JP2021012232A - 現像剤収容器、画像形成装置 - Google Patents

現像剤収容器、画像形成装置 Download PDF

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Abstract

【課題】帯電部材の表面への異物の堆積による異常画像の形成を防止することを課題とする。【解決手段】容器本体51と、感光体ドラム2に当接して感光体ドラム2を帯電させるための帯電ローラ3と、帯電ローラ3を保持する保持枠体54と、保持枠体54を押圧し、帯電ローラ3を感光体ドラム2に押し当てるためのトーションスプリング55とを備えたトナーカートリッジ50であって、保持枠体54は長手状部材であり、その一方側が容器本体51に取り付けられ、その他方側で帯電ローラ3を保持するものである。【選択図】図3

Description

本発明は、現像剤収容器および現像剤収容器を備えた画像形成装置に関する。
電子写真方式の画像形成装置では、表面移動する感光体ドラム等の像担持体の表面を、帯電ローラなどの帯電部材によって帯電させて静電潜像を形成した後、静電潜像にトナー等の現像剤を付着させて現像剤像とし、現像剤像を記録媒体や中間転写体等の被転写材に転写する。
感光体ドラムに接触してその表面を帯電させる帯電部材は、繰り返しの使用により帯電部材の表面に外添剤等の異物が付着し堆積する。そして、帯電部材に異物が堆積することにより、スジ画像などの異常画像の原因となってしまう。このような帯電部材への異物の付着に対して、帯電部材をクリーニングするためのクリーニング部材を設ける対策が従来から知られている。
例えば特許文献1(特開第2012−53370号公報)の画像形成装置では、感光体、帯電ローラ、帯電ローラ清掃部材、クリーニングブレード等が一体の感光体ユニットを形成しており、帯電ローラ清掃部材により、帯電ローラ表面の異物が取り除かれる。
上記のようなクリーニング部材を設ける対策以外にも、帯電部材表面に異物が堆積し、異常画像の原因となることを防止するための対策が求められていた。
上記の課題を解決するため、本発明は、容器本体と、像担持体に当接して、像担持体を帯電させるための帯電部材と、前記帯電部材を保持する保持部材と、前記保持部材を押圧し、前記帯電部材を前記像担持体に押し当てるための押圧部材とを備えた現像剤収容器を特徴とする。
本発明によれば、帯電部材の表面への異物の堆積を抑制することができる。
画像形成装置の概略構成図である。 上記画像形成装置の上部カバーを開いた状態を示す図である。 プロセスカートリッジおよびトナーカートリッジを示す断面図である。 保持枠体およびその周辺部材の斜視図である。 画像形成装置にガイド部を設けた構成のプロセスカートリッジおよびトナーカートリッジを示す断面図である。 クリーニングローラを設けた構成のプロセスカートリッジおよびトナーカートリッジを示す断面図である。 図6における保持枠体およびその周辺部材の斜視図である。 保持枠体を含むトナーカートリッジの変形例を示す斜視図である。 保持枠体を含むトナーカートリッジの変形例を示す斜視図である。 保持枠体を含むトナーカートリッジの変形例を示す斜視図である。 保持枠体を含むトナーカートリッジの変形例を示す斜視図である。
以下、本発明に係る実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、各図中、同一又は相当する部分には同一の符号を付しており、その重複説明は適宜に簡略化ないし省略する。
まず、図1を参照して、本発明の実施の一形態であるカラーレーザープリンタの全体構成及び動作について説明する。ただし、本発明はこれに限定されるものではない。モノクロプリンタや、その他のプリンタ、複写機、ファクシミリ、あるいはこれらの複合機等の画像形成装置にも本発明の構成を適用可能である。
図1に示すように、カラーレーザープリンタの装置本体(画像形成装置本体)100には、画像形成ユニットとしての4つのプロセスカートリッジ1Y,1M,1C,1Bkが着脱可能に装着されている。各プロセスカートリッジ1Y,1M,1C,1Bkは、カラー画像の色分解成分に対応するイエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(Bk)の異なる色のトナー(現像剤)を収容している以外は同様の構成となっている。
具体的には、各プロセスカートリッジ1Y,1M,1C,1Bkは、像担持体としてのドラム状の感光体ドラム2と、感光体ドラム2の表面を帯電させる、帯電部材としての帯電ローラ3等を備えた帯電装置と、感光体ドラム2上の潜像にトナーを供給する現像装置4と、感光体ドラム2の表面をクリーニングするためのクリーニングブレード5等を備えたクリーニング装置などで構成されている。なお、図1では、イエローのプロセスカートリッジ1Yが備える感光体ドラム2、帯電ローラ3、現像装置4、クリーニングブレード5のみに符号を付しており、その他のプロセスカートリッジ1M,1C,1Bkにおいては符号を省略している。また、本実施形態では、現像剤としてトナーから成る一成分現像剤を用いている。ただし、現像剤は、これに限らず、トナーとキャリアから成る二成分現像剤であってもよい。
各プロセスカートリッジ1Y,1M,1C,1Bkが有する4つの現像装置4の上方には、それぞれ、各現像装置4に補給するためのトナーを収容した、現像剤収容器としてのトナーカートリッジ50が配設されている。
また、各トナーカートリッジ50の下方付近には、各プロセスカートリッジ1Y,1M,1C,1Bkの感光体ドラム2の表面を露光する露光装置6が配設されている。露光装置6は、光源、ポリゴンミラー、f−θレンズ、反射ミラー等を有し、画像データに基づいて各感光体ドラム2の表面へレーザー光を照射するようになっている。
また、装置本体100の上部には、支点110を中心に回動することにより上下方向に開閉可能な上部カバー109、および、支点117を中心に回動することにより上下方向に開閉可能な内部カバー116が設けられている。
上記各プロセスカートリッジ1Y,1M,1C,1Bkの下方には、転写装置7が配設されている。転写装置7は、転写体としての無端状のベルトから構成される中間転写ベルト8を有する。中間転写ベルト8は、駆動ローラ9と従動ローラ10に張架されており、駆動ローラ9が図の反時計回りに回転することによって、中間転写ベルト8は図の矢印に示す方向に周回走行(回転)するように構成されている。
4つの感光体ドラム2に対向した位置に、一次転写手段としての4つの一次転写ローラ11が配設されている。各一次転写ローラ11はそれぞれの位置で中間転写ベルト8の内周面を押圧しており、中間転写ベルト8の押圧された部分と各感光体ドラム2とが接触する箇所に一次転写ニップが形成されている。各一次転写ローラ11は、電源に接続されており、所定の直流電圧(DC)及び/又は交流電圧(AC)が一次転写ローラ11に印加されるようになっている。
また、駆動ローラ9に対向した位置に、二次転写手段としての二次転写ローラ12が配設されている。この二次転写ローラ12は中間転写ベルト8の外周面を押圧しており、二次転写ローラ12と中間転写ベルト8とが接触する箇所に二次転写ニップが形成されている。二次転写ローラ12は、一次転写ローラ11と同様に、電源に接続されており、所定の直流電圧(DC)及び/又は交流電圧(AC)が二次転写ローラ12に印加されるようになっている。
また、中間転写ベルト8の図の右端側の外周面には、中間転写ベルト8の表面をクリーニングするベルトクリーニング装置13が配設されている。このベルトクリーニング装置13から伸びた廃トナー移送ホースは、転写装置7の下方に配設された廃トナー収容器14の入口部に接続されている。
装置本体100の下部には、記録媒体としての用紙Pを収容する給紙カセット15が配設されている。給紙カセット15には、収容されている用紙Pを送り出す給紙ローラ16が設けてある。一方、装置本体100の上部には、用紙Pを外部へ排出するための一対の排紙ローラ17が配設されている。また、排紙ローラ17によって排出された用紙Pをストックするための排紙トレイ18が、上部カバー109に設けられている。
装置本体100内には、用紙Pを給紙カセット15から二次転写ニップを通って排紙トレイ18へ搬送するための搬送路Rが配設されている。搬送路Rにおいて、二次転写ローラ12の位置よりも用紙搬送方向上流側には、搬送タイミングを計って用紙Pを二次転写ニップへ搬送する搬送手段としての一対のレジストローラ19が配設されている。また、二次転写ローラ12の位置よりも用紙搬送方向下流側には、定着装置20が配設されている。
上記画像形成装置は以下のように動作する。
作像動作が開始されると、各プロセスカートリッジ1Y,1M,1C,1Bkの感光体ドラム2が図1の時計回りに回転駆動され、帯電ローラ3によって各感光体ドラム2の表面が所定の極性に一様に帯電される。画像読取装置によって読み取られた原稿の画像情報に基づいて、露光装置6から各感光体ドラム2の帯電面にレーザー光が照射されて、各感光体ドラム2の表面に静電潜像が形成される。このとき、各感光体ドラム2に露光する画像情報は所望のフルカラー画像をイエロー、マゼンタ、シアン及びブラックの色情報に分解した単色の画像情報である。このように感光体ドラム2上に形成された静電潜像に、各現像装置4によってトナーが供給されることにより、静電潜像はトナー画像として顕像化(可視像化)される。
続いて、中間転写ベルト8を張架する駆動ローラ9が回転駆動し、中間転写ベルト8を図の矢印の方向に周回走行させる。また、各一次転写ローラ11に、トナーの帯電極性と逆極性の定電圧又は定電流制御された電圧が印加されることによって、各一次転写ローラ11と各感光体ドラム2との間の一次転写ニップにおいて転写電界が形成される。そして、各感光体ドラム2上の各色のトナー画像が、上記一次転写ニップにおいて形成された転写電界によって、中間転写ベルト8上に順次重ね合わせて転写される。かくして中間転写ベルト8はその表面にフルカラーのトナー画像を担持する。また、中間転写ベルト8に転写しきれなかった各感光体ドラム2上のトナーは、クリーニングブレード5によって除去される。
一方、給紙カセット15では、給紙ローラ16が回転することにより、収容されている用紙Pが搬送路Rへ送り出される。搬送路Rへ送り出された用紙Pは、レジストローラ19によってタイミングを計られて、二次転写ローラ12と中間転写ベルト8との間の二次転写ニップに送られる。このとき二次転写ローラ12には、中間転写ベルト8上のトナー画像のトナー帯電極性と逆極性の転写電圧が印加されており、これにより、二次転写ニップに転写電界が形成されている。そして、二次転写ニップに形成された転写電界によって、中間転写ベルト8上のトナー画像が用紙P上に一括して転写される。また、転写後の中間転写ベルト8上に残留するトナーは、ベルトクリーニング装置13によって除去され、除去されたトナーは、廃トナー収容器14へ搬送され回収される。
その後、トナー画像が転写された用紙Pは、定着装置20へと搬送され、定着装置20において用紙P上のトナー画像が当該用紙Pに定着される。そして、用紙Pは、一対の排紙ローラ17によって装置外に排出され、排紙トレイ18上にストックされる。
次に、トナーカートリッジ50の装置本体100に対する着脱構造について、図1、図2を用いて説明する。
図1に示すように、内部カバー116は、装置本体100に対して支点117を中心に回動することにより上下方向に開閉可能に取り付けられている。内部カバー116上には、各色のトナーを収容したトナーカートリッジ50が装着可能となっている。トナーカートリッジ50は、図2に示すように、上部カバー109を開いた状態で着脱可能となる。また、図2の状態からさらに内部カバー116を開放することにより、トナーカートリッジ50を装着したままプロセスカートリッジ1や感光体ドラム2を交換することができる。
以上の説明は、用紙Pにフルカラー画像を形成するときの画像形成動作であるが、4つのプロセスカートリッジ1Y,1M,1C,1Bkのいずれか1つを使用して単色画像を形成したり、2つ又は3つのプロセスカートリッジを使用して、2色又は3色の画像を形成したりすることも可能である。
次に、プロセスカートリッジ1(例えば、プロセスカートリッジ1Y)およびトナーカートリッジ50のより詳細な構成について説明する。
図3に示すように、プロセスカートリッジ1は、現像装置4と、感光体ドラム2と、クリーニングブレード5等を有する。また現像装置4の上部には、トナーカートリッジ50が設けられる。
感光体ドラム2およびクリーニングブレード5は、共通のフレーム21によって保持されている。
現像装置4は、トナーを収容する現像ハウジング40と、トナーを担持する現像剤担持体としての現像ローラ41と、現像ローラ41にトナーを供給する現像剤供給部材としての供給ローラ42と、現像ローラ41上に担持されたトナー量を規制する規制部材としての現像ブレード43と、トナーを搬送する2つの搬送スクリュー44,45等を有する。
図3を参照しつつ、現像装置4における現像動作について説明する。
作像動作開始の指示があり、現像ローラ41と供給ローラ42が回転を開始すると、供給ローラ42によって現像ローラ41の表面にトナーが供給され担持される。現像ローラ41上に担持されたトナーは、現像ローラ41と現像ブレード43とのニップ部を通過することにより、トナー層の厚さが規制されると同時に摩擦荷電させられる。そして、現像ローラ41上のトナーが感光体ドラム2との対向位置(現像領域)に搬送されると、トナーが感光体ドラム2上の静電潜像へ静電的に転移してトナー画像が形成される。
トナーカートリッジ50は、その内部にトナーを収容する空間を有する容器本体51と、容器本体51内のトナーを撹拌する、撹拌部材としてのアジテータ52と、図3の紙面に垂直な方向に延在して設けられた、搬送部材としての搬送スクリュー53と、保持部材としての保持枠体54等を有する。アジテータ52および搬送スクリュー53は容器本体51内に設けられる。また容器本体51の現像装置4に対向する位置には、容器本体51内のトナーを外部へ排出する排出口51aが設けられる。
トナー量検知機構により、現像ハウジング40内のトナー量が基準量以下になったことが検知されると、トナーカートリッジ50内の搬送スクリュー53およびアジテータ52が回転を開始する。搬送スクリュー53の回転によってトナーが排出口51aへ向かって搬送され、排出口51aから現像ハウジング40内にトナーが補給される。また、アジテータ52の回転によって、トナーカートリッジ50内のトナーが撹拌され、トナーが搬送スクリュー53の回転領域に移送される。現像ハウジング40内のトナー量が所定の基準値よりも多くなると、搬送スクリュー53とアジテータ52の回転駆動が停止してトナー補給が終了する。
また図4に示すように、保持枠体54は一対の長手状部材であり、その一端54aに帯電ローラ3のそれぞれ軸部が挿入されている。言い換えると、保持枠体54は、帯電ローラ3を軸方向の両側から保持する一対のアーム状の部材である。
図3に示すように、保持枠体54の他端54bが容器本体51に取り付けられている。保持枠体54の他端54bには押圧部材としてのバネ55が設けられる。本実施形態では、バネ55はトーションスプリングである。バネ55の一端55aが容器本体51に固定され、他端55bが保持枠体54に設けられた当接部54cに当接している。バネ55の弾性復帰力により、保持枠体54は図3の反時計回りに回転する方向の力を受ける。これにより、帯電ローラ3が感光体ドラム2に押し付けられ、良好な接触状態を形成することができる。
また、容器本体51には回転止め部材56が取り付けられている。回転止め部材56は、保持枠体54に対して、バネ55の保持枠体54に対する加圧方向の下流側に設けられる。
回転止め部材56は保持枠体54に当接して保持枠体54の回転範囲を規制する部材である。例えば、トナーカートリッジ50のプロセスカートリッジ1に対する組み付け時で、帯電ローラ3が感光体ドラム2に当接する以前には、バネ55の弾性復帰力によって回転する保持枠体54の回転力を、感光体ドラム2が受けることができない。従って、上記の位置に回転止め部材56を設けることで、保持枠体54が必要以上に回転することを防止できる。
本実施形態では、トナーカートリッジ50に設けられた保持枠体54に帯電ローラ3を設けることで、トナーカートリッジ50を交換するタイミングで帯電ローラ3も新しいものに交換することができる。例えば、本実施形態と異なり、感光体ドラム2を保持するフレーム21に帯電ローラ3を保持させる構成と比較すると、感光体ドラム2の交換のタイミングよりもトナーカートリッジ50の交換のタイミングの方が早いため、より早期に帯電ローラ3を交換することができる。従って本実施形態の構成では、経時で発生するトナーの外添剤などの異物が帯電ローラ3に付着することで生じる異常画像の発生を未然に防ぐことができる。
感光体ドラム2とクリーニングブレード5を保持するフレーム21には、保持枠体54をその挿入方向へガイドし、帯電ローラ3を適切な位置へ配置するためのガイド部22が設けられる。ガイド部22を設けることにより、保持枠体54の図の左方向への位置ズレを規制し、帯電ローラ3とクリーニングブレード5との接触を防止する。これにより、帯電ローラ3が傷つくことを防止できる。
上記のガイド部22に代えて、画像形成装置の本体側筐体にガイド部を設けることもできる。また、ガイドする対象は保持枠体54に限らず、帯電ローラ3の保持枠体54を貫通した軸部分(図4参照)であってもよい。例えば、図5に示す画像形成装置では、装置本体100に帯電ローラ3の軸部をガイドするガイド形状101(ガイド部101)が設けられる。ガイド形状101は、帯電ローラ3の取付位置(感光体ドラム2に摺動する位置)へ向けて、その通路が狭まっていく形状をしている。ガイド形状101を設けることにより、トナーカットリッジ50の交換時など、トナーカートリッジ50をプロセスカートリッジ1に組み付ける際に、帯電ローラ3の軸部をガイド部101にガイドさせ、帯電ローラ3および帯電ローラ3を保持する保持枠体54を円滑に適切な位置に配置することができる。従って、トナーカートリッジ50の組み付け性が向上し、帯電ローラ3を適切に感光体ドラム2に当接させることができる。
また、帯電ローラ3表面をクリーニングするクリーニングローラを設けた構成であってもよい。例えば、図6および図7に示す画像形成装置には、帯電ローラ3に当接する、クリーニング部材としてのクリーニングローラ23が設けられる。
クリーニングローラ23は、帯電ローラ3と同様に、保持枠体54にその軸部を保持されており、軸部を中心に回転可能に設けられる。クリーニングローラ23は、回転する帯電ローラ3と摺動し、帯電ローラ3の表面に付着した異物を取り除くことができる。
また本実施形態では、前述のように、帯電ローラ3を保持する保持枠体54をトナーカートリッジ50に設けることで、帯電ローラ3の交換頻度を高めている。これに加えて、帯電ローラ3をクリーニングするクリーニングローラ23を設けることで、帯電ローラ3の表面への異物の付着による異常画像の形成をより確実に防止することができる。
また、保持枠体51内に、帯電ローラ3を感光体ドラム2に押し付けるための押圧部材を設けてもよい。
例えば図8に示すように、本実施形態では、保持枠体54が、一端側54aにスライド孔54dを有する。スライド孔54dには、押圧部材としてのバネ57が設けられる。また帯電ローラ3の軸部の両端は軸受58によって支持されており、軸受58は、スライド孔54d内をスライド可能に保持枠体54によって保持されている。
バネ57は、保持枠体54に固定される側とは反対側の端部が軸受58に固定されており、軸受58を保持枠体54の一端側の方向へ付勢している(図の矢印方向参照)。このバネ57の付勢力により、帯電ローラ3を感光体ドラム2(図5参照)の側へ押圧し、帯電ローラ3と感光体ドラム2との接触状態を安定させ、両者のより安定した連れ回り状態を形成することができる。
また図9に示すように、上記の構成にさらにクリーニングローラ23を設けてもよい。この場合、図9に示すように、軸受58は帯電ローラ3およびクリーニングローラ23の軸部を支持する。そして、バネ57によって、帯電ローラ3およびクリーニングローラ23が共に感光体ドラム2の側へ押圧される。これにより、帯電ローラ3と感光体ドラム2、そして、帯電ローラ3とクリーニングローラ23の良好な接触状態を形成することができる。
さらに異なる構成の保持枠体54およびその周辺の構成について、図10を用いて説明する。
図10に示すように、本実施形態では、帯電ローラ3の軸部を支持する軸受59が保持枠体54に保持される。より詳細には、軸受59はその一端側で帯電ローラ3の軸部を保持される。また、軸受59の他端側の孔部に、保持枠体54の一端側54aに設けられた軸部が挿入されることで、保持枠体54に取り付けられている(保持されている)。軸受59は、保持枠体54に保持された他端側を中心に、保持枠体54に対して回転可能に設けられる。
軸受59と保持枠体54との間には、押圧部材としてのバネ60が設けられる。バネ60はトーションスプリングであり、その一端60aが保持枠体54の孔部に挿入されて保持枠体54の内側の壁面部に当接し、その他端60bが軸受59の孔部に挿入されて軸受59の内側の壁面部に当接する。このような構成により、バネ60の弾性復帰力によって軸受59および帯電ローラ3を時計回りの方向へ付勢している(図の矢印方向参照)。このバネ60の付勢力により、帯電ローラ3を感光体ドラム2(図5参照)の側へ押圧し、帯電ローラ3と感光体ドラム2との接触状態を安定させ、両者のより安定した連れ回り状態を形成することができる。
また図11に示すように、上記の構成にさらにクリーニングローラ23を設けてもよい。この場合、図11に示すように、軸受59が帯電ローラ3およびクリーニングローラ23の軸部を支持する。このような構成でも、バネ60の付勢力により、帯電ローラ3を感光体ドラム2(図5参照)の側へ押圧することができる。
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加え得ることは勿論である。
記録媒体としては、用紙P(普通紙)の他、厚紙、はがき、封筒、薄紙、塗工紙(コート紙やアート紙等)、トレーシングペーパ、OHPシート、プラスチックフィルム、プリプレグ、銅箔等が含まれる。
1 プロセスカートリッジ
2 感光体ドラム(像担持体)
3 帯電ローラ(帯電部材)
4 現像装置
22 ガイド部
23 クリーニングローラ(クリーニング部材)
50 トナーカートリッジ(現像剤収容器)
51 容器本体
54 保持枠体(保持部材)
55 バネ(押圧部材)
56 回転止め部材
57 バネ(押圧部材)
58 軸受
59 軸受
60 バネ(押圧部材)
100 画像形成装置本体
101 ガイド形状(ガイド部)
P 用紙(記録媒体)
特開第2012−53370号公報

Claims (8)

  1. 容器本体と、
    像担持体に当接して、像担持体を帯電させるための帯電部材と、
    前記帯電部材を保持する保持部材と、
    前記保持部材を押圧し、前記帯電部材を前記像担持体に押し当てるための押圧部材とを備えた現像剤収容器。
  2. 容器本体と、
    軸部を有し、像担持体に当接して像担持体を帯電させるための帯電部材と、
    前記軸部の軸線方向の端部を保持する軸受と、
    前記軸受を保持する保持部材と、
    前記軸受を押圧し、前記帯電部材を前記像担持体に押し当てるための押圧部材とを備えた現像剤収容器
  3. 前記軸受はその一方側に前記帯電部材の軸部を保持し、他方側で前記保持部材に保持され、当該他方側を中心にして前記保持部材に対して回転可能に設けられ、
    前記押圧部材が前記軸受を押圧することで、前記軸受がその他方側を中心にして回転し、前記帯電部材を前記像担持体に押し当てる請求項2記載の現像剤収容器。
  4. 前記保持部材は、長手状部材であり、その一方側が前記容器本体に取り付けられ、その他方側で前記帯電部材を直接保持する、あるいは、他の部材を介して前記帯電部材を間接的に保持する請求項1から3いずれか1項に記載の現像剤収容器。
  5. 前記帯電部材に当接し、前記帯電部材をクリーニングするためのクリーニング部材をさらに有する請求項1から4いずれか1項に記載の現像剤収容器。
  6. 請求項1から5いずれか1項に記載の現像剤収容器が着脱可能に設けられた画像形成装置。
  7. 前記保持部材を所定の取付位置の方へガイドするためのガイド部を有する請求項6記載の画像形成装置。
  8. 前記帯電部材は軸部を有し、
    前記軸部をガイドし、前記帯電部材を所定の取付位置へガイドするためのガイド部を有する請求項6記載の画像形成装置。
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Citations (4)

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