JP6528555B2 - 現像装置および画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、現像装置および画像形成装置に関する。

特許文献１には、トナーカートリッジ内を冷却するトナー補給装置および画像形成装置が開示されている。

特許文献２には、現像器内に温湿度計を配置し温度に応じてファンの駆動電力を制御し、湿度に応じて現像ブレードの押圧力を変更する画像形成装置が開示されている。

しかし、従来の装置では、環境によって、トナーの帯電量が変化し、トナーの飛散が発生する場合があった。

特開２０１４−１９９３８３号公報 特開２００４−１０２２１２号公報

本発明は、粉体の飛散を抑えた現像装置および画像形成装置を提供することを目的とする。

請求項１は、
像保持体上に形成された静電潜像を粉体で現像する現像器と、
粉体を収容しておく、前記現像器からの粉体の還流経路のない粉体収容器と、
前記粉体収容器と前記現像器とを繋ぎ、該粉体収容器から該現像器に粉体を供給する粉体供給路と、
前記粉体供給路に存在する粉体に熱を送る、環境温湿度が閾値以上であるか否かに応じて、それぞれ、作動し、あるいは作動を停止する送熱機構とを備えたことを特徴とする現像装置である。

請求項２は、前記送熱機構による送熱を受けている粉体を攪拌する攪拌機構をさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載の現像装置である。

請求項３は、
像保持体上に静電潜像を形成する潜像形成部と、
請求項１または２に記載の現像装置を備え、前記像保持体上に形成された静電潜像を現像して該像保持体上に粉体像を形成する現像部と、
前記像保持体上に形成された粉体像を用紙上に定着する定着部とを備えたことを特徴とする画像形成装置である。

請求項１の現像装置および請求項３の画像形成装置によれば、送熱機構を備えない場合と比較して、粉体の飛散が抑えられる。
また、請求項１の現像装置および請求項３の画像形成装置によれば、送熱機構を常に作動させる場合と比較し、無駄な動作を避けることができる。

請求項２の現像装置によれば、攪拌機構を備えない場合と比較して、粉体の飛散がさらに有効に抑えられる。

本発明の第１実施形態としての画像形成装置の外観斜視図である。 図１に外観を示す画像形成装置の内部構成を示した模式図である。 トナーカートリッジと現像器、および、トナーカートリッジと現像器とを繋ぐトナー供給路を示した模式図である。

以下、本発明の実施の形態を説明する。

図１は、本発明の第１実施形態としての画像形成装置の外観斜視図である。

この画像形成装置１は、装置筐体９０を有し、その装置筐体９０の上に載置されたスキャナ１０とその装置筐体９０内に構成されたプリンタ２０とを備えている。

スキャナ１０は、原稿に描かれている画像を読み取って画像信号を生成する装置である。また、プリンタ２０は、画像信号に基づく画像を用紙上にプリント出力する装置である。

スキャナ１０は、原稿トレイ１１と原稿排紙トレイ１２を有する。原稿トレイ１１上に、原稿を積み重ねた状態に載せてスタートボタン３２を押すと、その原稿が１枚ずつ順次に送り込まれて読み取られ、原稿排紙トレイ１２上に排出される。また、このスキャナ１０は、奥側に、左右に延びるヒンジ（不図示）が設けられており、矢印Ｍよりも上の部分を持ち上げて開くことができる。矢印Ｍの直ぐ下には、透明ガラス板１３（図２参照）が広がっている。その透明ガラス板１３に上に原稿を１枚、下向きに載せ、矢印Ｍから上の部分を閉じてスタートボタン３２を押すことにより、その透明ガラス板１３上の原稿を読み取ることもできる。

また、プリンタ２０は、用紙トレイ２１内に積み重ねられている用紙を１枚ずつ順次に取り出し、その取り出した用紙上に、画像信号に基づく画像をプリントする装置である。画像がプリントされた用紙は、排紙トレイ２２上に排出される。このプリンタ２０は、画像を、用紙上に、いわゆる電子写真方式によりプリント出力するプリンタである。

また、この画像形成装置１には、ユーザインタフェース（ＵＩ）３０が備えられている。このＵＩ３０は、電源ボタン３１やスタートボタン３２、その他の複数の押しボタン３３と、タッチパネル式の表示画面３４が備えられている。このＵＩ３０を操作することにより、プリント枚数の指示や動作スタートの指示などの各種の指示が行われる。また、表示画面３４には、この装置の状態や各種の押ボタンが表示される。この表示画面３４上に表示される押しボタンも操作の対象となる。

図２は、図１に外観を示す画像形成装置の内部構成を示した模式図である。

スキャナ１０の原稿トレイ１１上に置かれた原稿Ｓは、スタートボタン３２（図１参照）が押されると１枚ずつ送り込まれて搬送ロール１４により搬送路１０１上を搬送され、その搬送の途中で透明ガラス板１３に接する読取位置Ｒを通過して原稿排紙トレイ１２上に排出される。そして、その原稿Ｓは、読取位置Ｒを通過する際に、その読取位置Ｒに対面して静止している読取装置１５によって、その原稿Ｓに記録されている画像が読み取られて画像信号に変換される。

また、矢印Ｍよりも上の部分を開き、１枚の原稿を透明ガラス板１３上に下向きに載せて上を閉じ、スタートボタン３２を押す。すると今度は、読取装置１５が矢印Ｘ方向に移動しながら、その透明ガラス板１３上の原稿を読み取って画像信号に変換する。

また、プリンタ２０には、ほぼ横に１列に配列された４つの像形成部５０Ｙ、５０Ｍ、５０Ｃ、５０Ｋを有する。これらの像形成部５０Ｙ、５０Ｍ、５０Ｃ、５０Ｋでは、それぞれ、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の各色トナーによるトナー像が形成される。ここでは、これらの像形成部５０Ｙ、５０Ｍ、５０Ｃ、５０Ｋに共通の説明については、トナーの色の区別を表わす、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの符号を省略し、像形成部５０と表記する。像形成部以外の他の構成要素についても同様である。

各像形成部５０には、感光体５１が備えられている。この感光体５１は、駆動力を受けて矢印Ａ方向に回転しながら、その表面に静電潜像が形成され、さらに現像によりトナー像が形成される。

各像形成部５０に備えられている各感光体５１の周りには、帯電器５２、露光器５３、現像器８１、１次転写器６２、および感光体クリーナ５５が備えられている。ここで、１次転写器６２は、感光体５１との間に、後述する中間転写ベルト６１を挟んだ位置に置かれている。この１次転写器６２は、像形成部５０ではなく、後述する中間転写部６０に備えられている要素である。

帯電器５２は、感光体５１の表面を一様に帯電する。

露光器５３は、一様に帯電された感光体５１に、画像信号に基づいて変調された露光光を照射して、感光体５１上に静電潜像を形成する。

現像器８１は、感光体５１上に形成された静電潜像を、各像形成部５０Ｙ、５０Ｍ、５０Ｃ、５０Ｋに応じた色のトナーで現像して、感光体５１上にトナー像を形成する。

１次転写器６２は、感光体５１上に形成されたトナー像を、後述する中間転写ベルト６１上に転写する。

感光体クリーナ５５は、ブレード形状を有し、感光体５１に押し当てられていて、転写後の感光体５１に付着している残留トナー等を感光体５１から掻き取る。

４つの像形成部５０の上部には、中間転写部６０が配置されている。そして、この中間転写部６０には、中間転写ベルト６１が備えられている。この中間転写ベルト６１は、複数のロール６３ａ，６３ｂ，６３ｃに支持されている。そして、この中間転写ベルト６１は、４つの像形成部５０Ｙ、５０Ｍ、５０Ｃ、５０Ｋに備えられている４つの感光体５１に沿う経路を含む循環経路上を、矢印Ｂ方向に循環移動する。

各感光体５１上のトナー像は１次転写器６２の作用により、中間転写ベルト６１上に順次重なるように転写される。そして、中間転写ベルト６１上に転写されたトナー像は、その中間転写ベルト６１により、２次転写位置Ｔ２に搬送される。

この２次転写位置Ｔ２には、２次転写器７１が備えられている。この２次転写器７１は、その２次転写位置Ｔ２に搬送されてきた用紙Ｐの、中間転写ベルト６１側を向いた第１面に対する裏面である第２面に接し、転写電圧の印加を受けて、中間転写ベルト６１上のトナー像を用紙Ｐ側に引き寄せてその用紙Ｐ上に転写させる作用を担う。

用紙Ｐへのトナー像の転写後の、中間転写ベルト６１上に残存するトナー等は、中間転写ベルトクリーナ６４により、その中間転写ベルト６１から取り除かれる。

ここで、このプリンタ２０では、黒色（Ｋ）のトナーでトナー像を形成する、配列の一方の端（図２の１番左側の端）に位置する像形成部５０Ｋのみで用紙Ｐ上にモノクロ画像をプリントするモノクロモードと、４つの像形成部５０Ｙ、５０Ｍ、５０Ｃ、５０Ｋを用いて用紙Ｐ上にカラー画像をプリントするカラーモードとを有する。中間転写ベルト６１は、図示しないカム機構により、カラーモードのときは、４つの像形成部５０Ｙ、５０Ｍ、５０Ｃ、５０Ｋを構成する４つの感光体５１に接しながら移動し、モノクロモードのときは、配列の一方の端（図２の１番左側の端）に位置する像形成部５０Ｋの感光体５１Ｋのみに接して他の全ての像形成ユニット５０Ｙ、５０Ｍ、５０Ｃの感光体５１Ｙ、５１Ｍ、５１Ｃからは離間するように、その循環移動経路が変更される。モノクロモードでは、像形成部５０Ｋを除く他の全ての像形成部５０Ｙ、５０Ｍ、５０Ｃの作動を停止させて、省電力化や部品の長寿命化を図っている。

中間転写部６０の上部には、各色のトナーが収容されたトナーカートリッジ２３が備えられている。現像器８１内のトナーが現像により消費されると、対応する色のトナーを収容したトナーカートリッジ２３から現像器８１に、この図２では不図示のトナー供給路を経由してトナーが供給される。トナーカートリッジ２３は着脱自在に構成されており、空になると取り出されて、新たなトナーカートリッジ２３が装着される。

また、このプリンタ２０の下部には、２台の用紙トレイ２１が備えられている。各用紙トレイ２１には、プリント前の用紙Ｐが積み重ねられた状態に収容される。これらの用紙トレイ２１は、用紙の補充や交換のために引出し自在に構成されている。

画像形成にあたっては２台の用紙トレイ２１のうちのいずれか一方の用紙トレイが指定される。そして画像形成にあたり、指定された用紙トレイ２１から、ピックアップロール２１１により用紙Ｐが１枚取り出され、搬送ロール２３により、搬送路２０１上を矢印Ｃ方向に、タイミング調整ロール２４まで搬送される。このタイミング調整ロール２４まで搬送されてきた用紙Ｐは、そのタイミング調整ロール２４により、中間転写ベルト６１上のトナー像が２次転写位置Ｔ２に到達するタイミングに合わせて２次転写位置Ｔ２に到達するように、その２次転写位置に向かって送り出される。タイミング調整ロール２４により送り出された用紙Ｐは、２次転写位置Ｔ２において、２次転写器７１の作用により、中間転写ベルト６１からトナー像の転写を受ける。トナー像の転写を受けた用紙Ｐは、さらに矢印Ｄ方向に搬送されて定着器７２を通過する。用紙Ｐ上のトナー像は、この定着器７２により加熱および加圧を受けて用紙Ｐ上に定着される。これにより、用紙Ｐ上には、定着されたトナー像からなる画像がプリントされる。定着器７２によりトナー像の定着を受けた用紙は、搬送ロール２５によりさらに搬送され、排紙ロール２６により、排紙口２７から排紙トレイ２２上に送り出される。

また、このプリンタ２０は、用紙Ｐの両面に画像をプリントする両面プリントモードを有する。この両面プリントモードにおいては、上記と同様にして用紙Ｐの第１面に画像がプリントされた後、その第１面に画像がプリントされた用紙Ｐが、排紙ロール２６により、排紙トレイ２２に向けて途中まで送り出される。そしてその排紙ロール２６は、回転方向を反転させて、排紙トレイ２２上に途中まで送り出した用紙Ｐを引き戻す。

排紙ロール２６の反転により引き戻された用紙Ｐは、今度は、搬送ロール２７により搬送路２０２上を矢印Ｇで示す向きに搬送されて、再びタイミング調整ロール２４に到達する。このとき用紙Ｐは、第１面に画像がプリントされたときとは表裏が反転した状態にある。タイミング調整ロール２４に再び到達した後は、上記と同様にして、但し今度はその用紙Ｐの第２面に、画像がプリントされる。こうして画像が両面にプリントされた用紙Ｐは、排紙ロール２６により、今度は、排紙トレイ２２上に送り出される。

また、このプリンタ２０には手差しトレイ２８が備えられている。この手差しトレイ２８に用紙を置いてスタートボタン３２を押すと、この手差しトレイ２８上の用紙が搬送ロール２９により搬送路２０３上を矢印Ｈ方向に搬送されてタイミング調整ロール２４に到達する。その後のプリント動作は、用紙トレイ２１から引き出された用紙Ｐへのプリント動作と同様である。

また、画像形成装置１には、各部を制御する制御部４０が備えられていて、この制御部４０により上記の動作が制御される。

さらに、この画像形成装置１には、装置内の温湿度を測定する環境センサ４１も備えられている。この環境センサ４１での測定結果も制御部４０に入力されて、各部の制御に反映される。

ここで、制御部４０は、この制御部４０が担っている制御の１つとして、環境センサ４１で測定された温湿度に応じて、トナーカートリッジ２３から現像器８１にトナーを供給するトナー供給路を通過中のトナーに向けて熱を送る制御を担っている。以下、この制御について説明する。

図３は、トナーカートリッジと現像器、および、トナーカートリッジと現像器とを繋ぐトナー供給路を示した模式図である。

この図３は、Ｃ，Ｍ，Ｙ，Ｋのトナーのうちの一色分について示したものであり、図１，図２に示す画像形成装置１には、この図３に示す構成が４基備えられている。

トナーカートリッジ２３内には、トナー４５が収容されている。トナーカートリッジ２３に収容されているトナー４５は、トナーカートリッジ２３内に備えられている搬送オーガ２３１の、矢印Ｊ方向への回転により、矢印Ｌ方向に搬送され、矢印Ｍの向きに、トナー供給路８０に送り出される。本実施形態におけるトナー供給路８０は、トナーカートリッジ２３からトナーを受け取って横向きに運ぶ第１供給路８０ａと、第１供給路８０ａからトナーを受け取って縦向きに運んで現像器８１に渡す第２供給路８０ｂとを備えている。

トナーカートリッジ２３から矢印Ｍの向きにトナー４５を受け取った第１供給路８０ａは、その受け取ったトナーを矢印Ｎの向きに横に運び、第２供給路８０ｂに渡す。第２供給路８０ｂは、第１供給路８０ａから受け取ったトナーを矢印Ｏの向きに下方に運び、現像器８１内に供給する。

この現像器８１は、第１室８１１と、第２室８１２と、その第２室８１２に接した現像ロール８１３とを備えている。

トナー４５は、第２供給路８０ｂから、現像器８１の第１室８１１に供給される。第１室８１１に供給されたトナーは、その第１室８１１内を矢印Ｐ方向に搬送され、矢印Ｑの向きに第２室８１２に受け渡される。第２室８１２では、第１室８１１から受け取ったトナーを、第１室８１１とは逆向きの、矢印Ｒ方向に搬送し、矢印Ｏの向きに第１室８１１に受け渡す。このようにして、現像器８１内のトナー４５は、新たに供給されたトナー４５とともに現像器８１内を攪拌されながら循環搬送される。また、第２室１８２内のトナー４５は現像ロール８１３の回転により感光体５１（図３には不図示。図２参照）に対面した位置に運ばれて、その感光体５１に形成されている静電潜像の現像に使用される。

ここで、トナー４５は、磁性キャリア４６と静電的に付着していて、磁性キャリア４６が現像ロール８１３に磁気的に引き寄せられる。これにより、トナー４５は、磁性キャリア４６とともに、感光体５１に対面した位置に運ばれる。

なお、現像器８１内にも磁性キャリア４６が存在し、現像器８１に供給されたトナー４５は、磁性キャリア４６とともに現像器８１内を攪拌されながら循環搬送されるが、ここでは図示の煩雑さを避けるため、現像器８１内の磁性キャリア４６はその図示が省略されている。トナー４５と磁性キャリア４６は、攪拌されることで帯電し、静電気力で互いに付着する。

また、ここには、ヒータ７１とファン７２とを備えた送熱機構７０が備えられている。この送熱機構７０は、ヒータ７１の熱を、ファン７２で、第２供給路８０ｂの外側からその第２供給路８０ｂに吹き付けることにより、その第２供給路８０ｂ内を通過中のトナーに熱を送る作用を成す。ここで、本実施形態の場合、前述の通り、図２に示す環境センサ４１で得られた装置内部の温湿度測定値が制御部４０に入力される。制御部４０内では、その温度測定値と閾値とが比較され、装置内部が閾値以上の高温高湿環境（例えば、２５°Ｃ以上、７０％ＲＨ）にあるか否かが判定される。そして、制御部４０は、高温高湿環境にあると判定すると、ヒータ７１に通電してヒータ７１を熱し、さらにファン７２を回して、第２供給路８０ｂに向けて矢印Ｘの向きに風を送る。すると、第２供給路８０ｂが温められ、そこを通過するトナーに伝熱されてトナーが温められる。トナーは、高温高湿環境では帯電され難い。このため、現像器８１内で攪拌されてもキャリア４６との付着力が弱い状態となる。トナー４５は、キャリア４６と静電的に付着して現像器８１の外に運ばれるため、キャリア４６との間の付着力が弱いとキャリア４６から離れて不用意に飛散し易い。トナー４５の飛散があっても、漏れ防止用のシール（不図示）等でトナー漏れの防止が図られているものの、漏れるトナーも存在し、トナーが漏れると装置内がトナーで汚れる結果となる。このため、トナー４５がキャリア４６から不用意に離れることを防止することが望ましい。

本実施形態では、上記の送熱機構７０を備え、高温高湿環境にあるときには、第２供給路８０ｂを通過するトナー４５が温められる。すると、トナー４５の流動性が低下し攪拌により高帯電化される傾向となる。これによりトナーの飛散が抑制され、トナーの不用意な漏れも低減する。

ここで、本実施形態ではさらに、第２供給路８０ｂの内部の、送熱機構７０によりトナーが温められる部分に、通過するトナーを攪拌する攪拌機構２４１が備えられている。本実施形態の攪拌機構２４１は、第２供給路８０ｂ内を落下するトナーに押されて回転するプロペラ形状のものである。第２供給路８０ｂ内を通過中のトナーは、この攪拌機構２４１により攪拌されるため、送熱機構７０により送られてきた熱を、より効率的に受け取ることができる。

なお、本実施形態では、高温高湿環境にあるときのみ、送熱機構７０で熱を送るように構成されているが、高温高湿環境を条件とするのではなく、例えばこの画像形成装置１への電源投入時点からあらかじめ定められた時間だけ送熱するように構成してもよい。あるいは、現像器８１内のトナーが不足してきてトナーカートリッジ２３から現像器８１にトナーを供給する動作を行なうタイミングと同期して、その供給動作を行なうときに送熱する構成としてもよく、さらには、この画像形成装置１に電源が投入されている期間、常に送熱を続ける構成としてもよい。

また、ここでは、トナーカートリッジ２３から現像器８１にトナーを供給する、Ｃ，Ｍ，Ｙ，Ｋの各色のトナーの供給路に対応して、送熱機構７０がそれぞれ備えられているが、送熱機構７０は例えば１台のみとし、ファン７２により送られてヒータ７１により熱せられた空気を、Ｃ，Ｍ，Ｙ，Ｋそれぞれのトナー供給路に分配する構成としてもよい。

さらに、本実施形態では、ヒータ７１を備えた送熱機構７０を採用しているが、送熱のためだけのヒータ７１を備えない構成としてもよい。この画像形成装置１には熱を発生する定着器７２が存在する。そこで、その定着器７２で発生した熱で温められた空気をファン７２でトナー供給路８０に送る構成としてもよい。

さらには、送熱のためだけのファン７２も備えられていない構成としてもよい。この画像形成装置１には、不図示の、装置内部を冷却するためのファンが備えられている。そこで、そのファンの回転による空気の流れを利用し、定着器７２で発生した熱を含んだ空気がトナー供給路を経由してから装置外部に流れ出るように空気流路を工夫してもよい。
このように、トナー供給路を通過する途中のトナーに熱を供給する機構であれば、本発明にいう送熱機構に包含される。

また、本実施形態では、攪拌機構２４１として、通過するトナーに押されて回転するプロペラ形状の攪拌機構が採用されている。ただし、この構造の攪拌機構に限られるものではなく、例えば攪拌能力をさらに向上させるために、駆動源を備えてプロペラを強制回転させる構成としてもよい。

また、このようなトナー供給路８０には、オーガなど、トナー搬送のための搬送機構を備えることがある。そこで、その搬送機構の一部にトナーを攪拌する構成を備えてもよい。

このように、トナー供給路の、送熱機構から熱の供給を受ける部分を通過するトナーを攪拌する機構であれば、本発明にいう攪拌機構に包含される。

なお、ここでは、図１，図２に示すいわゆるタンデム型の画像形成装置を例に挙げて説明したが、本発明は、例えばロータリ式の現像装置を備えた画像形成装置や、黒色トナーのみを用いてモノクロの画像を形成する画像形成装置などにも、そのまま適用することができる。

１ 画像形成装置
１０ スキャナ
２０ プリンタ
２３ トナーカートリッジ
４０ 制御部
４１ 環境センサ
４５ トナー
４６ 磁性キャリア
５１ 感光体
８０ トナー供給路
８０ａ 第１供給路
８０ｂ 第２供給路
８１ 現像器
２３１ 搬送オーガ
２４１ 攪拌機構
８１１ 第１室
８１２ 第２室
８１３ 現像ロール

Claims (3)

1. 像保持体上に形成された静電潜像を粉体で現像する現像器と、
   粉体を収容しておく、前記現像器からの粉体の還流経路のない粉体収容器と、
   前記粉体収容器と前記現像器とを繋ぎ、該粉体収容器から該現像器に粉体を供給する粉体供給路と、
   前記粉体供給路に存在する粉体に熱を送る、環境温湿度が閾値以上であるか否かに応じて、それぞれ、作動し、あるいは作動を停止する送熱機構とを備えたことを特徴とする現像装置。
2. 前記送熱機構による送熱を受けている粉体を攪拌する攪拌機構をさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
3. 像保持体上に静電潜像を形成する潜像形成部と、
   請求項１または２に記載の現像装置を備え、前記像保持体上に形成された静電潜像を現像して該像保持体上に粉体像を形成する現像部と、
   前記像保持体上に形成された粉体像を用紙上に定着する定着部とを備えたことを特徴とする画像形成装置。

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