JP6395617B2 - 現像剤容器、現像装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置 - Google Patents
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Description
現像剤を収容する収容室と、
前記収容室に設けられ、前記現像剤を搬送する搬送部材と、
前記現像剤の量を検知するための信号を伝送する伝送部材と、
前記伝送部材とは異なる第1の突起部であって、前記収容室の長手方向に沿って見た場合において、前記収容室の内部側壁側から前記搬送部材の搬送軸側に向かって突出する第1突起部と、を有し、
前記伝送部材は、前記収容室の長手方向に沿って見た場合において、前記収容室の内部側壁側から前記搬送部材の搬送軸側に向かって突出する第2突起部を有し、
前記搬送部材は、前記第1突起部と前記第2突起部のいずれか一方と接触し弾性変形した状態で他方の突起部と接触し弾性変形するか、または、前記第1突起部と前記第2突起部とに同時に接触し弾性変形することを特徴とする現像剤容器を提供するものである。
現像剤を収容する収容室と、
前記収容室から開口を通じて前記現像剤が供給される現像室と、
前記収容室に設けられ、前記現像剤を搬送する搬送部材と、
前記収容室の長手方向に沿って見た場合において、前記収容室の内部側壁側から前記搬送部材の回転軸側に向かって突出する突起部であって、複数の第1突起部と複数の第2突起部とを含み、前記収容室の長手方向で、それぞれの前記第2突起部が前記複数の第1突起部の外側に配置される突起部と、
を有し、
前記搬送部材の自由端は、前記突起部に対して前記搬送部材の回転方向の下流に位置しかつ前記開口に対して前記回転方向の上流に位置する際に、前記収容室の壁と接触し、
前記搬送部材は、前記突起部と接触することにより撓んだ状態になり、前記撓んだ状態から解放されることにより現像剤を搬送し、
前記搬送部材の自由端の速度ベクトルを、水平方向と重力方向に分解したときに、前記重力方向に対して上方への成分の大きさは、前記搬送部材が一回転する間において、前記撓んだ状態から解放された前記自由端が前記収容室の壁に接するまでの間で最大になることを特徴とする現像剤容器を提供するものである。
以下、本発明に係る画像形成装置、及びプロセスカートリッジを図面に則して説明する。
まず電子写真画像形成装置(以下、画像形成装置という。)100の全体構成について、図2を用いて説明する。本実施例の画像形成装置100は、インライン方式、中間転写方式を採用したフルカラーレーザープリンタである。画像形成装置100は、画像情報に従って、記録材(例えば、記録用紙、プラスチックシート、布など)にフルカラー画像を形成することができる。画像情報は、画像形成装置本体100に接続された画像読み取り装置、或いは、画像形成装置本体100に通信可能に接続されたパーンナルコンピュータ等のホスト機器から、画像形成装置本体100に入力される。図2に示すように、着脱可能な4個のプロセスカートリッジ70(70Y、70M、70C、70K)が装着部材(不図示)によって装着されている。またプロセスカートリッジ70を画像形成装置100の側面から装着する構成であり、本明細書では装着方向上流側を前側面側、装着方向下流側を奥側面側と定義する。また、図2の左右を水平方向とし、上下を重力方向とする。図2において、プロセスカートリッジ70は、装置本体100内に水平方向に対して傾斜して併設されている。ここで、装置本体とは、画像形成装置の構成から少なくともプロセスカートリッジ70を除いた装置構成部分のことである。なお、現像装置が単独で装置本体に着脱可能な構成としても良く、その場合は、画像形成装置の構成から現像装置を除いた装置構成部分を装置本体とする。
次に、プロセスカートリッジ70について、図3を用いて説明する。図3はトナーを収容したプロセスカートリッジ70の主断面である。尚、本実施形態においては、イエロー色のトナーを収納したカートリッジ7Y、マゼンタ色のトナーを収納したカートリッジ7M、シアン色のトナーを収納したカートリッジ7C、ブラック色のトナーを収納したカートリッジ7Kは同一構成である。ただし、すべてが同一構成である必要は必ずしもなく、例えば、ブラック用のカートリッジ7Kが他のカートリッジと比べて大きな構成や容量であってもよい。
図3に示すように、本実施形態における現像ユニット4は、感光体ドラム1と接触して矢印B方向に回転する現像ローラ25と、現像ローラ25を支持する現像枠体31とから構成される。現像ローラ25は、現像枠体31の両側にそれぞれ取り付けられた前軸受、奥軸受を介して、回転可能に現像枠体31に支持されている。また現像ローラ25の周上には、現像ローラ25に接触して矢印C方向に回転する現像剤供給体であるトナー供給ローラ34と現像ローラ25上のトナー層を規制するための規制部材としての現像ブレード35がそれぞれ配置されている。また現像ローラ25に当接した現像枠体31からトナーがもれることを防止するための現像当接シートとしての吹き出し防止シート20が配置されている。さらに現像枠体31のトナー収容室31aには、収容されたトナーを撹拌するとともにトナー供給ローラ34へトナーを搬送するためのトナー搬送部材36が設けられている。
次に、図5から図11を用いてトナー収容室31aに設けたトナー残量検知の構成について説明する。
次に、本実施例におけるプロセスカートリッジ70の現像ユニット4におけるトナー搬送構成について説明する。
[プロセスカートリッジ]
次に、本実施例の画像形成装置100に装着されるプロセスカートリッジ70の全体構成について説明する。
次に、本実施例における現像ユニット4におけるトナー搬送部材22について詳しく説明する。
次に、本実施例における現像ユニット4における突起部200の働きについて詳しく説明する。
図14(a)に示すように、トナー収容室18には、トナー収容室の下方にトナー搬送部材22と当接する変形部としてのガイド部18a1と、図14(b)に示す突起部200から開口33に至るガイド部18a2とがある。
本実施例におけるトナー容器内部におけるトナー搬送構成22について、上述した説明に基づき時系列を追って詳細に説明する。
(2)さらに回転が進むと搬送部材22はガイド部18a1を通過する。これによって、トナー搬送部材22がガイド部18a1から力を受ける。その結果、トナー搬送部材22の有する弾性力に抗してトナー搬送部材22が変形する。(図14(a))
(3)トナー搬送部材22がガイド部18a1の変形部にトナーを抱えたまま、突起部200に到達する。(図13)
(4)この瞬間、トナー収容室の長手方向で、突起部の撓みと、ガイド部18a1による撓みとが混在した形で、変形している。(図13)
(5)さらに回転が進み、突起部200を通過後、搬送部材22の撓みが解放される。このとき、搬送部材22上に抱え込まれたトナーは解放される弾性エネルギーにより、弾き飛ばされる。(図14(c))
(6)大部分のトナーは、飛翔して容器面に沿う形で、開口33を通過し、一時トナー貯留部Vに供給される。
(7)解放後、飛翔するトナーより遅れて、搬送部材22の自由長先端が、ガイド部18a2を擦るように通過する。
(8)搬送部材22が開口33に到達する。このとき、搬送部材22は、開口33の下側の容器面であるβ部に衝突する。衝突により、シートは一時トナー貯留部V側に撓む。(図14(d))
(9)開口33の下側の容器面であるβ部で、撓みながら、回転を続け、搬送部材22がトナー収容器18へ戻る。
実施例の構成について、汲み上げ性能の効果を検証するため、以下の比較例および、実施例を用いて検証を実施した。
本比較例1は前述の背景技術のように、トナー飛翔を伴わない、搬送部材によるトナー搬送の供給方法である。本比較例1の概略断面図を図15に示す。図15に示すように、搬送部材は容器に対し、撓むことなく、容器面をなぞるのみであり、それ以外の構成は実施例2と同様である。
本比較例2の概略断面図を図16(a)、長手図を図156(b)に示す。図16(b)にあるように、突起部が、長手一様である200eで構成されている。それ以外の構成は、実施例2と同様である。
本比較例3の概略断面図を図17(a)、長手図を図17(b)に示す。本比較例3は前述の背景技術のように、変形・解放部18a3が容器面で構成される。実施例2と同じ個所で、解放させるために、実施例2の攪拌シートの自由長を10mm短くしたものである。それ以外の構成は、実施例2と同様である。
本比較例4の概略断面図を図18(a)、長手図を図18(b)に示す。本比較例4は前述の背景技術のように、変形・解放部18a3が容器面で構成される。実施例2と同じ個所で、解放させるために、実施例2の攪拌シートの回転中心軸を下方へ移動したものである。それ以外の構成は、実施例2と同様である。このとき、搬送部材の自由長は実施例と同じ50mmである。それ以外の構成は、実施例2と同様である。
実施例3は図19(a)に示すように、突起部が中央に2点ある構成である。それ以外の構成は、実施例2と同様である。
実施例4は図19(b)に示すように、突起部が両端に2点ある構成である。それ以外の構成は、実施例2と同様である。
実施例5は図19(c)に示すように、突起部が等間隔で3点ある構成である。それ以外の構成は、実施例2と同様である。
トナー汲み上げ能力の比較検証のため、上述した比較例と実施例の現像剤容器を用いて、容器内のトナーを汲み上げるのに要する時間を測定した。
温度23℃、湿度50%の環境下において、本実施例の画像形成装置を用いて、画像形成を伴わない現像駆動を実施した。現像剤収容器内のトナー全てを現像室へ汲み上げるのに要した時間(攪拌回転数)を計測した。なお、搬送部材は、比較例1を除いて、以下の方法により、シート部分を変形させたものを使用した。
トナー汲み上げ能力の比較検証のため、本実施例2〜5と比較例1〜4までの現像剤容器を用いて、画像濃度評価を実施した。
温度23℃、湿度50%の環境下において、本実施例の画像形成装置を用いて、トナーの供給性の比較として、高印字プリントを連続した際の濃度低下量を測定するベタ濃度追従性評価を実施した。なお、搬送部材22は、比較例1を除いて、検証1と同様に、シート部分を変形させたものを使用した。
A:ベタ黒画像において、紙先端と紙後端での濃度差が0.2未満
B:ベタ黒画像において、紙先端と紙後端での濃度差が0.2〜0.3未満
C:ベタ黒画像において、紙先端と紙後端での濃度差が0.3以上
まず、従来技術である比較例1に対する実施例の優位性について述べる。
実施例3は図19(a)に示すように、突起部が中央に2点ある構成である。本構成においても、上記比較例に対しては、優位性がある結果であった。これは、本構成においても、撓みの解放部を突起化することで、搬送部材が抱え込むトナー量を最大化し、撓み解放後も容器と擦りながら確実に現像室へとトナーを汲み上げることが可能なためである。しかしながら、実施例2の構成に対しては、汲み上げ性能が低下している。
本実施例4は図19(b)に示すように、突起部が両端に2点ある構成である。
本実施例5は図19(c)に示すように、突起部が等間隔で3点ある構成である。
次に他の実施形態について説明する。なお、本実施形態では、実施例2と多くの部分が共通であり、実施例2と異なる部分についてのみ説明し、重複する説明は省略する。
図21は実施例7における搬送部材の長手配置図である。実施例7では実施例2の構成において、突起部が長手方向の異なる位置に配置されているが、突起部の配置が長手方向に一様に存在しないことが特徴である。本実施例では、搬送部材22の回転中心軸を含む水平な面と同一の面上に第1突起部200i及び第4突起部200lとが配置されている。この場合、水平面上だけでなく、トナー収容室の長手方向の同一直線上に配置されているとも言える。一方、搬送部材22の回転中心軸を含む水平な面に対し、重力方向の下方に5mmずれた箇所に、第2突起部200jと第3突起部200kが配置される。この場合も同様に、直線と交差する重力方向に5mmずれて配置されているとも言える。なお、各突起部の高さは実施例2と同じ5mmである。搬送部材は回転に伴い、第2突起部200jと第3突起部200kとで撓み始める。さらに回転が進むと、第2突起200jと第3突起部200kの撓みを維持したまま、第1突起200iと第4突起200lと接触して搬送部材が撓む、このため第2突起200jと第3突起200kではより大きく撓む。
本実施例は、図22に示すように、突起が容器の底面から突起部で侵入量が徐々に変化する容器のリブ形状となっている。このような形状とすることで、連続的に形状が変化するので、急に突起が現れるような構成に対し、安定的にトナーを保持することが可能である。
本実施例は、実施例2の容器構成において、突起部の凸部に対応するシート形状が凹部になっていることが特徴である。図23は、搬送部材22と突起部200との関係を示した模式図である。このように搬送部材の自由端側に突起部に対応する凹部を設けることで、突起部と非突起部の撓みの境界部分が最適化されるため、保持量を増加することが可能である。
本実施例は、実施例2の容器構成において、図24に示すように、突起が容器に張り付けたシート250であることを特徴としている。このようにすることで、突起形状に対し体積が大幅に減少するので、搬送部材で抱え込む保持量を最大化できる。なお、選択するシートとしては、搬送部材22を撓ますことが可能であれば、適宜可能である。なお、各シートの配置や容器からの高さ等に関しては、実施例2と同様である。
本実施例は、図12に示す、突起部が弾性を有する部材により構成されることが特徴である。このように、突起部に弾性を持たせることで、搬送部材への物理的摺擦を低減することが可能である。
本実施例は、図25に示すように、突起部200が回転軸を有する水平な面と同じ面上に設けられていた実施例2に対し、水平な面の重力方向の下方に配置されるものである。このように、下方に配置することで、抱え込むトナーの量を増やすことが出来る。このため、シートに係る撓み量を増やさないと、トナーの圧力に負けて、シートが変形してしまい汲みあげることが出来ない。このため、厚み、自由長が実施例2とは異なり、厚みは400μm、自由長は105mmのものを使用した。このとき、ガイド部の距離も自由長と略同等の長さである。また、実施例2よりも搬送部材の回転トルクが増加するため、不図示である画像形成装置本体の駆動モーターを高出力なものに変えている。
31 現像枠体(現像剤容器)
36 トナー搬送部材
36a 撹拌軸
36b シート部材
131 第一現像枠体
131d 突起部(第1突起部)
131e 突起部(第1突起部)
131f 突起部(第1突起部・リブ形状)
131g 突起部(第1突起部・リブ形状)
132 第二現像枠体
140 残量検知手段の一部
141 導光部材
141d 発光側窓(第2突起部)
141e 受光側窓(第2突起部)
Claims (26)
- 現像剤を収容する収容室と、
前記収容室に設けられ、前記現像剤を搬送する搬送部材と、
前記現像剤の量を検知するための信号を伝送する伝送部材と、
前記伝送部材とは異なる第1の突起部であって、前記収容室の長手方向に沿って見た場合において、前記収容室の内部側壁側から前記搬送部材の搬送軸側に向かって突出する第1突起部と、を有し、
前記伝送部材は、前記収容室の長手方向に沿って見た場合において、前記収容室の内部側壁側から前記搬送部材の搬送軸側に向かって突出する第2突起部を有し、
前記搬送部材は、前記第1突起部と前記第2突起部のいずれか一方と接触し弾性変形した状態で他方の突起部と接触し弾性変形するか、または、前記第1突起部と前記第2突起部とに同時に接触し弾性変形することを特徴とする現像剤容器。 - 前記第1突起部は複数の突起を有することを特徴とする請求項1に記載の現像剤容器。
- 前記第1突起部と前記第2突起部とは前記収容室の長手方向に並んで配置されていることを特徴とする請求項1又は2に記載の現像剤容器。
- 前記第1突起部は前記収容室の長手方向に延伸していることを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の現像剤容器。
- 前記第2突起部は、前記第1突起部に挟まれる位置に設けられていることを特徴とする請求項2に記載の現像剤容器。
- 前記第2突起部は複数の突起を有することを特徴とする請求項1から5のいずれか1項に現像剤容器。
- 前記第1突起部は、前記収容室の長手方向に沿って見た場合に、前記第2突起部と同じ形状であることを特徴とする請求項1から6のいずれか1項に記載の現像剤容器。
- 前記現像剤容器が画像形成装置に装着された状態で、前記第1突起部は前記搬送部材の搬送軸よりも鉛直方向の上方に設けられていることを特徴とする請求項1から7のいずれか1項に現像剤容器。
- 前記伝送部材は光を伝送することを特徴とする請求項1から8のいずれか1項に記載の現像剤容器。
- 請求項1から9のいずれか1項の現像剤容器と、
前記搬送部材から搬送された現像剤を担持するための現像剤担持体を有することを特徴とする現像装置。 - 前記現像装置が画像形成装置に装着された状態で、前記現像剤担持体が前記搬送部材よりも上方に位置することを特徴とする請求項10に記載の現像装置。
- 請求項1から9のいずれか1項の現像剤容器、請求項10又は11に記載の現像装置のいずれか1つを有し、さらに前記現像剤で現像する潜像を担持する像担持体を有することを特徴とするプロセスカートリッジ。
- 請求項1から9のいずれか1項の現像剤容器、請求項10又は11に記載の現像装置、請求項12のプロセスカートリッジのいずれか1つを着脱可能に有し、
前記現像剤を用いて記録媒体に画像を形成することを特徴とする画像形成装置。 - 現像剤を収容する収容室と、
前記収容室から開口を通じて前記現像剤が供給される現像室と、
前記収容室に設けられ、前記現像剤を搬送する搬送部材と、
前記収容室の長手方向に沿って見た場合において、前記収容室の内部側壁側から前記搬送部材の回転軸側に向かって突出する突起部であって、複数の第1突起部と複数の第2突起部とを含み、前記収容室の長手方向で、それぞれの前記第2突起部が前記複数の第1突起部の外側に配置される突起部と、
を有し、
前記搬送部材の自由端は、前記突起部に対して前記搬送部材の回転方向の下流に位置しかつ前記開口に対して前記回転方向の上流に位置する際に、前記収容室の壁と接触し、
前記搬送部材は、前記突起部と接触することにより撓んだ状態になり、前記撓んだ状態から解放されることにより現像剤を搬送し、
前記搬送部材の自由端の速度ベクトルを、水平方向と重力方向に分解したときに、前記重力方向に対して上方への成分の大きさは、前記搬送部材が一回転する間において、前記撓んだ状態から解放された前記自由端が前記収容室の壁に接するまでの間で最大になることを特徴とする現像剤容器。 - 前記速度ベクトルの、前記重力方向に対して上方への成分の大きさは、前記突起部が前記搬送部材と接することにより撓んだ状態から解放される際に最大となることを特徴とする請求項14記載の現像剤容器。
- 前記搬送部材の自由端は、前記撓んだ状態から解放された後から前記開口に現像剤を搬送するまでの間、前記収容室の壁と接していることを特徴とする請求項14または15に記載の現像剤容器。
- 前記搬送部材は、搬送支持軸を有し、
前記突起部は、前記搬送支持軸を通る水平な面上または前記水平な面よりも前記重力方向の下方に配置されることを特徴とする請求項14から16のいずれか1項に記載の現像剤容器。 - 前記搬送部材は、搬送支持軸を有し、
前記搬送部材の回転半径は、前記搬送支持軸から前記搬送部材の自由端が接する前記収容室の壁までの第1距離よりも長いことを特徴とする請求項14から16のいずれか1項に記載の現像剤容器。 - 前記搬送支持軸、前記搬送部材の自由端、前記収容室の壁との位置は、次の関係になることを特徴とする請求項18記載の現像剤容器。
0.0<(回転半径−第1距離)<2.5(mm) - 前記第1突起部と前記第2突起部とは、前記収容室の長手方向の同一直線上に配置されているか、または
前記第1突起部と前記第2突起部とは、前記重力方向にずれた位置に配置されていることを特徴とする請求項14から19のいずれか1項に記載の現像剤容器。 - 前記第1突起部または前記第2突起部のいずれか一方は、他方の突起部よりも前記回転軸により近い位置まで突出していることを特徴とする請求項14から20のいずれか1項に記載の現像剤容器。
- 前記第1突起部または前記第2突起部の少なくとも一方は弾性を有することを特徴とする請求項14から21のいずれか1項に記載の現像剤容器。
- 前記搬送部材は、シート部材を有し、前記シート部材の自由端側に、複数の凹部を有し、前記収容室の長手方向において、前記複数の凹部は、前記突起部に対応する位置に配置されることを特徴とする請求項14から22のいずれか1項に記載の現像剤容器。
- 請求項14から23のいずれか1項に記載の現像剤容器と、
前記現像剤を担持する現像剤担持体と、を有し、
前記現像室が前記収容室の上方に位置することを特徴とする現像装置。 - 請求項14から23のいずれか1項に記載の現像剤容器、請求項24に記載の現像装置のいずれか1つと、
前記現像剤で現像する潜像を担持する像担持体と、を有することを特徴とするプロセスカートリッジ。 - 請求項14から23のいずれか1項に記載の現像剤容器、請求項24に記載の現像装置、請求項25に記載のプロセスカートリッジのいずれか1つを着脱可能に有し、
前記現像剤を用いて記録材に画像を形成することを特徴とする画像形成装置。
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