(57)【要約】【課題】トナーへのストレスが小さく，コンパクトな均し機構を備えた現像装置およびそれを備えた画像形成装置を提供すること。【解決手段】現像装置１４は，トナーを収容するハウジング部材１と，トナーを感光体ドラムに向けて搬送する現像ローラ２と，現像ローラ２へのトナーの供給を行うトナー供給ローラ３と，現像ローラ２よりも上方であって現像ローラ２に平行に張設された細線ワイヤ７とを備えている。細線ワイヤ７は，現像ローラ２の軸方向に沿って一定の張力をもって張設されている。また，細線ワイヤ７は，一方の端部が発振部材７１で保持されている。発振部材７１は，細線ワイヤ７の共振周波数で振動する。細線ワイヤ７は，画像形成中，発振部材７１の振動によって共振する。【選択図】            図３
2007206189.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体に形成された静電潜像を現像する現像装置において，
トナーを収容するトナー収容体と，
前記トナー収容体内に位置し，回転しつつトナーを像担持体に向けて搬送するトナー担持体と，
前記トナー収容体内でトナー液面以下であって前記トナー担持体よりも上方に位置し，前記トナー担持体に対して平行に配設された振動部材と，
前記トナー収容体内に位置し，前記振動部材を振動させる加振部材とを備えることを特徴とする現像装置。
【請求項２】
請求項１に記載する現像装置において，
前記振動部材は，線状の部材であることを特徴とする現像装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載する現像装置において，
前記加振部材は，前記振動部材の共振周波数で発振する部材であることを特徴とする現像装置。
【請求項４】
請求項１または請求項２に記載する現像装置において，
前記トナー収容体内には回転体が設けられ，
前記加振部材は，前記回転体の回転軸上に付設され，前記回転体の回転に伴って前記振動部材に接して前記振動部材を弾く部材であることを特徴とする現像装置。
【請求項５】
請求項４に記載する現像装置において，
前記加振部材は，前記回転体の回転軸上に少なくも２つ配設されていることを特徴とする現像装置。
【請求項６】
トナー像を担持する像担持体と，像担持体に形成された静電潜像を現像する現像装置とを有する画像形成装置において，
前記現像装置は，
トナーを収容するトナー収容体と，
前記トナー収容体内に位置し，回転しつつトナーを像担持体に向けて搬送するトナー担持体と，
前記トナー収容体内でトナー液面以下であって前記トナー担持体よりも上方に位置し，前記トナー担持体に対して平行に配設された振動部材と，
前記トナー収容体内に位置し，前記振動部材を振動させる加振部材とを備えることを特徴とする画像形成装置。
【請求項７】
請求項６に記載する画像形成装置において，
前記振動部材は，線状の部材であることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，トナーを収容・供給する現像装置およびその現像装置を装着して画像形成を行う画像形成装置に関する。さらに詳細には，シンプルなトナーの均し機構を備えた現像装置および画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から，電子写真方式の画像形成装置では，トナーが収容された現像装置を備えたカートリッジを装着するものが実用化されている。現像装置では，その軸方向の一方側に集中した消費があると，一方側の濃度が薄くなることがある。すなわち，図８に示すように，トナーの消費に偏りが生じると，一方の端部のみトナー液面が下がり，画像のかすれ等の不具合が生じる。画像形成装置の操作者は，このような不具合を防ぐため，画像形成装置からカートリッジを取り出し，トナーの堆積量が軸方向で均一になるようにそのカートリッジ（現像装置）を揺すり，その後に再度そのカートリッジを画像形成装置に装填する作業を行う。
【０００３】
しかし，カートリッジを揺すると，トナーが外部に飛散することがある。そのため，操作者が汚れてしまう。このことから，操作者によるカートリッジの操作はできる限りなくすことが望ましい。そこで，例えば特許文献１には，トナーの均し機構を備えたトナーカートリッジが開示されている。このトナーカートリッジでは，トナー容器内を軸方向に移動自在な均し部材を設け，トナー容器外に設けられた操作部材によってその均し部材を操作することで，均し作業時のトナー飛散を防止している。
【０００４】
また，現像装置には，その内部にトナー搬送用のスクリューやトナー攪拌用のパドルを有しているものがある。そのような現像装置では，パドルやスクリューを回転させることにより，トナーの搬送やトナーの攪拌を行ってトナー液面を均している。
【特許文献１】特開平１１−１５３９０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら，前記した均し機構を有する現像装置には，次のような問題があった。すなわち，特許文献１の均し機構では，均し部材を操作する操作部材をトナー容器の外部に設置しなければならない。そのため，その操作部材がカートリッジ本体のコンパクト化の妨げになっている。また，画像形成装置内にそのカートリッジを収容する大きな設置スペースが必要となる。そのため，画像形成装置本体のコンパクト化の妨げにもなる。
【０００６】
また，スクリューやパドルにてトナーを攪拌すると，トナーに機械的なストレスがかかる。そのため，回収したトナーが凝集して搬送不良を起こしたり，トナー劣化を引き起こすことになる。
【０００７】
本発明は，前記した従来の現像装置が有する問題点を解決するためになされたものである。すなわちその課題とするところは，トナーへのストレスが小さく，コンパクトな均し機構を備えた現像装置およびそれを備えた画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この課題の解決を目的としてなされた現像装置は，画像形成装置内に装着され，像担持体に形成された静電潜像を現像する現像装置であって，トナーを収容するトナー収容体と，トナー収容体内に位置し，回転しつつトナーを像担持体に向けて搬送するトナー担持体と，トナー収容体内でトナー液面以下であってトナー担持体よりも上方に位置し，トナー担持体に対して平行に配設された振動部材と，トナー収容体内に位置し，振動部材を振動させる加振部材とを備えることを特徴としている。また，本発明の画像形成装置は，本発明の現像装置を備えることを特徴としている。
【０００９】
本発明の現像装置は，トナー収容体内でかつトナー液面以下あって，像担持体に向けてトナーを搬送するトナー担持体よりも上方に，振動部材を張設している。振動部材としては，トナーを解す程度の振動が可能な材質であればよく，金属ワイヤや綿糸等の線状の部材や，板状の部材が適用できる。この振動部材が加振部材によって加振されて振動することにより，トナー収容体内に堆積するトナーが解されて均される。すなわち，堆積量が多い部分のトナーが少ない部分に搬送されるように均される。これにより，トナー液面が均一になり，操作者が現像装置を取り出して揺らすことなく画像不良が抑制される。また，振動部材は，振動部材を振動させる加振部材とともにトナー収容体内に設けられている。よって，現像装置はコンパクトである。
【００１０】
また，本発明の現像装置の振動部材は，線状の部材であるとするとよりよい。線状の部材による均し方式は，スクリューによって均す従来の方式と比較して断面積が小さい。また，軸受，ギアなどの部品を必要としない。そのため，部品点数の削減および均し部のコンパクト化を図ることができる。また，線状の部材による均し方式では，トナーを解す程度のストレスしか加わらないため，軟凝集等の不具合の発生が抑えられる。また，線状の部材による均し方式では，振動によって常にトナーを解しているため，固着によるトナー詰まりが発生しない。
【００１１】
振動部材に振動を印加する加振部材としては，例えば，振動部材と接し，振動部材の共振周波数で発振する発振子が好適である。すなわち，振動部材を共振させることにより，小スペースで振動部材を大きく振動させることができる。
【００１２】
また，振動部材に振動を印加する手段として，トナー収容体内には回転体が設けられ，加振部材は，その回転体の回転軸上に付設され，回転体の回転に伴って振動部材に接して振動部材を弾くこととしてもよい。回転体としては，例えばトナー担持体にトナーを供給するトナー供給ローラやトナー収容体内のトナーを攪拌するスクリューが好適である。この現像装置では，回転体の回転に伴って加振部材が振動部材を弾く。そして，弾いた際の振動によってトナーが均される。すなわち，この現像装置では，機械的に振動部材を振動させることができ，発振子やその駆動回路等が不要である。よって，トナーの均し機構がシンプルである。また，加振部材を回転体の回転軸上に少なくも２つ配設すると，振動部材を弾く間隔を短くすることができ，より大きい攪拌効果が得られる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば，トナー収容体内に設置された振動部材の振動によってトナーを均している。よって，トナーへのストレスが小さく，コンパクトな均し機構を備えた現像装置およびそれを備えた画像形成装置が実現している。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下，本発明を具体化した実施の形態について，添付図面を参照しつつ詳細に説明する。なお，本実施の形態は，トナーを収容・供給する現像装置を備えた電子写真方式の複写機に本発明を適用したものである。
【００１５】
［第１の形態］
第１の形態の画像形成装置１００は，図１に示すように，像担持体である感光体ドラム１１を有し，その感光体ドラム１１の周囲に，感光体ドラム１１の表面を一様に帯電するための帯電装置１２と，感光体ドラム１１の表面に静電潜像を形成するための露光装置１３と，感光体ドラム１１上の静電潜像を可視像（トナー像）とするための現像装置１４と，感光体ドラム１１上のトナー像を用紙に転写するための転写装置１５と，転写残トナーを感光体ドラム１１から取り除くためのクリーニング装置１６とを感光体ドラム１１の回転方向に沿って備えている。さらに，用紙搬送路には，転写位置への用紙の搬送タイミングを調節するためのタイミングローラ１７および転写されたトナー像を用紙に定着させるための定着装置１８が設けられている。本形態では，帯電装置１２，転写装置１５，定着装置１８はいずれもローラタイプのものを用いている。また，クリーニング装置１６には，クリーニングブレードを用いる。
【００１６】
続いて，画像形成装置１００による画像形成の動作について簡単に説明する。画像形成装置１００は，スタート信号や画像データ等を受信することにより動作を開始する。感光体ドラム１１は，図１中の矢印方向に回転駆動される。そして，帯電装置１２と対向する位置で，帯電ローラによって一様に帯電される。次に，露光装置１３によって露光され，表面上に画像データに基づいた静電潜像が形成される。
【００１７】
次に，静電潜像が現像装置１４の位置に達すると，現像ローラに印加された現像バイアス電圧と感光体ドラム１１の静電潜像との間で形成される電界により帯電したトナーが移動し，静電潜像がトナーによって現像される。
【００１８】
一方，用紙搬送路を搬送されてきた用紙は，タイミングローラ１７にて画像先端位置にタイミングを合わせられ，感光体ドラム１１と転写装置１５との間に搬送される。そして，転写装置１５によって感光体ドラム１１上のトナー像が用紙に転写される。さらに，転写されたトナー像を保持した用紙はさらに搬送され，定着装置１８によって熱と圧力とが加えられることにより，トナー像が用紙に定着される。また，転写装置１５によって用紙に転写されず，感光体ドラム１１上に残った転写残トナーはクリーニング装置１６によって掻き取られる。これにより，１枚分の画像形成が終了する。
【００１９】
続いて，現像装置１４について詳説する。現像装置１４は，図２に示すように，トナーや各種ローラ等を収容するハウジング部材１と，トナーを担持しトナーを感光体ドラム１１に向けて搬送する現像ローラ２と，現像ローラ２へのトナーの供給および現像ローラ２上のトナーの掻き取りを行うトナー供給ローラ３と，現像ローラ２上のトナーの荷電およびトナー漏れの抑制を行うトナー荷電部材４１，４２と，転写残トナーの除電を行うトナー除電部材５と，ハウジング部材１内のトナーを現像ローラ２の軸方向に攪拌するスクリュ６１，６２と，現像ローラ２よりも上方であって現像ローラ２に平行に張設された細線ワイヤ７とを備えている。なお，現像装置１４は，画像形成装置１００本体に対して着脱可能なカートリッジとなっている。カートリッジの形態としては，現像装置１４単体あるいはトナータンクを有するトナーカートリッジであってもよいし，現像装置１４の他に感光体ドラム１１等を有するプロセスカートリッジであってもよい。
【００２０】
現像ローラ２は，ハウジング部材１に収容されているとともに，その一部がハウジング部材１の開口部によってハウジング部材１から露出している。また，現像ローラ２は，感光体ドラム１１に対して両端部に設けられたコロ等のスペーサ部材によって接触配置されている。また，現像ローラ２には，トナー供給ローラ３が強く当接しており，感光体ドラム１１側に付勢されている。そのため，現像ローラ２は，感光体ドラム１１の長手方向に沿って，僅かな隙間（およそ１５０μｍ）をもって対向するように構成されている。また，現像ローラ２は，画像形成装置１００本体からの回転駆動力により，図２の矢印方向に回転駆動される。
【００２１】
トナー供給ローラ３は，ハウジング部材１に収容されているとともに，現像ローラ２に当接し，現像ローラ２に対してカウンター方向に回転駆動される。トナー供給ローラ３は，画像形成装置１００本体に設けられた回転駆動部からの回転駆動力により回転可能になっている。
【００２２】
現像装置１４では，表面が発泡体であるトナー供給ローラ３の機械的搬送力により，ハウジング部材１内のトナーをトナー供給ローラ３から現像ローラ２に搬送する。現像ローラ２に供給されたトナーは，現像ローラ２の回転に伴ってトナー荷電部材４１，４２により摩擦帯電されつつ薄層化され，感光体ドラム２との対向部にて静電潜像を可視化する。現像後に現像ローラ２上に残るトナーは，トナー除電部材５により除電され，トナー供給ローラ３によって現像ローラ２から掻き取られる。
【００２３】
また，現像装置１４は，細線ワイヤ７によるトナーの均し機能を有している。具体的に，細線ワイヤ７は，図３に示すように，現像ローラ２の軸方向に沿って一定の張力をもって張設されている。また，細線ワイヤ７は，一方の端部が発振部材７１で保持されている。なお，図３ではトナー液面を省略しているが，細線ワイヤ７は正常に画像形成が行われる状態においてトナー液面よりも下方に位置する。発振部材７１は，細線ワイヤ７の共振周波数で発振し，画像形成装置１００本体に設けられた駆動回路７２によって駆動される。発振部材７１の振動により，細線ワイヤ７は共振することになる。発振部材７１としては，例えば圧電素子や偏心モータが適用可能である。
【００２４】
細線ワイヤ７の材質，長さ，張力，および発振部材７１の振動周波数の具体例を以下に示す。
１．ＳＵＳ３０４材（径：０．２ｍｍ，線密度：０．２４９ｇ／ｍ）を，長さが２８０ｍｍ，張力が１Ｎで固定し，３３９Ｈｚの振動を印加する。
２．タングステンワイヤ（径：５０μｍ，線密度：０．０３７９ｇ／ｍ）を，長さが２８０ｍｍ，張力が１Ｎで固定し，８７０Ｈｚの振動を印加する。
３．綿糸（綿番手：６０番，線密度：０．０２９５ｇ／ｍ）を，長さが２８０ｍｍ，張力が１Ｎで固定し，９８６Ｈｚの振動を印加する。
【００２５】
一般的に，弦の共振周波数ｆは，以下の式（１）で表すことができる。
共振周波数ｆ＝１／（２×Ｌ）×√（Ｔ／ρ）        （１）
式（１）中，Ｌは弦の長さ，ρは線密度，Ｔは張力を意味する。この式（１）を満たすように発振部材７１の振動周波数を設定すれば，細線ワイヤ７は共振する。
【００２６】
続いて，現像装置１４のトナーの均し手順について説明する。現像装置１４では，画像形成中に発振部材７１を振動させる。この発振部材７１の振動にともなって細線ワイヤ７が共振によって大きく振動する。この細線ワイヤ７の振動により，現像装置１４内に堆積しているトナーが解される。また，トナーが消費されて液面が下がってきた際に，トナーの液面が略均一に均される。すなわち，堆積量が多い部分のトナーが堆積量の少ない部分に移動することで，トナーの液面が均一になる。
【００２７】
なお，本形態の現像装置１４では，画像形成時であれば常に細線ワイヤ７を振動させているが，細線ワイヤ７の振動タイミングを制御してもよい。例えば，画像形成装置１００のプロセス情報を基に細線ワイヤ７の振動条件を変化させる。画像形成装置１００から得られるプロセス情報としては，例えば，環境センサから出力される温度，湿度，あるいは気圧情報や，イメージングカートリッジの総プリント枚数，あるいは総駆動時間や，ビデオ出力情報（ドットデータによる画像の濃淡情報）がある。
【００２８】
本形態の現像装置１４は，細線ワイヤ５の振動にてトナーを均すことにより，スクリューによって均す従来の方式と比較して次のような特徴を有する。すなわち，スクリューによる攪拌方式では，トナーに機械的なストレスがかかり，再利用できないトナーが生じる。一方，細線ワイヤ７では，堆積するトナーを解す程度のストレスしか加わらない。そのため，軟凝集等の不具合の発生が抑制される。
【００２９】
また，スクリューによる搬送方式では，搬送路内に堆積するトナーの流動性が低下すると，トナーがスクリューの溝に固着してしまうことがある。このような状態になると，トナーの搬送能力が悪くなる。一方，細線ワイヤ７では，振動によって常にトナーを解しているため，固着によるトナー詰まりが発生しない。
【００３０】
なお，細線ワイヤ７は，１本に限らず，複数本張設してもよい。複数本の細線ワイヤ７によってトナーを均すことで，広範囲にトナーを均すことができる。また，その場合，隣り合う細線ワイヤ７，７の共振時に生じる節の位置が長手方向に異なるように配置することで，より確実にトナーを均すことができる。
【００３１】
［第２の形態］
第２の形態の現像装置１１４は，図４ないし図５に示すように，ハウジング部材１と，現像ローラ２と，トナー供給ローラ３と，トナー荷電部材４１，４２と，トナー除電部材５と，細線ワイヤ７とを備えている。細線ワイヤ７は，トナー供給ローラ３に隣接配置されている。なお，細線ワイヤ７は，その両端部がハウジング部材１に固定されている。この点，一方の端部が発振部材７１に保持されている第１の形態と異なる。
【００３２】
また，トナー供給ローラ３の一方の端部であってその芯金上に，トナー供給ローラ３の回転にともなって回転する加振板７３が取り付けられている。また，加振板７３の長さは，トナー供給ローラ３のローラ部の径よりも長く，さらに回転中に細線ワイヤ７と接することが可能な長さになっている。
【００３３】
現像装置１１４では，画像形成中にトナー供給ローラ３が現像ローラ２とともに回転する。その際，トナー供給ローラ３の回転に伴って，加振板７３もトナー供給ローラ３の芯金を中心に回転する。加振板７３が回転すると，加振板７３の先端部分が細線ワイヤ７に衝突する。その後，加振板７３が細線ワイヤ７を押圧し，再び細線ワイヤ７から離れる。その際に，加振板７３が細線ワイヤ７を弾くことになる。これにより，細線ワイヤ７が振動する。この動作がトナー供給ローラ３の回転によって繰り返され，細線ワイヤ７が繰り返し振動することになる。これにより，現像装置１４内に堆積しているトナーが解される。また，トナーが消費されてトナー液面が下がってきた際に，現像ローラ２の軸方向に略均一に均される。
【００３４】
なお，本形態の現像装置１１４では，トナー供給ローラ３の一方の端部に加振板７３を設けているが，両端部に設けてもよい。その場合，細線ワイヤ７を弾くタイミングをずらすように設けると，より大きい撹拌効果が得られる。また，加振板７３は，同一端に１つだけではなく，図６に示すように複数本配置してもよい。これにより，細線ワイヤ７を弾く間隔を短くすることができ，より大きい攪拌効果が得られる。
【００３５】
また，本形態の現像装置１１４では，振動部材としてワイヤ状の部材７を利用しているが，これに限るものではない。例えば，図７に示すように細板状の部材７０であってもよい。細板状の部材７０を弾いて振動させることで，より大きな攪拌効果が得られる。
【００３６】
以上詳細に説明したように本実施の形態の画像形成装置１００は，トナーを収容するハウジング部材１内であって，現像ローラ２よりも上方でトナー液面よりも下方に，細線ワイヤ７およびその細線ワイヤ７を加振する発振部材７１ないし加振板７３を有することとしている。この細線ワイヤ７が画像形成中に振動することにより，ハウジング部材１内に堆積するトナーが解されて均される。これにより，トナー液面が均一になり，現像装置１４を取り出して揺らすことなく画像不良が抑制される。
【００３７】
また，トナーの均しに細線ワイヤ７を使用することで，スクリューと比較して均しに必要な断面積を小さくすることができる。また，細線ワイヤ７を振動させる際に，軸受，ギアなどの部品を必要としない。そのため，部品点数の削減および均し部のコンパクト化を図ることができる。また，ワイヤによる均し方式では，堆積するトナーを解す程度のストレスしか加わらないため，軟凝集等の不具合の発生が抑えられる。また，ワイヤによる均し方式では，振動によって常にトナーを解しているため，固着によるトナー詰まりが発生しない。
【００３８】
また，トナーを解す細線ワイヤ７および細線ワイヤ７を振動させる発振部材７１ないし加振板７３は，ハウジング部材１内に収容されている。そのため，現像装置１４はコンパクトであり，画像形成装置１００本体のコンパクト化を妨げない。よって，トナーへのストレスが小さく，コンパクトな均し機構を備えた現像装置およびそれを備えた画像形成装置が実現している。
【００３９】
なお，本実施の形態は単なる例示にすぎず，本発明を何ら限定するものではない。したがって本発明は当然に，その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良，変形が可能である。例えば，本発明は，カラープリンタ，モノクロプリンタ，コピー機，ファクシミリ等の各種の画像形成装置に適用可能である。
【００４０】
また，像担持体としてローラ形状の感光体ドラムを用いているが，ベルト状の感光体ベルトを使用してもよい。また，帯電装置は，ローラ帯電方式のほか，コロナ放電方式の帯電チャージャ，ブレード，ブラシ等を使用してもよい。また，露光装置は，レーザによるものでもＬＥＤによるものでもよい。また，転写装置は，転写ローラのほか，転写チャージャを使用してもよい。あるいは，感光体から用紙へ直接トナー像を転写する方式のほか，中間転写体を備え，２段階以上の転写を行う方式であってもよい。また，クリーニング装置は，クリーニングブレードのほか，クリーニングブラシ，クリーニングローラまたはそれらの組合せでもよい。あるいは，現像装置によって転写残トナーの回収を行うものであってもよい。また，定着装置は，定着ローラのほか，定着ベルトを用いてもよいし，非接触方式のものであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】実施の形態にかかる画像形成装置の概略構成を示す図である。
【図２】第１の形態にかかる現像装置の全体構成を示す断面図である。
【図３】第１の形態にかかる現像装置の概略構成を示す図である。
【図４】第２の形態にかかる現像装置の概略構成を示す図（正面透視）である。
【図５】第２の形態にかかる現像装置の概略構成を示す図（断面）である。
【図６】応用例にかかる現像装置の概略構成を示す図（その１）である。
【図７】応用例にかかる現像装置の概略構成を示す図（その２）である。
【図８】従来の形態のトナーカートリッジにかかるトナーの消費に偏りがあるときのトナーの蓄積状態を示す図である。
【符号の説明】
【００４２】
１      ハウジング部材（トナー収容体）
２      現像ローラ（トナー担持体）
３      トナー供給ローラ（回転体）
７      細線ワイヤ（振動部材）
７１    発振部材（加振部材）
７２    駆動回路
７３    加振板（加振部材）
１１    感光体ドラム（像担持体）
１４    現像装置
１００  画像形成装置
【図１】
2007206189.tif 000003
【図２】
2007206189.tif 000004
【図３】
2007206189.tif 000005
【図４】
2007206189.tif 000006
【図５】
2007206189.tif 000007
【図６】
2007206189.tif 000008
【図７】
2007206189.tif 000009
【図８】
2007206189.tif 000010