JP4365969B2

JP4365969B2 - 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

Info

Publication number: JP4365969B2
Application number: JP2000014215A
Authority: JP
Inventors: 大輔阿部; 一夫茶谷
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2000-01-20
Filing date: 2000-01-20
Publication date: 2009-11-18
Anticipated expiration: 2020-01-20
Also published as: JP2001201931A; US20010009624A1; US6473585B2

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、現像剤収納容器、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に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、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これに作用するプロセス手段を一体化してカートリッジとし、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広く採用されている。
【０００３】
ところで、従来のプロセスカートリッジは現像容器とトナー収納容器及びクリーニング容器で構成されており、トナー収納容器から現像容器へのトナーの供給は撹拌部材によって崩されたトナーが自重によって落下することによって行われていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のプロセスカートリッジにおいては以下のような問題があった。
【０００５】
即ち、トナー収納容器を大容量化する場合、トナーの重量が増してトナー重量によってトナーの循環が悪くなり、現像性の条件が厳しくなる等の弊害が起こることが考えられる。
【０００６】
本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、その目的とする処は、大容量化を実現しつつ、現像剤の循環の改善、劣化防止及び安定した供給によって画質の向上を図ることができる現像装置、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にある。
【０００７】
【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、現像剤を収納する現像剤収納容器と、該現像剤収納容器に対して揺動可能に支持された現像容器と、前記現像剤収納容器と前記現像容器との間に設けられ、前記現像剤収納容器から前記現像容器へと現像剤が移動するための開口部と、前記現像容器に設けられ、担持した現像剤を現像位置に担持搬送して、像担持体に形成された静電潜像を現像する現像スリーブと、各々が撹拌翼を備えて回転することで、現像剤を撹拌・搬送する複数の撹拌部材と、を有し、前記複数の撹拌部材は、前記現像容器内には設けられることなく、前記現像剤収納容器内に設けられ、前記複数の撹拌部材のうち前記現像スリーブに一番近い撹拌部材は、回転スピードを最も速くし、かつ撹拌半径を最も小さくしたことを特徴とする現像装置、またはこの現像装置を用いたプロセスカートリッジ、またはこの現像装置を用いた画像形成装置である。
【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。
（プロセスカートリッジ及び画像形成装置本体の説明）
図１は本発明に係るプロセスカートリッジの主断面図、図２は本発明に係る電子写真画像形成装置の主断面図である。
【００１２】
図１に示すプロセスカートリッジ１５は、画像形成装置本体に対して着脱可能であって、電子写真感光体である感光ドラム１１とこれに作用する各種プロセス手段を備えている。ここで、プロセス手段としては、例えば感光ドラム１１の表面を帯電させる帯電ローラ１２、現像剤担持体である現像スリーブ１８によってトナー像を形成する現像装置、感光ドラム１１の表面に残留したトナーを除去するためのクリーニング装置がある。尚、プロセスカートリッジ１５は感光ドラム１１とプロセス手段のうち少なくとも１つを備えていれば良い。
【００１３】
先ず、画像形成の手順を図１及び図２に基づいて以下に説明する。
【００１４】
本実施の形態に係るプロセスカートリッジ１５は、図１に示すように、電子写真感光ドラム１１の周囲に帯電手段である帯電ローラ１２、現像装置として現像スリーブ１８、現像ブレード２６、現像剤であるトナーＴを収納したトナー収納容器１６、該トナー収納容器１６のトナーを撹拌して搬送する撹拌部材２０Ａ〜２０Ｃ及びクリーニング手段としてのクリーニングブレード１４を配置し、これらをハウジングで覆って一体化して構成され、これは画像形成装置本体２７（図２参照）に対して着脱自在である。
【００１５】
このプロセスカートリッジ１５は、図２に示すような電子写真画像形成装置Ｐに装着されて画像形成に供される。画像形成は、装置下部に装着されたシートカセット６から搬送ローラ７によってシートＳを搬送し、このシートＳの搬送と同期して感光ドラム１１に露光装置８から選択的な露光を行って感光ドラム１１上に静電潜像を形成する。その後、トナー収納容器１６に収納されたトナーＴを現像容器１７側に送り、このトナーＴを現像ブレード２６により現像スリーブ１８表面に薄層担持せしめ、現像スリーブ１８に現像バイアスを印加することによって、静電潜像に応じて現像スリーブ１８から感光ドラム１１へトナーＴを供給して感光ドラム１１上の静電潜像を現像してこれをトナー像として顕像化する。
【００１６】
その後、感光ドラム１１上に形成されたトナー像を転写位置で転写ローラ９へのバイアス電圧印加によってシートＳに転写し、トナー像が転写されたシートＳを定着装置１０へ搬送してトナー像をシートＳ上に定着し、トナー像が定着されたシートＳを排紙ローラ１によって装置上部の排出部２に排出する。尚、トナー像の転写後に感光ドラム１１上に残留したトナーはクリーニングブレード１４で除去され、除去されたトナーは送り部材によってクリーニング容器１３の奥側へ移動される。
（プロセスカートリッジの枠体構成）
図３に従来のプロセスカートリッジ４５の断面を示すが、従来のプロセスカートリッジ４５も現像容器４３、トナー収納容器４６、クリーニング容器４７等から構成されており、このプロセスカートリッジ４５が画像形成装置本体に対して着脱される。
【００１７】
そして、トナー収納容器４６には現像スリーブ１８を保持している現像容器４３が固定されており、又、トナーの撹拌部材５０が回転可能に固定されており、現像スリーブ１８と撹拌部材５０は画像形成装置本体からの駆動によって回転駆動される。ここで、トナー収納容器４６の底面は傾斜しており、現像でトナーＴが消費されることによってトナーＴがその自重で落下し、現像容器４３内に供給される。撹拌部材５０によってトナー収納容器４６下部のトナーを崩すことによって、更にトナーＴが落下し易くなる。
【００１８】
このようなタイプのトナー収納容器構成で更にトナー容量を増やそうとすると、トナーＴの重量が増加した分だけ現像容器４３にトナーＴが強く押し込まれてしまう。すると、トナーＴの重量によってフェーディングやトナーＴ自体の劣化、タッピング時等のトルクの増大等、現像性の条件が厳しくなったり、部品の強度を上げる必要がある等の弊害が起こることが考えられる。
【００１９】
図４に本発明に係るトナー収納容器１６の断面を示す。
【００２０】
本発明に係るトナー収納容器１６は、その内部にトナー搬送と撹拌を行う撹拌部材２０Ａ〜２０ＣとトナーＴを収納している。撹拌部材２０Ａ〜２０Ｃは、回転棒部材２１Ａ〜２１Ｃに撹拌翼部材２２Ａ〜２２Ｃを固定して構成され、撹拌部材２０Ａ〜２０Ｃが回転することによってトナーＴの搬送と撹拌が行われる。尚、本実施の形態では３本の撹拌部材２０Ａ〜２０Ｃを設けたが、トナー収納容器１６のサイズによっては更に増やしても良い。又、回転棒部材２１Ａ〜２１Ｃはトナー収納容器１６に回転可能に支持されており、これらの回転棒部材２１Ａ〜２１Ｃはこれらに結合された不図示のギヤ部材を介して本体から駆動を受けることによって回転する。
【００２１】
現像容器１７はトナー収納容器１６には固定されていない。現像容器１７は揺動支点２４を中心として、感光ドラム１１と現像スリーブ１８の中心を結ぶ方向Ｅに不図示の弾性部材で加圧される。現像容器１７は感光ドラム１１に追従するように揺動可能に支持されているため、トナー収納容器１６の重量変化は感光ドラム１１と現像スリーブ１８の加圧に影響しない。従って、トナー重量による画像への弊害はない。その際、トナー収納容器１６と現像容器１７の隙間をシールする部材としてシート部材２３を用いる。シート部材２３は蛇腹形状を形成してトナー収納容器１６と現像容器１７を結合しており、現像容器１７の揺動を妨げることがない。
【００２２】
又、現像容器１７には撹拌部材を設けていない。現像容器１７の体積を小さくすることによってトナー収容容器１６内に設けた撹拌部材２０Ａが現像容器１７内のトナーＴに作用するようになっている。
【００２３】
図５〜図８にトナー消費の様子を示すトナー収納容器１６の断面を示す。
【００２４】
図示のようにトナー収納容器１６には現像容器１７に近い側から３つの凹部Ａ，Ｂ，Ｃが設けられている。ここで、図５はトナーが消費されていない状態を示し、図６はトナーが消費されていって凹部Ｃのトナーが無くなった状態を示している。又、図７は更にトナーが消費されていって凹部Ｂのトナーが無くなった状態を示し、図８はトナーが全て消費された状態を示している。
【００２５】
撹拌部材２０Ａ〜２０Ｃは図５〜図８のそれぞれにおいて矢印Ｄ方向に回転しており、撹拌翼部材２２Ａ〜２２ＣによってトナーＴを押し出して搬送している。現像容器１７側でトナーＴが消費されていき、撹拌部材２０Ａ〜２０ＣでトナーＴが現像容器１７側に搬送されるため、トナーＴは現像容器１７から遠い凹部Ｃ側から順次無くなっていくことになる。
【００２６】
以上のように複数の撹拌部材２０Ａ〜２０Ｃを設けることによってトナー収納容器１６を偏平形状にして該トナー収納容器１６の表面積を大きくすることが可能になるため、トナーＴの重みが分散され、トナーＴの重量によるフェーディングやトナーＴ自体の劣化、タッピング時等のトルクの増大を防ぐことができる。
【００２７】
次に、撹拌部材２０Ａ〜２０Ｃの構成を図９〜図１２に基づいて説明する。尚、図９、図１１はトナー収納容器１６の断面図、図１０、図１２は撹拌部材２０Ａ〜２０Ｃの正面図である。
【００２８】
撹拌部材２０Ａ〜２０Ｃは前述のように回転棒部材２１Ａ〜２１Ｃと撹拌翼部材２２Ａ〜２２Ｃとで構成されており、回転棒部材２１Ａ〜２１Ｃと撹拌翼部材２２Ａ〜２２Ｃはそれぞれがビス止め、接着、溶着、熱カシメ等の手段で固定されている。
【００２９】
図９及び図１０においては、撹拌翼部材２２Ａ〜２２Ｃには例えばポリエチレンテレフタレート等に代表される弾性的な樹脂製シート部材を用いているが、図１１１及び図１２に示すように梯子状の撹拌棒部材２１Ａ〜２１Ｃの先に弾性的なシート部材から成る撹拌翼部材２２Ａ〜２２Ｃを固定して撹拌部材２０Ａ〜２０Ｃを構成しても良い。この場合、トナーが無いときにも、撹拌翼部材２２Ａ〜２２Ｃの先端の回転半径がトナー収納容器１６の底の半径よりも長くなっているため、トナーが少なくなったときに撹拌翼部材２２Ａ〜２２Ｃの先端がトナー収納容器１６の底に擦れてトナー収納容器１６の底部に残ったトナーを掻き出す。
【００３０】
図１３に本実施の形態に係るプロセスカートリッジ１５の主断面図を示し、以下、複数の撹拌部材２０Ａ〜２０Ｃにおける条件と効果について説明する。
【００３１】
画像形成装置本体の不図示の駆動機構によって撹拌部材２０Ａ〜２０Ｃは回転駆動されるが、駆動伝達のギヤ配列によって撹拌部材２０Ａ〜２０Ｃの回転スピードに差を付けている。具体的には、撹拌部材２０Ａ〜２０Ｃの撹拌スピードを現像スリーブ１８に近い側からω_A ，ω_B ，ω_C としたとき、ω_A ＞ω_B ＝ω_C の関係が成り立つようなスピードとする。このスピードは例えばω_B とω_C を同じとし、ω_A はω_B ，ω_C の約２〜１０倍にするのが好ましい。これにより、現像スリーブ１８近傍のトナーＴの循環をし易くし、更に、現像スリーブ１８から遠い部分での過剰な撹拌によるトナーＴの劣化を防ぐことができる。
【００３２】
又、トナー収納容器１６の底面凹部Ａ，Ｂ，Ｃの半径にも差を付ける。図において、トナー収納容器１６の底面半径を現像スリーブ１８に近い側からｒ_A ，ｒ_B ，ｒ_C としたとき、ｒ_A ＜ｒ_B ＝ｒ_C の関係が成り立つようにし、撹拌翼部材２２Ａ〜２２Ｃ先端の回転半径もこれに合わせたものとする。半径ｒ_A を小さくすることによって必要以上のトナーＴが現像スリーブ１８に送られることがなく、安定したトナー供給を行うことができる。半径ｒ_B ，ｒ_C に関してはトナー収納容器１６の大きさに対して余り小さいと撹拌部材が増えてしまうため、適度な大きさにすることによって撹拌部材の数を減らすことができ、これによってコスト面でのメリットが得られる。
【００３３】
更に、撹拌翼部材２２Ａ〜２２Ｃに弾性的なシート部材を用いたときの該シート部材の厚みについても差を付ける。この場合も、シート部材の厚みを現像スリーブ１８に近い側からｔ_A ，ｔ_B ，ｔ_C としたとき、ｔ_A ＜ｔ_B ＝ｔ_C の関係が成り立つようにする。ｔ_A は約３８〜７５μｍ、ｔ_B ，ｔ_C は約７５〜１８８μｍの範囲とするのが好ましい。これにより、凹部Ａにおいては撹拌翼部材２２Ａの弾性係数が小さいため、トナーＴが多いときは撹拌翼部材２２Ａが撓んで、トナーＴが自重で現像スリーブ１８に供給され、トナーＴが少なくなったときも小さい反発力でトナーＴが送り出される。凹部Ｂ，Ｃにおいては、トナーＴを送り出す際に汲み上げる必要があるため、凹部Ａに比べて厚めのシート部材を用いてトナーＴの搬送力を得ている。
【００３４】
凹部Ｂ，Ｃの撹拌部材２０Ｂ，２０Ｃについては回転スピードω_B ，ω_C が等しい（ω_B ＝ω_C ）ため、初期状態の位相関係が常に保たれる。凹部Ｂ，Ｃの位相関係は同じ位相でなければ良く、撹拌部材２２Ｂと２２Ｃの位相差をαとすると、この位相差αは９０°＜α＜２７０°の範囲が好ましい。位相差を付けることによってトナー搬送時の撹拌トルクが分散してトルクの増加を防ぐことができるため、部品の小型化等を図ることができる。
【００３５】
【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、現像剤収納容器の大容量化を実現しつつ、現像剤の循環の改善、劣化防止及び安定した供給によって画質の向上を図ることができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るプロセスカートリッジの主断面図である。
【図２】本発明に係る電子写真画像形成装置の主断面図である。
【図３】従来のプロセスカートリッジの主断面図である。
【図４】本発明に係るトナー収納容器を示すプロセスカートリッジの主断面図である。
【図５】本発明に係るトナー収納容器におけるトナー消費の状態を示すプロセスカートリッジの主断面図である。
【図６】本発明に係るトナー収納容器におけるトナー消費の状態を示すプロセスカートリッジの主断面図である。
【図７】本発明に係るトナー収納容器におけるトナー消費の状態を示すプロセスカートリッジの主断面図である。
【図８】本発明に係るトナー収納容器におけるトナー消費の状態を示すプロセスカートリッジの主断面図である。
【図９】本発明に係るトナー収納容器を示すプロセスカートリッジの主断面図である。
【図１０】本発明に係るトナー収納容器に設けられる撹拌部材の正面図である。
【図１１】本発明に係るトナー収納容器を示すプロセスカートリッジの主断面図である。
【図１２】本発明に係るトナー収納容器に設けられる撹拌部材の正面図である。
【図１３】本発明に係るトナー収納容器を示すプロセスカートリッジの主断面図である。
【符号の説明】
１１感光ドラム（像担持体）
１５プロセスカートリッジ
１６トナー収納容器（現像剤収納容器）
１７現像容器
１８現像スリーブ
２０Ａ〜２０Ｃ撹拌部材
２１Ａ〜２１Ｃ撹拌棒部材
２２Ａ〜２２Ｃ撹拌翼部材
２７画像形成装置本体
Ｐ電子写真画像形成装置
Ｔトナー（現像剤）
ｒ_A 〜ｒ_C 撹拌半径
ω_A 〜ω_C 撹拌部材の回転スピード

Claims

現像剤を収納する現像剤収納容器と、
該現像剤収納容器に対して揺動可能に支持された現像容器と、
前記現像剤収納容器と前記現像容器との間に設けられ、前記現像剤収納容器から前記現像容器へと現像剤が移動するための開口部と、
前記現像容器に設けられ、担持した現像剤を現像位置に担持搬送して、像担持体に形成された静電潜像を現像する現像スリーブと、
各々が撹拌翼を備えて回転することで、現像剤を撹拌・搬送する複数の撹拌部材と、
を有し、
前記複数の撹拌部材は、前記現像容器内には設けられることなく、前記現像剤収納容器内に設けられ、
前記複数の撹拌部材のうち前記現像スリーブに一番近い撹拌部材は、回転スピードを最も速くし、かつ撹拌半径を最も小さくしたことを特徴とする現像装置。
前記複数の撹拌部材のうち前記現像スリーブに一番近い撹拌部材以外の撹拌部材は、回転スピードを同一とし、かつ回転半径を同一としたことを特徴とする請求項１記載の現像装置。
前記現像剤収納容器の底面は前記複数の撹拌部材に対応した凹形状になっており、前記現像スリーブに一番近い現像剤容器底面の半径を最も小さくし、それ以外の撹拌部材に対応している現像剤容器底面の半径を同一したことを特徴とする請求項１又は２記載の現像装置。
前記撹拌部材は、回転棒部材に前記撹拌翼が取り付けられた構成を有しており、前記撹拌翼を弾性的な樹脂製シート部材で構成したことを特徴とする請求項１，２又は３記載の現像装置。
前記撹拌翼を梯子状の前記回転棒部材の最も撹拌半径が大きい位置に長手方向に取り付けたことを特徴とする請求項４記載現像装置。
前記現像スリーブに一番近い撹拌翼の厚みを最も薄くしたことを特徴とする請求項４又は５記載の現像装置。
前記現像スリーブに一番近い撹拌翼以外の撹拌翼の厚みを同一としたことを特徴とする請求項６記載の現像装置。
前記現像スリーブに一番近い撹拌部材以外の撹拌部材のそれぞれの位相を互いに異ならせたことを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１項に記載の現像装置。
像担持体と、該像担持体に形成された静電潜像を現像剤で現像する現像装置と、を有し、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において、
前記現像装置が、請求項１ないし８のいずれか１項に記載の現像装置であることを特徴とするプロセスカートリッジ。
像担持体と、該像担持体に形成された静電潜像を現像剤で現像する現像装置と、を有する、画像形成装置において、
前記現像装置が、請求項１ないし８のいずれか１項に記載の現像装置であることを特徴とする画像形成装置。