JP3882481B2 - 画像形成装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真技術を用いて画像を形成するプリンター、ファクシミリ、複写機等の画像形成装置に関する。特に、その現像器に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、電子写真技術を用いた画像形成装置としては、例えば図11に示すようなものが知られている(特開平10−221951号公報)。
この画像形成装置は、外周面に感光層を有する像担持体としての感光体1と、この感光体1の外周面を一様に帯電させる帯電手段2と、この帯電手段2により一様に帯電させられた感光体1の外周面を選択的に露光Lして静電潜像を形成する露光手段3と、この露光手段3により形成された静電潜像に現像剤であるトナーを付与して可視像(トナー像)とする複数個(図示のものは4個)の現像器4(Y、C、M、K)と、この現像器4により現像されたトナー像を用紙等の転写媒体に転写させる転写装置5とを有している。
現像器4は、トナーTが収容されたケース4aと、このケース4aに軸4bで回転可能に支持され、感光体1にトナーを付与する現像ローラ4cとを備えている。
現像器4のケース4aには、アジテータ室4dと、現像ローラ4cに供給するトナーを貯留する現像室4eとが形成されている。
アジテータ室4d内には、現像ローラ4cに向けて(この場合現像室4eに向けて)トナーを送給する送給手段としてのアジテータ4fが設けられている。現像室4e内には、現像ローラ4cの表面にトナーを供給する供給ローラ4gが設けられている。また、現像ローラ4cに対しては、その表面に摺接して、感光体1に向けて供給されるトナーの量を規制するブレード4hが設けられている。
ケース4a内のトナーは、アジテータ4fで攪拌されつつ現像ローラ4cへ向けて送給される。
このような複数個の現像器4(Y、C、M、K)は、感光体1の回りに角度を変えて、いわば放射状に配置されている。したがって、このような画像形成装置によれば、像担持体である感光体1の半径を小さくすることが可能である。
なお、現像器4内のトナーが全て消費された場合には、現像器4ごと取り替えられるようになっている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
<課題1>
上述した従来の画像形成装置では、その現像器4は、これに内蔵されているトナーが全て消費された場合には、現像器4ごと取り替えられるようになっていたので、現像器の構成部品が無駄になってしまうおそれがあった。
このような問題は、現像器にトナーを補給するトナーカートリッジを現像器に対して着脱可能に設けることによって解決することが可能である。また、トナーカートリッジには、そのトナーが現像器に確実に供給されるようにするべく、現像器に向けてトナーを送給する送給手段を設けることが望ましい。
しかしながら、上述したような画像形成装置では、複数個の現像器4(Y、C、M、K)が、感光体1の回りに角度を変えて配置されているので、現像器およびトナーカートリッジの姿勢の違いによって、重力によるトナーの移動状態に差が生じる。
このため、仮に何らの方策も講じることなく、現像器にトナーを補給するトナーカートリッジを現像器に対して着脱可能に設ける構成にしたとすると、現像器およびトナーカートリッジの姿勢が比較的倒立状態に近い場合(例えば現像器4Y、4C)には、トナーカートリッジから現像器に対してトナーが供給され過ぎて、アジテータ4fの回りにトナーが必要以上に大量に存在することとなるので、アジテータ4fの回転負荷が大きくなり、駆動不良が生じたり、はなはだしい場合には、アジテータ(その駆動系を含む)が破損してしまうおそれが生じる。一方、現像器およびトナーカートリッジの姿勢が略水平状態に近い場合(例えば現像器4M、4K)には、トナーカートリッジから現像器へのトナーの供給不足が生じて、現像不良が生じるおそれが生じる。
<課題2>
さらに、上述したような画像形成装置では、複数個の現像器4(Y、C、M、K)が、感光体1の回りに角度を変えて配置されているので、現像器の姿勢の違いによって、現像ローラ4cに向かうトナーの移動状態に差が生じる。
すなわち、その姿勢が略水平な、マゼンタ用の現像器4Mやブラック用の現像器4Kにおいては、重力によるトナーの移動はほとんど生じないが、シアン用の現像器4Cやイエロー用の現像器4Yのように、その姿勢が次第に立ってくると、重力によるトナーの移動が生じてくる。
従来の画像形成装置では、このような現像器の姿勢が考慮されることなく、現像ローラ4cに向けてトナーを送給する送給手段であるアジテータ4fが、略同一思想(現像器の姿勢を考慮せず、現像ローラ4cに向けてトナーを送給しさえすればよいという思想)で構成されていたので、次のような問題が生じていた。すなわち、現像ローラ4cが下方に位置することとなる現像器4Cや4Yにおいては、現像ローラ4cおよびアジテータ4fの回りにトナーが必要以上に大量に存在することとなるので、
(1)アジテータ4fの回転負荷が大きくなり、駆動不良が生じたり、はなはだしい場合には、アジテータ(その駆動系を含む)が破損してしまうことがあった。
(2)現像ローラ4c回りのトナー圧が大きくなり、現像ローラ4cに対するブレード4hの当接力が低減して、感光体1に対して過剰のトナーが供給されて画像濃度が濃くなり過ぎてしまったり、はなはだしい場合には、現像ローラ4cとブレード4hとの間からトナーが漏れてしまうことがあった。この問題を解決すべく、現像ローラ4cに対するブレード4hの当接圧力を大きくすると、現像器内のトナーが消費されていって現像器内のトナー量が少なくなった際に(したがって現像ローラ4c回りのトナー圧が小さくなった際に)、現像ローラ4cとブレード4hとの間を通過して感光体1に供給されるトナー量が少なくなって、現像不良が生じる。
一方、上記(1)(2)の問題を解決すべく、トナー送給手段であるアジテータ4fのトナー送給力が小さくなるように構成すると、略水平状態となっている現像器4M、4Kにおいて現像ローラ4cへのトナーの供給不足が生じて、現像不良が生じる。
【0004】
この発明の第1の目的は、上記課題1を解決し、現像ローラに向けてトナーを送給する送給手段を有する現像器が、複数個、像担持体の回りに角度を変えて配置されているとともに、現像器に対してトナーを送給する送給手段を有するトナーカートリッジが着脱可能に設けられているにもかかわらず、またトナー送給手段がアジテータ等の回転体である場合でも、その回転負荷の増大による駆動不良や破損を防止することができ、かつ現像不良も生じたりしない画像形成装置を提供することにある。
この発明の第2の目的は、上記課題1に加えてさらに上記課題2をもを解決し、画像濃度が濃くなり過ぎたり、現像不良が生じたりしない画像形成装置を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】
上記第1の目的を達成するために請求項1記載の画像形成装置は、現像ローラに向けてトナーを送給する送給手段を有する現像器が、複数個、像担持体の回りに角度を変えて配置されているとともに、前記現像器に対してトナーを送給する送給手段を有するトナーカートリッジが着脱可能に設けられ、このカートリッジが現像器に装着された状態で、トナーカートリッジのトナーの供給口が、前記現像器に設けられているトナー受入口と対向する画像形成装置であって、
前記現像ローラの中心とこの現像ローラに隣接する送給手段とを結んだ第1の線と、水平線とのなす角度が大きな現像器については、そのトナーカートリッジの供給口および現像器のトナー受入口が、当該現像器とトナーカートリッジとの間において隣接する送給手段同士を結んだ第2の線上から離れて当該第2の線上に位置しないように構成され、
前記第1の線と水平線とのなす角度が小さな現像器については、そのトナーカートリッジの供給口および現像器のトナー受入口が、当該現像器とトナーカートリッジとの間において隣接する送給手段同士を結んだ第2の線上に位置するように構成されていることを特徴とする。
【0006】
なお、ここで、「角度が大きな現像器」という意味は、仮に、そのトナーカートリッジの供給口および現像器のトナー受入口が、上記第2の線上に位置しているとしたならば、前述したようなアジテータ等の回転体の駆動不良等が生じる現像器という意味であり、また、「角度が小さな現像器」という意味は、仮に、そのトナーカートリッジの供給口および現像器のトナー受入口が、上記第2の線上に位置していないとしたならば、前述したような現像不良が生じる現像器という意味である。
【0007】
請求項2記載の画像形成装置は、請求項1記載の画像形成装置において、前記第1の線と水平線とのなす角度が大きくなればなるほど前記供給口およびトナー受入口の前記第2の線からの離間距離が大きくなっていることを特徴とする。
【0008】
上記第2の目的を達成するために請求項3記載の画像形成装置は、請求項1または2記載の画像形成装置において、前記第1の線と水平線とのなす角度が大きな現像器における送給手段によるトナー送給力が、上記角度が小さな現像器におけるそれよりも小さくなっていることを特徴とする。
請求項4記載の画像形成装置は、請求項3記載の画像形成装置において、前記現像器における、送給手段によるトナー送給力と、重力によるトナーの送給力との和が、上記複数個の現像器全てに関して略同じになっていることを特徴とする。
請求項5記載の画像形成装置は、請求項4記載の画像形成装置において、上記角度が90°である場合の前記現像器における、送給手段によるトナー送給力を0%、重力によるトナーの送給力を100%とし、上記角度が0°である場合の前記現像器における、送給手段によるトナー送給力を100%、重力によるトナーの送給力を0%として仮定したとき、送給手段によるトナー送給力と、重力によるトナーの送給力との和が、上記複数個の現像器全てに関して70%〜80%となっていることを特徴とする。
請求項6記載の画像形成装置は、請求項3,4,または5記載の画像形成装置において、前記送給手段が、軸と、この軸に設けられたフィンとを有する構成であり、そのフィンの枚数および/または形状および/または剛性を変えることによって、トナーの送給力を変えてあることを特徴とする。
【0009】
【作用効果】
請求項1記載の画像形成装置によれば、現像ローラに向けてトナーを送給する送給手段を有する現像器が、複数個、像担持体の回りに角度を変えて配置されているので、像担持体に対して複数個の現像器が配置されているにもかかわらず、像担持体の半径を小さくすることが可能となる。
また、現像器に対してトナーを送給する送給手段を有するトナーカートリッジが着脱可能に設けられているので、現像器内のトナーが消費されて少なくなったときには、現像器を取り替えることなくトナーカートリッジのみを交換してトナーを補給することができるので現像器の構成部品が無駄になってしまうということがなくなる。さらに、トナーカートリッジには現像器に対してトナーを送給する送給手段が設けられているので、トナーが確実に送給されることとなる。
そして、前記現像ローラの中心とこの現像ローラに隣接する送給手段とを結んだ第1の線と、水平線とのなす角度が大きな現像器(したがって通常、現像器およびトナーカートリッジの姿勢が比較的倒立状態に近い場合)については、そのトナーカートリッジの供給口および現像器のトナー受入口が、当該現像器とトナーカートリッジとの間において隣接する送給手段同士を結んだ第2の線上から離れて当該第2の線上に位置しないように構成されているので、トナーカートリッジから現像器に対してトナーが供給され過ぎるということがなくなる。
このため、現像器におけるトナー送給手段がアジテータ等の回転体である場合でも、その回転負荷の増大による駆動不良や破損を防止することが可能となる。一方、前記第1の線と水平線とのなす角度が小さな現像器(したがって通常、現像器およびトナーカートリッジの姿勢が水平状態に近い場合)については、そのトナーカートリッジの供給口および現像器のトナー受入口が、当該現像器とトナーカートリッジとの間において隣接する送給手段同士を結んだ第2の線上に位置するように構成されているので、トナーカートリッジから現像器へのトナーの供給が円滑になされることとなる。
このため、現像器内のトナー不足が生じ難くなって現像不良も生じ難くなる。すなわち、この請求項1記載の画像形成装置によれば、現像ローラに向けてトナーを送給する送給手段を有する現像器が、複数個、像担持体の回りに角度を変えて配置されているとともに、現像器に対してトナーを送給する送給手段を有するトナーカートリッジが着脱可能に設けられているにもかかわらず、またトナー送給手段がアジテータ等の回転体である場合でも、その回転負荷の増大による駆動不良や破損を防止することができ、かつ現像不良も生じ難くなる。
請求項2記載の画像形成装置によれば、請求項1記載の画像形成装置において、前記第1の線と水平線とのなす角度が大きくなればなるほど(したがって通常、現像器およびトナーカートリッジの姿勢が倒立状態に近くなればなるほど)、前記供給口およびトナー受入口の前記第2の線からの離間距離が大きくなっているので、トナーカートリッジから現像器に対してトナーが供給され過ぎるということが確実に防止され、したがって、現像器におけるトナー送給手段がアジテータ等の回転体である場合でも、その回転負荷の増大による駆動不良や破損を確実に防止することが可能となる。
請求項3記載の画像形成装置によれば、請求項1または2記載の画像形成装置において、前記第1の線と水平線とのなす角度が大きな現像器における送給手段によるトナー送給力が、上記角度が小さな現像器におけるそれよりも小さくなっているので、さらに次のような作用効果が得られる。
すなわち、現像ローラの中心と送給手段とを結んだ第1の線と、水平線とのなす角度が大きな現像器(したがって、通常、現像ローラが下方に位置する現像器)における送給手段によるトナー送給力が、上記角度が小さな現像器におけるそれよりも小さくなっているので、重力によって現像ローラに向けてトナーの移動しやすい現像器においては、重力と、送給手段による比較的小さなトナー送給力とで現像ローラに向けてトナーが送給され、また、重力によって現像ローラに向けてトナーが移動し難い現像器においては、主として送給手段による比較的大きなトナー送給力で現像ローラに向けてトナーが送給されることとなる。
したがって、像担持体の回りに複数個の現像器が角度を変えて配置されているにもかかわらず、画像濃度が濃くなり過ぎたり、現像不良が生じたりするということを防止することが可能となる。
したがってまた、現像ローラに対するブレードを有するものの場合には、現像ローラとブレードとの間からのトナー漏れも防止することが可能となる。
請求項4記載の画像形成装置によれば、請求項3記載の画像形成装置において、前記送給手段によるトナー送給力と、重力によるトナーの送給力との和が、上記複数個の現像器全てに関して略同じになっているので、画像濃度が濃くなり過ぎたり、現像不良が生じたりするということを確実に防止することが可能となる。
したがってまた、上記トナー漏れも確実に防止することが可能となる。
請求項5記載の画像形成装置によれば、請求項4記載の画像形成装置において、上記角度が90°である場合の前記送給手段によるトナー送給力を0%、重力によるトナーの送給力を100%とし、上記角度が0°である場合の前記送給手段によるトナー送給力を100%、重力によるトナーの送給力を0%として仮定したとき、送給手段によるトナー送給力と、重力によるトナーの送給力との和が、上記複数個の現像器全てに関して70%〜80%となっているので、画像濃度が濃くなり過ぎたり、現像不良が生じたりするということをより確実に防止することが可能となる。
すなわち、送給手段によるトナー送給力と、重力によるトナーの送給力との和が、仮に70%に満たないとすると、現像ローラへのトナーの供給不足が生じて現像不良が生じるおそれがあり、逆に80%を越えたとすると、現像ローラ回りにトナーが過剰に供給されて、画像濃度が濃くなり過ぎてしまうおそれがあるが、この請求項5記載の画像形成装置によれば、送給手段によるトナー送給力と、重力によるトナーの送給力との和が、上記複数個の現像器全てに関して70%〜80%となっているので、画像濃度が濃くなり過ぎたり、現像不良が生じたりするということをより確実に防止することが可能となる。
したがってまた、上記トナー漏れもより確実に防止することが可能となる。
請求項6記載の画像形成装置によれば、請求項3,4,または5記載の画像形成装置において、前記送給手段が、軸と、この軸に設けられたフィンとを有する構成であり、そのフィンの枚数および/または形状および/または剛性を変えることによって、トナーの送給力を変えてあるので、送給手段によるトナーの送給力を容易に変えることができる。
したがって、送給手段の上記駆動不良や破損をより一層確実にかつ容易に防止することができる。
【0010】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
図1は本発明に係る画像形成装置の一実施の形態の要部を示す概略正断面図である。
【0011】
この画像形成装置のトナーカートリッジ以外の全体的な基本構成は、前述した従来の画像形成装置(図11)と同様であり、外周面に感光層を有する像担持体としての感光体1と、この感光体1の外周面を一様に帯電させる図示しない帯電手段と、この帯電手段により一様に帯電させられた感光体1の外周面を選択的に露光Lして静電潜像を形成する露光手段(図示せず)と、この露光手段により形成された静電潜像に現像剤であるトナーを付与して可視像(トナー像)とする複数個(図示のものは4個)の現像器10(Y、C、M、K)とを有している。
【0012】
各現像器10は、載置台30に載置されて画像形成装置本体に対してそれぞれ揺動可能に取り付けられていて、形成すべき画像の色に応じた現像器のみが感光体1に当接可能となっている。
40(Y、C、M、K)は現像器10にトナーを補給するためのトナーカートリッジであり、現像器10に対して着脱可能に装着されている。
【0013】
各現像器10の基本構成は同じであるので、シアン用の現像器10Cを代表させて図2を参照して説明する。
現像器10は、ケース11と、このケース11の側板11a、11a(図2において一方のみ図示)に軸12bで回転可能に支持され、感光体1にトナーを付与する現像ローラ12とを備えている。ケース11は下ケース11eと上ケース11fとからなっている。
現像ローラ12は、図示しない駆動手段によって、例えば、周速が360mm/s程度の速度で図2の矢印方向に回転駆動される。
ケース11には、第1,第2アジテータ室13,14と、現像ローラ12に供給するトナーを貯留する現像室15とが形成されている。
第1,第2アジテータ室13,14内には、図示しない駆動手段によって図2の矢印方向に回転駆動される第1,第2アジテータ16,17が設けられており、これら第1,第2アジテータが、現像ローラ12に向けて(現像室15に向けて)トナーを送給する送給手段を構成している。
現像室15内には、現像ローラ12の表面12aにトナーを供給する供給ローラ18が設けられている。供給ローラ18は、図示しない駆動手段によって、例えば、周速が240mm/s程度の速度で図2の矢印方向に回転駆動される。
【0014】
第1,第2アジテータ室13,14は、トナー流路(連通口)13aで連通しており、第2アジテータ室14と現像室15はトナー流路(連通口)14aで連通している。
【0015】
現像ローラ12の表面12aには、これに供給されるトナーの量を規制するブレード19が当接している。ブレード19は、その支持板20を介してケース11に取り付けられている。
ブレード19の反対側において、現像ローラ12の表面12aとケース11との間には、現像ローラ表面12aに摺接する薄いシートからなるシール部材23が設けられている。シール部材23はケース11に固定されている。
【0016】
トナーカートリッジ40は、トナー(図示せず)が収納されたケース41と、このケース41内に設けられたアジテータ42,43と、ケース41に設けられたトナーの供給口44を備えており、図示しない駆動手段によって図2の矢印方向に回転駆動されるアジテータ42,43が、現像器10に向けてトナーを送給する送給手段を構成している。このようなトナーカートリッジ40が現像器10の側板後部11b,11b(図2において一方のみ図示)の間に装着されると、供給口44が、現像器10に設けられているトナー受入口10aと対向し、トナーカートリッジ40内のトナーが、その自重およびアジテータ42,43の回転によって、供給口44およびトナー受入口10aを通じて現像器10に供給されることとなる。
【0017】
したがって、トナーカートリッジ40内のトナーは、矢印t1で示すように上記トナー受入口10aから現像器10の第1アジテータ室13内に流入し、第1アジテータ16で攪拌されつつ矢印t2で示すように連通口13aを経て第2アジテータ室14内に流入し、第2アジテータ17で攪拌されつつ矢印t3で示すように連通口14aを経て現像室15内に送給され、矢印t4で示すように供給ローラ18の回転に沿って流動しつつ供給ローラ18によって現像ローラ12との接触部18aにおいて現像ローラ12の表面12aへ擦り付けられ、ブレード19によって現像ローラ表面への付着量が規制されて現像ローラ表面12aから感光体1の表面に付与されることとなる。なお、供給ローラ18によって現像ローラ12の表面12aへ擦り付けられなかったトナーは矢印t5で示すように現像ローラ12の回転に沿って流動し、さらに矢印t6,t7,t8で示すようにブレード19の内面および現像室の内面に沿って循環することとなる。また、現像ローラ表面12aに付着したトナーのうち感光体1に転写されなかった残りのトナーは、シール部材23を通過して現像室15内に戻り、現像ローラ12および供給ローラ18の回転方向に沿って、矢印t10およびt11で示すように流れることとなる。
【0018】
以上のような現像器10(Y、C、M、K)およびトナーカートリッジ40(Y、C、M、K)は、図1に示したように、感光体1の回りに角度を変えて、いわば略放射状に配置されている。
現像器10の姿勢(倒立度であり傾斜角度)は、現像ローラの中心と送給手段とを結んだ線(第1の線)と、水平線とのなす角度で規定することができ、この実施の形態では、図1に示すように現像ローラ12の中心12cと送給手段である第2アジテータ17の中心17cとを結んだ第1の線A1と、水平線Hとのなす角度θで規定してある。θは図1において反時計方向を「+」にとってあり、現像器10Yの角度θ1は約50°、現像器10Cの角度θ2は約20°、現像器10Mの角度θ3は約5°、現像器10Kの角度θ4は約−16°である。
また、トナーカートリッジ40の姿勢(倒立度であり傾斜角度)は、図7に示すように、トナーカートリッジ40と現像器10との間において隣接するアジテータ43と16とをその中心同士で結んだ線(第2の線)A2と、水平線Hとのなす角度で規定することができ、トナーカートリッジ40Yの角度θYは約56.5°、トナーカートリッジ40Cの角度θCは約57.3°、トナーカートリッジ40Mの角度θMは約41.6°、トナーカートリッジ40Kの角度θKは約24.5°である。なお、トナーカートリッジ40の姿勢は、図10に示すように、トナーカートリッジ40内で現像器10に最も近いアジテータ43とこれに隣接するアジテータ42とをその中心同士で結んだ線A3と、水平線Hとのなす角度で規定することもでき、この場合のトナーカートリッジ40Yの角度θY1は約56°、トナーカートリッジ40Cの角度θC1は約36°、トナーカートリッジ40Mの角度θM1は約9°、トナーカートリッジ40Kの角度θK1は約11°である。
【0019】
以上のような画像形成装置において、トナーカートリッジ40から現像器10へのトナーの供給され易さを考えると、トナーカートリッジ40の姿勢が倒立状態に近くなればなるほど供給されやすくなる。
また、トナーカートリッジ40と現像器10との間において隣接するアジテータ43と16とをその中心同士で結んだ第2の線A2上に、トナーカートリッジ40の供給口44および現像器10のトナー受入口10aが位置している場合に最も供給されやすいこととなる。
このような状況下において、仮に何らの方策も講じないとしたならば(例えば、全ての現像器10およびトナーカートリッジ40に関して、その供給口44およびトナー受入口10aが、上記第2の線A2上に位置している、または位置していないとしたならば)、姿勢が比較的倒立状態に近い現像器10Y、10Cおよびトナーカートリッジ40Y、40Cについては、トナーカートリッジ40から現像器10に対してトナーが供給され過ぎて、アジテータ16,17の回りにトナーが必要以上に大量に存在することとなり、その回転負荷が大きくなって駆動不良や破損が生じ、姿勢が略水平状態に近い現像器10M、10Kおよびトナーカートリッジ40M、40Kについては、トナーカートリッジ40から現像器10へのトナーの供給不足が生じて、現像不良が生じるおそれがあることは前述したとおりである。
【0020】
そこで、この実施の形態では、図7に示すように、上記傾斜角度が大きな現像器10Yとトナーカートリッジ40Y、および、現像器10Cとトナーカートリッジ40Cについては、供給口44Yとトナー受入口10aY、および44Cと10aCが、上記第2の線A2上から離れて第2の線A2上に位置しないように構成してある。また、傾斜角度がより大きな現像器10Yについては、それよりも傾斜角度の小さな現像器10Cに比べて、供給口44Yおよびトナー受入口10aYの上記第2の線A2上からの離間距離E(図8参照)を大きくしてある。なお、この種の画像形成装置において使用されるトナーの安息角は、通常、20°〜30°であるので、トナーの安息角との関係においては、傾斜角度(図10参照)がトナーの安息角に比べて大きなトナーカートリッジ40Yおよび40Cについては、供給口44Yとトナー受入口10aY、および44Cと10aCが、上記第2の線A2上から離れて第2の線A2上に位置しないように構成してあり、また、傾斜角度がより大きな現像器10Yについては、それよりも傾斜角度の小さな現像器10Cに比べて、供給口44Yおよびトナー受入口10aYの上記第2の線A2上からの離間距離E(図8参照)を大きくしてある。
以上のように構成すると、図8に現像器10Yおよびトナーカートリッジ40Yを例にとって示すように、トナーカートリッジ40から現像器10へ供給されるトナーが、矢印t1Yで示すように、トナーカートリッジ40から現像器10の第1アジテータ16に直接向かうことなく、ケース11の壁面11iに当たるようにしてワンクッションおかれて供給力が低減された状態で供給されることなる。なお、図示はしないが現像器10Cおよびトナーカートリッジ40Cについても同様である。
一方、図7に示すように、上記傾斜角度が比較的小さな現像器10Mとトナーカートリッジ40M、および、現像器10Kとトナーカートリッジ40Kについては、供給口44Mとトナー受入口10aM、および44Kと10aKが、上記第2の線A2上に位置するように構成してある。なお、トナーの安息との関係においては、上記傾斜角度(図10参照)がトナーの安息角に比べて小さなトナーカートリッジ40Mおよび40Kについては、供給口44Mとトナー受入口10aM、および44Kと10aKが、上記第2の線A2上に位置するように構成してある。
以上のように構成すると、図9に現像器10Mおよびトナーカートリッジ40Mを例にとって示すように、トナーカートリッジ40から現像器10へ供給されるトナーが、矢印t1Mで示すように、トナーカートリッジ40から現像器10の第1アジテータ16に直接向かって供給されることなる。なお、図示はしないが現像器10Kおよびトナーカートリッジ40Kについても同様である。
【0021】
また、このような画像形成装置において、仮に何らの方策も講じないとしたならば、現像ローラ12が下方に位置することとなる現像器10Yや10C、特に傾斜角度(θ1)の大きな現像器10Yにおいては、現像ローラ12および第2アジテータ17の回りにトナーが必要以上に大量に存在することとなってアジテータ17の駆動不良や破損、あるいは画像濃度不良やトナーが漏れてしまう等、の問題が生じることは前述したとおりである。
【0022】
そこで、この実施の形態では、上記角度θが大きな現像器における送給手段である第2アジテータ17によるトナー送給力が、上記角度が小さな現像器におけるそれよりも小さくなるように構成してある。すなわち、現像器10Yにおける第2アジテータ17によるトナー送給力は現像器10Cにおけるそれよりも小さく、現像器10Cにおける第2アジテータ17によるトナー送給力は現像器10Mにおけるそれよりも小さく、現像器10Mにおける第2アジテータ17によるトナー送給力は現像器10Kにおけるそれよりも小さくなるように構成してある。
第2アジテータ17によるトナー送給力を変えるためには、その回転数を変える等の手段もとり得るが、この実施の形態では、第2アジテータ17の軸に設けるフィンの枚数を変えることによって、トナーの送給力を変えてある。
【0023】
図3はイエロー用の現像器10Yにおける第2アジテータ17(Y)を示す斜視図である。
この第2アジテータ17(Y)は、軸17bとこれに一体に形成された枠状の1つの攪拌アーム17aとで構成されている(図1参照)。
【0024】
図4はシアン用の現像器10Cにおける第2アジテータ17(C)を示す斜視図である。
この第2アジテータ17(C)は、軸17bとこれに一体に形成された1つの攪拌アーム17aと、この攪拌アーム17aに取り付けられたフィン17dとで構成されている(図1参照)。
フィン17dの長さL1は、その先端縁17eが第2アジテータ室14の内壁面14b(図2参照)に摺接しない長さとなっている。図4において仮想線17fは、その先端縁がアジテータ室の内壁面に摺接するだけの長さLのフィンを示しているが、このシアン用の現像器10Cにおける第2アジテータ17(C)のフィン17dの長さL1は、その先端縁17eが第2アジテータ室14の内壁面14b(図2参照)に摺接しない長さとなっている。
このようなシアン用の現像器10Cにおける第2アジテータ17(C)によれば、図3に示したイエロー用の現像器10Yにおける第2アジテータ17(Y)に比べて、フィン17dが設けられている分だけ、トナーの送給力が増大する。
【0025】
図1に示すマゼンタ用の現像器10Mにおける第2アジテータ17(M)は、図4に示した上記シアン用の現像器10Cにおける第2アジテータ17(C)に、さらに、もう一枚のフィン17dを、軸に関して対称に設けたものである。
このようなマゼンタ用の現像器10Mにおける第2アジテータ17(M)によれば、図4に示したシアンー用の現像器10Cにおける第2アジテータ17(C)に比べて、フィン17dが2枚となっている分だけ、トナーの送給力が増大し、第2アジテータ17(C)の略2倍のトナー送給力が得られる。
【0026】
図1に示すブラック用の現像器10Kにおける第2アジテータ17(K)は、図4に示した上記シアン用の現像器10Cにおける第2アジテータ17(C)のフィン17dの長さを、その先端縁が第2アジテータ室の内壁面14d(図1参照)に摺接するだけの長さLとしたフィン17fを、図1に示すように、軸に関して対称に2枚設けたものである。
このようなブラック用の現像器10Kにおける第2アジテータ17(K)によれば、上記マゼンタ用の現像器10Mにおける第2アジテータ17(M)に比べて、フィン17fが長くなっている分だけ、トナーの送給力が増大する。
図1に示したように、ブラック用の現像器10Kは、その傾斜角度θ4がマイナスとなっているので、第2アジテータ17(K)によるトナー送給力を増大させただけでは現像ローラ12(現像室)に十分にトナーが供給されないおそれがある。
そこで、この実施の形態では、図1に示すように、ブラック用の現像器10Kについては、その第2アジテータ室14と現像室15との間において、上記フィン17fの回転軌道中に位置するガイド板11hを設け、フィン17fによって掻き上げられるトナーが、ガイド板11hに案内されて確実に現像室15に送給されるように構成してある。
【0027】
さらにこの実施の形態では、第2アジテータ17によるトナー送給力と、重力によるトナーの送給力との和が、複数個の現像器10(Y,C,M,K)全てに関して略同じになるように構成してある。
この実施の形態では、上記傾斜角度θが90°である場合の第2アジテータ17によるトナー送給力を0%、重力によるトナーの送給力を100%とし、傾斜角度θが0°である場合の第2アジテータ17によるトナー送給力を100%(上記傾斜角度θが90°である場合の重力によるトナーの送給力と同等な送給力が得られる状態)、重力によるトナーの送給力を0%として仮定したとき、第2アジテータ17によるトナー送給力と、重力によるトナーの送給力との和が、3つの現像器10Y、10C、10Mに関して70%〜80%となるように構成してある。なお、ブラック用の現像器10Kに関しては、上記ガイド板11hによる作用を含めて70%〜80%となるように構成してある。
【0028】
これについて図5および図6を参照して詳しく説明する。
図5(a1)(a2)に示すように、パドルPを有するアジテータAの1回転でアジテータ室B内のトナーTが全て掻き出される(送給される)場合、このアジテータAによるトナー送給力は100%であると規定する。
また、図5(b1)(b2)に示すように、アジテータA1が軸bと枠状のアームaとからなっていてフィンを有しておらず、したがって、このようなアジテータA1が回転しても、アジテータ室B内のトナーTは全く掻き出されないので、このような場合、アジテータによるトナー送給力は0%であると規定する。
また、図5(c1)(c2)に示すように、軸bと枠状のアームaとフィンFとからなるアジテータA2の1回転でアジテータ室B内のトナーTの半分が掻き出される(送給される)場合、このアジテータA2によるトナー送給力は50%であると規定する。
したがって、図5(d1)(d2)に示すように、軸bに対して枠状のアームaおよびフィンFが対称に2つ設けられているアジテータA3によるトナー送給力は100%であるということになる。
以上のようなアジテータによるトナー送給力は、フィンの枚数および/または形状および/または剛性を変えることによって、適宜設定することができる。
例えば、図6(a)に示すように、フィンFに切り欠きF1を設けることによって、トナー送給力を33%程度とすることもできる。図6(b1)(b2)(b3)は、このようなアジテータA4によるトナー送給状態を示しており、3回転でアジテータ室B内のトナーTが略全て掻き出される。
また、図4に示したようにフィンの長さLを変えることによってトナー送給力を変えることもできるし、フィンの剛性を変えることによってもトナー送給力を変えることができる。
【0029】
一方、この実施の形態の各現像器における重力によるトナーの送給力(現像ローラ12に向けての送給力)は、傾斜角度θ1が約50°のイエロー用の現像器10Yでは約75%(略Sin成分、以下同じ)、傾斜角度θ2が約20°のシアン用の現像器10Cでは約35%、傾斜角度θ3が約5°のマゼンタ用の現像器10Mでは約10%、傾斜角度θ4が約−16°のブラック用の現像器10Kでは約−20%である。
【0030】
そこで、この実施の形態では、イエロー用の現像器10Yについては、その第2アジテータ17(Y)を、図3および図1に示したように、軸17bとこれに一体に形成された枠状の1つの攪拌アーム17aとで構成して、第2アジテータ17(Y)によるトナー送給力を0%とし、第2アジテータ17(Y)によるトナー送給力(0%)と、重力によるトナーの送給力(約75%)との和が、約75%となるように構成してある。
シアン用の現像器10Cについては、その第2アジテータ17(C)を、図4および図1,図2に示したように、軸17bとこれに一体に形成された1つの攪拌アーム17aと、この攪拌アーム17aに取り付けられたフィン17dとで構成して、第2アジテータ17(C)によるトナー送給力を約40%とし、第2アジテータ17(C)によるトナー送給力(約40%)と、重力によるトナーの送給力(約35%)との和が、約75%となるように構成してある。
マゼンタ用の現像器10Mについては、その第2アジテータ17(M)を、軸17bとこれに一体に対称に形成された2つの攪拌アーム17aおよびフィン17dとで構成して、第2アジテータ17(M)によるトナー送給力を約70%とし、第2アジテータ17(M)によるトナー送給力(約70%)と、重力によるトナーの送給力(約10%)との和が、約80%となるように構成してある。
ブラック用の現像器10Kについては、その第2アジテータ17(K)を、前述したように、軸17bとこれに一体に対称に形成された2つの攪拌アーム17aおよび先端縁が第2アジテータ室の内壁面14d(図1参照)に摺接するだけの長さLを有するフィン17fとで構成して、第2アジテータ17(K)によるトナー送給力を約100%ととするとともに(図5(d1)(d2)参照)、前述したガイド板11hを設けて第2アジテータ17(K)によるトナー送給力(約100%)と、重力によるトナーの送給力(約−20%)との和が、約80%となるように構成してある。
すなわち、この実施の形態では、上記送給手段である第2アジテータ17によるトナー送給力と、重力によるトナーの送給力との和が、複数個の現像器10(Y,C,M,K)全てに関して略同じになるように(70%〜80%となるように)構成してある。
【0031】
以上のような実施の形態による作用効果をまとめれば、次の通りである。
(a)現像ローラ12に向けてトナーを送給する送給手段を有する現像器10が、複数個、像担持体1の回りに角度を変えて配置されているので、像担持体1に対して複数個の現像器10が配置されているにもかかわらず、像担持体1の半径を小さくすることが可能となる。
また、現像器10に対してトナーを送給する送給手段を有するトナーカートリッジ40が着脱可能に設けられているので、現像器10内のトナーが消費されて少なくなったときには、現像器10を取り替えることなくトナーカートリッジ40のみを交換してトナーを補給することができるので現像器10の構成部品が無駄になってしまうということがなくなる。さらに、トナーカートリッジ40には現像器に対してトナーを送給する送給手段42,43が設けられているので、トナーが確実に送給されることとなる。
そして、現像ローラ12の中心とこの現像ローラに隣接する送給手段である第2アジテータ17とを結んだ第1の線A1と、水平線Hとのなす角度が大きな現像器10Y(10C)については、そのトナーカートリッジ40Y(40C)の供給口44Y(44C)および現像器10Y(10C)のトナー受入口10aY(10aC)が、当該現像器10とトナーカートリッジ40との間において隣接する送給手段であるアジテータ43Y(43C),16Y(16C)同士を結んだ第2の線A2上から離れて当該第2の線A2上に位置しないように構成されているので、トナーカートリッジ40Y(40C)から現像器10Y(10C)に対してトナーが供給され過ぎるということがなくなる。
このため、現像器10Y(10C)におけるトナー送給手段がアジテータ等の回転体であっても、その回転負荷の増大による駆動不良や破損を防止することが可能となる。
一方、第1の線A1と水平線Hとのなす角度が小さな現像器10M(10K)については、そのトナーカートリッジ40M(40K)の供給口44M(44K)および現像器10M(10K)のトナー受入口10aM(10aK)が、当該現像器とトナーカートリッジとの間において隣接する送給手段同士を結んだ第2の線A2上に位置するように構成されているので、トナーカートリッジ40M(40K)から現像器10M(10K)へのトナーの供給が円滑になされることとなる。
このため、現像器10M(10K)内のトナー不足が生じ難くなって現像不良も生じ難くなる。
すなわち、この実施の形態の画像形成装置によれば、現像ローラ12に向けてトナーを送給する送給手段を有する現像器10が、複数個、像担持体1の回りに角度を変えて配置されているとともに、現像器10に対してトナーを送給する送給手段を有するトナーカートリッジ40が着脱可能に設けられているにもかかわらず、またトナー送給手段がアジテータ等の回転体であっても、その回転負荷の増大による駆動不良や破損を防止することができ、かつ現像不良も生じ難くなる。
(b)前記第1の線A1と水平線Hとのなす角度が大きくなればなるほど供給口44およびトナー受入口10aの前記第2の線A2からの離間距離Eが大きくなっているので、トナーカートリッジ40から現像器10に対してトナーが供給され過ぎるということが確実に防止され、したがって、現像器におけるトナー送給手段がアジテータ等の回転体であっても、その回転負荷の増大による駆動不良や破損を確実に防止することが可能となる。
(c)現像ローラ12の中心と送給手段17とを結んだ第1の線A1と、水平線Hとのなす角度θが大きな現像器(したがって、通常、現像ローラ12が下方に位置する現像器)における送給手段17によるトナー送給力が、上記角度が小さな現像器におけるそれよりも小さくなっているので、重力によって現像ローラ12に向けてトナーの移動しやすい現像器10Y、10Cにおいては、重力と、送給手段による比較的小さなトナー送給力とで現像ローラに向けてトナーが送給され、また、重力によって現像ローラに向けてトナーが移動し難い現像器10Mにおいては、主として送給手段による比較的大きなトナー送給力で現像ローラに向けてトナーが送給されることとなる。
したがって、像担持体の回りに複数個の現像器が角度を変えて配置されているにもかかわらず、画像濃度が濃くなり過ぎたり、現像不良が生じたりするということを防止することが可能となる。
したがってまた、トナー送給手段であるアジテータ17の回転負荷の増大による駆動不良や破損を防止することができ、また、現像ローラ12とブレード19との間からのトナー漏れも防止することが可能となる。
(d)送給手段によるトナー送給力と、重力によるトナーの送給力との和が、上記複数個の現像器全てに関して略同じになっているので、画像濃度が濃くなり過ぎたり、現像不良が生じたりするということを確実に防止することが可能となる。
したがってまた、上記駆動不良や破損を防止することができ、また、上記トナー漏れも確実に防止することが可能となる。
(e)上記角度が90°である場合の送給手段17によるトナー送給力を0%、重力によるトナーの送給力を100%とし、上記角度が0°である場合の送給手段17によるトナー送給力を100%、重力によるトナーの送給力を0%として仮定したとき、送給手段17によるトナー送給力と、重力によるトナーの送給力との和が、上記複数個の現像器全てに関して70%〜80%となっているので、画像濃度が濃くなり過ぎたり、現像不良が生じたりするということをより確実に防止することが可能となる。
すなわち、送給手段17によるトナー送給力と、重力によるトナーの送給力との和が、仮に70%に満たないとすると、現像ローラ12へのトナーの供給不足が生じて現像不良が生じるおそれがあり、逆に80%を越えたとすると、現像ローラ12回りにトナーが過剰に供給されて、画像濃度が濃くなり過ぎてしまうおそれがあるが、この実施の形態の画像形成装置によれば、送給手段17によるトナー送給力と、重力によるトナーの送給力との和が、上記複数個の現像器全てに関して70%〜80%となっているので、画像濃度が濃くなり過ぎたり、現像不良が生じたりするということをより確実に防止することが可能となる。
したがってまた、上記駆動不良や破損を防止することができ、また、上記トナー漏れも確実に防止することが可能となる。
(f)送給手段17が、軸17bと、この軸に設けられたフィンとを有する構成であり、そのフィンの枚数および/または形状および/または剛性を変えることによって、トナーの送給力を変えてあるので、送給手段17によるトナーの送給力を容易に変えることができる。
しかも、送給手段17の上記駆動不良や破損をより一層確実にかつ容易に防止することができる。
(g)傾斜角度が大きな現像器10Yとトナーカートリッジ40Y、および、現像器10Cとトナーカートリッジ40Cについては、供給口44Yとトナー受入口10aY、および44Cと10aCが、上記線A2上から離れて線A2上に位置しないように構成してあり、傾斜角度が比較的小さな現像器10Mとトナーカートリッジ40M、および、現像器10Kとトナーカートリッジ40Kについては、供給口44Mとトナー受入口10aM、および44Kと10aKが、上記線A2上に位置するように構成してあるので、画像濃度が濃くなり過ぎたり、現像不良が生じたりするということをより一層確実に防止することが可能となる。
したがってまた、上記駆動不良や破損をより確実に防止することができ、また、上記トナー漏れもより確実に防止することが可能となる。
【0032】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内において適宜変形実施可能である。
【0033】
【発明の効果】
請求項1〜6記載のいずれの画像形成装置によっても、現像ローラに向けてトナーを送給する送給手段を有する現像器が、複数個、像担持体の回りに角度を変えて配置されているとともに、現像器に対してトナーを送給する送給手段を有するトナーカートリッジが着脱可能に設けられているにもかかわらず、またトナー送給手段がアジテータ等の回転体である場合でも、その回転負荷の増大による駆動不良や破損を防止することができ、かつ現像不良も生じ難くなる。
さらに、
請求項2記載の画像形成装置によれば、現像器におけるトナー送給手段がアジテータ等の回転体である場合でも、その回転負荷の増大による駆動不良や破損を確実に防止することが可能となる。
請求項3記載の画像形成装置によれば、画像濃度が濃くなり過ぎたり、現像不良が生じたりするということを防止することが可能となる。また、現像ローラに対するブレードを有する場合には、現像ローラとブレードとの間からのトナー漏れも防止することが可能となる。
請求項4記載の画像形成装置によれば、画像濃度が濃くなり過ぎたり、現像不良が生じたりするということを確実に防止することが可能となり、また、上記駆動不良や破損を確実に防止することができ、また、上記トナー漏れも確実に防止することが可能となる。
請求項5記載の画像形成装置によれば、画像濃度が濃くなり過ぎたり、現像不良が生じたりするということをより確実に防止することが可能となり、また、上記駆動不良や破損を確実に防止することができ、また、上記トナー漏れも確実に防止することが可能となる。
請求項6記載の画像形成装置によれば、送給手段によるトナーの送給力を容易に変えることができ、しかも、送給手段の上記駆動不良や破損をより一層確実にかつ容易に防止することができる。
【0034】
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る画像形成装置の一実施の形態の要部を示す概略正断面図。
【図2】図1の部分拡大図。
【図3】イエロー用の現像器10Yにおける第2アジテータ17(Y)を示す斜視図。
【図4】シアン用の現像器10Cにおける第2アジテータ17(C)を示す斜視図。
【図5】(a1)〜(d2)は、アジテータによるトナー送給力の説明図。
【図6】(a)はアジテータの一例を示す斜視図、(b1)〜(b3)は、同アジテータによるトナー送給力の説明図。
【図7】トナーカートリッジ40の傾斜状態を示す図。
【図8】図7の部分拡大図で作用説明図。
【図9】図7の部分拡大図で作用説明図。
【図10】トナーカートリッジ40の傾斜状態を示す図。
【図11】従来技術の説明図。
【符号の説明】
1 感光体(像担持体)
10 現像器
10a トナー受入口
12 現像ローラ
16,17 アジテータ(送給手段)
17b 軸
17d、17f フィン
A1 現像ローラの中心と送給手段とを結んだ第1の線
H 水平線
θ 角度
40 トナーカートリッジ
42,43 アジテータ(送給手段)
44 供給口
A2 第2の線
E 離間距離
Claims (6)
- 現像ローラに向けてトナーを送給する回転体からなる送給手段を有する現像器が、複数個、像担持体の回りに角度を変えて配置されているとともに、前記現像器に対してトナーを送給する送給手段を有するトナーカートリッジが着脱可能に設けられ、このカートリッジが現像器に装着された状態で、トナーカートリッジのトナーの供給口が、前記現像器に設けられているトナー受入口と対向する画像形成装置であって、
前記現像ローラの中心とこの現像ローラに隣接する送給手段とを結んだ線を第1の線とし、前記現像器とトナーカートリッジとの間において隣接する送給手段同士を結んだ線を第2の線としたとき,前記第1の線と水平線とのなす角度が,仮にトナーカートリッジの供給口および現像器のトナー受入口が上記第2の線上に位置しているとしたならば前記回転体の駆動不良が生じるほど大きな現像器については、そのトナーカートリッジの供給口および現像器のトナー受入口が、前記第2の線上から離れて当該第2の線上に位置しないように構成され、
前記第1の線と水平線とのなす角度が,仮にトナーカートリッジの供給口および現像器のトナー受入口が上記第2の線上に位置していないとしたならば、トナーカートリッジから現像器へのトナーの供給不足による現像不良が生じるほど小さな現像器については、そのトナーカートリッジの供給口および現像器のトナー受入口が、当該現像器とトナーカートリッジとの間において隣接する送給手段同士を結んだ第2の線上に位置するように構成されていることを特徴とする画像形成装置。 - 前記第1の線と水平線とのなす角度が大きくなればなるほど前記供給口およびトナー受入口の前記第2の線からの離間距離が大きくなっていることを特徴とする請求項1記載の画像形成装置。
- 前記第1の線と水平線とのなす角度が大きな現像器における送給手段によるトナー送給力が、上記角度が小さな現像器におけるそれよりも小さくなっていることを特徴とする請求項1または2記載の画像形成装置。
- 前記現像器における、送給手段によるトナー送給力と、重力によるトナーの送給力との和が、上記複数個の現像器全てに関して略同じになっていることを特徴とする請求項3記載の画像形成装置。
- 上記角度が90°である場合の前記現像器における、送給手段によるトナー送給力を0%、重力によるトナーの送給力を100%とし、上記角度が0°である場合の前記現像器における、送給手段によるトナー送給力を100%、重力によるトナーの送給力を0%として仮定したとき、送給手段によるトナー送給力と、重力によるトナーの送給力との和が、上記複数個の現像器全てに関して70%〜80%となっていることを特徴とする請求項4記載の画像形成装置。
- 前記送給手段が、軸と、この軸に設けられたフィンとを有する構成であり、そのフィンの枚数および/または形状および/または剛性を変えることによって、トナーの送給力を変えてあることを特徴とする請求項3,4,または5記載の画像形成装置。
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