JP2017083810A - 現像装置、画像形成装置およびプロセスカートリッジ - Google Patents
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Abstract
Description
画像形成装置たる複写機の装置本体100の上部には、画像読取装置200が取り付けられている。
図2(a)は、プロセスカートリッジの斜視図であり、図2(b)は、プロセスカートリッジの断面図である。
図2(b)に示すように、プロセスカートリッジ1は、潜像担持体たる感光体10と、感光体10の周囲に配置され、感光体10に作用するプロセス手段としての帯電装置11、現像装置12およびクリーニング装置14などを備えている。プロセスカートリッジ1は、装置本体100に着脱可能に装着されている。感光体10、帯電装置11、現像装置12及びクリーニング装置14がプロセスカートリッジ1としてユニット化されることにより、交換やメンテナンスの作業が容易になる。また、各部材間の位置精度を高精度の維持することができ、形成される画像品質の向上を図ることができる。
図3は、現像装置12の外観を示す斜視図である。
図4は、現像装置12の現像剤収容部内が視認できるように上部ケーシング1211と下部ケーシング1212とを分解した状態を示す斜視図である。
図5は、現像装置12内の現像剤の循環経路を模式的に示す図である。図5中の破線の矢印が現像剤の流れを示し、図5中の実線の矢印が、トナー補給口12eから補給されるトナーの流れを示している。
本実施形態の現像ローラ12aは、現像スリーブ12a2と、現像スリーブ12a2内に固定配置された磁界発生手段たるマグネットローラ12a1とを有している。マグネットローラ12a1は、樹脂に磁性粉を混合してなる円柱状の部材に対し、その周面に着磁処理を施して5つの法線方向の磁束密度のピークである磁極P1〜P5を形成したものである。感光体10と対向する磁極P1は、現像磁極であり、磁極P2は、現像後の現像剤を現像ケース内に搬送するための搬送磁極である。また、磁極P4が、第二の剤収容室V2の現像剤の汲み上げを行う汲み上げ磁極であり、ドクターギャップDGよりも現像ローラ表面移動方向下流側に配置された磁極P5は、規制磁極である。また、磁極P3は、搬送磁極P2と同極性であり、現像スリーブから現像剤を離す剤離れ磁極である。
また、上下方向において、現像ローラ12aの下端と第二搬送スクリュウ12cの頂部との間は若干の隙間を有している。
また、かかる構成においては、ガイド部材12cの上記現像剤搬送方向両端を、上部ケーシング1211の両側壁(上記現像剤搬送方向と直交する壁)の内面に固定せず、この内面に摺接することが好ましい。これは、後述するように、ガイド部材12gの現像ドクタ12d側は、現像ローラ12a表面に担持された現像剤からの圧力により、現像ローラから離れる方向に撓む場合がある。上記現像剤搬送方向(軸方向)の中央部が端部より撓みが大きい場合、ガイド部材12cの上記現像剤搬送方向両端を、上部ケーシング1211の両側壁に固定していると、この両側壁が、内側へ引っ張られ、上部ケーシング部1211が変形するおそれがある。これに対し、ガイド部材12cの上記現像剤搬送方向両端を、上部ケーシング1211の両側壁に固定していない場合は、両側壁が内側へ引っ張られることがなく、上部ケーシング部1211が変形することがない。従って、ガイド部材12cの上記現像剤搬送方向両端を、上部ケーシング1211の両側壁に固定していない方が好ましい。
第二搬送スクリュウ12cは図中時計回りに回転しており、第二の剤収容室V2の現像剤は、第二の剤収容室V2の図中左側の壁面(仕切壁122の壁面)に沿って、第二搬送スクリュウ12cの羽根12c2によって上方に持ち上げられる。図に示すように、羽根12c2から直接力を受けている現像剤の速度は第二搬送スクリュウ12cの外径に近づくほど速くなる。また、第二搬送スクリュウと壁面との間の現像剤に関しては、速度が遅くなる。
図8に示すように、第二搬送スクリュウ12cは、2条スクリュウであり、リード幅をL、外径をDとしたとき、0.25≦(D/L)≦0.5としている。リード幅Lを長くすることにより、羽根12c2を寝かせることができ、羽根12c2により現像剤を良好に持ち上げることができる。その結果、第二搬送スクリュウ12cの羽根12c2により、現像ローラ12aの近傍にまで持ち上げられる現像剤を増やすことができ、汲み上げ磁極P4の磁力で現像ローラ12aに汲み上げられる現像剤量を増やすことができる。また、羽根12c2が寝ることにより、鉛直上方に飛び出す現像剤が多くなるが、ガイド部材12gを設けることで、この飛び出した現像剤を現像ローラ12aに担持させることができる。その結果、十分な量の現像剤を、現像ローラ12aに担持させることができる。
また、羽根12c2が寝すぎると、軸搬送が低下し、軸搬送方向下流側での現像剤量が少なくなくなる。その結果、現像ローラ12aの軸搬送方向下流側に担持される現像剤量が極端に少なくなる。0.25≦(D/L)とすることで、軸搬送の低下を抑制でき、軸搬送方向下流側での現像剤量が少なくなくなるのを抑制することができる。
現像ドクター12dにより規制された現像剤は、後続の現像剤に押される形となる。図9に示すように、ガイド部材12gを設けてない場合は、現像ドクター12dよりも現像ローラ表面移動方向上流側に大きな空間が存在する。その結果、規制された現像剤が後続の現像剤に押されると、規制された現像剤の一部は、図中矢印Qに示すように、現像ローラ12aの表面から離れる方向に移動する。そして、最終的には、汲み上げ磁極P4の法線方向の磁束密度の範囲外まで移動し、そのまま、ケースの内壁に沿って落下し、第二剤収容室V2へ戻ってしまい、現像に利用できなくなってしまう。
図10(b)に示すように、現像ドクターをブレード状とした場合、ガイド部材12gを、ブレードの先端に当接させることは、部品のばらつきなどの影響により難しい。その結果、ガイド部材12gは、ブレードの先端から離れた位置に当接してしまう。このように、ガイド部材12gが、ブレードの先端から離れた位置に当接することで、ガイド部材12gと現像ローラ81aとの隙間がドクターギャップDGに向けて徐々に狭くなっていたものが、ガイド部材12gと現像ドクター12d2との当接箇所から急激にその隙間が狭くなる。その結果、ガイド部材12gによりドクターギャップDGに向けて案内された現像剤は、ブレード状の現像ドクター12d2の先端部分Eにより堰き止められるような形となる。この先端部分Eにより堰き止められた現像剤は、ドクターギャップDGに流れ込み難く、ドクターギャップDG付近で現像剤の滞留が発生しやすい。滞留した現像剤は、後続の現像剤により現像ドクターに押し付けられ、最終的には、この先端部分Eに固着してしまう。
図11(a)は、ガイド部材12gを、現像ローラ側に撓ませて現像ドクター12dに当接させた場合を示す図であり、図11(b)は、ガイド部材12gを、現像ローラ側とは反対側に撓ませて現像ドクター12dに当接させた場合を示す図である。
図11(b)に示すように、ガイド部材12gを、現像ローラ側と反対側に撓ませて現像ドクター12dに当接させた場合、現像ドクター12dと、ガイド部材12gの撓んだ部分とでくさび状の隙間Lが形成される。すなわち、ガイド部材12gと現像ローラ81aとの隙間がドクターギャップDGに向けて徐々に狭くなっていたものが、ガイド部材12gの撓んだ部分で、その隙間が急激に広がってしまう。その結果、ガイド部材12gによってドクターギャップDGへ向けて搬送されていた現像剤が、ガイド部材12gの撓んだ部分で、その移動方向が、現像ローラから離れる方向に変更され、このくさび状の隙間Lに現像剤が入り込んで、現像剤が滞留してしまうおそれがある。
検証実験は、羽根高さh、ピッチP、リード角αなどが異なるNo1〜No22の搬送スクリュウを用いた。また、現像ローラとしては、φ18mmのものを用いた。
面内濃度偏差[%]={(最大濃度−最小濃度)/(6点平均濃度)}×100
(態様1)
現像剤を表面に担持する現像ローラ12aなどの現像剤担持体と、現像剤担持体の下方に位置し第二剤収容室V2などの現像剤収容部内に配置された第二搬送スクリュウ12cなどの搬送スクリュウとを備えた現像装置12において、前記搬送スクリュウと上方から対向し、前記現像剤担持体側が上方に位置するように前記現像剤収容部の内壁を端部とする傾斜した傾斜面Kを備える。
また、上方に向って飛び出した現像剤が、自由落下して再度現像剤収容部へ戻るのを抑制することができる。これにより、搬送スクリュウの羽根により現像剤担持体の近傍へ持ち上げられている途中の現像剤に衝突するのを抑制することができる。これにより、搬送スクリュウの羽根により現像剤担持体の近傍にまで持ち上げられる現像剤量が減少するのを抑制でき、汲み上げ磁極の磁力で現像剤担持体表面に汲み上げられる現像剤量を、傾斜面を有さない構成に比べて増やすことができる。
このように、態様1では、現像剤担持体表面に汲み上げられる現像剤量を増やすことができるので、搬送スクリュウから現像剤が汲み上げられる箇所で、搬送スクリュウの羽根と対向しておらず担持される現像剤量が、羽根と対向する付近の部分に比べて少ない部分の層厚と規制ギャップと差を小さくすることが可能となる。また、搬送スクリュウから現像剤が汲み上げられる箇所で、羽根と対向する付近の部分の現像剤量も増えるため、現像剤規制部材により規制される現像剤が増える。その結果、現像剤規制部材により規制された後、上記搬送スクリュウの羽根と対向しておらず担持される現像剤量が少ない部分へ移動する現像剤を増やすことができる。これにより、規制ギャップを通過した後の現像剤担持体上の現像剤量の不均一な状態を抑制することができ、搬送スクリュウの羽根ピッチに応じた画像濃度ムラを抑制することができる。
(態様1)において、現像ローラなどの現像剤担持体の表面との間にドクターギャップDGなどの規制ギャップを形成し、現像剤担持体の表面に担持された現像剤を規制する現像ドクター12dなどの現像剤規制部材を備え、傾斜面Kは、現像剤規制部材の規制ギャップ側端部付近まで延びている。
これによれば、実施形態で説明したように、現像ドクター12dなどの現像剤規制部材により規制された現像剤が、現像ローラ12aなどの現像剤担持体から離間する方向への移動を、傾斜面で規制することができる。これにより、現像ドクター12dなどの現像剤規制部材により規制された現像剤を、現像ローラ内部のマグネットローラ12a1などの磁界発生手段の磁力の範囲に留めることができる。これにより、規制された現像剤が、第二の剤収容室V2などの現像剤収容部へ落下するのを抑制することができる。その結果、現像剤規制部材よりも現像剤担持体の表面移動方向上流側に現像剤を密集させることができる。これにより、汲み上げ磁極P4の磁力で汲み上げられた現像剤の現像剤量に第二搬送スクリュウなどの搬送スクリュウの羽根のピッチに応じたムラがあっても、この現像剤が密集したところ通過することで均される。よって、ドクターギャップDGなどの規制ギャップを通過した後の現像剤担持体表面の現像剤量を均一にでき、第二搬送スクリュウ12cなどの搬送スクリュウのピッチに応じた画像濃度ムラを抑制することができる。
(態様2)において、ガイド部材12gなどの傾斜面Kを形成する部材の一端を、現像ドクター12dなどの現像剤規制部材に当接させた。
これによれば、ガイド部材12gなどの傾斜面Kを形成する部材と現像ドクター12dなどの現像剤規制部材との隙間から、現像剤が、傾斜面を形成する部材と現像剤規制部材と現像ケースとに囲われた空間Sに現像剤が入り込むのを防止することができる。
(態様2)または(態様3)において、傾斜面Kと現像ローラ12aなどの現像剤担持体との間の隙間が、現像ドクター12dなどの現像剤規制部材に向うにつれて狭まるように構成した。
これによれば、実施形態で説明したように、ドクターギャップDGなどの規制ギャップに向うにつれて、自然に現像剤を集めることができ、現像剤規制部材よりも現像剤担持体の表面移動方向上流側に現像剤を密集させることができる。
(態様1)乃至(態様4)いずれかにおいて、現像ローラ12aなどの現像剤担持体の内部には、マグネットローラ12a1などの磁界発生手段が設けられており、磁界発生手段の前記磁界発生手段の現像剤収容部内の現像剤を上記現像剤担持体の表面に汲み上げる汲み上げ磁極の法線方向の磁束密度の範囲内に、傾斜面が入るように構成した。
これによれば、実施形態に説明したように、第二搬送スクリュウ12cなどの搬送スクリュウから飛び出した現像剤を、ガイド部材12gの傾斜面により、汲み上げ磁極P4の法線方向の磁束密度の範囲内に案内することができる。これにより、飛び出した現像剤を、汲み上げ磁極P4の磁力で捉えることができ、現像剤担持体の表面に担持させることができる。
(態様1)乃至(態様5)いずれかにおいて、現像ローラ12aなどの現像剤担持体の表面との間にドクターギャップDGなどの規制ギャップを形成し、現像剤担持体の表面に担持された現像剤を規制する現像ドクター12dなどの現像剤規制部材を備え、現像剤規制部材として、円柱状の棒材を用いた。
これによれば、無垢の棒材を切り出して端面処理を施しただけのものを用いることができ、装置を安価に構成することが可能となる。
また、現像剤規制部材よりも現像剤担持体表面移動方向上流側の空間を、現像剤担持体との規制ギャップに向けて徐々に狭まるような空間にすることができる。これにより、現像剤担持体表面に担持された現像剤が、規制ギャップに向うにつれて、徐々に密集していき、規制ギャップを通過することなる。その結果、先の図9に示すように、規制ギャップの手前で急激に隙間が狭まる構成に比べて、現像剤規制部材の近傍で現像剤が滞留するのを抑制することができ、現像剤規制部材への固着を防止することができる。
さらに、ガイド部材12gなどの傾斜面を形成する部材の一端を現像剤規制部材に当接させる構成においては、現像剤規制部材がブレード部材の場合とは異なり、ガイド部材の現像剤規制部材への当接位置に多少のばらつきがあっても、現像剤担持体の表面と対向する面を、規制ギャップに向けて緩やかに傾斜する面とすることができる。これにより、現像剤規制部材がブレード部材の場合とは異なり、現像剤規制部材の近傍で現像剤が滞留するのを抑制することができ、現像剤規制部材への固着を防止することができる。
(態様1)乃至(態様6)いずれかにおいて、ガイド部材12gの現像剤収容部側端部が、第二搬送スクリュウ12cなどの搬送スクリュウよりの外径円の頂点よりも下方に位置する。
これによれば、実施形態で説明したように、ガイド部材12gの現像剤収容部側端部が、搬送スクリュウよりの外径円の頂点よりも上方に位置する場合に比べて、搬送スクリュウから飛び出した現像剤が、磁界発生手段の磁力の範囲に到達するまでの距離を短くすることができる。これにより、搬送スクリュウから飛び出した現像剤が、磁界発生手段の磁力の範囲に到達する前に、勢いが無くなり、現像剤収容部に落下してしまうのを抑制することができる。よって、搬送スクリュウから飛び出した現像剤を良好に現像剤担持体の表面に担持させることができる。
(態様1)乃至(態様7)いずれかにおいて、搬送スクリュウのリード角αが35.1°以上、45°以下、かつ、前記搬送スクリュウのピッチPが、前記搬送スクリュウの羽根高さhの3.33倍以上、5.67倍以下ととした。
これによれば、検証実験で説明したように、現像剤の循環効率を高めることができ、トナー濃度偏差を十分に抑制することができる。
(態様1)乃至(態様8)において、第二搬送スクリュウ12cなどの搬送スクリュウのリード幅をL、前記搬送スクリュウの外径をDとしたとき、(D/L)≦0.5とした。
これによれば、実施形態で説明したように、搬送スクリュウの羽根が寝て、現像剤収容部の現像剤を良好に現像ローラ12aなどの現像剤担持体の表面へ持ち上げることができる。これにより、現像剤収容部内の現像剤が低下しても、良好に現像剤担持体表面に現像剤を汲み上げることができる。さらに、搬送スクリュウの羽根が寝ることで、上方へ飛び出す現像剤が多くなるが、本実施形態では、ガイド部材12gでこの飛び出した現像剤を、現像剤担持体表面に案内しているので、現像剤収容部の現像剤が少なくても、十分な現像剤量を、現像剤担持体に担持させることができる。
潜像を担持する感光体10などの潜像担持体と、潜像担持体上の潜像を現像する現像装置12などの現像手段とを備えた画像形成装置であって、現像手段として、(態様1)乃至(態様9)のいずれかの現像装置を用いた。
これによれば、第二搬送スクリュウ12cなどの搬送スクリュウの羽根ピッチに応じた画像濃度ムラが生じるのを抑制することができ、良好な画像を得ることができる。
少なくとも潜像担持体と現像装置とを一体的に保持し、画像形成装置本体に着脱可能なプロセスカートリッジにおいて、上記現像装置として(態様1)乃至(態様9)のいずれかの現像装置を用いた。
これによれば、第二搬送スクリュウ12cなどの搬送スクリュウの羽根ピッチに応じた画像濃度ムラが生じるのを抑制することができ、良好な画像を得ることができるプロセスカートリッジを提供することができる。
10:感光体
12a:現像ローラ
12a1:マグネットローラ
12a2:現像スリーブ
12b:第一搬送スクリュウ
12c:第二搬送スクリュウ
12c1:軸部
12c2:羽根
12d:現像ドクター
12g:ガイド部材
121:現像ケーシング
122:仕切壁
1211:上部ケーシング
1211a:嵌合穴
1212:下部ケーシング
DG:ドクターギャップ
P4:汲み上げ磁極
P5:規制磁極
V2:第二の剤収容室
D:第二搬送スクリュウの外径
L:第二搬送スクリュウのリード幅
Claims (11)
- 現像剤を表面に担持する現像剤担持体と、
現像剤担持体の下方に位置し現像剤収容部内に配置された搬送スクリュウとを備えた現像装置において、
前記搬送スクリュウと上方から対向し、前記現像剤担持体側が上方に位置するように前記現像剤収容部の内壁を端部とする傾斜した傾斜面を備えることを特徴とする現像装置。 - 請求項1に記載の現像装置において、
前記現像剤担持体の表面との間に規制ギャップを形成し、前記現像剤担持体の表面に担持された現像剤を規制する現像剤規制部材を備え、
前記傾斜面は、前記現像剤規制部材の前記規制ギャップ側端部付近まで延びていることを特徴とする現像装置。 - 請求項2に記載の現像装置において、
前記傾斜面を形成する部材の一端を、前記現像剤規制部材に当接させたことを特徴とする現像装置。 - 請求項2または3に記載の現像装置において、
前記傾斜面と前記現像剤担持体との間の隙間が、前記現像剤規制部材に向うにつれて狭まるように構成したことを特徴とする現像装置。 - 請求項1乃至4いずれかに記載の現像装置において、
前記現像剤担持体の内部には、磁界発生手段が設けられており、
前記磁界発生手段の現像剤収容部内の現像剤を上記現像剤担持体の表面に汲み上げる汲み上げ磁極の法線方向の磁束密度の範囲内に、前記傾斜面が入るように構成したことを特徴とする現像装置。 - 請求項1乃至5いずれかに記載の現像装置において、
前記現像剤担持体の表面との間に規制ギャップを形成し、前記現像剤担持体の表面に担持された現像剤を規制する現像剤規制部材を備え、
前記現像剤規制部材として、円柱状の棒材を用いたことを特徴とする現像装置。 - 請求項1乃至6いずれかに記載の現像装置において、
前記傾斜面の現像剤収容部側端部が、前記搬送スクリュウよりの外径円の頂点よりも下方に位置することを特徴とする現像装置。 - 請求項1乃至7いずれかに記載の現像装置において、
前記搬送スクリュウのリード角が35.1°以上、45°以下、かつ、前記搬送スクリュウのピッチが、前記搬送スクリュウの羽根高さの3.33倍以上、5.67倍以下ととしたことを特徴とする現像装置。 - 請求項1乃至8いずれかに記載の現像装置において、
前記搬送スクリュウのリード幅をL、前記搬送スクリュウの外径をDとしたとき、(D/L)≦0.5としたことを特徴とする現像装置。 - 潜像を担持する潜像担持体と、潜像担持体上の潜像を現像する現像手段とを備えた画像形成装置であって、
上記現像手段として、請求項1乃至9のいずれかに記載の現像装置を用いたことを特徴とする画像形成装置。 - 少なくとも潜像担持体と現像装置とを一体的に保持し、画像形成装置本体に着脱可能なプロセスカートリッジにおいて、
上記現像装置として、請求項1乃至9のいず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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