JP2005165003A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】トナーが補給パイプ内又は、現像器内に必要以上に流入することを防ぐことができる画像形成装置を提供すること。
【解決手段】補給パイプと現像器の間の連通部が、一部、細くなっている。このため、液状化したトナーが現像器に一気に流入しようとした場合でも、細くなった部分で流入量が制限される。又、現像器内にトナーの供給が必要な場合は、上記連通部を振動させ、トナーを液状化させることによって、連通部をトナーが通過できるようにする。
【選択図】図３

Description

本発明は、複写機、レーザービームプリンタ、ファクシミリ等の電子写真方式を用いた画像形成装置に関するものである。

従来、この種の画像形成装置では、像担持体である感光ドラムに静電画像を形成し、その静電画像を現像剤であるトナーで現像する現像装置を備えるが、上記現像装置では、図８に示すようにトナーを収容するトナー収容部１０３（以下ホッパーと称す）から補給パイプ１０７を介して現像ローラを有する現像部１０２へとトナーを搬送するようになっている。上記補給パイプ１０７は内部にトナーを搬送するためのスクリュー１０４を保持しており、上記スクリュー１０４は、その外周面と、補給パイプの内周面は略一定の隙間ａを保ちつつ、補給パイプ１０７内を回転可能になっている。そして、上記スクリュー１０４の回転量を制御することによって、ホッパー１０３から、現像部１０２へのトナー搬送量を制御していた（例えば、特許文献１）。

特開２００１−２２１７４号公報

しかしながら、上記従来の画像形成装置では、補給パイプと現像部との間の連通部の開口は、トナーが通過するのに十分な大きさであるため、補給パイプに外部から振動が加えられた場合、トナーが液状化して、補給パイプとスクリューの間の隙間を流れ、補給パイプから上記連通部を介して現像部へ流入してしまい、トナーの搬送量を制御できなくなることがあった。

又、ホッパーから補給パイプに流入するトナーも、トナー補給の際等の振動により、想定以上の量になってしまい、補給パイプ内で制御しながらのトナー搬送ができなくなることがあった。

特に、ホッパー、補給パイプ、現像部が１つのハウジング内に収容され、このハウジングが移動する形態の現像器では、移動の際の振動により、上記問題が発生することが多かった。

そこで、本発明の目的は、外部から振動が加えられた場合でも、又、外部から振動が加えられない場合でも、常にトナーの搬送量を制御可能な現像装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明の請求項１の画像形成装置では、静電画像を形成する像担持体と、像担持体上に形成された静電潜像を現像剤を用いて現像する現像装置とを備え、上記現像装置が、現像剤を供給する現像剤供給部と、現像剤を供給される被現像剤供給部とを備えた画像形成装置において、現像剤供給部と非現像剤供給部を連通する、少なくとも一部が小径の連通部と、上記連通部に振動を付与する振動付与手段と、上記現像剤供給部から、上記被現像剤供給部に搬送される現像剤の量を制御する現像剤搬送制御手段を備え、上記連通部に振動を付与することによって現像剤の搬送量を制御することを特徴としており、現像剤供給部と非現像剤供給部を連通する、少なくとも一部が小径の連通部であることで、静止状態のトナーや、液状化したトナーが一気に非現像剤供給部に流入することを防いでいる。更に、連通部に振動を付与することで、連通部の開口部断面積に応じた量だけのトナーが連通部を通過することができる。

請求項２の画像形成装置では、請求項１記載の画像形成装置において、連通部が弾性部材により形成されていることを特徴としており、連通部を弾性部材にすることで、連通部に与える振動を連通部以外の部分に伝播させることを防ぎ、振動による画像等への悪影響を防ぐことができる。

請求項３の画像形成装置では、請求項２記載の画像形成装置において、連通部の断面積を変更させるための連通部挟持手段と、連通部の断面積変更制御手段を備え、現像剤の搬送量に応じて、連通部の断面積を変更することを特徴としており、振動を付与しながら、連通部の開口の断面積を制御することで、より細かなトナー搬送量の制御が可能である。開口部の断面積を変更した場合でも、振動を付与することで、大きな断面積の場合でも小さな断面積の場合でも、トナーが開口を塞ぐようなことなく安定して断面積に応じた量のトナーを搬送することができる。

請求項４の画像形成装置では、請求項１〜３の何れかに記載の画像形成装置において、少なくとも１つの現像装置が所定の回転軸の周りを回転駆動されることを特徴としており、現像装置が回転体上にある時には、回転駆動されたときの振動がトナーの搬送に影響を及ぼし、想定しない量のトナーが搬送されてしまうことが多いので、現像剤供給部と非現像剤供給部を連通する連通部を小径にすることで上記不具合を防止している。

請求項５の画像形成装置では、請求項４記載の画送形成装置において、少なくとも１つの現像装置を回転駆動させる駆動源と、振動付与手段の駆動源が同一であることを特徴としており、連通部に振動を与える振動付与手段の動力を別に設けることなく、既存の動力源を使用することでより安価で容易に制御可能な画像形成装置を提供することができる。

本発明によれば、トナーの搬送を常に制御することが可能になるので、現像器内に必要以上にトナーが流入したり、トナーが不足することによって、現像の際の画像に濃度ムラを発生させたり、補給パイプ内に必要以上にトナーが流入し、補給パイプ内のスクリューの回転負荷を過大にするようなことはなくなる。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。

以下の実施の形態に記載されている構成部品の形状、相対配置等は、本発明が適用される装置の構成や各種条件によって適宜変更されるべきものであり、特に記載のない限りは、本発明の範囲をそれらのみに限定するものではない。

先ず、図１により、画像形成全体の動作を説明する。

図１において、回転体６には、イエロー、マゼンタ、シアンのトナーを有する２成分現像剤を収容した現像器２Ｙ，２Ｍ，２Ｃが収納、搭載されており、回転体６の回転により現像器２（２Ｙ〜２Ｃ）のうちの１つを感光ドラム２８に対向させる。像担持体である感光ドラム２８は回転自在に設けられており、その感光ドラム２８の表面を一次帯電器２１で一様に帯電し、レーザー２２によって定められた露光量で露光して、感光ドラム２８上に最初にイエローの静電潜像を形成する。

感光ドラム２８には、これに対応して、イエロー現像剤を収容した現像器２Ｙが対向されている。感光ドラム２８上に形成された潜像は、現像器２Ｙと対向した現像領域を通過する間に、後述のような過程により現像され、イエロートナー像として可視化される。次いで、その感光ドラム２８上のイエロートナー像を転写帯電器２３によって、ドラム状の転写紙搬送体２７で搬送されてきた転写紙２４上に転写する。感光ドラム２８上の転写残りトナーは、クリーニング装置２６により除去される。

こうしてクリーニングされた感光ドラム２８を、再び一次帯電器２１で帯電し、レーザー２２で露光して、マゼンタの静電潜像を形成する。この静電潜像が現像領域を通過するときには、回転体６の回転によってマゼンタの現像剤を収容した現像器２Ｍが感光ドラム６と対向しているので、これを用いてマゼンタの静電潜像を現像し、感光ドラム２８上にマゼンタトナー像を得る。このマゼンタトナー像を、先にイエロートナー像を転写した転写紙２４に重ねて転写する。

このようにして、転写紙２４上にイエロー、マゼンタ、シアンのトナー像を順次重ねて形成した後、転写紙２４を搬送体２７から定着装置２５に送ってトナー像を定着し、転写紙２４上にフルカラーの定着画像を得る。

上記画像形成中、それぞれの動作タイミング、制御、又、センサ類等からの信号の読み込み等は、図２に示した制御装置３０により行われる。

次に、現像器２（２Ｙ〜２Ｃ）について詳しく説明すると、現像器２は、非磁性材料で形成された回転可能な現像スリーブ５（５Ｙ〜５Ｃ）を有し、この現像スリーブ５は、回転体６の回転により現像器２が潜像の現像位置にきたときに、感光ドラム２８と対向する。現像スリーブ５の内部には図示しない磁石が非回転に内蔵されていて、現像器２に収容した２成分現像剤を、回転力と磁石の磁力によって担持して現像領域に搬送し、現像領域で現像剤を感光ドラム２８に供給して、感光ドラム２８上に形成されている静電潜像を現像する。

感光ドラム２８に対し、現像器２８との対向する部分より感光ドラム回転方向の下流側の位置に、光センサ１が配設されている。又、現像器２の回転体６に対し、適当な箇所、本例では、感光ドラム２８から遠い側である反対側に光センサ１が配設されている。

上記光センサ１は、感光ドラム２８上の基準潜像を現像して形成されたトナーパッチの反射濃度を検知することにより、トナー濃度を所定範囲に制御するのに使用される。

光センサ１の出力電圧Ｖは、図２のＡ／Ｄコンバータ２９によりデジタル信号に変換した後、制御装置３０に送られる。制御装置３０は、このデジタル信号を、現像器２のトナー補給スクリュー４（４Ｙ〜４Ｃ）の作動時間に換算する。このように計算された作動時間だけトナー補給スクリュー４を作動させることにより、現像器２に取り付けられたトナー収容部たるホッパー３（３Ｙ〜３Ｃ）から必要とする量のトナーが現像器２へと補給される。

本実施例によれば、図３に示すようにトナー補給スクリュー４を含むトナー補給パイプ７と現像器２の連通部８は、その一部が細くなっているため、静止した状態では、トナーはその粒子同士が結合しており、上記連通部を塞いだ状態になり、この状態では、トナーは連通部を通過することができない。又、上記連通部８には、連通部挟時手段１０が備えられており、連通部８のトナー搬送路の断面積を変更にすることが可能となっている。連通部挟持手段１０は、図４に示すように、挟持アーム１１，１２から構成されており、上記挟持アーム１１，１２のラック部１１ａ，１２ａが挟持ギア１３と噛み合い、上記挟持ギア１３が正逆回転することによって、連通部８のトナー搬送路８の断面積が可変になっている。

更に、連通部挟持手段１０の近傍には、振動付与手段２０が備えられている。本実施例において、振動付与手段２０は、回転体であり、回転面上には、弾性部材２１が備えられている。上記振動付与手段２０が回転すると、上記弾性部材２１が連通部挟持手段１０と衝突し、連通部挟持手段１０に振動を与えるようになっている。こうして、連通部挟持手段１０を介して連通部８を振動させる。連通部８は弾性部材で構成されているため、振動を付与しても、現像器２や補給パイプに振動が伝わることはない。このため、振動による騒音の発生や、画像への影響を防ぐことができる。

又、振動付与手段２０は、図３に示すように、軸２２を介して、ギア２３、更に、クラッチ２４に駆動連結されている。クラッチ２４は、回転体６を回転させる駆動と連結されており、回転体６を回転させる不図示の現像器回転駆動モータが回転することによって、クラッチ２４を介して振動付与手段２０が回転し、連通部挟持手段１０及び連通部８を振動させることができる。

現像器２へトナーを搬送する際は、スクリュー４を回転させると共に、連通部挟持手段１０により、連通部８に適切な開口を与えるようにする。更に、連通部８に振動付与手段２０により、振動を付与する。振動を付与することによって、トナーを液状化させ、常に、開口部に応じた一定量のトナーを現像器２へ搬送することができる。

本実施例において、図１に示すように複数の現像器が回転体６上の備えられており、回転体６が回転することで、各現像器２（２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ）が感光ドラム２８と対向し、現像動作を行っており、１回の現像動作を行った後、次の現像動作までに現像器内にトナーを補給する必要がある。一方で、高速で現像を行うためには、上記回転体６が高速で回転する必要があり、現像動作間隔が短くなる。このため、現像器へのトナー補給も、比較的短時間に限られた時間内で行わなければならない。

通常の使用状態においては、現像器２内からトナーが急激になくなることはないため、挟持ギア１３は図４中、反時計方向に回転し、連通部８を押し潰し、開口部断面を小さくするようになっている。この状態では、トナーは連通部の開口でその粒子同士が連結した状態になっており、連通部を通過することができない。

しかしながら、現像器内のトナー量をできるだけ均一に確保しておくために、現像器が現像を行う毎に僅かながら現像器２内にトナーの補給を行う必要がある。このため、１つの現像器が感光ドラム上の現像を終えた後に、所定のタイミングで、スクリューが低速で回転すると同時に、連通部８に振動を与えて少量のトナーの補給を行っている。

一方、連続して濃度の高い画像を現像した場合等、上記の開口量では、所定時間内でのトナー補給が間に合わないと制御部３０が判断した場合、制御部は、挟持ギア１３を時計方向に回転させる。すると、挟持アーム１１，１２の間隔が広がり、連通部８の断面形状が弾性部材により円に近くなり、大きな開口となる。この状態では、トナーは短時間で大量に搬送することが可能になり、補給パイプ７内のスクリュー４を高速で回転させることで、現像器２への所定時間内でのトナー補給が可能となる。

上記実施例においては、振動付与手段２０の駆動源を回転体６の回転駆動源と同一にしたが、別に振動付与駆動を設けても良い。その際、例えば、図５に示すようにモータ５０に偏心部材５１を取り付け、そのモータ５０を連通部挟持手段に取り付けるようにする。モータ５１が回転すると、偏心部材により軸が偏心回転し、モータ自体が振動し、その振動を伝達するようになっている。又、連通部挟持手段に電圧を付与することによって振動するピエゾ素子を取り付けるようにしても良い。

又、現像器２へのトナーの供給が少量で一定の場合、連通部挟持手段を無くすことによって、構成を簡略化しても良い。

更に、連通部挟持手段を使用しない場合、連通部を非弾性材にしても良い。つまり、連通部も補給パイプや、現像器の周囲の構成材と同一にして、構成を簡易にしても良い。この際は連通部８０の断面形状図６に示すように多孔状にして、静止状態で、トナーがブリッジし易く、孔部８０ａ等を塞ぎ易いようにしておき、振動が付与された時にのみトナーが通過できるようにする。

一方、本実施例においては、補給パイプから現像器へのトナーの搬送について説明を行ったが、図７に示すように、ホッパー３から補給パイプ７への連通部４１についても同様に連通部の開口部断面積を小さくし、振動付与手段４０を用いた構成を採ることにより、現像ユニットが振動するときのみならず、トナーをホッパー内の補給するとき等、トナーが動くことにより液状化して、補給パイプ内に一気に流入してしまうことを防ぐことができる。

本発明は、複写機、レーザービームプリンタ、ファクシミリ等の電子写真方式を用いた画像形成装置に対して適用可能である。

本発明の画像形成装置の一実施例を示す概略断面図である。 図１の画像形成装置に設置された光センサ及び制御装置を示す説明図である。 図１の実施例における１つの現像装置を模式的に示した概略断面図である。 図１の実施例における連通部挟持手段及び連通部の断面形状を示す図である。 他の実施例における振動付与手段の示した図である 他の実施例における連通部の開口方向の断面を示した図である。 本発明の画像形成装置におけるホッパーからトナー補給スクリュー部の概略断面図である。 従来の画像形成装置を示す概略断面図である。

符号の説明

１ 光センサ
２Ｙ〜２Ｃ 現像器
３Ｙ〜３Ｃ ホッパー
４Ｙ〜４Ｃ トナー補給スクリュー
５ 現像スリーブ
６ 回転体
７ 光センサ
８ 連通部
２１ 一次帯電器
２８ 感光ドラム
２９ Ａ／Ｄコンバータ
３０ 制御装置

Claims (5)

1. 静電画像を形成する像担持体と、像担持体上に形成された静電潜像を現像剤を用いて現像する現像装置とを備え、前記現像装置が、現像剤を供給する現像剤供給部と、現像剤を供給される被現像剤供給部とを備えた画像形成装置において、
   現像剤供給部と非現像剤供給部を連通する、少なくとも一部が小径の連通部と、前記連通部に振動を付与する振動付与手段と、前記現像剤供給部から前記被現像剤供給部に搬送される現像剤の量を制御する現像剤搬送制御手段を備え、前記連通部に振動を付与することによって現像剤の搬送量を制御することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記連通部が弾性部材によって構成されることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記連通部の断面積を変更させるための連通部挟持手段と、連通部の断面積変更制御手段を備え、現像剤の搬送量に応じて、連通部の断面積を変更することを特徴とする請求項２記載の画像形成装置。
4. 少なくとも１つの現像装置が所定の回転軸の周りを回転駆動されることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の画像形成装置。
5. 少なくとも１つの現像装置を回転駆動させる駆動源と、振動付与手段の駆動源が同一であることを特徴とする請求項４記載の画像形成装置。

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