JP6664139B2 - 現像装置 - Google Patents

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Description

本発明は、プリンタ、複写機、ファクシミリあるいは複合機などの、電子写真技術を利用した画像形成装置に用いて好適な現像装置に関する。
プリンタ、複写機、ファクシミリあるいは複合機などの電子写真技術を用いた画像形成装置には、感光ドラム上に形成した静電潜像を現像剤により現像して可視像化する現像装置が装置本体に対し着脱自在に設けられている。交換用の現像装置には、新品の現像剤が外気に触れて劣化しないように、封止シートにより開口部が封止される収容部に予め収容されている。そのため、交換用の現像装置を装着した場合には、封止シートを引き抜くことで収容部を開封させ、現像剤を収容部から流出させる必要がある。現像容器内には収容部から流出させた現像剤を搬送可能な搬送スクリューが設けられており、封止シートは搬送スクリューの回転軸線方向に引き抜かれる。そして、現像容器には、封止シートを略平行に引き抜き可能とし、また引き抜いた封止シートを現像容器外へ排出させるために、収容部の開口部の延長線上や開口部よりも搬送スクリューに近い下方側に、シート排出口が形成されている(特許文献1)。
特開2010−48944号公報
ところで、封止シートを引き抜いた後に搬送スクリューを回転させたときには、搬送スクリューの回転に伴って現像容器内に現像剤が飛散し、飛散した現像剤がシート排出口から現像容器外へ排出されやすくなる。これを防ぐため、シート排出口を搬送スクリューから搬送スクリューの回転軸線方向に遠ざけることが考えられるが、そうするには装置を大型化せざるを得ず、採用が難しい。また、シート排出口を弾性体のシール部材で封止し、このシール部材の弾性量を大きくすることが考えられる。ただし、そうした場合には封止シートを引き抜く際の引き抜き力が大きくなりすぎて、場合によっては封止シートが引き抜き中に切断され、現像装置を再交換せざるを得なくなるので、やはり採用が難しかった。これらに鑑み、現像剤が封止シートで密封された収容部に予め収容される構成で、封止シートを引き抜いた後のシート排出口から、現像剤が搬送スクリューの回転に伴って現像容器外へ排出され難い現像装置が従来から望まれていた。しかしながら、未だそうしたものは提案されていない。
本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、現像剤が封止シートで密封された収容部に予め収容される構成で、封止シートを引き抜いた後のシート排出口から、現像剤が搬送スクリューの回転に伴って現像容器外へ排出され難い現像装置の提供を目的とする。
本発明に係る現像装置は、現像装置であって、トナーとキャリアを含む現像剤を担持する現像剤担持体と、前記現像剤担持体に現像剤を供給するための第一室と、前記第一室と隔壁により区画され、前記第一室との間で現像剤が循環する第二室と、前記第一室に配置され、現像剤を第一方向に搬送する第一搬送スクリューと、前記第二室に配置され、現像剤を前記第一方向とは反対の第二方向に搬送する第二搬送スクリューと、前記第二搬送スクリューよりも鉛直方向上方に配置され、初期現像剤を収容するための収容部と、前記収容部に設けられ、前記第二搬送スクリューの回転軸線方向に沿って形成され、前記第二室との間で現像剤が連通可能な開口部と、前記開口部をシールして前記収容部に初期現像剤を封止するための封止シートと、前記収容部に設けられ、前記開口部に前記封止シートを貼り付けるためのシート貼付部と、前記シート貼付部よりも鉛直方向上方に配置され、前記封止シートを前記現像装置の外部に排出するためのシート排出部と、を備え、前記第二搬送スクリューの回転軸線方向に直交する断面で見たとき、前記シート貼付部の長手方向に対して前記シート排出部の長手方向が成す角度θ(ただし、θは鋭角)は、30°≦θ<90°を満たす、ことを特徴とする。
本発明によれば、現像剤がシート部材で密封された第一室に予め収容される構成で、シート部材を引き抜いた後のシート排出口から、現像剤が搬送スクリューの回転に伴って現像容器外へ排出され難くすることを容易に実現できる。
本実施形態の現像装置を用いるのに適した画像形成装置の構成を示す概略図。 第一実施形態の現像装置を示す断面図。 軸線方向を含む垂直断面で見た第一実施形態の現像装置を示す断面図。 第一実施形態の現像装置のシート排出口の近傍を拡大して示す断面斜視図。 軸線方向を含む垂直断面で見た第二実施形態の現像装置を示す断面図。 第二実施形態の現像装置のシート排出口の近傍を拡大して示す断面斜視図。
<第一実施形態>
[画像形成装置]
以下、第一実施形態について説明する。まず、本実施形態の現像装置を用いるのに適した画像形成装置の構成について、図1を用いて説明する。図1に示す画像形成装置60は、装置本体100内に4色の画像形成部600を中間転写ベルト61に対向させて配置した、中間転写タンデム方式のカラー画像形成装置である。
画像形成装置60の記録材の搬送プロセスについて説明する。記録材Sは、記録材収納庫(カセット)62内に積載される形で収納されており、給紙ローラ63により画像形成タイミングに合わせて給紙される。記録材収納庫62からの給紙は、例えば摩擦分離方式などが用いられる。給紙ローラ63により送り出された記録材Sは、搬送パス64の途中に配置されたレジストローラ65へと搬送される。そして、レジストローラ65において記録材Sの斜行補正やタイミング補正を行った後、記録材Sは二次転写部T2へと送られる。二次転写部T2は、対向する二次転写内ローラ66及び二次転写外ローラ67により形成される転写ニップ部であり、所定の加圧力と静電的負荷バイアスを与えることで記録材S上にトナー像を吸着させる。
以上説明した二次転写部T2までの記録材Sの搬送プロセスに対して、同様のタイミングで二次転写部T2まで送られて来る画像の形成プロセスについて説明する。まず、画像形成部600について説明する。ただし、各色の画像形成部600はトナーの色以外は基本的に同じであるため、図1ではブラック(BK)の画像形成部600のみに符号を付し、他の色の画像形成部については符号を付していない。そこで、以下では代表して、ブラック(BK)の画像形成部600を例に説明する。
画像形成部600は、主に感光ドラム1、帯電装置2、現像装置3、及び感光ドラムクリーナ5等から構成される。回転駆動される感光ドラム1の表面は、帯電装置2により予め表面を一様に帯電され、その後、画像情報の信号に基づいて駆動される露光装置68によって静電潜像が形成される。次に、感光ドラム1上に形成された静電潜像は、現像装置3によるトナー現像を経て可視像化される。即ち、現像装置3は後述する現像剤に含まれるトナーにより静電潜像を現像して、感光ドラム1上にトナー像を形成する。現像装置3については後述する(図2参照)。
その後、画像形成部600と中間転写ベルト61を挟んで対向配置される一次転写装置4により所定の加圧力及び静電的負荷バイアスが与えられ、感光ドラム1上に形成されたトナー像が、中間転写ベルト61上に一次転写される。一次転写後に感光ドラム1上に残る一次転写残トナーは、感光ドラムクリーナ5により回収され、再び次の作像プロセスに備える。
本実施形態の場合、画像形成部600は、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)及びブラック(BK)の4セット存在する。ただし、色数は4色に限定されるものではなく、また色の並び順もこの限りではない。また、現像装置3は現像剤として非磁性トナーと磁性キャリアとを含む二成分現像剤を使用する。この場合、トナーが現像に伴って消費されるため、トナーを収容したトナーボトル605から現像装置3にトナーを補給できるようにしている。
トナー像が一次転写される中間転写ベルト61は、テンションローラ6、二次転写内ローラ66、及び従動ローラ7a、7bによって張架され、図中矢印C方向へと移動される無端ベルトである。本実施形態の場合、二次転写内ローラ66は、中間転写ベルト61を駆動する駆動ローラも兼ねている。上述した各色の画像形成部600により並列処理される各色の作像プロセスは、中間転写ベルト61上に移動方向上流で一次転写された色のトナー像上に順次重ね合わせるタイミングで行われる。その結果、最終的にはフルカラーのトナー像が中間転写ベルト61上に形成され、二次転写部T2へと搬送される。なお、二次転写部T2を通過した後に中間転写ベルト61上に残る二次転写残トナーは、転写クリーナ装置8によって中間転写ベルト61から回収される。
以上、それぞれ説明した搬送プロセス及び作像プロセスを以って、二次転写部T2において記録材Sとフルカラートナー像のタイミングが一致し、中間転写ベルト61から記録材Sにトナー像が転写される二次転写が行われる。その後、記録材Sは定着装置9へと搬送され、定着装置9で加圧及び加熱されることで記録材S上にトナー像が溶融固着される。こうして画像定着された記録材Sは、排紙ローラ69の順回転により、そのまま排紙トレイ601上に排出されるか、もしくは両面画像形成を行うかの選択が行われる。
両面画像形成を要する場合には、排紙ローラ69の順回転により記録材Sの後端が切り替え部材602を通過するまで搬送された後、排紙ローラ69を逆回転させることで先後端を入れ替え、両面搬送パス603へと搬送される。その後、給紙ローラ63より搬送されてくる後続ジョブの記録材とのタイミングを合わせて、再給紙ローラ604によって再び搬送パス64へと送られる。その後の搬送ならびに裏面の作像プロセスに関しては、上述の場合と同様なので説明を省略する。
[現像装置]
次に、第一実施形態の現像装置3について、図1を参照しながら図2及び図4を用いて説明する。なお、図2には説明を理解しやすくするために、後述するシート排出口80を点線で示した。本実施形態の現像装置3は、図2に示すように、ハウジングを形成する現像容器30、現像スリーブ17、現像スクリュー33及び撹拌スクリュー34、規制ブレード36を有する。
現像容器30には、非磁性トナーと磁性キャリアとを含む二成分現像剤(以下、単に現像剤と呼ぶ)が収容される。つまり、本実施形態の現像装置3は現像方式として二成分現像方式を採用し、マイナス帯電極性の非磁性トナーとプラス帯電極性の磁性キャリアとが混合された現像剤を用いている。非磁性トナーはポリエステル、スチレンアクリル等の樹脂に着色料、コロイダルシリカ微粉末のような外添剤さらにはワックスなどを内包し、粉砕あるいは重合によって粉体としたものである。磁性キャリアは、フェライト粒子や磁性粉を混錬した樹脂粒子からなるコアの表層に樹脂コートを施したものである。なお、新品(所謂、初期状態)の現像剤のトナー濃度(トナー及びキャリアの合計重量に対するトナー重量の割合)は、例えば10%である。
現像容器30は感光ドラム1に対向した一部分が開口しており、この開口部に一部が露出するようにして現像剤を担持可能な現像スリーブ17が回転自在に設けられている。現像剤担持体としての現像スリーブ17はアルミニウムやステンレスなどのような非磁性材料で円筒状に形成され、感光ドラム1との対向面において感光ドラム1と同一方向に回転される(図中矢印R2、矢印R3参照)。なお、現像スリーブ17の回転方向は、感光ドラム1との対向面において感光ドラム1と反対方向であってもよい。
現像スリーブ17の内部には、マグネットローラ18が固定配置されている。マグネットローラ18の磁力によって、現像スリーブ17の表面には現像剤の磁気穂が形成される。現像スリーブ17の表面に形成された磁気穂は、規制ブレード36により層厚が規制されて所定の現像領域へと送られる。規制ブレード36はアルミニウムなどの非磁性材料で構成された板状部材であって、現像スリーブ17の回転軸線方向(長手方向)に沿って配設されている。現像領域へ送られた磁気穂が感光ドラム1を摺擦することにより、感光ドラム1に形成された静電潜像がトナー像に現像される。その際には、現像電圧として直流電圧のみ、あるいは直流電圧と交流電圧とを重畳した重畳電圧が不図示の電源により現像スリーブ17に印加される。
現像容器30は、略中央部において図面垂直方向に延在する隔壁39によって、現像室31と撹拌室32とに区画されている。現像室31と撹拌室32とは、隔壁39の長手方向両端に設けた連通部を通じて連通し、現像剤の循環経路を形成している。現像室31には現像スクリュー33が、撹拌室32には撹拌スクリュー34がそれぞれ回転自在に配設されている。現像スクリュー33及び撹拌スクリュー34は、それぞれが回転軸33a、34aの周りに螺旋状に設けられた羽根(不図示)を有するスクリューである。
上記の現像スリーブ17、現像スクリュー33、撹拌スクリュー34はギア列によって連結され、このギア列を介し駆動モータ(不図示)により回転される。現像スクリュー33が回転すると、現像室31内の現像剤は現像スクリュー33に沿って搬送され、この際に現像剤の一部が現像スリーブ17に供給される。現像室31内を搬送される現像剤は、現像スクリュー33の現像剤搬送方向下流側である隔壁39の一端側の連通部を介して現像室31から撹拌室32へ受け渡される。他方、撹拌スクリュー34が回転すると、撹拌室32内の現像剤は撹拌スクリュー34に沿って現像スクリュー33の現像剤搬送方向と反対方向に搬送される。撹拌室32内を搬送される現像剤は、現像スクリュー33の現像剤搬送方向上流側である隔壁39の他端側の連通部を介して撹拌室32から現像室31へ受け渡される。こうして、現像剤は現像スクリュー33及び撹拌スクリュー34に撹拌されながら現像容器30内(現像容器内)を循環搬送される。
[収容部及び封止シート]
ところで、本実施形態では利便性の向上を図るため、各色の現像装置3が装置本体100(図1参照)に対し着脱自在に設けられている。交換用の現像装置3には、未だ現像に供されていない新品(初期状態とも呼ばれる)の現像剤が外気に触れて劣化しないように、現像容器30に予め封入される。本実施形態では、図2に示すように、現像容器30内の搬送スクリューとしての撹拌スクリュー34の上方に、新品の現像剤を予め収容可能な収容部35が形成されている。
第一室としての収容部35は、図3及び図4に示すように、現像容器30内の撹拌スクリュー34上方(搬送スクリュー上方)の空間が、壁部35bで撹拌スクリュー34の回転軸線方向(長手方向)で区画されることにより形成される。また、壁部35bは収容部35の他に、第二室としての空間部32aを形成する。本実施形態の場合、これら収容部35と空間部32aは撹拌スクリュー34側(搬送スクリュー側)が水平方向に開口され、撹拌室32に連通している。なお、収容部35は、後述する封止シート37の引き抜き後に現像剤を効率的に搬送させるために、撹拌スクリュー34の回転軸線方向に関し、撹拌スクリュー34の羽根(不図示)が形成されている範囲の略全域に亘って形成されるのが好ましい。
収容部35の開口部35aには封止シート37が貼り付け可能であり、封止シート37は収容部35に現像剤を収容した状態で開口部35aを封止できるようにしている。封止シート37は例えばプラスチックフィルムのような樹脂材料からなるシート部材であり、開口部35aに熱溶着や接着剤等の適宜の方法により引き剥がし可能に貼り付けられる。こうして、収容部35は新品の現像剤を収容した状態で封止シート37により密封され得る。
交換用の現像装置3には、上記のように封止シート37によって密封された収容部35に予め新品の現像剤が収容される一方で、現像室31や撹拌室32(空間部32aを含む)には現像剤が収容されていない。それ故、交換用の現像装置3を装着する場合には、封止シート37を取り外す必要がある。封止シート37が取り外され、収容部35に収容されていた現像剤が撹拌スクリュー34を要する撹拌室32に落下し、撹拌スクリュー34(及び現像スクリュー33)の回転に伴い搬送されることで、新品の現像剤は現像容器30全体に行き渡る。本実施形態の場合、封止シート37が現像容器30外(現像容器外)から撹拌スクリュー34の回転軸線方向(長手方向)に引き抜かれるようにしている。
図4に示すように、封止シート37を長手方向に引き抜き可能とすべく、現像容器30にはシート排出口80が形成されている。本実施形態の場合、封止シート37は撹拌スクリュー34の回転軸線方向に引き抜かれるため、シート排出口80は撹拌スクリュー34を回転可能に支持する軸受部(不図示)が設けられた現像容器30の側壁部30aに形成されている。詳しくは、シート排出口80が空間部32aを挟んで壁部35bと反対側の側壁部30aに形成される。
封止シート37は、開口部35aに貼り付けられていない一端側(後述する自由端部37b)が現像容器30外へ突出するようにシート排出口80に挿入されている。封止シート37の一端側がシート排出口80を通じて現像容器30外へ突出されることから、封止シート37は現像容器30外から引き抜き可能となる。そして、封止シート37は引き抜かれた際に、シート排出口80に案内されながら現像容器30外へ排出され得る。
本実施形態の場合、シート排出口80は水平方向から見て開口部35aよりも上方に形成されている。こうして、シート排出口80を撹拌スクリュー34の径方向に撹拌スクリュー34から離すことができ、封止シート37を引き抜いた後のシート排出口80から、現像剤が撹拌スクリュー34の回転に伴って現像容器30外へ排出され難くなる。
そして、シート排出口80は水平方向に対して所定の角度で傾斜している。所定の角度は(図4の角度θ参照)、水平方向に対して30度以上90度未満であるのが好ましい。シート排出口80を傾斜させることで、シート排出口80の上端側が下端側よりも撹拌スクリュー34から撹拌スクリュー34の径方向に離れることになる。こうすると、シート排出口80を傾斜させない場合に比べて(θ=0)、封止シート37を引き抜いた後のシート排出口80から、現像剤が撹拌スクリュー34の回転に伴って現像容器30外へより排出され難くし得る。
また、図2に示すように、現像容器30が撹拌スクリュー34の回転軸線方向に交差する幅方向において現像スリーブ17と反対側の壁面30cが鉛直方向に対して傾斜するように形成されている場合、シート排出口80を壁面30cにあわせて傾斜させ得る。即ち、シート排出口80は、鉛直方向に対して壁面30cと同じ傾斜角で傾斜させられる。この場合、シート排出口80は、撹拌スクリュー34の回転軸線方向から見て、壁部35bと少なくとも一部が重なり合うように形成されてよい。こうすることで、装置を大型化せずとも、封止シート37を引き抜いた後のシート排出口80から、現像剤が撹拌スクリュー34の回転に伴って現像容器30外へ排出され難くできる。
開口部35aに貼り付けられた封止シート37は、図4に示すように、折り曲げられてシート排出口80から現像容器30外へ突出される。即ち、封止シート37は、開口部35aを封止する封止部37aと、シート排出口80から現像容器30外へ突出される自由端部37bとが、折り曲げ部37cによって連結されている。折り曲げ部37cは、空間部32aにおいて封止部37aと自由端部37bとがそれぞれ向かう位置を変更して、引き抜き動作時に自由端部37bから封止部37aに引き抜き力を適切に伝達し、封止シート37をシート排出口80から排出させやすくしている。シート排出口80が水平方向から見て開口部35aよりも上方に形成されるならば、封止シート37は折り曲げられなければならない。そのために、本実施形態では、上記した折り曲げ部37cを収める空間部32aを確保すべく、壁部35bによって収容部35と空間部32aとが形成される。言い換えるならば、壁部35bによって空間部32aを確保することで、シート排出口80を水平方向から見て開口部35aよりも上方に形成できる。
シート排出口80には、図4に示すように、例えばウレタン素材などの弾性体からなるシール部材40が配置されていてよい。シール部材40は、シート排出口80の隙間を埋めながら封止シート37を通過可能に挟み込み可能に設けられている。
以上のように、本実施形態では、シート排出口80が水平方向から見て開口部35aよりも上方に形成されることで、シート排出口80を撹拌スクリュー34の径方向に撹拌スクリュー34から離すことができる。また、シート排出口80を水平方向に対して所定の角度で傾斜させることで、シート排出口80を撹拌スクリュー34の径方向に撹拌スクリュー34からより離すことができる。こうすることにより、封止シート37を引き抜いた後のシート排出口80から、現像剤が撹拌スクリュー34の回転に伴って現像容器30外へより排出され難くすることを容易に実現できる。
<第二実施形態>
第二実施形態の現像装置3Aについて、図5及び図6を用いて説明する。第二実施形態の現像装置3Aは、上述した第一実施形態の現像装置3(図3及び図4参照)と比較して、現像容器30内に突出する排出口壁41を有する点が異なるだけで、その他の構成は同様である。そこで、第二実施形態の現像装置3Aにおいて、第一実施形態の現像装置3と同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。
本実施形態では、シート排出口80を取り囲むように突出部としての排出口壁41が現像容器30内に形成されている。即ち、現像容器30は、側壁部30aから内部に向け突出した排出口壁41を有している。排出口壁41は、封止シート37の引き抜き後に撹拌スクリュー34の回転に伴って現像容器30内で飛散した現像剤が、シート排出口80に流入することを低減できる。それ故、シール部材40(図4参照)の弾性量を小さくすることができる、あるいはシール部材40を省略できる。こうすると、封止シート37の引き抜き時に係る引き抜き力が低減されるので、もって引き抜き時に封止シート37が切断され難くし得る。また、排出口壁41は、引き抜き時にシート排出口80に対する封止シート37の姿勢を安定させることができる。これにより、シート排出口80が傾斜されていても、引き抜き時に封止シート37が切断され難い。
なお、排出口壁41はシート排出口80の少なくとも下方に配置されていればよい。ただし、本実施形態のようにシート排出口80を取り囲むように形成した方が、現像剤がシート排出口80から排出され難いので好ましい。
<他の実施形態>
なお、封止シート37の引き抜きは、ユーザが手動で行ってもよいし、あるいは封止シート37を自動的に巻き取る除去装置(不図示)で行うようにしてもよい。除去装置は、封止シート37の一端が巻取り軸に固定され、巻取り軸が回転し封止シート37を巻き取ることにより、封止シート37が現像容器30外に引き抜かれる。こうした除去装置を利用する場合には、封止シート37の引き抜きが行われないまま現像装置3を動作させる虞がなく、また封止シート37が現像装置3内で回収されるので、ユーザが引き抜いた封止シート37を廃棄物として廃棄しなくて済む。
なお、上述した第一、第二実施形態では、封止シート37を撹拌スクリュー34の回転軸線方向に引き抜く場合を例に説明したが、封止シート37の引き抜き方向はこれに限らない。言い換えれば、シート排出口80は現像容器30の側壁部30a以外に形成されてもよい。例えば、装置本体100から引き出した支持台(不図示)に各色の現像装置3を並列に載置し、複数の現像装置3を支持台ごと装置本体100に一括して装着するタイプの場合、新品の現像装置3を支持台に載せてから封止シート37を引き抜けばよい。この場合、封止シート37を撹拌スクリュー34の回転軸線方向に引き抜くのではなく、撹拌スクリュー34の径方向に引き抜くようにしてもよい。そうするために、例えば現像容器30の壁面30c(図4参照)にシート排出口80を形成してもよい。
3…現像装置、17…現像剤担持体(現像スリーブ)、30…現像容器、30a…側壁部、30c…壁面、32a…第二室(空間部)、34…搬送スクリュー(撹拌スクリュー)、35…第一室(収容部)、35a…開口部、35b…壁部、37…シート部材(封止シート)、41…突出部(排出口壁)、80…シート排出口

Claims (3)

  1. 現像装置であって、
    トナーとキャリアを含む現像剤を担持する現像剤担持体と、
    前記現像剤担持体に現像剤を供給するための第一室と、
    前記第一室と隔壁により区画され、前記第一室との間で現像剤が循環する第二室と、
    前記第一室に配置され、現像剤を第一方向に搬送する第一搬送スクリューと、
    前記第二室に配置され、現像剤を前記第一方向とは反対の第二方向に搬送する第二搬送スクリューと、
    前記第二搬送スクリューよりも鉛直方向上方に配置され、初期現像剤を収容するための収容部と、
    前記収容部に設けられ、前記第二搬送スクリューの回転軸線方向に沿って形成され、前記第二室との間で現像剤が連通可能な開口部と、
    前記開口部をシールして前記収容部に初期現像剤を封止するための封止シートと、
    前記収容部に設けられ、前記開口部に前記封止シートを貼り付けるためのシート貼付部と、
    前記シート貼付部よりも鉛直方向上方に配置され、前記封止シートを前記現像装置の外部に排出するためのシート排出部と、
    を備え、
    前記第二搬送スクリューの回転軸線方向に直交する断面で見たとき、
    前記シート貼付部の長手方向に対して前記シート排出部の長手方向が成す角度θ(ただし、θは鋭角)は、30°≦θ<90°を満たす、
    ことを特徴とする現像装置。
  2. 前記封止シートは、前記開口部に貼り付けられていない一端側が折り曲げられた状態で前記シート排出部を介して前記現像装置の外部に突出している、
    ことを特徴とする請求項1に記載の現像装置。
  3. 前記シート排出部には、弾性部材が設けられている、
    ことを特徴とする請求項1又は2に記載の現像装置。
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