JP4271466B2 - 現像ユニット又はトナー容器、及びそれを備えた画像形成装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
静電潜像の可視化に用いられるトナーを保持する現像ユニット又はトナー容器、及びそれを備えた画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般的な複写機、プリンタ等の電子写真方式の画像形成装置では、印字パターンに応じた静電潜像が形成される感光体の表面に、現像剤を供給し、静電潜像に応じた画像を形成する。
【０００３】
そして、記録用紙上に転写を行い、その後、熱や圧力等を加えることで、画像を記録用紙上に定着させるようにしている。
【０００４】
こうした画像形成においては、現像剤の種類や制御方法等において、種々の形態が存在しており、適宜組み合わせて用いられている。
【０００５】
例えば、現像剤には、磁性トナーからなる一成分磁性現像剤、非磁性トナーからなる一成分非磁性現像剤、非磁性トナーと磁性キャリアからなる二成分現像剤等があり、使用する現像剤に応じて、用いる現像スリーブの材質や制御方法を選択して、用いている。
【０００６】
例えば、磁気ブラシ法に使用される磁性現像剤では、強磁性キャリアとトナー粒子の混合物からなる二成分現像剤が用いられることが多く、この強磁性キャリアは、鉄粉、フェライト粉末、ニッケル粉末、若しくはそれらの表面を有機重合体で被覆したものであり、また、トナー粒子は、樹脂中に着色顔料や染料等の添加物を分散させたものが用いられている。
【０００７】
また例えば、トナーとキャリアからなる二成分現像を用いる画像形成装置に用いられるトナー濃度制御については、トナー濃度が、予め設定された所定時間以上にわたって低い状態が続いた場合には、トナー容器内に、トナーがなくなったと判断して、トナーエンドを決定し、ユーザーに現像ユニット（場合によっては、トナー容器。以下では省略する）の交換、或いはトナー補充を促し、ユーザーは、装置本体から上記現像ユニットを取り出し、新しい現像ユニットと取り替えることで、印字を続行可能な状態に復帰させるようにしていた。
【０００８】
上記のようなトナーの制御方法では、トナー容器内のトナーが限度まで消費されてしまうと、印字が行えなくなるように、制御動作が設定されていた。
【０００９】
これは、画質劣化によるミスプリントの発生を、事前に防止するためであるが、結果として、印字することができない「印字不可時間」を作ってしまっていた。
【００１０】
そのため、上記印字不可時間をできるだけ短縮するために、交換用の現像ユニットを、ユーザーが予め用意し、常備しておく必要があった。
【００１１】
しかし、新しい現像ユニットが様々な環境のもとで長期間保管されていると、吸湿や搬送時の振動等の影響から、本来は粉体であるはずのトナーが、現像ユニット内でパッキングすることがあり、ついには、ブロック化してしまうことがあった。
【００１２】
このような現像ユニットを装置本体に装填し、使用すると、トナー攪拌部材（トナー攪拌搬送部材）の位置によっては、トナー凝集を更に助長するように作用してしまう場合もあり、その際には、トナー攪拌部材を駆動するためのモータや、駆動力を伝達するギア類への負荷が過大なものになってしまう。
【００１３】
最悪の場合には、モータのロックや、トナー攪拌部材の変形及び破損、ギア類の歯飛び等により、ついには、画像形成装置を使用することができなくなってしまうことがあった。
【００１４】
近年、高画質化のためのトナーの小粒径化や、環境問題対策のための低温定着の普及等によって、トナーの低融点化が進んでおり、放置によるトナーの凝集化の傾向が顕著になってきている。
【００１５】
そのため、上記のようなトラブルが、発生しやすくなってきている。
【００１６】
従って、トラブルを避けるためには、ユーザーが新しい現像ユニットを画像形成装置に装填する際には、事前に、現像ユニット内のトナーをほぐしておく必要があった。
【００１７】
即ち、ユーザーは、現像ユニットの装填前に、現像ユニット内で固まってしまったトナーを、粉体の状態に戻すための作業が必要とされ、現像ユニットを持って上下に振動させるといったような、面倒な作業を強いられていた。
【００１８】
そこで、このような作業を不要とするために、現像ユニット（トナーカートリッジ）を現像装置に装填する動作に連動させて、トナーケース内に設けたアジテータを回転させることにより、トナーを攪拌して、ほぐせるようにしたトナーケースが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【００１９】
また、攪拌部材を分割し、時間差を設けて、各攪拌部材に駆動力を伝達することにより、初期稼動時における過大な負荷の発生を防止するようにした現像装置が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【００２０】
【特許文献１】
特開平０６−３３７５８７号公報 （２頁〜３頁）
【００２１】
【特許文献２】
特開平０６−３４８１２６号公報 （３頁〜５頁）
【００２２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特許文献１に記載のものであれば、トナーのブロック化の程度が軽度であれば、攪拌効果を期待することができるが、長期の保存や度重なる微振動等によって、高密度にブロック化してしまった場合には、ラック等の駆動力伝達部に大きな負荷が作用するため、各部材に求められる強度や剛性が大きくなり、コスト高になるという問題がある。
【００２３】
また、上記特許文献２に記載のものであれば、現像容器（トナーケース）が縦置きに保存されていると負荷のバランスが、攪拌部材の軸方向に不均一となるため、特に、従動側の攪拌部材の周りに密度の高いトナーブロックが偏って形成されていると、駆動力を伝達する連結部分に大きな負荷が作用し，破損してしまう虞がある。
【００２４】
また、攪拌部材を分割しているために、装置が複雑化するうえ、トナーが凝集化した場合には、駆動側端部のみにトナーが偏って供給されやすくするため、現像装置へのトナーの供給が不均一となり、画質が劣化してしまったり、現像装置からのトナー飛散による機内汚染を、引き起こしてしまう虞がある。
【００２５】
そのため、本発明では、トナーがブロック化していても、モータやギア等の駆動機構や、トナー攪拌部材に、過大な負荷をかけることなく、安定したトナー供給が可能で、構成が簡易な、現像ユニット又はトナー容器を提供することを目的としている。
【００２６】
また、上記現像ユニット又はトナー容器を備えた画像形成装置を提供することを目的としている。
【００２７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、 静電潜像の可視化に用いられるトナーを保持する現像ユニットにおいて、
回転駆動することでトナーを攪拌するトナー攪拌部材を有し、
上記トナー攪拌部材が、
第１の端部で回転軸に固定され、トナー攪拌部材の回転半径の方向に向かって駆動力をトナーに伝達する第一攪拌部材と、
上記第一攪拌部材の第２の端部に上記第一攪拌部材の回転方向の下流側の範囲で回動自在に軸支された第二攪拌部材と、
工場出荷後から初めて使用されるまでの間に、上記第二攪拌部材を上記第一攪拌部材の回転方向下流側に屈曲させる方向に付勢する弾性部材であって、上記トナー攪拌部材の回転時にトナーから上記第二攪拌部材に作用する圧力によって塑性変形する弾性部材と、
から構成されたものであって、
工場出荷後から初めて使用されるまでの間における上記トナー攪拌部材の最初の駆動開始前では、上記第二攪拌部材が、上記第一攪拌部材の回転方向下流側に屈曲した状態に保持され、
上記トナー攪拌部材の前記最初の駆動開始以後に、上記第二攪拌部材が、上記第一攪拌部材の回転方向上流側に回動し、トナー攪拌部材の回転半径が、トナー攪拌部材の前記最初の駆動開始以前より大きくなった所定の位置で、第二攪拌部材の回動が停止することを特徴とする現像ユニットである。
【００２８】
上記構成によれば、第一攪拌部材と第二攪拌部材との間に、第二攪拌部材の折畳み（屈曲）を維持するための弾性部材を設けているため、工場出荷時等において、初期的な第二攪拌部材の折畳み（屈曲）状態を維持することができる。
【００２９】
即ち、工場でのトナーの充填時や、工場からユーザーまでの搬送時において、第二攪拌部材の屈曲が解除されることがないため、攪拌部材を、はじめて使用する際において、トナー攪拌部材の回転半径が小さくなった状態を確実に、確保することができる。
【００３０】
これは、単に弾性部材を付加するだけで良いので、トナー攪拌部材の機構が、複雑になることはない。
【００３１】
なお、上記弾性部材は、例えば、バネ、ゴム、ダンパー等を用いることができるが、これらに限定されるものではなく、その他公知の弾性部材を用いることができる。
【００３３】
上記構成によれば、トナーを攪拌するトナー攪拌部材を、第一攪拌部材と第二攪拌部材から構成しており、第二攪拌部材を第一攪拌部材の回転方向下流側に折畳む（屈曲する）ことができる。
【００３４】
従って、例えば工場出荷後、初めて現像ユニットを使用するような場合や、長期間現像ユニットを使用せずに放置しておき、再び使用するような場合において、現像ユニットにおけるトナー容器内のトナーを攪拌するトナー攪拌部材が、折畳まれて、回転半径の小さい状態になっているため、仮に、トナーがブロック化している場合であっても、トナー攪拌部材に係る負荷を小さくしたまま攪拌することができる。
【００３５】
また、攪拌が開始され、トナーがほぐされていくにつれて、第二攪拌部材が、トナーから受ける負荷によって、徐々に第一攪拌部材の回転方向上流側に向かって回動していくため、トナー攪拌部材の回転半径が大きくなり、トナー攪拌部材にかかる負荷を小さくしたまま、攪拌できる範囲を大きくでき、現像ユニット内のトナー容器全体を攪拌することができるようになる。
【００３６】
従って、トナー攪拌部材にかかるトナーの大きな抵抗力を、一度に攪拌部材にかからないようにすることができ、攪拌部材の負荷の低減（トルクの低減）を図ることができる。
【００３７】
上記のように、第二攪拌部材は、第一攪拌部材の駆動によるトナーからの負荷によって、回動されるため、第二攪拌部材の構造を簡単なものにすることができ、コストの低減を図ることができ、機械強度を上げることもできる。
【００３８】
ところで、第二攪拌部材を、単に第一攪拌部材の駆動によるトナーからの負荷によって回動するだけだと、第二攪拌部材が、第一攪拌部材の回転方向上流側にまわりこんでしまい、攪拌部材全体としての回転半径が小さくなってしまう虞がある。即ち、最悪、第一攪拌部材だけのときの回転半径（即ち、トナー攪拌部材の駆動開始以前の回転半径）と同じ回転半径になってしまう虞がある。
【００３９】
そのため、第二攪拌部材を、単に第一攪拌部材の駆動によるトナーからの負荷によって回動するだけでなく、第二攪拌部材の回動を、回転半径が大きくなった状態で停止することで、トナー攪拌部材の攪拌範囲を大きくしたままで、トナーを攪拌することができる。
【００４０】
望ましくは、第一攪拌部材と第二攪拌部材のなす角度が、約１８０度になる位置で、第二攪拌部材の回動を停止すると良く、攪拌範囲を大きくすることができる。
【００４１】
これは、単に回動の停止をするだけで良いので、トナー攪拌部材の機構が、複雑になることはない。
【００４２】
なお、上記では、第二攪拌部材をトナーから受ける抵抗により、従動的に回動させる例により説明したが、これに限定されるものではなく、第二攪拌部材に、回動させるための機構を設け、回転半径を変化させるような構成にしても良い。
【００４３】
また、上記構成によれば、第一攪拌部材と第二攪拌部材との間に、第二攪拌部材の折畳み（屈曲）を維持するための係止部材を設けているため、工場出荷時等において、初期的な第二攪拌部材の折畳み（屈曲）状態を維持することができる。
【００４４】
即ち、工場でのトナーの充填時や、工場からユーザーまでの搬送時において、第二攪拌部材の屈曲が解除されることがないため、攪拌部材を、はじめて使用する際において、トナー攪拌部材の回転半径が小さくなった状態を確実に、確保することができる。
【００４５】
これは、単に係止部材を付加するだけで良いので、トナー攪拌部材の機構が、複雑になることはない。
【００４６】
なお、上記係止部材は、トナー攪拌部材の駆動による圧力によって、容易に第二攪拌部材（第一攪拌部材であっても良い）から外れ、トナー攪拌には悪影響を与えないようになっている。
【００４７】
また、上記係止部材は、上記第一攪拌部材と第二攪拌部材のいずれの側に形成されていても良い。
【００４８】
また、本発明は、上記第二攪拌部材に、可撓性部材を設けたことを特徴とする現像ユニットである。
【００４９】
上記構成によれば、第二攪拌部材の先端に、可撓性部材を設けることで、トナー攪拌部材の回転半径が大きくなり、第二攪拌部材の先端が、現像ユニットにおけるトナー容器内の広い範囲を攪拌するようになったときに、例え、トナー容器の内面が、トナー攪拌部材の駆動軸を中心とした円形をしていなくても、上記可撓性部材が変形することで、トナー容器内をくまなく攪拌することができる。
【００５０】
また、本発明は、上記現像ユニットを備えた画像形成装置である。
【００５１】
上記構成によれば、上記現像ユニットを使用するのは、一般的には画像形成装置が多いと考えられることから、上記現像ユニットを画像形成装置に用いることで、画像形成装置のコスト高を抑制しながら、確実なトナー攪拌を実現することができ、装置故障や、画質の低下を低減することができる。
【００５２】
また、本発明は、 静電潜像の可視化に用いられるトナーを保持するトナー容器において、
回転駆動することでトナーを攪拌するトナー攪拌部材を有し、
上記トナー攪拌部材が、
第１の端部で回転軸に固定され、トナー攪拌部材の回転半径の方向に向かって駆動力をトナーに伝達する第一攪拌部材と、
上記第一攪拌部材の第２の端部に上記第一攪拌部材の回転方向の下流側の範囲で回動自在に軸支された第二攪拌部材と、
工場出荷後から初めて使用されるまでの間に、上記第二攪拌部材を上記第一攪拌部材の回転方向下流側に屈曲させる方向に付勢する弾性部材であって、上記トナー攪拌部材の回転時にトナーから上記第二攪拌部材に作用する圧力によって塑性変形する弾性部材と、
から構成されたものであって、
工場出荷後から初めて使用されるまでの間における上記トナー攪拌部材の最初の駆動開始前では、上記第二攪拌部材が、上記第一攪拌部材の回転方向下流側に屈曲した状態に保持され、
上記トナー攪拌部材の前記最初の駆動開始以後に、上記第二攪拌部材が、上記第一攪拌部材の回転方向上流側に回動し、トナー攪拌部材の回転半径が、トナー攪拌部材の前記最初の駆動開始以前より大きくなった所定の位置で、第二攪拌部材の回動が停止することを特徴とするトナー容器である。
【００５４】
上記構成によれば、トナーを攪拌するトナー攪拌部材を、第一攪拌部材と第二攪拌部材から構成しており、第二攪拌部材を第一攪拌部材の回転方向下流側に折畳む（屈曲する）ことができる。
【００５５】
従って、例えば工場出荷後、初めてトナー容器を使用するような場合や、長期間トナー容器を使用せずに放置しておき、再び使用するような場合において、トナー容器内のトナーを攪拌するトナー攪拌部材が、折畳まれて、回転半径の小さい状態になっているため、仮に、トナーがブロック化している場合であっても、攪拌部材に係る負荷を小さくしたまま攪拌することができる。
【００５６】
また、攪拌が開始され、トナーがほぐされていくにつれて、第二攪拌部材が、トナーから受ける負荷によって、徐々に第一攪拌部材の回転方向上流側に向かって回動していくため、トナー攪拌部材の回転半径が大きくなり、トナー攪拌部材にかかる負荷を小さくしたまま、攪拌できる範囲を大きくでき、トナー容器全体を攪拌することができるようになる。
【００５７】
従って、トナー攪拌部材にかかるトナーの大きな抵抗力を、一度にトナー攪拌部材にかからないようにすることができ、攪拌部材の負荷の低減（トルクの低減）を図ることができる。
【００５８】
上記のように、第二攪拌部材は、第一攪拌部材の駆動によるトナーからの負荷によって、回動されるため、第二攪拌部材の構造を簡単なものにすることができ、コストの低減を図ることができ、機械強度を上げることもできる。
【００５９】
ところで、第二攪拌部材を、単に第一攪拌部材の駆動によるトナーからの負荷によって回動するだけだと、第二攪拌部材が、第一攪拌部材の回転方向上流側にまわりこんでしまい、トナー攪拌部材全体としての回転半径が小さくなってしまう虞がある。即ち、最悪、第一攪拌部材だけのときの回転半径（即ち、トナー攪拌部材の駆動開始以前の回転半径）と同じ回転半径になってしまう虞がある。
【００６０】
そのため、第二攪拌部材を、単に第一攪拌部材の駆動によるトナーからの負荷によって回動するだけでなく、第二攪拌部材の回動を、回転半径が大きくなった状態で停止することで、トナー攪拌部材の攪拌範囲を大きくしたままで、トナーを攪拌することができる。
【００６１】
望ましくは、第一攪拌部材と第二攪拌部材のなす角度が、約１８０度になる位置で、第二攪拌部材の回動を停止すると良く、攪拌範囲を大きくすることができる。
【００６２】
これは、単に回動の停止をするだけで良いので、トナー攪拌部材の機構が、複雑になることはない。
【００６３】
なお、上記では、第二攪拌部材をトナーから受ける抵抗により、従動的に回動させる例により説明したが、これに限定されるものではなく、第二攪拌部材に、回動させるための機構を設け、回転半径を変化させるような構成にしても良い。
【００６４】
また、本発明は、上記第二攪拌部材に、可撓性部材を設けたことを特徴とするトナー容器である。
【００６５】
上記構成によれば、第二攪拌部材の先端に、可撓性部材を設けることで、攪拌部材の回転半径が大きくなり、第二攪拌部材の先端が、トナー容器内の広い範囲を攪拌するようになったときに、例え、トナー容器の内面が、攪拌部材の駆動軸を中心とした円形をしていなくても、上記可撓性部材が変形することで、トナー容器内をくまなく攪拌することができる。
【００６６】
また、本発明は、 上記トナー容器を備えた画像形成装置である。
【００６７】
上記構成によれば、上記トナー容器を使用するのは、一般的には画像形成装置が多いと考えられることから、上記トトナー容器を画像形成装置に用いることで、画像形成装置のコスト高を抑制しながら、確実なトナー攪拌を実現することができ、装置故障や、画質の低下を低減することができる。
【００６８】
なお、これらの発明は、単独で用いても良く、また、組み合わせて用いるようにしても良い。
【００６９】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態について、添付する図面に基づいて説明する。
【００７０】
なお、以下の説明は、本発明を限定するものではなく、実施形態の一例であり、他の実施形態であってもよい。
【００７１】
先ず、本発明の実施形態に係る画像形成装置の概略について説明する。なお、以下の説明では、画像形成装置の例として、プリンタを挙げているが、プリンタに限定されるものではなく、スキャナ、複写機、ファクシミリ等、他の画像形成装置であってもよく、また、それらを組み合わせた所謂複合機であっても良い。
【００７２】
図８は、本実施の形態に係る画像形成装置（プリンタ８０）の全体の構成を示す概略図である。
【００７３】
図８に示すプリンタ８０は、周知の電子写真方式により画像を形成するものであり、露光走査部６０と、画像形成部４０と、制御部７０に大きく分けれ、図示しない外部端末、例えば外部ホストコンピュータ、外部ＰＣ等と接続されている。
【００７４】
制御部７０は、上記外部端末から送られてくる画像信号を受信すると、該画像信号に必要な処理を加えて画像データを生成し、露光走査部６０に駆動信号を出力する。
【００７５】
露光走査部６０は、制御部７０より出力された画像データを、レーザー光として感光体ドラム４１に照査し、静電潜像を形成する。
【００７６】
露光走査部６０には、レーザーダイオード６１、コリメートレンズ６２、ポリゴンモータ６３、ポリゴンミラー６４、ｆθレンズ６５、折り返しミラー６６が備えられている。
【００７７】
レーザーダイオード６１は、制御部７０から出力された駆動信号を受けて、レーザー光を発光する。また、コリメートレンズ６２は、このレーザー光を通過させ平行光線にする。また、ポリゴンモータ６３は、ポリゴンミラー６４を定速で回転駆動する。また、ポリゴンミラー６４は、ミラー面を備えており、このミラー面で上記レーザー光を反射し、偏向させる。また、偏向されたレーザー光は、ｆθレンズ６５を通過する。そして、折り返しミラー６６は、ｆθレンズ６５を通過したレーザー光を反射し、感光体ドラム４１の表面を、露光走査する。
【００７８】
画像形成部４０は、感光体ドラム４１、用紙カセット４２、給紙ローラ４３、タイミングローラ対４４、クリーナ４５、イレーサランプ４６、帯電チャージャ４７、現像装置３、トナー容器２、搬送ベルト４８、転写チャージャ４９、定着装置５０、排出ローラ対５１、排紙トレイ５２を備えている。
【００７９】
感光体ドラム４１の表面には感光体が設けられている。また、クリーナ４５は、上記露光走査前に、感光体表面の残留トナーを除去する。また、イレーサランプ４６は、感光体ドラム４１に光を照射し、感光体表面を除電する。また、帯電チャージャ４７は、感光体表面を一様に帯電させる。そして、このように感光体が一様に帯電された状態で、露光走査部６０による露光を受けると、感光体ドラム４１表面の感光体に、静電潜像が形成される。
【００８０】
そして、この静電潜像は、現像ユニット１によって現像され、感光体ドラム４１表面にトナー像が形成される。
【００８１】
上記現像ユニット１は、現像ローラ１２（図９）や図示しない攪拌装置を備えた現像装置３と、該現像装置３に接続され、現像装置３内にトナーを補給するためのトナー容器２とからなっている。
【００８２】
現像ユニット１（プリンタ８０の設計に応じて、交換すべき部品が異なるため、場合によっては、トナー容器２のみ。以下では省略する）は、ユーザーでも容易に交換できるように、取り外し可能な構造をしており、トナーの残留量に基づいて、適宜、新品の現像ユニット１に交換することができる。
【００８３】
感光体ドラム４１の回転動作と同期して、用紙カセット４２に保持された転写紙（図示せず）が、給紙ローラ４３、タイミングローラ対４４、及び搬送ベルト４８によって、感光体ドラム４１の下方の転写位置まで給紙される。
【００８４】
上記転写位置において、転写チャージャ４９は、搬送ベルト４８の裏面側に設置されており、電圧を印加することによって、感光体ドラム４１表面に形成されたトナー像を、転写紙上に転写させる。
【００８５】
転写紙に転写されたトナー像は、簡単に剥がれてしまう不安定な状態であるので、搬送ベルト４８により、定着装置５０まで搬送される。そして、定着装置５０は、転写紙を高温で加圧し、トナーを定着させる。その後、排出ローラ対５１により排紙トレイ５２上に、転写紙が排出される。
【００８６】
なお、露光走査部６０は、蝶番を支点にして上方に開く構造（クラムシェル構造）となっており、現像ユニット１の交換や、プリンタ８０内で紙詰まりの処理が、簡単に行えるようになっている。
【００８７】
図９は、現像ユニット１の構成を示す概略図である。この現像ユニット１は、トナーとキャリアを混合した現像剤を使用する乾式二成分磁気ブラシ現像方式のものであるが、この方式に限定されるものではない。
【００８８】
なお、現像ユニット１は、プリンタ８０の設計に応じて、後述するトナー濃度制御系２０を含む場合と、含まない場合とがあり、含まない場合には、トナー濃度制御系２０はプリンタ８０側に設けられる。
【００８９】
現像ユニット１は、感光体ドラム４１に形成された静電潜像を現像して、可視像とするものである。
【００９０】
図９に示すように、現像ユニット１は、トナーを収容するトナー容器２と、トナー及びキャリアからなる現像剤が充填された、現像装置３から構成されており、更に、現像ユニット１には、トナー濃度制御のために働くトナー濃度制御系２０を備えている。また、現像装置３内には、トナー濃度センサ１５、現像ローラ１２、及び攪拌ローラ１３が設けられている。
【００９１】
トナー容器２にはトナーが収容されており、必要に応じて現像装置３内の現像剤に補給される。即ち、トナー補給ローラ１４によって、トナー容器２内のトナーを、感光体ドラム４１方向（図９中左方向）にある現像装置３へ補給している。
【００９２】
攪拌ローラ１３は、現像装置３内の現像剤（トナー及びキャリア）を攪拌してトナーとキャリアを摩擦帯電させる。そして現像ローラ１２は、攪拌ローラ１３によって混合攪拌された現像剤を、トナー像形成のために、感光体ドラム４１へと供給する。
【００９３】
この現像ローラ１２は、アルミニウム合金、黄銅、ＳＵＳ３０４ステンレス等、非磁性金属製の中空円筒状の現像スリーブに、磁界を発生するための複数本の、磁性体を固定したマグネットローラを内挿している。そして、現像スリーブのみを回転させながら、表面に現像剤を磁気的に吸着して、感光体ドラム４１と接する現像部へ、搬送及び供給するものが使用されている。
【００９４】
トナー濃度制御系２０は、トナー濃度センサ（透磁率センサ）１５、基準電圧発生部２４、比較器２５、トナー補給ローラ駆動部２６、トナー補給モータ２７、ＲＯＭ２２、ＲＡＭ２３、及び制御ＣＰＵ２１で構成されている。
【００９５】
トナー濃度センサ１５は、現像ユニット１を構成する現像装置（混合攪拌室）３の図９中下方に設置されており、現像装置３中の現像剤のトナー濃度を、検知面により検知し、電圧（濃度検知電圧）として検出する。
【００９６】
基準電圧発生部２４は、濃度検知電圧と比較するための基準電圧を発生する。この基準電圧は、現像装置３内の現像剤の基準濃度を表すものである。比較器２５は、濃度検知電圧と基準電圧とを比較し、現像装置３内のトナー濃度が低ければ、トナー補給ローラ駆動部２６に対して、駆動信号を出力する。
【００９７】
トナー補給ローラ駆動部２６は、駆動信号を受けている間、トナー補給ローラ１４の回転動力源であるトナー補給モータ２７を駆動する。
【００９８】
また、ＲＡＭ２３は、読み取ったトナー濃度センサ１５の出力電圧等を一時的に記憶するものである。また、ＲＯＭ２４には、トナー濃度制御等のプログラムが記録されている。
【００９９】
次に、本発明の特徴部分について、図に基づいて詳細に説明する。図１に、従来の現像ユニット１の例を示す。
【０１００】
現像ユニット１中に充填されているトナーは、スチレンアクリル等の樹脂を主成分として、カーボン等の着色剤を混合させ、粉砕及び分級した粉体であり、流動性を向上させるために、疎水性アルミナ等を外添しているものである。例えば、その体積平均粒径が６μｍで、体積低効率が１０１１Ωｃｍのものが用いられている。
【０１０１】
本実施形態においては、露光部にトナー像を形成する反転現像を行っており、そのため、感光体が負極性であれば、トナーの帯電極性は負である。なお、本発明は、負極性に限定されず、正の帯電極性を持つトナーでも適用することができる。
【０１０２】
また、トナーの主樹脂としては、ポリエステル、エポキシ、ポリスチレン、アクリル系樹脂等を用いることができる。また、外添剤として、シリカ、酸化チタン等を用いたり、顔料、染料等により着色しても良い。
【０１０３】
また、トナーは、重合法、マイクロカプセル化法など、種々の方法で製造したものであっても良い。
【０１０４】
現像ユニット１（トナー容器２）中には、トナーを攪拌するためのトナー攪拌部材である、シャフト部材８及びシート部材９が設けられている。
【０１０５】
シャフト部材８は、格子状又は梯子状に形成された部材であり、図示しないモータからの駆動を受けて、攪拌軸７を中心にトナー容器２内を攪拌する。
【０１０６】
シャフト部材８には、その端部にシート部材９がはり付けられている。
【０１０７】
シート部材９は、例えば５０〜２００μｍ程度の厚みのＰＥＴ等の樹脂フィルムより形成されている。
【０１０８】
これらの部材が回転することによって、現像ユニット１内のトナーが循環して、攪拌される構造になっている。
【０１０９】
トナーが粉体状になっていれば、上記のような攪拌を行っても、シート部材９にかかるトルクは小さいので、大きな問題が生じることはない。
【０１１０】
しかしながら、上記のように、現像ユニット１が、様々な環境のもとで、長期間保管されていると、普段は粉体であるはずのトナーが、現像ユニット１内でパッキングすることがあり、ついにはブロック化してしまうこともある。
【０１１１】
このように、あたかも固体のようになったトナーを攪拌すると、シート部材９にかかるトルクが非常に大きくなり、最悪の場合には、モータのロックや攪拌搬送部材の変形、破損、ギア類の歯飛び等により、ついには、装置を使用できなくなってしまうことがあった。
【０１１２】
近年、高画質化のためのトナー粒子の小粒径化や、環境問題対策の低温定着による低融点化等により、放置によるトナーの凝集化の傾向がより顕著になっていることから、上記のような、トラブルが発生しやすくなっている。
【０１１３】
そのため、ユーザーや、新しい現像ユニット１（又は、トナー容器２。以下省略）を装着する際に、事前に現像ユニット１内のトナーをほぐさなければならなかった。つまり、ユーザーは、装着前に、トナー容器２内で固まってしまったと名を粉体の状態に戻すための作業が必要とされ、現像ユニット１を持って上下に振動する面倒な作業を強いられていた。
【０１１４】
本発明の実施形態における攪拌機構を、図２〜図５に示す。
【０１１５】
図２は、攪拌が行われる前の状態を示している。攪拌部材は、攪拌軸７を中心に回転する構造になっている。シャフト部材８は、第二攪拌軸７ａを有し、更に、シート部材９を貼り付けた第二シャフト部材８ａから構成されている。
【０１１６】
この第二シャフト部材８ａは、初期的には、シャフト部材８に対し、第二シャフト部材８ａが回転方向下流側に屈曲した状態で、セットされている。また、第二シャフト部材８ａの先端には、可撓性を有するシート部材９が設けられている。
【０１１７】
第二シャフト部材８ａ及びシャフト部材８は、従来のシャフト部材と同様に、格子状又は梯子状に構成される。
【０１１８】
図２に示すように、工場出荷時にはこれらの部材は、第二攪拌軸７ａを中心に屈曲した状態を保持したまま、トナーが充填された状態で出荷され、複写機に装填される。このとき図６、図７に示すように、攪拌部材に微弱な圧力により容易に塑性変形する弾性部材、係止バネ１０を設ける、或いは、微弱な圧力により容易に外れる係止形状１１を備え、初期的に屈曲した状態を保持することが好ましい。
【０１１９】
このような状態から、図示しないモータ等から、攪拌軸７を中心にトナー撹拌部材を回転させる力が加えられる。しかしトナー撹拌部材は図２に示すように折り畳まれているので、タッピングしたトナーから、撹拌軸及びトナー攪拌部材にかかるトルクは小さい。従ってトナー撹拌部材は容易に回転する。
【０１２０】
トナー撹拌部材が攪拌軸７を中心として回転することによって、内部のトナーが撹拌されながらも、残っているタッピングしたトナーの圧力によって、第二シャフト部材８ａ及びシャフト部材８の形成する角度は、図３に示すように徐々に大きくなる。そして、第二シャフト部材８ａ及びシャフト部材８の形成する角度は、図４に示すように、略１８０度以上には、大きくならないように構成してあることが望ましい。
【０１２１】
このようにして、トナー撹拌部材は、徐々にその回転半径を大きくし、徐々にカートリッジ内でのトナーをほぐす面積を大きくしていく。そして、一旦ほぐれたトナーは簡単に硬くならない。
【０１２２】
一旦撹拌されたトナーは非常に柔らかくなっているので、それ以後の図５のような、広い範囲の撹拌が行われても、小さなトルクで撹拌を維持することができる。
【０１２３】
また、第二シャフト部材８ａの先には、可撓性のあるシート部材９を設けているので、トナー容器２が撹拌軸を中心とした円形ではない形状であっても、中心より最も離れた部分まで到達するようにシート部材の長さを設計しておけば、カートリッジ内部をくまなく撹拌することが可能である。この距離よりも短い部分ではシート部材が変形するため、支障は生じない。
【０１２４】
これによりトナーが凝集している場合でも、起動時に部分的にトナーを崩す（ほぐす、砕く）ことが可能となるため、モータやギア等の駆動機構や、トナー攪拌部材に、過大な負荷をかけるといった問題の発生を防止できる。
【０１２５】
また、一般的に現像ユニット１交換時には、現像ユニット１を振ってトナー凝集を崩してから画像形成装置に装着するというわずらわしい動作をユーザーに強要しているが、上記動作によりトナー凝集をほぐすことが可能となるため、ユーザーによる現像ユニット１の交換動作が、簡便となる。
【０１２６】
（実施例）
図１０は、起動時におけるトナーホッパーの負荷トルクについて、本実施形態の現像ユニット１と、従来技術の現像ユニット１と比較して示したグラフである。
【０１２７】
なお、極端な凝集状態を模擬的に作成するために、タッピング（地上高１００ｍｍより自由落下５００回）をおこなった場合と、タッピングをおこなわない場合とについて、始動初期からのトルク推移を動トルクメーターで測定したものであり、従来の現像ユニット１をＣＡ−１、本実施形態の現像ユニット１をＣＡ−２とする。また、横軸は時間（単位：ｓｅｃ）、縦軸は駆動負荷（単位：ｋｇｆ・ｃｍ）としている。
【０１２８】
図１０をみると、タッピングをおこなわない場合、ＣＡ−１、ＣＡ−２共に、２ｋｇｆ・ｃｍ前後で推移している。電子写真方式の画像形成装置に使用している一般的な現像ユニット１用駆動機構としては、今回のような不具合を加味して、定常運転の値として、最大１０ｋｇｆ・ｃｍのトルク設定がされており、十分余裕のある範囲である。
【０１２９】
前述の条件で、タッピング実施後に測定した場合では、ＣＡ−１は初期の負荷が１５ｋｇｆ・ｃｍを超えており、歯車の歯飛びが発生した。数値的にも通常のモータの保証範囲外であり、１８秒後に復帰はしたものの、正常なトルクになるまで時間を要することから、故障が懸念される。
【０１３０】
これに対して、ＣＡ−２では、駆動直後の負荷の立ち上がり方は、従来品とほぼ同じであるが、その後の負荷トルクの低下の割合が大きく、負荷の低減効果が顕著に認められた。
【０１３１】
また、今回の確認では、両者共に駆動機構の最大トルクを超えての効果確認となっているが、前述のように極端な凝集状態によるテストによる為で、今回の発明により実使用上での効果は、十分補償される。
【０１３２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明では、攪拌搬送部材の回転半径を、簡単な構造により小さくしておくことで、凝集したトナーに対しての初期の起動トルクを下げることが可能になり、装置を複雑化することなく、トナーがブロック化していても、モータやギア等の駆動機構や、攪拌部材に、過大な負荷をかけることなく、安定したトナー供給が可能で、構成が簡易な、現像ユニット又はトナー容器を提供することができる。また、上記現像ユニット又はトナー容器を備えた、画像形成装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の現像ユニット１の構成を示す概略断面図である
【図２】本発明の実施形態における攪拌機構について、攪拌が行われる前の状態を示す概略断面図である。
【図３】本発明の実施形態における攪拌機構について、攪拌が開始後の状態を示す概略断面図である。
【図４】本発明の実施形態における攪拌機構について、攪拌が開始後の状態を示す概略断面図である。
【図５】本発明の実施形態における攪拌機構について、攪拌が開始後の状態を示す概略断面図である。
【図６】本発明の実施形態に係る係止バネ１０の構成を示す構成図であり、（ａ）は攪拌軸方向からみた概略断面図であり、（ｂ）は攪拌軸に垂直な方向からみた概略断面図である。
【図７】本発明の実施形態に係る係止形状１１の構成を示す構成図であり、（ａ）は攪拌軸方向からみた概略断面図であり、（ｂ）は攪拌軸に垂直な方向からみた概略断面図である。
【図８】本実施の形態に係る画像形成装置（プリンタ８０）の全体の構成を示す概略断面図である。
【図９】本実施の形態に係る現像ユニット１と、その制御系の構成を示す概略断面図である。
【図１０】本発明の実施形態に係るトナー容器２における条件別起動トルクを示すグラフである。
【符号の説明】
１ 現像ユニット
２ トナー容器
３ 現像装置
７ 攪拌軸
８ シャフト部材
９ シート部材
１０ 係止バネ
１１ 係止形状
１２ 現像ローラ
１３ 攪拌ローラ
１４ トナー補給ローラ
１５ トナー濃度センサ
２０ トナー濃度制御系
２１ 制御ＣＰＵ
２２ ＲＯＭ
２３ ＲＡＭ
２４ 基準電圧発生部
２５ 比較器
２６ トナー補給ローラ駆動部
２７ トナー補給モータ
４０ 画像形成部
４１ 感光体ドラム
４２ 用紙カセット
４３ 給紙ローラ
４４ タイミングローラ対
４５ クリーナ
４６ イレーサランプ
４７ 帯電チャージャ
４８ 搬送ベルト
４９ 転写チャージャ
５０ 定着装置
５１ 排出ローラ対
５２ 排紙トレイ
６０ 露光走査部
６１ レーザーダイオード
６２ コリメートレンズ
６３ ポリゴンモータ
６４ ポリゴンミラー
６５ ｆθレンズ
６６ 折り返しミラー
７０ 制御部
８０ プリンタ

Claims (6)

1. 静電潜像の可視化に用いられるトナーを保持する現像ユニットにおいて、
   回転駆動することでトナーを攪拌するトナー攪拌部材を有し、
   上記トナー攪拌部材が、
   第１の端部で回転軸に固定され、トナー攪拌部材の回転半径の方向に向かって駆動力をトナーに伝達する第一攪拌部材と、
   上記第一攪拌部材の第２の端部に上記第一攪拌部材の回転方向の下流側の範囲で回動自在に軸支された第二攪拌部材と、
   工場出荷後から初めて使用されるまでの間に、上記第二攪拌部材を上記第一攪拌部材の回転方向下流側に屈曲させる方向に付勢する弾性部材であって、上記トナー攪拌部材の回転時にトナーから上記第二攪拌部材に作用する圧力によって塑性変形する弾性部材と、
   から構成されたものであって、
   工場出荷後から初めて使用されるまでの間における上記トナー攪拌部材の最初の駆動開始前では、上記第二攪拌部材が、上記第一攪拌部材の回転方向下流側に屈曲した状態に保持され、
   上記トナー攪拌部材の前記最初の駆動開始以後に、上記第二攪拌部材が、上記第一攪拌部材の回転方向上流側に回動し、トナー攪拌部材の回転半径が、トナー攪拌部材の前記最初の駆動開始以前より大きくなった所定の位置で、第二攪拌部材の回動が停止することを特徴とする現像ユニット。
2. 上記第二攪拌部材に、可撓性部材を設けたことを特徴とする、請求項１に記載の現像ユニット。
3. 上記請求項１又は２に記載の現像ユニットを備えた画像形成装置。
4. 静電潜像の可視化に用いられるトナーを保持するトナー容器において、
   回転駆動することでトナーを攪拌するトナー攪拌部材を有し、
   上記トナー攪拌部材が、
   第１の端部で回転軸に固定され、トナー攪拌部材の回転半径の方向に向かって駆動力をトナーに伝達する第一攪拌部材と、
   上記第一攪拌部材の第２の端部に上記第一攪拌部材の回転方向の下流側の範囲で回動自在に軸支された第二攪拌部材と、
   工場出荷後から初めて使用されるまでの間に、上記第二攪拌部材を上記第一攪拌部材の回転方向下流側に屈曲させる方向に付勢する弾性部材であって、上記トナー攪拌部材の回転時にトナーから上記第二攪拌部材に作用する圧力によって塑性変形する弾性部材と、
   から構成されたものであって、
   工場出荷後から初めて使用されるまでの間における上記トナー攪拌部材の最初の駆動開始前では、上記第二攪拌部材が、上記第一攪拌部材の回転方向下流側に屈曲した状態に保持され、
   上記トナー攪拌部材の前記最初の駆動開始以後に、上記第二攪拌部材が、上記第一攪拌部材の回転方向上流側に回動し、トナー攪拌部材の回転半径が、トナー攪拌部材の前記最初の駆動開始以前より大きくなった所定の位置で、第二攪拌部材の回動が停止することを特徴とするトナー容器。
5. 上記第二攪拌部材に、可撓性部材を設けたことを特徴とする、請求項４に記載のトナー容器。
6. 上記請求項４又は５に記載のトナー容器を備えた画像形成装置。

Images