JP6370603B2 - 現像装置及び画像形成装置 - Google Patents

Description

この発明は、２成分現像剤を用いた電子写真方式の画像形成を行う画像形成装置に適用される現像装置、及びこの現像装置を備えた画像形成装置に関する。

電子写真方式の画像形成を行う画像形成装置は、感光体の表面に形成された静電潜像を現像装置から供給された現像剤によって可視像化した後に用紙に転写する。現像装置は、現像槽内に収納した現像剤を感光体に供給する。現像剤としてトナーとキャリアとからなる２成分現像剤を用いる場合、現像装置は、現像槽内でトナーとキャリアとを攪拌してトナーを磁性体キャリアの表面に静電吸着させ、内蔵する磁極によって表面に２成分現像剤の磁気ブラシを形成した現像ロールの回転により、２成分現像剤を感光体と現像ロールとの間の現像ニップに搬送する。現像ニップにおいて、２成分現像剤中のトナーのみが感光体表面の静電潜像に静電吸着する。

感光体で可視像化された後に用紙に転写された画像の濃度や画質は、現像装置から感光体へのトナーの供給量に影響を受ける。このため、現像ロールによる現像ニップへの２成分現像剤の供給量を制御する必要があり、現像装置にはドクタ部材が配置されている。ドクタ部材は、現像ロールの表面との間に現像ロールの軸方向の全域にわたって所定の間隔を設けて配置され、現像ロールの表面における２成分現像剤の付着量、即ち現像ロールの回転による現像ニップへの現像剤の供給量を規定する。ドクタ部材又は現像ロールは、現像ロールの軸方向における両端部で現像装置に対して移動自在に支持され、ドクタ部材と現像ロールとの間隔を調整できるようにされている。

このようなドクタ部材と現像ロールとの間隔の調整は、例えば画像形成速度の異なる複数の機種に同一形状の画像形成ユニットを適用する場合に、機種毎の画像形成条件に応じた現像剤の供給量の実現にも必要とされる。

従来の現像装置では、現像ロールを軸受部材の軸受部で回転自在に支持するとともに、軸受部材を支持部材で画像形成装置に固定し、軸受部の軸芯と現像装置との相対位置を可変にする取付手段を設け、現像装置に対する軸受部の位置を変化させることで、現像装置に固定されたドクタ部材に対して現像ロールを変位させるものがある（例えば、特許文献１参照。）。

また、ドクタ部材として従前の板状のドクタブレードに代えて円柱状のドクタロールを用いることで、小型化を実現したものがある。ドクタロールは、円形断面であるため、現像ロールの軸方向に直交する面内における長さをドクタブレードよりも小さくしても、現像ロールの軸方向における略全長にわたって均一な間隔を維持するために十分な強度を得ることができる。この場合には、現像装置に固定されたドクタロールに対して現像ロールを変位させることで、ドクタロールと現像ロールとの間隔を調整できる。

特開平０８−１１４９８０号公報

画像形成時に連続して回転する現像ロールは、現像槽に収納されている現像剤からの抵抗を受けるとともに、周面に現像剤が付着しているために大きな回転負荷が作用する。このため、現像ロールを両端で支持する軸受部材及び軸受部材を現像装置に固定する支持部材は構造上大型になり易く、ドクタロールを用いることによる小型化のメリットが失われる。

また、現像ロールの移動によって現像ロールと感光体との間の現像ニップが変化する可能性があるだけでなく、現像ロールに内蔵された磁極と感光体との位置関係も変化し、画像濃度や画質に影響を与える。このため、適正な現像剤の供給量が実現されるようにするための現像装置に対する軸受部材の位置を調整する作業が煩雑になる。

一方、ドクタロールを用いることによる小型化のメリットを損なうことなく、現像ニップの調整作業を容易にするために、例えばドクタロールの両端から突出させた偏心軸を現像装置に軸支させ、現像装置に対するドクタロールの回転により、現像ロールにドクタロールを近接又は離間させることが考えられる。

しかし、小型化のために用いられるドクタロールは、十分に小径にされており、軸芯に対して偏心軸を大きく偏心量させることができない。このため、部品寸法の誤差を吸収する程度にしか現像ロールとの間隔を調整できず、複数の機種に同一形状の画像形成ユニットを適用するための比較的大きな範囲での調整に対応できない。また、ドクタロールの両端に同一の偏心量で偏心軸を形成すること自体、困難性が高い。

この発明の目的は、ドクタロールの適用による小型化のメリットを損なうことなく、部品寸法の誤差の吸収はもちろん、多岐にわたる複数の機種への同一形状の画像形成ユニットの適用にも対応して、現像剤の搬送量の調整を容易に行うことができる現像装置及びこれを備えた画像形成装置を提供することにある。

この発明の現像装置は、本体、現像ロール、ドクタロール、保持部材を備えている。本体は、現像剤を収納している。現像ロールは、本体内に回転自在に支持され、本体内に収納された現像剤を表面に吸着した状態で回転する。ドクタロールは、本体内に現像ロールと平行に配置されている。保持部材は、ドクタロールの軸方向における両端部のそれぞれでドクタロールに平行な回転軸廻りに回転自在にして本体に支持されるとともに、回転軸から偏心した係合部でドクタロールに係合し、回転角度に応じてドクタロールを少なくとも現像ロールの半径方向に変位させる。

本体に対して保持部材を回転させると保持部材の回転角度に応じてドクタロールが現像ロールの半径方向に変位し、現像ロールとドクタロールとの間隔が変化する。ドクタロールの変位量は、保持部材における回転軸と係合部との偏心量によって定まり、ドクタロールの径に依存することがない。

この構成において、係合部は、ドクタロールの両端部のそれぞれが回転軸に平行な方向に沿って嵌合するものとすることが好ましい。保持部材の回転によってドクタロールが回転軸を中心として係合部の回転軸からの偏心量を半径とする円弧上を移動し、現像ロールからのドクタロールの距離を大きな範囲で変化させることができる。

また、現像ロールは、本体内に回転自在に支持された円筒状のスリーブと、スリーブの内部にスリーブから独立して配置された磁極と、スリーブの内部における磁極の位置を変位自在に固定する調整機構と、を備えることが好ましい。保持部材の回転によってドクタロールが現像ロールの周方向へ移動するが、この移動に応じて現像ロールのスリーブ内における磁極の位置を変位させることで、スリーブの表面における現像剤の付着状態を適正に維持することができる。

この発明の画像形成装置は、感光体に形成された静電潜像を上述の現像装置の現像ロールから供給される現像剤によって可視像化する画像形成ユニットを備える。画像形成装置は、上述の現像装置を備えるため、部品の寸法誤差や画像形成条件に応じてドクタロールを現像ロールの半径方向に移動させることで、現像ロールとドクタロールとの間隔を適正な値にすることができ、良好な濃度及び画質の画像を形成することができる。

この発明によれば、ドクタロールの適用による小型化のメリットを損なうことなく、部品寸法の誤差の吸収はもちろん、多岐にわたる複数の機種への同一形状の画像形成ユニットの適用にも対応して、現像剤の搬送量の調整を容易に行うことができる。

この発明の実施形態に係る画像形成装置の要部を示す概略図である。 この発明の第１の実施形態に係る現像装置の断面図である。 同現像装置に備えられるドクタロール及び保持部材の側面断面図である。 同現像装置におけるドクタロールの変位状態を示す図である。 （Ａ）〜（Ｄ）は、同現像装置における保持部材の変形例を示す側面断面図である。 この発明の第２の実施形態に係る現像装置の正面図である。 この発明の第３の実施形態に係る現像装置の要部の正面図である。

以下に、この発明の実施形態に係る現像装置を画像形成装置に適用した場合について、図面を参照しつつ説明する。

図１に示すように、画像形成装置１００は、画像形成ユニット１０Ａ〜１０Ｄ、露光ユニット２０、中間転写ユニット３０、二次転写ユニット４０、定着ユニット５０を備え、例えば、外部装置から入力される画像データに基づいて、用紙に電子写真方式による多色又は単色の画像形成処理を行う。

露光ユニット２０は、画像形成ユニット１０Ａ〜１０Ｄのそれぞれに対して、黒、シアン、マゼンタ及びイエローのそれぞれの画像データに基づく画像光を照射する。

画像形成ユニット１０Ａは、感光体ドラム１１の周囲に帯電器１２、現像装置１、転写器１３及びクリーナ１４を備えている。感光体ドラム１１は、図１中に示す矢印Ａ方向に回転する。帯電器１２は、感光体ドラム１１の表面を所定の電位に均一に帯電させる。帯電後の感光体ドラム１１の表面は、露光ユニット２０から照射された画像光で露光され、黒の画像データに応じた静電潜像を形成する。現像装置１は、静電潜像が形成された感光体ドラム１１の表面に黒のトナーを供給して黒色のトナー像を形成する。転写器１３は、感光体ドラム１１の表面に担持された黒色のトナー像を中間転写ユニット３０の転写ベルト３１に転写する。クリーナ１４、感光体ドラム１１の表面に残留しているトナーを除去する。

画像形成ユニット１０Ｂ〜１０Ｄは、画像形成ユニット１０Ａと同一の構成を備えているため、対応する部分に同一の符号を付して説明を省略する。ただし、画像形成ユニット１０Ｂ〜１０Ｄは、それぞれ現像装置１内にシアン、マゼンタ及びイエローのトナーを収納しており、それぞれシアン、マゼンタ及びイエローの画像データに基づくトナー像を形成して転写ベルト３１に転写する。

中間転写ユニット３０は、中間転写ベルト３１、駆動ローラ３２、及び従動ローラ３３を備えている。中間転写ベルト３１は、駆動ローラ３２及び従動ローラ３３に張架されており、駆動ローラ３２に図示しないモータの回転を供給することにより、画像形成ユニット１０Ａ〜１０Ｄを順に通過する循環経路に沿って移動する。例えば、カラー画像形成時には、中間転写ベルト３１に画像形成ユニット１０Ａ〜１０Ｄのそれぞれで形成されたトナー像が重畳して転写される。

二次転写ユニット４０は、二次転写ベルト４１、及び二次転写ローラ４２を有する。二次転写ベルト４１は、複数のローラに張架され、用紙搬送路Ｐの一部を経由する所定の循環経路に沿って移動する。二次転写ローラ４２は、中間転写ベルト３１及び二次転写ベルト４１を挟んで駆動ローラ３２に対向するように配置されており、中間転写ベルト３１と二次転写ベルト４１との間を通過するように用紙搬送路Ｐ内を搬送中の用紙の表面に、中間転写ベルト３１が担持しているトナー像を二次転写する。

定着ユニット５０は、用紙搬送路Ｐにおける二次転写ユニット４０の下流側に配置されており、トナー像が転写された用紙を加熱及び加圧して、用紙に転写されたトナー像を用紙の表面に堅牢に定着させる。定着ユニット５０を通過した用紙は、図示しない排紙トレイに排出される。

図２に示すように、現像装置１は、本体２、現像ロール３、ドクタロール４、トナー濃度センサ５を備えている。本体２は、下部に現像槽１１１を有し、上部に略三角形断面の空間１１２を有する中空筐体である。現像槽１１１は、仕切り板１１７によって２分割にされている。現像槽１１１には、搬送部材１１３，１１４が回転自在に支持されている。空間１１２には、現像ロール１１４が感光体ドラム１１と対向するように一部を開口１１５から露出して回転自在に配置されている。なお、現像ロール３、搬送部材１１３，１１４は、感光体ドラム１１と平行に配置される。

現像槽１１１は、トナーと磁性キャリアとを含む２成分現像剤を収容する。仕切り板１１７は、搬送部材１１３，１１４の各軸方向の両端部で、現像槽１１１の内側の壁面から離間している。搬送部材１１３及び搬送部材１１４は、何れも螺旋状の搬送羽根を備えたスクリューオーガであり、互いに逆方向に回転する。２成分現像剤は、搬送部材１１３及び搬送部材１１４の回転により、仕切り板１１７の両端部と現像槽１１１の壁面との空間を経由して攪拌されつつ循環して搬送される。

現像ロール３は、図示しない駆動手段によって軸廻りに回転するマグネットローラであり、現像槽１１１内の２成分現像剤を表面に汲み上げて担持し、表面に担持している２成分現像剤を感光体ドラム１１に搬送する。

現像ロール３で搬送される２成分現像剤は、現像ロール３と感光体ドラム１１との最近接部分である現像ニップＮにおいて感光体ドラム１１と接触する。現像ニップ部Ｎでは、図示しない電源から現像ロール３に対して現像バイアス電圧が印加され、現像ロール３の表面の２成分現像剤から感光体ドラム１１の表面の静電潜像へトナーが供給される。

ドクタロール４は、現像ロール３の下方で軸方向を現像ロール３に平行にして配置され、長手方向の両端部を本体２に支持されている。ドクタロール４の素材としてステンレス鋼が使用できるが、アルミニウムや合成樹脂なども使用できる。ドクタロール４にバイアス電圧を印可する場合、ドクタロール４の材料には導電性材料が選択される。

トナーセンサ５は、本体２の底面に、検出面を現像槽１１１の内部に露出させて配置されている。トナーセンサ５は、一例として透磁率検知センサであり、２成分現像剤中における磁性体の比率を透磁率として検出する。トナーセンサ５の検出結果に基づいて２成分現像剤中のトナーの濃度を算出し、この算出結果に基づいて現像槽１１１内にトナーが補給される。

図３に示すように、この発明の第１の実施形態に係る現像装置１が備えるドクタロール４は、第１の端部４０１及び第２の端部４０２でそれぞれ保持部材６及び保持部材７を介して本体２に保持されている。第１の端部４０１には、同心状の円柱形の凸部４１１が形成されている。一例として、第１の端部４０１及び第２の端部４０２は、それぞれ画像形成装置１００の前面側及び背面側に配置されている。

保持部材６は、大径部６０１及び小径部６０２を同心上に形成した円柱状を呈し、大径部６０１の端面に軸方向の凹部６０３が形成されている。凹部６０３は、この発明の係合部であり、中心軸が大径部６０１及び小径部６０２の中心軸から偏心した円形断面を呈している。凹部６０３には、ドクタロール４の凸部４１１が軸方向に嵌入する。保持部材６は、小径部６０１を本体２に固定された軸受９又は本体２に形成された貫通孔に貫通させることにより、本体２に対して回転自在にされている。

保持部材７は、中心軸を偏心させた円形の孔部７０１を有する円環状を呈している。孔部７０１は、この発明の係合部である。孔部７０１の偏心量は、保持部材６における凹部６０３の偏心量と同一にされている。孔部７０１には、ドクタロール４の第２の端部４０２が回転できない状態で嵌入している。ドクタロール４は、保持部材７と一体に回転する。保持部材７は、本体２の支持孔に嵌入している。

図４に示すように、保持部材６を回転させることにより、凹部６０３がドクタロール４の第１の端部４０１とともに保持部材６の中心軸から半径Ｒの円周Ｓ上を移動する。保持部材６の回転は、ドクタロール４を介して保持部材７に伝達される。保持部材７においてドクタロール４の第２の端部４０２が嵌入する孔部７０１は、保持部材６における凹部６０３の偏心量と同一の偏心量で偏心しているため、保持部材７もドクタロール４とともに回転する。

したがって、保持部材６の回転により、ドクタロール４の第１の端部４０１及び第２の端部４０２が同様に変位し、ドクタロール４が現像ロール３との平行状態を維持したまま、ドクタロール４と現像ロール３との間隔を変化させることができる。図４では、ドクタロール４が現像ロール３に最も接近した状態を破線で示し、ドクタロール４が現像ロール３から最も離間した状態を実線で示している。

ドクタロール４を保持部材６及び保持部材７を介して本体２に偏心した状態に支持させることにより、ドクタロール４に偏心軸を形成する必要がなく、ドクタロール４を容易に製造できる。また、現像ロール３に対するドクタロール４の変位量は、ドクタロール４の直径にかかわらず、保持部材６における凹部６０３の偏心量及び保持部材７における孔部７０１の偏心量によって決めることができる。

なお、現像ロール３に対するドクタロール４の最大変位量は、保持部材６における凹部６０３の偏心量及び保持部材７における孔部７０１の偏心量の２倍になる。このため、保持部材６における凹部６０３の偏心量及び保持部材７における孔部７０１の偏心量は、ドクタロール４に必要とされる最大変位量の１／２とすることができる。一般的には、ドクタロール４に必要とされる最大変位量は１ｍｍ以下であるが、複数種類の画像形成装置に同一形状の画像形成ユニットを適用する場合には、より大きな変位量がドクタロール４に要求される可能性がある。

図５（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、保持部材６及び保持部材７によるドクタロール４の支持状態は種々変化させることができる。図５（Ａ）及び（Ｂ）では、保持部材６の大径部６０１を軸受９によって軸支している。図５（Ｂ）及び（Ｃ）では、ドクタロール４の第２の端部４０２から同心状に突出した凸部４１２に保持部材７を固定している。

また、第１の端部４０１及び第２の端部４０２の前後方向を反対にすることもできる。さらに、保持部材６は、必ずしも軸受を介して支持する必要はなく、保持部材７を軸受を介して支持してもよい。また、図５（Ｄ）に示すように、保持部材７に代えて保持部材６によってドクタロール４の第２の端部４０２を支持することもできる。

なお、ドクタロール４にバイアス電圧を印可する場合、保持部材６又は保持部材７の少なくとも一方を例えばＳＵＭやＳＵＳ等の導電性材料で構成することで、保持部材６又は保持部材７を給電部品として使用することができ、給電部品を別途準備する必要がない。保持部材６又は保持部材７に導電性が要求されない場合には、ＰＯＭ、ＰＳ又はＰＣ等の樹脂材料を用いることができる。

図６に示すように、この発明の第２の実施形態に係る現像装置１に備えられる現像ロール３は、スリーブ３０１、磁極３０２、調整機構３０３を備えている。スリーブ３０１は、円筒形状を呈し、両端部を本体２に軸支されている。スリーブ３０１には、矢印方向の回転力が供給される。磁極３０２は、スリーブ３０１の軸長に略等しい長さを有し、スリーブ３０１の内部でスリーブ３０１から独立して配置される。したがって、スリーブ３０１の回転は磁極３０２に伝達されることがない。

磁極３０２は、調整機構３０３を介して本体２に支持される。調整機構３０３は、取付板３０３１、固定ネジ３０３２を備えている。取付板３０３１は、磁極３０２の端部に固定され、孔部３０３１Ａが形成されている。固定ネジ３０３２は、孔部３０３１Ａを貫通したネジ部を本体２に締結させる。孔部３０３１Ａの内径は、固定ネジ３０３２のネジ径よりも大きくされている。孔部３０３１Ａにおける固定ネジ３０３２の相対位置を変化させることで、本体２に対する磁極３０２の位置が変化する。

保持部材６の回転角度に応じて、ドクタロール４と現像ロール３との距離が変化するとともに、現像ロール３の周方向におけるドクタロール４の位置も変化する。この結果、現像ロール３とドクタロール４との最接近位置と磁極３０２との角度も変動し、現像ロール３の表面における２成分現像剤の付着状態が変化する。保持部材６の回転によるドクタロール４の変位に合わせて、調整機構３０３によって磁極３０２の位置を調整することで、現像ロール３の表面における２成分現像剤の付着状態を適正に維持することができる。

図７に示すように、この発明の第３の実施形態に係る現像装置１は、保持部材６及び７に代えて、ドクタロール４の両端部のそれぞれに保持部材８を備えている。ドクタロール４の第１の端部４０１側において、保持部材８は、カム８１、支持板８２、スプリング８３を備えている。カム８１は、周面をドクタロール４の凸部４１１に当接させ、周面から偏心した回転軸８１１を中心にして本体２に軸支されている。支持板８２は、ドクタロール４の軸部が嵌入する長孔８２１を備え、本体２に固定されている。長孔８２１は、長手方向を現像ロール３の半径方向に沿って配置されている。スプリング８３は、長孔８２１内でドクタロール４の軸部に当接し、ドクタロール４をカム８１側に付勢している。保持部材８は、ドクタロール４の第２の端部４０２側においても同様に構成されている。

保持部材８を回転させることで、ドクタロール４の軸部が長孔８２１内で現像ロール３の半径方向に沿って移動し、ドクタロール４と現像ロール３との間隔を変化させることができる。回転軸８１１を本体２における現像槽１１１の外側に貫通させ、単一の回転軸８１１にドクタロール４の両端部に配置されている保持部材８を同位相で固定することで、ドクタロール４の両端部に配置されている保持部材８を一体的に回転させることができる。

上述の実施形態の説明は、すべての点で例示であって、制限的なものではないと考えるべきである。本発明の範囲は、上述の実施形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。さらに、本発明の範囲には、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１−現像装置
２−本体
３−現像ロール
４−ドクタロール
６〜８−保持部材
６０３−凹部（係合部）
７０１−孔部（係合部）
１００−画像形成装置

Claims (5)

1. 現像剤を収納する本体と、
   前記本体内に回転自在に支持され、前記本体内に収納された現像剤を表面に担持する現像ロールと、
   前記本体内に前記現像ロールと平行に配置されたドクタロールと、
   前記ドクタロールの軸方向における両端部をそれぞれ保持する保持部材であって、前記ドクタロールに平行な回転軸廻りに回転自在な状態で前記本体に支持されるとともに、前記回転軸から偏心した位置にて前記ドクタロールの前記両端部にそれぞれ係合した係合部が設けられており、回転角度に応じて前記ドクタロールを少なくとも前記現像ロールの半径方向に変位させる保持部材と、
   を備え、
   前記保持部材は、前記ドクタロールを介して一方の前記保持部材の回転を他方の前記保持部材に伝えることにより、前記回転角度に応じた同じ変位量で前記ドクタロールの前記両端部を変位させる、現像装置。
2. 前記保持部材には、前記ドクタロールの前記両端部がそれぞれ前記係合部に係合した状態で固定されている、請求項１に記載の現像装置。
3. 前記ドクタロールの両端部にそれぞれ係合した前記保持部材のうちの少なくともいずれか一方は、前記回転軸を中心に形成された大径部及び小径部を有し、前記小径部は前記本体に対して回転自在に設けられ、前記大径部にはその端面に前記係合部が設けられており、
   前記ドクタロールの前記両端部のうちの少なくとも一方が、これに対応する前記保持部材の前記大径部に設けられた前記係合部に係合している、請求項１又は２に記載の現像装置。
4. 前記現像ロールは、
   前記本体内に回転自在に支持された円筒状のスリーブと、
   前記スリーブの内部に前記スリーブから独立して配置された磁極と、
   前記スリーブの内部における前記磁極の位置を変位自在に固定する調整機構と、
   を備える、請求項１〜３のいずれかに記載の現像装置。
5. 請求項１〜４のいずれかに記載の現像装置の現像ロールから供給される現像剤によって感光体に形成された静電潜像を可視像化する画像形成ユニットを備える、画像形成装置。

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