JP2010211051A - 現像剤補給装置、現像装置及び画像形成装置 - Google Patents
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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
【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。
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
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
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
Claims (8)
- 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。 - 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。
- 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。
- 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。 - 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。
- 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。
- 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。
- 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。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009058310A JP2010211051A (ja) | 2009-03-11 | 2009-03-11 | 現像剤補給装置、現像装置及び画像形成装置 |
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JP2009058310A JP2010211051A (ja) | 2009-03-11 | 2009-03-11 | 現像剤補給装置、現像装置及び画像形成装置 |
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ID=42971266
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JP2009058310A Pending JP2010211051A (ja) | 2009-03-11 | 2009-03-11 | 現像剤補給装置、現像装置及び画像形成装置 |
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-
2009
- 2009-03-11 JP JP2009058310A patent/JP2010211051A/ja active Pending
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