図面 (/)

技術 現像装置

出願人 キヤノン株式会社
発明者 飯田貴則石田祐介
出願日 2015年8月31日 (5年2ヶ月経過) 出願番号 2015-170389
公開日 2017年3月9日 (3年8ヶ月経過) 公開番号 2017-049294
状態 特許登録済
技術分野 電子写真における乾式現像
主要キーワード 覆い壁 測定用テーブル 半円筒部分 外周直径 ピークトゥピーク電圧 補給速度 雰囲気環境 重力方向下方
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2017年3月9日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (13)

課題

現像容器内現像剤量が少なくなる傾向の場合には現像剤の排出量を少なくし、現像容器内の現像剤量が多くなる傾向の場合には現像剤の排出量を多くして、現像容器内の現像剤量を許容範囲内にし易い構成を提供する。

解決手段

搬送経路45aよりも下流側には排出経路49が設けられ、排出経路49を通じて現像容器内の余剰な現像剤を外部に排出可能である。排出経路49は、第2搬送スクリュー47の回転軸線方向に直交する断面において、排出経路49によって形成される開口面積は、第2搬送スクリュー47の軸中心よりも上側の面積の方が、軸中心よりも下側の面積よりも大きくなる領域を有する。

概要

背景

電子写真方式画像形成装置において、トナーキャリアを主成分とする2成分現像剤を用いたものがよく知られている。このような2成分現像剤を用いた構成では、トナーが画像形成に伴って消費されそれを補うように現像剤を補給する。このため、トナーは徐々に入れ替わるが、キャリアは基本的に消費されることがないため、画像形成を続けていると次第に帯電性能劣化してしまう。このため、トナーにキャリアを混入させた現像剤を補給する一方、余剰となった現像剤を現像容器から排出することで古いキャリアを吐き出し、キャリアの帯電性能を保つ方式(現像剤自動交換方式)が知られている。

このような構成として、例えば、現像容器内で現像剤を搬送する搬送経路の下流側に設けた排出経路から、余剰となった現像剤を排出する構成が従来から知られている(例えば、特許文献1参照)。特許文献1に記載された構成では、搬送経路内で現像剤を搬送する搬送スクリューの下流側に、この搬送スクリューと逆方向に現像剤を搬送する返しスクリューを設けている。また、排出経路の底面が搬送経路の底面よりも高い位置に設けている。そして、返しスクリューを越えた現像剤を排出経路から排出するようにしている。

概要

現像容器内の現像剤量が少なくなる傾向の場合には現像剤の排出量を少なくし、現像容器内の現像剤量が多くなる傾向の場合には現像剤の排出量を多くして、現像容器内の現像剤量を許容範囲内にし易い構成を提供する。搬送経路45aよりも下流側には排出経路49が設けられ、排出経路49を通じて現像容器内の余剰な現像剤を外部に排出可能である。排出経路49は、第2搬送スクリュー47の回転軸線方向に直交する断面において、排出経路49によって形成される開口面積は、第2搬送スクリュー47の軸中心よりも上側の面積の方が、軸中心よりも下側の面積よりも大きくなる領域を有する。

目的

本発明は、現像容器内の現像剤量が少なくなる傾向の場合には現像剤の排出量を少なくし、現像容器内の現像剤量が多くなる傾向の場合には現像剤の排出量を多くして、現像容器内の現像剤量を許容範囲内にし易い構成を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

この技術が所属する分野

ライセンス契約や譲渡などの可能性がある特許掲載中! 開放特許随時追加・更新中 詳しくはこちら

請求項1

現像剤を収容する現像容器と、前記現像容器内で現像剤を第1方向に搬送する搬送スクリュー部と、前記搬送スクリュー部と同軸上で前記搬送スクリュー部の前記第1方向下流側に設けられ、前記第1方向と逆方向である第2方向に現像剤を搬送する返しスクリュー部と、を備えた回転部材と、前記搬送スクリュー部及び前記返しスクリュー部が対向する搬送経路よりも前記第1方向下流側において、前記搬送経路の底面よりも高い位置で前記回転部材に対して所定のクリアランスを設けて前記回転部材を内包するように前記回転部材の周囲に対向する対向部と、を備え、前記現像容器への現像剤の補給に伴って余剰となる現像剤が前記対向部を通じて外部に排出可能に構成された現像装置において、前記対向部は、前記回転部材の回転軸線方向に直交する断面において、前記対向部によって形成される開口面積は、前記回転部材の軸中心よりも上側の面積の方が、前記軸中心よりも下側の面積よりも大きくなる領域を有する、ことを特徴とする現像装置。

請求項2

前記対向部の底面は、前記回転部材の軸中心に直交する断面形状が前記軸中心を中心とした円弧状である、ことを特徴とする、請求項1に記載の現像装置。

請求項3

前記対向部は、前記対向部の底面の両側から上方に延設された1対の側壁を有し、前記1対の側壁は、前記回転部材の軸中心よりも上側の上側側壁部の間隔が、前記上側側壁部の下側の下側側壁部の間隔よりも広い、ことを特徴とする、請求項1又は2に記載の現像装置。

請求項4

1対の前記上側側壁の間隔は、上下方向に関して同じである、ことを特徴とする、請求項3に記載の現像装置。

請求項5

1対の前記上側側壁の間隔は、上方に向かう程広くなる領域を有する、ことを特徴とする、請求項3に記載の現像装置。

請求項6

前記1対の側壁のうちの少なくとも一方の側壁の水平方向に対する傾斜角度は、現像剤の安息角以上である、ことを特徴とする、請求項3ないし5のうちの何れか1項に記載の現像装置。

請求項7

前記対向部は、前記1対の側壁の上端同士を連結して、前記回転部材が配置される空間の上部を覆う覆い壁部を有する、ことを特徴とする、請求項3ないし6のうちの何れか1項に記載の現像装置。

請求項8

前記対向部の内周面の前記回転部材の軸中心に直交する断面の輪郭形状は、少なくとも前記搬送経路側の開口端部から前記対向部より外部に現像剤を排出する排出口まで同じである、ことを特徴とする、請求項1ないし7のうちの何れか1項に記載の現像装置。

技術分野

0001

本発明は、像担持体に形成された静電潜像現像剤により現像する現像装置に関する。

背景技術

0002

電子写真方式画像形成装置において、トナーキャリアを主成分とする2成分現像剤を用いたものがよく知られている。このような2成分現像剤を用いた構成では、トナーが画像形成に伴って消費されそれを補うように現像剤を補給する。このため、トナーは徐々に入れ替わるが、キャリアは基本的に消費されることがないため、画像形成を続けていると次第に帯電性能劣化してしまう。このため、トナーにキャリアを混入させた現像剤を補給する一方、余剰となった現像剤を現像容器から排出することで古いキャリアを吐き出し、キャリアの帯電性能を保つ方式(現像剤自動交換方式)が知られている。

0003

このような構成として、例えば、現像容器内で現像剤を搬送する搬送経路の下流側に設けた排出経路から、余剰となった現像剤を排出する構成が従来から知られている(例えば、特許文献1参照)。特許文献1に記載された構成では、搬送経路内で現像剤を搬送する搬送スクリューの下流側に、この搬送スクリューと逆方向に現像剤を搬送する返しスクリューを設けている。また、排出経路の底面が搬送経路の底面よりも高い位置に設けている。そして、返しスクリューを越えた現像剤を排出経路から排出するようにしている。

先行技術

0004

特開2002−072686号公報

発明が解決しようとする課題

0005

上述のような現像剤自動交換方式の場合、現像剤の補給及び排出によって、現像容器内の現像剤量が増減するが、現像装置として安定的に機能させるためには、現像容器内の変化量を所定の許容範囲内に収めることが要求される。しかしながら、近年、装置の小型化・高速化・高機能化が進むにつれこの許容範囲が狭くなっている。一方、装置の使用状況の変化や雰囲気環境の変化、さらには現像容器や搬送スクリューの個体ばらつきや複数のプロセス速度を持つ場合などは、上述の変化量が大きくなる。

0006

このために、排出経路の底面の高さを調整して、現像剤量を許容範囲内に収めることが考えられる。例えば、排出経路の底面を高くすることで、現像剤が排出されにくくなるため、現像剤の補給が少ない場合に現像容器内の現像剤量を許容範囲内に収め易い。

0007

ここで、特許文献1では、排出経路内の排出スクリューにより現像剤を搬送して排出する。このため、排出経路の内周面の断面形状は、排出スクリューと所定のクリアランスを設けて、排出スクリューの軸中心を中心とした円形とすることが一般的である。したがって、排出経路の底面を高くした場合、排出経路の断面積も小さくなる。このため、排出経路の底面を高くした場合、現像剤の補給が多い場合に、現像剤が十分に排出されず、現像容器内の現像剤量が許容範囲よりも多くなる可能性がある。

0008

一方、排出経路の底面を低くした場合、排出経路の断面積が大きくなるため、現像剤の補給が多い場合でも現像剤を十分に排出させることができる。但し、現像剤が排出され易いため、現像剤の補給が少ない場合には、現像剤が排出され過ぎて、現像容器内の現像剤量が許容範囲よりも少なくなる可能性がある。

0009

本発明は、現像容器内の現像剤量が少なくなる傾向の場合には現像剤の排出量を少なくし、現像容器内の現像剤量が多くなる傾向の場合には現像剤の排出量を多くして、現像容器内の現像剤量を許容範囲内にし易い構成を提供するものである。

課題を解決するための手段

0010

本発明は、現像剤を収容する現像容器と、前記現像容器内で現像剤を第1方向に搬送する搬送スクリュー部と、前記搬送スクリュー部と同軸上で前記搬送スクリュー部の前記第1方向下流側に設けられ、前記第1方向と逆方向である第2方向に現像剤を搬送する返しスクリュー部と、を備えた回転部材と、前記搬送スクリュー部及び前記返しスクリュー部が対向する搬送経路よりも前記第1方向下流側において、前記搬送経路の底面よりも高い位置で前記回転部材に対して所定のクリアランスを設けて前記回転部材を内包するように前記回転部材の周囲に対向する対向部と、を備え、前記現像容器への現像剤の補給に伴って余剰となる現像剤が前記対向部を通じて外部に排出可能に構成された現像装置において、前記対向部は、前記回転部材の回転軸線方向に直交する断面において、前記対向部によって形成される開口面積は、前記回転部材の軸中心よりも上側の面積の方が、前記軸中心よりも下側の面積よりも大きくなる領域を有することを特徴とする現像装置にある。

発明の効果

0011

本発明によれば、回転部材の周囲と所定のクリアランスを設けて対向する対向部を通じて現像剤を排出可能な現像装置において、現像容器内の現像剤量が少なくなる傾向の場合には現像剤の排出量を少なくし、現像容器内の現像剤量が多くなる傾向の場合には現像剤の排出量を多くして、現像容器内の現像剤量を許容範囲内にし易い構成を提供できる。

図面の簡単な説明

0012

第1の実施形態に係る画像形成装置の概略構成図。
第1の実施形態に係る現像装置の概略構成横断面図。
第1の実施形態に係る現像装置の概略構成縦断面図。
第1の実施形態に係る現像装置の(a)排出経路近傍の断面図、(b)(a)のA−A断面図。
比較例1に係る現像装置の(a)排出経路近傍の断面図、(b)(a)のB−B断面図。
比較例2に係る現像装置の(a)排出経路近傍の断面図、(b)(a)のC−C断面図。
第1の実施形態の効果を確認するための実験結果を示す図。
比較例3を示す、図4(b)に相当する図。
第1の実施形態の別の第1例を示す、図4(b)に相当する図。
第1の実施形態の別の第2例を示す、図4(b)に相当する図。
第2の実施形態を示す、図4(b)に相当する図。
現像剤の安息角測定方法を説明する模式図。

実施例

0013

<第1の実施形態>
本発明の第1の実施形態について、図1ないし図10を用いて説明する。まず、本実施形態の画像形成装置の概略構成について、図1を用いて説明する。

0014

[画像形成装置]
画像形成装置100は、イエローマゼンタシアンブラックの4色に対応して設けられ4つの画像形成部1Y、1M、1C、1Kを有する電子写真方式のフルカラープリンタである。本実施形態では、画像形成部1Y、1M、1C、1Kを後述する中間転写ベルト16の回転方向に沿って配置したタンデム型としている。画像形成装置100は、画像形成装置本体に接続された原稿読み取り装置(図示せず)又は画像形成装置本体に対し通信可能に接続されたパーソナルコンピュータ等のホスト機器からの画像信号に応じてトナー像(画像)を記録材Sに形成する。記録材としては、用紙、プラスチックフィルム、布などのシート材が挙げられる。

0015

このような画像形成プロセスの概略を説明すると、まず、各画像形成部1Y、1M、1C、1Kでは、それぞれ、像担持体としての感光ドラム電子写真感光体)2Y、2M、2C、2K上に各色のトナー像を形成する。このように形成された各色のトナー像は、中間転写ベルト16上へ転写され、続いて中間転写ベルト16から記録材S上に転写される。トナー像が転写された記録材は、定着装置13に搬送されて、トナー像が記録材に定着される。以下、詳しく説明する。

0016

なお、画像形成装置100が備える4つの画像形成部1Y、1M、1C、1Kは、現像色が異なることを除いて実質的に同一の構成を有する。したがって、以下、代表して画像形成部1Yについて説明し、他の画像形成部の説明を省略する。

0017

画像形成部1Yには、像担持体として円筒型感光体、即ち、感光ドラム2Yが配設されている。感光ドラム2Yは、図中矢印方向に回転駆動される。感光ドラム2Yの周囲には帯電ローラ3Y(帯電装置)、現像装置4Y、一次転写ローラ5Y、クリーニング装置6Yが配置されている。感光ドラム2Yの図中下方にはレーザースキャナ露光装置)7Yが配置されている。

0018

また、感光ドラム2Y、2M、2C、2Kと対向して中間転写ベルト16が配置されている。中間転写ベルト16は、駆動ローラを含む複数の張架ローラにより張架され、駆動ローラの駆動により図中矢印方向に周回移動する。また、各画像形成部の中間転写ベルト16の回転方向下流側には、中間転写ベルト16と接触するように二次転写ローラ15が配置され、中間転写ベルト16上のトナー像を記録材Sに転写する二次転写部T2を構成している。二次転写部T2の記録材搬送方向下流には定着装置13が配置される。

0019

上述のように構成される画像形成装置100により画像を形成するプロセスについて説明する。まず、画像形成動作が開始すると、回転する感光ドラム2Yの表面が帯電ローラ3Yによって一様に帯電される。次いで、感光ドラム2Yは、露光装置7Yから発せられる画像信号に対応したレーザ光により露光される。これにより、感光ドラム2上に画像信号に応じた静電潜像が形成される。感光ドラム2上の静電潜像は、現像装置4Y内に収容されたトナーによって顕像化され、可視像となる。

0020

感光ドラム2Y上に形成されたトナー像は、中間転写ベルト16を挟んで配置される一次転写ローラ5Yとの間で構成される一次転写部にて、中間転写ベルト16に一次転写される。一次転写後に感光ドラム2Y表面に残ったトナー(転写残トナー)は、クリーニング装置6Yによって除去される。

0021

このような動作をマゼンタ、シアン、ブラックの各画像形成部でも順次行い、中間転写ベルト16上で4色のトナー像を重ね合わせる。その後、トナー像の形成タイミングに合わせて記録材収納カセット(図示せず)に収容された記録材Sが二次転写部T2に搬送され、中間転写ベルト16上の4色のトナー像が、記録材S上に一括で二次転写される。二次転写部T2で転写しきれずに中間転写ベルト16に残留したトナーは、中間転写ベルトクリーナ18により除去される。

0022

次いで、記録材Sは定着装置13に搬送される。そして、この定着装置13によって、加熱、加圧されることで、記録材S上のトナーは溶融、混合されて、フルカラーの画像として記録材Sに定着される。その後、記録材Sは機外に排出される。これにより、一連の画像形成プロセスが終了する。なお、所望の画像形成部のみを用いて、所望の色の単色又は複数色の画像を形成することも可能である。

0023

[現像装置]
次に、本実施形態の現像装置4Yについて、図2ないし図4を用いて説明する。本実施形態では、上述したように、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの現像装置の構成は全てにおいて同一であるため、現像装置4M、4C、4Bkの説明は省略する。現像装置4Yは、非磁性トナー粒子(トナー)と磁性を有するキャリア粒子(キャリア)とを主成分として含む二成分現像剤(以下、現像剤)を収容する現像容器40を有する。なお、本実施形態では、トナーとキャリアの混合比は重量比で1:9程度である。この比は、トナーの帯電量、キャリアの粒径、画像形成装置100の構成などで適正に調整されるべきものであって、必ずしもこの数値にしたがわなければならないものではない。

0024

ここで、本実施形態で用いる非磁性トナー磁性キャリアからなる2成分現像剤について説明する。トナーは、結着樹脂着色剤、そして、必要に応じてその他の添加剤を含む着色樹脂粒子と、コロイダルシリカ微粉末のような外添剤外添されている着色粒子とを有している。また、トナーは、負帯電性ポリエステル系樹脂であり、体積平均粒径は5μm以上、8μm以下が好ましい。後述する実験では体積平均粒径が7.0μmのトナーを使用した。

0025

また、キャリアは、例えば表面酸化或は未酸化の鉄、ニッケルコバルトマンガンクロム希土類などの金属、及びそれらの合金、或は酸化物フェライトなどが好適に使用可能であり、これらの磁性粒子製造法は特に制限されない。また、キャリアは、体積平均粒径が20〜50μm、好ましくは30〜40μmであり、抵抗率が1.0E+7Ω・cm以上、好ましくは1.0E+8Ω・cm以上である。後述する実験では、体積平均粒径が40μm、抵抗率が5.0E+7Ω・cm、磁化量が260emu/ccのキャリアを使用した。

0026

現像装置4Yは、現像容器40の感光ドラム2Yに対向した現像領域の部分が開口しており、この開口部に一部露出するようにして、内部にマグネット41が非回転に配置された現像剤担持体となる現像スリーブ42が回転可能に設置されている。現像スリーブ42は、ステンレスアルミニウムなどの非磁性材料で形成され、現像動作時には図2の矢印α方向に回転し、後述するように、現像容器40内の2成分現像剤を層状に保持して現像領域に搬送する。現像スリーブ42の直径は、例えば20mmであり、現像スリーブ42の回転速度は、例えば50rpmである。

0027

また、現像剤規制手段である規制ブレード43が、現像スリーブ42と、例えば350μmの間隔を空けて最近接点が位置するように配置されている。現像スリーブ42に担持された現像剤は、規制ブレード43により層厚が規制された状態で現像領域に搬送される。そして、後述するように、現像領域で感光ドラム2Yに現像剤を供給して、感光ドラム2Y上に形成されている静電潜像を現像する。潜像を現像した後の現像剤は、現像スリーブ42の回転にしたがって現像容器40内に回収される。

0028

現像容器40内には、現像剤を収納可能な第一室となる現像室44と、該現像室44と連絡することで現像剤を循環させる循環経路を形成し、現像剤を収納可能な第二室となる攪拌室45が設けられる。そして、現像室44及び攪拌室45内の現像剤を搬送する搬送部材としての第1搬送スクリュー46、第2搬送スクリュー47が設けられている。また、攪拌室45の第2搬送スクリュー47の搬送方向上流側には、現像剤補給装置60(図2)からトナーとキャリアを有する現像剤を補給するための補給口61(図3)が設けられている。

0029

また、現像室44と攪拌室45との間には隔壁50が設けられている。この隔壁50の両端側には、図3に示すように、現像剤受け渡し用の開口部51、52が設けられている。そして、現像室44及び攪拌室45にそれぞれ設けられた第1搬送スクリュー46、第2搬送スクリュー47により2成分現像剤が攪拌混合されつつ現像容器40内を搬送、循環される。現像剤の搬送方向は、現像室44では図3の矢印β方向、攪拌室45では矢印γ方向(第1方向)となり、互いに逆方向に搬送される。このように現像剤が循環搬送される際に、現像剤の一部がマグネット41の磁力によって現像室44から現像スリーブ42に供給され、以後、現像スリーブ42に担持搬送される。

0030

ここで、第1搬送スクリュー46及び第2搬送スクリュー47は、それぞれ軸200、210上に螺旋状の羽根201、211を設けて構成され、何れも例えば550rpmの速度で回転する。羽根201、211は、それぞれ例えば20mmの周期で軸200、210を中心に螺旋構造をなし、その外周直径は17mmである。

0031

感光ドラム2Yと対向する現像領域において、マグネット41の磁力によって現像スリーブ42上に立ちした2成分現像剤は、感光ドラム2Yの表面に接触する。そして、現像スリーブ42に印加される現像バイアスによりトナーのみが感光ドラム2Yの表面に形成された静電潜像に転移し、感光ドラム2Y表面の静電潜像に応じたトナー像を形成する。ここで、現像バイアスは、所定の直流成分Vdevに交流成分を重畳した電圧である。現像バイアスの交流成分は矩形波であり、周波数は例えば7kHz、ピークトゥピーク電圧は1.3kVである。

0032

このように静電潜像を現像した残りの現像剤は、現像スリーブ42の回転に伴い現像領域を通過し、現像容器40内に戻される。このとき、マグネット41の磁気的な斥力を受けて、現像スリーブ42表面から剥離されて、現像室44へ戻される。そして、現像容器40内を循環する。

0033

このような現像過程において消費されたトナーを補填するために、現像剤補給装置60から補給口61を介して補給トナーが攪拌室45内に補給される。補給トナーは、補給口61に連結された現像剤補給装置60を構成する不図示のホッパー充填されている。本実施形態では、図2に示すように、現像容器40の内部に設けられた透磁率センサ62によって現像剤の平均透磁率を検知する。そして、制御部101が、透磁率センサ62により検知した値から現像剤に占めるトナーの重量比率を算出し、その値が8%を下回る場合に現像剤補給装置60により現像剤の補給を行う。補給は、ホッパー内部に設けられた補給スクリューを回転させることによってホッパー内の補給トナーを補給口61まで移送することによって行われる。補給口61から補給された補給剤は、第2搬送スクリュー47によって、現像容器40内を循環している他の現像剤と共に攪拌されながら搬送される。

0034

なお、トナー及びキャリアの補給量は、補給スクリューの回転数によっておおよそ定められるが、この回転数は図示しない制御部101によって定められる。現像剤の補給量制御の方法としては、上述の方法以外に以下の方法などがある。例えば、2成分現像剤のトナー濃度光学的に検知して、その検知結果から現像剤の補給を制御する。或いは、感光ドラム上に基準画像の潜像を形成し、現像して、その基準画像のトナー濃度を検知して、その検知結果から現像剤の補給を制御する。

0035

[排出経路]
何れにしても、補給用の現像剤(補給剤)としてはトナーに少量のキャリアを混ぜたものを使用し、補給剤に占めるキャリアの重量比率は10%とした。画像形成を通じてトナーは消費されるが、キャリアは消費されないため、補給剤の補給を続けると現像容器40内の現像剤の量は増加し続ける。そこで、図3及び図4(a)に示すように、攪拌室45における第2搬送スクリュー47の搬送方向最下流には、排出口48を設けている。

0036

また、具体的には、攪拌室45の現像剤搬送方向下流端部に排出経路49(対向部)を連結している。そして、排出経路49の現像剤搬送方向下流側に、設置状態重力方向下方に開口するように排出口48を設けている。排出経路49は、攪拌室45において現像剤の搬送方向下流側の循環経路外に設けられる。詳しくは後述するが、排出経路49に設けられた排出口48からは、現像容器40内の現像剤が一定範囲内の量に保たれるように、少量ずつ現像剤が排出される。そして、上述した現像剤の補給と排出口48からの現像剤の排出により、現像容器40内の現像剤が入れ替わり、現像装置の長寿命化を図るようにしている。

0037

次に、このような現像剤の排出に関する構成について詳しく説明する。まず、攪拌室45から排出口48まで現像剤を搬送すべく、第2搬送スクリュー47(回転部材)は、図3に示すように、搬送スクリュー部47aと、返しスクリュー部47bと、排出スクリュー部47cとを一体に同軸上に形成している。即ち、軸210上に、それぞれ螺旋状の羽根を設けることで各スクリュー部を構成している。そして、搬送スクリュー部47aは、攪拌室45内で現像剤が搬送される搬送経路45a内(搬送経路内)に配置され、攪拌室45内の現像剤を図3の矢印γ方向(第1方向)、即ち、排出経路49に向けて搬送する。

0038

返しスクリュー部47bは、搬送経路45a内の搬送スクリュー部47aの第1方向下流側に設けられ、搬送経路45aの排出経路49の手前で搬送スクリュー部47aによる現像剤搬送方向とは逆方向である第2方向に現像剤を搬送する。ここで、「逆方向に搬送する」とは、現像剤の全部を戻すことではなく、一部を逆方向へ搬送するものである。なお、搬送経路45aは、搬送スクリュー部47a及び返しスクリュー部47bが対向する経路である。排出スクリュー部47cは、次述する排出経路49内(排出経路内)に配置され、攪拌室45から返しスクリュー部47bを超えて排出経路49に搬送された現像剤を排出口48に向けて搬送する。排出スクリュー部47cの搬送方向は、第2搬送スクリュー47の搬送方向と同方向である。また、排出スクリュー部47cの外径は、第2搬送スクリュー47の外径よりも小さい。

0039

搬送スクリュー部47a及び返しスクリュー部47bの第1方向下流側には、現像剤の搬送経路45aに連続して、現像容器内の余剰な現像剤を排出する、対向部としての排出経路49が設けられている。排出経路49は、搬送経路45aの底面よりも高い位置で第2搬送スクリュー47の排出スクリュー部47cに対して所定のクリアランスを設けて排出スクリュー部47cを内包するように排出スクリュー部47cの周囲に対向する。そして、現像容器への現像剤の補給に伴って余剰となる現像剤が排出経路49を通じて外部に排出可能に構成されている。具体的には、排出経路49は、搬送経路45aの第1底面45bよりも高い位置に第2底面49aを有する。即ち、排出経路49の第2底面49aの高さレベルは搬送経路45aの第1底面45bの高さレベルよりも高いレベルに設定される。

0040

なお、第1底面45bは、搬送経路45aのうち、返しスクリュー部47bの最下端よりも下方側の面であり、第2底面49aは、排出経路49のうち、排出スクリュー部47cの最下端よりも下方の面である。また、搬送経路45aは、第2搬送スクリュー47の軸210の中心軸(軸中心)と略同心の半円筒部分を下方に有し、その半円筒部分に連続するように上方に略垂直方向に壁部を形成したような形状としている。

0041

ここで、現像容器40内の現像剤Dの層の様子は、図4(a)に模式的に示した通りである。現像剤Dの層の面の高さは、第2搬送スクリュー47の軸中心近傍であるのが、現像剤の攪拌や搬送の面で最適であり、その最適高さになるように、スクリューピッチや現像剤の量が調整されている。

0042

また、返しスクリュー部47bの作用により、第2搬送スクリュー47の端部側の現像剤は、隔壁50の開口部52を通過して、現像室44へと搬送される。そのために返しスクリュー部47bのさらに第1方向下流側の現像剤層の面は、第2搬送スクリュー47の軸中心よりかなり低くなる。排出口48に現像容器40内の余分な現像剤を搬送する排出経路49の第2底面49aは、上述したように、第2搬送スクリュー47及び返しスクリュー部47bにより現像剤が搬送される搬送経路45aの第2底面45bより高くなっている。このため、通常の適量の現像剤が現像容器40内にある状態では、現像剤層の面は排出経路49の第2底面49aを越えることがない。

0043

上述したように、本実施形態では、補給用の現像剤として、トナー中に一定の割合(重量比にして10%程度)でキャリアを含んだ現像剤を使用している。このため、トナー濃度を一定に保ちながら補給を行うと、現像容器40内の現像剤の量は画像形成にともなって増加する。現像剤の量が増加した場合に、返しスクリュー部47bのさらに第1方向下流側の現像剤層の面が上昇する。現像剤層の面が排出経路49の第2底面49aを越えるまで現像剤の量が増加すると、現像剤が排出経路49を通って排出スクリュー部47cによって排出口48に搬送される。

0044

補給用の現像剤は、現像容器40内の2成分現像剤に比べてトナー量が圧倒的に多く、体積比を考えれば、トナー中にキャリアが微量混合されているものと考えることができる。したがって、画像形成によって消費されたトナーを補う際に、微量のキャリアを徐々に補給していくことになる。補給される現像剤のキャリアの比が多くなれば、同じ量のトナーの補給でキャリアの入れ替わり量が多くなり、現像容器40内の現像剤はフレッシュな状態に近づくが、その分キャリアの消費量が多くなる。このため、それぞれの装置に置いて適当な混合比を別途定めるのが好ましい。

0045

このような現像剤の補給や排出による現像容器内の変化量は、前述したように、所定の許容範囲内に収めることが要求される。これは、以下のような理由による。即ち、容器内の現像剤量が多すぎると、例えば現像剤の透磁率からトナー濃度を検知する透磁率センサが誤検知を起こす場合がある。そして、透磁率センサが誤検知を起こした場合、トナーの補給制御に問題が生じる可能性がある。一方、容器内の現像剤量が少なすぎると、例えば現像スリーブへの現像剤のコートが安定せず、スクリューピッチの濃度ムラが生じて画像不良を起こす可能性がある。

0046

一方、排出経路の底面の高さを調整することで、現像剤の排出量を調整できるが、前述したような問題が生じてしまう。即ち、排出経路の底面を高くした場合、排出経路の断面積も小さくなるため現像剤の補給が多い場合に、現像剤が十分に排出されず、現像容器内の現像剤量が許容範囲よりも多くなる可能性がある。また、排出経路の底面を低くした場合、現像剤が排出され易いため、現像剤の補給が少ない場合には、現像剤が排出され過ぎて、現像容器内の現像剤量が許容範囲よりも少なくなる可能性がある。

0047

[排出経路の詳細構成]
したがって、本実施形態では、排出経路49の構成を次のようにしている。排出経路49は、第2搬送スクリュー47の回転軸線方向に直交する断面において、排出経路49によって形成される開口面積は、排出スクリュー部47cの軸中心よりも上側の面積の方が、軸中心よりも下側の面積よりも大きくなる領域を有する。本実施形態では、図4(b)に示すように、排出経路49の第2底面49aの最も低い位置が排出スクリュー部47c(第2搬送スクリュー47)の軸中心Oから鉛直方向に下ろした垂線と第2底面49aとの交点P上(交点上)にある。また、排出経路49の搬送経路側の開口面積が排出スクリュー部47cの軸中心Oと交点Pとの距離を半径rとする円Rの面積よりも大きい。具体的には、排出経路49の第2底面49aを含む排出スクリュー部47cの軸中心Oよりも下側部分は、排出スクリュー部47cの外径形状に合わせて円弧状に形成されている。一方、下側部分よりも上側は、排出スクリュー部47cの外径形状にはよらず、上方に大きく開放している。なお、円Rの直径は、返しスクリュー部47bの外径よりも小さい。

0048

このために本実施形態では、排出経路49の搬送経路側の開口面積は、排出スクリュー部47cの軸中心Oよりも上側の面積の方が、この軸中心Oよりも下側の面積よりも大きい。また、第2底面49aは、排出スクリュー部47cの軸中心Oに直交する断面形状が軸中心Oを中心とした円弧状である。また、排出経路49は、第2底面49aの両側から上方に延設された1対の側壁49bを有する。1対の側壁49bは、排出スクリュー部47cの軸中心Oよりも上側の上側側壁部49b1の間隔が、上側側壁部49b1の下側の下側側壁部49b2の間隔よりも広い。更に、1対の上側側壁部49b1の間隔は、上下方向に関して同じである。

0049

言い換えれば、第2底面49a及び1対の下側側壁部49b2は、排出スクリュー部47cの軸中心を中心とした円弧状に形成され、更に、1対の下側側壁部49b2の上端からそれぞれ上側側壁部49b1が、鉛直方向に互いに平行に延設されている。これにより、図4(b)に示すように、排出経路49の内面形状が、排出スクリュー部47cの軸中心Oよりも下側で円弧状に、それよりも上側では鉛直方向に延びる直線状となり、上方に開放されるように構成される。

0050

また、排出経路49は、1対の側壁49bの上端同士を連結して、排出スクリュー部47cが配置される空間の上部を覆う覆い壁部49cを有する。覆い壁部49cは、排出スクリュー部47cの軸中心Oを中心とした円弧状に形成されている。覆い壁部49cの円弧の半径は、第2底面49aの円弧の半径よりも大きいため、排出スクリュー部47cの軸中心Oよりも上方の空間は、それよりも下方の空間よりも大きい。

0051

なお、排出経路49の内周面の排出スクリュー部47cの軸中心Oに直交する断面の輪郭形状は、少なくとも搬送経路側の開口端部から排出口48まで同じである。即ち、図4(b)に示した断面形状が、少なくとも開口端部から排出口48まで続いている。本実施形態では、排出経路49の全体に亙って、図4(b)に示した内周面の輪郭形状としている。但し、このような輪郭形状は、少なくとも排出経路49の一部に形成されていれば良く、本実施例では搬送経路側の開口部に形成した。これは、この開口部の輪郭形状により、搬送経路45aから排出経路49内に現像剤が進入する現像剤の量が規制されるためである。開口部よりも排出口48側の内周面の輪郭形状は、現像剤の流れを阻害しないように開口部よりも大きくすることが好ましく、少なくともその輪郭形状の面積が開口部の輪郭形状の面積以上とする。

0052

また、返しスクリュー部47bの終端から排出経路49の搬送経路側の開口部までの間は、返しスクリュー部47bによって戻されなかった現像剤の剤圧によって、現像剤が搬送されている。したがって、排出スクリュー部47cに関しては、あくまで排出経路49内に進入してきた現像剤を排出口48まで搬送するためにある。このため、例えば、排出経路49の開口部から排出口48までの距離が短い場合等は、この排出スクリュー部47cは省略可能である。この場合、排出経路49中は第2搬送スクリュー47の軸210のみで構成されることになり、排出経路49内に進入した現像剤は、後から押される現像剤の圧力によって排出口48まで搬送される。

0053

本実施形態の場合、排出経路49の搬送経路側の開口端部の内周面の輪郭形状を上述のようにしている。このため、現像容器40内の現像剤量が少なくなる傾向の場合には現像剤の排出量を少なくし、現像容器40内の現像剤量が多くなる傾向の場合には現像剤の排出量を多くして、現像容器40内の現像剤量を許容範囲内にし易い構成を提供できる。

0054

即ち、排出経路49の第2底面49aを搬送経路45aの第1底面45bよりも高くしているため、現像容器40内の現像剤量が少なくなる傾向の場合、現像剤層の面(剤面)が第2底面49aを越えにくく、現像剤が過剰に排出されることを防止できる。一方、排出経路49の搬送経路側の開口面積が排出スクリュー部47cの軸中心Oと交点Pとの距離を半径rとする円Rの面積よりも大きいため、現像容器40内の現像剤量が多くなる傾向となっても、現像剤の排出量を多くできる。特に、排出経路49の搬送経路側の開口面積は、排出スクリュー部47cの軸中心Oよりも上側の面積の方が、この軸中心Oよりも下側の面積よりも大きいため、現像剤が多くなって剤面が高くなるほど多くの現像剤を排出できる。言い換えれば、容器内の現像剤が多くなるほど多くの現像剤を排出できる。このため、現像剤の補給や排出による現像容器内の変化量を小さく抑えることができ、現像容器40内の現像剤量を許容範囲内にし易い。

0055

また、第2底面49aは、排出スクリュー部47cの軸中心Oに直交する断面形状が軸中心Oを中心とした円弧状である。特に、第2底面49aの両側に連続する1対の下側側壁部49b2も、排出スクリュー部47cの軸中心を中心とした円弧状に形成されている。このため、排出スクリュー部47cによる現像剤の搬送を効率良く行える。

0056

また、1対の側壁49bは、排出スクリュー部47cの軸中心Oよりも上側の上側側壁部49b1の間隔が、上側側壁部49b1の下側の下側側壁部49b2の間隔よりも広い。このため、容器内の現像剤量の増加に伴う剤面の上昇に応じて、排出経路49に進入する現像剤の量を増やすことができる。更に、1対の上側側壁部49b1の間隔は、上下方向に関して同じであるため、剤面の上昇に応じて、急激に現像剤の排出量が多くなることがない。このため、現像剤の排出をより適切に行える。

0057

[実施例]
次に、本実施形態の効果を確認するために行った比較実験について説明する。ここで、図4の本実施形態の構成を実施例、図5に示す構成を比較例1、図6に示す構成を比較例2とする。まず、比較例1、2の構成について簡単に説明する。なお、比較例1、2は、図4に示す実施例と排出経路の構成が異なるだけなので、その他の構成について、図4と同じ符号を付して説明を省略する。

0058

比較例1は、図5に示すように、排出経路490の内周面が排出スクリュー部47cの外径に沿って作られた円形形状をしており、その底面は本実施例である図4の排出経路49の第2底面49aよりも低い現像装置である。比較例2は、図6に示すように、比較例1と同様に、排出経路491の内周面が排出スクリュー部47cの外径に沿って作られた円形形状をしているが、その底面が本実施例である図4の排出経路49の第2底面49aと同等の高さにある現像装置である。

0059

実験では、これら実施例、比較例1および比較例2の現像装置に関して、現像容器40内の現像剤重量に対する排出口48からの現像剤排出速度の関係を調べた。図7は、この実験の結果を表す図である。実線が本実施例、破線が比較例1、点線が比較例2の結果を表している。

0060

まず、本実施例の場合、現像剤が240gの時点で排出速度が0g/min、即ち現像剤の排出が収まっており、現像剤の重量が増加するにつれて排出速度が単調増加している様子が確認できた。また、本実施例および比較例1、2の現像装置において、現像剤の最大補給速度は約1.5g/minであるため、本実施例では現像剤が最大で265gの時点で、現像剤の補給と排出が釣り合い、平衡状態に達する。よって、本実施例の現像装置においては、現像剤の補給量の変化に応じて、現像容器40内の現像剤量が240〜265gの範囲で変化することを意味する。本実施例および比較例1、2の現像装置では、問題なく現像装置を制御可能な現像剤重量の許容範囲は230〜275gであるが、本実施例の現像器では現像剤重量の変化を上記許容範囲よりもさらに小さく抑える効果が得られた。

0061

一方、比較例1の場合、現像剤の排出速度が現像剤の最大補給量と釣り合う最大現像剤重量は、本実施例とあまり変わらず260gだったが、排出が収まる現像剤重量は215[g]だった。つまり、比較例1の現像装置の最小現像剤重量は適量よりも少なくなってしまうため、現像スリーブへの現像剤のコートが安定しない問題が生じる可能性がある。これは、排出経路490の開口は大きくとられているが、同時に排出経路490の底面が低いために、排出速度が大きい一方で、排出停止現像剤量が少なくなってしまっていたためである。

0062

また、比較例2の場合、排出が収まる現像剤重量は本実施例と同じ240gだが、現像剤の排出速度が現像剤の最大補給量と釣り合う最大現像剤重量は285gと、適量を大きく超えたものとなってしまった。

0063

現像剤の補給量が増加し、現像容器40内の現像剤量が275gを超えてくると、現像剤の自重によりキャリアの嵩密度が増加するため、透磁率センサにより算出されるトナーの重量比率が、真の値よりも低く見積もられてしまう。したがって、実際には現像容器40内の現像剤のトナー濃度が適切であるにも関わらず、現像剤の補給量が増え、より現像剤重量が増加し、結果的に現像剤の補給量がさらに増えるという問題が、比較例2の現像装置では生じ得る。

0064

これは、排出経路491の底面は本実施例の排出経路49の底面と同じ高さである一方、排出経路491の開口部の面積が小さいためである。したがって、排出停止現像剤量は本実施例と同じ240gではあるが、現像剤の重量が増加しても本実施例程は排出速度が増加しなかったのである。

0065

以上の実験結果からもわかるように、本実施例では、排出が停止する最小現像剤重量から最大現像剤重量までの変化量が小さく抑えられ、現像剤重量を適切に制御可能な効果が得られた。

0066

上述のように、現像容器内の現像剤重量の変化量を小さく抑えるためには、排出経路49の第2底面49aは高く保ちつつ、排出経路49の開口面積を大きくとることが重要である。

0067

ここで、一つ目要件である、排出経路49の第2底面49aを高く保つことに関しては、できるだけ底面を高くすればするほど、現像剤の排出が停止する最小現像剤重量を大きくする効果が得られるため、好適である。つまり、排出スクリュー部47cやその軸210と干渉しない範囲において、可能な限り底面を上げるのが好ましい。このため、排出経路49の第2底面49aの高さの最小値が、排出スクリュー部47cの軸中心Oから鉛直下方に下ろした垂線と排出経路49との交点Pの位置以上であれば良い。

0068

次に、二つ目の要件である、排出経路49の開口面積を大きくとることに関しては、排出スクリュー部47cの外径に沿った円よりも、排出経路49の開口が大きければ、最大現像剤重量を小さくする効果が得られる。つまり、中心が点Oで前述したOP間の距離rを半径とする円Rよりも、排出経路49の開口面積が大きければ良い。

0069

[比較例3]
ここで、図8に示すように、排出経路492の第2底面492aに、点P以外の最小値Qが存在する場合は、点Qから優先的に現像剤の排出が進行してしまう。このために、現像剤の排出が停止する最小現像剤重量が下がってしまうため、好ましくない。

0070

[別の第1例]
一方、上述の要件を満たす別の具体例について説明する。まず、本実施形態の別の第1例について、図9を用いて説明する。図9は、排出経路49Aの断面を示したものであるが、説明を容易にするために排出スクリュー部47cを省略している。図4(b)に示した構成との差異は、排出経路49Aの第2底面49Aaの高さが同じだが、第2底面49Aaより上方の開口面積が大きく、より排出速度が大きい点である。言い換えれば、第2底面49Aaを水平方向に排出経路49Aの円筒状の外壁まで伸ばした形状とし、図4(b)のような1対の側壁49bを設けていない。

0071

このような別の第1例の場合も、排出経路49Aの第2底面49Aaの最も低い位置が排出スクリュー部47cの軸中心Oから鉛直方向に下ろした垂線と第2底面49Aaとの交点P上(交点上)にある。また、排出経路49Aの搬送経路側の開口面積が排出スクリュー部47cの軸中心Oと交点Pとの距離を半径rとする円Rの面積よりも大きい。

0072

[別の第2例]
次に、本実施形態の別の第2例について、図10を用いて説明する。図10に示す構成の場合、排出経路49Bの第2底面49Ba及び第2底面49Baの両側から上方に延設される1対の側壁49Bbは、排出スクリュー部47cの軸中心を中心とした円弧状に形成されている。また、1対の側壁49Bbの上端は、排出スクリュー部47cの軸中心の高さまで延設されている。そして、1対の側壁49Bbの上端から水平方向に第3底面49Bcが水平方向に排出経路49Bの円筒状の外壁まで伸びている。

0073

このような別の第2例の場合も、排出経路49Bの第2底面49Baの最も低い位置が排出スクリュー部47cの軸中心から鉛直方向に下ろした垂線と第2底面49Baとの交点上にある。また、排出経路49Bの搬送経路側の開口面積が排出スクリュー部47cの軸中心と交点との距離を半径とする円の面積よりも大きい。

0074

但し、図9の構成と異なり、第2底面49Baよりも高い第3底面49Bcを有しており、排出経路49Bの底面形状図9の構成よりも総じて高い。このため、排出スクリュー部47cや返しスクリュー部47bの回転駆動によって、現像剤が多少跳ね上げられてしまった場合でも、現像剤の排出を抑えることが可能である。

0075

<第2の実施形態>
第2の実施形態について、図11及び図12を用いて説明する。本実施形態の場合、図4に示した第1の実施形態の構成と異なり、1対の側壁49Cbを傾斜させている。その他の構成及び作用は、上述の第1の実施形態と同じであるため、同じ構成の説明及び図示を省略または簡略にし、以下、第1の実施形態と異なる点を中心に説明する。

0076

図11に示すように、排出経路49Cの第2底面49Caは、排出スクリュー部47cの軸中心Oに直交する断面形状が軸中心Oを中心とした円弧状である。また、排出経路49Cは、第2底面49Caの両側から上方に延設された1対の側壁49Cbを有する。1対の側壁49Cbは、排出スクリュー部47cの軸中心Oよりも上側の上側側壁部49Cb1の間隔が、上側側壁部49Cb1の下側の下側側壁部49Cb2の間隔よりも広い。更に、1対の上側側壁部49Cb1の間隔は、上下に向かう程広い。

0077

具体的には、1対の上側側壁部49Cb1及び下側側壁部49Cb2(即ち、1対の側壁49Cb)は、第2底面49Caの円弧に沿って滑らかに連続した直線状に形成されている。そして、1対の側壁49Cbの少なくとも一方の側壁49Cbの水平方向に対する傾斜角度は、現像剤の安息角以上としている。本実施形態では、両方の側壁49Cbを互いに逆方向に、それぞれ現像剤の安息角以上に傾斜させており、その傾斜角度は、それぞれ45°としている。

0078

ここで、1対の側壁49Cbの傾斜角度を現像剤の安息角以上とする理由について説明する。排出経路49Cにおいて、返しスクリュー部47bの終端から排出経路49の入口(図4参照)までの間は、前述のように現像剤の圧力によって現像剤が搬送されるため、この区間では現像剤の安息角に基づいた現像剤層が形成される。そのため、排出経路49Cの底面及び側壁の形状も、現像剤の安息角に合わせて形成されることで、最も効率よく現像剤の排出を抑えつつ、最大の開口面積を得ることが可能となる。

0079

なお、現像剤の安息角とは、図12に示したように、上部から現像剤Dをふるい落としたときに下部にできる山の角度、即ち、図中の角度αである。この角度α以上では、現像剤Dは自重で滑り落ちる。本実施形態に用いた現像剤の安息角は35°であった。

0080

安息角の測定は、例えば以下のような方法で可能である。パウダーテスター(ホソカワミクロン社製:PT−N型)を用い、振動台に246μmのをセットし、その中に試料を250cc入れ、180秒振動させ、安息角測定用テーブル上のトナーの安息角を角度測定アームにより測定する。

0081

4Y、4M、4C、4K・・・現像装置/40・・・現像容器/45・・・攪拌室/45a・・・搬送経路/45b・・・第1底面/47・・・第2搬送スクリュー(回転部材)/47a・・・搬送スクリュー部/47b・・・返しスクリュー部/47c・・・排出スクリュー部/48・・・排出口/49、49A、49B、49C・・・排出経路(対向部)/49a、49Aa、49Ba、49Ca・・・第2底面/49b、49Bb、49Cb・・・側壁/49b1、49Cb1・・・上側側壁部/49b2、49Cb2・・・下側側壁部/49c・・・覆い壁部/210・・・軸

ページトップへ

この技術を出願した法人

この技術を発明した人物

ページトップへ

関連する挑戦したい社会課題

関連する公募課題

該当するデータがありません

ページトップへ

技術視点だけで見ていませんか?

この技術の活用可能性がある分野

分野別動向を把握したい方- 事業化視点で見る -

ページトップへ

おススメ サービス

おススメ astavisionコンテンツ

新着 最近 公開された関連が強い技術

  • 富士ゼロックス株式会社の「 粉体供給装置および画像形成装置」が 公開されました。( 2020/09/24)

    【課題】トナー減少時に、トナーボトルの正転のみでトナーボトルに振動を生じさせる。【解決手段】トナーボトル110の外面には、一周に亘って規則的に配列された複数の窪みからなる歯車111が設けられている。こ... 詳細

  • ブラザー工業株式会社の「 画像形成装置」が 公開されました。( 2020/09/24)

    【課題】モータにかかる負荷を低減することができるとともに、後の動作を開始するまでの待ち時間を短縮することが可能な画像形成装置を提供する。【解決手段】画像形成装置の制御部は、起動条件が満たされたことを条... 詳細

  • 富士ゼロックス株式会社の「 粉体収容装置および画像形成装置」が 公開されました。( 2020/09/24)

    【課題】流出口の周りへのトナー溜りの形成を抑制する抑制手段を備えない場合と比べ交換時のトナーの残量を低減させたトナーカートリッジ、およびそのトナーカートリッジを備えた画像形成装置を提供する。【解決手段... 詳細

この 技術と関連性が強い人物

関連性が強い人物一覧

この 技術と関連する社会課題

関連する挑戦したい社会課題一覧

この 技術と関連する公募課題

該当するデータがありません

astavision 新着記事

サイト情報について

本サービスは、国が公開している情報(公開特許公報、特許整理標準化データ等)を元に構成されています。出典元のデータには一部間違いやノイズがあり、情報の正確さについては保証致しかねます。また一時的に、各データの収録範囲や更新周期によって、一部の情報が正しく表示されないことがございます。当サイトの情報を元にした諸問題、不利益等について当方は何ら責任を負いかねることを予めご承知おきのほど宜しくお願い申し上げます。

主たる情報の出典

特許情報…特許整理標準化データ(XML編)、公開特許公報、特許公報、審決公報、Patent Map Guidance System データ