画像形成装置
【課題】現像剤補給装置を現像装置に接続した際に作用する加圧力が現像剤担持体と像担持体の対向間隔の長手方向の誤差に影響しにくく、これにより、出力画像の濃度不良や濃度ムラが発生しないで済む画像形成装置を提供する。
【解決手段】現像剤補給装置２０ａは、現像装置４ａの長手方向の一端側に設けられた現像剤補給口１４に対して加圧を伴って接続される。現像装置４ａは、感光ドラム１ａと現像ローラ１７が接離する方向へ揺動軸１５を中心に揺動可能で、揺動付勢ばね１６によって当接方向に付勢されている。揺動軸１５の軸垂直断面の少なくとも一部が、現像ローラ１７の軸垂直面内における現像剤補給口１４を現像剤補給口１４の加圧方向に投影した領域Ａ１に位置している。
【解決手段】現像剤補給装置２０ａは、現像装置４ａの長手方向の一端側に設けられた現像剤補給口１４に対して加圧を伴って接続される。現像装置４ａは、感光ドラム１ａと現像ローラ１７が接離する方向へ揺動軸１５を中心に揺動可能で、揺動付勢ばね１６によって当接方向に付勢されている。揺動軸１５の軸垂直断面の少なくとも一部が、現像ローラ１７の軸垂直面内における現像剤補給口１４を現像剤補給口１４の加圧方向に投影した領域Ａ１に位置している。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、像担持体に対して現像剤担持体が接離する方向に現像装置が揺動可能に支持され、かつ現像装置の長手方向の一端部に現像剤補給装置が接続される画像形成装置に関し、詳しくは現像剤担持体の軸垂直面内における揺動軸の配置構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
像担持体に形成された静電像を、現像装置が、現像剤担持体に担持させたトナーで現像してトナー像を形成し、像担持体に形成されたトナー像を記録材に転写して加熱加圧することにより、記録材に画像を形成する画像形成装置が広く用いられている。
【０００３】
特許文献１では、選択された現像装置を像担持体に対向させるために、像担持体を回転自在に支持する像担持体支持部に対して、現像装置が回転移動可能に支持されている。
【０００４】
特許文献２では、現像装置の長手方向の両端部を揺動軸で揺動可能に支持している。そして、現像剤担持体の両端部に配置した間隔規制部材を像担持体に当接させて、現像剤担持体の長手方向に沿った像担持体との対向状態を一定に確保している。
【０００５】
また、特許文献２では、帯電装置の長手方向の両端部を揺動軸で揺動可能に支持している。そして、付勢部材のコイルばねが帯電装置を像担持体へ向かって付勢することにより、帯電ローラの長手方向に沿った像担持体との当接状態を一定に確保している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平０７−２９５３８６号公報
【特許文献２】特開２００２−１２３０６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、現像装置では、画像形成の累積に伴って現像装置内のトナーが消費されるため、長手方向の一端に現像剤補給装置を接続して、外部から消費しただけのトナーを補給現像剤として補給する必要がある。このとき、像担持体に対して揺動可能に配置された現像装置では、現像装置に現像剤補給装置を接続することに関して新たな問題が発生することが判明した。
【０００８】
図２を参照して説明すると、現像装置（４ａ）の長手方向の一端に接続される現像剤補給装置（２０ａ）が、現像剤担持体（１７）と像担持体（１ａ）の対向間隔の長手方向のばらつきを発生させる。現像剤担持体（１７）と像担持体（１ａ）の接点を通る直線（Ｌ６）上に揺動軸（１５Ｅ）を配置している場合、現像剤補給装置（２０ａ）を接続した際に現像装置（４ａ）に作用する加圧力が揺動軸（１５Ｅ）周りのモーメントを発生する。このモーメントが、現像装置（４ａ）の長手方向の両端部における現像剤担持体（１７）と像担持体（１ａ）の対向間隔に誤差を発生させる。このため、現像装置（４ａ）に作用する加圧力の大きい画像形成装置では、現像剤担持体（１７）と像担持体（１ａ）の対向間隔のばらつきが大きくなって、現像された出力画像の濃度不良や濃度ムラが発生していた。
【０００９】
本発明は、現像剤補給装置を現像装置に接続した際に作用する加圧力が現像剤担持体と像担持体の対向間隔の長手方向の誤差に影響しにくく、出力画像の濃度不良や濃度ムラが発生しないで済む画像形成装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の画像形成装置は、像担持体を回転可能に支持する像担持体支持部と、現像剤を担持して前記像担持体に供給する現像剤担持体を回転可能に支持する現像装置と、前記像担持体支持部に対して、前記像担持体と前記現像剤担持体が接離する方向へ前記現像装置を揺動可能に支持する揺動軸と、前記像担持体と前記現像剤担持体とを当接させる方向へ前記現像装置を付勢する付勢部材と、前記現像装置の長手方向の一端側に設けられた現像剤補給口と、前記現像剤補給口に対して加圧を伴って接続されて前記現像装置に現像剤を補給する現像剤補給装置とを備え、前記揺動軸の軸垂直断面の少なくとも一部が、前記現像剤担持体の軸垂直面内における前記現像剤補給口を前記現像装置と前記現像剤補給口の加圧方向に投影した領域に位置している。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の画像形成装置では、現像装置の揺動軸が、現像剤補給装置と現像装置の接続に伴って現像装置に作用する加圧力が揺動軸周りのモーメントを発生しにくい位置を選択して揺動軸を配置している。このため、現像剤補給口に対して作用する加圧力の範囲から外れない位置に揺動軸を配置している。
【００１２】
したがって、現像剤補給装置を現像装置に接続した際に作用する加圧力が現像装置を傾かせたり、ねじり変形させたりしにくい。このため、現像剤補給装置の接続が現像剤担持体と像担持体の対向間隔の長手方向の誤差に影響しにくく、対向間隔の誤差に起因する出力画像の濃度不良や濃度ムラが発生しないで済む。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】画像形成装置の構成の説明図である。
【図２】現像装置の内部構造の説明図である。
【図３】プロセスカートリッジの外観の斜視図である。
【図４】実施例１における揺動軸の可能な配置範囲の説明図である。
【図５】現像装置に現像剤補給装置を接続した状態の説明図である。
【図６】プロセスカートリッジの取り付け構造の説明図である。
【図７】現像ギャップのばらつきと画像濃度の関係の説明図である。
【図８】実施例３における揺動軸の可能な配置範囲の説明図である。
【図９】実施例３における現像ギャップと画像濃度の関係の測定結果の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。本発明は、像担持体に対して現像装置を揺動可能に支持する揺動軸が、従来の常識的な位置よりも現像剤補給装置側に偏らせて配置される限りにおいて、実施形態の構成の一部または全部を、その代替的な構成で置き換えた別の実施形態でも実施できる。
【００１５】
従って、画像形成装置は、フルカラー／モノクロ、カラー１ドラム型、一成分現像剤／二成分現像剤、直接転写方式／記録材搬送方式／中間転写方式、帯電方式、露光方式、感光体種類等によらず実施できる。本実施形態では、トナー像の形成／転写に係る主要部のみを説明するが、本発明は、必要な機器、装備、筐体構造を加えて、プリンタ、各種印刷機、複写機、ＦＡＸ、複合機等、種々の用途で実施できる。
【００１６】
＜画像形成装置＞
図１は画像形成装置の構成の説明図である。図１に示すように、画像形成装置２００は、中間転写ベルト７の下向き面に沿って画像形成部Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄを配列したタンデム型中間転写方式のフルカラープリンタである。
【００１７】
画像形成部Ｐａでは、感光ドラム１ａにイエロートナー像が形成されて中間転写ベルト７に転写される。画像形成部Ｐｂでは、感光ドラム１ｂにマゼンタトナー像が形成されて中間転写ベルト７に転写される。画像形成部Ｐｃ、Ｐｄでは、それぞれ感光ドラム１ｃ、１ｄにシアントナー像、ブラックトナー像が形成されて中間転写ベルト７に転写される。
【００１８】
中間転写ベルト７に転写された四色のトナー像は、二次転写部Ｔ２へ搬送されて記録材Ｐへ一括二次転写される。分離ローラ６１は、記録材カセット６０から引き出した記録材Ｐを１枚ずつに分離して、レジストローラ６２へ送り出す。レジストローラ６２は、停止状態で記録材Ｐを受け入れて待機させ、中間転写ベルト７のトナー像にタイミングを合わせて記録材Ｐを二次転写部Ｔ２へ送り込む。中間転写ベルト７に担持されたトナー像は、二次転写部Ｔ２を一体に挟持搬送される記録材Ｐへ二次転写される。
【００１９】
四色のトナー像を二次転写された記録材Ｐは、定着装置６５の加熱ニップで加熱加圧を受けて表面にトナー像を定着された後に、排出ローラ６４を通じてトレイ６３へ排出される。ベルトクリーニング装置６６は、中間転写ベルト７にクリーニングブレードを摺擦させて、二次転写部Ｔ２を通過した中間転写ベルト７の表面に付着した転写残トナーを除去する。
【００２０】
画像形成部Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄは、現像装置４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄで用いるトナーの色がイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックと異なる以外は、ほぼ同一に構成される。以下では、画像形成部Ｐａについて説明し、他の画像形成部Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄについては、説明中の符号末尾のａを、ｂ、ｃ、ｄに読み替えて説明されるものとする。
【００２１】
画像形成部Ｐａは、感光ドラム１ａを囲んで、帯電ローラ２ａ、露光装置３ａ、現像装置４ａ、転写ローラ５ａ、ドラムクリーニング装置６ａを配置している。感光ドラム１ａは、アルミニウム製シリンダの外周面に感光層が形成されており、所定のプロセススピードで回転する。
【００２２】
帯電ローラ２ａは、感光ドラム１ａを一様な負極性の電位に帯電させる。露光装置３は、イエローの分解色画像を展開した走査線画像データをＯＮ−ＯＦＦ変調したレーザービームを回転ミラーで走査して、帯電した感光ドラム１ａの表面に画像の静電像を書き込む。現像装置４ａは、トナーを感光ドラム１ａに供給して静電像をトナー像に現像する。
【００２３】
転写ローラ５ａは、中間転写ベルト７を押圧して、感光ドラム１ａと中間転写ベルト７との間に一次転写部Ｔ１ａを形成する。転写ローラ５ａに直流電圧が印加されることにより、感光ドラム１ａに担持されたトナー像が、一次転写部Ｔ１ａを通過する中間転写ベルト７へ一次転写される。ドラムクリーニング装置６ａは、感光ドラム１ａにクリーニングブレードを摺擦させて、一次転写部Ｔ１ａを通過した感光ドラム１ａの表面に付着した転写残トナーを除去する。
【００２４】
中間転写ベルト７は、テンションローラ１７、二次転写対向ローラを兼ねた駆動ローラ８、及び張架ローラ１８に掛け渡して支持され、駆動ローラ８に駆動されて矢印Ｒ７方向に回転する。
【００２５】
二次転写部Ｔ２は、駆動ローラ８に内側面を支持された中間転写ベルト７に二次転写ローラ９を当接して構成される。
【００２６】
現像装置４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄの上方に、トナーボトルＴａ、Ｔｂ、Ｔｃ、Ｔｄが配置される。トナーボトルＴａ、Ｔｂ、Ｔｃ、Ｔｄから取り出された補給用現像剤は、現像剤補給装置２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄによって、それぞれ現像装置４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄに補給される。画像形成によって現像装置４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄで消費された量のトナーが、それぞれトナーボトルＴａ、Ｔｂ、Ｔｃ、Ｔｄから補給されることで、現像装置４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ内のトナー現像剤の状態が一定に保たれる。
【００２７】
＜現像装置＞
図２は現像装置の内部構造の説明図である。図３はプロセスカートリッジの外観の斜視図である。
【００２８】
図２に示すように、現像装置４ａは、現像容器４０に貯留した現像剤を帯電させて、現像ローラ１７に担持させて、感光ドラム１ａの静電像を現像する。現像容器４０には、トナー（非磁性）とキャリア（磁性）からなる二成分現像剤が充填されている。
【００２９】
現像容器４０内は、隔壁４５によって現像室４１と攪拌室４２とに区画され、現像室４１と攪拌室４２は、隔壁４５の両端部に設けた不図示の開口部で連通して、現像剤の循環路を形成している。現像室４１に配設された現像スクリュー４３と、攪拌室４２に配置された攪拌スクリュー４４によって、現像剤が搬送されて現像容器４０内を循環する過程で、トナーとキャリアが相互に摩擦して帯電する。
【００３０】
現像ローラ１７の内部には、不図示のマグネットローラが非回転に設置され、マグネットローラの磁力がキャリアを磁気的に拘束して、現像ローラ１７の表面に現像剤を担持させる。直流電圧に交流電圧を重畳した振動電圧を現像ローラ１７に印加することによって、現像剤中のトナーだけが感光ドラム１ａへ移転する。
【００３１】
図３に示すように、感光ドラム１ａ及び現像装置４ａは、その他のプロセス手段を含めて一体的にカートリッジ化され、画像形成装置（２００：図１）の本体筐体に着脱可能なプロセスカートリッジ１０に組み立てられている。プロセスカートリッジ１０は、感光ドラム１ａと現像ローラ（１７：図２）が対になって、タンデム方式で使用される一体構成式プロセスカートリッジである。プロセスカートリッジ１０では、感光ドラム１ａと現像ローラ１７が常に当接した状態でよく、離間する必要はない。しかし、現像濃度を等しくするためには、感光ドラム１ａと現像ローラ１７の現像ギャップが長手方向に沿った各位置で等しい必要がある。従来の感光ドラム１ａと現像ローラ１７の現像ギャップの一般的な構成は、両者の回転軸を共通の部材に固定するものであったため、現像ギャップの精度が低かった。
【００３２】
画像形成装置２００では、現像装置４ａの長手方向の両端部に揺動軸１５を設けて現像装置４ａをプロセスカートリッジ１０に対して揺動可能に支持させている。そして、現像ローラ１７の回転軸の両端に感光ドラム１ａの周面に対する当接部材を配置して、当接部材の先端部を感光ドラム１ａへ当接させる。最近では、感光ドラム１ａの精度と色ずれの観点からこの方式が一般的となっている。
【００３３】
プロセスカートリッジ１０の主な構成部品としては、現像容器４０、感光ドラム１ａ、ドラム筐体１２、軸受け１３を掲げることができる。感光ドラム１ａは、軸受け１３を介してドラム筐体１２に保持されている。現像容器４０は、揺動軸１５を中心として、ドラム筐体１２に対して揺動可能に保持されている。
【００３４】
現像容器４０は、揺動付勢ばね１６によって、感光ドラム１ａへ向かってばね付勢されている。現像容器４０は、揺動付勢ばね１６のばね付勢力によって、揺動軸１５を中心にして付勢されることにより、現像ローラ１７を感光ドラム１ａに位置決める。
【００３５】
図２に示すように、現像容器４０に保持された現像ローラ１７の回転軸の両端に、当接部材１８がそれぞれ配置される。当接部材１８は、円弧状の先端部を感光ドラム１ａに当接させて、現像ローラ１７と感光ドラム１ａの対向距離を規制する。当接部材１８の先端部が感光ドラム１ａに接触することで、現像ローラ１７と感光ドラム１ａとの間に現像ギャップが形成される。現像ローラ１７が所定の間隔（ＳＤギャップ）を隔てて感光ドラム１ａに対向する。現像ローラ１７と感光ドラム１ａの現像ギャップは、画像の濃度に感度があるパラメータであるため、長手方向のどの位置でも現像ギャップの値が一定であることが望ましい。
【００３６】
しかし、現像装置４ａの長手方向の一端部に現像剤補給装置２０ａを接続すると、現像剤補給口１４に配置されたスポンジシールを潰して隙間を封止するために、現像剤補給口１４に下向きのニップ力１４ｄが作用する。プロセスカートリッジ１０を画像形成装置２００の正面側から奥側へ押し込む最後の段階で、現像装置４ａの先端が上へ押し上げられて、現像剤補給装置２０ａの粉体充填部１４ｃに密着する。このとき、現像剤補給口１４に粉体充填部１４ｃからのニップ力１４ｄが作用して、図３に示すように、現像装置４ａの奥側が押し下げられる。
【００３７】
現像剤補給口１４は、現像容器４０の奥側の端部に設けられているため、ニップ力１４ｄは、プロセスカートリッジ１０の奥側と手前側とで不均一に揺動軸１５周りのモーメントを発生してプロセスカートリッジ１０の全体をねじり変形させる。このため、感光ドラム１ａと現像ローラ１７の対向間隔を長手方向の全域にわたって一定に保つことが困難である。
【００３８】
現像剤補給口１４は、プロセスカートリッジ１０の長手方向の一端部に偏って配置されるため、発生したニップ力１４ｄは、現像ローラ１７の両端部にある当接部材（１８：図２）に不均一な圧をかける。その結果、感光ドラム１ａの両端部で当接部材１８の当接圧が不均一になり、両端の当接部材１８の圧縮歪差が現像ギャップのばらつきとなって現像濃度に差が発生する。現像ローラ１７の両端部に配置された一対の当接部材１８の感光ドラム１ａに対する当接圧のバランスが崩れて、感光ドラム１ａの長手方向の両端部で現像ローラ１７との対向間隔に差が生じる。
【００３９】
ここで、ニップ力１４ｄを小さく設定すれば、ニップ力１４ｄの影響を軽減できる。しかし、粉体充填部１４ｃと現像剤補給口１４のニップ力１４ｄが不足すると、粉体充填部１４ｃと現像剤補給口１４の隙間からトナー漏れが発生する。現像剤補給装置２０ａへの接続を前提としたプロセスカートリッジ１０では、トナー漏れ防止のため、粉体充填部１４ｃと現像剤補給口１４との接合部でトナー飛散やトナー漏れが発生しないために、ある程度のニップ力１４ｄが必要である。現像ローラ１７の感光ドラム１ａへの当接圧均一化を図るために、現像剤補給口１４のニップ力１４ｄを小さくしていくと、現像剤補給口１４からのトナー漏れの問題が発生する。したがって、現像剤補給口１４のニップ力の確保と感光ドラム１ａ当接圧の均一化の両立が課題となる。
【００４０】
以下の実施例では、現像剤補給口１４で発生するニップ力が現像ローラ１７と感光ドラム１ａの対向距離に影響しないで済む揺動軸１５の配置構成を提案している。現像剤補給口１４のニップ圧を確保してトナー漏れを確実に阻止すると同時に、現像ローラ１７と感光ドラム１ａの対向距離のばらつきによる画質濃度ムラを改善している。現像剤補給口１４のトナー飛散、漏れ防止効果を犠牲にしないで画質濃度ムラを改善することができるプロセスカートリッジおよび画像形成装置を提供している。
【００４１】
＜実施例１＞
図４は実施例１における揺動軸の可能な配置範囲の説明図である。図５は現像装置に現像剤補給装置を接続した状態の説明図である。図６はプロセスカートリッジの取り付け構造の説明図である。図７は現像ギャップのばらつきと画像濃度の関係の説明図である。
【００４２】
図４に示すように、像担持体支持部の一例であるドラム筐体１２は、像担持体の一例である感光ドラム１ａを回転可能に支持する。間隔規制部材の一例である当接部材１８は、現像ローラ１７の両端部に配置されて感光ドラム１ａと現像ローラ１７との対向間隔を規制する。
【００４３】
現像装置４ａは、現像剤担持体の一例である現像ローラ１７を回転可能に支持する。現像ローラ１７は、現像剤を担持して感光ドラム１ａに供給する。現像剤補給口１４は、現像装置４ａの長手方向の一端側に設けられている。現像剤補給装置２０ａは、現像剤補給口１４に対して加圧を伴って接続されて現像装置４ａに現像剤を補給する。
【００４４】
揺動軸１５は、ドラム筐体１２に対して、感光ドラム１ａと現像ローラ１７が接離する方向へ現像装置４ａを揺動可能に支持する。図３に示すように、付勢部材の一例である揺動付勢ばね１６は、感光ドラム１ａと現像ローラ１７とを当接させる方向へ現像装置４ａを付勢する。
【００４５】
揺動軸１５の軸垂直断面の少なくとも一部が、現像ローラ１７の軸垂直面内における現像剤補給口１４を現像剤補給口１４の加圧方向に投影した領域に位置している。揺動軸１５の中心が、現像剤補給口１４が設けられた面の法線方向に現像剤補給口１４を投影した領域内の一例である範囲Ａ１に設けられている。現像剤補給口１４は、現像装置４ａの上面に水平に配置され、現像剤補給口１４に対する加圧方向は、垂直下向き方向である。
【００４６】
また、揺動軸１５の中心は、現像ローラ１７の軸垂直面内において、現像ローラ１７の中心と感光ドラム１ａの中心とを結ぶ直線Ｌ５よりも高い位置に配置されている。さらに、揺動軸１５の中心は、現像ローラ１７の中心と感光ドラム１ａの中心とを結ぶ直線よりも高い位置に設けられている。現像ローラ１７の中心を通って直線Ｌ５に直角に交差する直線Ｌ３よりも現像剤補給口側に偏らせてある。
【００４７】
揺動軸１５が配置される範囲Ａ１は、現像ローラ１７の中心を通る水平な直線Ｌ４より上の範囲である。感光ドラム１ａの中心と現像ローラ１７の中心を結んだ直線Ｌ５上に揺動軸１５が配置されている場合、揺動軸１５の周りで現像装置４ａを揺動させても、幾何学的に見て、現像ローラ１７は、感光ドラム１ａに対して接離方向へ移動しない。現像装置４ａを揺動軸１５で揺動させて現像ローラ１７を感光ドラム１ａへ確実に当接させるためには、揺動軸１５は、直線Ｌ５に直角で感光ドラム１ａと現像ローラ１７の現像ギャップを通る直線Ｌ６の上に配置することが好ましい。
【００４８】
しかし、実施例１では、直線Ｌ１と直線Ｌ２の間まで揺動軸１５を偏らせている。現像装置４ａの現像剤補給口１４を鉛直方向に投影した直線Ｌ１と直線Ｌ２の間に揺動軸１５が配置されている。直線Ｌ１と直線Ｌ２の間に揺動軸１５を配置して、ニップ力１４ｄが揺動軸１５に向かって作用するようにしている。
【００４９】
図５に示すように、ニップ力１４ｄが揺動軸１５に向かって作用するため、現像剤補給装置２０ａを現像装置４ａに接続した際のニップ力１４ｄは、揺動軸１５周りのモーメントをほとんど発生しなくなる。その結果、現像装置４ａの個体差によって現像剤補給装置２０ａのニップ力１４ｄが相当に大きく違っていても、感光ドラム１ａに対する当接部材（１８：図２）の当接圧が安定する。現像ギャップが精密に再現される。
【００５０】
図６に示すように、プロセスカートリッジ１０が画像形成装置２００の枠体２９に取り付けられる。プロセスカートリッジ１０を機械へ位置決めする場合、感光ドラム１ａの軸受け１３を画像形成装置２００の枠体２９に開いている穴２９ａに挿入する。設置した揺動中心軸（１５：図５）と同軸上に現像容器４０から突起１５ａを設け、プロセスカートリッジ１０の回転規制として画像形成装置２００の枠体２９の穴２９ｂに挿入して位置決めをする。
【００５１】
実施例１では、現像ローラ１７が感光ドラム１ａへ当接する方式を採用した補給系プロセスカートリッジを採用する。そのため、現像装置４ａと現像剤補給装置２０ａの接合部で発生するニップ力１４ｄが、感光ドラム１ａの前側と後側とで、現像ローラ１７に対する対向状態の不均一を発生させる。よって、現像剤補給口１４のニップ力１４ｄの確保とドラム当接圧の均一化を両立させている。
【００５２】
実施例１では、現像剤補給口１４で発生するニップ力１４ｄがドラム当接圧に影響しない構成により、現像剤補給口１４の汚れ防止効果と、画質濃度ムラの改善とを達成できるプロセスカートリッジおよび画像形成装置を実現している。
【００５３】
そのため、揺動軸１５の中心位置を、感光ドラム１ａの中心と現像ローラ１７の中心を結んだ直線Ｌ５より高く、粉体充填部１４ｂと現像剤補給口１４とのニップ境界線より低い位置に配置する。揺動軸１５の中心位置を、現像ローラ１７の中心を通る鉛直方向線と、現像剤補給口１４断面の感光ドラム１ａから最も離れている鉛直線との間に配置する。
【００５４】
＜実施例２＞
図７は実施例２における揺動軸の可能な配置範囲の説明図である。図７に示すように、実施例２では、図４に示す実施例１の範囲から上下にはみ出した範囲に揺動軸１５を配置している。現像装置４ａの現像剤補給口１４を鉛直方向に投影した直線Ｌ１と直線Ｌ２の間に揺動軸１５が配置されている。直線Ｌ１と直線Ｌ２の間に揺動軸１５を配置して、ニップ力１４ｄが破線で示す揺動軸１５の高さで作用させる。
【００５５】
揺動軸１５が配置される範囲Ａ２は、現像ローラ１７の中心と感光ドラム１ａの中心を結ぶ直線Ｌ５より上の範囲であるとともに、現像剤補給装置２０ａの現像剤補給幅１４ｂと重なる範囲である。揺動軸１５を現像剤補給幅１４ｂ内に収めることで、ニップ力１４ｄによる揺動軸１５周りのモーメントを小さくすることができる。範囲Ａ２に配置した場合も、現像剤補給装置２０ａを現像装置４ａに接続した際のニップ力１４ｄは、揺動軸１５周りのモーメントをほとんど発生しなくなる。その結果、現像装置４ａの個体差によって現像剤補給装置２０ａのニップ力１４ｄが相当に大きく違っていても、感光ドラム１ａに対する当接部材（１８：図２）の当接圧が安定する。
【００５６】
＜実施例３＞
図８は実施例３における揺動軸の可能な配置範囲の説明図である。図９は実施例３における現像ギャップと画像濃度の関係の測定結果の説明図である。図８に示すように、実施例３では、現像ローラ１７の軸垂直面内における揺動軸１５の中心は、現像剤補給口１４の中心を通る加圧方向の直線よりも現像剤担持体側に配置されている。実施例１、２よりも、現像ローラ１７側へ揺動軸１５をシフトさせて配置して、現像ローラ１７を感光ドラム１ａに対してより垂直に近い方向に接離させている。ただし、現像剤補給装置２０ａを現像装置４ａに接続した際のニップ力１４ｄが発生する揺動軸１５するモーメントを抑制するために、図４に示す直線Ｌ６よりも大幅に現像剤補給口１４側にシフトさせている。
【００５７】
実施例３では、直線Ｌ５、Ｌ３、Ｌ１、Ｌ７によって囲まれた範囲Ａ３におけるいずれかの位置に現像容器４０が揺動するための揺動軸１５を設ける。直線Ｌ５は、感光ドラム１ａの中心と現像ローラ１７の中心を結ぶ直線である。直線Ｌ３は、現像ローラ１７の中心を通って直線Ｌ５に直角な直線である。直線Ｌ１は、現像剤補給装置２０ａの現像剤補給幅１４ｂを構成する現像ローラ１７から遠い側の直線である。直線Ｌ７は、現像剤補給口１４のニップ平面の直線である。
【００５８】
これに対して、揺動軸１５が領域Ａ３から外れて直線Ｌ１よりも現像ローラ１７から遠い側に配置した場合、ニップ力１４ｄによって、揺動軸１５を中心にして現像容器４０を時計周りに回転させる大きなモーメントが発生する。結果的に、感光ドラム１ａの両端部の当接部材１８の当接圧１８ａの差が大きくなる。大きな差を吸収するためには、揺動付勢ばね１６の付勢力を必要以上に大きくしなければならないため、部品コストや組立性の観点で好ましくない。また、現像ローラ１７の中心を通る直線Ｌ３の右側に配置した場合も感光ドラム１ａの両端部の当接部材１８の当接圧１８ａの差が大きくなる。
【００５９】
実施例３では、現像剤補給口１４に現像剤補給装置２０ａを接続した状態で、現像剤補給装置側における感光ドラム１ａと現像ローラ１７の対向間隔に対する反対側の感光ドラム１ａと現像ローラ１７の対向間隔の比率が、図９に示すように９０％以上である。
【００６０】
図９に示すように、感光ドラム１ａと現像ローラ１７の現像ギャップに応じて画像濃度が変化する。２５５／２５５の最高階調の静電像を現像したとき、定着画像の反射濃度は、１．２０を目標として、そのプラスマイナス０．１を許容範囲としている。多くの場合、この範囲ならば濃度差として認識されないからである。
【００６１】
しかし、現像装置４ａによっては、反射濃度が１．２０プラスマイナス０．１０に収まらない場合がある。その場合は、感光ドラム１ａの長手方向の両端部に当接する当接部材１８の圧縮歪の差によって発生している。
【００６２】
実施例１では、揺動軸１５の配置によって、現像剤補給装置２０ａの反対側の現像ギャップの目標値３３０μｍに対して、現像剤補給装置２０ａ側が３００μｍを割り込むことがなかった。すなわち、現像剤補給装置２０ａのニップ圧１４ｄがどんなに大きな場合でも、現像剤補給装置２０ａに押されて当接圧１８ａが増大する、現像剤補給装置２０ａ側の現像ギャップは目標値の９０％以上を確保していた。
【００６３】
その結果、定着画像の反射濃度のばらつきを、１．２０を中心値として、そのプラスマイナス０．１の許容範囲に収めることができた。目標値３００μｍ以上の現像ギャップを確保して、定着画像の反射濃度のばらつきが最大０．２に抑制されて、出力画像の十分な濃度再現性を確保できた。
【符号の説明】
【００６４】
１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ 感光ドラム、４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ 現像装置
１０ プロセスカートリッジ、１２ ドラム筐体、１３ 軸受け
１４ 現像剤補給口、１４ｂ 現像剤補給幅、１４ｃ 粉体補給部
１４ｄ ニップ力、１５ 揺動軸、１５ａ 突起、１６ 揺動付勢ばね
１７ 現像ローラ、１８ 当接部材、１８ａ 当接圧、４０ 現像容器
４３ 現像スクリュー、４４ 搬送スクリュー、４５ 隔壁
Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４、Ｌ５、Ｌ６、Ｌ７ 直線
Ａ１、Ａ２、Ａ３ 範囲
【技術分野】
【０００１】
本発明は、像担持体に対して現像剤担持体が接離する方向に現像装置が揺動可能に支持され、かつ現像装置の長手方向の一端部に現像剤補給装置が接続される画像形成装置に関し、詳しくは現像剤担持体の軸垂直面内における揺動軸の配置構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
像担持体に形成された静電像を、現像装置が、現像剤担持体に担持させたトナーで現像してトナー像を形成し、像担持体に形成されたトナー像を記録材に転写して加熱加圧することにより、記録材に画像を形成する画像形成装置が広く用いられている。
【０００３】
特許文献１では、選択された現像装置を像担持体に対向させるために、像担持体を回転自在に支持する像担持体支持部に対して、現像装置が回転移動可能に支持されている。
【０００４】
特許文献２では、現像装置の長手方向の両端部を揺動軸で揺動可能に支持している。そして、現像剤担持体の両端部に配置した間隔規制部材を像担持体に当接させて、現像剤担持体の長手方向に沿った像担持体との対向状態を一定に確保している。
【０００５】
また、特許文献２では、帯電装置の長手方向の両端部を揺動軸で揺動可能に支持している。そして、付勢部材のコイルばねが帯電装置を像担持体へ向かって付勢することにより、帯電ローラの長手方向に沿った像担持体との当接状態を一定に確保している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平０７−２９５３８６号公報
【特許文献２】特開２００２−１２３０６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、現像装置では、画像形成の累積に伴って現像装置内のトナーが消費されるため、長手方向の一端に現像剤補給装置を接続して、外部から消費しただけのトナーを補給現像剤として補給する必要がある。このとき、像担持体に対して揺動可能に配置された現像装置では、現像装置に現像剤補給装置を接続することに関して新たな問題が発生することが判明した。
【０００８】
図２を参照して説明すると、現像装置（４ａ）の長手方向の一端に接続される現像剤補給装置（２０ａ）が、現像剤担持体（１７）と像担持体（１ａ）の対向間隔の長手方向のばらつきを発生させる。現像剤担持体（１７）と像担持体（１ａ）の接点を通る直線（Ｌ６）上に揺動軸（１５Ｅ）を配置している場合、現像剤補給装置（２０ａ）を接続した際に現像装置（４ａ）に作用する加圧力が揺動軸（１５Ｅ）周りのモーメントを発生する。このモーメントが、現像装置（４ａ）の長手方向の両端部における現像剤担持体（１７）と像担持体（１ａ）の対向間隔に誤差を発生させる。このため、現像装置（４ａ）に作用する加圧力の大きい画像形成装置では、現像剤担持体（１７）と像担持体（１ａ）の対向間隔のばらつきが大きくなって、現像された出力画像の濃度不良や濃度ムラが発生していた。
【０００９】
本発明は、現像剤補給装置を現像装置に接続した際に作用する加圧力が現像剤担持体と像担持体の対向間隔の長手方向の誤差に影響しにくく、出力画像の濃度不良や濃度ムラが発生しないで済む画像形成装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の画像形成装置は、像担持体を回転可能に支持する像担持体支持部と、現像剤を担持して前記像担持体に供給する現像剤担持体を回転可能に支持する現像装置と、前記像担持体支持部に対して、前記像担持体と前記現像剤担持体が接離する方向へ前記現像装置を揺動可能に支持する揺動軸と、前記像担持体と前記現像剤担持体とを当接させる方向へ前記現像装置を付勢する付勢部材と、前記現像装置の長手方向の一端側に設けられた現像剤補給口と、前記現像剤補給口に対して加圧を伴って接続されて前記現像装置に現像剤を補給する現像剤補給装置とを備え、前記揺動軸の軸垂直断面の少なくとも一部が、前記現像剤担持体の軸垂直面内における前記現像剤補給口を前記現像装置と前記現像剤補給口の加圧方向に投影した領域に位置している。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の画像形成装置では、現像装置の揺動軸が、現像剤補給装置と現像装置の接続に伴って現像装置に作用する加圧力が揺動軸周りのモーメントを発生しにくい位置を選択して揺動軸を配置している。このため、現像剤補給口に対して作用する加圧力の範囲から外れない位置に揺動軸を配置している。
【００１２】
したがって、現像剤補給装置を現像装置に接続した際に作用する加圧力が現像装置を傾かせたり、ねじり変形させたりしにくい。このため、現像剤補給装置の接続が現像剤担持体と像担持体の対向間隔の長手方向の誤差に影響しにくく、対向間隔の誤差に起因する出力画像の濃度不良や濃度ムラが発生しないで済む。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】画像形成装置の構成の説明図である。
【図２】現像装置の内部構造の説明図である。
【図３】プロセスカートリッジの外観の斜視図である。
【図４】実施例１における揺動軸の可能な配置範囲の説明図である。
【図５】現像装置に現像剤補給装置を接続した状態の説明図である。
【図６】プロセスカートリッジの取り付け構造の説明図である。
【図７】現像ギャップのばらつきと画像濃度の関係の説明図である。
【図８】実施例３における揺動軸の可能な配置範囲の説明図である。
【図９】実施例３における現像ギャップと画像濃度の関係の測定結果の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。本発明は、像担持体に対して現像装置を揺動可能に支持する揺動軸が、従来の常識的な位置よりも現像剤補給装置側に偏らせて配置される限りにおいて、実施形態の構成の一部または全部を、その代替的な構成で置き換えた別の実施形態でも実施できる。
【００１５】
従って、画像形成装置は、フルカラー／モノクロ、カラー１ドラム型、一成分現像剤／二成分現像剤、直接転写方式／記録材搬送方式／中間転写方式、帯電方式、露光方式、感光体種類等によらず実施できる。本実施形態では、トナー像の形成／転写に係る主要部のみを説明するが、本発明は、必要な機器、装備、筐体構造を加えて、プリンタ、各種印刷機、複写機、ＦＡＸ、複合機等、種々の用途で実施できる。
【００１６】
＜画像形成装置＞
図１は画像形成装置の構成の説明図である。図１に示すように、画像形成装置２００は、中間転写ベルト７の下向き面に沿って画像形成部Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄを配列したタンデム型中間転写方式のフルカラープリンタである。
【００１７】
画像形成部Ｐａでは、感光ドラム１ａにイエロートナー像が形成されて中間転写ベルト７に転写される。画像形成部Ｐｂでは、感光ドラム１ｂにマゼンタトナー像が形成されて中間転写ベルト７に転写される。画像形成部Ｐｃ、Ｐｄでは、それぞれ感光ドラム１ｃ、１ｄにシアントナー像、ブラックトナー像が形成されて中間転写ベルト７に転写される。
【００１８】
中間転写ベルト７に転写された四色のトナー像は、二次転写部Ｔ２へ搬送されて記録材Ｐへ一括二次転写される。分離ローラ６１は、記録材カセット６０から引き出した記録材Ｐを１枚ずつに分離して、レジストローラ６２へ送り出す。レジストローラ６２は、停止状態で記録材Ｐを受け入れて待機させ、中間転写ベルト７のトナー像にタイミングを合わせて記録材Ｐを二次転写部Ｔ２へ送り込む。中間転写ベルト７に担持されたトナー像は、二次転写部Ｔ２を一体に挟持搬送される記録材Ｐへ二次転写される。
【００１９】
四色のトナー像を二次転写された記録材Ｐは、定着装置６５の加熱ニップで加熱加圧を受けて表面にトナー像を定着された後に、排出ローラ６４を通じてトレイ６３へ排出される。ベルトクリーニング装置６６は、中間転写ベルト７にクリーニングブレードを摺擦させて、二次転写部Ｔ２を通過した中間転写ベルト７の表面に付着した転写残トナーを除去する。
【００２０】
画像形成部Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄは、現像装置４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄで用いるトナーの色がイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックと異なる以外は、ほぼ同一に構成される。以下では、画像形成部Ｐａについて説明し、他の画像形成部Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄについては、説明中の符号末尾のａを、ｂ、ｃ、ｄに読み替えて説明されるものとする。
【００２１】
画像形成部Ｐａは、感光ドラム１ａを囲んで、帯電ローラ２ａ、露光装置３ａ、現像装置４ａ、転写ローラ５ａ、ドラムクリーニング装置６ａを配置している。感光ドラム１ａは、アルミニウム製シリンダの外周面に感光層が形成されており、所定のプロセススピードで回転する。
【００２２】
帯電ローラ２ａは、感光ドラム１ａを一様な負極性の電位に帯電させる。露光装置３は、イエローの分解色画像を展開した走査線画像データをＯＮ−ＯＦＦ変調したレーザービームを回転ミラーで走査して、帯電した感光ドラム１ａの表面に画像の静電像を書き込む。現像装置４ａは、トナーを感光ドラム１ａに供給して静電像をトナー像に現像する。
【００２３】
転写ローラ５ａは、中間転写ベルト７を押圧して、感光ドラム１ａと中間転写ベルト７との間に一次転写部Ｔ１ａを形成する。転写ローラ５ａに直流電圧が印加されることにより、感光ドラム１ａに担持されたトナー像が、一次転写部Ｔ１ａを通過する中間転写ベルト７へ一次転写される。ドラムクリーニング装置６ａは、感光ドラム１ａにクリーニングブレードを摺擦させて、一次転写部Ｔ１ａを通過した感光ドラム１ａの表面に付着した転写残トナーを除去する。
【００２４】
中間転写ベルト７は、テンションローラ１７、二次転写対向ローラを兼ねた駆動ローラ８、及び張架ローラ１８に掛け渡して支持され、駆動ローラ８に駆動されて矢印Ｒ７方向に回転する。
【００２５】
二次転写部Ｔ２は、駆動ローラ８に内側面を支持された中間転写ベルト７に二次転写ローラ９を当接して構成される。
【００２６】
現像装置４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄの上方に、トナーボトルＴａ、Ｔｂ、Ｔｃ、Ｔｄが配置される。トナーボトルＴａ、Ｔｂ、Ｔｃ、Ｔｄから取り出された補給用現像剤は、現像剤補給装置２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄによって、それぞれ現像装置４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄに補給される。画像形成によって現像装置４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄで消費された量のトナーが、それぞれトナーボトルＴａ、Ｔｂ、Ｔｃ、Ｔｄから補給されることで、現像装置４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ内のトナー現像剤の状態が一定に保たれる。
【００２７】
＜現像装置＞
図２は現像装置の内部構造の説明図である。図３はプロセスカートリッジの外観の斜視図である。
【００２８】
図２に示すように、現像装置４ａは、現像容器４０に貯留した現像剤を帯電させて、現像ローラ１７に担持させて、感光ドラム１ａの静電像を現像する。現像容器４０には、トナー（非磁性）とキャリア（磁性）からなる二成分現像剤が充填されている。
【００２９】
現像容器４０内は、隔壁４５によって現像室４１と攪拌室４２とに区画され、現像室４１と攪拌室４２は、隔壁４５の両端部に設けた不図示の開口部で連通して、現像剤の循環路を形成している。現像室４１に配設された現像スクリュー４３と、攪拌室４２に配置された攪拌スクリュー４４によって、現像剤が搬送されて現像容器４０内を循環する過程で、トナーとキャリアが相互に摩擦して帯電する。
【００３０】
現像ローラ１７の内部には、不図示のマグネットローラが非回転に設置され、マグネットローラの磁力がキャリアを磁気的に拘束して、現像ローラ１７の表面に現像剤を担持させる。直流電圧に交流電圧を重畳した振動電圧を現像ローラ１７に印加することによって、現像剤中のトナーだけが感光ドラム１ａへ移転する。
【００３１】
図３に示すように、感光ドラム１ａ及び現像装置４ａは、その他のプロセス手段を含めて一体的にカートリッジ化され、画像形成装置（２００：図１）の本体筐体に着脱可能なプロセスカートリッジ１０に組み立てられている。プロセスカートリッジ１０は、感光ドラム１ａと現像ローラ（１７：図２）が対になって、タンデム方式で使用される一体構成式プロセスカートリッジである。プロセスカートリッジ１０では、感光ドラム１ａと現像ローラ１７が常に当接した状態でよく、離間する必要はない。しかし、現像濃度を等しくするためには、感光ドラム１ａと現像ローラ１７の現像ギャップが長手方向に沿った各位置で等しい必要がある。従来の感光ドラム１ａと現像ローラ１７の現像ギャップの一般的な構成は、両者の回転軸を共通の部材に固定するものであったため、現像ギャップの精度が低かった。
【００３２】
画像形成装置２００では、現像装置４ａの長手方向の両端部に揺動軸１５を設けて現像装置４ａをプロセスカートリッジ１０に対して揺動可能に支持させている。そして、現像ローラ１７の回転軸の両端に感光ドラム１ａの周面に対する当接部材を配置して、当接部材の先端部を感光ドラム１ａへ当接させる。最近では、感光ドラム１ａの精度と色ずれの観点からこの方式が一般的となっている。
【００３３】
プロセスカートリッジ１０の主な構成部品としては、現像容器４０、感光ドラム１ａ、ドラム筐体１２、軸受け１３を掲げることができる。感光ドラム１ａは、軸受け１３を介してドラム筐体１２に保持されている。現像容器４０は、揺動軸１５を中心として、ドラム筐体１２に対して揺動可能に保持されている。
【００３４】
現像容器４０は、揺動付勢ばね１６によって、感光ドラム１ａへ向かってばね付勢されている。現像容器４０は、揺動付勢ばね１６のばね付勢力によって、揺動軸１５を中心にして付勢されることにより、現像ローラ１７を感光ドラム１ａに位置決める。
【００３５】
図２に示すように、現像容器４０に保持された現像ローラ１７の回転軸の両端に、当接部材１８がそれぞれ配置される。当接部材１８は、円弧状の先端部を感光ドラム１ａに当接させて、現像ローラ１７と感光ドラム１ａの対向距離を規制する。当接部材１８の先端部が感光ドラム１ａに接触することで、現像ローラ１７と感光ドラム１ａとの間に現像ギャップが形成される。現像ローラ１７が所定の間隔（ＳＤギャップ）を隔てて感光ドラム１ａに対向する。現像ローラ１７と感光ドラム１ａの現像ギャップは、画像の濃度に感度があるパラメータであるため、長手方向のどの位置でも現像ギャップの値が一定であることが望ましい。
【００３６】
しかし、現像装置４ａの長手方向の一端部に現像剤補給装置２０ａを接続すると、現像剤補給口１４に配置されたスポンジシールを潰して隙間を封止するために、現像剤補給口１４に下向きのニップ力１４ｄが作用する。プロセスカートリッジ１０を画像形成装置２００の正面側から奥側へ押し込む最後の段階で、現像装置４ａの先端が上へ押し上げられて、現像剤補給装置２０ａの粉体充填部１４ｃに密着する。このとき、現像剤補給口１４に粉体充填部１４ｃからのニップ力１４ｄが作用して、図３に示すように、現像装置４ａの奥側が押し下げられる。
【００３７】
現像剤補給口１４は、現像容器４０の奥側の端部に設けられているため、ニップ力１４ｄは、プロセスカートリッジ１０の奥側と手前側とで不均一に揺動軸１５周りのモーメントを発生してプロセスカートリッジ１０の全体をねじり変形させる。このため、感光ドラム１ａと現像ローラ１７の対向間隔を長手方向の全域にわたって一定に保つことが困難である。
【００３８】
現像剤補給口１４は、プロセスカートリッジ１０の長手方向の一端部に偏って配置されるため、発生したニップ力１４ｄは、現像ローラ１７の両端部にある当接部材（１８：図２）に不均一な圧をかける。その結果、感光ドラム１ａの両端部で当接部材１８の当接圧が不均一になり、両端の当接部材１８の圧縮歪差が現像ギャップのばらつきとなって現像濃度に差が発生する。現像ローラ１７の両端部に配置された一対の当接部材１８の感光ドラム１ａに対する当接圧のバランスが崩れて、感光ドラム１ａの長手方向の両端部で現像ローラ１７との対向間隔に差が生じる。
【００３９】
ここで、ニップ力１４ｄを小さく設定すれば、ニップ力１４ｄの影響を軽減できる。しかし、粉体充填部１４ｃと現像剤補給口１４のニップ力１４ｄが不足すると、粉体充填部１４ｃと現像剤補給口１４の隙間からトナー漏れが発生する。現像剤補給装置２０ａへの接続を前提としたプロセスカートリッジ１０では、トナー漏れ防止のため、粉体充填部１４ｃと現像剤補給口１４との接合部でトナー飛散やトナー漏れが発生しないために、ある程度のニップ力１４ｄが必要である。現像ローラ１７の感光ドラム１ａへの当接圧均一化を図るために、現像剤補給口１４のニップ力１４ｄを小さくしていくと、現像剤補給口１４からのトナー漏れの問題が発生する。したがって、現像剤補給口１４のニップ力の確保と感光ドラム１ａ当接圧の均一化の両立が課題となる。
【００４０】
以下の実施例では、現像剤補給口１４で発生するニップ力が現像ローラ１７と感光ドラム１ａの対向距離に影響しないで済む揺動軸１５の配置構成を提案している。現像剤補給口１４のニップ圧を確保してトナー漏れを確実に阻止すると同時に、現像ローラ１７と感光ドラム１ａの対向距離のばらつきによる画質濃度ムラを改善している。現像剤補給口１４のトナー飛散、漏れ防止効果を犠牲にしないで画質濃度ムラを改善することができるプロセスカートリッジおよび画像形成装置を提供している。
【００４１】
＜実施例１＞
図４は実施例１における揺動軸の可能な配置範囲の説明図である。図５は現像装置に現像剤補給装置を接続した状態の説明図である。図６はプロセスカートリッジの取り付け構造の説明図である。図７は現像ギャップのばらつきと画像濃度の関係の説明図である。
【００４２】
図４に示すように、像担持体支持部の一例であるドラム筐体１２は、像担持体の一例である感光ドラム１ａを回転可能に支持する。間隔規制部材の一例である当接部材１８は、現像ローラ１７の両端部に配置されて感光ドラム１ａと現像ローラ１７との対向間隔を規制する。
【００４３】
現像装置４ａは、現像剤担持体の一例である現像ローラ１７を回転可能に支持する。現像ローラ１７は、現像剤を担持して感光ドラム１ａに供給する。現像剤補給口１４は、現像装置４ａの長手方向の一端側に設けられている。現像剤補給装置２０ａは、現像剤補給口１４に対して加圧を伴って接続されて現像装置４ａに現像剤を補給する。
【００４４】
揺動軸１５は、ドラム筐体１２に対して、感光ドラム１ａと現像ローラ１７が接離する方向へ現像装置４ａを揺動可能に支持する。図３に示すように、付勢部材の一例である揺動付勢ばね１６は、感光ドラム１ａと現像ローラ１７とを当接させる方向へ現像装置４ａを付勢する。
【００４５】
揺動軸１５の軸垂直断面の少なくとも一部が、現像ローラ１７の軸垂直面内における現像剤補給口１４を現像剤補給口１４の加圧方向に投影した領域に位置している。揺動軸１５の中心が、現像剤補給口１４が設けられた面の法線方向に現像剤補給口１４を投影した領域内の一例である範囲Ａ１に設けられている。現像剤補給口１４は、現像装置４ａの上面に水平に配置され、現像剤補給口１４に対する加圧方向は、垂直下向き方向である。
【００４６】
また、揺動軸１５の中心は、現像ローラ１７の軸垂直面内において、現像ローラ１７の中心と感光ドラム１ａの中心とを結ぶ直線Ｌ５よりも高い位置に配置されている。さらに、揺動軸１５の中心は、現像ローラ１７の中心と感光ドラム１ａの中心とを結ぶ直線よりも高い位置に設けられている。現像ローラ１７の中心を通って直線Ｌ５に直角に交差する直線Ｌ３よりも現像剤補給口側に偏らせてある。
【００４７】
揺動軸１５が配置される範囲Ａ１は、現像ローラ１７の中心を通る水平な直線Ｌ４より上の範囲である。感光ドラム１ａの中心と現像ローラ１７の中心を結んだ直線Ｌ５上に揺動軸１５が配置されている場合、揺動軸１５の周りで現像装置４ａを揺動させても、幾何学的に見て、現像ローラ１７は、感光ドラム１ａに対して接離方向へ移動しない。現像装置４ａを揺動軸１５で揺動させて現像ローラ１７を感光ドラム１ａへ確実に当接させるためには、揺動軸１５は、直線Ｌ５に直角で感光ドラム１ａと現像ローラ１７の現像ギャップを通る直線Ｌ６の上に配置することが好ましい。
【００４８】
しかし、実施例１では、直線Ｌ１と直線Ｌ２の間まで揺動軸１５を偏らせている。現像装置４ａの現像剤補給口１４を鉛直方向に投影した直線Ｌ１と直線Ｌ２の間に揺動軸１５が配置されている。直線Ｌ１と直線Ｌ２の間に揺動軸１５を配置して、ニップ力１４ｄが揺動軸１５に向かって作用するようにしている。
【００４９】
図５に示すように、ニップ力１４ｄが揺動軸１５に向かって作用するため、現像剤補給装置２０ａを現像装置４ａに接続した際のニップ力１４ｄは、揺動軸１５周りのモーメントをほとんど発生しなくなる。その結果、現像装置４ａの個体差によって現像剤補給装置２０ａのニップ力１４ｄが相当に大きく違っていても、感光ドラム１ａに対する当接部材（１８：図２）の当接圧が安定する。現像ギャップが精密に再現される。
【００５０】
図６に示すように、プロセスカートリッジ１０が画像形成装置２００の枠体２９に取り付けられる。プロセスカートリッジ１０を機械へ位置決めする場合、感光ドラム１ａの軸受け１３を画像形成装置２００の枠体２９に開いている穴２９ａに挿入する。設置した揺動中心軸（１５：図５）と同軸上に現像容器４０から突起１５ａを設け、プロセスカートリッジ１０の回転規制として画像形成装置２００の枠体２９の穴２９ｂに挿入して位置決めをする。
【００５１】
実施例１では、現像ローラ１７が感光ドラム１ａへ当接する方式を採用した補給系プロセスカートリッジを採用する。そのため、現像装置４ａと現像剤補給装置２０ａの接合部で発生するニップ力１４ｄが、感光ドラム１ａの前側と後側とで、現像ローラ１７に対する対向状態の不均一を発生させる。よって、現像剤補給口１４のニップ力１４ｄの確保とドラム当接圧の均一化を両立させている。
【００５２】
実施例１では、現像剤補給口１４で発生するニップ力１４ｄがドラム当接圧に影響しない構成により、現像剤補給口１４の汚れ防止効果と、画質濃度ムラの改善とを達成できるプロセスカートリッジおよび画像形成装置を実現している。
【００５３】
そのため、揺動軸１５の中心位置を、感光ドラム１ａの中心と現像ローラ１７の中心を結んだ直線Ｌ５より高く、粉体充填部１４ｂと現像剤補給口１４とのニップ境界線より低い位置に配置する。揺動軸１５の中心位置を、現像ローラ１７の中心を通る鉛直方向線と、現像剤補給口１４断面の感光ドラム１ａから最も離れている鉛直線との間に配置する。
【００５４】
＜実施例２＞
図７は実施例２における揺動軸の可能な配置範囲の説明図である。図７に示すように、実施例２では、図４に示す実施例１の範囲から上下にはみ出した範囲に揺動軸１５を配置している。現像装置４ａの現像剤補給口１４を鉛直方向に投影した直線Ｌ１と直線Ｌ２の間に揺動軸１５が配置されている。直線Ｌ１と直線Ｌ２の間に揺動軸１５を配置して、ニップ力１４ｄが破線で示す揺動軸１５の高さで作用させる。
【００５５】
揺動軸１５が配置される範囲Ａ２は、現像ローラ１７の中心と感光ドラム１ａの中心を結ぶ直線Ｌ５より上の範囲であるとともに、現像剤補給装置２０ａの現像剤補給幅１４ｂと重なる範囲である。揺動軸１５を現像剤補給幅１４ｂ内に収めることで、ニップ力１４ｄによる揺動軸１５周りのモーメントを小さくすることができる。範囲Ａ２に配置した場合も、現像剤補給装置２０ａを現像装置４ａに接続した際のニップ力１４ｄは、揺動軸１５周りのモーメントをほとんど発生しなくなる。その結果、現像装置４ａの個体差によって現像剤補給装置２０ａのニップ力１４ｄが相当に大きく違っていても、感光ドラム１ａに対する当接部材（１８：図２）の当接圧が安定する。
【００５６】
＜実施例３＞
図８は実施例３における揺動軸の可能な配置範囲の説明図である。図９は実施例３における現像ギャップと画像濃度の関係の測定結果の説明図である。図８に示すように、実施例３では、現像ローラ１７の軸垂直面内における揺動軸１５の中心は、現像剤補給口１４の中心を通る加圧方向の直線よりも現像剤担持体側に配置されている。実施例１、２よりも、現像ローラ１７側へ揺動軸１５をシフトさせて配置して、現像ローラ１７を感光ドラム１ａに対してより垂直に近い方向に接離させている。ただし、現像剤補給装置２０ａを現像装置４ａに接続した際のニップ力１４ｄが発生する揺動軸１５するモーメントを抑制するために、図４に示す直線Ｌ６よりも大幅に現像剤補給口１４側にシフトさせている。
【００５７】
実施例３では、直線Ｌ５、Ｌ３、Ｌ１、Ｌ７によって囲まれた範囲Ａ３におけるいずれかの位置に現像容器４０が揺動するための揺動軸１５を設ける。直線Ｌ５は、感光ドラム１ａの中心と現像ローラ１７の中心を結ぶ直線である。直線Ｌ３は、現像ローラ１７の中心を通って直線Ｌ５に直角な直線である。直線Ｌ１は、現像剤補給装置２０ａの現像剤補給幅１４ｂを構成する現像ローラ１７から遠い側の直線である。直線Ｌ７は、現像剤補給口１４のニップ平面の直線である。
【００５８】
これに対して、揺動軸１５が領域Ａ３から外れて直線Ｌ１よりも現像ローラ１７から遠い側に配置した場合、ニップ力１４ｄによって、揺動軸１５を中心にして現像容器４０を時計周りに回転させる大きなモーメントが発生する。結果的に、感光ドラム１ａの両端部の当接部材１８の当接圧１８ａの差が大きくなる。大きな差を吸収するためには、揺動付勢ばね１６の付勢力を必要以上に大きくしなければならないため、部品コストや組立性の観点で好ましくない。また、現像ローラ１７の中心を通る直線Ｌ３の右側に配置した場合も感光ドラム１ａの両端部の当接部材１８の当接圧１８ａの差が大きくなる。
【００５９】
実施例３では、現像剤補給口１４に現像剤補給装置２０ａを接続した状態で、現像剤補給装置側における感光ドラム１ａと現像ローラ１７の対向間隔に対する反対側の感光ドラム１ａと現像ローラ１７の対向間隔の比率が、図９に示すように９０％以上である。
【００６０】
図９に示すように、感光ドラム１ａと現像ローラ１７の現像ギャップに応じて画像濃度が変化する。２５５／２５５の最高階調の静電像を現像したとき、定着画像の反射濃度は、１．２０を目標として、そのプラスマイナス０．１を許容範囲としている。多くの場合、この範囲ならば濃度差として認識されないからである。
【００６１】
しかし、現像装置４ａによっては、反射濃度が１．２０プラスマイナス０．１０に収まらない場合がある。その場合は、感光ドラム１ａの長手方向の両端部に当接する当接部材１８の圧縮歪の差によって発生している。
【００６２】
実施例１では、揺動軸１５の配置によって、現像剤補給装置２０ａの反対側の現像ギャップの目標値３３０μｍに対して、現像剤補給装置２０ａ側が３００μｍを割り込むことがなかった。すなわち、現像剤補給装置２０ａのニップ圧１４ｄがどんなに大きな場合でも、現像剤補給装置２０ａに押されて当接圧１８ａが増大する、現像剤補給装置２０ａ側の現像ギャップは目標値の９０％以上を確保していた。
【００６３】
その結果、定着画像の反射濃度のばらつきを、１．２０を中心値として、そのプラスマイナス０．１の許容範囲に収めることができた。目標値３００μｍ以上の現像ギャップを確保して、定着画像の反射濃度のばらつきが最大０．２に抑制されて、出力画像の十分な濃度再現性を確保できた。
【符号の説明】
【００６４】
１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ 感光ドラム、４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ 現像装置
１０ プロセスカートリッジ、１２ ドラム筐体、１３ 軸受け
１４ 現像剤補給口、１４ｂ 現像剤補給幅、１４ｃ 粉体補給部
１４ｄ ニップ力、１５ 揺動軸、１５ａ 突起、１６ 揺動付勢ばね
１７ 現像ローラ、１８ 当接部材、１８ａ 当接圧、４０ 現像容器
４３ 現像スクリュー、４４ 搬送スクリュー、４５ 隔壁
Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４、Ｌ５、Ｌ６、Ｌ７ 直線
Ａ１、Ａ２、Ａ３ 範囲
【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体を回転可能に支持する像担持体支持部と、
現像剤を担持して前記像担持体に供給する現像剤担持体を回転可能に支持する現像装置と、
前記像担持体支持部に対して、前記像担持体と前記現像剤担持体が接離する方向へ前記現像装置を揺動可能に支持する揺動軸と、
前記像担持体と前記現像剤担持体とを当接させる方向へ前記現像装置を付勢する付勢部材と、
前記現像装置の長手方向の一端側に設けられた現像剤補給口と、
前記現像剤補給口に対して加圧を伴って接続されて前記現像装置に現像剤を補給する現像剤補給装置と、を備え、
前記揺動軸の軸垂直断面の少なくとも一部が、前記現像剤担持体の軸垂直面内における前記現像剤補給口を前記現像装置と前記現像剤補給口の加圧方向に投影した領域に位置していることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記現像剤担持体の軸垂直面内における前記揺動軸の中心は、前記現像剤補給口の中心を通る前記加圧方向の直線よりも前記現像剤担持体側に配置されていることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記現像剤補給口は、前記現像装置の上面に水平に配置され、前記加圧方向は、垂直下向き方向であることを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記現像剤担持体の両端部に配置されて前記像担持体と前記現像剤担持体との対向間隔を規制する間隔規制部材を備え、
前記現像剤補給口に前記現像剤補給装置を接続した状態で、前記現像剤補給装置側における前記像担持体と前記現像剤担持体の対向間隔に対する反対側の前記像担持体と前記現像剤担持体の対向間隔の比率が９０％以上であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項１】
像担持体を回転可能に支持する像担持体支持部と、
現像剤を担持して前記像担持体に供給する現像剤担持体を回転可能に支持する現像装置と、
前記像担持体支持部に対して、前記像担持体と前記現像剤担持体が接離する方向へ前記現像装置を揺動可能に支持する揺動軸と、
前記像担持体と前記現像剤担持体とを当接させる方向へ前記現像装置を付勢する付勢部材と、
前記現像装置の長手方向の一端側に設けられた現像剤補給口と、
前記現像剤補給口に対して加圧を伴って接続されて前記現像装置に現像剤を補給する現像剤補給装置と、を備え、
前記揺動軸の軸垂直断面の少なくとも一部が、前記現像剤担持体の軸垂直面内における前記現像剤補給口を前記現像装置と前記現像剤補給口の加圧方向に投影した領域に位置していることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記現像剤担持体の軸垂直面内における前記揺動軸の中心は、前記現像剤補給口の中心を通る前記加圧方向の直線よりも前記現像剤担持体側に配置されていることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記現像剤補給口は、前記現像装置の上面に水平に配置され、前記加圧方向は、垂直下向き方向であることを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記現像剤担持体の両端部に配置されて前記像担持体と前記現像剤担持体との対向間隔を規制する間隔規制部材を備え、
前記現像剤補給口に前記現像剤補給装置を接続した状態で、前記現像剤補給装置側における前記像担持体と前記現像剤担持体の対向間隔に対する反対側の前記像担持体と前記現像剤担持体の対向間隔の比率が９０％以上であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１３−３３１６（Ｐ２０１３−３３１６Ａ）
【公開日】平成２５年１月７日（２０１３．１．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１３３５６９（Ｐ２０１１−１３３５６９）
【出願日】平成２３年６月１５日（２０１１．６．１５）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年１月７日（２０１３．１．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月１５日（２０１１．６．１５）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
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