JP6091087B2 - 現像装置およびプロセスカートリッジ - Google Patents

Description

本発明は、例えば電子写真方式や静電記録方式の画像形成装置に用いられる現像装置及びプロセスカートリッジに関するものである。

電子写真プロセスを用いたプリンタ等の画像形成装置は、像担持体としての電子写真感光体（以下、単に「感光体」ともいう）を一様に帯電させる。次いで、帯電した感光体を選択的に露光することによって、感光体上に静電像を形成する。次いで、感光体上に形成された静電像を、現像剤としてのトナーを帯電させ、静電効果により静電像に付着させることによりトナー像として顕像化する。そして、感光体上に形成されたトナー像を、記録用紙、プラスチックシート等の記録材に転写し、更に記録材上に転写されたトナー像に熱や圧力を加えることでトナー像を記録材に定着させ画像記録を行う。

トナーを帯電させる手段としては、例えば、現像ローラ上に付着されるトナーを均一で所定の厚さに規制すると同時にトナーを帯電させる現像ブレードが現像装置に配備される。現像ローラ上のトナー量やトナーの帯電量を安定させるためには、現像ブレードの現像ローラに対する押圧力を安定に保つことが重要である。これまでには、現像ブレードを現像ローラに押圧する手段として、様々な方法および装置が提案されている。

例えば、特許文献１では、現像ブレードを回転可能に支持し、回転支点を中心としたモーメントを付加することによって現像ブレードを現像ローラに対して押圧する現像装置が記載されている。

また、特許文献２では、現像ブレードを回転可能に支持し、現像ローラと現像ブレードとの間に電位差を発生させ、静電吸着力によって現像ブレードを現像ローラに対して押圧する現像装置が記載されている。

特開平１０−２３９９９１ 特開２００９−３１３４５

ところで、像形成装置に使用されるプロセスカートリッジにおいて、トナー漏れを防止することは画像品質およびユーザビリティーの向上において重要である。前述したような回動可能に支持された現像ブレードの構成に対しては、現像装置と現像ブレードの間からのトナー漏れを抑制するために現像ブレードと接触して配置されるシール部材が一般的に必要である。

しかしながら、回動可能に支持された現像ブレードにシール部材の反発力が付与された場合、シール部材の反発力は現像ブレードの回転中心を中心とした力のモーメントとして、現像ブレードの規制力へと加わってしまう。ところが、シール部材は一般的に弾性部材で構成され、長期期間経過するとクリープ（一定の力を受け続けることで、変形すること）により反発力が減少する。結果として、現像ブレードのトナー規制が長期間に渡って安定しないという課題がある。本発明は、上記のような課題を解決したものである。

本発明の目的は、現像ブレードによる現像ローラへのトナー規制を長期間に渡って安定させることができる現像装置およびプロセスカートリッジを提供するものである。

上記課題を解決するための本発明の代表的な構成は、
画像形成装置で用いられる現像装置において、
像担持体に形成された静電潜像を現像するために、現像剤を担持する現像剤担持体と、前記現像剤担持体に当接し、前記現像剤担持体に担持された現像剤の量を規制する、回転可能に支持された現像剤規制部材と、
現像剤収容室を形成する枠体と、
前記現像剤収容室に収容された現像剤が漏れるのを規制するために前記枠体と前記現像剤規制部材の間に圧縮されて配置されるシール部材と、
前記現像剤規制部材にモーメントを加えることによって、前記現像剤規制部材を前記現像剤担持体に対して圧接させる付勢手段と、
を有し、
前記シール部材と接触する前記現像剤規制部材の接触面に、前記接触面と垂直な方向から前記現像剤規制部材の回転中心を投影した際、投影された前記回転中心は前記シール部材と重なり、前記現像剤規制部材は、前記現像剤担持体と接触する板状の弾性部材と、前記弾性部材を支持する支持部材を有し、
前記弾性部材が前記支持部材から前記現像剤担持体に向かって延びる方向に、前記付勢手段は前記現像剤規制部材に対して力を加えることを特徴とする。

本発明によれば、長期間に渡って現像剤規制部材によって現像剤担持体に担持されるトナーの量を安定的に規制することが可能となる。

本発明に係る現像装置の概略断面図。 本発明に係る画像形成装置本体の概略断面図。 本発明に係るプロセスカートリッジの概略断面図。 本発明に係る現像ブレードに作用する力を示した現像装置の概略断面図。 本発明に係る揺動支点軸の設定位置について説明する概略図。 本発明に係る現像ブレードの先端部形状について説明する概略図。 現像ブレードに作用する力を示した現像装置の概略断面図。

以下、本発明における実施形態について図面に則して更に詳しく説明する。

［電子写真画像形成装置］
先ず、本実施例のプロセスカートリッジを着脱可能に装着する画像形成装置について図２および図３を参照して説明する。図２は、本実施例の画像形成装置１００の概略断面図であり、図３は本実施例のプロセスカートリッジ７の概略断面図である。本実施例の画像形成装置１００は、インライン方式、中間転写方式を採用したフルカラーレーザープリンタである。画像形成装置１００は、画像情報に従って、記録材１２（例えば、記録用紙、プラスチックシート、布など）にフルカラー画像を形成することができる。画像情報は、画像形成装置本体に接続された画像読み取り装置、或いは画像形成装置本体に通信可能に接続されたパーンナルコンピュータ等のホスト機器から、画像形成装置本体に入力される。

画像形成装置１００は、複数の画像形成部として、それぞれイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色の画像を形成するための第１、第２、第３、第４の画像形成部を有する。本実施例では、第１〜第４の画像形成部は、第１から第４のプロセスカートリッジ７Ｙ、７Ｍ、７Ｃ、７Ｋとして鉛直方向と交差する方向に一列に配置されている。

尚、本実施形態では、第１〜第４の画像形成部の構成及び動作は、形成する画像の色が異なることを除いて実質的に同じである。従って、以下、特に区別を要しない場合は、いずれかの色用に設けられた要素であることを表すために符号に与えた添え字Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋは省略して、総括的に説明する。

即ち、本実施形態では、画像形成装置１００は、複数の像担持体として、鉛直方向と交差する方向に並設された４個のドラム型の電子写真感光体、即ち、感光体ドラム１を有する。感光体ドラム１は、図示矢印Ａ方向（時計方向）に図示しない駆動手段（駆動源）により回転駆動される。感光体ドラム１の周囲には、感光体ドラム１の表面を均一に帯電する帯電手段としての帯電ローラ２、画像情報に基づきレーザーを照射して感光体ドラム１上に静電像（静電潜像）を形成する露光手段としてのスキャナユニット（露光装置）３が配置されている。又、感光体ドラム１の周囲には、静電像をトナー像として現像する現像手段としての現像ユニット（現像装置）４、転写後の感光体ドラム１の表面に残ったトナー（転写残トナー）を除去するクリーニング手段としてのクリーニング部材６が配置されている。更に、４個の感光体ドラム１に対向して、感光体ドラム１上のトナー像を記録材１２に転写するための中間転写体としての中間転写ベルト５が配置されている。感光体ドラム１の回転方向において、帯電ローラ２による帯電位置、スキャナユニット３による露光位置、現像ユニット４による現像位置、中間転写ベルト５へのトナー像の転写位置、クリーニング部材６によるクリーニング位置は、この順番で設けられている。

尚、本実施形態では、現像ユニット４は、現像剤として非磁性一成分現像剤、即ち、トナーを用いる。又、本実施形態では、現像ユニット４は、現像剤担持体としての現像ローラ（後述）を感光体ドラム１に対して接触させて反転現像を行うものである。即ち、本実施形態では、現像ユニット４は、感光体ドラム１の帯電極性と同極性（本実施例では負極性）に帯電したトナーを、感光体ドラム１上の露光により電荷が減衰した部分（画像部、露光部）に付着させる。これにより感光体ドラム１上に形成された静電像（静電潜像）を現像する。

本実施形態では、感光体ドラム１と、感光体ドラム１に作用するプロセス手段としての帯電ローラ２、現像ユニット４及びクリーニング部材６は、一体的にカートリンジ化されて、プロセスカートリッジ７を形成している。プロセスカートリッジ７は、画像形成装置１００の装置本体１００Ａに設けられた装着ガイド、位置決め部材などの装着手段を介して、装置本体１００Ａに対して着脱可能となっている。なお、ここで装置本体１００Ａとは、画像形成装置１００からプロセスカートリッジ７を除いた部分である。

本実施例では、各色用のプロセスカートリッジ７は全て同一形状を有しており、各色用のプロセスカートリッジ７内には、それぞれイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブランク（Ｋ）の各色のトナーが収容されている。

中間転写体としての無端状のベルトで形成された中間転写ベルト５は、全ての感光体ドラム１に当接し、図示矢印Ｂ方向（時計方向）に循環移動（回転）する。中間転写ベルト５は、複数の支持部材として、従動ローラ５１、二次転写対向ローラ５２、駆動ローラ５３に掛け渡されている。

中間転写ベルト５の内周面側には、中間転写ベルト５を間に介して各感光体ドラム１に対向するように、一次転写手段としての、４個の一次転写ローラ８が並設されている。一次転写ローラ８は、中間転写ベルト５を感光体ドラム１に向けて押圧し、中間転写ベルト５と感光体ドラム１とが当接する一次転写部Ｎ１を形成する。そして、一次転写ローラ８に、図示しない一次転写バイアス印加手段としての一次転写バイアス電源（高圧電源）から、トナーの正規の帯電極性とは逆極性のバイアスが印加される。これによって、感光体ドラム１上のトナー像が中間転写ベルト５上に転写（一次転写）される。

又、中間転写ベルト５の外周面側において、中間転写ベルト５を間に介して二次転写対向ローラ５２に対向する位置には、二次転写手段としての二次転写ローラ９が配置されている。二次転写ローラ９は中間転写ベルト５を介して二次転写対向ローラ５２に圧接し、中間転写ベルト５と二次転写ローラ９とが当接する二次転写部Ｎ２を形成する。そして、二次転写ローラ９に、図示しない二次転写バイアス印加手段としての二次転写バイアス電源（高圧電源）から、トナーの正規の帯電極性とは逆極性のバイアスが印加される。これによって、中間転写ベルト５上のトナー像が記録材１２に転写（二次転写）される。一次転写ローラ８と二次転写ローラ９とは同様の構成を有する。

画像形成時には、先ず、感光体ドラム１の表面が帯電ローラ２によって一様に帯電される。次いで、スキャナユニット３から発された画像情報に応じたレーザー光によって、帯電した感光体ドラム１の表面が走査露光され、感光体ドラム１上に画像情報に従った静電像が形成される。次いで、感光体ドラム１上に形成された静電像は、現像ユニット４によってトナー像として現像される。感光体ドラム１上に形成されたトナー像は、一次転写ローラ８の作用によって中間転写ベルト５上に転写（一次転写）される。

例えば、フルカラー画像の形成時には、上述のプロセスが、第１〜第４の画像形成部（プロセスカートリッジ７Ｙ、７Ｍ、７Ｃ、７Ｋ）において順次に行われ、中間転写ベルト５上に各色のトナー像が次に重ね合わせて一次転写される。

その後、中間転写ベルト５の移動と同期が取られて記録材１２が二次転写部Ｎ２へと搬送され、記録材１２を介して中間転写ベルト５に当接している二次転写ローラ９の作用によって、中間転写ベルト５上の４色トナー像は、一括して記録材１２上に二次転写される。

トナー像が転写された記録材１２は、定着手段としての定着装置１０に搬送される。定着装置１０において記録材１２に熱及び圧力を加えられることで、記録材１２にトナー像が定着される。

又、一次転写工程後に感光体ドラム１上に残留した一次転写残トナーは、クリーニング部材６によって除去、回収される。又、二次転写工程後に中間転写ベルト５上に残留した二次転写残トナーは、中間転写ベルトクリーニング装置１１によって清掃される。
尚、画像形成装置１００は、所望の単独又はいくつか（全てではない）の画像形成部のみを用いて、単色又はマルチカラーの画像を形成することもできるようになっている。

［プロセスカートリッジ］
次に、本実施例の画像形成装置１００の装置本体１００Ａに装着されるプロセスカートリッジ７の全体構成について説明する。

尚、本明細書において、現像ユニット（現像装置）４或いはプロセスカートリッジ７の構成や動作について、上、下、垂直、水平といった方向を表す用語は、特に断りのない場合は、それらの通常の使用状態において見た時の方向を表す。現像ユニット（現像装置）４或いはプロセスカートリッジ７の通常の使用状態は、適正に配置された画像形成装置１００の装置本体１００Ａに対して適正に装着され、画像形成動作に供し得る状態である。

図３は、感光体ドラム１の長手方向（回転軸線方向）に沿って見た本実施例のプロセスカートリッジ７の概略断面（主断面）図である。尚、本実施例では、収容している現像剤の種類（色）を除いて、各色用のプロセスカートリッジ７の構成及び動作は実質的に同一である。

プロセスカートリッジ７は、感光体ドラム１等を備えた感光体ユニット１３と、現像ローラ１７等を備えた現像ユニット４とを有する。

感光体ユニット１３は、感光体ユニット１３内の各種要素を支持する枠体としてのクリーニング枠体１４を有する。クリーニング枠体１４には、感光体ドラム１が図示しない軸受を介して回転可能に取り付けられている。感光体ドラム１は、装置本体１００Ａに設けられた駆動モータの駆動力が感光体ユニット１３に伝達されることで、画像形成動作に応じて図示矢印Ａ方向（反時計方向）に回転駆動される。画像形成プロセスの中心となる感光体ドラム１は、アルミニウム製シリンダの外周面に機能性膜をコーティングして構成される有機感光体ドラムである。ここで機能性膜とは、画像形成に必要な機能を感光体ドラム１に付与する膜のことであって、本実施例ではアルミニウム製シリンダから近い順に、下引き層、キャリア発生層、キャリア移送層を有する。画像形成時における感光体ドラム１の回転速度は１００ｍｍ／ｓｅｃとしている。

又、感光体ユニット１３には、感光体ドラム１の周面上に接触するように、クリーニング部材６、帯電ローラ２が配置されている。クリーニング部材６によって感光体ドラム１の表面から除去された転写残トナーは、クリーニング枠体１４内に落下、収容される。

帯電手段である帯電ローラ２は、導電性ゴムのローラ部を感光体ドラム１に加圧接触することで、感光体ドラム１の回転に従動して回転する。ここで帯電ローラ２の芯金には、感光体ドラム１を帯電する帯電工程として、感光ドラム１に対して−１１００Ｖとなる直流電圧が印加される。これにより感光ドラム１の表面には、約−５５０Ｖとなる一様な暗部電位（Ｖｄ）が形成される。

前述のスキャナユニット３から画像データに対応して発光されるレーザ光のスポットパターンは、感光ドラムを露光し、露光された部位は、キャリア発生層から発生したキャリアにより表面の電荷が消失し、電位が低下する。この結果、露光部位の電位は明部電位Ｖｌ＝−１００Ｖ、未露光部位の電位は暗部電位Ｖｄ＝−５５０Ｖとなって感光体ドラム１に静電潜像が形成される。

［現像ユニット（現像装置）］
以下、本実施例で用いられる現像ユニット（現像装置）について説明する。

一方、現像ユニット４は、現像ユニット４内の各種要素を支持する枠体としての現像枠体１８を有する。また現像枠体１８の内部は現像工程に用いるトナーを収容するトナー収容室（現像剤収容室）となる。

現像ユニット４には、感光体ドラム１と接触して図示矢印Ｄ方向（時計方向）に回転する現像剤担持体としての現像ローラ１７が設けられている。本実施例では、現像ローラ１７と感光体ドラム１とは、対向部（接触部）において互いの表面が同方向（本実施例では上から下に向かう方向）に移動するようにそれぞれ回転する。また、現像ローラ１７の回転速度は感光ドラム１の回転速度の約１．３倍に設定されている。

現像ローラ１７は、その長手方向（回転軸線方向）の両端部において、図示しない現像側板を介して、回転可能に現像枠体１８に支持されている。尚、本実施例では、現像ローラ１７は感光体ドラム１に接触して配置されているが、現像ローラ１７は、感光体ドラム１に対して所定間隔を開けて近接配置される構成であってもよい。

本実施形態においては、現像ローラ１７に印加されたＤＣバイアス＝−３５０Ｖに対して、摩擦帯電によりマイナスに帯電したトナーが、感光体ドラム１に接触する現像部において、その電位差から、明部電位部にのみ転移して静電潜像を顕像化する。用いられるトナーは非磁性一成分トナーであり、本実施形態は被露光部にトナーを転移させる反転現像系である。

現像ローラ１７は、芯金上に弾性層を有する、弾性現像ローラである。本実施形態においては、φ６ｍｍのステンレス製の芯金上にシリコーンゴムにカーボンが分散されたソリッドゴムからなる第１層（基層）を約３ｍｍ形成している。更に、第２層（表層）として、導電剤により抵抗調整されたアクリル・ウレタン系ゴムを約１０μｍ形成している。現像ローラ１７のＡＳＫＥＲ−Ｃ硬度は４５〜６５°であり、ＭＤ−１（マイクロゴム硬度計（高分子計器株式会社製））で測定したマイクロゴム硬度が３５〜５０°である。現像ローラ１７の抵抗（電気抵抗）は１０４〜１０６Ωである。

また、現像ローラ１７表面は、トナーとの摺擦を高め、かつ、トナーの搬送を良好に行うため、適度な凹凸を有しており、中心線平均粗さＲａが０．６〜２．８μｍである。

又、現像ユニット４には、現像ローラ１７の周面上に接触するように、図示矢印Ｅ方向（時計方向）に回転する現像剤供給部材としてのトナー供給ローラ２０が配置されている。即ち、本実施例では、トナー供給ローラ２０と現像ローラ１７とは、対向部（接触部）において互いの表面が逆方向に移動するようにそれぞれ回転する。トナー供給ローラ２０の表面の周速は、現像ローラ１７の表面の周速の０．８５倍とした。

トナー供給ローラ２０は、現像ローラ１７上にトナーを供給すると共に、現像に供されずに現像ローラ１７上に残留したトナーを現像ローラ１７上から剥ぎ取る作用をなす。又、現像ユニット４には、現像ローラ１７の周面上に接触するように、トナー供給ローラ２０によって現像ローラ１７上に供給されたトナーの層厚を規制する現像剤規制部材としての現像ブレード２１が配置されている。

トナー供給ローラ２０は導電性芯金の外周に発泡体を重ねて形成される。以下、発泡体が形成する層を発砲層と呼ぶ。このトナー供給ローラ２０の発泡層は現像ローラ１７へトナーの供給をすること及び、現像に寄与しなかったトナーを現像ローラ１７から剥ぎ取ることの２つの役目を担う。供給ローラ２０の発砲層に形成された発泡セルが、その縁の部分を現像ローラ１７に摺擦させることで、現像ローラ１７上のトナーをはぎ取る。

また、トナー供給ローラ２０は、本実施例においては、芯金の外径をφ５ｍｍとした。さらにこの芯金上に、発泡骨格構造で比較的低い硬度のポリウレタンフォームを上述の発砲層として重ねた。この発砲層の厚さは５．５ｍｍであり、セル径が３００乃至４５０μｍの発砲セルが形成されている。つまり本実施例のトナー供給ローラ２０は外径φ１６ｍｍの弾性スポンジローラとなる。

トナー供給ローラ２０の外周部を発泡体で構成することにより、トナー供給ローラ２０は、過大な圧を加えることなく現像ローラ１７と当接する。そして発泡体表面の適度な凸凹で現像ローラ１７上へのトナー供給および、現像時に消費されずに残留したトナーを現像ローラ上から剥ぎ取ることを行っている。

なお、このように発泡骨格構造によってトナーの掻き取り性を有する物質はウレタンフォームに限定されるものでない。例えば、トナー供給ローラ２０に用いられる発砲体（発泡層）の材料としては、ＮＢＲゴム、シリコーンゴム、アクリルゴム、ヒドリンゴム、エチレンプロピレンゴム（ＥＰＤＭ）、クロロプレンゴム、スチレンブタジエンゴム、イソプレンゴム、アクリロニトリルブタジエンゴム及びこれらの複合混合物等、一般的に用いられるゴムが使用可能である。

また発泡層の抵抗（電気抵抗）を調整するために、発泡層に適宜、公知のイオン導電剤、無機微粒子若しくはカーボンブラック等を分散可能である。

またトナー供給ローラ２０には現像ローラ１７へのトナー供給を補助するために、トナー供給ローラ２０側から現像ローラ１７側へトナーを付勢するバイアスを印加してもよい。現像ローラ１７側に負帯電トナーを付勢するバイアスを印加することで、現像ブレード２１前に現像ローラ１７に担持されるトナー量を増加させることが可能となる。さらにバイアスにより現像ローラ１７上でのトナー密度が上がりやすく、現像ローラ１７の表面粗さが低い場合においても均一なトナー濃度を得やすくなる。

ここまで説明した画像形成装置構成については、本発明の実施例を説明するために一例を示したものであり、本発明の主旨からして限定されるものではない。

［トナー規制部材］
本実施例におけるトナー規制部材（現像剤規制部材）について説明する。図１は現像ユニットの概略構成図である。

トナー規制部材としての現像ブレード２１は現像ローラ１７の回転方向Ｄに対して前記トナー供給ローラ２０よりも下流側で前記現像ローラ１７に当接するように設置されている。現像ブレード２１は薄板弾性部材２１ａと、薄板弾性部材２１ａを支持する支持板金２１ｂとから構成されており、薄板弾性部材２１ａの自由端は現像ローラ１７回転方向Ｄの下流側から上流側に向かうように支持板金２１ｂによって片持ち支持されている。薄板弾性部材２１ａは薄い板状の金属からなる弾性部材（板バネ）である。

一方、支持板金２１ｂは薄板弾性部材２１ａより厚い金属板であってＬ字形状に屈曲し、揺動枠体２２に取り付けられている。支持板金２１ｂは薄板弾性部材２１ａを支持する支持部材である。

揺動枠体２２は、長手方向（現像ローラ１７の軸線方向）においてその両端に揺動支点軸２３を有する枠体である。揺動支点軸２３は、揺動枠体２２を回動可能にする軸部であって、現像枠体１８に支持されている。つまり、現像枠体１８に設けられた現像側板が、現像ローラ１７に加えて揺動支点軸２３を回転可能に支持することで、揺動枠体２２は揺動支点軸２３の軸線ｚを回転中心として回転可能である。この結果、現像ブレード２１も揺動枠体２２と一体となって揺動支点軸２３の軸線ｚを回転中心として回転可能に現像枠体１８に支持されている。尚、本実施例では、支持板金２１ｂを揺動枠体２２に取り付けたが、揺動支点軸２３を支持板金２１ｂに直接、設置することによって、現像ブレード２１を現像枠体１８に対して回転可能に支持することも可能である。

また、現像枠体１８と現像ブレード２１との間には、現像ブレード２１の長手方向（現像ローラ１７の軸線方向）に渡って、トナー漏れ防止のためのシール部材２５を設置している。シール部材２５は現像枠体１８の一部として設けられた座面（貼り付け面）に貼り付けられている。またシール部材２５は現像ブレード２１により一定量圧縮されることにより、現像枠体１８と現像ブレード２１との間から、トナーが現像枠体１８の外側に漏れることを防いでいる。本実施例においてはシール部材２５としてＥＰＤＭ（エチレン・プロピレンゴム）混合物の発泡体を使用した。

ここで図４および図７を用いて、現像ブレード２１の現像ローラ１７に対する押圧力について説明する。現像枠体１８には揺動枠体２２に対して押圧する加圧バネ２４が設置されており、揺動支点軸２３を中心として揺動枠体２２および現像ブレード２１に対してモーメントを付加している。つまり、加圧バネ２４は、Ｌ字状に折り曲げられた支持板金２１ｂに接触することにより力Ｆｓを加え、これにより現像ブレード２１および揺動枠体２２に反時計回りのモーメントを加える。この結果、現像ブレード２１は現像ローラ１７に押し付けられる。

本実施例においては、図に示すように加圧バネ２４は圧縮バネであるが、現像ブレード２１を加圧する方法には特に制約はなく、圧縮バネではなく引張りコイルばねや板バネ等を代替加圧方法として適用してもよい。

揺動支点軸２３を中心としたモーメントを付加することによって、現像ブレード２１を現像ローラ１７に押圧することが可能となる。尚、現像ブレード２１の現像ローラ１７に対する押圧力は揺動支点軸２３を中心とした力のモーメントのつり合いで決定し、下記の式（１）により求められる。

ここで、各符号は以下のように定義される。
Ｆｄ：現像ローラ１７と現像ブレード２１に生じる押圧力
Ｌｄ：揺動支点軸２３の中心（軸線ｚ）から、現像ローラ１７と現像ブレード２１との接触部までの距離
θｄ：揺動支点軸２３の中心（軸線ｚ）から現像ローラ１７と現像ブレード２１との接触部までを結ぶ直線と、Ｆｄの方向が成す角度
Ｆｓ：加圧バネ２４が揺動枠体２２に付勢する荷重
Ｌｓ：揺動支点軸２３中心から、加圧バネ２４と揺動枠体２２との接触部までの距離
θｓ：揺動支点軸２３中心から、加圧バネ２４と揺動枠体２２との接点を結ぶ直線と、Ｆｓの方向とが成す角度
Ｆｓｌ：シール部材２５が揺動枠体２２に付勢する荷重
Ｌｓｌ：揺動支点軸２３中心からシール部材２５と揺動枠体２２との接触部までの距離
θｓｌ：揺動支点軸２３中心からシール部材２５と揺動枠体２２との接点を結ぶ直線と、Ｆｓｌの方向とが成す角度

図４に示すようにＦｄは、現像ブレード２１が現像ローラ１７との接触から受ける荷重であって、その大きさは現像ブレード２１が現像ローラ１７を押圧する力の大きさに等しい。Ｆｓは、加圧バネ２４が揺動枠体２２と接触する接触部を始点として、加圧バネ２４が伸びる方向に生じる力である。

本実施例では、現像ブレード２１と現像枠体１８の間に、トナーの漏れを抑制するシール部材２５が設けられているが、このシール部材２５は、薄板弾性部材２１ａではなく支持板金２１ｂに接触している。これはシール部材２５が生じる反発力Ｆｓ１の力によって薄板弾性部材２１ａが変形したりしないようにするためである。

さらにこの支持板金２１ｂを挟んで、シール部材２５の反発力Ｆｓｌが付加される位置と揺動支点軸２３の位置が略対向するように設定している。つまり図７に示すように、シール部材２５と接触する支持板金２１ｂの面（接触面）２１ｂ１に対して、面２１ｂ１に垂直な方向Ｒから揺動支点軸２３の軸線ｚ（現像ブレード２１の回転中心）を投影すると、軸線ｚは地点ｚ１に位置する。この地点ｚ１は、シール部材２５と重なる位置である。言い換えると、揺動支点軸２３の中心（軸線ｚ）を通り、かつ、面２１ｂ１に垂直な直線が地点ｚ１においてシール部材２５を通るように揺動支点軸２３を配置してある。

このように揺動支点軸２３を配置することで、揺動支点軸２３の軸線ｚからシール部材２５と揺動枠体２２との接点（力Ｆｓｌの始点）を結ぶ直線と、Ｆｓｌの方向とが成す角度θｓｌが小さくなる。そのため、式（１）において、シール部材２５の反発力Ｆｓｌによる軸線ｚ周りの力のモーメントが非常に小さくなる。すなわち、式（１）においてＦｓｌ・Ｌｓｌ・ｓｉｎθｓｌの値が小さくなる。シール部材２５の反発力Ｆｓｌが現像ローラ１７と現像ブレード２１との押圧力Ｆｄとして付加されることを抑制することが可能となる。

本実施例においては、シール部材２５として弾性を有するＥＰＤＭの発泡体を使用し、このシール部材２５は現像枠体１８に設けられた座面と現像ブレード２１の間で一定量圧縮されている。

ここで発泡体のような弾性部材は長期期間経過するとクリープにより反発力Ｆｓｌが減少する傾向がある。しかしながら、本実施例ではシール部材２５の反発力Ｆｓｌが現像ローラ１７と現像ブレード２１との押圧力Ｆｄとして付加されることを抑制している。そのため、シール部材２５の反発力Ｆｓｌがクリープにより減少したとしても、現像ローラ１７と現像ブレード２１の間に生じる押圧力Ｆｄへの影響が少ない。その結果として、長期間に渡って現像ブレード２１のトナー規制を安定させることが可能となる。

式（１）の説明へと戻すが、本実施例では上述した理由によりシール部材２５による力のモーメントの項を省略して計算することができる。
つまり、Ｆｓｌ・Ｌｓｌ・ｓｉｎθｓｌ＝０とできる。

ここで式（１）の左辺は図４において、揺動支点軸２３の軸線ｚを中心とした時計回りのモーメントであり、式（１）の右辺は揺動支点軸２３の軸線ｚを中心とした反時計回り回りのモーメントである。現像ブレード２１が現像ローラ１７と当接した状態では、式（１）が成り立つ。

式（１）によって現像ローラ１７が現像ブレード２１に加える力Ｆｄは、Ｌｄ、θｄ、Ｆｓ、Ｌｓ、θｓ、Ｆｓから求められる。つまり、加圧バネ２４や揺動枠体２２の構成、配置などを変えることによって、現像ブレード２１が現像ローラ１７を押圧する力を画像形成に適した大きさにすることができる。

なお、本実施例において加圧バネ２４は、薄板弾性部材２１ａに取り付けられるのではなく、支持板金２１ｂに取り付けられている。加圧バネ２４が薄板弾性部材２１ａに力Ｆｓを加えた場合に、薄板弾性部材２１ａが変形してしまうのを避けるためである。

加圧バネ２４が取り付けられた支持板金２１ｂは薄板弾性部材２１ａより厚い金属であって、さらにＬ字形状に屈曲しているため強度が高く、加圧バネ２４から力Ｆｓを受けた場合であっても変形しにくい。これにより薄板弾性部材２１ａが変形するのも抑えられる。この結果、薄板弾性部材２１ａが現像ローラ１７を押圧する力を一定に保てるようになる。

また支持板金２１ｂが約９０°屈曲することで、薄板弾性部材２１ａおよびシール部材２５が取り付けられた第一の面２１ｂ１と、加圧バネ２４から付勢力Ｆｓを受ける第二の面２１ｂ２は交差（本実施例では略直交）している。そのため、第二の面２１ｂ２が仮に加圧バネ２４からの付勢力Ｆｓによって変形しても、これが第一の面２１ｂ１に与える影響は小さい。つまり加圧バネ２４が薄板弾性部材２１ａや、シール部材２５に対して影響を及ぼすことは抑制される。

この結果、薄板弾性部材２１ａと現像ローラ１７の接触状態や、シール部材２５の反発力Ｆｓｌの変化が抑えられ、現像ブレード２１と現像ローラ１７の間に生じる押圧力Ｆｄは一定に保たれる。

次に、現像枠体１８に対する現像ブレード２１のがたつきを抑えて、現像ブレード２１と現像ローラ１７の接触状態を安定化する構成について図４、図７を用いて説明する。本実施例では、揺動支点軸２３と、揺動支点軸２３と係合する現像枠体１８の軸受部の間には揺動支点軸２３を回転可能とするために多少の隙間がある。そのため、現像ローラ１７の回転時などに現像ブレード２１が現像ローラ１７から力を受けると、この隙間の分だけ現像ブレード２１が移動して（がたついて）、薄板弾性部材２１ａと現像ローラ１７の接触状態に影響を及ぼす可能性がある。

しかし本実施例ではシール部材２５が現像ブレード２１に加える力Ｆｓｌの向きと、加圧バネ２４が現像ブレード２１に加える力Ｆｓの向きが交差する構成をとることで現像ブレード２１のがたつきを抑制している。

つまりシール部材２５は、現像ブレード２１に対して支持板金２１ｂの面２１ｂ１（図７参照）と直交する方向に力Ｆｓｌを加えることで、面２１ｂ１と直交する方向に現像ブレード２１が移動するのを規制している。また、加圧バネ２４が現像ブレード２１に加える力Ｆｓは、面２１ｂ１と平行な成分を有するので、加圧バネ２４はこの力Ｆｓによって現像ブレード２１が面２１ｂ１と平行な方向に移動するのを規制できる。以上により、現像ブレード２１は、面２１ｂ１と直交する方向、および面２１ｂ１と平行な方向のいずれの方向に対してもその移動が規制されるので、現像枠体１８に対してがたつくことが抑制され、現像ローラ１７に対する接触状態を安定化する。

特に、本実施例では、シール部材の加圧バネ２４の力Ｆｓが、薄板弾性部材２１ａの先端を現像ローラ１７に近づける向きに作用している。つまり薄板弾性部材２１ａが支持板金２１ｂから現像ローラ１７に延びる向きに沿って力Ｆｓが作用している。そのため薄板弾性部材２１ａが現像ローラ１７から力を受けたとしても、薄板弾性部材２１ａの先端が現像ローラ１７に対して離れる向きに移動してしまうのを抑制できる。この結果、薄板弾性部材２１ａと現像ローラ１７との接触状態をより良好に保つことができる。

次に、本実施例における薄板弾性部材２１ａの自由端側における先端の位置設定に関して説明する。揺動支点軸２３の中心（軸線ｚ）から現像ローラ１７の中心までの距離をｒ１とし、揺動支点軸２３の中心（軸線ｚ）から薄板弾性部材２１ａの先端までの距離をｒ２（Ｌｄと同義）とする。このとき、本実施例においては下記の式を満たすように、揺動支点軸２３の位置を設定している。
ｒ１ ＞ ｒ２・・・式（２）
この式を満たす限りにおいては、薄板弾性部材２１ａの先端が描く揺動支点軸２３中心の軌跡は現像ローラ１７における円弧の頂点を超えることがなく、確実に薄板弾性部材２１ａの先端エッジから現像ローラ１７に当接し始めることができる。

現像ローラ１７に対して薄板弾性部材２１ａの先端エッジを当接させることによって、現像ローラ１７と薄板弾性部材２１ａの当接部に形成されるトナーの取り込み形状を安定させることができる。結果として、現像ブレード２１のトナー規制を安定させることが可能となる。

ここで図５を用いて、揺動支点軸２３の設定位置について説明する。図５は現像ユニットの概略断面図であって、現像ローラ１７の軸線と直交する断面（平面）である。本発明において、シール部材２５の反発力Ｆｓｌが現像ブレード２１にモーメントを加えにくくする揺動支点軸２３の位置として、２３ａ、２３ｂ、２３ｃの大きく３パターンの位置を選択できる。現像ブレード２１の薄板弾性部材２１ａの平面を基準として、２３ａは現像ローラ１７の中心と反対側に位置しており、２３ｃは現像ローラ１７の中心側に位置している。そして、２３ｂはその中間であって、現像ブレード２１付近（現像ブレード２１の支持板金２１ｂと重なる位置）に設けられる。位置２３ａや位置２３ｃに揺動支点軸２３を設定する場合には、支持板金２１ｂを取り付けるための揺動枠体２２に揺動支点軸２３を設ける。また、位置２３ｂに揺動支点軸２３を設定する場合には、支持板金２１ｂに直接、揺動支点軸２３を設けることによって、揺動枠体２２を介さずに現像ブレード２１を現像枠体１８に対して回転可能に支持することも可能である。

図５には各位置２３ａ、２３ｂ、２３ｃに揺動支点軸２３の中心を設けた場合に、現像ブレード２１（薄板弾性部材２１ａ）の先端部における揺動軌跡を示している。一点鎖線で示すＴａは位置２３ａにおける揺動軌跡、点線で示すＴｂは位置２３ｂにおける揺動軌跡、実線で示すＴｃは位置２３ｃにおける揺動軌跡であり、揺動支点軸２３の位置によって揺動軌跡が異なることが分かる。

ここで現像ローラ１７の表面には弾性層があるため、現像ブレード２１の薄板弾性部材２１ａが現像ローラ１７に接触すると、現像ローラ１７に対して食い込むことがある（図６参照）。つまり薄板弾性部材２１ａの先端は、揺動支点軸２３の位置に応じて、揺動軌跡Ｔａ，Ｔｂ、Ｔｃの何れかに沿って現像ローラ１７に近づく。この際、各揺動軌跡Ｔａ，Ｔｂ，Ｔｃに応じて、現像ローラ１７に対して現像ブレード２１の角度が変化する度合いが異なってくるので以下に説明する。

薄板弾性部材２１ａが現像ローラ１７の弾性層に食い込むと、現像ローラ１７に対する薄板弾性部材２１ａの角度α（図６参照）は大きくなる。このとき、図５から分かるように揺動支点軸２３を位置２３ａに設けた場合の方が、揺動支点軸２３を位置２３ｂ、２３ｃに設けた場合に比べて、現像ローラ１７に対する薄板弾性部材２１ａの角度αが大きくなりやすい。

ところで、現像ブレード２１の薄板弾性部材２１ａとして、安定して生産可能な型抜き板（うち抜き加工で形成される板）を使用しているが、型抜き板では図６に示すように破断面２１ａ２やバリ２１ａ１（破断面２１ａに形成された突起）部分が存在している。そのため角度αが大きくなってしまうと、薄板弾性部材２１ａの破断面が現像ローラ１７表面に接近しやすくなってしまう。薄板弾性部材２１ａの破断面や抜きバリ部分は表面精度が低く（表面が荒れており）、現像ローラ１７上のトナー規制に影響を与えてしまう。また角度αが大きくなってしまうと、薄板弾性部材２１ａの先端が現像ローラ１７の回転によってめくれやすくなる。

以上より薄板弾性部材２１ａが現像ローラ１７に食い込んでも角度αが大きくならない方が好ましい。

しかし図５に示す位置２３ａに揺動支点軸２３を設け、薄板弾性部材２１ａの先端が揺動軌跡Ｔａを取った場合では、揺動軌跡の傾きと現像ローラ１７の曲率との兼ね合いで、薄板弾性部材２１ａの破断面が現像ローラ１７表面に接近しやすくなってしまう。つまり、揺動支点軸２３を位置２３ａに設定した場合には、現像ローラ１７上のトナーに縦筋が発生しないように、あらかじめ現像ローラ１７に対して現像ブレード２１の角度を小さく設定しておく必要がある。

そこで揺動支点軸２３の設定位置としては、２３ｂや２３ｃのように現像ブレード２１付近か、現像ブレード２１（薄板弾性部材２１ａ）よりも現像ローラ１７側に位置することが望ましい。本実施例では揺動支点軸２３を２３ｃの位置に設定しており、現像ブレード２１の設定角が大きくても、現像ローラ１７上のトナー規制を安定させることができる。

また揺動支点軸２３を位置２３ｂに設けた場合には、揺動支点軸２３を直接、支持板金２１ｂに設けることができるので、本実施例で用いた揺動枠体２２が不要になる。そのため揺動枠体２２が占めていたスペースの分だけ現像ユニット（現像装置）を小型化できる。

１ 感光体ドラム
４ 現像ユニット
７ プロセスカートリッジ
１７ 現像ローラ
２１ 現像ブレード
２１ａ 薄板弾性部材
２１ｂ 支持板金
２３ 揺動支点軸
２４ 加圧バネ
２５ シール部材
１００ 画像形成装置

Claims (8)

1. 画像形成装置で用いられる現像装置において、
   像担持体に形成された静電潜像を現像するために、現像剤を担持する現像剤担持体と、前記現像剤担持体に当接し、前記現像剤担持体に担持された現像剤の量を規制する、回転可能に支持された現像剤規制部材と、
   現像剤収容室を形成する枠体と、
   前記現像剤収容室に収容された現像剤が漏れるのを規制するために前記枠体と前記現像剤規制部材の間に圧縮されて配置されるシール部材と、
   前記現像剤規制部材にモーメントを加えることによって、前記現像剤規制部材を前記現像剤担持体に対して圧接させる付勢手段と、
   を有し、
   前記シール部材と接触する前記現像剤規制部材の接触面に、前記接触面と垂直な方向から前記現像剤規制部材の回転中心を投影した際、投影された前記回転中心は前記シール部材と重なり、
   前記現像剤規制部材は、前記現像剤担持体と接触する板状の弾性部材と、前記弾性部材を支持する支持部材を有し、
   前記弾性部材が前記支持部材から前記現像剤担持体に向かって延びる方向に、前記付勢手段は前記現像剤規制部材に対して力を加えることを特徴とする現像装置。
2. 前記現像剤規制部材の回転中心から前記現像剤規制部材の先端部までの距離よりも、前記現像剤規制部材の回転中心から前記現像剤担持体の中心までの距離の方が長く設定されていることを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
3. 前記シール部材が前記現像剤規制部材に力を加える方向と、前記付勢手段が前記現像剤規制部材に力を加える方向が交差することを特徴とする請求項１又は２に記載の現像装置。
4. 前記支持部材は屈曲し、第一の面と、前記第一の面に対して交差した第二の面を有し、前記第一の面は前記シール部材と接触し、前記第二の面は前記付勢手段から力を受けることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の現像装置。
5. 前記弾性部材は、その先端部を前記現像剤担持体の回転方向における上流側に向け前記先端部を前記現像剤担持体と接触させる弾性部材であって、
   前記弾性部材に対して、前記現像剤規制部材と前記現像剤担持体の回転中心は同じ側にあることを特徴とする請求項請求項１乃至４の何れか１項に記載の現像装置。
6. 画像形成装置で用いられる現像装置において、
   像担持体に形成された静電潜像を現像するために、現像剤を担持する現像剤担持体と、前記現像剤担持体に当接し、前記現像剤担持体に担持された現像剤の量を規制する、回転可能に支持された現像剤規制部材と、
   現像剤収容室を形成する枠体と、
   前記現像剤収容室に収容された現像剤が漏れるのを規制するために前記枠体と前記現像剤規制部材の間に圧縮されて配置されるシール部材と、
   前記現像剤規制部材にモーメントを加えることによって、前記現像剤規制部材を前記現像剤担持体に対して圧接させる付勢手段と、
   を有し、
   前記シール部材と接触する前記現像剤規制部材の接触面に、前記接触面と垂直な方向から前記現像剤規制部材の回転中心を投影した際、投影された前記回転中心は前記シール部材と重なり、
   前記現像剤規制部材は、その先端部を前記現像剤担持体の回転方向における上流側に向け前記先端部を前記現像剤担持体と接触させる板状の弾性部材と、前記弾性部材を支持する支持部材を有し、
   前記現像剤担持体の軸線に直交する平面において、前記現像剤規制部材の回転中心は前記支持部材と重なる位置にあることを特徴とする現像装置。
7. 前記現像装置は前記画像形成装置の装置本体に対して着脱可能であることを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載の現像装置。
8. 像担持体と、
   請求項１乃至６の何れか１項に記載の現像装置と、を有し、
   画像形成装置の装置本体に対して着脱可能であるプロセスカートリッジ。

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