JP2009047981A - 現像装置及びそれを有する画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】現像ローラの表層の現像ブレードの端部エッジによる破壊を抑制して画像領域内の現像ローラ上の帯電量を安定化させると共に、現像剤容器を大形化せずに現像装置から現像剤が漏れることを防止して、良好な画像を長期間維持することができる現像装置を提供する。
【解決手段】現像剤を収容する現像剤容器３と、前記現像剤容器３の開口部に配置された現像ローラ２と、前記現像剤による薄層を前記現像ローラ２の表面に形成する現像ブレード５と、前記現像ローラ２の端部と当接するように前記現像剤容器３の開口部の端部に配置された端部シール部材６と、を有する現像装置２０において、前記現像ローラ２の胴部Ａがその中央部分に設けられた大径部Ｂとその両端部分に設けられた小径部Ｃ，Ｃとを有し、そして、前記現像ローラ２と摺擦する現像ブレード５の端部が前記現像ローラ２の小径部Ｃ，Ｃと当接しているものとする。
【選択図】図１

Description

本発明は、電子写真複写機、プリンタ、ファクシミリ等の電子写真装置において用いられる現像装置及びそれを有する画像形成装置に関するものである。

従来、電子写真方式の画像形成装置では、感光体ドラム等の像担持体上に形成した静電潜像を現像装置によりトナー像として可視化することが行われている。この現像装置としては、乾式一成分現像装置（特許文献１を参照。）が提案されている。また、この乾式一成分現像装置においては、静電潜像を可視化する際に、感光体ドラム等の像担持体に現像剤を搬送するために、現像ローラが採用されている。前記現像ローラとしては、半導電性又は表面に誘電層を形成した現像ローラが用いられている。この現像ローラを用いた現像方法としては、弾性体で構成された現像ブレードで現像ローラ上の現像剤を薄層に形成した後、該現像ローラを感光体の表面層に押し当てて現像を行う接触一成分現像方法によるものが提案されている。

このような接触一成分現像方法においては、現像ローラが感光体の表面に接触して回転することにより現像を行うので、この現像ローラには、一般的に、弾性材料が用いられる。また、現像ローラに求められる機能としては、必要な現像ニップが得られること、当接に対する圧縮力に対して充分な回復性を持つこと、現像ローラ上の現像剤（トナー）が所望の帯電極性や帯電量を持つこと、現像ローラ表面が現像剤との離型性に優れローラ表面にトナーがフィルミングしないこと等の機能が上げられる。それ故、現像ローラとしては、現像ローラの表面近傍に求められる機能と、現像ローラの内部に求められる機能と、に分けて、それぞれの機能が満足するような多層構造形成された現像ローラが一般的に用いられている。

また、トナーが現像装置外へ漏れ出すことを防止するために、現像剤容器の開口部の端部には、現像ローラと当接する端部シール部材が貼られている。この端部シール部材は、羊毛フェルト、ポリテトラフルオロエチレンパイル等の繊維材料や、ポリウレタンフォーム、スポンジゴム等の発泡体材料で構成されている。

しかしながら、このような構成の現像装置においては、現像動作を多数繰り返すと、現像ブレードと現像ローラとの摺擦が繰り返されるので、長期使用により、現像ローラの表面が破壊されることがある。特に、現像ブレードの端部が現像ローラと接触する場合には、該現像ブレードの端部エッジが接触している位置の接触圧が高くなるので、該現像ローラの表面が該現像ブレードの端部エッジによって破壊されやすい、という問題があった。このように、現像ローラの表面が現像ブレードの端部エッジによって破壊されると、それをきっかけに現像ローラの表層破壊が現像ローラの長手方向中心部や端部方向に向かって進行する。現像ローラの表層の破壊が長手方向中心部に進行した場合には、現像ローラ上のトナーが所望の帯電極性や帯電量を持つことができなくなるので、画像不良が発生する原因となる。端部方向に向かって進行した場合は、端部シール部材付近のトナーを帯電させて保持することができなくなるので、トナーが現像装置外へ漏れ出す原因となる。このような破壊を防止するために、現像ブレード端部を現像ローラ胴部面長より長く設定することが必要になるが、必要な画像幅から現像ローラ胴部の最小面長が決まってしまうので、現像剤容器が大きくなってしまう、という問題があった。
特開２００１−２１５７９１号公報

本発明は、かかる問題を解決することを目的としている。

即ち、本発明は、現像ローラの表層の現像ブレードの端部エッジによる破壊を抑制して画像領域内の現像ローラ上の帯電量を安定化させると共に、現像剤容器を大形化せずに現像装置から現像剤が漏れることを防止して、良好な画像を長期間維持することができる現像装置及びそれを有する画像形成装置を提供することを目的としている。

請求項１に記載された発明は、上記目的を達成するために、現像剤を収容する現像剤容器と、前記現像剤容器の開口部に配置された現像ローラと、前記現像剤による薄層を前記現像ローラの表面に形成する現像ブレードと、前記現像ローラの端部と当接するように前記現像剤容器の開口部の端部に配置された端部シール部材と、を有する現像装置において、
前記現像ローラの胴部が、その中央部分に設けられた大径部とその両端部分に設けられた小径部とを有し、そして、
前記現像ローラと摺擦する前記現像ブレードの端部が、前記現像ローラの小径部と当接している
ことを特徴とする現像装置である。

請求項２に記載された発明は、請求項１に記載された発明において、前記現像ローラの小径部が、該現像ローラにおける画像領域の外側に設けられていることを特徴とするものである。

請求項３に記載された発明は、請求項２に記載された発明において、前記現像ローラの大径部の端部に設けられたカドの曲率半径：Ｒが、０．３ｍｍ以上であることを特徴とするものである。

請求項４に記載された発明は、請求項３に記載された発明において、前記現像ローラの大径部と小径部との間の段差が、０．２〜０．５ｍｍであることを特徴とするものである。

請求項５に記載された発明は、請求項４に記載された発明において、前記現像ローラと該現像ローラに当接する端部シール部材との摺擦幅が、４ｍｍ以上であることを特徴とするものである。

請求項６に記載された発明は、請求項１〜５のいずれか１項に記載の現像装置を有していることを特徴とする画像形成装置である。

請求項１に記載された発明によれば、現像剤を収容する現像剤容器と、前記現像剤容器の開口部に配置された現像ローラと、前記現像剤による薄層を前記現像ローラの表面に形成する現像ブレードと、前記現像ローラの端部と当接するように前記現像剤容器の開口部の端部に配置された端部シール部材と、を有する現像装置において、前記現像ローラの胴部がその中央部分に設けられた大径部とその両端部分に設けられた小径部とを有し、そして、前記現像ローラと摺擦する前記現像ブレードの端部が前記現像ローラの小径部と当接しているので、該現像ローラと該現像ブレードとの接触圧が局部的に高くなることが抑制されると共に、該現像ローラの大径部と小径部との間の段差における集中応力が緩和され、それらのために、前記現像ブレードの端部エッジによる前記現像ローラの表層の破壊を抑制して画像領域内の現像ローラ上の帯電量を安定化させると共に、現像剤容器を大形化せずに現像装置から現像剤が漏れることを防止して、良好な画像を長期間維持することができる現像装置を提供することができる。

請求項２に記載された発明によれば、前記現像ローラの小径部が該現像ローラにおける画像領域の外側に設けられているので、該画像領域内の現像ローラ上の帯電量が現像ローラの軸方向において均一化される。

請求項３に記載された発明によれば、前記現像ローラの大径部の端部に設けられたカドの曲率半径：Ｒが、０．３ｍｍ以上であるので、前記現像ブレードの摺擦による該現像ローラの大径部の端部の破壊が抑制され、そのために、画像領域内の現像ローラ上の帯電量が安定化され、よって、現像装置からの現像剤の漏れが防止される。

請求項４に記載された発明によれば、前記現像ローラの大径部と小径部との間の段差が０．２〜０．５ｍｍであるので、前記現像ブレードの端部エッジによって、該現像ローラの表面が破壊されることを抑制すると共に、該現像ローラの大径部と小径部と間の段差部からの現像剤の漏れが防止される。

請求項５に記載された発明によれば、前記現像ローラと該現像ローラに当接する端部シール部材との摺擦幅が４ｍｍ以上であるので、該端部シール部材を該現像ローラに当てる接触圧を必要以上に上げることなくトナー漏れを防止することができ、そのために、該現像ローラの表面への負担を軽減することができ、よって、現像装置からのトナー漏れをさらに効果的に防止することができる。

請求項６に記載された発明によれば、請求項１〜５のいずれか１項に記載の現像装置を有している画像形成装置であるので、現像ローラの表層の現像ブレードの端部エッジによる破壊を抑制して画像領域内の現像ローラ上の帯電量を安定化させると共に、現像剤容器を大形化せずに現像装置から現像剤が漏れることを防止して、良好な画像を長期間維持することができる画像形成装置を提供することができる。

次に、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

図１は、本発明の一実施の形態を示す現像装置の断面図である。図２は、本発明の一実施の形態を示す現像装置の正面図である。図３は、本発明の一実施の形態を示す現像装置から現像ローラを除いた状態を示す正面図である。図４は、本発明の一実施の形態を示す現像装置における現像ローラと現像ブレードとの位置関係を示す説明図である。図５は、本発明の一実施の形態を示す現像装置における現像ローラの説明図である。図６は、図５におけるＥ部の拡大図である。図７は、図６における大径部のカドにＲを付けたことを示す説明図である。

本発明の現像装置２０は、現像剤４を収容する現像剤容器３と、前記現像剤容器３の開口部に配置された現像ローラ２と、前記現像剤４による薄層を前記現像ローラ２の表面に形成する現像ブレード５と、前記現像ローラ２の端部と当接するように前記現像剤容器３の開口部の端部に配置された端部シール部材６と、を有している。この現像装置２０においては、前記現像ローラ２の胴部Ａがその中央部分に設けられた大径部Ｂとその両端部分に設けられた小径部Ｃ，Ｃとを有し、そして、前記現像ローラ２と摺擦する現像ブレード５の端部が前記現像ローラ２の小径部Ｃ，Ｃと当接している。図１〜７において、７は、供給ローラであり、８は、攪拌部材であり、１０は、現像ブレード支持部材であり、そして、１１は、シール部材である。

このように、現像剤４を収容する現像剤容器３と、前記現像剤容器３の開口部に配置された現像ローラ２と、前記現像剤４による薄層を前記現像ローラ２の表面に形成する現像ブレード５と、前記現像ローラ２の端部と当接するように前記現像剤容器３の開口部の端部に配置された端部シール部材６と、を有する現像装置２０において、前記現像ローラ２の胴部Ａがその中央部分に設けられた大径部Ｂとその両端部分に設けられた小径部Ｃ，Ｃとを有し、そして、前記現像ローラ２と摺擦する前記現像ブレード５の端部が該現像ローラ２の小径部Ｃ，Ｃと当接していると、該現像ローラ２と該現像ブレード５との接触圧が局部的に高くなることが抑制されると共に、該現像ローラ２の大径部Ｂと小径部Ｃ，Ｃとの間の段差Ｆにおける集中応力が緩和され、それらのために、前記現像ブレード５の端部エッジＨによる現像ローラ２の破壊を抑制して画像領域Ｄ内の現像ローラ２上の帯電量を安定化させると共に、現像剤容器３を大形化せずに現像装置２０から現像剤４が漏れることを防止して、良好な画像を長期間維持することができる現像装置２０を提供することができる。

前記現像ローラ２の小径部Ｃ，Ｃは、該現像ローラ２における画像領域Ｄの外側に設けられている。このように、前記現像ローラ２の小径部Ｃ，Ｃが該現像ローラ２における画像領域Ｄの外側に設けられていると、該画像領域Ｄ内の現像ローラ２上の帯電量が現像ローラ２の軸方向において均一化される。

前記現像ローラ２の大径部Ｂの端部に設けられたカドＧの曲率半径：Ｒ（以下、「Ｒ」という。）は、好ましくは、０．３ｍｍ以上である。このように、前記現像ローラ２の大径部Ｂの端部に設けられたカドＧの曲率半径：Ｒが、０．３ｍｍ以上であると、現像ブレード５の摺擦による該現像ローラ２の大径部Ｂの端部の破壊が抑制され、そのために、画像領域Ｄ内の現像ローラ２上の帯電量が安定化され、よって、現像装置２０からの現像剤４の漏れが防止される。

前記現像ローラ２の大径部Ｂと小径部Ｃ，Ｃとの間の段差Ｆは、好ましくは、０．２〜０．５ｍｍである。このように、前記現像ローラ２の大径部Ｂと小径部Ｃ，Ｃとの間の段差Ｆが０．２〜０．５ｍｍであると、現像ブレード５の端部エッジＨによって、前記現像ローラ２の表面が破壊されることを抑制すると共に、該現像ローラ２の大径部Ｂと小径部Ｃ，Ｃとの間の段差部Ｆから漏れる現像剤４の漏れが防止される。

前記現像ローラ２と該現像ローラ２に当接する端部シール部材６との摺擦幅Ｗは４ｍｍ以上である。このように、前記現像ローラ２と該現像ローラ２に当接する端部シール部材６との摺擦幅Ｗが４ｍｍ以上であると、該端部シール部材６を該現像ローラ２に当てる接触圧を必要以上に上げることなくトナー漏れを防止することができ、そのために、該現像ローラ２の表面への負担を軽減することができ、よって、現像装置２０からのトナー漏れをさらに効果的に防止することができる。

本発明の画像形成装置は、請求項１〜５のいずれか１項に記載の現像装置２０を有している。このように、請求項１〜５のいずれか１項に記載の現像装置２０を有している画像形成装置であると、前記現像ローラ２と前記現像ブレード５との接触圧が局部的に高くなることが抑制されると共に、該現像ローラ２の大径部Ｂと小径部Ｃ，Ｃとの間の段差Ｆにおける集中応力が緩和され、それらのために、前記現像ブレード５の端部エッジＨによる現像ローラ２の破壊を抑制して画像領域Ｄ内の現像ローラ２上の帯電量を安定化させると共に、前記現像剤容器３を大形化せずに現像装置２０から現像剤が漏れることを防止して、良好な画像を長期間維持することができる画像形成装置２０を提供することができる。

（実施例）
（イ）現像ローラ
芯軸の表面にシリコーンゴムで構成される弾性層を有する弾性ローラの両端部に表面除去加工を施して、該弾性ローラの胴部の端面から８ｍｍの位置に段差Ｆを設けることにより、その中央部側を大径部Ｂとし、その端部側を小径部Ｃ，Ｃとした。そして、この弾性ローラの表面にウレタン系樹脂塗料を被覆して表面層を形成して現像ローラとし、この現像ローラを現像装置に取り付けた。この現像ローラの表面は、非磁性トナーの摺擦や搬送を良好に行うために適度な凹凸を有するものであった。また、この弾性ローラの硬度は、ＡｓｋｅｒＣ硬度計に１ｋｇの荷重をした際に４０°となる硬度を有していた。［図５〜７を参照。］

（ロ）現像ブレード
ステンレススチール（ＳＵＳ）板材の先端を９０°曲げて現像ブレードと、この現像ブレードを、その９０°曲げした外側を前記現像ローラの表面に接触させるように、前記現像ローラの表面上に取り付けた。この現像ブレードが接触している端部エッジは、現像ローラの胴部の端面から４ｍｍ内側の小径部Ｃ，Ｃの位置になるように配置された。この時の現像ブレードの接触圧は、現像ローラ大径部Ｂが０．７ｍｍ凹む設定となった。［図４を参照。］

（ハ）端部シール部材
現像剤容器の開口部の端部には、現像剤が現像装置外へ漏れ出すことを防止するために、現像ローラと当接するポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）パイルからなる端部シール部材を貼り付けた。この端部シール部材は、ＰＴＦＥパイル等の繊維材料の他に、羊毛フェルト、ポリウレタンフォーム、スポンジゴム等の発泡体材料等の材料であってもかまわない。

前記（イ）〜（ハ）を有する現像装置を形成した。そして、この現像装置を用いて、該現像ローラの段差Ｆの高さを振った５０００枚印刷耐久試験を行ったところ、次の表１に示す試験結果が得られた。評価基準は、
○：削れ無し
×：削れ有り
○：漏れ無し
×：漏れ有り
とした。

表１からみると、現像ローラの段差Ｆが小さいと、ローラ削れに対して効果が無く、また、現像ローラの段差Ｆが大き過ぎると、現像ブレードとトナーとの摺擦が弱くなるので、トナーの帯電量が減り、そのために、現像ローラへのトナー吸着力が減少し、よって、トナー漏れが発生してしまうことがわかる。しかしながら、段差Ｆが０．２〜０．５ｍｍの間にあると、小径部Ｃ，Ｃからの初期トナー漏れや耐久中の現像ブレードの端部エッジＨによる現像ローラ削れが発生しないことがわかる。［図６を参照。］

しかしながら、上記試験中に３０００枚印字で現像ローラの大径部の端部Ｇのカド部で表層破損が発生していることからすると、カド部に変形応力が集中していることがわかる。

このため、現像ローラの段差Ｆを０．５ｍｍと一定にし、現像ローラ大径端部カドＲを変更して、同様の試験を実施したところ、次の表２に示す試験結果が得られた。評価基準は、
○：カド部での現像ローラの表層破壊無し
×：カド部での現像ローラの表層破壊有り
とした。

表２からみると、現像ローラ大径端部カドＲが０．３ｍｍ以上あれば、目標耐久である５０００枚の耐久後でも、現像ローラの大径端部の破損が発生しないことがわかる。

次に、端部シール部材と現像ローラとの摺擦幅Ｗとトナー漏れの関係について５０００枚印字試験を行ったところ、次の表３に示す試験結果が得られた。評価基準は、
○：トナー漏れ無し
△：ローラ摩耗の発生有り、微小なトナー漏れ有り
×：トナー漏れ有り

表３からみると、トナー漏れを防止するためには、端部シール部材と現像ローラの摺擦幅Ｗは、４ｍｍ以上であることが必要であり、また、摺擦幅Ｗが４ｍｍ未満の場合には、端部シール部材への現像ローラ押付け圧を上げることでトナー漏れを防止することができるが、端部シール部材との摺擦による現像ローラ摩耗が発生し、摩耗によるトナー漏れが発生してしまうことがわかる。それ故、端部シール部材の現像ローラとの摺擦幅Ｗを４ｍｍ以上に設定することが必要であることがわかる。

本発明の一実施の形態を示す現像装置の断面図である。 本発明の一実施の形態を示す現像装置の正面図である。 本発明の一実施の形態を示す現像装置から現像ローラを除いた状態を示す正面図である。 本発明の一実施の形態を示す現像装置における現像ローラと現像ブレードとの位置関係を示す説明図である。 本発明の一実施の形態を示す現像装置における現像ローラの説明図である。 図５におけるＥ部の拡大図である。 図６における大径部のカドにＲを付けたことを示す説明図である。

符号の説明

１ 感光体（像担持体）
２ 現像ローラ
３ 現像剤容器
４ 現像剤（トナー）
５ 現像ブレード
６ 端部シール部材
７ 供給ローラ
８ 攪拌部材
１０ 現像ブレード支持部材
１１ シール部材
２０ 現像装置
Ａ 胴部
Ｂ 大径部
Ｃ 小径部
Ｄ 画像領域
Ｆ 段差
Ｇ カド
Ｈ 端部エッジ
Ｗ 摺擦幅
２０ 現像装置

Claims (6)

1. 現像剤を収容する現像剤容器と、前記現像剤容器の開口部に配置された現像ローラと、前記現像剤による薄層を前記現像ローラの表面に形成する現像ブレードと、前記現像ローラの端部と当接するように前記現像剤容器の開口部の端部に配置された端部シール部材と、を有する現像装置において、
   前記現像ローラの胴部が、その中央部分に設けられた大径部とその両端部分に設けられた小径部とを有し、そして、
   前記現像ローラと摺擦する前記現像ブレードの端部が、前記現像ローラの小径部と当接している
   ことを特徴とする現像装置。
2. 前記現像ローラの小径部が、該現像ローラにおける画像領域の外側に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
3. 前記現像ローラの大径部の端部に設けられたカドの曲率半径：Ｒが、０．３ｍｍ以上であることを特徴とする請求項２に記載の現像装置。
4. 前記現像ローラの大径部と小径部との間の段差が、０．２〜０．５ｍｍであることを特徴とする請求項３に記載の現像装置。
5. 前記現像ローラと該現像ローラに当接する端部シール部材との摺擦幅が、４ｍｍ以上であることを特徴とする請求項４に記載の現像装置。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載の現像装置を有していることを特徴とする画像形成装置。

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