JP2007304568A - 現像装置、画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】現像ローラ端部からのトナー漏れが発生しない現像装置を提供する。
【解決手段】現像剤担持体の端部にシール部材を設けた現像装置で、現像剤担持体の長手方向内側を向かって斜めになる部位を有する。
【選択図】図２

Description

本発明は、現像ローラの端部にシール部材を設けた現像装置に関する。

プリンタや複写機、ファクシミリ等、電子写真方式の画像形成装置には、通常、着脱を自在に行うことが可能な現像カートリッジが装着されている。この現像カートリッジは、トナーを収容するトナー収容部と、トナー収容部より供給されるトナーを担持する現像ローラとを有している。そして、画像形成時には、装置本体に装着された現像装置内の現像ローラを回転駆動させ、感光ドラムに形成された静電潜像にトナーを供給して可視画像を形成し、これを用紙等の転写シートに転写、定着してトナー画像を形成する。

このような現像カートリッジには、現像ローラの回転駆動によりローラ上に担持されたトナーが軸方向両端部より漏れるのを防ぐために、シール部材が設けられている。このシール部材は、現像ローラの軸方向両端部に現像ローラの外周面と摺擦するように配置され、現像ローラに担持されたトナーがローラ端部より外に漏れないようにしている。

シール部材には、トナーの漏れ防止と現像ローラの安定した回転駆動の確保が要求されている。この要求を満たすために、現像装置本体に一体的に取り付けたシール部材に引張力を加えて現像ローラに押圧力を付与することにより、密着性と回転トルクの低減を実現させた技術がある（例えば、特許文献１参照）。

また、前述した押圧力と回転トルクを確保するために、シール部材の材質も検討され、例えば、テフロン（登録商標）製のフェルト材等が使用されるようになった。さらに、現像剤担持体の高速動作に対応可能な耐久性を付与させるため、例えば、シール部材上に凸状の織り目を斜めに設け、織り目に沿ってローラ端部にきたトナーを現像室側に戻せるようにしたシール部材も開示されている（例えば、特許文献２参照）。
特開平２−２３０１７２号公報 特開２００３−１０７９０２号公報

ところで、最近では、画像形成装置の小型化に伴い、現像装置もコンパクトな形態を有するものになってきた。この様なコンパクトな現像装置を作製する際に、前述したシール部材の装填が意外と困難を伴うものであることがわかってきた。すなわち、従来技術によるシール部材を装填した現像装置において、現像ローラを回転させたときに現像ローラ端部からトナーが漏れる傾向があり、従来技術によりシール部材の耐久性が向上しても、トナー漏れの発生を解消することができなかった。

本発明は、現像ローラ端部からのトナー漏れが発生しない現像装置を提供することを目的とするものである。

前記課題は、以下の手段により達成される。すなわち、
（１）現像剤担持体の端部にシール部材が設けられた現像装置において、
該シール部材は、該現像剤担持体の回転方向の上流から下流に向かって、該現像剤担持体の長手方向の内側へ斜めに配置される部位を有するものであることを特徴とする現像装置。
（２）現像剤担持体の少なくとも一端部にシール部材が設けられた現像装置において、
該現像剤担持体の長手方向の中心位置と該中心位置から最も近い該シール部材の距離が、該現像剤担持体の回転方向の上流から下流に向かって、短くなるように配置される部位を有するものであることを特徴とする現像装置。
（３）前記シール部材の斜めに配置される部位は、前記現像剤担持体の回転方向に対して、５°〜４５°の傾斜を有するものであることを特徴とする（１）または（２）に記載の現像装置。
（４）前記シール部材は、前記現像装置に収容されるトナーの体積基準メディアン径の４．５倍〜３０．０倍の厚みを有するものであることを特徴とする（１）〜（３）のいずれか１項に記載の現像装置。
（５）（１）〜（４）のいずれか１項に記載の現像装置を有することを特徴とする画像形成装置。

本発明によれば、現像ローラ内側に向かって斜めになる部位を有するシール部材を現像ローラ端部に設けることにより、現像ローラ端部からのトナー漏れを起こさずに安定した画像形成が行える現像装置の提供を可能にした。

上述した様に、本発明では、現像ローラ端部に貼付されるシール部材に、現像ローラ内側に向かって斜めに貼付された部位を設けることにより、上記課題が解消されることを見出した。この様に、トナー漏れが解消された理由は、現像ローラ内側に向かって斜めに貼り付けられた部位により、現像ローラを回転させたときにローラ端部のトナーが規制されて現像ローラ内側に戻されるためと推測される。

以下、本発明について詳細に説明する。

最初に、本発明に係る現像装置について説明する。

図１は、本発明に係る現像装置の一例で、（ａ）に現像装置３１（以下、現像器３１ともいう）の断面を示す。図１（ａ）に示す様に、現像装置３１は、感光体ドラム１０にトナーを供給する現像ローラ３２と、現像ローラ３２に供給するトナーを収納するホッパ部３４、現像ローラ３２に圧接する様に配置されるシール部材３６、トナー規制部材３７等から構成される。トナー規制部材３７は現像ローラ３２より感光体ドラム１０に供給されるトナー量を規制するとともに、感光体ドラム１０に供給するトナーを帯電する。

図１（ｂ）は、現像装置３１を構成する本発明でいう現像剤担持体に該当する現像ローラ３２と、現像ローラ３２の両端部に配置されるシール部材３６を示す斜視図である。シール部材３６は、現像ローラ３２上で画像形成時にトナー層が形成される領域の外側に設けられる。

次に、図２は、現像ローラ３２とシール部材３６の位置関係を示す概略図である。本発明に係る現像装置では、シール部材３６が現像ローラ３２の長手方向内側に向かって斜めに配置される部位３６１を有するものである。また、シール部材３６は現像ローラ３２上で画像形成時にトナー層が形成される領域の外側に隣接する領域（本発明ではトナー層形成領域外側の隣接領域を現像ローラ３２の端部という）に配置される。また、本発明でいう現像剤担持体の長手方向、及び、長手方向内側方向は、図２で実線の矢印で示す方向である。さらに、図中の白ぬき矢印は、シール部材３６上における現像ローラ３２の摺動方向を示す。

現像ローラ３２の両端部に配置されるシール部材３６について説明する。図１（ａ）に示す様に、シール部材３６は現像ローラ３２と現像装置本体との間に配置されるものである。図１（ａ）では、現像ローラ３２と現像装置本体との間は曲面が形成されているが、シール部材３６はこの曲面に沿う様に配置されており、現像ローラ３２端部からのトナー漏れを防止するものである。

また、シール部材３６は、図２に示す様に、現像ローラ３２の長手方向内側に向かって斜めに配置される部位３６１を有する。部位３６１は、その少なくとも任意の一点と現像ローラの中心位置ｃとの距離に比べ、その任意の一点より現像ローラの回転方向の下流側の一点と現像ローラの中心位置ｃとの距離が短くなっていることが必要である。図２に示すように、部位３６１は、現像ローラ中心位置ｃと部位３６１の任意の２点との距離（距離ａと距離ｂ）が、現像ローラ回転方向の上流から下流に向かって短くなっている。なお、現像ローラの中心位置とは、現像ローラの長手方向における長さの半分の位置を示す。部位３６１が現像ローラ３２の長手方向内側に向く様にシール部材３６を配置すると、現像ローラ３２を所定方向に回転させた時、現像ローラ３２端部近傍のトナーは斜めの部位３６１の縁を伝わって現像ローラ３２の内側に移動することができる。この様に、部位３６１は、現像ローラ３２の端部付近のトナーを現像ローラ３２の内側に移動させることにより、現像ローラ端部からのトナー漏れを回避している。

シール部材３６の斜めに配置される部位３６１は、図３に示す様に、角度θで特定することが可能である。図３（ａ）は、本発明に使用可能な斜めに配置される部位３６１を有するシール部材３６であり、（ｂ）と（ｃ）は本発明でいう「斜めに配置される部位を有するシール部材」に該当しないものの例である。また、図中の白ぬき矢印は、シール部材３６上における現像ローラ３２の摺動方向を示す。

図３（ａ）に示すシール部材３６の斜めに配置される部位３６１の長辺が、現像ローラ３２のローラ軸と直角の方向となす角度θは５°〜４５°が好ましく、後述する実施例に示す様に、角度θを前記範囲にすると、現像ローラ端部からのトナー漏れを確実に回避することが可能である。一方、図３（ｂ）や（ｃ）に示すシール部材を用いた場合、現像ローラ端部のトナーを現像ローラの内側に送ることが困難で、現像ローラ端部からのトナー漏れは解消されない。

また、シール部材３６の材質は、図１（ａ）に示す様に、曲面に沿って配置される等、ある程度の可撓性を有するものが好ましく、シート状に成形可能な樹脂材料がその代表的な素材として挙げられる。可撓性フィルムとして成形可能な樹脂材料としては、たとえば、低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、テフロン（登録商標）等のビニル系樹脂、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリブチレンテレフタレート等のポリエステル系樹脂、ナイロン等のポリアミド樹脂、酢酸セルロース等のセルロース系樹脂等が挙げられる。

また、シート状のフィルムを成形する方法としては、たとえば、樹脂材料を溶媒等に溶かし、溶解物をガラス板上でフィルム成形し、溶媒除去することにより、シート状のフィルムを作製するキャスト成形が代表的である。また、樹脂材料を延伸処理してフィルム成形を行う２軸延伸法や、熱溶融した樹脂材料を冷却してフィルム成形する方法等が挙げられる。

また、シール部材３６は、現像装置３１内に収容されるトナーの体積基準メディアン径の４．５〜３０．０倍の厚さを有するものであることが好ましい。この範囲の厚みを有するシール部材を用いることにより、現像ローラ３２端部からのトナー漏れが確実に防止される。また、現像ローラ３２やケーシングの曲面に沿ってシール部材を密着させて配置できるので、現像ローラの摺動に対し部分的な摩耗を起こさずに十分な耐久性を発現することができる。

シール部材３６の具体的な厚みは、たとえば、小径トナーとして注目されている体積基準メディアン径（Ｄ５０ｖ径）が６．５μｍのトナーを用いる現像装置では、シール部材の厚さを３０μｍ〜１９５μｍとすることにより、上記効果がより確実に得られる。また、体積基準メディアン径（Ｄ５０ｖ径）が９．５μｍのトナーを用いる場合は、厚さが４５μｍ〜２８５μｍのシール部材を用いることが好ましい。

本発明に係る現像装置３１が使用可能なフルカラー画像形成装置の一例を図４に示す。なお、本発明に係る現像装置３１が使用可能な画像形成装置は図４に示すものに限定されるものではない。図４の画像形成装置は、回転駆動される感光体ドラム１０の周囲に、感光体ドラム１０表面を所定電位に均一帯電させる帯電ブラシ１１１、感光体ドラム１０上の残留トナーを除去するクリーナ１１２が設けられている。

レーザ走査光学系２０は、帯電ブラシ１１１により均一帯電された感光体ドラム１０上を走査露光し、感光体ドラム１０上に静電潜像を形成する。レーザ走査光学系２０は、レーザダイオード、ポリゴンミラー、ｆθ光学素子を内蔵し、その制御部にはイエロー、マゼンタ、シアン、ブラック毎の印字データがホストコンピュータから転送される。そして、上記各色毎の印字データに基づいて、レーザビームが順次出力され、感光体ドラム１０上を走査露光して、各色毎の静電潜像を形成する。

本発明に係る現像装置３１を収納した現像装置ユニット３０は、静電潜像が形成された感光体ドラム１０に各色トナーを供給して現像を行う。現像装置ユニット３０には、支軸３３の周囲にイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各非磁性１成分トナーをそれぞれ収納した４つの現像装置３１Ｙ、３１Ｍ、３１Ｃ、３１Ｂｋが装着され、支軸３３を中心に回転して、各現像装置３１が感光体ドラム１０と対向する位置に導かれる。

現像装置ユニット３０は、レーザ走査光学系２０により感光体ドラム１０上に各色の静電潜像が形成される毎に、支軸３３を中心に回転し、対応する色のトナーを収容した現像装置３１を感光体ドラム１０に対向する位置に導く。そして、各現像装置３１Ｙ、３１Ｍ、３１Ｃ、３１Ｂｋより感光体ドラム１０上に、帯電された各色トナーを順次供給して現像を行う。

図４の画像形成装置は、現像装置ユニット３０より感光体ドラム１０の回転方向下流側に無端状の中間転写ベルト４０が設けられ、感光体ドラム１０と同期して回転駆動する。中間転写ベルト４０は、１次転写ローラ４１により押圧された部位で感光体ドラム１０と接触し、感光体ドラム１０上に形成されたトナー画像を転写する。また、中間転写ベルト４０を支持する支持ローラ４２と対向して、２次転写ローラ４３が回転可能に設けられ、支持ローラ４２と２次転写ローラ４３との対向する部位で、中間転写ベルト４０上のトナー画像が記録紙等の記録材Ｓ上に押圧転写される。

なお、フルカラー現像装置ユニット３０と中間転写ベルト４０との間には、中間転写ベルト４０上の残留トナーを除去するクリーナ５０が中間転写ベルト４０に対して接離可能に設けられている。

記録材Ｓを中間転写ベルト４０に導く給紙手段６０は、記録材Ｓを収容する給紙トレイ６１と、給紙トレイ６１に収容した記録材Ｓを１枚ずつ給紙する給紙ローラ６２、給紙した記録材Ｓを２次転写部位に送るタイミングローラ６３より構成される。

トナー画像が押圧転写された記録材Ｓは、エアーサクションベルト等で構成された搬送手段６６により定着装置７０に搬送され、定着装置７０で転写されたトナー画像が記録材Ｓ上に定着される。定着後、記録材Ｓは垂直搬送路８０を搬送され、装置本体１００の上面に排出される。

次に、本発明に使用可能なトナーについて説明する。

本発明に使用可能なトナーは、特に限定されるものではないが、非磁性一成分系の現像方式に使用されるトナーが好ましく使用される。非磁性一成分系の現像方式に使用されるトナーは、その作製方法が特に限定されるものではないが、重合性単量体を水系媒体中で重合させて樹脂粒子を形成する工程を経て作製されるいわゆる重合トナーが好ましい。

その理由は、重合トナーではその製造工程において、形状や大きさを制御しながらトナー粒子を作製することが可能なので、形状と大きさの揃った小径のトナーが得られ易いことによる。すなわち、非磁性一成分系の現像方式で作成されることの多い高精細なデジタル画像の再現や写真画像レベルのピクトリアル画像形成を行う上で、形状と大きさの揃った小径トナーが好ましい。具体的な重合トナーの作製方法は、たとえば、特開２０００−２１４６２９号公報、特開２００１−４２５６４号公報、特開２００２−１１６５７４号公報等に記載のものが挙げられる。

本発明では、現像装置３１に使用するシール部材３６の厚さを、現像装置３１に収納されるトナーの体積基準メディアン径の４．５〜３０．０倍とすることにより、本発明の効果がより確実に奏されるものである。

トナーの体積基準メディアン径（Ｄ５０ｖ径）は、マルチサイザー３（ベックマン・コールター社製）に、データ処理用のコンピューターシステムを接続した装置を用いて測定、算出することができる。

測定手順としては、トナー０．０２ｇを、界面活性剤溶液２０ｍｌ（トナーの分散を目的として、例えば界面活性剤成分を含む中性洗剤を純水で１０倍希釈した界面活性剤溶液）で馴染ませた後、超音波分散を１分間行い、トナー分散液を作製する。このトナー分散液を、サンプルスタンド内のＩＳＯＴＯＮII（ベックマン・コールター社製）の入ったビーカーに、測定濃度５〜１０％になるまでピペットにて注入し、測定機カウントを２５００個に設定して測定する。なお、コールターマルチサイザーのアパチャー径は５０μｍのものを使用する。本発明では、体積基準メディアン径（Ｄ５０ｖ径）で３〜９μｍのトナーを用いることが好ましい。

以下、実施例により本発明の実施態様を具体的に説明するが、本発明の態様はこれらに限定されるものではない。
１．シール部材の作製
市販のプラスチック製シートフィルムを用い、図３（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示す形状のシール部材を作製した。なお、図３（ａ）に示す形状のシール部材については、表に示す様に角度θ、厚さを変化させている。

なお、使用したプラスチック製シートフィルムは以下のものである。すなわち、
（１）ポリエチレン製フィルム ハイリークＭＢ（厚さ５０μｍ、及び、１００μｍ） 東興資材工業株式会社製、表１中でＰＥと略す
（２）ポリテトラフルオロエチレン製フィルム ニトフロン Ｎｏ．９０３ＵＬ（厚さ８０μｍ、及び、１３０μｍ） 日東電工株式会社製、表１中でＰＴＦＥと略す
（３）ポリエチレンテレフタレート製フィルム テイジンテトロンフィルム Ｇ２とＨＳ（厚さ１６μｍ、２５μｍ、１７５μｍ、２５０μｍ） 帝人デュポンフィルム株式会社製、表１中でＰＥＴと略す、を用い、表１に示す様に、シール部材Ｎｏ．１〜１８を作製した。
２．評価条件
次に、上記シール部材１〜１８を図２に示す様に現像ローラの両端部に装着し、図１に示す現像装置１〜１８を用意した。なお、現像装置中には、体積基準メディアン径（Ｄ５０ｖ径）が５．８μｍ、及び、６．５μｍの黒色トナーを所定量収納した。

作製した現像装置１〜１８を市販のカラーレーザプリンタ「Ｍａｇｉｃｏｌｏｒ２４３０ＤＬ（コニカミノルタビジネステクノロジー株式会社製）」に搭載して評価を行った。評価は、低温低湿環境（１０℃、１５％ＲＨ）にて、各現像装置について連続４５００枚のプリント作成を行ったものである。すなわち、各現像装置中には、画素率が１０％の画像（画素率が７％の文字画像（４ポイント、６ポイント、８ポイントの文字）、人物顔写真、ベタ白画像、ベタ黒画像がそれぞれ１／４等分にあるオリジナル画像）を用いて連続４５００枚分のプリントが十分可能な量の黒色トナーを充填した。プリント用紙には、Ａ４上質紙（ＣＦペーパー（コニカミノルタビジネステクノロジー株式会社製））を用い、モノクロの画像形成を行った。現像装置１〜１４を用いたものを実施例１〜１４、現像装置１５〜１８を用いたものを比較例１〜４とした。
３．評価項目
〈機内汚れ〉
各現像装置による４５００枚の連続プリント後の現像装置からのトナーの飛散状態を目視で評価するとともに、現像装置を画像形成装置から取り外し作業を行ったときの手の汚れ具合を評価した。以下の４ランクに分類し判定した。

◎；現像装置上蓋のトナー付着や装置内の機内汚れが見られず、現像装置を取り外しても全く手が汚れなかった
○；現像装置では現像ローラ付近の上蓋に若干のトナー付着があったが、それ以外の個所ではトナーの付着が見られない。また、装置内のトナー飛散も見られず、現像装置を取り外しても手は汚れなかった
△；現像装置上蓋の一部にトナー付着があったが、装置内のトナー飛散は見られず、現像装置を取り外しても手は汚れなかった
×：機内へのトナー飛散が確認され、また、現像装置を取り外した際に手洗いが必要な程に手が汚れた
〈画像汚れ〉
各現像器による４５００枚の連続プリントを行った際、１０００枚目、２０００枚目、３０００枚目、４５００枚目のプリント物の画像汚れを評価した。具体的には、１０００枚目の評価では９９８枚目、９９９枚目、１０００枚目のプリント、２０００枚目の評価では１９９８枚目、１９９９枚目、２０００枚目のプリント、３０００枚目の評価では２９９８枚目、２９９９枚目、３０００枚目のプリント、及び、４５００枚目の評価では４４９８枚目、４４９９枚目、４５００枚目をスケール付きのルーペと目視で観察し、現像装置からの落下トナーに起因する黒ポチの有無を評価した。

◎；３枚のプリントから黒ポチの発生が確認されなかった
○；３枚中１枚のプリントから黒ポチが確認されたが、大きさが０．４ｍｍ未満で画像上問題なしと判断した
△；黒ポチのあるプリントが複数枚確認されたが、大きさが０．４ｍｍ未満で画像上問題なしと判断した
×；０．４ｍｍ以上の黒ポチが複数枚のプリントから確認された
結果を表１に示す。

表１に示す様に、本発明に該当する実施例１〜１１では、連続４５００枚のプリント作成を行っても、機内汚れや画像汚れが全く見られなかったか、あるいは、発生が見られても問題のないレベルのものであった。一方、本発明外の比較例１〜４では、いずれもプリント枚数が増大するにしたがって、画像汚れが顕著に見られる様になり、４５００枚のプリント終了時には機内汚れが顕著にあらわれた。

この様に、本発明では、現像ローラ内側に向かって斜めに配置される部位を有するシール部材を現像ローラ両端部に設けることにより、現像ローラを回転させたときにローラ端部のトナーが規制されて現像ローラ内側に戻され、現像ローラ端部からのトナー漏れが解消された。

以上述べたように、本発明の実施の形態においては、シール部材３６に、現像ローラの回転方向の下流側の一点からの現像ローラの中心位置ｃとの距離が、現像ローラの回転方向の上流側の一点からの現像ローラの中心位置ｃとの距離よりも短くなる斜めの直線にて形成された部位３６１を配することにより、現像ローラを回転させたときにローラ端部のトナーが規制されて現像ローラ内側に戻している。しかし、部位３６１は直線で構成されることに限定されるものではなく、現像ローラの回転方向の下流側の一点からの現像ローラの中心位置ｃとの距離が、現像ローラの回転方向の上流側の一点からの現像ローラの中心位置ｃとの距離よりも短くなっている曲線にて構成されたものでも良いし、また、現像ローラの回転方向の下流側の一点からの現像ローラの中心位置ｃとの距離が、現像ローラの回転方向の上流側の一点からの現像ローラの中心位置ｃとの距離よりも短くなっている階段状の形状でも良い。すなわち、現像ローラ中心位置にトナーを押し戻す作用を有するものであれば、特に使用を妨げない。

また、シール部材は少なくとも片側に配置されており、必要に応じて両端に設けてよい。

本発明に係る現像装置の一例を示す概略図である。 現像ローラとシール部材の位置関係を示す概略図である。 斜めに配置される部位の角度を説明する概略図である。 本発明に係る現像装置が搭載可能な画像形成装置の概略図である。

符号の説明

１０ 感光体ドラム
１１ 帯電装置
１２、５０ 残留トナー除去装置
２０ レーザ走査光学系
３０ 現像装置ユニット
３１ 現像装置（現像器）
３２ 現像剤担持体（現像ローラ）
３６ シール部材
３６１ 現像ローラの内側に向かって斜めに配置される部位
３７ 現像剤規制部材
４０ 中間転写ベルト
４１ １次転写ローラ
４２ 支持ローラ
４３ ２次転写ローラ
６０ 給紙手段
７０ 定着装置
１００ 装置本体
Ｓ 記録材

Claims (5)

1. 現像剤担持体の端部にシール部材が設けられた現像装置において、
   該シール部材は、該現像剤担持体の回転方向の上流から下流に向かって、該現像剤担持体の長手方向の内側へ斜めに配置される部位を有するものであることを特徴とする現像装置。
2. 現像剤担持体の少なくとも一端部にシール部材が設けられた現像装置において、
   該現像剤担持体の長手方向の中心位置と該中心位置から最も近い該シール部材の距離が、該現像剤担持体の回転方向の上流から下流に向かって、短くなるように配置される部位を有するものであることを特徴とする現像装置。
3. 前記シール部材の斜めに配置される部位は、前記現像剤担持体の回転方向に対して、５°〜４５°の傾斜を有するものであることを特徴とする請求項１または２に記載の現像装置。
4. 前記シール部材は、前記現像装置に収容されるトナーの体積基準メディアン径の４．５倍〜３０．０倍の厚みを有するものであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の現像装置。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の現像装置を有することを特徴とする画像形成装置。

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