JP2007206245A - 現像ユニット - Google Patents

Abstract

【課題】満杯以上に現像剤を補給することによる画質の低下を防止することにある。
【解決手段】現像ユニットは、画像データに基づいてカラー画像を形成する現像ユニットであって、複数の現像器１６と、トナー搬送部材１８と、トナー量検出部４０とを備えている。複数の現像器１６は、外部から現像剤を補給するためのトナー補給口２２を有し、それぞれ現像剤を内部に収納している。トナー搬送部材１８は、現像器１６に補給された現像剤を現像器１６内で均一になるようにトナー補給口２２から現像器１６全体に搬送する。トナー量検出部４０は複数の現像器１６内に存在する現像剤の量を検出する。また、トナー補給口２２とトナー量検出部４０との距離は、内部に収納している現像剤の流動性が悪い現像器１６ほど短い。
【選択図】図１

Description

本発明は、現像ユニット、特に、画像データに基づいてフルカラー画像を形成する現像ユニットに関する。

フルカラーの画像を形成するための画像形成装置は、例えば内部にシアン、マゼンダ、イエロー、ブラックの色の現像剤を収納する４つの現像器を備えている。この画像形成装置は、現像剤の残量を画像のドットカウントなどによって検出しており、画像形成を行うことによって現像剤が減少すると外部に備えられたトナー収容部から現像剤を補給する（特許文献１参照）。

ここで、画像形成装置には、発光部と受光部とを備え、受光部が受光した受光量によって現像剤が一定量以上存在するかどうかを検出するものが存在する。このような画像形成装置では、補給された現像剤は現像器内の現像剤が均一になるように搬送部材によって全体に搬送される。そして、発光部が発光した光を受光部で受光できなくなったとき、すなわち現像剤によって発光部が発光した光が遮断されたときに現像剤の補給を停止するようになっている。
特開２００５−３０８９６２号公報

このような画像形成装置では、種々の現像剤が使用されるが現像剤によっては流動性が異なっている。特に流動性の悪い現像剤の場合は、トナーが適切に補給されない場合がある。すなわち、流動性の悪い現像剤は、満杯（予定していた現像剤の補給量を補給した状態）まで補給が行われているにもかかわらず、残量の検出を行っている場所まで搬送されるのが流動性の良い現像剤に比べて遅れるために満杯ではないと判断され、現像剤が満杯以上に補給されてしまう場合がある。

このように、満杯以上に現像剤が補給されると、現像剤の自重やトナーどうしの摩擦などによって現像剤にストレスがかかり、現像剤が劣化することが考えられる。現像剤が劣化すると画質が低下する可能性がある。

本発明の課題は、満杯以上に現像剤を補給することによる画質の低下を防止することにある。

請求項１に係る現像ユニットは、画像データに基づいてフルカラー画像を形成する現像ユニットであって、複数の現像器と、現像剤搬送部材と、検出部とを備えている。複数の現像器は、外部から現像剤を補給するための補給口を有し、それぞれ現像剤を内部に収納している。現像剤搬送部材は、現像器に補給された現像剤を現像器内で均一になるように補給口から現像器全体に搬送する。検出部は複数の現像器内に存在する現像剤の量を検出する。また、補給口と検出部との距離は、内部に収納している現像剤の流動性が悪い現像器ほど短い。

この現像ユニットでは、画像の形成に伴って現像器内の現像剤が消費される。そして、現像器内の現像剤が減少すると、外部から現像器の補給口を通して現像剤が補給される。現像剤が補給口から補給されると、現像剤搬送部材によって現像器全体に搬送され、検出部によって現像剤の量が検出される。検出部によって現像剤の量が一定に達したことが検出されると、現像剤の補給が停止される。

ここでは、流動性の悪い現像剤が収納されている現像器は、その補給口が検出部の近くに配置されている。このために、現像剤の流動性が悪く現像剤の搬送が遅れることによって満杯以上に現像剤を補給するのを防止でき、このために画質の低下を防止できる。

請求項２に係る現像ユニットは、請求項１に記載の現像ユニットであって、複数の現像器のうち第１の現像器は粉砕法によって製造されるトナーを含む現像剤を収納し、第２の現像器は重合法によって製造されるトナーを含む現像剤を収納し、第１の現像器の補給口と検出部との距離は第２の現像器の補給口の距離より短い。

ここでは、粉砕法によって製造されるトナーの搬送が遅れて満杯以上にトナーを補給するのを防止でき、このために画質の低下を防止できる。

請求項３に係る現像ユニットは、請求項１または２に記載の現像ユニットであって、検出部は１つのセンサ部を有し、複数の現像器は回転可能なフレームに支持されており、１つのセンサ部によって複数の現像器の現像剤の量を検出する。

ここでは、１つのセンサ部によって複数の現像器の現像剤の量を検出することができるために経済的になる。

本発明は、満杯以上に現像剤を補給することによる画質の低下を防止することができる。

図１に本発明の一実施形態によるカラー画像形成装置としてのカラープリンタ１の概略を示す。

このカラープリンタ１は、図示しないコンピュータ等に接続されており、コンピュータ等から送られてくる画像データに基づいてカラー画像を用紙に印刷可能な装置である。また、このカラープリンタ１は、図１において右側がオペレータが操作する側であり、以下では、図１における装置の右側を手前側、左側を奥側とする。

カラープリンタ１は、画像を形成するための画像形成部１２と、画像形成部１２にトナーを補給するためのトナー補給部５０と、図６に示すトナー補給部５０によるトナー補給量を調整するトナー量検出部４０と、画像形成部１２で形成された画像を定着する定着装置９と、画像形成部１２や定着装置９等に用紙を搬送する用紙搬送部５１と、用紙搬送部５１に用紙を給紙する給紙部５２とを有する。ここで、図６はトナー量検出部４０の模式図である。

画像形成部１２は、表面に静電潜像やトナー像が形成される感光体ドラム２と、トナーを感光体ドラム２に供給するための回転現像装置３と、感光体ドラム２にレーザ光を照射するレーザユニット４と、感光体ドラム２のトナー像が転写される中間転写ベルト７と、中間転写ベルト７のトナー像を用紙に転写するための２次転写ローラ８とを有している。

感光体ドラム２は、表面に静電潜像が形成されるものであり、装置のほぼ中央に回転自在に設けられ、その回転軸は装置の手前側から見て横方向に延びるように、すなわち図１の紙面に対して垂直に延びるように設けられている。感光体ドラム２の上部には、感光体ドラム２の表面を一様に帯電するための帯電ローラ１０が設けられている。また感光体ドラム２の側方には、感光体ドラム２の表面に残留したトナーや付着物を清掃するためのドラムクリーニング装置１１が設けられている。

回転現像装置３の全体斜視図を図３に示す。回転現像装置３は、感光体ドラム２に形成された静電潜像を各色のトナーによって現像するものであり、感光体ドラム２に隣接して、中心が感光体ドラム２の中心とほぼ同じ高さ位置になるように設けられている。この回転現像装置３は、回転枠１５と、４色のトナーに対応して設けられ回転枠１５に支持された４つの現像器１６とを有している。回転枠１５は、感光体ドラム２の回転軸と平行な軸の回りに回転自在な円筒形状であり、図示しないモータやギアを含む駆動機構によって回転させられるようになっている。また、回転枠１５は、回転軸の中心から放射状に延びる仕切枠によって円周方向に４等分された４つの区画を有しており、各区画にイエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの４つのトナー色に対応した現像器１６が配置されている。ここで、ブラックのトナーは粉砕法によって製造されており、イエロー・シアン・マゼンダの色のトナーは重合法によって製造されている。

現像器１６の断面図を図５に示す。各現像器１６は、それぞれほぼ同様の構成であって、感光体ドラム２にトナーを供給する現像ローラ１７と、トナーが均一になるようにトナーを搬送・撹拌するトナー搬送部材１８（現像剤搬送部材）と、現像ローラ１７にトナーを供給するトナー供給ローラ１９と、内部にトナーを収納する容器本体１４とを備える。

現像ローラ１７は、感光体ドラム２に対向して配置された部材であって、円柱状の部材である。また、現像ローラ１７は回転現像装置３の回転軸と平行に設置される回転軸を中心に回転する。容器本体１４は、内部にトナーを収容可能なスペースを有しており、トナー補給を行うためのトナー補給口２２（補給口）を備えている。トナー補給口２２は、現像器１６の表面に後述するトナー供給パイプ２５が挿入可能な孔と、孔の表面に設けられたスリットが入った弾性部材とを有している。トナー搬送部材１８は容器本体１４の内部に配置された部材であって、トナー補給口２２近傍のトナーを現像器１６全体に搬送したりトナーを撹拌したりする為の部材である。また、トナー搬送部材１８は、回転軸に複数の羽状部材が取り付けられたスクリュー状の部材である。トナー搬送部材１８の回転軸は、現像ローラ１７の軸と平行に配置されており、回転現像装置３の回転中心の近傍に配置されている。トナー供給ローラ１９は、現像ローラ１７に現像器１６内の現像剤を供給するための部材であって、現像ローラ１７に接触するように配置されている。

レーザユニット４は、外部のコンピュータ等から送られてきた画像データに基づいて、感光体ドラム２を走査露光するものであり、感光体ドラム２の上方で、かつ回転現像装置３の回転軸より装置奥側に配置されている。なお、レーザユニット４の内部の構成は、従来の構成と同様であり、レーザ光源、ポリゴンミラー、ポリゴンミラー駆動用モータ等を有している。また、レーザユニット４のレーザ光路の前方には、反射ミラー２０が設けられている。したがって、図１の一点鎖線で示すように、レーザユニット４から発射されたレーザ光は、この反射ミラー２０によって屈曲し、回転現像装置３の装置手前側上方を通過し、感光体ドラム２の表面に照射されるようになっている。

中間転写ベルト７は、感光体ドラム２に形成された各色のトナー画像が順次転写されるものであり、感光体ドラム２及びトナー収容部５の下方に配置されている。この中間転写ベルト７は、駆動ローラ３５とバネ３８によって駆動ローラ３５から離れる側に付勢された従動ローラ３６との間に掛け渡されている。また、中間転写ベルト７の感光体ドラム２と対向する部分は、１対の１次転写ローラ３７ａ，３７ｂによって感光体ドラム２に当接するように構成されている。

２次転写ローラ８は、中間転写ベルト７に転写された画像を、搬送されてきた用紙に転写するためのものであり、駆動ローラ３５の下方に駆動ローラ３５と対向するように配置されている。そして、この２次転写ローラ８には、図示しない電圧印加手段によって、用紙に対して、画像転写のためのバイアス電圧が印加されている。

トナー補給部５０は、図１及びトナー補給部５０を拡大して示す図２に示すように、回転現像装置３に供給するトナーを内部に収納するトナー収容部５と、トナー収容部５のトナーを回転現像装置３に供給する複数のトナー供給装置６とを有する。

トナー収容部５は、回転現像装置３の各現像器１６に対して供給するトナーを収容する部分であり、感光体ドラム２の上方で、かつレーザユニット４と対向する側（装置手前側）に配置されている。このトナー収容部５は、横方向（図１の紙面垂直方向）に並べて配置されたイエロー、シアン、マゼンタ、ブラックのそれぞれの各色のトナーを収容する４つの収容部を有している。また、このトナー収容部５は、装置の手前側に取り出しが可能となっている。

トナー供給装置６は、トナー収容部５に収容された各色のトナーを、対応する現像器１６に供給するためのものであり、感光体ドラム２の上方において、レーザユニット４とトナー収容部５との間のスペースに配置されている。このトナー供給装置６は、図１の要部拡大図である図２に示すように、上下方向に移動可能な４つのトナー供給パイプ２５と、トナー収容部５の各色のトナーを収容している部分と対応するトナー供給パイプ２５とを連結する４つの搬送パイプ２６と、各トナー供給パイプ２５を上下動させるための駆動機構２７とを有している。

トナー供給パイプ２５は、上下方向に長く、上端が装置手前側に、下端が装置奥側に傾斜している。このトナー供給パイプ２５は、先端が先細形状となっており、下方に移動した際には、先端が現像器１６のトナー供給部に形成されたスリットを通って内部に進入可能である。また、トナー供給パイプ２５の内部には、トナーを搬送するためのスパイラル部材３０が回転可能に設けられている。

搬送パイプ２６は、トナー供給パイプ２５の上下動に追従して移動可能なように、可撓性を有するパイプである。そして、内部には、コイルスプリング３１が配置されており、図示しない駆動機構によって回転させられて、これによりトナーが搬送パイプ２６内を通ってトナー供給パイプ２５側に搬送される。

駆動機構２７は、駆動機構２７を表す図４に示すように、トナー供給パイプ２５の外周部に、軸方向に沿って設けられたラック３２と、このラック３２に噛み合うピニオンギア３３とを有している。ピニオンギア３３は装置のフレームに回転自在に支持されており、モータ３３ａによって駆動されるようになっている。そして、この駆動機構２７によって、トナー供給パイプ２５は、上方の待避位置と、下方で先端部が現像器１６の内部に進入した供給位置とを取り得る。

トナー量検出部４０は、図６及び図７に示すように現像器１６内のトナー量が一定以上かどうかを検出するための部材であって、現像器１６内に発光する発光センサ４１及び発光センサ４１の光を受光する受光センサ４２（センサ部）と、発光センサ４１からの光を受光センサ４２に導く光ガイド部材４３と、光ガイド部材４３の表面をクリーニングするクリーニング機構４４とを有する。なお、図７は現像器１６の内部に配置されたクリーニング機構４４と光ガイド部材４３とを示している。

発光センサ４１は、現像器１６内に光を発光するための部材であって、レーザ光を発射する。この発光センサ４１はカラープリンタ１の外枠に装着された部材であって、図１の紙面の上側に配置されている。受光センサ４２は、発光センサ４１が発光した光を受光するための部材であって、発光センサ４１と並んで配置されている。光ガイド部材４３は、発光センサ４１の光を受光センサ４２側に導くための部材であって、発光センサ４１側の部材と受光センサ４２側の部材とを有している。また、光ガイド部材４３は、現像器１６の壁面に配置されている。クリーニング機構４４は、光ガイド部材４３の発光センサ４１側の部材と受光センサ４２側の部材との間に配置されており、回転可能な円板状部材４５と、円板状部材４５の径方向最も外側に配置された一対の取り付け部材４６と、一対の取り付け部材４６の光ガイド部材４３が配置されている側の面に装着された清掃部材４７とを有する。クリーニング機構４４は、円板状部材４５が回転し、円板状部材４５の回転に伴って一対の取り付け部材４６が回転する。この回転によって清掃部材４７と光ガイド部材４３とが接触し、清掃部材４７が光ガイド部材の表面をクリーニングする。ここで、流動性の悪いトナーを内部に含む容器本体１４ほどトナー補給口２２がトナー量検出部４０に近くなっている。具体的には、発光センサ４１及び受光センサ４２が図３の紙面奥側に配置されており、図３に示すように、粉砕法によって製造されるブラックのトナーを内部に収納する現像器１６ａのトナー補給口２２ａを最も発光センサ４１及び受光センサ４２が配置されている側に設けられている。

定着装置９は、用紙上に転写されたトナーを溶融定着するためのものであり、回転現像装置３の下方で、かつ装置奥側に配置されている。この定着装置９は、ヒータを内蔵する加熱ローラ９ａと加熱ローラ９ａに圧接する加圧ローラ９ｂとを有しており、両ローラ間に用紙を挟持して搬送する。

用紙搬送部５１は、後述する給紙カセット５３に収納されている用紙を画像形成部１２や定着装置９等を通して、カラー画像が印刷された用紙をカラープリンタ１の外枠に設けられた排出口間で搬送するための部分である。

給紙部５２は、用紙を収納する給紙カセット５３と、給紙カセット５３から用紙を用紙搬送部５１に給紙するためのローラ５４等とによって構成されている。給紙カセット５３は、カラー画像を印刷するための用紙が収納されている部分であって、カラープリンタ１の下側に配置されている。

次にカラープリンタ１の動作について説明する。

カラー画像を印刷する際には、コンピュータ等から画像データが送信されてきて、画像形成部１２で画像データに基づいた画像が形成される。具体的には、感光体ドラム２上に静電潜像が形成され、回転現像装置３のそれぞれの色のトナーを収納する現像器１６が順に感光体ドラム２上にそれぞれの色のトナーを供給する。このようにして、画像形成部１２に搬送されてきた用紙にカラー画像が形成されると、カラー画像が形成された用紙は定着装置９に搬送される。定着装置９でカラー画像が用紙に定着されて、カラー画像が印刷された用紙が排出される。画像形成動作によって現像器１６内のトナーが減少すると、トナー補給が行われる。

次にトナー補給動作について説明する。

トナーの補給は、トナー収容部５のトナーをトナー供給パイプ２５によって現像器１６内に供給することで行う。具体的には、トナー収容部５のトナーは搬送パイプ２６によってトナー供給パイプ２５に搬送され、トナー供給パイプ２５が現像器１６側に移動してトナー補給口２２を通過した後にトナー補給位置、すなわちトナー供給パイプ２５の先端が現像器１６内にある位置に移動する。トナー補給位置にトナー供給パイプ２５が位置すると、トナー供給パイプ２５のトナーが現像器１６内に供給される。トナー供給パイプ２５によって現像器１６内にトナーが供給されると、供給されたトナーはトナー搬送パイプ２６によって現像器１６全体が均一になるように搬送される。発光センサ４１の光をトナーが遮って受光センサ４２で受光できなくなるとトナー補給を終了する。ここでは、流動性の悪いブラックのトナーを内部に収納する現像器１６のトナー補給口２２がトナー量検出部４０の発光センサ４１及び受光センサ４２に最も近い位置に配置されているので、トナーが一定量（発光センサ４１の光を受光センサ４２で受光できなくなる）になると補給を終了できる。このために、トナー補給を満杯以上に行うのを防止できる。従って、満杯以上にトナーを補給することによる画質の低下を防止することができる。

ここで、図８の（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に実験の結果を示す。図８に結果が示された実験は、ホソカワミクロン製のパウダーテスター（形式：ＰＴ―Ｅ）を用いて振幅を０．３ミリ、時間を３０秒、メッシュを２３５、セット量を１０ｇ、トナーの流動性（（メッシュを通過したトナー量／セット量）＊１００で表される）をブラックのトナーが１３．２％、カラーのトナーが５０．１％に設定して行ったものである。図８の（ａ）は、流動性の悪いトナー、すなわち粉砕法で製造されたブラックのトナーが収納されている現像器１６のトナー補給口２２をトナー量検出部４０から遠い距離に設定した場合の検出結果を示しており、図８の（ｂ）は、流動性の悪いトナーが収納されている現像器１６のトナー補給口２２をトナー量検出部４０から近い距離に設定した場合の検出結果を示しており、図８の（ｃ）は、流動性の良いトナー、すなわち重合法で製造されたイエロー・シアン・マゼンダのトナーが収納されている現像器１６のトナー補給口２２をトナー量検出部４０から遠い距離に設定した場合の検出結果を示している。これらの図の横軸は時間を示しており、縦軸はトナー残量を示している。

図８の（ａ）に示すように、流動性の悪いトナーが収納されている現像器１６のトナー補給口２２をトナー量検出部４０から遠い距離に設定した場合には、トナー補給を行っていてもトナー量を検出する場所まで搬送するのが遅れるために、検知量の最大と最小と差が大きい。これに対して、図８の（ｂ）はトナー補給口２２とトナー量検出部４０との距離が近いために、検知量の最大と最小と差が小さい。このために、トナー補給を満杯以上に行うのを防止でき、満杯以上にトナーを補給することによる画質の低下を防止することができる。なお、図８の（ｃ）に示すように、流動性の良いトナーを内部に収納する現像器１６のトナー補給口２２とトナー量検出部４０との距離が遠い場合であっても、流動性がよくトナーが搬送されるのが早いために検知量の最大と最小と差が小さい。このために、流動性の良いトナーを内部に収容する現像器１６のトナー補給口２２をトナー量検出部４０から遠くに配置しても問題はない。

［他の実施形態］
上記実施形態では回転現像装置３を用いたが、本発明はこれに限られるものではなく、それぞれ別々の現像器を複数備えていても良い。

カラープリンタ１の概略図。 カラープリンタ１のトナー補給部５０の図。 回転現像装置３の斜視図。 トナー供給パイプ２５の駆動部２７を示す図。 現像器１６の概略断面図。 トナー量検出部の概略図。 光ガイド部材４３とクリーニング機構４４とを示す図。 実験結果を示す図。

符号の説明

１ カラープリンタ
２ 感光体ドラム
３ 回転現像装置
４ レーザユニット
５ トナー収容部
６ トナー供給装置
７ 中間転写ベルト
８ ２次転写ローラ
９ 定着装置
１６ 現像器
１８ トナー搬送部材（現像剤搬送部材）
２２ トナー補給口（補給口）
４０ トナー量検出部（検出部）
４２ 発光センサ
４３ 受光センサ
４４ クリーニング機構
４５ 円板状部材

Claims (3)

1. 画像データに基づいてカラー画像を形成する現像ユニットであって、
   外部から現像剤を補給するための補給口を有し、それぞれ現像剤を内部に収納した複数の現像器と、
   前記現像器に補給された現像剤を前記現像器内で均一になるように前記補給口から前記現像器全体に搬送する現像剤搬送部材と、
   複数の前記現像器内に存在する現像剤の量を検出する検出部とを備え、
   前記補給口と前記検出部との距離は、内部に収納している現像剤の流動性が悪い現像器ほど短い、
   現像ユニット。
2. 複数の前記現像器のうち第１の現像器は粉砕法によって製造されるトナーを含む現像剤を収納し、第２の現像器は重合法によって製造されるトナーを含む現像剤を収納し、
   前記第１の現像器の前記補給口と前記検出部との距離は前記第２の現像器の前記補給口の距離より短い、
   請求項１に記載の現像ユニット。
3. 前記検出部は１つのセンサ部を有し、
   複数の前記現像器は回転可能なフレームに支持されており、前記１つのセンサ部によって複数の前記現像器の現像剤の量を検出する、
   請求項１また２に記載の現像ユニット。

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