JP4547194B2 - 現像装置・プロセスカートリッジ・画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、現像剤を担持して潜像担持体の潜像を現像する現像装置、現像装置と潜像担持体とを有するプロセスカートリッジ及びこれらを備えた画像形成装置に関する。

複写機、プリンタ、ファクシミリ及びこれらの複合機などの電子写真記録方式を用いた画像形成装置は広く知られている。これら画像形成装置には、潜像担持体となるドラム状あるいはベルト状の感光体へ現像剤を供給し、感光体表面に形成された潜像を現像する現像装置や、この現像装置や感光体などがケーシングによって一体化されたプロセスカートリッジが装着されている。

現像装置は、現像剤を感光体の軸線方向に撹拌しながら搬送する剤搬送部材としての搬送スクリューやパドル、現像剤を感光体へ供給する現像ローラあるいは現像スリーブ等の現像剤担持体と、現像剤規制部材としてのドクタブレードを備えている。これら現像剤担持体やドクタブレードは感光体の軸線方向に延設されている。

ドクタブレードは、現像剤担持体との位置関係にもよるが、例えば、図４に符号Ａで示すように現像剤担持体Ｂの下方に、現像剤担持体と対向配置されている。そして、その先端と現像剤担持体表面との間に一定の隙間(ドクタギャップ)を形成し、現像剤担持体に担持される現像剤の層厚を一定にしている。

現像剤担持体のその内部には現像剤を担持するために複数の磁石を有しているが、ドクタブレードと対向する現像剤担持体の磁力を他の部位よりも高めている。これは、ドクタギャップ近傍の領域に現像剤が潤沢に保持されていないと、搬送スクリューのピッチに合わせて現像剤担持体への補給の多少が発生した場合、ドクタブレードによって規制された現像剤の密度にばらつきが発生し、画像に搬送スクリューピッチの濃度ムラが発生してしまうためである。

特許文献１には、現像装置の複数の節でドクタブレードを支持するものであるが、特許文献２には、ドクタブレードとケーシングの間に防振部材を配置した構成がきさいされている。

特開平０９−１９００７５号公報 特開２００１−５１５０１

現像装置では、現像剤担持体の表面とドクタブレードの間にドクタギャップを形成し、装置内の現像剤をドクタブレードの周辺に集めている。このため、現像剤担持体上の現像剤層厚を規制する際に、剤とドクタブレードとの抵抗により剤圧が発生してドクタブレードの変形を招き、結果、層厚を決定する特性であるドクタギャップが変化してしまう。また、ドクタブレードと対向する現像剤担持体の磁力を他の部位よりも高めてしまうと、剤圧が大きくなるので、これもドクタギャップの変異を招いてしまう。このようなドクタギャップの変化は現像剤担持体の長手方向への剤ムラとなり、感光体へ供給する現像剤のばらつきとなって、画像の濃度ムラとして顕在化してしまうことにつながる。

特許文献１では、現像装置の複数の節でドクタブレードを支持しているので、取付時の変形を節同士の調整により低減することは可能であるが、現像装置の動作時の剤圧の影響は直接ドクタプレートを現像剤が押圧するので、ドクタギャップの変位に至る押圧作用は避けがたいという課題がある。
特許文献２では、ドクタブレードに防振部材を配置しているが、これは振動低減を図ることを目的としたものであり、剤圧の影響でドクタブレードが振動することは避けがたく、単にケーシングへの振動伝播が防止できるのみで、剤圧によるドクタギャップの変位については防止できるものではない。
本発明は、規制部材にかかる現像剤の圧を低減してドクタギャップの変位を抑制して潜像担持体へ供給する現像剤のばらつきを極めて少なくできる現像装置及びプロセスカートリッドを提供することを、その目的とする。
本発明は、規制部材にかかる現像剤の圧を低減してドクタギャップの変位による潜像担持体への現像剤のばらつきを低減し、画像濃度ムラのない良好画像を得られる画像形成装置を提供することを、目的とする。

上記目的を達成するため、本発明では、内部の磁石によって二成現像剤を担持して潜像担持体と対向する現像領域に搬送する現像剤担持体と、現像剤担持体に対して下方から延在して対向配置され、同現像剤担持体に担持された現像剤の層厚を規制する現像剤規制部を有する規制部材と、前記現像剤担持体に向けて現像剤を案内する搬送スクリューと、少なくとも規制部材と搬送スクリューとを支持する現像ケーシングとを備え、潜像担持体上の潜像を現像する現像装置において、規制部材よりも現像剤担持体の移動方向上流側に、現像ケーシングの前記現像剤担持体の下方の箇所から同現像剤担持体に向って突出して現像剤の受け面となる受け部材を設けられ、規制部材と受け部材とは、隙間を持って隣接しており、この隙間にシール部材が介装されており、受け部材の頂部は規制部の先端とほぼ同一か幾分低い位置でかつ、搬送スクリューの最上位置よりも上方にあり、受け部材の受け面は、頂部から下方に向けて延在する壁面であり、壁面とともにＬ字状の境界面を成す空間を形成する平坦面が、同壁面の下方側終端と前記搬送スクリューとの間にあることを特徴としている。
本発明にかかるプロセスカートリッジは、前記現像装置を有することを特徴とし、本発明にかかる画像形成装置は、前記プロセスカートリッドを有することを特徴としている。

本発明によれば、規制部材の層厚規制部周辺のみが現像剤の押圧に曝され、他の領域は受け部材で隠蔽されるので、規制部材にかかる現像剤の剤圧が減少し、ドクタギャップの変位を抑制することができ、潜像担持体へ供給する現像剤のばらつきを極めて少なくできる。

本発明によれば、規制部材にかかる現像剤の圧が低減してドクタギャップの変位による潜像担持体への現像剤のばらつきが低減されるので、画像濃度ムラのない良好画像を得られる。

以下、図面を用いて本発明を適用した画像形成装置の実施の形態について説明する。以下の実施形態では、フルカラーの画像形成が可能な電子写真方式のプリンタを例示している。

図１に示すプリンタは、プロセスカートリッジとしての４色分の作像装置１０Ｙ（イエロー）、１０Ｃ（シアン）、１０Ｍ（マゼンダ）、１０Ｋ（黒）が、装置本体１側に形成された対応する図示しない画像形成ステーションに着脱自在になっており、レーザー光を照射可能な露光手段としての光学ユニット２０、中間転写体ユニット３０，給紙ユニット４０、及び定着ユニット５０等を備えている。

作像装置１０Ｙ、１０Ｃ、１０Ｍ、１０Ｋの構造は同一であり、それぞれ潜像担持体としての感光体ドラム１２Ｙ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｋ、これに作用するプロセス手段として、各感光体ドラムを帯電する帯電装置１３Ｙ、１３Ｃ、１３Ｍ、１３Ｋ，感光体ドラムに残留した現像剤等を除去するクリーニング装置１５Ｙ、１５Ｃ、１５Ｍ、１５Ｋが一体的にそれぞれ構成されており、これに各感光体ドラムに形成された潜像を現像する現像装置１４Ｙ、１４Ｃ、１４Ｍ、１４Ｋが連結する構成になっている。

中間転写体ユニット３０は、中間転写体としての転写ベルト３１，該転写ベルト３１を回転可能に支持する複数（ここでは３つ）ローラ３２，３３，３４、各感光体ドラム１２に形成されたトナー像を転写ベルト３１にそれぞれ転写する一次転写ローラ３５，及び転写ベルト３１上に転写されたトナー像を更に記録紙Ｐに転写する二次転写ローラ３６を備えている。

給紙ユニット４０は、給紙カセット４１或いは手差し給紙トレイ４２から記録紙Ｐを二次転写領域に搬送する給紙ローラ４３，レジストローラ４４等を備えている。定着ユニット５０は、定着ローラ５１及び加圧ローラ５２を備え、記録紙Ｐ上のトナー像に熱と圧を加えることで定着を行う周知の構成が採られている。

このような構成において、まず１色目、イエローの作像装置１０Ｙにおいて、感光体ドラム１２Ｙが帯電装置１３Ｙによって一様に帯電された後、光学ユニット２０から照射されたレーザー光によって潜像が現像装置１４によって現像されてトナー像が形成される。

感光体ドラム１２上に形成されたトナー像は、一次転写ローラ３５の作用によって転写ベルト３１上に転写される。一次転写が終了した感光体ドラム１２Ｙはクリーニング装置１５Ｙによってクリーニングされ、次の画像形成に備える。クリーニング装置１５Ｙによって回収された残留トナーは、作像装置１０Ｙの取出方向（感光体ドラムの回転軸方向）に設置された廃トナー回収ボトル１６に貯蔵される。廃トナー回収ボトル１６は、貯蔵量が満杯になると交換できるように画像形成装置本体１に対して着脱自在とされている。同様の画像形成工程がＣ、Ｍ、Ｋ用の各作像装置１０Ｃ、１０Ｍ、１０Ｋにおいても行われて各色のトナー像が形成され、先に形成されたトナー像に順次重ねて転写される。

一方、給紙カセット４１，又は手差し給紙トレイ４２から二次転写領域に搬送された記録紙Ｐには、二次転写ローラ３６の作用によって転写ベルト３１上に形成されたトナー像が転写される。トナー像を転写された記録紙Ｐは定着ユニット５０に搬送され、この定着ユニット５０の定着ローラ５１と加圧ローラ５２のニップ部にてトナー像が定着され、排紙ローラ５５によって装置上部の排紙トレイ５６に排紙される。

装置本体１の上部には、後述するトナー補給口１４５への補給トナーがそれぞれ収納されたトナーボルトＹ１、Ｃ１、Ｍ１、Ｋ１が各作像装置と個別に装置本体１から着脱可能に装着されている。

次に作像装置と現像装置の構成について説明する。各装置構成は、供給される現像剤としてのトナーの色が異なる以外は、同一構成であるので、以下、作像装置１０Ｙを例に説明する。

作像装置１０Ｙに設けられた帯電装置１３Ｙは、帯電ローラ１３１と帯電ローラ１３１の表面を清掃するクリーニングローラ１３２とを備えている。クリーニング装置１５Ｙは、感光体ドラム表面に接触するクリーニングブラシ１５１とクリーニングブレード１５２及び、クリーニングブラシ１５１とクリーニングブレード１５２で掻き取られたトナーを廃トナー回収ボトル１６へ向かって搬送するトナー回収コイル１５３とを備えている。

現像装置１４Ｙは、二成分現像剤のトナーを担持して感光体ドラム１２Ｙと対向する現像領域に図２において反時計回りに回転移動することで搬送する現像剤担持体としての現像スリーブ１４１と、現像スリーブ１４１と対向配置され、現像スリーブ１４１の表面に担持されたトナーの層厚を規制する現像剤規制部としてのドクタギャップＳを現像スリーブ１４１の表面との間に形成する規制部材としてのドクタブレード１４６、現像装置１４Ｙ内に収納されている現像剤とトナー補給口１４５から供給される補給トナーとを撹拌しながら感光体ドラム１２Ｙの軸線方向に往復搬送させつつ現像スリーブに案内する２本の搬送スクリュー１４２，１４３と、これら各部材を収納支持する現像ケーシング１４４とを備えている。ドクタブレード１４６は現像ケーシング１４４に挟まれるように支持されている。

現像スリーブ１４１の内部には、複数の図示しない磁石が配設されている。これら磁石による法線方向の磁力の分布は、図３に符号Ｐ１からＰ５で示す。本形態では、ドクタブレード１４６の対向極としてＰ５があり、Ｐ１：１０５ｍＴ、Ｐ２：９５ｍＴ、Ｐ３：４５ｍＴ、Ｐ４：４５ｍＴ、Ｐ５：８４ｍＴとなっている。

ドクタブレード１４６よりも現像スリーブ１４１の移動方向上流側には、現像ケーシング１４４に支持された受け部材１４７が設けられている。現像スリーブ１４１、ドクタブレード１４６及び受け部材１４７は、感光体ドラムの軸線方向に延設されている。受け部材１４７はその形状が略直角三角形をしていて、現像ケーシング１４４の内部となる搬送スクリュー１４３によってトナーが汲み上げられて滞留する空間部１４８に向かって、このケーシングから突出している。具体的には、直角三角形の頂部が現像スリーブ１４１の表面に向かって位置するように突出して、ドクタブレード１４６に隣接されている。受け部材１４７には、空間部１４８からドクタブレード１４６に向かって移動するトナーの受け面１４７ａが設けられている。受け部材１４７の頂部は、ドクタブレード１４６の先端とほぼ同一か、幾分低い位置とされている。

このような構成の現像装置１４Ｙによると、トナーが滞留してドクタブレード１４６に向かって流れる空間部１４８の、ドクタブレード１４６の層厚規制部周辺に受け部材１４７を設けているので、ドクタギャップＳ以外は、受け部材１４７で隠蔽されることになる。この結果、ドクタギャップＳにかかるトナーの剤圧が減少し、ドクタギャップＳの変位を抑制されるため、感光体ドラム１２Ｙへ供給するトナーのばらつきが極めて少なくなる。

ドクタブレード１４６の背面側に受け部材１４７を設けているが、ドクタブレード１４６の背面側と受け部材１４７との間に隙間でできてしまうと、両者の間にトナーが貯まることがあり、ドクタキャップＳを狭め兼ねない。このため、ドクタブレード１４６の背面側と受け部材１４７との間に隙間Ｓ１を予め設け、この隙間Ｓ１にシール部材となる板状の弾性部材１５０を挿み込む事により介装させことで、この隙間に対するトナーの貯まりや剤の落ちを防止することができる。

また、本形態においは、各トナーボトルが各作像装置と個別に装置本体１から着脱可能とされているので、各トナーボトルと各作像装置の交換とを個別に行えるので、不要な交換をしなくて済み、部品交換時のユーザーの出費を低減することができる。また、装置の他の部分の開閉や出し入れの回数が減るため、トナー飛散も防止できるようになり、メンテナンス性の向上を図れる。

本形態でも用いるトナーに、球形度が0.93以上のものを使用することができる。すなわち、画像の画質を向上させるには、トナー粒径を小さくすることが知られているが、小粒径化を行う場合、従来の粉砕型のトナーでは粒径分布がブロードになってしまい扱いにくいという特性がある。そのため重合法等によってトナーの円形度を上げ、粒径分布もシャープなものとして高画質化を実現することができる。方法が一般的になっている。しかし、トナーの円形度を上げると球形に近づくために、クリーニング装置１５Ｙでのクリーニングが非常に難しくなるが、本形態では、受け部材１４７を設けているので、ドクタギャップＳの変位による感光体ドラム１２Ｙへのトナー供給量のばらつきが無くなるので、重合法等による球形トナーを使用してもクリーニング性能を維持することができる。

本発明の一実施の形態である画像形成装置の概略構成を示す図である。 本発明の主要部となる現像装置と、これを備えたプロセスカートリッジの構成を示す断面図である。 図２に示す現像装置の構成を示す拡大図である。 従来の現像装置の構成を示す拡大図である。

符号の説明

１０Ｙ、１０Ｃ、１０Ｍ、１０Ｋ プロセスカートリッジ
１２Ｙ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｋ 潜像担持体
１４Ｙ、１４Ｃ、１４Ｍ、１４Ｋ 現像装置
１４４ 現像ケーシング
１４６ 規制部材
１４７ 受け部材
１４７ａ 受け面
１５０ シール部材
Ｓ 現像剤規制部
Ｓ１ 隙間

Claims (3)

1. 内部の磁石によって二成分現像剤を担持し、潜像担持体と対向する現像領域に前記現像剤を搬送する現像剤担持体と、
   前記現像剤担持体に対して下方から延在して対向配置され、同現像剤担持体に担持された現像剤の層厚を規制する現像剤規制部を有する規制部材と、
   前記現像剤担持体に向けて現像剤を案内する搬送スクリューと、
   少なくとも前記規制部材と前記搬送スクリューとを支持する現像ケーシングとを備え、
   前記潜像担持体上の潜像を現像する現像装置において、
   前記規制部材よりも前記現像剤担持体の移動方向上流側に、前記現像ケーシングの前記現像剤担持体の下方の箇所から同現像剤担持体に向って突出して前記現像剤の受け面となる受け部材が設けられ、
   前記規制部材と前記受け部材とは、隙間を持って隣接しており、
   前記隙間にはシール部材が介装されており、
   前記受け部材の頂部は前記規制部の先端とほぼ同一か幾分低い位置で、かつ、前記搬送スクリューの最上位置よりも上方にあり、
   前記受け部材の受け面は、前記頂部から下方に向けて延在する壁面であり、
   前記壁面とともにＬ字状の境界面を成す空間を形成する平坦面が、同壁面の下方側終端と前記搬送スクリューとの間にあることを特徴とする現像装置。
2. 潜像担持体と、
   請求項１記載の現像装置を有することを特徴とするプロセスカートリッジ。
3. 請求項２記載のプロセスカートリッジを備えた画像形成装置。

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