JP2006064741A - Developing apparatus, process cartridge and image forming apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電子写真画像形成装置等に使用可能な現像装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置に関するものである。 The present invention relates to a developing device, a process cartridge, and an image forming apparatus that can be used in an electrophotographic image forming apparatus.
電子写真を用いた画像形成装置では、その使用が長時間に及ぶと感光体ドラムの交換、現像剤の補給や交換、その他(帯電器、クリーナー容器等)の調整・清掃・交換が必要となるが、このような保守作業は専門知識を有するサービスマン以外は事実上困難であった。 When an image forming apparatus using electrophotography is used for a long time, it is necessary to replace the photosensitive drum, to supply and replace the developer, and to adjust, clean and replace the other (charger, cleaner container, etc.). However, such maintenance work is practically difficult except for a service person having specialized knowledge.
そこで、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は、電子写真感光体及び前記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画像形成装置本体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ので、格段に操作性を向上させることができた。このため、このプロセスカートリッジ方式は、画像形成装置において現在広く用いられている。 Therefore, in an image forming apparatus using an electrophotographic image forming process, the electrophotographic photosensitive member and the process means acting on the electrophotographic photosensitive member are integrated into a cartridge, and the cartridge can be attached to and detached from the image forming apparatus main body. A process cartridge system is adopted. According to this process cartridge system, since the apparatus can be maintained by the user himself / herself without depending on the service person, the operability can be remarkably improved. Therefore, this process cartridge system is currently widely used in image forming apparatuses.
図8〜図10に基づいて従来の技術の説明を行う。図8はプロセスカートリッジを装着したレーザービームプリンタ、図9はプロセスカートリッジ、図10は現像装置を示す。レーザープリンタの構成、動作については発明の実施の形態と同様であり、ここではその説明を省略する。 The conventional technology will be described with reference to FIGS. 8 shows a laser beam printer equipped with a process cartridge, FIG. 9 shows a process cartridge, and FIG. 10 shows a developing device. The configuration and operation of the laser printer are the same as those in the embodiment of the invention, and the description thereof is omitted here.
現像ローラ41へのトナーの供給は次のように行われる。 The toner is supplied to the developing roller 41 as follows.
トナー室45内において、トナー供給開口45a近傍には、攪拌部材80が配置される。トナー室45の底面は、前記攪拌部材80に向かって下方へ傾斜した傾斜面90を形成する。傾斜面90は、プロセスカートリッジ2を装置本体1へ装着した状態でトナーが自重で滑り落ちる角度(安息角)となる65度以上に設定される。傾斜面90上のトナーは、自重によって該傾斜面90を滑り落ち、攪拌部材80に供給される。攪拌部材80近傍のトナーは、攪拌部材80の回転に伴ってトナー供給開口45a方向へ送られる。
In the
ここで、トナー室45内に残留するトナーを最小とするため、攪拌部材80近傍ではトナー室底面を凹部91とし、且つ、傾斜面90の延長線が攪拌部材80の回転領域と接する或は交差するようにした構成が知られている(特許文献1)。
Here, in order to minimize the toner remaining in the
しかし、傾斜面を65度以上にすると、トナー室の容量が減り印字可能枚数が少なくなってしまう問題が生じる。そこで、傾斜面を65度以上に保ち印字枚数を増すためには、トナー室の外形を大きくする必要が生じてくる。よって、画像形成装置内のスペース効率を向上するためには、該傾斜面の傾斜角度は小さい方が望ましい。 However, when the inclined surface is 65 degrees or more, there is a problem that the capacity of the toner chamber is reduced and the number of printable sheets is reduced. Therefore, in order to keep the inclined surface at 65 degrees or more and increase the number of printed sheets, it is necessary to increase the outer shape of the toner chamber. Therefore, in order to improve the space efficiency in the image forming apparatus, it is desirable that the inclination angle of the inclined surface is small.
しかし、傾斜面の傾斜角度を小さくした場合、攪拌部材が届かない傾斜面後方部分にトナーが残存し所定の印字枚数を得られないという問題が生じる。 However, when the inclination angle of the inclined surface is reduced, there arises a problem that the toner remains in the rear portion of the inclined surface where the stirring member does not reach and a predetermined number of printed sheets cannot be obtained.
そのため、傾斜面が安息角以下の場合においても、傾斜面に弾性部材を配し、その弾性部材を攪拌部材で振動させることにより、傾斜面上のトナーを叩き落とすといった構成が知られている(特許文献2)。 For this reason, even when the inclined surface is equal to or less than the angle of repose, a configuration is known in which an elastic member is disposed on the inclined surface, and the elastic member is vibrated by a stirring member to knock off toner on the inclined surface ( Patent Document 2).
傾斜面の傾斜角度を小さくした場合においても、前述したように傾斜面に弾性部材を設け攪拌部材によって弾性部材に振動を加えることにより、傾斜面上のトナーを叩き落とす構成で解決しようとした。 Even when the inclination angle of the inclined surface is reduced, as described above, an attempt is made to solve the problem by knocking off the toner on the inclined surface by providing the elastic member on the inclined surface and applying vibration to the elastic member by the stirring member.
しかし、印字可能枚数の増加に伴いプロセスカートリッジ内のトナー量とトナー室の容量の増大によって、弾性部材の振動をより大きくさせて傾斜面上のトナー、特に傾斜面上部のトナーを落としトナー供給開口方向に送る必要が生じてきた。特に高温高湿環境のようなトナーの流動性が低い環境においては、傾斜面上部において残留トナーが多くなる傾向にあり、より弾性部材に振動を生じさせる必要がある。 However, as the number of printable sheets increases, the amount of toner in the process cartridge and the capacity of the toner chamber increase, so that the vibration of the elastic member is further increased to drop the toner on the inclined surface, particularly the toner on the inclined surface, and the toner supply opening It has become necessary to send in the direction. Particularly in an environment where the fluidity of the toner is low, such as a high temperature and high humidity environment, the residual toner tends to increase in the upper part of the inclined surface, and it is necessary to cause the elastic member to vibrate more.
これまでトナー供給不足による画像かすれが発生した時点でトナー残留が生じてしまう際には、ユーザーがプロセスカートリッジを画像形成装置本体から取り出して振るといった行為によって解決してきた。 In the past, when the residual toner is generated at the time when image fading has occurred due to insufficient toner supply, the user has solved the problem by taking out the process cartridge from the main body of the image forming apparatus and shaking it.
しかし、残留トナーが多くなれば、一度画像かすれが発生してユーザーがプロセスカートリッジを振ってから、次の画像かすれが発生するまでの印字可能枚数が多くなってしまう。このとき、トナー残量検知機能を用いない構成においては、いつプロセスカートリッジ内のトナーが無くなるのかユーザーは判断しにくくなる。そのため、一度画像かすれが発生した時点でトナーがあと僅かで無くなることを判断させるためには、その時点でのトナー残量、特に現像に関与していないトナー室内のトナー量をできるだけ減らす必要がある。 However, if the amount of residual toner increases, the number of printable sheets increases from the time when the image fading occurs once the user shakes the process cartridge until the next image fading occurs. At this time, in a configuration in which the toner remaining amount detection function is not used, it is difficult for the user to determine when the toner in the process cartridge runs out. For this reason, in order to determine that the toner will run out once when the image fading has occurred, it is necessary to reduce as much as possible the remaining amount of toner at that point, particularly the amount of toner in the toner chamber not involved in development. .
そこで、本発明は上記課題を解決するために、簡単且つ安価な構成で達成する現像装置、プロセスカートリッジ及び電子写真画像形成装置を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION In order to solve the above problems, an object of the present invention is to provide a developing device, a process cartridge, and an electrophotographic image forming apparatus that can be achieved with a simple and inexpensive configuration.
前記目的は以下の本発明の構成によって達成される。 The object is achieved by the following configurations of the present invention.
本発明は、像担持体に形成された静電潜像を現像するための現像剤担持体と、現像剤担持体によって、静電潜像を現像するために用いられる現像剤を収納するための現像剤収納部と、回転することによって、現像剤収納部に収納されている現像剤を攪拌する可撓性の攪拌部材と、現像装置が電子写真画像形成装置本体に装着された際に底面となる、現像剤担持体に向かって下方へ傾斜している傾斜面と、傾斜面の傾斜方向下流側において、傾斜面は前記攪拌部材の回転経路に沿って設けられた凹部と、傾斜面上に設けられたダボに嵌合することにより傾斜方向に沿って可動自在に取り付けられた、傾斜方向に沿って長細形状の穴を有する可撓性の弾性部材と、を有する現像装置において、攪拌部材の回転軌跡は凹部に侵入している攪拌部材であって、且つ、弾性部材は凹部の上方且つ攪拌部材の回転領域に突出して設けられており、且つ、弾性部材の穴の長手方向に沿った方向の幅は、傾斜面上流側においてダボの長手方向に沿った方向の径よりも小さく、傾斜面下流側においてダボの長手方向に沿った方向の径よりも大きく、且つ、前記穴が前記ダボに嵌合したとき、前記穴の傾斜面上流側の頂点とダボの中心との距離がダボの半径よりも大きいことを特徴とする。 The present invention relates to a developer carrier for developing an electrostatic latent image formed on an image carrier, and a developer used for developing an electrostatic latent image by the developer carrier. A developer containing portion, a flexible stirring member for rotating the developer contained in the developer containing portion by rotating, and a bottom surface when the developing device is attached to the electrophotographic image forming apparatus main body. An inclined surface that is inclined downward toward the developer carrier, and on the downstream side of the inclined direction of the inclined surface, the inclined surface is provided on a concave portion provided along the rotation path of the stirring member, and on the inclined surface. In a developing device having a flexible elastic member having an elongated hole along the inclination direction, which is movably attached along the inclination direction by fitting with a dowel provided, the stirring member The rotation trajectory is a stirring member that has entered the recess. In addition, the elastic member is provided above the recess and protruding in the rotation region of the stirring member, and the width in the direction along the longitudinal direction of the hole of the elastic member is the length of the dowel on the upstream side of the inclined surface. Smaller than the diameter in the direction along the direction, larger than the diameter in the direction along the longitudinal direction of the dowel on the downstream side of the inclined surface, and when the hole is fitted to the dowel, the upstream side of the inclined surface of the hole The distance between the vertex of the dowel and the center of the dowel is larger than the radius of the dowel.
更に、攪拌部材の回転に連動して弾性部材が振動することと、攪拌部材が弾性部材に接触する際に、弾性部材の穴が傾斜面に設けられたダボにより弾性変形しながら、弾性部材が傾斜面に沿って傾斜面下方に移動し、攪拌部材が回転することによって凹部に侵入する際に攪拌部材と弾性部材が相互に撓むことによって生ずる力と、弾性部材の穴における弾性変形に伴う弾性力とにより、弾性部材が傾斜面上方に移動することを特徴とする。 Further, the elastic member vibrates in conjunction with the rotation of the stirring member, and when the stirring member contacts the elastic member, the elastic member is elastically deformed by a dowel provided on the inclined surface while the elastic member is deformed. When the stirrer member moves downward along the inclined surface and enters the recess by rotating the stirrer member, the force generated by the stirrer member and the elastic member deflecting each other and the elastic deformation in the hole of the elastic member The elastic member is moved above the inclined surface by the elastic force.
本発明によれば、傾斜面の傾斜角度を小さくしてもトナー収納部内、特に傾斜面上部でのトナー残量を極少量に抑えることができ、簡単且つ安価な構成で画像形成装置内のスペース効率を向上させることができる。 According to the present invention, even if the inclination angle of the inclined surface is reduced, the amount of toner remaining in the toner storage portion, particularly in the upper portion of the inclined surface, can be suppressed to a very small amount, and the space in the image forming apparatus can be configured with a simple and inexpensive structure. Efficiency can be improved.
又、トナー室の底面の傾斜角度を安息角以下にしても、トナーを現像部材へ供給でき、且つ、残留する現像剤の量を極力減らすことができる。又、トナー室の底面の傾斜角度を安息角以下にすることで現像剤収容部を大きくすることができ、トナー収容量を大きくすることができる。 Further, even if the inclination angle of the bottom surface of the toner chamber is set to the repose angle or less, the toner can be supplied to the developing member and the amount of the remaining developer can be reduced as much as possible. Further, by setting the inclination angle of the bottom surface of the toner chamber to be equal to or less than the repose angle, the developer accommodating portion can be increased, and the toner accommodating amount can be increased.
以下、図1〜図5に沿って、本発明に係る画像形成装置について説明する。
(全体構成)
この画像形成装置は、プロセスカートリッジ2を装置本体1に着脱自在とした、電子写真技術を利用したレーザービームプリンタである。プロセスカートリッジ2が装置本体1に装着されたとき、プロセスカートリッジ2の上側には露光装置(レーザースキャナユニット)3が配置され、前記プロセスカートリッジ2の下側には画像形成対象となる記録媒体(シート材)Pを収容したシートトレイ4が配置されている。更に、前記画像形成装置本体1には、シート材Pの搬送方向に沿って、ピックアップローラ5、給紙ローラ(不図示)、搬送ローラ(不図示)、転写ガイド6、転写用帯電ローラ7、搬送ガイド8、定着装置9、排紙ローラ対10、排紙トレイ11等が配置されている。
(プロセスカートリッジの構成)
プロセスカートリッジ2は、像担持体(感光ドラム)20と、帯電装置30と、現像装置40と、クリーニング装置50との4種のプロセス装置を一体的に収容している。感光ドラム20と帯電装置30は、クリーニング装置50の枠体51に取り付けられている。一方、現像装置40はその両端部付近に結合アーム48を有する。
The image forming apparatus according to the present invention will be described below with reference to FIGS.
(overall structure)
This image forming apparatus is a laser beam printer using an electrophotographic technique in which a process cartridge 2 is detachably attached to the apparatus main body 1. When the process cartridge 2 is mounted on the apparatus main body 1, an exposure device (laser scanner unit) 3 is disposed above the process cartridge 2, and a recording medium (sheet) that is an image forming target is disposed below the process cartridge 2. Material) A sheet tray 4 containing P is disposed. Further, the image forming apparatus main body 1 includes a pickup roller 5, a paper feed roller (not shown), a transfer roller (not shown), a transfer guide 6, a transfer charging roller 7, along the conveyance direction of the sheet material P. A conveyance guide 8, a fixing device 9, a pair of
(Process cartridge configuration)
The process cartridge 2 integrally accommodates four types of process devices including an image carrier (photosensitive drum) 20, a charging device 30, a developing device 40, and a cleaning device 50. The photosensitive drum 20 and the charging device 30 are attached to a
現像装置40は、その結合アーム48先端領域において不図示の手段によって、枠体51に回転自在に取り付けられている。更に、現像装置40と枠体51との間にはコイルバネである付勢手段60が配置され、現像装置40は図の時計周り方向に付勢される。
The developing device 40 is rotatably attached to the
ここで、現像ローラ41の両端部には間隔保持部材(不図示)が取り付けられ、現像ローラ41は感光ドラム20から所定の間隔をもって保持される。
(画像形成プロセスの説明)
次に、画像形成の概略を説明する。
Here, an interval holding member (not shown) is attached to both ends of the developing roller 41, and the developing roller 41 is held at a predetermined interval from the photosensitive drum 20.
(Description of image forming process)
Next, an outline of image formation will be described.
プリントスタート信号に基づいて、感光ドラム20は矢印R1方向に所定の周速度(プロセススピード)をもって回転駆動される。感光ドラム20の外周面にはバイアス電圧が印加された帯電装置30が接触していて、この帯電装置30によって前記感光ドラム20の外周面は、一様均一に帯電される。 Based on the print start signal, the photosensitive drum 20 is rotationally driven at a predetermined peripheral speed (process speed) in the arrow R1 direction. A charging device 30 to which a bias voltage is applied is in contact with the outer peripheral surface of the photosensitive drum 20, and the outer peripheral surface of the photosensitive drum 20 is uniformly and uniformly charged by the charging device 30.
レーザースキャナーユニット3からは、目的画像情報の時系列的電気デジタル画素信号に対応して変調されたレーザー光Lが出力され、プロセスカートリッジ2の上面の露光窓部53からプロセスカートリッジ2内部に入光して感光ドラム20の外周面を走査露光する。これにより、感光ドラム20の外周面には目的画像情報に対応した静電潜像が形成されていく。この静電潜像は、現像装置40の現像剤規制部材(現像ブレード)42によってトリボ付与と層厚規制を受けた、現像剤担持体(現像ローラ)41上の現像剤(トナー)Tによってトナー像として現像される。
The laser scanner unit 3 outputs laser light L modulated in accordance with the time-series electric digital pixel signal of the target image information, and enters the process cartridge 2 from the
一方、レーザー光Lの出力するタイミングと合わせて、ピックアップローラ5、給紙ローラ(不図示)、搬送ローラ対(不図示)によってシート材Pがシートトレイ4から給紙されて、転写ガイド6を経由して、感光ドラム20と転写用帯電ローラ7との間の転写位置へタイミング供給される。この転写位置において、トナー像は感光ドラム20からシート材Pに順次転写されていく。 On the other hand, the sheet material P is fed from the sheet tray 4 by the pickup roller 5, the paper feed roller (not shown), and the conveying roller pair (not shown) in synchronization with the output timing of the laser beam L, and the transfer guide 6 is moved. Then, timing is supplied to the transfer position between the photosensitive drum 20 and the transfer charging roller 7. At this transfer position, the toner image is sequentially transferred from the photosensitive drum 20 to the sheet material P.
トナー像が転写されたシート材Pは、感光ドラム20から分離されて搬送ガイド8に沿って定着装置9に搬送され、定着装置9を構成する定着ローラ9aと加圧ローラ9bとのニップ部で加圧・加熱定着処理が行われて前記トナー像はシート材Pに定着される。トナー像の定着処理を受けたシート材Pは、排紙ローラ対10まで搬送され、排紙トレイ11に排紙される。
The sheet material P to which the toner image has been transferred is separated from the photosensitive drum 20 and conveyed along the conveyance guide 8 to the fixing device 9, and at the nip portion between the fixing roller 9 a and the pressure roller 9 b constituting the fixing device 9. The toner image is fixed to the sheet material P by pressure and heat fixing processing. The sheet material P that has undergone the toner image fixing process is conveyed to the paper
一方、転写後の感光ドラム20は、クリーニング装置50のクリーニングブレード52により外周面との残留トナーが除去されて、再び、帯電から始まる作像に供される。
(現像装置の構成)
トナー室45のトナーTは、後述するトナー送り機構によって、トナー供給開口45aを通じて現像剤供給室44へ搬送される。現像剤供給室44に搬送されたトナーTは、現像ローラ41に内包されたマグネット41aによって現像ローラ41に引き寄せられ、現像ローラ41のR2方向への回転に伴って現像ブレード42方向に搬送され、現像ブレード42によってトリボ付与と層厚規制を受けて感光ドラム20方向に搬送される。
On the other hand, after the transfer, the remaining toner on the outer peripheral surface of the photosensitive drum 20 is removed by the cleaning blade 52 of the cleaning device 50, and the photosensitive drum 20 is again subjected to image formation starting from charging.
(Configuration of developing device)
The toner T in the
ここで、現像ローラ41には直流電圧に交流電圧を重畳した所定の現像バイアスが印加され、感光ドラム20は接地されている。感光ドラム20と現像ローラ41との対向領域では電界が発生するため、前述の帯電されたトナーTによって感光ドラム20表面の前記潜像が現像される。 Here, a predetermined developing bias in which an AC voltage is superimposed on a DC voltage is applied to the developing roller 41, and the photosensitive drum 20 is grounded. Since an electric field is generated in a region where the photosensitive drum 20 and the developing roller 41 face each other, the latent image on the surface of the photosensitive drum 20 is developed by the charged toner T described above.
本発明は、感光体の外周面上に目的画像情報に対応して形成されて静電潜像が、現像装置の現像剤規制部材(現像ブレード)によってトリボ付与と層厚規制を受けた現像剤担持体(現像ローラ)上の現像剤(トナー)によってトナー像として現像されるまでの一連の画像形成プロセスにおける、トナー収納部から現像ローラ上にトナーを送るまでのトナー搬送に関するものである。 The present invention provides a developer in which an electrostatic latent image formed on an outer peripheral surface of a photoreceptor in accordance with target image information is subjected to tribo application and layer thickness regulation by a developer regulating member (developing blade) of a developing device. The present invention relates to toner conveyance until a toner is sent from a toner storage portion onto a developing roller in a series of image forming processes until a toner image is developed with a developer (toner) on a carrier (developing roller).
続いて本発明に係るトナー搬送手段の詳細について説明する。
(トナー搬送手段の説明)
攪拌部材43は、トナー室45のトナー供給開口45a近傍に配置され、不図示の駆動手段によって矢印R3方向に回転駆動される。攪拌部材43は、トナー室45を構成する枠体に回転自在に支持された取付軸43aに厚み50μm、材質ポリフェニルサルファイドの攪拌シート43bを設けたものである。尚、攪拌シート43bの長さ53は6.0mmで配設した。攪拌部材43の極近傍におけるトナー室底面は、攪拌部材43の回転半径に沿った凹部45e を形成している。又、攪拌部材は、この現像剤収納部底部の凹部45eに侵入量2.0mmで配設した。ここで、攪拌シートの凹部45eへの侵入量は攪拌部材43が弾性部材47を確実に振動させること、且つ、トナー攪拌時のトルク、騒音を考慮する必要があり、1.0〜4.0mm程度、好ましくは2.0〜3.0mm程度に設定することが望ましい。又、この凹部45eに向かって下る傾斜面45bと凹部45eの間にエッジ45fが形成されている。
Next, details of the toner conveying means according to the present invention will be described.
(Description of toner conveying means)
The stirring
トナー室45の底面の現像ローラ41と攪拌部材43方向に向かって下方へ傾斜した傾斜角度20度以上65度未満の傾斜面45b上に、材質ポリエチレンテレフタレート、厚み70μmの弾性部材47を攪拌部材43の回転領域に突出量4.0mmとなる様突出させ配設した。ここで、突出量は、弾性部材47の先端からエッジ45fまでの距離47bのことである。
The stirring
弾性部材47は、傾斜面45bの傾斜上流側に位置するダボ45cに対応して図1に示すような嵌合穴47aが開いており、ダボ45cに穴47aを嵌合させた状態で傾斜面45b上にダボ45cを固定し、ダボ45cの先端を熱溶着等で拡径して固定されている。
The
ここで、傾斜方向上流側とはトナーの移動方向に関するものであり、傾斜面45bの高い側のことである。 Here, the upstream side in the inclination direction relates to the moving direction of the toner, and is the higher side of the inclined surface 45b.
又、穴47aの形状は、本実施の形態では図1−bに示すように涙滴型を採っており、穴がダボに嵌合したとき、穴の傾斜面上流側の頂点とダボ45cの中心との距離がダボの半径よりも大きくなるように設定してあるため、嵌合穴の上流側にはダボとの間に隙間ができるようになっている。
In addition, the shape of the
尚、嵌合穴の頂点とダボの傾斜面上流側の頂点との距離は1mmになるように設定しており、嵌合穴の傾斜方向下流側には傾斜方向に沿って2mmのガタを設けてある。 In addition, the distance between the apex of the fitting hole and the apex on the upstream side of the inclined surface of the dowel is set to 1 mm, and 2 mm of play is provided along the inclined direction on the downstream side of the fitting hole in the inclined direction. It is.
又、嵌合穴47aの傾斜面下流側において、弾性部材47が全方位へ変位できるように長手の幅方向もダボ45cに対して本実施の形態では1mmのガタを持った状態に設定されている。
Further, in the present embodiment, the longitudinal width direction is set to have a backlash of 1 mm with respect to the
ここで、熱溶着等で溶かされたダボ45cの先端側首下〜ダボ45c根元までの距離は弾性部材47の厚み以上で、本実施の形態では2mmのガタを持った状態に設定されている。ダボ45cはトナー室45の長手方向全幅に亘って弾性部材47が配設されている場合は1箇所でも良く、通常は2箇所以上に配設する。ダボ45cは本例では3箇所である。
Here, the distance from the tip side neck under the
又、弾性部材47は傾斜面45bの傾斜方向並びに傾斜方向と交差する方向の略全域に亘って配設されていると共に、前述の熱溶着等で固定された固定部と反対側の可動部先端は、傾斜面45bの傾斜方向下流側に位置する攪拌部材43の回転経路に沿って設けられた凹部45eの上方に突出するよう、図4の符号47bのように配設されている。
The
ここで、突出部47bの突出量は、弾性部材47が攪拌部材43との離接により確実に振動し、且つ、振動が画像、騒音に影響しないことを考慮する必要があり、1.0mm〜6.0mm程度、好ましくは2.0mm〜5.0mm程度に設定することが望ましい。
Here, the protrusion amount of the protrusion 47b needs to take into account that the
尚、弾性部材の傾斜面方向に沿った長さ(ダボ45cの中心から傾斜面下流側の弾性部材先端までの長さ)54は60mmで配設した。
The length (length from the center of the
上記のように、弾性部材47は可動部先端が傾斜面45bの傾斜方向下流側に位置する攪拌部材43の回転経路に沿って設けられた凹部45eの上方、且つ、攪拌部材43の回転領域に突出するように配設されているため、攪拌部材43のR3方向への回転駆動に連動して攪拌部材当接時に前記凹部側へ撓み、離間時に弾性力により戻る動作を繰り返すことで周期的に振動しトナーTに振動を与える。
As described above, the
又、撹拌部材当接時に弾性部材47が傾斜方向下流側に力を受けたとき、嵌合穴47aには、その傾斜面上流側においてダボ45cとの間に隙間ができるように設定してあるため、嵌合穴が弾性変形し、弾性部材が傾斜面下流側に移動し、離間時には嵌合穴47aは復元し、弾性部材が傾斜面上流側に移動する動作を繰り返すことで周期的にトナーTに振動を与える。これらの振動を与える動作はプロセスカートリッジ2が動作し攪拌部材43が回転している間継続する。
In addition, when the
更に、弾性部材47は、前述のように嵌合穴47aをダボ45cに嵌合して、或る程度ガタをもった状態に固定されているため、弾性部材47の傾斜方向並びに傾斜方向と交差する方向共に略全域に亘って振動する。そして、振動が与えられたトナーTは、傾斜面45b上に配設された弾性部材47の上面を略全域に亘って落下し、落下したトナーTは、傾斜面45bの傾斜方向下流側に位置する攪拌部材43の回転経路に沿って設けられた凹部45e並びに攪拌部材43に至り、そのトナーは攪拌部材43の回転に伴ってトナー供給開口45aへ送られる。
Further, since the
このように、トナー室の傾斜面の傾斜角度が安息角以下(20度〜65度未満)であっても、弾性部材を傾斜面上に熱溶着等である程度ガタをもった状態で固定し、且つ、攪拌部材43の回転領域に突出して配設することで、攪拌部材43が回転することにより生ずる弾性部材47の略全域に亘っての振動に伴い、安定したトナー落下及びトナー供給が可能となる。
As described above, even when the inclination angle of the inclined surface of the toner chamber is equal to or smaller than the repose angle (20 degrees to less than 65 degrees), the elastic member is fixed to the inclined surface with some backlash by heat welding or the like, In addition, by projecting and arranging in the rotation region of the stirring
そこで、以下では本発明の構成における弾性部材の振動運動を詳細に説明することにより、本実施の形態の有意性を述べる。 Therefore, the significance of this embodiment will be described below by describing in detail the vibration motion of the elastic member in the configuration of the present invention.
本実施の形態における弾性部材の振動運動と嵌合穴の弾性変形に関して図6−(a)〜(f)を用いて時系列を追って詳細に説明する。
(a)先ず、攪拌部材43がR3の方向に回転駆動し始める。
(b)攪拌部材43が回転して弾性部材47に接触する際、凹部45eに対して先端が侵入しているため、攪拌部材先端はエッジ45fよりも上部の傾斜面に接触する。攪拌部材43の攪拌シート部分と弾性部材47の接触により摩擦力が発生し、弾性部材43は攪拌部材47に従動するように傾斜面下部の方向に力(F1)が加わる。このとき、弾性部材の上部ではダボ45cによって傾斜面方向にガタが生じるように配設されているため、傾斜面下方に攪拌部材43に引っ張られるように移動する。また嵌合穴47aは力F1
によって弾性変形し、弾性部材は更に傾斜面下方に移動する。そのため、弾性部材上部に積載されたトナーの山は弾性部材の傾斜面下部への運動により、崩れるように傾斜面下部の方向に移動する。このとき、弾性部材は嵌合穴の弾性変形に伴い、復元力(F2-1)として弾性エネルギーを蓄える。
(c)攪拌部材43の先端がエッジ45fを通過して凹部45eに侵入すると、攪拌部材45は凹部に沿って回転しようとするため、弾性部材47を凹部に沿って撓ませようとする下向きの力(F3)を弾性部材に加える。このときの下向きの力を傾斜面方向と傾斜面に垂直な方向の成分に分解したものを(c)図中矢印で示す(F3a,F3b)。この下向きの力の傾斜面に沿う成分の力F3aによって弾性部材は更に傾斜面下部の方に引っ張られ、嵌合穴の弾性変形が更に促進され、復元力(F2-2)として弾性エネルギーを蓄える。又、傾斜面に垂直な成分の力F3bによって、弾性部材47はエッジ45fを支点として凹部に沿って撓む。
(d)攪拌部材43が更に回転し、先端が凹部45eに侵入してくると弾性部材47は凹部に対して突出しているため、エッジ45fを支点として弾性部材47は傾斜方向に弾性変形し、傾斜面から浮くようにして撓む。このとき、当然ながら攪拌部材43は可撓性の材質でできているため、同時に撓むこととなる。攪拌部材が撓むことにより、弾性部材と攪拌部材の接触する時間が延びることで弾性部材が撓む量が大きくなることができる。更に、攪拌部材のシートが凹部に侵入した長さを持っているため、凹部に垂直な方向に力(F4)を加えることになる。このとき、傾斜面方向に沿った成分の力と傾斜面に垂直な方向成分の力を(d)図中矢印で示す(F4a,F4b)。又、このときの嵌合穴の弾性変形に伴う復元力を(d)図中矢印で示す(F2-3)。
(e)攪拌部材43と弾性部材47の両方が撓むことによって生じる力(F3 ,F4)によって弾性部材47が弾性変形を起こし、弾性エネルギーを保持すると緩和作用が働く。そのため、弾性部材47は変形した状態から元に戻ろうとする。又、嵌合穴の弾性変形に伴い(b)〜(d)にかけて蓄えられた弾性エネルギーは復元力(F2-3)として弾性部材に働く。このとき、弾性部材47の傾斜面方向上部においてダボ45cによって傾斜面方向にガタが生ずるように配設されているため、傾斜面下方に移動した弾性部材47は撓みの緩和作用に伴って生じた傾斜面方向に沿った成分の力(F5)と、嵌合穴の弾性変形の復元力が合成された傾斜面上流方向に働く力(F2)によって傾斜面上部に移動する。更に、ダボ45cによって傾斜面に垂直な方向にガタが生ずるように配設されているため、弾性エネルギーの傾斜面に垂直な成分の力(F6)によってダボ45c部で上方への振動が同時に生じる。つまり、攪拌部材と弾性部材の両方が接触、撓むことにより生じる力によって弾性部材の変形による弾性エネルギーの保持を介して、ダボ45c付近における傾斜面上部方向への運動と傾斜面に垂直な方向の運動が生じることになる。このため、傾斜面上部において、傾斜面方向の振動と傾斜面に垂直な方向の振動によってトナーに振動を加えることができる。
(f)攪拌部材が凹部45eにおいて弾性部材47と離れる瞬間に弾性部材47はエッジ45fによって撓んでいたものが元に戻ろうとするため、傾斜面に対して垂直な振動を開始し((e)図中矢印a)弾性部材上部に堆積したトナーを弾き落とし、落下したトナーは凹部45e並びに攪拌部材43に至り、そのトナーは攪拌部材43の回転に伴ってトナー供給開口45a方向に送られる。
The vibration movement of the elastic member and the elastic deformation of the fitting hole in the present embodiment will be described in detail in time series with reference to FIGS.
(A) First, the stirring
(B) When the stirring
Due to the elastic deformation, the elastic member further moves below the inclined surface. Therefore, the toner pile loaded on the upper part of the elastic member moves in the direction of the lower part of the inclined surface so as to collapse due to the movement of the elastic member toward the lower part of the inclined surface. At this time, the elastic member stores elastic energy as a restoring force (F 2-1 ) with elastic deformation of the fitting hole.
(C) When the tip of the agitating
(D) When the stirring
(E) The
(F) At the moment when the stirring member is separated from the
以上、(a)〜(f)の一連の振動運動が、攪拌部材43が回転を続ける間繰り返されることにより、一連の弾性部材の振動運動により弾性部材47上、特に弾性部材の傾斜面上部の残留トナーを減らすことが可能となる。
As described above, the series of vibration motions (a) to (f) is repeated while the stirring
但し、トナー量が多い場合トナーの重みによって弾性部材の振動はトナーが無い場合に比べて当然小さくなる。しかし、本発明者らの鋭意検討の結果によると、図6に見られるように、振動が一番大きく傾斜面に対して垂直方向の振動が起こる部分図7の(A)が初めにトナー落下を開始し、トナーが減少した時点では図7の(B)のように弾性部材47の傾斜面上部に残留トナーが生じることになる。トナー量が少なくなったことによって、弾性部材の振動運動は大きくなることができ、このとき傾斜面方向に沿った、且つ、傾斜面に垂直な振動運動により、弾性部材47の傾斜面上部に残ったトナーの山を崩すことができ、弾性部材47上からトナーを落下させることができるようになる。
However, when the toner amount is large, the vibration of the elastic member is naturally smaller than the case where there is no toner due to the weight of the toner. However, according to the results of earnest studies by the present inventors, as shown in FIG. 6, (A) in FIG. When the toner is reduced, residual toner is generated at the upper part of the inclined surface of the
攪拌部材43を従来例の1つとして板状の物にした場合は、弾性部材の傾斜面に垂直方向の振動が大きくなることが確認されたが、F4の力によって生じる弾性部材が傾斜面上部に戻るような運動は見られなかった。このため、F1のような力で一度傾斜面下方に弾性部材が移動した場合傾斜面上部に戻ることはなく、弾性部材の傾斜面方向の運動がなくなってしまう。そのため、弾性部材の振動が上部まで伝わらず、傾斜面上部に残留トナーが多くなってしまった。又、攪拌部材の攪拌シート長の凹部侵入量がない場合F3の力は非常に小さいため、F4の力によって生じる傾斜面に沿った運動が見られなかった。そのため、傾斜面上部に残留トナーが生じることになる。
In the case where the stirring
本実施の形態において弾性部材の材質はポリエチレンテレフタレート、攪拌部材の攪拌シート部材はポリフェニレンサルファイドを用いたが、ポリアセタール、ポリフェニレンサルファイド、ポリエチレンテレフタレートのうちのどれかであれば良い。 In this embodiment, the elastic member is made of polyethylene terephthalate, and the stirring sheet member of the stirring member is polyphenylene sulfide. However, any one of polyacetal, polyphenylene sulfide, and polyethylene terephthalate may be used.
又、本実施の形態において、弾性部材の厚み70μmのものを用いたが、振動付与と攪拌部材との摺擦時騒音の観点から50μm〜200μm程度、好ましくは50μm〜100μm程度に設定することが望ましい。 In this embodiment, an elastic member having a thickness of 70 μm is used. However, from the viewpoint of vibration noise and rubbing noise between the stirring member, the elastic member may be set to about 50 μm to 200 μm, preferably about 50 μm to 100 μm. desirable.
弾性部材の嵌合穴に関しては、本実施の形態において形状を涙滴型としたが、略三角形や、傾斜方向上流側の曲率をダボよりも曲率の大きい長細形状等、ダボと嵌合穴の頂点の間に隙間ができるような形状であれば良い。又、穴の頂点とダボの傾斜方向上流側の頂点の距離を1mmとしたが、弾性変形と復元をプロセスカートリッジの寿命の間繰り返すことができる必要があるため、0.5mm〜5mm程度、好ましくは0.5mm〜2mm程度に設定することが望ましい。又、撹拌部材と弾性部材の間の摩擦力を上げ、嵌合穴の弾性変形に係る傾斜面下流方向への力(F1
)を増大させ、斜面方向の振動を増大させる必要があるため、撹拌部材と弾性部材の当接部分に摩擦係数の高いシートを貼付等するとより望ましい。
Regarding the fitting hole of the elastic member, the shape is a teardrop type in the present embodiment, but the dowel and the fitting hole such as a substantially triangular shape or a long and narrow shape having a curvature on the upstream side in the inclined direction larger than the dowel. Any shape may be used as long as a gap is formed between the vertices. Moreover, although the distance between the apex of the hole and the apex on the upstream side in the inclination direction of the dowel is 1 mm, it is necessary to be able to repeat elastic deformation and restoration for the life of the process cartridge, so about 0.5 mm to 5 mm is preferable. Is preferably set to about 0.5 mm to 2 mm. Further, the frictional force between the agitating member and the elastic member is increased, and the force in the downstream direction of the inclined surface (F1) related to the elastic deformation of the fitting hole.
) To increase the vibration in the direction of the slope, it is more desirable to stick a sheet having a high friction coefficient on the contact portion between the stirring member and the elastic member.
攪拌部材の厚みに関しては、本実施の形態において50μmの攪拌シートを用いたが、弾性部材への振動付与、攪拌時のトルクと摺擦する騒音の観点から20μm〜200μm程度、好ましくは20μm〜100μm程度に設定することが望ましい。 Regarding the thickness of the stirring member, a 50 μm stirring sheet was used in the present embodiment. However, from the viewpoint of imparting vibration to the elastic member and noise that rubs against the torque during stirring, it is about 20 μm to 200 μm, preferably 20 μm to 100 μm. It is desirable to set the degree.
以上説明したように、本発明の実施の形態は可撓性の攪拌部材を、攪拌部材の回転軌跡に沿って設けられた凹部に侵入させ、トナー室の傾斜面上に弾性部材を攪拌部材の回転領域に突出し、且つ、凹部上方に配設することで、傾斜面の傾斜角度が安息角以下(20度〜65度未満)であっても、攪拌部材の回転に連動して生ずる弾性部材の傾斜面に垂直方向の振動に加え、攪拌部材と弾性部材の両者の撓みと、嵌合穴の弾性変形による傾斜面に沿った方向の弾性部材の運動を生じさせることで、より安定したトナー落下及びトナー供給がてでき、トナー室内のトナー残量を少量に抑えることができる。そして、簡単且つ安価な構成で画像形成装置内のスペース効率を向上させることも可能である。 As described above, according to the embodiment of the present invention, the flexible stirring member is inserted into the concave portion provided along the rotation locus of the stirring member, and the elastic member is placed on the inclined surface of the toner chamber. Protruding into the rotation region and disposed above the recess, even if the inclination angle of the inclined surface is less than the repose angle (20 degrees to less than 65 degrees), the elastic member generated in conjunction with the rotation of the stirring member In addition to vibration in the direction perpendicular to the inclined surface, both the stirring member and the elastic member bend, and the elastic member moves in the direction along the inclined surface due to the elastic deformation of the fitting hole. In addition, toner can be supplied, and the amount of toner remaining in the toner chamber can be suppressed to a small amount. In addition, it is possible to improve the space efficiency in the image forming apparatus with a simple and inexpensive configuration.
1 画像形成装置本体(装置本体)
2 プロセスカートリッジ
3 露光装置(レーザースキャナユニット)
4 シートトレイ
5a ピックアップローラ
5b 給紙ローラ
5c 搬送ローラ対
6 転写ガイド
7 転写用帯電ローラ
8 搬送ガイド
9 定着装置
10 排紙ローラ
11 排紙トレイ
20 感光ドラム
30 帯電装置
40 現像装置
41 現像剤担持体(現像ローラ)
42 現像剤規制部材(現像ブレード)
43 攪拌部材
43a 取付軸
43b 攪拌シート
44 現像剤供給室
45 トナー室
45a トナー供給開口
45b 傾斜面
45c ダボ
45e 凹部
47 弾性部材
47a 穴
47b 突出部
48 結合アーム
50 クリーニング装置
51 枠体
52 クリーニングブレード
53 攪拌シート長
54 弾性部材長
60 コイルバネ
L レーザー光
P 記録媒体(シート材)
T 現像剤(トナー)
1. Image forming device body (device body)
2 Process cartridge 3 Exposure device (laser scanner unit)
4 Sheet tray 5a Pickup roller 5b Feed roller 5c Conveying roller pair 6 Transfer guide 7 Transfer charging roller 8 Conveying guide 9
42 Developer regulating member (developing blade)
43 stirring member
T Developer (toner)
Claims (11)
前記攪拌部材の回転軌跡は前記凹部に侵入している攪拌部材であって、且つ、前記弾性部材は前記凹部の上方且つ前記攪拌部材の回転領域に突出して設けられた弾性部材であって、且つ、前記穴の長手方向に沿った方向の幅は、前記傾斜面上流側において前記ダボの長手方向に沿った方向の径よりも小さく、且つ、前記穴の長手方向に沿った方向の幅は、前記傾斜面下流側において前記ダボの長手方向に沿った方向の径よりも大きく、且つ、前記穴が前記ダボに嵌合したとき、前記穴の傾斜面上流側の頂点とダボの中心との距離がダボの半径よりも大きく、前記ダボの長さが、傾斜面に対し鉛直方向において、前記弾性部材の厚みよりも大きいことを特徴とする現像装置。 A developer carrier for developing the electrostatic latent image formed on the image carrier, and a developer storage for storing the developer used for developing the electrostatic latent image by the developer carrier A flexible agitating member that agitates the developer accommodated in the developer accommodating portion by rotating, and a bottom surface when the developing device is attached to the electrophotographic image forming apparatus main body. An inclined surface that is inclined downward toward the developer carrying member, and a downstream side of the inclined surface in the inclined direction, the inclined surface being a recess provided along a rotation path of the stirring member, and the inclined surface By being fitted to a dowel provided on the upper side, a flexible body having an elongated hole along the inclined direction, which is movably attached in all directions within the inclined surface and in the vertical direction with respect to the inclined surface. A developing device having an elastic member. Te,
The stirring locus of the stirring member is a stirring member that has entered the recess, and the elastic member is an elastic member that is provided above the recess and protrudes into the rotation region of the stirring member, and The width in the direction along the longitudinal direction of the hole is smaller than the diameter in the direction along the longitudinal direction of the dowel on the upstream side of the inclined surface, and the width in the direction along the longitudinal direction of the hole is The distance between the apex on the upstream side of the inclined surface of the hole and the center of the dowel when the downstream side of the inclined surface is larger than the diameter in the direction along the longitudinal direction of the dowel and the hole is fitted to the dowel. Is larger than the radius of the dowel, and the length of the dowel is larger than the thickness of the elastic member in the direction perpendicular to the inclined surface.
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