JP2006053293A - 現像器及びそれを備えた画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、トナーが窓部に静電吸着するのを防止して正確なトナーの残量検知を行うことができる現像器及びそれを備えた画像形成装置を提供することを目的とするものである。
【解決手段】現像器２２の容器本体５０の底面に透明部材からなる窓部７３及び７５が取り付けられており、その内表面には帯電防止剤がコーティングされている。窓部７３及び７５の中央部分には残量検知部が設けられており、パドル６１及び６２に取り付けられたクリーニング部材８３及び８４が残量検知部を摺動してトナーを掻き取るようになっており、帯電防止剤をコーティングすることで、摺動する際の静電気の発生を抑えることができる。
【選択図】図３

Description

本発明は、静電潜像に現像剤を付着させて現像化するために用いられる現像器及びそれを備えた複写機、プリンタ、ファクシミリ装置などの画像形成装置に関する。

こうした画像形成装置では、現像器内の現像剤（トナー）の残量が少なくなると、現像器にトナーを補給したり、現像器自体を交換したりする必要がある。そのため現像器内の現像剤（トナー）の残量を検知することが一般に行われている。例えば、特許文献１では、トナー容器に透明部材からなる検知用窓部を設け、検知用窓部においてトナー残量を検知するようにし、アジテータに設けられたスクレーパで窓部の内表面に付着したトナーを掻き取るようにする点が記載されている。

また、特許文献２では、トナーを掻き取るスクレーパの材質が金属又はゴムを含む点が記載されており、特許文献３では、電極ローラから１成分現像剤を掻き取るスクレーパを導電性部材及び絶縁性部材から構成し、絶縁性部材を電極ローラに接触させ、導電性部材を電極ローラと電位差を有するように電気的に接続した点が記載されている。
特開２００１−３３１０３９号公報 特開平９−３１９２１０号公報 特開平６−２３０６６３号公報

特許文献１に記載された現像器のように、透明部材からなる検知用窓部を設けてトナーの残量検知を行う場合窓部の内表面にトナーが付着していると正確な残量検知を行うことができない。そのため特許文献１ではスクレーパにより窓部の内表面に付着したトナーを掻き取るようにしているが、トナー自体が帯電している場合窓部の内表面に静電吸着するようになり、スクレーパによりいったん掻き取られたトナーが再び窓部に静電吸着してしまうことが生じる。特に、重合トナーのように微粒子化され帯電量が大きくなるように設計されたトナーの場合には、スクレーパによる掻き取り動作では窓部に静電吸着してトナーの残量検知が正確に行うことができない。

そこで、本発明は、トナーが窓部に静電吸着するのを防止して正確なトナーの残量検知を行うことができる現像器及びそれを備えた画像形成装置を提供することを目的とするものである。

本発明に係る現像器は、現像剤を貯蔵すると共に前記現像剤を撹拌する撹拌手段を備えた補給室と、前記補給室に設けられた透明部材からなる窓部と、前記撹拌手段に取り付けられるとともに前記窓部の内表面を摺動して現像剤を掻き取る清掃手段とを備え、前記窓部の内表面には帯電防止剤がコーティングされていることを特徴とする。

本発明に係る別の現像器は、現像剤を貯蔵すると共に前記現像剤を撹拌する撹拌手段を備えた補給室と、前記補給室に設けられた透明部材からなる窓部と、前記撹拌手段に取り付けられるとともに前記窓部の内表面を摺動して現像剤を掻き取る清掃手段とを備え、前記窓部の内表面には導電剤がコーティングされていることを特徴とする。

さらに、上記の現像器において、前記撹拌手段及び前記清掃手段の少なくとも一部を導電部材で構成して互いに電気的に導通状態とされていることを特徴とする。さらに、前記清掃手段は、前記窓部の内表面を摺動する摺動部材に導電性ゴムを用いていることを特徴とする。

本発明に係る画像形成装置は、上記の現像器を備え、前記撹拌手段及び前記清掃手段が接地電位とされていることを特徴とする。

本発明に係る別の画像形成装置は、上記の現像器を備え、前記撹拌手段及び前記清掃手段が前記現像剤と同極性の電位とされていることを特徴とする。

本発明に係る現像器は、上記のような構成を有することで、透明部材からなる窓部の内表面が帯電防止剤でコーティングされているので、清掃手段により摺動されても帯電することがなく、現像剤の静電吸着を防止することができ、窓部を通して現像剤の残量検知を正確に行うことが可能となる。本発明者は、透明部材からなる窓部に現像剤が静電吸着するのは、窓部の内表面を清掃手段により摺動することで透明部材が帯電することが主因であると考え、窓部の内表面に帯電防止剤をコーティングしたところ、現像剤の吸着が抑止されたことから、本発明を知得するに至った。

同様に、窓部の内表面を導電剤でコーティングすることでも窓部を帯電しないようにすることができ、窓部への現像剤の静電吸着を防止することができる。

そして、撹拌手段及び清掃手段の少なくとも一部を導電部材で構成して互いに電気的に導通状態とすることで、清掃手段が窓部を摺動する際に帯電しないようにすることができ、窓部及び清掃手段の両方が帯電防止されて現像剤の窓部への静電吸着を確実に防止することが可能となる。さらに、清掃手段の摺動部材に導電性ゴムを用いることで、帯電を防止すると共にゴムによる弾性力により窓部に圧接して現像剤を効率よく掻き取ることができる。

また、本発明に係る画像形成装置は、上記の現像器の撹拌手段及び清掃手段を接地電位とすることで、確実に清掃手段の帯電防止を図ることができ、現像剤の窓部への静電吸着を確実に防止することが可能となる。また、上記の現像器の撹拌手段及び清掃手段を現像剤と同極性の電位とすることで、清掃手段が現像剤を掻き取る際に現像剤に対し電気的な反発力が生じ、より効率よく現像剤を掻き取ることができる。

以下、本発明に係る実施形態について詳しく説明する。なお、以下に説明する実施形態は、本発明を実施するにあたって好ましい具体例であるから、技術的に種々の限定がなされているが、本発明は、以下の説明において特に本発明を限定する旨明記されていない限り、これらの形態に限定されるものではない。

図１は、本発明に係る画像形成装置全体の概略断面図である。画像形成装置１の上部には原稿読取部２が配置され、その下部には、底面から給紙部３、記録部４が配されている。

原稿読取部２では、原稿カバー１０に設けられた原稿トレイ１１に載置された原稿が原稿搬送装置１２により読取位置に搬送されて、原稿排紙トレイ１３に排出される。読取位置には、原稿を光学的に読み取る読取装置１５を搭載した走査装置１６が原稿に対向するように配置されている。書籍等を読み取る場合には、原稿カバー１０を上方に回動してフラットベッドプラテン１４に書籍等の被読取部分を配置し、走査装置１６を矢印で図示するように移動させて読取動作が行われる。以上の構成は、いわゆるＡＤＦ及びフラットベッドタイプと称される従来の原稿読取装置と同様のものである。

給紙部３では、給紙カセット１７が配置されており、フラッパ１８に所定のサイズの用紙が複数枚積載されている。給紙カセット１７の右端部には、ピックアップローラ１９が配置されている。フラッパ１８は、積載された用紙の上面がピックアップローラ１９に圧接するように、図示しないバネ部材により上方に付勢されている。この状態でピックアップローラ１９が回転駆動すると、摩擦力により用紙が１枚ずつ用紙搬送路に給紙されるようになる。

給紙された用紙は、まずフィードローラ２０及びプレスローラ２１により記録部４に搬送される。記録部４では、搬送された用紙に記録するために、現像器２２、紙粉除去ローラ２３、コロナ帯電器２４、感光体ドラム２５、転写ローラ２６、露光ヘッド２７及び定着ローラ２８が備えられている。紙粉除去ローラ２３は、導電性のスポンジ等により構成され、転写後の感光体ドラム２５の表面に付着したトナーや紙粉を補足する。コロナ帯電器２４は、コロトロンからの放電により感光体ドラム２５の表面を一様に帯電する。紙粉除去ローラ２３及びコロナ帯電器２４により一様に帯電された感光体ドラム２３に、露光ヘッド２５で画像記録信号に応じて露光することで静電潜像が形成される。そして、後述するように、現像器２２内のトナーを感光体ドラム２５に形成された静電潜像に転移させて、静電潜像を可視像化する。転写ローラ２６は、用紙を挟んで感光体ドラム２５と対向する位置に設置されており、所定の電圧が印加されると感光体ドラム２５表面に形成されたトナー像が用紙に転写される。そして、転写されたトナー像は、定着ローラ２８及びプレスローラ２９によって挟持されて加熱・プレスされ用紙に定着される。定着された用紙は、排紙ローラ３０及びプレスローラ３１の間に挟持されて用紙排出トレイ３２に搬出される。

図１において、給紙部３から用紙排出トレイ３２までを一点鎖線で示したのが、用紙搬送路である。そして、用紙搬送路に沿って配設された搬送ローラ及び用紙ガイドが用紙搬送部を構成している。

また、装置本体の側面には、反転搬送ユニット４０が着脱自在に装着されており、その装着側面には、用紙搬出口４１及び用紙搬入口４２が形成されている。搬送ユニット４０内には、フィードローラ４３及びプレスローラ４４、フィードローラ４５及びプレスローラ４６の２対の搬送ローラが上下に配設されている。そして、図１の二点鎖線で示すように反転搬送路が、排紙ローラ３０と定着ローラ２８との間の用紙搬送路から分岐して、２対の搬送ローラ４３及び４４、４５及び４６の間を通り、ローラ対２０及び２１とピックアップローラ１９との間の用紙搬送路に合流するように形成される。

用紙の両面に記録を行う場合には、図１の一点鎖線で示す用紙搬送路に用紙を搬送して一方の面に記録した後排紙ローラ３０により用紙排紙トレイ３２に用紙を搬出し、用紙の後端部を排紙ローラ３０及びプレスローラ３１により挟持した状態で一旦搬出動作を停止する。そして、排紙ローラ３０を逆回転駆動して反転搬送路に用紙を後端から搬入し、フィードローラ４３及びプレスローラ４４で挟持して反転搬送路内を搬送していく。次に、フィードローラ４５及びプレスローラ４６で挟持してさらに搬送し、用紙をローラ対２０及び２１の間に当接させる。この状態で用紙搬送路に用紙を搬送すると、他方の面が感光体ドラム２５に対向して記録されるようになり、用紙の両面に記録が行われるようになる。

図２は、図１における記録部３に関する拡大断面図を示している。また、図３は、現像器２２に関する拡大断面図を示しており、図４は、現像器２２を上方からみた斜視図を示している。

上述したように、感光体ドラム２５の周囲には、現像器２２、紙粉除去ローラ２３、コロナ帯電器２４及び転写ローラ２６が配置されており、コロナ帯電器２４と現像器２２との間の隙間に、露光ヘッド２７からレーザー光が画像記録信号に応じて感光体ドラム２５の表面に照射されるようになっている。

現像器２２は、容器本体５０の上部に蓋体５１を溶着又はネジにより固定し密閉して構成される。容器本体５０の内部には、トナーの補給室として３つのトナー室５２、５３、５４が形成され、感光体ドラム２５側の側端部には現像ローラ５５及び供給ローラ５６を備えた供給室５７が形成されている。そして、第一のトナー室５２と供給室５７との間は、蓋体５１の下面から延びる隔壁板５８で仕切られており、隔壁板５８には補給開口部５９が穿設されている。

３つのトナー室５２、５３、５４は、図３に示すように現像器２２が画像形成装置１に装着された状態で水平方向に並列して配設されるように構成されており、各トナー室のほぼ中央部分には撹拌手段としてパドル６０、６１、６２が設けられている。図２において、紙面の垂直方向を現像器２２の前後方向とすると、各パドルの回転軸は、その前後方向の両端部を容器本体５０の前後フレームに軸支されて前後方向に沿うように設けられている。パドル６０の先端部には可撓性の樹脂フィルムからなるブレード６３が回転方向に沿うように取り付けられている。同様に、パドル６１にはブレード６４が取り付けられており、パドル６２にはブレード６５が取り付けられている。これらのブレード６３〜６５は共通の部材を用いている。容器本体５０の底面は、各パドルに取り付けられたブレードの回転動作の軌跡に沿うように断面円弧状に外側に湾曲した摺動面部６６、６７、６８が形成されている。

各トナー室５２〜５４に補給されたトナーは、摺動面部６６、６７、６８に貯蔵される。そして、パドル６０、６１、６２が回転すると、ブレード６３、６４、６５がそれぞれ摺動面部６６、６７、６８を摺動するように回転する。各ブレードの摺動動作でトナーはすくい上げられるようになり、各トナー室ではトナーの撹拌が行われてトナーの凝集に起因する劣化が防止される。また、図２に示すように、ブレード６３、６４、６５が反時計回りに回転することで、第三トナー室５４内のトナーは第二トナー室５３に移送され、第二トナー室５３のトナーは第一トナー室５２に移送されるようになる。そして、第一トナー室５２のトナーは、隔壁板５８の補給開口部５９から供給室５７に補給される。その際に、補給されるトナーは、第一トナー室５２でパドル６０により撹拌されて予備的な帯電が行われる。補給開口部５９は、前後方向にスリット状に開口しており、その開口幅及び開口位置を調整することで、第一トナー室５２から供給室５７に補給されるトナー量を調整することができる。

供給室５７に補給されたトナーは、供給ローラ５６が回転しながら現像ローラ５５に摺接することによって摩擦されて帯電され、現像ローラ５５の表面に担持される。現像ローラ５５には、供給されたトナーの層厚を規制する現像ブレード６９が現像ローラ５５の表面に近接して配設されている。現像ローラ５５と感光体ドラム２５とが回転しながら互いに摺接することで、現像ブレード６９により一定の層厚に規制されたトナー層が感光体ドラム２５の表面に形成された静電潜像に付着して現像される。

現像器２２は、前後方向に画像形成装置１に着脱されるようになっている。図２において、紙面の垂直方向の手前側を現像器２２の前面部とし、反対側を後面部すると、現像器２２を画像形成装置１に挿入する場合には、画像形成装置１内の本体フレーム７０に形成された装着スペースに後面部から挿入して装着する。現像器２２は、挿入された後画像形成装置１の本体フレーム７０に設けられた押圧機構７１により下方から容器本体５０が押し上げられて現像ローラ５５を感光体ドラム２５に当接した状態にセットされる。また、押圧機構７１の押圧動作に連動してトナー残量検知センサ７２が上昇し、摺動面部６７に設けられた透明部材からなる窓部７３の中にセットされる。同様にトナー残量検知センサ７４が現像器２２の装着動作に連動して上昇し、摺動面部６８に設けられた透明部材からなる窓部７５の中にセットされる。

押圧機構７１は、回転軸７６に固定されたカム部材７７に、基板７８に摺動自在に配設された押圧体７９の底面が当接している。そして、現像器２２が装着されると、押圧体７９の上面は現像器２２の底面にリブ状に形成された圧接部８０に対向するようになる。回転軸７６の端部に固定された図示せぬレバーを操作者が回動することでカム部材７７が時計回りに回転して押圧体７９を矢印方向に押し上げ、押圧体７９が圧接部８０を押圧して現像ローラ５５が感光体ドラム２５に当接した状態となる。また、トナー残量検知センサ７２を一方の端部に固定した揺動レバー８１の他方の端部は、カム部材７７に当接するように図示せぬ圧縮バネにより下方に付勢されており、カム部材７７が時計回りに回転すると、揺動レバー８１は軸８２を中心に時計回りに回転してトナー残量検知センサ７２が上昇するようになる。トナー残量検知センサ７４についても同様に押圧機構７１の押圧動作に連動して上昇するようにしてもよい。

パドル６１には、清掃手段としてクリーニング部材８３が取り付けられており、パドル６１の回転により窓部７３内を摺動してトナーを掻き取るようにされている。同様に、パドル６２には、クリーニング部材８４が取り付けられており、パドル６２の回転により窓部７５内を摺動してトナーを掻き取るようにされている。以下に、パドル６１、窓部７３及びクリーニング部材８３について説明するが、パドル６２、窓部７５及びクリーニング部材８４についても同様であるので、説明は省略する。

図４は、図３においてパドル６１の軸方向に沿った上下方向の概略断面図を示している。なお、図４では、理解を容易にするため、クリーニング部材８３が窓部７３内に配置された状態とされている。パドル６１の回転軸８５は、容器本体５０の前後フレームに軸支されており、回転軸８５のほぼ中央部分に突設された取付部８６にクリーニング部材８３がネジ止めされている。回転軸８５の一方の端部は、容器本体５０を貫通して外部に突出しており、突出部分に駆動用歯車８７が固定されている。

そして、回転軸８５の先端部８５ａは、駆動用歯車８７よりさらに外方に突出しており、現像器２２を画像形成装置１に装着した際に、図示せぬ接続端子が先端部８５ａに接触するようになっている。回転軸８５及び取付部８６は金属材料からなるため、先端部８５ａが接続端子と接触することにより回転軸８５及び取付部８６は装置本体と電気的に導通した状態となる。

図５は、図４において窓部７３の部分を拡大した断面図であり、トナー残量検知センサ７２が上昇して窓部７３にセットされた状態を示している。窓部７３は、合成樹脂製の透明材料を用いて一体成形されており、外側からみて凹溝内のほぼ中央部に下方に突出した残量検知部８８が形成されている。残量検知部８８には、図２に示すように、パドル６１に取り付けられたクリーニング部材８３の回転軌跡に沿って所定の溝幅に形成されており、残量検知部８８内のトナーは、クリーニング部材８３が残量検知部８８内を摺動する毎に一旦残量検知部８８外に排出される。クリーニング部材８３は、導電性ゴムからなる矩形状のシート体を複数枚重ねて構成されており、シート体の１枚の幅を残量検知部８８の溝幅よりわずかに大きくして、進行方向に直交する面に取り付けられている。したがって、残量検知部８８の両側部８９は、常にクリーニング部材８３のシート体が密着して摺動し一旦トナーが除去される。一方、トナー残量検知センサ７２は、残量検知部８８の一方の側にセットされる突出部９０及び他方の側にセットされる突出部９２を有しており、突出部９０の残量検知部８８に対向する側面に発光器９１が固定されており、突出部９２の残量検知部８８に対向する側面に受光器９３が固定されている。そして、受光器９３は発光器９１から残量検知部８８を透過した光を受光したか否かで検知信号が出力される。

残量検知部８８内をパドル６１の回転に同期してクリーニング部材８３が摺動する毎に発光器９１の光は残量検知部８８を透過して受光器９３に受光されて検知信号が出力される。補給室内にトナーが十分な量貯留されている場合には、クリーニング部材８３の摺動後残量検知部８８内が再びトナーで埋められるため、受光器９３は発光器９１の光を検知しなくなるが、補給室内のトナーの残量が少なくなると、残量検知部８８内を埋めるトナーが少なくなって残量検知部８８内がトナーで埋まるまでに時間がかかるようになって受光器９３は光を検知し続けるようになる。こうした検知信号の変化に基づいてトナー残量検知センサ７２は、トナーの残量を示す検知信号を装置本体の制御部に送信する。

窓部７３の内表面には、帯電防止剤をコーティングして形成した帯電防止層９４が積層されている。帯電防止剤は霧状にして塗布すればよい。また、刷毛等により塗布したり、液槽中に浸漬して帯電防止層を形成することもできる。帯電防止剤の粘度が高くそのままでは霧状にできない場合は、溶媒で希釈した帯電防止剤の溶液を用いてもよい。帯電防止剤としては透明で水溶性のものが好ましい。水溶性の帯電防止剤としては、例えばカチオン系界面活性剤タイプ、アニオン系界面活性剤タイプ、両性イオン系界面活性剤タイプ、非イオン系界面活性剤タイプまた高分子量鎖に上記親水基を結合したような高分子量の帯電防止剤等を好適に用いることができる。中でも、アニオン系界面活性剤タイプや両性イオン系界面活性剤タイプが好ましい。

このように窓部７３の内表面に帯電防止層９４を形成することで、クリーニング部材８３が残量検知部８８内を摺動する際に生じる静電気によるトナーの吸着を防止することができる。すなわち、窓部７３の内表面に静電気による帯電が抑えられるため、トナーの帯電量が大きくなっても、トナーが残量検知部８８の内面に吸着することはなく、クリーニング部材８３によりトナーが掻き取られた後発光器９１の光が吸着したトナーに遮られることがなくなって正確な残量検知を行うことができる。

また、帯電防止剤の代わりに導電剤をコーティングしても同様の作用効果を得ることができる。導電剤としては、酸化錫等の導電性成分を含む透明な液剤を用いて、スプレー等により窓部７３の内表面に塗布すればよい。

また、クリーニング部材８３と残量検知部８８との摺動による静電気の発生を抑えるためには、クリーニング部材８３を導電性材料で構成すると共にクリーニング部材８３を取り付けたパドル６１を導電性材料で構成すればよい。上記の実施形態では、クリーニング部材８３を導電性ゴムで構成し、回転軸８５及び取付部８６を金属材料で構成しているため、クリーニング部材８３に発生した静電気は取付部８６から回転軸８５に移動してクリーニング部材８３の帯電が防止される。この場合、回転軸８５の先端部８５ａに接触する接続端子を接地電位とすることで、クリーニング部材８３が接地電位状態となって帯電を確実に防止することができる。

また、先端部８５ａに接触する接続端子に装置本体側からトナーと同極性の電圧を印加しておくと、クリーニング部材８３がトナーと同極性の電位状態となり、クリーニング部材８３とトナーが反発し合うようになる。そのため、クリーニング部材８３が残量検知部８８内を摺動する際に、トナーを掻き取るとともにトナーが反発して残量検知部８の外に排出されるようになり、さらにクリーニング効果を高めることができる。

本発明に係る実施形態に関する画像形成装置全体の概略断面図である。 記録部に関する拡大断面図である。 現像器に関する拡大断面図である。 現像器のパドルの軸方向に沿った断面図である。 窓部付近の拡大断面図である。

符号の説明

１ 画像形成装置
２ 原稿読取部
３ 給紙部
４ 記録部
22 現像器
25 感光体ドラム
50 容器本体
51 蓋体
55 現像ローラ
70 本体フレーム
71 押圧機構
72 トナー残量検知センサ
73 窓部
74 トナー残量検知センサ
75 窓部
83 クリーニング部材
84 クリーニング部材
88 残量検知部

Claims (6)

1. 現像剤を貯蔵すると共に前記現像剤を撹拌する撹拌手段を備えた補給室と、前記補給室に設けられた透明部材からなる窓部と、前記撹拌手段に取り付けられるとともに前記窓部の内表面を摺動して現像剤を掻き取る清掃手段とを備え、前記窓部の内表面には帯電防止剤がコーティングされていることを特徴とする現像器。
2. 現像剤を貯蔵すると共に前記現像剤を撹拌する撹拌手段を備えた補給室と、前記補給室に設けられた透明部材からなる窓部と、前記撹拌手段に取り付けられるとともに前記窓部の内表面を摺動して現像剤を掻き取る清掃手段とを備え、前記窓部の内表面には導電剤がコーティングされていることを特徴とする現像器。
3. 前記撹拌手段及び前記清掃手段の少なくとも一部を導電部材で構成して互いに電気的に導通状態とされていることを特徴とする請求項１又は２に記載の現像器。
4. 前記清掃手段は、前記窓部の内表面を摺動する摺動部材に導電性ゴムを用いていることを特徴とする請求項３に記載の現像器。
5. 請求項３又は４に記載の現像器を備え、前記撹拌手段及び前記清掃手段が接地電位とされていることを特徴とする画像形成装置。
6. 請求項３又は４に記載の現像器を備え、前記撹拌手段及び前記清掃手段が前記現像剤と同極性の電位とされていることを特徴とする画像形成装置。

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