JP2006047518A - 現像装置およびプロセスカートリッジ - Google Patents

Abstract

【課題】トナー濃度自己制御方式の二成分現像装置においての欠点を解決するもので、端部での画像濃度低下が起きず、画像濃度ムラの無い安定した現像装置を提供する。
【解決手段】現像剤担持体に担持されて搬送される現像剤の量を規制する第１の規制部材と、第１規制部材よりも現像剤担持体上の現像剤の搬送方向上流側に配設された第２の規制部材を有し、第２規制部材は、現像剤担持体上の現像剤のトナー濃度が上昇し現像剤の層厚が増加した場合に、現像剤の増加分の通過を規制すべく、現像剤担持体との間隙が設定される。該第２規制部材は該現像剤担持体に担持搬送されている現像剤の上層部を剥離するローラ状の軸受の外径と内径の中心をずらした構成とすことにより、間隙が設定される。
【選択図】図３

Description

本発明は、電子写真装置、静電記録装置、静電印刷装置等において静電荷像を現像する為の現像剤に使用されるトナー、及び該トナーを使用する現像装置に関する。

電子写真法は、一般には光導電性物質から成る静電潜像担持体を利用し、種々の手段により静電潜像担持体上に電気的潜像を形成し、次いで該潜像をトナーにより現像し、必要に応じて紙などにトナー像を転写した後、加熱あるいは溶剤蒸気などにより定着し、コピー画像或いはプリント画像を得るものである。
感光体などの静電潜像担持体上に形成された静電潜像を現像する手段としては、液体現像剤を用いる方法（湿式現像法）と、結着樹脂中に着色剤を分散させたトナー或いはこのトナーをキャリアと混合した一成分型または二成分型乾式現像剤を用いる方法（乾式現像法）とがある。これらの方法にはそれぞれ長所・短所があるが、現在では乾式現像法が多く利用されている。
これらの方法の中で二成分現像方法は、一成分現像方法に比べて、比較的、高速化・高寿命化が可能である事から、中速から高速の複写機やプリンタを中心に広く普及している。
従来、２箇所の現像剤規制部材ならびに現像剤担持体（現像ローラ）によりトナー濃度を自己制御する二成分現像方式では、センサーならびにトナー供給制御装置等が不要であるため、低コストを実現でき、現像装置の小型化が実現できる。
しかし、強制的なトナー供給制御が行えない構造上、トナー濃度制御は規制部材と現像剤担持体間のギャップや現像剤搬送体と現像剤担持体のギャップ、ならびに現像剤担持体の磁場発生手段の磁束密度や、現像剤担持体のピーク磁束密度や半値幅の位置（角度）等に依存する。第１規制部材ならびに第２規制部材の規制ギャップの組み付け偏差、製造上の部品精度の公差や現像剤保持体の磁場発生手段の磁束密度分布偏差等により現像剤規制量に偏差が生じて現像剤が現像剤保持体の軸長手方向に対し偏りが生じる。このため、現像剤は端部に寄り、それにより現像剤量が増えた端部ではトナー供給不良が生じ、その部分において画像濃度低下を引き起こす。それに対し、現像剤量が減少した端部の場合ではトナー供給過多となり、地肌汚れを引き起こす。
また、トナー濃度を自己制御する二成分現像装置は、小型化が可能であるため、主に小型プリンタに採用される。小型プリンタは机上に置かれることが多く、床に設置する大型プリンタに比べ、装置が傾いた状態で使用されやすい。装置の傾きにより現像剤が端部に寄ることで、端部では画像濃度低下や地肌汚れを引き起こす。そのため、この方式においては高い部品精度、組み付け精度が要求されると共に、装置が水平状態で使用されていることが必須である。

しかしながら、これらの精度等が満たされない場合には、画像濃度ムラ、地肌汚れ等の異常画像等を引き起こすという問題がある。
本発明は上記のトナー濃度自己制御方式の二成分現像装置においての欠点を解決するもので、端部での画像濃度低下が起きず、画像濃度ムラの無い安定した現像装置を提供することにある。

上記の課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、内部に磁界発生手段を有し、トナーと磁性体キャリアからなる二成分現像剤を担持して搬送する現像剤担持体と、現像剤担持体に担持されて搬送される現像剤の量を規制する第１の規制部材と、第１規制部材により掻き落とされた現像剤を収容する現像剤収容部と、現像剤収容部に隣接し、前記現像剤担持体にトナーを供給するトナー収容部とを備え、現像剤担持体上の現像剤トナー濃度の変化により、現像剤とトナーとの接触状態を変化させて、現像剤担持体上の現像剤のトナー取り込み状態を変化させる現像装置であり、現像剤収容部は、第１規制部材よりも現像剤担持体上の現像剤の搬送方向上流側に配設された第２の規制部材を有し、第２規制部材は、現像剤担持体上の現像剤のトナー濃度が上昇し、現像剤の層厚が増加した場合に現像剤の増加分の通過を規制すべく、現像剤担持体との間隙が設定されており、第１規制部材と第２規制部材の間には現像剤を搬送ならびに攪拌する現像剤攪拌部材を有する現像装置であって、該現像剤収容部内で該現像剤担持体の表面に非接触で対向し、該現像剤担持体に担持搬送されている現像剤の上層部を剥離するローラ状の回転する剥離部材を備えている現像装置において、該剥離部材を支持している軸受の外径と内径の中心をずらした現像装置を最も主要な特徴とする。
請求項２に記載の発明は、前記剥離部材を支持している軸受は、回転可能に取り付けられている請求項１に記載の現像装置を主要な特徴とする。
請求項３に記載の発明は、前記剥離部材を支持している軸受は、回転可能に取り付けられており、且つ左右独立に回転可能である請求項１又は２に記載の現像装置を主要な特徴とする。
請求項４に記載の発明は、像担持体と、帯電装置、現像装置、クリーニング装置より選ばれる少なくとも一つの装置を一体に支持し、画像形成装置本体に着脱自在であるプロセスカートリッジにおいて、前記現像装置は、請求項１〜３記載の現像装置であるプロセスカートリッジを最も主要な特徴とする。

本発明によれば、自己トナー濃度制御を用いた現像装置において、現像剤剥離部材と現像剤担持体の隙間を適宜調整することにより、端部における画像濃度低下が解消し、濃度ムラの無い安定した画像が得られ、左右方向（現像器軸方向）の傾斜余裕度が向上するといった優れた効果がある。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。図１は、本発明が適用される画像形成装置の現像装置を示す概略図である。
潜像担持体である感光体ドラム１の側方に配設された現像装置１３は、支持ケース１４、現像剤担持体としての現像スリーブ１５、現像剤収容部材１６ａ、現像剤規制部材としての第１規制部材１７、第２規制部材２３等から主に構成されている。
感光体ドラム１側に開口を有する支持ケース１４は、内部にトナー１８を収容するトナー収容部としてのトナーホッパー１９を形成している。トナーホッパー１９の感光体ドラム１側寄りには、トナー１８と磁性粒子であるキャリアとからなる現像剤２２を収容する現像剤収容部１６を形成する現像剤収容部材１６ａが、支持ケース１４と一体的に設けられている。
また、現像剤収容部１６の下方に位置する支持ケース１４には、対向面１４ｂを有する突出部１４ａが形成されており、現像剤収容部１６の下部と対向面１４ｂとの間の空間によって、トナー１８を供給するためのトナー供給開口部２０が形成されている。
トナーホッパー１９の内部には、図示しない駆動手段によって回転するトナー供給手段としてのトナーアジテータ２１が配設されている。トナーアジテータ２１は、トナーホッパー１９内のトナー１８をトナー供給開口部２０に向けて撹拌しながら送り出す。
感光体ドラム１とトナーホッパー１９との間の空間には、現像スリーブ１５が配設されている。図示しない駆動手段で回転駆動される現像スリーブ１５は、その内部に、現像装置１３に対して磁極の相対位置が固定された、磁界発生手段としての図示しない磁石を有している。

現像剤収容部１６の、支持ケース１４に取り付けられた側と対向する側には、第１規制部材１７が一体的に取り付けられている。第１規制部材１７は、その先端と現像スリーブ１５の外周面との間に一定の隙間を保った状態で配設されている。
現像剤収容部１６の、トナー供給開口部２０の近傍に位置する部位には、規制部材としての第２規制部材２３が配設されている。第２規制部材２３は、その自由端が現像スリーブ１５の外周面に対して一定の隙間を保つべく、現像スリーブ１５の表面に形成される現像剤２２の層の流れを妨げる方向、すなわち、自由端を現像スリーブ１５の中心に向けて、基端を現像剤収容部材１６に一体的に取り付けられている。
現像剤収容部１６の第１規制部材１７の上流側かつ、第２規制部材２３の下流側には円筒形状の現像剤剥離部材でもある現像剤搬送体３０が配設されている。現像剤剥離部材でもある現像剤搬送体３０は図示しない駆動手段により、現像スリーブ１５と同方向に回転する。また、現像剤剥離部材でもある現像剤搬送体３０は現像スリーブ１５との間に一定の隙間を持った状態で配設されている。
現像剤収容部１６は、現像スリーブ１５の磁力が及ぶ範囲で、現像剤２２を循環移動させるに十分な空間を有するように構成されている。なお、対向面１４ｂは、トナーホッパー１９側から現像スリーブ１５側に向けて下向きに傾斜するよう、所定の長さにわたって形成されている。これにより、振動、現像スリーブ１５の内部に設けられた図示しない磁石の磁力分布のむら、現像剤２２中の部分的なトナー濃度の上昇等が発生した際に、第２規制部材２３と現像スリーブ１５の周面との間から現像剤収容部１６内のキャリアが落下しても、落下したキャリアは対向面１４ｂで受けられて現像スリーブ１５側に移動し、磁力で現像スリーブ１５に磁着されて再び現像剤収容部１６内に供給される。
これにより現像剤収容部１６内のキャリア量の減少を防止することができ、画像形成時における、現像スリーブ１５の軸方向での画像濃度むらの発生を防止することができる。対向面１４ｂの傾斜角度αとしては５゜程度が、また、長さとしては、好ましくは２〜２０ｍｍ、さらに好ましくは３〜１０ｍｍ程度が望ましい。
上記構成により、トナーホッパー１９の内部からトナーアジテータ２１によって送り出されたトナー１８は、トナー供給開口部２０を通って現像スリーブ１５に担持された現像剤２２に供給され、現像剤収容部１６へ運ばれる。そして、現像剤収容部１６内の現像剤２２は、現像スリーブ１５ならびに現像剤搬送体３０により搬送されて感光体ドラム１の外周面と対向する位置まで搬送され、トナー１８のみが感光体ドラム１上に形成された静電潜像と静電的に結合することにより、感光体ドラム１上にトナー像が形成される。

次に本発明の構成概略を図２に基づき説明する。現像剤剥離部材３０を支持しているのが偏芯軸受３１である。偏芯軸受３１の偏芯穴３１ｂ内に剥離部材３０の端部の軸部３０ａを支持するように構成されている。偏芯軸受３１は現像剤収容部１６の壁部によって回転自在に支持されており、当該壁部の外部へ端部３１ａの部分が突出しており、且つその部分の外周を周方向に沿った凹凸形状にしている。
この剥離部材３０は、一本の一体物であってもよいし、２つの独立作動する部材から構成してもよい。剥離部材３０が一本のローラ状の部材である場合に、その両端から突出する軸部３０ａに対して夫々偏芯軸受３１の偏芯穴３１ｂを嵌合し、夫々の偏芯軸受３１を個別に回動操作し得るように構成する。
或いは、剥離部材３０を同一軸心状（直線状）に配列された２つの部材（剥離部材片）から構成し、２つの剥離部材片は独立して回転するように構成してもよい。そして偏芯軸受３１も各剥離部材片の各端部の軸部に対して取り付けられている。各偏芯軸受３１を現像剤収容部１６の側壁から外部に突出させることにより、ユーザーは突出した端部３１ａを把持して個別に操作することができる。
ユーザーが偏芯軸受３１の端部３１ａを持って軸受を回転させることを可能な構成にしているので、それによって図４のギャップであるＧｒが変化する。その変化量は、軸受３１の偏芯量によって決まる。例えば、図３のようにδ＝０．０５の場合では、Ｇｒはｍａｘ０．１変化させることができる。
この現像装置のＧｒは、狙い値が０．４ｍｍから０．５ｍｍであるので、Ｇｒを変化させるとプラス０．１ｍｍＧｒの可変が可能となる。Ｇｒを変化させると、その間を通過する現像剤の量が変化する。通過する現像剤の量が多くなるとトナー濃度は高くなるので、画像も濃くなる。また反対にＧｒを狭くして通過する現像剤の量を少なくするとトナー濃度は低くなり、画像も薄くなる。

本構成の現像装置では、画像濃度の規格を満足するトナー濃度が５〜１１％である。実験結果よりＧｒを０．１ｍｍ変化させるとトナー濃度は約３％変化する事がわかっている。第１規制部材ならびに第２規制部材の規制ギャップの組み付け偏差、製造上の部品精度の公差や現像剤保持体の磁場発生手段の磁束密度分布偏差等により現像剤規制量に偏差が生じて現像剤が現像剤保持体の軸長手方向に対し偏りが生じ、その結果トナー濃度の左右差が生まれる場合がある。
しかしその場合には、偏芯軸受３１を適宜回転させることにより、画像濃度の薄い方のＧｒを広く、画像濃度の濃い方のＧｒを狭く調整することで、トナー濃度の左右差を減少させることにより、画像濃度の左右差を解消できる。また地汚れが端部に発生した場合には、発生した側の端部３１ａを操作してＧｒを狭くすることでトナー濃度を下げることにより、地汚れを防止することができる。
上述した現像手段をプロセスカートリッジとして一体に結合して構成し、このプロセスカートリッジを複写機やプリンタ等の画像形成装置本体に対して着脱可能に構成した状態を図５に示す。これは帯電手段１０５、現像手段１０６、感光体１０７、クリーニング手段１０８より成り立っている。
本発明の現像装置を用いたプロセスカートリッジを用いる画像形成装置は、感光体が所定の周速度で回転駆動される。感光体は回転過程において、帯電手段によりその周面に正または負の所定電位の均一帯電を受けた後、スリット露光やレーザービーム走査露光等の像露光手段からの画像露光光を受けることで感光体の周面に静電潜像が順次形成され、形成された静電潜像は、次いで現像手段によりトナー現像され、現像されたトナー像は、給紙部から感光体と転写手段との間に感光体の回転と同期されて給送された転写材に、転写手段により順次転写されていく。像転写を受けた転写材は感光体面から分離されて像定着手段へ導入されて像定着され、複写物（コピー）として装置外へプリントアウトされる。像転写後の感光体の表面は、クリーニング手段によって転写残りトナーの除去を受けて清浄面化され、更に除電された後、繰り返し画像形成に使用される。

本発明の実施例を示す画像形成装置の現像装置の概略図。 本発明の現像装置の偏芯軸受部の部分拡大図。 本発明の現像装置の偏芯軸受部の偏芯量を示す図。 本発明の現像装置の現像スリーブと偏芯軸受部のギャップを示す図。 本発明の現像手段をプロセスカートリッジとして一体に結合して構成した状態を示す図。

符号の説明

１５ 現像スリーブ、３０ 現像剤剥離部材、３１ 偏芯軸受、３１ａ 凹凸部分、Ｇｒ ギャップ

Claims (4)

1. 内部に磁界発生手段を有し、トナーと磁性体キャリアからなる二成分現像剤を担持して搬送する現像剤担持体と、現像剤担持体に担持されて搬送される現像剤の量を規制する第１の規制部材と、第１規制部材により掻き落とされた現像剤を収容する現像剤収容部と、を備え、現像剤担持体上の現像剤トナー濃度の変化により現像剤とトナーとの接触状態を変化させて現像剤担持体上の現像剤のトナー取り込み状態を変化させる現像装置であって、現像剤収容部は、第１規制部材よりも現像剤担持体上の現像剤の搬送方向上流側に配設された第２の規制部材を有し、該現像剤収容部内で該現像剤担持体の表面に非接触で対向し、該現像剤担持体に担持搬送されている現像剤の上層部を剥離するローラ状の回転する剥離部材を備えている現像装置において、
   該剥離部材を支持している中空軸受の外径と内径の中心をずらしたことを特徴とする現像装置。
2. 前記剥離部材を支持している軸受は、回転可能に取りつけられていることを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
3. 前記剥離部材を支持している軸受は、回転可能に取りつけられており、且つ軸方向両側部が夫々独立して回転可能であることを特徴とする請求項１又は２に記載の現像装置。
4. 像担持体と、帯電装置、現像装置、クリーニング装置より選ばれる少なくとも一つの装置を一体に支持し、画像形成装置本体に着脱自在であるプロセスカートリッジにおいて、前記現像装置は、請求項１、２又は３記載の現像装置であることを特徴とするプロセスカートリッジ。
   

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