JP2010217225A - トナー攪拌装置、これを備えた現像装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】トナーを攪拌するためのアジテータ302と、アジテータ軸受303を有するトナー攪拌装置300において、前記アジテータ302はアジテータの回転軸302aを前記アジテータ軸受の回転軸303aに対して偏芯した位置に配置し、前記アジテータ302は回転する構成にし、かつ前記アジテータ302の回転を規制する規制部材304を前記アジテータ軸受303に設けるトナー攪拌装置300とする。
【選択図】図4
Description
そのため、従来から、上記トナー収容部のトナー全体をむらなく攪拌するために、複数のアジテータを設けたり(例えば、特許文献1参照。)、複雑なリンク機構を設けてアジテータを複雑な軌跡で動かしたり(例えば、特許文献2参照。)、アジテータに可撓性のある羽根を設けてたりしている(例えば、特許文献3参照。)。
そこで、本発明は、簡単な構成で、安価で効率よくトナー収容部内のトナーを攪拌できるトナー撹拌装置を提供することを目的とする。
本発明のトナー攪拌装置は、トナーを攪拌するためのアジテータと、アジテータ軸受を有するトナー攪拌装置において、前記アジテータはアジテータの回転軸を前記アジテータ軸受の回転軸に対して偏芯した位置に配置し、前記アジテータは回転する構成にし、かつ前記アジテータの回転を規制する規制部材を前記アジテータ軸受に設けることを特徴とする。このように、アジテータの回転軸を、アジテータを支持するアジテータ軸受の回転軸から偏芯させて大きな回転を与えるとともに、アジテータの回転を規制する規制部材をアジテータ軸受に設けることで、アジテータの回転に円ではない不規則さを与えることができる。これにより、アジテータがトナー収容部内の広い範囲を、簡単な構成で、安価で効率よく攪拌することができる。さらに、トナーの凝集を防止し、かつ、凝集したトナーをほぐすことができ、トナーに余分なストレスを与えて劣化させることなく、長期にわたって安定した画像を得ることができる。
また、本発明のトナー攪拌装置は、前記規制部材が、前記アジテータ軸受が回転して前記アジテータが真下から真上の位置に移動する時に、前記アジテータの回転を規制する位置に設けることを特徴とする。このように、アジテータが真下から真上の位置に移動する時のアジテータの軌道を大きくすることで、アジテータの軌道を単純な円軌道でなく、カージオイド(心臓形)のような複雑な軌道を描く構成にすることができる。これにより、一つのアジテータでも広い範囲でトナーを効率よく攪拌することができ、アジテータの数量を削減することもでき、簡単な構成で安価に効率よく攪拌することができる。
また、本発明のトナー攪拌装置は、前記アジテータに錘を設けることを特徴とする。アジテータに錘を設けることで、アジテータとアジテータ軸受間の回転負荷やトナーから受ける負荷があっても、アジテータが規制部材からの規制を解除された際に錘の重力を利用して回転しやすくなる。
また、本発明のトナー攪拌装置は、前記アジテータに弾性体を設けることを特徴とする。アジテータを引っ張る弾性体を設けることで、アジテータが規制部材からの規制を解除された際に重力方向とは関係なく任意の方向に回転しやすくなる。
また、本発明のトナー攪拌装置は、前記アジテータの形状はクランク形状の棒であることを特徴とする。これにより、簡単な構成で安価にすることができる。
また、本発明の現像装置は、トナー補給ローラと現像ブレードとを備えていて、前記規制部材は、前記アジテータが真下から真上の位置に移動する時に、前記アジテータの回転を規制する側を前記トナー収容部に向けるように配置することを特徴とする。このように、アジテータが真下から真上の位置に移動する時に規制部材でアジテータを規制することで、アジテータの軌道が大きくなる方向をトナー収容部に向けることができ、一つのアジテータでも広い範囲でトナーを効率よく攪拌することができる。
また、本発明の現像装置は、前記アジテータの回転が規制されていない側が、前記現像ケースの内壁に近くなるように配置されていることを特徴とする。このように、アジテータの回転が規制されていない側、すなわちアジテータの軌道が小さい側が前記現像ケースの内壁に近くなるように配置することで、トナー収容部の空いた空間にアジテータを効率よく配置することができる。このため、トナーを効率よく攪拌することができ、さらに、合わせてトナーが凝集するのを防止し、また、凝集したトナーをほぐすことができる。
また、本発明の現像装置は、トナー補給ローラと現像ブレードとを備えていて、前記弾性体は、前記アジテータの回転が規制されている側を前記トナー収容部に向けるように配置することを特徴とする。このように、アジテータを引っ張る弾性体を設けることで、アジテータが規制部材からの規制を解除された際に、アジテータに自重に頼らずに任意の方向に回転力を与えることができ、アジテータが描く軌跡を任意に得ることができる。すなわち、アジテータの軌道が大きくなる方向を任意に決めることができるため、アジテータの軌道が大きくなる方向をトナー収容部に向けることができ、一つのアジテータでも広い範囲でトナーを効率よく攪拌することができる。
また、本発明の現像装置は、前記アジテータの回転が規制されていない側に、前記現像ローラ、前記トナー補給ローラ、前記現像ブレードが配置されていることを特徴とする。このように、アジテータの回転が規制されていない側、すなわちアジテータの軌道が小さい側に、現像ローラ、トナー補給ローラ、現像ブレードが配置されることによって、アジテータを現像ローラ等に当てることなく回転させることができる。さらに、現像ローラ等を大きくする設計が可能になる。
本発明の画像形成装置は、像担持体と、像担持体に当接して像担持体を帯電させる帯電器と、像担持体の表面に画像情報に基づいた静電潜像を形成する露光装置と、トナーを収容し静電潜像をトナー像として顕像化する現像装置と、像担持体上に形成した各色のトナー像を記録媒体に転写する転写装置と、記録媒体に転写されたトナー像を定着させる定着装置を備えた画像形成装置において、上記いずれかに記載の現像装置を用いることを特徴とする。
また、本発明のトナー攪拌装置によれば、アジテータが真下から真上の位置に移動する時のアジテータの軌道を大きくすることで、アジテータの軌道を単純な円軌道でなく、カージオイド(心臓形)のような複雑な軌道を描く構成にすることができる。これにより、一つのアジテータでも広い範囲でトナーを効率よく攪拌することができ、アジテータの数量を削減することもでき、簡単な構成で安価に効率よく攪拌することができる。
また、本発明のトナー攪拌装置によれば、アジテータに錘を設けることで、アジテータとアジテータ軸受間の回転負荷やトナーから受ける負荷があっても、アジテータが規制部材からの規制を解除された際に錘の重力を利用して回転しやすくなる。
また、本発明のトナー攪拌装置によれば、アジテータを引っ張る弾性体を設けることで、アジテータが規制部材からの規制を解除された際に重力方向とは関係なく任意の方向に回転しやすくなる。
また、本発明のトナー攪拌装置によれば、前記アジテータの形状をクランク形状の棒にすることで、簡単な構成で安価にすることができる。
また、本発明の現像装置によれば、アジテータの回転が規制されていない側、すなわちアジテータの軌道が小さい側が前記現像ケースの内壁に近くなるように配置することで、トナー収容部の空いた空間にアジテータを効率よく配置することができる。このため、トナーを効率よく攪拌することができ、さらに、合わせてトナーが凝集するのを防止し、また、凝集したトナーをほぐすことができる。
また、本発明の現像装置によれば、アジテータを引っ張る弾性体を設けることで、アジテータが規制部材からの規制を解除された際に、アジテータに自重に頼らずに任意の方向に回転力を与えることができ、アジテータが描く軌跡を任意に得ることができる。すなわち、アジテータの軌道が大きくなる方向を任意に決めることができるため、アジテータの軌道が大きくなる方向をトナー収容部に向けることができ、一つのアジテータでも広い範囲でトナーを効率よく攪拌することができる。
また、本発明の現像装置によれば、アジテータの回転が規制されていない側、すなわちアジテータの軌道が小さい側に、現像ローラ、トナー補給ローラ、現像ブレードが配置されることによって、アジテータを現像ローラ等に当てることなく回転させることができる。さらに、現像ローラ等を大きくする設計が可能になる。
また、本発明によれば、本発明の現像装置をプロセスカートリッジ及び画像形成装置に適用することにより、トナーの凝集を防止し、また、凝集したトナーをほぐすことで、長期にわたって安定した画像を得ることができる。
図1は、本発明の画像形成装置の一実施形態を示した図である。この画像形成装置1には、装置筐体のほぼ中央部に4個のプロセスカートリッジ2(Y,M,C,K)が整列配置されている。ここで、Y、M、C、Kはそれぞれイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックを意味している。プロセスカートリッジ2には像担持体20、帯電ローラ22、現像装置25及びクリーニング装置から一体として構成され、このプロセスカートリッジ2が単体で画像形成装置1から着脱可能であるため、容易に交換できる。トナーボトルのみの交換でトナーを補給し、像担持体20等のプロセスカートリッジ2の交換時期にのみプロセスカートリッジ全体を交換する。このような構成にすることで通常はトナーボトルの交換のみですむため、ユーザーのコストを低減できるようになる。また、装置の他の部分を開け閉めや出し入れの回数が減るためにシャッタ部等でのトナー飛散が防止できるようになり、交換作業が容易であるので、カートリッジ寿命時や故障時に早急に交換でき、メンテナンス性が向上する。
プロセスカートリッジ2の上方には、像担持体20(Y,M,C,K)に静電潜像を形成するための露光装置3が設けられている。プロセスカートリッジ2の下方には、2本の支持ローラに巻き掛けられている被転写媒体である中間転写ベルト4が水平方向に沿って設けられている。この中間転写ベルト4は、一次転写ローラ5(Y,M,C,K)と像担持体20(Y,M,C,K)との間に挟み込まれている。一次転写ローラ5に高電圧を印加することによって像担持体20と中間転写ベルト4との間に電界を形成すると、像担持体表面の帯電トナー像が中間転写ベルト4に転写される。
像担持体20(Y,M,C,K)は、中間転写ベルト4の無端回転方向下流側に向けてブラック(K)、シアン(C)、マゼンタ(M)、イエロー(Y)の順で並んでおり、これらの色が順に重ね合わされて4色トナー像が形成される。中間転写ベルト4の図中、右側には、二次転写ローラ6と中間転写体クリーニング装置7が設けられている。中間転写ベルト4の下方には、紙や樹脂シートなどの記録媒体Pを収容する給紙カセット8が設けられている。給紙カセット8からは、タイミングをとって給紙ローラ9により記録媒体Pが送り出され、二次転写ローラ6で中間転写ベルト4から記録媒体Pに4色トナー像が転写される。この転写の時、二次転写ローラ6には高電圧が印加され、二次転写ローラ6と中間転写ベルト4との間に電界が形成され、帯電している4色トナー像は記録媒体P側へ引き寄せられ、記録媒体Pに4色トナー像が転写される。
給紙ローラ9にて給紙された記録媒体Pは中間転写ベルト4とニ次転写ローラ6との間を通り、定着装置10へ導かれる。そして、定着装置10において4色トナー像が記録媒体Pに熱定着する。熱定着後、記録媒体Pは排紙ローラ11へ送られ、排紙ローラ11は記録媒体Pをトレイ上に排紙する。
一方、中間転写ベルト4から記録媒体Pへ転写されずに中間転写ベルト4上に残った転写残トナーは、中間転写体クリーニング装置7のクリーニングブレード71によって掻き取られ、トナー回収室に回収される。クリーニングされた中間転写ベルト4は、次のトナー像の転写に備える。
一方、現像装置25内の現像部には、トナー担持体である現像ローラ252とトナー補給ローラ254が当接する位置に配置され、現像ローラ252には現像ブレード256が当接されている。現像ブレード256により現像ローラ252表面にトナーの薄層が形成される。これらの現像部の上方には、トナーが自重で押さえつけられて締まり、凝集することを防止し、かつトナーを供給および循環させるため、アジテータ301aとアジテータ301bの2つが設置されている。
次いで、当該静電潜像の低電位部(又は高電位部)が像担持体20と現像ローラ252との対向位置に至ると、表面にトナー薄層が形成された現像ローラ252からトナーが像担持体20に移され、像担持体20の表面にトナー像が形成される。像担持体20の回転が進むと、このトナー像は中間転写ベルト4に転写される。このとき、像担持体20上には、中間転写ベルト4に転写されずに残った転写残トナーが存在するが、この転写残トナーはクリーニングブレード71によって像担持体20から除去される。このクリーニングブレード71よりも像担持体回転方向下流側には、帯電ローラ22が設けられており、さらに、この帯電ローラ22より像担持体回転方向下流側には、不図示の除電装置が設けられている。除電装置では、像担持体20の表面の残留電荷が除去される。
図3は、本発明のトナー攪拌装置に係る一実施形態の構成を示した図である。
図3のように、本発明のトナー攪拌装置300は、トナーを攪拌するアジテータ302と、このアジテータ302を回転させるアジテータの回転軸302aと、アジテータ302を支持するアジテータ軸受303と、このアジテータ軸受303を回転させるアジテータ軸受の回転軸303aとを備えていて、さらに、アジテータ302の回転を規制する規制部材304とを備えている。
アジテータの回転軸302aは、アジテータ軸受の回転軸303aの中心からずれた偏芯した位置にある。アジテータ302は、アジテータの回転軸302aaを中心に回転する。また、アジテータ軸受303には、規制部材304が設けられており、アジテータ302の回転を規制している。従来のアジテータは、単に回転させるだけで、トナー収容部内を攪拌してトナーの凝集を防止し、かつ、凝集したトナーをほぐしていた。しかし、これでは、トナーの凝集を防止する作用が小さく、トナーのほぐれ方が十分ではなかった。そこで、本発明のトナー攪拌装置300では、アジテータの回転軸302aを、アジテータ302を支持するアジテータ軸受の回転軸303aから偏芯させて大きな回転を与えるとともに、アジテータ302の回転を規制する規制部材304を設けることで、アジテータ302の回転に円ではない不規則さを与えることができる。これにより、アジテータ302がトナー収容部257内の広い範囲を、簡単な構成で、安価で効率よく攪拌することができる。さらに、トナーの凝集を防止し、かつ、凝集したトナーをほぐすことができ、トナーに余分なストレスを与えて劣化させることなく、長期にわたって安定した画像を得ることができる。
図4に示すように、アジテータ302が真下の位置から真上の位置になるまでの間、規制部材304がアジテータ302の回転を規制する。これは、規制部材304が、アジテータ302が自重で回転するのを規制して、アジテータ302をアジテータ軸受303と一緒に回転させるからである。そして、アジテータ軸受303がさらに回転してアジテータ302が真上を越えると、規制部材304は片側にのみ設けているので、アジテータ302が逆側に回転するのを規制していないことから、アジテータ302は自重で下に回転する。これにより、アジテータ302の外側に当たる先端が描く軌道K1が、カージオイド(心臓形)のような複雑な軌跡となる。
これにより、図4のように、アジテータ302の軌道K1が、規制部材304に規制されている範囲ではアジテータ302の軌道K1が大きく、規制されていない範囲ではアジテータ302の軌道K1が小さくなる。アジテータ302の回転を規制部材304で規制することにより、アジテータ302の軌道K1を単純な円軌道でなく、カージオイド(心臓形)のような複雑な軌道K1を描く構成にすることで、一つのアジテータ302でも広い範囲でトナーを効率よく攪拌することができる。これによりアジテータ302の数量を削減することもでき、簡単な構成で安価に効率よく攪拌することができる。
また、アジテータ302が真下から真上の位置に移動する時に規制部材304でアジテータ302を規制することで、アジテータ302の軌道K1が大きくなる方向をトナー収容部257に向けることができ、一つのアジテータ302でも広い範囲でトナーを効率よく攪拌することができる。そして、アジテータ302の回転が規制されていない側、すなわちアジテータ302の軌道K1 が小さい側が前記現像ケース305の内壁に近くなるように配置することで、トナー収容部257の空いた空間にアジテータ302を効率よく配置することができる。このため、トナーを効率よく攪拌することができ、さらに、合わせてトナーが凝集するのを防止し、また、凝集したトナーをほぐすことができる。
図5に示すように、アジテータ302に錘306を取り付けることで、自重によるアジテータ302の回転をスムーズに行うことができる。すなわち、アジテータ302に錘306を設けることで、アジテータ302とアジテータ軸受303との間の回転負荷やトナーから受ける負荷があっても、アジテータ302が規制部材304からの規制を解除された際に錘306の重力を利用して回転しやすくなる。なお、錘306は、図5の錘をアジテータに取り付けられる範囲aのどこに取り付けてもよい。
図6は、アジテータに弾性体を取り付けた場合の本発明のトナー攪拌装置の構成を示した図である。
図6に示すように、アジテータ302に弾性体307を取り付けることで、弾性体307による引張応力を作用させることで、アジテータ302の回転をスムーズに行うことができる。すなわち、アジテータ302に弾性体307を設けることで、アジテータ302とアジテータ軸受303との間の回転負荷やトナーから受ける負荷があっても、アジテータ302が規制部材304からの規制を解除された際に、弾性体307の引張力とアジテータ302の重力を合わせて利用して回転しやすくなる。なお、弾性体307はアジテータ302のどこに取り付けてもよい。
なお、弾性体307はバネまたはゴムで、バネとしては引張りバネ、圧縮バネが上げられる。特に、部品コストが安く、取り付けやすい形状にできる点から引張りバネが好ましい。
アジテータ302の形状は、円、楕円等の曲線を有する形状でもよい。また、三角柱、四角柱のような角度のある形状を有するものでもよい。この角度のある形状の場合は、アジテータ302の進む方向に、鋭角な先端を有することが好ましい。とくに、トナーから受ける抵抗が少ない、トナーの劣化が少ない点から、円形形状であって、図7のようにクランク形状の棒とすることが好ましい。また、アジテータ302の形状をクランク形状の棒にすることで、簡単な構成で安価にすることができる。
図3及び5のようなアジテータ302の自重又は錘306の替わりに、図6に示すような弾性体307を設ける場合、弾性体307の一端をアジテータ302に、他端を現像ケース305に取り付けることにより、アジテータ302は自重に頼らずに任意の方向に回転力を与えることができ、アジテータ302が描く軌跡を任意に得ることができる。すなわち、アジテータ302が規制部材304からの規制を解除された際に重力方向とは関係なく任意の方向に回転させることができるため、アジテータ302の軌道K2が大きくなる方向を任意に決めることができる。
ここでは、図8に示すように、トナー撹拌装置300を、アジテータ302の回転が規制されている側を、現像装置25で開いているスペースであって、トナーを長期にわたって収納することがあるトナー収容部257に向かって配置する。これによって、アジテータ302の軌道K2が大きくなる方向をトナー収容部257に向けることができる。したがって、トナーを効率よく攪拌することができ、さらに、合わせてトナーが凝集するのを防止し、また、凝集したトナーをほぐすことができる。
さらに、トナー撹拌装置300を、アジテータ302の回転が規制されていない側に、現像ローラ、トナー補給ローラ、現像ブレードが配置されている。これによって、現像ローラ等に当てることなく、アジテータ302の回転ができ、さらに、現像ローラ等を大きくする設計が可能になる。
また、このトナー撹拌装置300を備える現像装置25を、プロセスカートリッジ2及び画像形成装置1に適用することにより、トナーの凝集を防止し、また、凝集したトナーをほぐすことで、長期にわたって安定した画像を得ることができる。
2(Y,M,C,K) プロセスカートリッジ
3 露光装置
4 中間転写ベルト
5(Y,M,C,K) 一次転写ローラ
6 二次転写ローラ
7 中間転写体クリーニング装置
8 給紙カセット
9 給紙ローラ
10 定着装置
11 排紙ローラ
20(Y,M,C,K) 像担持体
22 帯電ローラ
25 現像装置
71 クリーニングブレード
252 現像ローラ
254 トナー補給ローラ
256 現像ブレード
257 トナー収容部
300 トナー撹拌装置
301a、301b、302 アジテータ
302a アジテータの回転軸
303 アジテータ軸受
303a アジテータ軸受の回転軸
304 規制部材
305 現像ケース
306 錘
307 弾性体
a 錘をアジテータに取り付けられる範囲
K1、K2 軌道
L 光線
P 記録媒体
Claims (12)
- トナーを攪拌するためのアジテータと、アジテータ軸受を有するトナー攪拌装置において、
前記アジテータは、前記アジテータの回転軸を前記アジテータ軸受の回転軸に対して偏芯した位置に配置し、
前記アジテータは回転する構成にし、かつ前記アジテータの回転を規制する規制部材を前記アジテータ軸受に設ける
ことを特徴とするトナー攪拌装置。 - 前記規制部材は、前記アジテータ軸受が回転して前記アジテータが真下から真上の位置に移動する時に、
前記アジテータの回転を規制する位置に設ける
ことを特徴とする請求項1に記載のトナー攪拌装置。 - 前記アジテータに錘を設ける
ことを特徴とする請求項1又は2に記載のトナー攪拌装置。 - 前記アジテータに弾性体を設ける
ことを特徴とする請求項1又は2に記載のトナー攪拌装置。 - 前記アジテータの形状は、クランク形状の棒である
ことを特徴とする請求項1ないし4のいずれかに記載のトナー攪拌装置。 - 少なくとも、トナーを収容するトナー収容部と、トナーを現像する現像ローラとを現像ケース内に有する現像装置において、
前記現像装置は、請求項1ないし5のいずれかに記載のトナー攪拌装置を有する
ことを特徴とする現像装置。 - 前記現像装置は、トナー補給ローラと現像ブレードとを備えていて、
前記規制部材は、前記アジテータが真下から真上の位置に移動する時に、前記アジテータの回転を規制する側を前記トナー収容部に向けるように配置する
ことを特徴とする請求項6に記載の現像装置。 - 前記現像装置は、前記アジテータの回転が規制されていない側が、前記現像ケースの内壁に近くなるように配置されている
ことを特徴とする請求項7に記載の現像装置。 - 前記現像装置は、トナー補給ローラと現像ブレードとを備えていて、
前記弾性体は、前記アジテータの回転が規制されている側を前記トナー収容部に向けるように配置する
ことを特徴とする請求項6に記載の現像装置。 - 前記現像装置は、前記アジテータの回転が規制されていない側に、前記現像ローラ、前記トナー補給ローラ、前記現像ブレードが配置されている
ことを特徴とする請求項9に記載の現像装置。 - 少なくとも、像担持体と現像装置とを備え一体に支持し、画像形成装置に着脱可能なプロセスカートリッジにおいて、
前記プロセスカートリッジは、請求項6ないし10のいずれかに記載の現像装置を用いる
ことを特徴とするプロセスカートリッジ。 - 像担持体と、像担持体に当接して像担持体を帯電させる帯電器と、像担持体の表面に画像情報に基づいた静電潜像を形成する露光装置と、トナーを収容し静電潜像をトナー像として顕像化する現像装置と、像担持体上に形成した各色のトナー像を記録媒体に転写する転写装置と、記録媒体に転写されたトナー像を定着させる定着装置を備えた画像形成装置において、
前記画像形成装置は、請求項6ないし10のいずれかに記載の現像装置を用いる ことを特徴とする画像形成装置。
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