JP5929423B2 - 現像剤容器 - Google Patents

Description

本発明は、画像形成装置の現像装置を構成する現像剤容器に関する。

一般に、レーザプリンタやデジタル複写機などの画像形成装置に設けられる現像装置は、現像剤（トナー）を収容した現像剤容器と、この現像剤容器から現像剤が搬送される現像室とを備えており、現像室には、現像剤を周面に担持する現像ローラと、この現像ローラの周面に現像剤を供給する供給ローラとが配設されている。

この種の現像装置を構成する現像剤容器として、例えば特許文献１には、現像室下方の現像剤を攪拌して現像室に搬送するための現像剤搬送部材を内蔵したものが記載されている。この現像剤搬送部材は、回転軸と共に回転する回転ベース部材（搬送支持軸）と、回転ベース部材に基端部が固定されて先端部が容器の内壁に沿って旋回する現像剤搬送部材本体（シート部）とで構成されており、現像剤搬送部材本体は、弾性的に湾曲しながら先端部が容器の内壁に沿って摺動できるように、板状の弾性片で構成されている。

特開２００８−１７０９５１号公報

ところで、前述の特許文献１では重力に反して現像剤容器の底部から現像室に現像剤を供給するので、現像室において、現像剤が均一に供給されず、現像剤に偏りが生じる場合がある。そして、そのような現像剤の偏りに起因して、供給ローラに現像剤が均一に供給されず、さらには、現像ローラに現像剤が均一に担持されず、画像形成不良が生じる場合がある。

そこで、本発明は、画像形成装置の現像装置を構成する現像剤容器であって、現像剤を搬送する現像剤搬送部材の現像剤搬送能力を向上させることができ、また、現像剤を均一な状態で搬送することができる現像剤容器を提供することを課題とする。

前述した課題を解決するための本発明に係る現像剤容器は、画像形成装置の現像装置を構成する現像剤容器であって、現像剤を収容する容器本体と、容器本体の内部に配置されて現像剤を搬送するように回転駆動される現像剤搬送部材とを備える。現像剤搬送部材は、回転軸と、回転軸と共に回転する回転ベース部材と、回転ベース部材に固定されて回転軸を中心に旋回する板状の現像剤搬送部材本体とを有する。現像剤搬送部材本体は、基端部が回転ベース部材に固定され、先端部が容器本体の内壁に沿って旋回する弾性片からなる。そして、容器本体は、現像剤搬送部材本体を衝突させる衝突部と、現像剤搬送部材本体が弾性的に湾曲しつつ摺動する摺動部と、現像剤搬送部材本体が弾性復帰しつつ衝突部に向かって旋回する現像剤搬送室と、現像剤搬送室から現像剤を送出する現像剤送出口とを有する。現像剤送出口は、衝突部より現像剤搬送部材本体の旋回方向上流側に開口している。この現像剤容器は、現像剤搬送部材本体を衝突部に衝突させることで、容器本体内の現像剤を前記現像剤送出口に向けて気流搬送させる。

この現像剤容器では、容器本体内で現像剤搬送部材の回転ベース部材が回転軸と共に回転し、弾性片からなる現像剤搬送部材本体が回転軸を中心に旋回することで、容器本体に収容された現像剤が攪拌される。また、現像剤搬送部材本体が旋回方向の上流側（後側）に弾性的に湾曲した状態で容器本体の摺動部に沿って旋回摺動し、この現像剤搬送部材本体が現像剤搬送室内を弾性復元力により弾性復帰することで現像剤を現像剤搬送室内へ放出し、その後、容器本体の衝突部に衝突することで、現像剤の搬送気流が発生する。そして、この搬送気流により、現像剤搬送室内へ放出された現像剤が衝突部（現像剤搬送室）より現像剤搬送部材本体の旋回方向上流側に開口する現像剤送出口に向けて気流搬送される。その際、現像剤搬送部材本体が現像剤搬送部材本体と衝突部の間の空気を上方へ追い出すように衝突部に衝突するため、現像剤を搬送する気流としてエネルギの高い強大な搬送気流が発生する。

前記した現像剤容器において、容器本体の衝突部は、現像剤搬送部材本体が衝突する際の回転ベース部材の回転位置にて、現像剤搬送部材本体が自由状態に弾性復帰する仮想の自由平面、または、この仮想の自由平面から現像剤搬送部材本体の旋回方向上流側に所定角度傾斜する傾斜面に沿って形成することができる。

また、前記した現像剤容器において、容器本体の衝突部は、現像剤搬送部材本体が衝突する際の回転ベース部材の回転位置にて、現像剤搬送部材本体が自由状態に弾性復帰する仮想の自由平面に対し、現像剤搬送部材本体の旋回方向下流側に所定間隔を開けて平行に形成することができる。この場合、容器本体の衝突部と仮想の自由平面との間の所定間隔は、現像剤搬送部材本体が衝突部に確実に衝突するように、現像剤搬送部材本体が湾曲状態から弾性復帰する際の仮想の自由平面からのオーバーシュート量より小さい間隔とするのが好ましい。

本発明に係る現像剤容器では、容器本体内で現像剤搬送部材の回転ベース部材が回転軸と共に回転し、弾性片からなる現像剤搬送部材本体が回転軸を中心に旋回することで、容器本体に収容された現像剤（トナー）が攪拌される。そして、現像剤搬送部材本体が旋回方向の上流側（後側）に弾性的に湾曲した状態で容器本体の摺動曲面部および摺動平面部に沿って摺動し、この現像剤搬送部材本体が、現像剤搬送室内を弾性復元力により弾性復帰することで現像剤を現像剤搬送室内へ放出し、その後、容器本体の衝突部に衝突することで、現像剤搬送室内へ放出されたトナーが現像剤送出口に向けて気流搬送される。その際、現像剤搬送部材本体が、現像剤搬送部材本体と衝突部の間の空気を上方へ追い出すように衝突部に衝突するため、トナーを搬送する気流としてエネルギの高い強大な搬送気流が発生する。

すなわち、本発明の現像剤容器によれば、現像剤搬送部材の回転に伴う現像剤搬送部材本体の旋回により、現像剤（トナー）を搬送する搬送気流としてエネルギの高い強大な搬送気流を発生させることができ、現像剤を上方の現像剤送出口に向けて搬送する現像剤搬送部材の現像剤搬送能力を向上させることができる。加えて、現像剤を搬送気流により均一化した状態で上方の現像剤送出口に向けて搬送することができる。

本発明の一実施形態に現像剤容器を備えた画像形成装置としてのレーザプリンタの概略構成を示す側断面図である。 図１に示した現像剤容器を含む現像カートリッジの軸方向に直交する横断面図である。 図２に示したアジテータ本体の旋回による作用を示す図であり、トナーを現像剤送出口近傍まで搬送した状態を示す図である。 図２に示したアジテータ本体の旋回による作用を示す図であり、アジテータ本体によってトナーを現像剤搬送室に放出した状態を示す図である。 図２に示したアジテータ本体の旋回による作用を示す図であり、搬送気流によってトナーが現像剤送出口に向けて搬送される状態を示す図である。 現像剤容器の第１変形例を示す図２に対応した現像カートリッジの横断面図である。 現像剤容器の第２変形例を示す図２に対応した現像カートリッジの横断面図である。

次に、本発明に係る現像剤容器の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。一実施形態の現像剤容器は、画像形成装置の現像装置を構成するものであり、例えば図１に示すようなレーザプリンタ（画像形成装置）１に着脱自在に装着される現像カートリッジ（現像装置）１０の主要部として具現化されている。なお、以下の説明においては、図１の紙面の左側を「後」、右側を「前」、上下方向を「上下」とする。

＜レーザプリンタの概略構成＞
図１に示すように、レーザプリンタ１は、用紙Ｐを給紙するための給紙部２０や、用紙Ｐに画像を形成するための画像形成部３０などを本体ケーシング４０内に備えると共に、原稿を読み取って画像データを生成するフラットベッドスキャナ５０を本体ケーシング４０上に備えている。ここで、画像形成部３０は、プロセス部６０、露光部７０、転写部８０、定着部９０などで構成されている。

＜給紙部の構成＞
給紙部２０は、本体ケーシング４０の下部に配置された給紙トレイ２１と、給紙トレイ２１の後側に配置された給紙機構２２と、給紙トレイ２１に収容された用紙Ｐを給紙機構２２に受け渡す用紙押圧板２３とを備えている。給紙トレイ２１に収容された用紙Ｐは、後部が用紙押圧板２３によって上方に寄せられ、給紙機構２２により１枚ずつ分離されて上方に搬送される。

＜プロセス部の構成＞
プロセス部６０は、保持ケース６１内に収容されて前後方向に所定間隔で配列された４つのプロセスカートリッジ６２を備えている。各プロセスカートリッジ６２は、表面に感光層が形成された感光体ドラム６３と、感光体ドラム６３の感光層を一様に帯電させる帯電器６４と、感光体ドラム６３の感光層に現像剤を供給する現像カートリッジ１０とで構成されている。感光体ドラム６３はプロセスカートリッジ６２の上部に配置され、帯電器６４は感光体ドラム６３の後側に配置され、現像カートリッジ１０は感光体ドラム６３の下側に配置されている。

各プロセスカートリッジ６２では、感光体ドラム６３の表面の感光層が帯電器６４により一様に帯電された後、露光部７０から照射されるレーザ光の高速走査によって感光層が露光される。この感光層の露光により、画像データに基づく静電潜像が感光体ドラム６３の表面に形成される。そして、この静電潜像に現像カートリッジ１０から現像剤の一例としてのトナーが供給されることで、静電潜像が可視化されたトナー像が感光体ドラム６３の表面に形成される。

＜露光部の構成＞
露光部７０は、給紙部２０の上方でプロセス部６０の下方に配置されており、図示しないレーザ光源、ポリゴンミラー、レンズ、反射鏡などを備えている。この露光部７０は、レーザ光源から出射されたレーザ光をポリゴンミラーや反射鏡で反射させて感光体ドラム６３の表面に照射し、このレーザ光を高速走査することで感光体ドラム６３の表面を露光する。

＜転写部の構成＞
転写部８０は、プロセス部６０の上方に配置されており、本体ケーシング４０内の後側の給紙機構２２の上方に配置された駆動ローラ８１と、本体ケーシング４０内の前側に配置された従動ローラ８２と、これらの駆動ローラ８１と従動ローラ８２との間に巻回された中間転写ベルト８３とを備えている。

この転写部８０は、中間転写ベルト８３を４つのプロセスカートリッジ６２の４つの感光体ドラム６３に押圧するように、各感光体ドラム６３に対向して中間転写ベルト８３の下側パスラインの内側に配置された４つの１次転写ローラ８４と、用紙Ｐを中間転写ベルト８３に押圧するように、駆動ローラ８１に対向して配置された２次転写ローラ８５とを備えている。

転写部８０では、４つの各感光体ドラム６３の表面の感光層に形成された各色のトナー像が中間転写ベルト８３上に順次重ね合わせて転写される。そして、給紙機構２２から上方に向けて搬送される用紙Ｐが２次転写ローラ８５により中間転写ベルト８３に押圧されることで、中間転写ベルト８３上に重ね合わせて転写された各色のトナー像が用紙Ｐに転写される。

＜定着部の構成＞
定着部９０は、転写部８０の駆動ローラ８１の上方に配置されており、２次転写ローラ８５に押圧されて上方に搬送される用紙Ｐを加熱する加熱ローラ９１と、この加熱ローラ９１に用紙Ｐを押圧するように加熱ローラ９１に対向して配置された加圧ローラ９２とを備えている。この定着部９０では、中間転写ベルト８３から用紙Ｐに転写された各色のトナー像が加熱ローラ９１により加熱されて熱定着される。そして、各色のトナー像が熱定着された用紙Ｐは、排紙ローラ９３によって排紙トレイ４２上に排出される。

＜現像カートリッジの構成＞
図２に拡大して示すように、現像剤容器の一例としての現像カートリッジ１０は、図示しないトナーが収容された容器本体１２と、この容器本体１２内の下部に配設された現像剤搬送部材の一例としてのアジテータ１３と、容器本体１２の上部に配設された供給ローラ１４、現像ローラ１５、層厚規制ブレード１６などで構成されている。

＜現像剤容器の構成＞
容器本体１２は、上部に開口を有する例えば雨滴状の横断面形状をした左右方向に長尺な容器であり、その内壁の後側（左側）の上部には衝突部１２Ａが形成され、内壁の前側（右側）の上部には摺動平面部１２Ｃが形成され、内壁の下部には衝突部１２Ａと摺動平面部１２Ｃとに連続する摺動曲面部１２Ｂが形成されている。そして、摺動平面部１２Ｃと衝突部１２Ａとの間の空間に現像剤搬送室１２Ｄが構成され、この現像剤搬送室１２Ｄの上流側に現像剤送出口１２Ｅが開口している。

容器本体１２の衝突部１２Ａは、後述するアジテータ１３のアジテータ本体１３Ｃが旋回方向に衝突する壁面である。この衝突部１２Ａは、アジテータ本体１３Ｃが衝突する際の回転ベース部材１３Ｂの回転位置にて、アジテータ本体１３Ｃが自由状態に弾性復帰する仮想の自由平面Ｆからアジテータ本体１３Ｃの旋回方向の上流側（前側）に所定角度傾斜する傾斜面に沿って形成されている。

容器本体１２の摺動曲面部１２Ｂは、アジテータ本体１３Ｃが旋回方向の上流側（移動方向の後側）に弾性的に湾曲した状態で弾性接触して摺動する曲面状の壁面である。また、容器本体１２の摺動平面部１２Ｃは、アジテータ本体１３Ｃが旋回方向の上流側（移動方向の後側）に弾性的に湾曲した状態でアジテータ本体１３Ｃの先端部が弾性接触して摺動する平面状の壁面である。この摺動平面部１２Ｃは、上部が衝突部１２Ａに接近するように傾斜している。

容器本体１２の現像剤搬送室１２Ｄは、旋回方向の上流側（移動方向の後側）に弾性的に湾曲したアジテータ本体１３Ｃが自由状態に弾性復帰しつつ衝突部１２Ａに向かって旋回する空間である。詳しくは、現像剤搬送室１２Ｄは、現像剤送出口１２Ｅの下端（摺動平面部１２Ｃの上端）よりも上方に設定されている。
また、現像剤送出口１２Ｅは、現像剤搬送室１２Ｄから供給ローラ１４に向けてトナーを送出するための送出口であり、衝突部１２Ａよりアジテータ本体１３Ｃの旋回方向上流側で摺動平面部１２Ｃの上部に開口している。

＜アジテータの構成＞
アジテータ１３は、容器本体１２内に収容された図示しないトナーを攪拌して現像剤送出口１２Ｅに搬送するように回転駆動される部品であり、容器本体１２の左右方向の長手方向に沿って延びる回転軸１３Ａと、この回転軸１３Ａと共に回転する回転ベース部材１３Ｂと、回転ベース部材１３Ｂに基端部が固定されたアジテータ本体１３Ｃとを有する。

回転ベース部材１３Ｂの周面には、アジテータ本体１３Ｃの基端部を固定するための固定片１３Ｄが突設されている。そして、この固定片１３Ｄの回転方向下流側に面する前面にアジテータ本体１３Ｃの基端部が両面テープなどで接着固定されている。

アジテータ本体１３Ｃは、現像剤搬送部材本体の一例であり、例えばＰＥＴと略称されるポリエチレンテレフタレートなどの適宜の合成樹脂材料により、弾性復元力を有する薄板状の弾性片として形成されている。このアジテータ本体１３Ｃの基端から先端までの長さは、図２に示した現像剤送出口１２Ｅと対面する衝突部１２Ａの上部に先端部が届く程度の長さに設定されている。

ここで、図２に示すように、容器本体１２の上部の現像剤送出口１２Ｅの近傍には、供給ローラ１４および現像ローラ１５が周面を近接させた状態で配置されている。供給ローラ１４は、その周面に付着させたトナーを現像ローラ１５の周面に供給するためのローラであり、現像ローラ１５の下方に配置されている。

供給ローラ１４および現像ローラ１５の回転方向は、図２に示す例では時計回りであり、両者の対向する周面では、供給ローラ１４が前向き（右向き）向きに移動し、現像ローラ１５が反対の後向き（左向き）に移動する。これにより、トナーは、供給ローラ１４の周面から現像ローラ１５の周面に円滑に供給される。

現像ローラ１５は、供給ローラ１４から供給されるトナーを周面に担持し、感光体ドラム６３（図１参照）の周面に形成された静電潜像にトナーを供給するローラであり、感光体ドラム６３の下側前寄りに配置されている。

層厚規制ブレード１６は、供給ローラ１４の周面から現像ローラ１５の周面に供給されて担持されるトナーの層厚を一定に規制するための部材である。この層厚規制ブレード１６は、容器本体１２の衝突部１２Ａが形成された後側（左側）部分の上部に基端部が固定され、この基端部から前方向（右方向）に突出する先端部が現像ローラ１５の回転方向に対抗するように、現像ローラ１５の後向き（左向き）に回転する下側の周面に接触している。

以上のように構成された本実施形態の現像剤容器１１では、図３に示すように、容器本体１２内でアジテータ１３の回転ベース部材１３Ｂが回転軸１３Ａと共に矢印方向に左回転し、弾性片からなるアジテータ本体１３Ｃが回転軸１３Ａを中心として矢印方向に左旋回することで、容器本体１２に収容されたトナーが攪拌される。

ここで、矢印方向に左旋回するアジテータ本体１３Ｃは、旋回方向の上流側（移動方向の後側）に弾性的に湾曲した状態で容器本体１２の摺動曲面部１２Ｂおよび摺動平面部１２Ｃに沿って摺動する。そして、図４に示すように、このアジテータ本体１３Ｃは、その弾性復元力により、現像剤搬送室１２Ｄ内を平板状の自由状態に弾性復帰しつつトナーを現像剤搬送室１２Ｄ内へ放出し、図５に示すように、さらに旋回して衝突部１２Ａに衝突する。これにより、トナーの搬送気流Ｒが発生し、トナーがこの搬送気流Ｒに乗って現像剤送出口１２Ｅに向けて搬送される。

その際、容器本体１２の衝突部１２Ａに衝突するアジテータ本体１３Ｃは、アジテータ本体１３Ｃと衝突部１２Ａの間の空気を上方へ追い出すように衝突部１２Ａに衝突するため、トナーの搬送気流としてエネルギの高い強大な搬送気流Ｒが発生する。その結果、トナーを上方の現像剤送出口１２Ｅに向けて搬送するトナーの搬送能力が向上する。

従って、本実施形態の現像剤容器１１によれば、アジテータ１３の回転に伴うアジテータ本体１３Ｃの旋回により、トナーを搬送する搬送気流としてエネルギの高い強大な搬送気流を発生させることができ、トナーを上方の現像剤送出口１２Ｅに向けて搬送するアジテータのトナー搬送能力を向上させることができる。加えて、トナーを搬送気流により分散させて均一化した状態で上方の現像剤送出口１２Ｅに向けて搬送することができる。

以上、本発明に係る現像剤容器の一実施形態について説明したが、本発明の現像剤容器は、一実施形態に限定されるものではなく、その構造は適宜変更することができる。例えば、図６に示すように、容器本体１２の衝突部１２Ａは、アジテータ本体１３Ｃが衝突する際の回転ベース部材１３Ｂの回転位置にて、アジテータ本体１３Ｃが湾曲状態から平板状の自由状態に弾性復帰する仮想の自由平面Ｆに対し、アジテータ本体１３Ｃの旋回方向下流側に所定間隔を開けて平行に形成されていてもよいし、仮想の自由平面Ｆと重なるように形成されていてもよい。

ここで、衝突部１２Ａが仮想の自由平面Ｆに対し所定間隔を開けて平行に形成される場合の所定間隔は、アジテータ本体１３Ｃが湾曲状態から平板状態に弾性復帰する際の仮想の自由平面Ｆからのオーバーシュート量ＯＳより小さい間隔とすると、アジテータ本体１３Ｃが衝突部１２Ａに確実に衝突するので好ましい。

また、図７に示すように、容器本体１２には、供給ローラ１４および現像ローラ１５の前側（右側）に現像室の空間を設け、この空間に層厚規制ブレード１６を配置してもよい。この場合、供給ローラ１４および現像ローラ１５の回転方向は、図２に示した例とは逆の反時計回りとし、層厚規制ブレード１６は、容器本体１２の前側（右側）の上部に基端部を固定し、この基端部から後方向（左方向）に突出する先端部が現像ローラ１５の回転方向に対抗するように、現像ローラ１５の前向き（右向き）に回転する下側の周面に接触させるのが好ましい。

さらに、前記実施形態では、アジテータ１３の回転軸１３Ａが摺動曲面部１２Ｂの曲率中心に配置されていたが、この回転軸１３Ａは、摺動曲面部１２Ｂの曲率中心から偏心した位置、例えば摺動平面部１２Ｃに近寄った位置に偏心して配置することができる。この場合、アジテータ本体１３Ｃが弾性的に湾曲しつつ摺動曲面部１２Ｂに沿って摺動する際、アジテータ本体１３Ｃの湾曲量が漸次増大するため、アジテータ本体１３Ｃが摺動平面部１２Ｃに沿って弾性復帰する際の弾性復元力が増大し、その結果、アジテータ本体１３Ｃによるトナーの搬送量が増大する。

本実施形態の現像剤容器１１は、アジテータ１３によりトナーが上方に搬送される縦向きの容器として構成されているが、本発明の現像剤容器は、アジテータによりトナーが前後方向に搬送される横向きの容器として構成されていてもよい。

また、本発明の現像剤容器は、供給ローラ１４、現像ローラ１５および層厚規制ブレード１６とは別体のトナーカートリッジとして構成されていてもよい。

１ レーザプリンタ
１０ 現像カートリッジ
１１ 現像剤容器
１２ 容器本体
１３ アジテータ
１３Ａ 回転軸
１３Ｂ 回転ベース部材
１３Ｃ アジテータ本体
１３Ｄ 固定片
１４ 供給ローラ
１５ 現像ローラ
２０ 給紙部
３０ 画像形成部
４０ 本体ケーシング
５０ フラットベッドスキャナ
６０ プロセス部
７０ 露光部
８０ 転写部
９０ 定着部
Ｒ 搬送気流

Claims (2)

1. 画像形成装置の現像装置を構成する現像剤容器であって、
   現像剤を収容する容器本体と、当該容器本体の内部に配置されて現像剤を搬送するように回転駆動される現像剤搬送部材とを備え、
   前記現像剤搬送部材は、回転軸と、当該回転軸と共に回転する回転ベース部材と、当該回転ベース部材に固定されて前記回転軸を中心に旋回する板状の現像剤搬送部材本体とを有し、
   前記現像剤搬送部材本体は、基端部が前記回転ベース部材に固定され、先端部が前記容器本体の内壁に沿って旋回する弾性片からなり、
   前記容器本体は、前記現像剤搬送部材本体を衝突させる衝突部と、当該現像剤搬送部材本体が弾性的に湾曲しつつ摺動する摺動部と、当該現像剤搬送部材本体が弾性復帰しつつ前記衝突部に向かって旋回する現像剤搬送室と、当該現像剤搬送室から現像剤を送出する現像剤送出口とを有し、
   前記現像剤送出口は、前記衝突部より前記現像剤搬送部材本体の旋回方向上流側に開口しており、
   前記現像剤搬送部材本体を前記衝突部に衝突させることで、前記容器本体内の現像剤を前記現像剤送出口に向けて気流搬送させ、
   前記衝突部は、前記現像剤搬送部材本体が衝突する際の前記回転ベース部材の回転位置にて、当該現像剤搬送部材本体が自由状態に弾性復帰する仮想の自由平面に対し、当該現像剤搬送部材本体の旋回方向下流側に所定間隔を開けて平行に形成されていることを特徴とする現像剤容器。
2. 前記所定間隔は、前記現像剤搬送部材本体が湾曲状態から弾性復帰する際の仮想の自由平面からのオーバーシュート量より小さい間隔であることを特徴とする請求項１に記載の現像剤容器。

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