JP5223370B2 - 現像剤撹拌装置及び画像形成装置 - Google Patents
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しかし、そのような場合に、現像剤撹拌装置内に貯留された現像剤に撹拌による大きなダメージを与えることなく、短時間に効率的に現像剤中に補給トナーを分散・混合する必要がある。すなわち、現像剤撹拌装置内に貯留された現像剤の上方から新品トナーを補給すると、その新品トナーは、暫くの間、その比重の小ささから現像剤中に分散されずに現像剤の剤面上を浮遊するような状態が続いてしまう可能性がある。また、現像剤撹拌装置における現像剤の撹拌性を高めるために、撹拌部材の回転数を無制限に上げてしまうと、現像剤に与えられるダメージが大きくなって現像剤の劣化が早められてしまう可能性がある。
図1〜図6にて、この発明の実施の形態1について詳細に説明する。
図1は画像形成装置としてのプリンタを示す全体構成図であり、図2は作像部示す構成図であり、図3は現像剤撹拌装置及び現像部を示す斜視図である。また、図4(A)は現像剤撹拌装置の上面図であって、図4(B)は現像剤撹拌装置の側断面図である。なお、図3では、簡単のため、トナー容器40Yの位置を現像剤撹拌装置50に近設して図示している。
トナー容器40Y、40M、40C、40Kが保持されたトナー容器保持部の下方には中間転写ベルト8が配設されている。そして、中間転写ベルト8に対向するように、各色(イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック)に対応した作像部6Y、6M、6C、6Kが並設されている。
また、図3を参照して、イエローに対応した現像部5Yは、現像剤排出経路51及び現像剤供給経路52を介して、現像剤撹拌装置50(現像剤貯留部)に接続されている。
その後、感光体ドラム1Yの表面は、露光装置(不図示である。)から発せられたレーザ光Lの照射位置に達して、この位置での露光走査によってイエローに対応した静電潜像が形成される(露光工程である。)。
その後、感光体ドラム1Yの表面は、中間転写ベルト8及び第1転写バイアスローラ9Yとの対向位置に達して、この位置で感光体ドラム1Y上のトナー像が中間転写ベルト8上に転写される(1次転写工程である。)。このとき、感光体ドラム1Y上には、僅かながら未転写トナーが残存する。
最後に、感光体ドラム1Yの表面は、不図示の除電部との対向位置に達して、この位置で感光体ドラム1Y上の残留電位が除去される。
こうして、感光体ドラム1Y上でおこなわれる、一連の作像プロセスが終了する。
その後、現像工程を経て各感光体ドラム1Y、1M、1C、1K上に形成した各色のトナー像を、中間転写ベルト8上に重ねて転写する。こうして、中間転写ベルト8上にカラー画像が形成される。
そして、中間転写ベルト8は、矢印方向に走行して、各1次転写バイアスローラ9Y、9M、9C、9Kの1次転写ニップを順次通過する。こうして、感光体ドラム1Y、1M、1C、1K上の各色のトナー像が、中間転写ベルト8上に重ねて1次転写される。
こうして、中間転写ベルト8上でおこなわれる、一連の転写プロセスが終了する。
詳しくは、給紙部26には、転写紙等の記録媒体Pが複数枚重ねて収納されている。そして、給紙ローラ27が図1中の時計方向に回転駆動されると、一番上の記録媒体Pがレジストローラ対28のローラ間に向けて給送される。
その後、記録媒体Pは、排紙ローラ対29のローラ間を経て、装置外へと排出される。排紙ローラ対29によって装置外に排出された被転写Pは、出力画像として、スタック部30上に順次スタックされる。
こうして、画像形成装置における、一連の画像形成プロセスが完了する。
現像部5Yは、感光体ドラム1Yに対向する現像ローラ501Y、現像ローラ501Yに対向するドクターブレード502Y、現像剤収容部503Y、504Y内に配設された2つの搬送スクリュ505Y、等で構成される。現像ローラ501Yは、内部に固設されたマグネットや、マグネットの周囲を回転するスリーブ等で構成される。現像剤収容部503Y、504Y内には、キャリアとトナーとからなる2成分現像剤G(現像剤)が収容されている。第1の現像剤収容部503Yは、搬送方向上流側の上方に接続された現像剤供給経路52(供給管)を介して現像剤撹拌装置50に連通している。また、第2の現像剤収容部504Yは、搬送方向下流側の下方に接続された現像剤排出経路51(排出管)を介して現像剤撹拌装置50に連通している。
現像ローラ501Yのスリーブは、図2の矢印方向に回転している。そして、マグネットにより形成された磁界によって現像ローラ501Y上に担持された現像剤Gは、スリーブの回転にともない現像ローラ501Y上を移動する。
詳しくは、現像装置5Y内のトナー消費に応じて、トナー容器40Yに収容されているトナーが現像剤撹拌装置50内に供給されて、補給トナーが現像剤撹拌装置50内に貯留された現像剤に混合され撹拌された後に現像剤収容部503Y(現像部5Y)内に補給される。その後、現像剤収容部503Y内に供給された現像剤は、2つの搬送スクリュ505Yによって混合・撹拌されながら、2つの現像剤収容部503Y、504Yを移動する(図2の紙面垂直方向の移動である。)。その際、第1の現像剤収容部503Yを移動する現像剤Gの一部が現像ローラ501Y上に担持される。現像ローラ501Y上に担持された現像剤Gは、図2中の矢印方向に搬送されて、ドクターブレード502Yの位置に達する。そして、現像ローラ501Y上の現像剤Gは、この位置で現像剤量が適量化された後に、感光体ドラム1Yとの対向位置(現像領域である。)まで搬送される。そして、現像領域に形成された電界によって、感光体ドラム1Y上に形成された潜像にトナーが吸着される。その後、現像ローラ501Y上に残った現像剤Gはスリーブの回転にともない現像剤収容部503Yの上方に達して、この位置で現像ローラ501Yから離脱される。そして、離脱された現像剤Gは、現像剤収容部503Y内を移動する現像剤G(現像ローラ501Yに担持されなかった現像剤である。)とともに、第2の現像剤収容部504Y内を移動して、現像剤排出経路51を介して現像剤撹拌装置50に向けて移送される。このように、現像剤Gは、現像部5Yと現像剤撹拌装置50との間を循環することになる。
図4を参照して、現像剤撹拌装置には、現像部5Yから排出された現像剤が貯留される現像剤貯留部50が設置されている。現像剤貯留部50の天井部には、現像剤排出経路51(現像部5Yから排出された現像剤が移送される経路である。)に通じる流入口が設けられている。また、現像剤貯留部50の上方の側面には、トナー補給管41(トナー容器40Yから排出された新品トナー(補給トナー)が移送される経路である。)に通じるトナー補給口が設けられている。さらに、現像剤貯留部50の底部には、現像剤供給経路52(現像部5Yに向けて現像剤を移送する経路である。)に通じる流出口が設けられている。
なお、本実施の形態1では、第1撹拌部材71及び第2撹拌部材72は、水平方向に延設された回転軸部と、回転軸部に対して放射状に設置された4つの羽根部材と、で構成されている。第1撹拌部材71及び第2撹拌部材72は、その回転軸部が不図示の駆動モータに接続されていて、所定の方向に回転駆動される。
また、トナー容器40Yから現像剤貯留部50に向けてトナー補給管41を介して補給されるトナーの補給量や補給タイミングは、現像部5Yに設置された磁気センサのよるトナー濃度(現像剤中のトナーの割合である。)の検知結果に基いたものであって、トナー補給管41に内設する搬送スクリュ(不図示である。)を回転駆動する駆動モータ42(図3を参照できる。)の制御によって定められる。
現像剤貯留部50における剤面GSの高さは、現像部5Y及び現像剤撹拌装置が稼動している間、レベルセンサ75によって随時検出されている。そして、レベルセンサ75の検知結果が制御部に入力されると(ステップS1〜S2)、剤面GSの高さが算出されて、その値が適正範囲(適正値)の下限値よりも小さいかが判断される(ステップS3)。
その結果、剤面GSの高さが適正範囲の下限値よりも小さいと判断された場合には、駆動モータ62が制御されてフィーダ63の回転数が減速されて(ステップS4)、本フローを終了する(ステップS5)。すなわち、剤面GSの高さを高くするような制御がおこなわれる。
これに対して、剤面GSの高さが適正範囲の下限値よりも小さくないと判断された場合には、さらに剤面GSの高さが適正範囲(適正値)の上限値よりも大きいかが判断される(ステップS6)。その結果、剤面GSの高さが適正範囲の上限値よりも大きいと判断された場合には、駆動モータ62が制御されてフィーダ63の回転数が増速されて(ステップS7)、本フローを終了する(ステップS5)。すなわち、剤面GSの高さを低くするような制御がおこなわれる。
これに対して、剤面GSの高さが適正範囲の上限値よりも大きくないと判断された場合には、剤面GSの高さが適正範囲内であるものとして、本フローを終了する(ステップS5)。
なお、図6は、フィーダ63の回転数と、現像剤貯留部50の流出口から流出される現像剤量(現像剤流量)と、の関係を示すグラフであって、この関係に基いてフィーダ63の回転数の増減値が定められる。図6に示すように、フィーダ63の回転数と、現像剤貯留部50の流出口から流出される現像剤量と、の関係は、ある範囲まで線形関係にあるため、その領域においてフィーダ63の回転数を可変することで高精度に現像剤流量を制御することが可能である。なお、現像部5Yの現像ローラ501Y上に汲み上げられる現像剤量が不足しないように、フィーダ63の流量調整により現像部5Yに向けて移送する現像剤量には余裕を持たせるのが好ましい。
また、レベルセンサ75としては、透過型光センサや磁気センサ等を用いることができる。レベルセンサ75として透過型光センサを用いる場合には、現像剤貯留部50内に貯留された現像剤が光を遮断する範囲を検知して剤面GSの高さを検知することができる。また、レベルセンサ75として磁気センサを用いる場合には、現像剤貯留部50内に貯留された現像剤の透磁率の変化を検知して、予め用意した透磁率と剤面GSの高さとのデータと対比することで、剤面GSの高さを検知することができる。
また、現像剤貯留部50から流出される現像剤量を調整する手段として、ロータリフィーダの代わりに、螺旋状の羽根が内設されたスクリュフィーダや、流量を可変できるバルブ等を用いることもできる。
図7〜図10にて、この発明の実施の形態2について詳細に説明する。
図7は、実施の形態2における現像剤撹拌装置の(A)上面図と(B)側断面図とであって、前記実施の形態1における図4に相当する図である。本実施の形態2の現像剤撹拌装置は、第1撹拌部材71及び第2撹拌部材72の構成と、レベルセンサの検知タイミングと、が前記実施の形態1のものとは相違する。
そして、本実施の形態2においても、現像部5Yから供給されて貯留された現像剤Gとともに、トナー容器40Yからトナー補給管41を介して補給された補給トナーが、撹拌部材70(第1撹拌部材71及び第2撹拌部材72、73)に撹拌・混合された後に、現像剤貯留部50の流出口から排出されることになる。
第2撹拌部材72は、垂直方向に延設された回転軸部(第1撹拌部材71の回転軸部としても共用されている。)と、回転軸部に対して螺旋状に設置されたスクリュ部材(第1撹拌部材71のスクリュ部材の螺旋方向とは逆方向に形成されている。)と、で構成されている。撹拌部材70における第2撹拌部材72は、現像剤Gに埋没する位置にのみ設置されている。また、現像剤貯留部50の外周部近傍にも、2つの板状の第2撹拌部材73が設置されている。この板状の第2撹拌部材73は、駆動モータ110によって回転軸部が回転されると、減速ギア列111A〜111Dを介して回転駆動力が伝達されて、回転軸部を中心にして回転駆動される。そして、駆動モータ110によって第2撹拌部材72、73が回転駆動されることで、第2撹拌部材72、73によって現像剤の撹拌・混合が充分におこなわれることになる。
トナー補給管41から補給された補給トナーは、その一部が剤面GS上に浮遊するが、浮遊しているトナーは第1撹拌部材71によって現像剤G中に押し込まれながら分散・混合される。そして、現像剤は、スクリュ状の第2搬送部材72の回転によって下から上に持ち上げられた後に、外周部近傍を回転する板状の第2撹拌部材73の回転によって下方に移動して、再びスクリュ状の第2搬送部材72の周囲に寄せ集められる。このように、スクリュ状の第2搬送部材72と、板状の第2撹拌部材73と、によって、内部の現像剤Gが対流するため、現像剤の撹拌・混合が均一におこなわれる。トナーの帯電は、トナーとキャリアとの摩擦によって付与されるため、トナーをすばやく良好に帯電させるためにはトナーとキャリアとの接触確率を上げることが重要である。本実施の形態2の構成によれば、スクリュ状の第2搬送部材72と、板状の第2撹拌部材73と、によって現像剤Gの対流が盛んにおこなわれるため、現像剤Gへのダメージを大きくすることなく、トナーをすばやく良好に帯電させることができる。
また、本実施の形態2では、第1撹拌部材71と第2撹拌部材72、73とを1つの撹拌部材70として一体化しているために、駆動モータ110が1つですむことになる。
これは、図8に示すように、板状の第2搬送部材73の回転位置によって、レベルセンサ75の近傍における剤面GSの高さが大きく変動するためである。図8(A)は現像剤貯留部50を上方からみた上面図であって、図8(B)〜(D)は第2撹拌部材73がそれぞれB1〜B3の回転位置にあるときの剤面GSとレベルセンサ75との高さ関係を示す側面図である。図8に示すように、第2撹拌部材73がレベルセンサ75の位置を通過する前後で現像剤の疎密による剤面GSの大きな高さ変動が生じる。このように、剤面GSに大きな高さ変動が生じている瞬間に、レベルセンサ75によって剤面GSの高さ検知をおこなってしまうと、レベルセンサ75の検出結果に基いておこなわれるフィーダ63の回転数制御も精度の低いものになって、剤面GSの高さを狙いの高さ(第1撹拌部材71の位置である。)に制御できなくなってしまう。
すなわち、レベルセンサ75によって剤面GSの高さを随時検知するように制御した場合には、図9(A)に示すように、レベルセンサ75の出力の変動があるのに対して、レベルセンサ75によって剤面GSの高さを適正なタイミングで検知するように制御した場合には、図9(B)に示すように、レベルセンサ75の出力の変動は生じずに出力が適正化される。
なお、第2撹拌部材73の回転位置が適正位置であるかの検出は、第2撹拌部材73の適正な回転位置B3を光学的にフォトセンサで検出することで達成できる。
図11にて、この発明の実施の形態3について詳細に説明する。
図11は、実施の形態3における現像剤撹拌装置の(A)上面図と、(B)側断面図と、(C)A−A断面図と、である。本実施の形態3の現像剤撹拌装置は、第1撹拌部材71及び第2撹拌部材72の構成が、前記実施の形態1のものとは相違する。
そして、本実施の形態3においても、現像部5Yから供給されて貯留された現像剤Gとともに、トナー容器40Yからトナー補給管41を介して補給された補給トナーが、撹拌部材70(第1撹拌部材71及び第2撹拌部材72、73)に撹拌・混合された後に、現像剤貯留部50の流出口から排出されることになる。
第2撹拌部材72は、垂直方向に延設された回転軸部(第1撹拌部材71の回転軸部としても共用されている。)と、回転軸部に対して螺旋状に設置されたスクリュ部材と、で構成されている。撹拌部材70におけるスクリュ状の第2撹拌部材72は、現像剤Gに埋没する位置にのみ設置されている。また、現像剤貯留部50の外周部近傍にも、2つの板状の第2撹拌部材73が設置されている。そして、この板状の第2撹拌部材73上に、上述した第1撹拌部材71の板状部材が設置されている。この板状の第2撹拌部材73は、駆動モータ110によって回転軸部が回転されると、減速ギア列111A〜111Dを介して回転駆動力が伝達されて、回転軸部を中心にして第1撹拌部材71とともに回転駆動される。そして、駆動モータ110によって第2撹拌部材72、73が回転駆動されることで、第2撹拌部材72、73によって現像剤の撹拌・混合が充分におこなわれることになる。
5Y 現像装置(現像部)、
6Y、6M、6C、6K 作像部、
40Y、40M、40C、40K トナー容器、
50 現像剤貯留部(現像剤撹拌装置)、
51 現像剤排出経路、
52 現像剤供給経路、
60 ロータリフィーダ、
70 撹拌部材、
71 第1撹拌部材、
72、73 第2撹拌部材、
75 レベルセンサ、
80 エアーポンプ、
100 画像形成装置本体、
G 現像剤(2成分現像剤)、 GS 現像剤の剤面。
Claims (10)
- 像担持体上に形成された潜像を現像する現像部から排出された現像剤にトナーを混合して撹拌した後に当該現像部に戻す現像剤撹拌装置であって、
現像剤が貯留されるとともに、前記現像部に向けて現像剤を流出する流出口を底部又はその近傍に具備した現像剤貯留部を備え、
前記現像剤貯留部は、
内部に貯留された現像剤の剤面の位置で現像剤を撹拌する第1撹拌部材と、
内部に貯留された現像剤に埋没する位置で現像剤を撹拌する第2撹拌部材と、
を具備し、
前記第1撹拌部材は、
垂直方向に延設された回転軸部と、
前記回転軸部に対して螺旋状に設置されたスクリュ部材と、
を具備し、
前記第2撹拌部材は、
前記回転軸部において前記スクリュ部材が形成された位置よりも前記底部に近い側に螺旋状に設置された第2のスクリュ部材と、
前記現像剤貯留部の外周部近傍において垂直方向に延在するように形成されて前記回転軸部を中心にして前記回転軸部とともに回転する板状部材と、
を具備したことを特徴とする現像剤撹拌装置。 - 前記第1撹拌部材の前記スクリュ部材は、前記現像剤貯留部において現像剤を前記剤面の側から前記底部の側に向けて移動させるように形成され、
前記第2撹拌部材の前記第2のスクリュ部材は、前記現像剤貯留部において現像剤を前記底部の側から前記剤面の側に向けて移動させるように形成され、
前記板状部材は、前記回転軸部とともに同じ回転数で回転する前記スクリュ部材及び前記第2のスクリュ部材に対して減速された回転数で回転することを特徴とする請求項1に記載の現像剤撹拌装置。 - 前記板状部材は、前記回転軸部を中心にして回転方向に180度ずれた位置に配設された2つの板状部材であることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の現像剤撹拌装置。
- 前記現像剤貯留部は、内部に貯留された現像剤の剤面の高さを一定範囲内に制御する剤面高さ制御手段をさらに具備したことを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれかに記載の現像剤撹拌装置。
- 前記剤面高さ制御手段は、
前記現像剤貯留部の内部に貯留された現像剤の剤面の高さを検知するレベルセンサと、
前記レベルセンサの検知結果に基いて前記現像剤貯留部に対して流出又は/及び流入される現像剤の量を調整する調整手段と、
を具備したことを特徴とする請求項4に記載の現像剤撹拌装置。 - 前記レベルセンサは、前記第1撹拌部材又は/及び前記第2撹拌部材の回転周期における所定のタイミングに合わせて前記現像剤の剤面の高さを検知することを特徴とする請求項5に記載の現像剤撹拌装置。
- 前記レベルセンサは、前記現像剤貯留部の前記外周部に設置されて、前記板状部材の回転周期における所定のタイミングに合わせて前記現像剤の剤面の高さを検知することを特徴とする請求項6に記載の現像剤撹拌装置。
- 前記第1撹拌部材は、その一部又は全部が可撓性材料で形成されたことを特徴とする請求項1〜請求項7のいずれかに記載の現像剤撹拌装置。
- 前記現像剤貯留部は、内部にトナーを供給するトナー補給口を前記第1撹拌部材の上方に設けたことを特徴とする請求項1〜請求項8のいずれかに記載の現像剤撹拌装置。
- 請求項1〜請求項9のいずれかに記載の現像剤撹拌装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。
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