JP6024157B2 - 現像剤容器 - Google Patents

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Description

本発明は、画像形成装置の現像装置を構成する現像剤容器に関する。
一般に、レーザプリンタやデジタル複写機などの画像形成装置に設けられる現像装置は、現像剤(トナー)を収容した現像剤容器と、この現像剤容器から現像剤が搬送される現像室とを備えており、現像室には、現像剤を周面に担持する現像ローラと、この現像ローラの周面に現像剤を供給する供給ローラとが配設されている。
この種の現像装置を構成する現像剤容器として、例えば特許文献1には、現像剤を攪拌して現像室に搬送するためのアジテータ(現像剤搬送部材)を内蔵したものが記載されている。このアジテータは、回転軸と共に回転する回転ベース部材(搬送支持軸)と、回転ベース部材に基端部が固定されて先端部が容器の内壁に沿って旋回するアジテータ本体(シート部)とで構成されており、アジテータ本体(現像剤搬送部材本体)は、旋回方向に弾性的に湾曲しながら先端部が容器の内壁に沿って摺動できるように、板状の弾性片で構成されている。
特開2008−170951号公報
ところで、前述した特許文献1に記載の現像剤容器を含め、従来一般に知られている現像剤容器の現像剤搬送部材は、湾曲して旋回する現像剤搬送部材本体のクリープにより弾性復元力が低下すると、それに応じて現像剤の搬送量が減少する。特に、現像剤容器の上方に現像室が配置されていて、現像剤搬送部材本体が現像剤を上方に向けて搬送する場合には、現像室に搬送すべき現像剤の搬送量が大幅に減少するという問題が発生する。
そこで、本発明は、画像形成装置の現像装置を構成する現像剤容器であって、現像剤を搬送する現像剤搬送部材の搬送能力および耐久性を向上させることができる現像剤容器を提供することを課題とする。
前述した課題を解決するための本発明に係る現像剤容器は、画像形成装置の現像装置を構成する現像剤容器であって、現像剤を収容する容器本体と、容器本体の内部に配置されて現像剤を搬送するように回転駆動される現像剤搬送部材とを備える。現像剤搬送部材は、回転軸と、回転軸と共に回転する回転ベース部材と、回転ベース部材に固定されて回転軸を中心に旋回する板状の現像剤搬送部材本体とを有する。そして、現像剤搬送部材本体は、基端部が回転ベース部材に固定され、先端部が容器本体の内周壁に弾性接触して旋回する弾性片からなり、回転ベース部材は、現像剤搬送部材本体を旋回方向の上流側から下流側に向けて付勢する付勢部材を有する。
この現像剤容器では、容器本体内で現像剤搬送部材の回転ベース部材が回転軸と共に回転し、弾性片からなる現像剤搬送部材本体が回転軸を中心に旋回すると、現像剤搬送部材本体が容器本体の内周壁に弾性接触して旋回することで、容器本体に収容された現像剤が攪拌されて搬送される。その際、現像剤搬送部材本体は、付勢部材により旋回方向の上流側から下流側に向けて付勢されているため、弾性復元力が増大して現像剤の搬送能力が向上すると共に、弾性復元力の低下が防止されて耐久性も向上する。
前記した現像剤容器において、付勢部材は、回転ベース部材に固定される基端部と、現像剤搬送部材本体を付勢する先端部とを有する板状の弾性片とし、現像剤搬送部材本体の基端部と付勢部材の基端部とを離間させることができる。この場合、現像剤搬送部材本体の先端部が容器本体の内周壁に弾性接触して旋回する際、付勢部材の先端部が現像剤搬送部材本体を旋回方向の上流側から下流側に向けて的確に付勢する。
また、前記した現像剤容器において、付勢部材は、回転ベース部材と一体に形成することができる。この場合にも、現像剤搬送部材本体の先端部が容器本体の内周壁に弾性接触して旋回する際、付勢部材の先端部が現像剤搬送部材本体を旋回方向の上流側から下流側に向けて的確に付勢する。
さらに、前記した現像剤容器において、付勢部材は、回転ベース部材に固定される基端部と、現像剤搬送部材本体を付勢する先端部とを有する板状の弾性片とし、現像剤搬送部材本体の基端部と付勢部材の基端部とを貼着する構成とすることができる。この場合、現像剤搬送部材本体の先端部が容器本体の内周壁に弾性接触して旋回する際、付勢部材の全体が現像剤搬送部材本体を旋回方向の上流側から下流側に向けて的確に付勢する。
前記した現像剤容器において、回転ベース部材は、現像剤搬送部材本体の基端部の固定面である第1面と、付勢部材の基端部の固定面である第2面とを相互に平行に形成し、付勢部材は、基端から先端までの長さを現像剤搬送部材本体の基端から先端までの長さよりも短くするのが好ましい。
本発明に係る現像剤容器では、容器本体内で現像剤搬送部材の回転ベース部材が回転軸と共に回転し、弾性片からなる現像剤搬送部材本体が回転軸を中心に旋回すると、現像剤搬送部材本体が容器本体の内周壁に弾性接触して旋回することで、容器本体に収容された現像剤が攪拌されて搬送される。その際、現像剤搬送部材本体は、付勢部材により旋回方向の上流側から下流側に向けて付勢されているため、弾性復元力が増大すると共に、弾性復元力の低下が防止される。
従って、本発明の現像剤容器によれば、現像剤搬送部材本体の弾性復元力を増大させて現像剤搬送部材による現像剤の搬送能力を向上させることができ、また、現像剤搬送部材本体の弾性復元力の低下を付勢部材が補うことで現像剤搬送部材の耐久性を向上させることができる。
本発明の一実施形態に現像剤容器を備えた画像形成装置としてのレーザプリンタの概略構成を示す側断面図である。 図1に示した現像剤容器を含む現像カートリッジの軸方向に直交する横断面図である。 図2に示したアジテータの構造を示す側面図である。 図2に示したアジテータ本体の旋回による作用を示す図2に対応した現像カートリッジの横断面図である。 アジテータの第1変形例の構造を示す側面図である。 アジテータの第2変形例の構造を示す側面図である。 現像剤容器の変形例を示す図2に対応した現像カートリッジの横断面図である。 供給ローラおよび現像ローラの配置を変更した例を示す図2に対応した現像カートリッジの横断面図である。
次に、本発明に係る現像剤容器の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。一実施形態の現像剤容器は、画像形成装置の現像装置を構成するものであり、例えば図1に示すようなレーザプリンタ(画像形成装置)1に着脱自在に装着される現像カートリッジ(現像装置)10の主要部として具現化されている。なお、以下の説明においては、図1の紙面の左側を「後」、右側を「前」、上下方向を「上下」とする。
<レーザプリンタの概略構成>
図1に示すように、レーザプリンタ1は、用紙Pを給紙するための給紙部20や、用紙Pに画像を形成するための画像形成部30などを本体ケーシング40内に備えると共に、原稿を読み取って画像データを生成するフラットベッドスキャナ50を本体ケーシング40上に備えている。ここで、画像形成部30は、プロセス部60、露光部70、転写部80、定着部90などで構成されている。
<給紙部の構成>
給紙部20は、本体ケーシング40の下部に配置された給紙トレイ21と、給紙トレイ21の後側に配置された給紙機構22と、給紙トレイ21に収容された用紙Pを給紙機構22に受け渡す用紙押圧板23とを備えている。給紙トレイ21に収容された用紙Pは、後部が用紙押圧板23によって上方に寄せられ、給紙機構22により1枚ずつ分離されて上方に搬送される。
<プロセス部の構成>
プロセス部60は、保持ケース61内に収容されて前後方向に所定間隔で配列された4つのプロセスカートリッジ62を備えている。各プロセスカートリッジ62は、表面に感光層が形成された感光体ドラム63と、感光体ドラム63の感光層を一様に帯電させる帯電器64と、感光体ドラム63の感光層に現像剤を供給する現像カートリッジ10とで構成されている。感光体ドラム63はプロセスカートリッジ62の上部に配置され、帯電器64は感光体ドラム63の後側に配置され、現像カートリッジ10は感光体ドラム63の下側に配置されている。
各プロセスカートリッジ62では、感光体ドラム63の表面の感光層が帯電器64により一様に帯電された後、露光部70から照射されるレーザ光の高速走査によって感光層が露光される。この感光層の露光により、画像データに基づく静電潜像が感光体ドラム63の表面に形成される。そして、この静電潜像に現像カートリッジ10から現像剤の一例としてのトナーが供給されることで、静電潜像が可視化されたトナー像が感光体ドラム63の表面に形成される。
<露光部の構成>
露光部70は、給紙部20の上方でプロセス部60の下方に配置されており、図示しないレーザ光源、ポリゴンミラー、レンズ、反射鏡などを備えている。この露光部70は、レーザ光源から出射されたレーザ光をポリゴンミラーや反射鏡で反射させて感光体ドラム63の表面に照射し、このレーザ光を高速走査することで感光体ドラム63の表面を露光する。
<転写部の構成>
転写部80は、プロセス部60の上方に配置されており、本体ケーシング40内の後側の給紙機構22の上方に配置された駆動ローラ81と、本体ケーシング40内の前側に配置された従動ローラ82と、これらの駆動ローラ81と従動ローラ82との間に巻回された中間転写ベルト83とを備えている。
この転写部80は、中間転写ベルト83を4つのプロセスカートリッジ62の4つの感光体ドラム63に押圧するように、各感光体ドラム63に対向して中間転写ベルト83の下側パスラインの内側に配置された4つの1次転写ローラ84と、用紙Pを中間転写ベルト83に押圧するように、駆動ローラ81に対向して配置された2次転写ローラ85とを備えている。
転写部80では、4つの各感光体ドラム63の表面の感光層に形成された各色のトナー像が中間転写ベルト83上に順次重ね合わせて転写される。そして、給紙機構22から上方に向けて搬送される用紙Pが2次転写ローラ85により中間転写ベルト83に押圧されることで、中間転写ベルト83上に重ね合わせて転写された各色のトナー像が用紙Pに転写される。
<定着部の構成>
定着部90は、転写部80の駆動ローラ81の上方に配置されており、2次転写ローラ85に押圧されて上方に搬送される用紙Pを加熱する加熱ローラ91と、この加熱ローラ91に用紙Pを押圧するように加熱ローラ91に対向して配置された加圧ローラ92とを備えている。この定着部90では、中間転写ベルト83から用紙Pに転写された各色のトナー像が加熱ローラ91により加熱されて熱定着される。そして、各色のトナー像が熱定着された用紙Pは、排紙ローラ93によって排紙トレイ42上に排出される。
<現像カートリッジの構成>
図2に拡大して示すように、現像カートリッジ10は、図示しないトナーが収容された現像剤容器11の容器本体12と、この容器本体12内の下部に配設された現像剤搬送部材の一例としてのアジテータ13と、容器本体12の上部に配設された供給ローラ14、現像ローラ15、層厚規制ブレード16などで構成されている。
<現像剤容器の構成>
容器本体12は、上部に開口を有する例えば雨滴状の横断面形状をした左右方向に長尺な容器であり、その内壁の後側(左側)の上部には衝突部12Aが形成され、内壁の前側(右側)の上部には摺動平面部12Cが形成され、内壁の下部には衝突部12Aと摺動平面部12Cとに連続する摺動曲面部12Bが形成されている。そして、摺動平面部12Cと衝突部12Aとの間の空間に現像剤搬送室12Dが構成され、この現像剤搬送室12Dの上部に現像剤送出口12Eが開口している。
容器本体12の衝突部12Aは、後述するアジテータ13のアジテータ本体13Cが旋回方向に衝突する壁面である。この衝突部12Aは、アジテータ本体13Cが衝突する際の回転ベース部材13Bの回転位置にて、アジテータ本体13Cが自由状態に弾性復帰する仮想の自由平面Fからアジテータ本体13Cの旋回方向の上流側(移動方向の後側)に所定角度傾斜する傾斜面に沿って形成されている。
容器本体12の摺動曲面部12Bは、アジテータ本体13Cが旋回方向の上流側(移動方向の後側)に弾性的に湾曲した状態で弾性接触して摺動する曲面状の壁面である。また、容器本体12の摺動平面部12Cは、アジテータ本体13Cが旋回方向の上流側(移動方向の後側)に弾性的に湾曲した状態でアジテータ本体13Cの先端部が弾性接触して摺動する平面状の壁面である。この摺動平面部12Cは、上部が衝突部12Aに接近するように傾斜している。
容器本体12の現像剤搬送室12Dは、旋回方向の上流側(移動方向の後側)に弾性的に湾曲したアジテータ本体13Cが自由状態に弾性復帰しつつ衝突部12Aに向かって旋回する空間である。詳しくは、現像剤搬送室12Dは、現像剤送出口12Eの下端(摺動平面部12Cの上端)よりも上方に設定されている。
また、現像剤送出口12Eは、現像剤搬送室12Dから供給ローラ14に向けてトナーを送出するための送出口であり、衝突部12Aよりアジテータ本体13Cの旋回方向上流側で摺動平面部12Cの上部に開口している。
<アジテータの構成>
アジテータ13は、容器本体12内に収容された図示しないトナーを攪拌して現像剤送出口12Eに搬送するように回転駆動される部品であり、容器本体12の左右方向の長手方向に沿って延びる回転軸13Aと、この回転軸13Aと共に回転する回転ベース部材13Bと、回転ベース部材13Bに基端部がそれぞれ固定されたアジテータ本体13Cおよび付勢部材13Dとを有する。
回転ベース部材13Bは、図3に示すように、アジテータ本体13Cの基端部と付勢部材13Dの基端部とを所定間隔を開けた対向状態で固定するための固定片13Eを有する。この固定片13Eの左側、すなわち、回転ベース部材13Bの回転方向下流側となる左側の面には、アジテータ本体13Cの基端部を固定する第1面13Fが形成され、固定片13Eの右側、すなわち、回転ベース部材13Bの回転方向上流側となる右側の面には、付勢部材13Dの基端部を固定する第2面13Gが第1面13Fと平行に形成されている。
アジテータ本体13Cは、現像剤搬送部材本体の一例であり、例えばPETと略称されるポリエチレンテレフタレートなどの適宜の合成樹脂材料により、弾性復元力を有する薄板状の弾性片として形成されており、その基端部が回転ベース部材13Bの第1面13Fに両面テープなどで固定されている。このアジテータ本体13Cの基端から先端までの長さは、図2に示した現像剤送出口12Eと対面する衝突部12Aの上部に先端部が届く程度の長さに設定されている。
付勢部材13Dは、アジテータ本体13Cと同様に、PETなどの適宜の合成樹脂材料により、弾性復元力を有する薄板状の弾性片として形成されており、その基端部が回転ベース部材13Bの第2面13Gに両面テープなどで固定されている。この付勢部材13Dの第2面13Gから突出する長さは、例えばアジテータ本体13Cの第1面13Fから突出する長さの1/4〜1/2程度の長さに設定されている。
ここで、図2に示すように、容器本体12の上部の現像剤送出口12Eの近傍には、供給ローラ14および現像ローラ15が周面を近接させた状態で配置されている。供給ローラ14は、その周面に付着させたトナーを現像ローラ15の周面に供給するためのローラであり、現像ローラ15の下方に配置されている。
供給ローラ14および現像ローラ15の回転方向は、図2に示す例では時計回りであり、両者の対向する周面では、供給ローラ14が前向き(右向き)に移動し、現像ローラ15が反対の後向き(左向き)に移動する。これにより、トナーは、供給ローラ14の周面から現像ローラ15の周面に円滑に供給される。
現像ローラ15は、供給ローラ14から供給されるトナーを周面に担持し、感光体ドラム63(図1参照)の周面に形成された静電潜像にトナーを供給するローラであり、感光体ドラム63の下側前寄りに配置されている。
層厚規制ブレード16は、供給ローラ14の周面から現像ローラ15の周面に供給されて担持されるトナーの層厚を一定に規制するための部材である。この層厚規制ブレード16は、容器本体12の衝突部12Aが形成された後側(左側)部分の上部に基端部が固定され、この基端部から前方向(右方向)に突出する先端部が現像ローラ15の回転方向に対抗するように、現像ローラ15の後向き(左向き)に回転する下側の周面に接触している。
以上のように構成された本実施形態の現像剤容器11では、図4に示すように、容器本体12内でアジテータ13の回転ベース部材13Bが回転軸13Aと共に矢印方向に左回転し、弾性片からなるアジテータ本体13Cが回転軸13Aを中心として矢印方向に左旋回することで、容器本体12に収容されたトナーが攪拌される。
ここで、矢印方向に左旋回するアジテータ本体13Cは、旋回方向の上流側(移動方向の後側)に弾性的に湾曲した状態で先端部が容器本体12の摺動曲面部12Bおよび摺動平面部12Cに沿って旋回摺動する。そして、このアジテータ本体13Cは、その弾性復元力により、現像剤搬送室12D内を平板状の自由状態に弾性復帰しつつトナーを現像剤搬送室12D内へ放出し、さらに旋回して衝突部12Aに衝突する。これにより、トナーの搬送気流Rが発生し、トナーがこの搬送気流Rに乗って現像剤送出口12Eに向けて搬送される。
その際、PETなどの合成樹脂材料からなる薄板状のアジテータ本体13Cは、同様の合成樹脂材料からなる付勢部材13Dにより、中間部分が旋回方向の上流側から下流側に向けて付勢されているため、アジテータ本体13Cが自由状態に弾性復帰するときには、アジテータ本体13Cは、弾性復元力が増大して強く加速しながら旋回するようになり、トナーの搬送能力が向上する。また、アジテータ本体13Cは、弾性復元力の低下が防止されて耐久性が向上する。
従って、本実施形態の現像剤容器11によれば、アジテータ本体13Cの弾性復元力を増大させてアジテータ13によるトナーの搬送能力を向上させることができ、また、アジテータ本体13Cの弾性復元力の低下を防止してアジテータ13の耐久性を向上させることができる。
以上、本発明に係る現像剤容器の一実施形態について説明したが、本発明の現像剤容器は、一実施形態に限定されるものではなく、その構造は適宜変更することができる。例えば、図3に示したアジテータ13の付勢部材13Dは、図5に示すアジテータ13のように、回転ベース部材13Bの固定片13Eと一体に成形された付勢部材13Hとしてもよい。この場合、付勢部材13Hがバネ定数の大きな板バネとして機能するように回転ベース部材13Bの材料を適宜の合成樹脂材料とすることで、アジテータ13によるトナーの搬送能力を一層向上させることができ、また、アジテータ13の耐久性を一層向上させることができる。
また、図3に示したアジテータ13のアジテータ本体13Cおよび付勢部材13Dは、図6に示すアジテータ13のように、回転ベース部材13Bの固定片13Eに形成された装着溝13Jに基端部をそれぞれ差し込んだ状態で基端部を装着溝13Jに接着などの適宜の手段で固定してもよい。
ここで、図3に示したアジテータ13の付勢部材13D、または、図6に示したアジテータ13の付勢部材13Dを耐クリープ性に優れた合成樹脂フィルムで構成することにより、アジテータ13によるトナーの搬送能力をさらに一層向上させることができ、また、アジテータ13の耐久性もさらに一層向上させることができる。この場合、アジテータ本体13CはPETなどの合成樹脂材料で構成し、アジテータ本体13Cに比べて基端から先端までの長さが短い付勢部材13Dのみをクリープ特性に優れた合成樹脂フィルムとすることで、材料コストの増大を抑制することができる。
一方、図7に示すように、容器本体12の衝突部12Aは、アジテータ本体13Cが衝突する際の回転ベース部材13Bの回転位置にて、アジテータ本体13Cが自由状態に弾性復帰する仮想の自由平面Fに対し、アジテータ本体13Cの旋回方向下流側に所定間隔を開けて平行に形成されていてもよい。ここで、仮想の自由平面Fと衝突部12Aとの間の所定間隔は、アジテータ本体13Cが湾曲状態から平板状態に弾性復帰する際の仮想の自由平面Fからのオーバーシュート量OSより小さい間隔とすると、アジテータ本体13Cが衝突部12Aに確実に衝突するので好ましい。
また、図2に示した供給ローラ14、現像ローラ15および層厚規制ブレード16は、図8に示すように、図2とは左右対称の位置に配置してもよい。すなわち、衝突部12Aよりアジテータ本体13Cの旋回方向下流側に、現像ローラ15が配置される現像室を設けてもよい。この場合、現像ローラ15と供給ローラ14を図2の例とは逆に反時計回りにするとよい。
さらに、図2に示したアジテータ13の回転軸13Aは、摺動曲面部12Bの曲率中心から偏心した位置、例えば摺動平面部12Cに近寄った位置に偏心して配置することができる。この場合、アジテータ本体13Cが弾性的に湾曲しつつ摺動曲面部12Bに沿って摺動する際、アジテータ本体13Cの湾曲量が漸次増大するため、アジテータ本体13Cが摺動平面部12Cに沿って弾性復帰する際の弾性復元力が増大し、その結果、アジテータ本体13Cによるトナーの搬送量が増大する。
本実施形態の現像剤容器11は、アジテータ13によりトナーが上方に搬送される縦向きの容器として構成されているが、本発明の現像剤容器は、アジテータによりトナーが前後方向に搬送される横向きの容器として構成されていてもよい。
また、本実施形態の現像剤容器は、供給ローラ14、現像ローラ15および層厚規制ブレード16とは別体のトナーカートリッジとして構成されていてもよい。
1 レーザプリンタ
10 現像カートリッジ
11 現像剤容器
12 容器本体
13 アジテータ
13A 回転軸
13B 回転ベース部材
13C アジテータ本体
13D 付勢部材
14 供給ローラ
15 現像ローラ
20 給紙部
30 画像形成部
40 本体ケーシング
50 フラットベッドスキャナ
60 プロセス部
70 露光部
80 転写部
90 定着部

Claims (6)

  1. 画像形成装置の現像装置を構成する現像剤容器であって、
    現像剤を収容する容器本体と、当該容器本体の内部に配置されて現像剤を搬送するように回転駆動される現像剤搬送部材と、前記容器本体の上部に設けられた現像ローラとを備え、
    前記現像剤搬送部材は、回転軸と、当該回転軸と共に回転する回転ベース部材と、当該回転ベース部材に固定されて前記回転軸を中心に旋回する板状の現像剤搬送部材本体とを有し、
    前記現像剤搬送部材本体は、基端部が前記回転ベース部材に固定され、先端部が前記容器本体の内周壁に弾性接触して旋回する弾性片からなり、当該弾性片は、先端部が前記容器本体の内周壁に弾性接触して旋回方向の上流側に湾曲した第1の姿勢と、前記第1の姿勢から自由状態に弾性復帰した第2の姿勢とを取り得るように配置され、
    前記回転ベース部材は、前記現像剤搬送部材本体を旋回方向の上流側から下流側に向けて付勢する付勢部材を有し、
    前記容器本体は、前記現像剤搬送部材本体が前記旋回方向に衝突するための壁面である衝突部であって、前記現像剤搬送部材本体が前記第1の姿勢から前記第2の姿勢に弾性復元力により復帰して衝突することによって現像剤を前記現像ローラに搬送するための衝突部を有し、
    前記付勢部材は、前記現像剤搬送部材本体が前記第1の姿勢を取るとき、前記現像剤搬送部材本体に接触し、前記現像剤搬送部材本体が前記第2の姿勢を取るとき、前記現像剤搬送部材本体から離間することを特徴とする現像剤容器。
  2. 前記現像剤搬送部材本体の基端部と前記付勢部材の基端部とが離間していることを特徴とする請求項1に記載の現像剤容器。
  3. 前記付勢部材は、基端から先端までの長さが前記現像剤搬送部材本体の基端から先端までの長さより短いことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の現像剤容器。
  4. 前記付勢部材は、前記回転ベース部材に固定される基端部と、前記現像剤搬送部材本体を付勢する先端部とを有する板状の弾性片からなることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の現像剤容器。
  5. 前記回転ベース部材と前記付勢部材とが一体に形成されていることを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の現像剤容器。
  6. 前記回転ベース部材は、前記現像剤搬送部材本体の基端部の固定面である第1面と、前記付勢部材の基端部の固定面である第2面とを有し、
    前記第1面と前記第2面とは相互に平行であることを特徴とする請求項に記載の現像剤容器。
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