JP4756773B2

JP4756773B2 - 現像装置

Info

Publication number: JP4756773B2
Application number: JP2001150799A
Authority: JP
Inventors: 肇関口; 正成白井
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2001-05-21
Filing date: 2001-05-21
Publication date: 2011-08-24
Anticipated expiration: 2021-05-21
Also published as: JP2002341655A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は電子写真方式による画像形成装置における現像装置に関し、特に複数の現像剤担持体を有する現像装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から種々の画像形成装置が知られており、中でも電子写真方式による画像形成装置が広く普及している。そのような画像形成装置には複写機、プリンタ（レーザビームプリンタ、ＬＥＤプリンタなど）、ファクシミリ装置などがある。これら画像形成装置は露光により潜像を形成する像担持体としての感光体と、感光体に形成された静電潜像を磁性トナー等の現像剤で現像する現像装置と、感光体の現像画像を転写材に転写する転写装置と、転写後に像担持体上に残存する廃現像剤を除去するクリーニング装置と、転写された転写材を定着する定着装置を備えている。
【０００３】
上記現像装置は通常、断面円形な１本の現像剤担持体（現像スリーブ）を有し、その現像剤担持体が微小な空隙をもって感光体に近接対向される。現像剤担持体には、感光体との間の空隙を規制する規制部材が設けられ、この規制部材の外径とそれより僅かに小さい現像剤担持体の外径との差によって、現像剤担持体と感光体との空隙値が決定される。
【０００４】
しかし、上記のような１本の現像剤担持体を有する画像形成装置では、高速化（コピースピードアップ）に十分に対応できないという問題がある。一般的な画像形成装置の場合、その現像剤担持体の周速度は感光体の周速度に対して１５０％程度またはそれ以下に設定されるが、１本の現像剤担持体で高速化に対応するには、現像剤担持体の周速度を感光体の周速度に対して１５０％を越えて２００％程度まで増加しなければ、感光体上への現像剤の供給量が不足して画像濃度が低下する恐れがある。
【０００５】
現像剤担持体の速度を増加すると、現像剤担持体の昇温による現像剤の融着現象が発生し、それによって現像剤担持体の回転トルクが増加し、場合によってはその回転が妨げられるということもある。また現像剤の摩擦も増加するので、現像剤の劣化が起こり、それが要因となって画像不良を生じる恐れもある。
【０００６】
これらの問題を解決するために、複数の現像剤担持体を設けた現像装置が提案されている。すなわち、複数の現像剤担持体を設けることによって、各現像剤担持体の速度を増加させなくても現像剤を感光体上に十分供給することができ、画像形成装置の高速化に対応することが可能になる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら複数の現像剤担持体を設けると、各現像剤担持体のスペースは仕方がないとしても、その規制部材が占めるスペースも増加し、それに応じて現像装置が大型化することは避けられない。また各現像剤担持体と感光体との空隙を一定にする前記規制部材の位置決めを高精度にしなければならないという問題もある。そこで本発明は、複数の現像剤担持体を有する現像装置の問題を解決することを課題とし、特にスペース効率を向上させた規制部材構成を有する現像装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するための本発明に係る現像装置の主要な構成は、感光体に近接対向すると共に互いにその外周面を近接させて平行配置した複数の回転自在な現像剤担持体と、各現像剤担持体と感光体との空隙を規制するため、各現像剤担持体にそれぞれ設けられた形状が略断面円形で回転自在な規制部材とを有し、それらを現像容器に一体的に構成した現像装置において、各現像剤担持体に設けた規制部材は、その外周面の少なくとも１部が互いにその軸方向に重なるように配置されると共に、その外周面には半径の異なる凹部と凸部が形成され、隣り合う現像剤担持体間の空隙をＳＳｎｍ、隣り合う一方の現像剤担持体と感光体との空隙をＳＤｎ、他方の現像剤担持体と感光体との空隙をＳＤｍとしたとき、ＳＳｎｍ≦ＳＤｎ＋ＳＤｍを満たすように、隣接する前記規制部材の一方が有する凸部は、隣接する前記規制部材の他方が有する凸部から逃げつつ前記規制部材の他方が有する凹部に食い込むように対向して配置されることを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
次に図面により本発明の実施の形態を説明する。
【００１２】
（第１の参考形態）
図１は第１の参考形態である現像装置を用いた画像形成装置の全体図である。図中、１００は画像形成装置、１はドラム状の感光体、２は１次帯電器、３は現像装置、４は転写装置、５は画像読取部、６は画像書込部、７はクリーニング装置、８は転写材としての記録紙を供給する転写材供給装置、９は定着装置、１０は転写材トレー、１１はピックアップローラ、１２、１３は給紙ローラ対、１４はレジストローラ対、１５は搬送ローラ、１６，１７は排紙ローラ対、１８は排紙トレーである。そして現像装置４には現像剤担持体としての現像スリーブ１９，２０が設けられる。
【００１３】
上記画像形成装置１００により画像形成するには、先ず画像読取部５で画像を読み取り、その読み取った画像データに基づいて画像コントローラ（図示せず）がレーザ発光部等をデジタル駆動してレーザ光を発光させる。レーザ光は予め１次帯電器２で一様に帯電され定速回転する感光体１に照射され、それによって感光体１に静電潜像が形成される。感光体１に形成された静電潜像は、現像装置３から供給される現像剤としてのトナー（通常磁性トナー）により現像され、可視像である現像画像とされる。
【００１４】
現像画像は次に転写バイアスを印加された転写装置４において転写材上に転写される。転写材は転写材供給装置８から供給されるが、寸法ごとの転写材を収容する複数の転写材トレー１０のうち、指定された転写材トレー１０からピックアップローラ１１により１枚ずつピックアップされた転写材は給送ローラ対１２で搬送されてレジストローラ対１４に給送される。転写材はそこで一時停止し、転写タイミングに合わせてレジストローラ対１４により転写装置４に供給される。
【００１５】
現像画像が転写された転写材は、搬送ローラ１５により定着装置９に搬送され、そこで現像画像が加熱加圧により定着され、次いで排紙ローラ対１６，１７で排紙トレー１８に排出される。一方、転写後に感光体１上に残留する現像剤は、クリーニング装置７におけるクリーニングブレードで掻き取られて除去される。なお除去された現像剤は廃現像剤として回収される。
【００１６】
図２は図１における現像装置３の拡大図、図３は図２における現像スリーブ１９，２０部分をさらに拡大して一部を断面として示す側面図、図４は現像スリーブ１９，２０の連結部分を示す側面図である。
【００１７】
図２において、現像装置３は現像容器２１を備え、その現像容器２１に現像スリーブ１９および２０、攪拌手段２２および２３、現像ブレード２４等が組み込まれて一体的に構成されている。現像容器２１内には磁性トナー等の現像剤が収容され、その現像剤は攪拌手段２２および２３により攪拌されながら現像スリーブ１０および２０に供給される。そして現像スリーブ１９および２０は、感光体１の回転方向と反対のＡ方向に図示しない駆動手段で回転される。
【００１８】
現像スリーブ１９の表面に形成される現像剤の層厚は、現像容器２１に固定され先端部が現像ブレード１９の上方に位置する現像ブレード２４によって一定に規制される。一方、現像スリーブ２０には現像ブレードが設けられないが、現像スリーブ２０の表面に形成される現像剤の層厚は、現像スリーブ１９と２０の間に形成される空隙ＳＳによって規制される。したがって現像スリーブ２０における現像剤の層厚は、通常、空隙ＳＳから現像スリーブ１９における現像剤の層厚を差し引いた値となる。
【００１９】
図３において、現像スリーブ１９の両端部は軸受部２５により現像容器２１に回転自在に軸支される。現像スリーブ２０は一対の揺動部材２６を介して現像スリーブ１９に揺動可能に連結される。すなわち、各揺動部材２６には２つの軸受部２７，２８が設けられ、軸受部２７に現像スリーブ１９の軸１９ａが挿通し、軸受部２８に現像スリーブ２０の軸２０ａが挿通し、それらによって現像スリーブ２０は現像スリーブ１９に対して平行に回転自在に連結され且つ揺動可能とされる。そして２つの軸受部２７の穴と軸受部２８の穴との口径および距離の精度によって、２本の現像スリーブ１９，２０間の空隙（以下、ＳＳギャップという）が保証される。
【００２０】
現像スリーブ１９，２０の一方の端部にはそれぞれギア部１９ｂ、２０ｂが設けられ、それらギア部１９ｂ，２０ｂを介して図示しない駆動手段により、現像スリーブ１９，２０が図２のＡ方向にそれぞれ回転駆動される。
【００２１】
現像スリーブ１９、２０の両端部には、規制部材としての軸受部を有する断面円形な突き当てコロ２９、３０が回転自在に設けられる。突き当てコロ２９の半径は現像スリーブ１９の半径より若干大きくなされ、その半径差により現像スリーブ１９と感光体１との空隙（以下、ＳＤａギャップという）が決定され、突き当てコロ３０の半径も現像スリーブ２０の半径より若干大きくされ、その半径差により現像スリーブ２０と感光体１との空隙（以下、ＳＤｂギャップという）が決定される。
【００２２】
本実施形態における突き当てコロ２９と３０は、それらの外周面がその軸方向に重なるように配置される。このように軸方向に重なるように配置した場合は、前記ＳＳギャップと２つのＳＤａ，ＳＤｂギャップの関係をＳＳ＞ＳＤａ＋ＳＤｂとすることにより、２本の突き当てコロ２９，３０はそれら外周面が互いに接触することなく回転できる。なお図３では２本の突き当てコロ２９と３０を同一幅とし、且つそれらを軸方向に完全に重なるように配置したが、それらの幅に多少の差があってもよく、また同じ幅であっても前記軸方向に互いのズレが若干あってもよい。
【００２３】
図４において、軸受部２７により現像スリーブ１９の軸１９ａに回転自在に支持された揺動部材２６は、その支持された回転軸から所定の距離で設けた軸受部２８により現像スリーブ２０の軸２０ａを回転自在に支持する。そのため現像スリーブ２０は現像スリーブ１９に対して常に一定の距離（ＳＳギャップ）を維持して揺動する。なお揺動部材２６には突起３３が設けられ、その突起３３が現像容器２１に設けられた溝部３４に係合して揺動範囲が規制される。
【００２４】
現像スリーブ１９は加圧部材３１によって感光体１側に押圧され、その外周面は突き当てコロ２９との半径差だけ感光体１の外周面から離反してＳＤａギャップが常に維持される。現像スリーブ２０は揺動部材２６を押圧する押圧手段３２によって感光体１側に押圧され、その外周面は突き当てコロ２９との半径差だけ感光体１の外周面から離反してＳＤａギャップが常に維持される。
【００２５】
通常、１成分現像の場合におけるＳＤａギャップ、ＳＤｂギャップは０．１５〜０．２５ｍｍ程度に設定されるが、実験によれば、その際のＳＳギャップは０．４０〜０．８０ｍｍ程度に設定することが望ましいと分かっている。
【００２６】
例えばＳＤａギャップ、ＳＤｂギャップをそれぞれ０．２０ｍｍ、ＳＳギャップを０．８０ｍｍにした場合、突き当てコロ２９，３０の外周面間の空隙は０．４０ｍｍである。また突き当てコロの外径の寸法公差は一般に０．０１５ｍｍ以下であるので、揺動部材２６の軸受部２７，２８の寸法交差を０．１０ｍｍ以下にすれば突き当てコロ２９，３０の外周面が互いに接触する心配はなくなる。ただし、実際には種々の検討によりＳＤａギャップ、ＳＤｂギャップおよびＳＳギャップの最適値が設定される。
【００２７】
本実施形態のように突き当てコロ２９と３０の外周面をその軸方向に重なるように配置することにより、それら突き当てコロ２９，３０のために必要とされる軸方向のスペースを抑制することができ、それによって現像容器における幅方向の省スペース化が可能となる。
【００２８】
（第１の実施形態）
図５は本発明に係る現像装置の第１の実施形態を示す部分拡大図である。この第１の実施形態は、第１の参考形態のようにＳＳ＞ＳＤａ＋ＳＤｂの条件にできないとき、すなわち現像スリーブの軸と直交方向のスペースを更に減少させる必要があり、そのためにはＳＳ≦ＳＤａ＋ＳＤｂの条件において実施しなければならないときの省スペース化に有効である。
【００２９】
第１の実施形態が図３に示す第１の参考形態と異なる部分は、現像スリーブ１９，２０のそれぞれに設けられる規制部材としての突き当てコロ２９，３０の外周面に半径の異なる凹部と凸部が形成され、一方の凹部が相手側の凸部に対向配置される点、すなわち互いに逃げ合う形状であり、そのほかは同様に構成される。そのため図３と同じ部分には同一符号を付し、重複する説明は省略する。なお図示しないが現像スリーブ１９，２０の反対側の突き当てコロ２９，３０も同様に構成される。
【００３０】
突き当てコロ２９の外周面の凹部は現像スリーブ１９の軸方向内側に形成され、凸部は外側に形成される。一方、突き当てコロ３０の凹部は現像スリーブ２０の軸方向外側に形成され、凸部は内側に形成される。そして突き当てコロ２９の凹部が突き当てコロ３０の凸部に近接して対向させ、突き当てコロ２９の凸部が突き当てコロ３０の凹部に近接して対向させることにより、互いの外周面が相手側から逃げるように食い込んで近接配置される。そのためＳＳ≦ＳＤａ＋ＳＤｂの条件にしても突き当てころ２９，３０の外周面が互いに接触することはない。
【００３１】
突き当てコロ２９、３０の最大外周面、すなわちそれらの凸部の幅Ｗａと幅Ｗｂは同一とされている。このように突き当てコロ２９、３０の最大外周面の幅ＷａとＷｂを同一にすることにより、画像形成動作を繰り返したときの突き当てコロの汚れや削れ、感光体１の汚れや削れの程度を現像スリーブ１９と２０の間で同程度にできる。そのためサービス時の清掃や交換が同時期にできるというメリットがある。
【００３２】
なお、突き当てコロ２９，３０を上記のような形状としても、それらの組み立て性は第１の参考形態と同様に確保される。すなわち組み立てに際しては、先ず突き当てコロ３０を現像スリーブ２０の軸２０ａに組付け、次に突き当てコロ２９を現像スリーブ１９の軸１９ａに組付ければよい。
【００３３】
（第２の実施形態）
図６は本発明に係る現像装置の第２の実施形態を示す部分拡大図である。この第２の実施形態も現像スリーブの軸と直交方向のスペースを更に減少させる必要から、ＳＳ≦ＳＤａ＋ＳＤｂの条件において実施しなければならないときときの省スペース化に有効である。
【００３４】
第２の実施形態においても、図５と同様に、現像スリーブ１９，２０のそれぞれに設けられる突き当てコロ２９，３０の外周面には半径の異なる凹部と凸部が形成され、一方の凹部が相手側の凸部に対向配置される点は同様である。しかし第２の実施形態では、これら突き当てコロ２９，３０のそれぞれの外周面が断面コ字型とされ、一方の縁部に形成された凸部が相手側の中間部に形成された凹部に近接して対向するようにして配置される。なおその他の構成は第１の実施形態と同様である。
【００３５】
突き当てコロ２９，３０にはこのように２つの最大外周面が形成され、その幅は図３の場合より小さくしてある。このように幅を小さくしても２つの最大外周面が幅方向の両端部に存在するので、突き当てころ２９または３０が軸方向に傾くことはない。
【００３６】
突き当てコロ２９，３０は一般に樹脂成形により作られるが、上記のようにこれらの幅を小さくすることにより、成形金型が小さくなると共に使用する樹脂材料も少なくなってコストダウンに寄与する。なお第２の実施形態においても、突き当てコロ２９と３０の最大外周面の幅（Ｗｂ１＋Ｗｂ２）は同一とし、サービス時の清掃や交換を同時期に実施できるように考慮されている。
【００３７】
（第３の実施形態）
図７は本発明に係る現像装置の第３の実施形態を示す部分拡大図である。この第３の実施形態も現像スリーブの軸と直交方向のスペースを更に減少させる必要から、ＳＳ≦ＳＤａ＋ＳＤｂの条件において実施しなければならないときときの省スペース化に有効である。
【００３８】
第３の実施形態においても、図６と同様に、現像スリーブ１９，２０のそれぞれに設けられる突き当てコロ２９，３０の外周面には半径の異なる凹部と凸部が形成され、一方の凹部が相手側の凸部に対向配置される点は同様である。しかし第３の実施形態では、突き当てコロ２９の外周面の中央部に凸部、両端部に凹部が形成され、突き当てコロ３０の外周面の中央部に凹部、両端部に凸部が形成される。そして突き当てコロ２９の凸部が突き当てコロ３０の凹部に近接して対向するように両者が配置されている。なおその他の構成は第１の実施形態と同様である。
【００３９】
第３の実施形態では、突き当てコロ２９と３０の形状が異なるため、組み立てに際しての識別が容易になり、組み立てによるミスを防止できるフールプルーフとしての効果がある。なお、第３の実施形態においても、突き当てＷコロ２９の最大外周面の幅Ｗａを突き当てコロ３０の最大外周面の幅Ｗｂ１＋Ｗｂ２と同一し、サービス時の清掃や交換を同時期に実施できるように考慮されている。
【００４０】
（第２の参考形態）
図８は本発明に係る現像装置の第２の参考形態を示す部分拡大図である。この第２の参考形態は図３に示す第１の参考形態に類似しているが、その現像スリーブ２０に設けた突き当てコロ３０を揺動部材２６の内側、すなわち現像スリーブ１９を現像容器２１に軸支する軸受部２５に対向する位置に略重なるように配置している点が異なり、そのほかは同様に構成される。従って図３と同じ部分は同一符号を付し、重複する説明は省略する。
【００４１】
突き当てコロ２９と３０をこのように現像スリーブの軸方向に重ならないように配置すると、突き当てコロ２９と３０のそれぞれの外周面は互いに軸方向に重ならないので、ＳＳ≦ＳＤａ＋ＳＤｂの条件において実施しなければならないときに有効である。そして突き当てコロ３０と軸受部２５がその軸方向に略重なるように配置されるので、軸に直交する方向の省スペース化を図ることができる。
【００４２】
なお、図８では突き当てコロ３０の幅が軸受部２５の幅より若干大きくなされているので、両者は軸方向に完全には重なっていない（略重なっている）が、両者は同じ幅とすることにもでき、その場合には両者は軸方向に完全に重なって配置される。
【００４３】
また、第２の参考形態では突き当てコロ２９と３０を上記のように軸方向に重ならないように配置しているので、それら突き当てコロ２９，３０が感光体１の同一周面上に当接することはない。そのため感光体１が局部的に磨耗して寿命短縮することを有効に防止できる。さらに、突き当てコロ２９と３０の外周面は全て最大外周面になるが、本参考形態においても、これらの最大外周面の幅を同一し、サービス時の清掃や交換を同時期に実施できるように考慮されている。
【００４４】
（その他の実施形態）
前記各実施形態では、２本の現像スリーブを用いた現像装置について説明したが、本発明は３本以上の現像スリーブを用いた現像装置にも同様な思想の基に適用することが可能である。さらにカラー画像形成装置における複数の画像形成部にそれぞれ設けられる現像装置にも本発明は適用できる。
【００４５】
【発明の効果】
以上説明したように本発明に係る現像装置は、複数の現像剤担持体を有する場合において、各現像剤担持体と感光体との空隙を規制する規制部材相互を特定な関係に配置することにより、規制部材に必要とされるスペースを抑制し、結果として現像装置の小型化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る現像装置を用いた画像形成装置の全体図である。
【図２】第１の参考形態における現像装置の拡大図である。
【図３】図２における現像スリーブ１９，２０部分をさらに拡大し一部を断面として示す側面図である。
【図４】図３における現像スリーブ１９，２０の連結部分を示す側面図である。
【図５】第１の実施形態における現像装置の部分拡大図である。
【図６】第２の実施形態における現像装置の部分拡大図である。
【図７】第３の実施形態における現像装置の部分拡大図である。
【図８】第２の参考形態における現像装置の拡大図である。
【符号の説明】
１感光体
２１次帯電器
３現像装置
４転写装置
５画像読取部
６画像書込部
７クリーニング装置
８転写材供給装置
９定着装置
10 転写材トレー
11 ピックアップローラ
12、13 給紙ローラ対
14 レジストローラ対
15 搬送ローラ
16、17 排紙ローラ対
18 排紙トレー
19、20 現像スリーブ
19ａ、20ａ軸
21 現像容器
22、23 攪拌手段
24 現像ブレード
25 軸受部
26 揺動部材
27、28 軸受部
29、30 突き当てコロ
31 加圧部材
32 押圧手段
33 突起
34 溝部
100 画像形成装置

Claims

感光体に近接対向すると共に互いにその外周面を近接させて平行配置した複数の回転自在な現像剤担持体と、各現像剤担持体と感光体との空隙を規制するため、各現像剤担持体にそれぞれ設けられた形状が略断面円形で回転自在な規制部材とを有し、それらを現像容器に一体的に構成した現像装置において、
各現像剤担持体に設けた規制部材は、その外周面の少なくとも１部が互いにその軸方向に重なるように配置されると共に、その外周面には半径の異なる凹部と凸部が形成され、
隣り合う現像剤担持体間の空隙をＳＳｎｍ、隣り合う一方の現像剤担持体と感光体との空隙をＳＤｎ、他方の現像剤担持体と感光体との空隙をＳＤｍとしたとき、ＳＳｎｍ≦ＳＤｎ＋ＳＤｍを満たすように、隣接する前記規制部材の一方が有する凸部は、隣接する前記規制部材の他方が有する凸部から逃げつつ前記規制部材の他方が有する凹部に食い込むように対向して配置されることを特徴とする現像装置。
前記複数の現像剤担持体の１つを現像容器に回転自在に支持し、前記支持した現像剤担持体の軸に揺動部材を介して隣接する現像剤担持体の軸を回転自在に支持し、前記隣接する現像剤担持体を感光体に接近させる方向に前記揺動部材を押圧する押圧手段を設けたことを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
現像容器に回転自在に支持された現像剤担持体への現像剤の層厚を規制する現像剤ブレードを設けたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の現像装置。
前記各規制部材の最大外周面が有する前記凸部の前記感光体の軸方向の幅の総和は略同じ幅寸法とされることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の現像装置。