JP2008020786A - 現像装置、収容器、現像装置収容体および画像形成装置 - Google Patents

現像装置、収容器、現像装置収容体および画像形成装置 Download PDF

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Abstract

【課題】画像形成装置本体に新たな機構を設けることなく、画像形成装置本体に設置する際に、トナーの凝集が解消される現像装置、収容器、現像装置収容体および画像形成装置を提供する。
【解決手段】静電潜像担持体にトナーを供給する現像装置であり、トナーを収容するトナー収容部と、現像装置が収容された収容器から引き出される引き出し方向に沿って一列に表面に設けられた複数の現像装置凸部とを含み、現像装置を収容器から引出した際に、現像装置凸部が、収容器の内部に設けられた収容器凸部に接触する。
【選択図】図1

Description

本発明は電子写真方式の画像形成装置に用いられる現像装置およびその収容器に関し、特にトナーの凝集を防止した現像装置およびその収容器に関する。
電子写真方式の画像形成装置では、帯電装置上に形成された潜像を現像装置より供給されるトナーにより顕在化させる。そして、得られたトナー像を紙等の媒体の上に定着させ画像を得ている。
トナーは、高温多湿環境下等に長時間放置したときは自重により、または輸送中の微小な振動により架橋凝集(以下、「凝集」という。)する。その結果、トナーが現像装置の供給ローラや現像ローラに供給されず、画像が形成されなくなることがある。
また、トナーが凝集すると現像ローラ、供給ローラ、撹拌装置が回転できず、現像装置および画像形成装置本体の駆動ギアに異常なトルクが発生し、これらを損傷させることもある。
そこで、使用前にトナーの凝集を確実に解消する方法として特許文献1に示されるように、トナー収容部を弾性を有する材料で作製し、かつ、その外壁にラック状の凹凸を設けるとともに、画像形成装置本体に突起部を設け、現像装置を画像形成装置に装着する際に現像装置に振動を与えることにより凝集したトナーを粉砕していた。
特開平10−239977号公報
しかしながら、この方法では、本体側に突起部を設ける必要があり、特にカラープリンタのようにイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの4色に対応し、4つの現像装置を使用する場合、突起部が4つ必要になり、そのことが省スペース化の障害となっている。
また、解像度の高い画像へのニーズに対応するため、使用するトナーの粒度は非常に小さくなっている。そのためトナーは、より凝集しやすくなっており、使用前に現像装置に振動等を与え、トナーの凝集を確実に解消することがより必要となってきた。
本発明は、画像形成装置本体に新たな機構を設けることなく、画像形成装置本体に装着する際に、トナーの凝集が解消される現像装置、収容器、現像装置収容体および画像形成装置を提供することを目的とする。
本発明は。静電潜像担持体にトナーを供給する現像装置であって、現像装置は、トナーを収容するトナー収容部と、現像装置が収容された収容器から引き出される引き出し方向に沿って一列に表面に設けられた複数の現像装置凸部とを含み、現像装置を収容器から引出した際に、現像装置凸部が、収容器の内部に設けられた包箱凸部に接触するようにしたことを特徴とする現像装置である。
本発明では、収容器より現像装置を引き出す際、自動的に現像装置に振動を与えることにより、トナーの凝集が解消され、トナーの詰まり、異常トルクの発生を抑制できる。
以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態を説明する。なお、以下の説明では、「上」、「下」、「左」、「右」及びこれらの用語を含む別の用語を適宜使用するが、それらの用語の使用は図面を参照した発明の理解を容易にするためであり、実施形態として示す装置を上下反転した形態及び任意の方向に回転した形態も、当然特許請求の範囲に記載した発明の技術的範囲に属する。また、複数の図面に表れる同一符号の部分は同一の部分又は部材を示す。
・実施形態1
図1は、本発明の実施形態1にかかる現像装置180の外観を示す斜視図である。長手方向の端部に取り付けられている駆動ギア等の部品については記載を省略してある。図2は、図1をA−A方向に見た場合の断面図である。
図2に示すように現像装置180は、仕切り板185により、図の右側の現像部181と図の左側のトナー収容部187に分けられている。図2に示すように現像部181は、現像ローラ182、供給ローラ183を有する。現像ローラ182と供給ローラ183は、互いに平行な回転軸(図示せず)を中心として回転可能に、かつ、互いに接触した状態で設けられている。現像ローラ182と供給ローラ183は、図示しない駆動源に連結されており、その駆動源の駆動に基づいて回転するようになっている。
このように構成された現像部181では、供給ローラ183の回転に基づいて、供給ローラ183の周囲に存在するトナー186が反時計回りに搬送され、現像ローラ182と供給ローラ183が対向する供給・回収領域で現像ローラ182に保持される。この際、現像ローラ182に供給されるトナー186は、現像ローラ182と供給ローラ183との摩擦により所定の極性に予備帯電される。現像ローラ182に保持されたトナー186は、現像ローラ182の回転により、現像ローラ182の外周面に接触して配置されている規制部材(規制ブレード)184の対向部に達する。トナー186は規制部材184によって層厚が規制されるとともに、規制部材184との摩擦接触により更に帯電される。このようにして所定の電荷が与えられたトナー186は、現像ローラ182の回転と共に現像装置180外に設けられた感光体と現像ローラ182が対向する現像領域に達する。現像領域に達したトナー186は、該感光体が担持する静電潜像(作像部分)に付着し、該感光体の外周面にトナー像を形成する。
また感光体に付着せずに現像ローラ182表面に残存したトナー186は、トナーシール189の下部に設置され、かつ現像ロール182と接触または近接しているトナー除電シート190により除電された後、供給ロール183により現像ロール182表面から取り除かれる。
トナー収容部187から現像部181へのトナーの供給は、例えば4サイクルカラープリンタにおいて、感光体に供給するトナーの色を変える際に現像装置180が回転ラックと共に回転し、図2中で仕切り板185の上部に示されている開口部が下側に位置した時に、トナーが収容部187より現像部181に移動することで行われる。
なお、本実施形態では、現像装置180は、全体が1つのカートリッジとして構成されており、トナーの補充が必要な場合は、現像部181を含む現像装置全体を交換する。しかし、例えば現像部181と収容部187を別々の構成とし、収容部187のみをカートリッジとして交換する方法も本発明の範囲内である。
トナー収容部187内には撹拌装置188が設置されている。撹拌装置188は、図示しないモータの駆動力に基づいて回転し、トナー収容部187にあるトナー186の凝集を防止する。
図1に示す現像装置180は、図3に示す従来の現像装置700と違って、長手方向両側面それぞれに一列に配置された複数の突起部(以下、「現像装置凸部」という。)210、220を有している。
図4は現像装置180を収容するための容器(以下、「収容器」という。)300を示す斜視図である。現像装置180を収容するため長手方向に垂直な側面を形成する側面蓋340および上面を形成する上面蓋330が開いている。現像装置凸部210、220を有する現像装置180の2つの側面それぞれに対向する側面370および380両方に、内側に向けた突起部(以下「収容器凸部」という。)310、320が、一列に複数設けられている。
収容器300内に収容された現像装置180を取り出すために、現像装置180を収容器300の長手方向に引き出す際に収容器凸部310は、現像装置凸部210と接触できるよう縦方向(図4のY方向)の位置が現像装置凸部210と同じになるよう配置されている。同様に収容器凸部320もY方向の位置が現像装置凸部220と同じになるよう配置されている。さらに収容器凸部310、320のZ方向の位置は、現像装置180が収容器300内に収容された際に、それぞれ現像装置凸部210、220と接触しないよう考慮されている。収容器300は例えばダンボール紙から形成される。
次に、現像装置180を収容器300内に収容する方法を例示する。挿入する際に現像装置凸部210と収容器凸部310および現像装置220と収容器凸部320が互いに干渉しないよう現像装置180を図4上方向(図4のY方向)から挿入し収容器底面のガイド360上に置く。そして現像装置180の長手方向両端それぞれから、固定版350を現像装置の端部に挿入する。その後、収容器300の長手方向に垂直な両側面の側面蓋340および上面の上面蓋330を閉じる。
図5は、現像装置180の収容を完了し、側面蓋340および上面蓋330を閉じた状態の梱包器300の外観斜視図である。側面蓋340はその端部同士を合わせて例えばビニールテープ等の粘着性を有するテープ345を用いて固定することで長手方向に垂直な側面を形成している。また、上面蓋330同士は例えば封函針(ステープル)335等を用い固定し、上面を形成している。固定方法は、これら例示の方法に限定されるものでないことは言うまでもない。
図6は収容箱300内に現像装置180が収容されている画像装置収容体を示す斜視図であり、図7は図6に示される画像装置収容体を長手方向(Z方向)からみた側面図である。なお、図7で収容箱凸部310,320は現像箱凸部210、220との識別を容易にするため点線で示した。また図6および図7ではテープ345、封函針335の記載は、省略してある。
本実施形態では、図7に示すように現像装置180の右側面下部より現像ローラ182が右方向(X方向)に突出しているため、収容器凸部310の最大高さh2は、収容器凸部320の最大高さh4より高くなっている。最大高さとは、収容器凸部または現像器凸部の高さ(X方向の長さ)の最大値をいう。
なお、現像装置180を輸送中の衝撃から保護するため、現像装置180と収容器300の内面の間に空間を確保している場合がある。この場合、現像装置180を収容器300から引き出す際に現像装置180が上下にずれて、その結果現像装置凸部210、220が収容器凸部310、320と適切に接触しないことがあり得る。これを防止するために図4および図6に示すようにガイド360を設けている。引き出し時に現像装置180は、上下方向の動きをガイド360により拘束され、この結果、上下にずれるのを防止できる。ガイド360は、収容器360内面と本体180の距離に応じて、上面にも設置してもよく、また、必要であれば左面および/または右面に設置することもできる。
次に収容器300から現像装置180を引き出すことにより現像装置に180に振動を与えトナーの凝集が解消されるメカニズムについて説明する。図8は収容器300およびその内部に収容された現像装置180の上面図である。Z方向のどちらに(左または右)引き出しても、現像装置凸部210と収容部凸部310および、現像装置凸部220と収容器凸部320が接触することで現像装置180に振動を与えることが可能である。マイナスZ方向(左方向)に現像装置180を引き出した場合を図8(b)〜(d)により以下に説明する。
本実施の形態では、現像装置凸部210と同220は、Z方向の位置が同じであること。また、収容器凸部310と同320もZ方向の位置が同じである。従って、現像装置180が引き出され左方向に移動していくと、図8(b)に示すように現像装置凸部210と収容器凸部310間、および、現像装置凸部220と収容器凸部320間の接触が同時に起こり、Z方向の振動が発生する。
さらに、図8(C)に示すように現像装置凸部210と収容器凸部310の両者の高さが最大高さに達する部分同士、および現像装置凸部220と収容器凸部320の両者の高さが最大高さに達する部分同士が、接触するまで収容器300はX方向(図8の上下)に膨張し、その結果、現像装置180に収容器300による締め付け力が作用し、これに抗して現像装置180を引く抜くためさらに振動が発生する。そして、現像装置180が左に移動し図8(d)に示すように現像装置凸部210と収容器凸部310間、および、現像装置凸部220と収容器凸部320間の接触がなくなる。さらに引き出すと同様に210と収容器凸部310間、および、現像装置凸部220と収容器凸部320間の接触が繰り返され、現像装置180を収容箱300から取り出すまでに合計4回接触が発生する。
以下に、現像装置凸部210、220および収容部凸部310、320の配置、高さ、形状、材質について更に詳細に説明する。
通常は現像装置180に3回程度振動を与えるとトナーの凝集は解消する。従って現像装置凸部210が、現像装置180の何れかの面上の引き出し方向に一列に3以上、収容部凸部310が、現像装置凸部210がある面に対向する面上に1以上あればよい。
しかし、細粒トナーの凝集を確実に解消するため、現像装置180全体に一定以上の振幅の振動を与えることを目的として、好ましくは、現像装置凸部210、220は、長手方向の側面2面上それぞれに3カ所以上配置される。また、現像装置180をZ方向どちらに引き出しても3回以上振動させるために、収容部凸部310、320は、現像装置凸部210、220に対向する収容器300の内面2面それぞれのZ方向両端部近くに各1ずつ配置されるのが望ましい。より好適には、内面2面それぞれにZ方向に一列に3以上配置することで、現像装置180の長手方向の1つの側面上の複数部分で凸部の接触を同時に発生させることができる。なお、対向する2面とは図6に示す左右の面のみならず、上下面への配置も含まれる。また、上下左右4面に配置することも含まれる。
振動の振幅を十分に確保するために、現像装置凸部210の最大高さh1(h1〜h4:図7参照)、同220の最大高さh3および収容器凸部310の最大高さh2、同320の最大高さh4は、何れも好適には5mm以上である。
図7に示す接触部分の高さhcは、現像装置凸部210の最大高さh1、収容器凸部310の最大高さh2、および対向する現像装置180の長手方向の右側面と収容器300右内面の間の距離d(図7参照)を用いて、(1)式より求めることができる。
hc=h1+h2−d (1)
同様に、現像装置凸部220と収容器凸部320間の接触部分の高さhcも求めることができる。接触部分の高さhcは、接触時の振動の振幅に影響を与えることから、3mm以上が望ましい。
現像装置凸部210、220の材質は、好ましくは現像装置180のハウジングを形成する材料と同じであり、例えば、ポリスチレン、ABS樹脂等の樹脂よりなる。一方収容器凸部310、320材質は、例えば収容器300と同じ、ダンボール紙等で形成しても良いが、剛性を有する材料の方が、確実に振幅の大きな振動を発生させる。好適な材料として、ポリスチレン、ABS樹脂等の樹脂、アルミニウム合金等の金属である。これら凸部210、220、310,320は中空、中実どちらでもよい。
現像装置凸部210は、Y軸に垂直な平面で切断した面の形状(以下、単に「断面形状」という。)が台形であるが、この断面形状以外も可能である。図9(a)は、断面形状が図8の実施形態と異なる現像装置凸部410、420を有する現像装置400および断面形状が異なる収容器凸部510、520を有する収容器500を示す上面図である。現像装置凸部410、420ならびに収容器凸部510、520は、断面形状が半楕円である。また、現像ローラ182が下方向(X方向)に突出しているため、収容器凸部510の最大高さは、収容器凸部520の最大高さより高くなっている。
これ以外にも、現像装置400を図9(a)のZ方向どちらから引き出しても接触がスムースに行われるよう、現像装置凸部および収容器凸部は、凸部高さがZ方向に向かって徐々に大きくなり、最大高さに到達した後徐々に小さくなる断面形状であれば使用可能である。このような断面形状の他の例として、図示しないが、半円、三角形等がある。
次に、図9(a)の現像装置凸部410、420の配列について詳細を説明する。
収容器凸部510と520はZ方向が同じ位置に配置されているが、現像装置凸部410と420については、Z方向の位置が違う、いわゆる千鳥配置となっている。
図9(b)〜(e)に千鳥配置の現像装置凸部410と420を有する現像装置400を左(マイナスZ方向)に引き出した場合の振動発生について示す。現像装置400を引き出し左に移動すると、最初に現像装置凸部420と収容器凸部520間で接触が起こる。その際、図9(b)に示すように現像ロール182が収容器500の下側側面に接触するまで、現像装置400は下方向(図中白抜き矢印の方向)に移動する。その結果、現像装置には、上述の図8に示す実施形態と同様のZ方向の振動に加え、X方向の振動も加わる。
そして、図9(c)示すように、現像装置凸部420と収容器凸部520の最高高さを有する部分同士が接触するまで、収容器500はX方向に膨張し、現像装置400に締め付け力を与える。これに抗して現像装置180を引く抜くためさらに振動が発生する。
次に現像装置凸部410と収容器凸部510間で接触が起こる。その際に図9(d)に示すように現像装置凸部420が収容器500の側面に接触する、および/または収容器凸部520が現像装置400側面に接触するまで、現像装置400は上方向(図中白矢印の方向)に移動する。その結果、上述のようにZ方向のみならずX方向の振動も起こる。このように現像装置凸部410と420を千鳥配置とすることで図8の実施形態と比較し、現像装置凸部の数が10個から8個に減少しているにもかかわらず、接触回数を、4回から7回に増やすことができるというメリットがある。
次に、画像形成装置内で現像装置180を用いて画像を得る実施形態を示す。
図10は、本発明にかかる画像形成装置である4サイクル式のカラーレーザープリンタ100の概略断面図である。本発明は、例えばタンデム式のような4サイクル式以外のカラープリンタはもとよりモノクロ式プリンタに適用可能である。また、本発明の範囲には、プリンタ以外の画像形成装置が含まれ、そのような画像形成装置として、例えば、複写機、ファクシミリおよび、これらとプリンタとの複合機がある。
図上左側の回転支持装置(環状ラック)110の内部には、円周方向に向かって順に、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(K)の現像剤(トナー)をそれぞれ用いて対応する色のトナー像を作成する、本発明の実施形態1にかかる4つの現像装置180(180Y、180M、180C、180K)が、配置されている。
これら現像装置180は、プリンタ100内に設置される直前に収容器300より引き出され、その際に自動的に振動させられてトナー凝集が解消している。
カラーモードにおける画像形成動作の一例について簡単に説明する。所定の周速度で回転駆動されている感光体120の外周面が帯電器122により帯電される。次に、帯電された感光体120の外周面には、画像情報のうち黄色(イエロー)のトナーに関する画像情報に応じ、レーザー光152が露光装置150から投射され、静電潜像が形成される。予め、環状ラック110が回転し、当接している現像装置180Yの現像ローラ182から供給される黄色トナーにより、静電潜像は顕在化される。形成された黄色のトナー像は、感光体120の回転により一次転写領域に達すると、感光体120から中間転写ベルト130上へ転写(一次転写)される。
中間転写ベルト130に転写されることなく感光体120上に残留しているトナーは、感光体120とクリーニング部材124との接触部に達すると、クリーニング部材124で掻き取られ、感光体120の外周面から除去される。
続いて、イエロー以外の色についても、マゼンタ、シアン、ブラックの順で、同様の手順により感光体120上にそれぞれのトナー像が形成され、そして、中間転写ベルト130上に転写される。
中間転写ベルト130上に重ね合わされた4色のトナー像は、二次転写領域146に搬送される。一方、そのタイミングに合わせて、給紙カセット160に収容された用紙が、二次転写領域146に搬送される。そして、4色のトナー像が、二次転写領域146において中間転写ベルト130から用紙に二次転写される。4色のトナー像が転写された用紙は、搬送路164のさらに下流側(図の上方向)へ搬送され、定着ローラ170によってトナー像が用紙に定着された後、排紙ローラ172によって排紙部174に送り出される。二次転写領域146を通過した中間転写ベルト130は、クリーニング部材144で清掃される。その後、各感光体120及び中間転写ベルト130の回転駆動が停止される。
・実施形態2
図11は、本発明の実施形態2にかかる内箱600である。内箱600は、長手方向に沿った側面2面に一列に設置されている内箱凸部610、620を有する。この内箱600を用いることで、現像装置凸部を設ける必要がなく、例えば図3に示す従来の現像装置700でもトナーの凝集を解消することができる。
すなわち、内箱600は、例えばその下面より現像装置700を挿入することで、その内部に現像装置700を収容することができる。そして、例えば図4に示す収容器300と同様に収容器凸部310と収容器凸部320を有する収容器を外箱として用いる。この外箱の中に、内部に現像装置700を有する内箱600を収容する。収容の方法については、図4の実施形態で現像装置凸部210,220を有する現像装置180を挿入するのと同じく、上面側より挿入後、上面および側面を閉じる方法を用いることができる。
内箱凸部610、620の形状、配置、数は、実施形態1の現像装置凸部210、220または410、420と同じである。材質については、ダンボール紙でも良いが、好適には接触時に該凸部が潰れることなく、振幅の大きな振動を発生するために、スチレン樹脂やABS樹脂等の樹脂やアルミニウム等の金属のような剛性を有する材料よりなる。
外箱から内箱600を長手方向に引き出すことで内箱600の内箱凸部610と収容器凸部310または320間で接触が起こり、振動を生じる。この振動により現像装置700内のトナーの凝集が解消される。
本発明にかかる現像装置の斜視図である。 本発明にかかる現像装置の断面図である。 従来技術にかかる現像装置の斜視図である。 本発明にかかる収容器の斜視図である。 本発明にかかる収容器の外観斜視図である。 本発明にかかる内部に現像装置を収容する収容器の斜視図である。 本発明にかかる内部に現像装置を収容する収容器の側面図である。 本発明にかかる内部に現像装置を収容する収容器の(a)上面図、(b)〜(d)現像装置の移動に伴う現像装置凸部と収容器凸部の位置関係を示す上面図である。 本発明にかかる内部に現像装置を収容する収容器の(a)上面図、(b)〜(e)現像装置の移動に伴う現像装置凸部と収容器凸部の位置関係を示す上面図である。 本発明にかかる画像形成装置の断面図である。 本発明にかかる画像装置を収容する内箱の斜視図である。
符号の説明
180 現像装置、182 現像ローラ、210,220 現像装置凸部

Claims (9)

  1. 静電潜像担持体にトナーを供給する現像装置であって、
    該現像装置は、トナーを収容するトナー収容部と、
    該現像装置が収容された収容器から引き出される引き出し方向に沿って一列に表面に設けられた複数の現像装置凸部と、を含み、
    該現像装置を該収容器から引出した際に、該現像装置凸部が、該収容器の内部に設けられた収容器凸部に接触するようにしたことを特徴とする現像装置。
  2. 上記現像装置凸部が、上記現像装置の対向する2つの面にそれぞれ3つ以上列状に形成され、該現像装置凸部の高さが、上記引き出し方向と逆方向に向かって徐々に高くなり、最大高さが5mmを超えることを特徴とする請求項1に記載の現像装置。
  3. 請求項1または2のいずれかに記載の現像装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。
  4. 現像装置を収容する収容器であって、
    該収容器は、該現像装置が収容器から引き出される引き出し方向に沿って列状に内部に設けられた複数の収容器凸部を含み、
    該現像装置を該収容器から引出した際に、該収容器凸部が、該現像装置の表面に設けられた現像装置凸部に接触するようにしたことを特徴とする収容器。
  5. 上記収容器凸部が、上記収容器の対向する2つの面にそれぞれ3つ以上一列に形成され、該収容器凸部の高さが、上記引き出し方向に向かって徐々に高くなり、最大高さが5mmを超えることを特徴とする請求項4に記載の収容器。
  6. 現像装置を収容する収容器であって、
    対向する2面の外側にそれぞれ一列に並んだ複数の内箱凸部を有し、かつ内部に該現像装置を収容可能な内箱と、
    該内箱を内部に収容し、該内箱凸部が設けられた面と対向する面にそれぞれ一列に並んだ複数の外箱凸部を有する外箱と、を含み、
    該内箱凸部と該外箱凸部は、該内箱が該外箱から引き出される引き出し方向に沿って配置され、該内箱を該外箱から引き出した際に、該内箱凸部が該外箱凸部に接触するようにしたことを特徴とする収容器。
  7. 上記内箱凸部および/または上記外箱凸部の高さが、上記引き出し方向または/および逆方向に向かって徐々に高くなり、最大高さが5mmを超えることを特徴とする請求項6に記載の収容器。
  8. 内部に現像装置を収容し、該現像装置が引き出される引き出し方向に沿って一列に内部に設けられた複数の収容器凸部を含む収容器と、
    トナーを収容するトナー収容部と、該引き出し方向に沿って一列に表面に設けられた複数の現像装置凸部と、を有する現像装置と、を含み、
    該現像装置を該収容器から引出した際に、該現像装置凸部が、該収容器凸部に接触するようにしたことを特徴とする現像装置収容体。
  9. 対向する2面の外側にそれぞれ一列に並んだ複数の内箱凸部を有し、かつ内部に現像装置を収容可能な内箱と、
    該内箱を内部に収容し、該内箱凸部が設けられた面と対向する面にそれぞれ一列に並んだ複数の外箱凸部を有する外箱と、を含み、
    該内箱凸部と該外箱凸部は、該内箱が該外箱から引き出される引き出し方向に沿って配置され、該内箱を該外箱から引き出した際に、該内箱凸部が該外箱凸部に接触するようにした収容器と、
    該内箱内に収容された現像装置と、を含む現像装置収容体。

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