JP2011186135A - 現像装置及び該現像装置を備えた画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】温湿度変化やその他の環境変化に対する物理的耐性が高く、除電不足に起因する画像劣化を生じることのない現像装置及び該現像装置を備えた画像形成装置を提供する。
【解決手段】現像剤ローラ４１に摺接させることにより該現像ローラ４１上の残留トナーの除電を行う除電シート４４０を含む現像装置４において、除電シート４４０の熱膨張率よりも低い材料からなる補強シート４４７を除電シート４４０の現像ローラ４１と対向する面とは反対側の面に積層した。温度湿度の変化や長期間の使用による環境の変化等によっても塑性変形しにくい除電シート４４０が得られ、トナー飛散による現像装置４の周辺の汚染や、除電不足による画像劣化を生じることのない現像装置４及び該現像装置４を備えた画像形成装置１００を提供することができる。
【選択図】図３

Description

本発明は、一成分系現像剤を用いる現像装置及び該現像装置を備えた画像形成装置に関するものである。

電子写真式画像形成装置の一成分現像装置を構成する部材の一つとして、現像領域を通過した後の現像ローラ表面に保持されているトナーから電荷を除去する除電シートが知られている。このような除電シートは、例えば、２枚の導電性シートの間に絶縁性シートを挟持して構成されており、導電性シートとしてシート基材にカーボンを分散したものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。

特開２００４−２１９６７８号公報

しかしながら、カーボン分散型の除電シートは、熱履歴や機械的応力により塑性変形しやすいという欠点を有する。そのため、高温・高湿環境（ＨＨ環境）や耐久末期時、除電シートと現像ローラとの間の密着性が局部的に低下して除電むらを招き、その結果として、画像の濃度むら、トナーの飛散による汚染を生じるという問題があった。

そこで、本発明は、このような問題点を解決することを課題としてなされたものであり、その目的とするところは、温湿度変化やその他の環境変化に対する物理的耐性が高く、除電不足に起因する画像劣化を生じることのない現像装置及び該現像装置を備えた画像形成装置を提供することにある。

本発明に係る現像装置は、外周面にトナーを担持して搬送する現像ローラと、現像剤ローラに担持されているトナーに接触して該トナーを除電する除電部材とを含む一成分系現像装置において、除電部材の熱膨張率よりも低い熱膨張率の材料からなる補強部材を、除電部材の前記現像ローラに対向する面とは反対側の面に設けた。

前記補強部材は、熱膨張率が１．９×１０^−５／℃以上９×１０^−５／℃以下の高分子材料で形成されていることが好ましい。

前記除電部材と前記現像ローラの間には、現像ローラ上のトナーを除電部材に電気的に吸引する電界が形成されていてもよい。

前記除電部材と前記現像ローラには、前記トナーの帯電極性とは異なる極性の電圧が印加されていてもよい。

前記除電部材と前記現像ローラに印加される電圧が同一であってもよい。

本発明に係る画像形成装置は、請求項１から請求項５のいずれかに記載の現像装置が備えられていることを特徴としたものである。

以上の説明から明らかなように、本発明の現像装置によれば、外周面にトナーを担持して搬送する現像ローラと、現像剤ローラに担持されているトナーに接触して該トナーを除電する除電部材とを含む一成分系現像装置において、除電部材の熱膨張率よりも低い熱膨張率の材料からなる補強部材を、除電部材の前記現像ローラに対向する面とは反対側の面に設けている。したがって、温湿度変化やその他の環境変化に対する物理的耐性の高い除電部材が得られる。その結果、トナー飛散による現像装置の周辺の汚染や、除電不足による画像劣化を生じることのない現像装置を提供できる。

また、本発明の画像形成装置によれば、前記現像装置を備えているため、トナー飛散による現像装置の周辺の汚染や、除電不足による画像劣化を生じることのない現像装置及び該現像装置を備えた画像形成装置を提供できる。

本発明の実施の形態に係る画像形成装置の概略構成を示す図である。 本発明の実施の形態に係る現像装置を示す詳細図である。 樹脂製シート部材を除電部材の現像ローラと対向する面とは反対側の面に積層した状態を示す拡大図である。 樹脂製シート部材に好適な高分子材料を示す図である。 現像ローラと除電部材との接触圧力が不十分な状態を説明する図である。

以下、本発明の実施の形態に係る現像装置及び該現像装置を備えた画像形成装置について、添付図面に従って説明する。なお、以下の説明では、「上部」、「下部」及びそれらの用語を含む用語及び「時計回り方向」、「反時計回り方向」を便宜上用いるが、これらは発明の理解を容易にするためであり、それらの用語によって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されるべきではない。

［１．画像形成装置］
図１は、実施の形態に係る画像形成装置を図１に示す。この画像形成装置１００の画像形成時、静電潜像担持体である円筒状の感光体１は時計回り方向に回転し、その外周面は帯電装置２によって所定電位に帯電される。次に、帯電された感光体１の外周面に露光装置３から画像が露光されて静電潜像が形成される。静電潜像は現像装置４から供給されるトナーによってトナー像として可視像化される。可視像化されたトナー像は、複数のローラに支持されて反時計回り方向に回転する転写ベルト５に転写される。転写ベルト５に転写されたトナー像は、転写ベルト５に対向して配置された転写装置６の対向部で、給紙部７から供給されるシート（図示せず）に転写される。そして、トナー像が転写されたシートは定着装置８に搬送され、そこでトナー像が加熱定着されて、上部の排紙部７０に排出される。

現像装置４は、感光体１の中心軸と平行に配置されたシャフト９と、このシャフト９に支持されたフレーム９０を有し、イエロー(Ｙ)、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｂｋ）の現像剤をそれぞれ収容した４台の現像器４０がフレーム９０に支持されている。したがって、例えばフルカラー画像を形成する場合、フレーム９０は９０度ずつ回転し、各現像器４０が対応する色の静電潜像を現像する。そして、４台の現像器４０で形成されたそれぞれの色のトナー像は感光体１から転写ベルト５上に転写されて重ね合わされてフルカラーのトナー像となり、このフルカラーのトナー像がシートに転写される。

［２．現像装置］
図２は、現像装置４を構成する現像器４０を示す。図示するように、現像器４０は、以下に説明する構成を支持するハウジング４００を有する。ハウジング４００は、図２の右側に、感光体１に向けて開放された開口部４０５を有し、そこに現像ローラ４１が反時計回り方向に回転可能に収容されている。現像ローラ４１の下方には、現像ローラ４１の外周面に保持されるトナーの量を規制しながら現像ローラ４１の外周面にトナーの薄層を形成するとともに、この薄層トナーを所定の極性に荷電する薄層形成部４２が設けてある。また、現像ローラ４１の上方には、感光体１との対向領域（現像領域）１５（図１参照）を通過したトナーから電荷を除去する除電部４４が設けてある。

ハウジング４００は、現像ローラ４１の背後（図２の左側）に、トナー供給室４６と、該トナー供給室４６の背後に位置するトナー補給室４７を形成している。これらトナー供給室４６とトナー補給室４７は、隔壁４９によって分離されているとともに、隔壁４９に形成された連通開口４９ａを介して連通している。

トナー供給室４６は、現像ローラ４１にトナーを供給する供給ローラ４３を収容している。一方、トナー補給室４７は該トナー補給室４７に収容されているトナーを攪拌するとともにトナー供給室４６で消費された量に見合う量のトナーを、連通開口４９ａを介してトナー供給室４６に補給するための攪拌部材（図示せず）を収容している。

このような構成を備えた現像装置４の動作時、現像ローラ４１は反時計回り方向に回転し、供給ローラ４３は時計回り方向に回転する。これにより、トナー供給室４６のトナーは、供給ローラ４３の回転に基づいて、該供給ローラ４３の周囲にあるトナー２００が、供給ローラ４３と現像ローラ４１との対向領域（供給領域）４１０に搬送され、現像ローラ４１の外周面に供給される。現像ローラ４１に供給されたトナー２００は、薄層形成部４２によって量規制されて現像ローラ４１の外周面にトナー２００の薄層を形成するとともに、薄層形成部２００との摩擦接触によって所定の極性に帯電され、荷電トナー薄層を形成する。この荷電トナー薄層は、現像ローラ４１の回転にしたがって現像領域１５に搬送され、そこで感光体１の静電潜像を可視像化する。現像領域１５を通過した荷電トナー薄層は、除電部４４の対向領域に進み、そこで電荷が除去される。また、除電されたトナー薄層は再び供給領域４１０に進み、そこで、現像によって消費された箇所に新たなトナーが供給される。このようにしてトナー供給室４６のトナー２００が消費されると、消費された量に見合う量のトナー２００が、連通開口４９ａを介してトナー補給室４７から補給される。

［３．除電部］
図３は除電部４４の詳細を示す。除電部４４は、開口部４０５を構成するハウジング４００に支持された除電シート（除電部材）４４０を有する。除電シート４４０は、一端（図の右端）がハウジング４００に固定されており、そこから現像ローラ４１の回転方向（図の左側）に向けて該現像ローラ４１の外周面に沿って配置されている。また、除電シート４４０とハウジング４００の間には弾性部材４４５が配置されており、これにより、除電シート４４０が現像ローラ４１の外周面に所定の圧力で圧接している。

除電シート４４０は、例えば、厚さ５０μｍ〜２００μｍのポリテトラフロオロエチレン系又はフッ素系の材料にカーボン粒子を分散してなるカーボン分散型導電性シートである。また、弾性部材４４５は、例えば、軟質ウレタンフォームで形成されている。

カーボン分散型の導電性シートは、単独では熱的ストレスや機械的ストレスを受けると変形しやすいという欠点を有する。そこで、実施の形態では、除電シート４４０の裏面（現像ローラ４１に接する面とは反対側の面（裏面））に、接着剤又は両面テープからなる接着層４４６を介して、除電シート４４０よりも熱膨張率が低い補強シート４４７が積層されている。

図４は、補強シート４４７の好適な材質を示す。図示するように、好適な補強シートの材質としては、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）、ＰＩ（ポリイミド）、ポリエチレンテレフタレート、塩化ビニル、アクリル、ポリカーボネート及びナイロン６６等の高分子材料である。なお、図中の「熱変形温度」とは、合成樹脂の耐熱性を評価する試験法の１つで「荷重撓み温度」とも呼ばれ、試験法規格に定められた荷重を付与した状態で試料の温度を上げて行き、撓みの大きさが一定の値になる温度を示すものである。

上述した高分子材料のうち、補強シート４４７の好ましい材質としては、熱膨張率及び熱変形温度の優れるＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）である。また、コスト面及び熱変形温度を考慮するならば、ポリエチレンテレフタレートが特に好ましく、その他、ＰＩ（ポリイミド）、塩化ビニル、アクリル、ポリカーボネート及びナイロン６６についても、設置される環境及び用途に応じて適宜選択可能であるということはいうまでもない。

補強シート４４７の厚みは、例えば、５０μｍ〜６０μｍ程度が適切である。その理由は、厚みを過度に大きくすると補強シートの曲げ剛性が大きくなり、図５に示すように、現像ローラ４１の回転方向に関して上流側と下流側の端部が現像ローラ４１から離れて隙間を生じ、トナーの除電不良を生じるからである。

［４．実験］
除電シート４４０の裏面に、両面テープ（日東電工株式会社，Ｎｏ．５０００ＮＳ［基材は不織布，アクリル系粘着材，厚み１６０μｍ］）を介してポリエチレンテレフタレート製の補強シート４４７（厚み：５０μｍ）を積層し、除電シート４４０の自由端側の弾性部材４４５の押圧力を０．１Ｎ以上、押圧幅を５ｍｍに設定して除電シートの浮き上がりを防止し、熱的ストレスや機械的なストレスに対する除電シートの変形量を評価した。この「変形量」とは、除電シートが現像ローラ４１と密着している部分と密着していない部分の最大波打ち幅（ｍｍ）を表したものである。その結果、補強シートの無い除電部に比べて、変形量が１０倍以上向上したことが確認できた。

［５．他の実施の形態］
以上、本発明をその実施の形態とともに説明したが、上述の実施の形態は本発明の一例であって、本発明は種々改変可能であることは言うまでもない。例えば、除電シート４４０と現像ローラ４１との間に電界を形成し、現像ローラ４１上のトナーを除電シート４４０に電気的に吸引してもよい。また、現像ローラ４１と除電シート４４０に、トナーの帯電極性と異なる極性の電圧を印加してもよい。この場合、現像ローラ４１と除電シート４４０の印加電圧は同一であってもよい。このような構成によれば、現像ローラ４１上のトナーが確実にハウジングの内部に搬送されて回収されるため、トナーが外部に飛散して周辺機器を汚染することはない。

今回、開示した実施の形態は例示であってこれに制限されるものではない。本発明は、上記で説明した範囲ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲での全ての変更が含まれることが意図される。

１ 感光体
２ 帯電装置
３ 露光装置
４ 現像装置
６ 転写装置
７ 給紙部
８ 定着装置
４０ 現像器
４１ 現像ローラ
４４ 除電部
１００ 画像形成装置
４４０ 除電部シート
４４５ 弾性部材
４４６ 接着層
４４７ 補強シート

Claims (6)

1. 外周面にトナーを担持して搬送する現像ローラと、前記現像剤ローラに担持されているトナーに接触して該トナーを除電する除電部材とを含む一成分系現像装置において、
   前記除電部材の熱膨張率よりも低い熱膨張率の材料からなる補強部材を、前記除電部材の前記現像ローラに対向する面とは反対側の面に設けたことを特徴とする現像装置。
2. 前記補強部材は、熱膨張率が１．９×１０^−５／℃以上９×１０^−５／℃以下の高分子材料で形成さ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. 前記除電部材と前記現像ローラの間には、前記現像ローラ上のトナーを前記除電部材に電気的に吸引する電界が形成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の現像装置。
4. 前記除電部材と前記現像ローラには、前記トナーの帯電極性とは異なる極性の電圧が印加されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の現像装置。
5. 前記除電部材と前記現像ローラに印加される電圧が同一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から請求項５のいずれかに記載の現像装置が備えられていることを特徴とする画像形成装置。

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