JP3212888B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、記録紙に画像を形
成する画像形成装置に関し、特に、現像ローラによって
感光体ドラムに帯電トナーを供給してドラム表面の静電
潜像を現像する画像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の画像形成装置として、複写機、フ
ァクシミリ、電子写真装置、或いは静電式プリンタ等の
電子写真プロセスを用いたものが知られている。画像形
成装置では、感光体ドラムを帯電させてドラム表面に静
電潜像を形成した後に、ドラム表面に現像ローラによっ
て帯電トナーを供給し、静電潜像に帯電トナーを付着さ
せてトナー像を形成（現像）する。この後、感光体ドラ
ムの回転に同期して記録紙を給送しつつ、記録紙の裏側
から帯電トナーの極性と逆極性のバイアス電圧を印加す
ることにより、感光体ドラム上のトナー像を記録紙上に
転写する。更に、定着機構によって未定着のトナー像を
記録紙に定着させる。

【０００３】上記画像形成装置では、現像ローラの感光
体ドラムに対する接触圧が高過ぎる場合には、印字濃度
が高くなり、或いは、現像ローラの変形に伴う接触圧の
変動によって濃度ムラが発生する等の不具合が発生す
る。逆に、接触圧が低過ぎる場合には、印字濃度が低下
する等の不具合が発生する。特開平4-42255号公報に
は、現像ローラの感光体ドラムに対する接触圧を安定さ
せることにより、上記不具合を防止可能な現像装置が記
載されている。

【０００４】上記公報に記載の現像装置では、弾性体か
ら成るロール部を有する現像ローラの回転軸の両端部分
に、現像ローラより小径のコロ部材を備えており、コロ
部材をロール部と共に感光体ドラムに接触させつつ現像
を行う。この現像装置によって現像ローラの接触圧を安
定させる原理を図３を参照して説明する。同図は、現像
ローラと感光体ドラムとの接触部の近傍を抽出して示し
ている。

【０００５】図３において、感光体ドラム１１に隣接す
る現像ローラ１４は、回転軸１４ａと、回転軸１４ａに
回転一体的に支持され感光体ドラム１１側に押圧される
弾性体から成るロール部１４ｂとを備える。回転軸１４
ａは、ロール部１４ｂの両端部から突出した部分が、軸
受け部材２７ａ、２７ｂによって現像ユニットのハウジ
ング２８に支持されている。現像ローラ１４は、ハウジ
ング２８がバネ（図示せず）で感光体ドラム１１に対し
て付勢されていることにより、軸受け部材２７ａ、２７
ｂを介して感光体ドラム１１に対して押圧される。軸受
け部材２７ａ、２７ｂとコロ部材３０ａ、３０ｂとの間
には夫々、現像ユニット内のトナーを外側に漏らさない
ためのトナーシール２９ａ、２９ｂが配設される。

【０００６】上記の通り、軸受け部材２７ａ、２７ｂよ
りロール部１４ｂ側の回転軸１４ａの部分には、コロ部
材３０ａ、３０ｂが、回転自在に嵌合され、感光体ドラ
ム１１に対して押圧されるロール部１４ｂの両端部を支
えてその変形量を制限している。コロ部材３０ａ、３０
ｂの外径は、ロール部１４ｂの変形量を所定範囲内にす
るために、現像ローラ１４の外径より小さく形成されて
いる。かかる構成を有する現像装置によると、ロール部
１４ｂが、コロ部材３０ａ、３０ｂとの外径差だけ変形
しつつ感光体ドラム１１に接触するために、接触圧を安
定させることができる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の現像装置で
は、ロール部１４ｂの変形量がコロ部材３０ａ、３０ｂ
との外径差のみで規定されるために、コロ部材３０ａ、
３０ｂで直接的に支えられる両端部分の変形量と、コロ
部材３０ａ、３０ｂから離れた中間部の変形量とが異な
る。従って、現像ローラ１４と感光体ドラム１１との間
の接触状態が、ロール部１４ｂの両端部分と中間部とで
微妙に異なることになり、画像にムラが出て不均一にな
る、或いは、感光体ドラム１１が偏磨耗する等の新たな
問題が生じる。

【０００８】また、現像ローラ１４は、回転軸１４ａの
一端部のギヤ３１に受ける回転によって回転しつつその
回転を、ロール部１４ａと感光体ドラム１１との接触摩
擦に抗して他端部側に伝えている。このため、ロール部
１４ａにねじりモーメントが作用し、ロール部１４ａの
感光体ドラム１１に対する接触圧の不均一な状態がより
顕著になる。

【０００９】本発明は、上記に鑑み、現像ローラのロー
ル部の感光体ドラムに対する接触圧を均一化させること
により、画像のムラを軽減すると共に感光体ドラムの磨
耗状態をより平均化させることが可能な画像形成装置を
提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の画像形成装置は、表面に静電潜像が形成さ
れる感光体ドラムと、回転軸と該回転軸に回転一体的に
支持され前記感光体ドラムの表面に接する表面を有する
ロール部とを備え、前記感光体ドラム表面の静電潜像を
現像する現像ローラと、前記ロール部から突出した回転
軸の両端部分に夫々嵌合して配設され、前記ロール部の
外径以下の外径を有する一対の第１コロ部材と、前記第
１コロ部材よりロール部側の回転軸部分に夫々嵌合して
配設され、前記第１コロ部材の外径より小さな外径を有
する一対の第２コロ部材と、トナーを収容し前記感光体
ドラムに隣接して配設されるハウジングと、前記ハウジ
ングに設けられ、前記一対の第２コロ部材に係合する押
圧部材とを備え、前記ハウジングが、前記感光体ドラム
に前記現像ローラのロール部と前記一対の第１コロ部材
とを当接させた状態で、前記押圧部材を介して前記一対
の第２コロ部材を弾性的に押圧することを特徴とする。

【００１１】本発明の画像形成装置によると、第１コロ
部材よりロール部側に位置する第２コロ部材を介して現
像ローラを感光体ドラム側に付勢する、第２コロ部材ま
わりのモーメントが発生する。このモーメントは、従来
方式におけるロール部中央が撓もうとする変形を妨げる
ように働く。したがって、ロール部の感光体ドラムに対
する接触圧を全域に亘って平均化させ、ロール部の変形
量を回転軸方向でより均一化させて、軸方向での現像特
性のバラツキを抑えることが可能になる。従って、現像
ローラと感光体ドラムとの間の接触状態を、ロール部の
両端部分と中間部とで平均化させることができるので、
画像を均一化させると共に、感光体ドラムの磨耗状態を
より均一化させ、偏磨耗等によって感光体ドラムの寿命
が短くなる不具合を抑えることができる。

【００１２】好ましくは、前記第１コロ部材の外径は、
前記現像ローラのロール部の外径より約0.01〜0.5mm小
さく形成される。この構成によると、現像ローラのロー
ル部の変形量をより良好に制限することができる。

【００１３】また、好ましくは、前記双方の第１コロ部
材の内、駆動源から回転を受ける駆動側の一方の外径
が、被動側の他方の外径より約0.01〜0.2mm大きく形成
される。この構成によると、ロール部の感光体ドラムに
対する駆動側での接触圧を小さくして、現像ローラ回転
時の駆動圧を軽減できるため、従来装置でロール部に生
じていたねじりモーメントを軽減することができる。従
って、駆動源からの回転を受けて回転するときの感光体
ドラムに対するロール部の接触圧の不均衡な状態を効果
的に改善することができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】図面を参照して本発明を更に詳細
に説明する。図１は、本発明の一実施形態例の画像形成
装置の感光体ドラム及び現像部近傍を示す回転軸方向に
沿う断面図、図２は、画像形成装置の画像形成部を示す
回転軸方向と直交する方向の断面図である。

【００１５】図２に示すように、画像形成装置は画像形
成部１８を備え、画像形成部１８に備えたハウジング２
３の内部には、記録紙１０の移送方向の上流側から下流
側にかけて、現像部３３と、感光体ドラム１１と、クリ
ーナユニット３４とが順に配設されている。

【００１６】図１において、現像部３３は、感光体ドラ
ム１１に対向して配置されており、撹拌部材１３を備え
且つトナー１５を収容するトナーホッパ４４と、トナー
供給ローラ４９と、感光体ドラム１１の回転軸１１ａと
平行な回転軸１４ａによって回転自在に支持された現像
ローラ１４とを記録紙移送方向に沿って備える。また、
現像部３３は、感光体ドラム１１の表面に摺接して帯電
トナー層を形成するトナーブレード２０を備える。

【００１７】感光体ドラム１１は、有機感光体（ＯＰ
Ｃ）系の光導電材料が円筒状に形成されたものであり、
記録紙１７の移送方向と直交する回転軸１１ａを中心と
して図２中で時計方向に所定の周速で回転する。

【００１８】感光体ドラム１１の上方には、スコロトロ
ンから成る帯電体１２が配設され、下方にはドラム状の
転写体１６が配設されている。帯電体１２及び転写体１
６には夫々、所定値の帯電バイアス電圧及び転写バイア
ス電圧が印加されている。画像形成部１８の外側におい
て、感光体ドラム１１の記録紙移送方向の上流側及び下
流側には、搬送ローラ対２２と定着ローラ対１７とが夫
々配設されている。なお、図中の４２は、移送される記
録紙１０を案内するガイド部材であり、定着ローラ対１
７と搬送ローラ対２２との間に延在している。クリーナ
ユニット３４には、転写後に感光体ドラム１１の表面に
付着している残存トナーを掻き落とす掻落とし部材１９
が配設されている。

【００１９】現像ユニット３３のトナーホッパ４４に
は、記録紙移送方向における左右（図１では上下）の側
面に、記録紙移送方向に所定間隔を保持する長溝部２
５、２６が配設されている。ハウジング２３内面の長溝
部２５、２６に対応する部分には、記録紙移送方向に長
い長溝部２５、２６に夫々挿入されて、ハウジング２８
を記録紙移送方向に所定の範囲内で移動自在に支持する
摺動支持ピン４５、４６が配設されている。トナーホッ
パ４４の左右側面には、バネ掛け突起４７が夫々形成さ
れており、ハウジング２３内面には、バネ掛け突起４７
に対応するバネ掛け突起４８が形成されている。トナー
ホッパ４４の左右において、バネ掛け突起４７と４８と
の間には、引張りコイルバネ３６が掛け止めされてい
る。これらの構成により、現像装置１８のハウジング３
３は、図２の左方に移動付勢されて、現像ローラ１４の
ロール部１４ｂを感光体ドラム１１に対して押圧する。

【００２０】現像ローラ１４は、回転軸１４ａと、回転
軸１４ａより大径で回転軸１４ａに回転一体的に支持さ
れた弾性体から成るロール部１４ｂとを有する。回転軸
１４ａのロール部１４ｂからの突出部を成す両端部分は
夫々、支持部材（図示せず）によりハウジング２８に対
して回転自在に支持されている。また、ハウジング２８
には、回転軸１４ａの突出部分に嵌合し、第１コロ部材
３７ａ、３７ｂ及び第２コロ部材３８ａ、３８ｂの軸方
向移動を抑え、且つハウジング２８内からトナーが漏れ
ることを防止するシールキャップ３９ａ、３９ｂが固定
されている。更に、回転軸１４ａの突出部分のシールキ
ャップ３９ａ、３９ｂよりロール部１４ｂ側には、リン
グ状の第１コロ部材３７ａ、３７ｂと第２コロ部材３８
ａ、３８ｂとが夫々、順次に回転自在に嵌合されてい
る。

【００２１】現像ローラ１４の回転軸１４ａの一端部に
は、はすば歯車や平歯車等の駆動ギヤ（図示せず）から
回転が伝えられるギヤ４０が固定されており、感光体ド
ラム１１の回転軸１１ａの一端部には、ギヤ４０に噛み
合うギヤ４１が固定されている。感光体ドラム１１は、
駆動ギヤの回転がギヤ４０を経由してギヤ４１に伝達さ
れることにより、現像ローラ１４に同期して一定速度で
回転する。ギヤ４０、４１間のギヤ比は、画像濃度を確
保する、或いは、解像度を改善する等の目的から、現像
ローラ１４が感光体ドラム１１より1.1〜３倍程度速く
回転できる値に設定されている。

【００２２】第１コロ部材３７ａ、３７ｂの外径は夫
々、ロール部１４ｂと同じ、或いは、該ロール部の外径
より小さく、例えば、約0.01〜0.5mm小さく形成され
る。更に、第１コロ部材３７ａ、３７ｂのうち、駆動ギ
ヤから回転を直接的に受ける駆動側の第１コロ部材３７
ｂの外径は、被動側の第１コロ部材３７ａの外径より0.
01〜0.2mm程度大きく形成される。

【００２３】トナーホッパ４４の第２コロ部材３８ａ、
３８ｂに対応する位置には、突起（押圧部材）２８ａ、
２８ｂが配設されている。突起２８ａ、２８ｂは、第１
コロ部材３７ａ、３７ｂには接触せずに第２コロ部材３
８ａ、３８ｂのみに係合し、引張りコイルバネ３６の付
勢力によって現像ローラ１４全体を感光体ドラム１１に
向けて押圧する。ロール部１４ｂは、第１コロ部材３７
ａ、３７ｂよりロール部側に位置する第２コロ部材３８
ａ、３８ｂが突起２８ａ、２８ｂによって押圧される。

【００２４】上記構成の画像形成装置は以下のように作
動する。まず、所定のスイッチが操作されると、帯電用
バイアス電圧が帯電体１２に印加されると共に、感光体
ドラム１１が帯電体１２によって帯電されつつ回転を開
始する。感光体ドラム１１は、表面に帯電体１２によっ
て均一に電荷が付与された状態において、光源（図示せ
ず）から照射されるレーザー等の光線（図２中の矢印１
３）によってドラム表面に画像データが露光される。露
光によって帯電部分の一部が消失することにより、ドラ
ム表面に静電潜像が形成される。

【００２５】現像部３３では、トナーホッパ４４に収容
されたトナー１５が、図２の時計方向に回転する撹拌部
材１３によって撹拌されつつ、反時計方向に回転するト
ナー供給ローラ４９によって現像ローラ１４に供給され
る。現像ローラ１４は反時計方向に回転しており、ロー
ラ１４に供給されたトナー１５は、トナーブレード２０
によって摩擦帯電させられつつ余剰分が掻き取られて、
均一な厚みの帯電トナー層となる。トナーブレード２０
によって摩擦帯電する際、例えば、トナー１５の平均粒
径が１０μｍの場合には、帯電量が約−２０μＣ／ｇと
いう良好な特性が示される。

【００２６】現像ローラ１４上に付着した帯電トナー層
は、現像ローラ１４の回転に従って現像ローラ１４と感
光体ドラム１１との接触部に移送される。該接触部で
は、感光体ドラム１１上の静電潜像の電位と、現像ロー
ラ１４に印加されるバイアス電圧との電位差に基づく現
像電界により、感光体ドラム１１表面の静電潜像に付着
してトナー像が形成される。つまり、感光体ドラム１１
上の露光部分では、マイナスの電荷が消失し、電位の絶
対値が小さくなって略鉛直方向電界が生じるため、この
電界により帯電トナーがドラム表面に付着する。

【００２７】上記現像時に、現像ローラ１４が第１コロ
部材３７ａ、３７ｂよりロール部側の第２コロ部材３８
ａ、３８ｂを介して感光体ドラム１１側に付勢されてい
るので、ロール部１４ｂの感光体ドラム１１に対する接
触圧が全体に亘って平均化される。従って、ムラが少な
くなり、画像が均一化すると共に、感光体ドラム１１の
磨耗状態がより平均化する。また、第１コロ部材３７
ａ、３７ｂは夫々、約0.01〜0.5mmの幅で現像ローラ１
４のロール部１４ｂより小径に形成されているため、現
像ローラ１４のロール部１４ｂの変形量がより良好に制
限される。

【００２８】更に、駆動源（図示せず）から回転を受け
る駆動側の第１コロ部材３７ｂの外径が、被動側の第１
コロ部材３７ａの外径より約0.01〜0.2mm大きく形成さ
れているため、ロール部１４ｂの感光体ドラム１１に対
する駆動側での接触圧が小さくされて、現像ローラ１４
の回転時の駆動圧が軽減される。これにより、従来装置
でロール部１４ｂに生じていたねじりモーメントが軽減
され、現像ローラ１４が駆動源からの回転を受けて回転
するときに、感光体ドラム１１に対するロール部１４ｂ
の接触圧の不均衡な状態が効果的に改善される。

【００２９】感光体ドラム１１のトナー像は、感光体ド
ラム１１の回転に従って転写ローラ１６との対向部分に
移動させられる。次いで、搬送機構（図示せず）によっ
て給送される記録紙１０が、感光体ドラム１１の回転に
同期して感光体ドラム１１と転写ローラ１６との接触部
（ニップ部）に挿入される際に、トナー１５と逆極性の
バイアス電圧が記録紙１０の裏面から印加される。これ
により、感光体ドラム１１表面のトナー像が記録紙１０
側に移動し始め、感光体ドラム１１が続けて回転するこ
とにより、感光体ドラム１１表面のトナー像が全て記録
紙１０上に転写される。記録紙１０は、表面に未定着の
トナー像が付着された状態で移送方向下流側の圧着機構
（図示せず）に移送されて圧着され、トナー像が定着さ
れる。感光体ドラム１１上の残存トナーは、感光体ドラ
ム１１の回転に伴い、掻落とし部材１９によって掻き落
とされる。

【００３０】以上、本発明をその好適な実施形態例に基
づいて説明したが、本発明の画像形成装置は、上記実施
形態例の構成にのみ限定されるものではなく、上記実施
形態例の構成から種々の修正及び変更を施した画像形成
装置も、本発明の範囲に含まれる。

【００３１】例えば、本実施形態例では、現像ユニット
３３及び感光体ドラム１１等をカートリッジ式として一
体化させたが、現像ユニット３３及び感光体ドラム１１
等はカートリッジ式に限定されることはなく、現像ロー
ラ１４を感光体ドラム１１に押し付ける型式のものであ
れば良い。

【００３２】また、本実施形態例では、感光体ドラム１
１を有機感光体（ＯＰＣ）系の光導電材料によって構成
したが、感光体ドラム１１の材質や露光方式はこれに限
定されない。例えば、感光体ドラム１１が、ａ−Ｓｉ、
Ｓｅ等の無機感光体から構成されていても良い。感光体
ドラム１１の露光方式として、レーザー光、ＬＥＤ、又
は液晶シャッタによる透過光等のデジタル光源を用いて
も良く、或いは、複写機のように原稿からの反射光を用
いても良い。更に、トナーは、ポリエステル系やスチレ
ン・アクリル系のものであっても、材質や製造方法の如
何に拘わらず適用可能である。

【００３３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の画像形成
装置によると、現像ローラのロール部の感光体ドラムに
対する接触圧を均一化できることにより、画像のムラを
軽減すると共に、感光体ドラムの磨耗状態をより平均化
させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態例の画像形成装置の感光体
ドラム及び現像部近傍を示す平面断面図である。

【図２】図１の画像形成装置の画像形成部を示す感光体
ドラムの回転軸方向と直交する方向の断面図である。

【図３】従来の画像形成装置の感光体ドラム及び現像部
近傍を示す平面断面図である。

【符号の説明】

１１ 感光体ドラム １４ 現像ローラ １４ａ 回転軸 １４ｂ ロール部 １５ トナー ２８ ハウジング ２８ａ、２８ｂ 突起（押圧部材） ３３ 現像部 ３７ａ、３７ｂ 第１コロ部材 ３８ａ、３８ｂ 第２コロ部材 ４０、４１ ギヤ

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 表面に静電潜像が形成される感光体ドラ
   ムと、 回転軸と該回転軸に回転一体的に支持され前記感光体ド
   ラムの表面に接する表面を有するロール部とを備え、前
   記感光体ドラム表面の静電潜像を現像する現像ローラ
   と、 前記ロール部から突出した回転軸の両端部分に夫々嵌合
   して配設され、前記ロール部の外径以下の外径を有する
   一対の第１コロ部材と、 前記第１コロ部材よりロール部側の回転軸部分に夫々嵌
   合して配設され、前記第１コロ部材の外径より小さな外
   径を有する一対の第２コロ部材と、 トナーを収容し前記感光体ドラムに隣接して配設される
   ハウジングと、 前記ハウジングに設けられ、前記一対の第２コロ部材に
   係合する押圧部材とを備え、 前記ハウジングが、前記感光体ドラムに前記現像ローラ
   のロール部と前記一対の第１コロ部材とを当接させた状
   態で、前記押圧部材を介して前記一対の第２コロ部材を
   弾性的に押圧することを特徴とする画像形成装置。
2. 【請求項２】 前記第１コロ部材の外径は、前記現像ロ
   ーラのロール部の外径より約0.01〜0.5mm小さいことを
   特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 【請求項３】 前記双方の第１コロ部材の内、駆動源か
   ら回転を受ける駆動側の一方の外径が、被動側の他方の
   外径より約0.01〜0.2mm大きいことを特徴とする請求項
   １に記載の画像形成装置。