JPH1020657A - 現像装置及びプロセスカートリッジ及び電子写真画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 非磁性一成分トナーを用いた接触現像装置に
おいて、画質を低下させることなく電子写真感光体に対
するトナー担持体の接触圧を低減させ、現像装置の負荷
トルクを低減させることを可能にする。 【解決手段】 非磁性一成分トナーを用いて電子写真感
光体にトナー担持体を接触回転させて現像を行う現像装
置において、前記トナー担持体は表層が弾性体であり、
且つ外形が回転軸方向中央部が両端部よりも膨らんだ形
状に構成してあることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真方式によ
って画像を形成する、例えばレーザービームプリンタ、
複写機等に用いられる現像装置及びプロセスカートリッ
ジ及びこれら電子写真画像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、電子写真方式を用いた画像形成装
置の現像においては、磁性一成分現像剤を用いた、所謂
ジャンピング現像が広く用いられている。

【０００３】このジャンピング現像は、現像装置を簡単
な構成に出来ると共に、現像剤（以下「トナー」とい
う）に磁性キャリアを用いないのでキャリアの劣化によ
る画像劣化がない、等の利点がある。しかし、その反
面、現像ローラの回転周期で現れる画像の残像（ゴース
ト）や、黒線部の周りに微小な点（飛び散り）の画像欠
陥が発生することがあり、これを抑えるために現像ロー
ラの表面処理や表面粗さ、或いはトナーの作り込み等に
工夫が必要である。

【０００４】また、近年の環境問題に対する取り組みの
一貫として、廃トナーを無くすためにトナー転写後に電
子写真感光体上に残留したトナーを現像装置に回収する
方法が提案されている（所謂、クリーナレス）。しか
し、前記ジャンピング現像では現像ローラと電子写真感
光体に微小なギャップ（0.1mm 〜0.5mm ）を設けている
ために、残留トナーを現像ローラに回収することが容易
でない。

【０００５】そこで、クリーナレスが容易で、且つゴー
スト画像や飛び散り画像が発生し難い、非磁性一成分ト
ナーを用いた接触現像方式が提案されている。この方式
にあっては以下のような利点がある。

【０００６】まず、非磁性一成分トナーは磁性体を内包
していないため微粒子化、カラー化が容易で近年の画像
高精細化、カラー化に合致している。

【０００７】また、接触現像は電子写真感光体へトナー
を供給するトナー担持体として弾性ローラを用い、これ
を電子写真感光体に接触回転させるので、トナーが直接
電子写真感光体へ転移するために飛び散りが少なくな
る。

【０００８】更に非磁性一成分トナーを弾性ローラに供
給するために弾性ローラに塗布ローラを接触回転させて
トナーを弾性ローラに擦り付けるようにするが、この塗
布ローラは弾性ローラ上のトナーを一度掻き取って新た
にトナーを供給する。このため、弾性ローラ上には現像
した時の履歴が残らず、ゴースト画像が生じ難い。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
た利点を有する非磁性一成分トナーを用いた接触現像に
あっては、前述したように電子写真感光体に弾性ローラ
を接触させ、この弾性ローラに塗布ローラを接触させた
状態で回転させるために負荷トルクが大きくなってしま
う。

【００１０】上記負荷トルクを低減させる方法として
は、互いに接触して回転する弾性ローラの接触圧を減ら
すことが挙げられる。しかし、弾性ローラは両端が軸受
によって支持されているために、電子写真感光体に対す
る弾性ローラの接触圧を減らすと、回転軸方向中央部の
接触圧が両端部の接触圧よりも小さくなり、画像ムラの
発生や所謂白抜けの原因となるおそれがあった。

【００１１】本発明は上記課題を解決するものであり、
その目的とするところは、非磁性一成分トナーを用いた
接触現像装置において、画質を低下させることなく電子
写真感光体に対するトナー担持体の接触圧を低減させ、
現像装置の負荷トルクを低減させることを可能にするも
のである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明に係る代表的な構成は、非磁性一成分トナーを
用いて電子写真感光体にトナー担持体を接触回転させて
現像を行う現像装置において、前記トナー担持体は表層
が弾性体であり、且つ外形が回転軸方向中央部が両端部
よりも膨らんだ形状に構成してあることを特徴とする。

【００１３】上記構成にあっては、電子写真感光体に対
するトナー担持体の接触圧を小さくしたときに、トナー
担持体の回転軸方向中央部分の接触圧が両端付近に比べ
て弱くなることがない。このために、電子写真感光体に
対するトナー担持体の接触圧を最小限に設定することが
出来、負荷トルクを低減することが可能となるものであ
る。

【００１４】

【発明の実施の形態】次に本発明の一実施形態に係る現
像装置を用いた電子写真画像形成装置について図面を参
照して説明する。

【００１５】〔第１実施形態〕図１乃至図３を参照して
本発明の第１実施形態について説明する。尚、図１は電
子写真画像形成装置の全体構成模式説明図であり、図２
はプロセスカートリッジの構成説明図、図３は現像ロー
ラの構成説明図である。

【００１６】ここでは、まず現像装置を用いたプロセス
カートリッジ及びこれを装着して画像を形成する電子写
真画像形成装置の全体構成について説明し、次に現像装
置の構成について現像ローラを中心に説明する。

【００１７】｛画像形成装置の全体説明｝この電子写真
画像形成装置Ａは、図１に示すように、光学手段１から
画像情報に基づいた情報光をドラム形状の電子写真感光
体へ照射して該感光体に潜像を形成し、この潜像を現像
装置で現像してトナー像を形成する。そして前記トナー
像の形成と同期して、記録媒体Ｓをカセット２から給送
ローラ３ａ及び分離パッド３ｂによって一枚ずつ分離給
送すると共に、搬送ローラ３ｃ及びこれに記録媒体Ｓを
押圧して従動回転するピンチローラ３ｄ1 ，３ｄ2 等か
らなる搬送手段３で搬送し、プロセスカートリッジＢと
してカートリッジ化された前記電子写真感光体に形成し
たトナー像を、転写手段としての転写ローラ４に電圧印
加することによって記録媒体Ｓに転写する。

【００１８】そして像転写後の記録媒体Ｓをヒータを内
蔵する定着回転体５ａ、及び前記定着回転体５ａに記録
媒体Ｓを押圧して搬送する駆動ローラ５ｂからなる定着
手段５に搬送し、転写トナー像を記録媒体Ｓに定着す
る。この記録媒体Ｓを排出ローラ対３ｅ及び排出ローラ
対３ｆで搬送し、反転搬送経路６を通して排出部７へと
排出する如く構成している。

【００１９】一方、前記プロセスカートリッジＢは、電
子写真感光体と、プロセス手段の１つとして電子写真感
光体に形成した潜像を現像するための現像装置を備えた
ものである。ここでプロセス手段としては、前記現像装
置の他にも、例えば電子写真感光体を帯電させる帯電手
段、電子写真感光体表面に残留するトナーをクリーニン
グするためのクリーニング手段等がある。本実施形態の
プロセスカートリッジＢは、図２に示すように、電子写
真感光体である感光層を有する感光体ドラム８を回転
し、その表面を帯電手段である帯電ローラ９への電圧印
加によって一様に帯電し、前記光学手段１からの情報光
を露光開口10を介して感光体ドラム８に露光して潜像を
形成し、現像装置Ｃによって現像するように構成してい
る。

【００２０】尚、前記感光体ドラム８、帯電ローラ９、
現像装置Ｃの各部品は、枠体を結合したハウジングで支
持してカートリッジ化され、画像形成装置本体11に設け
られたカートリッジ装着手段に対して着脱可能に装着さ
れる。

【００２１】また、本実施形態に係る画像形成装置は図
１に示すように、原稿載置部12上に積層載置した原稿Ｇ
を給送ローラ13ａ及び分離パッド13ｂによって一枚ずつ
分離給送すると共に、搬送ローラ対14及び排出ローラ対
15で搬送して排出トレイ16に排出する間に、光学系17に
よって原稿記載情報を光学的に読み取り、その読み取り
情報を自己の光学手段１へ伝達し、或いは他機の光学手
段へ伝達する如く構成してある。

【００２２】｛現像装置の説明｝ここで前記現像装置Ｃ
の構成について図２及び図３を参照して具体的に説明す
ると、この現像装置Ｃはトナーとして非磁性一成分トナ
ーを使用し、感光体ドラム８にトナー担持体である現像
ローラを接触回転させて現像を行うものである。

【００２３】非磁性一成分トナーを収納したトナー収納
部18内にはトナー搬送部材19が回転自在に取り付けら
れ、図示しない駆動手段によって図２の矢印方向に回転
駆動され、これによりトナーがトナー収納部18の排出開
口18ａから現像室20へ落下する。

【００２４】現像室20内には、金属製の丸棒の周囲に発
泡ポリウレタン等の弾性スポンジを成形した塗布ローラ
21が軸支されている。そして前記塗布ローラ21は感光体
ドラム８と接触して回転可能に取り付けられた現像ロー
ラ22に接触すると共に、約1.0 〜2.0mm 程度凹む位置に
取り付けられ、図２の矢印方向へ駆動回転可能に軸支さ
れている。塗布ローラ21は現像ローラ22と摺擦回転する
ことにより、間に介在するトナーに電荷を与え、現像ロ
ーラ22にトナーを付着させると共に、現像ローラ22に付
着している現像位置から戻ってきた残トナーを掻き取
る。

【００２５】現像ローラ22はアルミニウムやステンレス
鋼製のパイプ或いは棒に導電性のシリコンゴムやウレタ
ンゴム等のエラストマーを成形した円筒形状のローラで
あり、前記塗布ローラ21と感光体ドラム８に摺擦回転駆
動される。即ち、塗布ローラ21から現像ローラ22へ付着
されたトナー層は、現像ローラ22の回転に伴って現像ブ
レード23と現像ローラ22とのニップ部に入る。尚、前記
現像ブレード23はリン青銅板やステンレス鋼板の基材23
ａの先端部にポリアミドにエラストマーを分散させたも
の、或いはポリエチレンエラストマーを分散させたブレ
ード23ｂを固着し、取付金具23ｃと共にネジ止めして枠
体に取り付けてある。この現像ブレード23によって現像
ローラ22上のトナー層は所定の厚みに規制されると同時
に、ニップ部を潜り抜けることによって、更に電荷が与
えられる。

【００２６】そして、現像ローラ22には画像形成装置本
体11の図示しない電源から所定の電圧が印加され、感光
体ドラム８と接する現像位置においてトナーは感光体ド
ラム８上の潜像部に転移して、該潜像部が現像される。

【００２７】尚、現像ローラ22は感光体ドラム８の周速
の120 〜200 ％の周速となるように回転駆動され、塗布
ローラ21は現像ローラ22に対して前述したようにカウン
ター方向に摺擦する方向で、100 〜150 ％の周速となる
ように回転駆動される。

【００２８】ここで、前記現像ローラ22の形状につい
て、図３を参照して更に具体的に説明する。

【００２９】前述したように、現像ローラ22は図３(a)
に示すように、金属製の芯金22ａの上に導電性のエラス
トマーよりなる弾性部22ｂを成形して表層に弾性体を形
成している。そして、前記芯金22ａの回転軸方向両端に
は軸受24ａ，24ｂが配設され、一方の端部には軸受24ａ
の外側にギア25が取り付けられている。前記ギア25は、
図示しない駆動手段と連結し、現像ローラ22を回転駆動
する。尚、軸受24ａ，24ｂの内側にはシール部材26ａ，
26ｂが配設され、トナーが枠体の外側へ漏れ出すのを防
いでいる。また、プロセスカートリッジＢを画像形成装
置本体に装着すると、芯金22ａの一方端には装置本体に
設けられた電気接点27が接触し、現像ローラ22に現像バ
イアスが印加可能となる。

【００３０】現像ローラ22の弾性部22ｂは図３(a) に示
すように、外形が回転軸方向中央部が両端部よりも膨ら
んだ、所謂クラウン形状をしている。これは、芯金22ａ
に弾性部22ｂを成形後、該弾性部22ｂを研磨して成形す
る。本実施形態にあっては、中央部の最も太い部分と両
端部の最も細い部分との差は直径差で0.1mm 〜0.5mmで
ある。

【００３１】現像ローラ22は感光体ドラム８に図示しな
い付勢手段によって押しつけられるが、上記のように外
形がクラウン状であるために、現像ローラ22の付勢手段
の押圧力を最小限に設定したとしても、軸受24ａ，24ｂ
で支持された両端部に対して中央部が感光体ドラム８の
表面から逃げることなく、回転軸方向全体にわたって一
様に感光体ドラム８に接触する。従って、感光体ドラム
８に対する現像ローラ22の接触圧を低減させ、現像ロー
ラ22の回転負荷トルクを低減させることが出来るもので
ある。

【００３２】尚、22の外形は図３(b) に示すように、膨
出した部分がある程度の長さをもち、該膨出部から両端
部までの間がテーパ状になっている略クラウン形状に構
成しても同様の効果を得ることが出来る。

【００３３】〔第２実施形態〕次に前記現像ローラ22の
他の実施形態について説明する。図４は第２実施形態に
係る現像ローラの断面説明図であり、この現像ローラ22
が使用される現像装置及びプロセスカートリッジの構成
は前述した第１実施形態と同一であるために、ここでは
重複する説明は省略し、また前述した実施形態と同一機
能を有する部材は同一符号を付して説明する。

【００３４】この実施形態に係る現像ローラ22は、芯金
22ａの外形が回転軸方向中央部が両端部よりも膨らん
だ、所謂クラウン形状に構成してある。本実施形態にお
ける芯金22ａの中央部の最も太い部分と両端部の最も細
い部分との差は直径差で0.1mm〜1.0mm である。そして
弾性部22ｂは回転軸方向において直径が一定の円筒形状
である。

【００３５】このように構成しても、現像ローラ22の回
転軸方向において中央部においては撓みが少ないため
に、現像ローラ22の付勢手段の押圧力を最小限に設定し
たとしても、軸受で支持された両端部に対して中央部が
感光体ドラム８の表面から逃げることなく、回転軸方向
全体にわたって一様に感光体ドラム８に接触する。従っ
て、前述した第１実施形態と同様の効果を得ることが出
来る。

【００３６】また、本実施形態にあっては、弾性部22ｂ
が円筒形状でよいために第１実施形態のように弾性部22
ｂを成形後に研磨する工程が不要となる。従って、芯金
22ａをクラウン形状に成形するとしても、第１実施形態
の場合よりも低コストで現像ローラ22を製造することが
出来る利点がある。

【００３７】〔第３実施形態〕次にプロセスカートリッ
ジの他の実施形態について説明する。図５は第３実施形
態に係るプロセスカートリッジの感光体ドラムと現像ロ
ーラの位置関係を示す説明図であり、この感光体ドラム
及び現像ローラが用いられるプロセスカートリッジの他
の部分の構成は前述した第１実施形態と同一であるため
に、ここでは重複する説明は省略し、また前述した実施
形態と同一機能を有する部材は同一符号を付して説明す
る。

【００３８】この実施形態にあっては、現像ローラ22の
回転軸線が感光体ドラム８の回転軸線に対して交差角α
をもつように取り付けられている。尚、本実施形態では
前記両軸線は現像ローラ22の回転軸方向中央を中心とし
て交差し、前記交差角αは0.3 °〜0.6 °をもつように
取り付けている。

【００３９】前記現像ローラ22を回転駆動するギア25
は、感光体ドラム８のギアフランジ28と角度がずれるた
め、感光体ドラム８とは別の駆動手段によって図５の矢
印方向へ回転駆動するようにしている。

【００４０】感光体ドラム８と現像ローラ22の当接線は
交差角のために両者の接触圧は中央が凸の滑らかな曲線
となる。このため、現像ローラ22の付勢手段の押圧力を
最小限に設定したとしても、軸受で支持された両端部に
対して中央部が感光体ドラム８の表面から逃げることな
く、回転軸方向全体にわたって一様に感光体ドラム８に
接触する。従って、この場合も前述した第１実施形態と
同様の効果を得ることが出来る。

【００４１】尚、本実施形態の場合には現像ローラ22及
び感光体ドラム８に回転力を伝達するためのギアとして
はす歯ギアを用いており、現像ローラ22及び感光体ドラ
ム８は回転によってギア25、ギアフランジ28側にスラス
ト力が発生するようにはす歯ギアのねじれ角を設定して
ある。このために、ギア25、ギアフランジ28にはスラス
ト受けとなるボス部25ａ、ボス部28ａを設け、図示しな
いプロセスカートリッジの枠体のスラスト受け部と突き
当たり摺擦するように構成している。

【００４２】この実施形態にあっては、現像ローラ22の
芯金22ａや弾性部22ｂを第１実施形態や第２実施形態の
ように特別に加工する必要がないために、現像ローラ22
の製造コストを低下させることが可能となるものであ
る。

【００４３】〔他の実施形態〕前述した実施形態では現
像装置を感光体ドラム等と共にカートリッジ化してプロ
セスカートリッジに用いた例を示したが、本発明は感光
体ドラムや現像ローラ等をカートリッジ化することな
く、装置本体に直接組み込んだ電子写真画像形成装置に
あっても同様の効果を得ることが出来るものである。

【００４４】また、電子写真画像形成装置の態様として
はファクシミリ装置やレーザービームプリンタ、複写機
等の形態をとることが可能である。

【００４５】また前述したプロセスカートリッジとは、
例えば電子写真感光体と、少なくともプロセス手段の１
つとして現像装置を備えたものである。従って、そのプ
ロセスカートリッジの態様としては、前述した実施形態
のもの以外にも、例えば電子写真感光体と現像装置とを
一体的にカートリッジ化し、装置本体に着脱可能にする
もの。電子写真感光体と現像手段と帯電手段とクリーニ
ング手段とを一体化的にカートリッジ化し、装置本体に
着脱可能にするもの等がある。

【００４６】

【発明の効果】本発明は前述のように構成したために、
電子写真感光体に対するトナー担持体の接触圧を小さく
したときに、トナー担持体の回転軸方向中央部分の接触
圧が両端付近に比べて弱くなることがない。このため
に、電子写真感光体に対するトナー担持体の接触圧を最
小限に設定することが出来、負荷トルクを低減すること
が可能となるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】電子写真画像形成装置の全体構成模式説明図で
ある。

【図２】プロセスカートリッジの構成説明図である。

【図３】現像ローラの構成説明図である。

【図４】第２実施形態に係る現像ローラの断面説明図で
ある。

【図５】第３実施形態に係るプロセスカートリッジの感
光体ドラムと現像ローラの位置関係を示す説明図であ
る。

【符号の説明】

Ａ …電子写真画像形成装置 Ｂ …プロセスカートリッジ Ｃ …現像装置 Ｇ …原稿 Ｓ …記録媒体 １ …光学手段 ２ …カセット ３ …搬送手段 ３ａ …給送ローラ ３ｂ …分離パッド ３ｃ …搬送ローラ ３ｄ1 …ピンチローラ ３ｄ2 …ピンチローラ ３ｅ …排出ローラ対 ３ｆ …排出ローラ対 ４ …転写ローラ ５ …定着手段 ５ａ …ヒータ ５ｂ …定着回転体 ５ｃ …駆動ローラ ６ …反転搬送経路 ７ …排出部 ８ …感光体ドラム ９ …帯電ローラ 10 …露光開口 11 …画像形成装置本体 12 …原稿載置部 13ａ …給送ローラ 13ｂ …分離パッド 14 …搬送ローラ対 15 …排出ローラ対 16 …排出トレイ 17 …光学系 18 …トナー収納部 18ａ …排出開口 19 …トナー搬送部材 20 …現像室 21 …塗布ローラ 22 …現像ローラ 22ａ …芯金 22ｂ …弾性部 23 …現像ブレード 23ａ …基材 23ｂ …ブレード 23ｃ …取付金具 24ａ …軸受 24ｂ …軸受 25 …ギア 25ａ …ボス部 26ａ …シール部材 26ｂ …シール部材 27 …電気接点 28 …ギアフランジ 28ａ …ボス部

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 非磁性一成分現像剤を用いて電子写真感
   光体に現像剤担持体を接触回転させて現像を行う現像装
   置において、 前記現像剤担持体は表層が弾性体であり、且つ外形が回
   転軸方向中央部が両端部よりも膨らんだ形状に構成して
   あることを特徴とする現像装置。
2. 【請求項２】 非磁性一成分現像剤を用いて電子写真感
   光体に現像剤担持体を接触回転させて現像を行う現像装
   置において、 前記現像剤担持体は金属製の芯金と弾性体の表層とを有
   し、前記芯金は外形が回転軸方向中央部が両端部よりも
   膨らんだ形状に構成してあることを特徴とする現像装
   置。
3. 【請求項３】 画像形成装置本体に着脱可能なプロセス
   カートリッジにおいて、 電子写真感光体と、 前記電子写真感光体に作用するプロセス手段として、少
   なくとも前記電子写真感光体に形成した潜像を非磁性一
   成分現像剤を用いて現像する現像装置と、 を有し、 前記現像装置として請求項１又は請求項２記載の現像装
   置を用いたことを特徴とするプロセスカートリッジ。
4. 【請求項４】 画像形成装置本体に着脱可能なプロセス
   カートリッジにおいて、 円筒形状の電子写真感光体と、 前記電子写真感光体に作用するプロセス手段として、少
   なくとも前記電子写真感光体に形成した潜像を非磁性一
   成分現像剤を用いて現像する現像装置と、 を有し、 前記現像装置は非磁性一成分現像剤を用いて電子写真感
   光体に円筒形状の現像剤担持体を接触回転させて現像を
   行う現像装置であり、且つ前記電子写真感光体の回転軸
   線方向と前記現像剤担持体の回転軸線方向とが互いに交
   差角をもつように取り付けたことを特徴とするプロセス
   カートリッジ。
5. 【請求項５】 プロセスカートリッジを着脱可能であっ
   て、記録媒体に画像を形成する電子写真画像形成装置に
   おいて、 請求項３又は請求項４記載のプロセスカートリッジを装
   着するための装着手段と、 記録媒体を搬送するための搬送手段と、 を有することを特徴とする電子写真画像形成装置。
6. 【請求項６】 電子写真感光体に形成した潜像を非磁性
   一成分現像剤を用いて現像する現像装置を有する電子写
   真画像形成装置において、 前記現像装置として請求項１又は請求項２記載の現像装
   置を用いたことを特徴とする電子写真画像形成装置。
7. 【請求項７】 電子写真感光体に形成した潜像を非磁性
   一成分現像剤を用いて現像する現像装置を有する電子写
   真画像形成装置において、 前記現像装置は非磁性一成分現像剤を用いて電子写真感
   光体に円筒形状の現像剤担持体を接触回転させて現像を
   行う現像装置であり、且つ前記電子写真感光体の回転軸
   線方向と前記現像剤担持体の回転軸線方向とが互いに交
   差角をもつように取り付けたことを特徴とする電子写真
   画像形成装置。