JP6687882B2 - 現像器および画像形成装置 - Google Patents

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、攪拌側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。

特開２０１０−１４５６１８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。

本発明は、従来の装置に較べて、色材の付着による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、
上記搬送部材に対する上記色材の付着が増加する方向の状況変化が生じた場合に上記現像剤を上記供給箇所へと誘導する誘導器と、
上記供給槽内の、上記供給箇所よりも上記色材の搬送の上流側に設けられ、上記収容槽からあふれた上記現像剤を当該供給槽から排出する開閉自在な排出口と、を備え、
上記誘導器が、上記排出口を閉鎖することで上記現像剤を上記供給箇所へと誘導するものであることを特徴とする。

請求項２に係る現像器は、
上記誘導器が、上記状況変化として温度上昇および湿度上昇のうち少なくとも１ つが生じた場合に上記現像剤を上記供給箇所へと誘導することを特徴とする。

請求項３に係る現像器は、
上記誘導器が、上記状況変化として画像密度の増加が生じた場合に上記現像剤を上記供給箇所へと誘導することを特徴とする。

請求項４に係る画像形成装置は、
表面に画像が形成されて該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、
上記搬送部材に対する上記色材の付着が増加する方向の状況変化が生じた場合に上記現像剤を上記供給箇所へと誘導する誘導器と、
上記供給槽内の、上記供給箇所よりも上記色材の搬送の上流側に設けられ、上記収容槽からあふれた上記現像剤を当該供給槽から排出する開閉自在な排出口と、を備え、
上記誘導器が、上記排出口を閉鎖することで上記現像剤を上記供給箇所へと誘導するものであることを特徴とする。

請求項１に係る現像器および請求項５に係る画像形成装置によれば、上記誘導器を有さない場合に較べて、色材の付着による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、上記排出口を有さない場合に較べて誘導器による現像剤の誘導が容易である。

請求項３に係る現像器によれば、温度上昇および湿度上昇を上記状況変化としない場合に較べてより確実に搬送力低下を抑制することができる。

請求項４に係る現像器によれば、画像密度の増加を上記状況変化としない場合に較べてより確実に搬送力低下を抑制することができる。

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。 回転軸からトナーを剥がすメカニズムを示す図である。

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は本発明にいう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が掻き落とすことで、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、通常はトナー供給槽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２０３，２０４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２０３，２０４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２０３，２０４であると構造が簡素で望ましい。

受入口２１５と現像剤収容槽２０１との間には、トナー供給槽２０２の底に排出口２１６が設けられている。現像剤収容槽２０１とトナー供給槽２０２との間には仕切り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、現像剤収容槽２０１とトナー供給槽２０２との仕切りで第２の開口２１０に導かれて第１の部屋２０７へと移動するが、一部の現像剤はあふれてこの仕切りを乗り越えトナー供給槽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。この排出口２１６は、図１に示す制御部４１の指示によりシャッタで開閉する。

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、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２０３，２０４に付着する虞がある。

図３は、トナーが搬送部材２０３，２０４の回転軸２１１，２１２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が搬送部材２０３の回転軸２１１に付着して定在化する虞がある。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。

なお、図３には、２本の搬送部材のうち第１の搬送部材２０３が例示されているが、第２の搬送部材２０４でも同様の状態が生じ得る。

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、トナー２２０の付着が増加するような状況変化が生じたときに、排出口２１６を閉鎖する。このような状況変化として、本実施形態では、温度および湿度の一方が特定の閾値を超えて変化したこと、および、形成される画像の密度が特定の閾値を超したことが採用されている。温度および湿度の変化については図１に示す環境センサ４２が検知し、画像密度の変化については図１に示す制御部４１が検知する。

排出口２１６が閉鎖されると、以下説明するように回転軸２１１からトナー２２０が剥がされやすくなる。

図４は、回転軸２１１からトナー２２０を剥がすメカニズムを示す図である。

図４に斜線で示されたように排出口２１６がシャッタ２１８で閉鎖されると、現像剤収容槽２０１からあふれてトナー供給槽２０２側に進入した現像剤は、搬送部材２０３，２０４によってトナー供給槽２０２内を搬送されて受入口２１５の下に誘導される。このシャッタ２１８が本発明にいう誘導器の一例に相当する。その誘導された現像剤は、更に搬送部材２０３，２０４によってトナー供給槽２０２内を搬送されて現像剤収容槽２０１へと向かう。このような現像剤の搬送の途中で、現像剤は回転軸２１１，２１２に付着したトナー２２０の塊にぶつかる。現像剤には磁性キャリアが含まれているので、この現像剤がトナー２２０の塊にぶつかると塊を崩し、回転軸２１１から剥がれやすくする。この結果、搬送部材２０３，２０４へのトナー付着が抑制され、搬送部材２０３，２０４による搬送力が維持される。

なお、本実施形態では、本発明にいう誘導器の一例として、現像剤収容槽２０１からあふれた現像剤を受入口２１５の下に誘導するシャッタが示されているが、本発明に誘導器は、現像剤収容槽２０１から現像剤を強制的に誘導するものであってもよい。

また、上記説明では画像形成装置の一例として、複数の像保持体を備えたいわゆるタンデム方式を示したが、本発明の画像形成装置は、１つの像保持体上に複数色のトナー像を形成するいわゆるリボルバ式の画像形成装置であっても良い。

また、上記説明では画像形成装置の一例としてプリンタを示したが、本発明の画像形成装置はファクシミリやコピー機や複合機であってもよい。

また、上記説明では画像形成装置の一例として、中間転写ベルトを用いた間接転写方式の画像形成装置を示したが、本発明の画像形成装置は、像保持体上から用紙に直接トナー像が転写される直接転写方式の画像形成装置であってもよい。

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、 ２１８……シャッタ

Claims (4)

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、
   前記搬送部材に対する前記色材の付着が増加する方向の状況変化が生じた場合に前記現像剤を前記供給箇所へと誘導する誘導器と、
   前記供給槽内の、前記供給箇所よりも前記色材の搬送の上流側に設けられ、前記収容槽からあふれた前記現像剤を該供給槽から排出する開閉自在な排出口と、を備え、
   前記誘導器が、前記排出口を閉鎖することで前記現像剤を前記供給箇所へと誘導するものであることを特徴とする現像器。
2. 前記誘導器が、前記状況変化として温度上昇および湿度上昇のうち少なくとも１ つが生じた場合に前記現像剤を前記供給箇所へと誘導することを特徴とする請求項１記載の現像器。
3. 前記誘導器が、前記状況変化として画像密度の増加が生じた場合に前記現像剤を前記供給箇所へと誘導することを特徴とする請求項１または２記載の現像器。
4. 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、
   前記搬送部材に対する前記色材の付着が増加する方向の状況変化が生じた場合に前記現像剤を前記供給箇所へと誘導する誘導器と、
   前記供給槽内の、前記供給箇所よりも前記色材の搬送の上流側に設けられ、前記収容槽からあふれた前記現像剤を該供給槽から排出する開閉自在な排出口と、を備え、
   前記誘導器が、前記排出口を閉鎖することで前記現像剤を前記供給箇所へと誘導するものであることを特徴とする画像形成装置。

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