JP2004334018A - 現像装置及びプロセスカートリッジ - Google Patents

Abstract

【目的】画像白抜け後の現像剤収納容器内の現像剤残量が少なく、現像剤の漏洩／飛散の少ない現像装置を提供すること。
【構成】現像剤担持体と、前記現像剤担持体の長手方向端部の外周面に対して間隙部を形成するように配置され、磁石或は磁性部材を含有している磁気シール部材と、現像剤を収納するための現像剤収納容器と、回転することで前記現像剤を攪拌、且つ、搬送する攪拌部材と、前記現像剤収納容器から現像剤担持体に現像剤を供給するための開口と、現像を行う現像室と、を有し、前記攪拌部材は、回転軌跡の中で前記現像剤収納容器底部と干渉し、且つ、前記開口の位置に達した際に該干渉が解除される現像装置において、前記攪拌部材に、回転中心から離れた位置に少なくとも１つ以上の貫通穴を設ける。
【選択図】 図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真方式や静電記録方式を採用する複写機やレーザビームプリンタ等の画像形成装置の現像装置又はプロセスカートリッジに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電子写真画像形成プロセスを用いた画像形成装置において、電子写真感光体及び電子写真感光体に作用するプロセス手段を一体的にカートリッジ化し、このカートリッジを電子写真画像形成装置に着脱可能とするプロセスカートリッジ方式が採用されている。このプロセスカートリッジ方式によれば、装置のメンテナンスをサービスマンによらずユーザー自身で行うことができるため、格段に操作性を向上させることができる。そこで、このプロセスカートリッジ方式は、電子写真画像形成装置において広く用いられている。
【０００３】
このプロセスカートリッジは現像室と現像剤収納容器で構成される現像装置及びクリーニング装置で構成されている。
【０００４】
現像剤収納容器内の現像剤（トナー）は、回転することで現像剤を攪拌／搬送する攪拌部材によって現像室内に供給される。画像白抜け後の現像剤収納容器内の現像剤残量を少なくするために、攪拌部材は回転奇跡の中で、現像剤収納容器底部と干渉する（攪拌部材の短手方向先端部が現像剤収納容器底部に対して侵入している）構成が良く採用されている。
【０００５】
現像室内に供給された現像剤は現像剤担持体である現像スリーブによって保持され、現像ブレードによって層厚を規制され、感光ドラムに顕像化した後に、記録媒体に転写し、更に熱と圧力によって定着される。
【０００６】
又、転写されないで感光ドラム上に残留した転写残トナーは、クリーニング手段によって感光ドラムから掻き落とされ、廃トナー収納容器に収容される。
【０００７】
前記現像スリーブの長手方向の端部に対応する現像枠体にはシール部材が取り付けられ、現像スリーブと現像枠体との隙間からの現像剤の漏洩／飛散を防止している。前記シール部材は、テフロン／ナイロン等の繊維部材を現像スリーブに圧接させてシールする手段と、現像スリーブの外周面に対して間隙部を形成するように配置され、磁石或は磁性部材を含有している磁気シール部材が従来から良く用いられているが、低トルク化を実現する手段としては、前記磁気シールがシール部材として採用されている（特許文献１参照）。
【０００８】
【特許文献１】
特開平９−３４２３８号公報
【発明が解決しようとする課題】
本発明は従来例を更に発展させたものであり、その目的とする処は、画像白抜け後の現像剤収納容器内の現像剤残量が少なく、現像剤の漏洩／飛散の少ない現像装置及びプロセスカートリッジを提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明は、電子写真感光体に形成された静電潜像を形成する装置であって、現像剤担持体と、前記現像剤担持体の長手方向端部の外周面に対して間隙部を形成するように配置され、磁石或は磁性部材を含有している磁気シール部材と、現像剤を収納するための現像剤収納容器と、回転することで前記現像剤を攪拌、且つ、搬送する攪拌部材と、前記現像剤収納容器から現像剤担持体に現像剤を供給するための開口と、現像を行う現像室と、を有し、前記攪拌部材は、回転軌跡の中で前記現像剤収納容器底部と干渉し、且つ、前記開口の位置に達した際に該干渉が解除される現像装置において、前記攪拌部材に、回転中心から離れた位置に少なくとも１つ以上の貫通穴を設けたことを特徴とする。
【００１０】
又、本発明は、電子写真画像形成装置本体に対して着脱可能なプロセスカートリッジであって、電子写真感光体と、現像剤担持体と、前記現像剤担持体の長手方向端部の外周面に対して間隙部を形成するように配置され、磁石或は磁性部材を含有している磁気シール部材と、現像剤を収納するための現像剤収納容器と、回転することで前記現像剤を攪拌、且つ、搬送する攪拌部材と、前記現像剤収納容器から現像剤担持体に現像剤を供給するための開口と、現像を行う現像室と、を有する現像装置を備え、前記攪拌部材は、回転軌跡の中で前記現像剤収納容器底部と干渉し、且つ、前記開口の位置に達した際に該干渉が解除されるプロセスカートリッジにおいて、前記攪拌部材には、回転中心から離れた位置に、少なくとも１つ以上の貫通穴を設けたことを特徴とする。
【００１１】
【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。図１は画像形成装置本体の断面図、図２はプロセスカートリッジの断面図、図３は現像装置の概略図、図４は攪拌部材断面図、図５は本発明に係る現像装置で現像剤の搬送を説明するための図である。
【００１２】
＜実施の形態１＞
（電子写真画像形成装置装置本体）
先ず、図１を用いて、本発明の実施の形態を適用する電子写真画像形成装置としてのレーザービームプリンタＡについて説明する。
【００１３】
このレーザービームプリンターＡは、図１に示すように、電子写真画像形成プロセスによってドラム上の電子写真感光体１にトナー（現像剤）像を形成し、記録媒体（例えば、記録紙、ＯＨＰシート、布等）１６に画像を形成するものである。
【００１４】
詳しくは、帯電手段である帯電ローラ１７によって電子写真感光体１に帯電を行い、次いでこの電子写真感光体１に光学手段１８から画像情報に応じたレーザ光を照射して前記電子写真感光体１に画像情報に応じた潜像を形成する。そして、前記トナー像の形成と同期して、給紙カセット１９にセットした記録媒体１６をピックアップローラ２０にてピックアップする。
【００１５】
次いで、プロセスカートリッジＢの有する前記電子写真感光体１に形成したトナー像を転写手段としての転写ローラ２１に電圧を印加することによって記録媒体１６に転写する。その後、トナー像の転写を受けた記録媒体１６を搬送ガイド２２で定着手段２３へと搬送する。この定着手段２３は、駆動ローラ及びヒータを内蔵する定着ローラを有する。そして、通過する記録媒体１６に熱及び圧力を印加して転写されたトナー像を定着する。そして、このトナー像が定着された記録媒体１６を排出ローラ対２４で搬送し、排出トレイ２５へと排出する。
（プロセスカートリッジ）
次に、図２及び図３を用いてプロセスカートリッジＢと現像装置について説明する。
【００１６】
プロセスカートリッジＢは、現像装置とクリーニング装置を回転可能に結合してカートリッジ枠体としてのハウジングを構成し、該ハウジング内に電子写真感光体１、帯電ローラ１７、後述の現像手段及びクリーニング手段３２等を収納してカートリッジ化したものである。
【００１７】
現像装置は、トナー現像枠体２６と蓋部材２７とを結合することで構成される現像剤（トナー）収納容器１２及び現像室１３とから構成されている。前記トナー現像枠体２６には、現像剤収納容器１２内のトナーが現像スリーブ２に供給される際に通過する（トナー通過）開口２８が設けられている。この（トナー供給）開口２８の周囲には、（トナー供給）開口２８を閉塞するためのシール部材（不図示）が溶着されている。このシール部材は、プロセスカートリッジが使用される前までの間に、現像剤収納容器１２に収納されているトナーＴが現像枠体に漏れ出るのを防止している。そして、プロセスカートリッジを使用開始する際にユーザーが引き抜くことによって、現像剤収納容器１２に収納されている現像剤Ｔが現像スリーブ２に供給可能となる。
【００１８】
又、前記現像装置の現像室１３には現像手段が支持されている。この現像手段は、現像スリーブ２と現像ブレード２９とから構成されている。現像剤収納容器１２内の現像剤Ｔは、攪拌部材１１が回転して現像室１３内に搬送され、更に現像スリーブ２が回転することで現像ブレード２９によって該現像スリーブ２の表面に現像剤層が形成される。そして、その現像剤層を形成する現像剤を電子写真感光体１に形成された潜像に電気的に移転させることによって該潜像を現像する。
【００１９】
トナー現像枠体２６には、現像スリーブ２の端部のトナー漏出手段としてのシール部材が配置されている。シール部材としては、従来から例えばテフロンやナイロン等の繊維部材を現像スリーブ２に圧接してトナーをシールする手段と、現像スリーブ２の外周面に対して間隙部を形成するように配置され、磁石或は磁性部材を含有している磁気シール部材が採用されているが、本実施の形態においては、現像装置及びプロセスカートリッジの低トルク化実現のため、磁気シール１４を用いている。
【００２０】
又、蓋部材２７の顎部には現像枠体からのトナー飛散を防ぐためにＰＥＴやＰＰＳによって形成されるフィルム上の吹き出し防止シート３１が例えば両面テープ等によって前記蓋部材２７の顎部２７ａに固定される。
（攪拌部材の構成）
次に、攪拌部材１１の構成について図４を用いて説明する。
【００２１】
図４（ａ）に示すように、攪拌部材１１は樹脂や金属から成る軸部１１ａと、弾性体である例えばＰＰＳシートやＰＥＴで構成された現像剤を攪拌・搬送する攪拌部１１ｂと別部材で構成されるものと、図４（ｃ）に示すように樹脂で攪拌部／軸部一体に構成されたものとがある。別部材で構成された場合、弾性体で構成された前記攪拌部１１ｂは、軸部１１ａに両面テープ、ビス、熱かしめ、超音波溶着等で固定される。
【００２２】
本実施の形態では、上記攪拌構成の中の一例として、攪拌部材と軸部を別部材で構成し、貫通穴は攪拌部１１ｂに設けた構成について説明する。
【００２３】
現像剤を搬送するのに必要な攪拌部の搬送力は、攪拌部の弾性体の材質、シートの厚みｔ、軸部のバックアップ長Ｌ及び現像剤収納容器１２への前記攪拌部１１ｂの侵入量δによって設定される（図２（ａ）参照）。
【００２４】
ここで、現像剤の搬送力が弱過ぎると、現像剤収納容器１２から現像室１３へ搬送される現像剤量が少なくなるため、画像弊害（フェーディング）が起こり得る。
【００２５】
又、逆に搬送力が強過ぎると、現像剤の飛散（現像剤の飛散のメカニズムは後述する）が多くなり、間隙部である磁気シール部１４に瞬間的に現像剤が飛散し、磁気シールで飛散した現像剤をシールし切れず画像形成装置本体やプロセスカートリッジ本体内に現像剤が飛散し得る。
【００２６】
又、前記攪拌部１１ｂの現像剤収納容器１２底部への侵入については、
１） 画像白抜け後の現像剤収納容器内に残留するトナー量を極力少なくする必要がある場合
２） 特開２００２−５５５２７号公報のように、現像剤収納容器１２が現像室１３より下方に位置しており、現像剤収納容器から汲み上げる方式で現像剤を搬送する場合に侵入させ、攪拌部１１ｂと現像剤収納部１２底部で挟持して現像剤を搬送し搬送力を増す構成を採用している。
【００２７】
本実施の形態においては、現像剤収納容器１２が現像室１３より下方にあり、且つ、画像白抜け後の現像剤収納部内のトナー量を少なくするため、前記侵入量δを０．５〜３ｍｍに設定している。
【００２８】
図５を用いて本発明に係る現像装置の構成を詳しく説明する。
【００２９】
現像剤収納容器１２内には、現像剤Ｔが収納されている。攪拌部材１１が回転していき、（ａ）の位置で、攪拌部材１１の弾性体から成る攪拌部１１ｂが現像剤収納容器１２の内壁底部と干渉し（攪拌部１１ｂが撓み）、攪拌部材１１が現像剤を現像室１３の方へ搬送していく。このとき、攪拌部１１ｂに設けられた貫通穴により短手方向先端部（回転外径側）は現像剤を搬送していくが、貫通穴より短手後端部では、貫通穴を通じて現像剤収納容器内に逃げていく（搬送されない（ｂ）の位置）。
【００３０】
このため、攪拌部材１１が回転していき（トナー供給）開口３１を通じて、現像室１３に現像剤を搬送する位置（ｃ）に来た際、現像剤は攪拌部１１ｂの貫通穴より短手先端部にはあるが、貫通穴より短手後端部には現像剤が殆ど残っていないことになる（貫通穴がないと、攪拌部材全体で現像剤を搬送するため、攪拌部材全域に現像剤がある）。
（トナー供給）
開口２８を通じて現像剤が搬送された後、攪拌部１１ｂは（ｃ）の位置で現像剤収納容器１２の内壁底部から解除される。この際、攪拌部１１ｂの撓みが解除され、その反力で攪拌部１１ｂ上の現像剤は、間隙部である現像スリーブ長手方向端部に設けられた磁気シール部へ主に飛散していく。このとき、飛散する現像剤量は、攪拌部１１ｂが現像剤収納容器の内壁底部から解除される際の反力、攪拌部１１ｂの撓みが解除される直前（図５の（ｃ）の位置）に攪拌部材の弾性体に載っている現像剤の量によって決定されると考えられる。
【００３１】
よって、攪拌部材の攪拌部１１ｂに貫通穴があると、前述したように、貫通穴を通じて現像剤が逃げていくため、攪拌部材１１が（ｃ）の位置に達したとき、該攪拌部材１１の弾性体上である攪拌部１１ｂには現像剤（飛散の主となる）が殆ど残っていない。そのため、攪拌部１１ｂの撓みが解除される際に飛散する現像剤量を極力抑えることが可能となる。この結果、磁気シール部の現像剤のシール性についてマージンを図ることが可能である。
【００３２】
又、本発明や前述したような特開２００２−５５５２７号公報のように、現像剤収納容器１２が現像室１３より下方に位置しており、現像剤収納容器１２から汲み上げる方式で現像剤を搬送するような構成においては、従来、吹き出し防止シート３１を取り付けていない構成のものもあるが、このような構成においても、蓋部材２７の顎部２７ａと現像スリーブ２との隙間からのトナー飛散に関して、本発明に用いた攪拌部材１１を用いれば、マージンを図ることができる。
【００３３】
＜実施の形態２＞
以下に、図４（ｂ）を参照しつつ本発明に係る他の実施例、具体的には、攪拌軸部１１ａと弾性体である攪拌部１１ｂの両方に貫通穴を設けた構成について説明する。
【００３４】
尚、攪拌部１１ｂの軸部１１ａへの取付方法及び攪拌部材を除く構成は実施の形態１と同様である。又、前記実施の形態１に示した部材と同一の部材には同符号を記し、同一効果についての説明は省略する。
【００３５】
図４（ｂ）に示す攪拌部材は、特に現像剤の搬送力が必要な場合、攪拌部材の軸部１１ａのバックアップ長（Ｌ）を延長し搬送力を強化した構成である。
【００３６】
図４（ｂ）に示したような構成であっても、実施の形態１に示したメカニズムと同様に現像剤の飛散は極力少なくすることが可能である。
【００３７】
又、現像剤の搬送力についての実験結果について説明する。
【００３８】
表１は現像剤収納容器１２から現像室１３に送り出す現像剤量を測定したものである。これは、現像剤収納容器に２０ｇ現像剤を入れ、駆動を３０秒掛けた後の、現像室１３内に搬送した現像剤量（重量）を測定したものである。
【００３９】
攪拌部材は貫通穴を有するものと、無いものと２種類で実験を行った（図４（ｂ）において貫通穴が有るものと無いもので実験を行った）。
【００４０】
【表１】：現像容器への現像剤搬送量

この結果より、貫通穴を有する攪拌部材でも、無い攪拌部材でも搬送量には殆ど差は見られないことが確認できた（本実施の形態において設けた貫通穴は現像剤の搬送量に殆ど影響を及ぼさない）。つまり、貫通穴の無い攪拌部材は、攪拌部材全体で現像剤を攪拌／搬送はしているが、現像室１３へと搬送するのは、攪拌部材の先端部付近（回転外径近傍）が主である（図４に示した攪拌部材において、現像剤を現像剤収納容器１２から現像室１３へ搬送するのは、貫通穴より先端付近が主である）。
【００４１】
よって、本実施の形態に示す現像装置構成では、現像剤の搬送力は維持したままで、且つ、現像剤の飛散の少ない構成が可能である。
【００４２】
又、バックアップ長Ｌを延長し、攪拌力を増したことによるトルクアップも、貫通穴を設けたことで極力抑えることが可能である（貫通穴より回転中心側の現像剤搬送に殆ど寄与していない部分のトナーを逃がした分トルクが低くなるため）。
【００４３】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように、本発明によれば、画像白抜け後の現像剤収納容器内の現像剤残量が少なく、且つ、低トルクで現像剤の飛散が少ない現像装置及びプロセスカートリッジを提供すること可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】画像形成装置本体の断面図である。
【図２】本発明に係るプロセスカートリッジの断面図である。
【図３】本発明に係る現像装置の概略図である。
【図４】（ａ）は本発明の実施の形態１で用いた攪拌部材の概略図、（ｂ）本発明の実施の形態２で用いた攪拌部材の概略図、（ｃ）は一体に構成された攪拌部材の概略図である。
【図５】現像剤の搬送を説明するための図である。
【符号の説明】
１ 電子写真感光体
２ 現像スリーブ
３，４ スペーサーコロ
５ 枠体
６ スリーブギア
７ ドラムギア
８ 枠体
９，１０ 押圧バネ部材
１１ 攪拌部材
１１ａ 軸部
１１ｂ 攪拌部
１２ 現像剤収納容器
１３ 現像室
１４ 磁気シール
１６ 記録媒体
１７ 帯電装置
１８ 光学手段
１９ 給紙カセット
２０ ピックアップローラ
２１ 転写ローラ
２２ 搬送ガイド
２３ 定着手段
２４ 排出ローラ対
２５ 排出トレイ
２６ トナー現像枠体
２７ 蓋部材
２７ａ 蓋部材顎部
２８ （トナー供給）開口
２９ 現像ブレード
３１ 吹き出し防止シート
３２ クリーニング手段
Ａ 画像形成装置本体
Ｂ プロセスカートリッジ
Ｌ 攪拌部材のバックアップ長さ
ｔ 攪拌部材の攪拌部厚み
δ 攪拌部の現像剤収納容器の底部に対する侵入量

Claims (8)

1. 電子写真感光体に形成された静電潜像を形成する装置であって、現像剤担持体と、前記現像剤担持体の長手方向端部の外周面に対して間隙部を形成するように配置され、磁石或は磁性部材を含有している磁気シール部材と、現像剤を収納するための現像剤収納容器と、回転することで前記現像剤を攪拌、且つ、搬送する攪拌部材と、前記現像剤収納容器から現像剤担持体に現像剤を供給するための開口と、現像を行う現像室と、を有し、前記攪拌部材は、回転軌跡の中で前記現像剤収納容器底部と干渉し、且つ、前記開口の位置に達した際に該干渉が解除される現像装置において、
   前記攪拌部材に、回転中心から離れた位置に少なくとも１つ以上の貫通穴を設けたことを特徴とする現像装置。
2. 前記攪拌部材は、現像剤を搬送、且つ、攪拌する弾性体から成る攪拌部と、該攪拌部を保持する軸部で別体に構成され、前記貫通穴が弾性体から成る攪拌部に設けられていることを特徴とする請求項１記載の現像装置。
3. 前記攪拌部材は、現像剤を搬送、且つ、攪拌する弾性体から成る攪拌部と、該攪拌部を保持する軸部で別体に構成され、前記貫通穴が前記弾性体から成る攪拌部と軸部の両方に設けられ、それぞれの貫通穴同士の少なくとも一部分が重なっていることを特徴とする請求項１記載の現像装置。
4. 画像形成時に、前記現像剤収納部は該現像室より下方にあることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の現像装置。
5. 電子写真画像形成装置本体に対して着脱可能なプロセスカートリッジであって、電子写真感光体と、現像剤担持体と、前記現像剤担持体の長手方向端部の外周面に対して間隙部を形成するように配置され、磁石或は磁性部材を含有している磁気シール部材と、現像剤を収納するための現像剤収納容器と、回転することで前記現像剤を攪拌、且つ、搬送する攪拌部材と、前記現像剤収納容器から現像剤担持体に現像剤を供給するための開口と、現像を行う現像室と、を有する現像装置を備え、前記攪拌部材は、回転軌跡の中で前記現像剤収納容器底部と干渉し、且つ、前記開口の位置に達した際に該干渉が解除されるプロセスカートリッジにおいて、
   前記攪拌部材には、回転中心から離れた位置に、少なくとも１つ以上の貫通穴を設けたことを特徴とするプロセスカートリッジ。
6. 前記攪拌部材は、現像剤を搬送、且つ、攪拌する弾性体から成る攪拌部と、該攪拌部を保持する軸部で別体に構成され、前記貫通穴が弾性体から成る攪拌部に設けられ、それぞれの貫通穴同士の少なくとも一部分が重なっていることを特徴とする請求項５記載のプロセスカートリッジ。
7. 前記攪拌部材は、現像剤を搬送、且つ、攪拌する弾性体から成る攪拌部と、該攪拌部を保持する軸部で別体に構成され、前記貫通穴が前記弾性体から成る攪拌部と軸部の両方に設けられていることを特徴とする請求項５記載のプロセスカートリッジ。
8. 画像形成時に、前記現像剤収納部は該現像室より下方にあることを特徴とする請求項５〜７の何れかに記載のプロセスカートリッジ。

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