JP2017223776A - 現像器および画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】色材の付着による供給槽内での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、上記色材が上記供給槽へと供給される供給路の、その供給槽の上方に隣接した箇所に設けられ、回転駆動によってその色材をほぐす回転部材と、上記回転部材を回転駆動し、その回転駆動の反転を繰り返す駆動機と、を備える。
【選択図】図４

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、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。

また、例えば特許文献２には、供給口と受け口の間にトナー分散部材を設けた現像器が開示されている。

また、例えば特許文献３には、現像器をマシンと復帰可能に可動支持し、カートリッジ着脱動作時に現像ユニットに振動を与える事を可能とし、トナーの凝集を抑制する画像形成装置が開示されている。

また、例えば特許文献４には、ステッピングモータの共振により、粉体貯留容器を振動させ、付着した粉体を落とす画像形成装置が開示されている。

特開２００７−２０６４５３号公報 特開２０１２−１９７０４６号公報 特開２００７−２０６４５３号公報 特開２０１４−１９９３９５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、色材の付着による供給槽内での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、
上記色材が上記供給槽へと供給される供給路の、その供給槽の上方に隣接した箇所に設けられ、回転駆動によってその色材をほぐす回転部材と、
上記回転部材を回転駆動し、その回転駆動の反転を繰り返す駆動機と、
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、
上記駆動機が、一連の画像を形成する一群の処理中は上記回転駆動の反転を避け、それら一群の処理とその後の一群の処理との間で上記回転駆動の反転を実行するものであることを特徴とする。

請求項３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、
上記色材が上記供給槽へと供給される供給路の、その供給槽の上方に隣接した箇所に設けられ、回転駆動によってその色材をほぐす回転部材と、
上記回転部材を回転駆動し、その回転駆動の反転を繰り返す駆動機と、
を備えたことを特徴とする。

請求項１に係る現像器および請求項３に係る画像形成装置によれば、回転駆動が反転しない場合に較べて、色材の付着による供給槽内での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、一連の画像の形成中に色材の流れを安定させることが出来る。

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。 現像器へトナーを供給する供給路の構造を示す図である。

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であると構造が簡素で望ましい。

トナー供給槽２０２内の、現像剤収容槽２０１に近接した箇所の底には排出口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。

ところで、トナー供給槽２０２内ではトナー濃度が高いため、何も対策を講じないと、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は、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。

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は、トナー２２０は搬送部材２０３の回転軸２１１に付着し易くなり、一旦付着したトナー２２０は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。

このようなトナー２２０の付着を抑制するため、本実施形態の現像器１４では、現像器１４へトナーを供給する供給路に工夫が施されている。

図４は、現像器１４へトナーを供給する供給路の構造を示す図である。

現像器１４には、図１に示すトナーカートリッジ１８から現像器１４へとトナーを搬送して供給する供給路２３０が接続されており、この供給路２３０は搬送部分２３１と落下部分２３２とを有している。搬送部分２３１では、内部に備えられた搬送部材２３３によってトナーが搬送され、落下部分２３２ではトナーが落下によって受入口２１５へと移動する。受入口２１５を通ったトナーは搬送部材２０３上に落下する。

この落下部分２３２には、金属線が螺旋形状に巻かれた回転部材２３４が内蔵されており、落下部分２３２内を落下するトナーは、この回転部材２３４がモータ２３５によって回転駆動されることによってほぐされる。この回転部材２３４が本発明にいう回転部材の一例に相当し、モータ２３５は本発明にいう駆動機の一例に相当する。

回転部材２３４がトナーをほぐす作用は回転部材２３４の回転方向によらず発揮される。回転部材２３４の回転方向は、モータ２３５の駆動方向によって変わり、モータ２３５の駆動方向が反転すると回転部材２３４の回転方向も反転する。このモータ２３５の駆動方向は、図１に示す制御部４１によって制御されていて、例えば、特定数の画像形成が経過する毎にジョブ間で実施されるセットアップサイクルなどの際に駆動方向が反転される。例えば、１００枚ごとなどに駆動方向の反転が行われることが望ましい。また、温度または湿度のセンス結果に応じて駆動方向の反転が行われてもよい。

このように駆動方向が反転されて回転部材２３４の回転方向が反転すると、受入口２１５へと達したときのトナーの落下位置が、搬送部材２０３の回転軸に沿う方向に変化する。図３に示すようなトナーの付着は、搬送部材２０３上の特定箇所に連続してトナーが落下すると助長され、落下位置が変わると付着が抑制される。このため、ある程度の時間間隔で繰り返し回転部材２３４の回転方向が反転することによってトナーの付着は抑制され、その結果、搬送部材２０３による搬送力の低下も抑制される。

なお、回転部材２３４の回転方向が反転した直後は搬送部材２０３によって搬送されるトナーの流れが乱れる虞があるので、上述したセットアップサイクルなどのように、画像形成のジョブが途切れた際に実行されると、画像形成時にはトナーの流れが安定して好ましい。

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、 ２３０……供給路、 ２３１……搬送部分、 ２３２……落下部分、 ２３４……回転部材、 ２３５……モータ

Claims (3)

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、
   前記色材が前記供給槽へと供給される供給路の、該供給槽の上方に隣接した箇所に設けられ、回転駆動によって該色材をほぐす回転部材と、
   前記回転部材を回転駆動し、該回転駆動の反転を繰り返す駆動機と、
   を備えたことを特徴とする現像器。
2. 前記駆動機が、一連の画像を形成する一群の処理中は前記回転駆動の反転を避け、該一群の処理とその後の一群の処理との間で前記回転駆動の反転を実行するものであることを特徴とする請求項１記載の現像器。
3. 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、
   前記色材が前記供給槽へと供給される供給路の、該供給槽の上方に隣接した箇所に設けられ、回転駆動によって該色材をほぐす回転部材と、
   前記回転部材を回転駆動し、該回転駆動の反転を繰り返す駆動機と、
   を備えたことを特徴とする画像形成装置。

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