JP2695720B2 - 現像槽攪拌装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、現像剤が収納された
現像槽内において、現像剤の攪拌を行う攪拌装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】電子写真式の画像形成装置では１００μ
ｍ程度の現像剤を現像槽内に収納し、マグネットローラ
（ＭＧローラ）によってその現像剤を感光体に供給す
る。近年の画像形成装置には、現像槽がトナーホッパ等
とともに現像カートリッジとして一体化されてユーザ自
身でも簡単に交換できるものがある。現像カートリッジ
の現像槽には現像剤が収納された状態で出荷される。し
たがって、現像カートリッジ交換時には現像槽へ現像剤
を補給する手間を必要としない。現像カートリッジが画
像形成装置本体に装着されるとＭＧローラ，攪拌ローラ
の回転ギアには画像形成装置本体側のギアが接続されて
画像形成装置本体内のモータからの駆動力が伝達伝達可
能になり、ＭＧローラおよび攪拌ローラが回転される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが上述したよう
に現像槽内に現像剤を収納した状態で出荷すると、輸送
時の振動，保管時の現像剤自身の自重等によって現像剤
が固まってしまうことがある。従来、この状態でモータ
を動作させてＭＧローラと攪拌ローラとを回転させてお
り、モータ等に過大な負荷が掛かってしまっていた。そ
して、最悪の場合には駆動系に損傷を与えてしまうこと
があった。

【０００４】この発明の目的は、新たな現像カートリッ
ジを画像形成装置に装着した際における撹拌ローラを回
転させるための手動操作を不要にし、現像カートリッジ
の交換作業を容易に行うことができる現像槽撹拌装置を
提供することにある。また、この発明の別の目的は、新
たな現像カートリッジを画像形成装置に装着した際に、
モータの回転力をＭＧローラに伝達することなく撹拌ロ
ーラのみに伝達し、駆動系に作用する負荷を小さくして
駆動系の破損を未然に防止できる現像槽撹拌装置を提供
することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】請求項１に係る現像槽撹
拌装置は、画像形成装置本体に装着される現像カートリ
ッジの現像槽内に撹拌ローラを備え、この撹拌ローラに
よって現像槽内の現像剤を撹拌する現像槽撹拌装置であ
って、前記撹拌ローラに第１のギアおよび第２のギアを
設けるとともに、画像形成装置本体内に、前記現像カー
トリッジが画像形成装置本体内に装着されたときに前記
第１のギアとモータとの間を接続するモータ駆動系のギ
アと、 前記現像カートリッジの画像形成装置本体内への
装着動作中に、前記第２のギアに噛合されるラックと、
を設けたことを特徴とする。

【０００６】請求項２に係る現像槽撹拌装置は、画像形
成装置本体に装着される現像カートリッジの現像槽内
に、同一のモータから伝達される回転力により回転可能
なＭＧローラおよび撹拌ローラを備える現像装置におい
て、 現像カートリッジの交換状態を検出する手段と、 こ
の検出手段が新たな現像カートリッジが装着されたこと
を検出したときに、ＭＧローラへのモータの回転力の伝
達を停止し、撹袢ローラにのみモータの回転力を伝達す
る手段と、 を備えたことを特徴とする。

【０００７】

【０００８】

【０００９】

【作用】請求項１に係る現像槽撹拌装置においては、現
像カートリッジを画像形成装置本体に装着する動作中
に、撹拌ローラの第２のギアと画像形成装置本体内のラ
ックとが噛合され、現像カートリッジの装着動作によっ
て第２のギアが回転してその回動力によって撹拌ローラ
が回転される。このとき、第１のギアとモータ駆動系の
ギアとは非接触状態にあり、撹拌ローラは容易に回転さ
れる。現像カートリッジが画像形成装置本体内に完全に
装着されてしまえば、第１のギアとモータ駆動系のギア
とが接続され、モータからの駆動力が第１のギアを介し
て撹拌ローラに伝達される。

【００１０】請求項２に係る現像槽撹拌装置において
は、現像カートリッジが画像形成装置本体に装着された
ことが検出されると、ＭＧローラはそのままで撹拌ロー
ラのみが回転され、現像槽中の現像剤がほぐされる。こ
の場合、モータ等の駆動系に加わる負荷トルクは撹拌ロ
ーラを初期回転されるための負荷のみで、ＭＧローラの
回転による負荷が加えられることはなく、負荷トルクは
小さくなる。

【００１１】

【００１２】

【００１３】

【実施例】図１３はこの発明に係る現像カートリッジの
構成を示した図である。現像カートリッジは現像槽１、
トナーホッパ２を有している。現像槽１内にはトナー，
キャリアからなる二成分現像剤が収納されるとともに、
現像槽内の攪拌を行う攪拌ローラ４、および、感光体３
に対してトナーを供給するＭＧローラ５が設けられてい
る。トナーホッパ２内には現像槽１へ補給されるべきト
ナーが収納されるとともに、トナーの攪拌を行う攪拌部
材６、現像槽１との境界部に設けられ回転によって現像
槽１へのトナー補給を行うトナー補給ローラ７、が設け
られている。

【００１４】感光体３は光導電性の感光層が設けられた
感光体ドラムである。

【００１５】現像槽１の図中背面側には攪拌ローラ４，
ＭＧローラ５を駆動するために複数のギアが設けられて
いる。図１は現像カートリッジに備えられたギアの平面
図である。なお図１３において１７は画像形成装置本体
内に備えられるモータ駆動系のギアである。ギア１７は
図示しないモータに接続されている。攪拌ローラ４の回
転軸８には第１のギア１０および第２のギア１１が備え
られている。第１のギア１０は、現像カートリッジが画
像形成装置本体に装着されたときギア１７に接続され
る。第１のギア１０にはギア１２を介してＭＧローラの
ギア１３が接続されている。したがって、ＭＧローラ５
にはギア１７，１０，１２，１３を介して駆動力が伝達
される。

【００１６】第１のギア１０はアイドルギアであり、第
１のギア１０−回転軸８間で直接の回転力の伝達は行わ
れない。すなわちこの実施例では、第１のギアのリブ１
０ｂと、第２のギアの突出部１６とが係合したときに両
者１０，１１間で駆動力が伝達され、第１のギア１０の
駆動力が第２のギア１１に伝達されたり、第２のギア１
１の駆動力が第１のギア１０に伝達されたりする。第
１，第２のギア１０，１１の構成を詳細に説明する。図
３（Ａ）は攪拌ローラの回転軸およびギア部分の分解斜
視図、図３（Ｂ）は同図（Ａ）のＡ−Ａ断面図である。

【００１７】攪拌ローラ４の回転軸８は周面の一部にほ
ぼＤ型形状の切り欠き部が設けられている。第２のギア
１１の内径穴１１ａは前記切り欠き部に対応してほぼＤ
型形状に形成され回転軸８に勘合する。これにより第２
のギア１１が回転すると攪拌ローラ４が回転する。しか
し、第１のギア１０の内径穴１０ａは丸穴であって、回
転軸８との間で滑りが生じる。このため、第１のギア１
０が回転しても回転軸８は回転せず、また回転軸８が回
転しても第１のギア１０が回転することがない。第１の
ギア１０−第２のギア１１間での駆動力の伝達は、第１
のギアのリブ１０ｂと、第２のギアの突出部１６と、に
よって行われる。第１のギアには一本のリブ１０ｂが設
けられ、対する第２のギア１１には突出部１６が設けら
れている。リブ１０ｂが突出部１６を押すことによって
第１のギア１０の回転が第２のギア１１に伝達され、逆
に突出部１６がリブ１０ｂを押すことによって第２のギ
ア１１の回転が第１のギア１０に伝達される。なおモー
タが駆動して第１のギア１０が回転を開始したときに突
出部１６とリブ１０ｂとが非係合状態であれば、第１の
ギア１０のみがまず回転し、両者１６，１０ｂが係合し
た後に第２のギア１１が回転して攪拌ローラ４が回転を
開始する。この場合、攪拌ロー４が回転されない時間は
せいぜいギア１０の１周分の回転であるため、現像動作
に影響が出ることはない。

【００１８】第２のギア１１の周面の一部には切り欠き
部１１ｂが設けられている。これは、手動操作により攪
拌ローラ４を一周分だけ回転させるためのものである。
第２のギア１１には手動駆動系のギア１５が接続されて
いる。このギア１５の回転軸にはハンドル１４が取り付
けられ、ギア１５はハンドル操作によって回転される。
図２（Ａ）に示したようにギア１５が第２のギア１１に
噛合していればハンドルを回すことによって第２のギア
１１が回転し攪拌ローラ４が回転されるが、図２（Ｂ）
に示したようにギア１５が第２のギア１１に噛合してい
なければハンドルを回しても攪拌ローラ４は回転されな
い。現像カートリッジは出荷時、図２（Ａ）に示したよ
うに第２のギア１１とギア１５とが噛合された状態にな
っている。現像カートリッジの交換を行う際には、新品
の現像カートリッジを画像形成装置本体に装着する前
に、ハンドル１４を図中矢印で示した方向に回転させ
る。するとギア１５および１１が回転し、攪拌ローラ４
が回転して現像槽１内の現像剤を攪拌して、振動，自重
等によって固まってしまっている現像剤をほぐす。ハン
ドル１４をほぼ一回転させると、図２（Ｂ）に示したよ
うにギア１１の切り欠き部１１ｂにギア１５が対向し、
ギア１１，１５間の噛合が外れる。これによって攪拌ロ
ーラ４を一周だけ回転させることができる。なおハンド
ル１４およびギア１５は図２（Ｂ）の状態で図中手前側
に引き抜かれ取り外される。現像カートリッジはハンド
ル１４，ギア１５を取り外した状態で画像形成装置本体
に装着され、それによって第１のギア１０とギア１７と
が接続される。このときには現像槽１内の現像剤がほぐ
されているので、モータによって現像槽１内の攪拌を開
始するときの負荷トルクが過大になってしまうことがな
い。

【００１９】ところで現像カートリッジの出荷時には第
２ギア１１とギア１５とは図２（Ａ）に示した状態にあ
る。この状態は、第１ギアの突出部１６の後方に第２ギ
アのリブ１０ｂが係合した状態であり、もしこの状態で
ハンドル１４を逆方向（反Ｂ方向）に回転させてしまっ
た場合、第２ギア１１の逆方向回転が第１ギア１０に伝
達されてしまう。すると、第１ギア１０，ギア１２，１
３を介してＭＧローラ５に回転力が伝達され、ＭＧロー
ラ５が逆方向に回転してしまう。ＭＧローラ５が逆転す
るとＭＧローラ５上の現像剤がドクタ１９上に溢れてし
まう問題が生じる（図１３参照）。このような問題を防
止するため、手動駆動系のギア１５には逆転防止部材１
８が取り付けられている。図４は逆転防止部材１８を示
した図である。逆転防止部材１８は、スプリングの付勢
力によって係止部１８ａをギア１５の歯部１５ａに係合
させたものである。図４（Ａ）に示したようにギア１５
が正方向に回転しているときにはその回転を阻害するこ
とはないが、図４（Ｂ）に示したようにギア１５が逆方
向に回転しようとするときにはその回転を停止させる。
これによって、第２のギア１１が逆方向に回転すること
がなく、したがって、ＭＧローラ５が逆回転してしまう
ことを確実に防止することができる。

【００２０】図５，図６は請求項１に係る実施例を示し
た図である。この構成が図１，図２に示したものと異な
る点は、手動駆動系の部分であり、図１，図２のハンド
ル１４，ギア１５の代わりにラック２１が設けられてい
る。ラック２１は画像形成装置本体内に設けられてい
る。現像カートリッジは画像形成装置本体に対して上方
から真下に降ろすようにして装着される。この装着動作
により、図６（Ａ）に示したように第２のギア１１が、
画像形成装置本体内のラック２１に対して図中矢印Ｃで
示した方向に相対的に移動する。これによって第２のギ
ア１１が矢印Ａ方向に回転し、撹拌ローラ４が回転され
る。現像カートリッジが画像形成装置本体内に完全に装
着されたとき、第２のギア１１とラック２１とは図６
（Ｂ）で示したように離れる。なお、現像カートリッジ
の降下動作中に撹拌ローラ４がほぼ一回転するようにギ
ア比等が設定されている。

【００２１】図７〜図１２は請求項２に係る実施例を示
した図である。図７は駆動ギアの平面図である。この実
施例では撹拌ローラ４にのみ回転力を伝達する第２のギ
ア１１にギア２２が噛合されている。ギア２２は回転自
在に支持されており、図示しないギアを介してモータに
接続されている。このモータは第１のギア１０に回転力
を伝えるモータと同一のものであり、クラッチによって
第１のギア１０または第２のギアに回転力が伝達され
る。このモータはパルスモータであり、その性能を図９
に示している。このパルスモータは、横軸に示したよう
な回転数で回転させたとき、回転数によってこのモータ
で回転させることのできるトルクが変わる。

【００２２】一方、現像カートリッジにおいて、ＭＧロ
ーラや攪拌ローラを回転させるために必要なトルク（現
像トルク＝負荷トルク）は図１０に示したとおりであ
る。図１０において、Ｈは新品の現像カートリッジにお
いてＭＧローラ５と攪拌ローラ４との両方の回転を開始
させるために必要なトルクであって、図９に示したよう
にこのトルクＨはこのパルスモータの限界の値となって
いる。一方、Ｆは新品の現像カートリッジの攪拌ローラ
４のみの回転を開始させるために必要なトルクであっ
て、この場合の現像トルクは攪拌ローラ４，ＭＧローラ
５の両方を回転させる場合のトルクよりも小さくなる。
したがって、無理のない回転を行うことができ、モータ
や駆動ギアに掛かる負担を軽減できるとともに、回転速
度も速くなる。なおＪは通常状態で複写処理を行わずに
放置した後にＭＧローラ５および攪拌ローラ４を回転開
始させるための現像トルクである。また、図１０の横軸
は攪拌ローラ、または、攪拌ローラおよびＭＧローラの
回転角を示している。例えば、新品の現像カートリッジ
において攪拌ローラのみを１／２回転させたときの現像
トルクはＥとなる。また、どのような状態であっても攪
拌ローラ、または攪拌ローラおよびＭＧローラを３／２
回転（１回転半）以上させると現像剤が十分にほぐれ現
像トルクはＩとなる。

【００２３】この実施例では現像カートリッジの交換に
より新品の現像カートリッジが装着されたときに、攪拌
ローラ４のみをモータによって回転させ、現像槽中の現
像剤をほぐしている。このときに攪拌ローラは１回転半
だけ回転され、それによって現像剤を十分にほぐすよう
にしている。攪拌ローラのみを１回転半させる動作を図
８を参照して説明する。新品の現像カートリッジにおい
ては第１のギアのリブ１０ｂに対して第２のギアの突出
部１６が実線で示した位置になるようにセットされてい
る。したがって、この状態でまず第２のギア１１が逆回
転方向（矢印Ａ方向）に半回転する。その状態で突出部
は１６′の位置にあり、このとき、リブ１０ｂと突出部
１６′とは当接する直前または当接する位置関係となっ
ている。

【００２４】さらに第２のギアは正回転方向（矢印Ｂ方
向）に１回転し、突出部が１６″の位置まで移動する。
この後、第１のギア１０に、モータから回転力が伝達さ
れると第１のギア１０および第２のギア１１が正回転
（矢印Ｂ方向）に回転する。このようにして攪拌ローラ
４のみを１回転半させることができ、現像剤を十分にほ
ぐすことができる。

【００２５】図１１は、攪拌ローラ４を回転させるため
の制御部のブロック図を示している。ＲＡＭ３１には攪
拌ローラおよびＭＧローラに回転力を与えるパルスモー
タ３２等を制御するための制御値が格納されており、Ｃ
ＰＵ３０はその制御値に基づいて各動作部を制御する。
パルスモータ３２はＣＰＵ３０から送られる制御データ
に基づき、制御回路３３によって回転制御される。ま
た、検知用ヒューズ３４は現像カートリッジが新品であ
るかどうかを判定するためのもの、クラッチ３５，３５
は第１のギア１０または第２のギア１１に回転力を選択
的に伝達させるためのものである。

【００２６】現像カートリッジ交換後の攪拌ローラの回
転制御を説明する。図１２はその処理手順を示したフロ
ーチャートである。複写機本体のメインスイッチがオン
されるとまず検知用ヒューズ３４の状態が判定される
（ｎ１）。検知用ヒューズ３４が溶断していれば通常の
複写処理へと進むが、検知用ヒューズが繋がっていれば
新品の現像カートリッジであるとして次の処理が行われ
る。まず、パルスモータをＦのトルクで回転させるため
のデータが読みだされてパルスモータ３２が逆回転方向
に半回転される（ｎ２）。続いてパルスモータ３２をＥ
の力で回転させるためのデータが読みだされてパルスモ
ータ３２が正回転方向に１回転される（ｎ３）。このよ
うにして攪拌ローラ４のみが１回転半され、それによっ
て現像剤がほぐれて現像トルクはＩの値となる。そし
て、検知用ヒューズ３４を溶断させた後、通常の処理へ
と入る。

【００２７】なお、この実施例ではＨのトルクを持つモ
ータを備えているが、Ｈほどの高トルクのものを用いな
くてもＪおよびＦ以上のトルクを持つモータにしてもよ
く、その場合にはモータのコストを低減できる利点があ
る。

【００２８】

【発明の効果】請求項１に記載した現像槽撹拌装置によ
れば、現像カートリッジを画像形成装置本体に装着する
ときにその装着動作によって撹拌ローラが回転されるか
ら、ユーザ自信が撹拌ローラの回転動作を行う必要がな
く、操作性が非常によい利点がある。

【００２９】請求項２に記載した現像槽撹拌装置によれ
ば、新品の現像カートリッジが装着されたときに、撹拌
ローラのみが回転されるから、現像ローラの回転のため
の負荷がモータ等の駆動系に加わることがなく、駆動系
に掛かる負荷が小さくなって駆動系の破損を防止するこ
とができる。

【００３０】

【００３１】

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例を示した図であり、撹拌ロー
ラを回転させるギア部の平面図

【図２】同ギア部の正面図であり、手動回転状態を示し
た図

【図３】攪拌ローラのギア部を示した図であり、同図
（Ａ）は分解斜視図、同図（Ｂ）はそのＡ−Ａ断面図

【図４】同ギア部の手動駆動系ギアに備えられた逆転防
止部材を示した図

【図５】請求項１に係る実施例を示した図であり、ギア
部の平面図

【図６】同ギア部の正面図であり、ギアの回転状態を示
した図

【図７】請求項２に係る実施例を示した図であり、ギア
部の平面図

【図８】同ギア部の正面図であり、ギアの回転状態を示
した図

【図９】同実施例に用いられるパルスモータの性能を示
した図

【図１０】攪拌ローラやＭＧローラを回転回転させたと
きの回転角と、その回転に必要な現像トルクとの関係を
示した図

【図１１】同攪拌装置の制御部のブロック図

【図１２】同攪拌装置における攪拌ローラの回転処理の
手順を示したフローチャート

【図１３】現像カートリッジの概略構成図

【符号の説明】

１ 現像槽 ４ 攪拌ローラ ８ 回転軸 １０ 第１のギア １０ａ 内径穴 １０ｂ リブ １１ 第２のギア １１ａ 内径穴 １１ｂ 突出部 １４ ハンドル １５ 手動駆動系のギア １６ 突出部 １７ モータ駆動系のギア １８ 逆転防止部材 ２１ ラック

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 安藤 幸師 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シャープ株式会社内 (72)発明者 山根 直之 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シャープ株式会社内 (72)発明者 杉藤 孝司 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シャープ株式会社内 (56)参考文献 実開 昭63−132964（ＪＰ，Ｕ)

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】画像形成装置本体に装着される現像カート
   リッジの現像槽内に撹拌ローラを備え、この撹拌ローラ
   によって現像槽内の現像剤を撹拌する現像槽撹拌装置で
   あって、 前記撹拌ローラに第１のギアおよび第２のギアを設ける
   とともに、 画像形成装置本体内に、前記現像カートリッジが画像形
   成装置本体内に装着されたときに前記第１のギアとモー
   タとの間を接続するモータ駆動系のギアと、 前記現像カートリッジの画像形成装置本体内への装着動
   作中に、前記第２のギアに噛合されるラックと、 を設けたことを特徴とする現像槽撹拌装置。
2. 【請求項２】画像形成装置本体に装着される現像カート
   リッジの現像槽内に、同一のモータから伝達される回転
   力により回転可能なＭＧローラおよび撹拌ローラを備え
   る現像装置において、 現像カートリッジの交換状態を検出する手段と、 この検出手段が新たな現像カートリッジが装着されたこ
   とを検出したときに、ＭＧローラへのモータの回転力の
   伝達を停止し、撹拌ローラにのみモータの回転力を伝達
   する手段と、 を備えたことを特徴とする 現像槽撹拌装置。