JP2009104057A - 現像装置及びそれを備えた画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な構成で規制部材の波打ちを防止して均一なトナー薄層を形成可能な現像装置及びそれを備えた画像形成装置を提供する。
【解決手段】現像装置４ａは、第１開口部２８及び第２開口部２９が形成された境界壁２３によりトナー攪拌部２１とトナー供給部２２に仕切られている。トナー攪拌部２１内には撹拌パドル２４が回転可能に軸支されており、トナー供給部２２内には現像ローラ２５、トナー供給ローラ２６、現像ローラ２５上のトナー層厚を規制すると共にトナーを帯電させる金属製の規制部材２７等が設けられている。規制部材２７には長手方向全域に亘って断面Ｖ字状の溝部２７ａが形成されている。
【選択図】図４

Description

本発明は、複写機、プリンタ、又はファクシミリ装置等の電子写真プロセスを用いた画像形成装置で用いられる現像装置に関し、特に、一成分現像剤を用いた現像装置及びそれを備えた画像形成装置に関するものである。

電子写真方式を利用した複写機、プリンタ、ファクシミリ、それらの複合機などの画像形成装置において使用される現像装置は、現像剤にトナーとキャリアとを使用した二成分現像方式、キャリアを使用せずにトナーのみを使用した一成分現像方式のものが知られている。

非磁性一成分現像方式の現像装置においては、装置本体内に収容されたトナーを供給ローラにより現像ローラ表面に送り込み、この現像ローラに規制部材を圧接させてトナー量を規制すると共に摩擦帯電させ、トナー薄層を形成する。そして現像ローラを回転させてトナーを像担持体と対面する現像領域に導いて像担持体上に形成された静電潜像を現像し、現像ローラ表面に残ったトナーは供給ローラによって現像ローラ表面から離脱させると共に新たなトナーを現像ローラに供給するようにしており、低コストな現像装置を提供するには有利なシステムである。

ところで、非磁性現像において用いられる規制部材としては、通常は弾性を有する金属薄板（バネ材）が使用され、その多くは平板形状をなしている。しかしながら、規制部材は微小圧力にて現像ローラに押圧する設定であるため、金属薄板の波打ち（撓み）等により長手方向（現像ローラの長さ方向）の平面度が低下することがあった。そのため、現像ローラに対して均一な押圧ができずトナー薄層の厚みにむらが発生し、形成される画像にも濃度むらが発生するという問題があった。

上記のような問題点を解決するため、例えば特許文献１、２には、規制部材として先端が現像ローラと反対側に折り曲げ加工された弾性ブレードを用いた現像装置が開示されている。また、特許文献３には、規制部材の押圧力を分散するために規制部材と現像ローラとの間に取り外し可能なウレタンフォーム等の圧力分散材を備えた現像ユニットが開示されている。
特開平７−１３４４８５号公報 特開平８−１７９６２４号公報 特開２００４−１２５９２４号公報

しかしながら、特許文献１、２の方法では、現像ローラとの接触部付近における規制部材の波打ち現象は抑制できるものの、規制部材の先端曲げ加工を必要とするため、現像ローラの両端部において規制部材の先端に被せるように配置されるシール部材との間の密着性が損なわれてしまい、規制部材の撓み防止と現像ローラのトナーシール性とを両立させることが困難であった。また、規制部材先端の曲げ部分にトナーが滞留しやすいという問題点もあった。一方、特許文献３の方法では、製品出荷時からユーザによる使用開始時までの放置時間、振動、衝撃、温湿度等の影響による規制部材の変形を防止できるものの、使用開始後の規制部材の変形については何ら考慮されていなかった。

本発明は、上記問題点に鑑み、簡単な構成で規制部材の波打ちを防止して均一なトナー薄層を形成可能な一成分現像方式の現像装置及びそれを備えた画像形成装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明は、トナーを貯留する筐体と、該筐体内のトナーを担持するトナー担持体と、該トナー担持体に一端が圧接され前記トナー担持体上のトナー層厚を規制する規制部材と、を備えた一成分現像剤を用いる現像装置において、前記規制部材に、長手方向と略平行且つ長手方向の略全域に亘って連続する溝部を形成したことを特徴としている。

また本発明は、上記構成の現像装置において、前記溝部は、前記トナー担持体に対向する側が凹となるように形成されることを特徴としている。

また本発明は、上記構成の現像装置において、前記溝部は、前記規制部材の側面の略中央部に形成されることを特徴としている。

また本発明は、上記構成の現像装置が搭載された画像形成装置である。

本発明の第１の構成によれば、規制部材に長手方向と平行な溝部を、長手方向の略全域に亘って連続するように形成することにより、溝部がリブの役割を果たすため規制部材が長手方向へ撓みにくくなって平面度が高くなる。その結果、トナー担持体表面へ微小圧力で接触させたとき均一な荷重が得られ、トナー担持体の長手方向において均一な厚みのトナー薄層を形成可能となる。また、トナー担持体の両端部においてトナー漏れを防止するシール部材を、規制部材の端部に密着させて配置することができる。

また、本発明の第２の構成によれば、上記第１の構成の現像装置において、トナー担持体に対向する側が凹となるように溝部を形成することにより、溝部内へのトナーの滞留や溝部とトナー担持体との干渉を防止することができる。

また、本発明の第３の構成によれば、上記第１又は第２の構成の現像装置において、規制部材の側面の略中央部に溝部を形成することにより、規制部材の撓み防止効果とトナー薄層の均一化効果とのバランスを維持することができる。

また、本発明の第４の構成によれば、上記第１乃至第３のいずれかの構成の現像装置を搭載することにより、長期間に亘って画像濃度むらやトナー漏れの生じるおそれのない画像形成装置となる。

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。図１は、本発明の現像装置を備えたロータリー現像式のカラー画像形成装置の概略構成図である。画像形成装置（ここではカラープリンタ）１００では、コピー動作を行う場合、装置本体内において、図中の反時計回りに回転する感光体ドラム１が帯電ユニット２により一様に帯電される。そして、パーソナルコンピュータ等から画像入力部（図示せず）に入力された原稿画像データに基づいて露光ユニット３から感光体ドラム１上にレーザビームが照射され、感光体ドラム１上に静電潜像が形成される。

感光体ドラム１は、例えばアルミドラムに感光層が積層されたものであり、帯電ユニット２により表面を帯電させるようになっている。そして、露光ユニット３からのレーザビームを受けた表面に帯電を減衰させた静電潜像を形成する。感光層を形成する感光材料としては、アモルファスシリコン感光体や有機感光体（ＯＰＣ感光体）が用いられる。感光層として正ＯＰＣを用いた場合、オゾン等の発生が少なく帯電が安定しており、特に単層構造の正ＯＰＣは長期間使用して膜厚が変化した場合においても感光特性に変化が少なく、画質も安定するため長寿命のシステムには好適に用いられる。

４はトナーを感光体ドラム１上に供給するロータリー式の現像ユニットである。現像ユニット４は、現像装置とトナー容器が一体化されたカートリッジ式のイエロー、マゼンタ、シアン及びブラックの各色の現像装置４ａ、４ｂ、４ｃ及び４ｄを備えており、現像装置４ａ〜４ｄを感光体ドラム１に対向する位置に順次回転移動させることにより、感光体ドラム１上の静電潜像に正極性トナーが付着されて各色のトナー像が形成される。

５はトナー像が転写される中間転写ベルトであり、中間転写ローラ６ａ、６ｂ、ベルト駆動ローラ８及び従動ローラ９に掛け渡され、感光体ドラム１に当接しながら図示しない駆動手段により図中の時計回りに回転する。中間転写ベルト５には誘電体樹脂製のシートが用いられ、その両端部を互いに重ね合わせて接合しエンドレス形状にしたベルトや、継ぎ目を有しない（シームレス）ベルトが用いられる。

ユーザにより画像形成開始が入力されると、所定のタイミングにより感光体ドラム１上にイエローのトナー像の形成を行う。そして、負極性の転写バイアスが印加された中間転写ローラ６ａ、６ｂにより感光体ドラム１上のイエローのトナー像が中間転写ベルト５上に転写される（一次転写）。その後、感光体ドラム１の表面に残留したトナーがクリーニングローラ７ａ及びクリーニングブレード７ｂにより除去され、現像ユニット４は所定量（ここでは９０°）回転して、上記と同様に今度はマゼンタのトナー像が感光体ドラム１上に形成され、中間転写ベルト５上に転写される。

以下、上述と同様の方法により、感光体ドラム１からシアン及びブラックのトナー像が中間転写ベルト５上に転写される。これらの４色の画像は、所定のフルカラー画像形成のために予め定められた所定の位置関係をもって形成される。１３は中間転写ベルト５の下部に位置する転写ローラであり、１４は中間転写ベルト５表面の残留トナーを除去するベルトクリーニングブレードである。

上記のようにトナー像が形成された中間転写ベルト５に向けて、用紙Ｐが給紙機構１０から給紙ローラ１１及びレジストローラ対１２を経由して搬送され、中間転写ベルト５の表面に順次形成されたフルカラーのトナー像が負極性の転写バイアスが印加された転写ローラ１３により用紙Ｐに一度に転写される（二次転写）。そして、トナー像が転写された用紙は定着装置１５に搬送されてトナー像が定着される。定着装置１５を通過した用紙Ｐは、用紙搬送路１６及び排出ローラ対１７を介して排出トレイ１８に排出される。

図２は、本発明の現像装置を現像ローラ側から見た斜視図、図３は、図２の状態から規制部材を露出させた状態を示す斜視図、図４は現像装置の側面断面図である。なお、以下の説明では、図１の感光体ドラム１と相対する現像装置４ａの構成及び動作について説明するが、現像装置４ｂ〜４ｄの構成及び動作についても基本的には同様であるため説明を省略する。

現像装置４ａは、樹脂製の現像容器２０内に、トナー供給口２０ａを介して補給されたトナーが収納されるトナー攪拌部２１と、トナー攪拌部２１からトナーが供給されるトナー供給部２２とが設けられており、トナー攪拌部２１及びトナー供給部２２は境界壁２３によって仕切られている。境界壁２３には第１開口部２８及び第２開口部２９が形成され、第２開口部２９は第１開口部２８よりも図中上側に位置付けられている。また、トナー攪拌部２１の内側となる境界壁２３の側面には、第２開口部２９を開閉してトナー供給部２２内のトナー充填量を調整する開閉部材３１が付設されている。

トナー攪拌部２１内には、回転軸にＰＥＴフィルムなどの攪拌羽根を貼り付けた撹拌パドル２４が図４において反時計回りに回転可能に軸支されている。トナー供給部２２内には、潜像を担持する感光体ドラム（図１参照）と対面し、その潜像を現像するための現像ローラ２５、現像ローラ２５にトナーを供給するためのトナー供給ローラ２６、現像ローラ２５上のトナー層厚を規制すると共にトナーを帯電させる金属製の規制部材２７等が設けられている。

現像ローラ２５上のトナー層は規制部材（例えば、厚さ０．０８ｍｍのＳＵＳ箔で、規制圧＝２５Ｎ／ｍに設定される）２７によって層厚規制されるとともに摩擦帯電されて、感光体ドラム１上の静電潜像の現像に用いられる。規制部材２７は規制部材取り付けステー３３を介して現像容器２０に固定されている。

規制部材２７と反対側の現像ローラ２５と現像容器２０との隙間にはシール部材３０（例えば、導電性の高分子量ＰＥフィルムを用いて、均一に現像ローラ２５に接触するようにウレタンスポンジでバックアップされている）が配設され、このシール部材３０によってトナー漏れを防止している。シール部材３０は図４に示す現像ローラ２５の下方のみでなく、現像ローラ２５の長手方向両端部においても規制部材２７の端部に重なるように配置されており、現像ローラ２５の軸受け部付近からのトナー漏れを防止している。

さらに、現像ローラ２５及びトナー供給ローラ２６は、図４において時計回りに回転するため、第２開口部２９は第１開口部２８よりもトナー供給ローラ２６の回転方向下流側に形成され、第２開口部２９はトナー供給ローラ２６の上端よりも上側に位置している。そして、第１開口部２８は攪拌パドル２４の回転軸よりも下側に位置付けられている。

次に、本発明の現像装置による現像プロセスについて説明する。トナー供給口２０ａを介してトナーコンテナ（図示せず）から補給されたトナー攪拌部２１内のトナーは、攪拌パドル２４の回転により第１開口部２８を通過してトナー供給部２２へ送られる。トナー供給部２２側へ送られたトナーはトナー供給ローラ２６により現像ローラ２５へ運ばれ、規制部材２７で薄層規制されて現像ニップ部へと搬送され、感光体ドラム１上の静電潜像を現像する。現像に用いられず現像ローラ２５上に残ったトナーはシール部材３０を通過後、トナー供給部２２内に戻される。

トナー供給ローラ２６にて搬送されたトナーのうち、規制部材２７で規制された過剰なトナーは第１開口部２８から供給（充填）される新たなトナーと共にトナー供給部２２内で滞留するが、トナー供給部２２内のトナー量が多くなると、余分なトナーが第２開口部２９を通過してトナー供給部２２側からトナー攪拌部２１に戻され、トナー供給部２２の内圧が低減される。

また、開閉部材３１によりトナー攪拌部２１とトナー供給部２２との間におけるトナー循環を抑制するようにしたので、トナー選別（粒径の小さいトナーが優先的に消費されること）を抑制でき、画像不良を防止できることになる。そして、開閉部材３１はトナー攪拌部２１側に配置されているから、トナー供給ローラ２６と開閉部材３１との間にギャップを設ける必要はなく、しかもトナーは第１開口部２８を介してトナー供給部２２に補給されるから、現像装置自体を小型化することができ、長期間に亘って画像不良の生じるおそれもない。

また、開閉部材３１がトナー供給部２２内のトナー量に応じて第２開口部２９を開閉することにより、第２開口部２９ではトナー供給部２２側からトナー攪拌部２１側へのみトナーが通過可能となって、トナー供給部２２へのトナー過充填が防止され、トナー過充填によるトナー供給部２２内でのトナーの循環不良が解消される。つまり、トナー供給部２２内でトナーが滞留することがないため、トナー供給ローラ２６の回転負荷が大きくならず、現像ローラ２５にトナーを安定して供給することができる上、トナーに帯電不良が生じることがなく、画像カブリ等の画質不良も回避できることになる。

図５は、本発明の現像装置に用いられる規制部材の斜視図であり、図６は、規制部材が現像ローラに接触する様子を側面から見た拡大図である。図５に示すように、規制部材２７には長手方向全域に亘って連続する断面Ｖ字状の溝部２７ａが形成されている。溝部２７ａの形成方法としては、板金製の規制部材２７を折り曲げ加工する方法や、金型を用いてプレス加工する方法等が挙げられる。

この構成とすることにより、溝部２７ａがリブの役割を果たすために規制部材２７が長手方向へ撓みにくくなって規制部材２７の平面度が高くなる。その結果、図６のように現像ローラ２５表面へ微小圧力で接触させたとき均一な荷重が得られ、現像ローラ２５上の長手方向において均一な厚みのトナー薄層を形成可能となる。特に、現像ローラ２５への突き出し代（規制部材２７の幅方向寸法）に余裕のない場合においても安定したトナー薄層が得られるため、図１に示したようなロータリープリンタに用いられる現像装置４ａ〜４ｄ等の小型の現像装置に有効である。

また、規制部材２７の先端に曲げ加工を施さないため、現像ローラ２５の両端部においてトナー漏れを防止するシール部材３０を、規制部材２７の端部に密着させて配置することができる。従って、本発明の現像装置４ａでは、現像ローラ２５の長手方向における均一なトナー薄層の形成と、現像ローラ２５の両端部におけるトナーシール性との両立が可能となり、本発明の現像装置が搭載された図１に示す画像形成装置１００では、トナー薄層厚のばらつきに起因する画像濃度むらや現像ローラ２５の軸受け部付近からのトナー漏れを効果的に抑制することができる。

なお、ここでは規制部材２７を現像容器２０に取り付けたとき現像ローラ２５側が凹となるように溝部２７ａを形成しているが、現像ローラ２５側が凸となるように溝部２７ａを形成することもできる。しかし、現像ローラ２５側を凸とした場合は溝部２７ａ内にトナーが滞留し易くなり、溝部２７ａを形成する位置によっては溝部２７ａと現像ローラ２５とが干渉するおそれもある。従って、本実施形態のように現像ローラ２５側が凹となるように溝部２７ａを形成することが好ましい。

また、溝部２７ａを現像ローラ２５との接触部分近傍に形成した場合は規制部材２７の端部における平面性が損なわれ、トナー薄層の層厚にむらが生じるおそれがある。一方、溝部２７ａを規制部材取り付けステー３３（図４参照）近傍に形成した場合は規制部材２７の撓み防止効果が小さくなる。従って、規制部材の撓み防止効果とトナー薄層の均一化効果とをバランス良く得るためには、図５に示すように、規制部材２７の側面の略中央部に溝部２７ａを形成することが好ましい。

また、溝部２７ａは必ずしも規制部材２７の長手方向の全域に形成する必要はなく、溝部２７ａが長手方向の略全域に亘って形成されていれば、規制部材の撓み防止効果が期待できる。従って、例えば規制部材２７の一端或いは両端にフラットな部分を残して溝部２７ａを形成しても良い。

その他本発明は、上記実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。例えば、溝部２７ａの断面形状はＶ字状に限らず、断面Ｕ字状、断面コ字状としても良い。また、本発明は図１に示したようなロータリー式のカラープリンタに限らず、デジタル或いはアナログ方式のモノクロ及びカラー複写機、ファクシミリ等、一成分現像方式の現像装置を備えた画像形成装置に適用可能である。

本発明は、トナーを貯留する筐体と、該筐体内のトナーを担持するトナー担持体と、該トナー担持体に一端が圧接されトナー担持体上のトナー層厚を規制する規制部材と、を備えた一成分現像剤を用いる現像装置において、規制部材に、長手方向と略平行且つ長手方向の略全域に亘って連続する溝部を形成したものである。

これにより、トナー担持体の長手方向におけるトナー薄層の均一性と、トナー担持体の両端部におけるトナーシール性とを両立可能な現像装置を簡便且つ低コストで提供することができる。

また、規制部材の平面性に優れた本発明の現像装置を搭載することにより、長期間に亘って画像濃度むら等の画像不良やトナー漏れを生じない画像形成装置を提供することができる。

は、本発明の現像装置を備えたロータリー式のカラー画像形成装置の側面断面図である。 は、本発明の現像装置を現像ローラ側から見た斜視図である。 は、図２の状態から規制部材を露出させた状態を示す斜視図である。 は、本発明の現像装置の側面断面図である。 は、本発明の現像装置に用いられる規制部材の斜視図である。 は、規制部材が現像装置に接触する様子を側面から見た拡大図である。

符号の説明

１ 感光体ドラム
４ 現像ユニット
４ａ〜４ｄ 現像装置
２０ ハウジング（筐体）
２１ トナー攪拌部
２２ トナー供給部
２４ 攪拌パドル
２５ 現像ローラ（トナー担持体）
２６ トナー供給ローラ
２７ 規制部材
２７ａ 溝部
２８ 第１開口部
２９ 第２開口部
３０ シール部材
３１ 開閉部材
３３ 規制部材取り付けステー
１００ 画像形成装置

Claims (4)

1. トナーを貯留する筐体と、
   該筐体内のトナーを担持するトナー担持体と、
   該トナー担持体に一端が圧接され前記トナー担持体上のトナー層厚を規制する規制部材と、を備えた一成分現像剤を用いる現像装置において、
   前記規制部材に、長手方向と略平行且つ長手方向の略全域に亘って連続する溝部を形成したことを特徴とする現像装置。
2. 前記溝部は、前記トナー担持体に対向する側が凹となるように形成されることを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
3. 前記溝部は、前記規制部材の側面の略中央部に形成されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の現像装置。
4. 請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の現像装置が搭載された画像形成装置。

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