JP2012141366A - 現像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】現像室において現像剤の凝集物などの異物が生じても、画像形成不良の発生を抑制することができる現像装置を提供すること。
【解決手段】トナーを収容するトナー収容室１５を有する第１フレーム３と、トナー収容室１５に連通口１３を介して連通される現像室２５を有する第２フレーム４とを備える現像カートリッジ１において、現像室２５において、トナー収容室１５から供給されるトナーを担持する現像ローラ２７と、現像ローラ２７に圧接され、現像ローラ２７に担持されるトナーの層厚を規制するための層厚規制ブレード２８と、現像ローラ２７に供給されるトナー中の異物の通過を防止するメッシュ部材２９とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、レーザプリンタなどの画像形成装置に装備される現像装置に関する。

従来、レーザプリンタなどの画像形成装置に装備される現像装置が知られている。

このような現像装置では、画像形成に用いられる現像剤が凝集することで、画像形成不良が生じる場合がある。そこで、現像剤の凝集に起因する画像形成不良の発生を抑制することができる現像装置が、種々検討されている。

このような現像装置としては、例えば、現像ローラなどを収納する現像室と、現像室で使用するトナーを充填したトナー収容体と、これらを収納する筺体とを有するトナーカートリッジであって、トナー収容体を、現像室の上方の位置に配置するとともに、トナー収容体の表面に網目状の開口部が設けられたトナーカートリッジが提案されている（例えば、特許文献１）。

そして、このようなトナーカートリッジでは、トナー収容体に収容されているトナーが、網目状の開口部を通して現像室に供給されるために、トナー収容体において生じたトナーの凝集物などの異物の開口部の通過が抑制される。

特開平１１−２７２０５５号公報

しかしながら、特許文献１に記載のトナーカートリッジでは、トナー収容体から現像室に、トナーの凝集物などの異物が侵入することを抑制できるが、現像室において生じたトナーの凝集物などの異物を除去することができない。そのため、現像室において生じたトナーの凝集物などの異物が、現像ローラに供給されることに起因する画像形成不良が生じる場合がある。

そこで、本発明は、現像室においてトナーの凝集物などの異物が生じても、画像形成不良の発生を抑制することができる現像装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明の現像装置は、現像剤を収容する現像剤収容室を有する第１フレームと、前記現像剤収容室に連通口を介して連通される現像室を有する第２フレームとを備える現像装置において、前記現像室において、現像剤収容室から供給される現像剤を担持する現像ローラと、前記現像ローラに圧接され、前記現像ローラに担持される現像剤の層厚を規制するための層厚規制部材と、前記現像ローラに供給される現像剤中の異物の通過を防止するメッシュ部材とを備えることを特徴としている。

本発明の現像装置では、現像剤収容室に連通口を介して連通される現像室に、現像ローラと、その現像ローラに供給される現像剤中の異物の通過を防止するメッシュ部材とが設けられている。

したがって、現像剤は、現像剤収容室から現像室に供給され、現像室においてメッシュ部材を通過した後、現像ローラに担持される。一方、現像剤中の現像剤の凝集物などの異物は、現像室においてメッシュ部材により通過が防止され、現像ローラに供給されることが阻止される。

そのため、現像剤収容室において生じた現像剤の凝集物などの異物のみならず、現像室において生じた現像剤の凝集物などの異物が、現像ローラに供給されることを防止することができる。よって、画像形成不良の発生を抑制することができる。

本発明の現像装置の一実施形態としての現像カートリッジを示す中央断面図である。 図１に示す現像カートリッジにおけるメッシュ部材の他端部の拡大図である。 図１に示す現像カートリッジに用いられるメッシュ部材の目開きに対するトナー残量を示すグラフである。

１．現像カートリッジの構成
図１において、本発明の現像装置の一例としての現像カートリッジ１は、レーザプリンタなどの画像形成装置（図示せず）に着脱自在に装備される。画像形成装置（図示せず）は、静電潜像が形成される感光ドラムなどの感光体（図示せず）を備えており、現像カートリッジ１は、感光体（図示せず）に形成された静電潜像に現像剤を供給して静電潜像を現像する。画像形成装置（図示せず）は、現像された静電潜像（トナー像）を感光ドラムから用紙に転写し、続いて、定着することにより、用紙に画像を形成する。

現像カートリッジ１は、現像剤収容室の一例としてのトナー収容室１５を有する第１フレーム３と、第１フレーム３に隣接配置され、現像室２５を有する第２フレーム４とを備えるケーシング２を備えている。

なお、以下の説明において、第１フレーム３が配置される側（図１における右側）を後側とし、第２フレーム４が配置される側（図１における左側）を前側とする。また、紙面上において、その前後方向と直交する方向を上下方向とする。また、前後方向および上下方向の両方と直交する方向を左右方向とする。そして、図１における紙面手前側を右側とし、紙面手奥側を左側とする。なお、左右方向を幅方向と呼ぶことがある。

第１フレーム３は、左右方向に延びる中空円筒形状をなし、その左右両端部が図示しない両側壁により閉鎖されている。

第１フレーム３には、その前側において、上下方向所定幅にわたり、かつ、左右方向全体にわたって、第１開口部１１が形成されている。

そして、第１フレーム３の内部空間は、トナー収容室１５として区画されている。

トナー収容室１５は、後述するアジテータ１６の回動軌跡に沿う断面円形状を有している。

第２フレーム４は、第１フレーム３と同様に左右方向に延び、その左右両端部が図示しない両側壁により閉鎖されている。

第２フレーム４において、その後側には第１フレーム３の第１開口部１１と一致するように、第２開口部１２が形成されており、その前側は前方および上方に開放されるように形成されており、上壁５と、下壁６とを備えている。

上壁５は、第２フレーム４に形成される第２開口部１２の上端縁から前側に延びるように形成され、その前端部には、直角上方に延びるブレード支持壁７が形成されている。

下壁６は、下側後壁８と、下側前壁９とを備えている。

下側後壁８は、後述する供給ローラ２６の外周面に沿う円弧形状に形成されており、下側後壁８の後側端部は、第１フレーム３に形成される第１開口部１１の下端縁と接合されている。

下側前壁９は、下側後壁８の前端部に接続され、その後側部分は、後述する現像ローラ２７の外周面に沿う円弧形状に形成され、その前側部分は、後側部分の前端部から下方に延びている。

なお、第１フレーム３の第１開口部１１および第２フレーム４の第２開口部１２は、トナー収容室１５と現像室２５とを連通する連通口１３を形成する。

また、第１フレーム３の第１開口部１１の下端縁と、第２フレーム４の第２開口部１２の下端縁（下側後壁８の後側端部）との接合部分１４に、係止溝１０が形成されている。

係止溝１０は、前側上方に向かって延びる接合部分１４の遊端部から接合部分１４内へ切り込まれるように形成されている。

そして、第２フレーム４の内部空間は、現像室２５として区画されている。

トナー収容室１５には、現像剤として、正帯電性の非磁性１成分のトナーが充填されている。

このようなトナーとしては、重合性単量体、例えば、スチレンなどのスチレン系単量体や、アクリル酸、アルキル（Ｃ１〜Ｃ４）アクリレート、アルキル（Ｃ１〜Ｃ４）メタアクリレートなどのアクリル系単量体を、懸濁重合などの公知の重合方法によって共重合させることにより得られる重合トナーが挙げられる。

このような重合トナーは、球状をなし、流動性が極めて良好であり、高画質の画像を形成することができる。なお、このようなトナーには、カーボンブラックなどの着色剤やワックスなどが配合されるとともに、流動性を向上させるために、シリカなどの外添剤が添加されている。その粒子径は、約６〜１０μｍ程度である。

また、トナー収容室１５には、トナーを攪拌するための攪拌手段の一例としてのアジテータ１６が設けられている。

アジテータ１６は、トナー収容室１５の側断面中央に位置し、かつ、トナー収容室１５の軸線方向に延びて、ケーシング２の図示しない両側壁に、回転自在に支持されるアジテータ回転軸１７と、アジテータ回転軸１７から外径方向に延びる攪拌羽１８を備えている。

攪拌羽１８は、可撓性フィルムからなり、攪拌羽１８の外径方向における先端部が、第１フレーム３の内周面と、摺擦するように設けられている。

そして、アジテータ１６は、図示しないモータからの駆動力がアジテータ回転軸１７に入力されると、アジテータ回転軸１７が回転駆動され、これによって、攪拌羽１８が図１に示す矢印方向（右側面視時計方向）に回転する。

このような攪拌羽１８の攪拌により、トナー収容室１５内に収容されるトナーは、掻き上げられ、アジテータ１６を介して、トナー収容室１５から現像室２５に供給される。

現像室２５には、供給ローラ２６と、現像ローラ２７と、層厚規制部材の一例としての層厚規制ブレード２８と、メッシュ部材２９とが備えられている。

供給ローラ２６は、金属製の供給ローラ軸３０と、供給ローラ軸３０を被覆する導電性のスポンジローラ３２とを備えており、下側後壁８の円弧形状の内部において、供給ローラ２６の中心が、下側後壁８の円弧中心と、一致するように配置されている。

また、供給ローラ２６の供給ローラ軸３０は、左右方向に延びて、ケーシング２の図示しない両側壁に回転自在に支持されており、現像時には、図示しないモータからの駆動力が伝達される。

そして、供給ローラ２６は、図示しないモータからの駆動力が伝達されると、現像ローラ２７と対向接触する部分（後述）において、現像ローラ２７と逆方向に回転するように、図１に示す矢印方向（右側面視反時計方向）に回転駆動される。

現像ローラ２７は、金属製の現像ローラ軸３１と、現像ローラ軸３１を被覆する導電性のゴムローラ３３とを備えており、現像ローラ２７の上側および前側の表面が、ケーシング２から露出するように、下側前壁９の上側に配置されている。

また、現像ローラ２７は、供給ローラ２６の前側上方の外周面と、現像ローラ２７の後側下方の外周面とが圧接するように、供給ローラ２６に対向配置されている。

現像ローラ２７の外径は、供給ローラ２６の外径よりも大きく形成されている。

また、現像ローラ２７の現像ローラ軸３１は、左右方向に延びて、図示しないケーシング２の両側壁に回転自在に支持されており、現像時には、図示しないモータからの駆動力が伝達される。

そして、現像ローラ２７は、図示しないモータからの駆動力が伝達されると、供給ローラ２６と対向接触する部分において、矢印方向（右側面視反時計方向）に回転駆動される。

なお、現像ローラ２７の周速は、供給ローラ２６の周速に対して、０．５〜２倍である。

また、現像ローラ２７の現像ローラ軸３１には、現像時において、図示しない電源から現像バイアスが印加される。

層厚規制ブレード２８は、ケーシング２の左右方向全体にわたって設けられ、現像ローラ２７と供給ローラ２６とが対向接触する部分よりも上側後方に配置され、金属の板ばね部材からなるブレード本体３８と、ブレード本体３８の遊端部に設けられ、絶縁性のシリコーンゴムからなる断面半円形状の押圧部３９とを備えている。

ブレード本体３８の基端部は、シール部材４０およびメッシュ部材２９（後述）が前後方向に積層されたブレード支持壁７の前側面に、ねじ４１により固定され、その遊端部がブレード支持壁７から下側に向かって延び、現像ローラ２７の後側の外周面と対向するように配置されている。

押圧部３９は、ブレード本体３８の遊端部の前側面に設けられており、現像ローラ２７の後側の外周面に、ブレード本体３８のばね力によって圧接されている。

なお、層厚規制ブレード２８の押圧部３９は、現像ローラ２７の外周面における、現像ローラ２７と供給ローラ２６との接触部分と所定間隔を隔てた上側位置において接触している。

これによって、現像ローラ２７の後側の外周面は、供給ローラ２６との接触部分と、押圧部３９との接触部分との隙間において、トナーと接触する。なお、この隙間は、現像ローラ２７の外周面に沿う長さとして、２〜１０ｍｍに設定されている。

メッシュ部材２９は、平板形状に形成され、ケーシング２の左右方向全体にわたって設けられており、その下側端部（一端部）は、連通口１３の下端縁に形成される係止溝１０に嵌合され、接着剤により固定されている。つまり、メッシュ部材２９の下側端部は、連通口１３におけるアジテータ１６の回転方向上流側の、トナー収容室１５と現像室２５との境界に固定されている。

また、メッシュ部材２９の上側端部（他端部）は、層厚規制ブレード２８のブレード本体３８の基端部の後側面（現像ローラ２７に圧接される表面側と反対側の裏面側）に取り付けられている。具体的には、図２に示すように、メッシュ部材２９の上側端部は、ブレード本体３８の基端部の後側面と、シール部材４０の前側面とに挟み込まれた後、ねじ４１によりブレード支持壁７の前側面に固定されている。

そして、メッシュ部材２９は、下側端部から上側端部に向けて、前側上方に向かって側面視直線的に延びており、供給ローラ２６の上方であって、かつ、現像ローラ２７の後側に配置されている。つまり、メッシュ部材２９は、連通口１３におけるアジテータ１６の回転方向上流側から回転方向下流側に向けて、アジテータ１６から離間する方向に傾斜している。より具体的には、メッシュ部材２９は、断面円形状に区画されているトナー収容室１５の外形の接線に沿って傾斜している。

また、メッシュ部材２９は、現像室２５内において、現像ローラ２７の後側かつ供給ローラ２６の上側に配置され、上下方向に投影したときに、供給ローラ２６の後側略２／３部分と重なり、前後方向に投影したときに、供給ローラ２６の上側部分、層厚規制ブレード２８（押圧部３９）および現像ローラ２７の上側略１／２部分と重なるように配置されている。

また、メッシュ部材２９は、編み込みにより形成され、金属製である場合、その目開きは、例えば、３０〜６０μｍである。また、樹脂製である場合、その目開きは、例えば、４５〜６０μｍである。

そして、トナー収容室１５内に収容されているトナーが、攪拌羽１８の攪拌により、掻き上げられ、アジテータ１６を介して、トナー収容室１５から現像室２５に供給されると、そのトナーは、メッシュ部材２９の傾斜に沿って、下方から上方に向けて流動する。

供給されたトナーの大部分は、メッシュ部材２９を通過して、供給ローラ２６の外周面に担持される。一方、供給されたトナー中のトナー凝集物などの異物は、メッシュ部材２９を通過することができず、メッシュ部材２９と上壁５とにより形成される側面視三角状の空間において、滞留する。

供給ローラ２６の外周面に担持されたトナーは、供給ローラ２６の回転駆動によって、現像ローラ２７に供給される。なお、このとき、供給ローラ２６と現像ローラ２７とは、対向接触する部分において、互いに反対方向に回転しているので、供給ローラ２６から現像ローラ２７に供給されたトナーは、効率的に帯電され、良好な現像が達成される。

現像ローラ２７に供給され摩擦帯電されたトナーは、現像ローラ２７の回転駆動に伴って、層厚規制ブレード２８の押圧部３９と現像ローラ２７との間に進入し、一定の厚さの薄層に規制された状態で、現像ローラ２７上に担持される。そして、図示しない感光ドラムの外周面上に形成された静電潜像が現像ローラ２７に対向すると、現像ローラ２７から静電潜像にトナーが供給され、静電潜像が現像される。
２．作用効果
（１）現像カートリッジ１では、現像室２５に、供給ローラ２６と、現像ローラ２７と、メッシュ部材２９とが設けられている。

そして、メッシュ部材２９は、現像室２５内において、現像ローラ２７の後側かつ供給ローラ２６の上側であって、現像ローラ２７および供給ローラ２６の近傍に配置されている。

したがって、アジテータ１６を介して、トナー収容室１５から現像室２５に供給されるトナーは、現像室内２５において、メッシュ部材２９を通過した後、供給ローラ２６に担持され、供給ローラ２６の回転駆動によって、現像ローラ２７に供給される。一方、トナー中のトナーの凝集物などの異物は、現像室２５において、メッシュ部材２９により通過が防止され、供給ローラ２６さらには現像ローラ２７に供給されることが阻止される。

そのため、トナー収容室１５において生じたトナーの凝集物などの異物のみならず、現像室２５において生じたトナーの凝集物などの異物が、現像ローラ２７に供給されることを防止することができる。よって、画像形成不良の発生を抑制することができる。
（２）また、現像カートリッジ１では、トナー収容室１５にアジテータ１６が設けられ、メッシュ部材２９が、連通口１３におけるアジテータ１６の回転方向上流側から回転方向下流側に向けて、アジテータ１６から離間する方向に傾斜している。

そのため、アジテータ１６の攪拌羽１８の攪拌により、掻き上げられたトナーが、メッシュ部材２９に沿うように、スムーズにトナー収容室１５から現像室２５に流動する。すなわち、トナー供給室１５から現像室２５に、トナーを良好に供給することができる。
（３）また、現像カートリッジ１では、トナー収容室１５に、正帯電性の非磁性１成分のトナーが充填されている。

そのため、トナーの流動性が良好であるので、トナー供給室１５から現像室２５に、トナーを良好に供給することができる。
（４）また、現像カートリッジ１では、メッシュ部材２９の目開きが、３０〜６０μｍであり、メッシュ部材２９が樹脂製である場合は、その目開きが、４５〜６０μｍ、金属製である場合は、その目開きが、３０〜６０μｍである。

そのため、試験例（後述）からも明らかなように、トナーとトナー凝集物とを、効率よく分離することができる。
（５）また、現像カートリッジ１では、メッシュ部材２９の下側端部が、連通口１３におけるアジテータ１６の回転方向上流側の、トナー収容室１５と現像室２５との接合部分１４に固定されている。

そのため、アジテータ１６を介して、トナー収容室１５から現像室２５に供給されるトナー中のトナーの凝集物（トナー収容室１５において生じたトナーの凝集物）の通過を、メッシュ部材２９の下側において、現像室２５に供給された当初から、確実に防止し、トナーの凝集物が供給ローラ２６さらには現像ローラ２７に供給されることを阻止することができる。
（６）また、現像カートリッジ１では、メッシュ部材２９の上側端部が、層厚規制ブレード２８における現像ローラ２７に圧接される表面側と反対側の裏面側に、配置されている。

そのため、現像室２５において生じたトナーの凝集物の通過を、メッシュ部材２９の上側において、確実に防止し、トナーの凝集物が供給ローラ２６さらには現像ローラ２７に供給されることを阻止することができる。

試験例

１．メッシュ部材の準備
目開きが、２０μｍ、３０μｍ、４５μｍ、６０μｍ、７５μｍ、１５０μｍ、２００μｍの樹脂製または金属製のメッシュ部材をそれぞれ準備した。

２．トナーの準備
平均粒径７μｍの重合トナーと、その重合トナーの凝集物の代替として平均粒子径１５μｍの粉砕トナーとを準備した。
３．トナー通過試験
各メッシュ部材に、重合トナーまたは粉砕トナーを通過させて、各メッシュ部材上に残存するトナーの割合（トナー残量％）を求めた。その結果を図３に示す。
４．考察
メッシュ部材は、その目開きが３０〜６０μｍである場合において、良好にトナーを通過させることができ、かつ、粉砕トナーの通過を防止することができた。

１ 現像カートリッジ
３ 第１フレーム
４ 第２フレーム
１３ 連通口
１４ 接合部分
１５ トナー収容室
１６ アジテータ
２５ 現像室
２７ 現像ローラ
２８ 層厚規制ブレード
２９ メッシュ部材

Claims (8)

1. 現像剤を収容する現像剤収容室を有する第１フレームと、前記現像剤収容室に連通口を介して連通される現像室を有する第２フレームとを備える現像装置において、
   前記現像室において、
   現像剤収容室から供給される現像剤を担持する現像ローラと、
   前記現像ローラに圧接され、前記現像ローラに担持される現像剤の層厚を規制するための層厚規制部材と、
   前記現像ローラに供給される現像剤中の異物の通過を防止するメッシュ部材と
   を備えることを特徴とする、現像装置。
2. 前記現像剤収容室は、現像剤を攪拌するために、回動自在に設けられるアジテータを備え、
   前記メッシュ部材が、前記連通口における前記アジテータの回転方向上流側から回転方向下流側に向けて、前記アジテータから離間する方向に傾斜していることを特徴とする、請求項１に記載の現像装置。
3. 前記現像剤が、非磁性１成分の現像剤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. 前記メッシュ部材の目開きが、３０〜６０μｍであることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の現像装置。
5. 前記メッシュ部材が、樹脂製であり、
   前記メッシュ部材の目開きが、４５〜６０μｍであることを特徴とする、請求項４に記載の現像装置。
6. 前記メッシュ部材が、金属製であり、
   前記メッシュ部材の目開きが、３０〜６０μｍであることを特徴とする、請求項４に記載の現像装置。
7. 前記メッシュ部材の一端部が、前記連通口における前記アジテータの回転方向上流側の、前記現像剤収容室と前記現像室との境界に配置されることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載の現像装置。
8. 前記メッシュ部材の他端部が、前記層厚規制部材における前記現像ローラに圧接される表面側と反対側の裏面側に、配置されることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一項に記載の現像装置。

Images