(57)【要約】【課題】現像器に投入される粉体の詰まりを防止する。【解決手段】潜像に付着させて現像するための粉体を含む現像剤が収容されていて、供給口からその粉体が現像剤上に投入される収容槽と、上記収容槽内に配備され、駆動力を受けて駆動されることで収容槽内の現像剤を撹拌するとともに収容槽内で搬送する撹拌搬送部材と、上記供給口から投入された粉体が通る箇所に配備され、上記撹拌搬送部材とは独立に回転駆動される回転部材と、を備える。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
潜像に付着させて現像するための粉体を含む現像剤が収容されていて、供給口から該粉体が該現像剤上に投入される収容槽と、
前記収容槽内に配備され、駆動力を受けて駆動されることで該収容槽内の現像剤を撹拌するとともに該収容槽内で搬送する撹拌搬送部材と、
前記供給口から投入された粉体が通る箇所に配備され、前記撹拌搬送部材とは独立に回転駆動される回転部材と、
を備えたことを特徴とする現像器。
【請求項２】
前記回転部材が、前記潜像および該潜像が現像された現像像のうち少なくとも一方の像密度に応じて回転が制御され、該像密度が相対的に高い場合と低い場合とでは、低い場合により多く回転するものであることを特徴とする請求項１記載の現像器。
【請求項３】
前記回転部材が、前記現像器の環境温度に応じて回転が制御され、該温度が相対的に高い場合と低い場合とでは、高い場合により多く回転するものであることを特徴とする請求項１または２記載の現像器。
【請求項４】
前記回転部材が、前記現像器の環境湿度に応じて回転が制御され、該湿度が相対的に高い場合と低い場合とでは、高い場合により多く回転するものであることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項記載の現像器。
【請求項５】
前記回転部材が、前記現像器内における前記粉体の濃度に応じて回転が制御され、該濃度が相対的に高い場合と低い場合とでは、低い場合により多く回転するものであることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項記載の現像器。
【請求項６】
前記粉体が、体積平均粒径で４．５μｍ以下の粒径を有するものであることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項記載の現像器。
【請求項７】
表面に像が形成されて該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、
前記像保持体上の潜像に粉体を付着させて現像する現像器と、を備え、
前記現像器が、
前記粉体を含んだ現像剤が収容されていて、供給口から該粉体が該現像剤上に投入される収容槽と、
前記収容槽内に配備され、駆動力を受けて駆動されることで該収容槽内の現像剤を撹拌するとともに該収容槽内で搬送する撹拌搬送部材と、
前記供給口から投入された粉体が通る箇所に配備され、前記撹拌搬送部材とは独立に回転駆動される回転部材と、
を備えたものであることを特徴とする画像形成装置。
【請求項８】
前記像保持体上に形成される像の密度を検知する像密度検知器と、
前記像密度検知器で検知された像密度に応じて前記回転部材の回転を制御し、該像密度が相対的に高い場合と低い場合とでは、低い場合により多く回転させる回転制御部と、
を備えたことを特徴とする請求項７記載の画像形成装置。
【請求項９】
前記画像形成装置内の温度を検知する温度検知器と、
前記温度検知器で検知された温度に応じて前記回転部材の回転を制御し、該温度が相対的に高い場合と低い場合とでは、高い場合により多く回転させる回転制御部と、
を備えたことを特徴とする請求項７または８記載の画像形成装置。
【請求項１０】
前記画像形成装置内の湿度を検知する湿度検知器と、
前記湿度検知器で検知された湿度に応じて前記回転部材の回転を制御し、該湿度が相対的に高い場合と低い場合とでは、高い場合により多く回転させる回転制御部と、
を備えたことを特徴とする請求項７から９のいずれか１項記載の画像形成装置。
【請求項１１】
前記現像器内における前記粉体の濃度を検知する濃度検知器と、
前記濃度検知器で検知された濃度に応じて前記回転部材の回転を制御し、該濃度が相対的に高い場合と低い場合とでは、低い場合により多く回転させる回転制御部と、
を備えたことを特徴とする請求項７から１０のいずれか１項記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、現像器および画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、粉体のトナーで潜像を現像する現像器、およびそのような現像器を備えた画像形成装置が知られている。
【０００３】
例えば特許文献１には、粉体の搬送路において粉体路の詰まりを確実に防止するため、粉体流入口に付着した粉体を崩す粉体崩し部材を備えた粉体搬送装置が開示されている。この粉体崩し部材は、粉体搬送用回転部材の回転に伴い回転軸の軸方向に沿って自由端接触部との接触位置が移動する自由端部を有している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−１７１１０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、現像器に投入される粉体の詰まりを防止することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に係る現像器は、
潜像に付着させて現像するための粉体を含む現像剤が収容されていて、供給口からその粉体が現像剤上に投入される収容槽と、
上記収容槽内に配備され、駆動力を受けて駆動されることで収容槽内の現像剤を撹拌するとともに収容槽内で搬送する撹拌搬送部材と、
上記供給口から投入された粉体が通る箇所に配備され、上記撹拌搬送部材とは独立に回転駆動される回転部材と、
を備えたことを特徴とする。
【０００７】
請求項２に係る現像器は、
上記回転部材が、上記潜像およびその潜像が現像された現像像のうち少なくとも一方の像密度に応じて回転が制御され、その像密度が相対的に高い場合と低い場合とでは、低い場合により多く回転するものであることを特徴とする。
【０００８】
請求項３に係る現像器は、
上記回転部材が、上記現像器の環境温度に応じて回転が制御され、その温度が相対的に高い場合と低い場合とでは、高い場合により多く回転するものであることを特徴とする。
【０００９】
請求項４に係る現像器は、
上記回転部材が、上記現像器の環境湿度に応じて回転が制御され、その湿度が相対的に高い場合と低い場合とでは、高い場合により多く回転するものであることを特徴とする。
【００１０】
請求項５に係る現像器は、
上記回転部材が、上記現像器内における上記粉体の濃度に応じて回転が制御され、その濃度が相対的に高い場合と低い場合とでは、低い場合により多く回転するものであることを特徴とする。
【００１１】
請求項６に係る現像器は、
上記粉体が、体積平均粒径で４．５μｍ以下の粒径を有するものであることを特徴とする。
【００１２】
請求項７に係る画像形成装置は、
表面に像が形成されて該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、
上記像保持体上の潜像に粉体を付着させて現像する現像器と、を備え、
上記現像器が、
上記粉体を含んだ現像剤が収容されていて、供給口からその粉体が現像剤上に投入される収容槽と、
上記収容槽内に配備され、駆動力を受けて駆動されることでその収容槽内の現像剤を撹拌するとともに収容槽内で搬送する撹拌搬送部材と、
上記供給口から投入された粉体が通る箇所に配備され、上記撹拌搬送部材とは独立に回転駆動される回転部材と、
を備えたものであることを特徴とする。
【００１３】
請求項８に係る画像形成装置は、請求項７に係る画像形成装置に更に、
上記像保持体上に形成される像の密度を検知する像密度検知器と、
上記像密度検知器で検知された像密度に応じて上記回転部材の回転を制御し、その像密度が相対的に高い場合と低い場合とでは、低い場合により多く回転させる回転制御部と、
を備えたことを特徴とする。
【００１４】
請求項９に係る画像形成装置は、請求項７または８に係る画像形成装置に更に、
上記画像形成装置内の温度を検知する温度検知器と、
上記温度検知器で検知された温度に応じて上記回転部材の回転を制御し、その温度が相対的に高い場合と低い場合とでは、高い場合により多く回転させる回転制御部と、
を備えたことを特徴とする。
【００１５】
請求項１０に係る画像形成装置は、請求項７から９のいずれか１項に係る画像形成装置に更に、
上記画像形成装置内の湿度を検知する湿度検知器と、
上記湿度検知器で検知された湿度に応じて前記回転部材の回転を制御し、その湿度が相対的に高い場合と低い場合とでは、高い場合により多く回転させる回転制御部と、
を備えたことを特徴とする。
【００１６】
請求項１１に係る画像形成装置は、請求項７から１０のいずれか１項に係る画像形成装置に更に、
上記現像器内における上記粉体の濃度を検知する濃度検知器と、
上記濃度検知器で検知された濃度に応じて上記回転部材の回転を制御し、その濃度が相対的に高い場合と低い場合とでは、低い場合により多く回転させる回転制御部と、
を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
請求項１に係る現像器および請求項７に係る画像形成装置によれば、現像器に投入される粉体の詰まりを防止することができる。
【００１８】
請求項２に係る現像器および請求項８に係る画像形成装置によれば、本構成を有しない場合に較べて粉体の詰まり防止の確実性が高い。
【００１９】
請求項３に係る現像器および請求項９に係る画像形成装置によれば、本構成を有しない場合に較べて粉体の詰まり防止の確実性が高い。
【００２０】
請求項４に係る現像器および請求項１０に係る画像形成装置によれば、本構成を有しない場合に較べて粉体の詰まり防止の確実性が高い。
【００２１】
請求項５に係る現像器および請求項１１に係る画像形成装置によれば、本構成を有しない場合に較べて粉体の詰まり防止の確実性が高い。
【００２２】
請求項６に係る現像器によれば、体積平均粒径が４．５μｍより大きい場合に較べ粉体の詰まり防止が効果的である。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の一実施形態である画像形成装置の全体構成図である。
【図２】図１に概要を示す現像器の内部を上方から示した透視図である。
【図３】現像器の内部を側方から示した透視図である。
【図４】トナーの体積平均粒径［μｍ］に対する安息角［度］の測定結果を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
【００２５】
図１は、本発明の一実施形態である画像形成装置１００の全体構成図である。
【００２６】
図１に示す画像形成装置１００は、モノクロ専用のプリンタである。この画像形成装置１００には、矢印Ａ方向に回転する円筒形の感光体２１が備えられており、その感光体２１の回りには、帯電器２２、露光器２３、現像器２４、転写器２５、および清掃器２６が備えられている。この感光体２１は本発明にいう像保持体の一例に相当する。
【００２７】
帯電器２２は、感光体２１の表面をあらかじめ定められた電位に帯電する。露光器２３は、感光体２１の表面に画像信号に基づいて変調させた露光光を照射し、感光体２１の表面に帯電電位分布からなる静電潜像を形成する。これら帯電器２２と露光器２３とを併せたものが本発明にいう潜像形成器の一例に相当する。
【００２８】
現像器２４には、トナーとキャリアを含む現像剤が収容されており、この現像器２４は、その現像剤中のトナーで感光体２１上の静電潜像を現像して感光体表面にトナー像を形成する。この現像器が本発明の現像器の一実施形態に相当する。
【００２９】
転写器２５は、感光体２１上のトナー像を、搬送されてきた用紙上に転写する。
【００３０】
この画像形成器１００には、用紙が積み重ねられた状態に収容された用紙トレイ６０が備えられており、その用紙トレイ６０内の用紙のうちの最も上に積み重ねられている１枚の用紙がピックアップローラ４０で取り出される。この取り出された用紙は、搬送ローラ４１で搬送されてその用紙の先端が待機ローラ４２に達した時点で用紙搬送が一旦停止し、用紙はその状態で待機した状態となる。そしてその待機した状態の用紙は、感光体２１上のトナー像が転写器２５に達する時点でその転写器２５の位置まで進むようにタイミング調整されて待機ローラから送り出され、感光体２１上のトナー像が転写器２５の作用により用紙上に転写される。用紙搬送経路のさらに下流側には、定着器５０が備えられている。この定着器５０は、搬送されてきた用紙上のトナー像を加熱および加圧してそのトナー像を用紙上に定着する装置である。定着器５０を経由することにより定着トナー像からなる画像が形成された用紙は、排紙ローラ４３により排紙トレイ７０上に送り出される。図１では、用紙トレイ６０から取り出されて排紙トレイ７０上に送り出されるまでの用紙の経路４４が点線矢印で示されている。
【００３１】
また、感光体２１上の、トナー像の転写後に残存する残存トナーは、清掃器２６により感光体２１上から除去される。
【００３２】
ここで、現像器２４には、そのケース２４４内に、図１の紙面に垂直な方向に互いに平行に延びる２本の搬送部材２４２，２４３と、現像ロール２４１とが備えられている。これら２本の搬送部材２４２，２４３は、回転してケース２４４内の現像剤を循環移動させながら撹拌する部材である。
【００３３】
また、現像ロール２４１は、矢印Ｂ方向に回転して、ケース２４４内の現像剤を感光体２１に対面した領域に搬送する役割を担っている。感光体２１上の静電潜像は、現像ロール２４１により搬送されてきた現像剤中のトナーにより現像される。したがってこの現像を繰り返すとケース２４４内の現像剤中のトナーが不足することになる。このため、この画像形成装置１００は、トナーが収容された着脱自在なトナーカートリッジ３０を備えている。このトナーカートリッジ３０に収容されたトナーは、現像器２４の中のトナーが減るに従って、その減った分だけトナー供給路３０ａを経由して現像器２４に供給される。ここで、このトナー供給路３０ａは、トナーカートリッジ３０から供給されたトナーを搬送する第１供給路３１と、その第１供給路３１を通って搬送されてきたトナーを現像器２４のケース２４４内に落下させる第２供給路３２とを有する。第１供給路３１内にはその第１供給路３１の延びる方向に延び回転してトナーを搬送する搬送部材３３が備えられている。この搬送部材３３が、現像器２４内のトナーの減少に応じた回転数だけ回転することで、現像器２４内のトナーが減少した分だけ現像器２４にトナーが補給される。第２供給路３２には搬送部材は備えられておらず、この第２供給路３２は、トナーが自然落下により、現像器２４に、ケース２４４の上面に形成されたトナー受入口２４７から供給される構造となっている。
【００３４】
また、清掃器２６には、感光体２１に残存していたトナーがそのケース２６１内に収容される。このケース２６１内のトナーは、このケース２６１内に備えられた、図１の紙面に垂直な方向に延びる搬送部材２６２によりその方向の隅まで搬送され、トナー排出路２７を経由して廃トナータンク２８に収容される。
【００３５】
図２は、図１に概要を示す現像器２４の内部を上方から見て示した透視図である。
【００３６】
この現像器２４は、図１を参照して説明した通り、互いに平行に延びる２本の搬送部材２４２，２４３と、図１に示す矢印Ｂ方向に回転する現像ロール２４１を備えている。
【００３７】
ケース２４４内には、２本の搬送部材２４２，２４３どうしの間に仕切壁２４５が設けられていて、このケース２４４は２つの部屋２４２ａ，２４３ａに仕切られている。ただし、この仕切壁２４５の、長手方向両端部には、それぞれ開口２４６ａ，２４６ｂが形成されている。
【００３８】
２本の搬送部材２４２，２４３は、いずれも、丸棒形状の回転軸２４２ｂ，２４３ｂと、その回転軸の回りに備えられた、その回転軸２４２ｂ，２４３ｂの延びる方向に螺旋を描きながら延びる螺旋羽根２４２ｃ，２４３ｃとを有する。これらの搬送部材２４２，２４３は、回転して、第１の搬送部材２４３はケース２４４内のトナーを矢印Ｘ方向に搬送し、第２の搬送部材２４２は、そのトナーを矢印Ｙ方向に搬送する。このケース２４４の、第２の搬送部材２４２の端部に対応する上面部分には、トナーカートリッジ３０から供給路３１を通って供給されてきたトナーを受け入れるトナー受入口２４７が設けられている（図１参照）。トナー受入口２４７から供給された新たなトナーは、第２の搬送部材２４２の回転によって第１の搬送部材２４３に送り出される。
【００３９】
第１の搬送部材２４３に送られた新たなトナーは、第１の搬送部材２４３が配置された部屋２４３ａ内を矢印Ｘ方向に搬送され、この搬送の途中で部屋２４３ａ内の現像剤と撹拌、混合される。この新たなトナーが撹拌、混合された現像剤は開口２４６ｂを通って、第２の搬送部材２４２が配置された部屋２４２ａに移動し、今度はその部屋２４２ａ内を搬送部材２４２により矢印Ｙ方向に搬送され、もう一方の開口２４６ａを通って部屋２４３ａに移動する。
【００４０】
この現像器２４内の現像剤は、以上のようにして循環移動し新たなトナーも一緒に撹拌、混合される。
【００４１】
現像ロール２４１は、第２の搬送部材２４２が配置された部屋２４２ａから現像剤を受け取って、図１に示す感光体２１に対面した領域に運び、現像によりトナーが減ってキャリアの割合が増えた現像剤が再びケース２４４内に戻される。このキャリアの割合が増えた現像剤は、上述のように搬送、攪拌されて新たなトナーとも混合し、元の割合のトナーとキャリアとを有する現像剤として循環される。
【００４２】
この現像器２４のケース２４４が本発明にいう収容槽の一例に相当し、トナー受入口２４７が本発明にいう供給口の一例に相当し、２本の搬送部材２４２，２４３それぞれが、本発明にいう撹拌搬送部材の一例に相当する。
【００４３】
図３は、現像器２４の内部を側方から見て示した透視図である。
【００４４】
図３には、図２のトナー受入口２４７付近の搬送部材２４２，２４３の端部を、図２の下側から見たときの様子が示されている。
【００４５】
上述したように、第２の搬送部材２４２の端部の上方のトナー受入口２４７からは新たなトナーが落下してくる。落下してくる新たなトナーは、矢印Ｄ方向に回転する第２の搬送部材２４２により、第１の搬送部材２４３に向かって送り出される。
【００４６】
このような回転する第２の搬送部材２４２から第１の搬送部材２４３へのトナーの送り出しが繰り返された場合、２つの搬送部材２４２，２４３の間にトナーの壁が形成されていくことがある。
【００４７】
このようなトナーの壁が大きく成長すると、トナー受入口２４７から落下して送り出されたトナーが、トナーの壁に阻まれて第１の搬送部材２４３に到達せずに、第２の搬送部材２４２の端部付近に堆積してしまい、トナー詰まりを起こすことが考えられる。特に近年の画像形成装置の分野では、画像の解像度向上のためにトナーの小径化が進んでいるが、こうした小径のトナーでは単位体積あたりのトナー粒子同士の摩擦が大きいためにトナーの流動性が低くて上述したトナーの壁が形成されやすい。
【００４８】
そこで、本実施形態の現像器２４には、ケース２４４内に回転羽根２４８が配備されており、この回転羽根２４８は、トナー受入口２４７から投入されたトナーが通る箇所に配置されている。この回転羽根２４８が、現像器２４外のモータ８０によって駆動されることで、上述したトナーの壁は、仮に出来たとしても確実に崩されることとなり、トナー詰まりが防止される。この回転羽根２４８は、本発明にいう回転部材の一例に相当し、回転部材としては羽根状の部材の他に、棒状の突起を有した部材などが採用されてもよい。
【００４９】
回転羽根２４８の回転は現像器２４内にトナーを巻き上げることも考えられるので、回転羽根２４８は必要な場合に限って回転することが望ましい。そこで、本実施形態では、モータ８０を制御することで回転羽根２４８の回転を制御する回転制御部８１が備えられており、この回転制御部８１には、図１に示す画像形成装置１００内の温度および湿度を検出する環境センサ８２、図１に示す露光器２３に与えられる画像信号に基づいて画像密度を算出する画像密度算出部８３、および現像器２４のケース２４４内に収容された現像剤中のトナー濃度を検知する濃度センサ２４９が接続されている。そして、環境センサ８２から回転制御部８１に温度と湿度の検知信号が送られ、画像密度算出部８３から回転制御部８１に画像密度の算出値が送られ、濃度センサ２４９から回転制御部８１にトナー濃度の検知信号が送られる。回転制御部８１は、環境センサ８２から送られてきた温度と湿度の検知信号に基づいて、予め決められた温度を超えた高温環境では、その温度を下回る低温環境よりも頻繁にモータ８０を駆動して回転羽根２４８を回転させる。また、回転制御部８１は、画像密度算出部８３から送られてきた画像密度の算出値に基づいて、予め決められた画像密度を下回る低密度時には、その画像密度を超えた高密度時よりも頻繁にモータ８０を駆動して回転羽根２４８を回転させる。また、回転制御部８１は、濃度センサ２４９から送られてきたトナー濃度の検知信号に基づいて、予め決められたトナー濃度を下回る低濃度時には、そのトナー濃度を超えた高濃度時よりも頻繁にモータ８０を駆動して回転羽根２４８を回転させる。このような回転の制御により、上述したトナーの壁が生じやすい条件下ではより多く回転羽根２４８が回転することとなり、効率的にトナー詰まりが防止される。
【００５０】
回転制御部８１は本発明にいう回転制御部の一例に相当し、環境センサ８２は、本発明にいう温度検知器と湿度検知器とを兼ねた一例に相当し、画像密度算出部８３は、本発明にいう像密度検知器の一例に相当し、濃度センサ２４９は本発明にいう濃度検知器の一例に相当する。
【００５１】
ここで、トナー詰まりの防止が効果的であるトナー粒径について検討する。
【００５２】
平板上にトナーを落下させて山を形成することを想定し、その山の傾きθ［度］を安息角と定義すると、一般に、流動性が高いトナーでは安息角θは小さくなり、流動性が低いトナーでは安息角θは大きくなる。従って、この安息角を様々な体積平均粒径［μｍ］のトナーについて測定することによって、様々な体積平均粒径［μｍ］のトナーにおける流動性の程度が調べられる。
【００５３】
図４は、トナーの体積平均粒径［μｍ］に対する安息角［度］の測定結果を示した図である。同一の体積平均粒径における記号の違いは、体積平均粒径は同一の、種類の異なるトナーを表わしている。
【００５４】
この図４から分かるように、体積平均粒径が小さいトナーほど大きな安息角を有している。特に、体積平均粒径が４．５μｍ付近よりも小さくなると、安息角が６０度を超えて急に大きくなっている。この結果から、体積平均粒径４．５μｍ以下の小径のトナーが用いられた場合には、体積平均粒径がもっと大きいトナーが用いられた場合に比してトナーの流動性がかなり低下することがわかる。即ち、体積平均粒径４．５μｍ以下の粒径のトナーが用いられる場合にトナー詰まりの防止が特に効果的であると言える。また、トナーの製造性の観点から、体積平均粒径は２．０μｍ以上が好ましく用いられる。
【００５５】
以上が本発明の実施形態の説明である。
【００５６】
なお、上記説明では、本発明の画像形成装置の例としてモノクロ専用のプリンタが示されているが、本発明の画像形成装置は、カラープリンタであってもよく、あるいはファクシミリやコピー機や複合機であってもよい。
【００５７】
また、上記説明では、本発明にいう潜像形成器の一例として、露光方式のものが示されているが、本発明にいう潜像形成器は、電極アレイなどによって像保持体上に直接潜像を形成するものであってもよい。
【００５８】
また、上記説明では、本発明にいう像密度検知器の一例として、画像データに基づいて像密度を算出する画像密度算出部が示されているが、本発明にいう像密度検知器は、例えば光学センサなどによって像保持体上のトナー像の密度を検出するものであってもよい。
【符号の説明】
【００５９】
１００……画像形成装置、  ２１……感光体、  ２２……帯電器、  ２３……露光器
２４……現像器、  ２４１……現像ロール、  ２４２，２４３……搬送部材
２４４……ケース、  ２４７……トナー受入口、  ２４８……回転羽根
２４９……濃度センサ、  ８０……モータ、  ８１……回転制御部
８２……環境センサ、  ８３……画像密度算出部
【図１】
2015079030.tif 000003
【図２】
2015079030.tif 000004
【図３】
2015079030.tif 000005
【図４】
2015079030.tif 000006