JP2013057754A - 現像装置及びこれを用いる画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な構成で無端ベルト状の感光体の蛇行を防止して安定した画像を形成できる現像装置及びこれを用いる画像形成装置を提供する。
【解決手段】電子写真方式の画像形成装置１００に設けられ、画像形成装置１００に備わる無端ベルト状の感光体ベルト１に現像剤を供給して感光体ベルト１上に形成される静電潜像を現像するための現像ローラ９１を備えた現像装置９において、感光体ベルト１を介して現像ローラ９１と対向する位置に感光体裏当て部材１０を備え、感光体裏当て部材１０を、現像ローラ９１に向かって感光体ベルト１を押圧するように設け、感光体裏当て部材１０による押圧力を、感光体ベルト１の進行方向に対して略垂直方向に沿った位置に応じて大きさが異なることを特徴とするものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、現像装置及びこれを用いる画像形成装置に係り、特に、無端ベルト状の感光体に現像剤を供給して前記感光体上に形成された静電潜像を現像するための現像剤担持体を備えた現像装置及びこれを用いる画像形成装置に関する。

従来、電子写真方式を採用する画像形成装置においては、感光体の表面に形成される静電潜像に対して、現像装置から現像剤の成分であるトナーを供給して現像することによって可視像であるトナー像を形成し、さらにトナー像を転写媒体である記録紙などに転写し、記録紙上に転写されたトナー像を定着して堅牢な記録画像を形成する。

近年、カラーインクジェット方式の画像形成装置の普及により、電子写真方式を利用した画像形成装置においても、小型化・低価格化が求められている。

このような状況から、電子写真の現像装置としては、構造が簡単で小型化が可能な、非磁性一成分現像方式が有用であり、現在も改良技術の開発が進められている。

非磁性一成分現像方式には、現像ローラを静電潜像担持体に接触させて現像を行う接触現像方式と、現像ローラと静電潜像担持体との間に所定の間隙を設けて現像を行う非接触現像方式がある。両者とも現像装置自身の構造は類似しており、コンパクトな特徴を有するが、現像ローラの材質が異なる場合がある。

接触現像では現像領域での均一な接触を得る為に、導電性を有するゴムなどの弾性部材から現像ローラは構成される。特に、静電潜像担持体として感光体ドラムなどの剛体を用いる構成では、接触状態の不具合による傷つけを防止する観点からも有効である。

また、現像ローラがゴムローラの場合、現像ローラ上のトナー層形成を行うドクターブレードとしては、ゴムブレードや、金属シャフトからなるローラ型ブレードや、金属板単体のブレードなどを用いる。中でも金属板からなるブレードは低コストに提供できる為、広く用いられている。

一方、非接触現像の場合、現像ローラと静電潜像担持体との間隙を精密に保持する必要があるため、現像ローラとして金属等の剛体から成るローラやスリーブが用いられることが多い。これはゴムローラに比べ、表面の研磨精度向上や駆動軸と表面の偏心の抑制に効果的なためである。また非接触ゆえに接触による傷つけの懸念が無いことも挙げられる。

また、非接触現像の場合、静電潜像担持体として1つの無端ベルト状の感光体上に色を重ねたカラー画像を形成し、１ステップで用紙に転写する現像方式、いわゆる、イメージ・オン・イメージプロセス（ＩＯＩプロセス）を採用することができる。

イメージ・オン・イメージプロセスは1つの感光体で構成できるため、シンプルでコンパクトなシステムを提供することがきる。また、１つの感光体上で異なる色の画像を重ね合わせていくため、色ずれを抑制することができ、高速のフルカラーマシンに適したシステムである。

無端ベルト状の感光体（以下、「感光体ベルト」と称する。）を用いた現像プロセスにおいては、従来技術として、感光体ベルトを搬送移動する駆動ローラおよび従動ローラと、テンションローラと、裏当て部材とを備えた構成が提案されている（特許文献１を参照）。

特開２００２−６６２０号公報

しかしながら、特許文献１の構成では、駆動ローラを回転させた場合、感光体ベルトの蛇行を避けることはできない。
そこで、感光体ベルトの蛇行を抑制するために、駆動ローラ等の搬送ローラにクラウンを設ける（ローラを太鼓状に形成する）方法があるが、精度をだすためにコストがかかるという問題がある。

また、搬送ローラの両サイドにフランジまたはカラーを設けて、そこに感光体ベルトの端部を当接させて感光体ベルトの蛇行を止める方法もあるが、感光体ベルトの接触している部分が摩擦によって磨耗して、破損の原因となるという問題がある。

他に、感光体ベルトの内側にビードを設けて感光体ベルトの搬送をガイドする方法もあるが、コストがかかる上にビード部分が搬送ローラに乗り上げてしまうと、感光体ベルトと現像ローラとの隙間が所定の数値から外れてしまうため、画像を形成することができなくなるという問題がある。

本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなされたものであって、簡単な構成で無端ベルト状の感光体の蛇行を防止して安定した画像を形成できる現像装置及びこれを用いる画像形成装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決するための本発明に係る現像装置及びこれを用いる画像形成装置は、次の通りである。

本発明は、電子写真方式の画像形成装置に設けられ、該画像形成装置に備わる無端ベルト状の感光体に現像剤を供給して前記感光体上に形成される静電潜像を現像するための現像剤担持体を備えた現像装置において、前記感光体を介して前記現像剤担持体と対向する位置に感光体裏当て部材を備え、前記感光体裏当て部材を、前記現像剤担持体に向かって前記感光体を押圧するように設け、前記感光体裏当て部材による押圧力が、前記感光体の進行方向に対して略垂直方向に沿った位置に応じて大きさが異なる（例えば、両端部よりも中央部を大きくする）ようにすることを特徴とするものである。

また、本発明は、前記感光体裏当て部材の構成として、前記感光体と当接する摺動部と、前記現像装置の本体側に取り付けられて前記摺動部を保持する剛体部とを備えることが好ましい。

また、本発明は、前記感光体裏当て部材の構成として、前記摺動部と前記剛体部との間に隙間を設けることが好ましい。

また、本発明は、前記摺動部の構成として、前記摺動部の前記感光体の進行方向に沿った長さを、前記感光体の進行方向（搬送方向）に対して略垂直な方向に沿った位置に応じて長さが異なるようにすることが好ましい。

また、本発明は、静電潜像が形成される無端ベルト状の感光体を備えるとともに、前記感光体に現像剤を供給して前記感光体上に形成される静電潜像を現像するための現像剤担持体を具備する現像装置を備えた電子写真方式により画像形成を行う画像形成装置において、前記現像装置として、請求項１から４のうちの何れか一項に記載の現像装置を備えることを特徴とするものである。

本発明の現像装置によれば、電子写真方式の画像形成装置に設けられ、該画像形成装置に備わる無端ベルト状の感光体に現像剤を供給して前記感光体上に形成される静電潜像を現像するための現像剤担持体を備えた現像装置において、前記感光体を介して前記現像剤担持体と対向する位置に感光体裏当て部材を備え、前記感光体裏当て部材を、前記現像剤担持体に向かって前記感光体を押圧するように設け、前記感光体裏当て部材による押圧力が、前記感光体の進行方向に対して略垂直方向に沿った位置に応じて大きさが異なるようにすることで、例えば、前記感光体の両端部よりも中央部を大きくすることで、前記感光体の幅方向の中心に向かう力が働き、前記感光体の蛇行と端部寄りを防止することができる。

また、本発明によれば、前記感光体裏当て部材の構成として、前記感光体と当接する摺動部と、前記現像装置の本体側に取り付けられて前記摺動部を保持する剛体部とを備えることで、前記剛体部はステーの代わりになり、前記感光体が金属等で固い場合、前記摺動部をＡＢＳ等の比較的やわらかい材質のものにすることで安定した接触を得られる。

また、本発明によれば、前記感光体裏当て部材の構成として、前記摺動部と前記剛体部との間に隙間を設けることで、応力集中を防ぎ、部材の劣化と破損を抑制することができる。

また、本発明によれば、前記摺動部の構成として、前記摺動部の前記感光体の進行方向に沿った長さを、前記感光体の進行方向（搬送方向）に対して略垂直な方向に沿った位置に応じて長さが異なるようにすることで、前記感光体と接触する中央部の接触面積を増やして、押圧力を大きくし、前記感光体の蛇行を抑制することができる。

また、本発明の画像形成装置によれば、静電潜像が形成される無端ベルト状の感光体を備えるとともに、前記感光体に現像剤を供給して前記感光体上に形成される静電潜像を現像するための現像剤担持体を具備する現像装置を備えた電子写真方式により画像形成を行う画像形成装置において、前記現像装置として、請求項１から４のうちの何れか一項に記載の現像装置を備えることで、前記感光体の蛇行と端部寄りを防止することができ、安定した画像を形成することができる。

本発明の実施形態に係る現像装置の概略構成を示す説明図である。 前記現像装置を構成する感光体裏当て部材の装着状態を示す説明図である。 （ａ）は前記感光体裏当て部材の構成を示す説明図、（ｂ）は（ａ）のＡ矢視図である。 （ａ）は前記感光体裏当て部材の構成の一実施例を示す説明図、（ｂ）は（ａ）のＢ矢視図である。 前記感光体裏当て部材により感光体ベルトに作用する力の方向を示す説明図である。 本実施形態に係る感光体裏当て部材の変形例１の構成を示す説明図である。 （ａ）は本実施形態に係る感光体裏当て部材の変形例２の構成を示す説明図、（ｂ）は（ａ）のＣ矢視図である。

以下、本発明の現像装置とこれを備える画像形成装置を実施するための形態について図面を参照して説明する。
図１は発明を実施する形態の一例であって、本発明の実施形態に係る画像形成装置の概略構成を示す説明図である。

以下に、本発明の現像装置に関して説明するが、この現像装置が搭載される図示しない画像形成装置の構成については、電子写真複写装置の一般的な技術が適用できることはいうまでもない。

本実施形態に係る画像形成装置１００は、図１に示すように、静電潜像が形成される無端ベルト状の感光体ベルト（感光体）１を備えるとともに、感光体ベルト１に現像剤を供給して感光体ベルト１上に形成される静電潜像を現像するための現像ローラ（現像剤担持体）９１と、現像剤が収納されるとともに現像ローラ９１が配置される現像槽９２とを具備する現像装置９を備えた電子写真方式により画像形成を行う画像形成装置１００において、現像装置９として、本発明に係る特徴的な現像装置の構成を採用したものである。

画像形成装置１００は、帯電ユニット７と、露光手段８とを備え、感光体ベルト１の内側に感光体ベルト１を回転させるための駆動ローラ２、感光体ベルト１を架橋し、感光体ベルト１の回転に従動する従動ローラ３と、感光体ベルト１を所定の張力で引っ張るためのテンションローラ４を配置して、画像データ入力信号が入力されると、所定のタイミングで駆動ローラ２を回転させ、現像のプロセスを開始する。

感光体ベルト１は、帯電ユニット７によって、感光体ベルト表面の一部が軸方向全体に渡って所定帯電量に帯電されて次工程に移動する。

次に、露光手段８により、入力された画像データに基づいて帯電された感光体ベルト１の表面を走査されることで、感光体ベルト１上に静電潜像が形成される。

その後、現像槽９２内に設けられた負の直流電位に印加された現像ローラ９１により、現像槽９２内のトナー（現像剤の一例）が回転する感光体ベルト１の表面に供給され、静電潜像がこのトナーによって感光体ベルト１上の電位ギャップに応じて顕像化（現像）される。

また、作像される用紙（記録紙）は、タイミングを合わせて感光体ベルト１の矢印Ｐ方向へ搬送され、転写ユニット６（コロナチャージャ（転写手段））により感光体ベルト１上のトナーが用紙に転写される。そして、用紙に転写されずに感光体ベルト１上に残留したトナーは、ドラムユニットのクリーニングブレード５によって掻き取られ、図示しないクリーナーユニットにより回収される。

クリーニングブレード５により残留トナーが掻き取られた感光体ベルト１の表面は、帯電ユニット７へ移動する途中で図示しない除電装置（除電手段）により必要に応じて除電される。

他方、トナーの転写が終了した用紙は、熱と圧力が加えられて用紙上の未定着トナーが用紙に溶融・固着される定着工程を経る。その後、排紙トレイ（図示省略）に排出され、所定の定着画像を得ることができる。

次に、本実施形態の現像装置９の特徴的な構成について図面を参照して説明する。
図２は本実施形態の現像装置を構成する感光体裏当て部材の装着状態を示す説明図、図３（ａ）は前記感光体裏当て部材の構成を示す説明図、（ｂ）は（ａ）のＡ矢視図、図４（ａ）は前記感光体裏当て部材の構成の一実施例を示す説明図、（ｂ）は（ａ）のＢ矢視図、図５は前記感光体裏当て部材により感光体ベルトに作用する力の方向を示す説明図である。

現像装置９の構成として、図１，図２に示すように、感光体ベルト１の裏側、すなわち、感光体ベルト１を介して現像ローラ９１と対向する位置には、感光体裏当て部材１０が設けられている。

現像装置９において、非接触によって現像を行う場合は、感光体ベルト１と現像ローラ９１とのギャップの管理が重要となる。

感光体ベルト１の緩みがあるとギャップが安定しないため、感光体裏当て部材１０を感光体ベルト１の内側から当接して、感光体ベルト１の移動とともに擦動させることによって、感光体ベルト１と感光体裏当て部材１０の位置関係は常に安定する。このようにして、現像ローラ９１と感光体裏当て部材１０の位置関係を決めることで、感光体ベルト１と現像ローラ９１とのギャップを安定させることができる。

具体的には、感光体裏当て部材１０は、図３（ａ），（ｂ）に示すように、感光体ベルト１と当接する摺動部１０ａと、現像装置９の本体側に取り付けられて摺動部１０ａを保持する剛体部１０ｂとを備えている。

摺動部１０ａは、ＡＢＳやＰＯＭ（ポリアセタール樹脂）など比較的やわらかい樹脂により構成され、感光体ベルト１と感光体裏当て部材１０とが正確に当接するようになっている。

剛体部１０ｂは、摺動部１０ａを保持するステーの機能を有するとともに、現像装置９の補強を兼ねている。

感光体裏当て部材１０は、現像ローラ９１に向かって感光体ベルト１を押圧するように設けられ、感光体裏当て部材１０による押圧力は、感光体ベルト１が搬送される進行方向に対して略垂直方向に沿った位置に応じて大きさが異なるように構成されている。

本実施形態では、摺動部１０ａの構成として、感光体ベルト１の進行方向に対して略垂直方向（感光体ベルト幅方向）の中央部の押圧力が、両端部の押圧力よりも大きくなるように構成されている。例えば、摺動部１０ａの中央部の密度を両端部よりも高くして、反発力が高くなるようにしてもよい。

また、具体的には、図４（ａ），（ｂ）に示すように、摺動部１０ａと剛体部１０ｂとの間に加圧手段１１を設けるものであっても良い。

加圧手段１１は、感光体ベルト１の面方向へ圧力をかけて、感光体ベルト１に張力を与えることで現像面を安定させる。

加圧手段１１として、図４（ｂ）に示すように、感光体ベルト１のベルト幅方向端部に対応する位置にばね部材１１Ｒ，１１Ｌを設け、感光体ベルト１のベルト幅方向中央部に対応する位置にばね部材１１Ｃを設けている。

感光体ベルト１中央部のばね部材１１Ｃは、感光体ベルト１端部のばね部材１１Ｒ，１１Ｌよりも大きなばね力（押圧力）を有するように構成されている。
また、感光体ベルト１端部のばね部材１１Ｒ，１１Ｌは、同等の大きさのばね力（押圧力）を有するように構成されている。

このように構成することで、感光体ベルト１の中央部により大きい力が掛かることによって感光体ベルト１の移動方向（搬送方向）に対して垂直方向（ベルト幅方向）において張力の差ができるため、図４（ｂ），図５に示すように、破線矢印方向（矢印Ｙ方向）に感光体ベルト１が中央部に集まろうとする力をかけることができ、その結果、感光体ベルト１の端部寄り（片寄り）搬送、蛇行を防止することができる。

以上のように構成したので、本実施形態によれば、現像装置９の構成として、感光体ベルト１を介して現像ローラ９１と対向する位置に感光体裏当て部材１０を備え、感光体裏当て部材１０を、現像ローラ９１に向かって感光体ベルト１を押圧するように設け、感光体裏当て部材１０による押圧力が、感光体ベルト１の進行方向に対して略垂直方向に沿った位置に応じて、感光体ベルト１の両端部よりも中央部の押圧力を大きくすることで、感光体ベルト１のベルト幅方向の中心に向かう力が働き、感光体ベルト１の蛇行と端部寄りを防止することができる。

なお、本実施形態では、感光体ベルト１に押圧力を与える手段として加圧手段１１を用いているが、加圧手段１１には、上述したばね部材として、荷重バネ、弾性チューブ等を用いてもよい。

また、感光体ベルト１が金属ベルトを用いた磁性体で構成されたものであれば、加圧手段には、永久磁石を用いて、その反発力により押圧力を得るようにした構成であってもよい。

次に、本実施形態に係る感光体裏当て部材１０の変形例について図面を参照して説明する。
図６は本実施形態に係る感光体裏当て部材の変形例１の構成を示す説明図、図７（ａ）は本実施形態に係る感光体裏当て部材の変形例２の構成を示す説明図、（ｂ）は（ａ）のＣ矢視図である。

（変形例１）
変形例１の感光体裏当て部材１１０は、図６に示すように、感光体ベルト１と当接する摺動部１１０ａと、現像装置９の本体側に取り付けられて摺動部１１０ａを保持する剛体部１１０ｂとを備えている。そして、感光体裏当て部材１１０は、摺動部１１０ａと剛体部１１０ｂとの間に間隙ｄを設けて構成されている。

以上のように構成したので、摺動部１１０ａと剛体部１１０ｂとが密着することにより、その密着部に応力集中することを防止して、感光体裏当て部材１１０の長寿命化を図ることができる。

すなわち、先述した実施例のように、感光体ベルト１のベルト幅方向に圧力の強弱がある場合、そのバランス差に起因して感光体裏当て部材１１０の経時劣化によって歪みが生じやすくなるため、完全に密着させて固定された状態では、応力が密着部に集中し破損しやすくなる。

従って、変形例１に示すように、感光体裏当て部材１１０の摺動部１１０ａと剛体部１１０ｂとの間に間隙ｄを設けることで、摺動部１１０ａへの応力集中を無くして劣化・破損を防止することができる。

（変形例２）
変形例２の感光体裏当て部材２１０は、図７（ａ），（ｂ）に示すように、感光体ベルト１と当接する摺動部２１０ａと、現像装置９の本体側に取り付けられて摺動部２１０ａを保持する剛体部２１０ｂとを備えている。

摺動部２１０ａは、感光体ベルト１のベルト幅方向の中央部２１０Ｃの寸法Ｌ１が両端部２１０Ｒ，２１０Ｌの寸法Ｌ２よりも大きくなるように、ベルト幅方向に沿った一端部２１０ａ１側をＲ形状に突出させて形成されている。

すなわち、摺動部２１０ａと感光体ベルト１とが接触する面積が、感光体ベルト１の端部より中央部を大きくなるような構成、Ｌ１＞Ｌ２となるように構成されている。これによって、感光体ベルト１のベルト幅方向中央部の方が端部側よりも摺動部２１０ａによる押圧力が強くなるため、感光体ベルト１のベルト幅方向の中心に向かう力が働き、感光体ベルト１の蛇行を防止することができる。

従って、変形例２に示すように、感光体裏当て部材２１０の摺動部２１０ａのベルト幅方向の中央部２１０Ｃの寸法Ｌ１が両端部２１０Ｒ，２１０Ｌの寸法Ｌ２よりも大きくなるように構成することで、簡単な構成で、上述した実施形態の感光体裏当て部材１０と同様に、感光体ベルト１の蛇行を防止することができる。

以上のように、本発明は、上述した実施形態や変形例に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。すなわち、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において適宜変更した技術的手段を組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

１ 感光体ベルト
２ 駆動ローラ
３ 従動ローラ
４ テンションローラ
５ クリーニングブレード
６ 転写ユニット
７ 帯電ユニット
８ 露光手段
９ 現像装置
１０，１１０，２１０ 感光体裏当て部材
１０ａ，１１０ａ，２１０ａ 摺動部
１０ｂ，１１０ｂ，２１０ｂ 剛体部
１１ 加圧手段
１１Ｃ ばね部材（中央部）
１１Ｒ，１１Ｌ ばね部材（端部）
９１ 現像ローラ（現像剤担持体）
１００ 画像形成装置
２１０Ｃ 中央部
２１０Ｒ，２１０Ｌ 端部
２１０ａ１ 一端部
ｄ 間隙

Claims (5)

1. 電子写真方式の画像形成装置に設けられ、該画像形成装置に備わる無端ベルト状の感光体に現像剤を供給して前記感光体上に形成される静電潜像を現像するための現像剤担持体を備えた現像装置において、
   前記感光体を介して前記現像剤担持体と対向する位置に感光体裏当て部材を備え、
   前記感光体裏当て部材は、前記現像剤担持体に向かって前記感光体を押圧するように設けられ、
   前記感光体裏当て部材による押圧力は、前記感光体の進行方向に対して略垂直方向に沿った位置に応じて大きさが異なることを特徴とする現像装置。
2. 前記感光体裏当て部材は、前記感光体と当接する摺動部と、前記現像装置の本体側に取り付けられて前記摺動部を保持する剛体部とを備えていることを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
3. 前記感光体裏当て部材は、前記摺動部と前記剛体部との間に隙間を設けた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. 前記摺動部の前記感光体の進行方向に沿った長さは、前記感光体の進行方向に対して略垂直な方向に沿った位置に応じて長さが異なることを特徴とする請求項１から３のうちの何れか一項に記載の現像装置。
5. 静電潜像が形成される無端ベルト状の感光体を備えるとともに、前記感光体に現像剤を供給して前記感光体上に形成される静電潜像を現像するための現像剤担持体を具備する現像装置を備えた電子写真方式により画像形成を行う画像形成装置において、
   前記現像装置として、請求項１から４のうちの何れか一項に記載の現像装置を備えることを特徴とする画像形成装置。