JP2017090706A - 現像装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】現像ローラ（現像剤担持体）周囲の開口部から現像装置外にトナー（現像剤）が噴出することを防止できる現像装置を提供する。
【解決手段】トナーボトルの回転駆動を受けてポンプを動作させ、トナーボトルの内圧上昇により、トナーと空気をトナー排出口から搬送路を経てトナー収容部に排出させる現像装置において、トナー収容部は容器部９８と蓋部９９とを有し、蓋部９９はスポンジ部材１０１を保持し、トナー収容部の内圧の上昇によって蓋部９９とスポンジ部材１０１が上位に変位したとき、蓋部９９と容器部９８との間で開口して内圧の上昇を調整する通気路２００を形成する。
【選択図】図７

Description

本発明は、電子写真方式を用いて記録媒体に画像を形成する電子写真複写機などの画像形成装置に組み込まれる現像装置に関する。

画像形成装置に用いられる現像装置としては、ユーザによってセットされたトナーボトル（現像剤補給容器）から、画像形成に伴い消費されるトナー（現像剤）が補給される構成がある。特に、トナーボトル近傍に往復動に伴う容積可変式のポンプを設け、このポンプによって押し出される空気と共にトナーをトナーボトルから搬送路を介して現像装置に補給する構成がある。このようにポンプを用いてトナーボトルからトナーを空気圧で排出することにより、トナーを排出するための排出口を小さくすることができ、大口径の排出口からトナーが漏れてトナーボトルに付着することを無くしてトナーボトル交換時の汚れを防止できる。

上記の様にポンプの空気流によりトナーを現像装置に補給する構成の場合、ポンプ動作時に空気とトナーが現像装置内に噴出されるために現像装置の内圧が上昇する。現像装置の内圧が上昇すると、現像装置の内外で気圧差が生じることにより、現像装置内外の境界にある現像ローラ（現像剤担持体）に担持されたトナーに圧力がかかってトナーが現像装置外に噴出するおそれがある。この場合、噴出したトナーが画像形成装置内に飛散してシートを搬送する搬送ガイドに付着し、その付着トナーが搬送されるシートを汚すことで画像品位低下に繋がる。

これに対し、例えばトナー搬送路の容積を大きくすることで現像装置の内圧の上昇を抑制することができる。しかし、トナー搬送路の容積を大きくするにはスペースが必要となるため、現像装置や画像形成装置の大型化につながってしまう。

そこで本発明の目的は、現像ローラ（現像剤担持体）周囲の開口部から現像装置外にトナー（現像剤）が噴出することを防止できる現像装置を提供することを目的とする。

この目的を達成するために、本発明に係る現像装置は、補給される現像剤を収容する現像剤収容部と、前記現像剤収容部の内圧の上昇によって変位して前記内圧の上昇を調整する開口を形成する、前記現像剤収容部を覆うカバー部材と、を有することを特徴とする。

本発明によれば、現像剤担持体周囲の開口部から現像剤が噴出することを防止できる。

本発明の第１実施形態に係る画像形成装置の断面概略図である。 本発明の第１実施形態に係る現像装置とトナー補給機構の斜視図である。 本発明の第１実施形態に係る現像装置とトナー補給機構の断面概略図である。 本発明の第１実施形態に係る搬送路の断面概略図である。 本発明の第１実施形態に係る現像装置の蓋の開閉時双方の斜視図である。 本発明の第１実施形態に係る現像装置の断面概略図である。 本発明の第１実施形態に係る現像装置の減圧部の拡大断面図である。 本発明の変形例に係る現像装置の蓋の開閉時双方の斜視図である。 本発明の変形例に係る現像装置の断面概略図である。 本発明の変形例に係る現像装置の減圧部の拡大断面図である。 本発明の変形例に係る現像装置の減圧部の斜視図である。

（第１実施形態）
＜画像形成装置＞
以下、まず本発明の第１実施形態に係る画像形成装置Ａの全体構成を画像形成時の動作とともに図面を参照しながら説明する。

図１に示す様に、画像形成装置Ａはシートにトナー像を転写する画像形成部と、画像形成部へシートを供給するシート給送部と、シートにトナー像を定着する定着部と、原稿の画像を読み取る画像読取部を備える。

シート給送部は、シートを積載するシート積載部２１と、シート積載部２１に積載されたシートをピックアップするピックアップローラ２２と、ピックアップされたシートのうち重送されたシートを１枚に分離して給送する分離給送ローラ対２３とを備えている。また画像形成装置Ａの側面には、シートを手差しして給送可能な手差し給送部２４を備えている。

画像形成部は、感光体ドラム３１（像担持体）、帯電ローラ３２、現像装置９０、転写ローラ３５、レーザスキャナユニット３３などを備えている。

画像形成に際しては、制御部（不図示）がプリント信号を発すると、ピックアップローラ２２及び分離給送ローラ対２３によりシート積載部２１に積載収納されたシートが引き出される。その後、シートは搬送ローラ１０及びレジストローラ１１によって画像形成部に送り出される。

一方、画像形成部においては、帯電ローラ３２に帯電バイアスが印加されることにより、帯電ローラ３２と接触する感光体ドラム３１の表面が帯電させられる。

その後、レーザスキャナユニット３３が内部に備える光源（不図示）からレーザ光を出射し、画像読取部に設けられたスキャナ６２から送信された画像情報の信号に応じてレーザ光を感光体ドラム３１に照射する。これにより、感光体ドラム３１の電位が部分的に低下して画像情報に応じた静電潜像が感光体ドラム３１の表面上に形成される。

その後、現像装置９０が備える現像ローラ９３に現像バイアスが印加されることにより、現像ローラ９３から感光体ドラム３１表面に形成された静電潜像にトナーを付着させてトナー像が形成される。感光体ドラム３１表面に形成されたトナー像は、それぞれ回転可能に設けられた感光体ドラム３１と転写ローラ３５との間に形成された転写ニップ部に送り込まれる。トナー像が転写ニップ部に到着すると、転写ローラ３５にトナーと逆極性の転写バイアスが印加されてトナー像がシートに転写される。

その後、トナー像が転写されたシートは定着装置４０に送られ、定着装置４０の加熱部と加圧部との間に形成された定着ニップ部において加熱・加圧され、トナー像がシートに定着される。その後、シートは排出ローラ５１によって搬送されて排出部５２に排出される。

またシートの表裏両面に画像形成を行う場合には、まず転写ニップ部で表面に画像が転写されたシートが、定着装置４０で画像が定着された後に中間排出ローラ対６によってシート反転装置５に送られる。その後、シートは搬送路切り替えフラッパー３、反転パス７を通過して反転ローラ対４によりシートの先端が一時的に装置外に排出される。その後、反転ローラ対４が逆回転してシートが再び装置内に引き込まれ、シートの裏面が感光体ドラム１側に向くようにして両面搬送ローラ対８によって再度転写ニップ部に搬送される。転写ニップ部に送り込まれたシートは、表面に画像形成したときと同様にシート裏面に画像が転写され、定着装置４０で画像が定着された後に排出ローラ５１によって排出部５２に排出される。

＜現像剤補給機構＞
次に、現像装置９０にトナーを補給するためのトナー補給機構３４の構成について説明する。本実施形態に係る現像装置９０は、図２に示す様に、トナーボトル７０（現像剤補給容器）を着脱自在に保持し、トナーボトル７０内のトナーを現像装置９０に補給するための搬送路８０を有するトナー補給機構３４と接続されている。

トナーボトル７０はボトル支持体７１に回転可能に支持され、内周面には螺旋状の凸部７２が形成されている。また、ボトル支持体７１の内部には内圧上昇手段として、伸縮することで容積が可変のポンプである蛇腹状のポンプ７３（ポンプ部材）が設けられている。

搬送路８０の内部には、図３に示す様に、回転可能に設けられた搬送路スクリュー８１を有する。なお、搬送路８０の筐体は、図４に示す様に、蓋部８２と容器部８３とが組み合わされて形成されている。また、これらの間には弾性部材であるスポンジ部材８４が挟み込まれている。

トナーの補給に際しては、トナーセンサ（不図示）がトナーを所定以下と判断したとき、制御部（不図示）の指示によりトナーボトル７０がモータなどの駆動源（不図示）から駆動力を受けて回転を開始する。これにより、凸部７２がボトル内に収容されたトナーをポンプ７３側に搬送する。

次に、トナーボトル７０の回転駆動を受けてポンプ７３が動作することで、トナーボトル７０とボトル支持体７１内の内圧が上昇してトナーと空気がトナー排出口７４から搬送路８０に排出される。搬送路８０に排出されたトナーは、搬送路スクリュー８１が回転することにより現像装置９０側に搬送される。その後、トナーは現像装置９０の長手方向一端部設けられたトナー補給口９１に搬送され、このトナー補給口９１からトナーが現像装置９０内に補給される。

＜現像装置＞
次に現像装置９０の構成について説明する。図５（ａ）は蓋部９９を閉めたときの現像装置９０の斜視図であり、図５（ｂ）は蓋部９９を開けたときの現像装置９０の斜視図である。図５（ａ）に示す様に、蓋部９９を閉めたときの現像装置９０は、容器部９８と蓋部９９とがビス１００により接合されている。また、Ｚ領域付近は後述する理由によりビスが打たれていない。

図６は現像装置９０の断面概略図である。図６に示す様に、現像装置９０は、容器部９８及び蓋部９９が接合されて、トナー補給機構３４により補給されたトナーを収容するトナー収容部１５０（現像剤収容部）が形成されている。すなわち、トナー収容部１５０はカバー部材としての容器部９８及び蓋部９９に覆われて形成されている。また現像装置９０は、現像スクリュー９２、現像ローラ９３（現像剤担持体）、撹拌搬送部材９４、現像ブレード９５などを有する。

現像ローラ９３は、内部に現像マグネット９７を備え、この現像マグネット９７の磁気吸引力によりトナーをローラ上に担持して、感光体ドラム１表面に形成された静電潜像にトナーを供給して現像を行う。また、現像ブレード９５は現像ローラ９３に担持されたトナーの層厚を規制する。

現像スクリュー９２はトナー補給口９１の直下に設けられ、回転することにより現像装置９０の長手方向一端側に補給されたトナーを長手方向他端側に搬送する。また、現像スクリュー９２に搬送されるトナーの一部は搬送中に撹拌搬送部材９４側に落下する。そして、撹拌搬送部材９４の回転によりトナーは撹拌されながら現像ローラ９３に供給される。

＜減圧部＞
次に、ポンプ７３の動作により上昇した現像装置９０（トナー収容部１５０）の内圧を低下させる減圧部９６について説明する。

図７は図６に示すＸ領域を拡大した図である。減圧部９６は、図７に示す様に、弾性部材であるスポンジ部材１０１を有する。このスポンジ部材１０１は、蓋部９９に両面テープにより取り付けられ、容器部９８と蓋部９９に挟み込まれている。なお、この減圧部９６の周囲（図５（ａ）のＺ領域）は前述した通りビス固定されておらず、減圧部９６における容器部９８と蓋部９９との接合力は、他の部分の接合力よりも小さくなっている。

ここで、現像装置９０の内圧は、現像ローラ９３を設けるための開口部を通じて現像装置９０内外が通気されているため、ポンプ７３の動作前は現像装置９０の内圧と外圧が同じ状態となっている。一方、上記通りポンプ７３が動作すると、トナー排出口７４から空気とトナーが送り込まれるため、現像装置９０の内圧が上昇して外圧よりも高い状態となる。

現像装置９０の内圧が外圧よりも大きくなると、その気圧差によって蓋部９９やスポンジ部材１０１は現像装置９０の外側に押圧された状態となる。このため、ポンプ７３の動作前には閉口していた減圧部９６は（図７（ａ）参照）、圧力により変位して蓋部９９が撓み、またスポンジ部材１０１が弾性変形する。これにより、現像装置９０（トナー収容部１５０）の内圧の上昇を調整する開口が形成される（図７（ｂ）参照）。そしてこの開口は、現像装置９０（装置本体）の内外を通気する通気路２００を形成する。

なお、この減圧部９６が開口するために必要な圧力は、現像ローラ９３に担持されたトナーが現像ローラ９３から分離されるのに必要な圧力より小さくなるように設定されている。従って、現像ローラ９３に担持されたトナーに圧力がかかってトナーが現像ローラ９３から分離されるよりも先に減圧部９６が開口して通気路２００から空気が抜ける。

このように減圧部９６において現像装置９０の内圧の上昇によって開口して通気路２００を形成することで、ポンプ７３が動作して現像装置９０内の内圧が上昇した場合でも、通気路２００から空気が抜けて現像装置９０内の内圧と外圧との差がなくなる。従って、現像ローラ９３に担持されたトナーが現像ローラ９３から分離して現像装置９０外に飛散することを防止でき、飛散トナーがシートを汚すことを防止して画像の品質が低下することを防止できる。

なお、現像ローラ９３に担持されたトナーが現像ローラ９３から分離されるのに必要な力は、現像ローラ９３に内包された現像マグネット９７の磁気吸引力やトナー粒子間の摩擦力、トナー粒子と現像ローラとの摩擦力などを考慮して求めることができる。

また減圧部９６は、空気が抜けて現像装置９０の内圧と外圧との差がなくなった後は蓋部９９の撓みが解消されて再び閉口する。従って、トナーが減圧部９６から現像装置９０外に漏れ出ることを防止することができる。

＜変形例＞
次に、本実施形態の変形例として、減圧部９６の形状を変更した構成を説明する。図８（ａ）は変形例に係る現像装置９０の蓋部９９を閉めたときの現像装置９０の斜視図であり、図８（ｂ）は蓋部９９を開けたときの現像装置９０の斜視図である。図８（ａ）に示す様に、蓋部９９を閉めたときの現像装置９０は、容器部９８と蓋部９９とがビス１００により接合されている。

図９は変形例に係る現像装置９０の断面概略図である。また、図１０は図９におけるＹ領域を拡大した拡大図である。ここで変形例に係る減圧部９６は、図１０に示す様に、スポンジ部材１０１（カバー部材）の下部に凹部１０３を有する。ここで、図１０（ａ）に示す様に、ポンプ７３が動作する前の減圧部９６は閉口状態となっている。一方、図１０（ｂ）に示す様に、ポンプ７３が動作して現像装置９０の内圧が上昇することによりスポンジ部材１０１に装置外側方向の圧力がかかると、スポンジ部材１０１が弾性変形（変位）して開口を形成し、通気路２００が形成される。このようにスポンジ部材１０１の下部に凹部１０３を設けることで、蓋部９９が撓まない場合でも開口や通気路２００を形成させることができるため、設計の幅が広がる。

また、減圧部９６の通気路２００からは空気とともに微量のトナーが出ていく可能性があり、これにより画像形成装置Ａ内にトナーを飛散させてしまうおそれがある。そこで、変形例に係る現像装置９０は、図１０及び図１１に示す様に、減圧部９６に箱型のトナー保持部１０２（現像剤保持部）を設けた。これにより、減圧部９６の通気路２００から出たトナーは自重により落下してトナー保持部１０２に保持され、空気のみを現像装置９０外に逃がすことができる。従って、画像形成装置Ａ内にトナーが飛散することを防止できる。

また減圧部９６は、空気が抜けて現像装置９０の内圧と外圧との差がなくなった後はスポンジ部材１０１が元の形状に戻るため再び閉口する。従って、トナーが減圧部９６から装置外に漏れ出ることを防止することができる。

なお上記構成では、ポンプ７３が動作することで搬送路８０内圧が上昇し、蓋部８２や容器部８３が外側に押圧された状態となってスポンジ部材８４が弾性変形することで、空気が搬送路８０外に漏れ出すことも考えられる。しかし、搬送路８０から空気が漏れ出すための圧力は、減圧部９６が開口するのに必要な圧力や現像ローラ９３に担持されたトナーが現像ローラ９３から分離されるのに必要な圧力よりも大きくなるように設定されている。このため、搬送路８０から空気が漏れ出すことはない。

また、減圧部９６は上記した構成に限らず、現像装置９０の内圧の上昇によって開口する構成であればよい。例えば、現像装置９０の筐体を可撓性部材を接合させて形成し、圧力がかかったときにその可撓性部材が弾性域内で撓んで開口する構成や、内圧の上昇に伴って開口する弁を設ける構成などでもよい。

また、減圧部９６や通気路２００は、本実施形態のように、トナー収容部に収容されるトナーから離れた位置にあることが好ましい。これにより、通気路２００からトナーが噴出することを防止することができる。

また、減圧部９６により調整される現像装置９０の内圧は、少なくても現像ローラ９３と開口との隙間からトナーが噴出されない圧まで減圧調整されることで、本発明の効果を得ることができる。

また、減圧部９６は必ずしも現像装置９０内にある必要はない。すなわち、ポンプ７３の動作によりトナーボトル７０からトナーが排出されるトナー排出口７４（排出部）よりも現像装置９０側、例えば搬送路８０に減圧部を設けても、上記同様の効果を得ることができる。

また、上記第１実施形態及び変形例では、画像形成装置Ａ本体に現像装置９０を装着する構成であるものの、本発明はこれに限られない。すなわち、感光体ドラム、帯電ローラ、現像装置、クリーニングブレードなどを有し、画像形成装置Ａに着脱可能なプロセスカートリッジに上記第１実施形態に係る現像装置９０を用いても、本発明の効果を得ることができる。

３…搬送路切り替えフラッパー
４…反転ローラ対
５…シート反転装置
６…中間排出ローラ対
７…反転パス
８…両面搬送ローラ対
１０…搬送ローラ
１１…レジストローラ
２１…シート積載部
２２…ピックアップローラ
２３…分離給送ローラ対
２４…手差し給送部
３１…感光体ドラム
３２…帯電ローラ
３３…レーザスキャナユニット
３４…トナー補給機構
３５…転写ローラ
４０…定着装置
５１…排出ローラ
５２…排出部
６２…スキャナ
７０…トナーボトル
７１…ボトル支持体
７２…凸部
７３…ポンプ
７４…トナー排出口
８０…搬送路
８１…搬送路スクリュー
８２…蓋部
８３…容器部
８４…スポンジ部材
９０…現像装置
９１…トナー補給口
９２…現像スクリュー
９３…現像ローラ
９４…撹拌搬送部材
９５…現像ブレード
９６…減圧部
９７…現像マグネット
９８…容器部
９９…蓋部
１００…ビス
１０１…スポンジ部材
１０２…トナー保持部
１０３…凹部
１５０…トナー収容部
２００…通気路
Ａ…画像形成装置

Claims (9)

1. 補給される現像剤を収容する現像剤収容部と、
   前記現像剤収容部の内圧の上昇によって変位して前記内圧の上昇を調整する開口を形成する、前記現像剤収容部を覆うカバー部材と、
   を有することを特徴とする現像装置。
2. 前記カバー部材が変位して形成する開口は、装置本体の内外を通気させる通気路を形成することを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
3. 前記通気路は前記現像剤収容部に収容される現像剤から離れた位置に形成されることを特徴とする請求項２に記載の現像装置。
4. 前記現像剤収容部は、現像剤を担持する現像剤担持体が装着される開口部を有し、
   前記カバー部材が変位することで調整する前記内圧は、装着された前記現像剤担持体と前記開口部との隙間から現像剤が噴出されない圧であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の現像装置。
5. 内圧が上昇することにより弾性変形して前記通気路を形成する弾性部材を有することを特徴とする請求項２に記載の現像装置。
6. 前記現像剤収容部は、現像剤を担持する現像剤担持体を有し、
   前記カバー部材の変位に要する力は、前記現像剤担持体に担持された現像剤が現像剤担持体から分離されるのに必要な力よりも小さいことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の現像装置。
7. 前記現像剤収容部の内圧を上昇させる内圧上昇手段は、前記現像剤収容部に現像剤を補給するときに容積が可変するポンプ部材であることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の現像装置。
8. 像担持体に形成された静電潜像に現像剤担持体から現像剤を供給して画像を形成する画像形成装置に装着されるプロセスカートリッジにおいて、
   静電潜像を形成する像担持体と、
   請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の現像装置であって、前記像担持体に形成された静電潜像を現像する現像装置と、
   を有することを特徴とするプロセスカートリッジ。
9. 画像を形成する画像形成部と、
   請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の現像装置と、
   を有することを特徴とする画像形成装置。

Images