JP2006234972A - 現像装置、画像形成装置、プロセスカートリッジ - Google Patents

Abstract

【課題】 入口シール部材におけるトナー固着を防止することができる現像装置等を提供する。
【解決手段】 現像ローラ１２と現像容器１１の隙間からトナーが漏れ出すのを防止するために現像ローラ表面に当接するように設けられた入口シール部材１７を有する現像装置において、入口シール部材１７の画像領域部における現像ローラ１２との接触圧力が０．０１〜０．５０N／mm²、かつ画像領域部での現像ローラ１２と入口シール部材１７の接触ニップ幅が０．６ｍｍ以上であり、入口シール部材表層材料が、硬度（ＪＩＳＫ７３１１−Ａ）６５〜８０のウレタン樹脂である。
【選択図】 図１

Description

本発明は、電子写真方式の現像装置、その現像装置を搭載する画像形成装置、その現像装置を組み込んだプロセスカートリッジに関する。

現像ローラと現像容器の隙間からトナーが漏れ出すのを防止するために現像ローラ表面に当接するように設けられた入口シール部材を有する現像装置が知られている(例えば、特許文献１参照)。

従来、入口シール部材は、トナーの漏れを防止するためだけでなく、現像ローラ上のトナー層を、現像ローラ上から掻き取られてトナーこぼれを起こさないように通過させるために、すべり性が適度で耐磨耗性の高い材料を使用し、現像ローラと接触圧力調整を行って設置されていた。材料としては入口シール支部材持板との接着性に問題がないＪＩＳ−Ａ硬度９０°以上のＰＥＴシートやウレタンシートを使用することが多かった。

特許文献２には、シール部材と感光体から落下するトナーを受ける受け板をウレタンシートとした技術が提案されている。特許文献３には、トナーと接触する部分にエーテル系ウレタン樹脂が使用された画像形成装置が提案されている。特許文献４には、入口シールと端部シールの接触圧に関する記述がある。特許文献５には、現像ローラを押圧して現像剤をシールする技術が示されている。特許文献６には、ブレードの現像ローラに対する面圧値に関する記述がある。
特開２００２−１８２４７０号公報 特開平５−１００６０６号公報 特開平１０−３１２１０９号公報 特開２００１−１５４４８０号公報 特開２００２−２１４９０６号公報 特開２００４−１２５９２４号公報

しかし長期間のうちにトナーが入口シール部材に固着し、この固着トナーが現像ローラと摺擦されるため、現像ローラに円周状にキズやトナーフィルミングが発生し、トナー層が筋ムラとなってプリント画像に縦筋ノイズが発生する課題があった。

トナー固着のメカニズムは次のように考えられる。入口シール部材は、現像ローラと現像容器の隙間からトナーが漏れ出さないように圧力を加え現像ローラに当接されているが、この当接圧によって現像ローラ上のトナー層が入口シール部材を通過する時、トナーの外添剤が圧力で入口シール部材の表面材料に傷を起こす。この傷の微小な凹みに外添剤が滞留し、さらにはトナー自身も滞留し入口シール部材表面に付着する。付着したトナーは現像ローラと入口シール部材の摩擦により発生した熱によって融着して固着が発生する。

本発明は、入口シール部材におけるトナー固着を防止することができる現像装置及び画像形成装置、プロセスカートリッジを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１記載の発明では、現像ローラと現像容器の隙間からトナーが漏れ出すのを防止するために現像ローラ表面に当接するように設けられた入口シール部材を有する現像装置において、入口シール部材の画像領域部における現像ローラとの接触圧力が０．０１〜０．５０N／mm²、かつ画像領域部での現像ローラと入口シール部材の接触ニップ幅が０．６ｍｍ以上であり、入口シール部材表層材料が、硬度（ＪＩＳＫ７３１１−Ａ）６５〜８０のウレタン樹脂である現像装置を最も主要な特徴とする。

請求項２記載の発明では、入口シール部材の熱伝導率が４×１０^-4Ｃａｌ／cm・sec・℃以上である請求項１の現像装置を主要な特徴とする。

請求項３記載の発明では、トナーに２％〜３％の比率で無機酸化物を外添させた請求項２の現像装置を主要な特徴とする。

請求項４記載の発明では、トナーの荷電制御剤に金属錯体を用いた請求項３の現像装置を主要な特徴とする。

請求項５記載の発明では、入口シール部材は、基材のシートの表面にウレタン樹脂をラミネートした２層構造である請求項４の現像装置を主要な特徴とする。

請求項６記載の発明では、請求項１の現像装置を搭載した画像形成装置を最も主要な特徴とする。

請求項７記載の発明では、請求項１の現像装置を組み込んだプロセスカートリッジを最も主要な特徴とする。

本発明によれば、現像ローラと現像容器の隙間からトナーが漏れ出すのを防止するために現像ローラ表面に当接するように設けられた入口シール部材を有する現像装置において、入口シール部材の画像領域部における現像ローラとの接触圧力が０．０１〜０．５０N／mm²、かつ画像領域部での現像ローラと入口シール部材の接触ニップ幅が０．６ｍｍ以上であり、入口シール部材表層材料が、硬度（ＪＩＳＫ７３１１−Ａ）６５〜８０のウレタン樹脂であることで、入口シール部材におけるトナー固着を防止することができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に従って説明する。
図１は本発明の実施形態に係る現像装置の構成図である。本現像装置１の現像容器１１内には、感光体２にトナーを現像する現像ローラ１２、現像ローラ１２のトナー付着量を規制しかつトナーを本帯電させるローラ状トナー層規制部材１３（以後ドクタローラと呼ぶ）、ドクタローラ１３の表面のトナーを掻き落とす掻き落とし部材１４、現像ローラ１２にトナーを予備帯電させながら供給するトナー供給ローラ１５、トナー供給ローラ１５へトナーを搬送するトナー搬送部材１６を備える。また、現像ローラ１２と現像容器１１の隙間からトナーが漏れ出すのを防止するために、現像ローラ１２表面に当接するように入口シール部材１７が設けられている。

ここではベルト状感光体２を図示しているが、現像ローラ１２の硬度を低く抑えることなどで、ドラム状感光体を用いることができる。図１でベルト状感光体は図の矢印Ａ方向に移動するように回転している。

現像ローラ１２は感光体２の進行方向と同方向、すなわち図１でＣＷ（時計回り）の方向に、感光体２に対して線速比１．１〜２．０倍速で回転している。トナー搬送部材１６は回転方向がＣＷ方向であり、トナーをトナー供給ローラ１５に送り出す。

トナー供給ローラ１５は、現像ローラ１２に所定のニップをもって接触させ、現像ローラ２の回転方向と逆方向、すなわち図１ではＣＣＷ（反時計回り）方向に回転させる。そしてトナー供給ローラ１５上のトナーをニップ内で現像ローラ１２表面に擦りつけることで、トナーをプレ帯電させながら現像ローラ１２に供給する。トナー供給ローラ１５における現像ローラ１２に対する周速比は０．５〜０．９倍速である。

ドクタローラ１３は現像ローラ１２に対して所定の荷重で当接していて、そのニップにトナー供給ローラ１５より供給されてきたトナーを通過させることで、トナー通過量を一定に整え、また現像ローラ１２表面のスラスト方向位置によらず均一なトナー層を現像ローラ１２上に形成する。

また、通過したトナーはドクタローラ１３と現像ローラ１２の双方の表面と摩擦帯電されるので、感光体２への現像に供されるトナーは安定した帯電量を持つことができる。ドクタローラ１３は現像動作時に回転させず、非現像動作時に所定角度回転駆動させるようにする。このときの回転方向は現像ローラ１２の回転方向と同方向すなわち、図１ではＣＷの方向とする。

以上のようにして、現像ローラ１２上に適正なトナー量のトナー層を形成し、また現像ローラ１２に所定のバイアス電圧を印加して、感光体２上の静電潜像に応じて、現像ローラ１２からトナーを感光体２に移し現像動作を行う。

感光体２に転移しなかった現像ローラ１２上のトナーは、トナー漏れや飛散防止用の入口シール部材１７に掻き落とされることなく、その入口シール部材１７を通過し、トナー供給ローラ１５とのニップ部に入り、新たに供給されたトナーを加えて、次のトナー層形成工程に進む。

入口シール部材１７の画像領域部における現像ローラ１２との接触圧力が０．０１Ｎ／mm²以下では現像装置１の振動、落下条件によって、現像ローラ１２と入口シール部材１７の間からトナーが漏れ出す。接触圧力が０．５０Ｎ／mm²以上、または画像領域での入口シール部材１７の接触ニップ幅が０．６ｍｍ以下では、接触ニップ部の圧力が高いため摩擦熱の発生が大きく、トナーが軟化することで固着が発生した。

また一般的に離型性が高いと言われるＰＥＴ樹脂、ポリイミド樹脂などの材料では通常プリント条件で５千枚で固着が発生した。また（ＪＩＳ−Ａ）８５のウレタン樹脂を使用しても、材料の柔軟性がないため局所的な強い摺擦が起こり、１万枚で固着が発生した。

さらに、入口シール部材１７が材料硬度６０以下では、ニップ幅によらず、トナーとの密着性が上がるために、トナーの通過が不良や、さらにはトルクが大きくなり入口シール材料のめくれが起こった。

しかし、入口シール部材１７の画像領域部における現像ローラ１２との接触圧力が０．０１〜０．５０Ｎ／mm²、かつ画像領域での現像ローラ１２と入口シール部材１７の接触ニップ幅が０．６ｍｍ以上で、入口シール部材１７表層材料に硬度（ＪＩＳ−Ａ）６５〜８０のウレタン樹脂を使用することで、振動落下によるトナーの漏れや、現像ローラ１２との接触による回転時トルクやメクレの不具合がなくなる。さらに離型性が高く接触ニップの摩擦による過剰な発熱を抑えることで、入口シール部材１７表面の固着発生が１０万枚まで抑制できた。

実施例１では不具合なく固着を抑制する技術を説明したが、材料の熱伝送率特性が３×１０^-4以下の入口シール材料を使用すると固着は１０万枚で発生した。しかし、熱伝送率特性が４×１０^-4Cal／cm・sec・℃以上では、接触ニップの摩擦により発生した熱を効率的に分散し逃がすことができ固着はさらに改善された。さらに通常プリント条件で固着の発生はなかった。

実施例２では発熱した熱を分散させていくことで、さらに固着を抑制することが可能となったが、トナー自身の外添剤無機酸化物であるシリカの量が２％以下では、トナーが直にシール表面と接触しやすくなるため、摩擦熱の影響を直接受け、発熱量の多い毎分２０枚の連続プリント条件では固着が１０万枚で固着が発生する。シリカの量が３％以上になると逆にシール表面にキズが多く発生し、そこに外添剤無機酸化物が多く滞留して、トナー自身が引き寄せられる量が増え同様に固着が発生した。

しかし、無機酸化物外添剤シリカを２％〜３％にすることで、連続プリント条件においても入口シール部材１７とトナーが直接接触しないように維持でき、入口シール部材１７表面を傷付けることがなく、また多くの滞留外添剤無機酸化物にトナー自身が多く付着することがなく、固着が発生することがなかった。

実施例３でトナーの無機酸化物外添剤量により、連続プリント条件においても固着低下に有利な条件が見出せたが、トナーに使用される荷電制御剤がビニル重合系の樹脂であると、樹脂は熱に融けやすいためトナー自身も熱に融けやすくなるなり、３０℃、８５％高温高湿条件での連続プリントにおいて１０万枚で固着が発生した。

荷電制御剤を金属錯体であるサリチル酸亜鉛錯体を使用すると、硬く熱に融けない性質であるため、トナーの耐熱性が高くなり、トナーが融着し難いため連続プリントの高温高湿条件において固着は発生しなかった。

シール条件、トナー条件により固着が抑制できた。しかし同時にシール材料の特性や厚みや、さらには接触ニップを形成するための現像ローラ１２への圧力を制御する必要があるが、入口シール部材１７を支点に貼り付ける片持ちの支持形態の場合は、狙いの設定を行うのが困難であった。

しかし、入口シール部材１７にヤング率を調整した基材シートをラミネート接着し２重構造とすることで、現像ローラ１２に狙いの圧力を設定でき、かつ狙いの材料を現像ローラ１２に接触することができ、容易に固着低減に有利な構成を得ることができた。

基材シートはＰＥＴ厚み１００μｍとし、硬度７５のウレタン樹脂５０μｍをラミネートすることで、０．０２Ｎ/ｍｍ２、ニップ幅０．９ｍｍとなり、連続プリント条件でも固着の発生はなかった。

図２は固着実験結果を示す図表である。

図３は本発明のプロセスカートリッジの構成図である。上記の現像装置が他の電子写真プロセス手段と共に、感光体２の周囲に一体で組み込まれる。即ち、感光体２の周囲に、帯電手段２１、現像ローラ１２で代表する現像手段、クリーニング手段２２が一体化され、プロセスカートリッジ２０を構成している。

本発明の実施形態に係る現像装置の構成図である。 固着実験結果を示す図表である。 本発明のプロセスカートリッジの構成図である。

符号の説明

１１ 現像容器
１２ 現像ローラ
１３ 入口シール部材

Claims (7)

1. 現像ローラと現像容器の隙間からトナーが漏れ出すのを防止するために現像ローラ表面に当接するように設けられた入口シール部材を有する現像装置において、入口シール部材の画像領域部における現像ローラとの接触圧力が０．０１〜０．５０N／mm²、かつ画像領域部での現像ローラと入口シール部材の接触ニップ幅が０．６ｍｍ以上であり、入口シール部材表層材料が、硬度（ＪＩＳＫ７３１１−Ａ）６５〜８０のウレタン樹脂であることを特徴とする現像装置。
2. 入口シール部材の熱伝導率が４×１０^-4Ｃａｌ／cm・sec・℃以上であることを特徴とする請求項１の現像装置。
3. トナーに２％〜３％の比率で無機酸化物を外添させたことを特徴とする請求項２の現像装置。
4. トナーの荷電制御剤に金属錯体を用いたことを特徴とする請求項３の現像装置。
5. 入口シール部材は、基材のシートの表面にウレタン樹脂をラミネートした２層構造であることを特徴とする請求項４の現像装置。
6. 請求項１の現像装置を搭載した画像形成装置。
7. 請求項１の現像装置を組み込んだプロセスカートリッジ。

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