JP4887187B2 - プロセスカートリッジと画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明はプリンタ、複写機、ファックス、あるいはそれらの機能を併せ持った複合機等、画像記録装置の、トナー固着による不具合を解消する構成に関するものである。その構成は、回転力を利用して粉末物質を送る制御を備える他の技術にも応用可能である。

電子写真式画像形成では、帯電させた潜像担持体（感光体）にレーザ光等を照射して静電気画像を形成し、顔料粉末を付着させてその画像情報を顕在化して、その顕像を転写材に転写した上で熱や圧力をかけて定着させる。

このような画像形成プロセスにあっては、顔料粉末であるトナー／現像剤が現像部において固着することがある。そのような固着は、規制ブレード圧の強化やトナー特性値の変更で対応するようになっているが、新品の機械や長い間使用していない機械では、トナー攪拌を行う前にトナーの自重で蓄積トナーの下部分ほど圧縮され固着が進行している可能性があり、このように機械駆動前にトナーが供給部で固化する場合、上記対策では固着解消には不十分である。

本発明は、機械駆動前後に固化し得るトナーをほぐしてトナー塊を現像部へ押し付ける事態を回避することを課題とする。

上記課題は、本発明にしたがって、トナーを収容し、当該トナーを攪拌する攪拌手段と像担持体へトナーを供給する現像ローラと攪拌手段、現像ローラを回転駆動する駆動系とを有する画像形成プロセスカートリッジにおいて、攪拌手段や現像ローラの回転を開始する際に、完全停止状態から直線状に定常回転数までモータ回転数を上げるデフォルト時の立ち上げ時間ｔの２倍以上である立ち上げ時間ｔ1をかけて、まずモータの最低保証回転数に上げて、安定させてから定常回転数に達するまでにステップ状に回転数を上げて、トナー固着をほぐすこといくで、解決される。本発明の骨子は、駆動源の定常回転数までの立ち上げ方をステップ状に変更して徐々に回転数を上げてトナー供給部をゆっくり駆動することにある。

請求項１に係る発明によれば、攪拌手段や現像ローラの回転を開始する際に、完全停止状態から直線状に定常回転数までモータ回転数を上げるデフォルト時の立ち上げ時間ｔの２倍以上である立ち上げ時間ｔ1をかけて、まずモータの最低保証回転数に上げて、安定させてから定常回転数に達するまでにステップ状に回転数を上げていくので、固化した／固化しかけたトナーがほぐされ、トナー塊が現像部に押し付けられることがなくなり、トナー固着が発生しない。

請求項２のように立ち上げステップの条件を定義することで、より確実にトナー固着が防止される。

駆動系の駆動源として、ステッピングモータやブラシレスモータを採用することが、トナー固着の防止の点で現実的である。

本発明の実施形態を以下に説明する。
図1は、本発明に係る画像形成装置の一形態であるカラーレーザープリンタ１０の全体構成を示したものである。本プリンタ１０は、図１に示すように、黒（Ｋ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、イエロー（Ｙ）各色毎に一定速度で回転する感光体ドラム１Ｋ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｙ、現像剤担持体としての現像ローラ４Ｋ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｙ、トナーボトル７Ｋ、７Ｍ、７Ｃ、７Ｙ、及びその他電子写真プロセスに必要な構成機構を共に一体構成したプロセスカートリッジ１１Ｋ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｙと、感光体ドラム上へ画像情報を書き込む露光装置１３、感光体ドラム１Ｋ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｙ上で現像され多重転写されたカラー画像を保持する中間転写体１４（中間転写ベルト〔転写材Ｐの搬送ベルトでもある〕４１、駆動伝達を行う駆動ローラ４２、中間転写ベルトを架張するテンションローラ４３から構成される）、当該中間転写体１４の最終転写位置へ給紙カセット５１から転写材Ｐを供給する給紙装置１５から構成されている。更に、カラー画像を転写された転写材P上に転写されたカラー画像を定着する定着装置１６、画像定着後の転写材Ｐを装置筐体上面の排紙部へ排出する排出ローラ７１を有する排紙部１７、給紙装置１５から給紙された転写材Pを搬送する搬送装置１８、転写材Pの両面に画像形成するための両面印刷機構１９を備えている。

次に上記プリンタ１０の画像形成部の構成について詳細に説明する。図２に或る色についての画像形成部であるプロセスカートリッジ（簡略化のため、色を示すＫ、Ｃ、Ｍ、Ｙを割愛する）の概略を示す。この画像形成部は、像担持体（感光体１）、像担持体表面を一様に帯電させる帯電手段（帯電ローラ２）、現像手段（供給ローラ３、現像ローラ４、スクリュー５）、現像剤供給部（パドル６を収容したトナーボトル７）が一体構成されトナーカートリッジとして形成されている。現像剤供給部の上には廃トナーボトル８も取り付けられている。この画像形成部がＢk（黒）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）、Ｙ（イエロー）各色のユニットで存在している。図３に、図２に示した画像形成部におけるトナー供給部（図２の鎖線丸領域）の概略を示す。このトナー供給部は、トナー供給ローラ３、現像ローラ４、スクリュー５、パドル６、トナーボトル７により構成され、丸で囲む部分でトナーが滞留し（トナー貯留部）、固化し易くなっている。この部分を崩す動作を立ち上げ、または停止時にいれることで固着を防ぐのである。

また感光体１と同軸上には駆動伝達機構があり、不図示の駆動装置より動力を得て回動するようになっている。この駆動伝達機構の構成を図４〜図６により説明する。図４に、駆動源の筐体正面側端面を示す。図４に示した２つの駆動源３０，３１にて図５の歯車列（回転体駆動ギヤ、回転体駆動アイドラ）を駆動する。図５は図４に示す筐体の裏側を見た図であり、駆動源の駆動軸３０’，３１’により駆動される駆動列によって、先ず感光体１に圧入された歯車１’を駆動する。図６にプロセスカートリッジにおける歯車駆動列を示す。この歯車駆動列にて感光体１に圧入された歯車１’から現像ローラ（現像ローラ歯車４’）、帯電ローラ（帯電ローラ歯車２’）を回転させ、また現像ローラからスクリュー（スクリュー歯車５’）、供給ローラ（供給ローラ歯車３’）、パドル（パドル歯車６’）を駆動する。例えば現像ローラと供給ローラの各周速は等しく、対向する領域で同方向に回転するようになっている。図４の駆動源１０，１１は、ブラシレスモータを想定しているが、ステッピングモータでも同じである。

次に、トナー供給部での駆動制御について説明する。図７に、トナー供給部回転開始時の、通常回転数に達するまでのモータ回転数と時間の関係を示す。このグラフにあるように、トナー供給部回転開始時の制御においては、立ち上げ時に、モータ回転数を直線状に定常回転数まで上げるのではなく、ステップ状に上げていく。このような上げ方によって、トナー滞留部を崩すことができる。ブラシレスモータを使用する場合、最低保証回転数（図７のＮ0部）にまず上げて、安定させてから徐々に回転数を上げていく。このとき、モータ回転数が定常回転数まで上げるのにかかる時間ｔ1は、デフォルト（default）時立ち上げ時間をｔとすると、ｔ1≧２・ｔ、また、各ステップの時間ｔ2は、ｔ2≦ｔ1／１０、回転数のステップＮ1は定常回転数をＮとすると、Ｎ1≦Ｎ／１０の条件をそれぞれ満たしている。

図８に，トナー供給部回転停止時の、モータ回転数と時間の関係を示す。このグラフにあるように、降下時（モータ停止時）に直線状にモータ回転数を下げて停止するのではなく、ステップ状に下げていく。このような下げ方でトナーの滞留固化を防ぐことができる。停止するまで下げるのにかかる時間ｔ1’はデフォルト時降下時間をｔ’とすると、ｔ1’≧２・ｔ’、また、各ステップの時間ｔ2’は、ｔ2’≦ｔ1’／１０、回転数のステップＮ1'は定常回転数Ｎとすると、Ｎ1'≦Ｎ／１０の条件をそれぞれ満たしている。

表１に、モータの立ち上げ及びステップとトナー固着との関係を示す２例を挙げる。画像は２by２各色（Ｂｋ，Ｍ，Ｃ，Ｙ）にて１Ｋ枚出力した。

画像形成装置の概略構成図である。 本発明に係る画像形成プロセスカートリッジの例を示す図である。 図２のプロセスカートリッジのトナー供給部概略を示す図で、トナー滞留箇所を例示する。 画像形成装置の駆動源を示す筐体正面側端面図である。 図４に示す筐体正面の裏側を示す図である。 プロセスカートリッジにおける歯車駆動列を示す図である。 トナー供給部回転開始時の、通常回転数に達するまでのモータ回転数と時間の関係を示すグラフである。 トナー供給部回転停止時の、モータ回転数と時間の関係を示すグラフである。

符号の説明

１ 感光体
２ 帯電ローラ
３ 供給ローラ
４ 現像ローラ
５ スクリュー
６ パドル
７ トナーボトル
８ 廃トナーボトル

Claims (4)

1. トナーを収容し、当該トナーを攪拌する攪拌手段と像担持体へトナーを供給する現像ローラと攪拌手段、現像ローラを回転駆動する駆動系とを有する画像形成プロセスカートリッジにおいて、攪拌手段や現像ローラの回転を開始する際に、完全停止状態から直線状に定常回転数までモータ回転数を上げるデフォルト時の立ち上げ時間ｔの２倍以上である立ち上げ時間ｔ1をかけて、まずモータの最低保証回転数に上げて、安定させてから定常回転数に達するまでステップ状に回転数を上げて、トナー固着をほぐすことを特徴とする画像形成プロセスカートリッジ。
2. ステップ状立ち上げの各ステップの時間ｔ2が、ｔ2≦ｔ1／１０の関係にあり、回転数のステップ増加Ｎ1が定常回転数Ｎの１／１０以下であることを特徴とする請求項１に記載の画像形成プロセスカートリッジ。
3. 請求項１又は２に記載の画像形成プロセスカートリッジを備えた画像形成装置。
4. 請求項１又は２に記載の画像形成プロセスカートリッジを、ブラック、マゼンタ、シアン、イエローの計４色に対してそれぞれ備えた画像形成装置。

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