JP6415342B2 - 現像剤容器、現像装置、プロセスカートリッジおよび画像形成装置 - Google Patents
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そこで、本発明の目的は、現像剤量を求めるために用いられる部材と撹拌部材とが容器内に設けられている場合でも、高精度に現像剤量を求めることができる現像剤容器とプロセスカートリッジと画像形成装置とを提供することを目的とする。
開口を有し、現像剤を収容する収容部と、
撹拌軸を有し、前記収容部内の現像剤を撹拌する撹拌部材と、
現像剤の量を検出するために、前記収容部に前記撹拌軸の下方に設けられる第1検出部と第2検出部と、を備え、
前記第1検出部は、前記開口側に設けられ、かつ前記第2検出部は、前記第1検出部を介して前記開口とは反対側に設けられ、
前記撹拌部材は、一端側が前記撹拌軸に固定され、回転することによって、他端が前記第2検出部側から前記第1検出部側に向かって移動する第1シート部材と第2シート部材と、を備え、
前記第1シート部材の先端が前記第2検出部における前記第1検出部側の端部を通過する際に、前記第2シート部材は、前記第2検出部の上方に位置し、かつ前記開口からの距離が前記第2検出部より長いところに位置する前記収容部の部分と接することを特徴とする。
現像剤担持体と、前記現像剤容器と、を備えることを特徴とする。
像担持体と、前記現像剤容器、前記現像装置のうちの少なくとも1つを備えることを特徴とする。
前記現像剤容器、前記現像装置、前記プロセスカートリッジのうちの少なくとも1つを有し、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。
<画像形成装置の構成概略>
図1は、実施例1に係る画像形成装置100の概略図である。また、図2は、実施例1に係る現像剤容器47の概略図である。実施例1における画像形成装置100は、図1に示すように、プロセスカートリッジ200を装着することで画像形成動作を行うことができる。なお、プロセスカートリッジ200は、画像形成装置100の装置本体に着脱自在となっている。まず、パーソナルコンピュータ等から送られた画像情報の信号を画像形成装置100における不図示のCPUが受け取ると、装置下部に装着されたシートカセット51に積載されたシートが搬送ローラ52によって搬送路9内に搬送される。
実施例1におけるプロセスカートリッジ200は、感光体ドラム1に作用するプロセス手段と感光体ドラム1とを備える。ここで、プロセス手段としては、感光体ドラム1の表面を帯電する帯電ローラ3と、感光体ドラム1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1に残留した現像剤を除去するためのクリーニングユニット6とがある。実施例1に係るプロセスカートリッジ200は、帯電ローラ3とクリーニングユニット6と現像装置4とが一体化され、画像形成装置100に着脱可能な構成となっている。
図2に示すように、本実施例における現像装置4は、現像ローラ41が回転可能に支持され、トナーを収納する収容部47Aを有し、クリーニングユニット6とは別のユニットとして構成されている。収容部47A内に収容される磁性一成分トナーは、撹拌部材60によって、収容部47A内部と現像室46とを連通させるトナー供給開口45を通じて現像室46に搬送される。現像室46内に搬送されたトナーは、現像ローラ41に内包されたマグネットによって現像ローラ41である現像スリーブの表面に保持される。現像ローラ41表面に保持されたトナーは、現像ローラ41のR2方向への回転に伴って、弾性部材からなる現像ブレード42に向かって搬送される。現像ローラ41に保持されたトナーは、現像ブレード42によってトリボが付与されるとともにトナー層の厚さが規制される。現像ブレード42によって厚さが規制されたトナーは、その後、感光体ドラム1に搬送される。
電圧=2000Vpp、周波数f=2500Hz)を重畳した現像バイアスが、画像形成装置100の本体から印加されている。また、感光体ドラム1は接地されている。感光体ドラム1と現像ローラ41との間には電界が発生し、帯電されたトナーが感光体ドラム1に搬送されることで、感光体ドラム1表面に形成された潜像が現像される。
図2に示すように、現像剤量を検出するための検出部として、収容部47A内部における収容部47Aの底面47Bには第1電極25と第2電極26とが設けられている。本実施例では、電極間の静電容量の変化をもとに現像剤量を検出するものであるが、これに限定されず、光の通過量や通過時間に応じて現像剤量を検出する光学式でもよい。光学式の場合は、現像装置に設ける検出部は、導光部材になる。この場合、導光部材に光を照射する照射手段や、導光部材から光を受光する受光手段が必要になる。静電容量の検出に話を戻すと、現像バイアス電源31から現像ローラ41にAC電圧が印加されると、現像ローラ41と第1電極25との間に、現像ローラ41と第1電極25間の静電容量に対応した電流が誘起される。また、現像バイアス電源31から第2電極26にAC電圧が印加されると、第1電極25と第2電極26との間に、第1電極25と第2電極26間の静電容量に対応した電流が誘起される。ここで、現像ローラ41と第1電極25間の静電容量は、現像ローラ41と第1電極25との間のトナー量に応じて変化し、第1電極25と第2電極26間の静電容量は、第1電極25と第2電極26との間のトナー量に応じて変化する。
次に、実施例1における現像剤容器47について図2を用いて説明する。本実施例では、現像剤容器47は、収容部47Aと撹拌部材60と第1電極25と第2電極26とを有している。現像剤容器では、第1電極25と第2電極26との間の静電容量と第1電極25と現像ローラ41との間の静電容量との合成容量の変化に基づいて、収容部47A内の現像剤量を求める事ができる。
撹拌軸60Aは回転可能に軸支されており、撹拌軸60Aの回転駆動に伴って、第1シート部材61と第2シート部材62とが収容部47A内のトナーを撹拌する。第1シート部材61は、一端側が撹拌軸60Aに固定されており、撹拌軸60Aの回転に伴って回転することで、他端が第2電極26表面側(第2検出部表面側)から第1電極25側(F方向)に向かって移動する。また、第1シート部材61は、撹拌軸60Aの回転に伴って、第1電極25の表面(電極表面)と第2電極26の表面(電極表面)に摺動しながら移動する。
本実施例では、第1電極25と第2電極26は、トナーが留まりやすい収容部47Aの底面47Bに配置されている。また、収容部47Aにおける底面47Bが円弧形状になっていることで、第1シート部材61と第2シート部材62とが底面47Bに摺動しながら移動する速度の変動が少なくなるようにしている。
47A内に配置された部材(撹拌部材60など)などにトナーが付着する可能性が高くなる傾向がある。この現象は、特に、トナーから外添剤が離れやすい低温環境下で発生する場合が多い。
<実施例1の実験条件>
プロセススピード:300mm/sec
(撹拌部材)
撹拌軸回転半径:9mm
第1シート部材61 材料:ポリカーボネート 自由長:15mm 厚さ:150μm
第2シート部材62 材料:ポリエチレン 自由長:68mm 厚さ:5μm
(残量検出用電極)
第1電極25:カーボンブラック分散したスチレン樹脂 長さ:30mm 厚み250μm
第2電極26:カーボンブラック分散したスチレン樹脂 長さ:32mm 厚み250μm
撹拌中心Oから収容部47Aの底面47Bまでの距離d(図6を参照) 20mm
撹拌中心Oから収容部47Aの凸部Cまでの距離c(図6を参照) 30mm
撹拌速度:60rpm
(撹拌部材60と第1電極25と第2電極26と凸部Cとの位置関係)
第1電極25と第2電極26間の間隙X 7mm
第2電極26と間隙Xとの境界点Aの撹拌中心Oに対する位置角度θo(図6を参照
) −80°
収容部47Aにおける凸部Cの撹拌中心Oに対する位置角度θ1(図6を参照) −10°
(ここで、位置角度は、撹拌中心Oを通る水平面を0°としたときの角度とする。)
(撹拌部材)図3に示すように、比較例1では、現像剤容器147は、第1シート部材61を有するが第2シート部材62を有していない。
(残量検出用電極)電極29:カーボン分散したスチレン樹脂 長さ:70mm 厚み250μm
それ以外は実施例1と同様である。
<比較例2の実験条件>
(撹拌部材)図4に示すように、比較例2では、比較例1と同様に、現像剤容器247は、第1シート部材61を有しているが、第2シート部材62は有していない。
それ以外は実施例1と同様である。
以下の評価条件で現像剤残量20%における静電容量値から算出した現像剤量のばらつきの結果を示す。
評価条件(1)
環境 温度25℃ 湿度50%Rh
トナー充填量200g
画像パターン 横線 印字率4%
通紙条件 A4用紙連続
評価母数 各構成 N=10
評価条件(2)
環境 温度15℃ 湿度10%Rh
トナー充填量200g
画像パターン 横線 印字率0.5%
通紙条件 A4用紙連続
評価母数 各構成 N=10
<評価結果>
この表の評価結果は、トナー残量が200gであってN=10である場合に測定された静電容量値のばらつき((静電容量の最大値−静電容量の平均値)÷静電容量の平均値×100(%))を示します。この値が小さいほど安定して測定ができます。結果、静電容量検出精度が高くなります。
(実施例1の比較例1に対する優位性)
比較例1では、現像ローラ41と電極29間の静電容量に対応する電流値を検出している。ここで、2つ電極の面積Sと距離dと静電容量Cとの関係は次のようになることが知られている。また、εは、電極間の誘電率である。
C=εS/d ・・・式(1)
ように、現像剤容器47内のトナー量が0gである場合の静電容量と、トナー量が静電容量が安定する200gである場合の静電容量との変化量δCは3.6pFとなっている。
実施例1では、上述したように、第1シート部材61の先端61Aが第2電極26における第1電極25側の端部26Aを通過する時点で、第2電極26の全面の上部に第2シート部材62による蓋が形成される。これにより、第1シート部材61の先端61Aが第2電極26における第1電極25側の端部26Aを通過する時点において、内壁面などに付着するトナーが第2電極26上に落下することを抑制している。
次に、第1シート部材61の先端61Aが図6のT2を通過するタイミングでは、トナーの大半が間隙Xから遠ざけられることになるため、静電容量は急激に低下することになる。図7では、時間t2で静電容量が急激に低下しているため、図6のT2と図7のt2とが対応していることが分かる。第1シート部材61の先端61Aが図6のT3を通過するタイミングにおいては、トナーの大半が第1シート部材61によって持ちあげられることで、トナーが間隙Xから遠ざかる。また、現像ローラ41上に保持されたトナーが撹拌部材60によって掻き取られる。このため、先端61AがT3を通過するタイミングで、静電容量の値が極小値をとることになる。このことから、図6のT3と図7のt3とが対応していることが分かる。
61のみしか有していない。そのため、第1シート部材61の先端61Aが第2電極26の端部26Aを通過するタイミングにおいて、第2電極26にトナーが落下する場合がある。この場合、第2電極26にトナーが落下することで静電容量が大きくなるため、現像剤容器47内のトナー量が実際よりも多く求められてしまう。つまり、現像剤容器47内におけるトナー量の取得結果にばらつきが生じてしまう。
また、実施例1では、第1電極と第2電極との間の間隙は、現像剤容器の収容部における底面の最も低い部位に位置している。これにより、収容部内のトナーが少なくなった場合でも、現像剤容器内に収容されるトナー量を精度よく求めることができる。
実施例2について説明する。ここで、実施例2において、実施例1と同様の機能を有する部分については同一の符号を付してその説明を省略する。実施例2においても、実施例1と同様に、現像剤容器47は、電子写真画像形成装置100に取り付けることができる。また、プロセスカートリッジ200についても、同一の機能を有する部分については、同一の符号を付してその説明を省略する。実施例2は、現像剤量を求める方法として、撹拌部材60が1周する間における静電容量プロフィールのDutyを測定することで現像剤容器47A内のトナー量を求める方法である。
実施例3について説明する。図9で示すように、実施例3では、第1収容部328と第2収容部329があり、それに対応する第1電極324、第2電極325、第3電極326、第4電極327が配置されている。第2電極325と第3電極326は、単一の電極部材で構成されている。実施例3では、第2電極325は、第1収容部328内で、第1撹拌部材322の撹拌軸を通る水平の点線以下の電極とする。また、第3電極326は、第2収容部329内で撹拌軸を通る水平の点線以下の電極とする。なお、第2電極325と第3電極326は、凸部Cを挟んで別々の部材で構成されていてもよい。凸部Cの頂点は、撹拌軸よりも上方に位置している。図9では、現像剤担持体である現像ローラは、開口を塞ぐような位置に配置されている。
47A…収容部、60…撹拌部材、60A…撹拌軸、61…第1シート部材、
61A…先端、62…第2シート部材
Claims (10)
- 開口を有し、現像剤を収容する収容部と、
撹拌軸を有し、前記収容部内の現像剤を撹拌する撹拌部材と、
現像剤の量を検出するために、前記収容部に前記撹拌軸の下方に設けられる第1検出部と第2検出部と、を備え、
前記第1検出部は、前記開口側に設けられ、かつ前記第2検出部は、前記第1検出部を介して前記開口とは反対側に設けられ、
前記撹拌部材は、一端側が前記撹拌軸に固定され、回転することによって、他端が前記第2検出部側から前記第1検出部側に向かって移動する第1シート部材と第2シート部材と、を備え、
前記第1シート部材の先端が前記第2検出部における前記第1検出部側の端部を通過する際に、前記第2シート部材は、前記第2検出部の上方に位置し、かつ前記開口からの距離が前記第2検出部より長いところに位置する前記収容部の部分と接することを特徴とする現像剤容器。 - 前記収容部の部分は、凸部であることを特徴とする請求項1記載の現像剤容器。
- 前記凸部の頂点は、前記撹拌軸よりも上方に位置することを特徴とする請求項2記載の現像剤容器。
- 前記開口の下端は、前記撹拌軸よりも上方に位置す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。
- 前記収容部における現像剤担持体が設けられる部位に対向する側の内壁面には、前記収容部内部側に突出する凸部が形成されており、前記第2検出部における前記第1検出部側とは反対側の端部がこの凸部の先端まで延びるように前記第2検出部が配置されると共に、
前記第1シート部材の先端が前記第2検出部における前記第1検出部側の端部を通過する時点で、前記第2シート部材の先端が前記凸部の先端と接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検出部及び前記第2検出部はシート状の導電部材であり、これらの検出部は前記収容部の底面に沿うように配置されていることを特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載の現像剤容器。
- 前記第1検出部と前記第2検出部との間の間隙は、前記収容部における底面の最も低い部位に位置す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。
- 現像剤を担持するための現像剤担持体と、
請求項1から7のいずれか1項に記載の現像剤容器と、
を備えることを特徴とする現像装置。 - 現像剤像を担持する像担持体と、
請求項1から7のいずれか1項に記載の現像剤容器、請求項8に記載の現像装置のうちの少なくとも1つを備え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7のいずれか1項に記載の現像剤容器、請求項8に記載の現像装置、請求項9記載のプロセスカートリッジの少なくとも1つを備え、
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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