JP2006338029A - 現像カートリッジ及びこれを採用した電子写真方式の画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】現像カートリッジ及びこれを採用した電子写真方式の画像形成装置を提供すること。
【解決手段】少なくとも１つのオーガー２３、２４が設けられた収容部２９、トナーカートリッジ３８と収容部２９とを連結するトナー供給部２５と、オーガー２３、２４のうち、少なくとも１つと連動されつつトナーカートリッジから提供されたトナーを収容部に移送させるものであって、回転軸２８１に対して放射状に配置された複数の主羽根２８２を備える移送手段２８と、を備える現像カートリッジ２０。
【選択図】図１

Description

本発明は、画像形成装置に係り、より詳細には、カラー画像を形成するために順次に駆動される複数の現像カートリッジ及びこれを採用した電子写真方式の画像形成装置に関する。

一般的に、電子写真方式の画像形成装置は、一定の電位で帯電された感光媒体に光を走査して所望の画像に対応する静電潜像を形成し、この静電潜像をトナーを用いてトナー画像で現像した後、現像された画像を用紙に転写及び融着させて所望のカラー画像を形成する装置である。

カラー画像形成装置に使われる色相は、イエロー（Ｙ：ｙｅｌｌｏｗ）、マゼンタ（Ｍ：ｍｅｇｅｎｔａ）、シアン（Ｃ：ｃｙａｎ）及びブラック（Ｋ：ｂｌａｃｋ）であり、このような色相が重複されつつ所望のカラー画像を具現する。したがって、カラー画像形成装置は、４種の色相のトナーを各々保存している４個の現像カートリッジを必要とする。

このような４個の現像カートリッジが装着されるカラー画像形成装置は、単色の画像を具現する単色画像形成装置に比べてその体積が大きく、かつ構造的に複雑な構成を有している。

一方、現像カートリッジは、トナーを保存しているだけでなく、静電潜像を現像する現像ローラなど複数の構成品が装着されている。使用済みのトナーは、新たなトナーが保存された他の現像カートリッジに取り替えねばならない。

ところが、トナーの寿命に比べて他の構成品の寿命がさらに長いために、使用済みのトナーは、他の構成品の寿命がまだ残っているにも拘わらず、現像カートリッジを取り替えねばならないので、非経済的である。

したがって、トナーのみを別途に供給することによって、現像カートリッジを自己寿命に合わせて使用できる方法が研究されている。すなわち、トナーの保存されたトナーカートリッジと現像カートリッジとを分離し、使用済みのトナーは、新たなトナーが保存されているトナーカートリッジに取り替えることによって、新たなトナーを供給し、現像カートリッジは、その寿命に合わせて持続的に使用することである。

一方、ここで問題になるのは、トナーカートリッジを現像カートリッジに着脱自在に設けることによって、４個の現像カートリッジとトナーカートリッジをして、その機能を発揮させるために、どのように効率的に画像形成装置に配置（ｌａｙｏｕｔ）するかと、トナーカートリッジに保存されたトナーを現像カートリッジに安定的に供給するかである。

特に、後者の場合に、トナーカートリッジから現像カートリッジにトナーを供給される方式は、一般的に自由落下方式を利用している。自由落下方式は、トナーカートリッジに保存されたトナーを現像カートリッジに重力を利用して落下させることによって、トナーを供給する方式であって、トナーを現像カートリッジの構成部品上に落ちて初めて円滑にトナーを現像ローラに供給しうる。

しかし、画像形成装置の配置上、トナーカートリッジから落ちるトナーが現像カートリッジの構成品に直接落ちていないこともあるが、落ちた地点から現像カートリッジの構成品までの距離が遠くてトナーが円滑に供給され難い。

特開平０１−３０４４７８号公報 特開平０４−１９８９７１号公報 特開２００１−０４２６４５号公報

本発明は、問題点に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、トナーカートリッジから現像カートリッジにトナーが円滑に供給することが可能な、トナーの注入口から現像カートリッジ本体にトナーを移送させうるトナー移送部を備える、新規かつ改良されたトナーカートリッジ及びこれを採用した電子写真方式の画像形成装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、トナーカートリッジから供給されるトナーを利用して、感光媒体を現像させる現像カートリッジにおいて、少なくとも１つのオーガーが設けられた収容部と、トナーカートリッジと収容部とを連結するトナー供給部と、オーガーと連動されつつ、トナーカートリッジから提供されたトナーを収容部に移送させるものであって、回転軸に対して放射状に配された複数の主羽根を備える移送手段と、を備えることを特徴とする現像カートリッジが提供される。

収容部は、複数のオーガーを備えることができる。

主羽根は、少なくとも１つのオーガーと交差しつつ回転することができる。

複数の主羽根のうち、少なくとも１つの上下側には、各々少なくとも１つの突起部が設けられることができる。

複数の主羽根のうち、少なくとも１つは、各々回転方向に突出した少なくとも１つの補助羽根をさらに備えることができる。

少なくとも１つの補助羽根は、少なくとも１つの主羽根と鋭角をなすことができる。

移送手段は、トナー供給部に設けられていることができる。

また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、感光媒体、複数のトナーカートリッジと、複数のトナーカートリッジから各々トナーを供給されて感光媒体を現像させる、複数の現像カートリッジを備える電子写真方式の画像形成装置において、現像カートリッジは、少なくとも１つのオーガーが設けられた収容部と、収容部に設けられ、トナーカートリッジと収容部とを連結するトナー供給部と、オーガーと連動されつつ、トナーカートリッジから提供されたトナーを収容部に移送させるものであって、回転軸に対して放射状に配置された複数の主羽根を備える移送手段と、を備えることを特徴とする電子写真方式の画像形成装置が提供される。

収容部は、複数のオーガーを備えることができる。

主羽根は、少なくとも１つのオーガーと交差しつつ回転することができる。

複数の主羽根のうち、少なくとも１つの上下側には、各々少なくとも１つの突起部が設けられていることができる。

複数の主羽根のうち少なくとも１つは、各々回転方向に突出した少なくとも１つの補助羽根をさらに備えることができる。

少なくとも１つの補助羽根は、少なくとも１つの主羽根と鋭角をなすことができる。

移送手段は、トナー供給部に設けられていることができる。

よって、発明によれば、トナーカートリッジから、現像カートリッジへのトナーの供給を円滑にしうる。

以上説明したように、本発明による現像カートリッジ及びこれを採用した電子写真方式の画像形成装置によれば、トナー供給口にトナーを収容部に移送させる移送手段を備え、円滑かつ効率的に、トナーを供給することが出来、画像の品質の信頼性を確保しうる。

以下に添付した図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

図１を参照すれば、画像形成装置は、感光ドラム１０、複数の現像カートリッジ２０、複数のトナーカートリッジ３０、中間転写ベルト５１、第１転写ローラ５４、第２転写ローラ６０及び定着器７０を備える。

感光ドラム１０は、感光媒体の一例であって、円筒形の金属製ドラムの外周に光導電層が形成されたものである。感光媒体としては、感光ドラム１０の代りに感光ベルトが採用されることもある。感光ドラム１０の外周に隣接して感光ドラム１０を均一な電位で帯電させる帯電器の一例である、帯電ローラ１１が設けられている。転写後に感光ドラム１０に残留するトナーを除去するクリーニング手段１２が設けられている。

帯電ローラ１１は、感光ドラム１０の外周面と接触または非接触状態で回転しつつ電荷を供給して、感光ドラム１０の外周面を均一な電位で帯電させる。帯電ローラ１１の代りにコロナ放電器が採用されることもある。露光ユニット４０は、均一な電位を有するように帯電された感光ドラム１０に画像情報に該当する光を走査して静電潜像を形成する。露光ユニット４０は、一般的にレーザーダイオードを光源として使用する光走査装置（ＬＳＵ：Ｌａｓｅｒ Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｕｎｉｔ）が使われる。

複数のトナーカートリッジ３０Ｙ、３０Ｍ、３０Ｃ、３０Ｋは、イエロー（Ｙ：ｙｅｌｌｏｗ）、マゼンタ（Ｍ：ｍａｇｅｎｔａ）、シアン（Ｃ：ｃｙａｎ）、ブラック（Ｋ：ｂｌａｃｋ）色相のトナーが、各々収容されている。複数の現像カートリッジ２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０Ｋは、複数のトナーカートリッジ３０Ｙ、３０Ｍ、３０Ｃ、３０Ｋから各々色相に対応するトナーを供給されて感光ドラム１０に形成された静電潜像を、現像する。

現像カートリッジ２０は、感光ドラム１０と現像ギャップほど離隔された現像ローラ２１を備える。現像ギャップは、数十ないし数百ミクロン程度のものが望ましい。

本発明による画像形成装置は、複数の現像カートリッジ２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０Ｋが順次に作動されて画像を形成するマルチパス方式である。すなわち、マルチパス方式によれば、現像カートリッジ２０Ｋが選択され、現像カートリッジ２０Ｋが、作動された際には、現像カートリッジ２０Ｋの現像ローラ２１に、現像バイアスが印加され、残りの現像カートリッジ２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃの現像ローラ２１には、現象バイアスが印加されないか、またはトナーの現像を防止するための現像防止バイアスが印加されうる。また、選択され、作動された現像カートリッジ２０Ｋの現像ローラ２１のみ回転し、残りの現像カートリッジ２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃの現像ローラ２１は、回転しないこともありうる。

複数の現像カートリッジ２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０Ｋは、図２に示されたように、感光ドラム１０の走行方向に平行に設けられる。複数の現像カートリッジ２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０Ｋのトナー供給部２５は、複数の現像カートリッジ２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０Ｋの各々に設けられた、収容部２９の長手方向に交差して位置しており、複数のトナーカートリッジ３０Ｙ、３０Ｍ、３０Ｃ、３０Ｋが、互いに干渉されないように配置されうる。ここで、「交差して」とは、複数の現像カートリッジ２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０Ｋに設けられた、複数の収容部２９が、重なり合わないようにずらして配置され、複数の収容部２９がお互いに干渉しあわないように配置されることを意味する。

すなわち、図２に例示されるように、複数現像カートリッジ２０Ｍ、２０Ｃ、２０Ｋのトナー供給部２５に連結される、各々のトナーカートリッジ３０Ｍ、３０Ｃ、３０Ｋは、連結された複数現像カートリッジ２０Ｍ、２０Ｃ、２０Ｋに隣接するうち、少なくとも１つ上方の現像カートリッジ２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃによって占有される高さを共有する。よって、複数現像カートリッジ２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０Ｋ、は隣接して配置されることが可能となる。したがって、複数の現像カートリッジ２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、による現像形成装置の高さの増加を最小化しうる。ここで、占有される高さとは、現像形成装置の高さ方向の位置を意味し、上方とは画像形成装置の高さ方向の上方向を意味する。また、複数のトナーカートリッジ３０Ｙ、３０Ｍ、３０Ｃ、３０Ｋを着脱する場合、現像カートリッジ２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０Ｋとの干渉や、トナーカートリッジ３０Ｙ、３０Ｍ、３０Ｃ、３０Ｋ間での干渉がないように配置されうる。

図３〜図６を参照すれば、現像カートリッジ２０は、現像ローラ２１、供給ローラ２２及び複数のオーガー２３、２４が設けられる収容部２９と、収容部２９とトナーカートリッジ３０とを連結するトナー供給部２５と、トナーを収容部２９に移送させる移送手段２８とを備える。

現像ローラ２１は、感光ドラム１０に形成された静電潜像を、トナーを利用して現像する。現像ローラ２１の上側には現像ローラ２１の外周面に付着されるトナーの厚さを規正する規制ブレード２６が設けられている。

供給ローラ２２は、現像ローラ２１と接触されて回転しつつ摩擦帯電によってトナー（非磁性トナー）を現像ローラ２１に付着させる。

複数のオーガー２３、２４は、トナー供給部２５を通じて供給されるトナーを現像ローラ２１側に供給するものであって、複数の回転羽根２４１が複数オーガー２３、２４のオーガー回転軸２４２にそって設けられている。複数のオーガー２３、２４は、その移送方向が逆であることが望ましい。

トナー供給部２５は、収容部２９に設置されている。トナー供給部２５が、収容部２９に設置される位置の一例として、収容部２９から後方、すなわち、現像ローラ２１が設置された方向と反対の方向に延びた位置をとりうる。また、トナー供給部２５、上側には、トナーカートリッジ３０からトナーを供給される供給口２７が設けられている。トナーカートリッジ３０には、供給口２７と連通される流出口３１が設けられている。トナーカートリッジ３０は、流出口３１を開閉させるシャッター（図示せず）を備える。トナーカートリッジ３０が現像カートリッジ２０に装着されれば、当該シャッターは流出口３１を開放し、トナーカートリッジ３０が現像カートリッジ２０から分離されれば、当該シャッターは流出口３１を閉じる。

移送手段２８は、トナー供給部２５に回転可能に設けられており、複数の主羽根２８２、複数の補助羽根２８３及び複数の突起部２８４、２８５を備える。

複数の主羽根２８２は、回転軸２８１に対して放射状に配置されている。各主羽根２８２は、オーガー２４の回転羽根２４１に衝突するように設けられており、オーガー２４が回転すれば、回転羽根２４１が主羽根２８２と衝突するので、主羽根２８２は矢印方向に回転しつつトナーを収容部２９側に移送させる。

主羽根２８２は、オーガー２４の回転羽根２４１と衝突しつつ駆動するために、弾性変形が可能な材質からなることが望ましく、ゴムまたは軟性プラスチックで製作されることができる。

複数の補助羽根２８３は、主羽根２８２の端部に主羽根２８２の回転方向に向かって突設されている。複数の補助羽根２８３は、主羽根２８２の回転時に、共に回転しつつトナーをより多く移送させる役割を果たす。主羽根２８２に対する、補助羽根２８３の角度（θ）は、多様な角度をなすように設けられる。望ましくは、主羽根２８２に対する、補助羽根２８３の角度（θ）は、鋭角でありうる。ここで、主羽根２８２に対する、補助羽根２８３の角度（θ）とは、図４に示すように、主羽根２８２における、補助羽根２８３が突設された地点から回転軸２８１までの部位と、補助羽根２８３の突設方向との角度を示す。

複数の突起部２８４、２８５は、主羽根２８２の上下側に各々突設されている。上部突起部２８４は、トナー供給部２５内部の上側を通りつつ流出口３１から供給口２７に流入されるトナーを攪拌し、トナー供給部２５に落とす。下側突起部２８５は、トナー供給部２５の底面２５１に沿って、トナーを収容部２９側に移送させる役割を果たす。

中間転写ベルト５１は、支持ローラ５２、５３によって支持されて感光ドラム１０の回転線速度と同じ走行線速度で走行される。中間転写ベルト５１の長さは画像形成装置に使われる最大サイズの用紙Ｐの長さと同じか、少なくともそれより長くなければならない。

第１転写ローラ５４は、感光ドラム１０と対面し、感光ドラム１０に現像されたトナー画像を中間転写ベルト５１に転写させるための第１転写バイアスが印加される。第２転写ローラ６０は、中間転写ベルト５１と対面されるように設けられる。第２転写ローラ６０は、感光ドラム１０から中間転写ベルト５１にトナー画像が転写される間には、中間転写ベルト５１から離隔されていて、中間転写ベルト５１にトナー画像が完全に転写されれば、中間転写ベルト５１と所定圧力で接触される。第２転写ローラ６０には、トナー画像を用紙に転写させるための第２転写バイアスが印加される。

定着器７０は、用紙に転写されたトナー画像に熱と圧力とを加えてトナー画像を用紙に融着させる。

本実施形態により、トナーの供給を円滑に、効率的に、することが出来、画像の品質の信頼性を確保することが出来る。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到しうることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

本発明は、カラー画像を形成するために順次に駆動される複数の現像カートリッジを備える電子写真方式の画像形成装置に適用可能である。

本発明による移送手段を採用した現像カートリッジが適用される電子写真方式の画像形成装置の一実施例の概略的な構成図である。 図１に示された複数の現像カートリッジのトナー供給部の配置を示す斜視図である。 図１に示された現像カートリッジとトナーカートリッジの構成を示す分解斜視図である。 図３に示された移送手段を拡大して示す部分斜視図である。 図３に示された移送手段を示す断面図である。 図１に示された現像カートリッジを示す断面図である。

符号の説明

１０ 感光ドラム
１１ 帯電ローラ
１２ クリーニング手段
２０ 現像カートリッジ
２１ 現像ローラ
２２ 供給ローラ
２３、２４ オーガ
２５ トナー供給部
２６ 規制ブレード
２７ 供給口
２８ 移送手段
２９ 収容部
３０ トナーカートリッジ
３１ 流出口
５１ 中間転写ベルト
５２、５３ 支持ローラー
５４ 第１転写ローラ
６０ 第２転写ローラ
７０ 定着器
２４１ オーガー回転軸
２４２ オーガー回転軸
２５１ トナー供給部２５の底面
２８１ 回転軸
２８２ 主羽根
２８３ 補助羽根
２８４、２８５ 突起部

Claims (14)

1. トナーカートリッジから供給されるトナーを利用して感光媒体を現像させる現像カートリッジにおいて：
   少なくとも１つのオーガーが設けられた収容部と；
   前記トナーカートリッジと前記収容部とを連結するトナー供給部と；
   前記オーガーと連動されつつ、前記トナーカートリッジから提供されたトナーを前記収容部に移送させるものであって、回転軸に対して放射状に配された複数の主羽根を備える移送手段と；
   を備えることを特徴とする現像カートリッジ。
2. 前記収容部は、複数のオーガーを備えることを特徴とする請求項１に記載の現像カートリッジ。
3. 前記主羽根は、少なくとも１つのオーガーと交差しつつ回転することを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載の現像カートリッジ。
4. 前記複数の主羽根のうち、少なくとも１つの上下側には、各々少なくとも１つの突起部が設けられることを特徴とする請求項３に記載の現像カートリッジ。
5. 前記複数の主羽根のうち、少なくとも１つは、各々回転方向に突出した少なくとも１つの補助羽根をさらに備えることを特徴とする請求項３または４のいずれかに記載の現像カートリッジ。
6. 前記少なくとも１つの補助羽根は、前記少なくとも１つの主羽根と鋭角をなすことを特徴とする請求項５に記載の現像カートリッジ。
7. 前記移送手段は、前記トナー供給部に設けられていることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の現像カートリッジ。
8. 感光媒体、複数のトナーカートリッジと、前記複数のトナーカートリッジから各々トナーを供給されて感光媒体を現像させる複数の現像カートリッジを備える電子写真方式の画像形成装置において：
   前記現像カートリッジは、
   少なくとも１つのオーガーが設けられた収容部と；
   前記収容部に設けられ、前記トナーカートリッジと前記収容部とを連結するトナー供給部と；
   前記オーガーと連動されつつ、前記トナーカートリッジから提供されたトナーを前記収容部に移送させるものであって、回転軸に対して放射状に配置された複数の主羽根を備える移送手段と；
   を備えることを特徴とする電子写真方式の画像形成装置。
9. 前記収容部は、複数のオーガーを備えることを特徴とする請求項８に記載の現像カートリッジ。
10. 前記主羽根は、少なくとも１つのオーガーと交差しつつ回転することを特徴とする請求項８または９のいずれかに記載の電子写真方式の画像形成装置。
11. 前記複数の主羽根のうち、少なくとも１つの上下側には、各々少なくとも１つの突起部が設けられていることを特徴とする請求項１０に記載の電子写真方式の画像形成装置。
12. 前記複数の主羽根のうち少なくとも１つは、各々回転方向に突出した少なくとも１つの補助羽根をさらに備えることを特徴とする請求項１０または１１のいずれかに記載の電子写真方式の画像形成装置。
13. 前記少なくとも１つの補助羽根は、前記少なくとも１つの主羽根と鋭角をなすことを特徴とする請求項１２に記載の電子写真方式の画像形成装置。
14. 前記移送手段は、前記トナー供給部に設けられていることを特徴とする請求項８〜１３のいずれかに記載の電子写真方式の画像形成装置。

Images