JP5590978B2 - 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
また、関連する従来例が開示された文献として特許文献2がある。
本発明は上記したような事情に鑑みてなされたものであり、現像剤収容室から現像室へより安定して一定量の現像剤を供給し、より高品質の画像を得ることを目的とする。
現像剤が収容される現像剤収容室と、
静電潜像を現像する現像ローラが回転可能に配置され、前記現像剤収容室から現像剤が供給される現像室と、
前記現像剤収容室に回転可能に設けられ、回転することで前記現像剤収容室内の現像剤を前記現像室に供給可能な現像剤供給部材と、
を備え、現像剤が前記現像剤供給部材により飛ばされることで前記現像剤収容室から前記現像室に供給される現像装置において、
前記現像剤収容室内の現像剤が前記現像剤供給部材によって前記現像室に向けて飛ばされるように前記現像剤供給部材を回転させる弾性部材を備え、
前記現像剤供給部材は、駆動源からの回転駆動力が伝達されることで、前記現像剤収容室内で現像剤を攪拌する機能をさらに有し、
前記駆動源からの回転駆動力が前記現像剤供給部材に伝達されない状態として、前記弾性部材により前記現像剤供給部材を回転させることで現像剤が飛ばされ、前記現像剤収容室から前記現像室に現像剤が供給されることを特徴とする。
本実施形態において画像形成装置とは、電子写真画像形成方式を用いて記録材に画像を形成するものである。そして、画像形成装置の例としては、例えば電子写真複写機、電子写真プリンタ(例えば、レーザビームプリンタ、LEDプリンタ等)、ファクシミリ装置及びワードプロセッサ等が含まれる。またプロセスカートリッジとは、像担持体としての感光体ドラムに作用する現像手段(現像装置)を少なくとも有し、画像形成装置本体に対して着脱可能に構成されるものである。プロセスカートリッジは、感光体ドラム、及び、感光体ドラムに作用するプロセス手段のうち少なくとも現像手段が一体的にカートリッジ化され、このカートリッジが画像形成装置本体に対して着脱可能に構成されるものであるとよい。現像手段の他のプロセス手段としては、帯電手段、クリーニング手段を例示することができる。
(電子写真画像形成装置の全体構成)
まず、本実施例の電子写真画像形成装置(以下、画像形成装置)100の全体構成について、図2を用いて説明する。図2は本実施例の画像形成装置100の全体構成を説明するための概略断面図である。
図2に示すように、画像形成装置100には、着脱可能な4個のプロセスカートリッジ7(7a,7b,7c,7d)が装着されている。ここで、各プロセスカートリッジや転写手段の構成及び動作は、用いる現像剤(以下、トナー)の色が異なることを除いては実質的に同じである。したがって、以下の説明において特に区別を要しない場合は、いずれかの色用に設けられた要素であることを表すために、図2において符号に与えた添字a,b,c,dを省略して、総括的に説明する。
れている。中間転写ユニット5には駆動ローラ56、従動ローラ57、各色の感光体ドラム1に対向する位置に1次転写ローラ58、2次転写ローラ70に対向する位置に対向ローラ59を有し、転写ベルト9が掛け渡されている。そして、転写ベルト9はすべての感光体ドラム1に対向し、且つ接するようにして図2における矢印X方向に循環移動する。
次に、プロセスカートリッジ7について、図3〜図5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7の概略断面図である。尚、イエロー色のトナーを収納したプロセスカートリッジ7a、マゼンタ色のトナーを収納したプロセスカートリッジ7b、シアン色のトナーを収納したプロセスカートリッジ7c、ブラック色のトナーを収納したプロセスカートリッジ7dは同一構成である。図4は本実施例のプロセスカートリッジ7における装置本体100Aへの装着前の状態を示す概略斜視図である。図5は、本実施例の現像ユニット4の概略斜視図である。以下の説明において、「長手方向」とは、現像ローラ25の回転軸線方向(画像形成時の記録材の搬送方向に直交する記録材幅方向)をいう。また、画像形成装置100の構成部材における長手方向の両端部分に関して、図2に示されている状態で図面の手前と奥をそれぞれ、「前(手前)」、「奥」というものとする。
プロセスカートリッジ7は、ドラムユニット26と、現像ユニット4とを有する。ドラムユニット26は、感光体ドラム1と、帯電ローラ2、及びクリーニング部材6を備えている。そして、現像ユニット4は、現像ローラ25を備えている。
さらに、長手方向奥側において、現像ローラ25に係合するように現像ローラカップリング33が取り付けられている(図5参照)。ここで、現像ローラカップリング33は、現像ローラ25に装置本体100Aからの駆動回転力を伝達するためのカップリング部材である。また、現像ローラ25の周上には、現像ローラ25に接触して図3において矢印C方向に回転する供給ローラ34と現像ローラ25上のトナー層を規制するための現像ブレード35がそれぞれ配置されている。これら現像ローラ25、供給ローラ34、現像ブレード35は、現像枠体31に設けられた現像室31b内に配置されている。さらに現像枠体31に設けられトナーを収容する現像剤収容室としてのトナー収容部31aには、回転することにより、収容されたトナーを攪拌する機能と、現像室31bへトナーを搬送(供給)する機能とを有する搬送部材36が回転可能に設けられている。ここで、搬送部材36は、回転することでトナー収容部31a内のトナーを現像室31bに供給可能な現像剤供給部材に相当する。
画像情報に従って本体駆動モータが回転を開始し、感光体ドラム1、現像ローラ25、供給ローラ34、搬送部材36に駆動回転力が伝達される。そして、帯電ローラ2に装置本体100Aから帯電バイアス電圧が印加され、感光体ドラム1の表面が一様に帯電される。そして、画像情報に応じ、スキャナユニット3から露光が行われ、潜像画像が感光体ドラム1上に形成される。
が印加される。これにより、感光体ドラム1に形成された静電潜像が現像される。尚、現像ローラ25は感光体ドラム1と対向して配置されている。そして、現像ローラ25は、画像形成時に感光体ドラム1に接触して、感光体ドラム1に形成された静電潜像を現像する構成となっている。
次に、本実施例のプロセスカートリッジ7の現像ユニット4におけるトナー搬送構成について詳しく説明する。図6は本実施例における搬送部材36の構成を説明するための図であって、現像ユニット4の概略構成を示す断面図である。図7は本実施例における現像ユニット4の駆動構成を説明するための分解斜視図である。
本体駆動モータから現像ローラカップリング33を介して現像ローラ25に回転駆動力が伝達され、現像ローラ25は反時計周りに回転する。その結果、第1歯車41は矢印H方向、第2歯車42は矢印I方向、第3歯車43は矢印J方向、第4歯車44は矢印K方向、第5歯車45は矢印L方向へ回転する。故に、搬送部材36は矢印L方向へ回転する(図6参照)。
そして、長手方向外側にカバー部材50が設けられている。カバー部材50は第1歯車41の端面41b、第2歯車42の端面42b、第3歯車43の端面43b、第4歯車44の端面44b、第5歯車45の突起45j、及び現像枠体31に設けられた突起31jと当接している。それにより、各歯車(41,42,43,44,45)及び弾性部材46が長手方向外側に抜けることを防止している。
ここで、突起31jの中心と第5歯車45の回転中心を結ぶ直線を直線k、第5歯車45の回転中心と突起45jの中心を結ぶ直線を直線jとする。第5歯車45の回転方向(図1における矢印G方向)を正とし、直線kと直線jのなす角をθ1とすると、突起45jが0°<θ1<180°の範囲に位置した場合、弾性部材46の弾性復元力(弾性力)により、第5歯車45に正方向のモーメントが作用する。また、180°<θ1<360°の範囲に位置した場合、第5歯車45に負方向のモーメントが作用する。
従って、突起45jが0°<θ1<90°の範囲に位置するときは、第4歯車44に第5歯車45の欠け歯部分が対向し、第4歯車44による第5歯車45への回転駆動力の伝達は行われない状態となる。したがって、この範囲では、弾性部材46の弾性復元力による正方向のモーメントで第5歯車45は回転する。
そして、90°<θ1<360°の範囲に位置するときは、第4歯車44から回転駆動力が伝達され第5歯車は回転する。
本実施例においては、弾性部材46の弾性復元力により回転軸36cに回転力を与えることで搬送部材36を回転させてトナーを飛ばすことにより、トナー収容部31aから現像室31bにトナーを搬送している。この時には、本体駆動モータからの回転駆動力が搬送部材36に伝達されない状態となっている。
さらに、図11を用いて突起45jがθ1=0°となるように位置した時の搬送部材36の状態を示す。このとき、搬送板36aは略水平となるように位置する。即ち、この略水平となる位置を始点として搬送部材36は、弾性部材46の弾性復元力により開口部31cに向かって本体駆動モータからの回転駆動力による回転速度より速い速度で回転することとなる。これにより、弾性部材46の弾性復元力によって、搬送部材36が担持していたトナーを開口部31cに向かって飛翔させる(飛ばす)ことができる。このように、弾性部材46の弾性復元力を用いて、トナー収容部31aに収容されているトナーを、開口部31cを通じて現像室31bへ搬送することができる。
さらに、搬送部材36にシートを用いてその復元力によりトナーを搬送する構成では、シートが撓んだ状態でプロセスカートリッジ7(現像ユニット4)が長期保管されると、トナー搬送量が変化してしまうことがある。これは、撓んだ状態で保管されたシートが塑性変形し、トナー搬送に用いる復元力が低下するからである。
しかし、本実施例では、弾性部材46の弾性復元力により搬送部材36を回転させることでトナーを搬送するものである。その為、従来のシートのような可塑性部材を使用する必要がなくなり、搬送部材36として、金属、樹脂等の弾性復元力(弾性復元性)を持たない部材を適用できる。これにより、輸送環境、保管環境、使用環境や外力の作用により、搬送部材36が変形することで、トナーの搬送量が変化してしまうことを防止することができる。
従来、複数のメディアタイプに対応する為に複数のプロセススピードを持つ画像形成装置においては、プロセススピードの違いによる駆動入力の変化に伴って供給装置(搬送部材36に相当)の回転速度も変化する。その結果、トナーの搬送量も変化する。そこで、特許文献2では、トナーの搬送量を安定させる為に、画像形成装置からの駆動入力を供給装置に伝達する駆動伝達部材としての歯車を複数有し、プロセススピードに応じて減速比を可変にしている。このような構成により、プロセススピードによらず供給装置の回転速度を一定にしている。しかしながら、このような構成では、プロセススピードに応じて減速比を可変にする構成が必要となり、装置の大型化やコストアップを招くことが懸念される。
本実施例の構成では、プロセススピードに応じて減速比を可変にする構成を設けることなく、すなわち、装置の大型化やコストアップを招くことなく、常に、より安定して一定量のトナーを搬送することができる。
、弾性部材46の弾性力により搬送部材36を回転させてトナーを飛ばし、このとき、本体駆動モータからの回転駆動力が搬送部材36に伝達されないように構成されている。
これにより、輸送環境、保管環境、使用環境や外力の作用によって、トナーの搬送量が変化してしまうことを防止することができる。また、画像形成装置が複数のプロセススピードを持つ場合であっても、装置の大型化やコストアップを招くことなく、常に、より安定して一定量のトナーを搬送することができる。
よって、搬送部材36によるトナー搬送を、より安定化させることが可能となる。
また、本実施例では、本体駆動モータからの回転駆動力が搬送部材36に伝達されない状態を設けるために、搬送部材36の回転軸36cに取り付けられた第5歯車45を欠け歯ギアで構成しているが、これに限るものではない。搬送部材36の回転軸36cに取り付けられた歯車に対して本体駆動モータからの回転駆動力を伝達する伝達経路を構成する歯車の1つを欠け歯ギアとして、本体駆動モータからの回転駆動力が搬送部材36に伝達されない状態を設けるものであってもよい。
また、本実施例では、現像室31bがトナー収容部31aの上方に設けられており、トナー収容部31a内のトナーを重力に抗して現像室31bに搬送する場合について説明した。しかしながら、本発明は、このような構成に限らず、トナーが現像剤供給部材により飛ばされることで現像剤収容室から現像室に供給される構成であれば、好適に適用することができる。
実施例1においては、第5歯車45の歯形状が一部欠落している範囲では、装置本体100Aからの回転駆動力は搬送部材36に伝達されず、搬送部材36は弾性部材46の弾性復元力により回転する構成について説明を行った。
これに対し本実施例では、第5歯車47と回転軸36cとの間にワンウェイクラッチ(片回転継ぎ手)を設けることにより、装置本体100Aからの回転駆動力が搬送部材36に伝達されない状態で、弾性部材46の弾性復元力により搬送部材36を回転させている。ここで、本実施例の第5歯車47においては、本体駆動モータからの回転駆動力を回転軸36cに伝達可能な機能を有する点で、実施例1の第5歯車45に相当する。本実施例において第5歯車47は駆動力伝達部材に相当する。
ここで、ワンウェイクラッチ49は回転軸36cに対して相対的に第5歯車47が矢印M方向に回転する場合は、回転駆動力を回転軸36cに伝達する。一方、回転軸36cに対して第5歯車が相対的に矢印N方向に回転する場合は、回転軸36cに対してワンウェ
イクラッチ49は空回転し、第5歯車47から回転軸36cに回転駆動力は伝達なされない。換言すると、矢印M方向に第5歯車47が回転する場合には、第5歯車47の回転力が回転軸36cに伝達され、矢印M方向に回転軸36cが回転する場合には、回転軸36cが第5歯車47の拘束を受けずに回転するように構成されている。
すなわち、ワンウェイクラッチ49は、回転軸36cに対して相対的に第5歯車47を矢印M方向には回転させず、第5歯車47に対して相対的な回転軸36cの矢印M方向への回転は許容する機構となっている。ここで、矢印M方向は、搬送部材36がトナーを搬送する際の回転軸36cの回転方向である。
その為、ワンウェイクラッチ49により第5歯車47から回転軸36cに回転駆動力は伝達されず、弾性部材46の弾性復元力により搬送部材36は回転することとなる。その他の構成は実施例1と同様である。
なお、前述の実施例1においては、第5歯車45の端面に設けられた突起45jに、弾性部材46の一端を係合させているが、本実施例のように、回転軸36cに取付けられた回転部材の端面に、弾性部材46の一端を係合させるものであってもよい。
Claims (6)
- 現像剤が収容される現像剤収容室と、
静電潜像を現像する現像ローラが回転可能に配置され、前記現像剤収容室から現像剤が供給される現像室と、
前記現像剤収容室に回転可能に設けられ、回転することで前記現像剤収容室内の現像剤を前記現像室に供給可能な現像剤供給部材と、
を備え、現像剤が前記現像剤供給部材により飛ばされることで前記現像剤収容室から前記現像室に供給される現像装置において、
前記現像剤収容室内の現像剤が前記現像剤供給部材によって前記現像室に向けて飛ばされるように前記現像剤供給部材を回転させる弾性部材を備え、
前記現像剤供給部材は、駆動源からの回転駆動力が伝達されることで、前記現像剤収容室内で現像剤を攪拌する機能をさらに有し、
前記駆動源からの回転駆動力が前記現像剤供給部材に伝達されない状態として、前記弾性部材により前記現像剤供給部材を回転させることで現像剤が飛ばされ、前記現像剤収容室から前記現像室に現像剤が供給されることを特徴とする現像装置。 - 前記現像ローラを支持する枠体であって、前記現像剤収容室及び前記現像室が備えられた枠体が設けられ、
前記弾性部材は、前記現像剤供給部材の回転軸に取り付けられた回転部材の端面における前記回転軸に対して偏心した位置に一端が取り付けられ、前記枠体に他端が取り付けられることで、前記現像剤供給部材を回転させることができるように構成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。 - 前記回転部材は前記駆動源からの回転駆動力が伝達され得る欠け歯ギアで構成されており、
前記駆動源からの回転駆動力を前記欠け歯ギアに伝達可能なギアに前記欠け歯ギアの欠け歯部分が対向し、前記ギアから前記欠け歯ギアに回転駆動力が伝達されない状態として、前記弾性部材により前記現像剤供給部材を回転させることで現像剤が飛ばされ、前記現像剤収容室から前記現像室に現像剤が供給されることを特徴とする請求項2に記載の現像装置。 - 前記駆動源からの回転駆動力を前記現像剤供給部材に伝達可能な駆動力伝達部材が、ワンウェイクラッチを介して前記回転軸に取り付けられ、
前記現像剤供給部材が現像剤を供給する際における前記回転軸の回転方向に前記駆動力伝達部材が回転する場合には、前記駆動力伝達部材の回転力が前記回転軸に伝達され、前記回転方向に前記回転軸が回転する場合には、前記回転軸が前記駆動力伝達部材の拘束を受けずに回転するように構成されることによって、
前記駆動力伝達部材により伝達された前記駆動源の回転駆動力により回転する場合よりも高速で前記弾性部材が前記現像剤供給部材を回転させることで現像剤が飛ばされ、前記現像剤収容室から前記現像室に現像剤が供給されることを特徴とする請求項2に記載の現像装置。 - 請求項1乃至4のいずれか1項に記載の現像装置を少なくとも有し、画像形成装置本体に着脱可能に構成されたことを特徴とするプロセスカートリッジ。
- 像担持体と、この像担持体に現像作用を行う請求項1乃至4のいずれか1項に記載の現像装置と、を備えることを特徴とする画像形成装置。
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