JP2009058944A - 現像装置、画像形成装置およびプロセスカートリッジ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】現像剤を表面に担持して該表面が移動することにより感光体40に対して対向している現像領域に現像剤を搬送する現像スリーブ650を備え、現像スリーブ650の外径のうち、感光体40上の画像形成領域に対応する作像領域を含む中央部の外径よりも外側に位置する両端部651の外径を小さくした現像ユニット61において、感光体40に対向する現像スリーブ650の両端部651の位置にサイドシール103(緩衝部材)を配置・貼着した。
【選択図】図1
Description
ところが、上記従来の溝形成や粗面化処理を行われた現像スリーブを用いると、次のような不具合が発生する虞があることも既に判明している(例えば、特許文献2参照)。すなわち、特開2004−21122号公報の図22に示され、段落「0003」に記載されているように、最終的に、現像スリーブ(650)上の現像剤は、作像領域(D)の幅方向両端部(D’)の現像剤量が多くなった状態で像担持体としての感光体(40)に対向する現像領域(現像ニップ部)に搬送される。そのため、現像領域における現像スリーブ(650)上の作像領域(D)の幅方向両端部(D’)で現像剤密度が上昇し、感光体(40)と現像スリーブ(650)との間の現像剤圧が上昇してしまう。これにより、現像スリーブ表面への現像剤の固着が発生したり、現像スリーブ両端部からの現像剤落ちが発生したりする虞があった。
以上の不具合に対して、特開2004−21122号公報記載の技術では、現像スリーブの外径をその中央部の外径よりもその両端部で小さく・細くすることで対応可能とした。
高画質化および画像濃度確保のため現像スリーブ(650)と感光体(40)の間隙(現像ギャップ:Gp)は狭くかつ精度良く維持する必要がある。これを後述する図4を借りて説明すると、現像スリーブ650または現像ユニット61を画像形成装置本体に組み込んだ後に、位置決め部材としての前後一対の面板101,102を組み付け両者の位置決めを行っている。この際、面板101,102を組み付ける前に、現像スリーブ650を感光体40にぶつけてしまうという問題があった。
組付時の上記問題の他に、図14および図15に示すように、感光体40の位置決め方式および駆動系が後述の実施形態で説明する図4とは異なるものを採用している機種において、PCUユニット(以下、単に「ユニット」という)500の装着時に特に顕著に発生していた。
図14および図15において、40は中空タイプの感光体を、80は現像スリーブ650の各端部651の軸652を回転自在に支持する軸受を、81は感光体40の軸挿入部40bに挿入される軸111を回転自在に支持する軸受を、105,106は軸受80,81を装着され現像スリーブ650の各軸652および感光体40の軸挿入部40bに挿入される軸111を介して現像スリーブ650および感光体40を位置決めする位置決め部材としての面板を、107,108は105,106に一体的に形成され、感光体40を装着する際に感光体40の端部に形成された突出部40cを仮に受ける受けを、500は感光体40と現像スリーブ650等を具備してなる現像装置とを少なくとも備え、画像形成装置本体としての本体側板110に対して着脱自在に構成されたプロセスカートリッジとしてのユニットを、651は感光体40の画像形成領域に対応する作像領域を含む中央部の外径よりも外側に位置する現像スリーブ650の各端部であってその外径が小さく形成されている小径段差部を、Gpは感光体40の表面40aと現像スリーブ650の中央部の表面との間隙を、それぞれ示す。図15に示す軸111の一端部には、感光体40が本体側板110に装着され位置決めセットされた際に感光体40を駆動する駆動モータ等からの駆動力を伝達する駆動力伝達手段を構成する駆動ギヤ112が固着されている。
このように、図14に示したようにユニット500では位置決め・固定されず、図15に示す位置決め構成により、本体側板110側の軸111が感光体40における中空の軸挿入部40bに挿入されることによって、感光体40の位置が決まり、所定の間隙Gpも確保されるという感光体40の位置決め方式である。
なお、図14および図15において、各面板105,106の軸受80,81および感光体40の軸挿入部40b周りの断面は、見やすいように端面図的に示したことを付記しておく。
今、図15に示すように、ユニット500を本体側板110側に装着し位置決めセットするときには、ユニット500を太矢印方向に移動させ、軸111を軸受81に挿入し、次いで感光体40の軸挿入部40bに挿入する。この際、後述する図12にも示したクリーニングブレード75により、感光体40をして同図において左に移動させる向きの付勢力(図12に示すクリーニングブレード75の先端部が図示しないバネによって感光体40の表面に押し付けられていることを表す矢印P方向に押し付けている力)が働くことによって、感光体40が同図に細矢印で示す左方向に移動してしまい、芯ズレ115が発生する。このような状態の下で、感光体40の軸挿入部40bに軸111を挿入するために、図15において、ユニット500毎左右に動かして芯合わせを行うこととなるが、このときに感光体40に生じる慣性等によって、間隙Gp(高画質化狙いのため大体0.1〜0.3mmに設定)を確保し切れなくなってしまい、感光体40の表面が現像スリーブ650の特に小径段差部(以下、単に「端部」ともいう)651のエッジ部分等に当たってしまうという問題があった。
このような問題を解決するため、感光体40の表面を緩衝材等で覆うことも容易に考えられるが、後で離脱・除去しなければならないことなどその作業性が非常に悪くなるという新たな問題点が発生してしまう。
後述する図4に示す状態で画像形成装置を輸送する場合、振動・衝撃等が加わると現像スリーブ650および感光体40が撓み両者が衝突することがあった。特に高画質化のため現像ギャップGp(図14および図15の間隙Gpと同じ)を狭くした場合に顕著に発生しやすいことが分かってきた。また、プロセスカートリッジにおいては、梱包箱も小さいことから輸送時の振動・衝撃が大きい傾向にあり、より問題が発生しやすかった。この場合も、図14および図15に示した感光体40の軸無し・中空タイプで顕著に発生する傾向があった。
また、トナーからなる一成分現像剤方式の現像装置や画像形成装置あるいはプロセスカートリッジにおいては、像担持体(例えばドラム状の感光体)上の画像形成領域に対応する作像領域を含む中央部の外径よりも外側に位置する現像剤担持体(例えば円筒部材からなる現像スリーブ)の両端部の外径を小さく形成した上で、その部位に上述と同様に緩衝部材を適正な厚さで配置すればよいことを導き出したものである。本発明は、このような実験で裏付けられた技術を基本にしてなされたものである。
請求項1記載の発明は、現像剤を表面に担持して該表面が移動することにより像担持体に対して対向している現像領域に上記現像剤を搬送する現像剤担持体を備えた現像装置において、上記現像剤担持体の外径のうち、上記像担持体上の画像形成領域に対応する作像領域を含む中央部の外径よりも外側に位置する両端部の外径を小さくし、上記像担持体に対向する上記現像剤担持体の上記両端部の位置に緩衝部材を具備したことを特徴とする。
請求項1記載の発明によれば、上記構成により、像担持体の傷付きを防止可能な現像装置を実現し提供することができる。
図11は、後述の実施形態を適用する複写機の概略構成図である。この複写機は、複写装置本体100、この複写機本体を載せる給紙テーブル200、複写装置本体100上に取り付けるスキャナ300、さらにその上に取り付ける原稿自動搬送装置(ADF)400から主に構成されている。
また、2次転写装置22の横には、シート上の転写画像を定着する定着装置25が設けられている。定着装置25は、無端ベルトである定着ベルト26に加圧ローラ27を押し当てて構成する。
なお、このような2次転写装置22および定着装置25の下側に、上述したタンデム画像形成部20と平行に、シートの両面に画像を記録すべくシートを反転するシート反転装置28を備える。
または、手差し給紙時には、給紙ローラ50を回転して手差しトレイ51上のシートを繰り出し、分離ローラ52で1枚ずつ分離して手差し給紙路53に送り出し、同じくレジストローラ49に突き当てて止める。
そして、中間転写ベルト10上の合成カラー画像にタイミングを合わせてレジストローラ49を回転し、中間転写ベルト10と2次転写装置22との間にシートを送り込み、2次転写装置22で転写してシート上にカラー画像を記録する。
一方、画像転写後の中間転写ベルト10は、中間転写体クリーニング装置17で、画像転写後の中間転写ベルト10上に残留する残留トナーを除去し、タンデム画像形成部20による再度の画像形成に備える。
ここで、レジストローラ49は一般的には接地されて使用されることが多いが、シートの紙粉除去のためにバイアスを印加することも可能である。
図12は、画像形成手段18の概略構成図であるが、1次転写装置61の図示は省略している。画像形成手段18は、ドラム状の感光体40の回りに、帯電装置60、現像ユニット61とも呼ばれる現像装置61、1次転写装置62、感光体クリーニング装置63、除電装置64などを備えている。感光体40は、図示例では、アルミニウム等の素管に、感光性を有する有機感光材を塗布し、感光層を形成したドラム状であるが、無端ベルト状であってもよい。
ここで、本願発明のいう「プロセスカートリッジ」とは、像担持体と少なくとも現像装置が一体となる筐体構成を有し、それが画像形成装置に対して着脱自在であること、また、現像装置以外に帯電装置(帯電ローラ)やクリーニング装置のうちの一つまたは両方を含んだものをも言う。
そして、2成分現像剤を2本のスクリュー68で攪拌しながら搬送循環し、現像スリーブ650に供給する。現像スリーブ650に供給された現像剤は、マグネット72により汲み上げて保持され、現像スリーブ650上に磁気ブラシを形成する。磁気ブラシは、現像スリーブ650の回転とともに、現像ドクタ73によって適正な量に穂切りされる。切り落とされた現像剤は、攪拌部66に戻される。
他方、現像スリーブ650上の現像剤のうちトナーは、現像スリーブ650に印加する現像バイアス電圧により感光体40に転移してその感光体40上の静電潜像を可視像化する。可視像化後、現像スリーブ650上に残った現像剤は、マグネット72の磁力がないところで現像スリーブ650から離れて攪拌部66に戻る。この繰り返しにより、攪拌部66内のトナー濃度が薄くなると、それをトナー濃度センサ71で検知して攪拌部66にトナーが補給される。
除電装置64は、光を照射して感光体40の表面電位を初期化する。
なお、図13中符号74は、図11および図12では図示省略するが、各1次転写装置62間において、中間転写ベルト10のベース層側(内周面側)に接触して設ける導電性ローラである。この導電性ローラ74は、転写時に各1次転写装置62により印加するバイアスが、中抵抗のベース層を介して隣接する各画像形成手段18に流れ込むことを阻止するものである。
また、図13に示すように、中間転写体クリーニング装置17は、クリーニング部材としてのファーブラシ90で構成され、このファーブラシ90には、不図示の電源から所定のバイアス電圧が印加されている。
トナーは、ワックス等を分散混合させた母体トナーに上記種類の添加剤を外添しているものも使用することができる。ここまでの説明で、トナーは、粉砕法で作成されたものであるが、重合法等で作成したものも使用可能である。一般に重合法、加熱法等で作成されたトナーは、形状係数を90%以上に形成することが可能で、さらに形状による添加剤の被覆率も極めて高くなる。
トナーの体積平均粒径の範囲は、3〜12μmが好適である。図示例では、6μmとし、1200dpi以上の高解像度の画像にも十分対応することが可能である。
磁性キャリアは、キャリアの芯剤となるフェライトにアクリル等の熱可塑性樹脂とメラミン樹脂とを架橋させた樹脂成分に、帯電調整剤を含有させたものである。このコート膜削れの無いキャリアの現像剤と、規定本数の溝を有したV溝現像スリーブの採用により、高速高画質を両立させた現像装置を達成させることができた。
また、高画質を維持するためには、特許文献2の同段落および図12〜図14に記載されていると同様に、現像剤の汲み上げ量(ρ:現像ドクタの通過剤量)の安定化と現像剤の劣化を抑えることが必要になる。現像剤の汲み上げ量(ρ)および現像剤の劣化に対しては、現像ドクタ73に対向しているマグネットローラ72の磁極による磁力分布、現像スリーブ表面形状および現像剤表面形状により大きく影響される。現像スリーブ表面や現像剤コート層の経時使用での摩耗により、現像剤汲上げ量の低下変動が生じ、画質のボソツキ化を招いていた。
さらに、従来より現像スリーブ650の表面は、幅方向(長手軸方向)にわたるスリーブ外周方向の複数箇所に幅方向に延在する溝(凹部)を有したものや、サンドブラスト処理が施されたものが採用されている。溝を有する現像スリーブを用いた場合、溝部と非溝部とで、現像領域において対向する感光体表面との距離が変わるため、現像電界の変化が発生してしまう。また、前述の小粒径キャリアの採用による粒状度の向上を達成しても、経時における現像剤コート層の摩耗に伴う現像剤汲上げ量の低下が原因となる、ボソツキ画像で相殺されてしまう。これらの摩耗現象に伴う現像剤搬送性の低下は、高速タンデム型画像形成装置に用いる現像装置のように、現像スリーブ650の回転数が高くなるほど摩耗が促進されて顕著になる。そのため、今後の高速高画質機にとっては大きな技術課題となっている。
図1〜図3を参照して、第1の実施形態を説明する。図1および図3では、現像ユニット(現像装置)61の要部を拡大して示しており、また複写装置本体100の奥側の要部のみを示している。現像スリーブ650の詳細は、特許文献2の図1に示されているものと同様であるが、本実施形態では図の簡明化のためその細部を省略し要部を誇張して示している(以下、同様)。
本実施形態は、上述した図11〜図13に示した従来の現像ユニット(現像装置)61を備えた複写機と比較して、感光体40に対向する現像スリーブ650の両端部651(感光体40の画像形成領域に対応する作像領域を含む中央部の外径よりも外側に位置する現像スリーブ650の各端部であってその外径が小さく形成されている小径段差部を示す)の位置に、緩衝部材としてのサイドシール103を具備する点、およびサイドシール103と共に、トナー飛散防止部材としてのトナー飛散防止シール104を貼着・具備する点のみが相違する。
本実施形態では、換言すれば、現像スリーブ650の両端部651の感光体40に対向する位置にサイドシール103(緩衝部材)を配置したことを特徴としている。上記相違点の他は、図11〜図13に示した現像ユニット61を備えた複写機と同様である。
トナー飛散防止シール104は、サイドシール103の表面上に予め図2に示す両面テープ99で貼着されたサブアッシィ状態で取り扱われる部品の移動単位・形態となっている。このため、作業者はサブアッシィ状態のサイドシール103を、シール貼り付け面951に正しく貼り付けるだけでよく、作業性向上に寄与している。
ちなみに、ポリウレタンゴム・シートの硬さは92Hs(JIS K6253)であり、また薄いポリエステルフィルム・シートの硬さも同程度であるため、感光体40の有機感光層のそれと比較して十分柔らかいので、傷を付けない。
さらには、ポリウレタンゴム・シートやポリエステルフィルム・シートは、コストも安く入手性も良好であるからサイドシール103の材料としては好適である。サイドシール103は、現像スリーブ650の両端部651で外径が小さい部位に固定配置する。
サイドシール103は、上述したようにトナー飛散防止シール104とのサブアッシィ品であり、図1に示したように重ね合わせた状態で現像スリーブ650の両端部651に貼り付けられるため、後述する自身の感光体40に対する傷付き防止効果に加えて、トナー飛散防止効果も発揮することができる。
次に、図4〜図7を参照して、サイドシール103の厚さに関する変形例を説明する。図5は、図4のA部を拡大したものである。
図4に示す感光体40の位置決め方式および駆動系は、図14および図15に示したそれと比較して、感光体40の各端板に固定された軸41を前後一対の面板101,102に装着された軸受81を介して回転自在に支持する方式である点、および軸41の一端部に固定された図示しないギヤなどを介して回転駆動される方式である点が主に相違する。何れの位置決め方式にしても、図4に示しているように、現像スリーブ650の軸652の中心と感光体40の軸41の中心とが一定の寸法・距離Lに最終的に保持され、かつ、間隙Gpが一定に確保される点は、共通である。現像スリーブ650の各軸652は、軸受80を介して各面板101,102に回転自在に支持される。
図4および図5において、現像スリーブ650の中央部の外径をD1、各端部652の外径をD2、サイドシール103の厚さをt、感光体40の表面と現像スリーブ650の中央部の表面との間隙をGpとする(以下、同様)。
図6は、サイドシール103を厚くして現像スリーブ650の中央部よりもサイドシール103を凸とした例を示している。この場合、図4に示した面板101,102を取り付ける前、現像スリーブ650が感光体40に近づいても当たりを防止できる。
一方、図7は、サイドシール103を薄くして現像スリーブ650の中央部よりもサイドシール103を凹とした例を示している。この場合、図4に示した面板101,102を取り付ける前、現像スリーブ650が感光体40に近づくと当たりが発生してしまう。それ故に、図6の構成が必要であり、それを式で表したのが次式1である。
t>(D1−D2)/2‥‥式1
図8および図9は、現像スリーブ650の端部651での断面図である。図9に示す状態では、サイドシール103が厚すぎて現像スリーブ650の端部651と感光体40の表面との間に挟まれてしまい、現像スリーブ650と感光体40とが同図中細矢印方向に回転すると、その回転摩擦力により同図中太矢印で示す下方向へ引っ張られてしまい、サイドシール103の巻き込みが発生する。
一方、図8に示す状態では、サイドシール103が厚すぎないので現像スリーブ650の端部651と感光体40の表面との間に挟まれず、現像スリーブ650と感光体40とが同図中細矢印方向に回転しても巻き込みが発生しない。それ故に、図8の構成が必要であり、それを式で表したのが次式2である。
t<Gp+(D1−D2)/2‥‥式2
式1、式2を総合すると次式3を得る。
(D1−D2)/2<t<Gp+(D1−D2)/2‥‥式3
[実験条件]
間隙(現像ギャップ)Gp: 0.3mm
現像スリーブ650の中央部の外径D1: φ25mm
現像スリーブ650の端部651の外径D2: φ24.8mm
サイドシール103の厚さt: 0.2mm
サイドシール103の材質: ポリウレタンゴム
現像スリーブ650の表面状態:V溝深さ0.15mm(端部651に0.05mmのV溝が残るが問題無し)
現像ドクタ73での現像剤通過量(いわゆる汲み上げ量):40mg/cm2
[実験結果]
感光体40の傷付き、およびサイドシール103の巻き込みが全く無く、良好な結果が得られた。また、サイドシール103が無いものに比べ、トナー飛散状態も良好な結果が得られた。
[実験条件]
間隙(現像ギャップ)Gp: 0.25mm
現像スリーブ650の中央部の外径D1: φ16mm
現像スリーブ650の端部651の外径D2: φ15.9mm
サイドシール103の厚さt: 0.1mm
サイドシール103の材質: ポリエステルフィルム
現像スリーブ650の表面状態: サンドブラスト処理(10点平均粗さRz:13μm)
現像ドクタ73での現像剤通過量(いわゆる汲み上げ量):40mg/cm2
[実験結果]
感光体40の傷付き、およびサイドシール103の巻き込みが全く無く、良好な結果が得られた。また、サイドシール103が無いものに比べ、トナー飛散状態も良好な結果が得られた。
表1中、Fは現像スリーブ650および感光体40の前側(図4において下側)を、Rは現像スリーブ650および感光体40の後側(図4において上側)をそれぞれ表している。
また、記号○は、判定結果OK(オーケー)を、記号△はサイドシール103の変形が発生したことを、記号×はサイドシール103の巻き込みが発生したことを、記号※は感光体40への傷付きが発生したことを、それぞれ表している。
また、現像剤担持部の外側にサイドシール103を配置したので、現像剤の汲み上げ量の変化の影響はみられなかった。
なお、現像スリーブ650および感光体40は、それらの前後で対称の設計となっているが、サイドシール103の厚さtが0.3mmのときに、後側にのみサイドシール103の変形が発生したことは機械的なバラツキと判断される。
一方、一成分現像剤方式の現像装置、画像形成装置およびプロセスカートリッジでは、現像剤担持体の外径のうち、像担持体上の画像形成領域に対応する作像領域を含む中央部の外径よりも外側に位置する両端部の外径を小さく形成していない場合には、機械加工等の追加を行うことによって二成分現像剤方式の場合と同様に適用可能である。
17 中間転写ベルトクリーニング装置
18 画像形成手段
18Bk、18Y、18M、18C 画像形成ユニット
20 タンデム画像形成部
21 露光装置
22 2次転写装置
24 2次転写ベルト
25 定着装置
40、40Bk、40Y、40M、40C 感光体(像担持体)
42 給紙ローラ
61Bk、61Y、61M、61C 現像ユニット(現像装置)
62 一次転写装置(転写ローラ)
63Bk、63Y、63M、63C 感光体クリーニング装置
64 除電装置
65 現像ローラ
66 攪拌部
67 現像部
68 スクリュー(現像剤攪拌搬送部材)
72 マグネットローラ(磁界発生手段)
73 現像ドクタ(現像剤規制部材)
100 複写装置本体(画像形成装置本体)
101,102 面板
103 サイドシール(緩衝部材)
104 トナー飛散防止シール
650 現像スリーブ(現像剤担持体)
651 端部・小径段差部(現像剤担持体の両端部)
951 シール貼り付け面
D1 現像スリーブの中央部の外径
D2 現像スリーブの端部の外径
Gp 現像ギャップ・間隙
t サイドシールの厚さ
Claims (10)
- 現像剤を表面に担持して該表面が移動することにより像担持体に対して対向している現像領域に上記現像剤を搬送する現像剤担持体を備えた現像装置において、
上記現像剤担持体の外径のうち、上記像担持体上の画像形成領域に対応する作像領域を含む中央部の外径よりも外側に位置する両端部の外径を小さくし、
上記像担持体に対向する上記両端部の位置に緩衝部材を具備したことを特徴とする現像装置。 - 請求項1記載の現像装置において、
上記現像剤担持体の上記中央部の外径をD1、上記各端部の外径をD2、上記緩衝部材の厚さをtとしたとき、
t>(D1−D2)/2の関係を満たすことを特徴とする現像装置。 - 請求項1記載の現像装置において、
上記現像剤担持体の上記中央部の外径をD1、上記各端部の外径をD2、上記緩衝部材の厚さをt、上記像担持体と上記現像剤担持体の中央部との間隙をGpとしたとき、
t<Gp+(D1−D2)/2の関係を満たすことを特徴とする現像装置。 - 請求項1記載の現像装置において、
上記現像剤担持体の中央部の外径をD1、上記各端部の外径をD2、上記緩衝部材の厚さをt、上記像担持体と上記現像剤担持体の中央部との間隙をGpとしたとき、
(D1−D2)/2<t<Gp+(D1−D2)/2の関係を満たすことを特徴とする現像装置。 - 請求項1ないし4の何れか一つに記載の現像装置において、
上記緩衝部材は、上記現像剤担持体の現像剤担持部よりも外側に位置することを特徴とする現像装置。 - 請求項1ないし5の何れか一つに記載の現像装置において、
上記緩衝部材は、可撓性を有することを特徴とする現像装置。 - 請求項1ないし6の何れか一つに記載の現像装置において、
上記緩衝部材は、ポリウレタンゴムであることを特徴とする現像装置。 - 請求項1ないし6の何れか一つに記載の現像装置において、
上記緩衝部材は、ポリエステルフィルムであることを特徴とする現像装置。 - 像担持体と、該像担持体上に潜像を形成する潜像形成手段と、上記像担持体上の潜像を現像する現像装置と、上記像担持体上のトナー像を転写材に転写する転写手段とを備えた画像形成装置において、
上記現像装置が、請求項1ないし8の何れか一つに記載の現像装置であることを特徴とする画像形成装置。 - 像担持体と該像担持体上の潜像を現像する現像装置とを少なくとも備え、画像形成装置本体に対して着脱可能なプロセスカートリッジにおいて、
上記現像装置が、請求項1ないし8の何れか一つに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。
Priority Applications (1)
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