その結果として特徴的な制御を要求され、長期的な動作においても多数回短時間の動作の繰り返しが行われることによりステータ３３に塑性変形的な縮みが生じてしまう可能性があるが、その様な不具合も防ぐことができる。

このように構成された一軸偏心スクリューポンプ３０Ｙは、クラッチ３６Ｙの作動によってステータ３３Ｙ内のロータ３２Ｙを所定方向に回転駆動させることで、現像剤貯留部７Ｙ内のイエローの現像剤Ｔを、チューブ２０Ｙを介して吸引口３００Ｙに吸引する。吸引口３００Ｙの設けられたステータ３３Ｙの端面４０１Ｙａ，４０２Ｙａはステータケース４０４と密着している。端面４０１Ｙａ，４０２Ｙａが密着するステータケース４０４の吸引口３００Ｙには、ステータ３３Ｙの穴３０１Ｙよりも小さな口径の穴４０４Ｙｂが形成されている。この穴４０４Ｙｂはチューブ２０と繋がっている。吸引口３００Ｙまで吸引された現在剤Ｔは、ステータ３３Ｙとロータ３２Ｙとの隙間に送入されて、ロータ３２Ｙの回転に沿って端部３３Ｙ２から端部３３Ｙ３へと送出される。送出された現像剤Ｔは、一軸偏心スクリューポンプ３０Ｙの送出口３０Ｙ５から吐出されて、トナーサブホッパ５７Ｙ内に補給される。

トナーサブホッパ５７Ｙ内には、サブホッパ内のトナー残量を検知する検知手段となる光学センサ３９と、トナーバンク内同様に、センサ検知面の清掃を行う清掃機構３７が設置されている、トナーバンクと異なり攪拌手段は備えていないが、代わりに搬送スクリュ４０Ｙが設置されていて、トナーサブホッパ５７Ｙ内に補給された現像剤Ｔは、現像装置５６Ｙのケーシング５６１Ｙに形成された補給口５６１Ｙａまで搬送される。本形態では、この搬送スクリュ４０Ｙが攪拌を兼ねている。そして、補給口５６１Ｙａから補給された現像剤Ｔは、現像装置５６Ｙ内にて２成分現像剤Ｃと混合・撹拌される。

現像装置５６Ｙは、主として、ケーシング５６１Ｙの内部に、感光体ドラム５４Ｙに対向配置された第１現像ローラ５６Ｙａと第１現像ローラ５６Ｙａから現像剤を受け渡される第２現像ローラ５６Ｙｂ、第１現像ローラ５６Ｙａに対向配置された第１搬送スクリュ５６Ｙｂ、第２現像ローラ５６ｂに対向配置された第２搬送スクリュ５６Ｙｄ、仕切部材５６Ｙｅを介して第１現像ローラ５６Ｙａと対向配置された第１搬送スクリュ５６Ｃおよび仕切部材５６Ｙｅを介して第２搬送スクリュ５６Ｙｄと対向配置された第３搬送スクリュ５６Ｙｆと、現像ローラ５６Ｙａに対向して配置され、現像ローラ５６Ｙａに担持される現像剤ＣＹの層厚を規制するドクターブレード５６Ｙｅと、適宜現像装置内の現像剤ＣＹを排出して現像剤量を調整する手段５６ｇを備えている。現像装置５６Ｙ内には、キャリアとトナーとからなる２成分現像剤ＣＹが収容されている。

先に述べた作像プロセスを、現像工程を中心にしてさらに詳しく説明する。第１現像ローラ５６Ｙａおよび第２現像ローラ５６Ｙｂは、図４中の矢印方向に回転駆動されるように構成されている。現像装置５６Ｙ内の現像剤ＣＹは、第１搬送スクリュ５６Ｙｃ及び第２搬送スクリュ５６Ｙｄ、第３搬送スクリュ５６Ｙｆの矢印方向の回転によって、トナーサブホッパ５７Ｙから補給口５６１Ｙａを介して補給された現像剤Ｔとともに撹拌混合されながら長手方向（紙面方向）に循環する。そして、摩擦帯電してキャリアに吸着したトナーは、キャリアとともに第１現像ローラ５６Ｙａおよび第２現像ローラ５６Ｙｂ上に担持される。

第１現像ローラ５６Ｙａ上に担持された現像剤ＣＹは、まずドクターブレード５６Ｙｄの位置に達する。そして、第１現像ローラ５６Ｙａ上の現像剤ＣＹは、ドクターブレード５６Ｙｄの位置で適量に調整された後に、感光体ドラム５４Ｙとの対向位置（現像領域である）に達する。その後、第２現像ローラ５６Ｙｂに現像剤ＣＹは受け渡され、第２の現像領域に達する。

各々の現像領域では、現像剤ＣＹ中のトナーが感光体ドラム５４Ｙの表面に形成された静電潜像に付着する。詳しくは、露光光ＬＹが照射された画像部の潜像電位（露光電位）と、第１現像ローラ５６Ｙａおよび第２現像ローラ５６Ｙｂに印加された現像バイアスとの、電位差（現像ポテンシャル）によって形成される電界（現像電界）によって、トナーが潜像に付着する。

なお、上述したように、現像剤滞留部７Ｙにおける現像剤の上面位置が光学センサ４Ｙの検知面を上回った場合には、オーバーフローを抑止するために、ボトル駆動部１１の作動が停止される。同様にトナーサブホッパ５７Ｙにおける現像剤Ｔの上面位置が光学センサ３９Ｙの検知面を上回った場合にも、トナーサブホッパ５７Ｙ内のオーバーフローを抑止するために、一軸偏心スクリューポンプ３０Ｙの動作は停止される。

本形態において、現像剤容器１Ｙ内の現像剤Ｔには、トナーと重量比２０％以下のキャリアが混入されており、前述の現像剤量を調節する手段５６Ｙｇとの相互作用によって、現像装置５６Ｙ内のキャリアが一定割合で交換されるようになっており、現像剤ＣＹの長寿命化が可能となっている。無論、現像剤容器１Ｙ内の現像剤Ｔはトナー単体であっても良い。また、現像剤容器１Ｙ内の現像剤Ｔ中のトナーは、体積平均粒径が５〜１０μｍであって、５μｍ以下のトナー粒子が６０〜８０個数％となるように形成されている。このような小粒径のトナーを用いることで、良好な画質の出力画像を得ることができる。小粒径トナーは、現像剤貯留部７Ｙおよびトナーサブホッパ５７Ｙ内で長期間放置されると、凝集・凝固することや光学センサ４Ｙおよび光学センサ３９の検知面に付着し易くなる。これに対して、本形態では、現像剤貯留部７Ｙに撹拌部材６Ｙや清掃部材５Ｙおよび清掃部材３７Ｙが設けられているため、そのような不具合が生じることなく良好な画質の出力画像を得ることができる。

なお、図４〜図５においては、イエローに対応する一軸偏心スクリューポンプ３０Ｙについて説明したが、他の色に対応する一軸偏心スクリューポンプ３０Ｍ〜３０Ｋにおいても一軸偏心スクリューポンプ３０Ｙと同様の構成であるので、同ポンプ３０Ｙと同様の効果を奏する。

ステータにおける、前記一軸偏心スクリューポンプの動作時に吸引力を生じる側の端部に前記長穴円よりも大きい穴を備え、
前記ステータの長円穴の領域長さをａ、前記ロータの一軸偏心形状の領域の長さをａ１、前記長円穴の領域長さと前記穴の貫通方向への長さの総和長さをａ２としたとき、ａ＜ａ１＜ａ２であることを特徴とする請求項１，２または３記載の現像

１Ｙ〜１Ｋ 容器
７Ｙ〜７Ｋ 現像剤貯留部
２０Ｙ〜２０Ｋ 現像剤搬送路（フレキシブルチューブ）
３０Ｙ〜３０Ｋ 一軸偏心スクリューポンプ
３２Ｙ〜３２Ｋ ロータ
３３Ｙ〜３３Ｋ ステータ
３３Ｙ１〜３３Ｋ１ 長円穴
３３Ｙ２〜３３Ｋ２ ステータの端部
３３Ｙ３〜３３Ｋ３ ステータの端部
３３Ｙ４〜３３Ｋ４ ステータの外面
５０ 画像形成装置
５４Ｙ〜５４Ｋ 像担持体
５６Ｙ〜５６Ｋ 現像装置
２００Ｙ〜２００Ｋ 現像剤補給装置
３０１Ｙ〜３０１Ｋ 長穴円よりも大きい穴
３００Ｙ〜３００Ｋ 接続口
４００Ｙ〜４００Ｋ 拘束手段
４０１Ｙ〜４０１Ｋ リブ
４０１Ｙａ〜４０１Ｋａ リブの外側端面
４０２Ｙ〜４０２Ｋ リブ
４０２Ｙａ〜４０２Ｋａ リブの外側端面
４０３Ｙ〜４０３Ｋ 剛体部
４０４Ｙ〜４０２Ｋ 第１の剛体部材
４０４Ｙｃ〜４０４Ｋｃ 外側端面に接触する面
４０４Ｙｂ〜４０４Ｋｂ 接続口と連通する穴
４０５Ｙ〜４０５Ｋ 第２の剛体部材
ａ 長円穴の領域長さ
ａ１ 一軸偏心形状の領域の長さ
ａ２ 総和長さ
Ｂ 貫通方向
Ｔ 現像剤

特開２００２−２８７４９３号公報 特開２００２−３６５９００号公報 特開２００６−３９４９０号公報

Claims (8)

1. 現像装置に現像剤を補給する現像剤補給装置であって、
   前記現像剤が収納された容器から現像剤貯留部へと排出された現像剤を吸引する一軸偏心スクリューポンプと、前記一軸偏心スクリューポンプで吸引された現像剤を前記現像装置へと搬送する現像剤搬送路とを有し、
   前記一軸偏心スクリューポンプは、
   一軸偏心形状の長円穴が貫通形成された弾性のステータと、
   その断面が一軸偏心の円形であって、前記長円穴の貫通方向に延びて同長円穴に配置されて回転するロータと、
   前記ステータの貫通方向への変形を拘束する拘束手段を有することを特徴とする現像剤補給装置。
2. 前記拘束手段は、前記ステータの貫通方向に位置するステータの両端に、同ステータの外面から外方に突出してそれぞれ設けられたリブと、各リブの位置を固定する剛体部とを有することを特徴とする請求項１記載の現像剤補給装置。
3. 前記剛体部は、前記貫通方向に配置され、前記両端に設けられた各リブの外側端面に接触する第１の剛体部材と、各リブの間に配置され、当該リブの間の外側から前記ステータの外面に密着するとともに、前記各リブを第１の剛体部材との間で挟み込む第２の剛体部材とを有することを特徴とする請求項２記載の現像剤補給装置。
4. 前記ステータにおける、前記一軸偏心スクリューポンプの動作時に吸引力を生じる側の端部に前記長穴円よりも大きい穴を備え、
   前記ステータの長円穴の領域長さをａ、前記ロータの一軸偏心形状の領域の長さをａ１、前記長円穴の領域長さと前記穴の貫通方向への長さの総和長さをａ２としたとき、ａ＜ａ１＜ａ２であることを特徴とする請求項１，２または３記載の現像剤補給装置。
5. 前記第１の剛体部材は、前記長円穴よりも大きな穴が形成された側に前記容器と接続されるフレキシブルチューブの接続口を備え、前記接続口側に位置し、前記リブの外側端面に接触する面に、前記長円穴より小さく、前記接続口と連通する穴が設けられていることを特徴とする請求項４記載の現像剤補給装置。
6. 前記容器に充填されている現像剤は、トナーと、重量比にして２割以下のキャリアが含まれていることを特徴とする請求項１ないし５の何れかに記載の現像剤補給装置。
7. 像担持体上に形成された潜像を現像して当該像担持体上にトナー像を形成する現像装置であって、請求項１ないし６の何れかに記載の現像剤補給装置に接続されていることを特徴とする現像装置。
8. 請求項７記載の現像装置を備えていることを特徴とする画像形成装置。

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