JP6617467B2 - 現像装置及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、現像装置及び画像形成装置に関する。

特許文献１には、フィルムのめくれを防止するため、フィルム近傍にウレタンフィルムを貼り付けて流路を狭める技術が記載されている。

特開２０００−２７５９６５号公報

本発明の目的は、現像剤保持体とその収容器との隙間から現像剤が逆流して像保持体を汚すことを防止することである。

本発明の請求項１に係る現像装置は、現像剤を保持して回転しながら、静電潜像が形成された像保持体に該現像剤を供給する円筒状の現像剤保持体と、前記現像剤保持体を収容し、該現像剤保持体から前記像保持体に向かう方向に開口部が設けられた収容器と、前記収容器の前記開口部における前記現像剤保持体の回転方向の下流側の端部に固定され、前記収容器の内側に向かって延びた先端が前記現像剤保持体に接触する変形可能な接触部材と、前記接触部材よりも前記像保持体側であって、該接触部材の前記収容器に固定された部分のうち該現像剤保持体に最も近い部分である固定点と、該現像剤保持体の回転軸と、を結ぶ線上に配置され、該接触部材に接触して、該接触部材の前記先端が前記収容器の外側に向く状態に変形するのを制限する制限部材と、を有することを特徴とする。

本発明の請求項２に係る現像装置は、請求項１に記載の構成において、前記現像剤保持体の軸方向に沿って延びる棒状の部材であることを特徴とする。

本発明の請求項３に係る現像装置は、請求項１に記載の構成において、前記接触部材および前記制限部材はいずれもフィルム状の部材であり、前記制限部材は、前記接触部材に重ねて設けられることを特徴とする。

本発明の請求項４に係る現像装置は、請求項３に記載の構成において、前記制限部材は、前記接触部材よりも剛性が高いことを特徴とする。

本発明の請求項５に係る現像装置は、請求項３または４に記載の構成において、前記制限部材は、前記現像剤保持体の軸方向に沿って延び、前記接触部材の前記収容器に固定された面の反対側に接着され、前記軸方向における前記制限部材の両端において前記接触部材に接着される領域と前記現像剤保持体との距離は、該軸方向における中央において前記接触部材に接着される領域と該現像剤保持体との距離よりも短いことを特徴とする。

本発明の請求項６に係る現像装置は、請求項１から５までのいずれか１項に記載の構成において、前記制限部材は、前記接触部材の前記固定点から前記先端までの間に接触して該接触部材の姿勢を制限することを特徴とする。

本発明の請求項７に係る画像形成装置は、請求項１から６までのいずれか１項に記載の現像装置と、静電潜像を保持し、前記現像装置から現像剤を供給される像保持体と、前記現像装置から供給された現像剤で現像された像を前記像保持体から媒体に転写する転写手段と、を有することを特徴とする。

請求項１、２、６、７に係る発明によれば、現像剤保持体とその収容器との隙間から現像剤が逆流して像保持体を汚すことを防止することができる。
請求項３に係る発明によれば、接触部材および制限部材をフィルム状以外の部材を用いた場合に比べて、製造が容易である。
請求項４に係る発明によれば、制限部材を、接触部材から受ける力によって変形し難くすることができる。
請求項５に係る発明によれば、軸方向における両端において制限部材が接触部材に接着される領域を中央よりも大きくしない場合に比べて、現像剤で像保持体を汚す可能性が下がる。

本発明の一実施形態に係る画像形成装置１の全体構成を示す図 現像部１３の構成を示す図 現像装置３３の構成を示す図 接触部材３３３の機能を説明するための図 変形例における制限部材の一例を示す図 接触部材３３３と制限部材３３４との接着領域を説明するための図

１．実施形態
１−１．画像形成装置の全体構成
図１は、本発明の一実施形態に係る画像形成装置１の全体構成を示す図である。以下、図において、各構成が配置される空間をｘｙｚ右手系座標空間として表す。また、図に示す座標記号のうち、内側が白い円の中に交差する２本の線分を描いた記号は、紙面手前側から奥側に向かう矢印を表している。空間においてｘ軸に沿う方向をｘ軸方向という。また、ｘ軸方向のうち、ｘ成分が増加する方向を＋ｘ方向といい、ｘ成分が減少する方向を−ｘ方向という。ｙ、ｚ成分についても、上記の定義に沿ってｙ軸方向、＋ｙ方向、−ｙ方向、ｚ軸方向、＋ｚ方向、−ｚ方向を定義する。

同図に示すように、画像形成装置１は、制御部１１と、現像部１３Ｙ，１３Ｍ，１３Ｃ，１３Ｋと、転写部１４と、定着部１５と、搬送部１６とを備えている。なお、符号のＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋはそれぞれ、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのトナーに対応した構成であることを意味している。現像部１３Ｙ，１３Ｍ，１３Ｃ，１３Ｋのそれぞれは、用いるトナーが異なるのみであって、その構成に特段の差異はない。以下、現像部１３Ｙ，１３Ｍ，１３Ｃ，１３Ｋのそれぞれを特に区別する必要がない場合には、トナーの色を示す符号末尾のアルファベットを省略して「現像部１３」と表記する。

制御部１１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ソリッドステートドライブやハードディスクドライブなどの記憶手段を有し、ＣＰＵがこれらの記憶手段に記憶されているコンピュータプログラムを読み出して実行することにより画像形成装置１の各部を制御する。

搬送部１６は、容器と搬送ロールとを有する。容器には、予め定められたサイズにカットされた、媒体としての用紙Ｐが収容される。容器に収容されている用紙Ｐは、制御部１１の指示により搬送ロールによって１枚ずつ取り出され、用紙搬送路を経由して転写部１４へと搬送される。なお、媒体は用紙に限らず、例えば樹脂製のシートなどであってもよい。要するに、媒体は、表面に画像を記録し得るものであればよい。

各現像部１３は、像保持装置３１と、露光装置３２と、現像装置３３と、一次転写ロール３５とを備えている。図２は、現像部１３の構成を示す図である。図２において一次転写ロール３５を省略する。

像保持装置３１は、像保持体３１１と、帯電器３１２と、クリーナ３１３とを有する。像保持体３１１は、電荷発生層や電荷輸送層を有する感光体ドラムであり、図示しない駆動部により図２に示す矢印Ｄ２の方向に回転させられる。帯電器３１２は像保持体３１１の外周面を帯電させる。

露光装置３２は、複数の発光ダイオード（ＬＥＤ：Light Emitting Diode）などを有し、制御部１１の制御の下、画像データに応じた光を、帯電器３１２により帯電させられた後の像保持体３１１に向けて照射する。これにより、像保持体３１１の外周面には潜像が保持される。

なお、上記の画像データは、制御部１１が図示しない通信部を介して外部装置から取得したものであってもよい。外部装置とは、例えば原画像を読み取る読取装置や画像を示すデータを記憶した記憶装置などである。また、露光装置３２にはレーザ発光源やポリゴンミラーなどを用いたラスタ出力走査方式を採用してもよい。

現像装置３３は現像剤を像保持体３１１の外周面に供給する。これにより像保持体３１１の外周面には、画像が形成（現像）される。

図１に示す一次転写ロール３５は転写部１４の中間転写ベルト４１が像保持体３１１と対向する位置において予め定めた電位差を生じさせ、この電位差によって中間転写ベルト４１に画像を転写する。クリーナ３１３は、画像の転写後に像保持体３１１の外周面に残留している未転写のトナーを取り除き、像保持体３１１の外周面を除電する。

転写部１４は、中間転写ベルト４１と、二次転写ロール４２と、ベルト搬送ロール４３と、バックアップロール４４と、ベルトクリーナ４９とを備えており、現像部１３によって形成された画像を用紙Ｐに転写する転写部である。中間転写ベルト４１は無端のベルト部材であり、ベルト搬送ロール４３およびバックアップロール４４はこの中間転写ベルト４１を張架する。ベルト搬送ロール４３およびバックアップロール４４の少なくとも１つには駆動部（図示せず）が備えられており、中間転写ベルト４１を図１の矢印Ｄ１４方向に回転させる。

なお、駆動部を有さないベルト搬送ロール４３またはバックアップロール４４は、中間転写ベルト４１の移動に伴って回転する。中間転写ベルト４１が図１の矢印Ｄ１４方向に回転することにより、中間転写ベルト４１上の画像は、二次転写ロール４２とバックアップロール４４とに挟まれる領域に移動させられる。

二次転写ロール４２は、中間転写ベルト４１との電位差によって、中間転写ベルト４１上の画像を搬送部１６から搬送されてきた用紙Ｐに転写させる。ベルトクリーナ４９は、中間転写ベルト４１の表面に残留している未転写のトナーを取り除く。そして、転写部１４または搬送部１６は、画像が転写された用紙Ｐを定着部１５へと搬送する。定着部１５は、加熱によって用紙Ｐに転写された画像を定着させる。

１−２．現像装置の構成
図３は、図２に示す範囲IIIを拡大した図であり、現像装置３３の構成を示す図である。現像剤保持体３３１は、例えば表面に磁石を多数貼り合わせることにより決められた磁気パターン発生させる磁心の周りを、図示しない駆動装置により回転させられる円筒状の部材であり、現像剤を保持して図３に示すＤ３方向に回転しながら、静電潜像が形成された像保持体３１１に現像剤を供給する。この現像剤は、上述したいずれかの色のトナーと、フェライト粉等の磁性キャリアを含む二成分現像剤である。現像剤保持体３３１は、磁心から生じる磁気により現像剤に含まれる磁性キャリアを径方向に立たせることで表面に磁気ブラシを形成し、現像剤を保持、搬送する。

収容器３３２は、現像剤保持体３３１を収容する。現像剤保持体３３１から像保持体３１１に向かう方向には、開口部Ｒ０が設けられている。

接触部材３３３は、開口部Ｒ０における現像剤保持体３３１の回転方向下流側の端部に接着によって固定されるフィルム状の部材である。接触部材３３３は、現像剤保持体３３１の軸方向に沿って延び、現像剤保持体３３１が現像剤を保持し得る領域を覆う。また、接触部材３３３は、収容器３３２の内側に向かって延びた先端が現像剤保持体３３１に接触する長さに構成されている。ここで、接触部材３３３は上述した通り、開口部Ｒ０における現像剤保持体３３１の回転方向下流側の端部に固定されているので、接触部材３３３から見て、現像剤保持体３３１の回転方向の下流側が収容器３３２の内側であり、現像剤保持体３３１の回転方向の上流側が収容器３３２の外側である。

現像装置３３は、保持している現像剤が消費された場合に交換する必要があるため、画像形成装置１において着脱可能に構成されている。現像装置３３は、例えば現像剤保持体３３１の軸方向に沿って挿抜され、単体で製品としても流通する。現像装置３３は、流通の過程で搬送などされるため、外部から衝撃を受けることがあり、受けた衝撃の程度や向きによっては現像剤が、現像装置３３の内部空間Ｓ１から像保持体３１１（図３において図示せず）の配置された空間Ｓ２に向けて移動することがある。

ところで、収容器３３２と現像剤保持体３３１との隙間は図３に示す隙間Ｒ１と、隙間Ｒ２の２箇所である。つまり、内部空間Ｓ１から空間Ｓ２に向けて現像剤が移動するには、隙間Ｒ１と、隙間Ｒ２のいずれかを通らなければならない。
隙間Ｒ１は、開口部Ｒ０よりも現像剤保持体３３１の回転方向上流側の隙間であり、現像剤保持体３３１の表面が保持する磁気ブラシ（現像剤）の高さ（厚み）を層規制部材３３５が調整している。
一方、隙間Ｒ２は、開口部Ｒ０よりも現像剤保持体３３１の回転方向下流側の隙間であり、現像剤保持体３３１に保持されて像保持体に供給されずに残った現像剤を収容器３３２の内部に戻すための隙間である。この隙間を狭くすると現像剤が詰まる可能性があり、さらにこの現像剤が詰まった状態で、回転する現像剤保持体３３１による負荷がこの隙間Ｒ２にかかると現像剤保持体３３１に故障が生じる可能性もある。したがって、隙間Ｒ２は、隙間Ｒ１に比べて広くなるように構成される。したがって、内部空間Ｓ１に存在する現像剤は、隙間Ｒ１よりも隙間Ｒ２を通って空間Ｓ２へ移動し易い。

しかし、上述した接触部材３３３が、開口部Ｒ０における現像剤保持体３３１の回転方向下流側の端部に固定されており、その先端が、収容器３３２の内側に向かって延びて現像剤保持体３３１に接触するので、外部から受けた衝撃により、現像剤が内部空間Ｓ１から隙間Ｒ２を通って空間Ｓ２へ移動しようとしても、この接触部材３３３によって阻まれることがある。

また仮に、隙間Ｒ２が何の遮蔽物も無くただ広く構成されていると、現像装置３３が画像形成装置１に装着されている状態において内部空間Ｓ１と空間Ｓ２とに圧力差が生じたときにこの隙間Ｒ２を通過する気流が生じる。そして、収容器３３２内部から現像剤がこの気流に乗って像保持体３１１に吹きつけられて、像保持体３１１保持する潜像が乱れる場合がある。そこで上述した通り、先端が現像剤保持体３３１に接触する接触部材３３３が、隙間Ｒ２を遮るように設けられる。この接触部材３３３は、上述した圧力差が生じたときに隙間Ｒ２を通過する気流を生じ難くする仕切りとして機能する。一方、このような圧力差が生じていないときには、接触部材３３３は、可撓性を有するフィルム状の部材であるため、現像剤保持体３３１に保持されている現像剤の量に応じて変形し、これらの現像剤が収容器３３２の内部に戻ることを妨げない。

制限部材３３４は、接触部材３３３よりも像保持体３１１側に配置されたフィルム状の部材である。制限部材３３４は、接触部材３３３とともに現像剤保持体３３１の軸方向に沿って延びる部材であり、接触部材３３３の姿勢を制限する。制限部材３３４は、接触部材３３３の、前記端部と接着した面の反対側に接着される。

図４は、接触部材３３３の機能を説明するための図である。図４（ｄ）に示すように、制限部材３３４が設けられていない場合、接触部材３３３は、収容器３３２に固定されている固定点Ｐ０から、その先端Ｐ１までが自由長となる。固定点Ｐ０とは、接触部材３３３の、収容器３３２に固定された部分のうち現像剤保持体３３１に最も近い部分である。したがって、外部から衝撃を受けたことなどにより矢印Ｄ４方向（図３に示した隙間Ｒ２を像保持体３１１に向かう方向）に現像剤の流れが生じると、図４（ｄ）に示すように先端Ｐ１が固定点Ｐ０よりも、収容器３３２の外側、本例では現像剤保持体３３１の回転方向上流側に位置する姿勢になることがある。すなわち、接触部材３３３は、流通過程で例えば外部から衝撃を受けると収容器３３２から像保持体３１１に向かう方向に現像剤の流れが生じてめくれてしまい、その先端Ｐ１が収容器３３２の外側に向いた姿勢になる場合がある。この姿勢になると接触部材３３３は、現像剤保持体３３１に保持されている現像剤の量に応じて変形することが困難になるので、これらの現像剤が収容器３３２の内部に戻り難くなり、収容器３３２の開口部Ｒ０に蓄積し易くなる。
なお、現像剤保持体３３１が継続して回転し続けることで、先端が収容器３３２の外側に向いた姿勢になっても、接触部材３３３は、現像剤保持体３３１のその回転運動に伴ってもとの姿勢、すなわち、先端が収容器３３２の内側に向いた姿勢に戻ることがある。

一方、図４（ａ）に示すように制限部材３３４が、接触部材３３３よりも像保持体３１１側に配置されていると、接触部材３３３が矢印Ｄ３方向に変形することを制限部材３３４は妨げない。したがって、図４（ｂ）に示すように矢印Ｄ３方向に回転する現像剤保持体３３１の表面に供給されなかった現像剤Ｔが残っていても、現像剤Ｔに押された接触部材３３３はこの回転方向に沿って変形して制限部材３３４から距離ｔだけ離れた姿勢に変形するため、現像剤Ｔは現像装置３３の内部に戻る。

また、図４（ｃ）に示すように矢印Ｄ４方向に現像剤の流れが生じても、制限部材３３４の先端が接触部材３３３の拘束点Ｐ２を拘束するので、接触部材３３３の自由長は、拘束点Ｐ２から先端Ｐ１までとなる。接触部材３３３の剛性と外力とによって接触部材３３３が変形したときの長さは、上述した自由長よりも短くなることがあるが、その長さは、制限部材３３４の先端と現像剤保持体３３１との隙間に比べて長い。その結果、接触部材３３３の拘束点Ｐ２から先端Ｐ１までの部分は、制限部材３３４の先端と現像剤保持体３３１との隙間を通り抜けることができず、先端Ｐ１が収容器３３２の外側に向かう状態には変形しない。すなわち先端Ｐ１は拘束点Ｐ２よりも上流に位置することがない。つまり、接触部材３３３は、矢印Ｄ４方向に現像剤の流れが生じてもめくれることがない。

２．変形例
以上が実施形態の説明であるが、この実施形態の内容は以下のように変形し得る。また、以下の変形例を組み合わせてもよい。

２−１．変形例１
上述した実施形態において、接触部材３３３および制限部材３３４はいずれもフィルム状の部材であり、制限部材３３４は接触部材３３３に重ねて設けられていたが、制限部材３３４はフィルム状でなくてもよい。

図５は、この変形例における制限部材の一例を示す図である。この変形例において現像装置３３は、制限部材３３４ａを有する。制限部材３３４ａは、現像剤保持体３３１の軸方向に沿って延びる棒状の部材であり、接触部材３３３が開口部Ｒ０の端部に固定される固定点Ｐ０と現像剤保持体３３１との間に配置されている。制限部材３３４ａは、例えば、上記の固定点Ｐ０と現像剤保持体３３１の回転軸とを結ぶ線上に配置される。

この配置により、制限部材３３４ａは、上記の固定点Ｐ０から先端Ｐ１までのいずれかの位置で接触部材３３３と接触し、接触部材３３３が＋ｙ方向に移動しないようにその姿勢を制限する。この構成であっても、接触部材３３３は、上述した現像剤の流れが生じてもめくれることがない。

なお、上述した実施形態のように、接触部材３３３および制限部材３３４をいずれもフィルム状の部材とし、これらを重ねて設けることにより、フィルム状以外の部材を用いた場合に比べて製造が容易である。

２−２．変形例２
上述した実施形態において、接触部材３３３と制限部材３３４との材質について特に限定していないが、制限部材３３４は、接触部材３３３よりも剛性が高い材質で構成されることが望ましい。接触部材３３３よりも剛性が高い材質を用いることにより他の材質を用いる場合に比べて制限部材３３４は、接触部材３３３から受ける力によって変形し難くなる。

２−３．変形例３
制限部材３３４が接触部材３３３に接着される領域が、現像剤保持体３３１の軸方向（ｘ軸方向）に応じて変化してもよい。

図６は、接触部材３３３と制限部材３３４との接着領域を説明するための図である。図６には、図３に示した矢印VI方向から接触部材３３３、制限部材３３４、および現像剤保持体３３１を見た様子が示されている。図６において、接触部材３３３が収容器３３２に固定されている部分は接触部材３３３の＋ｚ方向側である。図６に示すように、現像剤保持体３３１の軸方向（ｘ軸方向）における制限部材３３４の両端において接触部材３３３に接着される領域Ｒ４および領域Ｒ５は、この軸方向における中央において接触部材３３３に接着される領域Ｒ３よりもｚ軸方向に長い。そのため、領域Ｒ４または領域Ｒ５と現像剤保持体３３１との距離Ｌ１は、領域Ｒ３と現像剤保持体３３１との距離Ｌ０よりも短い。

接触部材３３３のうち制限部材３３４に接着されていない部分は、像保持体３１１の側に向かって移動しようとすると制限部材３３４によってその姿勢が制限されるが、像保持体３１１の反対側（つまり、収容器３３２の内側）に向かって移動しようとするときには制限部材３３４と離れるため、その姿勢が制限されない。一方、接触部材３３３のうち制限部材３３４に接着されている部分は、像保持体３１１の反対側に向かって移動しようとするときにも制限部材３３４から離れないため、その姿勢が制限される。

そのため、接触部材３３３のうち制限部材３３４に接着されている領域と現像剤保持体３３１との距離が短いほど、接触部材３３３は制限部材３３４によって姿勢が制限され、外力によって変形し難く、図３に示した隙間Ｒ２を像保持体３１１に向かう方向に通過する現像剤の流れを生じさせ難い。

現像剤保持体３３１は、軸方向における両端には、対向する位置の像保持体３１１で潜像が形成されない領域（非画像領域）が存在する。すなわち、像保持体３１１のこの非画像領域へ現像剤を供給する必要がないため、現像剤保持体３３１の両端では現像剤を保持しなくてよく、現像剤を保持する中央部分に比べて接触部材３３３を強く当ててもよい。したがって、接触部材３３３は、軸方向における両端において自由長が短くなるように、すなわち、制限部材３３４は、軸方向における両端において接触部材３３３に接着される領域と現像剤保持体３３１との距離が、軸方向における中央に比較して短くなるように構成されていてもよい。

２−４．変形例４
上述した実施形態において、接触部材３３３は、開口部Ｒ０における現像剤保持体３３１の回転方向下流側の端部に接着によって固定されていたが、固定の手段は接着に限られず、例えば溶接によって固定されてもよいし、ピンやネジなどの接着部材を用いることによって固定されてもよい。また、接触部材３３３が固定されるのは、収容器３３２における、開口部Ｒ０を基準として現像剤保持体３３１の回転方向の下流側であれば、開口部Ｒ０の端部でなくてもよい。接触部材３３３は、収容器３３２に固定されていれば、収容器３３２と一体成型されてもよい。

１…画像形成装置、１１…制御部、１３…現像部、１４…転写部、１５…定着部、１６…搬送部、３１…像保持装置、３１１…像保持体、３１２…帯電器、３１３…クリーナ、３２…露光装置、３３…現像装置、３３１…現像剤保持体、３３２…収容器、３３３…接触部材、３３４…制限部材、３３５…層規制部材、３５…一次転写ロール、４１…中間転写ベルト、４２…二次転写ロール、４３…ベルト搬送ロール、４４…バックアップロール、４９…ベルトクリーナ

Claims (7)

1. 現像剤を保持して回転しながら、静電潜像が形成された像保持体に該現像剤を供給する円筒状の現像剤保持体と、
   前記現像剤保持体を収容し、該現像剤保持体から前記像保持体に向かう方向に開口部が設けられた収容器と、
   前記収容器の前記開口部における前記現像剤保持体の回転方向の下流側の端部に固定され、前記収容器の内側に向かって延びた先端が前記現像剤保持体に接触する変形可能な接触部材と、
   前記接触部材よりも前記像保持体側であって、該接触部材の前記収容器に固定された部分のうち該現像剤保持体に最も近い部分である固定点と、該現像剤保持体の回転軸と、を結ぶ線上に配置され、該接触部材に接触して、該接触部材の前記先端が前記収容器の外側に向く状態に変形するのを制限する制限部材と、
   を有することを特徴とする現像装置。
2. 前記制限部材は、前記現像剤保持体の軸方向に沿って延びる棒状の部材である
   ことを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
3. 前記接触部材および前記制限部材はいずれもフィルム状の部材であり、
   前記制限部材は、前記接触部材に重ねて設けられる
   ことを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
4. 前記制限部材は、前記接触部材よりも剛性が高い
   ことを特徴とする請求項３に記載の現像装置。
5. 前記制限部材は、前記現像剤保持体の軸方向に沿って延び、前記接触部材の前記収容器に固定された面の反対側に接着され、
   前記軸方向における前記制限部材の両端において前記接触部材に接着される領域と前記現像剤保持体との距離は、該軸方向における中央において前記接触部材に接着される領域と該現像剤保持体との距離よりも短い
   ことを特徴とする請求項３または４に記載の現像装置。
6. 前記制限部材は、前記接触部材の前記固定点から前記先端までの間に接触して該接触部材の姿勢を制限する
   ことを特徴とする請求項１から５までのいずれか１項に記載の現像装置。
7. 請求項１から６までのいずれか１項に記載の現像装置と、
   静電潜像を保持し、前記現像装置から現像剤を供給される像保持体と、
   前記現像装置から供給された現像剤で現像された像を前記像保持体から媒体に転写する転写手段と、
   を有することを特徴とする画像形成装置。

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