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JP2004045734A - 現像装置及び画像形成装置 - Google Patents

現像装置及び画像形成装置 Download PDF

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JP2004045734A JP2002202841A JP2002202841A JP2004045734A JP 2004045734 A JP2004045734 A JP 2004045734A JP 2002202841 A JP2002202841 A JP 2002202841A JP 2002202841 A JP2002202841 A JP 2002202841A JP 2004045734 A JP2004045734 A JP 2004045734A
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Abstract

【課題】耐久性の優れた現像剤担持体を用いた一成分現像装置において、低トルクで、トナー漏れがないようにする。
【解決手段】一成分現像装置5において、現像ローラ11が芯金11bに樹脂コーティング11aを施したものであり、樹脂コーティングをした領域が端部シールよりも内側である現像装置において、規制ローラ14を現像ローラに押圧するための加圧手段が、規制ローラの軸14bを加圧する第一の加圧部材19と、規制ローラの端部表面14bを加圧する第二の加圧部材22とからなる。
【選択図】 図8

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機、ファクシミリ、プリンター等の画像形成装置、及び、これに採用される一成分現像装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来より上記画像形成装置に採用される現像装置として、一成分現像剤を用いた一成分現像装置が広く知られている。一成分現像装置は、二成分現像装置に較べ、キャリアやトナー濃度センサを必要としないため安価に構成できるというメリットがある。このような一成分現像装置としては、現像剤担持体として金属ローラ表面にブラスト処理したものを用い、その表面凹凸により現像剤を良好に搬送するものが広く知られている。
【0003】
ところで、一成分現像装置で現像剤として非磁性トナーを用いたものでは、二成分現像装置のように磁力を利用して現像剤の規制をおこうことができないので、現像剤が現像装置外に漏れやすい。そこで、現像剤のシール性について種々の改良がなされている。
【0004】
その一例として、特開2000−75631号公報では、現像剤担持体として金属ローラ表面をブラスト処理したものを用い、その表面処理範囲を現像剤担持体の端部摺面に摺擦する端部シールより内側に設定する現像装置が提案されている。現像剤を担持する表面処理をした部分と、端部シール摺擦部とが重なると、現像剤が端部シール摺擦部に入り込み、現像剤溶融を引き起こし、現像剤漏れをおこす。そこで、上記公報記載の現像装置では、ブラスト表面処理の範囲と端部シール摺擦部とが重ならないような位置関係を規定することで、端部シール摺擦部へ現像剤が入り込まないようにし、端部シールからの現像剤漏れを防止するものである。
【0005】
ところが、上記金属ローラ表面をブラスト処理した現像剤担持体は、経時にてその表面凹凸が摩耗により小さくなり現像剤の搬送量が小さくなるという問題があり、耐久性に乏しい。そこで、近年、金属ローラ表面に樹脂をコーティングした現像剤担持体を用いるようになってきている。樹脂コーティングした現像剤担持体では、樹脂と現像剤との摩擦によって生じる静電気保持力にて現像剤を担持搬送するものであり、高耐久が得られるというメリットがある。
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
上記樹脂コーティングした現像担持体を用いた場合も、サンドブラスト処理した現像剤担持体と同様、現像剤を担持するコーティング部と端部シール摺擦部とが重なると、現像剤が端部シール摺擦部に入り込み現像剤漏れが発生する。そこで、樹脂コーティングの範囲を現像剤担持体の端部に摺擦する端部シールより内側に設定することで、端部シール摺擦部へ現像剤が入り込まないようにし、端部シールからの現像剤漏れを防止する。
【0007】
しかしながら、樹脂コーティング部と、端部の処理を施さない非樹脂コーティング部ができると、樹脂コーティング部と非樹脂コーティング部と境界において、その外径差から段差が生じる。この段差により、現像剤担持体への現像剤規制部材の当接不良が発生し、段差部から現像剤が漏れてしまうという問題が発生した。一般的に、現像剤担持体へのローラ状の現像剤規制部材の押圧は、現像剤規制部材の軸を加圧する方法で行われている。そこで、現像剤規制部材の軸の加圧力を大きくしていけば、段差部を含めて全体の当接圧をあげることは可能である。しかしながら、全体の当接圧が大きくなってしまうため、現像装置全体の駆動トルクが増大してしまうという副作用がおこる。
【0008】
本発明は、上記背景に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、耐久性の優れた現像剤担持体を用いた一成分現像装置であって、低トルクで、トナー漏れのない現像装置およびこれを用いた画像形成装置を提供することである。
【0009】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項1の発明は、一成分現像剤を収容し、開口部を有する現像容器と、該開口部から露出するよう配置され、回転駆動されることにより該現像剤を担持搬送する現像剤担持体と、該現像剤担持体に現像剤を供給する現像剤供給部材と、該現像剤担持体の表面に接触して該現像剤担持体が担持搬送する現像剤の量を規制するローラ状の現像剤規制部材と、該現像剤担持体の端部から現像容器外への現像剤漏れを防ぐよう該現像剤担持体の軸方向端部の表面に摺擦する端部シールとを備えたものであって、該現像剤担持体が芯金に樹脂コーティングしたものであり、該樹脂コーティングをした領域が該端部シールよりも内側である現像装置において、上記現像剤規制部材を上記現像剤担持体に押圧するための加圧手段が、該現像剤規制部材の軸を加圧する第一の加圧部材と、該現像剤規制部材の端部表面を加圧する第二の加圧部材とからなることを特徴とするものである。
請求項2の発明は、請求項1の現像装置において、上記第二の加圧部材による加圧力が、上記第一の加圧部材による加圧力より小さいことを特徴とするものである。
請求項3の発明は、請求項1または2の現像装置において、上記第二の加圧部材が加圧する部分が、上記現像剤担持体の非画像領域に当接する領域の現像剤規制部材であることを特徴とするものである。
請求項4の発明は、請求項1、2または3の現像装置において、上記第二の加圧部材が加圧する部分が、上記該現像剤担持体の上記樹脂コーティング部と上記芯金部との境界に当接する部分を含むことを特徴とするものである。
請求項5の発明は、請求項1、2、3または4の現像装置において、上記第二の加圧部材はパイル状のポリ四フッ化エチレンを介して上記現像剤規制部材の表面を加圧する構成であることを特徴とするものである。
請求項6の発明は、静電潜像を担持する像担持体と、該像担持体上の静電潜像を現像する現像装置とを備えた画像形成装置において、上記現像装置として請求項1、2、3、4または5の現像装置を採用することを特徴とするものである。
【0010】
これらの発明においては、現像剤規制部材を現像剤担持体に押圧する加圧手段として、現像剤規制部材の軸を加圧する第一の加圧部材に加え、現像剤規制部材の端部表面を加圧する第二の加圧部材を設ける。また、現像剤担持体の樹脂コーティングをした領域としていない領域との境界の段差は現像担持体の端部にある。そこで、第二の加圧部材によりで現像剤規制部材の端部表面を加圧することで、段差部近傍に当接する現像剤規制部材の当接圧を部分的に大きくし、段差部近傍においても良好な当接状態を得る。このように、第二の加圧部材により段差に起因する現像剤規制部材の現像剤担持体への当接不良を防止して、段差からの現像剤漏れを防止することができる。また、第二の加圧部材により段差部近傍の当接圧を部分的に大きくするのみなので、従来の第一の加圧部材のみで現像剤規制部材の軸への加圧力を大きくしていくものに較べ、駆動トルクの増加を少なく抑えることができる。
【0011】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を画像形成装置としてのプリンタ等のに適用した一実施形態について説明する。
図1は、本実施形態に係るプリンタの構成概略図を示す正面図である。このプリンタは、複数の支持ローラに掛け回された潜像担持体としての感光体ベルト1を備えている。感光体ベルト1は図中の矢印Aで示した時計方向に回転駆動され、その周りには、帯電器3、光書き込みユニット4、4組の現像装置5Bk、5C、5M、5Y、中間転写体としての中間転写ベルト6、感光体クリーニング装置7などが配置されている。感光体ベルト1の表面には有機感光層が形成されている。
【0012】
このプリンタで画像形成動作(プリント動作)を実行するときは、帯電器3に高電圧が印加されることにより、感光体ベルト1が一様に帯電される。そして、図示しない画像信号処理部では、カラー画像情報たとえば外部のコンピュータから送られてきたカラー4画像信号が光書き込み信号に変換されて光書き込みユニット4に送られる。光書き込みユニット4では、上記光書き込み信号に基づいて図示しない光源としてのレーザーが制御され、ポリゴンミラー、f/θレンズ及び反射ミラーを介してBlack(Bk)、Cyan(C)、Magenta(M)、Yellow(Y)の画像信号に対応した光書き込みが行われ、感光体ベルト1上に静電潜像が形成される。この感光体ベルト1上の静電潜像は、該潜像とは逆極性の電荷にて帯電された現像剤としての各色トナーをそれぞれ有する各現像装置5BK、5C、5M、5Yによって各色毎に現像される。これにより、感光体ベルト1上には、各色ごとにトナー像が形成される。
【0013】
感光体ベルト1と中間転写ベルト6との接触部においては、中間転写ベルト6にトナーと逆極性の電荷を印加することにより、感光体ベルト1上のトナー像が中間転写ベルト6上に転写される。このトナー像の形成及び転写動作を4回繰り返すことにより、中間転写ベルト6上に4色重ねのカラートナー像が形成される。この中間転写ベルト6上のカラートナー像は、給紙カセット40または手差しトレイ41から搬送ローラ対42によって送られてきた記録材としての転写紙に、二次転写部材としての紙転写ローラ43によって転写される。カラートナー像が転写された転写紙は、定着ローラ対44からなる定着部に搬送され、該トナー像が溶融定着される。
【0014】
次に、本実施形態に係る現像装置について説明する。本実施形態に係る現像装置は、5BK、5C、5M、5Yは収容するトナーの色が異なるのみで、構成、動作とも同じものである。そこで、現像装置5として、BK、C、M、Yの符号を省略して説明する。
図2は、現像装置5の概略構成を示す断面図である。現像装置5の側端部(図中左側)には、それぞれ独立して回転可能なカム50が当接している。このカム50により、非現像時には上記感光体ベルト1から離間し、現像に先立って現像ローラ11が感光体ベルト1に接触する現像位置まで移動するような接離動作を行うように構成されている。例えば、Bkの静電潜像が感光体ベルト1に形成された時、現像装置5Bkの後部に位置しているカム回転駆動され、現像装置5Bkが感光体ベルト1側に押し出され、現像ローラ11Bkが感光体ベルト1に接触する現像位置まで移動する。他の色の現像装置5C、5M、5Yについても同様である。
【0015】
現像装置5は、非磁性一成分トナー(以下トナーという)を用いた一成分現像方式の現像装置である。各現像装置5は、それぞれ感光体ベルト1に向けた開口を有する現像容器10、現像剤担持体としての現像ローラ11、該現像ローラ11上にトナーの供給を行う現像剤供給部材としてのトナー供給ローラ12を有している。また、現像容器10内のトナー収容部18a、18b、18cに収容されているトナーをトナー供給ローラ12側に送り出す搬送パドル17a、17b、17cを有している。さらに、現像ローラ11上に当接して現像ローラに担持されたトナーの層厚を規制して所定の層厚のトナー層を形成するための現像剤層規制部材としての規制ローラ14を有している。
【0016】
上記現像ローラ11は、図3に示すように、芯金表面に、画像形成領域幅cよりも広幅bの樹脂コーティングを施した樹脂コーティング部11aを有するものである。この樹脂コーティングした現像ローラ11は、樹脂とトナーとの摩擦によって生じる静電気保持力にてトナーを担持搬送するものであり、高耐久が得られるというメリットがある。コーティングする樹脂材料としては、感光体ベルト1などの潜像担持体に対して非汚染性のものが選択される。具体的には、尿素樹脂、メラミン樹脂、アルキッド樹脂、フェノール変性・シリコーン変性等の変性アルキッド樹脂、アクリル樹脂、シリコーン樹脂、フッ素樹脂、フェノール樹脂、ポリアミド樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、マレイン酸樹脂などが例示される。成膜性、密着性の観点から、特に、尿素樹脂、メラミン樹脂、アクリル樹脂等が用いられることが多い。
【0017】
このような構成の現像ローラ11は、現像容器10の開口から一部が露出している。そして、現像時には所定の線速で矢印反時計方向に回転して、トナーを現像ローラ11上に担持して感光体ベルト1との当接部である現像位置に搬送し、感光体ベルト1上に形成された静電潜像を現像する。
【0018】
トナー供給ローラ12は、現像ローラ11に所定の圧力で当接されており、その表面部は、発泡ポリウレタンで構成されている。トナー供給ローラ12には、トナー規制ブレード13が当接し、現像ローラ11に供給するトナーの量が規制されるようになっている。各搬送パドル17は、矢印反時計方向に回転可能に設置されており、この回転によりトナーを供給ローラ12側へ送り出す。各搬送パドルの材質としては、例えばポリプロピレン等のやわらかく弾性を有するものを用いることができ、その弾性を利用して現像容器10の内壁と密着させた状態で回転し、確実にトナーを搬送する。
【0019】
規制ローラ14は、芯金と、樹脂コーティングを施したウレタンゴム、ヒドリンゴム等の弾性層を有するものである。規制ローラ14は、現像ローラ11表面に接触して現像ローラ11上のトナーを所定の層厚に規制するとともに、トナー対して摺接することにより、トナーを摩擦帯電する。また、規制ローラ14には規制ローラクリーニングブレード16が当接されており、現像ローラ11との当接部を通過した規制ローラ14の表面がクリーニングされるようになっている。また、湿度等の環境変動による現像ローラ11と規制ローラ14との当接状態の変化を避けるためのに、規制ローラ14を現像ローラ11に対して押圧しているが、これについては後で詳しく説明する。
【0020】
また、現像ローラ11と現像容器10との隙間からトナーが漏れ出すのを防止するために、現像容器10内面には現像ローラ11表面に先端が当接するように延在した入口シール部材としての入口シール15が設けられている。また、現像ローラ11軸方向端部と現像容器10との隙間からトナーが漏れ出すのを防止するために、現像容器10の側板に、現像ローラ11の表面に摺擦する端部シール20が設けられている。図4は、現像ローラ11の端部シール20の配置を示す断面図、図5は、現像ローラ11の端部シール20の配置を示す斜視図、図6は端部シール20の配置を示す現像容器10側板の斜視図である。
【0021】
ところで、現像ローラ11の樹脂コーティング部11aに端部シール20の摺擦部が重なると、樹脂コーティング部11aにより搬送されるトナーが端部シール20の摺擦部に入り込み、トナー漏れをおこす。そこで、図3に示すように、樹脂コーティング部11aと端部シール20の摺擦部とが重ならないようなに位置関係を規定する。すなわち、樹脂コーティング幅bを、両端部の端部シール20間距離aよりも小さくなるようにした。これにより、端部シール20からのトナー漏れを防止することができる。
【0022】
ところが、図7に示すように、樹脂コーティング部11aと、端部の処理を施さない非樹脂コーティング部11bができると、樹脂コーティング部11aと非樹脂コーティング部11bと境界において、外径差から段差11cが生じる。このため、段差11cに起因する規制ローラ14の現像ローラ11への当接不良を防止することが必要となる。
【0023】
本実施形態の現像装置5では、規制ローラ14を押圧する加圧手段として、規制ローラ14の軸部14bを加圧する第一の加圧部材19と、規制ローラ14の端部表面14aを加圧する第二の加圧部材22とを設けた。図8に、規制ローラ14を現像ローラ11へ押圧する加圧手段の概略構成図を示す。第二の加圧部材21で規制ローラ14の端部表面14aを加圧することにより、現像ローラ11端部の樹脂コーティング部11aと非樹脂コーティング部11bとの段差部近傍へ規制ローラ14の当接圧を強くすることができる。これにより、規制ローラ14の現像ローラ11への当接不良を防止することができ、段差11cからのトナー漏れを防止することができる。実施例としては、現像ローラ11の樹脂コーティング部11aの厚みが7μmとし、第一の加圧部材19の加圧力を24N、第二の加圧部材22の加圧力を2Nとすると、良好な当接状態が得られ、トナー漏れがおこらなかった。
【0024】
また、上記実施例のように、第一の加圧部材19による加圧力より、第二の加圧力部材22の加圧力を小さくすることが好ましい。これは、第二の加圧部材22は規制ローラ14の表面を直接加圧するため、加圧力が大きいと、規制ローラ14のへこみや傷を誘発しやすいためである。そこで、第一の加圧部材19による加圧を主とし、第二の加圧部材22を補助的な加圧手段として用い、第二の加圧部材22の加圧力を極力小さくする。
【0025】
また、第二の加圧部材22の加圧する部分が、現像ローラ11の非画像領域に当接する領域の規制ローラ14となるよう第二の加圧部材22を配置することが好ましい。これは、万が一、規制ローラ14にへこみや傷ができた場合でも、画像への影響を防止するためである。
【0026】
また、図8に示すように、第二の加圧部材22が加圧する部分が、現像ローラ11の樹脂コーティング部11aと非樹脂コーティング部11bとの境界に当接する部分を含むよう第二の加圧部材22を配置することが好ましい。このような配置にすることで、直接段差11cへ当接する部分の規制ローラ14を押圧できるので、より効果的に段差11cの影響を排除した良好な当接状態が得られる。
【0027】
このように、第二の加圧部材22を設けて段差11cの近傍に当接する規制ローラ14を加圧するものは、第一の加圧部材のみで加圧力を大きくしたものに比べ、現像装置全体のトルクの増加を小さく抑えることができる。また、当接圧についてのみ考えれば、第一の加圧部材19を設けず、第二の加圧部材22のみで加圧することも可能である。しかしながら、第二の加圧部材22は規制ローラ14表面を直接加圧するため、加圧力が大きいと規制ローラ14のへこみや傷を誘発しやすいため、実際は困難である。
【0028】
また、図9に示すように、第二の加圧部材22はパイル状のポリ四フッ化エチレンであるテフロン(登録商標)パイル23を介して、規制ローラ14を押圧するようにすることが好ましい。テフロンパイル23は表面摺動制にすぐれるため、規制ローラ14のへこみや傷の発生を防ぐ効果がある。
【0029】
以上述べたように、本実施形態のプリンタによれば、耐久性の優れた現像ローラを用いた一成分現像装置であって、低トルクで、トナー漏れのない現像装置およびこれを用いた画像形成装置を得ることができる。
また、第二の加圧部材22による加圧力が、第一の加圧部材19による加圧力より小さくなるようにする。これは、第二の加圧部材22は規制ローラ14表面を直接加圧するため、加圧力が大きいと、規制ローラ14のへこみや傷を誘発しやすい。そこで、第一の加圧部材19による加圧を主とし、第二の加圧部材22による加圧を補助的なものとすることで、規制ローラ14のへこみや傷を防止することができる。
また、第二の加圧部材22が加圧する部分が、現像ローラ11の非画像領域に当接する領域の規制ローラ14となるよう、第二の加圧部材22を配置する。これにより、万が一、規制ローラ14にへこみや傷ができた場合でも、画像への影響を防止することができる。
また、第二の加圧部材22が加圧する部分が、現像ローラ11の樹脂コーティング部11aと非樹脂コーティング部11bとの境界に当接する部分を含むものとする。これにより、直接段差11cへ当接する部分の規制ローラ14を押圧できるので、より効果的に段差11cの影響を排除した良好な当接状態が得られる。
また、第二の加圧部材22はパイル状のポリ四フッ化エチレンであるテフロン(登録商標)パイル23を介して規制ローラ14の表面を加圧するようにする。テフロンパイル23は表面摺動制にすぐれるため、第二の加圧部材22による規制ローラ14表面のへこみや傷の発生を防ぐ効果がある。
【0030】
【発明の効果】
請求項1乃至6の発明によれば、耐久性の優れた現像剤担持体を用いた一成分現像装置であって、低トルクで、トナー漏れのない現像装置およびこれを用いた画像形成装置を得ることができるという優れた効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本実施形態に係るプリンタの構成概略図を示す正面図。
【図2】現像装置の概略構成を示す断面図。
【図3】現像装置の現像ローラの樹脂コーティング部と端部シールとの位置関係の説明図。
【図4】現像ローラの端部シールの配置を示す断面図。
【図5】現像ローラの端部シールの配置を示す斜視図。
【図6】端部シールの配置を示す現像容器側板の斜視図。
【図7】樹脂コーティング部と非樹脂コーティング部との段差の説明図。
【図8】第一加圧部材と第二加圧部材の概略構成図。
【図9】規制ローラを現像ローラへ押圧する第二の加圧部材の変形例。
【符号の説明】
1  感光体ベルト
3  帯電器
4  光書き込みユニット
5Bk、5C、5M、5Y  現像装置
6  中間転写ベルト
7  感光体クリーニング装置
10  現像容器
11  現像ローラ
11a  樹脂コーティング部
11b  非樹脂コーティング部
11c  段差
12  トナー供給ローラ
13  トナー規制ブレード
14  規制ローラ
14a  規制ローラの端部表面
14b  規制ローラの軸部
15  入口シール
16  規制ローラクリーニングブレード
17a、17b、17c  搬送パドル
18a、18b、18c  トナー収容部
19  第一の加圧部材
20  端部シール
22  第二の加圧部材
23  テフロンパイル
40  給紙カセット
41  手差しトレイ
42  搬送ローラ対
43  紙転写ローラ
44  定着ローラ
50  カム

Claims (6)

  1. 一成分現像剤を収容し、開口部を有する現像容器と、該開口部から露出するよう配置され、回転駆動されることにより該現像剤を担持搬送する現像剤担持体と、該現像剤担持体に現像剤を供給する現像剤供給部材と、該現像剤担持体の表面に接触して該現像剤担持体が担持搬送する現像剤の量を規制するローラ状の現像剤規制部材と、該現像剤担持体の端部から現像容器外への現像剤漏れを防ぐよう該現像剤担持体の軸方向端部の表面に摺擦する端部シールとを備えたものであって、該現像剤担持体が芯金に樹脂コーティングしたものであり、該樹脂コーティングをした領域が該端部シールよりも内側である現像装置において、
    上記現像剤規制部材を上記現像剤担持体に押圧するための加圧手段が、該現像剤規制部材の軸を加圧する第一の加圧部材と、該現像剤規制部材の端部表面を加圧する第二の加圧部材とからなることを特徴とする現像装置。
  2. 請求項1の現像装置において、上記第二の加圧部材による加圧力が、上記第一の加圧部材による加圧力より小さいことを特徴とする現像装置。
  3. 請求項1または2の現像装置において、上記第二の加圧部材が加圧する部分が、上記現像剤担持体の非画像領域に当接する領域の現像剤規制部材であることを特徴とする現像装置。
  4. 請求項1、2または3の現像装置において、上記第二の加圧部材が加圧する部分が、上記該現像剤担持体の上記樹脂コーティング部と上記芯金部との境界に当接する部分を含むことを特徴とする現像装置。
  5. 請求項1、2、3または4の現像装置において、上記第二の加圧部材はパイル状のポリ四フッ化エチレンを介して上記現像剤規制部材の表面を加圧する構成であることを特徴とする現像装置。
  6. 静電潜像を担持する像担持体と、該像担持体上の静電潜像を現像する現像装置とを備えた画像形成装置において、
    上記現像装置として請求項1、2、3、4または5の現像装置を採用することを特徴とする画像形成装置。
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Citations (15)

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