JP2008299177A - 現像装置および画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】現像ローラと現像ケースとの間における摩擦熱の発生や現像ローラにおける駆動トルクの増加を抑制する現像装置を備えた画像形成装置を提供する。
【解決手段】本発明の現像装置３４は、現像ローラ５０２と現像ケース５０３とを備える。現像ローラ５０２は、現像剤を担持搬送し、感光体ドラム３１に形成された静電潜像を可視像化する。現像ケース５０３は、現像ローラ５０２を軸支する軸孔５３１、および、軸孔５３１からの現像剤漏出を防止する遮蔽部５３４を有する。
遮蔽部５３４は、現像ローラ５０２の外周面に沿った第１の面、および、第１の面の一端と連続し、現像ローラ５０２の外周面から離れる方向に延びている第２の面を有する。現像ローラ５０２は、現像剤を第１の面から第２の面へと担持搬送したのち感光体ドラム３１に付着させる方向に回転する。
【選択図】図２

Description

本発明は、感光体に形成された静電潜像を可視像化する現像装置およびこの現像装置を備えた画像形成装置に関する。

現像剤が収納されている現像ケースを備え、現像ケース内に現像ローラを有する現像装置において、現像ケースにおける現像ローラを軸支する軸受部から現像ケース外部への現像剤漏出が起こることがあった。現像剤漏出によって、直接画像に影響を与えるばかりでなく、光学系や帯電極、転写分離極、各種センサ等を汚染することによる２次的な不具合を発生させる原因となる。

そこで、現像ローラの両端部における現像ケースの軸受部からの外部への現像剤流出を防止するために、現像ローラにおける感光体ドラムの対向面とは反対側と、現像ケースの内壁との間にシール部材を配設している現像装置がある。

しかし、現像ローラにシール部材が接触することにより、摩擦熱による現像ローラの劣化が起きる。また駆動トルクの増加による現像装置への過度の負荷がかかる。

上記課題を解決するために、現像ローラとシール部材との間に潤滑剤を介在させることにより、摩擦熱の発生や駆動トルクの増加を抑制する現像装置が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００１−２２８７０９号公報

しかしながら、特許文献１に記載された従来技術では、シール部材を配設する現像ケースの内壁は現像ローラとの距離を一定に保った形状をしており、一旦現像剤が現像ローラと現像ケースとの間に入り込むと排出されにくい。よって、使用回数を重ねるごとに現像剤が現像ローラと現像ケースとの間に溜まり、潤滑剤の効果が薄れる。潤滑剤の効果が薄れると摩擦熱の発生や駆動トルクの増加が起こるため、特許文献１の提案では根本的な対策になっていない。

本発明の目的は、現像ローラと現像ケースとの間に入り込んだ現像剤による圧力を開放でき、現像ローラと現像ケースとの間における摩擦熱の発生や現像ローラにおける駆動トルクの増加を抑制する現像装置およびこの現像装置を備えた画像形成装置を提供することにある。

本発明の現像装置は、現像ローラと現像ケースとを備える。現像ローラは、現像剤を担持搬送し、感光体に形成された静電潜像を可視像化する。現像ケースは、現像ローラを軸支する軸受部、および、軸受部からの現像剤漏出を防止する防止手段を有する。

防止手段は、現像ローラの外周面に所定の間隙を設けて配置された第１の面、および、第１の面の一端と連続するとともに現像ローラの外周面から離れる方向に延びている第２の面を有する。現像ローラは、第１の面、第２の面、および感光体をこの順に通過するように回転する。

この構成では、現像ローラの回転方向を上記方向にすることにより、現像ローラに担持搬送される現像剤が第２の面に達したとき、現像ローラと現像ケースとの間に入り込んだ現像剤による圧力を開放できる。

この構成において、第２の面は、現像ローラの外周面の第１の面の一端と対向する箇所における接線方向にそって形成される平面であると好ましい。第２の面が平面であることにより、現像ローラと現像ケースとの間に入り込んだ現像剤による圧力を開放しやすい。

ここで、防止手段は、第１の面と第２の面とに取り付けられたシール部材をさらに備えると好ましい。シール部材の作用により、現像ローラ表面が傷つかないようにすることができるため、現像ローラと感光体との精密な現像ギャップを維持することが可能になる。

また、第２の面とシール部材との間に弾性部材が設けられると好ましい。現像ローラと現像ケースとの密閉性が向上でき、軸受部から現像ケース外部への現像剤漏出を防ぐことができる。

さらに、シール部材は、現像ローラの半円周以上にわたって対向するように構成されると好ましい。現像ローラと現像ケースとの密閉性を向上でき、軸受部から現像ケース外部への現像剤漏出を防ぐことができる。

加えて、シール部材は、起毛状の部材であると好ましい。現像ローラと現像ケースとの密閉性を向上しつつ、シール部材による現像ローラへの圧力を抑えることができる。

そのうえ、弾性部材は、ポリエチレン発泡体であると好ましい。ポリエチレン発泡体は、適度な弾性と復元性とを有するので、現像ローラと現像ケースとの密閉性を向上しつつ、現像ローラと現像ケースとの間に入り込んだ現像剤による圧力を開放できる。

本発明は、現像装置を備えた画像形成装置に適用できる。

本発明における現像装置は、現像ローラと現像ケースとの間に入り込んだ現像剤による圧力を開放できる構成をしているので、現像ローラと現像ケースとの間における摩擦熱の発生や現像ローラにおける駆動トルクの増加を抑制することができる。本発明の効果は、使用回数を重ねても発揮される。

以下、本発明の最良の実施形態に係る現像装置およびこの現像装置を備える画像形成装置を、図面を参照にしつつ詳細に説明する。

図１は、本発明の実施形態に係る現像装置が適用される画像形成装置の正面断面の略図である。本発明の画像形成装置１００は、スキャナ部２００、画像形成部３００および給紙部４００から構成されている。

スキャナ部２００は、自動原稿搬送装置（ＡＤＦ:AutomaticDocument Feeder）２０１、第１原稿台２０２、第２原稿台２０３、第１ミラーベース２０４、第２ミラーベース２０５、レンズ２０６および固体撮像素子（ＣＣＤ:Charge Coupled Device）２０７を備えている。

ＡＤＦ２０１は、原稿トレイ２１１から第２原稿台２０３を経由して排出トレイ２１２に至る間に原稿を１枚ずつ搬送する。ＡＤＦ２０１は、第１原稿台２０２の上面を開閉自在に被覆するように、背面側を支点に回動自在にされている。前面側が上方に移動するようにＡＤＦ２０１を回動させて第１原稿台２０２の上面を露出させることにより、手動操作によって第１原稿台２０２に原稿を載置することができる。

第１原稿台２０２および第２原稿台２０３は、ともに硬質ガラス板によって構成されている。

第１ミラーベース２０４および第２ミラーベース２０５は、第１原稿台２０２および第２原稿台２０３の下方において水平方向に移動自在にされている。第２ミラーベース２０５の移動速度は、第１ミラーベース２０４の移動速度の１／２にされている。第１ミラーベース２０４は、光源および第１ミラーを搭載している。第２ミラーベース２０５は、第２ミラーおよび第３ミラーを搭載している。

ＡＤＦ２０１によって搬送される原稿の画像を読み取る際には、第１ミラーベース２０４は、第２原稿台２０３の下方に停止している。光源の光は、第２原稿台２０３上を通過する原稿の画像面に向けて照射され、原稿の画像面における反射光が第１ミラーによって第２ミラーベース２０５に向けて反射される。

第１原稿台２０２に載置された原稿の画像を読み取る際には、第１ミラーベース２０４および第２ミラーベース２０５は、第１原稿台２０２の下方を水平方向に移動する。光源の光は、第１原稿台２０２上に載置された原稿の画像面に向けて照射され、原稿の画像面における反射光が第１ミラーによって第２ミラーベース２０５に向けて反射される。

ＡＤＦ２０１を用いるか否かに拘らず、原稿の画像面における反射光は、光路長を一定にして、第２ミラーおよび第３ミラーによってレンズ２０６を経由してＣＣＤ２０７に入射する。

ＣＣＤ２０７は、原稿の画像面における反射光の光量に応じた電気信号を出力する。この電気信号は、画像形成部３００に画像データとして入力される。

画像形成部３００は、プロセス部３０を構成する感光体ドラム３１、帯電器３２、露光装置３３、現像装置３４、転写ベルト３５、クリーナ３６および定着装置３７を備えている。

感光体ドラム３１は、表面に感光層が形成されており、矢印方向に回転する。帯電器３２は、感光体ドラム３１の表面を所定の電位に均一に帯電させる。帯電器３２は、チャージャによる非接触方式、又は、ローラ若しくはブラシによる接触方式の何れを用いてもよい。

露光装置３３は、感光体ドラム３１の表面に画像データに基づく光を照射する。これによって、感光体ドラム３１の表面には、感光層における光導電作用によって静電潜像が形成される。露光装置３３は、画像データに基づいて変調されたレーザ光をポリゴンミラーを介して感光体ドラム３１の軸方向に走査する。これに代えて、ＥＬやＬＥＤ等の発光素子をアレイ状に配置した露光装置を用いることもできる。

現像装置３４は、感光体ドラム３１の表面にトナーを供給し、静電潜像をトナー像に可視像化する。

転写ベルト３５は、感光体ドラム３１の下方において複数のローラ間にループ状に張架されており、１×１０⁹ 〜１×１０¹³Ω・ｃｍ程度の抵抗値を有する。転写ベルト３５のループ状の移動経路の内側には、転写ベルト３５を挟んで感光体ドラム３１に圧接する転写ローラ３５Ａが備えられている。転写ローラ３５Ａには、所定の転写電圧が印加され、転写ベルト３５と感光体ドラム３１との間を通過する用紙に、感光体ドラム３１が担持するトナー像が転写される。

クリーナ３６は、用紙に対するトナー像の転写を終えた感光体ドラム３１の表面から、残留しているトナーを除去する。

定着装置３７は、加熱ローラ３７Ａおよび加圧ローラ３７Ｂを備えている。用紙上のトナーを加熱、加圧することにより、用紙にトナーを投錨させる。

給紙部４００は、給紙カセット４０１，４０２，４０３，４０４および手差しトレイ４０５を備えている。給紙カセット４０１，４０２，４０３，４０４のそれぞれには、同じサイズの複数枚の用紙が収納される。手差しトレイ４０５には、使用頻度の低いサイズや紙質の用紙が載置される。

給紙部４００は、給紙カセット４０１，４０２，４０３，４０４又は手差しトレイ４０５の何れかから１枚ずつ用紙を給紙する。給紙部４００から給紙された用紙は、用紙搬送路１０を経由して画像形成部３０に搬送される。

図２は、本発明の実施形態に係る現像装置の構成を示す斜視図である。図３は、本発明の実施形態に係る現像装置と感光体ドラムとの構成を示す断面図である。図４は、本発明の実施形態に係る現像装置の構成要素の配置を示す断面図である。

現像装置３４は、現像ローラ５０２と現像ケース５０３とを備えている。

現像ローラ５０２は、軸５２１と軸５２２とを備えている。軸５２２には切り込みが入っており、そこに図示しない駆動源から駆動を伝達され、現像ローラ５０２が回転する。

現像ケース５０３は、軸孔５３１、軸孔５３２、軸孔５３３および遮蔽部５３４を備えている。軸孔５３１は、本発明の軸受部に相当する。遮蔽部５３４は、本発明の防止手段に相当する。

遮蔽部５３４は、上端３４１から下端３４２まで軸孔５３１を中心とするほぼＣ形状の断面形状である。このＣ形状は、現像ローラ５０２の半円周以上を成す。しかし、従来の遮蔽部とは異なり、下端３４２の近傍は、実際には軸孔５３１を中心とするＣ形状ではなく、軸孔５３１から離れる方向に延びている。より厳密には地面と水平方向に延びているのが好ましい。この場合、遮蔽部５３４が現像ローラ５０２の半円周以上を成すことにより、現像ローラ５０２と現像ケース５０３との密閉性を向上でき、軸孔５３１から現像ケース５０３外部への現像剤漏出を防ぐことができる。また、現像ケース５０３の樹脂成型において、内スライド方式を採用できるため、従来に比べて金型を簡単に抜くことが可能となり、金型費も抑えることができる。

現像ローラ５０２と遮蔽部５３４との間の隙間寸法としては、上端３４１では０．７ｍｍとしている。下端３４２の先端部では３．０ｍｍと広くしている。遮蔽部５３４の現像ローラ５０２側の表面にシール部材５０４を貼付することで、現像ローラ５０２との隙間をなくすようにしている。シール部材５０４は不織布やモケット材であればよい。シール部材５０４と遮蔽部５３４とは、両面テープを介して貼付している。さらに下端３４２には弾性部材５０５を両面テープなどを用いて貼付することで、図示しない現像剤の侵入を防止している。

ここで現像装置３４の組み立てについて説明する。まず、現像ローラ５０２を挟んで感光体ドラム３１と反対側に、現像剤を攪拌搬送する図示しないスクリューが２本装着される。軸孔５３２、軸孔５３３を通してスクリューが挿入され、図示しないスクリュー用軸受で両端を支持固定する。その後、遮蔽部５３４にシール部材５０４を貼付する。次に、現像ローラ５０２の軸５２１を軸孔５３１に通し、図示しない現像ローラ用軸受を用いて両端で現像ローラ５０２を同様に支持固定する。このとき、シール部材５０４の作用により、現像ローラ５０２の表面が傷つかないようにすることができるため、現像ローラ５０２と感光体ドラム３１との精密な現像ギャップを維持することが可能となる。

以下に本発明の実施形態で使用する２成分現像剤について、詳細に説明する。

トナーは、バインダー樹脂（ビスフェノールＡプロピレンオキサイド、テレフタル酸または無水トリメリット酸を単量体として縮合重合して得られるポリエステル樹脂：ガラス転移温度６０℃、軟化温度１２０℃）を１００重量部、着色剤を５重量部、帯電制御剤（サリチル酸の亜鉛化合物；オリエント化学工業社製：ボントロンＥ８４）を２重量部および隔離剤（マイクロクリスタリンワックス；日本精蝋社製：ＨＮＰ−９）を３重量部をそれぞれ用いて作製した。

着色剤としては、黒トナーにはカーボンブラック（三菱化学製：ＭＡ−１００）、マゼンタトナーにはＣ．Ｉ．ピグメント・レッド１２２、シアントナーにはＣ．Ｉ．ピグメント・ブルー１５：３、イエロートナーにはＣ．Ｉ．ピグメント・イエロー７４を用いた。

上記トナー材料は、ヘンシェルミキサにて１０分間混合したあと、混練分散処理装置（三井鉱山株式会社製：ニーディックスＭＯＳ１４０−８００）で溶融混練分散処理した。その混練物をカッティングミルで粗粉砕したあと、ジェット式粉砕機（日本ニューマチック工業株式会社製：ＩＤＳ−２型）によって微粉砕し、風力分級機（日本ニューマチック工業株式会社製：ＭＰ−２５０型）を用いて分級を行うことによって体積平均粒径が６．５μｍの着色樹脂粒子を得た。なお、体積平均粒径は、コールターマルチサイザーII（ベックマン・コールター株式会社製）で測定した。

得られた着色樹脂粒子１００重量部に対して、ヘキサメチルジシラザンで表面処理された１次粒子の平均径が約１２ｎｍの疎水性シリカ微粉体（ＢＥＴ比表面積約１４０ｍ^２／ｇ）を１．５重量部と、同様の表面処理が施された１次粒子の平均径が約４０ｎｍの疎水性シリカ微粉体（ＢＥＴ比表面積約５０ｍ^２／ｇ）を１．０重量部と、を加え、ヘンシェルミキサにて２分間混合することによって負帯電性のトナーを作製した。

キャリアは、コア粒子となるフェライト粒子とコア粒子を被覆するための被覆用塗液とを用いて作製した。

フェライト粉末を計量してボールミルにて混合したあと、ロータリーキルンにて９００℃で仮焼し、得られたフェライトの仮焼粉を、粉砕媒体としてスチールボールを用いて湿式粉砕機により平均粒径２μｍ以下にまで微粉砕した。得られたフェライト微粉末をスプレードライ方式により粒径１００〜２００μｍに造粒し、得られた造粒物を１３００℃で焼成したあと、クラッシャを用いて解砕することにより重量平均粒径２５μｍのフェライト粒子を得た。

次にシリコーン樹脂（信越化学社製：ＴＳＲ１１５）とチタン酸カリウム粉末（抵抗調整剤）とをトルエンに溶解分散させ、被覆用塗液を調整した。

得られた被覆用塗液を、スプレーコーティング装置によりフェライト粒子に被覆し、自然乾燥させてトルエンを除去し、シリコーン樹脂の被覆量が５重量％のキャリアを作製した。なお、シリコーン樹脂の被覆量は、蛍光Ｘ線分析装置により、フェライト樹脂由来のＦｅの含有量とシリコーン樹脂由来のＳｉの含有量を測定し、それらの値に基づいて算出した。

上記トナー５重量部と上記キャリア９５重量部とをナウターミキサ（ホソカワミクロン社製：ＶＬ−０）にて２０分間攪拌混合することによって、各２成分現像剤（ブラック、マゼンタ、シアン、イエロー）を製造した。

組み立てられた現像装置３４に、２成分現像剤が投入される。また現像剤量は、攪拌混合性を考慮して、現像ローラ５０２の中心軸よりは下になるような量が投入される。現像装置３４内の現像剤はスクリュー側から現像ローラ５０２側に押し付けられ、磁力の影響を受けて現像ローラ５０２に現像剤穂立ちを形成する。現像ローラ５０２は、内部に複数のマグネットが内包されており（マグネットローラともいう）、それ自身は回転しないが、それを覆う現像スリーブが回転することにより現像穂立ちを形成する。

現像剤が現像装置３４に投入された時点で、遮蔽部５３４に貼付されたシール部材５０４に現像剤が入り込む。現像剤は、直径数十μｍの磁性体キャリアと直径数μｍのトナーとから構成されているため、シール部材５０４の起毛の間に入り込む。使用回数を重ねるにつれ、さらにシール部材５０４の起毛の間に入り込む量が増えるため、徐々に現像剤による抵抗が大きくなる傾向にある。

現像ローラ５０２は、矢印方向に回転するので、現像剤は下から汲み上げられて感光体ドラム３１の静電潜像に付着し、現像ローラ５０２上部の遮蔽部上端３４１に入り、下端３４２が通過した時点で圧力が開放される構造となる。

よって、遮蔽部下端３４２が現像ローラ５０２との隙間が広がっている分だけ、現像剤による圧力が低くなる。その結果、従来のＣ形状の遮蔽部５３４に比べて、現像装置３４では下端３４２での現像剤が開放されやすく、使用回数を重ねても大きな抵抗とならず、現像ローラ５０２の駆動トルクが増加するのを防止することができる。

弾性部材５０５は、弾性を有する材料であるシリコーン、ウレタン等のゴム、低発泡ポリウレタンゴム、スポンジ、等であればよいが、ポリエチレン発泡体（ＢＡＳＦ社製：ネオプレンＥ）が適度の弾性と復元性を有し、かつ優れた加工性を有する点でより好ましい。

最後に、上述の実施形態の説明は、すべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上述の実施形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。さらに、本発明の範囲には、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

本発明の実施形態に係る現像装置が適用される画像形成装置の正面断面の略図である。 本発明の実施形態に係る現像装置の構成を示す斜視図である。 本発明の実施形態に係る現像装置と感光ドラムとの構成を示す断面図である。 本発明の実施形態に係る現像装置の構成要素の配置を示す断面図である。

符号の説明

３１−感光体ドラム
３４−現像装置
５０２−現像ローラ
５０３−現像ケース
５３１−軸孔（軸受部）
５３４−遮蔽部（防止手段）

Claims (8)

1. 現像剤を担持搬送し、感光体に形成された静電潜像を可視像化する現像ローラと、
   前記現像ローラを軸支する軸受部、および、前記軸受部からの現像剤漏出を防止する防止手段を有する現像ケースと、
   を備え、
   前記防止手段は、前記現像ローラの外周面に所定の間隙を設けて配置された第１の面、および、前記第１の面の一端と連続するとともに前記現像ローラの外周面から離れる方向に延びている第２の面を有し、
   前記現像ローラは、前記第１の面、前記第２の面、および前記感光体をこの順に通過するように回転する現像装置。
2. 前記第２の面は、前記現像ローラの外周面の前記第１の面の一端と対向する箇所における接線方向に沿って形成される平面である請求項１に記載の現像装置。
3. 前記防止手段は、前記第１の面と前記第２の面とに取り付けられたシール部材をさらに備えた請求項１又は２に記載の現像装置。
4. 前記第２の面と前記シール部材との間に弾性部材が設けられた請求項３に記載の現像装置。
5. 前記シール部材は、前記現像ローラの半円周以上にわたって対向するように構成された請求項３又は４に記載の現像装置。
6. 前記シール部材は、起毛状の部材である請求項３〜５のいずれかに記載の現像装置。
7. 前記弾性部材は、ポリエチレン発泡体である請求項４〜６のいずれかに記載の現像装置。
8. 請求項１〜７のいずれかに記載の現像装置を備える画像形成装置。

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