【実施例1】
【0013】
図1は本発明の実施例1の画像形成装置の説明図である。
図1において、実施例1の画像形成装置の一例としての複写機Uは、記録部の一例であって、画像記録装置の一例としてのプリンタ部U1を有する。プリンタ部U1の上部には、読取部の一例であって、画像読取装置の一例としてのスキャナ部U2が支持されている。スキャナ部U2の上部には、原稿搬送装置の一例としてのオートフィーダU3が支持されている。実施例1のスキャナ部U2には、入力部の一例としてのユーザインタフェースU0が支持されている。前記ユーザインタフェースU0は、操作者が入力をして、複写機Uの操作が可能である。
【0014】
オートフィーダU3の上部には、媒体の収容容器の一例としての原稿トレイTG1が配置されている。原稿トレイTG1には、複写しようとする複数の原稿Giが重ねて収容可能である。原稿トレイTG1の下方には、原稿の排出部の一例としての原稿の排紙トレイTG2が形成されている。原稿トレイTG1と原稿の排紙トレイTG2との間には、原稿の搬送路U3aに沿って、原稿の搬送ロールU3bが配置されている。
【0015】
スキャナ部U2の上面には、透明な原稿台の一例としてのプラテンガラスPGが配置されている。実施例1のスキャナ部U2には、プラテンガラスPGの下方に、読取り用の光学系Aが配置されている。実施例1の読取り用の光学系Aは、プラテンガラスPGの下面に沿って、左右方向に移動可能に支持されている。なお、読取り用の光学系Aは、通常時は、
図1に示す初期位置に停止している。
読取り用の光学系Aの右方には、撮像部材の一例としての撮像素子CCDが配置されている。撮像素子CCDには、画像処理部GSが電気的に接続されている。
画像処理部GSは、プリンタ部U1の書込回路DLに電気的に接続されている。書込回路DLは、潜像の形成装置の一例としての露光装置ROSに電気的に接続されている。
【0016】
プリンタ部U1には、像保持体の一例としての感光体ドラムPRが配置されている。感光体ドラムPRの周囲には、帯電部材の一例としての帯電ロールCR、現像装置G、転写装置の一例としての転写ユニットTU、清掃器の一例としてのドラムクリーナCLpが配置されている。
【0017】
転写ユニットTUの下方には、媒体の収容容器の一例としての給紙トレイTR1〜TR4が配置されている。各給紙トレイTR1〜TR4から、搬送路SH1が延びている。搬送路SH1には、媒体の取り出し部材の一例としてのピックアップロールRp、捌き部材の一例としての捌きロールRs、搬送部材の一例としての搬送ロールRa、送出部材の一例としてのレジロールRrが配置されている。
転写ユニットTUの左方には、加熱ロールFhや加圧ロールFpを有する定着装置Fが配置されている。定着装置Fから、排紙トレイTRhの間は排出路SH2で接続されている。排出路SH2とレジロールRrとの間は、反転路SH3で接続されている。排出路SH2には、正逆回転可能な搬送ロールRbや排出ロールRhが配置されている。
【0018】
(画像形成動作の説明)
前記原稿トレイTG1に収容された複数の原稿Giは、プラテンガラスPG上の原稿の読み取り位置を順次通過して、原稿の排紙トレイTG2に排出される。
前記オートフィーダU3を使用して自動的に原稿を搬送して複写を行う場合は、読取り用の光学系Aは初期位置に停止した状態で、プラテンガラスPG上の読み取り位置を順次通過する各原稿Giを露光する。
原稿Giを作業者が手でプラテンガラスPG上に置いて複写を行う場合、読取り用の光学系Aが左右方向に移動して、プラテンガラスPG上の原稿が、露光されながら走査される。
原稿Giからの反射光は、読取り用の光学系Aを通って、撮像素子CCDに集光される。前記撮像素子CCDは、撮像面上に集光された原稿の反射光を電気信号に変換する。
【0019】
画像処理部GSは、撮像素子CCDから入力された読取信号を、デジタルの画像信号に変換して、プリンタ部U1の書込回路DLに出力する。前記書込回路DLは、入力された画像書込信号に応じた制御信号を、露光装置ROSに出力する。
露光装置ROSは、レーザービームLを出力して、帯電ロールCRで帯電された感光体ドラムPRの表面に潜像を形成する。感光体ドラムPRの表面の潜像は、現像装置Gで可視像に現像される。転写ユニットTUの転写ロールTRは、感光体ドラムPRの表面の可視像を、搬送路SH1を搬送されてきた媒体の一例としての記録シートSに転写する。記録シートSに転写された可視像は、定着装置Fで定着される。定着装置Fを通過した記録シートSは、両面印刷がされる場合には、反転路SH3に搬送され、排紙トレイTRhに排出される場合には、排出ロールRhで排出される。
【0020】
(現像装置の説明)
図2は現像装置の斜視図である。
図3は現像装置の現像剤補給口部分の部分断面図である。
図4は実施例1の現像装置の説明図であり、
図4Aは
図3のIVA−IVA線断面図、
図4Bは
図3のIVB−IVB線断面図である。
図5は
図4BのV−V線断面図である。
図1〜
図4において、現像装置Gは、現像領域Q2において、感光体ドラムPRに対向して配置されている。
図1〜
図5において、現像装置Gは、収容部の一例としての現像容器Vを有する。実施例1では、現像容器Vには、負極帯電性のトナーおよび正極帯電性の磁性キャリアから成る2成分現像剤が収容されている。
【0021】
図2において、現像容器Vは、前後方向に延びる現像容器本体1を有する。現像容器本体1の前端には、前側接続部材2が連結されている。現像容器本体1の後端には、後側接続部材3が連結されている。前側接続部材2は、前側の上筒部2aと、前側の下筒部2bとを有している。また、後側接続部材3は、後側の上筒部3aと、後側の下筒部3bとを有している。
図2において、現像容器本体1の前端および後端のそれぞれ上側の部分には、一対の被支持部1a,1aが設けられている。前記各被支持部1aは、現像容器Vが複写機U内部に装着された際に、複写機Uの図示しない枠体の一例としてのフレームに、位置決めされた状態で支持される。
【0022】
現像容器本体1の左上部には、第3の収容部の一例としての現像ロール室V0が形成されている。現像ロール室V0の右側には、第2の収容部の一例としての供給室V1が形成されている。供給室V1の下方には、第1の収容部の一例としての撹拌室V2が形成されている。供給室V1は、現像容器本体1の右上部および上筒部2a,3aの内部に形成されている。また、撹拌室V2は、現像容器本体1の右下部および下筒部2b,3bの内部に形成されている。
現像ロール室V0は、供給室V1および撹拌室V2と前後方向に渡って接続されている。
【0023】
供給室V1と撹拌室V2との間には仕切壁4が設けられている。仕切壁4は現像容器V内部を上下に分割している。前記仕切壁4の前端部および後端部には、流入部の一例として、上下を接続する接続口4a,4bが形成されている。
後側の接続口4bには、現像剤の濃度検知部材の一例としての濃度センサSN1が配置されている。
【0024】
図4において、現像ロール室V0には、感光体ドラムPRに対向する位置に、現像ロールR0が支持されている。供給室V1には、第2の搬送部材の一例としての供給オーガR1が配置されている。また、撹拌室V2には、第1の搬送部材の一例としての撹拌オーガR2が配置されている。実施例1の現像装置Gでは、現像ロールR0と撹拌オーガR2との間には、第3の搬送部材の一例としての滞留搬送オーガR3が配置されている。
【0025】
なお、現像ロールR0は、磁石部材の一例としての磁石ロールR0aと、磁石ロールR0aの外側面を被覆する回転部材の一例としての現像スリーブR0bとを有する公知の部材である。
よって、現像容器V内の現像剤は、各オーガR1,R2により撹拌されながら矢印Ya方向に循環する。
図4Bにおいて、滞留搬送オーガR3は、撹拌オーガR2と現像ロールR0との間に滞留する現像剤を搬送するための部材である。
【0026】
図2、
図3において、前側の上筒部2aの前端部には、補給部の一例としての補給口6が形成されている。また、
図2、
図3、
図4Aにおいて、前側の上筒部2aの側面には、排出部の一例としての排出口7が形成されている。実施例1の排出口7は、補給口6の位置より現像剤の搬送方向で上流側に配置されており、補給口6から補給された新しい現像剤が補給後すぐに排出される割合を少なくしている。なお、前記補給口6には、図示しないトナーカートリッジから現像剤が補給される。
図4Bにおいて、現像容器Vの内部の上端には、層厚規制部材の一例としてのトリマー8が支持されている。トリマー8は、現像ロールR0の表面の現像剤の層厚を規制する。
【0027】
図2において、前記現像ロールR0の軸の後端部(−X端部)には、ギヤG0が装着されている。各オーガR1,R2および滞留搬送オーガR3の軸の後端部にはギヤG1,G2,G3が装着されている。ギヤG0とギヤG1とは中間ギヤG4を介して噛み合っている。またギヤG1,G2,G3は順次噛み合っている。そして、現像動作時には、ギヤG0の回転力は順次ギヤG4,G1,G2,G3に伝達される。このとき、現像ロールR0、オーガR1,R2、滞留搬送オーガR3が回転する。
【0028】
図2、
図4Aにおいて、排出口7の外側には、排出接続部21が支持されている。排出接続部21には、排出路の一例としての排出筒22の前端部が接続されている。排出筒22の後端部には、現像剤の回収部の一例としての回収容器23が接続されている。
図2において、排出筒22の内部には、排出用の搬送部材の一例としての排出オーガR5が配置されている。
【0029】
図2において、前記排出オーガR5の回転軸の後端部にはギヤG6が装着されている。ギヤG6は、前記ギヤG2に噛み合うギヤG7と噛み合っている。よって、前記ギヤG2が回転すると、ギヤG7,G6を介して排出オーガR5が回転するように構成されている。前記排出オーガR5が回転すると、排出口7から排出接続部21を介して、排出筒22に排出された余剰現像剤は、回収容器23へ搬送される。
【0030】
図3、
図5において、実施例1の現像装置Gでは、撹拌オーガR2は、第1の軸部の一例としての撹拌軸31を有する。撹拌軸31は、撹拌室V2を前後方向に貫通する。撹拌軸31には、第1の搬送部の一例としての撹拌羽根32が支持されている。撹拌羽根32は、撹拌軸31を中心とする螺旋状に形成されている。撹拌軸31には、後側の接続口4bに対応する位置に、持ち上げ部材の一例としての持ち上げ羽根33が支持されている。持ち上げ羽根33は、軸方向に延びる板状に形成されている。なお、実施例1の持ち上げ羽根33の前端は、接続口4bの前端の位置に対応して形成されている。また、持ち上げ羽根33の軸方向の長さは、撹拌軸31が1回転した場合に撹拌羽根32が軸方向に進む距離、いわゆる、撹拌羽根32の1ピッチ分の長さに設定されている。
【0031】
供給オーガR1は、第2の軸部の一例として、前後方向に延びる供給軸36を有する。供給軸36には、第2の搬送部の一例としての供給羽根37が支持されている。実施例1の供給羽根37は、供給室V1の後端から、前側の接続口4aまで形成されている。実施例1では、供給軸36は撹拌軸31と同一径に形成されると共に、供給羽根37は、撹拌羽根32と同一外径且つ同一ピッチの螺旋状に形成されている。
実施例1の供給オーガR1では、前端から接続口4aに対応する位置の間には、補給用の搬送部の一例として補給羽根38が支持されている。補給羽根38は、供給羽根37とは巻き方向が逆方向の螺旋状に形成されている。
【0032】
図6は実施例1の位相差の説明図である。
図5、
図6において、実施例1では、撹拌軸31および供給軸36の外端には、切り欠き部の一例としてのDカット部31a,36aが形成されている。また、各ギアG1,G2には、Dカット部31a,36aに対応する貫通孔が形成されており、各ギアG1,G2が固定支持されている。そして、実施例1では、Dカット部31a,36aの面どうしが成す角θが、0度の場合に、撹拌羽根32および供給羽根37が回転方向に対して同一位相、すなわち、羽根32,37の位相差が0度になるように設定されている。すなわち、実施例1の各オーがR1,R2は、成す角θの値に応じて、羽根32,37に位相差が発生するように構成されている。
【0033】
図7は搬送部どうしの位相差の説明図であり、
図7Aは位相差が0度の場合の説明図、
図7Bは位相差が45度の場合の説明図、
図7Cは位相差が90度の場合の説明図、
図7Dは位相差が135度の場合の説明図、
図7Eは位相差が180度の場合の説明図、
図7Fは位相差が225度の場合の説明図、
図7Gは位相差が270度の場合の説明図、
図7Hは位相差が315度の場合の説明図である。
図7において、実施例1では、撹拌羽根32に対して、供給羽根37の位相差が、一例として、180度に設定されている。なお、位相差は、180°以上315°以下に設定することが望ましい。180°以上315°以下に設定した場合は、
図7E〜
図7Hに示すように、持ち上げ羽根33の径方向の外端が、最上位の位置に移動した場合に、撹拌オーガR2の現像剤搬送方向に対して、持ち上げ羽根33の下流端33aが、持ち上げ羽根の下流端33aの上方を中心とする供給羽根37の1回転分の範囲37aにおいて供給羽根37の重力方向の下端37bに対して、同一または下流側になるように設定される。
【0034】
(現像装置Gの機能)
前記構成を備えた実施例1の現像装置Gでは、現像容器Vの現像剤は、オーガR1,R2の回転に伴って撹拌されながら循環する。供給オーガR1は、現像ロールR0に現像剤を供給する。現像ロールR0の現像剤は、トリマー8で層厚が規制される。トリマー8で層厚が規制された現像剤は、現像領域Q2を通過する際に、感光体ドラムPRの潜像を可視像に現像する。現像で使用されなかった現像剤は、現像ロールR0の表面から現像容器Vの内部に戻される。現像容器Vに戻された現像剤は、再び循環する。
【0035】
現像領域Q2において現像剤が消費されると、補給口6を通じて、トナー及びキャリアを含む現像剤が補給される。また、現像容器Vの内部を循環する現像剤は、排出口7の位置を通過する際に、排出口7の高さよりも、現像剤の嵩が高い場合に、一部の現像剤が排出される。したがって、現像容器Vを循環して、劣化したキャリアが少しずつ排出される。よって、現像装置Gの内部の劣化したキャリアが少しずつ交換され、長期にわたって現像性能を維持している。
【0036】
実施例1では、現像剤が消費されると、磁性のキャリアに対する非磁性のトナーの相対的な量が減少し、トナー濃度が低下する。そして、濃度センサSN1が透磁率を検出して、トナー濃度が検知される。ここで、実施例1では、撹拌羽根32に対して、供給羽根37の位相差が、180°以上315°以下に設定されている。よって、持ち上げ羽根33の径方向の外端が、最上位の位置に移動した場合に、持ち上げ羽根33の下流端33aが、範囲37aにおける供給羽根37の下端37bに対して、同一または下流側になる。
【0037】
ここで、近年、キャリアおよびトナーが小径化されると共に、印刷速度が高速化され、オーガR1,R2の回転速度も高速化されている。ここで、前述の位相差が180°以上315°以下ではない場合、濃度センサSN1の検知結果に乱れが生じることが、発明者の実験で確認された。詳細な原理は不明であるが、位相差が180°以上315°以下ではない場合、持ち上げ羽根33が現像剤を持ち上げ始めたときに、供給羽根37の下端37bが持ち上げ羽根33の範囲33bに差し掛かっている。よって、供給羽根37が持ち上がる現像剤を妨げる位置に配置されている。したがって、現像剤が持ち上げられても、供給羽根37に衝突して、現像剤の搬送性に疎密が発生し、濃度センサSN1に接触したり、接触しなかったりする場合が起こるためではないかと考えられる。なお、持ち上げ羽根33は、外端が最上位に移動した状態では、現像剤の持ち上げが終了しており、現像剤の持ち上げは、最上位に移動する90度前、すなわち、持ち上げ羽根33が水平の状態から開始される。
【0038】
これに対して、実施例1では、撹拌羽根32に対して、供給羽根37の位相差が、180°以上315°以下に設定されており、濃度センサSN1の検知結果の乱れが低減される。よって、位相差が180°以上315°以下ではない場合に比べて、濃度検知が安定化される。
また、実施例1では、成す角θが0度の場合に、撹拌羽根32および供給羽根37が回転方向に対して同一位相になるように設定されている。よって、Dカット部31a,36aの面の成す角θを調整することで、撹拌羽根32と供給羽根37の位相差を調整することが可能である。よって、成す角θが、撹拌羽根32および供給羽根37が回転方向の位相からずれている場合に比べて、位相差の調整が容易になる。
【0039】
(実験例)
次に、実施例1の効果を確認するための実験を行った。
実験は、富士ゼロックス株式会社製のColor 1000i pressの現像装置を改造して行った。なお、使用した現像剤は、キャリアの体積平均粒径が25μmのものを使用した。さらに、オーガR1,R2の回転速度は、777rpmに設定した。
なお、位相差は、
図7A〜
図7Hに示した0°、45°、90°、135°、180°、225°、270°、315°で実験を行った。
図8に実験結果を示す。
【0040】
図8は実験例の実験結果の説明図であり、
図8Aは位相差が0度の場合の説明図、
図8Bは位相差が45度の場合の説明図、
図8Cは位相差が90度の場合の説明図、
図8Dは位相差が135度の場合の説明図、
図8Eは位相差が180度の場合の説明図、
図8Fは位相差が225度の場合の説明図、
図8Gは位相差が270度の場合の説明図、
図8Hは位相差が315度の場合の説明図である。
なお、
図8は、横軸に時間を取り、縦軸に検出値を取ったグラフである。
【0041】
図8において、
図8A〜
図8Dに示す位相差が0°〜135°の場合、
図8E〜
図8Hに示す位相差が180°〜315°の場合に比べて、検出値の触れ幅が大きいことが確認された。したがって、位相差が180°〜315°の場合に、濃度センサSN1の検知結果が安定化されることが確認された。
【0042】
(変更例)
以上、本発明の実施例を詳述したが、本発明は、前記実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲で、種々の変更を行うことが可能である。本発明の変更例(H01)〜(H05)を下記に例示する。
(H01)前記各実施例において、画像形成装置の一例としての複写機Uを例示したが、これに限定されず、プリンタ、FAX、あるいはこれら複数の機能を備えた複合機等に適用可能である。また、単色現像の画像形成装置に限定されず、多色、いわゆるカラーの画像形成装置により構成することも可能である。
【0043】
(H02)前記実施例において、トナーやキャリアの粒径等の具体的な数値は、実施例に例示した数値に限定されず、設計や仕様等に応じて変更可能である。
(H03)前記実施例において、滞留搬送オーガR3は省略することも可能である。
【0044】
(H04)前記実施例において、Dカット部31a,36aの面の成す角θが0度の場合に、撹拌羽根32および供給羽根37が回転方向に対して同一位相になるように設定されたものを例示したが、これに限定されない。例えば、切り欠き面31b、36bの成す角θが0度の場合に、撹拌羽根32および供給羽根37が回転方向に対して位相がことなるように構成することも可能である。
(H05)前記実施例において、各オーガR1,R2の軸31,36を同一径にし、且つ、羽根32,37の外形やピッチを共通にすることが望ましいが、異なるものとすることも可能である。