JP2003122105A - 現像剤搬送装置、現像装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 低コスト、小型化を図りつつ、現像に必要な
量の現像剤を過不足なく現像剤担持体に向けて搬送で
き、現像剤の現像剤担持体への供給過多による現像剤劣
化を防止することができる現像剤搬送装置、現像装置及
び画像形成装置を提供する。 【解決手段】 振動板８１上若しくはその近傍のトナー
が現像スリーブに向けて搬送されるよう上下に振動しな
がら上記現像スリーブに向けて伝播する振動波を振動板
８１で発生させるよう振動子８０を駆動させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、現像剤を収容する
現像剤容器内で現像剤を所定方向に搬送する現像剤搬送
装置、現像装置及び画像形成装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】複写機やレーザビームプリンタ等の画像
形成装置にあっては、現像装置等を保持し画像形成装置
本体に対して着脱自在なプロセスカートリッジに対し
て、その取り扱いの容易化等を図るべく小型化の要請が
強い。

【０００３】一方、多色画像の形成可能な画像形成装置
においては、潜像担持体である感光ドラム周りに複数の
現像装置、クリーニング器、帯電器等が配設されるた
め、これらの機器を有するプロセスカートリッジの小型
化を図るためには、感光ドラムの小型化や現像装置の現
像剤容器の薄型化が必要となる。

【０００４】現像剤容器の体積を変更せずに薄型化を図
る場合、必然的に現像剤容器は感光ドラムの軸線方向に
幅広化若しくは奥行きが長くなる。軸線方向への幅広化
は、画像形成装置本体サイズの大型化に直結するので奥
行きを伸ばすほうが望ましい。現像装置の現像領域にお
いては、現像スリーブに十分な現像剤を供給できるよ
う、該現像スリーブに現像剤を供給するための供給ロー
ラ等に一定量の現像剤が接するような現像剤保持領域を
確保する必要があり、従来では、現像剤搬送装置とし
て、現像剤容器内の撹拌羽根が回転駆動されて、現像剤
をこの領域に向けて送っていた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来に
あっては、撹拌羽根の回転数は制御されていなかったの
で撹拌羽根でトナーを現像剤保持領域に送るとき、現像
剤容器のトナー残量が多い場合は、撹拌羽根１回の回転
による現像剤の送り量が多すぎることがあった。これに
より、トナーの送り量が多すぎると供給ローラ近辺でト
ナーが押し込まれた状態になり、現像剤同士、現像剤と
供給ローラの過剰な摺擦で現像剤の劣化を促進してしま
う。

【０００６】又、装置本体の小型化に伴い、現像カート
リッジを小型化のため薄くする場合、上述のように現像
剤容器は平たい形状になり、現像剤容器に詰まった現像
剤をすべて送り出すには従来よりも多くの数の撹拌羽根
が必要となった。これにより、数が増えた撹拌羽根を駆
動するための駆動機構も複雑になり、コスト上昇の要因
となっていた。又、撹拌羽根が増えた分、現像剤容器に
収容可能な現像剤の体積が減るので、あまり薄型にする
ことはできなかった。

【０００７】特開平６−１１０３５７には、振動環境下
に、下り勾配に粉体搬送面を配置した粉体搬送装置が提
案されているが、粉体搬送面を下り勾配として設置した
場合、現像剤容器を水平配置する場合、無駄分が増えて
しまい小型化にはならない。現像剤容器そのものを斜め
に配置すると、露光手段も必然的に斜め配置とする必要
があり、ひいては装置本体が大型化してしまうこととな
る。

【０００８】そこで、本発明は、低コスト、小型化を図
りつつ、現像に必要な量の現像剤を過不足なく現像剤担
持体に向けて搬送でき、現像剤の現像剤担持体への供給
過多による現像剤劣化を防止することができる現像剤搬
送装置、現像装置及び画像形成装置の提供を目的とす
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本出願によれば、上記目
的は、現像剤を収容する現像剤容器内で現像剤を所定方
向に搬送する現像剤搬送装置において、上記現像剤容器
内の底部に沿って配設される振動可能な振動板と、該振
動板に接合され上記現像剤容器内に配設される少なくと
も一つの振動子と、該振動子を駆動する駆動手段とを備
え、該駆動手段は、上記振動板上若しくはその近傍の現
像剤が上記所定方向に搬送されるよう上下に振動しなが
ら上記所定方向に伝播する振動波を上記振動板で発生さ
せるよう上記振動子を駆動可能であるという第一の発明
によって達成される。

【００１０】又、本出願によれば、上記目的は、第一の
発明において、振動子は、振動板の現像剤積載面に対し
該振動子の振動方向が略垂直となるよう上記振動板に接
合されているという第二の発明によっても達成される。

【００１１】更に、本出願によれば、上記目的は、第一
の発明又は第二の発明において、振動子は複数設けら
れ、駆動手段は各振動子間で位相差をもって各振動子を
駆動するようになっているという第三の発明によっても
達成される。

【００１２】又、本出願によれば、上記目的は、現像剤
容器と、潜像を担持する潜像担持体に接触若しくは近接
して配設され上記現像剤容器からの現像剤を担持する現
像剤担持体とを備え、該現像剤担持体からの現像剤が上
記潜像担持体に付与されることにより上記潜像を現像剤
像として可視化する現像装置であって、第一の発明乃至
第三の発明のいずれかの現像剤搬送装置を備え、該現像
剤搬送装置は、現像剤容器内で現像剤を上記現像剤担持
体に向けて搬送するようになっているという第四の発明
によっても達成される。

【００１３】更に、本出願によれば、上記目的は、一連
の画像形成プロセスによって形成された画像を記録材に
記録する画像形成装置であって、潜像担持体と、第四の
発明の現像装置とを備えるという第五の発明によっても
達成される。

【００１４】又、本出願によれば、上記目的は、第五の
発明において、現像装置は、画像形成装置本体に対して
着脱自在となっているという第六の発明によっても達成
される。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態に関し
て、添付図面に基づき説明する。

【００１６】（第一の実施形態）先ず、本発明の第一の
実施形態について説明する。

【００１７】図１は、本実施形態にかかる画像形成装置
の一例たるインライン方式の電子写真画像形成装置の概
略構成を示す模式的断面図である。

【００１８】図１において、中間転写ベルト１は、複数
の支持部材である駆動ローラ２、対向ローラ３、テンシ
ョンローラ４の各ローラにより張架され、図中矢印方向
に回転する。中間転写ベルト１の周面には異なる色画像
を形成する複数のプロセスユニットＹ（yellow）、Ｍ
（magenta）、Ｃ（cyan）、ＢＫ（black）が中間転写ベ
ルトの回転方向に一列に配置されており、各プロセスユ
ニット内の潜像担持体たる感光体ドラム１１，１２，１
３，１４が中間転写ベルト１を介して転写ローラ５１，
５２，５３，５４に当接されている。

【００１９】ここで、本実施形態の画像形成装置の画像
形成プロセスについて説明する。

【００２０】先ず、プロセスユニット内の画像形成プロ
セスについて説明する。説明はyellowのプロセスユニッ
トＹを用いて行うが、他の色のプロセスユニットも同様
である。

【００２１】図２にプロセスユニットの構成を示す。

【００２２】感光体ドラム１１は帯電装置２１によって
一様に帯電され、画像露光装置３１からの走査光により
潜像を形成される。この潜像は現像装置４１によって現
像され、感光体ドラム１１上にトナー像が形成される。
後述する転写プロセスで転写されなかった転写残トナー
はクリーニング装置６１によって除去される。

【００２３】次に、転写プロセスについて説明する。

【００２４】一般的に用いられる反転現像方式におい
て、感光体ドラムが例えば負極性のＯＰＣ感光体ドラム
の場合、露光部を現像する際には負極性トナーが用いら
れる。従って、転写ローラ５１〜５４にはバイアス電源
７１〜７４から正極性の転写バイアスが印加される。

【００２５】実際のプリントプロセスにおいては、中間
転写ベルト１の移動速度と各プロセスユニットの転写位
置間の距離を考慮して、中間転写ベルト上に形成される
各色のトナー像の位置が一致するタイミングでプロセス
ユニットでの画像形成と転写プロセスを行い、中間転写
ベルト１がプロセスユニットＹ，Ｍ，Ｃ，ＢＫを一度通
過する間に中間転写ベルト１上にトナー像が形成される
（１次転写）。中間転写ベルト１上にトナー像が完成さ
れた後、２次転写ローラ５７が中間転写ベルト１に圧接
され（図１の状態）、更に中間転写ベルト１の回転と同
期して給送手段であるレジストローラ対５６近辺の所定
の位置で待機していた記録材Ｓが中間転写ベルト１と２
次転写ローラ５７のニップ部に送り出される。

【００２６】ここで、２次転写ローラ５７にはトナーと
逆極性の電圧が印加されており、中間転写ベルト１上の
トナー像は、一括して記録材Ｓに転写される。

【００２７】この後、記録材Ｓは定着装置７０に通さ
れ、上記トナー像が定着される。

【００２８】ここで、本実施形態の現像剤搬送装置のト
ナー搬送量について、従来の現像剤搬送装置と比較して
説明する。

【００２９】先ず、図４を用いて従来の現像剤搬送装置
の一例について説明する。

【００３０】従来の現像剤搬送装置にあっては、現像剤
容器たるトナー容器４２内にはトナー撹拌羽根４３が配
設され、これの回転により、現像剤担持体たる現像スリ
ーブ４５へのトナー供給のための供給ローラ４４の近傍
のトナー保持領域へトナーを搬送する。トナー撹拌羽根
の形状や回転数は、トナー残量が少なくなった状態でも
トナー保持領域へトナーを搬送できるようにして決めら
れる。

【００３１】このようにして決めたトナー撹拌羽根４３
の回転回数とトナー排出総量の関係を知るために、Ａ４
サイズの現像カートリッジから供給ローラ４４、現像ス
リーブ４５を取り去りトナー撹拌羽根が搬送したトナー
の質量をはかりにて計測した。その結果を図５に示す。
トナー撹拌羽根４３の回転回数が３０回に達した時点で
トナー容器４２中のトナーの約８０％、１６０ｇを排出
してしまう搬送力をもっている。又、トナー撹拌羽根４
３の１分間あたりの回転数が異なっても、トナー撹拌羽
根４３の総回転回数とトナー排出量の関係には変化が無
い。

【００３２】ところが、トナー像を現像するのに必要な
トナーの量は、ベタ画像（トナー載り量０．６ｍｇ／ｃ
ｍ²）の場合であっても、約０．３４ｇ（Ａ４サイズ）
と極僅かであるので、上記のようなトナー排出能力は明
らかに過剰である。過剰供給を改善するには、トナー残
量検知手段（図示せず）の情報に基づいて撹拌の回転数
を制御することが考えられる。しかし、上述したよう
に、トナー撹拌羽根４３の１回転あたりの送り量は、回
転数を遅くしても変化が無いので、改善効果は少ない。
又、撹拌回転数を制御するには撹拌専用の独立した駆動
手段が必要になってしまう。

【００３３】本発明による振動子及び振動板にてトナー
を搬送する実験を行った。

【００３４】図３は、本実施形態にかかる現像剤搬送装
置たるトナー搬送装置の概略構成を示す図である。

【００３５】本実施形態のトナー搬送装置としては、図
３に示すように、圧電素子である振動子８０と、これに
固定した厚さ１００μｍのスチール薄膜である振動板８
１とが現像剤容器たるトナー容器４２の底部に配設さ
れ、駆動手段たる駆動回路（図示せず）が、振動子８０
と上記駆動回路とを接続する接続手段８３を介して、振
動子８０を振動させるよう構成されている。

【００３６】本実施形態のトナー搬送装置における経過
時間とトナー排出量との関係を調べた結果を図６に示
す。

【００３７】トナー容器４２のトナー保持領域近傍と、
そのトナー保持領域からトナー容器４２奥側とに圧電素
子である振動子８０が設置され、これにまたがるように
振動板８１を密着させた状態で、上記駆動回路が、振動
の位相差を与えて圧電素子に１００Ｖを与えて振動させ
ると８．５ｇ／分のトナー排出量を確認することができ
た。上記のような位相差を与えることで、振動板８１上
に進行波が発生し、これが振動板８１上のトナーを搬送
する。位相差を与えないとトナーはその場で振動するだ
けで、トナー保持領域に移動することは無かった。

【００３８】尚、上記の振動波の波形としては矩形波、
三角波、サイン波、のこぎり波、どれを与えても良い。

【００３９】又、振動板８１の材質は、比弾性率が高
く、軽量なものが望ましい。本実験では厚さ１００μｍ
のスチール薄膜を用いたが、アルミニウム、ボロン化チ
タン等を用いても良い。

【００４０】本発明のトナー搬送装置を組み込んだ現像
装置を紙送り速度９４ｍｍ/秒のカラーレーザープリン
ターの現像装置として適用し、ベタ画像を連続して出力
させてみたところ、トナーが容器から無くなってしまう
まで、紙上には均一なベタ画像を形成したのを確認し
た。

【００４１】又、１％という低い印字率で（低いトナー
消費率で）連続して画像を出力させてみたが、トナーが
容器から無くなってしまうまでトナー劣化に起因する画
像不良は認められなかった。又、この間の現像装置の駆
動トルクが上昇してしまうことも無かった。

【００４２】一方、従来通りのトナー撹拌羽根４３を用
いた搬送では、１％という低い印字率で（低いトナー消
費率で）連続して画像を出力させてみたところ、トナー
が容器から無くなってゆくにつれ、トナー劣化に起因す
る転写効率の低下が確認された。又、この間現像装置の
駆動トルクは、劣化トナーが供給ローラに詰まってゆく
ため、徐々に上昇していった。

【００４３】（第二の実施形態）次に本発明の第二の実
施形態について説明する。尚、上述の第一の実施形態と
同様の構成に関しては、同一符号を付し、その説明を省
略する。

【００４４】第二の実施形態では、振動子８０´の変位
方向に対し、振動板８１´のトナー積載面は略垂直に固
定された構造としたものである。図７にその模式図を示
す。

【００４５】本実施形態にあっては、圧電素子である振
動子８０´の変位方向に対し垂直に厚さ１００μｍのス
チール薄膜である振動板８１´の端部を振動子８０´に
固定し、もう一方の端部は自由端のままとした。そし
て、駆動手段たる駆動回路（図示せず）が振動子８０´
を振動させることにより、トナー容器４２の底部に配設
された薄膜の振動板８１´を振動させてトナー搬送がな
される。

【００４６】尚、上記の振動波の波形は、のこぎり波が
良い。この構成では、振動子８０´の振動の方向がトナ
ー搬送方向と略一致する。そのため、振動板８１´の振
動はサイン波、三角波、矩形波等では、振動板８１´上
のトナーはその場で振動するのみで、搬送することはで
きない。

【００４７】又、振動板８１´の材質は、比弾性率が高
く、軽量なものが望ましい。本実験では厚さ１００μｍ
のスチール薄膜を用いたが、アルミニウム、ボロン化チ
タン等を用いても良い。

【００４８】

【発明の効果】以上説明したように、本出願にかかる第
一の発明によれば、駆動手段が、振動板上若しくはその
近傍の現像剤が所定方向に搬送されるよう上下に振動し
ながら該所定方向に伝播する振動波を上記振動板で発生
させるよう上記振動子を駆動可能となっているので、低
コスト、小型化を図りつつ、現像に必要な量の現像剤を
過不足なく現像剤担持体に向けて搬送でき、現像剤の現
像剤担持体への供給過多による現像剤劣化を防止するこ
とができる。

【００４９】又、本出願にかかる第二の発明によれば、
駆動手段が、振動板上若しくはその近傍の現像剤が所定
方向に搬送されるよう、振動板の現像剤積載面に対し略
垂直に振動しながら該所定方向に伝播する振動波を上記
振動板で発生させるよう上記振動子を駆動可能となって
いるので、低コスト、小型化を図りつつ、現像に必要な
量の現像剤を過不足なく現像剤担持体に向けて搬送で
き、現像剤の現像剤担持体への供給過多による現像剤劣
化を防止することができる。

【００５０】更に、本出願にかかる第三の発明によれ
ば、駆動手段が、振動板上若しくはその近傍の現像剤が
所定方向に搬送されるよう上下に振動しながら該所定方
向に伝播する振動波を上記振動板で発生させるよう各振
動子間で位相差をもって各振動子を駆動可能となってい
るので、低コスト、小型化を図りつつ、現像に必要な量
の現像剤を過不足なく現像剤担持体に向けて搬送でき、
現像剤の現像剤担持体への供給過多による現像剤劣化を
防止することができる。

【００５１】又、本出願にかかる第四の発明によれば、
駆動手段が、振動板上若しくはその近傍の現像剤が所定
方向に搬送されるよう上下に振動しながら該所定方向に
伝播する振動波を上記振動板で発生させるよう上記振動
子を駆動可能となっているので、低コスト、小型化を図
りつつ、現像に必要な量の現像剤を過不足なく現像剤担
持体に向けて搬送でき、現像剤の現像剤担持体への供給
過多による現像剤劣化を防止することができる。

【００５２】更に、本出願にかかる第五の発明によれ
ば、駆動手段が、振動板上若しくはその近傍の現像剤が
所定方向に搬送されるよう上下に振動しながら該所定方
向に伝播する振動波を上記振動板で発生させるよう上記
振動子を駆動可能となっているので、低コスト、小型化
を図りつつ、現像に必要な量の現像剤を過不足なく現像
剤担持体に向けて搬送でき、現像剤の現像剤担持体への
供給過多による現像剤劣化を防止することができる。

【００５３】又、本出願にかかる第六の発明によれば、
駆動手段が、振動板上若しくはその近傍の現像剤が所定
方向に搬送されるよう上下に振動しながら該所定方向に
伝播する振動波を上記振動板で発生させるよう上記振動
子を駆動可能となっているので、低コスト、小型化を図
りつつ、現像に必要な量の現像剤を過不足なく現像剤担
持体に向けて搬送でき、現像剤の現像剤担持体への供給
過多による現像剤劣化を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一の実施形態にかかる画像形成装置
の概略構成を示す図である。

【図２】図１の画像形成装置本体に対して現像装置を着
脱自在とするプロセスユニットの概略構成を示す図であ
る。

【図３】本発明の第一の実施形態における現像剤搬送装
置の概略構成を示す図である。

【図４】従来における撹拌羽根を用いた現像剤搬送装置
を説明するための図である。

【図５】従来における撹拌羽根を用いた現像剤搬送装置
での撹拌羽根の回転回数と現像剤搬送量との関係を示す
図である。

【図６】本発明の第一の実施形態における現像剤搬送装
置での振動子による振動板の振動時間と現像剤搬送量と
の関係を示す図である。

【図７】本発明の第二の実施形態における現像剤搬送装
置の概略構成を示す図である。

【符号の説明】

１１，１２，１３，１４ 感光体ドラム（潜像担持体） ４１ 現像装置 ４２ トナー容器（現像剤容器） ４５ 現像スリーブ（現像剤担持体） ８０ 振動子 ８１ 振動板 ８０ 振動子´ ８１ 振動板´ Ｓ 記録材

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 現像剤を収容する現像剤容器内で現像剤
   を所定方向に搬送する現像剤搬送装置において、上記現
   像剤容器内の底部に沿って配設される振動可能な振動板
   と、該振動板に接合され上記現像剤容器内に配設される
   少なくとも一つの振動子と、該振動子を駆動する駆動手
   段とを備え、該駆動手段は、上記振動板上若しくはその
   近傍の現像剤が上記所定方向に搬送されるよう上下に振
   動しながら上記所定方向に伝播する振動波を上記振動板
   で発生させるよう上記振動子を駆動可能であることを特
   徴とする現像剤搬送装置。
2. 【請求項２】 振動子は、振動板の現像剤積載面に対し
   該振動子の振動方向が略垂直となるよう上記振動板に接
   合されていることとする請求項１に記載の現像剤搬送装
   置。
3. 【請求項３】 振動子は複数設けられ、駆動手段は各振
   動子間で位相差をもって各振動子を駆動するようになっ
   ていることとする請求項１又は請求項２に記載の現像剤
   搬送装置。
4. 【請求項４】 現像剤容器と、潜像を担持する潜像担持
   体に接触若しくは近接して配設され上記現像剤容器から
   の現像剤を担持する現像剤担持体とを備え、該現像剤担
   持体からの現像剤が上記潜像担持体に付与されることに
   より上記潜像を現像剤像として可視化する現像装置であ
   って、請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の現
   像剤搬送装置を備え、該現像剤搬送装置は、現像剤容器
   内で現像剤を上記現像剤担持体に向けて搬送するように
   なっていることを特徴とする現像装置。
5. 【請求項５】 一連の画像形成プロセスによって形成さ
   れた画像を記録材に記録する画像形成装置であって、潜
   像担持体と、請求項４に記載の現像装置とを備えること
   を特徴とする画像形成装置。
6. 【請求項６】 現像装置は、画像形成装置本体に対して
   着脱自在となっていることとする請求項５に記載の画像
   形成装置。