JP3840136B2

JP3840136B2 - 現像装置およびこの現像装置を備える画像形成装置

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Publication number: JP3840136B2
Application number: JP2002114627A
Authority: JP
Inventors: 慎一杉山
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2002-04-17
Filing date: 2002-04-17
Publication date: 2006-11-01
Anticipated expiration: 2022-04-17
Also published as: JP2003307930A; US6839535B2; DE60314798D1; EP1355202A3; CN1452027A; EP1355202A2; EP1355202B1; US20030198490A1; CN1288514C; DE60314798T2

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真方式のプリンター、複写機などに用いられる現像装置に関係し、特には、複数の現像剤坦持体を設けた現像装置およびこの現像装置を備える画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図９は従来の画像形成部の概略構成を示した断面図である。図９に示す複写機等の画像形成部では、像坦持体である感光体101を帯電装置102により帯電し、露光光学系により原稿の画像を露光位置103において露光して感光体101の周面に静電潜像を形成する。この感光体101の周面上に形成された静電潜像を現像装置109で現像して現像剤（トナー）像を形成し、該トナー像を転写装置104の電圧印加によって転写材に転写する。転写後の感光体101をクリーニング装置106でクリーニングした後、帯電前露光を行い残留電荷を除去し、再び上記の工程を繰り返して画像形成を行う。
【０００３】
ここで、現像装置109は、現像剤坦持体111（以下現像スリーブ）を感光体101に対して一定の空隙を設けて設置されている。この空隙を規制する手段は、現像スリーブ111の同軸上で回転する規制部材118（突き当てコロ）の外径と、現像スリーブ111の外径との差により決定され、さらに現像スリーブ111を感光体101側に押圧することで、前記空隙を保証する突き当てコロ方式が一般的である。
【０００４】
近年、コピーおよびプリンター速度の高速化に伴い、現像スリーブを２本設け、高速対応可能にした現像装置がある。図１０は２本の現像スリーブを有する第一の従来例の現像装置の概略断面図である。このような現像装置では、画像形成工程において上流側に位置する現像スリーブ111ａ（以下現像上スリーブ）と下流側に位置する現像スリーブ111ｂ（以下現像下スリーブ）とを現像容器110に軸間固定し、回転可能に配置されている。
【０００５】
また、感光体101は、その寸法精度上、回転時に振れが生じるため、単に突き当てコロ121ａ、121ｂを感光体101表面に当接させた状態で現像装置109を固定してしまうと感光体101の回転を阻害する虞がある。このため、感光体101の振れを吸収するために、現像装置109の現像容器110をばね等の弾性部材131を介して感光体101の方向に押し付けることにより、感光体101の振れを弾性部材131の弾性力で吸収する構成が採られている。
【０００６】
また、図１１は、２本の現像スリーブを有する第二の従来例の現像装置の概略断面図である。この従来例においては、現像上スリーブ111ａを現像容器110に回動支持し、現像下スリーブ111ｂを前記軸支された現像上スリーブ111ａの両側同軸上を支点とする独立した一対の揺動部材141を介して回動軸支し、揺動部材141を弾性部材151によって感光体101に押圧する構成の装置も提案されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
従来の１本現像スリーブを有する現像装置において、現像スリーブ111と感光体101の空隙は、様々な観点からある限られた範囲内で高精度に配置構成されている。現像スリーブ111を２本設け、高速対応可能にした現像装置109においても同様であり、現像上スリーブ111ａと感光体の空隙、現像下スリーブ111ｂと感光体101の空隙、さらには現像上スリーブ111ａと現像下スリーブ111ｂの空隙すべてにおいて高精度の空隙保障が必要とされてきた。
【０００８】
しかしながら、複数本の現像スリーブ111を同一現像容器内に軸間固定されている第一の従来例においては、以下のような問題があった。
【０００９】
現像スリーブ同軸上の突き当てコロ121ａ、121ｂを感光体101に当接する際、軸間固定された前奥合計４箇所以上の突き当て部分が同一周面上の感光体と当接するため、加圧力が低いと少なくとも１箇所の突き当てコロは感光体101との間に隙間を持ち、すなわち感光体101と現像スリーブ111の空隙が所望の値より大きくなることから、飛び散り、尾引き等の画像不良が発生する。
【００１０】
逆に、加圧力が高いと現像容器もしくは現像スリーブ111に歪が生じ、主要な空隙を保障することが不可能となる。さらに、感光体101および現像スリーブ111の回転を阻害するばかりか、使用中に突き当てコロ121ａ、121ｂが削れ、すなわち感光体101と現像スリーブ111の空隙が所望の値より小さくなることから、かぶり等の画像不良が発生する。
【００１１】
また、揺動部材141を介して他方の現像スリーブ111ｂを回動軸支し、揺動部材141を弾性部材151によって感光体101に押圧する第二の従来例においても、以下のような問題があった。
【００１２】
現像装置109に固定された現像スリーブ111ａと感光体101、および揺動部材141を介して軸支された他方の現像スリーブ111ｂと感光体101の空隙は保障され、両者の現像スリーブ111ａ、111ｂ間の端部での軸中心は保障される。
【００１３】
しかし、前述した現像容器固定の第一の従来例同様、４点で感光体101に突き当てるために各現像スリーブ111ａ、111ｂ間の母線ずれが生じ、すなわち現像上スリーブ111ａと現像下スリーブ111ｂの空隙が軸長手方向で不均一になることから、各現像スリーブ111ａ、111ｂ上に形成されるトナーコートムラによる画像不良が発生する。
【００１４】
さらに本従来例では、現像スリーブ111端部からのトナー漏れを防止するための磁性シール部材が現像容器に対して固定されており、揺動部材141を介して軸支されている側の現像スリーブ111ｂと前記磁性シールとの間隙が感光体101の振れに応じて変動する。すなわち間隙増大によるトナー漏れ、あるいは間隙減少によるトナー融着から、現像スリーブ回転負荷トルクが増大するといった問題があった。
【００１５】
そこで、本発明は、複数本現像スリーブを同一現像容器に配置された現像装置において、画像不良がなく、トナー漏れや現像スリーブ回転負荷増大のない安定した現像性能を発揮できる現像装置および該現像装置を具備した画像形成装置を提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明に係る現像装置の代表的な構成は、現像剤を収容する現像容器と、像担持体上に形成された共通の潜像を順次現像するべく、前記像担持体との空隙を保ちつつ前記現像容器に回転可能に軸支された第１の現像剤担持体及び第２の現像剤担持体と、を有する現像装置において、前記第２の現像剤担持体は、前記第１の現像剤担持体に対する前記像担持体の移動方向下流側に近接配置され、前記第１の現像剤担持体及び前記第２の現像剤担持体は、前記現像容器に回転可能に軸支され、各々の回転軸の前記現像容器に対する位置が固定されており、前記第１の現像剤担持体と前記第２現像剤担持体のうち、前記第２の現像剤担持体のみが、前記像担持体に当接して前記像担持体との距離を保持するための突き当て部材を両端に備えることを特徴とする。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明に係る現像装置およびこの現像装置を備える画像形成装置の実施形態について、図を用いて説明する。図５は、本実施形態にかかる画像形成装置の概略構成を示す模式的断面図である。
【００１８】
図５に示すように、本実施形態にかかる画像形成装置としては、画像読取部８で原稿の画像を読み取り、読み取られた画像データに基づいたコントローラ（図示せず）からの指令により、潜像担持体たる感光ドラム１の表面に画像書き込み部９から露光を行って感光ドラム１上に静電潜像を形成する。
【００１９】
尚、露光の前に、感光ドラム１の表面が帯電器２により所定の電位に一様に帯電させられており、一様に帯電させられた感光ドラム１上に、画像書き込み部９からレーザー光等を照射することにより、感光ドラム１上に静電潜像が形成される。感光ドラム１上に形成された静電潜像は、現像装置21によって現像剤たるトナーが付与されることにより現像され、その後、現像されたトナー画像が感光ドラム１の回転により転写装置４との対向部へ搬送される。
【００２０】
現像されたトナー画像の搬送に対応して、ピックアップローラ32により記録媒体たるシートＳがシートカセットから１枚づつ給送されるとともに、レジストローラ対35によってタイミングを取って感光ドラム１と転写装置４との対向部へ搬送される。そして、シートＳが感光ドラム１と転写装置４との対向部を通過する際に、感光ドラム１上の現像されたトナー画像が転写装置４によりシートＳの上に転写される。
【００２１】
トナー画像が転写されたシートＳは、所定の搬送装置により定着ローラ対７の位置に搬送され、定着ローラ対７で圧接されるとともに、定着ローラ内に設けられたヒーター（図示せず）により加熱されて、シートＳ上のトナーがシートＳに溶融定着させられる。その後、トナー画像が定着させられたシートＳは、排出ローラ11により装置本体外部のトレイ15に収納され一連の画像形成プロセスが終了する。
【００２２】
（現像装置）
次に、現像装置21について説明する。複数本現像スリーブを同一現像容器に配置された現像装置においても、現像上スリーブと感光体の空隙、現像下スリーブと感光体の空隙、さらには現像上スリーブと現像下スリーブの空隙すべてにおいて高精度の空隙保障が必要とされてきたと前述した。
【００２３】
しかしながら、現像上スリーブと感光体の空隙、現像下スリーブと感光体の空隙を振って、線幅／尾引き指数／飛び散り指数等の画像での確認実験をおこなった結果、以下のことが判明した。
【００２４】
図６は感光体と各現像スリーブの空隙を振った時の線幅を示す図である。現像下スリーブと感光体の空隙が広がると線幅が細ってしまうが、現像上スリーブと感光体の空隙を広げても殆ど影響しないことがわかる。
【００２５】
図７は感光体と各現像スリーブの空隙を振った時の尾引き指数を示す図である。この尾引き指数が大きいほど画像尾引きレベルの悪化を示す。この実験結果からも現像下スリーブと感光体の空隙が広がると尾引きレベルは悪くなるが、現像上スリーブと感光体の空隙を広げても殆ど影響しないことがわかる。
【００２６】
図８は感光体と各現像スリーブの空隙を振った時の飛び散り指数を示す図である。この飛び散り指数が大きいほど画像飛び散りレベルの悪化を示す。この実験結果からも現像下スリーブと感光体の空隙が広がると飛び散りレベルは悪くなるが、現像上スリーブと感光体の空隙を広げても殆ど影響しないことがわかる。
【００２７】
すなわち、現像上スリーブと感光体の空隙精度が高精度に保障されなくても画像に殆ど影響がなく、現像下スリーブと感光体の空隙が重要であるという結果が得られた。
【００２８】
一方、現像上スリーブと現像下スリーブ同士の空隙は重要であり、この空隙が０．４ｍｍ以下であるとスリーブ表面にコートされたトナーのトリボが低下して画像濃度薄を招き、空隙が０．６ｍｍ以上であるとスリーブ表面のトナーコートにムラができ、画像不良が生じるという問題は過去の実験結果より明らかである。
【００２９】
そこで、現像装置21を以下のように構成した。図１は現像装置の概略断面である。現像装置21は、現像剤を収納する現像容器22の感光ドラム１側に現像上スリーブ23、現像下スリーブ24を設けている。
【００３０】
現像上スリーブ23は、内部に磁石を有し、現像容器22に回転支持されている。現像下スリーブ24は、現像上スリーブ同様、内部に磁石を有し、現像容器22に回転支持されている。ここで、現像上スリーブ23と現像下スリーブ24との対向する空隙が０．４から０．６ｍｍで、好ましくは０．５ｍｍになるよう現像容器22の側壁の嵌合穴基準でベアリングを介して位置出しされ、近接配置されている。
【００３１】
現像上スリーブ23の上方には、現像容器22に固定した保持部材26と、保持部材26に保持された現像剤規制ブレード25とを設けている。現像下スリーブ24の同軸上には感光体１の周面に当接し、現像下スリーブ24と感光ドラム１との空隙を保障する突き当てコロ28を設けている。
【００３２】
また、現像容器22の内部には容器内の現像剤を撹拌し、現像スリーブ側に現像剤を搬送する撹拌部材27ａ、27ｂ、27ｃ、27ｄを設けている。
【００３３】
図２は現像下スリーブ24の軸方向を断面にした図である。現像下スリーブ24の軸上には、ベアリング33、突き当てコロ28、加圧コロ29が設けられている。
【００３４】
現像下スリーブ24は両側をベアリング33によって現像容器22の側壁に回転支持され、更には感光体１との空隙を規制する突き当てコロ28を回転可能に軸支している。加圧コロ29は、現像装置21を画像形成装置本体内に装着する際、後述する本体内に設けられた加圧手段により加圧力を受ける。回転駆動入力ギア36は、不図示の画像形成装置本体側の入力ギアから駆動を受け渡され、現像下スリーブ24へ回転駆動を伝達する。
【００３５】
図３は現像上スリーブ23の軸方向を断面にした図である。現像上スリーブ23は、現像下スリーブ24と同様に両側をベアリング34によって現像容器22の側壁に回転支持されている。
【００３６】
現像上スリーブ23の回転は、現像下スリーブ24の回転軸上のギア（不図示）から現像容器22の側壁に回転軸支されたアイドラーギア（不図示）を介し、現像上スリーブ23の回転軸上のギア（不図示）に駆動を受け渡され、現像下スリーブ24の回転を現像上スリーブ23へ駆動伝達される。
【００３７】
あるいは、現像下スリーブ24の回転軸上のプーリー（不図示）から現像上スリーブ23の回転軸上のプーリー（不図示）に直接タイミングベルトを介して駆動を受け渡し、現像上スリーブ23へ回転駆動を伝達してもよい。
【００３８】
図４は現像装置21の側面図であり、現像装置21の加圧手段を説明する図である。現像下スリーブ24の両端には、現像下スリーブ24の回転軸と同心となるように２つの被加圧部材たる加圧コロ29が設けられている。２つの加圧コロ29のそれぞれに、現像下スリーブ24の回転中心と感光ドラム１の回転中心とを結ぶ直線Ｌと平行な面を有し、その直線Ｌと平行な面が加圧コロ29の外周に当接するようにして配置された一対の加圧コロ29の規制部材29ａ、29ｂが設けられている。加圧コロ29は、規制部材29ａ、29ｂにより直線Ｌに沿った方向にのみ移動するようになっている。
【００３９】
更に、画像形成装置本体に固定されて現像容器22の両側を保持できる２枚の加圧プレート46と、加圧プレート46に回転可能に支持されて、バネなどの弾部材40により加圧コロ29を直線Ｌに沿った感光ドラム１側に加圧できる加圧部である加圧アーム43とからなる加圧手段が設けられている。この加圧手段により、現像下スリーブ24の両端が加圧コロ29を介して感光ドラム１方向にのみ押し付けできるようになっている。
【００４０】
このようにして加圧された際、現像下スリーブ24の外径よりもＳＤギャップの分だけ大きく形成された２つの突き当て部材たる突き当てコロ28により、突き当てコロ28の外周を感光ドラム１の外周に当接させることで、所定のＳＤギャップを保って感光ドラム１と現像下スリーブ24とが配置されるようになっている。また、２つの突き当てコロ28は、現像下スリーブ24にベアリング33を介して設けられて、感光ドラム１と現像下スリーブ24との両者の回転を妨げないようになっている。
【００４１】
図２の平面図からもわかるように、感光ドラム１の両端に突き当てコロ28が突き当てられて、ＳＤギャップを保障している。尚、突き当てコロ28が突き当たる位置は、従来と同様、感光ドラム１の長手方向両端部である。
【００４２】
上述のごとく、感光体周面に対して２個所の突き当てコロで当接させて現像装置を位置出しすることが可能となり、現像下スリーブ24と感光ドラム１との主要空隙が確実に保障される。
【００４３】
また、現像容器22に必要以上の付勢力を与えることなく、現像下スリーブ24と現像上スリーブ23との主要空隙が確実に保障され、さらには突き当てコロ28の削れを防止できる。
【００４４】
また、現像装置21がある程度振れても現像下スリーブ24の位置は画像形成装置本体に対して高精度に位置出しされている。このため、ギア間精度不良により発生するギアピッチムラ等の画像不良を防止できる。
【００４５】
さらに、複数本現像スリーブを同一現像容器に配置された現像装置及び画像形成装置において、簡素な構成で高画質を達成でき、トナー漏れや現像スリーブ回転負荷増大のない安定した現像性能を発揮できる。
【００４６】
【発明の効果】
以上説明したように、前記第２の現像剤担持体は、前記第１の現像剤担持体に対する前記像担持体の移動方向下流側に近接配置され、前記第１の現像剤担持体及び前記第２の現像剤担持体は、前記現像容器に回転可能に軸支され、各々の回転軸の前記現像容器に対する位置が固定されており、前記第１の現像剤担持体と前記第２現像剤担持体のうち、前記第２の現像剤担持体のみが、前記像担持体に当接して前記像担持体との距離を保持するための突き当て部材を両端に備える構成とした。
【００４７】
これにより、像担持体周面に対して２個所の突き当てコロで当接させて現像装置を位置出しすることが可能となり、第２の現像剤担持体と像担持体との主要空隙が確実に保障される。
【００４８】
また、前記第１の現像剤担持体と前記第２の現像剤担持体とは、ベアリングを介して前記現像容器に軸支される。これにより、第２の現像剤担持体と第１の現像剤担持体との主要空隙が確実に保障され、現像容器側壁に歪を生じさせる外乱を防止することができる。
【００４９】
また、現像装置装着時に、前記第２の現像剤担持体の回転軸と同一軸線上に位置し、前記第２の現像剤担持体に接続され像担持体へ向けて加圧される被加圧部材を設けた。これにより、現像容器に必要以上の付勢力を与えることなく、突き当てコロの削れを防止でき、第２の現像剤担持体と像担持体との主要空隙を確実に保障できる。
【００５０】
また、現像装置装着時に、前記第２の現像剤担持体の回転軸と同一軸線上に位置し、前記第２の現像剤担持体に接続され該現像剤坦持体に画像形成装置本体から駆動を伝達される駆動入力ギアを設けた。これにより、現像装置がある程度振れても現像下スリーブ位置は画像形成装置本体に対して高精度に位置出しされる。このため、ギア間精度不良により発生するギアピッチムラ等の画像不良、間隙増大によるトナー漏れ、あるいは間隙減少によるトナー融着から、現像スリーブ回転負荷トルクが増大を防止することができる。
【００５１】
さらに、現像装置装着時に、前記第２の現像剤担持体が備える前記突き当て部材の中心と像担持体中心を結ぶ直線に略平行な面を備えた加圧ガイド部材と、前記第２の現像剤担持体に設けられた被加圧部材を該加圧ガイドに沿って像担持体方向に押圧するための加圧手段と、を画像形成装置本体に設けた。これにより、画像形成装置として複数本現像スリーブを同一現像容器に有する本発明の現像装置をより効果的に使いこなすことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】現像装置の概略図である。
【図２】現像下スリーブ軸方向の断面図である。
【図３】現像上スリーブ軸方向の断面図である。
【図４】現像装置の加圧手段を説明する図である。
【図５】画像形成装置の概略構成を示す模式的断面図である。
【図６】感光体と各現像スリーブの空隙を振った時の線幅を示す実験データである。
【図７】感光体と各現像スリーブの空隙を振った時の尾引き指数を示す実験データである。
【図８】感光体と各現像スリーブの空隙を振った時の飛び散り指数を示す実験データである。
【図９】従来の画像形成装置の概略構成を示す模式的断面図である。
【図１０】２本の現像スリーブを有する第一従来例の現像装置の概略断面図である。
【図１１】２本の現像スリーブを有する第二従来例の現像装置の概略断面図である。
【符号の説明】
Ｓ …シート
１ …感光ドラム
２ …帯電器
４ …転写装置
７ …定着ローラ対
８ …画像読取部
９ …画像書き込み部
11 …排出ローラ
15 …トレイ
21 …現像装置
22 …現像容器
23 …現像上スリーブ
24 …現像下スリーブ
25 …現像剤規制ブレード
26 …保持部材
27 …撹拌部材
28 …突き当てコロ
29 …加圧コロ
29ａ、29ｂ …規制部材
32 …ピックアップローラ
33、34 …ベアリング
35 …レジストローラ対
36 …回転駆動入力ギア
40 …弾部材
43 …加圧アーム
46 …加圧プレート

Claims

現像剤を収容する現像容器と、像担持体上に形成された共通の潜像を順次現像するべく、前記像担持体との空隙を保ちつつ前記現像容器に回転可能に軸支された第１の現像剤担持体及び第２の現像剤担持体と、を有する現像装置において、
前記第２の現像剤担持体は、前記第１の現像剤担持体に対する前記像担持体の移動方向下流側に近接配置され、
前記第１の現像剤担持体及び前記第２の現像剤担持体は、前記現像容器に回転可能に軸支され、各々の回転軸の前記現像容器に対する位置が固定されており、
前記第１の現像剤担持体と前記第２現像剤担持体のうち、前記第２の現像剤担持体のみが、前記像担持体に当接して前記像担持体との距離を保持するための突き当て部材を両端に備えることを特徴とする現像装置。
前記第１の現像剤担持体と前記第２の現像剤担持体とは、ベアリングを介して前記現像容器に軸支されることを特徴とする請求項１記載の現像装置。
現像装置は画像形成装置本体に対して着脱可能に設けられ、
現像装置装着時に、前記第２の現像剤担持体の回転軸と同一軸線上に位置し、前記第２の現像剤担持体に接続され像担持体へ向けて加圧される被加圧部材を有することを特徴とする請求項１または２に記載の現像装置。
現像装置は画像形成装置本体に対して着脱可能に設けられ、
現像装置装着時に、前記第２の現像剤担持体の回転軸と同一軸線上に位置し、前記第２の現像剤担持体に接続され該現像剤坦持体に画像形成装置本体から駆動を伝達される駆動入力ギアを有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の現像装置。
現像装置は画像形成装置本体に対して着脱可能に設けられ、
現像装置装着時に、前記第２の現像剤担持体が備える前記突き当て部材の中心と像担持体中心を結ぶ直線に略平行な面を備えた加圧ガイド部材と、前記第２の現像剤担持体に設けられた被加圧部材を該加圧ガイドに沿って像担持体方向に押圧するための加圧手段と、を画像形成装置本体に設けたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の現像装置を備える画像形成装置。
前記第１の現像剤担持体と前記第２の現像剤担持体との空隙は、０．４mmより大きく、０．６mmよりも小さいことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の現像装置。