JP4553161B2

JP4553161B2 - 画像形成装置

Info

Publication number: JP4553161B2
Application number: JP2008128524A
Authority: JP
Inventors: 隆輝亀井; 成年高松
Original assignee: Murata Machinery Ltd
Current assignee: Murata Machinery Ltd
Priority date: 2008-05-15
Filing date: 2008-05-15
Publication date: 2010-09-29
Anticipated expiration: 2028-05-15
Also published as: JP2009276611A; US8078084B2; US20090285600A1; CN101581895A; CN101581895B

Description

本発明は、感光体と、感光体にトナーを供給する供給部材と、を有する画像形成装置に関する。

従来の複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置において、電子写真方式が適用される機器には、レーザ光により静電潜像が形成される感光体ドラムと、感光体ドラムにトナーを供給する現像器と、が設けられている。この現像器における現像方式としては、磁性トナーを現像剤として用いた１成分現像方式と、非磁性トナーと磁性粒子（キャリア）とを現像剤として用いた２成分現像方式とがある。

２成分現像方式の現像器においては、感光体ドラムにトナーを供給するための供給手段として、円柱状に形成されたマグネットローラと、マグネットローラの外周面に装着される現像スリーブと、から構成されている。ここで、マグネットローラは、キャリアの吸着手段として機能するが、キャリアにはトナーが付着しているため、トナー及びキャリアの吸着手段として機能する。また、現像スリーブは、２成分現像剤（トナー・キャリア混合体）からトナーを分離して感光体ドラムに付着させる手段として機能する。現像スリーブにバイアス電圧を印加することにより、現像スリーブと感光体ドラムとの間に磁界が形成されるとともに、現像スリーブの表面には現像剤で構成されている穂が形成される。なお、現像剤で構成される穂とは、発生した磁界の磁力線に沿って稲穂のように互いに連結するようになり、マグネットローラの磁極付近では磁力線の密度が高くなるため、盛り上がるように密集して形成されたものである。そして、現像スリーブに形成された穂のうちトナーだけが感光体ドラムに供給される。

ところで、上記２成分現像方式は、感光体ドラムに対する現像剤の穂の当て方（角度）によって画像が大きく変化することがある。このため、従来の画像形成装置は、感光体ドラムに当てる穂の位置（角度）を一定にさせるため、ドラムユニットと現像ユニットとを合体して一体形状にして感光体ドラムとマグネットローラとの位置関係を固定している。
特開２００１−２０１９９９号公報

しかしながら、従来技術は、ドラムユニットと現像ユニットとが一体型になっているため、分離が不可能になっている。このため、感光体ドラムを単体で交換することが困難になり、ドラムユニットと現像ユニットとを一体で交換することになるため、コストが高くなる。

また、現像ユニットに現像剤を投入又は現像ユニットから現像剤を抜き取る場合、ドラムユニットと現像ユニットとが一体となっているため、作業効率が低下する。

そこで、本発明は、上記事情を考慮し、ドラムユニット又は現像ユニットの一方を個別に交換することができるとともに、現像ユニットに対する現像剤に投入又は現像剤の抜き取りの作業性を高めることができる画像形成装置を提供することを目的とする。

本願第１発明は、感光体と、前記感光体に現像剤を供給する供給部材と、を有する画像形成装置であって、前記供給部材は、マグネットローラと、前記マグネットローラの外周に設けられる現像スリーブと、で構成され、前記マグネットローラの軸部に、固定部材が設けられ、前記固定部材により、前記供給部材が前記感光体の軸部に取外可能に取り付けられると同時に、前記感光体に対する前記マグネットローラの極位置が位置決めされる。

本願第１発明によれば、マグネットローラの軸部に設けられた固定部材により供給部材が感光体の軸部に取外可能に取り付けられるため、供給部材に現像剤を補給する場合、感光体又は供給部材をメンテナンスする場合などには、感光体又は供給部材の一方を他方から容易に取外すことができる。これにより、供給部材に現像剤を補給する場合の作業性が向上する。また、感光体又は供給部材の一方のみを交換することができる。さらに、供給部材が感光体の軸部に取り付けられると同時に、感光体に対するマグネットローラの極位置が位置決めされるため、供給部材を固定部材で感光体の軸部に取り付けるだけで極位置が自動的に位置決めされる。これにより、供給部材を感光体の軸部に取り付ける前後における、マグネットローラの極位置の設定作業を省略することができる。

本願第２に記載の発明は、本願第１に記載の発明において、前記固定部材は、凸部を有し、前記凸部が前記感光体の軸部に形成された凹部に挿入することにより前記供給部材が前記感光体側に取り付けられる。

本願第２発明によれば、固定部材の凸部が感光体の軸部に形成された凹部に挿入することにより、供給部材を感光体側に容易に取り付けることができる。

本願第３に記載の発明は、本願第１に記載の発明において、前記固定部材は、凹部を有し、前記感光体の軸部に形成された凸部が前記凹部に挿入することにより前記供給部材が前記感光体側に取り付けられる。

本願第３発明によれば、感光体の軸部に形成された凸部を固定部材の凹部に挿入することにより、供給部材を感光体側に容易に取り付けることができる。

本発明によれば、ドラムユニット又は現像ユニットの一方を個別に交換することができるとともに、現像ユニットに対する現像剤に投入又は現像剤の抜き取りの作業性を高めることができる。

次に、本発明の第１実施形態に係る画像形成装置について、図面を参照して説明する。

先ず、画像形成装置の構成について、図１を参照して説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る画像形成装置の構成の一例を示す正面断面図である。画像形成装置は、スキャナ、プリンタ、複写機、ファクシミリ、またはこれらの機能を複合させた複合機である。

図１に示すように、画像形成装置１０は、主として、画像形成ユニット１２、露光ユニット１４、現像ユニット１６、定着ユニット１８を備えており、各ユニットは、給紙カセット２０の上方に位置している。

ここで、画像形成装置１０による画像形成処理の概略について説明する。
給紙カセット２０から用紙が繰り込まれると、画像形成ユニット１２の感光体ドラム２２に形成されたトナー画像が用紙上に転写される。次に、転写されたトナー画像が定着ユニット１８によって用紙上に定着される。そして、定着処理が完了した用紙は、主搬送路６０を経由して排出トレイ６２に排出される。

なお、画像形成装置１０において両面印刷処理が実行される場合には、一方の面の印刷処理を完了した用紙は、反転経路６４を経由して、画像形成ユニット１２に再供給される。そして、画像形成ユニット１２では、用紙の他方の面に画像形成プロセスが実行される。

画像形成ユニット１２は、トナー画像を形成するとともに、給紙カセット２０から繰り込まれる用紙上にトナー画像を転写させる要素である。この画像形成ユニット１２は、主として、感光体として使用される感光体ドラム２２と、感光体ドラム２２の外周面に負の電荷を付与する帯電部２４と、クリーニング部２６と、を有する。

感光体ドラム２２は、その外周面に光導電膜を有しており、電子写真の感光体として使用される。感光体ドラム２２は、画像形成ユニット１２の下部付近に配設されている。また、感光体ドラム２２は、その下側が外部に露出するようにフレーム２８に収容されている。したがって、感光体ドラム２２につきフレーム２８から露出する部分と、現像ユニット１６の供給ローラ（供給部材）４６及び転写ローラ６６が当接することにより、トナー供給及び転写プロセスの実行が可能になる。

クリーニング部２６は、フレーム２８内に収容されており、感光体ドラム２２から転写されずに残留するトナーをクリーニングブレード３０によって回収する。そして、回収された使用済みの廃トナーは、搬送機構３２によって廃トナータンク３４に蓄えられる。そのため、画像形成ユニット１２では、残留トナーの影響を受けず、良好な画像形成プロセスを実行することができる。

帯電部２４は、感光体ドラム２２の長手方向（前後方向）に沿って設けられており、感光体ドラム２２に負の電荷を付与する鋸歯状電極（図示省略）を有する。これにより、鋸歯状電極に高電圧が印加されてコロナ放電が生ずると、感光体ドラム２２の外周面には負の電荷が付与される。

露光ユニット１４は、略線状に配置された複数の発光部（例えば、ＬＥＤ（ＬｉｇｈｔＥｍｉｔｔｉｏｎＤｉｏｄｅ））３６を有する。露光ユニット１４は感光体ドラム２２の斜め下方に配置それており、発光部３６からの光が感光体ドラム２２に照射される。

これにより、用紙に印刷される画データに基づき、各発光部３６の点灯制御（露光処理）が実行されると、感光体ドラム２２の外周面のうち発光部３６からの光が照射された部分の負の電荷が除去される。すなわち、感光体ドラム２２の外周面には、画像データに対応する静電潜像が形成される。

現像ユニット１６は、主として、トナーとキャリアからなる２成分現像剤を収容可能な現像器３８と、２本のスクリュー部材４０、４２と、パドル４４と、供給ローラ４６と、を有しており、感光体ドラム２２の外周面に非磁性体のトナーを供給する。すなわち、２本のスクリュー部材４０、４２によりトナーとキャリアが適正に混合されて未使用の非磁性体トナーに負の電荷が付与されるとともに、この負に帯電したトナーがパドル４４により掻き出されて供給ローラ４６側に供給される。さらに、このトナーは、供給ローラ４６から感光体ドラム２２の表面に供給される。

現像器３８の内部には、現像剤を攪拌しながら任意の方向（図２中矢印Ｘ方向）に搬送するための第１スクリュー部材４０が回転可能に配置されている。第１スクリュー部材４０は、プリンタコントローラ（制御部、図示省略）により駆動制御されたモータにより回転駆動されて、現像剤を攪拌しながら任意の方向に搬送するものである。このため、現像剤（トナー及びキャリア）は、第１スクリュー部材４０により攪拌されながら搬送される。そして、搬送されている間に、トナーとキャリアとが適正に混合されて、トナーが負に帯電される。

また、現像器３８の内部には、現像剤を攪拌するとともに任意の方向に搬送するための第２スクリュー部材４２が回転可能に配置されている。この第２スクリュー部材４２は、第１スクリュー部材４０と平行となるように配置されている。第２スクリュー部材４２は、プリンタコントローラにより駆動制御されたモータにより回転駆動されて、現像剤を攪拌しながら任意の方向に搬送するものである。このため、現像剤（トナー及びキャリア）は、第２スクリュー部材４２により攪拌されながら搬送される。そして、搬送されている間に、トナーとキャリアとが適正に混合されて、トナーに負の電荷が付与される。

詳細には、現像剤は、第１スクリュー部材４０の軸方向一方側端部側から軸方向他方側端部側に向かって攪拌されながら搬送されるとともに、第１スクリュー部材４０の軸方向他方側端部側に到達した現像剤は第２スクリュー部材４２の軸方向他方側端部側に移動する。そして、この現像剤は、第２スクリュー部材４２の軸方向他方側端部側から軸方向一方側端部側に向かって攪拌されながら搬送される。第２スクリュー部材４２により搬送される現像剤を構成するトナーの大部分は、パドル４４により供給ローラ４６側に供給される。そして、第２スクリュー部材４２により搬送される現像剤を構成するキャリアや残りのトナーは、第２スクリュー部材４２の軸方向一方側端部側に到達後、第１スクリュー部材４０の軸方向一方側端部側に移動する。以後、同様にして、第１スクリュー部材４０により攪拌されながら搬送されていく。

供給ローラ４６は、静電潜像が形成された感光体ドラム２２に対して、パドル４４により供給されたトナー（負に帯電したトナー）を供給する。これにより、供給ローラ４６から感光体ドラム２２に対して供給されるトナーは、感光体ドラム２２の外周面のうち負の電荷が除去された部分に付着することになる。

ここで、図２から図４に示すように、供給ローラ４６は、円柱状に形成されたマグネットローラ７２と、マグネットローラ７２を囲う現像スリーブ７４と、マグネットローラ７２に固定されるシャフト７６と、から構成されている。２成分現像剤を用いる現像器３８においては、現像スリーブ７４は、感光体ドラム２２と離間して配置され、現像スリーブ７４と感光体ドラム２２とが非接触で対向する構成である。これにより、キャリアが感光体ドラム２２側に付着することを防止すると共に、装置寿命の向上を図っている。

マグネットローラ７２には、周方向に沿ってＮ極、Ｓ極が交互かつ等間隔に配置されるように構成されている。そして、マグネットローラ７２の外側で、周方向のいずれの部分にも、漏れなく、磁場が展開される。このマグネットローラ７２により展開される磁場は、現像スリーブ７４の外側にも及んでいる。現像スリーブ７４の表面には、キャリアが磁場に引かれて付着している。このため、マグネットローラ７２の磁場により、２成分現像剤（トナー及びキャリア）が穂となって現像スリーブ７４に付着することになる。そして、現像スリーブ７４に付着した２成分現像剤の穂のうち、トナー（負に帯電したトナー）だけが、磁場の作用を受けて、感光体ドラム２２に飛び移って供給される。

ここで、マグネットローラ７２及びシャフト７６は、固定されおり、回転することがない。一方、現像スリーブ７４は、図示しない回転駆動手段に接続されており、軸回りに回転する。このため、現像スリーブ７４は、マグネットローラ７２に対して相対的に回転する。

シャフト７６の軸方向一方側端部は、所謂、Ｄ形断面に形成されている。シャフト７６の軸方向一方側端部には、略円柱状の固定部材７８が取り付けられている。固定部材７８は、円柱状の固定部材本体８０と、固定部材本体８０の外周面から突出して形成された凸部（例えば、ピン又はリブ）８２と、で構成されている。固定部材本体８０の断面中心には、Ｄ字状の貫通孔８４が形成されている。シャフト７６の軸方向一方側端部は、固定部材本体８０の貫通孔８４に挿入されている。

固定部材７８の凸部８２は、感光体ドラム２２のシャフト８６に形成された凹部（例えば、溝）８８に圧入（挿入）される。なお、感光体ドラム２２のシャフト８６は固定されているため、感光体ドラム２２だけが回転し、シャフト８６は回転しない。

ここで、固定部材７８の凸部８２が凹部８８に圧入することにより、供給ローラ４６が感光体ドラム２２側に取り付けられると共に、マグネットローラ７２の感光体ドラム２２に対する極位置が固定される。換言すれば、固定部材７８は、供給ローラ４６を感光体ドラム２２側に取外可能に取り付ける機能と、供給ローラ４６を構成するマグネットローラ７２の感光体ドラム２２に対する極位置の位置決め機能と、を兼備している。そして、固定部材７８により供給ローラ４６を感光体ドラム２２側に取り付けると同時に、マグネットローラ７２の感光体ドラム２２に対する適切な極位置が決定される。このため、供給ローラ４６を固定部材７８で感光体ドラム２２側に取り付けるだけで、マグネットローラ７２の感光体ドラム２２に対する適切な極位置が自動的に決定される。これにより、マグネットローラ７２の感光体ドラム２２に対する極位置の調整作業が不要になる。このように、供給ローラ４６を固定部材７８で感光体ドラム２２側に取り付けるだけで、マグネットローラ７２の感光体ドラム２２に対する適切な極位置が自動に決定されるため、感光体ドラム２２と現像スリーブ７４上の現像剤の穂との位置関係が適切な状態で維持される。

また、固定部材本体８０の直径は、供給ローラ４６（現像スリーブ７４）の直径よりも大きくなるように構成されている。また、凸部８２の固定部材本体８０からの突出長さは、凸部８２が凹部８８に圧入されたときに感光体ドラム２２の外周面よりも外側に位置（固定部材本体８０側）するように設定されている。このため、固定部材本体８０の径方向長さと凸部８２の突出長さの合計寸法を調整することにより、感光体ドラム２２と供給ローラ４６との離間距離が適正な距離となるように維持できる。このように、固定部材７８にギャッププーリとしての機能を持たせることができる。

また、マグネットローラ７２のシャフト７６には、感光体ドラム２２と供給ローラ４６との離間距離を一定にするためのギャッププーリ９０が取り付けられている。このギャッププーリ９０によっても、感光体ドラム２２と供給ローラ４６との離間距離を一定に維持することができる。

なお、固定部材７８をマグネットローラ７２のシャフト７６の軸方向一方側端部と軸方向他方側端部の両方に取り付け、供給ローラ４６の軸方向両側から感光体ドラム２２側に取り付けることにより、ギャッププーリを不要にすることができる。これにより、部品点数を削減できる。

また、固定部材７８に凹部を形成し、感光体ドラム２２のシャフト８６に凸部を形成し、凸部を凹部に圧入（挿入）するようにしてもよい。

また、現像器３８には、第１スクリュー部材４０の軸方向一方側端部側にトナー補給口（図示省略）が形成されている。図１に示すように、このトナー補給口には、トナー補給路５６が接続されている。このトナー補給路５６の一方側端部はトナータンク５８と接続されており、他方側端部はトナー補給口と接続されている。また、トナータンク５８には、トナータンク５８内のトナーをトナー補給路に送り出すトナー補給機構（図示省略）が内蔵されている。これにより、トナー補給機構がプリンタコントローラにより駆動制御されると、トナータンク５８のトナーは、トナー補給路５６に送り出され、トナー補給路５６を通ってトナー補給口から現像器３８の内部に供給される。

転写ローラ６６は、主搬送路６０を挟んで感光体ドラム２２と逆側に配設されている。この転写ローラ６６にはバイアス電圧が印加されており、転写ローラ６６は正に帯電している。これにより、用紙が感光体ドラム２２と転写ローラ６６との間を通過すると、感光体ドラム２２の外周面上の負に帯電したトナーは、転写ローラ６６側に移動しようとする。そのため、用紙には、感光体ドラム２２のトナー画像が転写される。そして、トナー画像が転写された用紙は、定着ユニット１８に搬送される。

定着ユニット１８は、ヒートローラ７８と、プレスローラ８０と、を有している。ヒートローラ７８は熱伝導性のよい金属（例えば、アルミニウム）によって形成されており、その内部にはハロゲンランプによって構成されるヒータ８２が配設されている。また、プレスローラ８０は、主搬送路６０を挟んでヒートローラ７８と逆側に配設されている。これにより、用紙がヒートローラ７８とプレスローラ８０のニップ部に搬送されると、この用紙が加熱及び加圧される。そのため、転写されたトナー画像が用紙に焼き付けられて定着される。

次に、本実施形態の画像形成装置１０の作用について説明する。

図２から図４に示すように、供給ローラ４６を感光体ドラム２２側に装着する場合には、固定部材７８の凸部８２を感光体ドラム２２側の凹部８８に圧入することにより、供給ローラ４６を感光体ドラム２２に容易に取り付けることができる。このとき、従来技術で説明したように、マグネットローラ７２の極位置と感光体ドラム２２との位置関係が問題になるが、固定部材７８の凸部８２を感光体ドラム２２側の凹部８８に圧入するだけで、マグネットローラ７２の感光体ドラム２２に対する適切な極位置が決定される。また、マグネットローラ７２が固定部材７８に対して常に固定されているため（マグネットローラ７２が回転しないため）、供給ローラ４６を固定部材７８により感光体ドラム２２側に何度装着しても、マグネットローラ７２の感光体ドラム２２に対する極位置が一定になる。これにより、感光体ドラム２２に当てる現像剤の穂の相対位置（相対角度）が一定になり、画質への悪影響を防止できる。

また、固定部材７８の凸部８２を感光体ドラム２２側の凹部８８に圧入することにより、供給ローラ４６が感光体ドラム２２側に装着される構成であるため、必要に応じて、固定部材７８の凸部８２を感光体ドラム２２側の凹部８８から引き抜くことにより、供給ローラ４６を感光体ドラム２２側から容易に取り外すことができる。そして、再度、供給ローラ４６を感光体ドラム２２側に装着する場合には、固定部材７８の凸部８２を感光体ドラム２２側の凹部８８に圧入することにより、供給ローラ４６を感光体ドラム２２側に容易に取り付けることができると同時に、マグネットローラ７２の感光体ドラム２２に対する極位置を一定にすることができる。

この結果、感光体ドラム２２又は供給ローラ４６の一方を個別に交換することができるとともに、供給ローラ４６に対する現像剤に投入又は現像剤の抜き取りの作業性を高めることができる。

本発明の一実施形態に係る画像形成装置の正面断面図である。本発明の一実施形態に係る画像形成装置の感光体ドラムと供給ローラとの構成を示した図である。本発明の一実施形態に係る画像形成装置の感光体ドラムと供給ローラを固定する固定部材を示した拡大図である。図３の側面図である。

符号の説明

１０画像形成装置
２２感光体ドラム（感光体）
４６供給ローラ（供給部材）
７２マグネットローラ
７４現像スリーブ
７８固定部材
８２凸部
８８凹部

Claims

感光体と、前記感光体に現像剤を供給する供給部材と、を有する画像形成装置であって、
前記供給部材は、マグネットローラと、前記マグネットローラの外周に設けられる現像スリーブと、で構成され、
前記マグネットローラの軸部に、固定部材が設けられ、
前記固定部材により、前記供給部材が前記感光体の軸部に取外可能に取り付けられると同時に、前記感光体に対する前記マグネットローラの極位置が位置決めされることを特徴とする画像形成装置。
前記固定部材は、凸部を有し、
前記凸部が前記感光体の軸部に形成された凹部に挿入することにより前記供給部材が前記感光体側に取り付けられることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
前記固定部材は、凹部を有し、
前記感光体の軸部に形成された凸部が前記凹部に挿入することにより前記供給部材が前記感光体側に取り付けられることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。