JP2005316507A - 電子写真プロセスカートリッジ - Google Patents

Abstract

【課題】 長期保存中、現像ローラが変形することを防止し得る電子写真プロセスカートリッジを提供する。
【解決手段】 弾性部材から構成される現像ローラとこの現像ローラの表面に接触してトナーを薄層化する現像ブレードとの間に第１のシート部材が挿入され、少なくともその接触部において、第１のシート部材に現像ローラより低硬度な第２のシート部材を積層して形成した積層部を設けた。
【選択図】 図５

Description

本発明はプリンタ、ファクシミリ、複写機等に搭載される電子写真プロセスカートリッジに関する。

従来、電子写真方式のプリンタ、ファクシミリ、複写機等においては、一様に帯電された感光体表面の、像を得たい部分に露光して静電潜像を形成させ、該静電潜像をトナーにより現像してトナー像とし、該トナー像を用紙などの記録媒体に転写し、定着するようになっている。これら電子写真方式の画像形成部においては、印刷を繰り返すことによってトナー量の減少、感光体、各ローラ類などの消耗が起きるので、各構成部材を一体的に形成して電子写真プロセスカートリッジを構成し、寿命時に電子写真プロセスカートリッジごと新品と交換できるようになっている。

従来の電子写真プロセスカートリッジにあっては、各ローラ類の接触部分で圧力が加わっている。例えば現像ローラには、高硬度な感光体との接触部及び現像ブレードとの接触部において静止中/動作中に拘わらず接触圧力が加わる。

これに関して、長期保存中に弾性部材のローラ内部に存在する成分が感光体に移行して感光体表面が汚れ、一様に帯電される際に帯電不良を生じ、帯電むらを起して現像後濃度むらを示す横筋を生ずるという問題があり、これを解決するものとして、現像ローラと感光ドラムとの間にポリエステルフィルムで構成される保護部材を介在させて、感光ドラムの表面を保護するものがある（特許文献１参照）。
特開２００１−１３４１６３号公報

しかしながら、それらローラ類に弾性部材を使用している場合、接触部分には常に圧力がかかっているので、長期保存中にクリープによる変形を起こす場合がある。例えばクリープによる変形を起こした現像ローラを用いて印刷を行うと、長手方向全面に発生している変形部分は現像ブレードを通過後、他の部分と厚さが異なるトナー層になるので、印刷上に濃度むらを示す横筋として現れるという問題点があった。

本発明は、長期保存中、弾性部材の現像ローラが変形することを防止し得る電子写真プロセスカートリッジを提供することを目的としている。

上記目的を達成するために本発明の電子写真プロセスカートリッジにおいては、弾性部材から構成される現像ローラとこの現像ローラの表面に接触してトナーを薄層化する現像ブレードとの間に第１のシート部材が挿入され、少なくともその接触部において、第１のシート部材に現像ローラより低硬度な第２のシート部材を積層して形成した積層部を設けたものである。
また、弾性部材から構成される現像ローラとこの現像ローラの表面に接触してトナーを薄層化する現像ブレードとの間にシート部材が挿入され、少なくともその接触部において、シート部材は厚さが５０μｍ〜１００μｍの樹脂フィルムで形成されるものである。

本発明は、上記のように構成されているので、弾性部材から構成される現像ローラがクリープにより変形することを防止することができる。

本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。尚、各図面に共通な要素には同一符号を付す。

第１の実施の形態
図３は電子写真プロセスカートリッジの断面図である。表面に静電潜像が形成される感光体１の周囲には、感光体１の表面を一様に帯電する帯電ローラ２、静電潜像をトナー３により現像してトナー像にする現像ローラ４、感光体１の表面に残留したトナー３を除去するクリーニングローラ５が接触してケース９に配置してあり、各ローラの機能により電子写真プロセスを実現している。この電子写真プロセスカートリッジは、寿命時にカートリッジごと新品と交換できるようになっている。

現像ローラ４にはトナー３を薄層化する現像ブレード６、トナーカートリッジ７から補充されたトナー３を現像ローラ４に供給するトナー供給ローラ８が接触して配置してある。各ローラ及び現像ブレードは弾性部材から構成されている。
尚、ケース９には帯電ローラ２により一様に帯電された感光体１の表面を印刷データに基づき露光して静電潜像を形成する図示せぬ印刷ヘッドを挿入する隙間９ａ及び図示せぬ印刷用紙が感光体１の表面に接触してトナー像を転写できるように転写用の隙間９ｂが設けてある。

図１は第１の実施の形態による緩衝シートの正面図、図２は図１に示した緩衝シートのＡ−Ａ断面矢視図の一部である。緩衝シート１０は弾性部材１１と、弾性部材１１の表面に固着して設けられるフィルム部材１２（以後樹脂フィルム１２と記する）とからなる積層構造である。本実施の形態では弾性部材１１の一方の面には成形により樹脂フィルム１２を一体に設け、弾性部材１１の他方の面には接着により樹脂フィルム１２を設けた３層構造である。

シート状の弾性部材１１には、ウレタン、シリコーン等のエラストマを現像ローラ４より柔らかく加工して使用し、樹脂フィルム１２を介し感光体１と接触させた時に感光体１と化学反応及び現像ローラ４の構成成分の感光体１への移行が認められないものであれば、弾性部材１１の材質及びソリッド／スポンジは特に問わない。

また、樹脂フィルム１２としては、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）やＰＰ（ポリプロプレン）を使用するが、現像ローラ４及び感光体１に使用している材料と化学反応を起こしにくいもので、弾性部材１１の成分を表面に染み出させないものであれば、特に問わない。

次に緩衝シートの作用について図４を参照して説明する。図４は緩衝シートの作用を示す説明図である。緩衝シート１０を感光体１とエラストマから構成されているローラ、例えば、現像ローラ４との間に挟むことで、接触部分は図４に示すようになる。

感光体１は金属（例えばアルミニュウム）などの基材の表面に樹脂コーティングしたものなので、現像ローラ４よりも高硬度である。

即ち、硬度の順番が、感光体１＞樹脂フィルム１２＞現像ローラ４＞弾性部材１１の順なので、接触幅は緩衝シート１０を挿入したことにより緩衝シート１０を挿入していない場合よりも広がり、その幅の中で発生した応力は緩衝シート１０の弾性部材１１により分散される。

それにより、接触幅内の応力分布が感光体１と現像ローラ４との接触部中央で大きく、端部で小さくなるという不均一性が改善されるので、長期保存中のクリープによる現像ローラ４の接触部分の凹みが緩和される。

また、例えば、樹脂フィルム１２のみの緩衝シート１０を感光体１と現像ローラ４との接触部に挿入した場合では、現像ローラ４と感光体１との間の接触幅は増えるが、応力の分散が中央に弾性部材１１がある場合に比べて不均一である。即ち、中央部には応力の大きい部分が残るので、何も挟まない場合よりは改善されるが、弾性部材１１の表面に樹脂フィルム１２を固着した緩衝シート１０に比べ、クリープによる現像ローラ４の局所的変形は大きく、印刷上の不具合が発生しやすい。

また、現像ローラ４内部に存在する成分の感光体１への移行も、図２に示した３層構造により防止することができる。

また、本実施の形態では現像ローラを例にとって述べたが、その他の弾性部材と感光体との接触部分についても上述した緩衝シート１０を使用すれば、クリープによる変形や弾性部材内部に存在する成分の感光体１への移行による感光体１の表面汚染、化学反応について同様の効果が得られる。

第１の実施の形態によれば、緩衝シートを弾性部材から構成されているローラと感光体との間に挟むことにより、ローラに対する感光体からの応力を分散できるので、クリープによるローラ面の凹みに起因する印刷不良を改善できるとともに、ローラと感光体が直接、接することがなくなるので、ローラ内部に存在する成分の感光体への移行による感光体の表面汚染や感光体構成成分との化学反応を防止し、電子写真プロセスカートリッジの長期保存後も良好な印刷が得られる。

第２の実施の形態
第２の実施の形態では、電子写真プロセスカートリッジの長期保存中に発生するクリープや汚染の影響が特に印刷時に発生しやすい現像ローラについて緩衝シートの着脱方法について説明する。

図５は図１に示した緩衝シートの挿抜方法を示す説明図（１）である。緩衝シート１０は中間部で折られて印刷ヘッドを挿入する隙間９ａより飛び出しており、端部をそれぞれクリープおよび汚染の発生しやすい現像ローラ４と感光体１との接触部と、現像ローラ４と現像ブレード６との接触部とに挿入している。

図６は図１に示した緩衝シートの挿抜方法を示す説明図（２）である。緩衝シート１０は一端部を現像ローラ４と現像ブレード６との接触部に挿入し、現像ローラ４と感光体１との間を通って、他端部を転写用の隙間９ｂから飛び出させている。

次に動作について説明する。緩衝シート１０を図５に示したように現像ローラ４と感光体１との接触部と、現像ローラ４と現像ブレード６との接触部とに挿入することで、電子写真プロセスカートリッジの長期保存中、クリープによる現像ローラ面の凹み、現像ローラ４内部に存在する成分の感光体１への移行による感光体１の表面の汚染を防止できる。

電子写真プロセスカートリッジの交換時、緩衝シート１０が図５に示したように電子写真プロセスカートリッジに取付けられている場合には、隙間９ａより飛び出している部分を矢印Ｂ方向に引き抜いて現像ローラ４と感光体１とを接触させ、現像ローラ４と現像ブレード６とを接触させる。

このとき、現像ローラ４と現像ブレード６との間に挿入されている一端部は、トナー３にまぶされているので現像ローラ軸に設けてある図示せぬギヤを回すことなく容易に抜ける。また、現像ローラ４と感光体１との間に挿入されている他端部も現像ローラ４と感光体１との接触長さにほぼ等しい長さが挿入されているので、引抜きの際ギヤが通常回転方向（印刷時の回転方向）に逆らって回転するが、その量は機能上問題ない必要最低限である。

また、緩衝シート１０が図６に示したように電子写真プロセスカートリッジに取付けられている場合には、転写用の隙間９ｂより飛び出している部分を矢印Ｃ方向に引き抜いて現像ローラ４と感光体１とを接触させ、現像ローラ４と現像ブレード６とを接触させる。

このとき、感光体１、現像ローラ４は通常回転方向と同じ向きにギヤが回るので、問題ない。

第２の実施の形態によれば、電子写真プロセスカートリッジの長期保存中、現像ローラと感光体との間、現像ローラと現像ブレードとの間に発生するクリープによる現像ローラ面の変形と現像ローラの成分の感光体への移行及び化学反応とを１枚の緩衝シートで防止できる。

第３の実施の形態
図７は第３の実施の形態による緩衝シートの説明図であり、同図（Ａ）は緩衝シートの正面図を示し、同図（Ｂ）は緩衝シートの側面図を示している。第１の実施例では弾性部材１１の全表面に樹脂フィルム１２を積層したが、第３の実施例では、現像ローラ４より高硬度な樹脂フィルム１２に現像ローラ４より低硬度な弾性部材１１を積層して形成した積層部１０ａを設け、少なくとも感光体１と現像ローラ４との接触部及び現像ローラ４と現像ブレード６との接触部には積層部１０ａを挿入するようにしたものである。

図８は図７に示した緩衝シートの挿抜方法を示す説明図（１）、図９は図７に示した緩衝シートの挿抜方法を示す説明図（２）であり、緩衝シートを電子写真プロセスカートリッジに挿入する形態は、それぞれ、図５、図６と同じである。

作用、動作は第１及び第２の実施例で説明したので省略する。

第３の実施の形態によれば、緩衝シートの機能を減ずることなく、第１及び第２の実施例に比べて弾性部材の使用量を減らすことがきるので、コストを低減した緩衝シートを提供できる。

第４の実施の形態
図１０は第４の実施の形態による緩衝シートの説明図であり、同図（Ａ）は緩衝シートの正面図を示し、同図（Ｂ）は緩衝シートの側面図を示している。積層部１０ａは現像ローラ４と感光体１とに挟まれる部分とし、その他部分は樹脂フィルム１層としたものである。

図１１は図１０に示した緩衝シートの挿抜方法を示す説明図（１）、図１１は図１０に示した緩衝シートの挿抜方法を示す説明図（２）であり、緩衝シート１０を電子写真プロセスカートリッジに挿入する形態は、それぞれ、図５、図６と同じである。

緩衝シート１０は、長期保存中及び輸送時にのみ緩衝用として必要とされる部材であるので、図１０の構成であっても現像ローラ４と感光体１との間では第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。

また、現像ローラ４と現像ブレード６との間については、発生する応力状態やクリープ量が現像ローラ４と感光体１との間とは異なるので、樹脂フィルム１２のみでもクリープ痕が発生しない場合がある。

例として、樹脂フィルム１２にＰＥＴを使用し、現像ブレード６の先端はR形状とし、そのRの大きさを０．２２５ｍｍ〜０．２７５ｍｍ、現像ブレード幅２２０ｍｍ、押付け力１．１Ｋｇｆである場合を表１に示す。

この場合、樹脂フィルム１２の厚みが５０μmより薄いと応力分布の不均一により、クリープ差が発生し、印刷上はクリープによる横すじの不具合が発生した。また、樹脂フィルム１２の厚みが１００μm以上では、挿入したところとしていないところで、圧力の差による隙間が発生する場合が有るので、緩衝シート１０の端部からトナー漏れが発生した。

従って、現像ブレード６の押付け力が１．１Ｋｇｆ／２２０ｍｍ以下では、樹脂フィルム１２の厚さは５０μｍ〜１００μmが好適である。

第４の実施の形態によれば、緩衝シートの機能を減ずることなく、第１及び第２の実施例に比べて弾性部材の使用量を減らすことがきるので、値段の安い緩衝シートを提供できる。

第５の実施の形態
図１３は第５の実施の形態による緩衝シートの挿抜方法を示す説明図である。電子写真プロセスカートリッジのケース下部には転写用の隙間９bが設けてあり、感光体１の一部表面が隙間９ｂから露出している。

そのため電子写真プロセスカートリッジの保管時及び輸送時には感光体１の表面を傷つけないようにケース９にシャッタ機構を設ける必要があるが、電子写真プロセスカートリッジの保管時及び輸送時のためだけにシャッタ機構を設けることはコストアップにつながる。

そこで、ケース下部から露出している感光体１の表面を保護することも兼ねて第１の実施の形態で示した緩衝シート１０を図１３に示すように感光体１の周囲に配置された各ローラ及び各ブレードとの接触部分及びケース下部から露出している感光体１の表面を包み込むように挿入する。

その際、電子写真プロセスカートリッジ交換時に緩衝シート１０を印刷ヘッド挿入孔９ａから矢印Ｂ方向へ引き抜くことができるように、挿入した緩衝シート１０の端部を印刷ヘッド挿入孔９ａより飛び出させておく。

これにより、ローラやブレードなど弾性部材のクリープによる変形や、弾性部材のローラ内部に存在する成分の感光体１への移行による感光体１の表面の汚染を防止できるとともにクッションとしてケース下部から露出している感光体１の表面をショック等から保護できる。

第５の実施の形態によれば、電子写真プロセスカートリッジの長期保存中、ローラやクリーニングブレードなどの各弾性部材部材のクリープによる変形及び弾性部材のローラ内部に存在する成分の感光体への移行による感光体表面の汚染を防止できる。

また、ケース下部から露出している感光体表面を保護することにより感光体をショック等から保護できるので、電子写真プロセスカートリッジのケースにシャッタ機構を設ける必要がなくなり、コストを低減できる。

第６の実施の形態
図１４は第６の実施の形態による緩衝シートの挿抜方法を示す説明図である。第２及び第５の実施の形態で説明した緩衝シート１０により弾性部材を用いた各構成部材のクリープによる変形及び感光体１の表面の汚染を防止できることができたが、クリープによる変形に関して最も顕著に印刷上不具合として現れるのが現像ローラ４である。

そこで、現像ローラ４と感光体１との緩衝性を向上させるために、第１の実施で説明した緩衝シートを図１４に示すように各接触部分を通過させて挿入する。

即ち、緩衝シート１０を中間部で折り曲げ、電子写真プロセスカートリッジのケース下部に設けられた転写用の隙間９bから矢印Ｃ方向へ引き抜くことができるように、折り曲げ部を飛び出させ、一方の緩衝シート１０ａにより感光体１を包み込み、他方の緩衝シート１０ｂを現像ローラ４と感光体１との接触部及び現像ローラ４と現像ブレード６との接触部に挿入する。

従って、現像ローラ４と感光体１との接触部では、緩衝シート１０が２枚分の厚みとなっている。それにより、クリープによる現像ローラ４の変形は防止される。

第６の実施の形態によれば、電子写真プロセスカートリッジの長期保存中、ローラやクリーニングブレードなどの各弾性部材部材のクリープによる変形及び弾性部材のローラ内部に存在する成分の感光体への移行による感光体表面の汚染を防止できる。

特に、印刷上顕著に不具合として現れる現像ローラと感光体との間のクリープについては緩衝性を１枚のときよりも向上させることができる。

尚、第１〜第６の実施の形態では積層構造を３層としたが、２層でも４層でもよいことはいうまでもない。

第１の実施の形態による緩衝シートの断面図である。 図１に示した緩衝シートのＡ−Ａ断面矢視図の一部である。 電子写真プロセスカートリッジの断面図である。 緩衝シートの作用を示す説明図である。 図１に示した緩衝シートの挿抜方法を示す説明図（１）である。 図１に示した緩衝シートの挿抜方法を示す説明図（２）である。 第３の実施の形態による緩衝シートの説明図である。 図７に示した緩衝シートの挿抜方法を示す説明図（１）である。 図７に示した緩衝シートの挿抜方法を示す説明図（２）である。 第４の実施の形態による緩衝シートの説明図である。 図１０に示した緩衝シートの挿抜方法を示す説明図（１）である。 図１０に示した緩衝シートの挿抜方法を示す説明図（２）である。 第５の実施の形態による緩衝シートの挿抜方法を示す説明図である。 第６の実施の形態による緩衝シートの挿抜方法を示す説明図である。

符号の説明

１ 感光体
４ 現像ローラ
６ 現像ブレード
１０ 緩衝シート
１１ シート部材
１２ 樹脂フィルム

Claims (2)

1. 少なくとも弾性部材から構成される現像ローラと、該現像ローラの表面に接触してトナーを薄層化する現像ブレードを設けた電子写真プロセスカートリッジにおいて、
   前記現像ローラと前記現像ブレードとの間に第１のシート部材が挿入され、
   少なくともその接触部において、前記第１のシート部材に前記現像ローラより低硬度な第２のシート部材を積層して形成した積層部を設けたことを特徴とする電子写真プロセスカートリッジ。
2. 少なくとも弾性部材から構成される現像ローラと、該現像ローラの表面に接触してトナーを薄層化する現像ブレードを設けた電子写真プロセスカートリッジにおいて、
   前記現像ローラと前記現像ブレードとの間にシート部材が挿入され、
   少なくともその接触部において、前記シート部材は厚さが５０μｍ〜１００μｍの樹脂フィルムで形成されることを特徴とする電子写真プロセスカートリッジ。

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