JP2008116657A - 現像装置およびプロセスカートリッジおよび画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】現像スリーブに作用する力の影響が少なく現像ギャップの変化による異常画像の発生を防止できる構成を備えた現像装置を提供する。
【解決手段】現像剤を担持した現像手段を用いて潜像担持体に形成されている静電潜像に向けて上記現像剤を搬送することで上記静電潜像の可視像処理が可能な現像装置であって、上記現像手段５０は、上記現像剤担持用の回転可能な現像スリーブ５０Ａと、該現像スリーブ５０Ａ内で周方向に沿って配置された現像主極をはじめとして複数の磁極を有するマグネットローラ５０Ｂとを備え、上記現像スリーブ５０Ａは、周面が軸受け４０を介して上記潜像担持体２との間の対向間隔を規定する規制部材３０に支持され、該規制部材３０は上記現像スリーブ５０の軸受け４０に加えて上記潜像担持体２の回転支持部２０１とを備えていることを特徴としている。
【選択図】図１

Description

本発明は、現像装置およびプロセスカートリッジおよび画像形成装置に関し、さらに詳しくは、磁気ブラシ現像方式を用いた現像スリーブの支持機構に関する。

周知のように、画像形成方式の一つに電子写真方式がある。この方式では、潜像担持体に相当する感光体上に形成された静電潜像が現像装置からのトナーの供給を受けて可視像処理されると、トナー像が記録紙などの記録媒体に転写され、転写トナー像が定着装置において熱と圧力とを用いて融解・浸透作用により定着された後、排出されることにより複写物や印刷出力とされる。

可視像処理を行うために用いられる現像装置には、磁性トナーを用いた一成分系現像剤あるいは磁性キャリアを用いた二成分系現像剤のいずれかを用いる構成が知られている。

現像スリーブに担持された現像剤は、感光体上の静電潜像に接触することで静電潜像からの静電吸引力により付着するようになっているが、静電潜像に対する均一接触を行うことが画像濃度のムラやかすれなどの異常画像の発生を防止する上で重要となる。そこで、現像スリーブと感光体との対向間隔を精度よく規定することが行われている。

従来、現像スリーブの構成として、周面に現像剤を担持可能な中空円筒状のスリーブ本体と現像スリーブ内に配置されて周方向に沿って現像主極や搬送磁極などの複数の磁極を設けたマグネットローラとを有する構成があり、現像スリーブが感光体に対して所定間隔を持たせて対峙させた構成が知られている（例えば、特許文献１）。

図４は、上述した現像スリーブの構成を示す図であり、同図において、現像スリーブ１００は、スリーブ本体１００Ａが回転軸１００Ａ１を駆動されることにより回転する一方、マグネットローラ１００Ｂは支軸１００Ｂ１をこれの支持部と一体化されることで固定されており、スリーブ本体１００Ａが回転するのに合わせて周面に担持された現像剤がマグネットローラ１００Ｂ側の磁極に対向しながら転動し、現像主極と対向する位置において磁気ブラシを構成できるようになっている。
つまり、図４において、スリーブ本体１００Ａの軸方向両側に固定されている端板には、軸受け１００Ｃがそれぞれ取り付けられており、軸受け１００Ｃにはマグネットローラ１００Ｂの支軸１００Ｂ１が挿通されている。端板の一方にはスリーブ本体１００Ａの回転軸１００Ａ１が一体化されており、図５に示す支持構造に示されているギヤ１０１を介して回転できるようになっている。

マグネットローラ１００Ｂの支軸１００Ｂ１の軸方向一方側端部寄りには、その周面の一部を切り削いで形成されたＤカット面１００Ｂ２が設けられており、磁極の位置合わせに用いられるようになっている。

図５は、上述した現像スリーブ１００と感光体２００との支持構造の一例を示す図であり、同図において、現像スリーブ１００は、プロセスカートリッジ内の現像部ケーシング部材１５０に対してスリーブ本体１００Ａの回転軸１００Ａ１およびマグネットローラ１００Ｂの支軸１００Ｂ１が挿通されており、回転軸１００Ａ１は、軸受け１５０Ａにより支持され、支軸１００Ｂ１は、現像部ケーシング部材１５０に装着される主極位置決め部材１５１に挿通されて支軸１００Ｂ１に有するＤカット面１００Ｂ２と嵌合するようになっている。スリーブ本体１００Ａの回転軸１００Ａ１には、駆動力の伝達用ギヤ１０１が取り付けられており、軸端は後述する規制板３００に対して軸受け３０１を用いて回転自在に支持されている。
感光体２００は、軸受け２０１を介してプロセスカートリッジの壁部４００に回転自在に支持されている。

現像スリーブ１００と感光体２００との軸支持部には、両者の対向間隔である現像ギャップを規定するための規定板３００が設けられている。
規定板３００は、スリーブ本体１００Ａの回転軸軸端およびマグネットローラ１００Ｂの支軸軸端がそれぞれ挿通されると共に、感光体２００の回転軸軸端が挿通されることで現像スリーブ１００と感光体２００との軸間距離を所定の現像ギャップが得られる距離に設定するための部材である。
規制板３００に対して現像スリーブ１００側の支軸１００Ｂ１は、その軸端がそのまま挿通され、回転軸１００Ａおよび感光体２００側の回転軸２００Ａは軸受け３０１、２０１を介して回転自在に支持されている。感光体２００側の回転軸の軸方向一端には、駆動力を伝達可能な伝達機構２０２が設けられている。なお、規制板３００とプロセスカートリッジの側壁４００とは一体で構成する場合もある。

特開平８−１７９６３１号公報

上述した現像スリーブ１００と感光体２００との対向間隔、いわゆる、現像ギャップは、現像剤が現像スリーブ１００に担持されていない状態、つまり感光体２００と対向する周面に現像剤が存在していない状態のとき、あるいは駆動状態を対象として規定され管理されるこのが現状であるが、現像剤が存在しない場合と現像スリーブ１００上を搬送される場合とで現像ギャップが異なってしまうことを発明者は確認した。

これは現像スリーブ１００に対して作用する力が原因と考えられる。つまり、現像スリーブ１００には、（１）ギヤから伝達される駆動力（２）現像スリーブ上に担持される現像剤の層厚を規制するために用いられるドクター部材と現像剤との衝合による反力（３）現像ギャップの位置で担持されている現像剤層が感光体と接触した際の現像剤層に作用する圧力等が複雑に作用している。

上記理由のうちで、現像剤の搬送過程における現像層と感光体との接触時に発生する圧力は、図４に示した現像スリーブ１００におけるスリーブ本体１００Ａの端板に位置する軸受け１００Ｃの軸挿通部に集中することが判明した。これは、軸受け１００Ｃの位置と現像部ケーシング部材１５０での支持位置および規制板３００での支持位置との間の距離、いわゆる、梁状での支持位置が離れていることが原因して軸受け１００Ｃの位置に作用力が集中するためである。このため、設計段階では、この距離をなるべく短くするよう努力が払われている。

一方、現像スリーブ１００の支持構造には、軸受けおよびこれが嵌合される現像部ハウジング１５０さらには規制板３００等のように、用いられる部材が多い。特に、軸支持に用いられる軸受けは、その装着位置で嵌合されることから嵌合代を必要とすることにより寸法差によるガタが存在し、このガタが外力の作用時に現像ギャップを異ならせてしまう原因となる。

このような理由により、現像剤の担持量、いわゆる汲み上げ量によっては現像スリーブ１００に作用する力の大きさが異なり、この作用力の違いが経時的にあるいは環境変動によっても影響されることから現像ギャップを常に一定に維持することが難しくなるのが現状である。

現像ギャップは数１０ミクロンの精度で管理する必要があるため、現像スリーブへの作用力による変化が少ないことが望ましい。

本発明の目的は、上記従来の現像装置、特に現像ギャップの精度管理における問題に鑑み、現像スリーブに作用する力の影響が少なく現像ギャップの変化による異常画像の発生を防止できる構成を備えた現像装置およびこれを用いるプロセスカートリッジおよび画像形成装置を提供することにある。

この目的を達成するため、本発明は次の構成よりなる。
（１）現像剤を担持した現像手段を用いて潜像担持体に形成されている静電潜像に向けて上記現像剤を搬送することで上記静電潜像の可視像処理が可能な現像装置であって、
上記現像手段は、上記現像剤担持用の回転可能な現像スリーブと、該現像スリーブ内で周方向に沿って配置された現像主極をはじめとして複数の磁極を有するマグネットローラとを備え、
上記現像スリーブは、周面が軸受けを介して上記潜像担持体との間の対向間隔を規定する規制部材に支持され、該規制部材は上記現像スリーブの軸受けに加えて上記潜像担持体の回転支持部とを備えていることを特徴とする現像装置。

（２）上記現像スリーブの軸受けによる支持位置は、該現像スリーブ内に位置するマグネットローラの軸支部に対して軸方向で同一若しくは近接する位置に設定されていることを特徴とする（１）に記載の現像装置。

（３）上記現像スリーブ内に位置するマグネットローラは、上記規制部材に一体化されている支持部において上記現像主極と上記静電潜像との対向関係を設定されて挿嵌支持されていることを特徴とする（１）または（２）に記載の現像装置。

（４）（１）乃至（３）のいずれかに記載の現像装置を備えていることを特徴とするプロセスカートリッジ。

（５）上記現像装置は、プロセスカートリッジ内に設けられた現像部ケーシングと上記規制部材とにより上記現像スリーブの軸受けが支持され、上記静電潜像は、プロセスカートリッジの壁部により回転自在に支持されていることを特徴とする（４）に記載のプロセスカートリッジ。

（６）（４）または（５）に記載のプロセスカートリッジを用いることを特徴とする画像形成装置。

（７）上記プロセスカートリッジが複数の色画像の作像部にそれぞれ設けられていることを特徴とする（６）に記載の画像形成装置。

本発明によれば、現像スリーブおよび静電潜像担持体がそれぞれ、これら両者の対向間隔を規定する規制部材により軸受けを介して支持され、特に現像スリーブは直接軸受けにより支持されているので、現像スリーブに有する支軸の挿通部や軸端を対象とした支持部材を設ける必要がなくなり、部品点数を低減することができる。

しかも、現像スリーブは、内部に配置されているマグネットローラの軸支部と軸方向において同じ若しくは近接する位置で軸受けにより支持されているので、マグネットローラの軸支部と支軸の支持部とが離れることが原因する集中してマグネットローラの軸支部に外力が作用することによるガタの発生をなくして現像ギャップの変化を防止することができる。

以下、図面により本発明を実施するための最良の形態について説明する。
図１は、本発明による現像装置の要部を示す模式図であり、同図において現像装置（便宜上、図２に示す画像形成装置の説明に用いる符号５で示す）５は、潜像担持体として用いられる感光体ドラム（便宜上、図２に示す画像形成装置の説明に用いる符号２で示す）２に対向する現像スリーブ５０を備えている。

現像スリーブ５０は、図４に示した構成と同様に、スリーブ本体５０Ａとスリーブ本体内に配置されているマグネットローラ５０Ｂとを備えており、感光体ドラム２との対向間隔、いわゆる、現像ギャップを設定するための規制部材である規制板３０に対して現像スリーブ５０および感光体ドラム２がそれぞれ支持されるようになっている。

現像スリーブ５０のスリーブ本体５０Ａは、その外周面を規制板３０に装着されている軸受け４０に挿嵌されて支持されており、回転軸５０Ａ１は、規制板３０の外方に軸端を位置させて図５に示した場合と同様に、駆動力伝達用のギヤ１０１が取り付けられている。
現像スリーブ５０の軸方向で軸受け４０により支持される周面は、現像スリーブ５０において現像剤を担持するために周面に形成されているサンドブラスト面や凹凸面が設けられていない領域が対応している。

現像スリーブ５０内のマグネットローラ５０Ｂに有する支軸５０Ｂ１は、規制板３０に一体化されている主極位置決め部材６０に軸端が挿通されている。
主極位置決め部材６０は、図４および図５において示したマグネットローラ２０Ｂの支軸２０Ｂ１を対象とした場合と同様に、支軸５０Ｂ１に形成されているＤカット面５０Ｂ２の位置を整合することで現像主極の位置を感光体ドラム２に対向させて現像ニップ部を構成できるようにするために設けられている。

現像スリーブ５０は、規制板３０により直接軸受け４０によって回転自在に支持されているが、図１に示すように、軸方向での支持位置、つまり軸受け４０の配置位置がマグネットローラ５０Ｂの支軸５０Ｂ１を支持している軸受け４１の配置位置とほぼ同じ若しくは近接する位置とされている。
従って、マグネットローラ５０Ｂの支軸５０Ｂ１を支持する軸受け４１の位置と現像スリーブ５０を支持する軸受け４０との位置が軸方向において離れずにほぼ一致しているので、外力が作用する箇所がスリーブ本体５０Ａとマグネットローラ５０Ｂとの共通支持部である軸受け４０および４１により支持された箇所となり、いわゆる、撓み変形などを生じることがない。しかも、外力の作用するか箇所とこれを支持する箇所とが軸方向でほぼ同じ位置であることから、マグネットローラ５０Ｂの軸受け４１に対する外力の作用による剪断力が抑制される。
これにより、剪断力によって生じる曲げモーメントによって軸受け４１が嵌合代の存在によってガタつくのを抑えられることになり、ガタついた場合に発生する現像ギャップの変化が防止されることになる。

本実施形態においては、規制板３０に対して現像部ケーシング７０が図示しない嵌合構造により一体化されるようになっており、規制板３０と主極位置決め部材６０と規制板３０とは、現像部ケーシング７０と同様に図示しない嵌合構造を用いて一体化されるようになっている。

この結果、主極位置決め部材６０にＤカット面５０Ｂ２が嵌合しているマグネットローラ５０Ｂの支軸５０Ｂ１は、規制板３０を介して現像部ケーシング７０との間で現像主極が感光体ドラム２に対向するための適正位置に位置決めされた関係を維持することができ、さらには、規制板３０を介したプロセスカートリッジの壁部８０と現像部ケーシング７０との取り付け状態がマグネットローラ５０Ｂの現像主極の位置と感光体ドラム２との対向位置関係を適正にした状態で維持されることになる。なお、図１において符号２０１，２０２は、図５に示したものと同様な感光体ドラム２側の軸受けおよび伝達機構を示している。

本実施形態による現像装置は、図２および図３に示す画像形成装置およびプロセスカートリッジが用いられる。
図２は、画像形成装置の一例を示す図であり、同図に示す画像形成装置は、異なる色の画像を独立して形成可能な作像部が複数並置されたタンデム方式を用いるカラープリンタである。
図１において、カラープリンタ１には、色分解色に対する補色関係にある色のトナーであるイエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）および黒（Ｂｋ）を用いた画像を形成可能な感光体ドラム２Ｙ，２Ｃ，２Ｍ，２Ｂｋが垂直方向で同一線上に並設されている。
各感光体ドラムは、後述する作像ユニット内に装備されており、作像ユニットの上部には感光体ドラム２Ｙ，２Ｃ，２Ｍ，２Ｂｋの並設方向に平行する展張面を有するベルトを用いた転写装置３が配置されている。

作像ユニットは、感光体ドラムおよびこれに関連する画像形成処理を行うプロセスカートリッジを構成しており、その内部には、感光体ドラムに対する画像形成処理工程のうちで、帯電工程、現像剤供給部材としての現像スリーブによる可視像処理を行う現像工程およびクリーニング工程をそれぞれ実行するための装置４，５，６が纏めて収容されている。

作像ユニットの下方には、書込行程に用いられる走査装置７が配置されている。
なお、図２においては、作像ユニット内の装置に関する符号がイエローを対象としてのみ付してあるが、他の色を対象とする装置も同様な構成とされている。

転写装置３は、各感光体ドラムに対向する展張面に対してそれぞれ異なる色の画像が順次転写される１次転写工程と、１次転写工程において重畳された画像を給紙装置８（図２では、複数の給紙カセット８Ａを設けた場合が示されている）から繰り出されるシートに対して一括転写する２次転写工程とを実行するために設けられている。従って、本実施形態においては、転写装置３に用いられるベルトが中間転写体として機能している。

転写装置３における各感光体ドラムと対峙する位置には、ローラで構成された１次転写装置９Ｙ，９Ｃ，９Ｍ，９Ｂｋが、そして、２次転写位置には、シートを転写装置３に応接させながら搬送する搬送ベルト１０および２次転写装置１１２が配置されている。

カラープリンタ１では、各感光体ドラムに対する帯電後に書き込み走査に応じた静電潜像が形成され、静電潜像が現像装置５によって可視像処理されると転写装置３に対して各感光体ドラムからの色画像が１次転写装置９を介して順次転写されて重畳画像が形成され、重畳画像がシートに対して２次転写装置１１によって一括転写される。
転写装置３から重畳画像を一括転写されたシートは、排紙トレイ１Ａに至る搬送路中に設けられている定着装置１２によって定着処理されて排出される。なお、図１において符号１３は、転写装置３のベルトクリーニング装置を示している。

図３は、イエロー画像を形成可能なプロセスカートリッジを対象とした作像ユニットを示しており、同図において作像ユニットには、感光体ドラム２Ｙの周囲に帯電装置４，書き込み光の光路を構成するスリットＳＴ、現像装置５およびクリーニング装置６が設けられている。

帯電装置４は、感光体ドラム２Ｙに対して当接あるいは非接触な状態で対向する帯電ローラが用いられており、感光体ドラム２Ｙを一様帯電するようになっている。

現像装置５は、図１に示したように、感光体ドラム２Ｙに対向している現像スリーブ５０と、複数の撹拌混合スクリュー５１，５２により往復方向に循環しながら撹拌混合されて摩擦帯電された現像剤の層厚を規定するドクターブレード５３と、図示しない現像剤の補給部をなすトナータンクからの新規トナーの導入部５４とを備えている。なお、図３において符号５５は、現像スリーブ５０により搬送された現像剤が感光体ドラム２Ｙと対峙し始める位置に設けられた現像剤飛散防止シールを示し、符号Ｓ１は、現像剤（トナー）濃度センサを示している。

本実施形態における現像装置５では、上述したように、現像スリーブ５０と感光体ドラム２との対向間隔、いわゆる現像ギャップを規制板３０を用いて感光体ドラム２と現像スリーブ５０との軸間距離を規定することで設定するようになっている。
そして、その軸間距離の設定においては、規制板３０により支持される現像スリーブ５０が、支軸ではなくスリーブ本体を直接軸受けにより支持することでスリーブ本体５０Ａ内に位置するマグネットローラ５０Ｂの軸支持部との間の距離を短くして、極端にいえば、軸方向で一致させているので、現像スリーブ５０に作用する外力によってマグネットローラ５０Ｂの軸支持部のガタが生じるのを防止した状態を維持することができる。これにより、ガタによる現像ギャップの変化を防止して現像ニップで担持される現像剤の量を均一二位維持して画像濃度ムラやかすれなどの異常画像が発生するのを防止することができる。

本発明による現像装置の要部構成を説明するための模式図である。 図１に示した現像装置を備えたプロセスカートリッジが用いられる画像形成装置の構成を説明するための模式図である。 図２に示したプロセスカートリッジの構成を説明するための模式図樽。 現像スリーブの構成を説明するための図である。 現像スリーブと感光体との支持構造に関する従来構造を説明するための図である。

符号の説明

１ カラープリンタ
５ 現像装置
３０ 規制板
４０ 現像スリーブを直接支持する軸受け
５０ 現像スリーブ
５０Ａ スリーブ本体
５０Ａ１ 回転軸
５０Ｂ マグネットローラ
５０Ｂ１ 支軸
７０ 現像部ケーシング
８０ プロセスカートリッジの壁部

Claims (7)

1. 現像剤を担持した現像手段を用いて潜像担持体に形成されている静電潜像に向けて上記現像剤を搬送することで上記静電潜像の可視像処理が可能な現像装置であって、
   上記現像手段は、上記現像剤担持用の回転可能な現像スリーブと、該現像スリーブ内で周方向に沿って配置された現像主極をはじめとして複数の磁極を有するマグネットローラとを備え、
   上記現像スリーブは、周面が軸受けを介して上記潜像担持体との間の対向間隔を規定する規制部材に支持され、該規制部材は上記現像スリーブの軸受けに加えて上記潜像担持体の回転支持部とを備えていることを特徴とする現像装置。
2. 上記現像スリーブの軸受けによる支持位置は、該現像スリーブ内に位置するマグネットローラの軸支部に対して軸方向で同一若しくは近接する位置に設定さ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. 上記現像スリーブ内に位置するマグネットローラは、上記規制部材に一体化されている支持部において上記現像主極と上記静電潜像との対向関係を設定されて挿嵌支持されていることを特徴とする請求項１または２に記載の現像装置。
4. 請求項１乃至３のいずれかに記載の現像装置を備えていることを特徴とするプロセスカートリッジ。
5. 上記現像装置は、プロセスカートリッジ内に設けられた現像部ケーシングと上記規制部材とにより上記現像スリーブの軸受けが支持され、上記静電潜像は、プロセスカートリッジの壁部により回転自在に支持されていることを特徴とする請求項４に記載のプロセスカートリッジ。
6. 請求項４または５に記載のプロセスカートリッジを用いることを特徴とする画像形成装置。
7. 上記プロセスカートリッジが複数の色画像の作像部にそれぞれ設けられていることを特徴とする請求項６に記載の画像形成装置。

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