JP2008076529A - 現像装置及びこれを備えた画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】トナーが原因で画像不良等の問題が発生した場合、トナーの分析を短時間に行って問題発生の原因を正確に把握することができる現像装置を提供すること。
【解決手段】現像容器６に対して着脱可能なコンテナ７から前記現像容器６内にトナーを補給する方式を採用する現像装置３において、前記現像容器６に装着されたコンテナ７の内部に選択的に開口する複数のトナー採取室を備える回転可能なトナー採取用ローラ１７を設ける。ここで、前記トナー採取用ローラ１７は、前記コンテナ７の交換動作に連動して所定角度だけ回動してコンテナ７内のトナーを各トナー採取室に順次収容して採取する。又、前記トナー採取用ローラ１７は、複数の前記トナー採取室に採取されたトナーを古いものから順に前記現像容器６内に排出する。
【選択図】図２

Description

本発明は、コンテナによるトナー補給方式を採用する現像装置とこれを備えた画像形成装置に関するものである。

電子写真方式を採用する複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置は、感光ドラム等の像担持体、該像担持体上に静電潜像を形成する静電潜像形成手段、像担持体上に形成された静電潜像を現像剤であるトナーを用いて現像してトナー像として顕像化する現像装置、像担持体上に形成されたトナー像を用紙等の記録材上に転写する転写手段、トナー像転写後に像担持体上に残留するトナーを像担持体上から除去するクリーニング装置、転写材上に転写されたトナー像を定着する定着装置等を備えている。

ところで、現像方式には、トナーとキャリア粒子とから成る二成分現像剤を用いる二成分現像方式と、磁性トナー又は非磁性トナーを用いる一成分現像方式が知られているが、現像剤コスト、現像剤寿命等の点において一成分現像方式が優れている。

現像方式として一成分現像方式を採用する画像形成装置においては、例えば像担持体や現像装置、クリーニング装置等をプロセスユニットとして一体化し、このプロセスユニットを画像形成装置本体に対して着脱するプロセスユニット方式が多用されている。

上記プロセスユニット方式では、現像装置に予めトナーを充填しておき、画像形成によってトナーが消費されて無くなくなるとプロセスユニット全体が新しいものと交換される。そして、使用済のプロセスユニットは、トナーの再充填、感光ドラムの交換等を行って再使用されるか、或は再使用されることなくそのまま廃棄されている。

他方、現像方式として二成分現像方式を採用する画像形成装置においては、補給トナーを充填したトナー容器を現像装置に装着し、現像装置内のトナー残量が所定値以下になるとトナー容器から現像装置にトナーを補給するトナー補給方式が従来から採用されている。このトナー補給方式は、像担持体としてアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）感光体等の長寿命感光体を使用することによって、現像方式として一成分現像方式を採用する画像形成装置においても採用されつつある。

上記トナー補給方式では、前記プロセスユニット方式のようにプロセスユニット全体を交換する必要がなく、トナー容器を交換するのみであるため、トナー補給方式は、プロセスユニット方式に比して部材コスト、トナー再充填費用、廃棄費用等を低く抑えることができ、画像形成コストを低減する上で大きな効果が期待される。

ところで、特許文献１には、現像ローラが所定回数回転する間の印字枚数を演算してトナーの現像能力の変化を総合的且つ正確に判断することができる画像形成装置が提案されている。
特開平１１−３２７２８１号公報

ところで、トナー補給方式を採用する画像形成装置では、トナー容器から現像装置内に補給されるトナーの生産時期のバラツキや保存状態の違い、或は自社製以外の他社製のトナーの混入等によって、それまで現像装置に残っていたトナーと補給トナーに物性の違いが生じ、このことが原因で画像不良が発生するという問題があった。

問題が発生した現像装置は直ちに回収されてトナーの分析が行われるが、現像装置内には履歴が不明なトナーが混在しているため、分析に時間が掛かる上、問題発生の原因が判明しない場合もある。

本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、その目的とする処は、トナーが原因で画像不良等の問題が発生した場合、トナーの分析を短時間に行って問題発生の原因を正確に把握することができる現像装置及びこれを備えた画像形成装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、現像容器又は画像形成装置本体に対して着脱可能なコンテナから前記現像容器内にトナーを補給する方式を採用する現像装置において、前記現像容器又は画像形成装置本体に装着されたコンテナの内部に選択的に開口する複数のトナー採取室を備える回転可能なトナー採取用ローラを設けたことを特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記トナー採取用ローラは、前記コンテナの交換動作に連動して所定角度だけ回動してコンテナ内のトナーを各トナー採取室に順次収容して採取することを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の発明において、前記トナー採取用ローラは、複数の前記トナー採取室に採取されたトナーを古いものから順に前記現像容器内に排出することを特徴とする。

請求項４記載の発明は、潜像を形成する像担持体と、該像担持体上に形成された潜像をトナー像として現像する請求項１〜３の何れかに記載の現像装置と、前記トナー像を転写材上に転写する転写手段を含んで画像形成装置を構成したことを特徴とする。

本発明によれば、コンテナが交換される毎にトナー採取用ローラの各トナー採取室に順次トナーが収容されて採取されるため、各コンテナに収容されていたトナーの履歴が明確になり、トナーが原因で画像不良等の問題が発生した場合には、そのトナーが採取されているトナー採取用ローラのトナー採取室の１つからトナーを取り出して短時間に分析することができ、問題発生の原因を正確に且つ素早く把握することができる。

以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。

図１は本発明に係る画像形成装置要部の概略構成図であり、図示の画像形成装置は、不図示の給紙部から供給された用紙等の転写材に電子写真方式によって画像を形成するものであって、画像形成部には、像担持体として回転可能な感光ドラム１と、その周囲に配置された一次帯電器２、現像装置３、転写手段としての転写ローラ４及びクリーニング装置５を備えている。

而して、感光ドラム１が図１の矢印方向（時計方向）に所定のプロセススピードで回転駆動されると、該感光ドラム１の表面が一次帯電器２によって一様に帯電される。次に、不図示の光学ユニットからレーザ光Ｌが感光ドラム１の表面に照射されると、該感光ドラム１の表面に静電潜像が形成され、この静電潜像は、現像装置３によって現像剤である一成分トナーを用いて現像されてトナー像として可視像化される。

他方、不図示の給紙部からは転写材が感光ドラム１上のトナー像に同期する所定のタイミングで感光ドラム１と転写ローラ４との間の転写ニップＮへと供給され、転写ローラ４の作用によって感光ドラム１上のトナー像が転写材上に転写される。尚、転写材へのトナー像の転写後に感光ドラム１の表面に残留するトナー（転写残トナー）は、クリーニング装置５によって除去され、感光ドラム１は次の画像形成に備えられる。

そして、トナー像が転写された転写材は、不図示の定着装置へと搬送され、定着装置において加熱及び加圧されてトナー像の定着を受けた後、機外に設けられた不図示の排紙トレイへと排出され、一連の画像形成動作が終了する。

次に、本発明に係る前記現像装置３の構成と作用を図２〜図６に基づいて説明する。

図２はトナーの補給作業を示す現像装置の側断面図、図３は同現像装置のトナー採取用ローラ部分の拡大断面図、図４は同現像装置の現像容器内でのトナーの循環を示す平断面図、図５はトナー採取用ローラの斜視図、図６はコンテナ交換時のトナー採取用ローラの回転動作を示す説明図である。

本発明に係る現像装置３は、図２に示すように、内部に一成分トナーを収容する現像容器６と、該現像容器６内に一成分トナーを補給するためのトナー容器であるカートリッジ式のコンテナ７を備えており、コンテナ７は、現像容器６に着脱可能に装着される。

上記現像容器６は、図２及び図４に示すように、内部が仕切壁８によって現像室Ｓ１とトナー撹拌室Ｓ２とに区画されており、これらの現像室Ｓ１とトナー撹拌室Ｓ２とは、仕切壁８の長手方向両端部と現像容器６との間に形成された連通路９，１０によって互いに連通している（図４参照）。そして、現像室Ｓ１の前記感光ドラム１（図１参照）に対向する側の開口部には、現像剤担持体として現像ローラ１１が回転可能に設けられており、この現像ローラ１１の上方には、該現像ローラ１１上に担持されるトナーの層厚を規制するとともにトナーを帯電させるための磁性現像ブレード１２が設けられており、この磁性現像ブレード１２と現像ローラ１１との間には微小隙間δ（例えば０．２〜０．４ｍｍ）が形成されている。尚、図示しないが、現像ローラ１１内には静止磁石部材が配設されている。

又、現像容器６の現像室Ｓ１とトナー撹拌室Ｓ２の内部には、撹拌部材１３，１４がそれぞれ回転可能に収容されており、図４に示すように、現像容器６の一方の側壁には、現像ローラ１１と撹拌部材１３，１４を回転駆動するため駆動部１５が設けられており、他方の側壁のトナー撹拌室Ｓ２の外面にはトナーセンサ１６が設けられている。尚、各撹拌部材１３，１４は、図４に示すように、現像室Ｓ１とトナー撹拌室Ｓ２の長手方向（図５の左右方向）に延びる各回転軸１３ａ，１４ａの外周に螺旋羽根１３ｂ，１４ｂをそれぞれ取り付けて構成されている。

ところで、前記トナーセンサ１６は透磁率センサであって、現像容器６内のトナー残量を磁気抵抗が変化によって検知するものである。具体的には、トナーセンサ１６は、その検知面付近にトナーが存在するために磁性抵抗が小さい場合には大きな電圧を出力し、逆に検知面付近に存在するトナーが比較的少量であるために磁性抵抗が大きい場合には比較的小さな電圧を出力するため、このトナーセンサ１６の出力電圧を検出することによってトナー残量を検知することができる。

更に、図２及び図４に示すように、現像容器６のトナー撹拌室Ｓ２の上壁には、前記コンテナ７から現像容器６のトナー撹拌室Ｓ２に一成分トナーを補給するためのトナー補給口６ａが開口しており、このトナー補給口６ａの近傍にはトナー採取ローラ１７が回転可能に設置されている。又、現像容器６の上壁のトナー採取ローラ１７が設置された箇所には、図３に示すように、トナー排出口６ｂが形成されている。

ここで、上記トナー採取用ローラ１７は、図３及び図５に示すように、円筒状の部材であって、その内部は周方向に等角度ピッチで放射状に配置された１０枚の仕切板１８によって１０のトナー採取室ａ１〜ａ１０に区画されており、トナー採取用ローラ１７の外周の各トナー採取室ａ１〜ａ１０に対応する箇所には、軸方向（図３の紙面垂直方向）に長い矩形状のトナー採取窓１７ａがそれぞれ形成されている。尚、本実施の形態は、仕切板１８及びトナー採取室ａ１〜ａ１０の数を１０としたが、これらの数は任意である。

又、トナー採取用ローラ１７の軸方向端部には図６に示すワンウェイギヤ１９が設けられており、模式的に示すコンテナ７の端面には、前記ワンウェイギヤ１９に噛合する突起２０が突設されている。

他方、コンテナ７の内部には、補給用の一成分トナーが収容されるとともに、補給ローラ２１と撹拌部材２２が設けられている。尚、コンテナ７の下部には、当該コンテナ７を現像容器６に装着した状態で現像容器６の前記トナー補給口６ａに連通する不図示のトナー落下口とトナー採取用ローラ１７のトナー採取室ａ１〜ａ１０の１つ（図３に示す例ではトナー採取室ａ３）に連通するトナー採取口７ａ（図３参照）が形成されている。尚、現像容器６のトナー排出口６ｂ以外の部位及びコンテナ７のトナー採取口７ａ以外の部位は壁によって閉じられており、それらの部位からのトナーの外部への漏出が防がれている。

而して、画像形成動作によって現像装置３の現像容器６内の一成分トナーが消費された結果、現像容器６内のトナー残量が少なくなったことがトナーセンサ１６によって検知されると、図２に示すように、コンテナ７が現像容器６に装着され、該コンテナ７の下部に形成された不図示のトナー落下口が現像容器６のトナー補給口６ａに連通するとともに、同じくコンテナ７の下部に形成されたトナー採取口７ａがトナー採取用ローラ１７の１つのトナー採取窓（図３に示す例では、トナー採取室ａ３に対応するトナー採取窓）１７ａに連通する。

上述のようにコンテナ７が現像容器６に装着されると、該コンテナ７内の補給ローラ２１と撹拌部材２２が回転駆動され、コンテナ７内に収容された補給用のトナーが不図示のトナー落下口から落下して現像容器６のトナー補給口６ａから現像容器６内へと補給される。又、同時にトナー採取用ローラ１７のコンテナ７内に開口する１つのトナー採取窓１７ａからコンテナ７内のトナーがトナー採取用ローラ１７のトナー採取室ａ１〜ａ１０のうちの１つ（コンテナ７内に開口する１つのトナー採取窓１７ａに対応するトナー採取室であって、図３に示す例ではトナー採取室ａ３）に収容されて採取される。

以上のようにして現像容器６にトナーが補給されると、現像装置３は、再び現像動作を行うが、各撹拌部材１３，１４が現像室Ｓ１とトナー撹拌室Ｓ２でそれぞれ回転駆動されることによって、新旧の両トナーは攪拌されながら図４に矢印にて示す経路を経て現像室Ｓ１とトナー撹拌室Ｓ２の間を循環し、その過程で現像ローラ１１の磁力によって該現像ローラ１１の表面に担持され、現像ローラ１１と共に回転することによって前記磁性現像ブレード１２によって層厚が規制された後、図１に示す感光ドラム１に形成された潜像の現像に供される。

そして、コンテナ７内の補給用トナーが無くなると、コンテナ７は図６に示すように上方へと取り出されるが、このコンテナ７の取り出し動作によって突起２０がワンウェイギヤ１９に噛合してこれを所定角度（本実施の形態では３６°）だけ回動させるため、トナー採取用ローラ１７も同角度だけ図３の矢印方向（反時計方向）に回動し、トナー採取用ローラ１７の次のトナー採取窓（図３に示す例では、トナー採取室ａ４に対応するトナー採取窓）１７ａがコンテナ７内に開口する。従って、次の新しいコンテナ７を現像容器６に装着すると、そのコンテナ７内に収容されているトナーがトナー採取用ローラ１７の次のトナー採取室（図３に示す例ではトナー採取室ａ４）内にトナーが収容されて採取される。尚、コンテナ７を現像容器６に装着する際には、ワンウェイギヤ１９は空転するため、トナー採取用ローラ１７は回転しない。

以下、同様にしてコンテナ７が交換される毎にトナー採取用ローラ１７の各トナー採取室ａ１〜ａ１０に順次トナーが収容されて採取されるため、各コンテナ７に収容されていたトナーの履歴が明確になり、トナーが原因で画像不良等の問題が発生した場合には、そのトナーが採取されているトナー採取用ローラ１７のトナー採取室ａ１〜ａ１０の１つからトナーを取り出して短時間に分析することができ、問題発生の原因を正確に且つ素早く把握することができる。

尚、トナー採取用ローラ１７の各トナー採取室ａ１〜ａ１０にトナーが順次収容されて採取される毎にトナー採取用ローラ１７が所定角度ずつ回動するが、このとき、現像容器６のトナー排出口６ｂに開口するトナー採取室（図３に示す例ではトナー採取室ａ５）に収容されていたトナーは、トナー排出口６ｂから現像容器６内へと順次排出される。

ところで、以上はコンテナを現像容器に装着する実施の形態について説明したが、コンテナを画像形成装置本体に装着し、ホッパーを介して現像容器にトナーを搬送する構成に対しても本発明を適用することができる。

本発明に係る画像形成装置要部の概略構成図である。 本発明に係る現像装置のトナーの補給作業を示す側断面図である。 現像装置のトナー採取用ローラ部分の拡大断面図である。 現像装置の現像容器内でのトナーの循環を示す平断面図である。 トナー採取用ローラの斜視図である。 コンテナ交換時のトナー採取用ローラの回転動作を示す説明図である。

符号の説明

１ 感光ドラム（像担持体）
２ 一次帯電器
３ 現像装置
４ 転写ローラ（転写手段）
５ クリーニング装置
６ 現像容器
６ａ トナー補給口
６ｂ トナー排出口
７ コンテナ
７ａ トナー採取口
８ 仕切壁
９，１０ 連通路
１１ 現像ローラ
１２ 磁性現像ブレード
１３，１４ 撹拌部材
１３ａ，１４ａ 撹拌部材の回転軸
１３ｂ，１４ｂ 撹拌部材の螺旋羽根
１５ 駆動部
１６ トナーセンサ
１７ トナー採取用ローラ
１７ａ トナー採取窓
１８ 仕切板
１９ ワンウェイギヤ
２０ 突起
２１ 補給ローラ
２２ 撹拌部材
ａ１〜ａ１０ トナー採取室
Ｌ レーザ光
Ｎ 転写ニップ
Ｓ１ 現像室
Ｓ２ トナー撹拌室

Claims (4)

1. 現像容器又は画像形成装置本体に対して着脱可能なコンテナから前記現像容器内にトナーを補給する方式を採用する現像装置において、
   前記現像容器又は画像形成装置本体に装着されたコンテナの内部に選択的に開口する複数のトナー採取室を備える回転可能なトナー採取用ローラを設けたことを特徴とする現像装置。
2. 前記トナー採取用ローラは、前記コンテナの交換動作に連動して所定角度だけ回動してコンテナ内のトナーを各トナー採取室に順次収容して採取することを特徴とする請求項１記載の現像装置。
3. 前記トナー採取用ローラは、複数の前記トナー採取室に採取されたトナーを古いものから順に前記現像容器内に排出することを特徴とする請求項１又は２記載の現像装置。
4. 潜像を形成する像担持体と、該像担持体上に形成された潜像をトナー像として現像する請求項１〜３の何れかに記載の現像装置と、前記トナー像を転写材上に転写する転写手段を有することを特徴とする画像形成装置。
   

Images