JP5858328B2 - トナー補給装置、及び画像形成装置 - Google Patents
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Description
本発明は、搬送経路内に少なくとも1箇所以上の水平R部を設けているので、この水平R部で流動化したトナーの速度が落ちて止まり易くなる。したがって、初期流れ込みやベタ流れ込みの発生を抑制することができる。
よって、簡単な構成で、初期流れ込みやベタ流れ込みの発生を抑制して、現像装置内のトナー濃度を安定化できるとともに、トナー飛散による装置内汚染を抑制できるトナー補給装置を提供することができる。
まず、本実施形態に係るトナー補給装置40の第1の実施例である実施例1について、図を用いて説明する。図7は、本実施例のトナー補給装置40の斜視説明図、図8は、本実施例のトナー補給装置40の平面説明図である。図9は、実験1におけるトナー搬送パイプ43の説明図であり、(a)が、水平R部のみ設けた場合の平面図、(b)が鉛直R部のみ設けた場合の側面図である。図10は、実験2におけるトナー搬送パイプ43の平面説明図であり、(a)が、水平R部を設けた場合、(b)が水平R部を設けなかった場合の説明図である。図11は、実験1から求めた曲率半径と流れ込みトナー量の関係を示すグラフ、図12は、曲率半径とトナー搬送パイプ43の内径の半径との関係の説明図である。図13は、実験3におけるトナー搬送パイプ43の平面説明図、図14は、実験3から求めた中心角と流れ込みトナー量の関係を示すグラフである。
本実験では、図9(a)の平面図に示すように水平R部431及び水平R部433の水平R部を設けた初期流れ込み量と、図9(b)の側面図に示すように鉛直R部435及び鉛直R部437の鉛直R部を設けた初期流れ込み量とを計測して比較した。また、ベタ流れ込みについての評価も行った。まず、本検証実験における実験条件を説明する。
(水平R部のみ)
図9(a)に示すように、水平R部のみを設けたトナー搬送パイプ43では、水平な直線部430は、サブホッパ48の第2トナー収容部82の壁面からの長さ:L1を6.9[mm]とした。図中トナー搬送方向へ向かって左側へ曲がる水平R部431、及び図中右側へ曲がる水平R部433の中心角:θ1、θ2をいずれも72°、曲率半径:R1、R2も、いずれも20[mm]とした。各水平R部を接続する直線部432の長さ:L2は7.9[mm]とした。また、水平R部433のトナー搬送方向下流側に水平な直線部434を形成してジョイント部438を接続し、水平R部433の下流端からジョイント部438のトナー補給口と連通する開口上流端までの距離:L3を36.4[mm]とした。このように構成したトナー搬送パイプ43の経路全長(中心線長)は、101.5[mm]である。また、各トナー搬送経路部の内径:φは7.3[mm]である。
図9(b)に示すように、鉛直R部のみを設けたトナー搬送パイプ43では、水平な直線部430は、サブホッパ48の第2トナー収容部82の壁面から長さ:L1を6.9[mm]とした。図中トナー搬送方向へ向かって下方へ曲がる鉛直R部435、及び図中鉛直方向から水平方向へ曲がる鉛直R部437の中心角:θ3、θ4はいずれも90°、曲率半径:R3、R4も、いずれも20[mm]とした。各鉛直R部を接続する直線部436の長さ:L4は40.2[mm]とした。また、鉛直R部437のトナー搬送方向下流側に水平なジョイント部438を接続し、鉛直R部437の下流端からジョイント部438のトナー補給口と連通する開口上流端までの距離:L5を25.2[mm]とした。このように構成したトナー搬送パイプ43の経路全長(中心線長)は、135.1[mm]である。また、各トナー搬送経路部の内径:φは7.3[mm]である。
上記実験条件下で、まず、サブホッパ48内及びトナー搬送経路内のトナーを除去する。トナー除去した後に、トナーがフル充填されたトナーボトル32を良く振ってトナーを充分に流動化させた後、サブホッパ48の各スクリュやトナー搬送コイル78等を停止した状態で取り付ける。このように取り付けを行うと、サブホッパ48内は、第1トナー収容部81ばかりではなく、第2トナー収容部82も流動化したトナーでほぼ満たれた状態となり、ジョイント部438の開口からトナーが流れ出す。この流れ出すトナー重量を計測を10回行った。
発明者の評価では、図9(b)の構成のトナー搬送パイプ43では初期流れ込みが、10回の測定で1〜4[g]程度(平均2.12[g])発生した。それに対し、ほぼ同様の経路全長である図9(a)の構成のトナー搬送パイプ43では、10回の測定で初期流れ込みは0.2[g]以下(平均0.08[g]、最大0.18[g])であった。また、ベタ流れ込みに対しても、図9(b)の構成では補給時間の割合が50%を越えると発生し、単位時間当たりの補給量が最大2.5倍に達するのに対して、図9(a)の構成では補給時間の割合が80%でも発生することはなかった。このように、本実施例の構成により流れ込み現象に対して大きな効果があることが確認できた。
本実験では、図10(a)に示すように、トナー搬送パイプ43に水平R部431を1箇所設け、この水平R部431の曲率半径:R1と、初期流れ込みトナー量、つまりトナー搬送パイプ43からのトナーの流出量との関係を計測した。また、比較対称として、図10(b)に示すように、ほぼ同様な経路全長を有し、水平R部431を有さない直線状のトナー搬送パイプ43についても計測を行った。
(水平R部1箇所)
図10(a)に示すように、水平な直線部430は、サブホッパ48の第2トナー収容部82の壁面からの長さ:L1を20[mm]とし、図中右側へ曲がる水平R部431の中心角:θ1を72°、曲率半径:R1を20[mm]とした。また、水平R部431のトナー搬送方向下流側に水平な直線部432を形成してジョイント部438を接続し、水平R部431の下流端からジョイント部438のトナー補給口と連通する開口上流端までの距離:L3を40[mm]とした。また、各トナー搬送経路部の内径:φは7.3[mm]である。そして、曲率半径:R1を16.0〜40.0[mm]の範囲で変化させて計測を行った。このように構成したトナー搬送パイプ43の経路全長(中心線長)は、80.1〜110.3[mm]である。
図10(b)に示すように、水平な直線部430は、そのトナー搬送方向下流側に水平なジョイント部438を接続し、サブホッパ48の第2トナー収容部82の壁面からジョイント部438のトナー補給口と連通する開口上流端までの距離、つまり、トナー搬送パイプ43の経路全長(中心線長)を120.0[mm]としている。また、各トナー搬送経路部の内径:φは7.3[mm]である。
r+6<R≦25[mm]
つまり、曲率半径:Rの範囲を、上記式の範囲内に設定することで、初期流れ込みやベタ流れ込みの発生を抑制する効果を最大限に発揮できる。
(実験3)
本実験では、図13に示すようにトナー搬送パイプ43に水平R部を水平R部431及び水平R部433の2箇所設け、水平R部431の中心角:θ1と水平R部433の中心角:θ2との合計中心角度を変化させた。そして、初期流れ込みトナー量、つまり、トナー搬送パイプ43からのトナーの流出量との関係を計測した。
図13に示すように、水平な直線部430は、サブホッパ48の第2トナー収容部82の壁面から長さ:L1を3.5[mm]としている。図中トナー搬送方向へ向かって左側へ曲がる水平R部431、及び図中右側へ曲がる水平R部433の中心角:θ1、θ2をいずれも同じ角度、曲率半径:R1、R2も、いずれも20[mm]とした。つまり、水平R部431の中心角:θ1及び曲率半径:R1と、水平R部433の中心角:θ2及び曲率半径:R2とを、θ1=θ2、R1=R2=20[mm]としている。各水平R部を接続する直線部432の長さ:L2は7.8[mm]とした。また、水平R部433のトナー搬送方向下流側に水平な直線部434を形成してジョイント部438を接続し、水平R部433の下流端からジョイント部438のトナー補給口と連通する開口上流端までの距離:L3を36.4[mm]とした。また、各トナー搬送経路部の内径:φは7.3[mm]である。そして、合計中心角度:θ1+θ2を60°〜180°の範囲で変化させて計測を行った。このように構成したトナー搬送パイプ43の経路全長(中心線長)は、68.6〜110.5[mm]である。
上記実験条件下で、まず、サブホッパ48内及びトナー搬送経路内のトナーを除去する。トナー除去した後に、トナーがフル充填されたトナーボトル32を良く振ってトナーを充分に流動化させた後、サブホッパ48の各スクリュやトナー搬送コイル78等を停止した状態で取り付ける。このように取り付けを行うと、サブホッパ48内は、第1トナー収容部81ばかりではなく、第2トナー収容部82も流動化したトナーでほぼ満たれた状態となり、ジョイント部438の開口からトナーが流れ出す。この流れ出すトナー重量を各合計中心角度:θ1+θ2毎に計測を10回行った。そして、計測した値の平均値をプロットした結果が図14に示すグラフである。
つまり、水平R部の合計中心角度:θ1+θ2の範囲を、90度以上とすることで、初期流れ込みやベタ流れ込みの発生を抑制する効果を最大限に発揮できる。
次に、本実施形態に係るトナー補給装置40の第2の実施例である実施例2について、図を用いて説明する。図15は、本実施例のトナー搬送パイプ43の説明図であり、(a)は斜視説明図、(b)はトナー搬送パイプ43におけるトナー搬送方向下流側からの正面図、(c)はサブホッパ48の第2トナー収容部82側からの側面図でる。ここで、上述した実施例1と本実施例とでは、2箇所設けた水平R部間の経路である直線部432に登り傾斜を有する点のみが異なる。その他の構成・動作に関わる点は上述した実施例1のトナー補給装置40と同様であるので、同様な点は適宜省略して説明する。
(態様A)
交換可能なトナーボトル32などのトナー容器から供給されたトナーを一旦貯蔵するサブホッパ48などのトナー貯蔵部を備え、感光体1などの潜像担持体上に形成された潜像をトナー像として可視像化する現像装置5などの現像装置に、該トナー貯蔵部に貯蔵したトナーを補給するトナー補給装置において、前記トナー貯蔵部のトナー排出口79などの排出口から前記現像装置までのトナー搬送パイプ43などの搬送経路内に、トナー搬送パイプ43内径の中心が水平面上で所定の曲率半径をもって曲がる水平R部431や水平R部433などの水平R部を、少なくとも1箇所以上設けたことを特徴とするものである。
これによれば、上記実施例1について説明したように、初期流れ込みやベタ流れ込みの発生を抑制して、現像装置5などの現像装置内のトナー濃度を安定化できるとともに、トナー飛散によるプリンタ100などの装置内汚染を抑制できるトナー補給装置40などのトナー補給装置を提供できる。
(態様B)
(態様A)において、トナー搬送パイプ43などの前記搬送経路の内径の半径をrとし、水平R部431や水平R部433などの前記水平R部の曲率半径をRとした場合に、前記水平R部の曲率半径が、r+6<R≦25[mm]であることを特徴とするものである。
これによれば、上記実施例1について説明したように、水平方向の水平R部431や水平R部433などの水平R部を有することでの初期流れ込みやベタ流れ込みの発生を抑制する効果を最大限に発揮できる。
(態様C)
(態様A)又は(態様B)において、水平R部431や水平R部433などの前記水平R部の中心角の合計が、前記搬送経路内の全体で90度以上であることを特徴とするものである。
これによれば、上記実施例1について説明したように、水平方向の水平R部431や水平R部433などの水平R部の合計中心角度を90度以上とすることでの初期流れ込みやベタ流れ込みの発生を抑制する効果を最大限に発揮できる。
(態様D)
(態様A)乃至(態様C)のいずれか一において、水平R部431などの前記水平R部は、サブホッパ48などの前記トナー貯蔵部のトナー排出口79などの排出口の近傍、少なくとも5[mm]以下の位置に存在し、かつ、前記排出口と前記水平R部との間の直線部430などの搬送経路が水平であることを特徴とするものである。
これによれば、上記実施例1について説明したように、トナー搬送パイプ43などの搬送経路の下流側にトナーのない領域を作ることでプリンタ100などの画像形成装置の動作開始直後のトナー濃度制御を高精度に行うことが可能となる。
(態様E)
(態様A)乃至(態様D)のいずれか一において、2箇所以上の水平R部431や水平R部433などの水平R部を有し、各水平R部間の直線部432などの経路が登り傾斜を有することを特徴とするものである。
これによれば、上記実施例2について説明したように、トナー搬送パイプ43などのトナー搬送経路の成型用の型形状の作成が容易でありながら流れ込みに対する効果を(態様A)乃至(態様D)よりも、さらに効果的に高めることが可能となる。
(態様F)
(態様A)乃至(態様E)のいずれか一において、サブホッパ48などの前記トナー貯蔵部のトナー搬送方向上流側の側壁にトナー検知センサ60などの圧電式のセンサを配置し、トナー貯蔵部内のトナーの有無を判定することを特徴とするものである。
これによれば、上記実施形態について説明したように、サブホッパ48などのトナー貯蔵部へのトナーの初期充填の完了をより高精度に行うことが可能となる。
(態様G)
感光体1などの潜像担持体上に形成された潜像をトナー像として可視像化する現像装置5などの現像装置に、トナーを補給するトナー補給装置40などのトナー補給装置として、(態様A)乃至(態様F)のいずれか一のトナー補給装置を備えたことを特徴とするものである。
これによれば、(態様A)乃至(態様F)のいずれか一のトナー補給装置40などのトナー補給装置の効果を得ることができるプリンタ100などの画像形成装置を提供できる。つまり、トナーボトル32などのトナー容器からトナーがなくなってもしばらく印刷可能で、現像装置5などの現像装置内のトナー濃度を安定化できるとともに、トナー飛散によるプリンタ100などの装置内汚染を抑制できるプリンタ100などの画像形成装置を提供できる。
2 ドラムクリーニング装置
4 帯電装置
5 現像装置
6 プロセスカートリッジ
7 露光装置
8 中間転写ベルト
9 1次転写バイアスローラ
10 ベルトクリーニング装置
12 2次転写バックアップローラ
13 クリーニングバックアップローラ
14 テンションローラ
15 中間転写ユニット
19 2次転写ローラ
20 定着装置
26 紙収容カセット
27 給紙ローラ
28 レジストローラ対
29 排紙ローラ対
30 スタック部
31 トナーボトルベース
32 トナーボトル
33 ボトル本体
34 樹脂ケース
35 把手
38 現像剤案内溝
40 トナー補給装置
43 トナー搬送パイプ
45 補給駆動伝達ギア
46 第1歯車
47 第2歯車
48 サブホッパ
51 現像スリーブ
52 ドクター
53 現像スリーブ収容部
54 現像剤収容部
55 現像剤搬送スクリュ
56 濃度検知センサ
57 制御部
60 トナー検知センサ
61 センサ検知面
71 第1回転部材
72 第2回転部材
73 第1回転軸
74 パドル
76 第2回転軸
77 スクリュ
78 トナー搬送コイル
79 トナー排出口
80 仕切り部
81 第1トナー収容部
82 第2トナー収容部
100 プリンタ
430、432、434、436 直線部
431、433 水平R部
435、437 鉛直R部
438 ジョイント部
L レーザ光
P 転写紙
Claims (8)
- 交換可能なトナー容器から供給されたトナーを一旦貯蔵するトナー貯蔵部を備え、潜像担持体上に形成された潜像をトナー像として可視像化する現像装置に、該トナー貯蔵部に貯蔵したトナーを補給するトナー補給装置において、
前記トナー貯蔵部の排出口から前記現像装置までの管状の搬送経路内に、該搬送経路内径の中心が水平面上で所定の曲率半径をもって曲がる水平R部を、少なくとも1箇所以上設け、
前記搬送経路の内径の半径をrとし、
前記水平R部の曲率半径をRとした場合に、
前記水平R部の曲率半径が、r+6<R≦25[mm]であることを特徴とするトナー補給装置。 - 請求項1に記載のトナー補給装置において、
前記水平R部は、前記トナー貯蔵部の排出口の近傍、少なくとも5[mm]以下の位置に存在し、かつ、前記排出口と前記水平R部との間の搬送経路が水平であることを特徴とするトナー補給装置。 - 請求項1又は2に記載のトナー補給装置において、
2箇所以上の水平R部を有し、各水平R部間の経路に登り傾斜を有することを特徴とするトナー補給装置。 - 交換可能なトナー容器から供給されたトナーを一旦貯蔵するトナー貯蔵部を備え、潜像担持体上に形成された潜像をトナー像として可視像化する現像装置に、該トナー貯蔵部に貯蔵したトナーを補給するトナー補給装置において、
前記トナー貯蔵部の排出口から前記現像装置までの管状の搬送経路内に、該搬送経路内径の中心が水平面上で所定の曲率半径をもって曲がる水平R部を、少なくとも1箇所以上設け、
前記水平R部は、前記トナー貯蔵部の排出口の近傍、少なくとも5[mm]以下の位置に存在し、かつ、前記排出口と前記水平R部との間の搬送経路が水平であることを特徴とするトナー補給装置。 - 交換可能なトナー容器から供給されたトナーを一旦貯蔵するトナー貯蔵部を備え、潜像担持体上に形成された潜像をトナー像として可視像化する現像装置に、該トナー貯蔵部に貯蔵したトナーを補給するトナー補給装置において、
前記トナー貯蔵部の排出口から前記現像装置までの管状の搬送経路内に、該搬送経路内径の中心が水平面上で所定の曲率半径をもって曲がる水平R部を、少なくとも2箇所以上設け、
各水平R部間の経路に登り傾斜を有することを特徴とするトナー補給装置。 - 請求項1乃至5のいずれか一に記載のトナー補給装置において、
前記水平R部の中心角の合計が、前記搬送経路内の全体で90度以上であることを特徴とするトナー補給装置。 - 請求項1乃至6のいずれか一に記載のトナー補給装置において、
前記トナー貯蔵部のトナー搬送方向上流側の側壁に圧電式のセンサを配置し、トナー貯蔵部内のトナーの有無を判定することを特徴とするトナー補給装置。 - 潜像担持体上に形成された潜像をトナー像として可視像化する現像装置に、トナーを補給するトナー補給装置として、請求項1乃至7のいずれか一に記載のトナー補給装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。
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