JP2007079060A - 現像装置及びプロセスカートリッジ - Google Patents

Abstract

【課題】 除電部材の除電効果を損なうことなく、除電部材当接部でのトナーの滞留、固着による現像ローラの傷及び磨耗を低減できる現像装置およびこの現像装置を含んでいるプロセスカートリッジを提供する。
【解決手段】 残留したトナーを除電するために現像後の現像ローラ２３表面に当接する除電部材２７を備える現像装置において、前記除電部材２７を前記現像ローラ２９周面の概略接線方向に揺動させる揺動手段２９を設けた。
【選択図】 図２

Description

本発明は、現像ローラ上の残留トナーを除電する除電部材を備えた現像装置及びプロセスカートリッジに関するものである。

従来、電子写真プロセスの実現に不可欠な現像装置では、用いるトナーの種類等に応じて現像方式が決定されるが、いずれの現像方式にしても、感光体に形成された静電潜像に対して現像容器内のトナーを回転駆動される現像ローラによって転移させるように構成されている（例えば、特許文献１参照）。
図８は従来の現像装置の除電部材近傍を拡大して示す概略図である。従来、除電部材２７は現像装置９の現像フレーム９ａに貼着され、その位置が固定されていた。除電部材２７の裏面には弾性を有する柔軟な材料で形成されたモルトプレーン等の弾性部材２８が貼着され、現像ローラ２３に所定の均一な押圧力で当接するようになっている。
このような、従来の構成においては、弾性部材の厚さを薄くする等により、押圧力を弱めることによって現像ローラ２３の傷の進行を抑制できるが、現像ローラ２３の軸方向の押圧力が不均一となり、除電効果にムラが発生する場合があった。
また、現像ローラ２３との電位差を小さくすることによって、トナーの滞留を軽減できるが、これもまた除電効果を弱める結果となり、除電効果を損なわずに現像ローラ２３の傷によるスジ画像を低減することができなかった。
ここで除電の目的について記述する。１成分トナーを用いる１成分現像方式の現像装置では、例えば、低温環境下においてトナーの帯電特性が向上し、トナーが現像ローラ２３から離れにくくなるため、現像ローラ２３上に高荷電したトナーが蓄積し増加する傾向がある。そのためトナー規制ブレード（ドクタブレード）にてもトナーの保持量を規制できなくなる。
これにより、感光体側へ異常なトナー量が搬送されてしまい、非画像部にもトナーが付着して現像されるという不具合が発生する。具体的には、かかる現像装置による現像後、現像ローラ２３に付着している残留トナーにより、現像パターンが生じ、次の現像時に残像となって現れる。
また、現像ローラ２３上に蓄積したトナーは何度もトナー規制ブレードによりストレスを受けるため、トナーが劣化し易く、ベタ追従性等が悪化するという問題がある。
このため、例えば、上記の特許文献１では、１成分現像において、現像後の現像ローラに当接するトナー除電部材を設け、このトナー除電部材にバイアス電圧を印加することによって帯電したトナーを除電し、現像ローラから残留トナーを除去する技術を開示している。
特許文献１の技術によれば、例えば、トナーとして負帯電性のものを採用し、現像バイアスＶｂ＝−２５０Ｖ、除電バイアスＶｔ＝−１５０Ｖとして現像を行う。すると、現像に供されずに除電部材に到来した残留トナーは負に帯電しているので、前記ＶｂとＶｔの電位差により電界的に除電部材に引き付けられ、この除電部材との摩擦により電荷を放出して除電される。
特許第３１９１４８８号

しかしながら、除電されたトナーは現像ローラとの鏡像力が弱まり、現像ローラから離れ易くなり、除電部材が当接している回転上流部分に滞留し易くなる。滞留したトナーは印字に伴う昇温、放置に伴う冷却の繰り返しにより、経時で除電部材に固着しながら成長する。
そして、大きくなったトナー塊が、摺擦している現像ローラの表面に傷を付ける。その結果、傷部分のトナー層厚が厚くなるとともに、その部分に対するトナー規制ブレードの圧力が弱まることにより帯電量も低下し、この現像装置が用いられる画像形成装置において、部分的に高濃度の黒（トナー色）スジ画像の発生等、画像品質の劣化を引き起こす。
そこで、本発明の目的は、除電部材の除電効果を損なうことなく、除電部材当接部でのトナーの滞留、固着による現像ローラの傷及び磨耗を低減できる現像装置およびこの現像装置を含んでいるプロセスカートリッジ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、残留したトナーを除電するために現像後の現像ローラ表面に当接する除電部材を備える現像装置において、前記除電部材を前記現像ローラ周面の概略接線方向に揺動させる揺動手段を設けた現像装置を特徴とする。
また、請求項２に記載の発明は、前記現像ローラに回転駆動力を与える第１の動力伝達機構と、前記除電部材の揺動方向に駆動力を与える第２の動力伝達機構を備え、それらは相互に動力伝達自在に連結されている請求項１記載の現像装置を特徴とする。
また、請求項３に記載の発明は、請求項１又は２記載の現像装置とこの現像装置から供給されるトナーを担持する像担持体である感光体と、前記現像装置及び前記感光体を保持するカートリッジケースとを備えるプロセスカートリッジを特徴とする。

本発明によれば、除電部材を現像ローラ周面の概略接線方向に揺動させる揺動手段を設け、これにより、除電部材に到達した残留トナーは除電部材当接部で除電部材に対して転がってすり抜け易くなり、当接している上流部分へのトナーの滞留が軽減される。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は本発明による現像装置の実施の形態を含む画像形成装置の構成を示す概略図である。図２は図１の画像形成装置の構成の一部を拡大して示す概略図である。図３は現像装置各部へのバイアス印加を説明する図である。
画像形成装置１は、記録媒体としての転写紙Ｐを収納する給紙装置２と排紙部３とを連絡する通紙経路４、及びこの通紙経路４中に設けられかつ定着装置５を含む画像プロセス部６等が設けられている。画像プロセス部６は、ドラム状に形成された像担持体である感光体７を主体として構成されている。
この感光体７の周囲には、帯電装置８、現像装置９、転写装置１０、クリーニング装置１２が順に配設されている。露光位置ＥＸは帯電装置８と現像装置９との間にあり、画像プロセス部６には、露光位置ＥＸにレーザビームを照射することにより感光体７を露光するイメージ露光装置１１が含まれている。
このような画像プロセス部６では、帯電装置８は感光体７を一方の極性、例えば−７５０Ｖ程度に一様に帯電させる。これにより、感光体７は露光位置ＥＸにおいて一様に帯電されている。このため、露光位置ＥＸにイメージ露光装置１１からレーザビームが照射されることにより感光体７に静電潜像が形成される。
つまり、感光体７では、その帯電電位との電位差が露光部分に生じ、この部分が静電潜像となる。具体的には、−７５０Ｖの表面電位が−５０Ｖ程度になった部分が静電潜像である。

現像装置９は、露光位置ＥＸで感光体７に形成された静電潜像に、この静電潜像との間に電位差を有するトナーを付着させて顕像化する。
転写装置１０は顕像化された感光体７上のトナー像を電位差によって吸引し、そのトナー像を転写紙Ｐに転写させる構造であり、通紙経路４において転写紙Ｐを搬送する搬送機構としても機能する。
定着装置５は通紙経路４中で転写装置１０の下流側に配置されており、転写装置１０を通過した後の転写紙Ｐに付着する未定着トナーを加熱・加圧作用によって定着する。このようにして、転写紙Ｐに画像が形成され、その転写紙Ｐは通紙経路４を介して排紙部３に排紙される。
なお、感光体７の周囲には、クリーニング装置１２が転写装置１０と帯電装置８との間に位置付けられて設けられている。クリーニング装置１２は転写装置１０によって転写紙Ｐに転写しきれず感光体７に残留したトナーを感光体７の周囲から除去する。
また、感光体７、帯電装置８、現像装置９、クリーニング装置１２等は一つのカートリッジケース１３内に設けられて、プロセスカートリッジ１４が構成されている。このようなプロセスカートリッジ１４は画像形成装置本体に対して着脱可能に取り付けられている。
また、カートリッジケース１３には、イメージ露光装置１１から出射されたレーザビームを、感光体７の軸心方向に沿って導くように細長く形成されている開口１５を備えている。

図２に示すように、現像装置９は、トナーボトル２１からトナーが供給される現像容器２２の内部に、トナー担持体である現像ローラ２３、トナー供給ローラ２４、アジテータ２５、ドクタブレード２６、及び除電部材２７を配設している。
本実施の形態においては、トナーボトル２１から現像容器２２の内部に供給されるトナーとして、１成分非磁性トナーが用いられている。現像ローラ２３は、その一部が現像容器２２に形成された開口部２３ａより外部に露出して、感光体７に対向する位置に回転自在に取り付けられている。現像ローラ２３は、駆動源（図示せず）から動力伝達機構（図示せず）を介して伝達される駆動力によって回転駆動されるように構成されている。
このような現像ローラ２３は、その表面にトナーを担持して搬送する。これにより、トナーが感光体７に供給される。このとき、現像ローラ２３の回転駆動方向は、図２中に矢印で示すように、感光体７の回転駆動方向と逆方向である。なお、現像ローラ２３の回転方向はトナーを搬送する搬送方向である。
トナー供給ローラ２４は現像容器２２の内部で現像ローラ２３に接触配置され、図２中に矢印で示すように、現像ローラ２３と同方向に回転駆動される構造を有している。これによって現像ローラ２３は摩擦力を受け、現像ローラ２３の外周面に摩擦帯電したトナーが静電吸着する。
アジテータ２５は現像ローラ２３及びトナー供給ローラ２４と逆方向に回転駆動され、パドル２８を叩く構造を有している。アジテータ２５はトナーボトル２１から現像容器２２の内部に供給されたトナーを撹拌し、かつトナーの塊を解す。ドクタブレード２６は現像ローラ２３に所定の接触圧で弾性力をもって面接触する柔軟な誘電体によって形成されている。
したがって、現像ローラ２３が回転駆動されると、現像ローラ２３上のトナーはドクタブレード２６との摩擦によっても静電力を帯びる。また、ドクタブレード２６は現像ローラ２３の外周面に静電力によって付着するトナーを薄層化するという機能も有している。
除電部材２７は現像ローラ２３の回転方向における現像領域の下流側からトナー供給ローラ２４に至る領域内の現像ローラ２３の表面に所定の押圧力で当接されている。
この除電部材２７はトナーと同極性側に偏った材料で形成し、かつ導電性のよい材料を分散させてある。この例ではフッ素系樹脂のシートにカーボン粉末を分散させて、導電性を付与してある。

図３に示すように、現像装置９では、トナー供給ローラ２４、ドクタブレード２６及び現像ローラ２３にバイアス電圧が印加されている。この例では、トナー供給ローラ２４には高圧電源３１からトナー供給バイアスＶｓ＝−３５０Ｖ、ドクタブレード２６には高圧電源３０からドクターバイアスＶｃ＝−２５０Ｖ、現像ローラ２３には高圧電源３０から現像バイアスＶｂ＝−２５０Ｖを印加できるようにしてある。
それとともに、同じ高圧電源３０がツェナーダイオードＤを介して除電部材２７に接続してあり、かつ保護抵抗Ｒを介して接地してある。保護抵抗Ｒを流れる電流によってツェナーダイオードＤで電圧降下が生じることにより、このツェナーダイオードＤで定まる一定の電位差のあるトナー除電バイアスＶｔが除電部材２７に印加される。
この例では前記一定の電位差は＋１００Ｖであり、したがって、トナー除電バイアスＶｔは−１５０Ｖである。以上のような構成によって、現像した後、現像ローラ２３上の残留トナーは除電部材２７にて除電される。
ここで、従来のような現像装置で印字動作を継続して行くと、ハーフトーン画像部等で画像進行方向に沿って黒（トナー色）スジが発生する場合がある。スジの発生原因を調査すると、スジが発生した箇所に対応する現像ローラ２３の表面部分に傷が付いている。
また、その傷に対応する除電部材２７の現像ローラ２３と当接している回転上流部分にトナー塊が固着しており、このトナー塊が現像ローラ２３を傷付けていることが分かった。
その結果、傷部分のトナー層厚が厚くなるとともに、トナー規制部材（ドクタブレード）との圧力が弱くなるため、その部分の帯電量も低下し、感光体７上のトナー量が部分的に増え、この現像装置が用いられる画像形成装置において、部分的高濃度のスジ画像が発生することが判明した。
また、上記のトナー塊は除電部材２７のニップ上流部分に滞留してから短時間で固着するわけではない。滞留したトナーは印字に伴う昇温、放置に伴う冷却の繰り返しにより、経時で除電部材２７に固着しながら成長する。そして、大きくなったトナー塊が、摺擦している現像ローラ２３の表面に傷を付けることが判明した。
以上のことを考慮して、本実施の形態のように現像装置９では除電部材２７を現像ローラ２３周面の概略接線方向に揺動させる揺動手段を設けた構成としている。以下にその現像装置９の本発明に関る部分の構成を詳述する。

図４は除電部材を揺動させる揺動手段の構造を現像ローラ側から見た、除電部材の一方の位置を示す図である。図５は除電部材を揺動させる揺動手段の構造を現像ローラ側から見た、除電部材が他方の位置に揺動した状態を示す図である。図６は図４の除電部材が揺動した位置を示す側面断面図である。図７は図５の除電部材が揺動した他方の位置を示す側面断面図である。
図４乃至図７において、薄いシート状の除電部材２７の短手方向半分は、弾性を有する柔軟な材料で形成された板状のモルトプレーン等の弾性部材２８面に貼着され、除電部材２７が現像ローラ２３に所定の均一な押圧力で当接するようにしている。また、短手方向他の半分は揺動板２９に貼着されている。
この揺動板２９は、樹脂製ブラケット５０に設けたピン５２が嵌合する穴２９Ａを有し、図４の白抜き両方向矢印の方向に揺動可能に支持されている。ピン５２は樹脂製ブラケット５０に形成された弾性片５１（２箇所）の弾性力にて揺動板２９を図４の下方（軸５３へ向かう方向）に付勢し、軸５３に設けられたピン５４（２箇所）に揺動板２９の端部を圧接させている。
この軸５３はスプリング５５によってギヤ５６の端面に圧接されている。ギヤ５６の端面はカム状部分５６ａになっているため、ギヤ５６が回転すると、軸５３はスラスト方向に進退する。それに伴い軸５３上のピン５４に揺動板２９の端縁に形成した凹状のカム面２９ａが追従（嵌合）して軸５３の動きと略直角方向（図４の矢印方向）に揺動板２９が揺動する。

図６は図４の線６−６から見た状態を略示しており、上述したように、ピン５２は樹脂製ブラケット５０に形成された弾性片５１（図示せず）の弾性力にて揺動板２９を付勢し、軸５３に設けられたピン５４に圧接させている。
図７は図５の線７−７から見た状態を略示しており、上述したように、ギヤ５６が回転すると、その端面のカム状部分５６ａが軸５３を軸方向移動させる。それに伴い軸５３上のピン５４に揺動板２９の端面に形成したカム面２９ａが追従して軸５３の軸方向と略直交する方向（図面左右方向）に揺動板２９が揺動する。図７ではピン５４はカム面２９ａに追従し、実際には、見えないので破線で示してある。
また、ギヤ５６は現像装置９（図２）の現像フレームに回転自在に取り付けられ、現像ローラ２３の回転軸２３ｂに対して減速ギヤ５７によって動力伝達自在に連結されている。減速ギヤ５７は、現像ローラ２３の回転軸２３ｂの回転を所定の減速比で減速してカム付きのギヤ５６に伝達し、現像ローラ２３の回転と同期して除電部材２７が揺動するように構成されている。

本実施の形態では、除電部材２７を現像ローラ２３の回転と同期させて揺動させているが、印字枚数または画像形成装置の回転数をカウントして、予め設定しておいたカウント値にて定期的にクラッチ等の駆動連結部品を作動させ、ギヤ５６に駆動を伝達させる構造にして除電部材２７を揺動させても良い。
また、本実施の形態は除電部材２７を自動で揺動させる構造としたが、サービスマンまたはユーザが定期的に手動で揺動させても良い。その場合、前述の軸５３までの構造をそのまま使用し、軸５３を手操作するようにすれば、現像装置を分解することなく、容易に作業が可能である。このように変更した場合でも、除電部材２７の揺動回数、作業間隔に応じた効果がある。
本実施の形態によれば、除電部材２７を現像ローラ２３周面の概略接線方向に揺動させる揺動手段を設けたので、除電部材２７に到達した残留トナーは除電部材２７との当接部で除電部材２７に対して転がって、すり抜け易くなり、当接している上流部分へのトナーの滞留が軽減される。
すり抜けないトナーがあったとしても、除電部材２７が揺動することによって、そのトナーは除電部材２７の当接圧の弱い位置に追いやられるので、固着した場合でも、現像ローラ２３への当りが弱くなるため、傷、磨耗の進行が抑えられ、良質な画像を維持できる。
また、現像ローラ２３に回転駆動力を与える第１の動力伝達機構であるギヤ５６と、除電部材２７の揺動方向に駆動力を与える第２の動力伝達機構である減速ギヤ５７を備え、それらは相互に動力伝達自在に連結されている。
これにより、現像ローラ２３の回転駆動のための駆動力と除電部材２７の揺動のための駆動力とが共用され、別途独立した専用の駆動力を用意する必要がなくなり、現像装置の簡略化が図られる。

本発明による現像装置の実施の形態を含む画像形成装置の構成を示す概略図である。 図１の画像形成装置の構成の一部を拡大して示す概略図である。 現像装置各部へのバイアス印加を説明する図である。 除電部材を揺動させる揺動手段の構造を現像ローラ側から見た、除電部材の一方の位置を示す図である。 除電部材を揺動させる揺動手段の構造を現像ローラ側から見た、除電部材が他方の位置に揺動した状態を示す図である。 図４の除電部材が揺動した位置を示す側面断面図である。 図５の除電部材が揺動した他の位置を示す側面断面図である。 従来の現像装置の除電部材近傍を拡大して示す概略図である。

符号の説明

１ 画像形成装置、７ 感光体（像担持体）、９ 現像装置、１３ プロセスカートリッジケース、１４ プロセスカートリッジ、２３ 現像ローラ、２７ 除電部材、２８ 弾性部材、２９ 揺動手段（揺動板）、２９ａ 揺動板のカム面、５０ ブラケット、５２ ピン、５３ 軸、５４ ピン、５６ 第１の動力伝達機構（ギヤ）、５６ａ ギヤのカム面、５７ 第２の動力伝達機構（減速ギヤ）

Claims (3)

1. 残留したトナーを除電するために現像後の現像ローラ表面に当接する除電部材を備える現像装置において、前記除電部材を前記現像ローラ周面の概略接線方向に揺動させる揺動手段を設けたことを特徴とする現像装置。
2. 前記現像ローラに回転駆動力を与える第１の動力伝達機構と、前記除電部材の揺動方向に駆動力を与える第２の動力伝達機構と、を備え、それらは相互に動力伝達自在に連結されていることを特徴とする請求項１記載の現像装置。
3. 請求項１又は２記載の現像装置と、この現像装置から供給されるトナーを担持する像担持体である感光体と、前記現像装置及び前記感光体を保持するカートリッジケースと、を備えることを特徴とするプロセスカートリッジ。

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