JP4355527B2 - 現像装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機、プリンタ、ＦＡＸ等の電子写真方式或は静電記録方式を用いた画像形成装置に備えられる現像装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電子写真方式の画像形成装置は、像担持体を帯電した後画像情報に応じて露光して静電像を形成し、この静電像に応じて現像剤を像担持体に供給して現像剤像とし、この現像剤像を転写手段によって記録材、例えば、記録用紙、ＯＨＰシート、布等に転写した後定着手段によって定着して記録画像を得る。
【０００３】
例えば、帯電手段として接触帯電手段、現像手段として非磁性一成分接触現像手段を用いた画像形成装置がある。図９はこの種の従来の画像形成装置３００の主要部の断面を模式的に表したものである。
【０００４】
画像形成装置３００は、像担持体としてのドラム型の電子写真感光体（以下、「感光ドラム」と言う）１０を備えている。そして、感光ドラム１０に接触して従動回転する帯電手段としての帯電ローラ１１に所定の帯電バイアスが印加されることによって、感光ドラム１０の表面は一様に帯電される。次に、感光ドラム１０の表面は、露光装置１２によって画像情報信号に応じた光Ｌで露光され、静電潜像が形成される。感光ドラム１０上に形成された静電潜像は、ローラ型の現像剤担持体である現像ローラ１６、ブレード状の規制部材である現像ブレード１７、現像剤供給部材であるトナー供給ローラ１８を現像容器（現像装置本体）２０内に具備する現像手段としての現像装置１３によって、現像剤としてのトナーが供給されて現像剤像（トナー像）として可視像化される。
【０００５】
そして、転写部Ｎにおいて転写手段としての転写ローラ２６に転写バイアスが印加されることで、感光ドラム１０上に形成されたトナー像が記録材カセット４１、搬送手段としての記録材供給ローラ４２等を備える記録材供給部４０から供給された記録材Ｓ上に転写されて未定着画像が形成される。次いで、記録材Ｓは定着装置３０に搬送されて、ここで未定着画像の記録材Ｓへの定着が行われ、その後、排紙トレイ３５に搬出されて画像形成は終了する。
【０００６】
又、転写時に転写されないで感光ドラム１０上に残った転写残トナーは、クリーニング手段としてのクリーニングブレード１４によって廃トナー容器１５に回収される。これにより、感光ドラム１０上はクリーニングされ、繰り返し画像形成に供される。
【０００７】
この現像装置８０は、一成分現像剤としてトナー８４を収容した現像容器８６を有する。該現像容器８６は、トナー供給ローラ８２が弾性ブレード８３と現像ローラ８１が当接する位置よりも現像ローラ８１の回転方向上流側の位置で圧接するよう配置されている。そのため、トナー供給ローラ８２が矢印Ｄの方向に回転することにより、現像ローラ８１上にトナー８４を供給することが可能となる。この現像ローラ８１上に供給されたトナー８４は、現像ローラ８１の回転に伴って搬送され、弾性ブレード８３と現像ローラ８１の当接部で摩擦により電荷を付与されて薄層化される。均一な帯電電荷量に揃えられたトナー８４は、現像ローラ８１によって搬送され、感光ドラム１０との当接部で静電潜像が現像される。
【０００８】
このような現像装置において、トナー供給ローラはスポンジ等の柔らかい発泡体が用いられることが多い。又、そのローラ形状は断面が円である円筒形状だけでなく、図６及び図７に示すように、表面に凹凸を設けて断面を歯車形状にした弾性ローラ等も実用化されている。このような形状にすることで、トナーの搬送性や攪拌性が増すため、現像容器内のトナー量が消費によって少なくなっても最後まで安定してトナーの供給を行うことができるというメリットがある。
【０００９】
しかし、上記のような長手方向に多数の凹凸を設けたトナー供給ローラでは、トナー供給ローラの凹凸ピッチでハーフトーン画像等に横方向の周期ムラが発生することがある。これは、弾性ローラの凹凸が現像ローラに周期的にぶつかるため、現像ローラの回転負荷が微妙に変化してしまい、それが現像ローラの回転ムラとなって画像に現れるためである。
【００１０】
これを防止するため、長手方向の凹凸を図８のように斜めにずらしたトナー供給ローラが提案されている。このような形状にすることで、トナー供給ローラの凹凸が現像ローラに周期的な振動を与えることがなくなるため、先述したような凹凸ピッチの周期ムラの発生を防止することができる。
【特許文献１】
特開昭５４−４３０３８号公報（第３頁、第３（Ｂ）図）
【特許文献２】
特開平２−１９１９７４号公報（第２−３頁、第８図）
【特許文献３】
特開平５−６１３５０号公報（第２−３頁、第１図）
【特許文献４】
特開２０００−５６５５６号公報（第３−４頁、第３（ａ）図）
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、先に説明したような凹凸を斜めにずらしたトナー供給ローラにおいて、以下に説明するような問題が生じることがあった。
【００１２】
トナー供給ローラと現像ローラは互いに接触した状態で回転している。又、トナー供給ローラと現像ローラはそれぞれスラスト方向に多少の遊び（スラストガタと呼ぶ）を持っている。このような状態で、トナー供給ローラに螺旋状に凹凸が付いたことによって、トナー供給ローラと現像ローラには、長手方向に移動しようとする力が相反する向きに発生する。現像ローラの長手方向の位置が不安定になると、僅かな回転ムラが直ちに画像に反映されてハーフトーン画像の濃度ムラ等に現れたり、端部のトナーシール性が不安定になってトナー漏れが発生したりすることがあった。
【００１３】
又、トナー供給ローラの長手方向の位置が不安定になると、トナー供給ローラ端部と現像容器内壁の隙間が均一に保たれなくなり、狭くなった隙間部分でトナー劣化が促進されたり、隙間が変動することによって端部のトナー圧力が変動してトナー漏れを誘発したりすることがあった。
【００１４】
本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、その目的とする処は、ガタによる画像不良を抑え、トナー漏れ等の問題を未然に防止することができる現像装置を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明は、画像形成装置に用いられる現像装置において、
その回転軸が前記現像装置の一端側から他端側に亘っており、潜像担持体に形成された潜像を現像するために現像剤を担持して回転する現像ローラと、
その回転軸が前記現像装置の一端側から他端側に亘っており、その外周面に凹凸が形成された発泡弾性体層を有し、前記現像ローラと接触した状態で前記現像ローラに対して速度差をもって回転することにより前記現像ローラに現像剤を供給する現像剤供給ローラと、
前記現像ローラの回転軸の端部に設けられ、前記現像ローラを回転させる力を受ける第一ハス歯ギアと、
前記現像剤供給ローラの回転軸の端部に設けられ、前記現像剤供給ローラを回転させる力を受ける第二ハス歯ギアと、
を有し、
前記現像ローラが回転する際に、前記第一ハス歯ギアから前記現像ローラが受ける力は前記現像装置の一端側から他端側へ向かう成分を有し、
前記現像剤供給ローラが回転する際に、前記第二ハス歯ギアから前記現像剤供給ローラが受ける力は前記現像装置の一端側から他端側へ向かう成分を有し、
前記現像ローラ及び前記現像剤供給ローラが回転する際に、前記現像剤供給ローラが前記現像ローラから受ける力は前記現像装置の他端側から一端側へ向かう成分を有し、前記現像ローラが前記現像剤供給ローラから受ける力は前記現像装置の一端側から他端側へ向かう成分を有するように、前記凹凸は前記現像剤供給ローラの回転軸に対して斜めに形成されていることを特徴とする。
【００１６】
従って、本発明によれば、外周面に長手方向に多数の凹凸を設けた現像剤供給ローラを現像装置に使用した場合でも、現像ローラの回転軸方向の位置が不安定になることなく安定的に位置決めを行うことができ、ガタによる画像不良を抑え、トナー漏れ等の問題を未然に防止することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。但し、本実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置等は、特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【００１８】
＜参考の形態１＞
図１及び図２を用いて、本参考の形態に係る現像装置１３について説明する。
図１は本発明に係る現像装置の上から見た説明図、図２は同現像装置の断面図である。尚、画像形成装置の概要説明は従来の技術で説明した内容とほぼ同等であるので、ここでは省略する。
【００１９】
本参考の形態では、現像方式として非磁性一成分接触現像方式を用いた。現像装置１３は、現像容器（現像装置本体）であるトナー容器２０を有する。トナー容器２０内には、現像剤として、反転現像用の非磁性一成分現像剤（以下、「トナー」と言う）が収容される。本参考の形態では、トナーは負帯電性トナーである。トナー容器２０には、当初トナーが１５０ｇ充填される。
【００２０】
トナーを感光ドラム１０との対向部（現像領域）に担持搬送する現像剤担持体としては、現像ローラ１６を有する。上記トナー供給ローラ１８と現像ローラ１６とが接触して、トナー供給ローラ１８から現像ローラ１６にトナーが付着することによって、現像ローラ１６上にトナーが供給される。現像ローラ軸端部には、現像ローラ駆動ギア３２が設けられており、不図示の駆動入力ギアから回転が入力され、図中矢印Ｄの方向に１５０ｍｍ／ｓｅｃの表面速度で回転する。
【００２１】
現像ローラ１６上に担持させるトナー量を規制する規制部材として、現像ブレード１７を有する。現像ローラ１６上のトナーは、現像ブレード１７によって、最適な層厚に規制されるとともに、摩擦帯電させられる。本参考の形態の現像ブレード１７は、ストレート形状のバネ弾性を有するリン青銅板に、現像ローラ１６との当接面にナイロンをコートしたものとした。
【００２２】
トナー供給ローラ１２は、上記弾性ブレード１３と現像ローラ１１表面との当接部に対し、現像ローラ１１の回転方向に対して上流側に当接され、且つ、回転可能に支持されている。この構造としては、発泡骨格状スポンジ構造のものが、現像ローラ１１に対するトナー１４の供給及び未現像トナーの剥ぎ取りの点から好ましい。弾性ローラ１２は、本参考の形態においては、芯金上にポリウレタンフォームを設け直径１６ｍｍのローラを用いた。この弾性ローラ１２の現像ローラ１１に対する当接幅としては１〜６ｍｍが有効であり、又、弾性ローラ１２は現像ローラ１１に対してその当接部において相対速度を持たせることが好ましく、本参考の形態においては、当接幅を４ｍｍに設定した。トナー供給ローラ軸端部には、トナー供給ローラ駆動ギア３２が設けられており、不図示の駆動入力ギアから回転が入力されてトナー供給ローラが周速として現像動作時に８０ｍｍ／ｓとなるように回転駆動される。このように相対速度を持たせることで、より効率良くトナーを現像ローラに供給し、又、未現像トナーを現像ローラから剥ぎ取ることが可能となる。
【００２３】
更に、弾性ローラ１２には表面に長手方向に沿った凹凸が設けられている。凹凸は図３に示したように台形から成る山と谷の規則正しい連続形状であって、山の幅は０．５ｍｍ、谷の幅は０．７ｍｍ、凹凸のピッチは１．５ｍｍ、山の高さは０．５ｍｍとした。又、凹凸は長手方向で微妙に斜めにひねってあり、軸方向に対するひねり角は２度、ひねる向きは現像器正面から見て右側上がり品と右下がり品と２種類準備した。
【００２４】
斯かる現像装置において、現像ローラの長手の位置決めは非駆動側を基準方向とするべく、現像ローラの軸端部を軸受に突き当てる構成とした。この状態で、弾性ローラの凹凸をひねらないタイプのローラと、ひねる向きが異なる２種類のローラを使用して３種類の現像装置を準備し、画像形成装置の５０００枚のプリント試験を行った。その結果、現像器正面から見て右側下がり方向のひねりローラを使用すると、ハーフトーン画像に稀にピッチムラ画像が観察されることがあったが、右側上がり方向のひねりローラを使用したときは、そのような不具合は一切発生しなかった。
【００２５】
これは、現像ローラと右側上がり方向のひねりローラがそれぞれ回転することによって、現像ローラに長手で矢印の方向に移動しようとする力（スラスト力）が働くため、現像ローラの軸が基準側の軸受けに突き当たることによって現像ローラの位置が常に決まる。その結果、シールその他の摺擦部材から受ける現像ローラの回転抵抗が変動することがなかったため、ピッチムラ画像の発生を防止できたものと考えられる。
【００２６】
以上説明したように、表面に凹凸を設けて尚且つ斜めにずらしたトナー供給ローラを使用した場合に、現像ローラとトナー供給ローラの回転によって相互に発生するスラスト力を考慮し、現像ローラが位置決め方向に突き当たる方向に力が加わるように凹凸の斜め方向を規定したことによって、現像ローラの位置は長手位置を乱されることなく安定した回転を行うことができるため、ピッチムラ画像や端部シールからのトナー漏れ等を有効に防止することができる。
【００２７】
＜参考の形態２＞
本参考の形態では、参考の形態１に加えて、トナー供給ローラの位置決め方向をも規定し、各部材の位置決めをより一層向上させるものである。尚、構成に関して重複する説明は省略する。
【００２８】
図４は本参考の形態に係る現像装置を上から見た説明図である。本参考の形態では、現像ローラとは逆方向に、トナー供給ローラの駆動側の軸端部を軸受壁に突き当てる構成とした。他の部品は、参考の形態１と同様の配置である。
【００２９】
上記現像装置において、回転によって現像ローラが非駆動側の位置決め方向に突き当たり安定するのと同時に、トナー供給ローラも反対側の位置決め方向に突き当たってより安定させることができる。このような構成にすることで、トナー供給ローラ端部と現像容器内壁の隙間が均一に保たれなくなり、狭くなった隙間部分でトナー劣化が促進されたり、隙間が変動することによって端部のトナー圧力が変動して、トナー漏れを誘発したりする懸念を事前に回避することができる。
【００３０】
＜実施の形態１＞
本実施の形態では、参考の形態１に加えて、現像ローラを駆動するギアをハス歯ギアにして、位置決めをより一層向上させるものである。尚、構成に関して重複する説明は省略する。
【００３１】
図５は本実施の形態に係る現像装置を上から見た説明図である。本実施の形態では、参考の形態１と同様に現像ローラを非駆動側の軸受壁に突き当てる構成である。更に、現像ローラを回転駆動するために駆動側芯金部分に設けられている駆動ギアとして、斜め方向にずらしたハス歯ギアを用いている。ハス歯ギアは、回転することによって軸方向にスラスト力を生じる。本実施の形態では、現像ローラ駆動ギアが生じるスラスト力とトナー供給ローラとの相互作用によって生じるスラスト力の向きを同方向に揃え、現像ローラの位置決め方向に突き当たるように配置した。
【００３２】
このような構成にすることで、現像ローラの長手位置はより強固に安定させることが可能となり、スラストガタ起因のピッチムラ画像や端部シールからのトナー漏れ等を有効に防止することができる。
【００３３】
尚、トナー供給ローラにおいても、駆動ギアとして斜め方向にずらしたハス歯ギアを用い、トナー供給ローラを位置決め方向に突き当てる方向に押すことによって、より一層の長手位置安定化を図ることができる。
【００３４】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように、本発明によれば、外周面に凹凸を設けた現像剤供給ローラを現像装置に使用した際に、現像ローラの回転軸方向の位置が不安定になることなく安定的に位置決めを行うことができ、ガタによる画像不良を抑え、トナー漏れ等の問題を未然に防止することができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の参考の形態１に係る現像装置の平面図である。
【図２】 本発明の参考の形態１に係る現像装置の断面図である。
【図３】 本発明の参考の形態１に係る現像装置のトナー供給ローラの凹凸説明図である。
【図４】 本発明の参考の形態２に係る現像装置の平面図である。
【図５】 本発明の実施の形態１に係る現像装置の平面図である。
【図６】 凹凸部分を輪切りにした断面図である。
【図７】 凹凸が軸方向に平衡に入っているトナー供給ローラの斜視図である。
【図８】 凹凸を斜めにずらしたトナー供給ローラの斜視図である。
【図９】 従来の画像形成装置の断面図である。
【符号の説明】
１０ 感光ドラム（像担持体）
１１ 帯電ローラ（帯電手段）
１２ 露光装置（露光手段）
１３ 現像装置
１６ 現像ローラ
１７ 現像ブレード
１８ トナー供給ローラ
２０ トナー容器

Claims (2)

1. 画像形成装置に用いられる現像装置において、
   その回転軸が前記現像装置の一端側から他端側に亘っており、潜像担持体に形成された潜像を現像するために現像剤を担持して回転する現像ローラと、
   その回転軸が前記現像装置の一端側から他端側に亘っており、その外周面に凹凸が形成された発泡弾性体層を有し、前記現像ローラと接触した状態で前記現像ローラに対して速度差をもって回転することにより前記現像ローラに現像剤を供給する現像剤供給ローラと、
   前記現像ローラの回転軸の端部に設けられ、前記現像ローラを回転させる力を受ける第一ハス歯ギアと、
   前記現像剤供給ローラの回転軸の端部に設けられ、前記現像剤供給ローラを回転させる力を受ける第二ハス歯ギアと、
   を有し、
   前記現像ローラが回転する際に、前記第一ハス歯ギアから前記現像ローラが受ける力は前記現像装置の一端側から他端側へ向かう成分を有し、
   前記現像剤供給ローラが回転する際に、前記第二ハス歯ギアから前記現像剤供給ローラが受ける力は前記現像装置の一端側から他端側へ向かう成分を有し、
   前記現像ローラ及び前記現像剤供給ローラが回転する際に、前記現像剤供給ローラが前記現像ローラから受ける力は前記現像装置の他端側から一端側へ向かう成分を有し、前記現像ローラが前記現像剤供給ローラから受ける力は前記現像装置の一端側から他端側へ向かう成分を有するように、前記凹凸は前記現像剤供給ローラの回転軸に対して斜めに形成されていることを特徴とする現像装置。
2. 前記第一ハス歯ギア及び前記第二ハス歯ギアは前記現像装置の一端側に設けられ、前記現像ローラ及び前記現像剤供給ローラが回転する際に前記現像ローラ及び前記現像剤供給ローラが突き当てられる突き当て壁は前記現像装置の他端側に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の現像装置。

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