JP2003015423A - 現像剤担持体及びこれを具備する現像装置、プロセスカートリッジ、画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、非画像部でのかぶりや装置中への
トナー飛散といった問題が生じにくい画像形成装置を提
供することを目的とする。 【解決手段】 本発明に係る画像形成装置の代表的な構
成は、内部にマグネットローラ４を内蔵し、マグネット
ローラ４の一端を内部から露出させて磁極の位置決めを
行い、他端を現像スリーブ３内部に内蔵し、該他端に配
されたキャップ部材25をもって現像スリーブ３の内壁に
接触させ、マグネットローラ４とキャップ部材25は、マ
グネットローラ４に設けた凸部とキャップ部材25に設け
た中空部または凹部をもって合わさることで一体化して
おり、現像スリーブ３の長手方向に対してキャップ部材
25と現像スリーブ３の間に少なくとも１つ以上の部材が
配されており、そのうちの少なくとも１つはコイルバネ
27であり、コイルバネ27は自然状態よりも縮んだ状態で
あることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真方式を採
用する複写機及びプリンタ等で用いられる現像装置に含
まれる現像剤担持体、及びそれを含む現像装置、及びそ
の現像装置を備える画像形成装置、さらにはその現像装
置を備え画像形成装置から脱着可能としたプロセスカー
トリッジに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図９に電子写真方式を採用し、一成分磁
性現像剤を用いる現像装置において、現像剤を担持する
現像スリーブの構造の一例を示す。内部には、マグネッ
トローラ104を内蔵した構成となっており、磁力を持っ
てトナーを保持したり搬送を行う。現像スリーブ103に
は、図中左側のフランジ部123に駆動を受けるための駆
動ギア115が取り付けられ、駆動源（図示せず）から駆
動を受けて回転動作を行うことになる。ギアが取り付け
られる部分は、現像剤が担持される部分に比べ径が小さ
くなっているのが普通である。

【０００３】また、マグネットローラ104は、スリーブ
が回転している間もその磁極の向きが変わらないように
しており、図９の右側に示したようにマグネットローラ
の端部の中心軸に位置決めのための切り欠き（ここでは
Ｄカットとした）などの形状変化（図中129で示した）
を付けて、容器側にもそれに対応するように設けた形状
変化を用いて、容器116に支持される構造となってい
る。また、Ｄカット部129とそれを受ける容器116または
Ｄカット部の段差130と容器116により、長手方向につい
ても動きを規制した形になっている。

【０００４】一方、その反対側の端部については、位置
決め側と同様に容器に固定されている場合、現像スリー
ブ内部に存在している場合とに大きく分けることができ
る。素管をアルミニウムで構成し、φ16の外径の現像ス
リーブでは、ギアを取り付ける部分の外径をφ10程度と
することができるので、アルミニウムの肉厚を見込んで
も、φ５程度のマグネットローラの端部を露出させるこ
とができ、マグネットローラの両端とも図９のように容
器116で支持することができる。

【０００５】ここでは、スリーブを駆動するギア115が
ない側のマグネットローラ端部で位置決めを行った例を
示したが、ギア側でも同様に端部を露出させることがで
きることから、ギア側で位置決めを行うことも可能であ
る。

【０００６】また、近年、ユーザの取り扱い牲を向上さ
せるために、電子写真方式を採用する現像装置それを含
む画像形成装置、さらには画像形成装置から脱着可能で
イージーメンテナンスを実現したプロセスカートリッジ
においても小型化、軽量化が求められてきている。その
要求を達成するには、各パーツの小型化、小径化が最も
有効な手段である。

【０００７】一成分磁性現像剤を用いる現像装置の場
合、現像スリーブをφ16からφ12程度にまで小径化する
と、ギアフランジが装着される側（以下駆動側と記す）
のマグネットローラの端部は、スリーブの外部に露出さ
せることができなくなってしまう。これは、駆動を受け
るギア115をフランジ部に取り付ける必要上強度を維持
するために、フランジ部の肉厚をある程度稼ぐ必要があ
るからである。一例として、フランジ部の外径をφ６と
し、肉厚を２ｍｍとったとすると、フランジ部に空ける
ことができる軸穴はφ２である。こうなると、フランジ
から露出させることができるマグネットローラの端部の
径は、もはや容器支持に耐えうる十分な強度を維持でき
る太さにはできないうえ、製造面からも事実上困難であ
る。よって、この場合マグネットローラのギアフランジ
のつく側は、スリーブ内部で受けることになるので、マ
グネットローラを位置決めし支持できる部分は非駆動側
の端部のみとなる。さらには、駆動側端部についてはス
リーブの回転に支障をきたさない構成とする必要があ
る。

【０００８】ナイロン樹脂を用いたマグネットローラ
と、アルミニウムのスリーブ素管を用いた場合、直接両
者を摺動させると、この両者の摺動性が良くないので、
特開平０８−２４０９９２号公報に記載のように、スリ
ーブフランジに別材料のキャップ部材を固定し、キャッ
プ部材とマグネットローラを摺動させることで、両者の
摺動性を改善した例が開示されている。

【０００９】さらにこの構成の改良例として、キャップ
部材とマグネットローラを円柱状から形状を変えること
で互いに相対回転しないようにした例もある。この構成
の全体図を図１０に、駆動側端部を詳細に表した図を図
１１に示した。図１０及び図１１の構成では、キャップ
部材125に三角形状の中空状の穴を設け、マグネットロ
ーラ104の端部124を三角形状としているため、互いに相
対回転することはなく、キャップ部材とスリーブで摺動
させる構成となる。キャップ部材とマグネットローラを
一体化できるため、両者のガタは考慮する必要がなく、
結果的にマグネットローラのふれを小さくできるため優
れた構成である。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図１０
及び図１１のような構成でも、マグネットローラの長手
方向については、駆動側がスリーブ内部であることか
ら、非駆動側の位置決めのみが寄与することになり、長
手方向の位置決めという点では不安定であった。駆動な
どの影響を受けマグネットローラが長手方向にずれてし
まうと、現像領域と磁力保持領域とがずれることになる
ので、非画像部へのトナー付着の発生や、装置中へのト
ナー飛散といった問題を生じる可能性があった。図１０
及び図１１のような構成では、特に駆動側に向かってマ
グネットローラが動いてしまうような場合が問題とな
る。

【００１１】そこで、本発明は、非画像部でのかぶりや
装置中へのトナー飛散といった問題が生じにくい画像形
成装置を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明に係る画像形成装置の代表的な構成は、内部に
マグネットローラを内蔵し、該マグネットローラの一端
を内部から露出させて磁極の位置決めを行い、他端を現
像剤担持体内部に内蔵し、該他端に配されたキャップ部
材をもって現像剤担持体の内壁に接触させ、前記マグネ
ットローラとキャップ部材は、マグネットローラに設け
た凸部とキャップ部材に設けた中空部または凹部をもっ
て合わさることで一体化しており、前記現像剤担持体の
長手方向に対してキャップ部材と現像剤担持体の間に少
なくとも１つ以上の部材が配されており、そのうちの少
なくとも１つは弾性体であり、該弾性部材は自然状態よ
りも縮んだ状態であることを特徴とする。

【００１３】

【発明の実施の形態】［第一実施形態］本発明に係る画
像形成装置の第一実施形態について、図を用いて説明す
る。図１は本実施形態の現像剤担持体の駆動側を表した
断面図、図２は画像形成装置の断面図、図３は現像剤担
持体の非駆動側を表した断面図である。

【００１４】図２に示すように、本実施形態における画
像形成装置は、現像装置１、クリーナ容器７、潜像を担
持する潜像担持体である感光ドラム８、帯電ローラ９、
露光装置11、転写手段13、定着手段14から構成されてい
る。矢印Ａは転写材の搬送経路を示している。現像装置
１は現像剤６を収容する現像剤容器２を備え、現像動作
に寄与する現像剤を貯留している。現像装置内には、現
像剤担持体である現像スリーブ３、現像剤の層厚を規制
し、現像に必要な電荷を与えるための弾性ブレード５が
開ロ部に取り付けられている。現像スリーブ３は、駆動
機構（図には省略）からの駆動により矢印Ｂ方向に回転
し、現像バイアス（図には省略）を印加することで反転
現像を行う。現像スリーブ３の内部には、マグネットロ
ーラ４が内蔵されている。

【００１５】クリーナ容器７は、クリーニングブレード
10を備えている。感光ドラム８は、現像スリーブ３と対
向する位置に一定の間隔をもって非接触で配設されてお
り、駆動を受けて矢印Ｃ方向に回転する。感光ドラム８
の周りには帯電ローラ９及びクリーニングブレード10が
感光ドラムに接触して配設されている。帯電ローラ９は
感光ドラムの帯電動作を行う。クリーニングブレード10
は板金に支持されたウレタンゴムを用い、感光ドラム表
面のクリーニングを行う。

【００１６】次に図２を用いて画像形成装置の動作につ
いて説明する。まず、帯電ローラ９による帯電動作によ
り感光ドラム８の表面が一様に帯電される。すると、レ
ーザ、ＬＥＤなどのような露光装置11により画像信号に
基づいた露光12が行われ感光ドラム上に潜像が形成され
る。また、現像剤容器２内の現像剤６は、現像スリーブ
３に取り込まれ、搬送される。

【００１７】その後、弾性ブレード５により層厚の規制
を受けつつ帯電して現像領域に送り込まれることにな
る。そして、現像スリーブ３に印加された現像バイアス
により、現像領域内に送り込まれた現像剤６は感光ドラ
ム８上に飛翔する。ここで、現像に必要な十分な電荷を
保持していない現像剤は、現像スリーブ上にとどまった
ままであるか、あるいは潜像担時体上に飛翔してもマグ
ネットローラ４の磁力及び交流バイアスの引き戻し成分
により現像スリーブ３に引き戻される。一方、十分な電
荷を持った現像剤６は静電潜像を可視トナー像化し、現
像動作が完了する。

【００１８】その後、感光ドラム上の可視トナー像部が
転写ローラ13と対向する領域に到達すると、感光ドラム
上の画像と同期を取りながら搬送されてきた転写材に、
転写手段13（ここではローラ方式を用いた）の動作によ
り転写され、さらに定着手段14を経ることによって転写
材上に定着させ画像を得ることになる。一方、転写せず
感光ドラム上に残留した現像剤はクリーニングプレード
12により回収され、クリーナ容器７に収容される。

【００１９】以下、この画像形成装置のプロセス条件を
示す。感光ドラムと現像スリーブとの対向部における距
離は２００μｍとする。感光ドラムの帯電電位Ｖｄは−
500Ｖ、露光による感光電位Ｖｌは−50Ｖ、現像バイア
スの直流成分Ｖｄｃは、−350Ｖ、交流成分の波形とし
ては、ここではＶｐ−ｐ（ｐｅａｋ−ｔｏ−ｐｅａｋ電
圧）＝１．２ｋＶの矩形波とする。交流成分の周波数
（以下現像バイアスの周波数と記す）は、２ｋＨｚとし
た。現像スリーブの内部のマグネットローラは、感光ド
ラムと対向する方向にＳ極を持ち、感光ドラムから余分
な現像剤を引き戻す役割を果たしている。また、弾性ブ
レード10には、シリコーンゴム、リン青銅板などを用い
ることができるが、本実施形態では板金に支持されたウ
レタンゴムを材料に用いた弾性ブレードを用いている。
プロセススピード（像形成速度）は30ｍｍ／ｓｅｃとし
た。

【００２０】なお、現像剤６としては、平均粒径が８μ
ｍであり、負に帯電するスチレンアクリル樹脂を主成分
とし磁性体を含有する磁性トナーを用いた。磁性体は樹
脂100に対して30〜200の範囲であり、特に好ましくは50
〜150である。本実施形態では100のものを用いた。

【００２１】ここで、本実施形態で用いた現像スリーブ
の構造について説明する。図３に示すように、現像スリ
ーブ３は外径φ12の非磁性アルミスリーブで、現像剤６
を担持する部分の表面は導電性粒子を含有する樹脂層で
コートしている。マグネットローラ４の端部を露出させ
る側（以下非駆動側と記す）は、プラスチック製のフラ
ンジ21が取り付けられており、圧入により固定した。そ
のフランジ21には、フランジ21がスリーブから抜けない
ようにし、さらに本体とスリーブ表面との導通を行う電
極22が取り付けられており、さらに該電極22は、高圧回
路（図中記載せず）からスリーブヘ現像バイアスを供給
する本体（容器）側の接点17に接する。また、フランジ
21の中心からは、マグネットローラ４の端部が露出して
いる。マグネットローラ４はナイロン性のべースポリマ
ーにフェライト等の磁性材を混ぜ合わせた材料を射出成
型したものを用いている。中央部の径はφ９とした。な
お、該端部はφ４であり、さらに先端部29をＤ型に加工
してある（図１０に示したものと同じ構造とした）。そ
のＤ型に合わせた容器16側で受けることにより、マグネ
ットローラ４を固定、支持し、磁極の向きを定めてい
る。また、Ｄカット部の段差30を容器16につき当てるこ
とにより、容器側（矢印Ｄ方向）にこれ以上マグネット
ローラ４が動かないようにしている。

【００２２】一方、図１に示すように、マグネットロー
ラ４の端部を露出させない側（以下駆動側と記す）は、
現像スリーブを駆動するギアが取り付けられるため、ア
ルミニウムのフランジ23を圧入してある。マグネットロ
ーラ４の駆動側24は円筒状の端部をさらに三角形状（凹
凸形状）に加工してあり、その部分に対応するような中
空形状を設けたキャップ部材25（ここではポリアセター
ル（以下ＰＯＭと記す）製とした）がかぶせられてい
る。両者は、この三角形状を利用して一体化しており、
互いに相対回転することはない（図１０及び図１１の構
成と同じとした）。よって、スリーブフランジ23とキャ
ップ部材25により摺動する構成である。

【００２３】このような構成としたことにより、キャッ
プ部材25とマグネットローラ４の間のガタを考慮する必
要がなくなるので、マグネットローラ４のふれが軽減さ
れる。

【００２４】さらにキャップ部材25には、弾性部材であ
るコイルバネ27が接触しており、反対側はスリーブフラ
ンジ23に接触している。コイルバネ27は、フランジの凹
部26により当接位置が規制されるので、傾いた状態で当
接しにくいようになっており、位置を安定化させてい
る。また、コイルバネ27は、無負荷状態の長さよりも縮
んだ状態となるようにしておくことにより、コイルバネ
27は自然長の長さに復元しようとする。これを利用する
ことで、マグネットローラ４を矢印Ｄ方向に押すことに
なる。

【００２５】一方、容器に対しては、先にも述べたよう
にＤカット部の段差30によりこれ以上動かないようにな
っている。さらに、反対の方向に対しては、コイルバネ
27をさらに縮める方向であることから動きにくいように
できる。よって、長手方向におけるマグネットローラ４
の位置を安定して保持することが可能になる。また、キ
ャップとスリーブが摺動する構成はそのままであるの
で、マグネットのふれも抑制できている。

【００２６】なお、本実施形態に記載された材料、プロ
セス条件などはその効果を損なわない限り、本実施形態
記載のものに限られるものではない。

【００２７】上述のごとく、マグネットローラ４の長手
配置を安定化させることができるので、非画像部へのか
ぶりや、装置中へのトナーもれといった問題が生じにく
い構成とすることができる。また、マグネットローラ４
の周方向のふれも抑えられるので、画像上のムラを減ら
すことができる。

【００２８】［第二実施形態］次に本発明に係る画像形
成装置の第二実施形態について図を用いて説明する。図
４は本実施形態の現像剤担持体の駆動側を表した断面図
である。上記第一実施形態と説明の重複する部分につい
ては、同一の符号を付して説明を省略する。

【００２９】本実施形態は第一実施形態において、コイ
ルバネ27のフランジ部23での支持方法を変更したもので
あり、フランジ部23に設けた凸部28に中空のコイルバネ
27が装着されている。

【００３０】本実施形態も、第一実施形態と同様に凸部
28によってコイルバネ27の向きを規制でき、その他の点
については第一実施形態と同じであることから、上記第
一実施形態と同様、非画像部へのかぶりや、装置中への
トナーもれといった問題が生じにくい構成とすることが
でき、画像上のムラを減らすこともできる。

【００３１】［第三実施形態］次に本発明に係る画像形
成装置の第三実施形態について図を用いて説明する。図
５は上記第一実施形態の現像剤担持体の組立方法を示し
た図、図６は本実施形態の現像剤担持体の組立方法を示
した図である。上記第一実施形態と説明の重複する部分
については、同一の符号を付して説明を省略する。

【００３２】本実施形態は、第一実施形態において、コ
イルバネ27をスリーブのギアフランジ23に接着し一体化
したものである。

【００３３】コイルバネが全くの別部材であった場合、
組立方法としては、図５のようにアルミフランジ23をス
リーブ３に取り付けてから、コイルバネ27を挿入し、さ
らにキャップ部材25をかぶせたマグネットローラ４を挿
入し、非駆動側のフランジ21を取り付ける手順を経るこ
とになる。

【００３４】しかし、アルミフランジ23を付けた状態で
は、特に外部への十分な露出部分がないため、コイルバ
ネ27を挿入する場合、非駆動側から挿入するしかなく、
組立性としてはあまり好ましくない。また、キャップ部
材とコイルバネを接着等により固定した場合は、装着は
容易になるものの、スリーブフランジと摺動することに
なり、金属同士の摺動となることから好ましくない。

【００３５】そこで、本実施形態では、接着により、コ
イルバネ27とスリーブフランジ23とを一体化したものを
用いた。本実施形態の組立方法について図６を用いて説
明する。図６に示したように、フランジ23圧入前にコイ
ルバネ27を接着、固定し、その後スリーブ素管３に圧入
すればよい。その後は、キャップ部材25を装着したマグ
ネットローラ４を装着し、非駆動側のフランジ21（電極
は記載せず）を取り付けることにより完成する。

【００３６】なお、接着した例を示したが、スリーブの
駆動に影響を及ぼさない限り、特に固定方法はこれに限
定されるものではない。

【００３７】上述のごとく、コイルバネ27とフランジ部
23を一体化することでコイルバネ27の装着が容易に実現
でき、組み立てが簡単になる。また、バネ部とキャップ
部の摺動となるので摺動性についても特に問題はない。

【００３８】［第四実施形態］次に本発明に係る画像形
成装置の第四実施形態について図を用いて説明する。図
７は本実施形態の比較例の現像剤担持体の駆動側を示し
た図、図８は現像剤担持体の駆動側を示した図である。
上記第一実施形態と説明の重複する部分については、同
一の符号を付して説明を省略する。

【００３９】本実施形態は、第三実施形態において、コ
イルバネ27の巻き線方向を現像スリーブ３の回転方向と
逆にしたことを特徴としている。

【００４０】コイルバネ27が直接キャップ部材に接して
おりかつ、コイルバネ27の巻き終わり部31の向きが現像
スリーブの回転方向と同じ場合を図７に示した。図７に
示すように、コイルバネ27はフランジ23（図７には図示
せず）と一体化しているので、コイルバネ27は現像スリ
ーブ３が矢印Ｂ方向に回転する際に、巻き終わり部31が
回転方向に対し露出した形になっているので、キャップ
25に当たってキャップ25を削る可能性がある。

【００４１】これに対し、コイルバネ27の巻き終わり部
25の向きが現像スリーブ３の回転方向（矢印Ｂ方向）と
反対の場合を図８に示した。この場合は、巻き終わり部
31が図７の場合とは逆にキャップ25に直接当たりにくい
状態になっている。

【００４２】このような構成としたことにより、キャッ
プ25を削りにくい構成とすることができ、長期の使用に
わたってもキャップ部材等に不具合が生じにくい構成と
することができる。

【００４３】

【発明の効果】以上説明したように、現像剤担持体内部
のマグネットローラにかぶせるキャップ部材と現像剤担
持体との間に少なくとも１つ以上の部材を挿入し、その
うち少なくとも１つは弾性部材であり、その弾性部材は
自然状態よりも縮んだ状態とした。これにより、マグネ
ットローラとキャップ部材は一体化しているのでマグネ
ットローラのふれを小さくすることができ、画像上のム
ラを減らすことができる。さらに弾性部材により、キャ
ップ部材を介してマグネットローラを長手方向に押すこ
とができるので、マグネットローラの長手位置を安定化
させることができ、非画像部でのかぶりや、装置中への
トナー飛散といった問題が生じにくい構成とすることが
できる。

【００４４】また、弾性部材と現像剤担持体とを一体化
したことにより、組立を複雑にすることなく容易に実施
できる構成とすることができる。

【００４５】また、コイルバネの巻き終わり部の向きと
現像剤担持体の回転方向とが反対としたことにより、長
期の使用にわたってもキャップ部材等に不具合が生じに
くい構成とすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第一実施形態の現像剤担持体の駆動側を表した
断面図である。

【図２】画像形成装置の断面図を表したものである。

【図３】現像剤担持体の非駆動側を表した断面図であ
る。

【図４】第二実施形態の現像剤担持体の駆動側を表した
断面図である。

【図５】第一実施形態の現像剤担持体の組立方法を示し
た図である。

【図６】第三実施形態の現像剤担持体の組立方法を示し
た図である。

【図７】第四実施形態の比較例の現像剤担持体の駆動側
を示した図である。

【図８】現像剤担持体の駆動側を示した図である。

【図９】従来の現像剤担持体の断面図を示したものであ
る。

【図１０】従来の現像剤担持体の断面図を示したもので
ある。

【図１１】従来の現像剤担持体の駆動側を詳細に示した
図である。

【符号の説明】

１ …現像装置 ２ …現像剤容器 ３ …現像スリーブ ４ …マグネットローラ ５ …弾性ブレード ６ …現像剤 ７ …クリーナ容器 ８ …感光ドラム ９ …帯電ローラ 10 …クリーニングブレード 11 …露光装置 12 …露光 13 …転写手段 14 …定着手段 15 …駆動ギア 16 …容器 21 …フランジ 22 …電極 23 …フランジ部 24 …端部 25 …キャッブ部材 27 …コイルバネ 28 …凸部 29 …カット部 30 …段差 31 …巻き終わり部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 月田 辰一 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 Ｆターム(参考） 2H031 AC09 AC14 AC18 AC38 CA11 DA05

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内部にマグネットローラを内蔵し、該マ
   グネットローラの一端を内部から露出させて磁極の位置
   決めを行い、他端を現像剤担持体内部に内蔵し、該他端
   に配されたキャップ部材をもって現像剤担持体の内壁に
   接触させ、 前記マグネットローラとキャップ部材は、マグネットロ
   ーラに設けた凸部とキャップ部材に設けた中空部または
   凹部をもって合わさることで一体化しており、 前記現像剤担持体の長手方向に対してキャップ部材と現
   像剤担持体の間に少なくとも１つ以上の部材が配されて
   おり、そのうちの少なくとも１つは弾性体であり、該弾
   性部材は自然状態よりも縮んだ状態であることを特徴と
   する現像剤担持体。
2. 【請求項２】 前記弾性部材は、現像剤担持体と一体化
   していることを特徴とする請求項１に記載の現像剤担持
   体。
3. 【請求項３】 前記弾性部材はコイルバネであり、コイ
   ルバネの巻き終わり部の向きと現像剤担持体の回転方向
   とが反対であることを特徴とする請求項１または２に記
   載の現像剤担持体。
4. 【請求項４】 少なくとも請求項１乃至３のいずれかに
   記載の現像剤担持体のいずれかを含むことを特徴とする
   現像装置。
5. 【請求項５】 少なくとも請求項４に記載の現像装置を
   用い、潜像担持体上に現像させ、像形成を行うことを特
   徴とする画像形成装置。
6. 【請求項６】 少なくとも請求項４に記載の現像装置を
   含み、画像形成装置から着脱可能であることを特徴とす
   るプロセスカートリッジ。