JPH11174804A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 現像容器内での現像剤の粗粉発生を抑制し、
これに起因する画像低下の少ない画像形成装置を提供す
ること。 【構成】 少なくとも粉体状のトナー（現像剤）８と、
トナー８を担持する現像スリーブ（現像剤担持体）６
と、トナーを収容する現像容器１３と、トナー８を前記
現像スリーブ６へ搬送する振動部材（現像剤搬送手段）
３０を有する画像形成装置において、前記振動部材３０
を微小振動させる。本発明によれば、振動部材３０を微
小振動させるため、従来の回転式トナー搬送手段を用い
た場合に比べてトナー８を摺擦する部分が少なくなり、
トナー８の粗粉発生を抑制することができ、トナー８の
粗粉に起因する画像不良の発生を防ぐことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真方式を採
用するレーザービームプリンタや複写機等の画像形成装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】レーザービームプリンタや複写機等の電
子写真方式を採用した画像形成装置ではトナーと呼ばれ
る現像剤を使用しているが、トナーは現像容器内に収容
され、トナー搬送手段によって現像剤担持体へ搬送さ
れ、現像剤担持体上に保持される。そして、トナーは現
像剤層厚規制部材により所定の電荷を付与され、像担持
体上の静電潜像形成部へ移動し、像担持体上の静電潜像
を現像してこれをトナー像として可視化する。その後、
このトナー像は転写手段により紙等の転写材へ転写さ
れ、定着装置によって転写材に定着される。

【０００３】以上で一連の画像形成プロセスが終了し、
ユーザーは所望の画像を得ることができる。

【０００４】ところで、安定した画像品位を保持するた
めには、現像容器内のトナーの搬送を良好に行い、トナ
ーを現像剤担持体に十分に供給することが非常に重要で
ある。従来、トナー搬送手段としては、図８及び図９に
ように、両端を回転自在に支持され、現像スリーブ６に
対して平行な部分を有する直径２ｍｍ程度の細い棒をト
ナー搬送手段１２とし、これを回転させる回転式トナー
搬送手段がある。回転式トナー搬送手段１２は図８の矢
印ｅ方向に回転し、トナー８を現像スリーブ６へと搬送
する。この種の回転式トナー搬送手段１２は、簡便な構
成であり、低コストで実現可能なために広く用いられて
いる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】前述のように、トナー
を使用した電子写真方式による画像形成装置は、転写材
上のトナー像を加圧及び加熱することによってこれを転
写材上に定着させている。

【０００６】而して、定着を確実に行うには数１００Ｗ
の大きな電力を必要とする。従って、より少ない電力で
定着を行うため、新たな定着方式や低温定着が可能な低
融点のトナーの開発が行われている。

【０００７】しかし、画像形成装置の低消費電力化を可
能にするため、より低い温度で定着可能なトナーを回転
式トナー搬送手段を用いた画像形成装置で使用した場
合、以下のような問題が発生していた。

【０００８】即ち、低温定着が可能なトナーは概して柔
らかいため、図８及び図９に示す回転式トナー搬送手段
１２の回転軸（図９のＡ部）等と摺擦すると凝集し、直
径が２０μｍ以上のトナー塊（所謂粗粉）が発生し易く
なり、生成された粗粉が現像剤スリーブ６へ搬送され、
現像スリーブ６と層厚規制部材５の間に挟まる。その結
果、トナー８の現像スリーブ６へのコートが阻害され、
画像上白すじとなって現れるという問題が発生してい
た。

【０００９】又、回転式トナー搬送手段１２によると、
現像容器１３内のトナー８の量が少なくなるとトナー８
の搬送性が低下する。従って、トナー残量検出手段によ
ってトナー無し警告が発せられた場合若しくは現像濃度
が薄くなった場合にユーザーはプロセスカートリッジを
画像形成装置本体から取り出し、トナー８を現像スリー
ブ６の近傍に供給するためにプロセスカートリッジを振
らなければならず、この作業はユーザーにとって煩わし
い作業であった。

【００１０】従って、本発明は、現像容器内での現像剤
の粗粉発生を抑制し、これに起因する画像低下の少ない
画像形成装置を提供することを目的とする。

【００１１】又、本発明は、特に現像剤残量の少ない場
合における現像剤の搬送性が回転式トナー搬送手段のそ
れに比して優れた画像形成装置を提供することを目的と
する。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１記載の発明は、少なくとも粉体状の現像剤
と、現像剤を担持する現像剤担持体と、現像剤を収容す
る現像容器と、現像剤を前記現像剤担持体へ搬送する現
像剤搬送手段を有する画像形成装置において、前記現像
剤搬送手段を微小振動させることを特徴とする。

【００１３】請求項２記載の発明は、請求項１記載の発
明において、前記現像容器内の現像剤量を検知する現像
剤量検出手段を設け、該現像剤検出手段から発せられる
検出信号値が所定の値になったときに前記現像剤搬送手
段の振動振幅を増加させることを特徴とする。

【００１４】従って、請求項１記載の発明によれば、現
像剤搬送手段を微小振動させるため、従来の回転式トナ
ー搬送手段を用いた場合に比べて現像剤を摺擦する部分
が少なくなり、現像剤の粗粉発生を抑制することがで
き、現像剤の粗粉に起因する画像不良の発生を防ぐこと
ができる。

【００１５】又、請求項２記載の発明によれば、現像剤
検出手段から発せられる検出信号値が所定の値になった
ときに現像剤搬送手段の振動振幅を増加させるようにし
たため、現像剤の搬送力を高めることができ、プロセス
カートリッジを画像形成装置本体から取り外して振る回
数を減らしてユーザーの負担を軽減することができる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を添付
図面に基づいて説明する。

【００１７】＜実施の形態１＞図１は本発明の実施の形
態１に係る画像形成装置要部の断面図、図２は同画像形
成装置の動作タイミングを示すタイミングチャートであ
る。尚、本実施の形態では、少なくとも帯電部材と潜像
担持体及び現像剤を含むプロセスカートリッジを使用す
る画像形成装置を例に挙げて説明を行うが、その他の形
態の画像形成装置をも本発明の適用対象に含むことは勿
論である。

【００１８】先ず、本実施の形態に係る画像形成装置の
構成を図１に基づいて説明する。

【００１９】本実施の形態に係る画像形成装置は、電子
写真プロセス的に大別すると、帯電装置、潜像担持体、
露光手段、現像装置、転写装置、クリーニング装置及び
定着装置によって構成されている。

【００２０】本実施の形態に係るプロセスカートリッジ
は、上記プロセス手段のうち帯電手段である帯電ローラ
１、潜像担持体である感光ドラム２、現像装置１７及び
クリーニング装置１９をコンパクトに一体化して構成さ
れている。

【００２１】上記感光ドラム２は、中空円筒状のアルミ
ニウムを基体とし、その上に感光層を塗布した外径２４
ｍｍの有機感光体である。この感光ドラム２は、画像形
成装置本体側に設けられた不図示の駆動系により図示矢
印ａ方向に周速３６ｍｍ／ｓｅｃで回転する。

【００２２】又、前記帯電ローラ１は、感光ドラム２に
対して両端から加圧され、感光ドラム２に所定の当接幅
で当接している。そして、感光ドラム２の図示矢印ａ方
向の回転に従動して図示矢印ｃ方向に回転し、不図示の
帯電バイアス電源から所定のバイアスを印加される。
尚、所望の帯電電位に帯電せしめられた感光ドラム２表
面にレーザースキャナーユニット２０から発せられたレ
ーザー光１０を照射することにより感光ドラム２に静電
潜像が形成される。

【００２３】前記現像装置１７は、図示矢印方向ｂに回
転する現像スリーブ６と、円筒状のマグネットローラ４
と、現像剤規制部材である弾性ゴムブレード５と、該弾
性ゴムブレード５を支持する金属部材７と、感光ドラム
２上に形成された静電潜像を顕像化するための１成分磁
性現像剤（以下、トナーと称する）８と、トナー８を収
容する現像容器１３とで構成されている。

【００２４】尚、前記現像スリーブ６は外径１６ｍｍの
中空円筒状に成形され、感光ドラム２と一定間隔を保っ
て配置され、その周速は感光ドラム２と同じ３６ｍｍ／
ｓｅｃであり、これには現像バイアス電源２４から所定
のＡＣ電圧とＤＣ電圧が印加される。又、前記マグネッ
トローラ４は、現像スリーブ６の内部に両端を固定さ
れ、回転運動を行わず静止しており、その内部には複数
の磁極を有している。更に、前記弾性ゴムブレード５
は、現像スリーブ６に当接して該現像スリーブ６上のト
ナー８のコート層厚さを規制するものである。

【００２５】ところで、現像容器１３の内壁には、トナ
ー搬送手段である振動部材３０が設けられており、この
振動部材３０は所定の電圧の印加を受けることによって
所定の周波数で振動し、印加する電圧によって振動の振
幅が変化するものである。尚、振動部材３０の長手方向
の幅は少なくとも有効現像幅以上とする。又、振動部材
３０はその最下部が少なくとも現像スリーブ６の回転軸
中心よりも下方になるように設けられている。

【００２６】次に、本実施の形態に係る画像形成装置の
作用、特に本発明の特徴である振動部材３０の動作を図
２に基づいて説明する。

【００２７】振動部材３０を動作させないで画像形成を
行うと、現像スリーブ６近傍のトナー８のみが消費さ
れ、画像形成を重ねるに従って現像スリーブ６近傍には
トナー８が供給されないで空隙を生じる。その結果、現
像容器１３内に十分なトナー８が存在しながらも、早期
に白抜け画像が発生してしまう。この現象は、特にトナ
ー８が凝集し易い高温高湿環境下で顕著に発生する。

【００２８】そこで、上記現象を回避するため、本実施
の形態では振動部材３０を以下のように動作させる。

【００２９】即ち、画像形成装置にプリント信号が入力
されると、画像形成装置の駆動モータが動作して感光ド
ラム２が回転し始め、帯電ローラ１により感光ドラム２
の表面が帯電される。これよりやや遅れて給紙ローラＱ
が動作し、カセットＫから転写材Ｐをピックアップし、
転写材Ｐの搬送を開始する。

【００３０】そして、駆動モータの作動開始と同時にト
ナー搬送部材である振動部材３０へ交流電圧を印加す
る。これにより発生する振動部材３０の振動とトナー８
の自重により、トナー８を現像スリーブ６への良好に搬
送することができる。従って、現像スリーブ６近傍には
十分なトナー８が存在することになる。

【００３１】感光ドラム２への像露光は、転写材Ｐの搬
送と同期して開始される。そして、静電潜像が形成され
た感光ドラム２上の部分が現像スリーブ６と対向する位
置に達したときに現像スリーブ６に現像バイアスを印加
し、感光ドラム２上への現像を開始し、現像バイアス印
加開始と同時に振動部材３０への交流電圧印加を停止す
る。これは、振動部材３０の振動によって現像工程が不
安定になるのを防止するためである。

【００３２】而して、感光ドラム２上のトナー像の先端
が転写部に達すると、転写ローラ１６に転写バイアスを
印加し、トナー像の転写材Ｐへの転写を開始する。その
後、感光ドラム２上への現像が終了し、感光ドラム２上
に形成されたトナー像が転写材Ｐへ転写され終わると、
再び振動部材３０への交流電圧印加を開始する。その
後、転写材Ｐが定着装置２５を通過して画像形成装置外
に排出されると、駆動モータが停止し、振動部材３０へ
の交流電圧印加も停止する。これをもって本実施の形態
における一連の画像形成過程が終了する。

【００３３】以上、説明したように本実施の形態によれ
ば、振動部材３０の微小振動によつてトナー８の搬送を
行うため、従来の回転式トナー搬送手段を用いた場合に
比べてトナー８を摺擦する部分が少なくなり、トナー粗
粉の発生が抑制される。

【００３４】従って、トナー粗粉に起因する画像不良、
例えば、粗粉が弾性ゴムブレード５と現像スリーブ６と
の間に詰まることによる画像白すじ等の発生に伴う画質
低下を防ぐことができる。

【００３５】又、振動部材３０の最下部が現像スリーブ
６付近にあるため、現像スリーブ６付近でのトナー８の
凝集及び空隙の発生を防ぐことができ、早期の白抜けを
防ぐことができる。

【００３６】更に、回転式トナー搬送手段に比べて駆動
トルクを大きく低減することが可能となるという効果も
得られる。

【００３７】尚、以上の効果は特に低融点のトナーを使
用した画像形成において顕著に現れる。

【００３８】＜実施の形態２＞次に、本発明の実施の形
態２を図３及び図４に基づいて説明する。尚、図３は本
実施の形態に係る画像形成装置要部の断面図、図４は同
画像形成装置の動作タイミングを示すタイミングチャー
トであり、図３においては図１に示したと同一要素には
同一符号を付しており、以下、それらについての説明は
省略する。

【００３９】本実施の形態に係る画像形成装置の構成を
図３に基づいて説明する。

【００４０】本実施の形態は、トナー搬送部材である振
動部材３０を現像容器１３の内部ではなく、現像容器１
３の外部に設けることを特徴とする。

【００４１】トナー搬送手段である振動部材３０は、プ
ロセスカートリッジを画像形成装置本体に装着する際に
プロセスカートリッジが現像容器１３の下部に接触する
部分に設けられている。本実施の形態においては、現像
容器１３の下部は転写材Ｐの搬送を補助する転写材搬送
ガイド５０に接触している。従って、本実施の形態にお
いては、振動部材３０を転写材搬送ガイド５０のプロセ
スカートリッジと接触する側に設けている。そして、振
動部材３０は、その長手方向の幅が少なくとも有効現像
幅より長く設定されている。

【００４２】ここで、本実施の形態における振動部材３
０及び画像形成装置の動作を図４に基づいて説明する。

【００４３】画像形成装置にプリント信号が入力される
と、不図示の駆動モータが作動し、給紙ローラＱによる
転写材Ｐの搬送が開始される。これと同時に振動部材３
０に交流電圧を印加して振動部材３０を振動させる。こ
の振動部材３０の振動が現像容器１３の外壁介してトナ
ー８へと伝達される。これにより現像容器１３内におい
て現像スリーブ６近傍へトナー８が供給される。

【００４４】そして、振動部材３０が振動を開始してか
らＴ秒後に転写材Ｐの先端が転写材搬送ガイド５０に接
触するが、その直前に振動部材３０への交流電圧印加を
停止する。これは、転写材搬送ガイド５０が振動するこ
とによる転写材Ｐの搬送性低下を回避するためである。

【００４５】その後、転写材Ｐが更に進行して転写材Ｐ
の後端が転写材搬送ガイド５０を離れ、転写工程が終了
した後、再び、振動部材３０への交流電圧印加を開始
し、振動部材３０を振動させる。即ち、転写材搬送ガイ
ド５０に転写材Ｐが接触せず、且つ、転写工程が行われ
ていない状態においては常に振動部材３０を振動させる
のである。これによって、トナー８を現像スリーブ６へ
良好に供給しつつ、転写材Ｐの搬送性を低下させない
で、転写工程を安定に行うことができる。

【００４６】又、振動部材３０を画像形成装置本体に配
設するため、プロセスカートリッジの構成を簡略化する
ことができ、プロセスカートリッジのコストダウンが可
能になる。

【００４７】更に、前記実施の形態１と同様に、現像容
器１３内で回転運動を行う部材が存在しないため、トナ
ー粗粉の発生を回避でき、これに起因する画像不良を完
全に回避することができる。

【００４８】＜実施の形態３＞次に、本発明の実施の形
態３を図５乃至図７に基づいて説明する。尚、図５は本
実施の形態に係る画像形成装置の現像装置要部の断面
図、図６は画像形成回数とトナー残量検知の尺度である
静電容量値との関係を示す図、図７は本実施の形態に係
る画像形成装置の動作タイミングを示すタイミングチャ
ートである。

【００４９】本実施の形態は、トナー残量検知と振動部
材３０の動作を関連付けていることを特徴としている。
従って、以下はこの点についてのみ詳細に説明し、画像
形成装置の構成については実施の形態１及び２と重複す
るので説明を省略する。

【００５０】本実施の形態に係る現像装置の構成を図５
に基づいて説明する。

【００５１】直径２ｍｍのＳＵＳ製の細棒（以下、アン
テナと称する）４０を現像スリーブ６に平行に約２ｍｍ
隔てて配置する。そして、画像形成装置本体には、現像
スリーブ６とアンテナ４０に間の静電容量を測定するた
めの静電容量検出回路４１を設ける。尚、現像スリーブ
６とアンテナ４０に間の静電容量は現像スリーブ６とア
ンテナ４０間に存在するトナー量に比例するため、トナ
ー残量の目安となる。そして、この静電容量値は画像形
成過程中において所定の周期でサンプリングされる。

【００５２】而して、現像容器１３内にトナー８が十分
に存在する場合は、画像形成回数を重ねても現像スリー
ブ６とアンテナ４０間に存在するトナー８の量が大きく
変化しないため、静電容量値も殆ど変化しない（図６の
Ａ部）。

【００５３】しかしながら、更に画像形成回数を重ね、
現像容器１３内のトナー８の量が少なくなると、現像ス
リーブ６とアンテナ４０間のトナー８の量も減少し、静
電容量値もこれに対応して減少する（図６のＢ部）。そ
して、遂には現像スリーブ６近傍のトナー８の量が不足
し、画像白抜けが発生する（図６のＣ部）。この画像白
抜けの発生を未然に防ぐため、静電容量が予め設定され
た所定の値Ｅ以下になると、画像形成過程終了後に、画
像形成装置本体に設けられた操作パネルの表示灯によっ
てユーザーにトナー無しの警告を行う。

【００５４】すると、ユーザーは上記警告を受けて画像
形成装置本体から現像装置を含むプロセスカートリッジ
を取り出し、トナー８を強制的に現像スリーブ６へ十分
に供給するためにプロセスカートリッジを振らなければ
ならず、この作業はユーザーにとって煩わしいものであ
る。

【００５５】そこで、本実施の形態においては、以下の
ような方法によってユーザーがプロセスカートリッジを
画像形成装置本体から取り出してこれを振る動作回数を
極力軽減するようにした。

【００５６】画像形成を繰り返していくと、現像容器１
３内のトナー８が減少し、更には、現像スリーブ６とア
ンテナ４０間のトナー８の量も減少する。これにより静
電容量が減少し、静電容量値が図６に示すＥの値となっ
たとき、振動部材３０を含む画像形成装置は次のように
動作する。

【００５７】即ち、静電容量値が図６のＥとなると、転
写工程が完全に終了してから（即ち、後回転に入ってか
ら）、振動部材３０に印加する交流電圧の振幅を大きく
する。すると、振動部材３０の振幅が大きくなり、これ
によってトナー８の搬送力が増し、現像容器１３上部等
に残存しているトナー８が現像スリーブ６の近傍へ新た
に搬送される。その結果、現像スリーブ６近傍に十分に
トナー８が存在することになり、現像スリーブ６とアン
テナ４０間の静電容量が増大する。そして、静電容量値
がＥより大きい任意の値（図７のＤ）となったとき、画
像形成装置の動作を停止する。そして、所定の後回転時
間中に静電容量がＤに達したときに画像形成装置の動作
を停止する。尚、所定の後回転時間を経てから画像形成
装置を停止するのは言うまでもない。但し、所定の後回
転時間内に静電容量値がＤに達しない場合は、前述した
ような方法にてユーザーにトナー無しの警告を行う。

【００５８】以上、説明したように本実施の形態によれ
ば、プロセスカートリッジを画像形成装置本体から取り
出すことなくトナー８を現像スリーブ６に供給すること
ができるため、ユーザーの煩わしさ（具体的には、プロ
セスカートリッジを画像形成装置本体から取り出して振
り、又、装着するという動作の回数）を軽減することが
できる。

【００５９】又、実施の形態１及び２と同様に、本発明
に係るトナー搬送方式では、従来の回転トナー搬送手段
を用いた場合に比べてトナーを摺擦する部分が少なくな
るため、トナー粗粉の発生を抑制することができる。従
って、トナー粗粉に起因する画像不良、例えば、粗粉が
トナー層厚規制部に詰まることによって生じる白抜け画
像の発生を防ぐことができる。

【００６０】尚、本実施の形態においては、トナーの残
量検知は現像スリーブ６と平行にＳＵＳ等の金属棒で構
成されるアンテナ４０を設け、現像スリーブ６とアンテ
ナ４０の間に存在するトナー８の量の変化による静電容
量の変化を検知する方式を採用したが、これ以外のトナ
ー残量検知方式、例えば光透過型の検知方法や磁気セン
サーを用いた方法等であっても本発明の効果が損なわれ
るものではない。

【００６１】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、請求項１
記載の発明によれば、現像剤搬送手段を微小振動させる
ため、従来の回転式トナー搬送手段を用いた場合に比べ
て現像剤を摺擦する部分が少なくなり、現像剤の粗粉発
生を抑制することができ、現像剤の粗粉に起因する画像
不良の発生を防ぐことができるという効果が得られる。

【００６２】又、請求項２記載の発明によれば、現像剤
検出手段から発せられる検出信号値が所定の値になった
ときに現像剤搬送手段の振動振幅を増加させるようにし
たため、現像剤の搬送力を高めることができ、プロセス
カートリッジを画像形成装置本体から取り外して振る回
数を減らしてユーザーの負担を軽減することができると
いう効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１に係る画像形成装置要部
の断面図である。

【図２】本発明の実施の形態１に係る画像形成装置の動
作タイミングを示すタイミングチャートである。

【図３】本発明の実施の形態２に係る画像形成装置要部
の断面図である。

【図４】本発明の実施の形態２に係る画像形成装置の動
作タイミングを示すタイミングチャートである。

【図５】本発明の実施の形態３に係る画像形成装置の現
像装置要部の断面図である。

【図６】本発明の実施の形態３に係る画像形成装置にお
ける画像形成回数と静電容量値との関係を示す図であ
る。

【図７】本発明の実施の形態３に係る画像形成装置の動
作タイミングを示すタイミングチャートである。

【図８】従来の画像形成装置要部の断面図である。

【図９】従来の画像形成装置の現像装置部の断面図であ
る。

【符号の説明】

６ 現像スリーブ（現像剤担持体） ８ トナー（現像剤） １３ 現像容器 ３０ 振動部材（現像剤搬送手段） ４０ アンテナ（現像剤量検出手段）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも粉体状の現像剤と、現像剤を
   担持する現像剤担持体と、現像剤を収容する現像容器
   と、現像剤を前記現像剤担持体へ搬送する現像剤搬送手
   段を有する画像形成装置において、 前記現像剤搬送手段を微小振動させることを特徴とする
   画像形成装置。
2. 【請求項２】 前記現像容器内の現像剤量を検知する現
   像剤量検出手段を設け、該現像剤検出手段から発せられ
   る検出信号値が所定の値になったときに前記現像剤搬送
   手段の振動振幅を増加させることを特徴とする請求項１
   記載の画像形成装置。