JP2005215551A - 現像装置・プロセスカートリッジ・画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】画像形成領域外における現像剤の飛散を抑制し、飛散現像剤による画質低下を防止でき、且つ、端部シール性の向上及びこれによる長寿命化を実現できるようにする。
【解決手段】現像装置の現像ローラ３とドクターローラ５の当接部Ｐ１の下流において、現像ローラ３の画像形成領域外に接触し現像剤の更なる下流側への飛散を抑制する現像剤飛散制御シート材２８が設けられている。現像剤飛散制御シート材２８は、現像ローラ３上の現像剤を掻き取ることによる接触部Ｐ２の下流への現像剤漏れを来たさない程度の腰の弱い材料で形成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、潜像担持体上の潜像を可視像化する現像装置、該現像装置を一体に有するプロセスカートリッジ、上記現像装置を有する複写機、プリンタ、ファクシミリ、プロッタ等の画像形成装置に関する。

この種の現像装置は、例えば図９に示すように、一成分現像剤（以下単に「トナー」ともいう）を収容する現像容器１と、該現像容器１の感光体（潜像担持体）２に対向する開口部近傍に回転自在に支持され、トナーを担持搬送する現像剤担持体としての現像ローラ３と、該現像ローラ３にトナーを供給する供給ローラ４と、現像ローラ３が担持搬送するトナーの層厚を規制する現像剤規制部材としてのドクターローラ５を有している。
現像容器１の下方側には、トナー受け部１ａが形成されており、該トナー受け部１ａの感光体２寄り側はトナー飛散によるトナーチリ等を抑制すべく、換言すれば開口側のシール性を向上すべく、段差を設けて現像ローラ３との空隙が狭く設定されている。具体的に説明すると、トナー受け部１ａは、トナー溜め部１ａ―１と、開口側のトナー止め部１ａ―２を有している。
図９において符号６は現像剤遮蔽板を示す。感光体２は実際にはドラム状をなしているが、図９では直線状に展開して表示している。

特開平７−３３３９８１号公報 特開２０００−３１５０１５号公報

上記のような構造の現像装置において、図１０に示すように、現像ローラ３の画像形成領域外（画像保証領域外）Ｅに担持される現像剤は感光体２上の潜像の可視像化に寄与せずに消費されないため、経時における現像剤の入れ替わりがほとんどない。図１０において符号ｄ１は画像形成領域外Ｅにおけるトナーの流れ方向を示す。
そのため、同じ現像剤が現像ローラ３とドクターローラ５の当接部Ｐ１を繰り返し通過する現象が生じる。同一現像剤による通過が繰り返されると、通過に伴うハザードから、外添剤が埋没して現像剤の帯電量低下を引き起こし、現像ローラ３との付着力が低下してしまう。
帯電量が低下した現像剤は現像ローラ３とドクターローラ５の当接部Ｐ１を通過後、現像ローラ３から離脱する。離脱したトナー７は、図９に示すように、破線矢印の如く移動し、トナー止め部１ａ―２の感光体２側に堆積してトナー吹き溜まりとなるが、一定量を超えると開口部から飛散する。図９において、トナー吹き溜まりと飛散トナーの大きさは粒径を意図的に変えているが、実際には同一である。

飛散したトナー７は、画像上現像剤汚れ（トナーチリ）として現れるだけでなく、現像容器１の端部（現像ローラ３の軸方向端部）に設けられるシール部へも入り込み、経時には現像容器１からトナーが漏れる機内汚損（画像形成装置内でのトナー飛散）を誘発する。

そこで、本発明は、画像形成領域外における現像剤の飛散を抑制し、飛散現像剤による画質低下を防止でき、且つ、端部シール性の向上及びこれによる長寿命化を実現できる現像装置、該現像装置を有するプロセスカートリッジ、該現像装置を有する画像形成装置の提供を、その目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１記載の発明では、潜像担持体上の潜像を現像するための現像剤を供給する現像剤担持体と、該現像剤担持体に担持された現像剤の層厚を規制する現像剤規制部材を有する現像装置において、上記現像剤担持体と上記現像剤規制部材との当接部の上記現像剤担持体の回転方向下流において、上記現像剤担持体の画像形成領域外に接触し現像剤の下流側への飛散を抑制する現像剤飛散制御シート材を設けたことを特徴とする。

請求項２記載の発明では、請求項１記載の現像装置において、上記現像剤飛散制御シート材が、上記現像剤担持体上の現像剤を掻き取ることによる接触部下流への現像剤漏れを来たさない腰の弱い材料で形成されていることを特徴とする。

請求項３記載の発明では、請求項２記載の現像装置において、上記現像剤飛散制御シート材が、ポリウレタン樹脂で形成されていることを特徴とする。

請求項４記載の発明では、請求項１乃至３のうちの何れか１つに記載の現像装置において、上記現像剤飛散制御シート材の上記現像剤担持体に対する接触部の接触面側に、上記現像剤飛散制御シート材よりも表面性に優れた低摩擦材が積層されていることを特徴とする。

請求項５記載の発明では、請求項４記載の現像装置において、上記低摩擦材が、ポリエチレンテレフタレート樹脂で形成されていることを特徴とする。

請求項６記載の発明では、現像装置を一体に有し、画像形成装置本体に対して着脱自在なプロセスカートリッジにおいて、上記現像装置が、請求項１乃至５のうちの何れか１つに記載の現像装置であることを特徴とする。

請求項７記載の発明では、潜像担持体上に形成された潜像を現像装置により可視像化し、該可視像を記録媒体に転写し、定着する画像形成装置において、上記現像装置が、請求項１乃至５のうちの何れか１つに記載の現像装置であることを特徴とする。

請求項１記載の発明によれば、潜像担持体上の潜像を現像するための現像剤を供給する現像剤担持体と、該現像剤担持体に担持された現像剤の層厚を規制する現像剤規制部材を有する現像装置において、上記現像剤担持体と上記現像剤規制部材との当接部の上記現像剤担持体の回転方向下流において、上記現像剤担持体の画像形成領域外に接触し現像剤の下流側への飛散を抑制する現像剤飛散制御シート材を設けたこととしたので、現像剤の飛散（拡散）を抑制でき、現像剤汚れのない良好な画像品質を維持できるとともに、端部シールのシール性の延命化による現像装置の長寿命化を実現できる。

請求項２記載の発明によれば、請求項１記載の現像装置において、上記現像剤飛散制御シート材が、上記現像剤担持体上の現像剤を掻き取ることによる接触部下流への現像剤漏れを来たさない腰の弱い材料で形成されていることとしたので、現像剤担持体への接触が最適となり、現像剤の飛散（拡散）を高精度に抑制できる。

請求項３記載の発明によれば、請求項２記載の現像装置において、上記現像剤飛散制御シート材が、ポリウレタン樹脂で形成されていることとしたので、現像剤担持体への接触が最適となり、現像剤の飛散（拡散）を高精度に抑制できる。

請求項４記載の発明によれば、請求項１乃至３のうちの何れか１つに記載の現像装置において、上記現像剤飛散制御シート材の上記現像剤担持体に対する接触部の接触面側に、上記現像剤飛散制御シート材よりも表面性に優れた低摩擦材が積層されていることとしたので、現像剤担持体上の現像剤を掻き落としを防止でき、低摩擦材を設けない場合に比べてトナー溜まりの飽和時間を長くできてより小さなスペース（容積）で現像装置を構成できる。また、同スペースの場合には装置の長寿命化を実現できる。

請求項５記載の発明によれば、請求項４記載の現像装置において、上記低摩擦材が、ポリエチレンテレフタレート樹脂で形成されていることとしたので、現像剤担持体上の現像剤を掻き落としを防止でき、低摩擦材を設けない場合に比べてトナー溜まりの飽和時間を長くできてより小さなスペース（容積）で現像装置を構成できる。また、同スペースの場合には装置の長寿命化を実現できる。

請求項６記載の発明によれば、現像装置を一体に有し、画像形成装置本体に対して着脱自在なプロセスカートリッジにおいて、上記現像装置が、請求項１乃至５のうちの何れか１つに記載の現像装置であることとしたので、請求項１乃至５の何れかの効果を得ることができるとともに、作像手段の保守、交換を容易に行うことができる。

請求項７記載の発明によれば、潜像担持体上に形成された潜像を現像装置により可視像化し、該可視像を記録媒体に転写し、定着する画像形成装置において、上記現像装置が、請求項１乃至５のうちの何れか１つに記載の現像装置であることとしたので、請求項１乃至５の何れかの効果を得ることができる画像形成装置を実現できる。

以下、本発明の第１実施形態を図１乃至図６に基づいて説明する。なお、上記従来例と同一部分は同一符号で示し、特に必要がない限り既にした構成上及び機能上の説明は省略する（以下の他の実施形態において同じ）。
まず、図３に基づいて、本実施形態における画像形成装置としてのプリンタの構成の概要を説明する。プリンタ８は、図示しない画像形成装置本体の左側に配置された給紙装置９と、該給紙装置９の給紙方向下流側に設けられたレジストローラ対１０と、画像形成装置本体の下部に配置されたプロセスカートリッジ１１と、該プロセスカートリッジ１１の上面に配置された転写装置としての転写ローラ１２と、レジストローラ対１０の右上方に配置された定着装置１３と、該定着装置１３の下流側上方に配置された排紙ローラ対１４と、画像形成装置本体の上面に形成された排紙トレイ１５を有している。

給紙装置９は、記録媒体としての用紙１６が積載収容される給紙トレイ１７と、用紙１６を最上のものから順に１枚ずつ分離して給紙する給紙コロ１８を有している。
給紙装置９から給紙された用紙１６は、レジストローラ対１０で一旦停止され、スキューを修正された後、感光体２上のトナー像の先端と用紙搬送方向先端部の所定位置とが一致するタイミングで再びレジストローラ対１０により転写部位へ搬送される。
感光体２上のトナー像は転写ローラ１２に印加される転写バイアスにより用紙１６上に静電的に転写される。
プロセスカートリッジ１１は、感光体２と、該感光体２の表面を一様に帯電する帯電装置としての帯電ローラ１９と、図示しない露光装置により感光体２上に形成された潜像を可視像化する現像装置２０と、転写後感光体２上に残留したトナーを清掃するクリーニング手段２１を一体に有している。プロセスカートリッジ１１は上記画像形成装置本体に対して着脱自在に設けられている。

トナー像を転写された用紙１６は定着装置１３へ搬送される。定着装置１３は、熱源を有する加熱ローラ２２と、該加熱ローラ２２に対向して配置された加圧ローラ２３を有している。用紙１６は加熱ローラ２２と加圧ローラ２３間で挟持されながら搬送され、熱と圧力によるトナーの溶融によりトナー像を定着される。
定着を終えた用紙１６は排紙ローラ対１４により排紙トレイ１５に排出されてスタックされる。
現像装置２０の、現像ローラ３の軸方向における両端部には、図４及び図５に示すように、現像ローラ３、供給ローラ４及びドクターローラ５の支持隙間を塞ぐようにシール部材２４が設けられており、現像容器１外へのトナー漏れが防止されている。図５において符号２５は現像ローラ３の回転軸の支持穴を、２６はドクターローラ５の回転軸の支持穴をそれぞれ示す。

図１に示すように、本実施形態では、現像ローラ３とドクターローラ５との当接部Ｐ１の現像ローラ回転方向下流において、現像ローラ３の画像形成領域外Ｅに接触し現像剤の更なる下流側への飛散を抑制する現像剤飛散制御シート材２８が設けられている。
現像剤飛散制御シート材２８は、現像ローラ３上の現像剤を掻き取ることによる接触部Ｐ２の下流への現像剤漏れを来たさないあるいは来たしにくい腰の弱い材料で形成されている。この条件を満たす材料として、本実施形態では熱硬化性樹脂としてのポリウレタン樹脂を選定している。

現像剤飛散制御シート材２８は、トナー受け部１ａのトナー溜め部１ａ―１とトナー止め部１ａ―２の境界部に基端部２８ａを固定されており、弓なり状に曲げられてその自由端部２８ｂが現像ローラ３の表面（厳密には現像剤層表面）に接触している。
従って、現像ローラ３に対する現像剤飛散制御シート材２８の接触圧は現像剤飛散制御シート材２８の腰力により依存する。
当接部Ｐ１を通過してトナー止め部１ａ―２の先端へ向かって拡散していたトナーは現像剤飛散制御シート材２８に受け止められて拡散を阻止され、トナー溜め部１ａ―１へ落とされる。これにより、現像剤汚れのない良好な画像品質を維持できる。

図２は、現像剤飛散制御シート材２８の配置状態を感光体２側の下方から見た図である。現像剤飛散制御シート材２８は、トナー受け部１ａに固定される基端部２８ａの幅寸法が画像形成領域側へ広くなるように設定されており、全体として台形状に形成されている。現像剤飛散制御シート材２８の自由端部２８ｂの幅は画像形成領域外Ｅの幅と同等に設定されている。現像剤飛散制御シート材２８は現像ローラ３の両端部に配置されている。
現像剤飛散制御シート材２８を台形状としたことにより、現像容器１における現像剤飛散制御シート材２８の支持状態が長期に亘って安定する。
また、現像ローラ３から離脱した飛散トナーを効率的にトナー溜め部１ａ―１へ集めることができる。基端部２８ａは画像形成領域側へ幅広く設定されているので、飛散トナーのトナー溜め部１ａ―１への移動に方向性を持たせることができ、端部シール部位への移動を抑制することができる。換言すれば、飛散トナーは矢印ｄ２で示すように、全体的にシール部材２４側とは逆となる画像形成領域側へ誘導される。これにより、現像装置２０の端部シールへの入り込みを抑制でき、端部シール性の劣化防止（現像装置の長寿命化）を実現できる。
現像剤飛散制御シート材２８の台形状の面積を調整して現像剤飛散制御シート材２８の腰力（接触圧）を調整することもできる。

現像剤飛散制御シート材２８を上記のように設けた理由を以下に説明する。図６は、現像ローラ３とドクターローラ５との当接部Ｐ１の下流側においてシート材を種々のパターンで設定した場合のトナー拡散防止機能についての実験結果を示している。
タイプＡは、厚みが０．１ｍｍのＰＥＴシート（ポリエチレンテレフタレートシート）をトナー止め部１ａ―２に固定して当接部Ｐ１側を起こして現像ローラ３との隙間を約１ｍｍに設定した例である。
この場合、ニップ部（当接部Ｐ１）からの吹き出しトナーを押えることができず、トナーは矢印で示すように移動し、結局図９で示したのと同様のトナー飛散が生じた。
タイプＢは、ＰＵＲシート（ポリウレタンシート）を図１で示したのと同様に固定するとともに、該ＰＵＲシートを発泡ＰＵＲ（発泡ポリウレタン）の弾性力で強制的に当接（接触）させた例である。
この場合、現像ローラ３に対するＰＵＲシートの当接圧（接触圧）が強すぎるため、現像ローラ３上のトナーを掻き取ってしまい、掻き取られたトナーがトナー止め部１ａ―２に滞留することが判った。

タイプＣは本実施形態における構成を示している。上記２例の実験結果を踏まえ、ＰＵＲシートをその腰力のみで現像ローラ３に接触させるようにしたのである。当接部Ｐ１を通過して離脱したトナーはＰＵＲシート（現像剤飛散制御シート材２８）によりその拡散を阻止され、トナー溜め部１ａ―１へ回収されることが判った。

次に、図７及び図８に基づいて第２の実施形態を説明する。
現像剤飛散制御シート材２８の材質及び取り付け態様は上記実施形態と同様であるが、本実施形態では、現像剤飛散制御シート材２８の現像ローラ３に対する接触部Ｐ２の接触面側に、現像剤飛散制御シート材２８よりも表面性に優れた低摩擦材３０を積層したことを特徴としている。ここで、低摩擦材とは、摩擦係数の小さい材料を指す。
本実施形態における低摩擦材３０は、ポリエチレンテレフタレート樹脂でシート状に形成されている。
図６に示すように、第１の実施形態における構成（タイプＣ）では、トナーの拡散を防止してトナー溜め部１ａ―１にトナーを回収できるが、現像ローラ３上のトナーを若干ではあるが掻き落としてしまうことがあった。
トナー受け部１ａは本来帯電量の低下した離脱トナー（飛散トナー）の回収を目的に設計されており、現像剤飛散制御シート材２８による掻き落とし機能が加わると、トナー受け部１ａに蓄積される現像剤の量が短時間で飽和（満杯）し、端部のシール機能へも悪影響を及ぼす。

本実施形態ではこのような事実に鑑み、現像剤飛散抑制機能の更なる向上を得るべく現像剤飛散制御シート材２８が形成されている（タイプＤ）。低摩擦材（ＰＥＴシート）３０を積層することにより、低摩擦材３０の自重によって現像剤飛散制御シート材２８の下方への曲がりが大きくなり、現像ローラ３に対する接触圧が弱くなる。また、ＰＥＴシートはＰＵＲシートよりも優れた表面性（摺動性）を有しているため、現像ローラ３からのトナーの掻き落としは起きない。
現像ローラ３からのトナーの掻き落としが起きないので、トナー溜め部１ａ―１に溜まったトナーが飽和する時間を第１の実施形態における構成よりも長くでき、より小さなスペースにて現像装置を構成できるとともに、同スペースの場合には長寿命化を達成できる。

上記各実施形態では、現像剤飛散制御シート材２８の材質、形状を特定したが、これに限定される趣旨ではなく、上記機能が得られる範囲で適宜選定することができる。
また、プロセスカートリッジ１１において、現像装置２０、感光体２、帯電ローラ１９、クリーニング手段２１を一体に有する構成としたが、現像装置２０とその他の何れか１つを一体に有する構成としてもよい。

第１の実施形態における現像装置の要部を示す概要正面図である。 現像剤飛散制御シート材の配置状態を示す概要側面図である。 画像形成装置としてのプリンタの概要正面図である。 現像装置の端部のシール構造を示す斜視図である。 現像装置の端部のシール構造を示す斜視図である。 各シート材のトナー拡散防止機能の実験結果を示す図である。 第２の実施形態における現像装置の要部を示す概要正面図である。 第２の実施形態における現像剤飛散制御シート材の配置状態を示す概要側面図である。 従来におけるトナーの拡散状態を示す現像装置の概要正面図である。 従来における現像装置の画像形成領域外のトナー流れを示す概要側面図である。

符号の説明

２ 潜像担持体としての感光体
３ 現像剤担持体としての現像ローラ
５ 現像剤規制部材としてのドクターローラ
７ 現像剤としてのトナー
１１ プロセスカートリッジ
２０ 現像装置
２８ 現像剤飛散制御シート材
３０ 低摩擦材
Ｅ 画像形成領域外
Ｐ１ 当接部
Ｐ２ 接触部

Claims (7)

1. 潜像担持体上の潜像を現像するための現像剤を供給する現像剤担持体と、該現像剤担持体に担持された現像剤の層厚を規制する現像剤規制部材を有する現像装置において、
   上記現像剤担持体と上記現像剤規制部材との当接部の上記現像剤担持体の回転方向下流において、上記現像剤担持体の画像形成領域外に接触し現像剤の下流側への飛散を抑制する現像剤飛散制御シート材を設けたことを特徴とする現像装置。
2. 請求項１記載の現像装置において、
   上記現像剤飛散制御シート材が、上記現像剤担持体上の現像剤を掻き取ることによる接触部下流への現像剤漏れを来たさない腰の弱い材料で形成されていることを特徴とする現像装置。
3. 請求項２記載の現像装置において、
   上記現像剤飛散制御シート材が、ポリウレタン樹脂で形成されていることを特徴とする現像装置。
4. 請求項１乃至３のうちの何れか１つに記載の現像装置において、
   上記現像剤飛散制御シート材の上記現像剤担持体に対する接触部の接触面側に、上記現像剤飛散制御シート材よりも表面性に優れた低摩擦材が積層されていることを特徴とする現像装置。
5. 請求項４記載の現像装置において、
   上記低摩擦材が、ポリエチレンテレフタレート樹脂で形成されていることを特徴とする現像装置。
6. 現像装置を一体に有し、画像形成装置本体に対して着脱自在なプロセスカートリッジにおいて、
   上記現像装置が、請求項１乃至５のうちの何れか１つに記載の現像装置であることを特徴とするプロセスカートリッジ。
7. 潜像担持体上に形成された潜像を現像装置により可視像化し、該可視像を記録媒体に転写し、定着する画像形成装置において、
   上記現像装置が、請求項１乃至５のうちの何れか１つに記載の現像装置であることを特徴とする画像形成装置。
   

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