JP2009192726A - 現像装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】像担持体と現像ローラとの間隔が高精度で安定的に調整される現像装置と当該現像装置を備える画像形成装置を提供する。
【解決手段】現像装置が、像担持体と、現像剤搬送面が前記像担持体に所定の現像ギャップを置いて対向するように設けられて前記像担持体に現像剤を搬送する現像ローラと、この現像ローラの両端部に設けられて前記像担持体に当接して前記現像ギャップを調整するギャップ調整部材を備え、前記ギャップ調整部材に貫挿され、軸径が変化する回転軸が前記現像ローラに設けられ、前記現像ローラが前記回転軸方向に移動するようにする。
【選択図】図１

Description

本発明は、像担持体と、現像剤搬送面が前記像担持体に所定の現像ギャップを置いて対向するように設けられて前記像担持体に現像剤を搬送する現像ローラと、この現像ローラの両端部に設けられて前記像担持体に当接して前記現像ギャップを調整するギャップ調整部材を備え、現像ギャップを高精度で安定的に調整できる現像装置と、当該現像装置を備える画像形成装置に関する。

従来、像担持体である感光体と現像ローラとの間に所定の現像ギャップが設けられる非接触現像方式が採用された画像形成装置が知られていた。当該非接触現像方式が採用された画像形成装置は、良好な画像を得るため、感光体と現像ローラとの間の現像ギャップの調整を必要とする。そこで、像担持体と現像器を備えた現像装置であって、現像器内に設けた現像スリーブの軸に沿った傾斜面を持つ傾斜カムが、像担持体を支承する本体フレーム側及び現像器側のいずれか一方に設けられ、当該カムに当接する当接面が、当該本体フレーム側及び現像器側の他方に設けられ、当該現像器が当該現像スリーブの軸方向に移動され、当該像担持体と現像器との間隔が調整される、現像装置が検討された（例えば、特許文献１参照）。当該現像装置は、像担持体と現像器との間隔を１００μｍ程度で調整できる。しかしながら、当該現像装置は、多数の部品を有しているため、部品精度の制約により、像担持体と現像器との間隔がそれ以上の高精度で調整されない。更に、当該現像装置の現像スリーブの軸方向での位置調整が安定しないため、当該間隔が安定的に調整されず、当該間隔が小さすぎる場合は、放電による画像不良が発生し、当該間隔が大きすぎる場合、印字濃度が低下していた。
特開昭６３−１１８１７２号公報

本発明が解決しようとする課題は、像担持体と現像ローラとの間隔が高精度で安定的に調整される現像装置と当該現像装置を備える画像形成装置の提供である。

本発明は、像担持体と、現像剤搬送面が前記像担持体に所定の現像ギャップを置いて対向するように設けられて前記像担持体に現像剤を搬送する現像ローラと、この現像ローラの両端部に設けられて前記像担持体に当接して前記現像ギャップを調整するギャップ調整部材を備え、前記ギャップ調整部材に貫挿され、軸径が変化する回転軸が前記現像ローラに設けられ、前記現像ローラが前記回転軸方向に移動することを特徴とする現像装置である。本発明の現像装置は、現像ローラに設けられた回転軸の軸径の１μｍ単位での調整により、像担持体と現像ローラの間に設けられた現像ギャップを１μｍ単位で安定的に調整できる。

本発明の好ましい実施態様では、前記現像ローラの回転軸方向の移動は、ハスバ歯車と現像ローラ位置規制部材により調整される。ハスバ歯車と現像ローラ位置規制部材による現像ローラの回転軸方向の移動は単純であり、現像ギャップの調整機構が簡素化される。

本発明の好ましい別の実施態様では、前記ギャップ調整部材の内周面の両端が面取りされている。当該面取りは、回転軸へのギャップ調整部材の貫挿と、現像ローラの回転軸方向の移動を容易にする。

本発明の好ましい別の実施態様では、前記現像ローラは転造ローラであり、前記現像剤搬送面に当接する当接部材が設けられている。当接部材に固着している固着物は、転造ローラの回転軸方向への移動により、転造ローラの表面に設けられた転造パターンの凸部と接触し、除去される。

本発明の好ましい別の実施態様では、前記当接部材の前記回転軸方向の幅は、前記転造ローラの転造領域の幅より長い。転造ローラの転造領域と非転造領域の境界部に固着した固着物は、転造ローラの回転軸方向への移動に伴い、当接部材により除去される。

本発明の好ましい別の実施態様では、前記現像ローラは画像形成動作以外の時に移動される。現像剤が現像ローラに供給されない画像形成動作以外の時の現像ローラの移動は、前記固着物の除去効率を向上させる。

本発明は、上記現像装置を備える画像形成装置である。本発明の画像形成装置は、像担持体と現像ローラの間に設けられた現像ギャップを１μｍ単位で安定的に調整する現像装置を備えるから、安定した画質の画像を形成する。

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（ａ）及び（ｂ）は、本発明の現像装置の実施の形態の一例を模式的にかつ部分的に示す図である。本実施形態の現像装置１は、静電潜像およびトナー像が形成される像担持体であり、図１（ａ）及び（ｂ）の矢印Ａで示される方向に回転される感光体２を備えている。

感光体２は感光体ドラムからなり、従来公知の感光体ドラムと同様に、所定膜厚の感光層が円筒状の導電性支持体の外周面に形成されている。導電性支持体の具体例は、（１）アルミニウム、アルミニウム合金、ニッケル、ステンレス、鉄、真鍮などの金属材料からなる支持体、（２）ポリエステル、ポリイミド、ポリカーボネート、ガラス等の絶縁性基板上に、上記金属、金属酸化物等の導電性材料が蒸着等により蒸着された支持体である。

感光層の具体例は、従来公知の有機感光体または無機感光体である。

本実施形態の現像装置１は、表面（現像剤搬送面）を感光体２に所定の現像ギャップを置いて対向するように付勢されて感光体２にトナーを搬送する現像ローラ３を備える。現像ローラ３は、図１（ａ）及び（ｂ）の矢印Ｂで示されるように、感光体２の回転方向と逆の方向に回転される。現像剤が、現像ローラ３により感光体２へ供給される。ギャップ調整部材であるギャップコロ４が、現像ローラ３の回転軸７の両端に貫挿されている。感光体２とギャップコロ４が当接し、現像ギャップが感光体２と現像ローラ３の間に形成される。ギャップコロ４、供給ローラ８、シール９、規制ブレード１０は、図示されない現像装置１のハウジングによって感光体２に対し位置を固定され、現像ローラ３は現像ローラ３の回転軸７の回転軸方向に移動可能とされる。

一対のハスバ歯車５１及び５２が、現像ローラ３の一端側に設けられており、図示されない駆動装置から伝達される駆動力が、一方のハスバ歯車５２を経て回転軸７に貫挿されたハスバ歯車５１に伝達され、現像ローラ３が回転される。現像ローラ位置規制部材である現像ローラストッパ６が、回転軸７に貫挿されたハスバ歯車５１に隣接して設けられている。現像ローラストッパ６は、回転軸７の回転軸方向に対して移動される。現像ローラ３の回転軸７の回転軸方向に対しての移動は、ハスバ歯車５１及び現像ローラストッパ６の移動により調整される。

図２は、現像ローラ３のハスバ歯車５１及び５２側の拡大断面図である。回転軸７のハスバ歯車５１及び５２側の軸（細軸７２）の直径は、回転軸７のハスバ歯車５１及び５２側と反対の軸（太軸７１）の直径より小さい。細軸７２及び太軸７１の直径は１μｍ単位で設定が可能である。細軸７２及び太軸７１の間の直径は、細軸７２から太軸７１に向かって、暫時大きくなっている。現像ローラ３の他方の回転軸７の内側（ハスバ歯車５１及び５２側）の軸（細軸７２）の直径は、現像ローラ３の他方の回転軸７の外側（ハスバ歯車５１及び５２側と反対側）の軸（太軸７１）の直径より小さい。回転軸７の両端の細軸７２、太軸７１の直径は、それぞれ、同一である。なお、図２では、回転軸７の両端部の直径は２段階で変化しているが、当該直径は３段階以上で変化し得る。

図示されない駆動装置から伝達される駆動力が、一方のハスバ歯車５２を経て回転軸７に軸支されたハスバ歯車５１に伝達されると、現像ローラ３は、ハスバ歯車５１により回転されながら現像ローラストッパ６方向に移動される。そして、現像ローラ３の当該移動は、回転軸７の太軸７１部分がギャップコロ４の内周面に当接するように、現像ローラストッパ６により調整される。この時、感光体２と現像ローラ３の間のギャップは、回転軸７の太軸７１部分の軸径と、ギャップコロ４の内周面と外周面との距離によって決定され、現像ローラ３とギャップコロ４の位置関係は、図２のＤで示される状態にあり、ギャップコロ４の内周面との当接部分に細軸７２及び太軸７１の間の傾斜部が存在しないので感光体２と現像ローラ３の間のギャップが安定する。本実施形態の現像装置１は、通常印字時に図１（ａ）で示される状態にある。

図示されない駆動装置から伝達される駆動力が除かれ、現像ローラストッパ６が、図１（ｂ）の矢印Ｃで示される方向に移動されると、現像ローラ３は、回転軸７とギャップコロ４の当接部分が回転軸７の太軸７１部分から回転軸７の細軸７２部分となるように、図１（ｂ）の矢印Ｃで示される方向に移動される。この時、感光体２と現像ローラ３の間のギャップは、回転軸７の細軸７２部分の軸径と、ギャップコロ４の内周面と外周面との距離によって決定され、現像ローラ３とギャップコロ４の位置関係は、図２のＥで示される状態にある。本実施形態の現像装置１は、ギャップ調整時に図１（ｂ）で示される状態にあり、ギャップコロ４の内周面との当接部分に細軸７２及び太軸７１の間の傾斜部が存在しないので感光体２と現像ローラ３の間のギャップが安定する。その結果、感光体２と現像ローラ３の間のギャップ調整時のギャップは、通常印字時のギャップより小さくなる。太軸７１の半径と細軸７２の半径の差（図２のＧ３）が６０μｍ、感光体２と現像ローラ３の間の通常印字時のギャップＧ１が１２０μｍである場合、感光体２と現像ローラ３の間のギャップ調整時のギャップＧ２は６０μｍである。ギャップコロ４が回転軸７の太軸７１部分に移動する（移動力の高い）場合には、現像ローラ３をハスバ歯車５２からハスバ歯車５１に伝達された駆動力によって移動させる。ギャップコロ４が回転軸７の細軸７２部分に移動する（移動力の小さい）場合には、現像ローラストッパ６をソレノイドやプランジャ等により移動させて現像ローラ３を移動させる。その結果、大きな移動トルクを必要とするための構成が不要となる。

現像ローラ３の回転軸７の軸径は１μｍ単位で調整可能であるから、感光体２と現像ローラ３の間のギャップも１μｍ単位で調整可能である。更に、当該ギャップの調整は安定している。

現像ローラ３の回転軸７に貫挿されるギャップコロ４の内周面の両端は、図３に示されるように面取りされ得る。当該面取りは、回転軸７へのギャップコロ４の貫挿と、現像ローラ３の回転軸方向の移動を容易にする。

図４は、本発明の現像装置の１実施形態を模式的にかつ部分的に示す図である。現像装置１は、現像剤を攪拌して一様の分散状態に維持し、現像ローラ３に現像剤を供給するための供給ローラ８を備える。感光体２及び供給ローラ８は、図４の矢印Ａで示される方向に回転され、現像ローラ３は、感光体２及び供給ローラ８の回転方向とは逆に、図４の矢印Ｂで示される方向に回転される。現像装置１は、現像ローラ３上部に現像ローラ３と当接する当接部材であるシール９及び現像ローラ３下部に現像ローラ３と当接する当接部材であり規制部材である規制ブレード１０を備える。現像装置１は、現像ローラ３下部にシール９及び現像ローラ３上部に規制部材である規制ブレード１０を備え得る。供給ローラ８、シール９および規制ブレード１０は、図示されない現像装置１のハウジングによって感光体２に対し位置を固定され、現像ローラ３は現像ローラ３の回転軸７の回転軸方向に移動可能とされる。

シール９は、現像ローラ３上部からの現像剤の漏れを防止すると共に、現像位置を通過した現像ローラ３上の現像剤を掻き落とさずに現像剤収納容器に回収する。シール９の素材の具体例はポリエチレンフィルムである。シール９はシール支持板金によって支持されている。

規制ブレード１０は、現像ローラ３に担持された現像剤に電荷を付与し、当該現像剤の膜厚を規制する。規制ブレード１０は、ゴム部とゴム支持部から構成される。ゴム部はゴム支持部の長手方向に沿わされ、ゴム支持部の一端に支持されている。ゴム部の先端エッジは、ゴム支持部の撓みによる弾性力によって、現像ローラ３に押しつけられている。ゴム部は、シリコーンゴム、ウレタンゴム等のゴムからなり、ゴム支持部は、リン青銅、ステンレス等のバネ性を有する金属の薄板であり得る。

図４には示されていないが、本発明の画像形成装置は、感光体２の外周近傍に、感光体２の回転方向（図４の矢印Ａ）に沿って、現像ローラ３から順に、感光体２のトナー像を記録媒体又は中間転写体に転写する転写部材、感光体２表面を除電する除電部材、感光体クリーニング部材、感光体２の表面を帯電させる帯電部材、感光体２の表面に静電潜像を書き込む露光部材を備えている。更に、本発明の画像形成装置は、従来の一般的な画像形成装置と同様に、定着装置、記録媒体搬送装置を備え、転写部材が中間転写体である場合、中間転写体に転写されたトナー像を記録媒体に二次転写する二次転写部材を備える。

現像ローラ３は、軸方向及び周方向に対し傾斜を有し軸方向に等ピッチで一様かつ微細に形成された螺旋状の複数の溝部が、感光体２と対向する表面に設けられた転造ローラである。当該溝部は、特開２００７−１４００８０号公報に記載された転造法により設けられる。等ピッチで一様かつ微細な螺旋状の溝による凹凸面が、現像ローラ３の表面に形成されているから、現像ローラ３は現像剤を担持し易い。必要に応じて、ニッケルメッキ、クロムメッキ等のメッキが、現像ローラ３の感光体２と対向する表面に施され得る。現像ローラ３は、鉄等の金属製の回転軸７の外周部に、ポリウレタンゴム、シリコンゴム、ＮＢＲ等の弾性材料から構成される弾性層が設けられた構造を有したものでもあり得る。

図５は、転造ローラの感光体２と対向する表面と規制ブレード１０の接触部分を示す拡大図である。現像剤に由来する固着物１１が、規制ブレード１０の転造ローラとの接触部分に固着する。規制ブレード１０に固着している当該固着物１１は、転造ローラの回転軸方向（図５の矢印で示される方向）への移動により、転造ローラの表面に設けられた転造パターンの凸部１２と接触し、除去される。その結果、本発明の現像装置を備える本発明の画像形成装置は、安定した画像を長期間形成する。シール９の転造ローラとの接触部分に固着した固着物も、同様に転造ローラの回転軸方向への移動により、現像ローラの表面に設けられた転造パターンの凸部１２と接触し、除去される。その結果、シール９のフィルミングが防止される。

図６（ａ）及び（ｂ）は、転造ローラと規制ブレード１０の接触部分を模式的に示す図である。規制ブレード１０の両端は、サイドシール２１により挟持されている。規制ブレード１０のハスバ歯車５１及び５２側と反対側は、トナースクレーパー２２を介してサイドシール２１に挟持されている。図６（ａ）は通常印字時（図１（ａ）で示される状態）の転造ローラと規制ブレード１０の位置関係を示し、図６（ｂ）はギャップ調整時（図１（ｂ）で示される状態）の転造ローラと規制ブレード１０の位置関係を示す。規制ブレード１０の幅は、転造ローラの転造領域３１の幅より長い。また、転造ローラの転造領域３１と非転造領域３２の境界部は、転造ローラの回転軸方向への移動時に常に規制ブレード１０と接触する。その結果、当該境界部に固着した現像剤由来の固着物は、転造ローラの回転軸方向への移動時に除去される。図６（ｂ）で示されるギャップ調整時には、転造領域３１と非転造領域３２の境界部は、規制ブレード１０の端部、すなわちサイドシール２１と摺接する。この際も、当該境界部に固着した現像剤由来の固着物が除去される。図示されないが、規制ブレード１０の両端が、トナースクレーパー２２を介してサイドシール２１に挟持され得る。その際、転造領域３１と非転造領域３２の境界部は、通常印字時にもサイドシール２１と摺接する。シール９の幅も、転造ローラの転造領域３１の幅より長い。また、当該境界部は、転造ローラの回転軸方向への移動時に常にシール９と接触し、当該境界部に固着した現像剤由来の固着物は、転造ローラの回転軸方向への移動時に除去される。

現像ローラ３は、固着物の除去効率の向上のため、現像剤が現像ローラ３に供給されない画像形成動作以外の時に現像ローラ３の回転軸７方向に移動される。

研磨効果を有する外添剤が外添されている現像剤が、ギャップ調整時（図１（ｂ）及び図６（ｂ）で示される状態）に現像ローラ３から感光体２へ供給される。ギャップ調整時の現像ギャップは通常印字時の現像ギャップより小さく、研磨効果を有する外添剤が感光体２に付着しやすい。その結果、感光体２が研磨効果を有する外添剤によりクリーニングされ、感光体２表面でのフィルミングが防止される。研磨効果を有する外添剤として使用される粒子の形状の具体例は、角張った立方体、針状体、円形度が低い形状である。酸化セリウム、チタン酸ストロンチウム、アルミナ等の従来公知の外添剤が、研磨効果を有する外添剤として使用される。

本発明の現像装置を備える画像形成装置が高精彩印字モードに設定されたとき、本発明の現像装置は現像ギャップが小さくなるよう調整される。高精彩印字モードでの現像ローラ３から感光体２への現像剤の搬送量は、通常印字モードでの現像剤の搬送量より多くなる。その際、現像ギャップがギャップ調整により小さくなると、現像剤が搬送されやすくなり高精彩印字が可能となる。

本発明の現像装置を備える画像形成装置が現像剤セーブモードに設定されたとき、本発明の現像装置は現像ギャップが大きくなるよう調整される。現像ギャップが大きくなると、現像剤の搬送量が少なくなり、現像剤の消費が抑制される。

非磁性一成分トナー、磁性一成分トナー、二成分トナーのいずれもが、本発明の現像装置及び画像形成装置に適用される現像剤として使用される。当該トナーは、着色粒子を含有し、更に外添剤も含有し得る。着色粒子は、結着樹脂と着色剤を含有している。

現像装置の１実施形態を模式的にかつ部分的に示す図 現像ローラのハスバ歯車側の拡大断面図 ギャップコロの面取りを示す図 現像装置の１実施形態を模式的にかつ部分的に示す図 転造ローラの表面と規制ブレードの接触部分を示す拡大図 転造ローラと規制ブレードの接触部分を模式的に示す図

符号の説明

１…現像装置、２…感光体、３…現像ローラ、４…ギャップコロ、５１…ハスバ歯車、５２…ハスバ歯車、６…現像ローラストッパ、７…現像ローラ回転軸、８…供給ローラ、９…シール、１０…規制ブレード、２１…サイドシール、２２…トナースクレーパー

Claims (7)

1. 像担持体と、現像剤搬送面が前記像担持体に所定の現像ギャップを置いて対向するように設けられて前記像担持体に現像剤を搬送する現像ローラと、この現像ローラの両端部に設けられて前記像担持体に当接して前記現像ギャップを調整するギャップ調整部材を備え、
   前記ギャップ調整部材に貫挿され、軸径が変化する回転軸が前記現像ローラに設けられ、
   前記現像ローラが前記回転軸方向に移動することを特徴とする現像装置。
2. 前記現像ローラの回転軸方向の移動は、ハスバ歯車と現像ローラ位置規制部材により調整されることを特徴とする請求項１に記載された現像装置。
3. 前記ギャップ調整部材の内周面の両端が面取りされていることを特徴とする請求項１又は２に記載された現像装置。
4. 前記現像ローラは転造ローラであり、前記現像剤搬送面に当接する当接部材が設けられたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載された現像装置。
5. 前記当接部材の前記回転軸方向の幅は、前記転造ローラの転造領域の幅より長いことを特徴とする請求項４に記載された現像装置。
6. 前記現像ローラは画像形成動作以外の時に移動されることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載された現像装置。
7. 像担持体と、現像剤搬送面が前記像担持体に所定の現像ギャップを置いて対向するように設けられて前記像担持体に現像剤を搬送する現像ローラと、この現像ローラの両端部に設けられて前記像担持体に当接して前記現像ギャップを調整するギャップ調整部材を備え、
   前記ギャップ調整部材に貫挿され、軸径が変化する回転軸が前記現像ローラに設けられ、
   前記現像ローラが前記回転軸方向に移動する現像装置を備えることを特徴とする画像形成装置。

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