JP2006209010A - 現像カートリッジ、並びに画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 比較的簡単な構成で、トナーの交換時期をオペレータに知られることが可能な現像カートリッジを提供することを目的とする。
【解決手段】 層厚規制ブレード８０はアーム本体８１と、このアーム本体８１の先端部に設けられる当接部８３とからなる。そして、当接部８３はシリコーン製のゴム材にポリウレタン製のゴム材をインサートして構成される。この当接部８３は現像ローラ５７の表面に当接され、現像ローラ５７の回転に伴って次第に磨耗してゆく。そして、現像ローラ５７の回転数が規定回転数に達すると、内部のポリウレタン層８４Ｂが表面露出する。これにより、当該部分ではトナーＴに帯電不良が生じ、更には用紙上に画像不良が生じるから、オペレータはこの画像不良が生じたことをもってトナーＴの交換時期に至ったことを知ることが出来る。
【選択図】 図１２

Description

本発明は、いわゆる電子写真式の現像方法に用いられる現像カートリッジ並びにそれを使用した画像形成装置に関する。

従来から感光ドラムの表面に形成された静電潜像を現像剤（トナー）によって現像する現像方法が広く知られている（例えば、特許文献１）。
この種の現像方法においては、トナーは供給ローラ並びに層厚規制ブレードとの摩擦によって帯電された後に、現像ローラの表面に薄層化された状態で付着される。そして、現像ローラに現像バイアス電圧を印加して電界を生じさせることで、静電潜像が形成された部分に帯電されたトナーを付着させるようにしている。そして、静電潜像部分に付着したトナーは用紙に転写され、これを定着器によって圧着させることで用紙上に所望の画像が形成される。
一方、現像ローラ上に付着されたトナーのうち現像に使用されなかったトナーは再びトナーポッパーに帰還され、アジテータによってトナーホッパー内の残留トナーと攪拌される。そして、再び現像が行われるときには供給ローラ並びに層厚規制ブレードとの摩擦によって帯電された後、現像ローラの表面に付着する。

このように、トナーは次のサイクル、摩擦帯電→現像ローラへの付着→トナーホッパーに帰還→摩擦帯電を繰り返すようになっているため、現像回数の増加につれて次第に劣化して帯電し難くなるが、上記現像方法のものは電荷（帯電されたトナー）が電界から受ける力の作用を利用して現像を行うものであるから、トナーの帯電量が低下すると現像をうまく行うことができず、画像品質が低下してしまう。係る画像品質の低下を未然に防止するには、トナーが劣化するに先立って、オペレータにトナーの劣化を知らせてトナー、ひいては現像カートリッジ（現像ローラ、供給ローラ、層厚規制ブレード、トナーホッパー等により構成）を取り替えてやればよく、これを実現するには例えば、現像ローラの回転数をカウントするカウンタを装置本体に設けておき、これが予め定めされた規定回数に達したときには、トナーの交換時期であることを表示してやればよい。
特開２００４−３７７７９公報

しかしながら、上記構成ではカウンタが必要となるから部品点数が増加するし、カウンタが故障したときには、現像ローラが規定回数に達しても、トナーが交換時期にあることが表示されず、オペレータは劣化したトナーによって印刷を続けてしまう。
本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、比較的簡単な構成で、トナーの交換時期をオペレータに知られることが可能な現像カートリッジを提供することを目的とする。

上記の目的を達成するための手段として、請求項１の発明は、電子写真式の現像法に用いられる現像カートリッジであって、非磁性一成分の現像剤と、像担持体に形成される静電潜像に前記現像剤を供給して現像を行う現像剤担持体と、前記現像剤担持体に弾性的に接する当接部を有し該当接部により前記現像剤担持体上に担持された現像剤の層厚を規制する層厚規制部材と、を有し、前記当接部は、前記現像剤担持体に接する第一の層と、前記第一の層に覆われ前記現像剤担持体の回転に伴って前記第一の層が磨耗して削れることにより露出して前記現像剤担持体に当接する第二の層と、からなり、前記第一の層は、該第一の層と前記現像剤担持体との間を前記現像剤が通過する際に前記現像剤を摩擦帯電させるように構成されるのに対し、前記第二の層は、該第二の層と前記現像剤担持体との間を前記現像剤が通過する際に前記現像剤が帯電不良を起こすように構成されているところに特徴を有する。
尚、ここでいう帯電不良状態とは現像剤が帯電されない状態、或いは帯電されたとしてもその帯電量が第一の層と対応する箇所に比べて少ない状態に加えて、極性が＋、−反転された状態で帯電される状態を含む概念である。

請求項２の発明は、請求項１に記載のものにおいて、前記第二の層は、前記第一の層に比べて、摩擦帯電性の低い材料よりなるところに特徴を有する。

請求項３の発明は、請求項２に記載のものにおいて、前記第一の層は、シリコーン製のゴム材よりなるのに対して、前記第二の層は、ポリウレタン製のゴム材よりなるところに特徴を有する。

請求項４の発明は、請求項１に記載のものにおいて、前記第二の層は、前記第一の層に比べて、材料の硬度が低いところに特徴を有する。

請求項５の発明は、請求項１ないし請求項４のいずれかに記載のものにおいて、前記層厚規制部材は、撓み可能に形成されたアーム部材と、前記アーム部材の先端部において前記現像剤担持体と対向するように固定された前記当接部と、からなり、前記アーム部材における前記当接部との対向部分には、前記当接部側に向けて張り出す突出部が設けられ、該突出部によって前記第二の層が形成されているところに特徴を有する。

請求項６の発明は、電子写真式の現像法に用いられる現像カートリッジであって、非磁性一成分の現像剤と、像担持体に形成される静電潜像に前記現像剤を供給して現像を行う現像剤担持体と、前記現像剤担持体に弾性的に接する当接部を有し該当接部により前記現像剤担持体上に担持された現像剤の層厚を規制する層厚規制部材と、を有し、前記当接部は、前記現像剤担持体に接する第一の層と、前記第一の層に覆われ、前記現像剤担持体の回転に伴って前記第一の層が磨耗して削れることにより露出される第二の層と、からなり、前記第一の層は、該第一の層と前記現像剤担持体との間を前記現像剤が通過する際に前記現像剤の層厚が予め定められた正規層厚となるように層厚の規制を行う層厚規制層であるのに対し、前記第二の層は、前記層厚規制を解除する解除層であるところに特徴を有する。

請求項７の発明は、請求項６に記載のものにおいて、前記解除層は、前記現像剤担持体の回転に伴って該当接部の表面層が磨耗して削れたときに前記現像剤担持体との間に空隙を形成する空洞部であるところに特徴を有する。

請求項８の発明は、請求項７に記載のものにおいて、前記層厚規制部材は、撓み可能に形成されたアーム部材と、前記アーム部材の先端部において前記現像剤担持体と対向するように固定された前記当接部と、からなり、前記空洞部は、前記現像剤担持体の回転軸方向の寸法が前記現像剤担持体の回転方向の寸法よりも小さく設定されているところに特徴を有する。

請求項９の発明は、請求項７又は請求項８に記載のものにおいて、前記層厚規制部材は、撓み可能に形成されたアーム部材と、前記アーム部材の先端部において前記現像剤担持体と対向するように固定された前記当接部と、からなり、前記空洞部は、前記アーム部材と対向する側に開口する凹状をなし、前記アーム部材における前記当接部に対する対応部分に、前記空洞部の開口部分に連なる孔が設けられているところに特徴を有する。

請求項１０の発明は、請求項７又は請求項８に記載のものにおいて、前記層厚規制部材に対し前記現像剤担持体の回転方向における上流側には前記現像剤が収容される収容室が設けられ、下流側には前記像担持体が配されたものにおいて、前記層厚規制部材の当接部には、前記空洞部を通じて前記収容室側から前記像担持体側に前記現像剤が流出するのを規制する規制部が設けられているところに特徴を有する。

請求項１１の発明は、請求項１から請求項１０のうちいずれかに記載の現像カートリッジを有して画像を形成するとことに特徴を有する。

＜請求項１並びに請求項１１の発明＞
現像剤担持体が規定の回数に達し当接部の第一の層が削れると、当接部の表面には第二の層が露出する。この第二の層が露出した部分においては現像剤担持体の表面に付着する現像剤が帯電不良状態となるように構成されているから、同部分では静電潜像の現像がうまくなされない。言い換えると、同部分では現像剤が静電潜像とは無関係に感光体に付着するか、或いは全く付着しないから用紙の当該部分に真っ直ぐなラインが入ったり、或いは白抜きになったりする。
このような構成であれば、第二の層が現れたときには、上記のような画像不良が必ず起こるから、オペレータはこの画像不良が生じたことをもって現像剤の劣化が進んだ状態にあると知ることが出来る。

＜請求項２の発明＞
このような構成であれば、第二の層と対応する部分では、第一の層と対応する部分に比べて現像剤の帯電量が少なくなる。

＜請求項３の発明＞
第一の層はシリコーン製のゴム材よりなるのに対して、第二の層はポリウレタン製のゴム材よりなる。

＜請求項４の発明＞
材料の硬度が低いものは高いものに比べて表面が変形し易く現像剤との接触面積が大きくなる。従って、硬度が低い部分では現像剤との摩擦力、ひいては帯電量が少なくなる。

＜請求項５の発明＞
このような構成であれば、第二の層をアーム部材とは別部材によって構成する場合に比べて層厚規制部材の構造が簡素化される。

＜請求項６の発明＞
現像剤担持体に付着した現像剤は現像剤担持体の回転に伴って、層厚規制部材側へと移動をしてゆき、やがて、層厚規制部材を通過する。その後、現像剤は感光ドラム側に運ばれて感光ドラム上に付着される。これにより、静電潜像が可視像化される（現像）され、その後、転写されることで記録媒体としての用紙に所望の画像が形成される。
請求項６の発明によれば、解除層が露出される前の状態にあっては、層厚規制層により現像剤担持体に付着される現像剤の層厚が正規層厚に調整（規制）されるから、用紙には所望の濃さで画像が形成される。
一方、解除層が露出されると層厚調整が解除されるから、現像剤担持体上の層厚は正規層厚より厚くなったり、或いは薄くなったする。そのため、解除層が露出された部分では、用紙に形成される画像が濃くなったり、薄くなったるする。以上のことから、オペレータは用紙に形成さる画像の濃淡の変化に基づき、現像剤の劣化を知ることが出来る。

＜請求項７の発明＞
現像剤担持体との間に空隙が形成されると、そこでは現像剤が何ら規制を受けなくなるから、第一の層に対応する部分に比べて現像剤担持体に付着される現像剤の層厚が厚くなる。従って、層厚が厚くなった部分では、他の正常な部分（正規層厚の部分）に比べて画像が濃くなる。
＜請求項８の発明＞
このような構成であれば、空洞部周辺の剛性の低下を最小限に留めることが出来る。

＜請求項９の発明＞
このような構成であれば、成形用の金型内にアーム部材をセットした後、孔を通じて空洞部成形用の中子（金型）をセットすることが可能となる。そのため、中子がセットされた状態から樹脂材を射出して当接部を成形し、当接部の成形が完了したら中子を抜いてやれば、当接部に空洞部を形成した上でアーム部材と一体的に成形（アウトサート成形）できる。

＜請求項１０の発明＞
このような構成であれば、空洞部が露出しても規制部によって現像剤の流出（主として像担持体側への流出）を規制することが可能となる。

＜実施形態１＞
本発明の実施形態１を図１ないし図１２によって説明する。
図１は本発明の画像形成装置としてのレーザプリンタを示す要部側断面図である。図２はプロセスカートリッジの側断面図、図３は現像カートリッジの側断面図である。尚、以下の説明において、レーザプリンタ１の奥行き方向をＸ方向（正面側を＋Ｘとする）、幅方向（図４における右手前側を＋Ｚとする）をＺ方向とし、高さ方向をＹ方向（図１における上側を＋Ｙとする）として説明する。

レーザプリンタ１は本体ケーシング２内に用紙３を供給するためのフィーダ部４や、供給された用紙３に画像を形成するための画像形成部５などを備えている。

（１）本体ケーシング
本体ケーシング２の前面壁にはフロントカバー７が設けられている。このフロントカバー７はカバー軸によって回動可能に支持されており、所定の開放操作を行うことで本体ケーシング２の前面壁に設けられる脱着口を開放し、脱着口を通じて後述するプロセスカートリッジ２５の取り外しを行うことができるようになっている。

（２）フィーダ部
フィーダ部４は本体ケーシング２内の底部に、脱着可能に装着される給紙トレイ８と、給紙トレイ８の前端部の上方に設けられる給紙ローラ９、給紙パッド１０と、給紙ローラ９の後側に設けられるピックアップローラ１１と、給紙ローラ９の前方下部において対向配置されるピンチローラ１２と給紙ローラ９の後側上方に設けられるレジストローラ１３とを備えてなる。

給紙トレイ８の内部には用紙を積層状に載置可能な用紙押圧板１４が設けられている。この用紙押圧板１４は前端側が揺動可能となるように固定されている。また、給紙トレイ８の前端部には用紙押圧板１４を前端部を上方に持ち上げるためのレバー１５が設けられている。このレバー１５は用紙押圧板１４に対して前側から下側へ回り込むような形状とされるとともに、上端部が給紙トレイ８の前端部に設けられたレバー軸１６に支持され、後端部が用紙押圧板１４の下面の前端部に当接する設定とされている。そのため、レバー軸１６に回動方向への力が入力されると、レバー１５はレバー軸１６を支点として回動し、レバー１５の後端部が用紙押圧板１４の前端を持ち上げるようになっている。

用紙押圧板１４の前端部が持ち上げられると、用紙押圧板１４の最上位にある用紙３はピックアップローラ１１に押圧され、そのピックアップローラ１１の回転によって給紙ローラ９と給紙パット１０との間に向けて搬送される。

ピックアップローラ１１によって給紙ローラ９と給紙パット１０との間に向けて送り出された用紙３は給紙ローラ９の回転によって、給紙ローラ９と給紙パット１０との間に挟まれたときに、確実に一枚ごとに別れて給紙される。給紙された用紙３は給紙ローラ９とピンチローラ１２との間を通ってレジストローラ１３に搬送される。レジストローラ１３は一対のローラから構成され、用紙３をレジスト後に画像形成装置５の転写位置（後述する感光ドラム２８と転写ローラ３０との間のニップ位置）Ｓに向けて搬送する。

（３）画像形成部
画像形成部５は、スキャナ部１７、プロセスカートリッジ２５、定着部６１などを備えている。

（ａ）スキャナ部
スキャナ部１７は、本体ケーシング２内の上部に設けられ、図示しないレーザ光源、回転駆動されるポリゴンミラー２０、ｆθレンズ２１、反射鏡２２、レンズ２３および反射鏡２４などを備えている。レーザ光源から発光される画像データに基づくレーザビームは、鎖線で示すように、ポリゴンミラー２０で偏向されて、ｆθレンズ２１を通過した後、反射鏡２２によって光路が折り返され、さらにレンズ２３を通過した後、反射鏡２４によってさらに光路が下方に屈曲されることにより、後述する感光ドラム２８の表面上に照射される。

（ｂ）プロセスカートリッジ
プロセスカートリッジ２５は、スキャナ部１７の下方において本体ケーシング２に対して着脱自在に装着されている。このプロセスカートリッジ２５は、図２に示すようにドラムカートリッジ２６と現像カートリッジ４０からなる。ドラムカートリッジ２６は幅方向の両側に対向配置された一対の側板間に感光ドラム（本発明の像担持体に相当する）２８、スコロトロン型帯電気２９、転写ローラ３０及びクリーニングブラシ３１を備えてなる。

現像カートリッジ４０は図３に示すように筐体４０Ａを備え、ドラムカートリッジ２６に対して取り外し可能に支持されている。筐体４０Ａは上方並びに後方（図３における左側）の二方向に開放する下フレーム４１と、この下フレーム４１の開口上面を閉止する上フレーム４５とから構成され、全体としては後方に開口するボックス状をなす。
上フレーム４５の下面壁であって後部寄りの位置には、下向きに仕切り板４６が形成される一方、下フレーム４１における仕切り板４６と対向する位置には図示上方に膨出するようにして膨出部４２が形成されている。この膨出部４２と仕切り板４６とによって筐体４０Ａの内部が前後（図３における左右）に区画され、前側の内部空間がトナー収容室４８Ａとされている。

トナー収容室４８Ａ内には現像剤として、正帯電性の非磁性１成分のトナーＴが充填されている。このトナーＴとしては重合性単量体、たとえば、スチレンなどのスチレン系単量体や、アクリル酸、アルキル（Ｃ１〜Ｃ４）アクリレート、アルキル（Ｃ１〜Ｃ４）メタアクリレートなどのアクリル系単量体を、懸濁重合などによって共重合させることにより得られる重合トナーが用いられている。このような重合トナーは、略球状をなし、流動性が極めて良好であり、高画質の画像形成を達成することができる。
なお、トナーＴにはカーボンブラックなどの着色剤やワックスなどが配合され、また、流動性を向上させるために、シリカなどの外添剤が添加されている。トナーＴの平均粒径は、約６〜１０μｍである。

また、トナー収容室４８Ａ内の中央にはアジテータ５０が配されている。アジテータ５０は筐体４０Ａに対して回転軸５１を介して支持されており、図示しないモータからの動力の入力により回転駆動して、トナー収容室４８Ａ内のトナーＴを攪拌するよう機能する。そして、このアジテータ５０の回動に伴って、攪拌されたトナーＴは仕切り板４６と膨出部４２との間に形成される連通口５２を通って次述するローラ収容室４８Ｂに放出されるようになっている。

筐体４０Ａの内部空間のうちの後部側（図３における左側）の内部空間はローラ収容室４８Ｂとされている。このローラ収容室４８Ｂの下部領域であって、連通口５２の後方にはトナー供給ローラ５３が取り付けられている。トナー供給ローラ５３は金属製のローラ軸５４を導電性の発泡材料からなるローラ５５で被覆することにより構成されている。トナー供給ローラ５３はローラ軸５４を現像カートリッジ４０の幅方向に沿わせた状態で配され、ローラ軸５４の左右両端部が筐体４０Ａの側壁に回転可能な状態で支持されている。

トナー供給ローラ５３の後方には金属性のローラ軸（本発明の現像剤担持体の回転軸に相当）５８に導電性のゴム材からなるローラ本体５９を被覆してなる現像ローラ（本発明の現像剤担持体に相当する）５７がトナー供給ローラ５３と並んで配置されている。より具体的には、この現像ローラ５７はその前部がトナー供給ローラ５３に対して圧縮されるように接触した状態で配置されるとともに、後部が後述する感光ドラム２８に接触するように配置されている。また、現像ローラ５７の表面は、フッ素が含有されているシリコーンゴムのコート層によって被覆されている。

そして、これら両ローラ５３、５７は軸の端部にギヤを備えており、図示しないモータからの動力が同ギヤを介して入力されると、トナー供給ローラ５３は連通口５２から放出されたトナーＴを現像ローラ５７側に移動させる方向、すなわち図３に示す反時計方向に回転駆動される。一方、現像ローラ５７はトナー供給ローラ５３によって運ばれたトナーＴを層厚規制ブレード（後記する）８０へと運搬するべくトナー供給ローラ５３と同じく反時計方向に回動駆動される。

また、筐体４０Ａを構成する下フレーム４１には、現像ローラ５７並びにトナー供給ローラ５３の下部を取り囲むように湾曲部４３が形成されている。この湾曲部４３は両ローラ５３、５７との間に一定の隙間を保有しており、帰還路４３Ａを形成している。この帰還路４３Ａは一端（図３における右側の端部）がローラ収容室４８Ｂに連なっており、現像ローラ５７に付着されたトナーＴのうち現像に使用されなかったものをローラ収容室４８Ｂ、ひいてはトナー収容室４８Ａに帰還させるようになっている。

図４は現像カートリッジを背面側からみた斜視図、図５は現像カートリッジの背面図、図６は層厚規制ブレードの分解斜視図である。図７は層厚規制ブレードの側面図、図８は層厚規制ブレードが現像ローラに当接した状態を示す図である。尚、現像ローラ５７は本来的には現像カートリッジ４０に装着される部品であるが層厚規制ブレード８０が隠れてしまうため、図５においては現像ローラ５７を取り外した状態を示してある。

図４に示すように、上フレーム４５の後部（同図における手前側）であって、現像ローラ５７の上方位置には層厚規制ブレード（本発明の層厚規制部材に相当）８０が配置されている。より具体的に説明すると、層厚規制ブレード８０は現像ローラ５７のローラ軸５８に沿って水平に延びる薄い平板状のばね鋼よりなるとともに、先端に後述する当接部８３を設けたアーム本体（本発明のアーム部材に相当）８１と、このアーム本体８１が弓状に湾曲した状態とならないように姿勢を強制するための補強プレート９０からなる（図６参照）。

補強プレート９０は断面がＬ字状をなすメインプレート９１と平板状をなすサブプレート９５とからなる。これら両プレート９１、９５は共に金属製であって、アーム本体８１と同じく現像ローラ５７のローラ軸５８に沿う横長な形状とされ、両プレート９１、９５は対向面間に、アーム本体８１の上部を挟み込ませた状態で組みネジ９９により固定される。尚、メインプレート９１をＬ字状としているのは剛性を高めるためである。

層厚規制ブレード８０は、図３、図５に示すように上フレーム４５に固定された断面Ｌ字側のＬ字ブラケット９８に左右両端の上部２箇所をねじにより固定される。これにより、層厚規制ブレード８０のアーム本体８１は両プレート９１、９５に挟まれた上部が固定端となって、下部側（次述する当接部８３が貼られた部分）がレーザプリンタ１の前後方向（Ｘ軸方向）に撓み可能となる。

また、図５、図６に示すように、プレート９１、９５の両端部にはそれぞれ外向きに突出する突片９２、９６が形成され、更に、右端部には凹部９３、９７が形成されているが、これは筐体４０Ａに層厚規制ブレード８０を固定する際の位置決めに使用されるものであり、筐体４０Ａにおける突片９２、９６の対向位置には同突片９２、９６に凹凸嵌合する受け部４７Ａが形成され、凹部９３、９７の対向位置には同凹部９３、９７と凹凸嵌合する突片４７Ｂが形成されている。

当接部８３はシリコーン製のゴム材よりなり、その幅寸法は現像ローラ５７のローラ本体５９の幅より若干狭く設定されている。当接部８３はアーム本体８１のうち現像ローラ５７と対向する側の面に例えば、接着剤により貼り合わされる。この当接部８３は幅方向の両端を除く、全幅に亘って同一断面形状とされ、例えば射出成形により形成される。図７に示すように、当接部８３の断面形状は上下に長い略長方形状とされ、厚さ寸法（同図に示すＷ寸法）は当接部８３の表面が現像ローラ５７の表面に対して干渉するような厚さ寸法とされている。

これにより、層厚規制ブレード８０が単体の状態にあるときには、アーム本体８１は下向きに真っ直ぐに垂れた状態にあるが、筐体４０Ａに対してセットすると、図８に示すように現像ローラ５７に押されてアーム本体８１が図示右側に弾性的に撓む。かくして、層厚規制ブレード８０の当接部８３は、トナーＴの搬送経路上（トナー供給ローラ５３と現像ローラ５７とが接する接点Ｒと、現像ローラ５７と感光ドラム２８とが接する点Ｐとの間）においてローラ本体５９に対して同ローラ本体５９の全幅に亘って弾接する。

また、当接部８３の断面におけるコーナ部（下部側のコーナ部）の形状はなだらかに湾曲するような形状、より具体的にはローラ本体５９と接する接点Ｄに連続するような弧状に形成されており、ローラ本体５９との間の隙間が広くとられている。このような構成とすることで、トナーＴが当接部８３と現像ローラ５７との間に進入し易くなる。

現像ローラ５７に付着されたトナーＴは現像ローラ５７の回転の進行に伴って、層厚規制ブレード８０の当接部８３を通過するが、このときに、トナーＴは層厚規制ブレード８０のアーム本体８１を図８における右方向に僅かに撓ませつつ移動するから当接部８３から一定の反発力を受ける。これにより、トナーＴは層厚が一定（本発明の正規層厚に相当）となるように規制を受け、更に、通過の際に当接部８３の表面、或いは現像ローラ５７の表面に強く擦れ合うことで、正極性に摩擦帯電される。そして、層厚が一定に規制され、かつ摩擦帯電されたトナーＴは現像ローラ５７の回転により、次に説明する感光ドラム２８へと運ばれてゆく。

尚、上記のように、現像ローラ５７上に付着されるトナーＴの層厚を一定にするのは、用紙３上に形成される画像の濃さを所望の濃さにするためである。すなわち、画像の濃さはトナーＴの層厚と関連性があって、層厚が厚いと画像が濃くなり層厚が薄いと画像が薄くなる。これは、層厚が厚いほど、次に説明する現像の際に、感光ドラム２８上の露光部分に付着されるトナーＴの量が多くなるためである。

図２に示すように、感光ドラム２８は円筒形状をなし、最表層がポリカーボネートなどからなる正帯電性の感光層により形成されるドラム本体３２と、このドラム本体３２の軸心において、ドラム本体３２の長手方向に沿って延びる軸としての金属製のドラム軸３３を備えている。ドラム軸３３が側板に回転自在な状態で支持されるようになっている。

スコロトロン型帯電器２９は感光ドラム２８の後側斜め上方において、感光ドラム２８と接触しないように所定間隔を隔てて、感光ドラム２８と対向配置されている。このスコロトロン型帯電器２９はタングステンなどの帯電ワイヤ２９Ａからコロナ放電を発生させる正帯電用のスコロトロン型帯電器２９であり、感光ドラム２８の表面を一様に正極性に帯電させるように機能する。

転写ローラ３０は側板に回転自在に支持されており、感光ドラム２８と上下方向において対向して接触し、感光ドラム２８との間にニップを形成するように配置されている。この転写ローラ３０は、金属製のローラ軸３４を導電性のゴム材料からなるローラ３５で被覆することにより構成されている。クリーニングブラシ３１は感光ドラム２８の後方において、ブラシの先端が感光ドラム２８のドラム本体３２の表面に接触する状態で配置されている。

以上のことから、帯電器２９により一様に正に帯電されることで、感光ドラム２８の表面の電位は例えば、約８７０Ｖの高圧状態になる。そして、この状態から先に説明したスキャナ部１７からレーザビームが感光ドラム２８の表面に高速走査される。これにより、走査された部分は正電荷が減少するから（露光される）、同露光部分の電位が例えば、約１００Ｖに低下した状態となる。これにより感光ドラム２８上に静電潜像が形成される。

その一方で、現像ローラ５７のローラ軸５８には例えば、約５００Ｖの現像バイアス電圧が印加される。これにより、図９に示すように、露光部分においては、現像ローラ５７から感光ドラム２８に向かう電界Ｅ１が生じ、これとは反対に露光されなかった部分では、感光ドラム２８から現像ローラ５７に向かう電界Ｅ２（電界の向きがＥ１とは逆向きの電界）が生ずる。

これにより、露光部分では、正に帯電されたトナーＴが電界Ｅ１の作用を受けて感光ドラム２８側に引き寄せられるから、現像ローラ５７上のトナーＴは感光ドラム２８に対向して接触する際にドラム表面に付着する。これにより、静電潜像が可視像化され、感光ドラム２８上にトナー像が形成される。そして、用紙３が転写位置Ｓを通過する際に、トナー像が用紙３上に転写される。
これに対し、露光されなかった部分では、感光ドラム２８側への移動を妨げられるように電界Ｅ２が生じているからトナーＴがドラムの表面に接したとしても、感光ドラム２８上にトナーＴが付着することはない。

このように、現像ローラ５７に付着されたトナーＴのうち現像されて感光ドラム２８に付着するものは一部であり、残る大半のものは感光ドラム２８に付着せず、現像ローラ５７の外周をほぼ一回転して、先に説明した帰還路４３Ａの入り口に達する。その後、トナーＴは帰還路４３Ａを通ってトナー収容室４８Ａに帰還して、アジテータ５０によってトナー収容室４８Ａ内の残留トナーと攪拌される。すなわち、トナーＴは摩擦帯電→現像ローラへの付着→トナー収容室に帰還→摩擦帯電のサイクルを繰り返すようになっている。

（ｃ）定着部
図１に示すように定着部６１は、プロセスカートリッジ２５の後側に設けられ、定着フレーム６７と、その定着フレーム６７内に加熱ローラ６８および加圧ローラ６９とを備えている。

加熱ローラ６８は表面がフッ素樹脂によってコーティングされた金属管と、その金属管内に加熱のためのハロゲンランプとを備え、図示しないモータからの動力の入力により回転駆動される。一方、加圧ローラ６９は加熱ローラ６８の下方において、加熱ローラ６８を押圧するように対向配置されている。この加圧ローラ６９は、金属製のローラ軸をゴム材料からなるローラで被覆することにより構成されており、加熱ローラ６８の回転駆動に従って従動される。

定着部６１では、転写位置Ｓにおいて用紙３上に転写されたトナーＴを、用紙３が加熱ローラ６８と加圧ローラ６９との間を通過する間に熱定着させる。トナーＴが定着した用紙３は、本体ケーシング２の上面に向かって上下方向に延びた排紙パス７０に搬送される。排紙パス７０に搬送された用紙３は、その上側に設けられる排紙ローラ７１によってレーザプリンタ１の前方に向かってＵターン状に折り返されて、本体ケーシング２の上面に形成された排紙トレイ７２上に排紙される。

さて、先に述べたように、トナーＴは摩擦帯電→現像ローラへの付着→トナー収容室に帰還→摩擦帯電のサイクルを繰り返すため、現像が行われるたびに、現像ローラ５７或いは当接部８３と擦れ合うから、次第に劣化して摩擦帯電し難くなり、これを放置しておくと画像品質の低下を招く。そこで、トナーＴの交換時期に至ると、それをオペレータに知らせるための機構を層厚規制ブレード８０に設けている。

（４）トナーＴの交換時期を知らせる機構
図１０はポリウレタン層が露出された状態で画像形成が行われた様子を示す概念図、図１１は図１０におけるＡ部の拡大平面図、図１２は図１１におけるＢ−Ｂ線の断面図（＋Ｚ方向から見た場合の断面図）である。

当接部８３における幅方向（Ｚ方向）の中央寄りの一部の領域（図１０におけるハッチングで示す領域）には、ポリウレタン製のゴム材がインサートされている（以下、ポリウレタン層とする）。図１２に示すように、このポリウレタン層（本発明の第二の層に相当）は当接部８３のうち現像ローラ５７と対向する下部領域にインサートされ、表面側がシリコーン製のゴム材（他の領域と同じ材質であって、本発明の第一の層に相当する）によって被覆された状態にある。

このように、ポリウレタン層８４Ｂをインサートするのは現像ローラ５７が予め決められた規定回転数（トナーＴの交換時期に相当する回転数）に達したときに、ポリウレタン層８４Ｂを表面側に露出させ用紙３に形成される画像に不良を生じさせるためである。

すなわち、先に述べたように、当接部８３の表面は現像ローラ５７の表面に弾接した状態にあって、現像ローラ５７の回転に伴って強く擦れ合う。しかも、現像ローラ５７と当接部８３とは同じシリコーン製のゴム材よりなるから、現像ローラ５７と当接部８３とが擦れ合うたびに、当接部８３のシリコーン層８４Ａが次第に磨耗する。

シリコーン層８４Ａの磨耗量（削れ量）は現像ローラ５７の回転数にほぼ比例するため、ポリウレタン層８４Ｂの厚みを、シリコーン層８４Ａの磨耗量（けずれ量）と現像ローラ５７の規定回転数とに基づいて決定してやることで、現像ローラ５７の回転が規定回転数に達したときに、図１２の（ｂ）に示すように、ポリウレタン層８４Ｂが表面側に露出して現像ローラ５７に接する状態となる。

ここで、ポリウレタンはトナーＴの主材料であるアクリルに対して帯電列の配置がシリコーンに比べて近く、アクリルに対して摩擦帯電を生じさせ難い材料である。そのため、一旦、ポリウレタン層８４Ｂが表面に露出すると、その部分ではトナーＴがポリウレタン層８４Ｂと擦れ合っても、トナーＴの帯電量が露出前の状態に比べて少なくなる。

やがて、トナーＴは感光ドラム２８の表面に接触するが、帯電量が十分でないから、その分電界Ｅ１、Ｅ２から受ける力が著しく小さくなる。そのため、ポリウレタン層８４Ｂが露出された領域部分では静電潜像に拘わらず、感光ドラム２８の表面にトナーＴが付着する（現像不良）。従って、図１０に示すように同部分では、幅がポリウレタン層８４Ｂの幅と等しく、用紙３の送り方向に沿った真っ直ぐなラインＬの画像が用紙上形成されるのに対し、他の部分では静電潜像に従った画像（本実施形態では文字Ｂの画像）が形成されることとなる。

このように、本実施形態では、現像ローラ５７の回転数が予め定められた規定回数に達し、ポリウレタン層８４Ｂが露出されると上記のような静電潜像の現像不良（用紙３上にラインＬが入る）が起こるから、オペレータはこの現像不良（画像不良）が生じたことをもってトナーＴの交換時期に至ったことを知ることが出来る。これより、オペレータは現像カートリッジ４０の交換を行うから劣化したトナーＴを使用し続けることが回避され、常に良好な画像品質が保たれる。そして、このようなトナーＴの交換時期が来たことをオペレータに対して知らせるための機構を、部品点数の増加を伴わず、実現しているから構造が複雑化されることがなく、又コスト増となることもない。

また、トナーＴの劣化は現像回数（現像ローラの回転数）に比例して進行するから、原理的には層厚規制ブレード８０の当接部８３、或いは現像ローラ５７のいずれにポリウレタンをインサートしてもよいが、本実施形態ではあえて、当接部８３側にインサートしている。これは、現像ローラ５７に対するトナーＴの付着性を考慮したためである。

というのも、本実施形態ではトナーＴに非磁性のものを使用しており、トナーＴは現像ローラ５７の表面との間の摩擦力によってローラの表面に担持されて搬送される。すなわち、現像ローラ５７の表面はトナーＴとの間に適度な摩擦力を生じさせるように、その表面は粗面としておく必要とあるが、仮に、現像ローラ５７側を積極的に磨耗させる構成とすると、トナーＴの搬送不良を招いてしまうためである。

また、トナーＴには非磁性のものの他に磁性式のものがあるが、磁性トナーを使用するものは現像ローラ５７の内周部に磁性トナーを吸着するための磁石を設ける必要があり、構造が複雑化するが、本実施形態のものではトナー吸着用の磁石を必要としないからその分、構造を簡素化することが可能となる。

＜実施形態２＞
本発明の実施形態２を図１３ないし図１５によって説明する。
図１３は空洞部をＸ軸方向から見た図（図１０のＡ部拡大図に相当）、図１４は図１３におけるＢ−Ｂ線断面図（＋Ｚ方向から見た場合の断面図）、図１５は層厚規制部ブレードの成形工程を模式的に表した図である。

実施形態１では、トナーＴが正しく帯電されていないと現像が正しく行われないことを利用して画像不良を起こしたが、実施形態２では、現像ローラ５７の表面に付着されるトナーＴの層厚が変化すると、それに応じて画像の濃さが変わることを利用して画像不良を起こさせるものである。具体的に説明すると、図１３に示すように実施形態２のものは、実施形態１のポリウレタン層８４Ｂに変えて、同じ位置に空洞部１０５を設けている。

この空洞部１０５のアーム本体１０１側に開口するよう凹状なすとともに（図１４参照）、水平方向の断面形状は、Ｙ軸方向の寸法（ａ寸法）が長く、Ｚ軸方向の寸法（ｂ寸法）が短い長方形状をなす（図１３参照）。

そして、現像ローラ５７の回転数が規定回数に達したときには実施形態１の場合と同様に、表面側のシリコーン層８４Ａが磨耗によって削れて空洞部１０５が表面側に露出する。これにより、現像ローラ５７との間に空隙が形成される（図１４の（ｂ）参照）。この空隙が形成された部分では他の部分に比べて層厚規制ブレード１００の反発力が弱くなる。そのため、トナーＴが当該層厚規制ブレード１００を通過し易くなるからトナーＴの層厚が他の部分と比べて厚くなる。これにより、用紙３上に形成される画像の濃さは空隙と対応する部分だけが他の部分に比べて濃くなる。

加えて、実施形態２のように現像ローラ５７との間に空隙を形成すれば、実施形態１の効果（静電潜像の現像不良）も期待できる。これは、空隙部分ではトナーＴがほとんど摩擦されることなく当接部８３を通過するためである。

また、このような空洞部１０５を設けると、他の部分に比べて剛性が弱くなるから、現像ローラ５７の回転数が規定回数に達する前の段階においても、当該部分だけトナーＴの層厚が厚くなる虞があるが、本実施形態では空洞部１０５の断面形状を、先の述べたようにＹ軸方向の寸法（ａ寸法）が長く、Ｚ軸方向の寸法（ｂ寸法）が短い長方形状としている。言い換えると、現像ローラ５７の回転方向に長く、現像ローラ５７のローラ軸方向に短い形状とされている。このような形状とすることで、剛性の低下を最小限にとどめることが出来るから、現像ローラ５７が規定回転数に達する前段階では層厚のばらつきが生ずることがなく、良好な画像品質が維持される。

また、空洞部１０５を構成する壁面のうち図１４の（ａ）の下側の壁部（本発明の規制部に相当する）１０６は、トナーＴが空洞部１０５を通って感光ドラム２８側に流出しないようにトナーＴの流出規制を行っている。
仮に、このような壁部１０６を設けず、表面のシリコーン層８４Ａが磨耗したときに、トナーＴが空洞部１０５を通って感光ドラム２８側に自由に流出することを許してしまうと、トナーＴの流出量が多くなりすぎる。これでは、画像形成後の用紙３には大量のトナーが付着することとになり、オペレータに不快感を与えることになりかねないが、先のように、トナーＴの流出規制を行ってやれば、係る問題が生ずるのを未然に回避することが可能となる。

次に、図１５を参照して、層厚規制ブレード１００の成形工程を説明する。同図に示す１１０は上型、１２０は下型である。下型１２０は更に、アーム本体１０１を支持するための下型本体１２１と、空洞部１０５を形成するための空洞形成型１２５とから構成されている。空洞形成型１２５は下型本体１２１の中央部に設けられる貫通孔１２１Ａを上下に貫通して図示上方に膨出するような湾曲状をなしている。
また、実施形態２のものでは、アーム本体１０１における空洞形成型１２５と対向する部分に、空洞形成型１２５の膨出部分を挿通させるための貫通孔（本発明の孔に相当する）１０１Ａが形成されている。

図１５の（ａ）に示すように、アーム本体１０１を下型１２０の上面にセットして金型を閉じると、両金型１１０、１２０間にキャビティ１３０が形成される。そして、図１５の（ｂ）に示すように上型１１０に形成される注入孔１１５から溶融樹脂（シリコーン材）をキャビティ１３０内に流し込み、その後、冷却させる。注入された溶融樹脂が固化したら、今度は図１５の（ｃ）に示すように型開きを行ってやれば、図１５の（ｄ）に示すように当接部１０３に空洞部１０５を形成した上で、アーム本体１０１と一体的（いわゆるアウトサート成形）に成形することが可能となる。

＜実施形態３＞
本発明の実施形態３を図１６（層厚規制ブレードの垂直断面図）によって説明する。実施形態２では現像ローラ５７の回転数が規定回数に達したときに、画像の一部を濃く表示することとしたが、実施形態３では実施形態２とは反対に画像の一部を薄くするものである。
図１６に示すように、当接部１４５にはアーム本体１４１側に開口する凹部１４５Ａが形成される一方、アーム本体１４１における凹部１４５Ａに対する位置には突出部１４３が形成されている。そして、当接部１４５をアーム本体１４１に固着させると、アーム本体１４１の突出部１４３が凹部１４５Ａに対して隙間なく嵌合するようになっている。

実施形態３においても、現像ローラ５７の回転が規定回転数に達すると表面のシリコーン層８４Ｂが磨耗して削れることで、突出部１４３が表面側に露出して現像ローラ５７に当接する。この突出部１４３が露出された部分ではトナーＴが通過し難くなるからトナーＴの層厚が薄くなり、結果としてその部分では画像が薄くなる。
加えて、金属（アーム本体１４１）はシリコーンに比べて摩擦帯電し難いため、当該部分では帯電不良も生ずる。これにより、実施形態３のものでは現像ローラ５７が規定回転数に至ると、画像が薄くなることに加えて、実施形態１と同様に静電潜像の現像不良も起こる。このように、濃淡の画像不良と、静電潜像の現像不良を複合的に起こさせることでオペレータに、トナーＴの交換時期に至ったことをより確実に知らせることが可能となる。
＜他の実施形態＞

本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。

（１）実施形態１では、帯電性の異なる二つの材料（アクリルに対する帯電列を問題とした）から当接部を構成したが、トナーＴが当接部を通過する際に帯電不良が生ずるものであればよく、たとえば、当接部を硬度の異なる材料から形成してもよい（帯電列が同じ材料であってもよい）。すなわち、材料の硬度が低いものは高いものに比べて表面が変形し易くトナーとの接触面積が大きくなるから、硬度が低い部分ではトナーとの摩擦力、ひいては帯電量が減少する。そのため、硬度の低いものをインサートしておき、現像ローラが規定回数に達したときに、これを表面に露出させてやれば、実施形態１と同様の効果を得ることが可能となる。

（２）実施形態１では、当接部を帯電性の異なる二つの材料（アクリルに対する帯電列を問題とした）から構成して帯電不良を生じさせたが、たとえば、当接部の所定箇所に逆バイアスを印加することで当該箇所を通過するトナーＴに対して電気的に帯電不良を生じさせてもよい。

実施形態１に係るレーザプリンタの要部側断面図 プロセスカートリッジの側断面図 現像カートリッジの側断面図 現像カートリッジを後方から見た斜視図 現像カートリッジの背面図 層厚規制ブレードの分解斜視図 層厚規制ブレードの断面図 アーム本体が撓んだ状態を示す図 現像バイアスと露光との関係を示す図 画像不良を示す概念図 図１０に示すＡ部の拡大平面図 図１１におけるＢ−Ｂ線断面図 実施形態２に係る、空洞部をＸ軸方向から見た図 図１３のＢ−Ｂ線断面図 層厚規制部ブレードの成形工程を示す図 実施形態３に係る、層厚規制ブレード先端部の断面図

符号の説明

１…レーザプリンタ（画像形成装置）
４０…現像カートリッジ
５７…現像ローラ（現像剤担持体）
８０…層厚規制ブレード（層厚規制部材）
８１…アーム本体（アーム部材）
８３…当接部
８４Ａ…シリコーン層（第一の層）
８４Ｂ…ポリウレタン層（第二の層）

Claims (11)

1. 電子写真式の現像法に用いられる現像カートリッジであって、
   非磁性一成分の現像剤と、
   像担持体に形成される静電潜像に前記現像剤を供給して現像を行う現像剤担持体と、
   前記現像剤担持体に弾性的に接する当接部を有し該当接部により前記現像剤担持体上に担持された現像剤の層厚を規制する層厚規制部材と、を有し、
   前記当接部は、前記現像剤担持体に接する第一の層と、前記第一の層に覆われ前記現像剤担持体の回転に伴って前記第一の層が磨耗して削れることにより露出して前記現像剤担持体に当接する第二の層と、からなり、
   前記第一の層は、該第一の層と前記現像剤担持体との間を前記現像剤が通過する際に前記現像剤を摩擦帯電させるように構成されるのに対し、前記第二の層は、該第二の層と前記現像剤担持体との間を前記現像剤が通過する際に前記現像剤が帯電不良を起こすように構成されていることを特徴とする現像カートリッジ。
2. 前記第二の層は、前記第一の層に比べて、摩擦帯電性の低い材料よりなることを特徴とする請求項１に記載の現像カートリッジ。
3. 前記第一の層は、シリコーン製のゴム材よりなるのに対して、前記第二の層は、ポリウレタン製のゴム材よりなることを特徴とする請求項２に記載の現像カートリッジ。
4. 前記第二の層は、前記第一の層に比べて、材料の硬度が低いことを特徴とする請求項１に記載の現像カートリッジ。
5. 前記層厚規制部材は、撓み可能に形成されたアーム部材と、前記アーム部材の先端部において前記現像剤担持体と対向するように固定された前記当接部と、からなり、
   前記アーム部材における前記当接部との対向部分には、前記当接部側に向けて張り出す突出部が設けられ、該突出部によって前記第二の層が形成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の現像カートリッジ。
6. 電子写真式の現像法に用いられる現像カートリッジであって、
   非磁性一成分の現像剤と、
   像担持体に形成される静電潜像に前記現像剤を供給して現像を行う現像剤担持体と、
   前記現像剤担持体に弾性的に接する当接部を有し該当接部により前記現像剤担持体上に担持された現像剤の層厚を規制する層厚規制部材と、を有し、
   前記当接部は、前記現像剤担持体に接する第一の層と、前記第一の層に覆われ、前記現像剤担持体の回転に伴って前記第一の層が磨耗して削れることにより露出される第二の層と、からなり、
   前記第一の層は、該第一の層と前記現像剤担持体との間を前記現像剤が通過する際に前記現像剤の層厚が予め定められた正規層厚となるように層厚の規制を行う層厚規制層であるのに対し、前記第二の層は、前記層厚規制を解除する解除層であることを特徴とする現像カートリッジ。
7. 前記解除層は、前記現像剤担持体の回転に伴って該当接部の表面層が磨耗して削れたときに前記現像剤担持体との間に空隙を形成する空洞部であることを特徴とすることを特徴とする６に記載の現像カートリッジ。
8. 前記層厚規制部材は、撓み可能に形成されたアーム部材と、前記アーム部材の先端部において前記現像剤担持体と対向するように固定された前記当接部と、からなり、
   前記空洞部は、前記現像剤担持体の回転軸方向の寸法が前記現像剤担持体の回転方向の寸法よりも小さく設定されていることを特徴とする請求項７に記載の現像カートリッジ。
9. 前記層厚規制部材は、撓み可能に形成されたアーム部材と、前記アーム部材の先端部において前記現像剤担持体と対向するように固定された前記当接部と、からなり、
   前記空洞部は、前記アーム部材と対向する側に開口する凹状をなし、
   前記アーム部材における前記当接部に対する対応部分に、前記空洞部の開口部分に連なる孔が設けられていることを特徴とする請求項７又は請求項８に記載の現像カートリッジ。
10. 前記層厚規制部材に対し前記現像剤担持体の回転方向における上流側には前記現像剤が収容される収容室が設けられ、下流側には前記像担持体が配されたものにおいて、
    前記層厚規制部材の当接部には、前記空洞部を通じて前記収容室側から前記像担持体側に前記現像剤が流出するのを規制する規制部が設けられていることを特徴とする請求項７ないし請求項８に記載の現像カートリッジ。
11. 請求項１から請求項１０のうちいずれかに記載の現像カートリッジを有する画像形成装置。

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