JP2003195634A - 現像装置、画像形成装置及びプロセスカートリッジ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 斜面上にシート状部材を備える現像装置にお
いて、容器端部のトナー残を低減する。 【解決手段】 シート状部材の斜面下端からの突出部を
端部のみ大きくする。または、端部のみシート状部材の
剛性を高する。

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、及
び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】電子写真方式を採用する現像装置の例を
図１４に示した。

【０００３】多くの現像装置では、現像剤が収容されて
いる現像剤容器２から現像を行う現像領域部に現像に供
される現像剤１１を搬送するために、現像剤搬送部材３
１が備えられていることが多い。この部材は、現像領域
部において現像に供される現像剤が不足しないようにす
ることが主な役割であるが、それに加えて、現像剤容器
中の現像剤１１をほぐす役割のほか、現像剤１１を現像
剤容器中や現像領域部から現像剤容器２内へと循環させ
る役割もあり、非常に重要な役目を果たしているといえ
る。

【０００４】また、現像剤容器２に収容できる現像剤１
１の量を多くするため、特開平５−３５０９５号公報に
記載のように、現像剤搬送部材の可動領域の後方に斜面
１７を備えることも多い。ここで示した例では、通常斜
面１７の水平面に対してなす角度は現像剤の安息角以上
に設定され、斜面１７から現像剤搬送部材３１が通過す
る領域へ現像剤を落とす構成となっているため、搬送部
材を新たに追加することなく現像剤搬送部材３１の可動
領域に現像剤を送り込むことができる。また、現像剤搬
送部材３１の通過範囲を大きくすることなく容積拡大が
図れることになるので、駆動トルク低減にもつながる。

【０００５】なお、現像剤の安息角とは、図１５に示し
たように上部から現像剤をふるい落としたときに下部に
できる山の角度（図中のθ）である。この角度以下で
は、現像剤は自重で滑り落ちることはない。

【０００６】図１４の現像装置の動作について簡単に説
明する。現像剤搬送部材３１が現像剤搬送部材の回転方
向２４の方向に回転することによって開口を通過して現
像領域に搬送された現像剤１１は、現像剤担持体３上に
担持され、ブレード１０による摩擦帯電及び層厚規制を
受け、像担持体（図中には図示せず）上に形成された潜
像を現像する。その後は、紙などの転写材に転写され、
転写材への定着行程を経て画像を得ることになる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】一方、同様に斜面を備
える構成の現像装置でも、特開平１−２３７５７６号公
報に記載のように、斜面１７上に可撓材料で構成された
シート状部材１８を設け、その一端を現像剤搬送部材３
１で周期的に係合させることでシート状部材１８に振動
を与え、その振動を利用して現像剤を現像剤搬送部材３
１の可動領域に送り込むことができるようにした例もあ
る。その例を図１６示した。斜面角度（図中α）が現像
剤の安息角よりも小さい場合でも間欠的に与えられる振
動の効果で、斜面上の現像剤を現像剤搬送部材の通過領
域にまで搬送することができる。つまり斜面角度に対す
る制約を大幅に緩くできるので、容器設計の自由度が増
す。この例は、斜面上の現像剤を落としやすくするだけ
でなく、常に振動が加えられることになるので、斜面上
の現像剤がパッキングしにくいようにできる点で優れた
構成であるといえる。

【０００８】一般に、電子写真方式を採用する現像装置
では、現像剤担持体に平行な方向（以下長手方向と記
す）の端部で現像剤が残りやすい、ということがよく知
られている。この理由としては、現像剤が帯電して静電
的に容器壁面に付着してしまっている、現像剤が動きに
くい位置である、などの理由を挙げることができる。

【０００９】このことは、シート状部材１８を採用する
図１６現像装置に関しても例外ではない。公差や組み立
て上の点から、シート状部材を斜面の長手全域にわたっ
て配置することは難しく、さらにそのシート状部材に長
手全域において振動を与えられるような現像剤搬送部材
を配置することも難しい。よって、シート状部材を配す
る構成においても、中央に比べて端部において現像剤が
残留しやすくなってしまう。

【００１０】従って、本発明に係る第１発明の目的は、
シート状部材を用いた現像装置において、現像剤が容器
端部に残りにくいようにする現像装置を提供することを
目的とする。

【００１１】本発明に係る第２及び第３発明の目的は、
容器端部で現像剤が残りにくくなるような現像装置を備
える画像形成装置並びにプロセスカートリッジを提供す
ることを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係る第１発明は、現像剤搬送部材の通過領
域後方の斜面上にシート状部材を備え、該部材を現像剤
搬送部材との係合により振動させる現像装置であって、
長手方向の容器端部において、端部においてシート状部
材の斜面からの突出量を中央よりも大きくする、端部に
おいてシート状部材の剛性が中央よりも高くなってい
る、の少なくとも１つを満たすことを特徴とする。容器
端部において、シート状部材の振動を大きくすることが
できるため、シート状部材近傍の容器端部の壁面に付着
した現像剤に対しても振動の効果が及びやすくなり、容
器端部においても現像剤が残りにくい構成とすることが
できる。また、簡単な構成で実現可能である。

【００１３】本発明に係る第２発明は、第１発明の現像
装置を用いる画像形成装置であることを特徴とする。容
器端部においても現像剤が残りにくく現像剤の搬送を確
実に行える画像形成装置とすることができる。

【００１４】本発明に係る第３発明は、第１発明の現像
装置を用い、本体から着脱可能としたプロセスカートリ
ッジであることを特徴とする。取り扱いやメンテナンス
に優れる特長を生かしつつ、現像剤の搬送を確実に行え
るプロセスカートリッジとすることができる。

【００１５】なお、さらに詳細に説明すれば、本発明は
下記の構成によって前記課題を解決できた。

【００１６】（１）少なくとも現像剤担持体と、現像剤
を収容し、現像剤担持体に平行な回転軸を持ち現像剤の
搬送及び攪拌を行う現像剤搬送部材と、その通過領域に
近接する容器後部に斜面を備える現像剤容器からなる現
像装置において、斜面上に、可撓材料で構成され、現像
剤搬送部材との周期的係合により振動するシート状部材
を備え、端部におけるシート状部材の斜面からの突出量
を中央よりも大きくする、端部におけるシート状部材の
剛性を中央よりも高くする、の少なくとも１つを満たす
ことを特徴とする現像装置。

【００１７】（２）前記（１）に記載の現像装置を含
み、該現像装置により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。

【００１８】（３）前記（１）に記載の現像装置を含
み、画像形成装置本体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。

【００１９】

【発明の実施の形態】（第１の実施例）まず第１実施例
について示す。図２は、本実施例の画像形成装置の断面
図を表したものである。この画像形成装置は、現像装置
１と潜像担持体である感光ドラム５、感光ドラムの周り
に配設される帯電手段である帯電ローラ６、感光ドラム
の表面をクリーニングするクリーニング手段１２及び、
転写手段１３、定着手段１４、露光装置１５を含む構成
としている。この場合、転写材の搬送経路は矢印２３の
ようになる。

【００２０】現像装置１は、現像剤１１を収容するため
の現像剤容器２を備えている。現像剤容器２は開口部を
備え、現像剤を担持する現像スリーブ３の一部がそこか
ら容器外に露出するようになっている。現像スリーブ３
は駆動機構（図には省略）により２１の方向に回転す
る。また、現像スリーブの内部にはマグネットローラ４
が配設されているが、これについては駆動による回転動
作を行わず、一定の位置に保持され、磁極の向きは常に
同じ方向に保たれる。現像剤担持体には現像バイアス７
として直流バイアス８及び交流バイアス９を重畳して印
加される機構となっている。現像装置内には、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１０が開口部に取り付けられている。現像剤１１
は一成分磁性現像剤とし、反転現像を行うものとする。

【００２１】感光ドラム５は、現像スリーブと対向する
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２２の方向に回転する。潜像担持体の周りに
は帯電ローラ６及びクリーニングブレード１２が感光ド
ラムに接触して配設されている。帯電ローラは感光ドラ
ムの帯電動作を行う。クリーニングブレード１２は板金
に支持されたウレタンゴムを用い、感光ドラム表面に残
る未転写現像剤のクリーニングを行う。転写手段として
はローラ方式を用いるものとした。

【００２２】次にこの図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６による帯電動作
により感光ドラム５の表面が一様に帯電される。する
と、レーザのような露光装置１５により画像信号に基づ
いた露光２５が行われ潜像担持体上に潜像が形成され
る。また、現像剤容器内２内の現像剤１１は、現像剤搬
送部材３１により開口部を通過して現像スリーブ３に取
り込まれ、搬送される。その後、ブレード１０により層
厚の規制を受けつつ同時に帯電し、現像領域に送り込ま
れることになる。すると現像スリーブ３に印加された現
像バイアス７により、現像領域内に送り込まれた現像剤
１１は感光ドラム５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
にとどまったままであるかあるいは感光ドラム上に飛翔
してもマグネットローラ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上に引き戻される。一方、
十分な電荷を持った現像剤は静電潜像を可視トナー像化
し、現像動作が完了する。

【００２３】その後、可視トナー像部が転写ローラと対
向する領域に到達すると、感光ドラム上の画像と同期を
取りながら図２のように搬送されてきた転写材に、ロー
ラによる転写手段１３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
ニングブレード１２によりクリーナ容器１６に回収され
る。

【００２４】以下、この画像形成装置のプロセス条件を
示す。現像剤担持体はφ１６の非磁性アルミスリーブ
で、表面は導電性粒子を含有する樹脂層でコートしてい
る。潜像担持体と現像剤担持体との対向部における距離
は２５０μｍとする。潜像担持体の帯電電位Ｖｄは−５
００Ｖ、露光による感光電位Ｖｌは−１３０Ｖ、現像バ
イアスの直流成分Ｖｄｃは、−３８０Ｖ、交流成分の波
形としては、ここではＶｐ−ｐ（ｐｅａｋ−ｔｏ−ｐｅ
ａｋ電圧）＝１．４ｋＶの矩形波とする。交流成分の周
波数は、１．５ｋＨｚとした。現像剤担持体の内部のマ
グネットローラは、潜像担持体と対向する方向にＳ極を
持ち、潜像担持体から余分な現像剤や白地部に飛翔した
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、本実施例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７５ｍｍ／ｓｅｃとした。

【００２５】なお現像剤としては、平均粒径が７．５μ
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部に対して３０部〜２００部の範囲であり、特
に好ましくは５０部〜１５０部である。本実施例では１
００部のものを用いて使用した。また、本実施例におい
て使用した現像剤の安息角は、４０゜であった。

【００２６】本実施例の現像剤容器２の構造について、
図３に詳細に示した。現像剤容器２には、現像剤搬送部
材３１が配設され、現像剤搬送部材の回転方向２４の方
向に回転することで現像剤容器２から開口１７を経て現
像剤担持体に担持させる現像剤を送り込む役割を果たし
ている。

【００２７】なお、本実施例では、現像剤搬送部材３１
として、図４に示したように、中心軸３２にポリアセタ
ール（以下ＰＯＭと記す）を用い、搬送シート部材３３
には厚み１５０μｍのポリエチレンテレフタレート（以
下ＰＥＴと略す）を用いており、シート部材３３は押さ
え板金３４（ここでは非磁性ＳＵＳ３０４を用いた）と
中心軸３２とで挟む形でビスにより固定し、一体化する
構成とした。回転径はφ２６、回転数は９ｒｐｍとし
た。

【００２８】現像剤容器の開口に接続する部分は、現像
剤搬送部材３１の回転領域に対応し円弧形状となってい
る。また、現像剤容器の後方には現像剤搬送部材３１の
回転領域に接続して斜面１７が存在している。斜面１７
と水平面のなす角度（図中αで示した）は、３０゜であ
り、使用する現像剤の安息角よりも１０゜小さな値とし
ている。また、斜面１７は円弧部に対する接線から２ｍ
ｍ上側に段差をもって配置している。

【００２９】さらに、斜面１７上部には、シート状部材
１８を設けている。シート状部材１８に関しては、現像
剤搬送部材３１との接触で変型させ振動させること、現
像剤搬送部材３１の回転動作を妨げないことなどを考え
ると、現像剤搬送部材３１の搬送部と比較して剛性が弱
いことが望ましい。ここではシート状部材１８に厚み５
０μｍのＰＥＴを用い、上端を固定した。また、シート
状部材１８の先端は現像剤搬送部材３１の回転領域に対
しては５ｍｍ突出しており、現像剤搬送部材３１の先端
と周期的に係合することと前記段差の分変形すること
で、振動することになる。現像剤搬送部材３１は、シー
ト状部材１８に接触する以外は容器に非接触とした。

【００３０】本実施例での形態を図１に示した。端部で
の現像剤を効率的に搬送するために次に示す構造を採用
した。シート状部材の端部のみ突出部を延ばした形にな
っている。本実施例では、突出部を中央に比べてさらに
３ｍｍ延ばした。

【００３１】本実施例では、シート状部材の斜面下端か
ら突出部の長さを端部において長くすることで、現像剤
搬送部材との接触による変形部分を長くした。図５に示
したように、端部での変形量ｄ２は、明らかに中央での
変形量ｄ１より大きい。これにより、現像剤搬送部材が
シート状部材から離れる際に、端部の方がより多くの振
動をシート状部材に与えることが可能になる。これによ
り、端部近傍に残留する現像剤に対する振動の効果も大
きくなるのである。

【００３２】なお、図６に示すように斜面の下端近傍の
み切り込みを入れる（図中１８ａ）、あるいは図７に示
すように端部のみ別のシート状部材（図中１８ｂ）を用
いるといった変形例も可能である。

【００３３】さらに、全体を長くすると駆動トルクが大
きくなる可能性があること、中央部に関しては振動を大
きくしなくても十分な効果が得られるので、本実施例の
構成とすれば十分である。

【００３４】本実施例にて示した数値、材質について
は、その効果が損なわれない限り特に本実施例で述べた
構成に限られるものではない。

【００３５】（第２の実施例）次に第２の実施例につい
て説明する。第１の実施例では、斜面の下端が長手で揃
っていて、端部のみシート状部材の突出量を大きくした
構成であったが、本実施例は、シート状部材の長さは長
手方向において共通であり、斜面の下端を端部のみ上方
に配置し、その下側を現像剤搬送部材の通過領域に対
し、凹ませたことが特徴である。実施の形態を図８に示
した。シート状部材を上から見た斜視図として示してあ
り、シート中に示した点線は斜面の下端を表している。

【００３６】本実施例では、シート状部材の変形の際、
支点となる斜面の下端が、端部において上方に移動して
いる。これにより、現像剤搬送部材とシート状部材が接
触する際に、斜面上でのシート状部材の変形がより上方
にて行われることになる。中央部での変形を図９に、端
部での変形を図１０に模式的に示した。つまり、現像剤
搬送部材による変形の際支点となる点３５が上方にずれ
ている。先端の現像剤搬送部材との係合で変形している
部分が端部の方が長いため、斜面上での変形部も長くな
ることになる。よって、壁面に付着した現像剤にもより
作用を及ぼしやすくなることになる。

【００３７】しかし、端部と同様の構成を長手全域にて
採用すると、図１１に示したように、シート上部材の突
出している部分が現像剤の自重で変形したままになり、
さらには現像剤搬送部材と係合しなくなる可能性があ
る。このため、斜面下端を上方に移動する長手の幅（図
８中Ｘで示した）は２０ｍｍ以下とすることが望まし
い。また、短すぎると所望の変形が得られなくなること
から、５ｍｍ以上とすることが望ましい。

【００３８】本実施例においても、端部に切り込みを入
れる、別部材とするといった構成が同様に取れる。むし
ろ、端部での所望の変形を得るには好ましい。

【００３９】（第３の実施例）次に第３の実施例につい
て説明する。今まで述べてきた実施例では、斜面下端近
傍の容器形状やシート状部材の形状を変えることで、端
部のみシート状部材の変形量を増やした構成であった
が、本実施例では、シート状部材端部の剛性を高くした
ことが大きな特徴である。その実施の形態を図１２に示
した。ここでは、シート状部材１８に厚み５０μｍのＰ
ＥＴを用い、さらに端部のシート状部材１８ｃのみ１０
０μｍのＰＥＴを用い、中央部と端部とを別部材で構成
とした。

【００４０】端部のみ剛性を高くすることにより、突出
部が現像剤搬送部材３１と接触して変形してから再び離
れる際に、撓みを解放する際のエネルギーを大きくする
ことができるため、斜面上のシート状部材に大きな振動
を与えることができる。また、シート状部材を用いる場
合、図１３に示すように端部の突出部のシート端が中央
側にめくれるように変形してしまう場合があるが、本実
施例ではめくれにくくなることから安定した振動の効果
が発揮できる。

【００４１】これに対し、シート状部材の全体の厚みを
増して全体の剛性を高くしてしまうと、駆動トルクが大
きくなったりする問題があるうえ、端部のみ振動を大き
くする本実施例の構成で十分である。

【００４２】以上述べてきた実施例の構成を組み合わせ
ることでも、特に本発明の効果を損なわないものであれ
ば、全く問題はない。

【００４３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る第１
の発明によれば、斜面上にシート状部材を設ける構成の
現像装置においても、容器端部にて現像剤が残りにくい
構成とすることが簡単に実現できるので、シート状部材
の効果を損なうことなく安定して現像剤を搬送できる現
像装置とすることができる。

【００４４】本発明に係る第２の発明によれば、現像剤
が容器の端部でも残りにくくするような画像形成装置と
することができる。

【００４５】本発明に係る第３の発明によれば、現像剤
が容器の端部で残りにくいようにしつつ、ユーザの取り
扱い性に優れたプロセスカートリッジとすることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 第１実施例のシート状部材の構造

【図２】 第１実施例の画像形成装置の断面図

【図３】 第１実施例の現像装置の断面図

【図４】 第１実施例での現像剤搬送部材の構造

【図５】 第１実施例の効果を表した略図

【図６】 第１実施例のシート状部材の端部下端に切り
込みを入れた例

【図７】 第１実施例のシート状部材について端部のみ
別部材で構成した例

【図８】 第２実施例におけるシート状部材と斜面の関
係を示した斜視図

【図９】 第２実施例の容器中央部での現像剤搬送部材
とシート状部材の係合の様子

【図１０】 第２実施例の容器端部での現像剤搬送部材
とシート状部材の係合の様子

【図１１】 長手全域で第２実施例の構造とした場合に
シート状部材が変形した様子

【図１２】 第３実施例の現像装置のうち斜面下端近傍
を詳細に記した図

【図１３】 端部においてシート状部材がめくれる様子
を表した図

【図１４】 電子写真方式を採用する一般的な現像装置

【図１５】 現像剤の安息角の測定法

【図１６】 従来例の現像装置

【符号の説明】

１ 現像装置 ２ 現像剤容器 ３ 現像剤担持体 ４ マグネットローラ ５ 潜像担持体（感光ドラム） ６ 帯電ローラ ７ 現像バイアス ８ 現像バイアス直流成分 ９ 現像バイアス交流成分 １０ 現像剤規制部材（弾性ブレード） １１ 現像剤 １２ クリーニングブレード １３ 転写手段 １４ 定着手段 １５ 露光装置 １６ クリーナ容器 １７ 斜面 １８ シート状部材 １９ シート状部材（端部） ２０ シート状部材（中央部） ２１ 現像剤担持体の回転方向 ２２ 潜像担持体の回転方向 ２３ 転写材の搬送方向 ２４ 現像剤搬送部材の回転方向 ２５ 露光装置からの露光 ３１ 現像剤搬送部材 ３２ 中心軸 ３３ シート部材 ３４ 押さえ板金 ３５ シート状部材の支点

フロントページの続き (72)発明者 古宮 信郎 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） 2H077 AC01 AC12 AD06 AD13 AD23 AD36 EA13 EA16 FA13 FA22 GA17

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも現像剤担持体と、現像剤を収
   容し、現像剤担持体に平行な回転軸を持ち現像剤の搬送
   及び攪拌を行う現像剤搬送部材と、その通過領域に近接
   する容器後部に斜面を備える現像剤容器からなる現像装
   置において、 斜面上に、可撓材料で構成され、現像剤搬送部材との周
   期的係合により振動するシート状部材を備え、 端部におけるシート状部材の斜面からの突出量を中央よ
   りも大きくする、 端部におけるシート状部材の剛性を中央よりも高くす
   る、の少なくとも１つを満たすことを特徴とする現像装
   置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の現像装置を含み、該現
   像装置により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。
3. 【請求項３】 前記請求項１に記載の現像装置を含み、
   画像形成装置本体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。