JP4614898B2 - 現像装置及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、現像装置、特に、画像形成装置の像担持体に対向して配置され、像担持体に対し現像を行う現像装置に関する。また、本発明はそのような現像装置を備えた画像形成装置に関する。

電子写真方式を採用する画像形成装置は、感光体ドラムと、感光体ドラムに対し現像を行う現像装置とを備えている。現像装置は、本体ハウジングと、本体ハウジング内に配置され、感光体ドラムにトナーを供給する現像ローラとを備えている。従来の現像装置として、感光体ドラムと現像ローラとの間隔を所定距離に保持するための１対のギャップコロが現像ローラの軸方向両側に現像ローラと同軸に備えたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。この現像装置によれば、ギャップコロが感光体ドラムの軸方向両端部のフランジ部分に当接して回転することで、感光体ドラムと現像ローラとの距離を一定間隔に保つことができ、トナー供給量を安定させることができる。

一方、従来の現像装置において、感光体ドラムと現像ローラとの間に異物が混入した場合に現像装置を感光体ドラムから退避するよう移動させ得る緩衝機構を備えたものがある（例えば、特許文献２参照）。この緩衝機構は、バネ及びダシュポット、あるいはゴムダンパーで構成され、画像形成装置本体のフレームと現像装置の本体ハウジングとを連結する。特許文献２のほかにも、感光体ドラムと画像形成装置本体側フレームとを連結する緩衝機構を備えたものも知られている。
特開昭６２−２０５３８２号公報 特開平８−２１１７３９号公報

従来の画像形成装置では、使用に伴いトナーの固まりや紙粉が現像ローラ付近に蓄積され、現像動作に不具合を及ぼす場合がある。例えば、ギャップコロを備えた現像装置では、ギャップコロの周辺は、用紙が頻繁に通る現像ローラと感光とドラムとの間に比べ、異物が滞留し易く、ギャップコロの外周面などに付着し易い。このような異物が感光体ドラム、ギャップコロ間に存在すると、現像動作の際に、ギャップコロが感光体ドラムに対し退避、当接を繰り返し、これにより現像ローラも追従して感光体ドラムに対し退避、接近を繰り返すようになり、現像動作の間振動が生じてしまう。このような状況では、感光体ドラムとの距離が一定に保てず、感光体ドラムへのトナー供給量にムラが生じ、その結果、画質が低下するおそれがある。

一方で、上記緩衝機構を備えた現像装置では、一定の振動吸収効果は得られるものの、緩衝機構が画像形成装置本体側に連結されているために十分な効果が得られない。

本発明の目的は、ギャップコロを備えた現像装置において、ギャップコロと像担持体との間に異物が存在することなどによって生じる振動を十分に抑え、現像ムラを解消させることにある。

請求項１に記載の現像装置は、画像形成装置の像担持体に対向して配置され、像担持体に対し現像を行う装置であって、本体ハウジングと、現像ローラと、ギャップコロと、第１緩衝機構とを備えている。現像ローラは、本体ハウジング内に回転自在に支持されるための第１回転軸を有し、像担持体にトナーを供給可能である。ギャップコロは、第１回転軸と同軸に配置され得る第２回転軸を有し、現像ローラより大きい外径を有し、現像ローラの軸方向両側に配置される。第１緩衝機構は、ギャップコロを像担持体に対し当接及び退避可能に本体ハウジングに連結する。

この現像装置では、ギャップコロが像担持体の軸方向両端部に当接することにより、現像ローラと像担持体との距離が一定に保たれる。そして、ここでは、現像ローラの第１回転軸とギャップコロの第２回転軸が別々に動くことが可能なため、ギャップコロと像担持体との間に異物が存在しても、ギャップコロのみが像担持体から退避し、現像ローラがギャップローラに追従して動くのを抑え、振動が生じるのを抑えることができる。なお、ギャップコロが動くことによって生じる振動は第１緩衝機構によって吸収される。

このように振動が吸収される結果、現像ローラと像担持体との距離は一定に保たれ、感光体ドラムに対するトナー供給量が安定し、画質にムラが生じるのを抑えることができる。

請求項２に記載の現像装置は、請求項１の装置において、現像装置が装着される画像形成装置本体に対して連結されず、本体ハウジングを像担持体に対し接近及び退避させ得る第２緩衝機構をさらに備えている。

この現像装置では、画像形成装置本体に対して自由に動くことが可能な第２緩衝機構により振動が吸収されるので、十分な振動吸収効果が得られる。

請求項３に記載の現像装置は、画像形成装置の像担持体に対向して配置され、像担持体に対し現像を行う装置であって、本体ハウジングと、現像ローラと、ギャップコロと、第２緩衝機構とを備えている。現像ローラは、本体ハウジング内に回転自在に配置され、像担持体にトナーを供給可能である。ギャップコロは、現像ローラより大きい外径を有し、現像ローラの軸方向両側に配置される。第２緩衝機構は、現像装置が装着される画像形成装置本体に対して連結されず、本体ハウジングを像担持体に対し接近及び退避させ得る。

この現像装置では、ギャップコロが像担持体の軸方向両端部に当接することにより、現像ローラと像担持体との距離が一定に保たれる。そして、ここでは、ギャップコロと像担持体との間に異物が存在し現像動作中に振動が発生しても、画像形成装置本体に対し自由に動くことの可能な第２緩衝機構により振動が吸収されるので、従来のように画像形成装置本体のフレームに連結された緩衝機構に比べ、十分な振動吸収効果が得られる。

なお、ここでの現像ローラ及びギャップコロの回転軸は、同軸の一体物であっても別体のものであってもよい。また、ギャップコロは、本体ハウジングに上記第１緩衝機構を介して連結されてもよいし、直接連結されてもよい。

請求項４に記載の現像装置は、請求項３に記載の装置において、現像ローラは、本体ハウジング内に回転自在に支持されるための第１回転軸を有している。ギャップコロは、第１回転軸と同軸に配置され得る第２回転軸を有している。そして、現像装置は、ギャップコロを像担持体に対し当接及び退避可能に本体ハウジングに連結する第１緩衝機構をさらに備えている。

この現像装置では、現像ローラとギャップコロの回転軸が別体であるため、現像動作の際に振動が発生しても、現像ローラと像担持体との距離が一定に保たれ、現像ムラが生じるのを抑えることができる。

請求項５に記載の現像装置は、請求項２から４のいずれか１項の装置において、第２緩衝機構は、錘部材と、付勢部材と、ダンパー部材とを有する。錘部材は、ギャップコロを挟んで像担持体と逆側に配置される。付勢部材は、錘部材と本体ハウジングとを弾性的に連結する。ダンパー部材は、付勢部材が作動して生じる振動を減衰させるためのものである。

この現像装置では、具体的に、画像形成装置本体に対し自由に可動する錘部材等の作用によって振動が吸収される。

請求項６に記載の画像形成装置は、記録媒体に画像形成を行うための装置であって、像担持体と、現像装置と、転写装置とを備えている。現像装置は、像担持体に対向して配置され、像担持体にトナーを供給して像担持体上にトナー像を形成する請求項１から５のいずれか１項に記載の装置である。転写装置は、像担持体上のトナー像を記録媒体上に転写するための装置である。

本発明によれば、現像ローラの第１回転軸とギャップコロの第２回転軸が別々に動くことが可能なため、ギャップコロと像担持体との間に異物が存在しても、ギャップコロのみが像担持体から退避し、現像ローラがギャップローラに追従して動くのを抑え、振動が生じるのを抑えることができる。なお、ギャップコロが動くことによって生じる振動は第１緩衝機構によって吸収される。

このように振動が吸収される結果、現像ローラと像担持体との距離は一定に保たれ、感光体ドラムに対するトナー供給量が安定し、画質にムラが生じるのを抑えることができる。

また、本発明によれば、ギャップコロと像担持体との間に異物が存在し現像動作中に振動が発生しても、画像形成装置本体に対し自由に動くことの可能な第２緩衝機構により振動が吸収されるので、従来のように画像形成装置本体のフレームに連結された緩衝機構に比べ、十分な振動吸収効果が得られる。

＜画像形成装置の構成＞
図１及び図２に、本発明の一実施形態が採用された複合機１を示す。

複合機１は、用紙等の記録媒体に画像形成を行う装置であって、複写機、プリンタ、ファクシミリ、スキャナとしての機能を併せ持つ。

複合機１は、自動原稿給紙部３と、操作パネル５、画像読取部７、給紙部９、画像形成部１１、定着部１３、排紙部１５、制御部１７、通信部１９及び他の入出力部とを備えている。

自動原稿給紙部３は、複数枚の原稿を連続して原稿台（図示せず）上の所定の原稿読取位置に搬送するためのものであり、画像読取部７側の筐体に開閉自在に装着されている。

操作パネル５は、印刷や原稿読取の開始を指示するためのスタートキー５ａや、印刷条件の設定等を行うためのテンキー等を有している。また、操作パネル５は、種々の操作画面が表示されるタッチパネル式の液晶ディスプレイ５ｂを有している。

画像読取部７は、原稿台上に載置される原稿や所定の原稿読取位置に搬送される原稿に記録された画像情報を読み取るためのものであり、図示しないＣＣＤセンサ、光学系等を有している。画像読取部７で読み取られた画像情報は、画像データとして制御部１７のメモリに保存される。

給紙部９は、給紙カセット８に収納された用紙や、手差しトレイ６にセットされた用紙を１枚ずつ給紙するためのものであり、図示しないローラ及び駆動モータを有している。

画像形成部１１は、搬送される用紙に対し画像形成を行うものであり、感光体ドラム２１（像担持体）、主帯電装置２３、レーザースキャナユニット２５、現像ユニット２７（現像装置）、転写装置２９を備えている。

感光体ドラム２１は、表面に感光層を有するとともに、軸方向両端部に、後述するＤＳコロ３５（ギャップコロ）に当接されるフランジ２１ａを有している。

主帯電装置２３は、画像形成動作に伴って感光体ドラム表面を一様に帯電させるための装置である。

レーザースキャナユニット２５は、画像読取部７で読み取られた画像情報や、複合機１に外部接続されたコンピュータ等から送られる画像データ、公衆回線網を通じて送信されたファクシミリ受信データに基づいて、感光体ドラム２１にレーザー光を照射し、走査露光を行うものであり、図示しないレーザー光源、ポリゴンミラー等を有している。

現像ユニット２７は、複合機本体１０に着脱自在に装着されるユニットであり、レーザースキャナユニット２５により走査露光され静電潜像が形成された感光体ドラム２１に対しトナーを供給して現像を行う。

転写装置２９は、現像ユニット２７により現像されて感光体ドラム２１表面に形成されたトナー像を用紙に対し転写するためのものであり、画像転写のためのバイアス電圧を印可するための電圧印可手段（図示せず）を有している
定着部１３は、画像形成部１１で用紙に転写されたトナー像を溶融定着させるものであり、ヒータを内蔵する加熱ローラ及び加熱ローラに圧接する加圧ローラを有している。定着部１３は、これら両ローラ間に用紙を挟持して搬送する。

排紙部１５は、定着部１３でトナー像が溶融定着された用紙を筐体外側の排紙トレイ（図示せず）上に排出するためのものであり、図示しないローラ及び駆動モータを有している。

制御部１７は、画像読取部７、画像形成部１１等の入出力部の制御を行うとともに、画像情報に対し所定の画像処理を行う。制御部１７は、ＣＰＵ、メモリを有するマイクロコンピュータで構成され、メモリには、ＣＰＵに実行させるための種々のプログラムデータが格納されるほか、画像情報が蓄積される。

通信部１９は、外部のコンピュータ、ファクシミリ等との間で通信を行うためのものであり、ネットワークＩ／Ｆや、ＦＡＸ／回線制御部を有している。

複合機１は、他の入出力部として、転写後の感光体ドラム２１表面に残留するトナーを回収するクリーニング装置、トナーカートリッジから現像ユニット２７にトナーの補給を行うトナー補給機構、両面印刷時等に用紙を反転させるための用紙反転機構（いずれも図示せず）等をさらに備えている。

＜現像ユニット＞
ここで、図３〜図６に基づいて、現像ユニット２７について詳細に説明する。

現像ユニット２７は、複合機本体１０に装着された状態で感光体ドラム２１に対向して配置されるハイブリッド型現像装置である。現像ユニット２７は、ハウジング３１（本体ハウジング）、現像ローラ３３、ＤＳコロ３５、磁気ローラ３７、層厚規制ブレード（図示せず）、撹拌搬送スクリュー３９，４１、緩衝機構４３（第１緩衝機構）、及び防振機構４５（第２緩衝機構）を備えている。

ハウジング３１は、樹脂製の筐体であり、感光体ドラム２１側の端部が開口され、現像ローラ３３が回転自在に配置されるとともに、上部が図示しないトナーカートリッジと連通されている。ハウジング３１内には二成分系の現像剤が収納され、現像動作に伴いトナー残量が少なくなると、トナー／キャリア比が所定の範囲内に保たれるよう、トナー補給機構が適宜タイミングで作動してトナーが補給される。

現像ローラ３３は、感光体ドラム２１に供給するためのトナーを表面に担持可能な現像スリーブを有している。また、現像ローラ３３は、ハウジング３１に回転自在に支持されるための回転軸３３ａ（第１回転軸）を有する。

ＤＳコロ３５は、現像ローラ３３の外径より僅かに大きい外径を有し、ハウジング３１の外側で現像ローラ３３の軸方向両側に配置され、感光体ドラム２１のフランジ２１ａに当接可能である。
具体的には、図３から図６に示すように、ＤＳコロ３５は、ハウジング３１の外側に配置される。ＤＳコロ３５は、ハウジング３１の内側に配置される現像ローラ３３と現像ローラ３３の軸方向に並んでハウジング３１の外側に配置される。ＤＳコロ３５は、ハウジング３１の外側に、該ハウジング３１から離間して配置される。ＤＳコロ３５は、緩衝機構４３を介して、ハウジング３１に連結される。ＤＳコロ３５は、緩衝機構４３と反対側の所定部分おいて感光体ドラム２１のフランジ２１ａに当接して配置される。ＤＳコロ３５は、感光体ドラム２１が回転駆動されることで、これに追従して回転する。ＤＳコロ３５は、現像ローラ３３と感光体ドラム２１との距離を一定に保持する。
また、ＤＳコロ３５通常の現像動作において現像ローラ３３の回転軸３３ａと同軸に配置される回転軸３５ａ（第２回転軸）を有している。回転軸３５ａは、回転軸３３ａと別体である。

磁気ローラ３７は、所定の周方向位置に磁極を有し、回転動作によりトナー及びキャリアの汲み上げ及び引き剥がしが可能である。

層厚規制ブレードは、磁気ローラ３７に対向して配置される板状部材であり、磁気ローラ３７上に形成されるトナー層の厚みを規制するためのものである。

撹拌搬送スクリュー３９，４１は、互いに平行に配置され、現像剤を互いに逆向きに撹拌及び搬送する。撹拌搬送スクリュー３９，４１の間には、軸方向両端の領域を除いて仕切壁（図示せず）が設けられ、これにより、トナーカートリッジから補給されるトナーがハウジング３１内の現像剤と共に循環搬送される。

緩衝機構４３は、ＤＳコロ３５を感光体ドラム２１に対し当接及び退避可能にハウジング３１に連結するものであり、ハウジング３１の軸方向両側に配置されている。緩衝機構４３は、回転軸３５ａを感光体ドラム２１側に付勢するコイルスプリング５１と、コイルスプリング５１の作動により生じる振動を減衰するためのダシュポット５３とを有している。

防振機構４５は、ハウジング３１を感光体ドラム２１に対し接近及び退避させることで、振動を吸収するための機構であり、ハウジング３１の軸方向両側に配置されてる。防振機構４５は、ハウジング３１以外には連結されておらず、複合機本体１０に対してフリーに動くことができる。防振機構４５は、子部材６１（錘部材）と、コイルスプリング６３（付勢部材）と、ダシュポット６５（ダンパー部材）とを有する。

子部材６１は、振動吸収効果を奏するための錘として機能する部材であり、緩衝機構４３を挟んで感光体ドラム２１と逆側に配置されている。子部材６１は、コイルスプリング６３及びダシュポット６５を介してハウジング３１と連結されている。コイルスプリング６３は、子部材６１とハウジング３１とを弾性的に連結する。ダシュポット６５は、コイルスプリング６３が作動することで生じる振動を減衰させる。

＜画像形成装置の動作＞
次に、複合機１の動作について説明する。

この複合機１では、複合機本体１０に対し現像ユニットが装着された状態では、ＤＳコロ３５が感光体ドラム２１のフランジ２１ａに当接し、現像ローラ３３と感光体ドラム２１との距離が一定に保持される。

この複合機１に電源が投入されると、メモリに格納された各種プログラムデータが読み出されて実行され、各種パラメータが初期化され、定着部の温度設定を行う等の初期設定が実行される。この初期動作が終了すると、印刷待機状態となり、操作パネルの液晶ディスプレイには印刷待機画面が表示される。

この印刷待機状態で、例えば、原稿台に原稿が載置されスタートキーが押されると、給紙カセットから用紙が給紙されるとともに、読み取られた画像情報に基づいて、用紙に対し画像形成が行われる。画像形成動作が開始されると、感光体ドラム２１が回転駆動され、これに追従してＤＳコロ３５が回転するとともに、現像ローラ３３が回動駆動される。このとき、ＤＳコロ３５の表面にトナーの固まりや紙粉が付着していると、ＤＳコロ３５は、感光体ドラム２１に対し退避、当接を繰り返し振動が生じるが、現像ローラ３３の回転軸３３ａがＤＳコロ３５の回転軸３５ａに対し自由であるため、現像ローラ３３がＤＳコロ３５に追従して動くのが抑えられ、例えば図７に示すように、振動が抑えられる。

なお、図７において、実線はＤＳコロ３５が感光体ドラム２１に対して対比する距離（縦軸の「Length」）の時間（横軸の「Time」）変化を示し、破線は現像ローラ３３についての同様の変化を示す。

一方、ＤＳコロ３５が感光体ドラム２１から退避することによって生じた振動は、防振機構４５によって吸収され、複合機本体１０に対し自由に動く子部材の作用により十分な振動吸収効果が得られる。

従って、現像ローラ３３と感光体ドラム２１との距離が保たれ、感光体ドラム２１に対するトナー供給量が安定し、これにより、画質が低下するのを抑制することができる。

＜他の実施形態＞
（ａ）現像装置として、上記実施形態で説明したものに代えて、現像ローラ及びＤＳコロの回転軸を別体としつつ防振機構を備えないもの、或いは、現像ローラ及びＤＳコロの回転軸が一体としつつかつ防振機構を備えたものを採用しても良い。

（ｂ）緩衝機構及び防振機構としては、コイルスプリング及びダシュポットを用いたものに限定されず、ダンパー機能を有するバネ部材や、ゴムダンパーを利用したもの等であっても良い。

例えば、ダンパー機能を有するバネ部材を用いる場合は、バネ部材及び子部材を貫通する軸部材をさらに設けて、バネ部材及び軸部材の一端をハウジングに連結するとともに、バネ部材の他端を子部材に連結し、軸部材の他端は自由状態にすれば、振動が生じた場合に、バネ部材の伸縮に伴って子部材が軸部材に対しスライド自在となり、振動が十分に吸収される。

（ｃ）現像装置は、ハイブリッド現像方式のものに限定されず、他の現像方式のものであっても良い。

（ｄ）本発明の画像形成装置は、複合機に限定されず、ギャップコロを備えた現像装置を備えたものであれば、複写機、プリンタ、ファクシミリ専用品であっても良い。

本発明の一実施形態が採用された複合機を示す斜視図。 前記複合機の構成を示す機能ブロック図。 前記複合機の現像ユニットを示す外観図。 前記現像ユニットの立側面図。 前記現像ユニットを概念的に示す上面図。 前記現像ユニットを概念的に示す立側面図。 現像ローラ及びギャップコロによる振動発生を対比して示すグラフ。

符号の説明

１ 複合機（画像形成装置）
２１ 感光体ドラム（像担持体）
２７ 現像ユニット（現像装置）
２９ 転写装置
３３ 現像ローラ
３３ａ 現像ローラの回転軸（第１回転軸）
３５ ＤＳコロ（ギャップコロ）
３５ａ ＤＳコロの回転軸（第２回転軸）
４３ 緩衝機構（第１緩衝機構）
４５ 防振機構（第２緩衝機構）
６１ 子部材（錘部材）
６３ コイルスプリング（付勢部材）
６５ ダシュポット（ダンパー部材）

Claims (3)

1. 画像形成装置の像担持体に対向して配置され、前記像担持体に対し現像を行う現像装置であって、
   本体ハウジングと、
   前記本体ハウジング内に回転自在に配置され、前記像担持体にトナーを供給可能な現像ローラと、
   前記現像ローラより大きい外径を有し、前記現像ローラの軸方向両側に配置されるギャップコロと、
   前記ギャップコロを前記像担持体に対し当接及び退避可能に前記本体ハウジングに連結する第１緩衝機構と、
   前記現像装置が装着される前記画像形成装置本体に対して連結されず、前記本体ハウジングを前記像担持体に対し接近及び退避させ得る第２緩衝機構と、を備え、
   前記第２緩衝機構は、前記ギャップコロを挟んで前記像担持体と逆側に配置される錘部材と、前記錘部材と前記本体ハウジングとを弾性的に連結する付勢部材と、前記付勢部材が作動して生じる振動を減衰させるためのダンパー部材とを有する
   現像装置。
2. 前記現像ローラは、前記本体ハウジング内に回転自在に支持されるための第１回転軸を有し、
   前記ギャップコロは、前記第１回転軸と別体であって、通常の現像動作において前記第１回転軸と同軸に配置される第２回転軸を有する
   請求項１に記載の現像装置。
3. 記録媒体に画像形成を行うための画像形成装置であって、
   像担持体と、
   前記像担持体に対向して配置され、前記像担持体にトナーを供給して前記像担持体上にトナー像を形成する請求項１又は２に記載の現像装置と、
   前記像担持体上のトナー像を前記記録媒体上に転写するための転写装置と
   を備えた画像形成装置。

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