JP2017223773A - 現像器および画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】色材の付着による搬送力低下が抑制された現像器および画像形成装置を提供する。【解決手段】現像器は、粉状の色材を含んだ現像剤を内部に収容した収容槽と、上記収容槽に隣接して設けられ、内部の供給箇所に上記色材が供給される供給槽と、上記供給槽内で回転駆動されて上記色材を上記収容槽へと搬送する搬送部材と、上記搬送部材における回転駆動の軸が貫通し、その軸の長さ方向における一部の区間に係留されている環状部材と、を備える。【選択図】図２

Description

本発明は、現像器および画像形成装置に関する。

従来、いわゆる電子写真方式の画像形成装置が知られており、この画像形成装置では、像保持体上に潜像が形成され、その潜像が現像器によって例えばトナーなどといった粉状の色材で現像されることで画像が形成される。

例えば特許文献１には、現像剤に過剰なストレスを与えないようにするため、搬送部全域の攪拌力を高めるよりも、現像剤補給後の搬送部の一部分でとくに搬送スクリューの上下方向の攪拌を高める構成とし、具体的には、現像剤補給後の搬送部に攪拌力を高める部分を設けた現像装置が開示されている。

また、例えば特許文献２には、２成分現像剤を用いた電子写真方式のうち、特に、トナーのみではなく少量のキャリアをも含んだ現像剤を現像器に補給するようにした、いわゆるトリクル方式の画像形成装置が開示されている。予め現像器の現像剤収容容器に収容する現像剤のトナー濃度は７％、現像剤補給容器から現像器に補給する現像剤のトナー濃度は８０％（キャリア濃度は２０％、通常１０〜２０％）である。また、現像剤収容容器内では、回転軸の周囲に螺旋状の攪拌羽根を備えた攪拌スクリューで現像剤を攪拌しながら搬送する。

特開２００６−１６３２９２号公報 特開２０１０−１４５６１８号公報

しかしながら、従来の装置では、使用状況によって、粉状の色材の一種であるトナーが供給箇所の付近で例えば回転軸に付着して現像剤の搬送力が低下する虞がある。

特に、現像に使用される現像剤が収容された収容槽と、トナーが供給される供給槽とを備え、搬送部材で供給槽から収容槽へとトナーが搬送される構造の場合、供給槽内での搬送力が低下してしまうと収容槽内の現像剤のトナー濃度がなかなか上昇せず、トナー濃度の制御などに支障を生じる。

本発明は、従来の装置に較べて、色材の付着による搬送力低下を抑制することを目的とする。

請求項１に係る現像器は、
粉状の色材を含んだ現像剤を内部に収容した収容槽と、
上記収容槽に隣接して設けられ、内部の供給箇所に上記色材が供給される供給槽と、
上記供給槽内で回転駆動されて上記色材を上記収容槽へと搬送する搬送部材と、
上記搬送部材における回転駆動の軸が遊びを持って貫通し、その軸の長さ方向における一部の区間に係留されている環状部材と、
を備えたことを特徴とする。

請求項２に係る現像器は、請求項１の現像器において、
上記搬送部材が、上記回転駆動の軸の周囲に撹拌用の羽が設けられたものであって、上記環状部材が係留されている区間にはその羽が無いことを特徴とする。

請求項３に係る現像器は、請求項１または２の現像器において、
上記環状部材が、上記搬送部材の全長に対して複数係留されていることを特徴とする。

請求項４に係る現像器は、請求項３の現像器において、
上記環状部材が、１つの係留区間に対して複数係留されていることを特徴とする。

請求項５に係る画像形成装置は、
表面に画像が形成されてその画像を保持する像保持体と、
上記像保持体の表面に潜像を形成する潜像形成器と、
上記潜像を粉状の色材で現像する現像器とを備え、
上記現像器が、
上記色材を含んだ現像剤を内部に収容した収容槽と、
上記収容槽に隣接して設けられ、内部の供給箇所に上記色材が供給される供給槽と、
上記供給槽内で回転駆動されて上記色材を上記収容槽へと搬送する搬送部材と、
上記搬送部材における回転駆動の軸が遊びを持って貫通し、その軸の長さ方向における一部の区間に係留されている環状部材と、
を備えたことを特徴とする。

請求項６に係る現像器は、
粉状の色材を含んだ現像剤を内部に収容した収容槽と、
上記収容槽に隣接して設けられ、内部の供給箇所に上記色材が供給される供給槽と、
上記供給槽内で回転駆動されて上記色材を上記収容槽へと搬送する搬送部材と、
上記搬送部材における回転駆動の軸を貫通し、その軸の長さ方向における一部の区間に係留されている環状部材とを有し、
上記環状部材は、内径が、上記搬送部材における回転駆動の軸の外径よりも大きいことを特徴とする。

請求項７に係る現像器は、請求項６の現像器において、
上記環状部材の内径は、搬送部材における回転駆動の軸の外径の１．５倍以上１０倍以下であることを特徴とする。

請求項１に係る現像器、請求項５に係る画像形成装置、および請求項６に係る現像器によれば、上記環状部材を備えていない場合に較べて、色材の付着による搬送力低下を抑制することができる。

請求項２に係る現像器によれば、上記区間に羽がある場合に較べて上記環状部材が上記軸に接触しやすい。

請求項３に係る現像器によれば、上記環状部材が１つ係留されている場合に較べ、色材の付着を落とせる範囲が広い。

請求項４に係る現像器によれば、上記環状部材が１つ係留されている場合に較べ、色材の付着を落とす力が強い。

請求項７に係る現像器によれば、１．５倍以上１０倍以下でない場合に較べて色材の付着を効率的に崩すことができる。

本発明の画像形成装置の一実施形態を示す構成図である。 図１に示す現像器の内部を上方から見て示した透視図である。 トナーが搬送部材の回転軸に付着した状態を示す図である。 円筒部材と回転軸との関係を示す断面図である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。

図１は、本発明の画像形成装置の一実施形態を示す構成図である。

図１に示す画像形成装置１は、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）および、ブラック（Ｋ）の各色に対応して各色のトナー像を並列的に形成する画像エンジン１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋを縦列配置してなるタンデム型のカラープリンタである。このカラープリンタは、単色の画像をプリントする能力を有するほか、上記４色のトナー像の重ね合わせによるフルカラーの画像をプリントする能力も有する。

画像形成装置１には、ＹＭＣＫ各色のトナーを収容するトナーカートリッジ１８Ｙ，１８Ｍ，１８Ｃ，１８Ｋが備えられている。このトナーが、本発明にいう色材の一例に相当する。

また、画像形成装置１には、中間転写ベルト３０、定着装置６０、用紙搬送部８０、および、画像形成装置１の各部を制御する制御部４１も備えられており、画像形成装置１内部の温湿度環境を検知する環境センサ４２も備えられている。

４つの画像エンジン１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋは、使用される現像剤を除くと同様の構成を有しているため、これらを代表してイエローに対応する画像エンジン１０Ｙを取り上げて説明する。画像エンジン１０Ｙは、感光体１１Ｙ、帯電器１２Ｙ、露光器１３Ｙ、現像器１４Ｙ、一次転写器１５Ｙ、および感光体クリーナ１６Ｙを備えている。これらの要素のうち露光器１３Ｙおよび一次転写器１５Ｙを除いた要素は、いわゆるプロセスカートリッジにまとめられており、各プロセスカートリッジは共通構造となっている。

感光体１１Ｙは、円筒状の表面に感光材料の層を有し、表面に形成される像を保持して円筒の軸周りである矢印Ａ方向に回転するものである。帯電器１２Ｙ、露光器１３Ｙ、現像器１４Ｙ、一次転写器１５Ｙ、および感光体クリーナ１６Ｙは、感光体１１Ｙの周囲に順次配置されている。感光体１１Ｙは、本発明にいう像保持体の一例に相当し、帯電器１２Ｙと露光器１３Ｙとを合わせたものは、本発明にいう潜像形成器の一例に相当する。現像器１４Ｙは本発明の現像器の一実施形態に相当する。

帯電器１２Ｙは、バイアス電圧の印加によって感光体１１Ｙの表面を帯電させる。本実施形態における帯電器１２Ｙは、感光体１１Ｙの表面に接触する帯電ロールである。帯電ロールには、現像器１４Ｙにおけるトナーの帯電極性と同極性の電圧が印加されており、接触する感光体１１Ｙの表面を帯電させる。なお、帯電器１２Ｙとしては、帯電ロールの他に感光体１１Ｙに非接触のコロナ放電器なども採用され得る。

露光器１３Ｙは、対応色（ここではイエロー）の画像信号に従って感光体１１Ｙにレーザ光を照射することで、感光体１１Ｙの表面を露光する。この画像信号は、画像形成装置１外部から供給された画像データから制御部４１によって生成される。露光器１３Ｙによる露光によって感光体１１Ｙの表面には静電潜像が形成される。なお、露光器１３Ｙとしては、レーザ光を用いる方式の他に、走査方向に沿って多数のＬＥＤが並んだＬＥＤアレイなども採用され得る。

現像器１４Ｙは、トナーと磁性キャリアとを含んだいわゆる２成分現像剤を用いて感光体１１Ｙ表面の静電潜像を現像してトナー像を形成する。現像器１４Ｙにはトナーカートリッジ１８Ｙからトナーが供給される。後で詳述するように、この現像器１４Ｙは、内部の現像剤の一部が少しずつ排出されて磁性キャリアがリフレッシュされるトリクル方式の現像器であり、トナーカートリッジ１８Ｙからはトナーとともに少量の磁性キャリアも供給される。現像器１４Ｙは、現像剤を内部で撹拌することでトナーを帯電させる。なお、トナーには、トナーの流動性や帯電性などを助けるためにいわゆる外添剤が添加されていてもよい。

一次転写器１５Ｙは、中間転写ベルト３０を挟んで感光体１１Ｙに対向しており、トナーの帯電極性とは逆極性の電圧が印加されることで、感光体１１Ｙ上のトナー像を中間転写ベルト３０に静電吸引させる。

感光体クリーナ１６Ｙは、感光体１１Ｙ表面に接触する清掃ブレードによって感光体１１Ｙ表面の残留トナーや外添剤や紙粉などを掻き落とすことで、転写後の感光体１１Ｙ表面を清掃する。

中間転写ベルト３０は無端のベルトで、ベルト支持ロール３１〜３５に架け渡されており、画像エンジン１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋ、および二次転写器５０を経由する矢印Ｂに示す方向に循環移動する。中間転写ベルト３０には、画像エンジン１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋから各色のトナー像が互いに重なるように転写され、カラーのトナー像が形成される。中間転写ベルト３０は、このトナー像を保持して矢印Ｂが示す方向に循環移動し、トナー像を二次転写器５０へと送る。

一方、用紙搬送部８０は、用紙収容器Ｔに収容された用紙Ｐを取出ロール８１で取り出し、搬送ロール８２で用紙を用紙搬送路Ｒに沿って二次転写器５０へと矢印Ｃ方向に搬送する。

二次転写器５０は、ベルト支持ロール３１〜３５の一つであるバックアップロール３４との間に中間転写ベルト３０および用紙を挟んで回転するロールである。二次転写器５０は、トナーの帯電極性とは逆極性の電圧が印加されることで、中間転写ベルト３０上のトナー像を用紙に静電吸引させ、用紙上に未定着なトナー像を形成する。

ベルトクリーナ７０は、二次転写器５０を通過した後の中間転写ベルト３０にブレードを接触させて中間転写ベルト３０上のトナーや外添剤や紙粉などを掻き取る。

定着装置６０は、熱と圧力で未定着のトナー像を用紙に定着させる。

トナー像が定着された用紙は、用紙搬送部８０の一部である排出ロール８６によって装置外へと排出される。

ここで、現像器について更に説明する。なお、以下の説明では、図１に示す符号のうち、色を表した文字「Ｙ」、「Ｍ」、「Ｃ」、「Ｋ」を含んだ符号については、その文字を省略するものとする。

図２は、図１に示す現像器の内部を上方から見て示した透視図である。

この現像器１４は、内部に現像剤が収容される現像剤収容槽２０１と、現像剤収容槽２０１に隣接したトナー供給槽２０２と、互いに平行に延びる２本の搬送部材２０３，２０４と、搬送部材２０３，２０４と平行に延び搬送部材２０３，２０４と直交する方向に回転する現像ロール２０５を備えている。現像剤収容槽２０１は、本発明にいう収容槽の一例に相当し、トナー供給槽２０２は、本発明にいう供給槽の一例に相当する。

現像ロール２０５は内部に磁石を有しており、表面に現像剤を磁力で吸着して回転することで、現像剤収容槽２０１から感光体１１に対向する現像位置まで現像剤を送り出す。現像位置では潜像の現像が行われ、現像後の現像剤は現像ロール２０５の回転によって現像剤収容槽２０１に戻る。

現像剤収容槽２０１内には、２本の搬送部材２０３，２０４どうしの間に仕切壁２０６が設けられていて、この現像剤収容槽２０１は２つの部屋２０７，２０８に仕切られている。ただし、この仕切壁２０６の、長手方向両端部には、それぞれ開口２０９，２１０が形成されている。

２本の搬送部材２０３，２０４は、いずれも、丸棒形状の回転軸２１１，２１２と、その回転軸２１１，２１２の回りに備えられた、その回転軸２１１，２１２の延びる方向に螺旋を描きながら延びる螺旋羽根２１３，２１４とを有する。これらの搬送部材２０３，２０４は、回転して、第１の搬送部材２０３は第１の部屋２０７内の現像剤を攪拌しながら矢印Ｘ方向に搬送し、第２の搬送部材２０４は、第２の部屋２０８内の現像剤を攪拌しながら矢印Ｙ方向に搬送する。矢印Ｘ方向に搬送された現像剤は、第１の開口２０９を通って第２の部屋２０８に移動し、矢印Ｙ方向に搬送された現像剤は、第２の開口２１０を通って第１の部屋２０７に移動する。これにより現像剤収容槽２０１内の現像剤は、２本の搬送部材２０３，２０４によって攪拌されながら循環移動する。このような現像剤の攪拌によって、上述したように現像剤中のトナーが帯電する。

これらの搬送部材２０３，２０４は、現像剤収容槽２０１に隣接したトナー供給槽２０２内まで延びているが、現像剤の循環移動はトナー供給槽２０２を経由しない。

トナー供給槽２０２内の現像剤収容槽２０１から距離を置いた箇所の上面部分には、トナーカートリッジ１８から供給されてきたトナーを受け入れる受入口２１５が設けられている。受入口２１５で現像器１４に受け入れられたトナーは、搬送部材２０３，２０４によって搬送されることで現像剤収容槽２０１の第１の部屋２０７に移動して現像剤に混ざる。搬送部材２０３，２０４のうちトナー供給槽２０２内に延びている部分が、本発明にいう搬送部材の一例に相当する。なお、本発明にいう搬送部材は、現像剤収容槽２０１内で現像剤を攪拌する攪拌部材とは別の部材であってもよいが、本実施形態のように、一体の搬送部材２０３，２０４であると構造が簡素で望ましい。

受入口２１５と現像剤収容槽２０１との間には、トナー供給槽２０２の底に排出口２１６が設けられている。現像剤収容槽２０１とトナー供給槽２０２との間には、他の箇所の螺旋羽根２１４とは螺旋の向きが逆転した逆螺旋羽根２１４ａが設けられているので、現像剤収容槽２０１の第２の部屋２０８を矢印Ｙ方向に搬送されてきた現像剤の大部分は、逆螺旋羽根２１４ａで第２の開口２１０に導かれて第１の部屋２０７へと移動するが、一部の現像剤はこの逆螺旋羽根２１４ａを乗り越えてトナー供給槽２０２側に進入する。このようにトナー供給槽２０２側に進入した現像剤は、排出口２１６から現像器１４外に排出される。

この現像器１４には、現像剤収容槽２０１の内部を循環する現像剤の、キャリアに対するトナーの比率（ＴＣ）を測定するＴＣセンサ２１７が配備されている。このＴＣセンサ２１７による測定値に基づいて制御部４１がトナーカートリッジ１８からのトナー供給を指示することで現像剤のＴＣ値が一定に保たれる。

受入口２１５から現像剤収容槽２０１へとトナーが搬送されるトナー供給槽２０２内の搬送経路上には、搬送部材２０３の回転軸２１１に円筒部材２１８が嵌まっている。円筒部材２１８の内径は回転軸２１１よりも十分に広いので、円筒部材２１８は回転軸２１１に対して遊びを持ち、回転軸２１１が回転すると回転軸２１１に対してぶつかったり摺れたりする。円筒部材２１８は回転軸２１１に沿った方向にも多少は移動するが、搬送部材２０３の螺旋羽根２１３が無い係留区間内に常に留められている。搬送部材２０３による搬送能力の低下を抑えるため、係留区間の長さは螺旋羽根２１３の１ピッチ以内であることが望ましい。この円筒部材２１８が、本発明にいう環状部材の一例に相当する。

トナー供給槽２０２内では現像剤収容槽２０１内に較べてトナー濃度が高いため、円筒部材２１８が存在しないと、高温状態や高湿状態や画像密度が高い画像形成が続いた場合などに、トナーが搬送部材２０３に付着する虞がある。

図３は、トナーが搬送部材２０３の回転軸２１１に付着した状態を示す図である。

上述した円筒部材２１８が存在しないと、高温状態や高湿状態や画像密度が高い画像形成が続いた場合などに、トナー２２０が搬送部材２０３の回転軸２１１に付着して固着化する虞がある。このようなトナー２２０の付着が生じると、搬送部材２０３による搬送力が低下してしまい、その結果として後続のトナーが搬送経路上で滞留し、経路詰まりを招く。

これに対し、円筒部材２１８が存在すると、回転軸２１１の回転に伴う円筒部材２１８の動きでトナー２２０が回転軸２１１から除去され、トナー２２０の付着が抑制され、その結果として搬送力の低下も抑制される。また、円筒部材２１８が係留区間内に複数（本実施形態の例では３つ）設けられていると、円筒部材２１８同士がぶつかり合うように動くので、トナー２２０の付着除去や付着抑制の能力が高い。また、例えばトナー供給槽２０２内での搬送距離が長い場合などは、円筒部材２１８の係留区間が複数設けられてもよく、係留区間が複数設けられると、トナー２２０の付着除去が広範囲で実現される。

図４は、円筒部材２１８と回転軸２１１との関係を示す断面図である。

上述したように、回転軸２１１は円筒部材２１８を貫通している。また、本実施形態では、回転軸２１１の外径が約１０ｍｍであるのに対して円筒部材２１８の内径は約３０ｍｍであり、円筒部材２１８の厚みは約５ｍｍである。

円筒部材２１８の内径が回転軸２１１の外径よりも大きいことにより、トナー２２０の付着除去や付着抑制の作用が生じる。また、円筒部材２１８の内径が回転軸２１１の外径の１．５倍以上１０倍以下であると付着したトナー２２０が効率的に崩されるので付着除去や付着抑制の能力が高い。

なお、上記説明では、本発明にいう環状部材として円筒部材が例示されているが、本発明にいう環状部材は、円筒形状に限らず、断面が多角形のものであってもよい。

また、上記説明では、係留区間に螺旋羽根２１３が無い例が示されているが、本発明にいう環状部材は、例えば、螺旋羽根２１３の根元に空けられた孔を通って回転軸２１１に係留されたものであってもよい。

１……画像形成装置、 １０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋ……画像エンジン、 １１……感光体、 １２……帯電器、 １３……露光器、 １４……現像器、 １５……一次転写器、 １６……感光体クリーナ、 ４１……制御部、 ４２……環境センサ、 １８……トナーカートリッジ、 ２０１……現像剤収容槽、 ２０２……トナー供給槽、 ２０３，２０４……搬送部材、 ２０５……現像ロール、 ２０６……仕切壁、 ２１５……受入口、 ２１６……排出口、 ２１８……円筒部材

Claims (7)

1. 粉状の色材を含んだ現像剤を内部に収容した収容槽と、
   前記収容槽に隣接して設けられ、内部の供給箇所に前記色材が供給される供給槽と、
   前記供給槽内で回転駆動されて前記色材を前記収容槽へと搬送する搬送部材と、
   前記搬送部材における回転駆動の軸が遊びを持って貫通し、該軸の長さ方向における一部の区間に係留されている環状部材と、
   を備えたことを特徴とする現像器。
2. 前記搬送部材は、前記回転駆動の軸の周囲に撹拌用の羽が設けられたものであって、前記環状部材が係留されている区間には該羽が無いことを特徴とする請求項１記載の現像器。
3. 前記環状部材が、前記搬送部材の全長に対して複数係留されていることを特徴とする請求項１または２に記載の現像器。
4. 前記環状部材が、１つの係留区間に対して複数係留されていることを特徴とする請求項３記載の現像器。
5. 表面に画像が形成されて該画像を保持する像保持体と、
   前記像保持体の表面に潜像を形成する潜像形成器と、
   前記潜像を粉状の色材で現像する現像器とを備え、
   前記現像器が、
   前記色材を含んだ現像剤を内部に収容した収容槽と、
   前記収容槽に隣接して設けられ、内部の供給箇所に前記色材が供給される供給槽と、
   前記供給槽内で回転駆動されて前記色材を前記収容槽へと搬送する搬送部材と、
   前記搬送部材における回転駆動の軸が遊びを持って貫通し、該軸の長さ方向における一部の区間に係留されている環状部材と、
   を備えたことを特徴とする画像形成装置。
6. 粉状の色材を含んだ現像剤を内部に収容した収容槽と、
   前記収容槽に隣接して設けられ、内部の供給箇所に前記色材が供給される供給槽と、
   前記供給槽内で回転駆動されて前記色材を前記収容槽へと搬送する搬送部材と、
   前記搬送部材における回転駆動の軸を貫通し、該軸の長さ方向における一部の区間に係留されている環状部材とを有し、
   前記環状部材は、内径が、前記搬送部材における回転駆動の軸の外径よりも大きいことを特徴とする現像器。
7. 前記環状部材の内径は、搬送部材における回転駆動の軸の外径の１．５倍以上１０倍以下であることを特徴とする請求項６記載の現像器。

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