JP3969990B2 - 現像装置及びプロセスカートリッジ及び画像形成装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真方式の画像形成装置に用いられる現像装置、及びこれを有するプロセスカートリッジ又は画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図13に、従来の現像装置を用いたプロセスカートリッジの代表例を示す。図において、カートリッジの感光体ユニットＢには静電潜像を形成する感光体ドラム10、感光層表面を一様に帯電させるための帯電手段11、及び記録媒体に転写されずに感光体ドラム10上に付着している残留トナーを感光体ドラム10表面からかき落とし、廃トナー容器12に貯蔵するためのクリーニング手段14が配置されている。
【０００３】
また、現像装置ユニットＡにはトナーを収容しているトナー容器21と、感光体ドラム10上に形成された静電潜像にトナーを供給して可視画像を形成させるための現像ローラ20、トナーに摩擦帯電電荷を付与し、現像ローラ20の表面上にトナー層を形成する現像ブレード22、現像ローラ20の半径方向のトナー漏洩を防止する噴出防止シート25などが配置されている。現像装置ユニットＡと感光体ユニットＢは係合ピン31で回動可能に結合されている。また、現像装置ユニットＡと感光体ユニットＢとの間には付勢バネ32が設けられている。
【０００４】
図13において、感光体ドラム10は時計回りに回転している。帯電手段11は一定の電圧が印加されており、感光体ドラム10が接触すると接触した感光体ドラム10の感光層表面は一様に帯電する。ついで光学手段１からの画像情報に応じたレーザー光Ｌを露光開口部２を介して感光体ドラム10上に照射することにより、感光体ドラム10上に静電潜像を形成する。その後現像手段によって感光体ドラム10上にトナー像が形成される。
【０００５】
前記現像手段は、トナー容器21内のトナーをトナー送り部材23の回転によって現像ローラ20に送り出す。そして、固定磁石を内蔵した現像ローラ20を回転させるとともに、現像ブレード22によって摩擦帯電電荷を付与したトナー層を現像ローラ20の表面に形成する。現像ローラ20はスペーサーコロ26を介して一定のクリアランスを保ちつつ、付勢バネ32により感光体ドラム10に押圧されており、表面に形成されたトナーを感光体ドラム10の現像領域に供給する。そして、そのトナーを前記静電潜像に応じて感光体ドラム10へ転移させることによってトナー像を形成する。ここで現像ブレード22は、現像ローラ20の周面のトナー量を規定するとともに摩擦帯電電荷を付与するものである。また、この現像ローラ20の近傍には現像室内のトナーを循環させるトナー攪拌部材24を回転可能に取り付けている。
【０００６】
画像形成装置本体に設けられた転写ローラ３に前記トナー像と逆極性の電圧を印加して、感光体ドラム10に形成されたトナー像を記録媒体４に転写した後、クリーニング手段14によって感光体ドラム10上の残留トナーを除去する。ここでクリーニング手段14は感光体ドラム10に当接して設けられた弾性クリーニングブレード14ａによって感光体ドラム10に残留したトナーをかき落として廃トナー容器12に集める。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来例の現像装置では、現像ローラ20を感光体ドラム10に押圧している圧力にトナー容器21内のトナーの重量が印加されるため、画像形成中のトナー消費により現像ローラ20を感光体ドラム10に押圧する圧力が変動し、これに伴って現像装置の駆動トルクも変動する。そして、これらの変動が画像濃度の変動を引き起こす場合があった。
【０００８】
また大容量のトナーカートリッジを構築する際、さらに多量のトナーの重量が現像ローラ20を感光体ドラム10に押圧する圧力に印加されるため、さらに駆動トルクが増大する。また、現像ローラ20を支持する軸受とスペーサーコロに大きな荷重がかかることで、軸受やスペーサーコロ26に磨耗や変形を生じ、装置寿命に影響を与える場合があった。
【０００９】
本発明は、上述の如き事情に鑑みてなされたもので、トナー室のトナー量が変動しても画像形成への悪影響が少なく、また大容量のトナーカートリッジでも駆動トルクが小さく、かつ画像形成への悪影響を少なくすることができる現像装置及びこれを有するプロセスカートリッジ又は画像形成装置を提供することを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明に係る現像装置及びプロセスカートリッジ及び画像形成装置の代表的な構成は、電子写真感光体に形成された静電潜像を現像するための現像ローラと、前記現像ローラへ供給するトナーを収納するトナー収納部と、前記現像ローラを支持する第一枠体と、前記トナー収納部と結合する第二枠体であって、前記現像ローラの軸線方向の一端側において前記第一枠体を揺動可能に支持し、前記現像ローラの軸線方向の他端側において前記第一枠体をスライド可能に支持する第二枠体と、前記一端側において前記現像ローラに設けられた、前記電子写真感光体に設けられた感光体ギアと係合して、前記現像ローラを回転するための回転駆動力を受ける現像ローラギアであって、前記回転駆動力を前記感光体ギアから伝達された際に、前記現像ローラを前記電子写真感光体に押圧する方向の力を受けて、前記一端側において前記第一枠体を前記第二枠体に対して揺動させる現像ローラギアと、前記第一枠体と前記第二枠体との間に設けられた付勢部材であって、前記現像ローラを前記電子写真感光体へ押圧するための付勢部材と、を有することを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明に係る画像形成装置の実施形態について、図を用いて説明する。図12は本実施形態に係る画像形成装置の全体構成図である。
【００１２】
（画像形成装置の全体構成）
まず、図12を用いて画像形成装置の全体構成について説明する。図に示すレーザービームプリンタＰは、電子写真画像形成プロセスによって記録媒体４（例えば、記録紙、ＯＨＰシート、布等）に画像を形成するものである。
【００１３】
ドラム形状の電子写真感光体である感光体ドラム10の表面は、帯電手段11によって一様に帯電されている。この感光体ドラム10に光学手段１から画像情報に応じたレーザー光Ｌを照射して感光体ドラム10に画像情報に応じた潜像を形成する。ここで形成された感光体ドラム10上の潜像を後述の現像手段によって現像することで、トナー像を形成する。
【００１４】
一方、トナー像の形成と同期して、給送カセット６ａにセットした記録媒体４はピックアップローラ６ｂ、搬送ガイド６ｃ、及びレジストローラ対６ｅで反転搬送される。次いで、感光体ドラム10と一定の電圧を印加された転写ローラ３とで形成されたニップ部を通る。このとき感光体ドラム10上に現像されたトナー像が記録媒体４に転写される。トナー像の転写を受けた記録媒体４は搬送ガイド６ｆで定着手段５へと搬送される。この定着手段５は駆動ローラ５ｃ及びヒータ５ａを内蔵する定着ローラ５ｂを有しており、そのニップ部を通過する記録媒体４に熱及び圧力を印加して転写されたトナー像を定着する。その後、記録媒体４は排出ローラ対６ｉで搬送され、排出トレイ７へと排出される。
【００１５】
（プロセスカートリッジ）
次に、プロセスカートリッジＣについて図１を用いて説明する。図において、カートリッジの感光体ユニットＢには静電潜像を形成する感光体ドラム10、感光層表面を一様に帯電させるための帯電手段11、及び記録媒体に転写されずに感光体ドラム10上に付着している残留トナーを感光体ドラム10表面からかき落とし、廃トナー容器12に貯蔵するためのクリーニング手段14が配置されている。
【００１６】
また、現像装置ユニットＡにはトナーを収容しているトナー容器21と、感光体ドラム10上に形成された静電潜像にトナーを供給して可視画像を形成させるための現像ローラ20、トナーに摩擦帯電電荷を付与し、現像ローラ20の表面上にトナー層を形成する現像ブレード22などが配置されている。また現像ローラ20と第一枠体40および第二枠体50との間の下部開口には、これをシールする噴出防止シート25が設けられており、現像ローラ20の半径方向のトナー漏洩を防止する機能を有している。
【００１７】
図１において、感光体ドラム10は時計回りに回転している。帯電手段11は一定の電圧が印加されており、感光体ドラム10が接触すると接触した感光体ドラム10の感光層表面は一様に帯電する。ついで光学手段１からの画像情報に応じたレーザー光Ｌを露光開口部２を介して感光体ドラム10上に照射することにより、感光体ドラム10上に静電潜像を形成する。その後現像手段によって感光体ドラム10上にトナー像が形成される。
【００１８】
前記現像手段は、トナー容器21内のトナーをトナー送り部材23の回転によって現像ローラ20に送り出す。そして、固定磁石を内蔵した現像ローラ20を回転させるとともに、現像ブレード22によって摩擦帯電電荷を付与したトナー層を現像ローラ20の表面に形成する。現像ローラ20はスペーサーコロ26を介して一定のクリアランスを保ちつつ、付勢バネ32により感光体ドラム10に押圧されており、表面に形成されたトナーを感光体ドラム10の現像領域に供給する。そのトナーを前記静電潜像に応じて感光体ドラム10へ転移させることによってトナー像を形成する。ここで、現像ブレード22は、現像ローラ20の周面のトナー量を規定するとともに摩擦帯電電荷を付与するものである。また、この現像ローラ20の近傍には現像室内のトナーを循環させるトナー攪拌部材24を回転可能に取り付けている。
【００１９】
画像形成装置本体に設けられた転写ローラ３に前記トナー像と逆極性の電圧を印加して、感光体ドラム10に形成されたトナー像を記録媒体４に転写した後、クリーニング手段14によって感光体ドラム10上の残留トナーを除去する。ここでクリーニング手段14は感光体ドラム10に当接して設けられた弾性クリーニングブレード14ａによって感光体ドラム10に残留したトナーをかき落として廃トナー容器12に集める。
【００２０】
図１に示すように現像装置ユニットＡは第一枠体40と第二枠体50とから構成されている。図２及び図３に示すように、第一枠体40は、移動枠体41と、その両端に配置された揺動枠体42、スライド枠体43から構成されており、各部材は一体に固定されて現像ローラ20と現像ブレード22を保持している。現像ローラ20は軸受27を介してその両端をそれぞれ揺動枠体42、スライド枠体43に回動可能に支持されている。また現像ローラ20の両端には、現像ローラ20とほぼ同心で現像ローラ20の外径より規定ギャップ分外径の大きいスペーサ―コロ26が摺動可能に設けられている。現像ローラ20上のトナー層厚を規制する規制手段としての現像ブレード22は現像ブレード板金28に一体成形、または接着されている。現像ブレード板金28は移動枠体41に固定されており、現像ブレード22の先端は現像ローラ20に当接している。
【００２１】
図４に示すように、第一枠体40は、第二枠体50内に設置されている。第二枠体50はトナー容器21に固定されている。第一枠体40の揺動枠体42には端部に揺動穴47を有する揺動アーム46が設けられ、第二枠体50には端部に固定穴56を有する支持アーム55が設けられ、揺動枠体42と第二枠体50は係合ピン80で揺動可能に係合されている。なお揺動枠体42の揺動穴47と係合ピン80は摺動可能ゆるみばめとしており、第二枠体50の固定穴56と係合ピン80は圧入してしまりばめとしている。第一枠体40と第二枠体50の間には付勢バネ32が設けられており、第一枠体40に設けられた現像ローラ20をスペーサーコロ26により一定のクリアランスをもって感光体ドラム10に押圧している。このように付勢バネ32を配置することにより、現像装置を小型化することができる。なお、本実施形態では第二枠体50はトナー容器21に固定されているが、トナー容器21と一体で形成されていてもよい。
【００２２】
図5(a)に示すように、スライド枠体43の略上下面にはスライド方向を規定するスライド平面43ａ、43ｂが平行に設けられている。一方、第一枠体40が第二枠体50内に設置されたとき、スライド枠体43のスライド平面43ａ、43ｂと対向する部位には、微小なクリアランスを設けて案内平面51ａ、51ｂが設けられている。さらに、第二枠体50と第一枠体40の長手方向の位置決めをするため、第二枠体50には位置決めボス52が、移動枠体41には長手方向のみを決める位置決め長穴41ａが設けられている。これらスライド平面43ａ、43ｂと案内平面51ａ、51ｂにより、スライド枠体43は一定の方向にスライドすることができる。なお別の構成として、図5(b)に示すようにスライド枠体43の略上下面にスライド方向を規定するスライドレール凸部43ｃ、43ｄを設け、第二枠体50の対向する部位にスライドレール凹部51ｃ、51ｄを設ける。スライド枠体43のレール嵌合部をスライド枠体43と第二枠体50の長手方向を位置決めする構成としてもよい。
【００２３】
図６に第一枠体40と、第二枠体50とのトナーシール構成を示す。第一枠体40の両端短辺部に弾性シール部材44が、上側長辺部に弾性シール部材45が両面テープで固定されており、図７に示す第二枠体50の受け面57、58で圧縮されてシール効果を出している。図８において矢印ｓ、ｔはそれぞれ両端短辺部の弾性シール部材44、上側長辺部の弾性シール部材45の圧縮方向を示している。ここで、弾性シール部材45の圧縮方向が第一枠体40の移動方向と略垂直方向になるように設定されている。こうすることで、圧縮面積が大きい弾性シール部材45の反発力が現像ローラ20を感光体ドラム10に押圧する押圧力に与える影響を少なく、押圧力を安定させることができる。
【００２４】
また、第二枠体50の下側長辺部分54には噴出防止シート25が現像ローラ20に当接するように両面テープで固定されており、現像ローラ20下部の半径方向トナー漏洩を防止している。こうすることで、第一枠体40の長手方向下面に弾性シール部材を介在させる構成をとらずに済み、装置の小型化を実現することができる。
【００２５】
図９に現像ローラ20両端部のトナーシールについて示す。磁気シール60は現像ローラ20の表面に対向する面60ａに複数の磁極を備えており、現像ローラ20との間の磁気カーテンによりトナーを吸着するシール手段である。磁気シール60は移動枠体41に設けられた凹部（不図示）に挿入位置決めされ、現像ブレード板金28により押圧固定されている。現像ローラ20と磁気シール60が同一の第一枠体40に固定されているため、現像ローラ20が感光体ドラム10外周に追従して第一枠体40が移動しても、現像ローラ20と磁気シール60との間のクリアランスを精度よく一定に設定することができる。このため、磁気シール60による現像ローラ20両端部のトナーシールを良好に行なうことができる。
【００２６】
図10に現像ローラ20の駆動系の概略図を示す。感光体ドラム10の端部に設けられたドラムギア71は、不図示の画像形成装置から駆動ギア70を介して駆動力を伝達され、感光体ドラム10を回転駆動している。一方、ドラムギア71は現像ローラ20と同軸に設けられた現像ローラギア72を回転駆動している。図中矢印ａはドラムギア71から現像ローラギア72に駆動が伝達されるときに現像ローラギア72に働く作用力の向きを示している。図中矢印ｂは揺動枠体42の揺動中心と、現像ローラギア72に働く作用力の作用点（ピッチ円上の噛合点）を結んだ線である。矢印ａが水平線となす角度をθａ、矢印ｂが水平線となす角度をθｂとするとき、その関係がθａ≧θｂとなるように設定する。こうすることで、現像ローラギア72に働く作用力は、現像ローラ20を感光体ドラム10に押圧する方向に働く。こうすることで、作用力の影響で現像ローラ20と感光体ドラム10間の押圧が減少することがなく、わずかな外力の作用でスペーサーコロ26が感光体ドラム10に対して離間してしまうことがない。
【００２７】
このように揺動枠体42側で駆動を行なうよう構成することにより、スライド移動を取り入れた場合に駆動伝達の際に働く力の影響で発生するこじりのなどの影響を避けることができる。また、他端のスライド側は、揺動軸を構成する部材や揺動アームなどの部品を削減できるため、小型で低コストの現像装置を提供できる。
【００２８】
図11にスライド枠体43側で現像ローラ20を駆動した構成を示す。この構成では、スライド枠体43側に現像ローラギア72を配置している。図中矢印ａはドラムギア71から現像ローラギア72に駆動が伝達されるときに現像ローラギア72に働く作用力の向きを示している。スライド枠体43のスライド平面43ａ、43ｂの角度が、矢印ａに対して直角、もしくは作用力がスライド平面に作用したとき、その力が第一枠体40を感光体ドラム10方向に押圧する角度に設定するとよい。図においてＦは現像ローラギア72に働く作用力により発生する力である。Ｆｙは力Ｆの案内平面51ｂに対して垂直方向の分力、同様にＦｘは力Ｆの案内平面51ｂに対して平行方向の分力である。このＦｘの向きが感光体ドラム10方向に向いている。こうすることで現像ローラ20を駆動する際のギアからの作用力の影響で、現像ローラ20と感光体ドラム10間の押圧が減少することがなく、わずかな外力の作用でスペーサーコロ26が感光体ドラム10から離間してしまうことがない。
【００２９】
以上説明したように本実施例では、トナー担持体及び規制手段を保持する第一枠体と、トナー収納部と一体に又は固定され、かつトナー担持体を電子写真感光体に加圧する第二枠体とを有し、第一枠体は第二枠体に対し、トナー担持体の長手方向両端部において保持されており、移動可能に保持したことにより、第一枠体にトナー収納部の重量をかけずにすみ、トナー担持体軸受部と、トナー担持体と感光体の当接部分に過大な荷重がかかることを防止することができる。これによりトナー室のトナー量が変動しても画像形成への悪影響が少なく、また大容量のトナーカートリッジでも駆動トルクが小さく、かつ画像形成への悪影響を少なくすることができる。
【発明の効果】
本発明によれば、現像ローラを支持する第一枠体が、トナー収納部と結合する第二枠体に、前記現像ローラの軸線方向の一端側と他端側において移動可能に支持され、前記現像ローラを前記電子写真感光体へ押圧されている。よって、トナー収納部のトナー量が変動しても、前記現像ローラを前記電子写真感光体へ押圧する押圧力を安定させることができ、画像形成への悪影響を少なくすることができる。さらに、前記一端側では、現像ローラギアに働く力で、前記現像ローラを前記電子写真感光体へ押圧することができ、前記他端側では、揺動軸を構成する部材や揺動アームなどの部品を削減できるため、小型化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】プロセスカートリッジを説明する断面図である。
【図２】第一枠体を説明する斜視図である。
【図３】第一枠体を説明する断面図である。
【図４】プロセスカートリッジを説明する斜視図である。
【図５】スライド枠体を説明する要部拡大図である。
【図６】トナーシール構成を説明する第一枠体の図である。
【図７】トナーシール構成を説明する第二枠体の図である。
【図８】トナーシールの圧縮方向を説明する断面図である。
【図９】現像ローラ両端部のトナーシールの構成を説明する図である。
【図１０】現像ローラの駆動系の概略図である。
【図１１】スライド枠体側で現像ローラを駆動した構成を示す図である。
【図１２】本実施形態に係る画像形成装置の全体構成図である。
【図１３】従来の現像装置を用いたプロセスカートリッジの代表例を示す図である。
【符号の説明】
Ａ …現像装置ユニット
Ｂ …感光体ユニット
Ｃ …プロセスカートリッジ
Ｌ …レーザー光
Ｐ …レーザービームプリンタ
１ …光学手段
２ …露光開口部
３ …転写ローラ
４ …記録媒体
５ …定着手段
５ａ …ヒータ
５ｂ …定着ローラ
５ｃ …駆動ローラ
６ａ …給送カセット
６ｂ …ピックアップローラ
６ｃ …搬送ガイド
６ｅ …レジストローラ対
６ｆ …搬送ガイド
６ｉ …排出ローラ対
７ …排出トレイ
10 …感光体ドラム
11 …帯電手段
12 …廃トナー容器
14 …クリーニング手段
14ａ …弾性クリーニングブレード
20 …現像ローラ
21 …トナー容器
22 …現像ブレード
23 …トナー送り部材
24 …トナー攪拌部材
25 …噴出防止シート
26 …スペーサーコロ
27 …軸受
28 …現像ブレード板金
31 …係合ピン
32 …付勢バネ
40 …第一枠体
41 …移動枠体
41ａ …長穴
42 …揺動枠体
43 …スライド枠体
43ａ、43ｂ …スライド平面
43ｃ、43ｄ …スライドレール凸部
44 …弾性シール部材
45 …弾性シール部材
46 …揺動アーム
47 …揺動穴
50 …第二枠体
51ａ、51ｂ …案内平面
51ｃ、51ｄ …スライドレール凹部
52 …ボス
54 …下側長辺部分
55 …支持アーム
56 …固定穴
57、58 …受け面
60 …磁気シール
60ａ …現像ローラに対向する面
70 …駆動ギア
71 …ドラムギア
72 …現像ローラギア
80 …係合ピン
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真方式の画像形成装置に用いられる現像装置、及びこれを有するプロセスカートリッジ又は画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図13に、従来の現像装置を用いたプロセスカートリッジの代表例を示す。図において、カートリッジの感光体ユニットＢには静電潜像を形成する感光体ドラム10、感光層表面を一様に帯電させるための帯電手段11、及び記録媒体に転写されずに感光体ドラム10上に付着している残留トナーを感光体ドラム10表面からかき落とし、廃トナー容器12に貯蔵するためのクリーニング手段14が配置されている。
【０００３】
また、現像装置ユニットＡにはトナーを収容しているトナー容器21と、感光体ドラム10上に形成された静電潜像にトナーを供給して可視画像を形成させるための現像ローラ20、トナーに摩擦帯電電荷を付与し、現像ローラ20の表面上にトナー層を形成する現像ブレード22、現像ローラ20の半径方向のトナー漏洩を防止する噴出防止シート25などが配置されている。現像装置ユニットＡと感光体ユニットＢは係合ピン31で回動可能に結合されている。また、現像装置ユニットＡと感光体ユニットＢとの間には付勢バネ32が設けられている。
【０００４】
図13において、感光体ドラム10は時計回りに回転している。帯電手段11は一定の電圧が印加されており、感光体ドラム10が接触すると接触した感光体ドラム10の感光層表面は一様に帯電する。ついで光学手段１からの画像情報に応じたレーザー光Ｌを露光開口部２を介して感光体ドラム10上に照射することにより、感光体ドラム10上に静電潜像を形成する。その後現像手段によって感光体ドラム10上にトナー像が形成される。
【０００５】
前記現像手段は、トナー容器21内のトナーをトナー送り部材23の回転によって現像ローラ20に送り出す。そして、固定磁石を内蔵した現像ローラ20を回転させるとともに、現像ブレード22によって摩擦帯電電荷を付与したトナー層を現像ローラ20の表面に形成する。現像ローラ20はスペーサーコロ26を介して一定のクリアランスを保ちつつ、付勢バネ32により感光体ドラム10に押圧されており、表面に形成されたトナーを感光体ドラム10の現像領域に供給する。そして、そのトナーを前記静電潜像に応じて感光体ドラム10へ転移させることによってトナー像を形成する。ここで現像ブレード22は、現像ローラ20の周面のトナー量を規定するとともに摩擦帯電電荷を付与するものである。また、この現像ローラ20の近傍には現像室内のトナーを循環させるトナー攪拌部材24を回転可能に取り付けている。
【０００６】
画像形成装置本体に設けられた転写ローラ３に前記トナー像と逆極性の電圧を印加して、感光体ドラム10に形成されたトナー像を記録媒体４に転写した後、クリーニング手段14によって感光体ドラム10上の残留トナーを除去する。ここでクリーニング手段14は感光体ドラム10に当接して設けられた弾性クリーニングブレード14ａによって感光体ドラム10に残留したトナーをかき落として廃トナー容器12に集める。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来例の現像装置では、現像ローラ20を感光体ドラム10に押圧している圧力にトナー容器21内のトナーの重量が印加されるため、画像形成中のトナー消費により現像ローラ20を感光体ドラム10に押圧する圧力が変動し、これに伴って現像装置の駆動トルクも変動する。そして、これらの変動が画像濃度の変動を引き起こす場合があった。
【０００８】
また大容量のトナーカートリッジを構築する際、さらに多量のトナーの重量が現像ローラ20を感光体ドラム10に押圧する圧力に印加されるため、さらに駆動トルクが増大する。また、現像ローラ20を支持する軸受とスペーサーコロに大きな荷重がかかることで、軸受やスペーサーコロ26に磨耗や変形を生じ、装置寿命に影響を与える場合があった。
【０００９】
本発明は、上述の如き事情に鑑みてなされたもので、トナー室のトナー量が変動しても画像形成への悪影響が少なく、また大容量のトナーカートリッジでも駆動トルクが小さく、かつ画像形成への悪影響を少なくすることができる現像装置及びこれを有するプロセスカートリッジ又は画像形成装置を提供することを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明に係る現像装置及びプロセスカートリッジ及び画像形成装置の代表的な構成は、電子写真感光体に形成された静電潜像を現像するための現像ローラと、前記現像ローラへ供給するトナーを収納するトナー収納部と、前記現像ローラを支持する第一枠体と、前記トナー収納部と結合する第二枠体であって、前記現像ローラの軸線方向の一端側において前記第一枠体を揺動可能に支持し、前記現像ローラの軸線方向の他端側において前記第一枠体をスライド可能に支持する第二枠体と、前記一端側において前記現像ローラに設けられた、前記電子写真感光体に設けられた感光体ギアと係合して、前記現像ローラを回転するための回転駆動力を受ける現像ローラギアであって、前記回転駆動力を前記感光体ギアから伝達された際に、前記現像ローラを前記電子写真感光体に押圧する方向の力を受けて、前記一端側において前記第一枠体を前記第二枠体に対して揺動させる現像ローラギアと、前記第一枠体と前記第二枠体との間に設けられた付勢部材であって、前記現像ローラを前記電子写真感光体へ押圧するための付勢部材と、を有することを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明に係る画像形成装置の実施形態について、図を用いて説明する。図12は本実施形態に係る画像形成装置の全体構成図である。
【００１２】
（画像形成装置の全体構成）
まず、図12を用いて画像形成装置の全体構成について説明する。図に示すレーザービームプリンタＰは、電子写真画像形成プロセスによって記録媒体４（例えば、記録紙、ＯＨＰシート、布等）に画像を形成するものである。
【００１３】
ドラム形状の電子写真感光体である感光体ドラム10の表面は、帯電手段11によって一様に帯電されている。この感光体ドラム10に光学手段１から画像情報に応じたレーザー光Ｌを照射して感光体ドラム10に画像情報に応じた潜像を形成する。ここで形成された感光体ドラム10上の潜像を後述の現像手段によって現像することで、トナー像を形成する。
【００１４】
一方、トナー像の形成と同期して、給送カセット６ａにセットした記録媒体４はピックアップローラ６ｂ、搬送ガイド６ｃ、及びレジストローラ対６ｅで反転搬送される。次いで、感光体ドラム10と一定の電圧を印加された転写ローラ３とで形成されたニップ部を通る。このとき感光体ドラム10上に現像されたトナー像が記録媒体４に転写される。トナー像の転写を受けた記録媒体４は搬送ガイド６ｆで定着手段５へと搬送される。この定着手段５は駆動ローラ５ｃ及びヒータ５ａを内蔵する定着ローラ５ｂを有しており、そのニップ部を通過する記録媒体４に熱及び圧力を印加して転写されたトナー像を定着する。その後、記録媒体４は排出ローラ対６ｉで搬送され、排出トレイ７へと排出される。
【００１５】
（プロセスカートリッジ）
次に、プロセスカートリッジＣについて図１を用いて説明する。図において、カートリッジの感光体ユニットＢには静電潜像を形成する感光体ドラム10、感光層表面を一様に帯電させるための帯電手段11、及び記録媒体に転写されずに感光体ドラム10上に付着している残留トナーを感光体ドラム10表面からかき落とし、廃トナー容器12に貯蔵するためのクリーニング手段14が配置されている。
【００１６】
また、現像装置ユニットＡにはトナーを収容しているトナー容器21と、感光体ドラム10上に形成された静電潜像にトナーを供給して可視画像を形成させるための現像ローラ20、トナーに摩擦帯電電荷を付与し、現像ローラ20の表面上にトナー層を形成する現像ブレード22などが配置されている。また現像ローラ20と第一枠体40および第二枠体50との間の下部開口には、これをシールする噴出防止シート25が設けられており、現像ローラ20の半径方向のトナー漏洩を防止する機能を有している。
【００１７】
図１において、感光体ドラム10は時計回りに回転している。帯電手段11は一定の電圧が印加されており、感光体ドラム10が接触すると接触した感光体ドラム10の感光層表面は一様に帯電する。ついで光学手段１からの画像情報に応じたレーザー光Ｌを露光開口部２を介して感光体ドラム10上に照射することにより、感光体ドラム10上に静電潜像を形成する。その後現像手段によって感光体ドラム10上にトナー像が形成される。
【００１８】
前記現像手段は、トナー容器21内のトナーをトナー送り部材23の回転によって現像ローラ20に送り出す。そして、固定磁石を内蔵した現像ローラ20を回転させるとともに、現像ブレード22によって摩擦帯電電荷を付与したトナー層を現像ローラ20の表面に形成する。現像ローラ20はスペーサーコロ26を介して一定のクリアランスを保ちつつ、付勢バネ32により感光体ドラム10に押圧されており、表面に形成されたトナーを感光体ドラム10の現像領域に供給する。そのトナーを前記静電潜像に応じて感光体ドラム10へ転移させることによってトナー像を形成する。ここで、現像ブレード22は、現像ローラ20の周面のトナー量を規定するとともに摩擦帯電電荷を付与するものである。また、この現像ローラ20の近傍には現像室内のトナーを循環させるトナー攪拌部材24を回転可能に取り付けている。
【００１９】
画像形成装置本体に設けられた転写ローラ３に前記トナー像と逆極性の電圧を印加して、感光体ドラム10に形成されたトナー像を記録媒体４に転写した後、クリーニング手段14によって感光体ドラム10上の残留トナーを除去する。ここでクリーニング手段14は感光体ドラム10に当接して設けられた弾性クリーニングブレード14ａによって感光体ドラム10に残留したトナーをかき落として廃トナー容器12に集める。
【００２０】
図１に示すように現像装置ユニットＡは第一枠体40と第二枠体50とから構成されている。図２及び図３に示すように、第一枠体40は、移動枠体41と、その両端に配置された揺動枠体42、スライド枠体43から構成されており、各部材は一体に固定されて現像ローラ20と現像ブレード22を保持している。現像ローラ20は軸受27を介してその両端をそれぞれ揺動枠体42、スライド枠体43に回動可能に支持されている。また現像ローラ20の両端には、現像ローラ20とほぼ同心で現像ローラ20の外径より規定ギャップ分外径の大きいスペーサ―コロ26が摺動可能に設けられている。現像ローラ20上のトナー層厚を規制する規制手段としての現像ブレード22は現像ブレード板金28に一体成形、または接着されている。現像ブレード板金28は移動枠体41に固定されており、現像ブレード22の先端は現像ローラ20に当接している。
【００２１】
図４に示すように、第一枠体40は、第二枠体50内に設置されている。第二枠体50はトナー容器21に固定されている。第一枠体40の揺動枠体42には端部に揺動穴47を有する揺動アーム46が設けられ、第二枠体50には端部に固定穴56を有する支持アーム55が設けられ、揺動枠体42と第二枠体50は係合ピン80で揺動可能に係合されている。なお揺動枠体42の揺動穴47と係合ピン80は摺動可能ゆるみばめとしており、第二枠体50の固定穴56と係合ピン80は圧入してしまりばめとしている。第一枠体40と第二枠体50の間には付勢バネ32が設けられており、第一枠体40に設けられた現像ローラ20をスペーサーコロ26により一定のクリアランスをもって感光体ドラム10に押圧している。このように付勢バネ32を配置することにより、現像装置を小型化することができる。なお、本実施形態では第二枠体50はトナー容器21に固定されているが、トナー容器21と一体で形成されていてもよい。
【００２２】
図5(a)に示すように、スライド枠体43の略上下面にはスライド方向を規定するスライド平面43ａ、43ｂが平行に設けられている。一方、第一枠体40が第二枠体50内に設置されたとき、スライド枠体43のスライド平面43ａ、43ｂと対向する部位には、微小なクリアランスを設けて案内平面51ａ、51ｂが設けられている。さらに、第二枠体50と第一枠体40の長手方向の位置決めをするため、第二枠体50には位置決めボス52が、移動枠体41には長手方向のみを決める位置決め長穴41ａが設けられている。これらスライド平面43ａ、43ｂと案内平面51ａ、51ｂにより、スライド枠体43は一定の方向にスライドすることができる。なお別の構成として、図5(b)に示すようにスライド枠体43の略上下面にスライド方向を規定するスライドレール凸部43ｃ、43ｄを設け、第二枠体50の対向する部位にスライドレール凹部51ｃ、51ｄを設ける。スライド枠体43のレール嵌合部をスライド枠体43と第二枠体50の長手方向を位置決めする構成としてもよい。
【００２３】
図６に第一枠体40と、第二枠体50とのトナーシール構成を示す。第一枠体40の両端短辺部に弾性シール部材44が、上側長辺部に弾性シール部材45が両面テープで固定されており、図７に示す第二枠体50の受け面57、58で圧縮されてシール効果を出している。図８において矢印ｓ、ｔはそれぞれ両端短辺部の弾性シール部材44、上側長辺部の弾性シール部材45の圧縮方向を示している。ここで、弾性シール部材45の圧縮方向が第一枠体40の移動方向と略垂直方向になるように設定されている。こうすることで、圧縮面積が大きい弾性シール部材45の反発力が現像ローラ20を感光体ドラム10に押圧する押圧力に与える影響を少なく、押圧力を安定させることができる。
【００２４】
また、第二枠体50の下側長辺部分54には噴出防止シート25が現像ローラ20に当接するように両面テープで固定されており、現像ローラ20下部の半径方向トナー漏洩を防止している。こうすることで、第一枠体40の長手方向下面に弾性シール部材を介在させる構成をとらずに済み、装置の小型化を実現することができる。
【００２５】
図９に現像ローラ20両端部のトナーシールについて示す。磁気シール60は現像ローラ20の表面に対向する面60ａに複数の磁極を備えており、現像ローラ20との間の磁気カーテンによりトナーを吸着するシール手段である。磁気シール60は移動枠体41に設けられた凹部（不図示）に挿入位置決めされ、現像ブレード板金28により押圧固定されている。現像ローラ20と磁気シール60が同一の第一枠体40に固定されているため、現像ローラ20が感光体ドラム10外周に追従して第一枠体40が移動しても、現像ローラ20と磁気シール60との間のクリアランスを精度よく一定に設定することができる。このため、磁気シール60による現像ローラ20両端部のトナーシールを良好に行なうことができる。
【００２６】
図10に現像ローラ20の駆動系の概略図を示す。感光体ドラム10の端部に設けられたドラムギア71は、不図示の画像形成装置から駆動ギア70を介して駆動力を伝達され、感光体ドラム10を回転駆動している。一方、ドラムギア71は現像ローラ20と同軸に設けられた現像ローラギア72を回転駆動している。図中矢印ａはドラムギア71から現像ローラギア72に駆動が伝達されるときに現像ローラギア72に働く作用力の向きを示している。図中矢印ｂは揺動枠体42の揺動中心と、現像ローラギア72に働く作用力の作用点（ピッチ円上の噛合点）を結んだ線である。矢印ａが水平線となす角度をθａ、矢印ｂが水平線となす角度をθｂとするとき、その関係がθａ≧θｂとなるように設定する。こうすることで、現像ローラギア72に働く作用力は、現像ローラ20を感光体ドラム10に押圧する方向に働く。こうすることで、作用力の影響で現像ローラ20と感光体ドラム10間の押圧が減少することがなく、わずかな外力の作用でスペーサーコロ26が感光体ドラム10に対して離間してしまうことがない。
【００２７】
このように揺動枠体42側で駆動を行なうよう構成することにより、スライド移動を取り入れた場合に駆動伝達の際に働く力の影響で発生するこじりのなどの影響を避けることができる。また、他端のスライド側は、揺動軸を構成する部材や揺動アームなどの部品を削減できるため、小型で低コストの現像装置を提供できる。
【００２８】
図11にスライド枠体43側で現像ローラ20を駆動した構成を示す。この構成では、スライド枠体43側に現像ローラギア72を配置している。図中矢印ａはドラムギア71から現像ローラギア72に駆動が伝達されるときに現像ローラギア72に働く作用力の向きを示している。スライド枠体43のスライド平面43ａ、43ｂの角度が、矢印ａに対して直角、もしくは作用力がスライド平面に作用したとき、その力が第一枠体40を感光体ドラム10方向に押圧する角度に設定するとよい。図においてＦは現像ローラギア72に働く作用力により発生する力である。Ｆｙは力Ｆの案内平面51ｂに対して垂直方向の分力、同様にＦｘは力Ｆの案内平面51ｂに対して平行方向の分力である。このＦｘの向きが感光体ドラム10方向に向いている。こうすることで現像ローラ20を駆動する際のギアからの作用力の影響で、現像ローラ20と感光体ドラム10間の押圧が減少することがなく、わずかな外力の作用でスペーサーコロ26が感光体ドラム10から離間してしまうことがない。
【００２９】
以上説明したように本実施例では、トナー担持体及び規制手段を保持する第一枠体と、トナー収納部と一体に又は固定され、かつトナー担持体を電子写真感光体に加圧する第二枠体とを有し、第一枠体は第二枠体に対し、トナー担持体の長手方向両端部において保持されており、移動可能に保持したことにより、第一枠体にトナー収納部の重量をかけずにすみ、トナー担持体軸受部と、トナー担持体と感光体の当接部分に過大な荷重がかかることを防止することができる。これによりトナー室のトナー量が変動しても画像形成への悪影響が少なく、また大容量のトナーカートリッジでも駆動トルクが小さく、かつ画像形成への悪影響を少なくすることができる。
【発明の効果】
本発明によれば、現像ローラを支持する第一枠体が、トナー収納部と結合する第二枠体に、前記現像ローラの軸線方向の一端側と他端側において移動可能に支持され、前記現像ローラを前記電子写真感光体へ押圧されている。よって、トナー収納部のトナー量が変動しても、前記現像ローラを前記電子写真感光体へ押圧する押圧力を安定させることができ、画像形成への悪影響を少なくすることができる。さらに、前記一端側では、現像ローラギアに働く力で、前記現像ローラを前記電子写真感光体へ押圧することができ、前記他端側では、揺動軸を構成する部材や揺動アームなどの部品を削減できるため、小型化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】プロセスカートリッジを説明する断面図である。
【図２】第一枠体を説明する斜視図である。
【図３】第一枠体を説明する断面図である。
【図４】プロセスカートリッジを説明する斜視図である。
【図５】スライド枠体を説明する要部拡大図である。
【図６】トナーシール構成を説明する第一枠体の図である。
【図７】トナーシール構成を説明する第二枠体の図である。
【図８】トナーシールの圧縮方向を説明する断面図である。
【図９】現像ローラ両端部のトナーシールの構成を説明する図である。
【図１０】現像ローラの駆動系の概略図である。
【図１１】スライド枠体側で現像ローラを駆動した構成を示す図である。
【図１２】本実施形態に係る画像形成装置の全体構成図である。
【図１３】従来の現像装置を用いたプロセスカートリッジの代表例を示す図である。
【符号の説明】
Ａ …現像装置ユニット
Ｂ …感光体ユニット
Ｃ …プロセスカートリッジ
Ｌ …レーザー光
Ｐ …レーザービームプリンタ
１ …光学手段
２ …露光開口部
３ …転写ローラ
４ …記録媒体
５ …定着手段
５ａ …ヒータ
５ｂ …定着ローラ
５ｃ …駆動ローラ
６ａ …給送カセット
６ｂ …ピックアップローラ
６ｃ …搬送ガイド
６ｅ …レジストローラ対
６ｆ …搬送ガイド
６ｉ …排出ローラ対
７ …排出トレイ
10 …感光体ドラム
11 …帯電手段
12 …廃トナー容器
14 …クリーニング手段
14ａ …弾性クリーニングブレード
20 …現像ローラ
21 …トナー容器
22 …現像ブレード
23 …トナー送り部材
24 …トナー攪拌部材
25 …噴出防止シート
26 …スペーサーコロ
27 …軸受
28 …現像ブレード板金
31 …係合ピン
32 …付勢バネ
40 …第一枠体
41 …移動枠体
41ａ …長穴
42 …揺動枠体
43 …スライド枠体
43ａ、43ｂ …スライド平面
43ｃ、43ｄ …スライドレール凸部
44 …弾性シール部材
45 …弾性シール部材
46 …揺動アーム
47 …揺動穴
50 …第二枠体
51ａ、51ｂ …案内平面
51ｃ、51ｄ …スライドレール凹部
52 …ボス
54 …下側長辺部分
55 …支持アーム
56 …固定穴
57、58 …受け面
60 …磁気シール
60ａ …現像ローラに対向する面
70 …駆動ギア
71 …ドラムギア
72 …現像ローラギア
80 …係合ピン
Claims (6)
- 画像形成装置に用いられる現像装置であって、
電子写真感光体に形成された静電潜像を現像するための現像ローラと、
前記現像ローラへ供給するトナーを収納するトナー収納部と、
前記現像ローラを支持する第一枠体と、
前記トナー収納部と結合する第二枠体であって、前記現像ローラの軸線方向の一端側において前記第一枠体を揺動可能に支持し、前記現像ローラの軸線方向の他端側において前記第一枠体をスライド可能に支持する第二枠体と、
前記一端側において前記現像ローラに設けられた、前記電子写真感光体に設けられた感光体ギアと係合して、前記現像ローラを回転するための回転駆動力を受ける現像ローラギアであって、前記回転駆動力を前記感光体ギアから伝達された際に、前記現像ローラを前記電子写真感光体に押圧する方向の力を受けて、前記一端側において前記第一枠体を前記第二枠体に対して揺動させる現像ローラギアと、
前記第一枠体と前記第二枠体との間に設けられた付勢部材であって、前記現像ローラを前記電子写真感光体へ押圧するための付勢部材と、
を有することを特徴とする現像装置。 - 前記第二枠体は、前記他端側において前記第一枠体に設けられた第一スライドレール部と嵌合して、前記第一枠体をスライド移動させる第二スライドレール部であって、前記軸線方向において前記第一枠体の位置決めをおこなう第二スライドレール部を有することを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
- 画像形成装置本体に着脱可能なプロセスカートリッジであって、
（１）電子写真感光体と、
（２）前記電子写真感光体に形成された静電潜像を現像するための現像ローラと、前記現像ローラへ供給するトナーを収納するトナー収納部と、前記現像ローラを支持する第一枠体と、前記トナー収納部と結合する第二枠体であって、前記現像ローラの軸線方向の一端側において前記第一枠体を揺動可能に支持し、前記現像ローラの軸線方向の他端側において前記第一枠体をスライド可能に支持する第二枠体と、前記一端側において前記現像ローラに設けられた、前記電子写真感光体に設けられた感光体ギアと係合して、前記現像ローラを回転するための回転駆動力を受ける現像ローラギアであって、前記回転駆動力を前記感光体ギアから伝達された際に、前記現像ローラを前記電子写真感光体に押圧する方向の力を受けて、前記一端側において前記第一枠体を前記第二枠体に対して揺動させる現像ローラギアと、前記第一枠体と前記第二枠体との間に設けられた付勢部材であって、前記現像ローラを前記電子写真感光体へ押圧するための付勢部材と、を有する現像装置と、
を有することを特徴とするプロセスカートリッジ。 - 前記第二枠体は、前記他端側において前記第一枠体に設けられた第一スライドレール部と嵌合して、前記第一枠体をスライド移動させる第二スライドレール部であって、前記軸線方向において前記第一枠体の位置決めをおこなう第二スライドレール部を有することを特徴とする請求項３に記載のプロセスカートリッジ。
- 記録媒体に画像を形成するための画像形成装置において、
（１）電子写真感光体と、
（２）前記電子写真感光体に形成された静電潜像を現像するための現像ローラと、前記現像ローラへ供給するトナーを収納するトナー収納部と、前記現像ローラを支持する第一枠体と、前記トナー収納部と結合する第二枠体であって、前記現像ローラの軸線方向の一端側において前記第一枠体を揺動可能に支持し、前記現像ローラの軸線方向の他端側において前記第一枠体をスライド可能に支持する第二枠体と、前記一端側において前記現像ロ ーラに設けられた、前記電子写真感光体に設けられた感光体ギアと係合して、前記現像ローラを回転するための回転駆動力を受ける現像ローラギアであって、前記回転駆動力を前記感光体ギアから伝達された際に、前記現像ローラを前記電子写真感光体に押圧する方向の力を受けて、前記一端側において前記第一枠体を前記第二枠体に対して揺動させる現像ローラギアと、前記第一枠体と前記第二枠体との間に設けられた付勢部材であって、前記現像ローラを前記電子写真感光体へ押圧するための付勢部材と、を有する現像装置と、
（３）前記記録媒体を搬送する搬送手段と、
を有することを特徴とする画像形成装置。 - 記録媒体に画像を形成するための画像形成装置において、
（１）電子写真感光体と、前記電子写真感光体に形成された静電潜像を現像するための現像ローラと、前記現像ローラへ供給するトナーを収納するトナー収納部と、前記現像ローラを支持する第一枠体と、前記トナー収納部と結合する第二枠体であって、前記現像ローラの軸線方向の一端側において前記第一枠体を揺動可能に支持し、前記現像ローラの軸線方向の他端側において前記第一枠体をスライド可能に支持する第二枠体と、前記一端側において前記現像ローラに設けられた、前記電子写真感光体に設けられた感光体ギアと係合して、前記現像ローラを回転するための回転駆動力を受ける現像ローラギアであって、前記回転駆動力を前記感光体ギアから伝達された際に、前記現像ローラを前記電子写真感光体へ押圧するために、前記一端側において前記第一枠体を前記第二枠体に対して揺動させる現像ローラギアと、前記第一枠体と前記第二枠体との間に設けられた付勢部材であって、前記現像ローラを前記電子写真感光体へ押圧するための付勢部材と、を有するプロセスカートリッジと、
（２）前記プロセスカートリッジを取り外し可能に装着する装着手段と、
（３）前記記録媒体を搬送する搬送手段と、
を有することを特徴とする画像形成装置。
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