JP4556452B2

JP4556452B2 - 現像装置及び画像形成装置

Info

Publication number: JP4556452B2
Application number: JP2004068467A
Authority: JP
Inventors: 孝坂本
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd; Fujifilm Business Innovation Corp
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 2004-03-11
Filing date: 2004-03-11
Publication date: 2010-10-06
Anticipated expiration: 2024-03-11
Also published as: JP2005257975A

Description

本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ、これらの複合機等の電子写真方式を用いた画像形成装置及びこの画像形成装置に用いられる現像装置に関するものである。

上記電子写真方式を適用した複写機やプリンタ等の画像形成装置においては、例えば、感光体ドラム上に形成された静電潜像を現像剤を用いた現像装置（現像器）によって現像して、感光体ドラム上にトナー像を形成し、この感光体ドラム上に形成されたトナー像を、用紙上に転写・定着することにより、画像を形成するように構成されている。感光体ドラムのトナー像を用紙上に転写した後に感光体ドラムに残存したトナーはクリーナーにて除去されて回収される。
現像装置では、二成分現像剤を撹拌混合してトナーを帯電させ、感光体ドラムに対向する現像ロール上に層形成部材（トリマー）によって一定厚のトナー層を形成する。

最近では、クリーナーにて回収されたトナー（回収トナー）を現像装置に戻して再利用するトナーリクレーム方式を採用した画像形成装置が用いられている。
ここで、例えば紙粉が多い用紙を使用するような場合には、再利用するリクレームトナーに紙粉等の異物が多く混入していることがある。そして、現像装置において新たに供給されたトナー（新トナー）とリクレームトナーとを撹拌混合してもトナーの帯電が十分になされないことがある。
現像ロール上の現像剤穂立ちに帯電が不十分なトナーを含んでいると、トリマーによる現像ロールの層形成時に、トリマーの先端から下流側の面に回りこんでトナーが堆積して比較的大きな堆積物が形成される場合がある。そのため、何らかの衝撃や振動等が加わると、比較的大きな堆積物の一部が塊としてトリマーから脱落して現像ロールに落下し、画像形成の品質上大きな問題となる場合がある。この問題を解決するために種々の提案がなされている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１では、現像ドクタ（トリマー）の下流側に、現像スリーブ（現像ロール）の周方向に延びる現像剤飛散防止部材を連設して壁を形成し、現像剤飛散防止部材と現像スリーブとの隙間距離が、現像ドクタと現像スリーブとの離間距離に等しいように構成して現像ドクタと現像剤飛散防止部材との間にあった段差をなくし、これによって、トナーが堆積する場所を設けないようにしようとしている。

特開２００３−１６７４２８号公報(第５頁、図６)

しかしながら、特許文献１に開示された技術では、現像剤飛散防止部材はカバーと一体化されており、熱等の影響を受けやすく、実際に現像ドクタ（トリマー）との寸法の制御が困難となり、現像ドクタへのトナー堆積防止が十分にできないおそれがある。また、現像ドクタは現像スリーブ（現像ロール）の円周方向に沿った長い対向面を設けており、この対向面も同様の理由により現像剤飛散防止部材が変形等すると、層形成後の現像剤に接触し現像剤の搬送量を低下させ、濃度低下等の問題が発生することが懸念される。

本発明は、以上のような技術的課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、層形成部材におけるトナー堆積をより確実に防止することにある。

かかる目的のもと、本発明が適用される現像装置は、像担持体上の潜像を現像する現像剤を担持して軸周りに回転する現像剤担持体と、前記現像剤担持体が反時計方向に回転する側から当該現像剤担持体の軸を見た場合に、画像形成装置に組み込まれた状態の当該現像剤担持体における時計の１２時から３時の範囲内に位置し、当該現像剤担持体に担持される現像剤を先端で均して層を形成する板状で長手形状の層形成部材と、前記現像剤担持体の回転方向側で前記層形成部材の先端に接続する壁面部を有し、画像形成装置に組み込まれた状態における当該現像剤担持体の水平面に対して略垂直に当該壁面部が特定の厚さ（ｔ）をもって当該現像剤担持体から離れていく板状で長手形状の堆積防止部材とを含み、前記層形成部材は、当該層形成部材の長手方向に沿って形成されている複数の切欠部および当該複数の切欠部の間にわたって形成されている略平面部を備え、前記堆積防止部材は、前記層形成部材の前記長手方向に揃えて配置されると共に、当該層形成部材の前記切欠部と係合する係合部および当該層形成部材の前記略平面部と接触する略平面部を備え、前記層形成部材の前記切欠部と前記堆積防止部材の前記係合部との係合、および当該層形成部材の前記略平面部と当該堆積防止部材の前記略平面部との接触により、当該層形成部材の前記先端と当該堆積防止部材の前記壁面部とが互いに面一になるように当該層形成部材に対して当該堆積防止部材が位置決めされていることを特徴とするものである。
前記堆積防止部材の前記壁面部が、前記現像剤担持体の垂直面に対して−１５度から＋１５度の範囲内の角度をなすことを特徴とすることができる。この程度の角度であれば、堆積防止部材の壁面部にトナーが堆積してそれが大きな塊とならない。
また、前記堆積防止部材の前記係合部は、前記層形成部材の前記略平面部の反対側の面に回りこんで当該層形成部材の前記先端の方向に向かっていることを特徴とすることができる。
ここで、前記層形成部材は金属部材であり、前記堆積防止部材はプラスチック部材であることを特徴とすることができる。

他の観点から捉えると、本発明が適用される画像形成装置は、像担持体と、前記像担持体上の潜像を現像する現像剤を担持して軸周りに回転する現像剤担持体と、前記現像剤担持体が反時計方向に回転する側から当該現像剤担持体の軸を見た場合に当該現像剤担持体における時計の１２時から３時の範囲内に位置し、当該現像剤担持体に担持される現像剤を先端で均して層を形成する板状で長手形状の層形成部材と、前記現像剤担持体の回転方向側で前記層形成部材の先端に接続する壁面部を有し、当該壁面部が当該現像剤担持体の水平面に対して略垂直に特定の厚さ（ｔ）をもって当該現像剤担持体から離れていく板状で長手形状の部材とを含み、前記層形成部材は、当該層形成部材の長手方向に沿って形成されている複数の切欠部および当該複数の切欠部の間にわたって形成されている略平面部を備え、前記部材は、前記層形成部材の前記長手方向に揃えて配置されると共に、当該層形成部材の前記切欠部と係合する係合部および当該層形成部材の前記略平面部と接触する略平面部を備え、前記層形成部材の前記切欠部と前記部材の前記係合部との係合、および当該層形成部材の前記略平面部と当該部材の前記略平面部との接触により、当該層形成部材の前記先端と当該部材の前記壁面部とが互いに面一になるように当該層形成部材に対して当該部材が位置決めされていることを特徴とするものである。

本発明によれば、層形成部材におけるトナー堆積をより確実に防止することが可能となる。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
図１は、本実施の形態に係る画像形成装置を示す概略構成図である。ここでは、装置内部をフロント側(手前側)から眺めた状態を示している。同図に示す画像形成装置は、電子写真方式を用いて画像を形成する画像形成装置本体１０と、原稿を読み取る原稿読取り装置１１と、原稿読取り装置１１の読取り位置まで原稿を搬送する自動原稿送り装置１２とを備えている。画像形成装置本体１０では、原稿読取り装置１１から出力される画像データや、図示しないＰＣ等から出力される画像データを用いて、画像形成ユニット１３によりトナー像を形成し、このトナー像を用紙（シート）に転写した後に定着して、プリント画像を出力している。

この画像形成ユニット１３は、トナー像を担持するための感光体ドラム１４と、帯電された感光体ドラム１４を露光する画像書込装置（ＲＯＳ）１５と、ＲＯＳ１５により露光されて形成された感光体ドラム１４上の静電潜像を現像する現像器１６と、現像器１６により現像され感光体ドラム１４上に担持されたトナー像を用紙に転写する転写ローラ１７と、転写ローラ１７により転写されたトナー像を用紙に定着させる定着器１８と、感光体ドラム１４に残存したトナーを除去回収するクリーナー２０とを備えている。現像器１６で使用されるトナーは、トナーボックス１９から現像器１６に供給される。また、本実施の形態では、用紙へのトナー像の転写後に感光体ドラム１４上に残存した残留トナーをクリーナー２０により除去回収し、除去回収されたこの残留トナーを再度、現像器１６に供給するように構成されている。

また画像形成装置本体１０は、一連の用紙搬送系を備えており、画像形成装置本体１０の下側には、用紙を収容する用紙収容カセット２１、２２、２３、２４を内装している。これら用紙収容カセット２１、２２、２３、２４には、用紙を供給する用紙供給機構２５、２６、２７、２８が備えられている。これら用紙供給機構２５、２６、２７、２８は、ピックアップローラ２９と用紙さばきローラ３０とをそれぞれ有し、これにより用紙収容カセット２１、２２、２３、２４から取り出した用紙を用紙搬送路３１に向けて送り出している。

この用紙搬送路３１には、用紙さばきローラ３０の近傍に設けられた搬送ローラ３２と、画像形成装置本体１０の排出部近傍で用紙の搬送方向を切り換えるゲート３３、３４と、ゲート３３、３４の間に設けられた搬送ローラ３５と、フェースダウン(記録面を下にした状態)で排出トレイ３６に排出する排出ローラ３７と、フェースアップ(記録面を上にした状態)でフェースアップトレイ３８に排出するフェースアップロール３９とが設けられている。また、用紙に対して両面記録する場合に、片面に記録した用紙を転写部(感光体ドラム１４と転写ローラ１７との当接部)に反転して送るための用紙反転用搬送路４０が設けられている。また、画像形成装置本体１０の側面には、例えばこれら４段の用紙収容カセット２１〜２４に収容されていないサイズや種類のシートを供給するための開閉自在の手差しトレイ４１が設けられている。更に、画像形成装置本体１０は、用紙搬送及び画像形成等に関して装置の全体を制御する制御部４２を備えている。

画像形成装置本体１０は、後処理装置５０に接続されている。後処理装置５０は、後処理用搬送路５１から排出される用紙を束ねた用紙束をステープル綴じするステープラ５２と、ステープル綴じされた用紙束を受ける昇降可能なスタッカートレイ５３とを有する。なお、ステープラ５２は、一箇所綴じもしくは複数箇所綴じを任意に選択できるようになっている。

ここで、画像形成装置本体１０における画像形成プロセスについて説明する。画像形成ユニット１３の感光体ドラム１４では、図示しない帯電器によって表面が帯電された後、入力される画像データに基づいてＲＯＳ１５により露光され、静電潜像が形成される。一方、現像器１６では、トナーボックス１９からトナーが供給され、現像器１６内部で現像剤が撹拌される。感光体ドラム１４上に形成される静電潜像は、現像器１６の例えば現像ロールを介して現像され、感光体ドラム１４上にトナー像が形成される。形成されたトナー像は、転写ローラ１７が感光体ドラム１４に当接する転写部にて用紙に転写され、定着器１８にて加熱定着されて出力される。一方、転写後に感光体ドラム１４上に残るトナー(残留トナー)は、クリーナー２０により感光体ドラム１４上から剥ぎ取られて回収される。この剥ぎ取られて回収されたトナーは、再利用のために現像器１６に戻される。

次に、現像器１６の構成について説明する。
図２は、現像器１６及び感光体ドラム１４を拡大して示す断面図であり、図３は現像器１６をアウト側（表側）から見た斜視図であり、図９は、現像ロール（現像剤担持体）６２に対する層形成部材６３及び堆積防止部材６４の位置を概略的に示した正面図である。
図２に示すように、現像器１６は、現像器本体６１と、現像器本体６１内で感光体ドラム１４に隣接して配設され、軸６２ａ周りに回転する現像ロール６２と、現像ロール６２の表面にトナー薄層を形成する層形成部材６３と、層形成部材６３に取り付けられた堆積防止部材６４と、現像器本体６１の下部で軸周りに回転してトナーボックス１９（図１参照）からトナーを搬送しながら撹拌混合する撹拌部材６５，６６とを備えている。

層形成部材６３は、図３に示すように、現像ロール６２の軸方向に現像ロール６２の表面幅を超えて延在する板状の長手部材である。層形成部材６３は、現像ロール６２との離間距離が現像ロール６２の軸方向に沿って一定となるように配設されている。層形成部材６３は、剛性を高めるために金属製であり、具体的にはステンレス製である。
堆積防止部材６４も、現像ロール６２の軸方向に延在する板状の長手部材である。堆積防止部材６４は、トナーが付着しにくいプラスチック製であり、具体的にはＡＢＳ（Acrylonitrile Butadiene Styrene）製である。

なお、上述したように本実施形態では、現像後に記録媒体に転写されずに感光体ドラム１４に残存したトナーがクリーナー２０で回収されて現像器１６に戻される構造については、その図示を省略しているが、従来のトナーリクレーム構造を適用することができる。

現像ロール６２は、アウト側から見て反時計方向に回転しており、層形成部材６３は、図９に示すように、現像ロール６２における時計の１２時から３時の範囲内に位置している。図２に示すように、層形成部材６３に取り付けられた堆積防止部材６４は、層形成部材６３に対して現像ロール６２が回転する方向の下流側に位置している。堆積防止部材６４は、壁面部６７を有し、この壁面部６７は、現像ロール６２の水平面Ｈに略垂直である。具体的には、壁面部６７と水平面Ｈとのなす角度は９０度（垂直）であるが、−１５度から＋１５度までの範囲内にあってもよい。言い換えると、壁面部６７と現像ロール６２の垂直面Ｖとのなす角度は−１５度から＋１５度までの範囲内にあってもよい。

次に、層形成部材６３と堆積防止部材６４との位置関係について説明する。
図４は、層形成部材６３と堆積防止部材６４との位置関係を示すアウト側の下流側から見た斜視図であり、図５は、層形成部材６３と堆積防止部材６４をイン側（裏側）の上流側から見た斜視図であり、図６は、層形成部材６３と堆積防止部材６４との位置関係を示すアウト側（フロント側）からの正面図である。
図４〜図６に示すように、層形成部材６３は、現像ロール６２の現像剤を均して均一なトナー薄層を形成するための先端６８を有する。このような層形成部材６３に対して、堆積防止部材６４が位置決めされている。すなわち、堆積防止部材６４は、壁面部６７が現像ロール６２の回転方向側で層形成部材６３の先端６８に接続するように層形成部材６３に対して位置決めされている。
層形成部材６３には切欠部６３ａが長手方向に沿って所定間隔で複数設けられている。堆積防止部材６４には、層形成部材６３の切欠部６３ａに対応して係合部６４ａが複数設けられている。堆積防止部材６４の係合部６４ａを層形成部材６３の切欠部６３ａに係合させることにより位置決めがなされ、層形成部材６３の先端６８と堆積防止部材６４の壁面部６７とが面一となる。堆積防止部材６４の係合部６４ａは、層形成部材６３の反対側の面に回りこんでおり、その先端部は壁面部６７の方向に向かっている。

ここで、堆積防止部材６４の壁面部６７が層形成部材６３の先端６８よりも出っ張ると、層形成部材６３の先端６８により形成されたトナー層にムラができるので、面一かあるいは堆積防止部材６４の壁面部６７が引っ込ませるように位置決めされる。引っ込ませる寸法はきわめて小さくするのが好ましいが、堆積防止部材６４が層形成部材６３に対して例えば０．８ｍｍ程度引っ込むように位置決めされた場合であれば問題がないことが確認されている。
なお、層形成部材６３には取付穴６９が長手方向端部にそれぞれ形成されており、図３に示すように、この取付穴６９を介して現像器本体６１に取り付けられている。また、堆積防止部材６４の壁面部６７の厚さｔは、１．５ｍｍである。

以上説明したように、本実施形態では、現像ロール６２の水平面Ｈに略垂直な壁面部６７を有する堆積防止部材６４を備え、壁面部６７が現像ロール６２の回転方向の側で層形成部材６３の先端６８に接続するように堆積防止部材６４を層形成部材６３に取り付けているので、トナーが層形成部材６３に堆積して大きな塊になることを防止することができ、画像形成の品質上の問題を生じることがない。
また、堆積防止部材６４はトナーが付着しにくいプラスチック製で壁面部６７を構成しているので、トナーの付着をより確実に防止することができる。また、堆積防止部材６４は、現像ロール６２から略垂直方向に離れていくので、熱等の影響が最小となり、変形等による諸問題が発生することがない。

ここで、堆積防止部材６４を層形成部材６３に位置決めする構成についてはいくつかが考えられる。例えば、層形成部材６３には図示しない突起部を設け、堆積防止部材６４には図示しない凹部を設けるように構成することも考えられる。その他に、治具を用いることも考えられる。

治具を用いて堆積防止部材６４を層形成部材６３に対して位置決めする場合について説明する。
図７は、治具を用いて層形成部材６３に堆積防止部材６４を組み付ける作業を説明するための図であり、図８は、図７の矢印VIIIから見た平面図である。
図７〜図８に示すように、治具７０は、垂直に延びて層形成部材６３の先端６８が当接する当接部７１と、当接部７１から横方向に延び、層形成部材６３を保持するための保持部７２とを有する。保持部７２には、水平な上面７２ａが形成されている。
層形成部材６３は、押圧により治具７０に固定される。すなわち、層形成部材６３がエアシリンダーによって、２箇所の横方向押圧箇所７３及び２箇所の縦方向押圧箇所７４において押圧されて固定される。そのときには、層形成部材６３は、垂直方向（縦方向）には治具７０の保持部７２の上面７２ａに位置合わせされ、かつ、水平方向（横方向）には治具７０の当接部７１に先端６８が当接して位置合わせされる。
治具７０に層形成部材６３を位置合わせして固定した後に、接着剤にて堆積防止部材６４を層形成部材６３に固着する。このようにして、堆積防止部材６４の壁面部６７が層形成部材６３の先端６８に接続するように堆積防止部材６４を層形成部材６３に対して位置決めして固定することができる。

以上、現像ロール６２が、アウト側から見て反時計方向に回転している場合について説明したが、その逆回転すなわちアウト側から見て時計方向に回転している場合も適用できる。時計方向に回転する場合には、層形成部材６３は、現像ロール６２における時計の９時から１２時の範囲内に位置している。
この点について詳述すると、アウト側から見た場合とイン側から見た場合とでは回転方向及び層形成部材６３の位置が逆となる。アウト側から見た場合に時計方向の場合には、イン側から見ると反時計方向となる。また、時計方向に回転する場合の９時から１２時の範囲というのは、その裏側から見ると反時計方向に回転する場合の１２時から３時の範囲となる。
よって、層形成部材６３は、現像ロール６２が反時計方向に回転する側から現像ロール６２の軸６２ａを見た場合に、現像ロール６２における時計の１２時から３時の範囲内に位置することになる。

本発明の活用例としては、現像剤で画像形成を行う現像装置や、プリンタまたは複写機等の画像形成装置への活用がある。

本実施の形態が適用される画像形成装置の全体構成を示した図である。感光体ドラム及び現像器を説明するためのアウト側（フロント側）から見た断面図である。図２の現像器を斜め上方から見た斜視図である。層形成部材及び堆積防止部材を説明するための斜視図である。層形成部材及び堆積防止部材を説明するための斜視図である。層形成部材及び堆積防止部材を説明するためのアウト側から見た正面図である。治具、層形成部材及び堆積防止部材を説明するための断面図である。治具、層形成部材及び堆積防止部材の位置関係を示す、図７の矢印VIIIから見た平面図である。現像ロールと層形成部材及び堆積防止部材との位置関係を説明するための概略図である。

符号の説明

１０…画像形成装置本体、１３…画像形成ユニット、１４…感光体ドラム、１５…画像書込装置（ＲＯＳ）、１６…現像器、１７…転写ローラ、１８…定着器、１９…トナーボックス、２０…クリーナー、６１…現像器本体、６２…現像ロール、６２ａ…軸、６３…層形成部材、６３ａ…切欠部、６４…堆積防止部材、６４ａ…係合部、６５，６６…撹拌部材、６７…壁面部、６８…先端、６９…取付穴、７０…治具、７１…当接部、７２…保持部

Claims

像担持体上の潜像を現像する現像剤を担持して軸周りに回転する現像剤担持体と、
前記現像剤担持体が反時計方向に回転する側から当該現像剤担持体の軸を見た場合に、画像形成装置に組み込まれた状態の当該現像剤担持体における時計の１２時から３時の範囲内に位置し、当該現像剤担持体に担持される現像剤を先端で均して層を形成する板状で長手形状の層形成部材と、
前記現像剤担持体の回転方向側で前記層形成部材の先端に接続する壁面部を有し、画像形成装置に組み込まれた状態における当該現像剤担持体の水平面に対して略垂直に当該壁面部が特定の厚さ（ｔ）をもって当該現像剤担持体から離れていく板状で長手形状の堆積防止部材と
を含み、
前記層形成部材は、当該層形成部材の長手方向に沿って形成されている複数の切欠部および当該複数の切欠部の間にわたって形成されている略平面部を備え、
前記堆積防止部材は、前記層形成部材の前記長手方向に揃えて配置されると共に、当該層形成部材の前記切欠部と係合する係合部および当該層形成部材の前記略平面部と接触する略平面部を備え、
前記層形成部材の前記切欠部と前記堆積防止部材の前記係合部との係合、および当該層形成部材の前記略平面部と当該堆積防止部材の前記略平面部との接触により、当該層形成部材の前記先端と当該堆積防止部材の前記壁面部とが互いに面一になるように当該層形成部材に対して当該堆積防止部材が位置決めされていることを特徴とする現像装置。
前記堆積防止部材の前記壁面部が、前記現像剤担持体の垂直面に対して−１５度から＋１５度の範囲内の角度をなすことを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
前記堆積防止部材の前記係合部は、前記層形成部材の前記略平面部の反対側の面に回りこんで当該層形成部材の前記先端の方向に向かっていることを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
前記層形成部材は金属部材であり、前記堆積防止部材はプラスチック部材であることを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
像担持体と、
前記像担持体上の潜像を現像する現像剤を担持して軸周りに回転する現像剤担持体と、
前記現像剤担持体が反時計方向に回転する側から当該現像剤担持体の軸を見た場合に当該現像剤担持体における時計の１２時から３時の範囲内に位置し、当該現像剤担持体に担持される現像剤を先端で均して層を形成する板状で長手形状の層形成部材と、
前記現像剤担持体の回転方向側で前記層形成部材の先端に接続する壁面部を有し、当該壁面部が当該現像剤担持体の水平面に対して略垂直に特定の厚さ（ｔ）をもって当該現像剤担持体から離れていく板状で長手形状の部材と
を含み、
前記層形成部材は、当該層形成部材の長手方向に沿って形成されている複数の切欠部および当該複数の切欠部の間にわたって形成されている略平面部を備え、
前記部材は、前記層形成部材の前記長手方向に揃えて配置されると共に、当該層形成部材の前記切欠部と係合する係合部および当該層形成部材の前記略平面部と接触する略平面部を備え、
前記層形成部材の前記切欠部と前記部材の前記係合部との係合、および当該層形成部材の前記略平面部と当該部材の前記略平面部との接触により、当該層形成部材の前記先端と当該部材の前記壁面部とが互いに面一になるように当該層形成部材に対して当該部材が位置決めされていることを特徴とする画像形成装置。
前記部材の前記壁面部が、前記現像剤担持体の垂直面に対して−１５度から＋１５度の範囲内の角度をなすことを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。
前記部材の前記係合部は、前記層形成部材の前記略平面部の反対側の面に回りこんで当該層形成部材の前記先端の方向に向かっていることを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。
前記層形成部材は金属部材であり、前記部材はプラスチック部材であることを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。