JP6747169B2

JP6747169B2 - 現像装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置

Info

Publication number: JP6747169B2
Application number: JP2016162332A
Authority: JP
Inventors: 西村　和也; 和也西村; 薫也渡邊
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd; Fujifilm Business Innovation Corp
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 2016-08-23
Filing date: 2016-08-23
Publication date: 2020-08-26
Anticipated expiration: 2036-08-23
Also published as: JP2018031827A

Description

本発明は、現像装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置に関する。

現像剤を表面上に担持し、表面移動して潜像担持体と対向する現像領域で潜像担持体の表面上の潜像に現像剤を供給する現像剤担持体と、現像剤担持体に供給する現像剤を収容する現像剤収容部を形成し、現像剤収容部内の気体を装置外部に排出し、現像剤収容部内の気圧が上昇することを抑制する圧抜き開口部が形成された現像容器と、圧抜き開口部に設けられ、圧抜き開口部から現像剤が排出されることを抑制するフィルタ部材と、を備える現像装置において、上記フィルタ部材はフッ素樹脂製の多孔質膜である現像装置が知られている（特許文献１）。

現像剤を表面上に担持し、表面移動して潜像担持体と対向する現像領域で該潜像担持体の表面上の潜像に現像剤を供給する現像剤担持体と、現像剤担持体に供給する現像剤を収容する現像剤収容部内の現像剤に、回転することで搬送力を付与する現像剤搬送部材と、現像剤収容部内の気体を装置外部に排出し、現像剤収容部内の気圧が上昇することを抑制する圧抜き開口部と、圧抜き開口部に設けられ、圧抜き開口部から現像剤が排出されることを抑制するフィルタ部材と、を備える現像装置において、現像剤搬送部材が回転することによって跳ね上げられた現像剤が上記フィルタ部材に向かう移動経路を塞ぐ現像剤移動経路遮蔽部材を備える現像装置も知られている（特許文献２）。

特開２０１５−００４７７３号公報特開２０１４−１７８６６１号公報

本発明は、組み立てを容易化するともに小型化を図りつつトナークラウドの噴出を抑制することができる現像装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置を提供することを目的とする。

前記課題を解決するために、請求項１に記載の現像装置は、
現像剤を内部に収容可能な現像ハウジングと、
前記現像ハウジングに支持され、前記現像剤を外表面に保持して回転する現像剤保持体と、
前記現像ハウジングの上面を覆う第１のカバー部材と、
前記現像剤保持体の外表面に沿って、前記第１のカバー部材の内壁面との間に前記現像ハウジング内から前記現像ハウジング外へ空気を排出する排出路を形成する第２のカバー部材と、
前記排出路の排出口に前記第１のカバー部材または前記第２のカバー部材の内壁面に前記現像剤保持体の回転軸に沿った長さ方向及び両端部で長さ方向と交差する方向に延びるように形成された凸状部で押圧された状態で前記第１のカバー部材と前記第２のカバー部材で挟み込まれて配置され前記現像剤の通過を阻止して前記空気の通過を許容するフィルタ部材と、を備えた、
ことを特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１に記載の現像装置において、
前記第２のカバー部材は、前記現像剤保持体と対向する側に配置されている、
ことを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項１又は２に記載の現像装置において、
前記フィルタ部材は、前記現像剤保持体と対向しない位置に設けられる、
ことを特徴とする。

前記課題を解決するために、請求項４に記載のプロセスカートリッジは、
画像形成装置本体に対して一体的に着脱され、
表面に静電潜像が形成される像保持体と、
前記像保持体の表面に形成された前記静電潜像にトナーを供給して前記静電潜像を現像する請求項１ないし３のいずれか１項に記載の現像装置と、を含む、
ことを特徴とする。

前記課題を解決するために、請求項５に記載の画像形成装置は、
表面に静電潜像が形成される像保持体と、
前記像保持体の表面に形成された前記静電潜像にトナーを供給して前記静電潜像を現像する請求項１ないし３のいずれか１項に記載の現像装置と、を含む、
ことを特徴とする。

請求項１、４、５に記載の発明によれば、現像装置の組み立てを容易化するとともに小型化を図りつつトナークラウドの噴出を抑制することができる。
請求項２に記載の発明によれば、現像装置の組み立てを容易化するともに小型化することができる。
請求項３に記載の発明によれば、排出路の現像剤による目詰まりを抑制することができる。

画像形成装置の内部構成を示す断面模式図である。（ａ）はプロセスカートリッジを示す斜視図、（ｂ）はプロセスカートリッジの縦断面模式図である。現像装置における現像剤の移動を示す断面模式図である。第２のカバー部材とフィルタ部材を示す斜視図である。（ａ）は第１のカバー部材の内壁面側を示す斜視図、（ｂ）は（ａ）におけるＢ部を拡大して示す第２のカバー部材の取付け部を示す部分拡大斜視図である。第１のカバー部材への第２のカバー部材の取り付けを示す斜視図である。（ａ）は第２のカバー部材がスナップフィットされた第１のカバー部材の内面側を示す平面図、（ｂ）、（ｃ）は第１のカバー部材に第２のカバー部材４がスナップフィットされた状態を示す長手方向の部分断面図である。（ａ）は第２のカバー部材がスナップフィットされた第１のカバー部材の正面図、（ｂ）は第１のカバー部材に第２のカバー部材がスナップフィットされた状態を示す長手方向と交差する方向の部分断面図である。

次に図面を参照しながら、以下に実施形態及び具体例を挙げ、本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施形態及び具体例に限定されるものではない。
また、以下の図面を使用した説明において、図面は模式的なものであり、各寸法の比率等は現実のものとは異なることに留意すべきであり、理解の容易のために説明に必要な部材以外の図示は適宜省略されている。
尚、以後の説明の理解を容易にするために、図面において、前後方向をＸ軸方向、左右方向をＹ軸方向、上下方向をＺ軸方向とする。

（１）画像形成装置の全体構成及び動作
図１は本実施形態に係る画像形成装置１の内部構成を示す断面模式図である。
以下、図面を参照しながら、画像形成装置１の全体構成及び動作を説明する。

画像形成装置１は、制御装置１０、給紙装置２０、感光体ユニット３０、現像装置４０、転写装置５０、定着装置６０、電源装置７０を備えて構成されている。画像形成装置１の上面（Ｚ方向）には、画像が記録された用紙が排出・収容される排出トレイ１ａが形成されている。

制御装置１０は、画像形成装置１の動作を制御する画像形成装置制御部１１と、印刷処理要求に応じた画像データを準備するコントローラ部１２、露光ヘッドＬＨの点灯を制御する露光制御部１３等を有する。

コントローラ部１２は、外部の情報送信装置（例えばパーソナルコンピュータ等）から入力された印刷情報を潜像形成用の画像情報に変換して、予め設定されたタイミングで駆動信号を露光ヘッドＬＨに出力する。本実施形態の露光ヘッドＬＨは、複数の発光素子（ＬＥＤ：Light Emitting Diode）が主走査方向に沿って線状に配列されたＬＥＤヘッドにより構成されている。

画像形成装置１の底部には、給紙装置２０が設けられている。給紙装置２０は、用紙積載板２１を備え、用紙積載板２１の上面には多数の記録媒体としての用紙Ｐが積載される。用紙積載板２１に積載され、規制板（不図示）で幅方向位置が決められた用紙Ｐは、上側から１枚ずつ用紙引き出し部２２により前方（Ｘ方向）に引き出された後、レジストローラ対２３のニップ部まで搬送される。

感光体ユニット３０は、給紙装置２０の上方（Ｚ方向）に、それぞれが並列して設けられ、回転駆動する像保持体としての感光体ドラム３１を備えている。感光体ドラム３１の回転方向にそって、帯電ローラ３２、露光ヘッドＬＨ、現像装置４０、一次転写ローラ５２、クリーニングブレード３４が配置されている。帯電ローラ３２には、帯電ローラ３２の表面をクリーニングするクリーニングローラ３３が対向、接触して配置されている。

現像装置４０は、内部にトナーとキャリアからなる現像剤が収容される現像ハウジング４１を有する。現像ハウジング４１内には、感光体ドラム３１に対向して配置された現像剤保持体としての現像ローラ４２と、この現像ローラ４２の背面側斜め下方には現像剤を現像ローラ４２側へ撹拌搬送する一対の搬送オーガ４４、４５が配設されている。現像ローラ４２には、現像剤の層厚を規制する層規制部材４６が近接配置されている。
現像装置４０各々は、現像ハウジング４１に収容される現像剤を除いて同様に構成され、それぞれがイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）のトナー像を形成する。

回転する感光体ドラム３１の表面は、帯電ローラ３２により帯電され、露光ヘッドＬＨから出射する潜像形成光により静電潜像が形成される。感光体ドラム３１上に形成された静電潜像は現像ローラ４２によりトナー像として現像される。

転写装置５０は、各感光体ユニット３０の感光体ドラム３１にて形成された各色トナー像が多重転写される中間転写ベルト５１、各感光体ユニット３０にて形成された各色トナー像を中間転写ベルト５１に順次転写（一次転写）する一次転写ローラ５２、中間転写ベルト５１上に重畳して転写された各色トナー像を用紙Ｐに一括転写（二次転写）する二次転写ローラ５３から構成されている。

各感光体ユニット３０の感光体ドラム３１に形成された各色トナー像は、画像形成装置制御部１１により制御される電源装置７０から所定の転写電圧が印加された一次転写ローラ５２により中間転写ベルト５１上に順次静電転写（一次転写）され、各色トナーが重畳された重畳トナー像が形成される。

中間転写ベルト５１上の重畳トナー像は、中間転写ベルト５１の移動に伴って二次転写ローラ５３が配置された領域（二次転写部Ｔ）に搬送される。重畳トナー像が二次転写部Ｔに搬送されると、そのタイミングに合わせて給紙装置２０から用紙Ｐが二次転写部Ｔに供給される。そして、二次転写ローラ５３には、画像形成装置制御部１１により制御される電源装置７０から所定の転写電圧が印加され、レジストローラ対２３から送り出され、搬送ガイドにより案内された用紙Ｐに中間転写ベルト５１上の多重トナー像が一括転写される。

感光体ドラム３１表面の残留トナーは、クリーニングブレード３４により除去され、廃現像剤収容部に回収される。感光体ドラム３１の表面は、帯電ローラ３２により再帯電される。尚、クリーニングブレード３４で除去しきれず帯電ローラ３２に付着した残留物は、帯電ローラ３２に接触して回転するクリーニングローラ３３表面に捕捉され、蓄積される。

定着装置６０は、加熱モジュール６１と加圧モジュール６２を有し、加熱モジュール６１と加圧モジュール６２の圧接領域によって定着ニップ部Ｎ（定着領域）が形成される。

転写装置５０においてトナー像が転写された用紙Ｐは、トナー像が未定着の状態で搬送ガイドを経由して定着装置６０に搬送される。定着装置６０に搬送された用紙Ｐは、一対の加熱モジュール６１と加圧モジュール６２により、加熱と圧着の作用でトナー像が定着される。
定着トナー像が形成された用紙Ｐは、搬送ローラ対６８を介して排出ローラ対６９から画像形成装置１上面の排出トレイ１ａに排出される。

（２）プロセスカートリッジ
図２（ａ）はプロセスカートリッジ１００を示す斜視図、（ｂ）はプロセスカートリッジ１００の縦断面模式図、図３は現像装置４０における現像剤Ｄの移動を示す断面模式図である。
以下、図面を参照しながらプロセスカートリッジ１００の構成と動作について説明する。

（２．１）プロセスカートリッジの全体構成
プロセスカートリッジ１００は、感光体ユニット３０と現像装置４０が一体として構成され、画像形成装置１に着脱可能とされている。

（２．２）感光体ユニットの構成
感光体ユニット３０は、ユニットハウジング３５に感光体ドラム３１が回転自在に支持され、ユニットハウジング３５内には、帯電ローラ３２、クリーニングローラ３３、クリーニングブレード３４、感光体ドラム３１の残留電位を均す除電バー３６、クリーニングブレード３４で除去されたトナーを廃トナー回収容器（不図示）に搬送する搬送オーガ３７が配置されている。

（２．３）現像装置の構成と動作
現像装置４０は、現像ハウジング４１に現像ローラ４２が回転自在に支持され、現像ハウジング４１内には、搬送オーガ４４、４５、層規制部材４６が配置されている。現像ハウジング４１内の搬送オーガ４４、４５の周囲には、現像剤Ｄが充填されて、第１のカバー部材４３Ａで塞がれている。

第１のカバー部材４３Ａは、ＡＢＳ等の合成樹脂から構成されており、現像剤Ｄの収容領域を塞ぐとともに、現像ローラ４２の外周面４２ａと間隙Ｇを保って現像ローラ４２の感光体ドラム３１と対向しない領域を覆っている（図３参照）。
また、第１のカバー部材４３には、現像ハウジング４１内から現像ハウジング４１外へ空気を排出する排出路４７が形成されている。

図３に示すように、現像ローラ４２は、現像ハウジング４１に形成された開口部４１Ｃを通じて感光体ドラム３１の外周面と対向配置されている。また、現像ローラ４２は、現像ハウジング４１に対して回転可能に支持された円筒状の現像スリーブ４２Ａと、現像スリーブ４２Ａの内部空間に設けられ現像ハウジング４１に対して固定された円柱状の磁石部材としてのマグネット４２Ｂと、を備えている。
現像スリーブ４２Ａは、マグネット４２Ｂの磁力によって現像剤Ｄが外周面４２ａに保持され、現像スリーブ４２Ａの回転により現像剤Ｄを感光体ドラム３１の静電潜像へ搬送供給するように構成されている。

マグネット４２Ｂは、図３に示すように、現像スリーブ４２Ａの回転方向に沿って、Ｓ３、Ｎ２、Ｓ１、Ｎ１、Ｓ２の順で磁極が形成され、Ｓ３磁極で汲み上げられた現像剤Ｄは、層規制部材４６で規制され層規制部材４６と対向するＮ２磁極で保持して搬送される。

Ｓ１磁極は、感光体ドラム３１に対向して配置されており、現像スリーブ４２Ａの回転によりＮ２磁極から搬送された現像剤Ｄを保持するようになっている。現像スリーブ４２Ａと感光体ドラム３１の間には、画像形成装置１本体の電源装置７０から現像バイアス電圧が印加されて電界が形成されており、現像剤Ｄ中のトナーＴＮが感光体ドラム３１へ移動し、現像剤Ｄ中のキャリアは、Ｓ１磁極によって保持され、感光体ドラム３１への付着が抑制されている。

Ｎ１磁極は、現像ローラ４２の上部に配置されており、現像スリーブ４２Ａの回転によりＳ１磁極側から搬送された現像剤Ｄを保持する。
Ｓ２磁極は、搬送オーガ４４の上方に配置されており、現像スリーブ４２Ａの回転によりＮ１磁極側から搬送された現像剤Ｄを現像スリーブ４２Ａから剥離させる。具体的には、同極であるＳ２磁極及びＳ３磁極の各々へ向かう磁界同士の反発力により、現像スリーブ４２Ａの磁力が略０とされ、現像でトナーが消費された現像スリーブ４２Ａ上の現像剤Ｄが剥離される。

（２．４）排出路の構成と作用
図３に示すように、排出路４７は、第１のカバー部材４３Ａの内壁面と向かい合って取り付けられた第２のカバー部材４３Ｂで形成されている。
排出路４７は、第１のカバー部材４３Ａが現像ローラ４２で搬送される現像剤Ｄを通過させる所定の間隙Ｇを保持した状態で、現像ローラ４２の磁力で現像剤Ｄを保持することによって現像剤Ｄがシールされている領域Ｓ（図３参照）に流入口４７Ａを有している。
排出口４７Ｂは、現像ローラ４２の上方で感光体ドラム３１に近い位置に設けられている。そのために、現像剤Ｄがフィルタ部材４８に流入することによるフィルタ部材４８の目詰まりが抑制される。

排出口４７Ｂには、フィルタ部材４８が設けられている。フィルタ部材４８の材質は、特に制限されず、ポリオレフィン（ＰＥ、ＰＰ等）、ポリアミド、ポリエステル（ＰＥＴ等）、芳香族ポリアミド、またはこれらの複合材などを用いることができる。
捕集効率２５％（粒子径０．３〜０．５μｍ）、圧力損失が１０ｃｍ／秒において３Ｐａ程度の多孔質材を用いることで、発生するトナークラウドの通過を阻止して現像ハウジング４１内の圧力上昇を抑制することができる。

（３）排出路の形成
図４は第２のカバー部材４３Ｂとフィルタ部材４８を示す斜視図、図５（ａ）は第１のカバー部材４３Ａの内壁面側を示す斜視図、（ｂ）は（ａ）におけるＢ部を拡大して示す第２のカバー部材４３Ｂの取付け部を示す部分拡大斜視図、図６は第１のカバー部材４３Ａへの第２のカバー部材４３Ｂの取り付けを示す斜視図、図７（ａ）は第２のカバー部材４３Ｂがスナップフィットされた第１のカバー部材４３Ａの内面側を示す平面図、（ｂ）、（ｃ）は第１のカバー部材４３Ａに第２のカバー部材４３Ｂがスナップフィットされた状態を示す長手方向の部分断面図、図８（ａ）は第２のカバー部材４３Ｂがスナップフィットされた第１のカバー部材４３Ａの正面図、（ｂ）は第１のカバー部材４３Ａに第２のカバー部材４３Ｂがスナップフィットされた状態を示す長手方向と交差する方向の部分断面図である。
以下、図面を参照しながら排出路４７の形成について説明する。

第２のカバー部材４３Ｂは、図４に示すように、ＡＢＳ等の合成樹脂から構成されており、現像ローラ４２の軸方向に沿う長手方向にはフィルタ部材４８を通過する空気を排出する複数の貫通孔４３Ｂａが形成され、フィルタ部材４８が嵌まり込む（図４矢印参照）。
第２のカバー部材４３Ｂの長手方向及び両端には、スナップフィットの係合爪４３Ｂｂが複数個所に設けられ、中央部にはスナップフィットの係合爪を有する位置決めボス４３Ｂｃが立設されている。

第１のカバー部材４３Ａは、図５に示すように、フィルタ部材４８が嵌めこまれた第２のカバー部材４３Ｂがスナップフィットで係合して取り付けられる係合溝４３Ａａが第２のカバー部材４３Ｂの係合爪４３Ｂｂに対応して複数設けられ、中央部には第２のカバー部材４３Ｂの位置決めボス４３Ｂｃに対応する位置決め穴４３Ａｃが形成されている。
また、第１のカバー部材４３Ａの内壁面には、フィルタ部材４８の長手方向に延びる凸状部４３Ａｂが形成されている（図５（ｂ）においてハッチングで図示）。

このように構成される第１のカバー部材４３Ａの位置決め穴４３Ａｃに第２のカバー部材４３Ｂの位置決めボス４３Ｂｃを嵌め込んで、第１のカバー部材４３Ａの係合溝４３Ａａに、フィルタ部材４８が嵌め込まれた第２のカバー部材４３Ｂの係合爪４３Ｂｂをスナップフィット締結する（図６中矢印参照）ことで、排出路４７が形成される。

図７、図８に示すように、第１のカバー部材４３Ａにフィルタ部材４８が嵌め込まれた第２のカバー部材４３Ｂがスナップフィットで取り付けられると、フィルタ部材４８は外周部が厚み方向において、第１のカバー部材４３Ａの内壁面に形成された凸状部４３Ａｂで押圧されてフィルタ部材４８を通過する空気を排出する貫通孔４３Ｂａの周りに密着する。
そのために、フィルタ部材４８と第２のカバー部材４３Ｂの接触面からトナークラウドが漏出するのを抑制することができる。

なお、フィルタ部材４８は、厚み方向において第１のカバー部材４３Ａおよび第２のカバー部材４３Ｂにより挟まれ押圧されることで保持されているので、接着剤や両面テープ等により第１のカバー部材４３Ａまたは第２のカバー部材４３Ｂに接着されていなくても、その間に安定的に保持されうる。よって、小型化を図りながら組み立てを容易化することができる。
また、第１のカバー部材４３Ａにフィルタ部材４８を嵌め込んでおき、内壁面に凸状部を有する第２のカバー部材４３Ｂを第１のカバー部材４３Ａに取り付けるようにしてしてもよい。

１・・・画像形成装置
１０・・・制御装置
２０・・・給紙装置
３０・・・感光体ユニット
３１・・・感光体ドラム
３５・・・ユニットハウジング
４０・・・現像装置
４１・・・現像ハウジング
４２・・・現像ローラ
４３Ａ・・・第１のカバー部材
４３Ａａ・・・係合溝
４３Ａｂ・・・凸状部
４３Ｂ・・・第２のカバー部材
４３Ｂａ・・・貫通孔
４３Ｂｂ・・・係合爪
４７・・・排出路
４８・・・フィルタ部材
１００・・・プロセスカートリッジ

Claims

現像剤を内部に収容可能な現像ハウジングと、
前記現像ハウジングに支持され、前記現像剤を外表面に保持して回転する現像剤保持体と、
前記現像ハウジングの上面を覆う第１のカバー部材と、
前記現像剤保持体の外表面に沿って、前記第１のカバー部材の内壁面との間に前記現像ハウジング内から前記現像ハウジング外へ空気を排出する排出路を形成する第２のカバー部材と、
前記排出路の排出口に前記第１のカバー部材または前記第２のカバー部材の内壁面に前記現像剤保持体の回転軸に沿った長さ方向及び両端部で長さ方向と交差する方向に延びるように形成された凸状部で押圧された状態で前記第１のカバー部材と前記第２のカバー部材で挟み込まれて配置され前記現像剤の通過を阻止して前記空気の通過を許容するフィルタ部材と、を備えた、
ことを特徴とする現像装置。
前記第２のカバー部材は、前記現像剤保持体と対向する側に配置されている、
ことを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
前記フィルタ部材は、前記現像剤保持体と対向しない位置に設けられる、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の現像装置。
画像形成装置本体に対して一体的に着脱され、
表面に静電潜像が形成される像保持体と、
前記像保持体の表面に形成された前記静電潜像にトナーを供給して前記静電潜像を現像する請求項１ないし３のいずれか１項に記載の現像装置と、を含む、
ことを特徴とするプロセスカートリッジ。
表面に静電潜像が形成される像保持体と、
前記像保持体の表面に形成された前記静電潜像にトナーを供給して前記静電潜像を現像する請求項１ないし３のいずれか１項に記載の現像装置と、を含む、
ことを特徴とする画像形成装置。