(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
微小着色粉体であるトナーと、トナー担持体と、前記トナー担持体上に圧接し前記トナーを摩擦帯電するとともに前記トナー担持体上にトナー薄層を形成するトナー層厚規制部材と、ハウジングとを有し、前記トナー薄層の形成されたトナー担持体を回動し、静電潜像の形成された潜像保持手段の対向する位置へトナー薄層を搬送して前記静電潜像を可視化する現像装置において、前記ハウジングの上ケースに設けられた上部カバーには、凹部を設け、前記凹部の溝には穴部を設け、前記穴部の上部には空気および前記トナーを通過させるフィルターを設け、前記凹部上面と面一に前記凹部の溝を塞ぐように複数個のリブを設け、前記リブには切り欠き部を設け、前記上部カバーには前記フィルターを通過した前記トナーを蓄積する蓄積部を設け、前記凹部の長手方向の片端或いは両端以外を被うシールを設けたことを特徴とする現像装置。
【請求項２】
請求項１において、前記穴部を複数個設けたことを特徴とする現像装置。
【請求項３】
請求項１において、前記切り欠き部は相対する前記リブと千鳥に配置されて構成していることを特徴とする現像装置。
【請求項４】
請求項１において、前記トナー担持体と、前記トナー層厚規制部材とを支持部材により一体化したトナー担持体ユニットが、前記ハウジングから着脱可能であることを特徴とする現像装置。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１項記載の現像装置を備えたカラー画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、トナー担持体上に供給されたトナーをトナー層厚規制部材により所定厚さの現像剤層として、感光体上の静電潜像を可視化するための現像装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の装置は、一般には現像装置のハウジングにトナー担持体を回転自在に支承し、このハウジングに取り付けたトナー層厚規制部材の保持部材にトナー層厚規制部材を取り付けトナー層厚規制部材をトナー担持体に対向させ、そのトナー層厚規制部材によりトナー担持体にトナー薄層を形成する様構成した現像装置が知られている。
【０００３】
尚、トナー層厚規制部材は板状のゴム保持板の先端にゴム板等の摩擦規制材が取り付けられそのゴム保持板がトナー層厚規制部材の保持部材に取り付けられて摩擦規制材がトナー担持体に接触するようトナー層厚規制部材の保持部材がハウジングのネジ穴にネジ固定され取り付けられている。
【０００４】
また、特開平1−309080 号公報記載のようにハウジングにトナー担持体を支軸で回転自在に支承し、この支軸を基準としトナー層厚規制部材を位置決めする構成が開示されている。また、特開昭55−89869 号公報記載のようにトナー担持体と現像剤層厚規制手段を連結支持する手段を設け、それらの線膨張係数を規定し位置決め精度を向上させる等の構成が開示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来技術は、トナー担持体とトナー層厚規制部材を正確に位置決めし薄層を均一に形成する目的でいろいろな工夫がなされ、かつ、現像器ケースからのトナー漏れに対してもいろいろと工夫がなされているが、近年高画質，高精細化のため更なる画質の均一性が求められている。
【０００６】
そのためには、トナー担持体とトナー層厚規制部材の性能向上，トナー漏れに対して更なる向上が要求される。
【０００７】
従来技術は、トナー担持体とトナー層厚規制部材が、支持板等を設けてハウジングに固定されて最終形態を形成している。
【０００８】
また、現像装置は微粉体であるトナーがハウジング内に封入されており、トナーのハウジング外部への漏れ防止のため、ハウジングの上部ケースと下部ケースを密着して構成させる必要があるため、上部ケースと下部ケースを超音波溶着により接着して構成したり、パッキンを用いて上部ケースと下部ケースをねじ止めしたりして、上部ケースと下部ケースの気密性を保っている。
【０００９】
このような場合、トナー担持体とトナー層厚規制部材が、支持板等を設けてハウジングに固定されている部分は、開口部となっているため、例えば、上部ケースを上から押した場合などケースが変形し、ケースが変形した容積分が負圧となり、トナー担持体とトナー層厚規制部材が、支持板等を設けてハウジングに固定されている開口部分より、空気と共にトナーが飛散し、現像装置をカラー画像形成装置に取付ける場合や取外す場合など、トナーがこぼれる場合があった。
【００１０】
本発明の目的は、トナー担持体上に所定厚さで、均一なトナー薄層を長期にわたり安定して形成可能な構成を提供するとともに、現像装置の取扱い時に、簡単な構成でトナーの飛散を防止した、現像装置を提供することにある。
【００１１】
上記目的を達成するために、微小着色粉体であるトナーと、トナー担持体と、前記トナー担持体上に圧接し前記トナーを摩擦帯電するとともに前記トナー担持体上にトナー薄層を形成するトナー層厚規制部材と、ハウジングとを有し、前記トナー薄層の形成されたトナー担持体を回動し、静電潜像の形成された潜像保持手段の対向する位置へトナー薄層を搬送して前記静電潜像を可視化する現像装置において、前記ハウジングの上ケースに設けられた上部カバーには、凹部を設け、前記凹部の溝には穴部を設け、前記穴部の上部には空気および前記トナーを通過させるフィルターを設け、前記凹部上面と面一に前記凹部の溝を塞ぐように複数個のリブを設け、前記リブには切り欠き部を設け、前記上部カバーには前記フィルターを通過した前記トナーを蓄積する蓄積部を設け、前記凹部の長手方向の片端或いは両端以外を被うシールを設けた。
【００１２】
また、前記トナー担持体と、前記トナー層厚規制部材とを支持部材により一体化したトナー担持体ユニットが、前記ハウジングから着脱可能に構成した。
【００１３】
つまり、上部カバーには、前記凹部を被うようにシールを設け、このシールを凹部の長手方向対して、片側或いは両側より小さく構成した。
【００１４】
このように、上部ケースを上から押した場合は、ハウジング内部の空気が穴部より、フィルターを通過して凹部に流れ出る。この時、空気が凹部に設けられたリブに当たるため、空気と共に流れ出たトナーもリブに当たり、リブの下部に溜まる。よって、空気の流路を狭めて、その直後に膨張室を設け、あるいはこれらをいくつか連ねた構造を設けることにより、ラビリンス効果により、トナーの飛散を防止することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施例を図１〜図５により説明する。
【００１６】
図４は本発明による小型カラー画像形成装置の断面図である。
【００１７】
このカラー画像形成装置は機枠体（外枠）１によって構成される本体内に潜像保持手段である感光ベルト２が垂直方向に長く設置され、感光ベルト２を境にして図中左側に中間転写体である転写ドラム６，転写装置１２，記録媒体の供給装置１０，定着器１４が配置され、図中右側には４色の異なる色のトナーを充填された現像装置３０Ｙ，３０Ｍ，３０Ｃ，３０Ｋが配置される。
【００１８】
現像装置３０Ｙの下部には感光ベルト２に潜像を形成するための露光装置４が配置され、さらにその下には記録媒体を溜めておく給紙カセット９が配置される。転写ドラム６周辺には転写装置１２，記録媒体剥離装置１３，中間転写体清掃装置１６が配置され、感光ベルト２周辺には帯電装置３，残像除去装置７，感光体清掃装置８が配置される。
【００１９】
潜像保持手段である感光ベルト２は図示しない駆動装置により矢印２１ａの方向に駆動される。
【００２０】
そして、まず最初に、駆動される感光ベルト２表面の感光層が帯電装置３によって一様に帯電される。
【００２１】
次に、露光装置４によりパソコン，イメージスキャナ等による画像，文字情報をドット単位で露光が行われ、感光ベルト２上に静電潜像が形成される。
【００２２】
その後、感光ベルト２上の静電潜像は現像装置３０Ｙ，３０Ｍ,３０Ｃ,３０Ｋの何れかにより現像されることによってトナー像として可視像化され、第一転写位置２２ａに送り込まれる。
【００２３】
感光ベルト２は図示しない電源により電位を与えられており、転写ドラム６はアースに接続されている。このため、第一転写位置２２ａではこれらの電位差により感光ベルト２から転写ドラム６へのトナー像の転写が行われる。
【００２４】
第一転写位置２２ａを通過した後、感光ベルト２は、残像除去装置７による光照射によって静電潜像を消去され、感光ベルト２の表面電位が一定レベル以下に落とされる。
【００２５】
その後、感光体清掃装置８により第一転写で転写されずに残った感光ベルト２上の残トナーが清掃され、次のトナー像形成が可能な状態となる。
【００２６】
前述した１サイクルの動作を、転写ドラム６の１周のタイミングに合わせて現像装置３０Ｙ，３０Ｍ，３０Ｃ，３０Ｋに対して順次行うことにより、転写ドラム６上に単色トナー像を重ね合わせた複数色トナー画像が形成される。
【００２７】
一方、用紙，ＯＨＰシート等の記録媒体が供給装置１０よりタイミングを取って第二転写位置２２ｂに供給され、転写ドラム６上に形成された単色あるいは複数色のトナー画像が転写装置１２の働きにより記録媒体に転写される。
【００２８】
記録媒体へのトナー像転写後、記録媒体は記録媒体剥離装置１３により転写ドラム６より剥離され、定着器１４によりトナーを溶融定着され、排紙装置１５により本体上面に排紙される。
【００２９】
一方、記録媒体への転写終了後、転写されずに転写ドラム６上に残った残トナーは中間転写体清掃装置１６により清掃され、次のトナー像重ね合わせが可能な状態となる。
【００３０】
記録媒体の給紙から排紙までの搬送経路をできるだけ簡略化し、搬送経路の曲率半径を大きくすることによって、搬送途中での紙詰まりが防止でき、信頼性を向上させることができる。
【００３１】
また、紙詰まり時の処理も簡単に行うことができる。さらに、厚紙等の多種記録媒体にも対応できる。
【００３２】
本実施例では記録媒体搬送経路を略円弧状に配置し、転写ドラム６，感光ベルト２，現像装置３０Ｙ，３０Ｍ，３０Ｃ，３０Ｋ、露光装置４等を記録媒体搬送経路の内側に配置することによって空間を有効利用して本体を小型化し、搬送経路を簡略化し、記録媒体排出時、印字面を下向きに排出する構成とした。
【００３３】
前記配置にすることによって搬送経路を簡略化でき、かつ、ほとんどのユニットを搬送経路よりも本体内側に配置されるため、搬送経路が機枠体（外枠）に近く、搬送経路を開放しやすいため、紙詰まり時の処理も簡単に行うことができる。
【００３４】
また、排出時印字面を下向きに排出することは印字面側から印刷順に並んで排出される利点がある。
【００３５】
感光体をベルト状の構成にすることによって複数色の現像装置３０をほぼ同一の形状で感光ベルトの同一平面に配置することができ、現像装置を現像する色に合わせて交替させるための機構や、各色毎に現像装置形状を変更する等の必要がなく、小型化，低価格化することができる。
【００３６】
また、感光ベルト２を垂直方向に長く配置することによって同一周長での感光ベルトの占有する空間を小さくすることができるため、本体を小型化することができる。
【００３７】
記録媒体を本体下部から上部に向けて搬送する時、転写ドラム６は矢印２１ｃの方向に回転し、感光ベルト２は矢印２１ａの方向に回転することによって各接点でそれぞれ順方向に動作することになり、現像効率が良く、振動等の問題の少ない構成が得られる。
【００３８】
また、転写ドラム６を感光ベルト２に対して従動とすることができ色ズレの少ない構成とすることができる。この時、トナー担持体であるトナー担持体３１を矢印２１ｂの方向に回転する逆転現像方式（感光ベルト側で下方から上方に回転する方式）とすることにより感光ベルト２とトナー担持体３１を順方向に動作させることができ、現像効率の良く、振動等の問題の少ない構成が得られる。
【００３９】
さて、図１，図２，図３，図５は本発明に係る現像装置３０の一実施例である。感光ベルト２は矢印２１ｂ方向に下方から上方へ駆動される。現像装置３０のトナー担持体３１は、感光ベルト２に接触あるいは０.１〜０.３程度のギャップを保持し、矢印３１ｂの様に駆動される。
【００４０】
トナー担持体３１の材質はアルミ，ステンレス等の導電体もしくは導電性ゴム材により構成する。トナー担持体３１の周囲にはトナー供給ローラ３２，トナー層厚規制部材３４が配置される。トナー層厚規制部材３４は、加圧手段３５によりトナー担持体３１に適当な加圧力により加圧される。加圧手段３５の構成は、ステンレス，リン青銅等の薄板による板バネにより構成される。
【００４１】
トナー層厚規制部材３４の摩擦規制材３４ａは加圧手段３５の板バネ材にトナー層厚規制材３４ａであるゴム板（ウレタンゴム，シリコンゴム等）を貼り付けたものであったり、加圧手段３５の板バネ材を伸ばして直接トナー担持体３１に当接してもよい。
【００４２】
トナー層厚規制部材３４は保持部材３６のトナー層厚規制部材の保持部３６ａに押さえ板３７に挟みこまれ固定される。
【００４３】
また、保持部材３６の両サイドにトナー担持体３１の支持部３６ｂを設ける。支持部３６ｂの開口部３６ｃには、トナー担持体支軸３１ａを軸受３１ｂを介して係合される。
【００４４】
このトナー担持体３１とトナー層厚規制部材３４を保持部材３６により一体化しトナー担持体ユニット３８を構成する。
【００４５】
ここで保持部材３６とトナー担持体３１の支持部３６ｂは１つの部品で構成するのが好ましく別ピースで取り付けてもよいが、１つの部品とすることにより組立時の誤差の低減が図れる。また材質はトナー層厚規制部材３４の加圧手段３５材質との線膨張係数差の影響による変形防止のため極力差の少ない金属板により構成するのが望ましい。
【００４６】
また、現像装置３０のハウジング３９には前記のトナー担持体ユニット３８の軸受３１ｂの支持部３９ａと着脱可能なための開口部３９ｂを設ける。
【００４７】
よって、一体化されたトナー担持体ユニット３８が、ハウジング３９から着脱自在に構成する。
【００４８】
また、トナー担持体ユニット３８がハウジング３９のフタ等を分解することなしに着脱自在に構成する。
【００４９】
図２に示す矢印Ｒ方向にトナー担持体ユニット３８を挿入し、矢印Ｓ方向に回転することにより、図１のようにトナー担持体ユニット３８をハウジング３９に装着することができる。
【００５０】
図３にこのトナー担持体ユニット３８の組立及び構成を斜視図にて詳細に示した。
【００５１】
前記したように、トナー層厚規制部材３４は保持部材３６のトナー層厚規制部材３４の保持部３６ａに押さえ板３７に挟み込まれネジにより固定され、またトナー担持体３１はトナー担持体支軸３１ａを軸受３１ｂを介して、保持部材３６の両サイドの支持部３６ｂに係合されることにより、トナー担持体ユニット３８が構成される。
【００５２】
このトナー担持体ユニット３８を図２において示したように、ハウジング３９の開口部３９ｂに軸受３１ｂの平面部を合わせて矢印Ｒ方向に挿入し、矢印Ｓ方向に回転することによりハウジング３９の支持部３９ａと軸受３１ｂの円筒部が係合し、最後にネジによりトナー担持体ユニット３１を締結することにより固定され、現像装置３０の最終形態となる。
【００５３】
また、現像装置３０のハウジング３９にはトナー担持体ユニット３８を取り付けた時にトナー層厚規制部材３４の裏面位置に相当する位置にトナーシール部材４０を設ける。トナーシール部材４０の材質は発泡スポンジ，ゴム板等の弾性部材、またはシート状の薄板により構成される。
【００５４】
さらに、トナー掻き出し部材４１を設けトナー層厚規制部材３４周辺のトナー停滞防止を図る。
【００５５】
以上の構成による現像装置３０の動作は、トナー担持体３１に対して、トナー担持体３１側方に回転可能で接触するトナー供給ローラ３２を配接してあり、トナー供給ローラ３２に付着したトナーＴが、トナー担持体３１に付着しトナー供給される。
【００５６】
その下流側にトナー担持体３１に対し接触圧力を付加する加圧手段３５により一定の圧力になるよう加圧されたトナー層厚規制部材３４の摩擦規制材３４ａによりトナー薄層を形成する。
【００５７】
ここで、トナー層厚規制部材３４により層厚を規制されて残った余剰トナーＴ（供給余剰分）は層厚規制材３４ａの下方に落下する。
【００５８】
その後供給過剰のトナーＴは回転可能なトナー掻き出し部材４１により掻き出され、トナー層厚規制部材３４周辺に余剰なトナーＴの溜りが生じないため、常に安定したトナー薄層形成、及びトナーへの適正帯電が可能となる。
【００５９】
本現像装置３０による１００００枚の印字試験において、トナー層厚を0.42
±０.０３mg／cm2，トナー帯電量で２０〜３０μＣ／ｇの長期的安定性を達成することができた。
【００６０】
また、トナー担持体３１とトナー層厚規制部材３４が保持部材３６により一体化されたことにより、保持部材３６の部品精度を高精度化管理すれば、トナー担持体とトナー層厚規制部材の正確な位置決めが可能となり、安定して均一なトナー薄層形成が可能となり画像の均一性を向上し、高画質，高精細化を実現できる。
【００６１】
また、トナー担持体３１とトナー層厚規制部材３４を保持部材３６により一体化したことにより、トナー担持体３１とトナー層厚規制部材３４の位置決めは保持部材３６により決まり、位置決めのためにハウジング３９に高精度を要求せず、また組立の際の取り付け誤差によるねじれ等の発生も少ない。
【００６２】
前記従来技術ではハウジングによってトナー担持体とトナー層厚規制部材の位置決めをしており、ハウジングには高精度が要求されるため、高精度成形が可能な高価な樹脂を用いなければならず、また組立の際も治具等を用いて正確な位置決めを行っていた。
【００６３】
しかしながら、本実施例においては一般の樹脂材料で必要十分な精度を得ることができ、また組立の際も保持部材３６を部品単品で高精度管理するだけで良いため、組立時間の短縮化がはかれ、低価格を実現できた。
【００６４】
図において、ハウジング３９は上ケース５１，下ケース５２で構成され、上ケース５１の上部には上部カバー５３が設けられている。
【００６５】
上部カバー５３の一部には凹部５４があり、穴部５５が設けられている。
【００６６】
この穴部５５の上部にはフィルター６１が載置されている。また、凹部５４を被うように、シール５９が設けられている。
【００６７】
これにより、ハウジング３９内部にある空気は上ケース５１を押すことにより穴部５５を通過し、フィルター６１を通過してＶ部５６にあるリブａ５７、リブｂ５８に当たり、空気とともに飛散されたトナーがＶ部５６に蓄積される。この時、残りの空気やトナーは、切りかき部ａ５７ａ、切りかき部ｂ５８ａを通過して、上部カバー５３に設けてあるシール５９により形成された凹部端部ａ６０ａ、凹部端部ｂ６０ｂより外部へ出るが、Ｖ部５６にはリブａ５７のようなリブが複数設けられているため、凹部端部ａ６０ａ、凹部端部ｂ６０ｂに行くに従って圧力損失を生じ、ラビリンス効果によりトナーの飛散を防止することができる。
【００６８】
尚、切りかき部ａ５７ａ、切りかき部ｂ５８ａを千鳥に配置することによりいっそうの効果を出すことができるものである。
【００６９】
【発明の効果】
本発明によれば、トナー担持体上に所定厚さで、均一なトナー薄層を長期にわたり安定して形成可能な構成を提供するとともに、現像装置からのトナーの飛散を微小にすることができ、装置の清掃作業を容易にし、イージーメンテナンス化が可能な現像装置を、簡単な構成で、小型・軽量・低価格を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例に係る現像装置の要部断面図。
【図２】本発明の一実施例に係る現像装置のトナー担持体ユニットとハウジングの縦断面図。
【図３】本発明の一実施例に係る現像装置のトナー担持体ユニットとハウジングの組立及び構成を示す斜視図。
【図４】本発明の一実施例に係るカラー画像形成装置の縦断面図。
【図５】本発明の一実施例に係る現像装置の要部斜視図。
【符号の説明】
１…機枠体、２…感光ベルト、３…帯電装置、４…露光装置、６…転写ドラム、７…残像除去装置、８…感光体清掃装置、９…給紙カセット、１０…給紙装置、１２…転写装置、１３…記録媒体剥離装置、１４…定着器、１５…排紙装置、１６…中間転写体清掃装置、２１ａ，２１ｂ，２１ｃ…矢印、２２ａ…第一転写位置、３０，３０Ｙ，３０Ｍ，３０Ｃ，３０Ｋ…現像装置、３１…トナー担持体、３１ａ…トナー担持体支軸、３１ｂ…軸受、３２…トナー供給ローラ、３４…トナー層厚規制部材、３４ａ…摩擦規制材、３６…保持部材、３６ａ…保持部、３６ｂ，３９ａ…支持部、３６ｃ，３９ｂ…開口部、３７…押さえ板、３８…トナー担持体ユニット、３９…ハウジング、４０…トナーシール部材、４１…トナー掻き出し部材、５１…上ケース、５２…下ケース、５３…上カバー、５４…凹部、５５…穴部、５６…Ｖ部、５７…リブａ、５７ａ…切かき部ａ、５８…リブｂ、５８ａ…切かき部ｂ、５９…シール、６０ａ…凹部端部ａ、６０ｂ…凹部端部ｂ、６１…フィルター。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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