JP2016018125A - 現像装置、画像形成装置、及びプロセスカートリッジ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】現像装置2において、現像ローラ3と感光体とが対向する現像領域に対して現像ローラ3の表面移動方向下流側に配置され、現像ローラ3の表面との間に隙間を形成するギャップ形成部材であるギャップ部材112を備え、ギャップ部材112は現像ケーシングであるケーシング121とは別部材であり、軸方向について、ギャップ部材112の軸方向の端部と、この端部に対して軸方向外側に位置するケーシング121の一部であるギャップ調整軸方向端部対向部120との境目である境目部4が、マグネットローラ3bの軸方向の端部よりも軸方向内側に位置している。
【選択図】図1
Description
一方、ケーシングギャップ領域におけるギャップが狭すぎると、現像領域を通過した現像剤の全量がケーシングギャップ領域を通過することが出来ず、現像剤が溢れてしまうおそれがある。
このとき、現像装置の量産性を考慮した場合に、ケーシングギャップ領域は現像スリーブの軸方向にある程度の長さを持つため、量産機の全てにおいてケーシングギャップ領域のギャップを軸方向の全域に渡って所定の範囲の隙間とすることは困難である。
この構成であれば、ギャップ形成部材と現像スリーブとのギャップが軸方向の全域に渡って所定の範囲の隙間となるように、ケーシングに対するギャップ形成部材の組み付け位置を任意に調節することができる。これにより、軸方向の全域に渡ってケーシングギャップ領域のギャップを所定の範囲とすることが可能となる。
図2は、本発明を適用可能な画像形成装置としての複写機500の概略構成を説明する構成図である。複写機500はプリンタ部100、これを載せる給紙装置200、プリンタ部100の上に固定されたスキャナ300等を備えている。また、このスキャナ300の上に固定された原稿自動搬送装置400等も備えている。
図3は、四つの画像形成ユニット20(Y,M,C,K)のうちの一つが備える現像装置2を図2の紙面手前から見た拡大断面図である。また、図4は、現像装置2を、図2の紙面手前側の斜め上方から見た斜視図であり、図5は、図4に示す現像装置2から現像ローラ上カバー220を取り外した状態の斜視図である。以下、図2及び図3中の紙面に直行する方向を「軸方向」と呼び、図2及び図3における紙面手前側を「軸方向手前側」、紙面奥側を「軸方向奥側」と呼ぶ。
感光体1は図2中の反時計回り方向に回転しながら、その表面を帯電装置により帯電される。帯電された感光体1の表面は露光装置である光書込ユニット21より照射されたレーザー光により静電潜像を形成され、この静電潜像に現像装置2からトナーを供給され、トナー像が形成される。
現像ローラ3の感光体1との対向部である現像領域から表面移動方向下流側には、現像領域を通過した現像済みの現像剤を回収し、回収した回収現像剤を供給スクリュ8と同方向に搬送する回収搬送部材としての回収スクリュ6を備えている。供給スクリュ8を備えた供給搬送路9は現像ローラ3の横方向に、回収スクリュ6を備えた回収搬送路7は現像ローラ3の下方に並設されている。
供給搬送路9と攪拌搬送路10とは仕切り部材としての第一仕切り壁133によって仕切られている。第一仕切り壁133の供給搬送路9と攪拌搬送路10とを仕切る箇所は図中手前側と奥側との軸方向両端は開口部となっており、供給搬送路9と攪拌搬送路10とが連通している。
図3に示すように、供給搬送路9と回収搬送路7とも第一仕切り壁133によって仕切られているが、第一仕切り壁133の供給搬送路9と回収搬送路7とを仕切る箇所には開口部を設けていない。すなわち、供給搬送路9と回収搬送路7との間で現像剤を直接受け渡す経路は設けられていない構成である。
現像後の現像剤は回収搬送路7にて回収を行い、軸方向手前側に搬送され、第二仕切り壁134における非画像領域部に設けられた不図示の回収下流側端部開口部を通過して、攪拌搬送路10へ供給される。なお、攪拌搬送路10における現像剤搬送方向上流側端部(軸方向手前側端部)付近で攪拌搬送路10の上側に設けられたトナー補給口201から攪拌搬送路10にトナーが補給される。
攪拌搬送路10から現像剤の供給を受けた供給搬送路9では、現像ローラ3に現像剤を供給しながら、供給スクリュ8の搬送方向下流側(軸方向手前側)に現像剤を搬送する。そして、現像ローラ3に供給された現像剤のうち、現像領域を通過して現像に用いられた現像剤は回収搬送路7に送られる。一方、現像に用いられず供給搬送路9の搬送方向下流端まで搬送された余剰現像剤は、第一仕切り壁133における軸方向手前側端部近傍に設けられた不図示の供給下流側端部開口部から攪拌搬送路10に供給される。
そして、攪拌搬送路10では、上流側端部で供給された余剰現像剤と、回収現像剤と、トナー補給口201から供給されたトナーとを攪拌しながら攪拌スクリュ11の搬送方向下流側端部(軸方向奥側端部)に向けて搬送する。攪拌搬送路10における攪拌スクリュ11の搬送方向下流側端部に到達した現像剤は、第一仕切り壁133に設けられた不図示の攪拌下流側端部開口部を通って供給搬送路9に供給される。
以上のような一連のプロセスは、他の三つの画像形成ユニット20(M,C,K)についても同様である。
中間転写ユニット17は、中間転写ベルト110やベルトクリーニング装置90等を有している。また、張架ローラ14、駆動ローラ15、二次転写バックアップローラ16、四つの一次転写バイアスローラ62(Y,M,C,K)等も有している。中間転写ベルト110は、張架ローラ14を含む複数のローラによってテンション張架されている。そして、図示しないベルト駆動モータによって駆動される駆動ローラ15の回転によって図2中の時計回り方向に無端移動する。
中間転写ユニット17の図中下方には、二本の紙搬送張架ローラ23によって紙搬送ベルト24を張架している二次転写装置22が設けられている。紙搬送ベルト24は、少なくとも何れか一方の紙搬送張架ローラ23の回転駆動に伴って、図中反時計回りに無端移動する。二本の紙搬送張架ローラ23のうち、図中右側に配設された一方のローラは、中間転写ユニット17の二次転写バックアップローラ16との間に、中間転写ベルト110及び紙搬送ベルト24を挟み込んでいる。この挟み込みにより、中間転写ユニット17の中間転写ベルト110と、二次転写装置22の紙搬送ベルト24とが接触する二次転写ニップが形成されている。
二次転写ニップでは、中間転写ベルト110上の四色トナー像に同期するように後述するレジストローラ対49によって送り込まれた転写紙に対して、二次転写電界やニップ圧の影響を受けた四色トナー像が二次転写される。なお、二次転写手段としては、ローラ部材に二次転写バイアスを印加する二次転写方式に代えて、転写紙を非接触でチャージさせるチャージャを設ける方式としてもよい。
図3、図4及び図5に示すように、現像装置2は、ケーシング121と、搬送路上部カバー230と、現像ローラ上カバー220と、奥側端部側板250と、手前側端部側板240とによって内部に現像剤を収容する現像ハウジングを形成する。
すなわち、このようなハイエンド機では、一台の現像装置2に400〜800[g]の二成分現像剤を収容する必要が有る。この量の現像剤を収容するケーシング121がプラスチック製では、帯電した現像剤の電荷がケーシング121をチャージアップさせ、これが画像上の不具合を引き起こすことがある。
また、複写機500ように現像装置2の下方に中間転写ベルト110が位置している構成では、チャージアップしたケーシング121が中間転写ベルト110上に転写されたトナー像との間で電気的な力が働くおそれがある。このような電気的な力が働くと、トナー増を乱して画像上チリやかすれとなって現れることがある。
このような気流を発生させることにより、現像ローラ3の保持力から遊離してしまった現像剤も、現像装置2内に向かう気流に乗せることで、現像装置2の外へ飛散させることなく現像装置2内に回収することが可能となる。
上述した現像装置2内に向かう気流(以下、「吸い込み気流」という。)は、現像ローラ3に保持されて搬送される現像剤の磁気ブラシの流れによって生じる。しかし、この磁気ブラシとケーシング121との間が広すぎると、ケーシングギャップ領域の全域で吸い込み気流を生じさせることができなくなり、現像剤の飛散を抑制する効果が十分に得られなくなる。
これは、現像剤の流れにより、磁気ブラシの表面近傍には現像剤の移動方向と同じ方向の気流が生じるが、この気流により現像装置2の内部の圧力が上昇するため、上昇した圧力が磁気ブラシとケーシング121との隙間から抜けてしまうためである。よって、吸い込み気流による現像剤の飛散抑制効果を得るためには、現像剤の磁気ブラシとケーシング121が接触していることが望ましい。
さらに、本実施形態の現像装置2ではケーシング121にはアルミニウムの押し出し材を用いているが、アルミニウムの押し出し材は加工精度上、寸法を決めるのが難しいという問題もある。
一方、上記クリアランスが狭すぎると、回転する現像剤搬送スクリュとケーシング121の内壁面との間に現像剤が挟まれ、加圧されることで、凝集や固着を生じてしまう。さらに、クリアランスが全くなくなる、すなわち、現像剤搬送スクリュがケーシング121の内壁面に接触する状態となると、回転する現像剤搬送スクリュがケーシング121の内壁面をこすって、破損等の種々の不具合を引き起こすことは自明である。
特に、近年の画像形成装置にて省エネ化が求められるにつれ、画像形成装置で最もエネルギを消費する定着プロセスで必要な熱量を下げるため、トナーの低融点化が進められている。その結果、現像装置2の軸受部での発熱があると、トナーの凝集、固着が発生しやすくなるため、軸受部での負荷トルクは極力抑えることが求められる。
図1の現像ローラ3の表面上のクロスハッチングとした領域は、現像剤を搬送するための凹凸加工が施された現像剤担持搬送領域3cである。また、図1中の現像剤担持搬送領域3cよりもの軸方向両端外側の破線は、現像スリーブ3aの内側に配置されたマグネットローラ3bの軸方向の両端部を示している。
また、ギャップ部材112をギャップ部材固定部113に固定するときには、境目部4の全体が空間とならないように、後述するスポンジシール部材13を挟むように配置する。
図13は、参考構成例の現像装置2の境目部4におけるケーシングギャップ領域近傍の拡大断面図である。
しかし、図13に示すように、境目部4ではスポンジシール部材13と現像ローラ3との間に隙間(以下、「境目部ギャップG3」とよぶ)が形成されている。
図7に示す参考構成の現像装置2は、境目部4は着磁領域よりも外側であるため、境目部ギャップG3を形成する部分の現像ローラ3の表面には現像剤は担持されず、隙間が形成されたままの状態となる。
しかし、このような入口シール5を設けても境目部ギャップG3から現像剤が漏れ出ることを十分に抑制することが出来なかった。これは以下の理由による。
図14に示すように、段差が生じる限り、ギャップ部材112、ギャップ調整軸方向端部対向部120及びスポンジシール部材13の三つの部材と入口シール5との間には図14中の「β」で示す隙間が生じてしまう。
そして、このような隙間があると、境目部ギャップG3を通過して、入口シール5の位置まで到達した現像剤は、図14中の「β」で示すような隙間を通過して、現像装置2の外部へと漏れ出てしまう。
図15は、本実施形態の現像装置2における各部の軸方向の長さの説明図である。
これにより、ギャップ部材112により最適化されたケーシングギャップG1が、現像剤が搬送される現像剤担持搬送領域3c全域に渡って保証される。
一方、端部ギャップG2のうち着磁領域よりも軸方向外側と対向する範囲では、端部ギャップG2ものはなく、現像装置2内の現像剤が端部ギャップG2を通過して端部ギャップG2の出口まで到達するおそれがある。端部ギャップG2の出口まで到達した現像剤は、境目部4をまたぐように、ギャップ部材112とギャップ調整軸方向端部対向部120との感光体1と対向する側の面に貼り付けた入口シール5によって漏れ出ることが防止される。
同様に印刷領域の中心から見て、現像剤担持搬送領域3cの長手方向端部までの長さ(L2/2)は、167[mm]であり、着磁領域の長手方向端部までの長さ(L4/2)は、175[mm]である。さらに、印刷領域の中心から見て、現像ローラ3の長手方向端部までの長さ(L5/2)は、185[mm]である。
そして、上述した境目部4を着磁領域の範囲内に収める構成は、回収搬送路7における現像剤の搬送方向下流側端部よりも上流側端部に適用する方かより効果が高いと考えられる。これは以下の理由による。
よって、設計上の都合等により、ギャップ部材112の長手方向の両端部の内の一方の端部の境目部4のみを着磁領域の範囲内に収める場合は、長手方向に平行な回収搬送路7の搬送方向上流側となる側の境目部4を着磁領域の範囲内に収めることが望ましい。
(態様A)
内部に配置されたマグネットローラ3b等の磁界発生手段が発生させる磁界の作用により磁性キャリア等の磁性体を含有する現像剤を外周面上に担持して回転する円筒状の現像スリーブ3a等の現像剤担持体と、現像剤担持体の表面に供給する現像剤を収容する三つの現像剤搬送路等の現像剤収容部を形成するケーシング121等の現像ケーシングとを有し、現像剤担持体の外周面上に担持された現像剤中のトナー等の画像形成成分を感光体1等の潜像担持体上に形成された静電潜像に付着させることにより静電潜像を現像する現像装置2等の現像装置において、現像剤担持体と潜像担持体とが対向する現像領域に対して現像剤担持体の表面移動方向下流側に配置され、現像剤担持体の表面との間に隙間を形成するギャップ部材112等のギャップ形成部材を備え、ギャップ形成部材は現像ケーシングとは別部材であり、現像剤担持体の回転軸に平行な軸方向について、ギャップ形成部材の軸方向の少なくとも一方の端部と、この端部に対して軸方向外側に位置する現像ケーシングの一部との境目(境目部4等)が、磁界発生手段の軸方向の端部よりも軸方向内側に位置している。
これによれば、上記実施形態について説明したように、現像領域の下流側における現像剤の飛散と現像剤が溢れることとを抑制しつつ、軸方向端部から現像剤が漏れ出ることを抑制できる、これは以下の理由による。
すなわち、別部材であるので組み付けの際に、ギャップ形成部材と現像剤担持体とのギャップが軸方向の全域に渡って所定の範囲の隙間となるように、現像ケーシングに対するギャップ形成部材の組み付け位置を調節することができる。これにより、現像剤の飛散と現像剤が溢れることとを抑制することができる。
また、軸方向端部から現像剤が漏れ出る不具合について、本発明者らが鋭意検討を重ねたところ、ギャップ形成部材の端部と現像ケーシングの一部との境目と、現像剤担持体の表面との隙間を通過した現像剤が軸方向端部から漏れ出ていることを見出した。
態様Aでは、上記境目が、磁界発生手段の軸方向の端部よりも軸方向内側に位置することで、磁界発生手段の磁力によって現像剤担持体に現像剤が担持される領域内に上記境目が位置することになる。このため、現像剤収容部内の現像剤が、上記境目と現像剤担持体の表面との隙間を通過しようとしたときに、この隙間に作用する磁界発生手段の磁力によって通過しようとする現像剤が現像剤担持体の表面上に保持される。これにより、上記隙間を現像剤が通過することを妨げることができ、上記境目で現像剤が漏れ出ることを抑制することができる。
このように態様Aでは、現像領域の下流側における現像剤の飛散と現像剤が溢れることとを抑制しつつ、軸方向端部から現像剤が漏れ出ることを抑制できる。
態様Aにおいて、現像スリーブ3a等の現像剤担持体の表面には、磁界によって表面上に担持された現像剤を表面移動に伴って搬送するために現像剤との間の摩擦力を高める溝形状等の表面加工を施した現像剤担持搬送領域3c等の摩擦力向上領域が設けられており、摩擦力向上領域はマグネットローラ3b等の磁界発生手段の軸方向の端部よりも軸方向の内側に設けられ、ギャップ部材112等のギャップ形成部材の軸方向の端部は摩擦力向上領域よりも軸方向の外側に位置する。
これによれば、上記実施形態について説明したように、遠心力によって現像剤が飛散することを抑制することが可能となる。なぜなら、遠心力によって現像剤担持体上の現像剤の一部が遊離して飛散してしまうおそれがあるのは、現像剤が担持されて搬送される摩擦力向上領域内である。ここで、ギャップ形成部材の軸方向の端部を摩擦力向上領域よりも軸方向の外側に位置することで、摩擦力向上領域ではギャップ形成部材によってケーシングギャップ領域のギャップを所定の範囲とすることが可能となる。これにより、現像剤担持体の表面上の摩擦力向上領域に担持された現像剤に対して吸い込み気流を作用させて、遠心力によって現像剤が飛散することを抑制することが可能となる。
少なくとも感光体1等の潜像担持体と、潜像担持体表面を帯電させる帯電装置等の帯電手段と、潜像担持体上に静電潜像を形成する光書込ユニット21等の潜像形成手段と、静電潜像を現像する現像手段とを有する複写機500等の画像形成装置において、現像手段として、態様AまたはBの何れかに係る現像装置2等の現像装置を用いる。
これによれば、上記実施形態について説明したように、現像剤の飛散と現像剤が溢れること、及び、現像剤が漏れ出ることを抑制することができるため、現像装置の外に現像剤が出てくることを防止できる。これにより、現像装置の外に出てきた現像剤による異常画像の発生を抑制することができ、画質の向上を図ることができる。また、装置内汚れの発生も抑制することができる。
潜像を担持する感光体1等の潜像担持体と、潜像担持体上の潜像を現像する現像手段とを備える複写機500等の画像形成装置における少なくとも潜像担持体と現像手段とを一つのユニットとして共通の保持体に保持させて画像形成装置本体に対して着脱可能にした画像形成ユニット20等のプロセスカートリッジにおいて、現像手段として、態様Aまたは2の何れかに記載の現像装置2等の現像装置を用いる。
これによれば、上記実施形態について説明したように、現像領域の下流側における現像剤の飛散と現像剤が溢れることとを抑制しつつ、軸方向端部から現像剤が漏れ出ることを抑制できる現像装置の交換性の向上を図ることができる。
1Y イエロー用感光体
1K 黒用感光体
2Y イエロー用現像装置
2 現像装置
3 現像ローラ
3a 現像スリーブ
3b マグネットローラ
3c 現像剤担持搬送領域
4 境目部
5 入口シール
6 回収スクリュ
7 回収搬送路
8 供給スクリュ
9 供給搬送路
10 攪拌搬送路
11 攪拌スクリュ
12 現像ドクタ
13 スポンジシール部材
14 張架ローラ
15 駆動ローラ
16 二次転写バックアップローラ
17 中間転写ユニット
18 排出搬送路
18b 排出スクリュ
20 画像形成ユニット
20Y イエロー用画像形成ユニット
21 光書込ユニット
22 二次転写装置
23 紙搬送張架ローラ
24 紙搬送ベルト
25 定着装置
26 定着ベルト
27 加圧ローラ
30 原稿台
32 コンタクトガラス
33 第一走行体
34 第二走行体
35 結像レンズ
36 読取センサ
42 給紙ローラ
43 ペーパーバンク
44 給紙カセット
45 分離ローラ
46 給紙路
47 搬送ローラ対
49 レジストローラ対
50 手差し給紙ローラ
51 手差しトレイ
52 手差し分離ローラ
53 手差し給紙路
56 排出ローラ
57 スタック部
62 一次転写バイアスローラ
90 ベルトクリーニング装置
100 プリンタ部
110 中間転写ベルト
112 ギャップ部材
113 ギャップ部材固定部
120 ギャップ調整軸方向端部対向部
121 ケーシング
133 第一仕切り壁
134 第二仕切り壁
200 給紙装置
201 トナー補給口
220 現像ローラ上カバー
230 搬送路上部カバー
240 手前側端部側板
250 奥側端部側板
300 スキャナ
400 原稿自動搬送装置
500 複写機
D 現像剤
G1 ケーシングギャップ
G2 端部ギャップ
G3 境目部ギャップ
L1 印刷幅
L2 溝加工幅
L3 ギャップ部材幅
L4 着磁力幅
Claims (4)
- 内部に配置された磁界発生手段が発生させる磁界の作用により磁性体を含有する現像剤を外周面上に担持して回転する円筒状の現像剤担持体と、
該現像剤担持体の表面に供給する現像剤を収容する現像剤収容部を形成する現像ケーシングとを有し、
該現像剤担持体の外周面上に担持された現像剤中の画像形成成分を潜像担持体上に形成された静電潜像に付着させることにより該静電潜像を現像する現像装置において、
上記現像剤担持体と上記潜像担持体とが対向する現像領域に対して該現像剤担持体の表面移動方向下流側に配置され、該現像剤担持体の表面との間に隙間を形成するギャップ形成部材を備え、
該ギャップ形成部材は上記現像ケーシングとは別部材であり、
該現像剤担持体の回転軸に平行な軸方向について、該ギャップ形成部材の軸方向の少なくとも一方の端部と、この端部に対して軸方向外側に位置する該現像ケーシングの一部との境目が、上記磁界発生手段の軸方向の端部よりも軸方向内側に位置していることを特徴とする現像装置。 - 請求項1の現像装置において、
上記現像剤担持体の表面には、磁界によって表面上に担持された現像剤を表面移動に伴って搬送するために現像剤との間の摩擦力を高める表面加工を施した摩擦力向上領域が設けられており、
該摩擦力向上領域は上記磁界発生手段の軸方向の端部よりも軸方向の内側に設けられ、
上記ギャップ形成部材の軸方向の端部は該摩擦力向上領域よりも軸方向の外側に位置することを特徴とする現像装置。 - 少なくとも潜像担持体と、
該潜像担持体表面を帯電させる帯電手段と、
該潜像担持体上に静電潜像を形成する潜像形成手段と、
該静電潜像を現像する現像手段とを有する画像形成装置において、
該現像手段として、請求項1または2の何れかに記載の現像装置を用いることを特徴とする画像形成装置。 - 潜像を担持する潜像担持体と、該潜像担持体上の潜像を現像する現像手段とを備える画像形成装置における少なくとも該潜像担持体と該現像手段とを一つのユニットとして共通の保持体に保持させて画像形成装置本体に対して着脱可能にしたプロセスカートリッジにおいて、
上記現像手段として、請求項1または2の何れかに記載の現像装置を用いたことを特徴とするプロセスカートリッジ。
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