JP2004004246A - 現像装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】一成分現像装置において、現像剤担持体と、現像剤担持体に現像剤を供給する供給部材と、現像剤規制部材と、現像剤搬送部材とに囲まれた場所に一成分現像剤が停滞することを抑制し、地肌汚れや現像剤担持体フィルミングの発生を防止する。
【解決手段】供給ローラ１２が現像ローラ１１の中心よりも上方に配置され現像ローラと順方向に回動するものであり、ドクタローラ１４が供給ローラよりも下方に配置され現像ローラと逆方向に回転するものであり、アジテータ１７ｃが供給ローラとドクタローラとの間に現像剤を搬送するよう配置されたものであり、現像ローラ、供給ローラ、ドクタローラ、アジテータに囲まれた場所に一成分現像剤を攪拌する現像剤攪拌部材としての揺動部材２０を設けた。
【選択図】　図３

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、プリンタ等の画像形成装置に用いられる現像装置ならびにこれを採用するプロセスカートリッジ及び画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、キャリアを含まない一成分現像剤（以下、トナーという）を用いた一成分現像装置が広く用いられている。この一成分現像装置を複数個用いて、カラー画像を形成するカラー画像形成装置の一例を図１に示す。このカラー画像形成装置では、小型化のため、像担持体としての感光体ベルト１を縦長に配置し、複数の一成分現像装置が感光体ベルト１に対向するよう縦積みに配置する。このカラー画像形成装置に用いられる一成分現像装置の一例を図２に示す。この現像装置５では、現像剤担持体としての現像ローラ１１は感光体ベルト１との対向部において下方から上方に回転し、トナー収容部１８ｃ側では上方から下方に回転する。また、現像ローラ１１にトナーを供給する供給部材としての供給ローラ１２を現像ローラ１１の中心より上方に配置し、現像ローラ１１上のトナーの層厚を規制する現像剤規制部材としてのドクタローラ１４を供給ローラ１２の下方に配置する。そして、現像容器１０内に収容されたトナーを供給ローラ１２近傍に搬送するための現像剤搬送部材としてのアジテータ１７ｃを、現像装置５の縦方向の小型化のために供給ローラ１４とドクタローラ１４との間に配置している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
図２の現像装置では、通常の一成分現像装置で多く見られるように、供給ローラ１２を現像ローラ１１に対し逆方向（カウンタ方向）に回転させると、供給ローラ１２と現像ローラ１１表面のトナーが掻き上げられる。このトナーが供給ローラ１２と現像ローラ１１との接触部の上方に一定以上溜まると、現像ローラ１１の入り口シール１５にトナーの圧がかかり現像ローラ１１と入口シール１５と間に隙間を生じる。この隙間よりトナーが現像装置５外へ噴き出すという問題を生じた。そこで、供給ローラ１４を現像ローラ１１に対し順方向（図２中の矢印時計方向）に回転させ、現像ローラ１１表面の過剰なトナーを供給ローラ１２と現像ローラ１１との接触部の下方に掻き落とすようにする。
【０００４】
一方、供給ローラ１２と現像ローラ１１の接触部の下方には現像ローラ１１上のトナーの層厚を規制するよう現像ローラ１１に対して逆方向（図２中の矢印反時計方向）に回転するドクタローラ１４が配置されている。ここで、現像ローラ１１上に担持され、ドクタローラ１４で規制されたトナーは、ドクタローラ１４の上方に掻き上げられる。そこで、上記供給ローラ１２により現像ローラ１１表面から掻き落とされたトナーと、ドクタローラ１４で規制されたトナーは、供給ローラ１２とドクタローラ１４との間のスペースに溜まるようになる。
【０００５】
さらに、アジテータ１７ｃは図２中矢印反時計方向に回転し、現像容器１０内に収容された新しいトナーを供給ローラ１２とドクタローラ１４との間の、供給ローラ１２近傍へ搬送する。このため、供給ローラ１２とドクタローラ１４との間に溜まったトナーは、アジテータ１７ｃに搬送されてきたトナーの動きによりアジテータ１７側に戻り難くなり、その一部が停滞するようになる。現像容器１０内から搬送される新しいトナーと混合されない、この停滞したトナーが現像ローラ１１に担持されて現像領域まで搬送されると、現像時に地肌汚れを引き起こす虞がある。また、トナーが長期間停滞すると、トナー劣化が進み、現像ローラ１１のフィルミングを引き起こしやすい状態となるという問題がある。
【０００６】
本発明は、上記背景に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、現像剤担持体と、現像剤担持体に一成分現像剤を供給する供給部材と、供給部材近傍へ一成分現像剤を搬送する現像剤搬送部材と、現像剤担持体上の一成分現像剤の層厚を規制する現像剤規制部材とを備えた現像装置ならびにこれを採用するプロセスカートリッジ及び画像形成装置において、現像剤担持体、供給部材、現像剤規制部材及び現像剤搬送部材に囲まれた場所に一成分現像剤が停滞することを抑制し、該停滞した一成分現像剤に起因する地肌汚れや現像剤担持体フィルミングの発生を防止することのできる現像装置ならびにこれを採用するプロセスカートリッジ及び画像形成装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【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、一成分現像剤を担持して搬送する現像剤担持体と、該現像剤担持体に一成分現像剤を供給する供給部材と、該供給部材近傍へ一成分現像剤を搬送する現像剤搬送部材と、該現像剤担持体上の一成分現像剤の層厚を規制する現像剤規制部材とを備えた現像装置において、上記供給部材が、上記現像剤担持体の中心よりも上方に配置され該現像剤担持体と接触しながら順方向に回動する回転部材であり、上記現像剤規制部材が、該供給部材よりも下方に配置され該現像剤担持体との対向部において該現像剤担持体と逆方向に回転する回転部材であり、上記現像剤搬送部材が、該供給部材と該現像剤規制部材との間に上記一成分現像剤を搬送するよう配置されたものであり、かつ、該現像剤担持体、該供給部材、該現像剤規制部材及び該現像剤搬送部材に囲まれた場所に該一成分現像剤を攪拌する現像剤攪拌部材を設けた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、上記現像剤攪拌部材が揺動部材である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の現像装置において、上記現像剤攪拌部材が回転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、像担持体と、該像担持体を帯電する帯電装置と、該像担持体上に形成された静電潜像を現像する現像装置とを備えたプロセスカートリッジにおいて、上記現像装置としてとして請求項１、２または３の現像装置を用いたことを特徴とするものである。
請求項５の発明は、像担持体と、該像担持体に静電潜像を形成する潜像形成手段と、該像担持体上の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または３の現像装置を用いたことを特徴とするものである。
これらの発明においては、現像剤担持体、供給部材、現像剤規制部材及び現像剤搬送部材に囲まれた場所に一成分現像剤を攪拌する現像剤攪拌部材を設け、該場所の一成分現像剤を攪拌し、停滞するのを防止する。よって、停滞したトナーに起因する地肌汚れや現像剤担持体フィルミングの発生を防止することができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を４個の現像装置を備えた画像形成装置としてのカラーレーザープリンタ（以下、「プリンタ」という。）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概略構成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、帯電装置３、光書き込みユニット４、４個の現像装置５Ｂｋ，５Ｃ，５Ｍ，５Ｙが配設されている。また中間転写体としての中間転写ベルト６、クリーニング装置７なども配置されている。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。
【０００９】
本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、帯電装置３に高電圧が印加され感光体ベルト１が一様に帯電される。そして、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画像信号が、図示しない画像信号処理部で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が制御される。これにより、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る。このレーザからの光が、ポリンゴンミラー８、ｆ／θレンズ９及び反射ミラー１０を介して感光体ベルト１に照射され、感光体ベルト１上に静電潜像が形成される。
【００１０】
上記感光体ベルト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によって各色ごとに現像される。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。
【００１１】
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回くり返すことにより、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又は手差しトレイ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。
【００１２】
次に、本実施形態に係る各現像装置５について図３を用いて説明する。この図３は黒現像装置５０Ｂｋを例すものであるが、他の現像装置も同一の構造になっている。本実施形態に係る現像装置は、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、この現像ローラ１１上にトナーの供給を行う現像剤供給部材としての供給ローラ１２を有している。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供給ローラ１２近傍へ送り出す現像剤搬送部材としてのアジテータ１７ａ、１７ｂ、１７ｃ、現像剤規制部材としてのドクタローラ１４なども有している。
【００１３】
上記現像ローラ１１は、現像容器１０の開口から一部が露出して所定の線速で矢印反時計方向に回転可能に設置され、トナーをローラ面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上の潜像を現像する。本実施形態においては、現像ローラ１２として金属ローラを用いている。上記供給ローラ１２は、現像ローラ１１の中心よりも上方で、現像ローラ１１に所定の圧力で当接され、矢印時計方向に回転可能に設置されており、その表面部は、発泡ポリウレタンで構成されている。各アジテータ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１４とドクタローラ１４との間の供給ローラ１２側へ送り出す。各アジテータの材質としては、例えばポリプロピレン等の柔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。
【００１４】
そして、上記ドクタローラ１４は、供給ローラ１４よりも下方に配置され、現像ローラ１１との対向部において現像ローラ１１と逆方向の矢印時計方向に回転する。そして、現像ローラ１１上のトナーを所定の層厚に規制するともに、トナーに対して摺接することによりトナーを摩擦帯電する。現像ローラ１１上で帯電されたトナーは、感光体ベルト１上の静電潜像を現像する。本実施形態においては、ドクタローラ１４の表面部の材質として、樹脂コーティングを施したウレタンゴムを用いている。また、ドクタローラ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ドクタローラ１４の表面がクリーニングされるようになっている。
【００１５】
また、図示の例では、湿度等の環境変動による上記現像ローラ１１及び上記ドクタローラ１４の外径の変化を吸収するため付勢手段としてスプリング１９を設け、ドクタローラ１４を現像ローラ１１に対して加圧している。
【００１６】
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。
【００１７】
さらに、本実施形態のプリンタにおいては、現像ローラ１１、供給ローラ１２、ドクタローラ１４及びアジテータ１７ｃで囲まれた場所に、トナーを攪拌する現像剤攪拌部材としての揺動部材２０を設けた。図３は、揺動部材２０が現像ローラ１１側にある状態を示し、図４は揺動部材２０がアジテータ１７ｃ側にある状態を示す。揺動部材２０は揺動部材ブラケット２１に保持され、揺動部材ブラケット２１は供給ローラ１２の芯金に揺動可能に取り付けられている。図３に示すように、揺動部材ブラケット２１の凸部２２が板バネ２３に付勢されており、現像容器１０の凸部２５に当接することにより、現像ローラ１１側にある時の位置が決められる。次に図４に示すように、アジテータ１７ｃに取り付けられた加圧板２４が、アジテータ１７ｃの回転に伴って揺動部材ブラケット２１を板バネ２３の付勢力に逆らって押し上げる。揺動部材ブラケット２１が押し上げられることにより、保持されている揺動部材２０がアジテータ１７ｃ側に移動する。その後、揺動部材ブラケット２１が加圧板２４から開放されると板バネ２３の付勢力により、揺動部材２０が現像ローラ１１側に戻される。このように揺動部材２０が現像ローラ１１、供給ローラ１２、ドクタローラ１４及びアジテータ１７ｃで囲まれた場所において、現像ローラ１１側からアジテータ１７ｃ側に繰り返し動作することで、該場所のトナーを攪拌し、停滞を防止する。
【００１８】
また、図５に示すように、トナーを攪拌する現像剤攪拌部材として回転部材３０を設けてもよい。この回転部材３０は、図示しない現像装置５内のギアトレインにより連結され、図中の矢印の様に時計回りに回転し、トナーを攪拌する。これにより、現像ローラ１１、供給ローラ１２、ドクタローラ１４及びアジテータ１７ｃで囲まれた場所のトナーを攪拌し、停滞を防止する。
【００１９】
このような各現像装置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の回転で、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と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。そして、感光体ベルト１上の静電潜像を現像するときは、対応する現像装置が感光体ベルト１に接触する現像位置まで移動する。たとえば、Ｂｋの静電潜像が感光体ベルト１に形成されたとき、現像装置５Ｂｋの後部に位置しているカム５０Ｂｋが図示しない駆動制御部で１８０度回転駆動され、現像装置５Ｂｋが感光体ベルト１側に押し出される。これにより、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で現像するときは、それぞれ対応するカム５０Ｃ，５０Ｍ，５０Ｙが回転駆動される。
【００２０】
また、図６に示すように、感光体ベルト１と、帯電装置３と、各色の現像装置５Ｂｋ，５Ｃ，５Ｍ，５Ｙと、クリーニング装置７とを一体化して、プリンタ本体に対して脱着交換可能なプロセスカートリッジ６０としてもよい。
【００２１】
以上、本実施形態によれば、現像ローラ１１、供給ローラ１２、ドクタローラ１４及びアジテータ１７ｃに囲まれた場所にトナーが停滞することを抑制する。そして、この停滞したトナーに起因する地肌汚れや現像ローラフィルミングの発生を防止することができる。
また、現像剤攪拌部材として揺動部材２０を用いる。これにより、効率よく確実に現像ローラ１１、供給ローラ１２、ドクタローラ１４及びアジテータ１７ｃに囲まれた場所のトナーを攪拌することができる。
また、現像剤攪拌部材として回転部材３０を用いる。これにより、容易で効率よく、かつ低コストに現像ローラ１１、供給ローラ１２、ドクタローラ１４及びアジテータ１７ｃに囲まれた場所のトナーを攪拌することができる。
また、感光体ベルト１と、帯電装置３と、各色の現像装置５Ｂｋ，５Ｃ，５Ｍ，５Ｙと、クリーニング装置７とを一体化して、プリンタ本体に対して脱着交換可能なプロセスカートリッジ６０としてもよい。
【００２２】
【発明の効果】
請求項１乃至５の発明によれば、現像剤担持体と、現像剤担持体に一成分現像剤を供給する供給部材と、供給部材近傍へ一成分現像剤を搬送する現像剤搬送部材と、現像剤担持体上の一成分現像剤の層厚を規制する現像剤規制部材とを備えた現像装置ならびにこれを採用するプロセスカートリッジ及び画像形成装置において、現像剤担持体、供給部材、現像剤規制部材及び現像剤搬送部材に囲まれた場所に一成分現像剤が停滞することを抑制し、該停滞した一成分現像剤に起因する地肌汚れや現像剤担持体フィルミングの発生を防止す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】実施形態におけるプリンタの概略構成を示す正面図。
【図２】従来の現像装置の概略構成図。
【図３】実施形態における現像装置の概略構成図。
【図４】実施形態における現像装置の概略構成図。
【図５】変形例の現像装置の概略構成図。
【図６】実施形態におけるプロセスカートリッジを示す説明図。
【符号の説明】
１　　　感光体ベルト
３　　　帯電装置
４　　　光書き込みユニット
５　　　現像装置
６　　　中間転写ベルト
７　　　クリーニング装置
１０　　現像容器
１１　　現像ローラ
１２　　供給ローラ
１３　　トナー規制ブレード
１４　　規制ローラ
１４ａ　回転軸
１６　　規制ローラクリーニングブレード
１７　　アジテータ
１８　　トナー収容部
１９　　スプリング
２０　　揺動部材
２１　　揺動部材ブラケット
２２　　凸部
２３　　板バネ
２４　　加圧板
２５　　現像容器の凸部
３０　　回転部材
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
６０　　プロセスカートリッジ

Claims (5)

1. 一成分現像剤を担持して搬送する現像剤担持体と、該現像剤担持体に一成分現像剤を供給する供給部材と、該供給部材近傍へ一成分現像剤を搬送する現像剤搬送部材と、該現像剤担持体上の一成分現像剤の層厚を規制する現像剤規制部材とを備えた現像装置において、
   上記供給部材が、上記現像剤担持体の中心よりも上方に配置され該現像剤担持体と接触しながら順方向に回動する回転部材であり、上記現像剤規制部材が、該供給部材よりも下方に配置され該現像剤担持体との対向部において該現像剤担持体と逆方向に回転する回転部材であり、上記現像剤搬送部材が、該供給部材と該現像剤規制部材との間に上記一成分現像剤を搬送するよう配置されたものであり、かつ、該現像剤担持体、該供給部材、該現像剤規制部材及び該現像剤搬送部材に囲まれた場所に該一成分現像剤を攪拌する現像剤攪拌部材を設けた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、上記現像剤攪拌部材が揺動部材であることを特徴とする現像装置。
3. 請求項１の現像装置において、上記現像剤攪拌部材が回転部材であることを特徴とする現像装置。
4. 像担持体と、該像担持体を帯電する帯電装置と、該像担持体上に形成された静電潜像を現像する現像装置とを備えたプロセスカートリッジにおいて、上記現像装置として請求項１、２または３の現像装置を用いたことを特徴とするプロセスカートリッジ。
5. 像担持体と、該像担持体に静電潜像を形成する潜像形成手段と、該像担持体上の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または３の現像装置を用いたことを特徴とする画像形成装置。

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