JP2013109073A - 現像装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、現像剤担持体上のトナーに対するストレスを低減し、微小化や荷電の低下による印刷画像の白紙部に地汚れの発生や画像ノイズの発生を抑制して良好な画像を得られる現像装置を提供する。
【解決手段】回転することで像担持体２に現像剤Ｔを供給する現像剤担持体４５と、現像剤担持体の表面４５ａに接触し、少なくとも同表面上の現像剤Ｔの層厚を規制する規制部材４４を有し、規制部材と現像剤担持体との接触箇所Ｐを、現像剤担持体を軸線方向から見て同現像剤担持体の回転中心で垂直と水平な直線Ｌ１、Ｌ２が交わることで区分される象限のうち、現像剤担持体の反時計回り方向から見て、第２象限Ａに配置した。
【選択図】図２

Description

本発明は、電子写真方式の画像形成装置で用いる現像装置及びこれを備えた画像形成装置に関する。

電子写真方式の画像形成装置では、像担持体上に形成される潜像に現像剤となるトナーを静電的に吸着させることで可視像化している。現像装置は、像担持体にトナーを供給する現像剤担持体と、現像剤担持体にトナーを供給する現像剤供給部材と、現像剤担持体に供給されたトナーの層厚を規制する規制部材を備えている。例えば、特許文献１では、現像剤担持体に、現像剤供給部材と規制部材となるトナー供給ローラと層厚規制ローラをそれぞれ圧接させることで、現像剤担持体に対するトナーの供給と層厚を規制している。

特許文献１の構成では、現像剤担持体の表面にトナー供給ローラと層厚規制ローラとがそれぞれ圧接しているため、現像剤担持体に対する圧接箇所が複数箇所となり、現像剤担持体上のトナーに対するストレスが多くトナー劣化が促進され、トナーの荷電は低下して粒径が微小化する。このため、画像形成装置での印刷枚数が増えると、トナーの荷電低下で印刷画像の白紙部に地汚れの発生や、微粉蓄積で現像剤担持体に異物が付着し、画像ノイズとなることが懸念される。
本発明は、現像剤担持体上のトナーに対するストレスを低減し、微小化や荷電の低下による印刷画像の白紙部に地汚れの発生や画像ノイズの発生を抑制して良好な画像を得られる現像装置及び画像形成装置を提供することを、その目的とする。

本発明に係る現像装置は、回転することで像担持体に現像剤を供給する現像剤担持体と、現像剤担持体の表面に接触し、少なくとも同表面上の現像剤の層厚を規制する規制部材を有し、規制部材と現像剤担持体との接触箇所が、現像剤担持体を軸線方向から見て同現像剤担持体の回転中心で垂直と水平な直線が交わることで区分される象限のうち、現像剤担持体の反時計回り方向から見て、第２象限に配置されていることを特徴としている。

本発明によれば、現像剤担持体に接触する部材が１つになるともに、接触部位が現像剤担持体の反時計回り方向から見て第２象限に配置したので、現像剤担持体上のトナーに対するストレスが低減するとともに、十分な現像剤を現像剤担持体に供給することができるので、微小化や荷電の低下による印刷画像の白紙部に地汚れの発生や画像ノイズの発生を抑制して良好な画像を得られる現像装置及び画像形成装置を提供するができる。

本発明に係る画像形成装置の一形態を示す要部構成図。 本発明に係る現像装置の第１の実施形態の構成を示す拡大図。 本発明に係る現像装置の第２の実施形態の主要部の構成を示す拡大図。 本発明に係る現像装置の第３の実施形態の主要部の構成を示す拡大図。 本発明に係る現像装置の第４の実施形態の主要部の構成を示す拡大図。 本発明に係る現像装置の第５の実施形態の主要部の構成を示す拡大図。 本発明に係る現像装置の第６の実施形態の主要部の構成を示す拡大図。 本発明に係る現像装置の第７の実施形態の主要部の構成を示す拡大図。

本発明の特徴は、現像剤担持体に接触する部材を従来構成に比べて少なくすることで、現像剤担持体上の現像剤となるトナーに対するストレスを軽減するものである。

以下、図を参照して本発明の実施の形態を説明する。最初に画像形成装置の全体構成と動作を説明し、そのあとに現像装置の各形態について説明する。各実施の形態において、同一の機能もしくは形状を有する部材や構成部品等の構成要素については、判別が可能な限り同一符号を付すに留め、先の説明との重複説明は極力省略する。

図１を用いて、均一に帯電された像担持体に光書き込み手段から光を照射して静電潜像を形成し、この静電潜像を本発明にかかる現像装置で可視像化しさらに記録媒体に転写して記録画像を得る画像形成装置の一例としてカラー画像形成装置の例を説明する。

カラー画像形成装置は、複数のローラに巻き掛けられた無端状の中間転写体となる中間転写ベルト７に沿って、この中間転写ベルト７の移動方向（搬送方向）の上流側から順に、複数の画像形成プロセス部１７Ｋ、１７Ｍ、１７Ｙ、１７Ｃが配列された、所謂タンデムタイプといわれるものである。

画像形成プロセス部１７Ｃは、本例では、帯電装置３、現像装置４、クリ−ニング装置１４と像担持体としてのドラム状の感光体２を一体に支持し、画像形成装置本体１００に着脱自在であるプロセスカ−トリッジ１として構成されている。なお、プロセスカ−トリッジ１は本例のように必ずしも帯電装置３、現像装置４、クリ−ニング装置１４と感光体２を一体に支持したプロセスカートリッジとして構成される必要はなく、少なくとも現像装置４と感光体２を含む構成であればよい。

画像形成プロセス部１７Ｋは黒、画像形成プロセス部１７Ｍはマゼンタ、画像形成プロセス部１７Ｙはイエロー、画像形成プロセス部１７Ｃはシアン、の各画像を形成するもので、これら各画像形成プロセス部は形成する画像の色が異なるだけで、内部構成は各画像形成部とも共通である。

画像形成プロセス部１７Ｃでは、感光体２の周囲に、感光体２の表面に帯電処理を行う帯電装置３、感光体２の表面に露光装置６からのレーザ光の照射を受けて露光されて形成された静電潜像を可視化する現像装置４、各画像形成プロセス部における感光体２上でそれぞれ現像されたトナー像を中間転写ベルト７上に重ね合わせ転写する１次転写装置８、転写後の残トナーをクリーニングする感光体のクリーニング装置１４等が配置されている。クリーニング装置１４はクリーニングブレード１３、回収トナー搬送スクリュー５等を有している。

図１中、中間転写ベルト７の右端部には、中間転写ベルト７上の色重ねトナー像を、記録媒体となる用紙１０上に一括転写する２次転写装置１１が配置されている。用紙１０は給紙部５０にストックされており、ここから１枚分離されて給紙経路を上方に向けて送り出され、２次転写装置１１と中間転写ベルト７の間の形成される２次転写部でトナー像を転写されてから、定着装置１２を通過する際に定着されて、画像形成装置本体１００の上部に形成された排紙台１５へ送り出される。なお、定着装置１２の直後の用紙経路は反転搬送経路に分岐していて、両面画像形成モード時には、この反転搬送経路をたどり、再度２次転写装置１１を経由して裏面を転写されてから排紙される。中間転写ベルト７の回転下流方向には、２次転写後の中間転写ベルト７の表面に残留するトナーを除去回収するベルトクリーニング装置９が配置されている。
（第１の実施形態）
図２は本発明の実施形態に係る現像装置４を含むプロセスカートリッジ１を現像剤担持体（以下、現像ローラという。）４５の軸線方向から見た断面図である。図２に示す現像装置４は、現像剤収容室４１と現像剤供給室４２とが仕切り壁４３で区切られて２分割されている。仕切り壁４３は、その中央部に現像剤収容室４１と現像剤供給室４２に連通する開口部４３ａを設けられている。この開口部４３ａより現像剤収容室４１内の現像剤となるトナーＴが現像剤供給室４２内に補給（供給）される。

現像剤供給室４２内には、現像ローラ４５と、現像ローラ４５の表面４５ａに接触する規制部材４４が配置されている。現像ローラ４５には感光体２との間に電界を形成させるための現像バイアスが印加されている。本形態において、現像ローラ４５は反時計回りの方向に回転し、表面４５ａに保持したトナーＴを規制部材４４および感光体２との対向位置へと搬送する。本形態において、規制部材４４はブレード部材で構成されていて、そその自由端４４ａを現像ローラの表面４５ａに所定の押圧力で当接させたもので、その押圧下を通過したトナーＴを薄層化するとともに摩擦帯電によってトナーＴに電荷を付与する機能を備えている。この規制部材４４には摩擦帯電を補助するために、現像バイアスに対してトナー帯電極性と同方向にオフセットさせた値の規制バイアスが印加される。感光体２は時計回り方向に回転している。従って現像ローラ４５の表面４５ａは感光体２との対向位置において感光体２の進行方向と同方向に移動する。規制部材４４で薄層化と帯電されたトナーＴは、現像ローラ４５の回転によって感光体２との対向位置へ搬送され、現像ローラ４５に印加された現像バイアスと感光体２上の静電潜像によって形成される潜像電界に応じて、感光体２の表面２ａに移動し現像される。感光体２上に現像されずに現像ローラ４５上に残されたトナーが再び現像剤供給室４２へ戻る部分には、接触シート４６が弾性部材４７の弾性力によって現像ローラの表面４５ａに当接して設けられており、トナーが現像装置４の外部に漏れ出ないように封止している。

本形態では、従来用いていたトナー供給ローラを用いることなく、規制部材４４だけを現像ローラの表面４５ａに当接させているが、単に規制部材４４を現像ローラの表面４５ａに当接させるだけでは、現像ローラ４５に対するトナー供給が不十分になり、現像ローラの表面４５ａに充分なトナー層が形成され難く、画像欠損が発生することが懸念される。このため、規制部材４４と現像ローラの表面４５ａとの接触箇所Ｐを、現像ローラ４５を軸線方向から見て反時計回る方向に移動する際の、符号Ａで示す第２象限に配置した。つまり現像ローラ４５の回転中心Оで交差する垂直と水平な直線Ｌ１、Ｌ２を引き、４つの区分される領域のうち、左上の領域である第２象限（Ａ）内において、規制部材４４の自由端４４ａを現像ローラ４５の表面４５ａに接触させて配置した。

このような配置構成とすることで、図２に破線で示す現像ローラ４５の上部が開放状態になり、トナーＴの自重により、現像ローラ４５にトナーＴを十分に供給できるようになる。また、現像ローラ４５の反時計り方向への移動に伴いトナーＴも同方向に移動しようとするが、規制部材４４により規制されるため、規制されたトナーＴは、規制部材４４と現像ローラの表面４５ａで形成された空間Ｓに堆積することになる。しかし現像ローラ４５の反時計り方向への移動は継続しているため、空間Ｓ内のトナーＴが規制部材４４によって押し返されて現像ローラ４５の回転方向とは反対方向へ戻る流れＲが生じるため、規制後のトナーＴを充分に規制前のトナーＴと混合することができる。

このように現像ローラ４５に接触する部材が規制部材４４の１つになるので、現像ローラ４５上のトナーＴに対するストレスが低減し、微小化や荷電の低下による印刷画像の白紙部に地汚れの発生や画像ノイズの発生を抑制して良好な画像を得ることができる。また、規制部材４４と現像ローラの表面４５ａとの接触箇所Ｐを第２象限に配置することで、現像ローラ４５に対するトナー供給を十分に行えるので、トナー不足によるトナー層のばらつきが低減し、画像欠損の発生がなくなり、良好な画像を得ることができる。
（第２の実施形態）
本形態は、図３に示すように、現像剤供給室４２内において、仕切り壁４３の開口部４３ａから落下して供給されるトナーＴを貯蔵する空間Ｓ１を、現像ローラ４５の上部のみに形成した。すなわち、第１の実施形態に対して、現像ローラ４５の位置を、トナーＴの供給方向と交差する側に位置する現像剤供給室４２の壁面４２ａよりで、仕切り壁４３の開口部４３ａの下方に配置し、壁面４２ａと規制部材４４と現像ローラ４５の表面４５ａの上部によって、現像剤供給室４２内にトナーＴを貯蔵する空間Ｓ１を形成するように各部の位置を配置した。

このような構成とすることで、現像ローラ４５の上部近傍のトナーＴは、直接に現像ローラ４５の上側に供給され、第１の実施形態に比べて、現像ローラ４５の側面部、すなわち、壁部４２ａと現像ローラの表面４５ａとの間の空間Ｓ２へ回りこみや滞留を抑制することができる。このため、現像ローラ４５に対するトナー供給量を充分に確保することができ、現像ローラの表面４５ａに充分なトナー層を形成して画像欠損の発生を防止して良好な画像を得ることができる。
（第３の実施形態）
本形態は、図４に示すように、現像剤供給室４２内において、現像ローラ４５の上部に形成される空間Ｓ１にトナーＴを攪拌するように回転するパドルなどの攪拌部材４８を配置した。このように攪拌部材４８を配置すると、空間Ｓに溜まって空間Ｓ１へ戻される規制後のトナーＴをより効率的に混合することができる。また、空間Ｓに溜まって戻される規制後のトナーＴを効率的に混合することによって、規制近傍に停滞し、更には、再度規制部となる規制部材４４と現像ローラの表面４５ａとの接触箇所ＰにトナーＴが搬送されることで、よりトナーＴの劣化促進されることなく、充填された全体のトナーＴが均一に緩和されて劣化が進むことになり、トナーＴの耐久性が向上する。
（第４の実施形態）
本形態は、図５に示すように、現像剤供給室４２内において、規制部材４４の位置を、接触箇所Ｐを通る鉛直線Ｌ３よりも現像ローラ４５の回転方向の下流側に配置した。具体的には、規制部材４４の自由端４４ａと反対側の基端４４ｂの位置を、上記実施形態に対して鉛直線Ｌ３を基準にして線対称に配置した。なお、必ずしも線対称にする必要は無く、基端４４ｂが鉛直線Ｌよりも図５中左側に位置する現像ローラ４５の回転方向の下流側に配置されていれば良い。

このような構成とすると、基端４４ｂが鉛直線Ｌ３よりも図５中右方側に位置する場合に比べて、現像ローラの表面４５ａと規制部材４４とで形成される角度θ１が広くなるので、現像ローラ４５の上部の空間Ｓ１を広くできるとともに、空間Ｓ内における現像ローラ４５の回転方向に移動するトナーＴと逆方向（戻り方向の流れＲ）に移動するトナーＴとの干渉が低減し、空間Ｓ内でのトナーＴの流れがよりスムーズになり、規制後のトナーＴをより効率的に混合することができる。このため、規制近傍に停滞し、更には、再度規制部となる接触箇所ＰにトナーＴが搬送されることで、よりトナーＴが劣化促進されることなく、充填された全体のトナーが均一に緩和されて劣化が進むことになり、トナーＴの耐久性が向上する。
（第５の実施形態）
本形態は、図６に示すように、規制部材４４と現像ローラ４５の表面４５ａの接触箇所Ｐを、現像ローラ４５と感光体２の表面２ａとの接触箇所Ｐ２に対して、現像ローラ４５の回転中心Ｏを間に挟んで反対側に配置するとともに、現像ローラ４５の回転方向に対する第２象限Ａに配置した。

本発明では、従来から使用していたトナー供給ローラを用いないので、現像ローラ４５と感光体２との接触により現像ローラ４５が軸線方向において撓むことがある。このため、規制部材４４と現像ローラ４５の表面４５ａの接触箇所Ｐを現像ローラ４５と感光体２との接触箇所Ｐ１に対して現像ローラ４５の回転中心Ｏを間に挟んで対向する側に配置することで、トナーＴに対するストレスを軽減しながら、規制部材４４と現像ローラ４５との接触圧により現像ローラ４５の軸方向への撓みを抑制することができ、トナー層厚ムラをより低減することができる。このため、現像ローラ４５上のトナーＴに対するストレスが低減し、微小化や荷電の低下による印刷画像の白紙部に地汚れの発生や画像ノイズの発生を抑制しつつも、静電潜像を良好に現像することができるので、より良好な画像を得ることができる。
（第６の実施形態）
本形態は、図７に示すように、規制部材を、円筒形状のローラ部材で構成された規制部材４４０とした。規制部材４４０は回転自在であって、現像ローラ４５の表面４５ａにその表面４４０ａが接触するとともに、当該接触箇所Ｐが第２象限に位置するように配置されている。本形態では、現像ローラ４５の表面４５ａと規制部材４４０の表面４４０ａで形成される空間Ｓにおいて戻り方向へのトナーの流れＲを発生させるために、規制部材４４０は、現像ローラ４５との対向領域において現像ローラ４５の回転方向と逆方向に回転駆動するように構成されている。規制部材４４０は、トナー供給ローラのように弾性を有するものでは無く、表面４４０ａが平滑に形成された金属製のローラ部材で構成されている。

このように規制部材４４０をローラ部材で構成とすると、規制部材をブレード部材で構成する場合に比べて、空間Ｓでのトナー流れがスムーズになるとともに、規制部材４４０が回転することでさらにトナーの流れか良くなり、規制後のトナーＴをより効率的に混合することができる。このため、規制近傍に停滞し、更には、再度規制部となる接触箇所ＰにトナーＴが搬送されることで、よりトナーＴが劣化促進されることなく、充填された全体のトナーが均一に緩和されて劣化が進むことになり、トナーＴの耐久性が向上する。
（第７の実施形態）
本形態は、図８に示すように、現像剤供給室４２内において、規制部材４４を現像ローラ４５の回転方向に複数配置した。本形態では、回転方向の上流側に位置する規制部材４４１を第１の規制部材とし、下流側に位置する規制部材４４２を第２の規制部材とした。

第１の規制部材４４１は、現像ローラ４５の表面４５ａ上のトナーの層厚を規制するためのもので、第２の規制部材４４２は、第１の規制部材４４１で層厚を規制されたトナーＴを摩擦帯電するものである。第１の規制部材４４１と第２の規制部材４４２は、共にブレード部材で構成されていて、その自由端４４１ａ、４４２ａは、現像ローラ４５の表面４５ａに第２象限で接触するように配置されている。また、第２の規制部材４４２の自由端４４２ａと現像ローラ４５の表面４５ａとの接触箇所Ｐ３での接触圧は、第１の規制部材４４１の自由端４４１ａと現像ローラ４５の表面４５ａとの接触箇所Ｐ２での接触圧よりも低く設定されている。これは、第２の規制部材４４２の自由端４４２ａと現像ローラ４５の表面４５ａとの接触箇所Ｐ３に搬送されるトナーＴは、既に第１の規制部材４４１の自由端４４１ａによって層厚が規制されているので、その総量少なく、第２の規制部材４４２が接触していれば摩擦帯電するためである。第１の規制部材４４１の自由端４４１ａと現像ローラ４５の表面４５ａとの接触圧は、トナーＴを一定の層厚に規制するため、第２の規制部材４４２の自由端４４２ａと現像ローラ４５の表面４５ａとの接触圧よりも強めに設定するのが望ましい。

このような構成によると、先の実施形態のように、１つの規制部材４４、４４０を用いる場合に比べて帯電と層厚規制という２つの機能を１つの部材で図ろうとすると、現像ローラ４５に対する接触圧を強くしなければならないが、層厚規制用と帯電用の２つの部材を設け、これら規制部材４４１，４４２と現像ローラ４５の接触箇所Ｐ２、Ｐ３を第２象限に配置することで、１つの接触箇所に対する接触圧を軽減しつつも、充分にトナーＴを摩擦帯電することができるので、感光体２上の静電潜像を良好に現像することができ、良好な画像を形成することにつながる。

２ 像担持体
４２ 現像剤供給室
４２ａ 壁面
４４ 規制部材（ブレード部材）
４４ａ 自由端側
４４ｂ 基端側
４５ 現像剤担持体
４５ａ 現像剤担持体の表面
４８ 攪拌部材
４４０ 規制部材（ローラ部材）
４４０ａ 規制部材の表面
４４１ 第１の規制部材
４４２ 第２の規制部材
Ａ 第２象限
О 回転中心
Ｐ 規制部材と現像剤担持体との接触箇所
Ｐ１ 現像剤担持体と像担持体との接触箇所
Ｌ１ 垂直な直線（垂直方向に通る直線）
Ｌ２ 水平な直線
Ｌ３ 鉛直方向に通る直線
Ｓ１ 現像剤を貯蔵する空間
Ｔ 現像剤

特開２００２−０１４５２６号公報

Claims (10)

1. 回転することで像担持体に現像剤を供給する現像剤担持体と、
   前記現像剤担持体の表面に接触し、少なくとも同表面上の現像剤の層厚を規制する規制部材を有し、
   前記規制部材と前記現像剤担持体との接触箇所が、前記現像剤担持体を軸線方向から見て同現像剤担持体の回転中心で垂直と水平な直線が交わることで区分される象限のうち、前記現像剤担持体の反時計回り方向から見て、第２象限に配置されていることを特徴とする現像装置。
2. 回転することで像担持体に現像剤を供給する現像剤担持体と、
   前記現像剤担持体の表面に接触し、少なくとも同表面上の現像剤の層厚を規制する規制部材を有し、
   前記規制部材と前記現像剤担持体との接触箇所が、前記現像剤担持体を軸線方向から見て同現像剤担持体の回転中心を垂直方向に通る直線よりも、前記現像剤担持体の回転方向下流側に配置されていることを特徴とする現像装置。
3. 前記現像剤担持体は、前記現像剤が供給される現像剤供給室内における、前記現像剤の供給方向と交差する側に位置する壁面よりに配置されていて、
   前記現像剤供給内には、前記現像剤担持体の表面と前記規制部材と前記壁面によって、前記現像剤を貯蔵する空間が形成されていることを特徴とする請求項１または２記載の現像装置。
4. 前記現像剤供給室内における、前記現像剤担持体よりも現像剤の供給側に、前記現像剤を攪拌する攪拌部材を配置したことを特徴とする請求項３記載の現像装置。
5. 前記規制部材はブレード部材であり、その基端側が固定され、その自由端側が現像剤担持体の表面に接触に接触しており、前記基端側が、前記自由端と前記現像剤担持体との接触箇所を鉛直方向に通る直線よりも、前記現像剤担持体の下流側に配置されていることを特徴とする請求項１ないし４の何れか１つに記載の現像装置。
6. 前記規制部材は、その表面が平滑性を有するローラ部材で構成されていることを特徴とする請求項１ないし４の何れか１つに記載の現像装置。
7. 前記ローラ部材は回転自在であることを特徴とする請求項６記載の現像装置。
8. 前記規制部材と前記現像剤担持体との接触箇所が、前記現像剤担持体と前記像担持体との接触箇所と、前記現像剤担持体の回転中心を間にして対向するように配置されていることを特徴とする請求項１ないし７の何れか１つに記載の現像装置。
9. 前記規制部材が、層厚規制用の第１の規制部材と、摩擦帯電用の第２の規制部材とを有し、第１と第２の規制部材が、前記現像剤担持体の回転方向に並んで配置されていることを特徴とする請求項１ないし８の何れかに記載の現像装置。
10. 請求項１ないし９の何れか１つに記載の現像装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。

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