JP2011197483A - Toner discharging device, toner cartridge, and image forming apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、トナー排出装置、トナーカートリッジ、および画像形成装置に関する。 The present invention relates to a toner discharge device, a toner cartridge, and an image forming apparatus.
電子写真方式の画像形成装置は、現像装置に収容されるトナーによって現像を行うことで、画像を形成する。このような画像形成装置の分野において、従来から、現像装置にトナーを補給するトナーカートリッジが知られている。トナーカートリッジは、現像装置内のトナーが画像形成により消費されて少なくなると、トナーカートリッジに収容されるトナーを現像装置内に補給するように構成されている。 An electrophotographic image forming apparatus forms an image by developing with toner contained in a developing device. In the field of such an image forming apparatus, conventionally, a toner cartridge for supplying toner to a developing device is known. The toner cartridge is configured to replenish the toner contained in the toner cartridge into the developing device when the toner in the developing device is consumed and reduced due to image formation.
たとえば、特許文献1には、トナーを貯蔵する貯蔵容器と、貯蔵容器に延設され、トナーを排出する排出口が設けられる排出容器と、貯蔵容器内のトナーを排出容器内へ搬送し、排出口から排出する排出部材とを備えるトナーカートリッジが記載されている。
For example,
また、特許文献2には、トナーを排出する排出口が設けられる排出容器と、排出容器内のトナーを排出口から排出する排出部材とを備える排出装置が記載されている。特許文献2に記載の排出部材は、回転軸と、回転軸を取り巻く2つの螺旋羽根とからなり、2つの螺旋羽根は、互いにトナーの搬送方向が逆方向になるように構成されている。
Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-228561 describes a discharge device that includes a discharge container provided with a discharge port for discharging toner, and a discharge member that discharges toner in the discharge container from the discharge port. The discharge member described in
一般的に、トナーカートリッジを長期間輸送したり、放置したりすると、トナーカートリッジ内のトナーは、その流動性が低下する。特許文献1に記載のトナーカートリッジにおいてトナーの流動性が低下している場合、トナーは、排出口から排出され難くなり、排出部材と排出容器の内壁面との間に挟まれて圧縮される。トナーが圧縮されると、排出部材を一定の回転速度で回転駆動するのに必要なトルク(以下、「駆動トルク」と称する)が増大し、排出部材に接続されるモータなどの駆動部が該排出部材に付与するトルクよりも大きくなる。その結果、排出部材の回転が停止するロック現象が生じてしまう。
Generally, when a toner cartridge is transported or left for a long time, the fluidity of the toner in the toner cartridge decreases. In the toner cartridge described in
特許文献2に記載の排出装置では、2つの螺旋羽根が、互いにトナーの搬送方向を逆方向とするように構成されているので、2つの螺旋羽根の間にトナーが挟まれて圧縮されることになる。したがって、特許文献1に記載のトナーカートリッジと同様に、駆動トルクが増大し、ロック現象が生じてしまう。
In the discharge device described in
本発明は、上述した課題を解決するためのものであり、ロック現象の発生を防ぐトナー排出装置、トナーカートリッジ、および画像形成装置を提供することを目的とする。 SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is that it provides a toner discharge device, a toner cartridge, and an image forming apparatus that prevent the occurrence of a lock phenomenon.
本発明は、トナーを受け入れるための受入口、およびトナーを排出するための排出口が設けられる排出容器と、
前記排出容器内に設けられる排出部材であって、回転軸と、該回転軸を取り巻いて設けられ、該回転軸の回転に伴う回転移動によって、該回転軸の軸線方向のうち前記受入口から前記排出口に向かう方向である排出方向に、前記排出容器内のトナーを移動させる排出羽根とを含む排出部材とを備え、
前記回転軸は、前記排出方向に向かうにつれて外径が連続的に大きくなる錐台状回転軸であり、
前記排出口は、前記排出容器の壁部であって、前記回転軸の軸線方向に沿って該回転軸を取り囲む壁部の少なくとも一部分に設けられることを特徴とするトナー排出装置である。
The present invention includes an outlet for receiving toner, and an outlet container provided with an outlet for discharging toner,
A discharge member provided in the discharge container, provided around the rotation shaft and the rotation shaft, and from the receiving port in the axial direction of the rotation shaft by the rotational movement accompanying the rotation of the rotation shaft. A discharge member including a discharge blade that moves toner in the discharge container in a discharge direction that is a direction toward the discharge port;
The rotating shaft is a frustum-shaped rotating shaft whose outer diameter continuously increases as it goes in the discharge direction;
The toner discharge device, wherein the discharge port is provided in at least a part of a wall portion of the discharge container and surrounding the rotation shaft along an axial direction of the rotation shaft.
また本発明は、前記排出羽根が、外径が一定で、かつ、前記排出方向に向かうにつれて内径が連続的に大きくなる環状螺旋羽根であることを特徴とする。 Further, the present invention is characterized in that the discharge blade is an annular spiral blade having a constant outer diameter and an inner diameter continuously increasing toward the discharge direction.
また本発明は、前記排出容器が、円柱形状の内部空間を有し、該円柱形状の内部空間の軸線方向が前記回転軸の軸線方向に一致するように構成され、
前記回転軸が、その外径の最大値が、前記円柱形状の直径の0.8倍以上0.95倍以下になるように構成されることを特徴とする。
Further, the present invention is configured such that the discharge container has a cylindrical inner space, and the axial direction of the cylindrical inner space coincides with the axial direction of the rotating shaft,
The rotating shaft is configured such that the maximum value of the outer diameter is not less than 0.8 times and not more than 0.95 times the diameter of the columnar shape.
また本発明は、前記回転軸が、少なくともその表面部分が弾性スポンジから形成されることを特徴とする。 In the invention, it is preferable that at least a surface portion of the rotating shaft is formed of an elastic sponge.
また本発明は、上記トナー排出装置と、
トナーを貯蔵する貯蔵容器と、
前記排出容器にトナーを搬送するための搬送口が設けられる搬送容器と、
前記貯蔵容器内に設けられ、該貯蔵容器内のトナーを前記搬送容器内に汲み上げる汲上げ部材と、
前記搬送容器内に設けられる搬送部材であって、該搬送容器内のトナーを前記搬送口に向けて搬送する搬送部材とを備え、
前記排出容器と前記搬送容器とは、前記搬送容器内のトナーが前記搬送口および前記受入口を介して前記排出容器に移動できるように連なって設けられることを特徴とするトナーカートリッジである。
The present invention also provides the toner discharge device,
A storage container for storing toner;
A transport container provided with a transport port for transporting toner to the discharge container;
A pumping member provided in the storage container, for pumping the toner in the storage container into the transport container;
A transport member provided in the transport container, the transport member configured to transport the toner in the transport container toward the transport port;
The discharge container and the transport container are toner cartridges that are continuously provided so that toner in the transport container can move to the discharge container through the transport port and the receiving port.
また本発明は、現像装置を備える電子写真方式の画像形成装置において、
前記現像装置にトナーを補給するトナーカートリッジとして、上記トナーカートリッジを備えることを特徴とする画像形成装置である。
The present invention also provides an electrophotographic image forming apparatus including a developing device.
An image forming apparatus comprising the toner cartridge as a toner cartridge for supplying toner to the developing device.
本発明によれば、回転軸は、排出方向に向かうにつれて外径が連続的に大きくなる錐台状回転軸である。したがって、排出羽根によって搬送されるトナーは、回転軸の軸線から離れる向きに付勢される。排出口は回転軸の軸線方向に沿って回転軸を取り囲む壁部に設けられるので、トナーは、回転軸の軸線から離れる向きに移動することで、排出口から排出され易くなる。したがって、ロック現象の発生を防ぐことができる。 According to this invention, a rotating shaft is a frustum-shaped rotating shaft from which an outer diameter becomes large continuously as it goes to the discharge direction. Therefore, the toner conveyed by the discharge blade is urged away from the axis of the rotation shaft. Since the discharge port is provided in the wall portion surrounding the rotation axis along the axial direction of the rotation shaft, the toner is easily discharged from the discharge port by moving away from the axis of the rotation shaft. Therefore, the occurrence of the lock phenomenon can be prevented.
また本発明によれば、排出羽根は、外径が一定で、かつ、排出方向に向かうにつれて内径が連続的に大きくなる環状螺旋羽根である。したがって、排出羽根と回転軸との隙間を小さくすることができる。これによって、トナーに掛かる負荷を分散させることができる。 According to the invention, the discharge blade is an annular spiral blade having a constant outer diameter and a continuously increasing inner diameter in the discharge direction. Therefore, the gap between the discharge blade and the rotation shaft can be reduced. As a result, the load on the toner can be dispersed.
また本発明によれば、回転軸は、その外径の最大値が、排出容器の円柱形状の内部空間の直径の0.8倍以上0.95倍以下である。回転軸の外径の最大値が、この範囲内であることで、回転軸と排出容器の内壁面との間の空間が適度な大きさとなるので、トナーの排出効率を高めることができる。 According to the invention, the maximum value of the outer diameter of the rotating shaft is not less than 0.8 times and not more than 0.95 times the diameter of the cylindrical inner space of the discharge container. When the maximum value of the outer diameter of the rotating shaft is within this range, the space between the rotating shaft and the inner wall surface of the discharge container becomes an appropriate size, so that the toner discharge efficiency can be increased.
また本発明によれば、回転軸の表面部分を弾性スポンジから形成することで、トナーの流れが変化することによるトナーへの負荷を抑えることができる。 Further, according to the present invention, by forming the surface portion of the rotating shaft from an elastic sponge, it is possible to suppress a load on the toner due to a change in the toner flow.
また本発明によれば、上記トナー排出装置を備えるので、ロック現象の発生を防ぐことができる。 In addition, according to the present invention, since the toner discharge device is provided, the occurrence of a lock phenomenon can be prevented.
また本発明によれば、上記トナーカートリッジを備えるので、トナーを長期間安定して、現像装置に補給できる。したがって、本発明に係る画像形成装置は、長期間安定して画像を形成することができる。 According to the present invention, since the toner cartridge is provided, the toner can be replenished to the developing device stably for a long period of time. Therefore, the image forming apparatus according to the present invention can form an image stably for a long period of time.
はじめに、本発明の第1実施形態であるトナーカートリッジ200を備える画像形成装置100について説明する。図1は、画像形成装置100の構成を示す模式図である。画像形成装置100は、複写機能、プリンタ機能、およびファクシミリ機能を併せ持つ複合機であり、伝達される画像情報に応じて、記録媒体上にフルカラーまたはモノクロの画像を形成する。画像形成装置100は、コピアモード(複写モード)、プリンタモード、およびファクシミリモードという3種の印刷モードを有しており、図示しない操作部からの操作入力、パーソナルコンピュータ、携帯端末装置、情報記録媒体、メモリ装置を用いた外部機器などからの印刷ジョブの受信に応じて、図示しない制御ユニット部によって、印刷モードが選択される。
First, the
画像形成装置100は、トナー像形成部20と、転写部30と、定着部40と、記録媒体供給部50と、排出部60と、図示しない制御ユニット部とを含む。トナー像形成部20は、感光体ドラム21b,21c,21m,21yと、帯電部22b,22c,22m,22yと、露光ユニット23と、現像装置24b,24c,24m,24yと、クリーニングユニット25b,25c,25m,25yと、トナーカートリッジ200b,200c,200m,200yとを含む。トナーカートリッジ200b,200c,200m,200yは、トナーカートリッジユニット260として設けられる。トナーカートリッジユニット260については後述する。転写部30は、中間転写ベルト31と、駆動ローラ32と、従動ローラ33と、中間転写ローラ34b,34c,34m,34yと、転写ベルトクリーニングユニット35と、転写ローラ36とを含む。
The
感光体ドラム21、帯電部22、現像装置24、クリーニングユニット25、トナーカートリッジ200、および中間転写ローラ34は、カラー画像情報に含まれるブラック(b)、シアン(c)、マゼンタ(m)、およびイエロー(y)の各色の画像情報に対応するために、それぞれ4つずつ設けられる。本明細書中において、各色に応じて4つずつ設けられる各部材を区別する場合は、各部材を表す数字の末尾に各色を表すアルファベットを付して参照符号とし、各部材を総称する場合は、各部材を表す数字のみを参照符号とする。
The photosensitive drum 21, the charging unit 22, the developing device 24, the cleaning unit 25, the
感光体ドラム21は、図示しない駆動部によって軸線回りに回転可能に支持され、図示しない導電性基体と、該導電性基体の表面に形成される光導電層とを含む。導電性基体は種々の形状を採ることができ、たとえば、円筒状、円柱状、薄膜シート状などを挙げることができる。光導電層は、光を照射されることで導電性を示す材料によって形成される。感光体ドラム21としては、たとえば、アルミニウムで形成された円筒状部材(導電性基体)と、該円筒状部材の外周面上に形成される、アモルファスシリコン(a−Si)、セレン(Se)、または有機光半導体(OPC)からなる薄膜(光導電層)とを含むものを用いることができる。 The photosensitive drum 21 is supported by a drive unit (not shown) so as to be rotatable about an axis, and includes a conductive substrate (not shown) and a photoconductive layer formed on the surface of the conductive substrate. The conductive substrate can take various shapes, and examples thereof include a cylindrical shape, a columnar shape, and a thin film sheet shape. The photoconductive layer is formed of a material that exhibits conductivity when irradiated with light. As the photosensitive drum 21, for example, a cylindrical member (conductive base) formed of aluminum, and amorphous silicon (a-Si), selenium (Se), formed on the outer peripheral surface of the cylindrical member, Alternatively, a film including a thin film (photoconductive layer) made of an organic optical semiconductor (OPC) can be used.
帯電部22、現像装置24、およびクリーニングユニット25は、感光体ドラム21の回転方向周りに、この順序で配置される。帯電部22は、現像装置24およびクリーニングユニット25よりも鉛直方向下方に配置される。 The charging unit 22, the developing device 24, and the cleaning unit 25 are arranged in this order around the rotation direction of the photosensitive drum 21. The charging unit 22 is disposed below the developing device 24 and the cleaning unit 25 in the vertical direction.
帯電部22は、感光体ドラム21表面を所定の極性および電位に帯電させる装置である。帯電部22は、感光体ドラム21に臨む位置に、感光体ドラム21の長手方向に沿って設置される。接触帯電方式の場合、帯電部22は、感光体ドラム21表面に接するように設置される。非接触帯電方式の場合、帯電部22は、感光体ドラム21表面から離隔するように設置される。 The charging unit 22 is a device that charges the surface of the photosensitive drum 21 to a predetermined polarity and potential. The charging unit 22 is installed along the longitudinal direction of the photosensitive drum 21 at a position facing the photosensitive drum 21. In the case of the contact charging method, the charging unit 22 is installed in contact with the surface of the photosensitive drum 21. In the case of the non-contact charging method, the charging unit 22 is installed so as to be separated from the surface of the photosensitive drum 21.
帯電部22は、現像装置24、クリーニングユニット25などとともに、感光体ドラム21の周囲に設置される。帯電部22は、現像装置24、クリーニングユニット25などよりも、感光体ドラム21に近い位置に設置されることが好ましい。これによって、感光体ドラム21の帯電不良の発生を確実に防止することができる。 The charging unit 22 is installed around the photosensitive drum 21 together with the developing device 24, the cleaning unit 25, and the like. The charging unit 22 is preferably installed at a position closer to the photosensitive drum 21 than the developing device 24, the cleaning unit 25, and the like. As a result, it is possible to reliably prevent the charging failure of the photosensitive drum 21.
帯電部22としては、ブラシ型帯電装置、ローラ型帯電装置、コロナ放電装置、イオン発生装置などを使用できる。ブラシ型帯電装置およびローラ型帯電装置は、接触帯電方式の帯電装置である。ブラシ型帯電装置には、帯電ブラシを用いるもの、磁気ブラシを用いるものなどがある。コロナ放電装置およびイオン発生装置は、非接触帯電方式の帯電装置である。コロナ放電装置には、ワイヤ状の放電電極を用いるもの、鋸歯状の放電電極を用いるもの、針状の放電電極を用いるものなどがある。 As the charging unit 22, a brush-type charging device, a roller-type charging device, a corona discharge device, an ion generation device, or the like can be used. The brush type charging device and the roller type charging device are contact charging type charging devices. As the brush type charging device, there are a type using a charging brush and a type using a magnetic brush. The corona discharge device and the ion generator are non-contact charging devices. Corona discharge devices include those using wire-like discharge electrodes, those using sawtooth discharge electrodes, and those using needle-like discharge electrodes.
露光ユニット23は、露光ユニット23から出射される光が、帯電部22と現像装置24との間を通過して感光体ドラム21の表面に照射されるように配置される。露光ユニット23は、帯電状態にある感光体ドラム21b,21c,21m,21y表面に、各色の画像情報に対応するレーザ光をそれぞれ照射することによって、感光体ドラム21b,21c,21m,21yそれぞれの表面に、各色の画像情報に対応する静電潜像を形成する。露光ユニット23には、たとえば、レーザ照射部および複数の反射ミラーを備えるレーザスキャニングユニット(LSU)を使用できる。露光ユニット23としては、LED(Light Emitting Diode)アレイ、液晶シャッタと光源とを適宜組み合わせたユニットなどを用いてもよい。
The
現像装置24は、現像槽とトナー供給パイプ250とを含む。現像槽は、その内部空間にトナーを収容する。現像槽内には、現像ローラ、第1搬送スクリュー、および第2搬送スクリューが、回転自在に支持される。現像槽の感光体ドラム21に臨む側面には開口部が形成され、該開口部を介して感光体ドラム21に対向する位置に現像ローラが設けられる。 The developing device 24 includes a developing tank and a toner supply pipe 250. The developing tank contains toner in its internal space. A developing roller, a first conveying screw, and a second conveying screw are rotatably supported in the developing tank. An opening is formed in a side surface of the developing tank facing the photosensitive drum 21, and a developing roller is provided at a position facing the photosensitive drum 21 through the opening.
現像ローラは、感光体ドラム21との最近接部において感光体ドラム21表面の静電潜像にトナーを供給する部材である。トナーの供給のときには、現像ローラ表面にトナーの帯電電位とは逆極性の電位が現像バイアス電圧(現像バイアス)として印加される。これによって、現像ローラ表面のトナーが静電潜像に円滑に供給される。現像バイアスの値を変更することによって、静電潜像に供給されるトナー量(トナー付着量)を制御することができる。 The developing roller is a member that supplies toner to the electrostatic latent image on the surface of the photosensitive drum 21 at the closest portion to the photosensitive drum 21. When supplying the toner, a potential having a polarity opposite to the charging potential of the toner is applied to the surface of the developing roller as a developing bias voltage (developing bias). As a result, the toner on the surface of the developing roller is smoothly supplied to the electrostatic latent image. By changing the value of the developing bias, the amount of toner (toner adhesion amount) supplied to the electrostatic latent image can be controlled.
第1搬送スクリューは、現像ローラに臨み、該現像ローラ周辺にトナーを供給する部材である。第2搬送スクリューは第1搬送スクリューに臨み、トナー供給パイプ250を介して現像槽内に新たに供給されるトナーを、該第1搬送スクリュー周辺に送給する部材である。 The first conveying screw is a member that faces the developing roller and supplies toner around the developing roller. The second conveying screw is a member that faces the first conveying screw and supplies the toner newly supplied into the developing tank via the toner supply pipe 250 to the periphery of the first conveying screw.
トナー供給パイプ250は、その鉛直方向下部に設けられるトナー補給口と、現像槽の鉛直方向上部に設けられるトナー受入口とが連なるように設けられる。トナー供給パイプ250は、トナーカートリッジ200から供給されるトナーを現像槽に供給する。他の実施形態としては、トナー供給パイプ250を用いず、各色トナーカートリッジ200からトナーが現像槽に直接供給されるように構成してもよい。
The toner supply pipe 250 is provided so that a toner replenishing port provided at a lower portion in the vertical direction and a toner receiving port provided at an upper portion in the vertical direction of the developing tank are connected. The toner supply pipe 250 supplies the toner supplied from the
現像槽の底面には、トナー濃度検知センサが設けられる。トナー濃度検知センサは、現像槽中のトナー濃度を検知する。トナー濃度検知センサとしては一般的なトナー濃度検知センサを使用でき、たとえば、透過光検知センサ、反射光検知センサ、透磁率検知センサなどが挙げられる。これらの中でも、透磁率検知センサが好ましい。 A toner concentration detection sensor is provided on the bottom surface of the developing tank. The toner concentration detection sensor detects the toner concentration in the developing tank. As the toner concentration detection sensor, a general toner concentration detection sensor can be used, and examples thereof include a transmitted light detection sensor, a reflected light detection sensor, and a magnetic permeability detection sensor. Among these, a magnetic permeability detection sensor is preferable.
トナー濃度検知センサは、トナー濃度制御部に電気的に接続される。トナー濃度制御部は、トナー濃度検知センサによるトナー濃度値が所定の設定値よりも低いと判断すると、トナーカートリッジ200中の後述する排出部材320を回転駆動し、トナーカートリッジ200内のトナーを現像槽内に供給するように制御する。
The toner concentration detection sensor is electrically connected to the toner concentration control unit. When the toner density control unit determines that the toner density value detected by the toner density detection sensor is lower than a predetermined set value, the toner density control unit rotationally drives a discharge member 320 (to be described later) in the
クリーニングユニット25は、感光体ドラム21から中間転写ベルト31にトナー像が転写された後に、感光体ドラム21の表面に残留するトナーを除去し、感光体ドラム21の表面を清浄化する部材である。クリーニングユニット25としては、たとえば、トナーを掻き取るための板状部材と、掻き取ったトナーを回収する容器状部材とが用いられる。
The cleaning unit 25 is a member that removes the toner remaining on the surface of the photosensitive drum 21 after the toner image is transferred from the photosensitive drum 21 to the
トナー像形成部20によれば、帯電部22によって均一な帯電状態にある感光体ドラム21の表面に、露光ユニット23から画像情報に応じたレーザ光が照射されて静電潜像が形成される。感光体ドラム21上の静電潜像に現像装置24からトナーが供給されることでトナー像が形成される。このトナー像は後述する中間転写ベルト31に転写される。トナー像が中間転写ベルト31に転写された後に、感光体ドラム21表面に残留するトナーは、クリーニングユニット25によって除去される。
According to the toner
中間転写ベルト31は、感光体ドラム21の鉛直方向上方に配置される無端ベルト状部材である。中間転写ベルト31は、駆動ローラ32と従動ローラ33とによって張架されてループ状の経路を形成し、矢符Bの方向に回転移動する。
The
駆動ローラ32は、図示しない駆動部によってその軸線回りに回転可能に設けられる。駆動ローラ32は、その回転によって、中間転写ベルト31を矢符B方向へ回転移動させる。従動ローラ33は、駆動ローラ32の回転に従動して回転可能に設けられ、中間転写ベルト31が弛まないように、中間転写ベルト31に一定の張力を発生させる。
The drive roller 32 is provided so as to be rotatable around its axis by a drive unit (not shown). The drive roller 32 rotates and moves the
中間転写ローラ34は、中間転写ベルト31を介して感光体ドラム21に圧接し、かつ図示しない駆動部によってその軸線回りに回転可能に設けられる。中間転写ローラ34としては、たとえば、直径8mm〜10mmの金属(たとえば、ステンレス)ローラの表面に、導電性の弾性部材が形成されたものを用いることができる。中間転写ローラ34は、転写バイアスを印加する図示しない電源が接続され、感光体ドラム21表面のトナー像を中間転写ベルト31に転写する機能を有する。
The intermediate transfer roller 34 is provided in pressure contact with the photosensitive drum 21 via the
転写ローラ36は、中間転写ベルト31を介して駆動ローラ32に圧接し、図示しない駆動部によって軸線回りに回転可能に設けられる。転写ローラ36と駆動ローラ32との圧接部(転写ニップ部)において、中間転写ベルト31に担持されて搬送されるトナー像は、後述する記録媒体供給部50から送給される記録媒体に転写される。
The
転写ベルトクリーニングユニット35は、中間転写ベルト31を介して従動ローラ33に対向し、中間転写ベルト31のトナー像担持面に接触するように設けられる。転写ベルトクリーニングユニット35は、記録媒体へのトナー像の転写後に、中間転写ベルト31表面のトナーを除去し回収するために設けられる。記録媒体へのトナー像の転写後に中間転写ベルト31にトナーが付着したまま残っていると、中間転写ベルト31の回転移動によって、残留トナーが転写ローラ36に付着するおそれがある。転写ローラ36にトナーが付着すると、そのトナーは、次に転写する記録媒体の裏面を汚染してしまう。
The transfer
転写部30によれば、中間転写ベルト31が感光体ドラム21に接しながら回転移動するとき、中間転写ローラ34に、感光体ドラム21表面のトナーの帯電極性とは逆極性の転写バイアスが印加され、感光体ドラム21の表面に形成されたトナー像は、中間転写ベルト31上へ転写される。感光体ドラム21y、感光体ドラム21m、感光体ドラム21c、感光体ドラム21bでそれぞれ形成される各色のトナー画像が、中間転写ベルト31上に、この順番で順次重ねて転写されることによって、フルカラートナー像が形成される。中間転写ベルト31に転写されたトナー像は、中間転写ベルト31の回転移動によって転写ニップ部に搬送され、転写ニップ部において、記録媒体に転写される。トナー像が転写された記録媒体は、後述する定着部40に搬送される。
According to the
記録媒体供給部50は、給紙ボックス51と、ピックアップローラ52a,52bと、搬送ローラ53a,53bと、レジストローラ54と、給紙トレイ55とを含む。給紙ボックス51は、画像形成装置100の鉛直方向下部に設けられ、画像形成装置100内部において記録媒体を貯留する容器状部材である。給紙トレイ55は、画像形成装置100外壁面に設けられ、画像形成装置100外部において記録媒体を貯留するトレイ状部材である。記録媒体としては、普通紙、カラーコピー用紙、オーバーヘッドプロジェクタ用シート、葉書などがある。
The recording
ピックアップローラ52aは、給紙ボックス51に貯留される記録媒体を1枚ずつ取り出し、用紙搬送路A1に送給する部材である。搬送ローラ53aは互いに圧接するように設けられる一対のローラ状部材であり、用紙搬送路A1において記録媒体をレジストローラ54に向けて搬送する。ピックアップローラ52bは、給紙トレイ55に貯留される記録媒体を1枚ずつ取り出し、用紙搬送路A2に送給する部材である。搬送ローラ53bは互いに圧接するように設けられる一対のローラ状部材であり、用紙搬送路A2において記録媒体をレジストローラ54に向けて搬送する。
The
レジストローラ54は、互いに圧接するように設けられる一対のローラ状部材であり、搬送ローラ53a,53bから送給される記録媒体を、中間転写ベルト31に担持されるトナー像が転写ニップ部に搬送されるのに同期して、転写ニップ部に送給する。
The
記録媒体供給部50によれば、中間転写ベルト31に担持されるトナー像が転写ニップ部に搬送されるのに同期して、給紙ボックス51または給紙トレイ55から記録媒体が転写ニップ部に送給され、該記録媒体にトナー像が転写される。
According to the recording
定着部40は、加熱ローラ41および加圧ローラ42を備える。加熱ローラ41は、所定の定着温度となるように制御される。加圧ローラ42は、加熱ローラ41に圧接するローラである。加熱ローラ41は、加圧ローラ42とともに記録媒体を加熱しながら挟持することにより、トナー像を構成するトナーを溶融させて記録媒体上に定着させる。トナー像が定着した記録媒体は、後述する排出部60に搬送される。
The fixing
排出部60は、搬送ローラ61と、排出ローラ62と、排出トレイ63とを含む。搬送ローラ61は、定着部40よりも鉛直方向上方において、互いに圧接するように設けられる一対のローラ状部材である。搬送ローラ61は、画像が定着した記録媒体を排出ローラ62に向けて搬送する。
The
排出ローラ62は、互いに圧接するように設けられる一対のローラ状部材である。排出ローラ62は、片面印刷の場合、片面の印刷が完了した記録媒体を排出トレイ63に排出する。排出ローラ62は、両面印刷の場合、片面の印刷が完了した記録媒体を、用紙搬送路A3を介してレジストローラ54へ搬送し、両面の印刷が完了した記録媒体を排出トレイ63に排出する。排出トレイ63は、画像形成装置100の鉛直方向上面に設けられ、画像が定着した記録媒体を貯留する。
The
画像形成装置100は、図示しない制御ユニット部を含む。制御ユニット部は、たとえば、画像形成装置100の内部空間における鉛直方向上部に設けられ、記憶部と演算部と制御部とを含む。記憶部には、画像形成装置100の鉛直方向上面に配置される図示しない操作パネルを介した各種設定値、画像形成装置100内部の各所に配置される図示しないセンサなどからの検知結果、外部機器からの画像情報などが入力される。また、記憶部には、各種処理を実行するプログラムが書き込まれる。各種処理とは、たとえば、記録媒体判定処理、付着量制御処理、定着条件制御処理などである。
記憶部には、この分野で常用されるものを使用でき、たとえば、リードオンリィメモリ(ROM)、ランダムアクセスメモリ(RAM)、ハードディスクドライブ(HDD)などが挙げられる。外部機器には、画像情報の形成または取得が可能であり、かつ画像形成装置100に電気的に接続可能な電気、電子機器を使用でき、たとえば、コンピュータ、デジタルカメラ、テレビジョン受像機器、ビデオレコーダ、DVD(Digital Versatile
Disc)レコーダ、HDDVD(High-Definition Digital Versatile Disc)レコーダ、ブルーレイディスクレコーダ、ファクシミリ装置、携帯端末装置などが挙げられる。
As the storage unit, those commonly used in this field can be used, and examples thereof include a read only memory (ROM), a random access memory (RAM), and a hard disk drive (HDD). As the external device, an electric or electronic device that can form or acquire image information and can be electrically connected to the
Disc) recorder, HDDVD (High-Definition Digital Versatile Disc) recorder, Blu-ray disc recorder, facsimile device, portable terminal device and the like.
演算部は、記憶部に書き込まれる各種データ(画像形成命令、検知結果、画像情報など)および各種処理のプログラムを取り出し、各種判定を行う。制御部は、演算部の判定結果に応じて画像形成装置100に設けられる各装置に制御信号を送付し、動作制御を行う。
The calculation unit retrieves various data (image formation command, detection result, image information, etc.) written in the storage unit and various processing programs, and performs various determinations. The control unit performs operation control by sending a control signal to each device provided in the
制御部および演算部は中央処理装置(CPU、Central Processing Unit)を備えるマイクロコンピュータ、マイクロプロセッサなどによって実現される処理回路を含む。制御ユニット部は、この処理回路とともに主電源を含み、電源は制御ユニット部だけでなく、画像形成装置100に設けられる各装置にも電力を供給する。
The control unit and the calculation unit include a processing circuit realized by a microcomputer, a microprocessor, or the like provided with a central processing unit (CPU). The control unit unit includes a main power source together with the processing circuit, and the power source supplies power not only to the control unit unit but also to each device provided in the
次に、トナーカートリッジユニット260について説明する。図2は、トナーカートリッジユニット260を示す斜視図である。トナーカートリッジユニット260は、トナーカートリッジ200b,200c,200m,200yと、トナーカートリッジ載置台261とを含む。トナーカートリッジ載置台261は、角変位可能に構成されるロックレバー262と、ストッパプレート263とを備えている。各トナーカートリッジ200は、トナーカートリッジ載置台261に載置された状態でロックレバー262がストッパプレート263側に角変位することで、該トナーカートリッジ載置台261に固定される。
Next, the
次に、トナーカートリッジ200について説明する。図3は、トナーカートリッジ200の内部の構成を示す模式図である。図4は、図3のA−Aを切断面線とするトナーカートリッジ200の断面図である。図5は、図4のB−Bを切断面線とするトナーカートリッジ200の端面図である。トナーカートリッジ200は、トナー排出装置300と、貯蔵容器210と、搬送容器220と、汲上げ部材211と、搬送部材221と、伝導部材230とを備え、トナーを現像装置24に補給する。
Next, the
貯蔵容器210は、略半円柱状の内部空間を有する容器状部材であり、その内部空間にトナーを収容するとともに、汲上げ部材211が設けられる。汲上げ部材211は、回転することによって、貯蔵容器210内のトナーを汲み上げて、搬送容器220内に供給する部材である。汲上げ部材211は、4つの汲上げ板211aと、回転軸211bとを含む。汲上げ板211aは、回転軸211b上に、該回転軸211bの軸線方向に沿って設けられる。汲上げ部材211は、図示しない駆動部と接続され、該駆動部から付与されるトルクによって、回転軸211bがその軸線回りの回転方向G1に回転する。回転軸211bの回転に伴って汲上げ板211aが回転移動することによって、貯蔵容器210内のトナーが汲み上げられる。
The
搬送容器220は、略半円柱状の内部空間を有する容器状部材であり、該内部空間が、貯蔵容器210の内部空間と連通するように設けられる。搬送容器220の壁部には、汲上げ板211aによって供給されたトナーをトナー排出装置300に搬送するための開口部である搬送口222が設けられる。また、搬送容器220内には、搬送部材221が設けられる。搬送部材221は、搬送羽根221aと、搬送軸221bとを含む。搬送部材221は、搬送軸221bがその軸線回りの回転方向G2に回転することによって、搬送容器220内のトナーを、搬送口222へ向けて搬送する部材である。
The
搬送軸221bは、外径3mm〜10mmの円柱状部材である。搬送軸221bは、たとえば、ポリエチレンや、ポリプロピレン、ハイインパクトポリスチレン、ABS樹脂(アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合合成樹脂)などの材料から形成される。
The
搬送羽根221aは、搬送軸221bを取り巻いて設けられる。搬送羽根221aは、たとえば、ポリエチレンや、ポリプロピレン、ハイインパクトポリスチレン、ABS樹脂などの材料から形成される。搬送羽根221aは、搬送軸221bの回転に伴って回転することにより、搬送容器220内のトナーを搬送口222へ向けて搬送する。
The
本実施形態では、搬送羽根221aは、一続きの螺旋羽根であり、搬送軸221bの外周を取り巻いて所定のリード角で搬送軸221bの軸線方向に進む図示しない第1仮想螺線に沿って設けられる。ここで、螺線において「リード角」とは、該螺線上の任意の点における接線と、該螺線が取り巻く仮想的な円柱の軸線方向に垂直な面へ該接線を射影した直線と、がなす角である。リード角は、0°より大きく90°より小さい角度である。上記第1仮想螺線のリード角は、たとえば20°〜70°の範囲内で適宜設定できる。
In this embodiment, the
本発明において、「螺旋羽根」とは、概略的にはいわゆるオーガスクリューの羽根部分であり、より詳細には螺旋羽根面を主面とする部材である。本発明において、「螺旋羽根面」とは、仮想円柱K1(半径をr1とする)の側面上を取り巻く1つの螺線C1(リード角をθ1とする)に沿って、仮想円柱K1の外部にある1つの線分L1を、仮想円柱K1の径方向における該線分L1の長さm1、および取付角度αを保ったまま、仮想円柱K1の軸線に平行な一方向D1に移動させたときの、該線分L1の軌跡がなす面である。「取付角度α」とは、仮想円柱K1の軸線と線分L1とを含む面において、該線分L1と、該線分L1と仮想円柱K1との接点から一方向D1に延びる半直線と、のなす角度であって、0°より大きく180°より小さい角度である。 In the present invention, the term “spiral blade” generally refers to a blade portion of a so-called auger screw, and more specifically, a member having a spiral blade surface as a main surface. In the present invention, the “spiral blade surface” refers to a virtual cylinder along one spiral C 1 (having a lead angle of θ 1 ) surrounding the side surface of the virtual cylinder K 1 (radius is r 1 ). one line L 1 that is external to the K 1, while keeping the virtual length m 1 of the line segment L 1 in the radial direction of the cylinder K 1, and the mounting angle alpha, parallel to the axis of the virtual cylinder K 1 This is a plane formed by the locus of the line segment L 1 when moved in one direction D 1 . The "attachment angle α" in the plane including the axial line and the line segment L 1 of the virtual cylinder K 1, the line segments L 1 and, line segment L 1 and the virtual direction D 1 from the contact point between the cylinder K 1 And an angle formed by a half straight line extending to 0 and greater than 0 ° and smaller than 180 °.
以下に、螺旋羽根面の一例として、螺線の1周期の部分に沿って線分を移動させたときの螺旋羽根面(「1周期の螺旋羽根面」と表す。他の周期についても同様)を示す。図6は、1周期の螺旋羽根面について説明するための図である。図6(a)は、仮想円柱K1の側面と、仮想円柱K1の側面上の螺線C1と、螺線C1上を一方向D1に移動する線分L1の開始位置および終了位置と、を示している。図6(a)の紙面において最も下側に示す線分L1は移動の際の開始位置を示し、最も上側に示す線分L1は終了位置を示している。図6(a)に示すように、仮想円柱K1の径方向における線分L1の長さm1と、取付角度α(図6ではα=90°)とを一定に保ちながら、螺線C1に沿って一方向D1に、線分L1を移動させるとき、該線分L1の軌跡は図6(b)に示す螺旋羽根面n1となる。図6(b)において斜線部で示す面が、螺旋羽根面n1である。 Hereinafter, as an example of the spiral blade surface, the spiral blade surface when the line segment is moved along the portion of one cycle of the spiral (referred to as “one-cycle spiral blade surface”. The same applies to other cycles). Indicates. FIG. 6 is a view for explaining a spiral blade surface of one cycle. 6 (a) is a side surface of the virtual cylinder K 1, the spiral C 1 on the side of the imaginary circular column K 1, the start position and the line segment L 1 that moves on the spiral C 1 in one direction D 1 And the end position. FIG line L 1 of the most shown in the lower side in the plane of the 6 (a) shows a start position during movement, the line segment L 1 shown in the uppermost side indicates the end position. As shown in FIG. 6 (a), the virtual in the radial direction of the cylinder K 1 and the length m 1 of the segment L 1, while maintaining the mounting angle alpha (FIG. 6 α = 90 °) constant, spiral in one direction D 1 along the C 1, when moving the segment L 1, the trajectory of the line segment L 1 becomes spiral blade surface n 1 shown in Figure 6 (b). Surface indicated by the hatched portion in FIG. 6 (b) is a spiral blade surface n 1.
図6(b)に示すように、螺旋羽根面n1の外周部は、仮想円柱K1と軸線が一致する仮想円柱K2に内接する。仮想円柱K2の半径R1は、仮想円柱K1の半径r1と、仮想円柱K1の径方向における線分L1の長さm1と、の和に等しい。 As shown in FIG. 6 (b), the outer peripheral portion of the spiral blade surface n 1 is inscribed with the virtual cylinder K 2 virtual cylinder K 1 and axis coincide. Radius R 1 of the virtual cylinder K 2 is the radius r 1 of the virtual cylinder K 1, and the length m 1 of the segment L 1 in the radial direction of the virtual cylinder K 1, equal to the sum of.
本実施形態のように搬送羽根221aとして用いる場合、螺旋羽根は、仮想円柱K1の直径2r1が搬送軸221bの外径に等しく、かつ、螺線C1のリード角θ1が上記第1仮想螺線のリード角に等しくなるように構成される。そして、螺旋羽根は、螺旋羽根面が搬送軸221bの軸線方向において搬送口222側になり、かつ、該螺旋羽根の内周部に沿う螺線C1が上記第1仮想螺線に一致するように設けられる。
When used as a conveying
このとき、搬送羽根221aの内周部と搬送軸221bの軸線との間の距離の2倍の値、すなわち搬送羽根221aの内径は2r1となり、搬送羽根221aの外周部と搬送軸221bの軸線との間の距離の2倍の値、すなわち搬送羽根221aの外径は2r1+2m1となる。長さm1は、たとえば2mm〜20mmの範囲内で適宜設定できる。また、たとえば、取付角度αは90°でなくともよく、30°〜150°の範囲内で適宜設定でき、リード角θ1は、たとえば20°〜70°の範囲内で適宜設定できる。また、搬送軸221bの軸線方向における搬送羽根221aの外周部の間隔であるリードm2は、2πr1tanθ1となる。リードm2は、たとえば10mm〜30mmの範囲内で適宜設定できる。
At this time, 2 times the distance between the axis of the inner peripheral portion and the conveying
また本実施形態において、搬送羽根221aは、13周期の螺旋羽根面を有する螺旋羽根であり、該螺旋羽根の厚さは1.5mmで一様である。螺旋羽根の周期や厚さなども、トナーの搬送速度やトナーカートリッジ200の大きさなどに応じて適宜設定できる。たとえば、搬送羽根221aとして用いられる螺旋羽根の厚さは、1mm〜3mmの範囲内で適宜設定できる。
Moreover, in this embodiment, the conveyance blade |
図7は、トナー排出装置300の内部の構成を示す模式図である。トナー排出装置300は、排出容器310と排出部材320とシャッタ部材330とを含む。排出容器310は、円柱状の内部空間を有する容器状部材であり、トナーを受け入れるための開口部である受入口311が設けられる。排出容器310と搬送容器220とは、搬送容器220内のトナーが搬送口222および受入口311を介して排出容器310内に移動できるように連なって設けられる。すなわち、搬送容器220の内部空間と排出容器310の内部空間とは連通する。排出容器310と搬送容器220とは、一体として構成されてもよく、着脱自在に構成されてもよい。
FIG. 7 is a schematic diagram illustrating an internal configuration of the
また、排出容器310には、該排出容器310の壁部であって排出部材320の軸線方向に沿って該排出部材320を取り囲む壁部の少なくとも一部分に、トナーを排出するための開口部である排出口312が設けられる。本実施形態では、排出口312は、排出容器310の鉛直方向下方の壁部に設けられる。本実施形態では、排出口312の開口は、略矩形状である。シャッタ部材330は、排出口312の鉛直方向下方において、スライド自在に設けられる。シャッタ部材330は、トナーカートリッジ200がトナーカートリッジ載置台261に装着される過程において、トナー供給パイプ250に当接することによって略水平方向にスライドし、これによって排出口312が開放される。
Further, the
排出部材320は、排出容器310内に設けられ、受入口311から排出容器310内に入ったトナーを、排出口312から排出する部材である。排出口312から排出されたトナーは、トナー供給パイプ250を介して現像装置24に補給される。
The
排出部材320は、回転軸322と排出羽根321とを含む。回転軸322は、その軸線が、排出容器310の軸線と一致するように設けられる。回転軸322は、その一端部が搬送軸221bに連なり、その他端部が伝導部材230に連なる。回転軸322、搬送軸221b、および伝導部材230は、一体として構成されてもよく、着脱自在に構成されてもよい。排出羽根321は、回転軸322がその軸線回りの回転方向G3に回転するのに伴って回転移動することで、排出容器310内のトナーを移動させる部材である。排出部材320については後に詳述する。
The
伝導部材230は、歯車231と伝導軸232とを含む。伝導軸232は、円柱状部材であり、その一端部が歯車231に連なり、その他端部が回転軸322に連なる。歯車231は、図示しないモータなどの駆動部から付与されるトルクを、伝導軸232に伝えるための部材である。伝導部材230は、図示しない駆動部から付与されるトルクによって、伝導軸232の軸線回りの回転方向に、30rpm〜60rpmで回転する。
The
このようなトナーカートリッジ200によれば、汲上げ部材211によって、貯蔵容器210内のトナーが搬送容器220内へ汲み上げられる。そして、図示しない駆動部から付与されるトルクによって、伝導軸232、回転軸322、および搬送軸221bが一体的に回転する。搬送軸221bの回転によって搬送容器220内のトナーは、搬送口222および受入口311を介して、排出容器310内に搬送される。回転軸322の回転によって、排出容器310内のトナーは、排出口312から排出され、現像装置24の現像槽内に補給される。
According to such a
次に、排出羽根321および回転軸322について説明する。図8は、排出羽根321と回転軸322とを、それぞれ独立して示した図である。図8(a)では、排出羽根321を実線で示し、回転軸322を2点鎖線で示している。図8(b)では、回転軸322のみを実線で示している。
Next, the
図8(a)に示すように、排出羽根321は、回転軸322を取り巻いて設けられる。排出羽根321は、回転軸322の回転方向G3への回転に伴って回転移動する。排出羽根321は、その回転移動によって、回転軸322の軸線方向のうち受入口311から排出口312へ向かう方向である排出方向H1に向けて、排出容器310内のトナーを搬送する。
As shown in FIG. 8A, the
図8(b)に示すように、回転軸322は、排出方向H1に向かうにつれて外径が連続的に大きくなる錐台状回転軸である。本発明において、「錐台」とは、面積の異なる2つの底面(面積が比較的小さい方の底面を「小底面」と称し、面積が比較的大きい方の底面を「大底面」と称する)を有し、軸線が該2つの底面(小底面および大底面)を通り、かつ、軸線方向のうち小底面から大底面に向かう方向に進むにつれて外径が連続的に大きくなる立体である。そして、本発明において、「錐台状回転軸」とは、外観形状が錐台状であり、前記軸線回りに回転する回転軸を指す。
As shown in FIG. 8B, the
図9に、錐台状回転軸の例を示す。図9(a)は、錐台状回転軸の1つである直円錐台状回転軸J1の側面を示している。本発明において、「直円錐台」とは、直円錐を底面に平行な平面で二分して得たれる立体のうち、円錐ではない方の立体である。そして、本発明において、「直円錐台状回転軸」とは、外観形状が直円錐台状である回転軸を指す。図9(b)は、錐台状回転軸の1つである圧縮直円錐台状回転軸J2の側面を示している。本発明において、「圧縮直円錐台」とは、直円錐台の側面を、軸線に近付く向きに湾曲させた形状の立体である。そして、本発明において、「圧縮直円錐台状回転軸」とは、外観形状が圧縮直円錐台状である回転軸を指す。図9(c)は、錐台状回転軸の1つである膨張直円錐台状回転軸J3の側面を示している。本発明において、「膨張直円錐台」とは、直円錐台の側面を、軸線から離れる向きに湾曲させた形状の立体である。そして、本発明において、「膨張直円錐台状回転軸」とは、外観形状が膨張直円錐台状である回転軸を指す。 FIG. 9 shows an example of the frustum-shaped rotation axis. FIG. 9A shows a side surface of the right truncated cone-shaped rotation axis J1 which is one of the frustum-shaped rotation axes. In the present invention, the “rectangular truncated cone” is a solid that is not a cone among solids obtained by bisecting a right cone by a plane parallel to the bottom surface. In the present invention, the “right frustoconical rotation axis” refers to a rotation axis whose external shape is a right frustoconical shape. FIG. 9B shows a side surface of the compression frustoconical rotation shaft J2 which is one of the frustum-shaped rotation shafts. In the present invention, the “compression straight truncated cone” is a solid body having a shape in which the side surface of the right truncated cone is curved toward the axis. In the present invention, the “compressed right truncated cone-shaped rotation shaft” refers to a rotation shaft whose external shape is a compressed right truncated cone shape. FIG. 9C shows a side surface of the expansion right truncated cone-shaped rotational axis J3 which is one of the frustum-shaped rotational axes. In the present invention, the “expanded right circular truncated cone” is a solid having a shape in which the side surface of the right circular truncated cone is curved away from the axis. In the present invention, the “expanded frustoconical rotating shaft” refers to a rotating shaft whose appearance is an expanded frustoconical shape.
本発明では、回転軸322は、このような錐台状回転軸である。錐台状回転軸である回転軸322は、排出方向H1に向かうにつれて外径が大きくなるように設けられている。したがって、排出羽根321によって搬送されるトナーは、回転軸322の軸線から離れる向きに付勢される。
In the present invention, the
一般的に、トナーカートリッジを長期間輸送したり、放置したりすると、トナーカートリッジ内のトナーは、その流動性が低下する。従来のトナーカートリッジでは、トナーの流動性が低下した場合、トナーが速やかに排出されなくなることで排出部材の回転が停止するというロック現象が生じる。これに対して、本発明に係るトナー排出装置300では、上記のように、トナーは回転軸322の軸線から離れる向きに付勢されるので、トナーの流れは回転軸322から離れる向きへ変化する。排出口312は回転軸322の軸線方向に沿って回転軸322を取り囲む壁部に設けられるので、トナーは、回転軸322の軸線から離れる向きに移動することで、排出口312から排出され易くなる。したがって、本発明では、ロック現象の発生を防ぐことができる。
Generally, when a toner cartridge is transported or left for a long time, the fluidity of the toner in the toner cartridge decreases. In the conventional toner cartridge, when the fluidity of the toner is lowered, a lock phenomenon occurs in which the rotation of the discharging member stops because the toner is not discharged immediately. On the other hand, in the
回転軸322としては、圧縮直円錐台状回転軸J2がより好ましい。圧縮直円錐台状回転軸J2は、直円錐台状回転軸J1および膨張直円錐台状回転軸J3と比較して、搬送部材221によって搬送されてきたトナーの流れを、回転軸322から離れる向きへ、より緩やかに変化させることができるので、駆動トルクの急激な上昇を防ぐことができる。
As the
錐台状回転軸である回転軸322は、その外径の最大値、すなわち、大底面における外径m3が、排出容器310の円柱形状の内部空間の直径の0.8倍以上0.95倍以下であることが好ましい。回転軸322の大底面における外径m3を、この範囲内にすることで、回転軸322と排出容器310の内壁面との間の空間が適度な大きさとなるので、トナーの排出効率を高めることができる。
The
また、錐台状回転軸である回転軸322は、大底面における外径m3と小底面における外径m4との差を、大底面から小底面までの距離m5で除した値である(m3−m4)/m5が、2以上8以下であることが好ましい。この範囲内になるように回転軸322を構成することで、トナーに負荷を掛けずにトナーを排出でき、かつ、トナー排出装置300を小型化できる。(m3−m4)/m5が2未満である場合、排出部材320とそれを取り囲む壁部との間に形成される隙間の容積変化が小さく、トナーを押出す効果が得られ難くなる。(m3−m4)/m5が8を超える場合、排出部材320とそれを取り囲む壁部との間に形成される隙間の容積変化が過度に大きくなり、トナーの圧力が急激に上昇するので、トナーに掛かる負荷が大きくなってしまう。
The
排出羽根321は、たとえば、ポリエチレンや、ポリプロピレン、ハイインパクトポリスチレン、ABS樹脂などの材料から形成される。本実施形態では、排出羽根321は、一続きの環状螺旋羽根である。本発明において、「環状螺旋羽根」とは、概略的には、螺旋羽根を、外径を一定に保ちながら、内径を連続的に変化させた形状の部材である。より詳細には、環状螺旋羽根面を主面とする部材である。
The
本発明において、「環状螺旋羽根面」とは、仮想円柱K3(半径をr2とする)の側面上を取り巻く1つの螺線C2(リード角をθ2とする)に沿って、仮想円柱K3の内部にある1つの線分L2を、取付角度βを保ったまま、仮想円柱K3の径方向における該線分L2の長さm6を連続的に小さくなるように変化させながら、仮想円柱K3の軸線に平行な一方向D2に移動させたときの、該線分L2の軌跡がなす面である。「取付角度β」とは、仮想円柱K3の軸線と線分L2とを含む面において、該線分L2と、該線分L2と仮想円柱K3との接点から一方向D2に延びる半直線と、のなす角度であって、0°より大きく180°より小さい角度である。 In the present invention, the “annular spiral blade surface” means an imaginary line along one spiral C 2 (lead angle is θ 2 ) surrounding the side surface of the virtual cylinder K 3 (radius is r 2 ). one line L 2 in the interior of the cylinder K 3, while maintaining the mounting angle beta, varies as the length m 6 of the line segment L 2 in the radial direction of the virtual cylinder K 3 becomes successively smaller This is a plane formed by the locus of the line segment L 2 when moved in one direction D 2 parallel to the axis of the virtual cylinder K 3 . "Attachment angle β" is, in a plane containing the axis and the line segment L 2 of the virtual cylinder K 3, line segments and L 2, the line segment L 2 and the virtual columnar K 3 in one direction from the contact point with D 2 And an angle formed by a half straight line extending to 0 and greater than 0 ° and smaller than 180 °.
以下に、環状螺旋羽根面の一例として、螺線の1周期の部分に沿って線分を移動させたときの環状螺旋羽根面(「1周期の環状螺旋羽根面」と表す。他の周期についても同様)を示す。図10は、1周期の環状螺旋羽根面について説明するための図である。図10(a)は、仮想円柱K3の側面と、仮想円柱K3の側面上の螺線C2と、螺線C2上を一方向D2に移動する線分L2の開始位置および終了位置と、を示している。図10(a)の紙面において最も下側に示す線分L2は移動の際の開始位置を示し、最も上側に示す線分L2は終了位置を示している。図10(a)に示すように、取付角度β(図10ではβ=90°)を一定に保ちつつ、仮想円柱K3の径方向における線分L2の長さm6を連続的に小さくなるように変化させながら、螺線C2に沿って一方向D2に線分L2を移動させるとき、該線分L2の軌跡が環状螺旋羽根面となる。 Hereinafter, as an example of the annular spiral blade surface, an annular spiral blade surface (referred to as “one-cycle annular spiral blade surface”) when the line segment is moved along a portion of one cycle of the spiral. The same). FIG. 10 is a diagram for explaining an annular spiral blade surface of one cycle. 10 (a) is a side face of a virtual cylinder K 3, the spiral C 2 on the side of the imaginary circular column K 3, the start position and the line segment L 2 moving on spiral C 2 in one direction D 2 And the end position. Figure 10 a line segment L 2 most shown in the lower side in the plane of the (a) shows the starting position for the movement, the line segment L 2 shown in the uppermost side indicates the end position. As shown in FIG. 10A, the length m 6 of the line segment L 2 in the radial direction of the virtual cylinder K 3 is continuously reduced while keeping the mounting angle β (β = 90 ° in FIG. 10) constant. while changing so, when moving a line segment L 2 in one direction D 2 along the spiral C 2, the locus of the line segment L 2 is annular spiral blade surface.
環状螺旋羽根面の内周部は、仮想円柱K3と軸線が一致する仮想錐台の側面に外接する。線分L2の長さm6の変化のさせ方によって、環状螺旋羽根面が外接する仮想錐台の形状は異なる。 The inner peripheral portion of the annular spiral blade surface circumscribes the virtual frustum sides virtual cylinder K 3 and the axis match. By the manner of change of the line segment L 2 length m 6, virtual frustum shape which circumscribes the annular spiral blade surface differs.
図10(b)は、仮想直円錐台K4に外接する環状螺旋羽根面n2を示している。螺線C2に沿った単位移動距離当たりの線分L2の長さm6の変化率が一定のとき、線分L2の軌跡は、図10(b)において斜線部で示す環状螺旋羽根面n2となり、その内周部は、仮想直円錐台K4の側面に外接する。 FIG. 10B shows an annular spiral blade surface n 2 circumscribing the virtual right circular truncated cone K 4 . When the rate of change of the length m 6 of the line segment L 2 per unit moving distance along the spiral C 2 is constant, the locus of the line segment L 2 are annular spiral blade indicated by a hatched portion in FIG. 10 (b) It becomes the surface n 2 , and its inner peripheral portion circumscribes the side surface of the virtual right truncated cone K 4 .
図10(c)は、仮想圧縮直円錐台K5に外接する環状螺旋羽根面n3を示している。一方向D2に進むにつれて螺線C2に沿った単位移動距離当たりの線分L2の長さm6の変化率が次第に大きくなるとき、線分L2の軌跡は、図10(c)において斜線部で示す環状螺旋羽根面n3となり、その内周部は、仮想圧縮直円錐台K5の側面に外接する。 FIG. 10 (c) shows an annular spiral blade surface n 3 circumscribing the virtual compressed right circular truncated cone K 5. When the rate of change of the length m 6 of the line segment L 2 per unit moving distance along the spiral C 2 as it travels in one direction D 2 gradually increases, the trajectory of the line segment L 2, FIG. 10 (c) annular spiral blade surface n 3 becomes the shaded portion, the inner peripheral portion circumscribes the sides of the virtual compressed right circular truncated cone K 5 in.
図10(d)は、仮想膨張直円錐台K6に外接する環状螺旋羽根面n4を示している。一方向D2に進むにつれて螺線C2に沿った単位移動距離当たりの線分L2の長さm6の変化率が次第に小さくなるとき、線分L2の軌跡は、図10(d)において斜線部で示す環状螺旋羽根面n4となり、その内周部は、仮想膨張直円錐台K6の側面に外接する。 FIG. 10 (d) shows an annular spiral blade surface n 4 circumscribing the virtual expansion right circular truncated cone K 6. When the rate of change of direction D 2 length m 6 of the line segment L 2 per unit moving distance along the spiral C 2 as advances to become progressively smaller, the locus of the line segment L 2, FIG. 10 (d) annular spiral blade surface n 4 becomes the shaded portion, the inner peripheral portion circumscribes the sides of the virtual expansion right circular truncated cone K 6 in.
本実施形態のように排出羽根321として用いる場合、環状螺旋羽根は、環状螺旋羽根面が回転軸322の軸線方向において排出口312側となり、該環状螺旋羽根面によってトナーを排出方向H1に向けて搬送するように設けられる。また、環状螺旋羽根は、その内周部において外接する仮想錐台の側面よりも内側に、回転軸322が存在するように設けられる。このとき、回転軸322と排出羽根321とを、一または複数の近接部分において、樹脂や金属などによって接続してもよい。
When used as the
排出羽根321を環状螺旋羽根とするとき、排出羽根321の外周部と回転軸322の軸線との間の距離の2倍の値、すなわち排出羽根321の外径は2r2で一様となり、排出羽根321の内周部と回転軸322の軸線との間の距離の2倍の値、すなわち排出羽根321の内径は、排出方向H1に向かうにつれて、2m6の最小値+2r2から、2m6の最大値+2r2まで、連続的に変化する。長さm6の最小値は、たとえば0mm〜2mmの範囲内で適宜設定できる。長さm6の最大値は、たとえば4mm〜10mmの範囲内で適宜設定できる。なお、本実施形態では、排出羽根321の外径の最大値は、搬送部材221の搬送羽根221aの外径に等しく、排出羽根321と搬送羽根221aとが滑らかに連なる。
When the
本実施形態において、取付角度βは90°でなくともよく、30°〜150°の範囲内で適宜設定でき、リード角θ2は、たとえば20°〜70°の範囲内で適宜設定できる。 In the present embodiment, the attachment angle β does not have to be 90 °, can be appropriately set within a range of 30 ° to 150 °, and the lead angle θ 2 can be appropriately set within a range of 20 ° to 70 °, for example.
回転軸322の軸線方向における排出羽根321の外周部の間隔であるリードm7は、2πr2tanθ2となる。リードm7は、たとえば10mm〜30mmの範囲内で適宜設定できる。また、回転軸322の軸線方向における排出羽根321全体の長さm8は、たとえば、10mm〜40mmの範囲内で適宜設定できる。
The lead m 7 that is the distance between the outer peripheral portions of the
また本実施形態において、排出羽根321は、2周期の環状螺旋羽根面を有する環状螺旋羽根であり、該環状螺旋羽根の厚さは1.5mmで一様である。環状螺旋羽根の周期や厚さなども、トナーの搬送速度やトナーカートリッジ200の大きさなどに応じて適宜設定できる。たとえば、排出羽根321として用いられる環状螺旋羽根の厚さは、1mm〜3mmの範囲内で適宜設定できる。
In the present embodiment, the
本実施形態では、上記のように、排出羽根321として環状螺旋羽根を用いている。環状螺旋羽根である排出羽根321は、外径が一定であり、排出方向H1に進むにつれて内径が大きくなる。したがって、排出羽根321と回転軸322との隙間を小さくすることができる。これによって、トナーに掛かる負荷を分散させることができる。
In the present embodiment, as described above, the annular spiral blade is used as the
排出羽根321として環状螺旋羽根を用いる場合、該環状螺旋羽根が外接する仮想錐台と、錐台状回転軸である回転軸322とが、一致するように構成されることが好ましい。排出羽根321が外接する仮想錐台を回転軸322よりも大きくしたり、排出羽根321を螺旋羽根にしたりしても、ロック現象の発生は防止できるけれども、環状螺旋羽根の外接する仮想錐台と回転軸322とが一致するように構成されることで、回転軸322の軸線方向に離れた位置から排出部材320を見たときに、回転軸322と排出羽根321との間に隙間が無くなるので、トナーに掛かる負荷をより分散させることができる。
When an annular spiral blade is used as the
回転軸322は、排出羽根321と同一の材料から形成されてもよいけれども、少なくともその表面部分は、弾性スポンジから形成されることが好ましい。本発明において、「弾性スポンジ」とは、圧縮変形率が50%以上80%以下の材質である。ここで、圧縮変形率は、1辺1cmの立方体の試料に対して厚さ方向に毎秒0.1N/cm2の荷重を加えた際の該試料の厚さの最小値をF[cm]とするとき、下記式(1)で与えられる値である。
圧縮変形率[%]=(1−F)×100[%] …(1)
Although the
Compression deformation rate [%] = (1−F) × 100 [%] (1)
回転軸322を、このような弾性スポンジから形成することで、トナーの流れが変化することによるトナーへの負荷を抑えることができる。これによって、画像形成装置100は、画質の良好な画像を、長期間安定して形成することができる。
By forming the
以下に、表面部分が弾性スポンジで形成された回転軸322を含む排出部材320Xの例を示す。図11は、排出部材320Xを回転軸322の軸線を通る切断面線で切断したときの端面図である。図11に示す排出部材320Xは、環状螺旋羽根である排出羽根321と、錐台状回転軸である回転軸322とを含む。回転軸322は、回転軸322の軸線を含む円柱状部分である軸中央部322aと、該軸中央部322aと排出羽根321とを接続する接続部322bと、回転軸322において軸中央部322aおよび接続部322bを除いた部分である外周部322cとを含む。
Below, the example of the
図11に示す排出部材320Xでは、外周部322cのみが弾性スポンジから形成され、排出羽根321と軸中央部322aと接続部322bとが、弾性スポンジよりも比較的剛性の高い材料から、一体成形されている。より詳細には、排出羽根321と接続部322bとは、一体として、軸中央部322aを取り巻く螺旋羽根を形成しており、接続部322bおよび軸中央部322aが外周部322cによって覆われることで、環状螺旋羽根である排出羽根321のみが露出するように構成されている。
In the
このように、排出羽根321と軸中央部322aと接続部322bとを一体成形することで、排出部材320Xの強度が向上し、また、容易に排出部材320Xを製造することが可能になる。さらに、上記のように、外周部322cのみが他の部材よりも比較的剛性の低い材料である弾性スポンジから形成されているので、トナーに掛かる負荷を軽減した上で、より確実に、トナーを排出口312へ案内することができる。
As described above, by integrally forming the
上記弾性スポンジの各開口部は、開口にトナーが入り込まない程度の大きさであることが好ましい。具体的には、開口面積で表わせば、たとえば、1μm2以上10μm2以下である。また、開口径で表わせば、たとえば、1μm以上3μm以下である。このような大きさの開口部が設けられることにより、トナーが開口に入り込むことを抑えながら、トナーと弾性スポンジとの摩擦を大きくすることができる。これによって、トナーは、排出羽根321とともに回転し易くなる。したがって、トナーの流動性が低下していても、トナーを移動させることができ、駆動トルクの増大を抑えることができる。
Each opening of the elastic sponge is preferably sized so that toner does not enter the opening. Specifically, for example, the opening area is 1 μm 2 or more and 10 μm 2 or less. Moreover, when expressed by the opening diameter, for example, it is 1 μm or more and 3 μm or less. By providing the opening having such a size, the friction between the toner and the elastic sponge can be increased while suppressing the toner from entering the opening. This makes it easier for the toner to rotate with the
上記弾性スポンジとしては、ウレタンスポンジ、ゴムスポンジ、ポリエチレンスポンジなどを使用でき、この中でも耐摩耗性に優れるウレタンスポンジが好ましい。弾性スポンジとしてウレタンスポンジを用いることによって、トナーカートリッジ200を長期間使用することができる。また、上記弾性スポンジとしては、連続気泡を有する連泡性スポンジが好ましい。連泡性スポンジは、単泡性スポンジと比較して圧縮または変形し易いので、トナーの過度な圧縮を抑えることができる。連泡性スポンジは、たとえば、炭酸カルシウムの微粉末を練り込んだ材料を射出成形後、成形品を塩酸水中に浸漬して、粉末炭酸カルシウムを分解溶出する方法や、水溶性の塩を練り込み成形した後、水中で塩を溶出して連泡体にする方法、または樹脂に予め発泡剤を添加しておき、発泡成形後に物理的に気泡の壁を破る方法などにより得られる。
As the elastic sponge, urethane sponge, rubber sponge, polyethylene sponge and the like can be used, and among them, urethane sponge having excellent abrasion resistance is preferable. By using urethane sponge as the elastic sponge, the
さらに、上記弾性スポンジとしては、カーボンブラックなどの導電剤を含む導電性スポンジが好ましい。導電性スポンジは、トナーや排出容器310の内壁面と摩擦が生じても帯電し難いので、トナーを静電吸着することを抑えることができる。
Further, the elastic sponge is preferably a conductive sponge containing a conductive agent such as carbon black. Since the conductive sponge is difficult to be charged even when friction occurs with the toner or the inner wall surface of the
20 トナー像形成部
24,24b,24c,24m,24y 現像装置
30 転写部
40 定着部
50 記録媒体供給部
60 排出部
100 画像形成装置
200 トナーカートリッジ
210 貯蔵容器
220 搬送容器
211 汲上げ部材
221 搬送部材
230 伝導部材
300 トナー排出装置
310 排出容器
311 受入口
312 排出口
320,320X 排出部材
321 排出羽根
322 回転軸
322a 軸中央部
322b 接続部
322c 外周部
20 toner
Claims (6)
前記排出容器内に設けられる排出部材であって、回転軸と、該回転軸を取り巻いて設けられ、該回転軸の回転に伴う回転移動によって、該回転軸の軸線方向のうち前記受入口から前記排出口に向かう方向である排出方向に、前記排出容器内のトナーを移動させる排出羽根とを含む排出部材とを備え、
前記回転軸は、前記排出方向に向かうにつれて外径が連続的に大きくなる錐台状回転軸であり、
前記排出口は、前記排出容器の壁部であって、前記回転軸の軸線方向に沿って該回転軸を取り囲む壁部の少なくとも一部分に設けられることを特徴とするトナー排出装置。 An outlet for receiving toner, and a discharge container provided with an outlet for discharging toner;
A discharge member provided in the discharge container, provided around the rotation shaft and the rotation shaft, and from the receiving port in the axial direction of the rotation shaft by the rotational movement accompanying the rotation of the rotation shaft. A discharge member including a discharge blade that moves toner in the discharge container in a discharge direction that is a direction toward the discharge port;
The rotating shaft is a frustum-shaped rotating shaft whose outer diameter continuously increases as it goes in the discharge direction;
The toner discharge device, wherein the discharge port is provided in at least a part of a wall portion of the discharge container and surrounding the rotation shaft along an axial direction of the rotation shaft.
前記回転軸は、その外径の最大値が、前記円柱形状の直径の0.8倍以上0.95倍以下になるように構成されることを特徴とする請求項1または2に記載のトナー排出装置。 The discharge container has a cylindrical inner space, and is configured such that the axial direction of the cylindrical inner space coincides with the axial direction of the rotating shaft,
The toner according to claim 1, wherein the rotation shaft is configured such that a maximum value of an outer diameter thereof is 0.8 times or more and 0.95 times or less of a diameter of the columnar shape. Discharging device.
トナーを貯蔵する貯蔵容器と、
前記排出容器にトナーを搬送するための搬送口が設けられる搬送容器と、
前記貯蔵容器内に設けられ、該貯蔵容器内のトナーを前記搬送容器内に汲み上げる汲上げ部材と、
前記搬送容器内に設けられる搬送部材であって、該搬送容器内のトナーを前記搬送口に向けて搬送する搬送部材とを備え、
前記排出容器と前記搬送容器とは、前記搬送容器内のトナーが前記搬送口および前記受入口を介して前記排出容器に移動できるように連なって設けられることを特徴とするトナーカートリッジ。 Toner discharging device according to any one of claims 1 to 4,
A storage container for storing toner;
A transport container provided with a transport port for transporting toner to the discharge container;
A pumping member provided in the storage container, for pumping the toner in the storage container into the transport container;
A transport member provided in the transport container, the transport member configured to transport the toner in the transport container toward the transport port;
The toner cartridge is characterized in that the discharge container and the transport container are continuously provided so that the toner in the transport container can move to the discharge container through the transport port and the receiving port.
前記現像装置にトナーを補給するトナーカートリッジとして、請求項5に記載のトナーカートリッジを備えることを特徴とする画像形成装置。 In an electrophotographic image forming apparatus including a developing device,
An image forming apparatus comprising the toner cartridge according to claim 5 as a toner cartridge for supplying toner to the developing device.
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