JP2014074863A - 画像形成ユニットおよび画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】トナー貯蔵室の密封性の低下を抑制する。
【解決手段】現像剤を貯蔵する現像剤貯蔵室と、前記現像剤を担持する現像剤担持体と、前記現像剤貯蔵室に配設され、前記現像剤担持体に当接して配置されたシール部材とを有する画像形成ユニットにおいて、前記シール部材は、前記現像剤担持体と接する表面層と、前記現像剤貯蔵室の壁部に接着される基層と、前記表面層と前記基層とに挟まれた中間層とを有し、前記基層と前記中間層とが接着され、前記中間層と前記表面層とが接着され、前記表面層のヤング率が前記中間層のヤング率より大きくなるように形成した。
【選択図】 図１

Description

本発明は、電子写真方式の画像形成ユニットおよび画像形成装置に関する。

従来の画像形成ユニットは、現像ローラの端部の外周面に当接して押圧されることによりトナー貯蔵室のトナーが外部に漏れることを防止するためのシール部材を備え、そのシール部材は、基体に弾性体を使用し、その現像ローラの端部の外周面に当接する基体の表面に摺動性の高い材質を配置した二層構造として形成され、トナー貯蔵室を密封するようにしているものがある（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１１−９５３２３号公報

しかしながら、従来の技術においては、経時でシール部材にトナーが溜り、シール部材と現像ローラとの間に隙間が形成され、トナー貯蔵室の密封性が低下してしまうという問題がある。
本発明は、このような問題を解決することを課題とし、トナー貯蔵室の密封性の低下を抑制することを目的とする。

そのため、本発明は、現像剤を貯蔵する現像剤貯蔵室と、前記現像剤を担持する現像剤担持体と、前記現像剤貯蔵室に配設され、前記現像剤担持体に当接して配置されたシール部材とを有する画像形成ユニットにおいて、前記シール部材は、前記現像剤担持体と接する表面層と、前記現像剤貯蔵室の壁部に接着される基層と、前記表面層と前記基層とに挟まれた中間層とを有し、前記基層と前記中間層とが接着され、前記中間層と前記表面層とが接着され、前記表面層のヤング率が前記中間層のヤング率より大きいことを特徴とする。

このようにした本発明は、トナー貯蔵室の密封性の低下を抑制することができるという効果が得られる。

第１の実施例における端部シール材の構成を示す側面図 第１の実施例における画像形成装置の構成を示す概略側面図 第１の実施例における画像形成ユニットの構成を示す断面図 第１の実施例における端部シール材の構成を示す斜視図 第１の実施例における端部シール材の断面図 比較例における端部シール材の断面図 第１の実施例における端部シール材の作用を示す説明図 第２の実施例における端部シール材の断面図

以下、図面を参照して本発明による画像形成ユニットおよび画像形成装置の実施例を説明する。

図２は第１の実施例における画像形成装置の構成を示す概略側面図である。
図２において、画像形成装置１００は、例えばカラー印刷が可能な電子写真方式の画像形成ユニットを有するプリンタである。
画像形成装置１００は、ブラック色（Ｋ）、イエロー色（Ｙ）、マゼンタ色（Ｍ）、シアン色（Ｃ）の４色それぞれの画像形成ユニット１Ｋ、１Ｙ、１Ｍ、１Ｃを有している。
それぞれの画像形成ユニット１Ｋ、１Ｙ、１Ｍ、１Ｃは、像担持体としての感光ドラム２Ｋ、２Ｙ、２Ｍ、２Ｃを備え、その感光ドラム２Ｋ、２Ｙ、２Ｍ、２Ｃの上方には、感光ドラム２Ｋ、２Ｙ、２Ｍ、２Ｃに対向させて露光装置としての露光ヘッド３Ｋ、３Ｙ、３Ｍ、３Ｃがそれぞれ配置され、感光ドラム２Ｋ、２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ上に現像剤としてのトナーによりトナー画像を形成する。

媒体トレイ４は、印刷媒体としての媒体５を積載し、その媒体５は給紙ローラ６により１枚ずつ繰出されて搬送される。
媒体５が搬送される搬送路には、媒体５を搬送するためのレジストローラ７と、画像形成ユニット１Ｋ、１Ｙ、１Ｍ、１Ｃで形成されたトナー画像を媒体５に転写するための転写ベルト８と、媒体５に転写されたトナー画像を定着させるための定着器９と、トナー画像が定着された媒体５を排出するための排出ローラ１０、１１と、排出された媒体５を積載するためのスタッカカバー１２とが配設されている。

図３は第１の実施例における画像形成ユニットの構成を示す断面図である。なお、図２に示す画像形成ユニット１Ｋ、１Ｙ、１Ｍ、１Ｃは、同一の構成を有しているので、ブラック色の画像形成ユニット１Ｋを用いて説明する。
図３において、画像形成ユニット１Ｋは、筐体１３で囲まれており、その内部には、感光ドラム２と、帯電ローラ１７と、現像ローラ１４と、供給ローラ１５と、現像ブレード１６と、トナー貯蔵室１９と、攪拌部材２０、２１、トナー搬送部材２２と、クリーニングブレード２３と、トナーカートリッジ２５等とを有している。

帯電ローラ１７は、感光ドラム２の外周面に当接するように配設され、感光ドラム２の表面を一様に帯電させる。
現像剤を担持する現像剤担持体としての現像ローラ１４は、感光ドラム２の外周面に当接するように配設され、露光ヘッド３の露光により感光ドラム２の表面に形成された静電潜像にトナーを搬送する。
現像剤供給部材としての供給ローラ１５は、現像ローラ１４の外周面に当接するように配設され、トナー貯蔵室１９に貯蔵されたトナー２４を現像ローラ１４に供給する。

現像ブレード１６は、現像ローラ１４の外周面に当接するように配設され、供給ローラ１５により供給された現像ローラ１４表面のトナーを薄層化する。
現像剤貯蔵室としてのトナー貯蔵室１９は、トナーカートリッジ２５から供給されるトナーを貯蔵する収容部である。
攪拌部材２０、２１は、供給ローラ１５の近傍に回転可能に配設され、回転することによりトナー貯蔵室１９に貯蔵されたトナー２４を攪拌する。

クリーニングブレード２３は、感光ドラム２の外周面に当接するように配設され、トナー画像を転写した後に感光ドラム２の表面に残留したトナーを掻き取る。
トナー搬送部材２２は、クリーニングブレード２３の近傍に配置され、クリーニングブレード２３によって掻き取られたトナーを画像形成ユニット１Ｋの外へ排出する。
トナーカートリッジ２５は、トナーが収容された収容部であり、トナー貯蔵室１９にトナーを供給する。攪拌部材２８は、回転することによりトナーカートリッジ２５内に収容されたトナーを攪拌する。

図１は第１の実施例における端部シール材の構成を示す側面図である。なお、図１は、図２に示す画像形成ユニット１Ｋを側面から見た図である。
図１において、シールスポンジ４１は、現像ローラ１４の回転軸１４ａの軸方向における両端部に配設され、図３に示すトナー貯蔵室１９の壁面を形成している。なお、１５ａは供給ローラ１５の回転軸、２０ａは攪拌部材２０の回転軸、２１ａは攪拌部材２１の回転軸を示している。

シール部材としての端部シール材４０は、現像ローラ１４の回転軸１４ａの軸方向における両端部の外周面に沿って当接するように、シールスポンジ４１に曲率を保持して接着され、配設されている。このように、端部シール材４０と現像ローラ１４とが、現像ローラ１４の回転軸１４ａの軸方向における両端部の外周面に当接して密封性を保持することにより、図３に示すトナー貯蔵室１９に貯蔵されたトナーがトナー貯蔵室１９の外へ漏れ出すことを防止している。

ここで、端部シール材４０の構成を図４の第１の実施例における端部シール材の構成を示す斜視図を用いて説明する。
図４に示すように、端部シール材４０は、表面層４０ａと、中間層４０ｂと、基層としてのベース層４０ｃとを有する三層構造であり、短冊状の形状に成形されている。また、端部シール材４０は、図１に示す現像ローラ１４との接触面側から表面層４０ａ、中間層４０ｂ、ベース層４０ｃの順で積層されている。すなわち、図１に示すように、表面層４０ａは現像ローラ１４に接し、ベース層４０ｃはトナー貯蔵室の壁部を形成するシールスポンジ４１に接着され、中間層４０ｂは表面層４０ａとベース層４０ｃとに挟まれている。

表面層４０ａと中間層４０ｂとは、熱ラミネート接着により接合されている。その接着層は、表面層４０ａの厚さの１０分の１以下の厚さであるため、接着による影響は無視することができる。
また、中間層４０ｂとベース層４０ｃとは、厚さ０．１ｍｍ、粘着力２２Ｎ／２５ｍｍの基材レスの両面テープにより接着されている。
端部シール材４０は、表面層４０ａを内側にして図中長手方向を湾曲させ、その表面層４０ａを現像ローラ１４の回転軸１４ａの軸方向における両端部の外周面に沿って当接するように、シールスポンジ４１に接着される。

図１の説明に戻り、本実施例では、端部シール材４０とシールスポンジ４１との接着には、厚さ０．１６ｍｍ、粘着力１２Ｎ／２５ｍｍの基材入りの両面テープを使用している。
このとき、図４に示す表面層４０ａのヤング率をＹ４０ａ、中間層４０ｂのヤング率をＹ４０ｂとすると、ヤング率Ｙ４０ａとヤング率Ｙ４０ｂとの関係は、
ヤング率Ｙ４０ａ＞ヤング率Ｙ４０ｂ
となっている。

このように、端部シール部材４０は、ベース層４０ｃと中間層４０ｂとが接着され、中間層４０ｂと表面層４０ａとが接着され、表面層４０ａのヤング率Ｙ４０ａが中間層４０ｂのヤング率Ｙ４０ｂより大きくなるように形成されている。
また、表面層４０ａは、現像ローラ１４と接する摺動面であるため、摩擦係数が低く、耐摩耗性に優れていることが望ましい。
さらに、ベース層４０ｃは、端部シール材４０が現像ローラと当接した際、その弾性により現像ローラ１４表面に圧力を生じさせ、端部シール材４０に密着するようにしているため、弾性体としている。

本実施例では、表面層４０ａは、超高分子ポリエチレンからなるシート部材とし、厚さ０．０５ｍｍ、動摩擦係数０．１１、ＪＩＳＫ７２０４磨耗輪による磨耗試験方法による磨耗量１．０ｍｍ³、ヤング率２０００ＭＰａとした。
また、中間層４０ｂは、ウレタンからなるシート部材としてのウレタンフィルムとし、厚さ０．１ｍｍ、ヤング率４５ＭＰａとした。
さらに、ベース層４０ｃは、軟質ウレタンスポンジとし、厚さ２．３５ｍｍ、見掛けヤング率０．１ＭＰａ、押し込み圧力０．０２ＭＰａとした。

なお、本実施例では、表面層４０ａを超高分子ポリエチレンとしたが、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン：動摩擦係数０．１１、ＪＩＳ Ｋ７２０４磨耗輪による磨耗試験方法による磨耗量１．６ｍｍ³、ヤング率４１０ＭＰａ）などの摺動性が高く、中間層４０ｂよりもヤング率が高い他の材料を使用することも可能である。
また、ベース層４０ｃは、厚さ２ｍｍ以上、押し込み圧力０．０１ＭＰａ以上、０．０５ＭＰａ以下のウレタンスポンジであれば、端部シール材４０が現像ローラ１４表面に密着し、密封性を維持することができる。

上述した構成の作用について説明する。
まず、画像形成装置の動作を図２に基づいて説明する。
画像形成装置１００は、図示しない制御部より印刷の命令が出されると、媒体５を給紙ローラ６およびレジストローラ７により転写ベルト８まで搬送する。一方、画像形成ユニット１Ｋ、１Ｙ、１Ｍ、１Ｃは、露光ヘッド３により露光された感光ドラム２上に静電潜像が形成され、その静電潜像は後述する現像工程を経てトナー画像として現像される。
感光ドラム２上に現像されたトナーは、感光ドラム２の回転にしたがって転写ベルト８に対向する位置に至り、回転する転写ベルト８で搬送される媒体５に、転写ベルト８により転写される。トナーが転写された媒体５は、定着器９へと搬送され、定着器９によりトナーが定着された後、排出ローラ１０、１１によりスタッカカバー１２上に排出される。

次に、画像形成ユニットが行う現像工程を図３に基づいて説明する。なお、画像形成ユニット１Ｋ、１Ｙ、１Ｍ、１Ｃは、同一構成であるため、代表として画像形成ユニット１Ｋの動作を説明する。
画像形成ユニット１Ｋは、図示しない制御部から制御信号が送られ、モータ等の駆動源により感光ドラム２が図中矢印Ａで示す方向に回転駆動され、ギヤ等の駆動伝達手段により感光ドラム２の回転駆動が伝達されて供給ローラ１５が図中矢印Ｃで示す方向へ回転し、それに伴い供給ローラ１５の近傍に配置された攪拌部材２０、２１がそれぞれ図中矢印Ｄで示す方向へ回転しながらトナー貯蔵室１９に貯蔵されたトナー２４を攪拌する。

また、感光ドラム２の回転駆動が伝達されて図中矢印Ｂで示す方向へ回転する現像ローラ１４に回転する供給ローラ１５によりトナー２４が供給され、現像ローラ１４に供給されたトナー２４は現像ブレード１６により薄層化され、露光ヘッド３により露光されて形成された感光ドラム２の静電潜像に搬送されてトナー画像として現像される。
感光ドラム２上のトナー２４は転写ベルト８により媒体５に転写され、転写後に感光ドラム２上に残ったトナー２４はクリーニングブレード２３により掻き落とされ、トナー搬送部材２２により搬送される。

ここで、本実施例における端部シール材の動作を図１に基づいて説明する。
図１に示すように、端部シール材４０は、曲率を持たせた状態でシールスポンジ４１に密着し、現像ローラ１４の外周面に沿うように当接させ、現像ローラ１４の押し込みによる圧力を発生させることで現像ローラ１４と端部シール材４０とを隙間なく密着させ、図３に示すトナー貯蔵室１９のトナーを封止するようにしている。

このとき、図６の比較例における端部シール材の断面図に示すように、ヤング率の小さな弾性体であるベース層１４０ｃと、ヤング率は大きいが薄くて機械的に強度が小さいフィルム状の表面層１４０ａからなる二層構造の端部シール材１４０では、図６（ａ）に示すストレート形状のシール部材１４０が、図６（ｂ）に示すように曲率をもってシールスポンジに貼り付けられているため、厚みのあるベース層１４０ｃを曲げた際に発生する内径と外径との差による寸法ずれにより表面層１４０ａ側は縮もうとするが、表面層１４０ａはヤング率が高く縮まないため皺１４１が発生し、端部シール材１４０と現像ローラとの間に隙間が発生するためトナー漏れが発生してしまう。
なお、図６（ａ）は変形する前の端部シール材１４０を示し、図６（ｂ）は現像ローラに密着させるために変形させた後の端部シール材１４０を示している。

本実施例では、図５に示すように、端部シール材４０を三層構造とし、ベース層４０ｃで発生しようとする皺を防ぐため、中間層４０ｂと表面層４０ａとを接着し、さらに中間層４０ｂのヤング率Ｙ４０ｂおよび表面層４０ａのヤング率Ｙ４０ａの関係を、ヤング率Ｙ４０ａ＞ヤング率Ｙ４０ｂとすることにより、図５（ｂ）に示すように、中間層４０ｂとベース層４０ｃとの接合面に発生した寸法ずれを中間層４０ｂが変形して伸びることで吸収することができるため、現像ローラ１４との間に皺による隙間が発生せず、トナー２４が漏れ出すことはない。
なお、図５（ａ）は変形する前の端部シール材４０を示し、図５（ｂ）は現像ローラに密着させるために変形させた後の端部シール材４０を示している。

また、中間層４０ｂを設け、表面層４０ａは現像ローラ１４との摺動でも磨耗し難い材料で構成しながら、中間層４０ｂには柔軟性を持たせるようにしているため、端部シール材４０は現像ローラ１４との間の密着性を維持し、トナー貯蔵室の密封性を高めることができる。
さらに、中間層４０ｂとベース層４０ｃとは基材レス両面テープにより接着するようにしたため、基材入りの両面テープよりも柔軟に変形が可能であり、中間層４０ｂは接着面により動きが規制されることなく、柔軟性を維持することができる。

したがって、図７に示すように、ベース層４０ｃから発生する圧力４０ｆを現像ローラ１４の周方向に一定に付与することができ、経時において現像ローラ１４と端部シール材４０との間にトナーが侵入することなく、高い密封性を確保することができる。
以上説明したように、第１の実施例では、端部シール材を、弾性体であるベース層に、中間層を接着し、さらに中間層に表面層を接着して三層構造とし、表面層のヤング率を中間層のヤング率より大きくしたことにより、端部シール材を変形させて現像ローラに密着させたとき、中間層が変形し伸びて寸法ずれを吸収するための皺の発生を防ぐことができ、トナー貯蔵室の密封性が低下することを抑制することができるという効果が得られる。

表面層は現像ローラとの摺動でも磨耗し難い材料で構成しながら、中間層には柔軟性を持たせるようにしているため、端部シール材は現像ローラとの間の密着性を維持することができ、トナー貯蔵室の密封性を高めることができるという効果が得られる。
したがって、端部シール材の特殊な加工を要することなく、容易にトナー貯蔵室の密封性を向上させることができるという効果が得られる。

第２の実施例の構成は、端部シール材の中間層の構成が第１の実施例の構成と異なっている。その第２の実施例の構成を図８の第２の実施例における端部シール材の断面図に基づいて説明する。なお、図８（ａ）は変形する前の端部シール材４０を示し、図８（ｂ）は現像ローラに密着させるために変形させた後の端部シール材４０を示している。また、上述した第１の実施例と同様の部分は、同一の符号を付してその説明を省略する。

図８において、端部シール材４０の中間層４０ｂのベース層４０ｃ側には、切り込み４５が形成されている。この切り込み４５は、図４に示す端部シール材４０の短手方向、すなわち当接する現像ローラの回転軸と平行方向に延在するように形成され、また図４に示す端部シール材４０の長手方向、すなわち現像ローラの回転軸方向と直交する方向に所定の間隔を保持して複数形成されている。
中間層４０ｂと表面層４０ａとは、熱ラミネート接着を行って一体化し、一体化した中間層４０ｂと表面層４０ａとをベース層４０ｃに基材レス両面テープで接着した。

上述した構成の作用について説明する。
図８に示すように、端部シール材４０の中間層４０ｂに切り込み４５を形成したことにより、中間層４０ｂは、図８（ｂ）に示すように、柔軟に変形することが可能になり、端部シール材４０の現像ローラ１４への追従性が向上し、端部シール材４０と現像ローラ１４との密着性が高まる。
そのため、環境や経時変化でベース層４０ｃにクリープ変形が生じ、現像ローラ１４への押し付け圧力が低下した場合であっても、端部シール材４０と現像ローラ１４との密着性を維持することができる。

以上説明したように、第２の実施例では、第１の実施例の効果に加え、端部シール材の中間層に切り込みを形成したことにより、中間層は、柔軟に変形することが可能になり、端部シール材の現像ローラへの追従性が向上し、端部シール材と現像ローラとの密着性を高めることができるという効果が得られる。
また、環境や経時変化でベース層にクリープ変形が生じ、現像ローラへの押し付け圧力が低下した場合であっても、端部シール材と現像ローラとの密着性を維持することができるという効果が得られる。

さらに、端部シール材と現像ローラとの間にトナーの侵入が発生しないため、端部シール部材の耐久性を向上させることができ、画像形成ユニットの高寿命化を図ることができるという効果が得られる。
第１の実施例および第２の実施例では、本発明を画像形成装置の画像形成ユニットに適用した例で説明したが、それに限られることなく、複写機、ファクシミリ装置、複合機等の現像剤を使用する装置にも適用することができる。

１ 画像形成ユニット
２ 感光ドラム
３ 露光ヘッド
４ 媒体トレイ
６ 給紙ローラ
７ レジストローラ
８ 転写ベルト
９ 定着器
１０、１１ 排出ローラ
１２ スタッカカバー
１３ 筐体
１４ 現像ローラ
１５ 供給ローラ
１６ 現像ブレード
１７ 帯電ローラ
１９ トナー貯蔵室
２０、２１、２８ 攪拌部材
２２ トナー搬送部材
２３ クリーニングブレード
２５ トナーカートリッジ
４０ 端部シール材
４０ａ 表面層
４０ｂ 中間層
４０ｃ ベース層
４５ 切り込み

Claims (5)

1. 現像剤を貯蔵する現像剤貯蔵室と、前記現像剤を担持する現像剤担持体と、前記現像剤貯蔵室に配設され、前記現像剤担持体に当接して配置されたシール部材とを有する画像形成ユニットにおいて、
   前記シール部材は、
   前記現像剤担持体と接する表面層と、
   前記現像剤貯蔵室の壁部に接着される基層と、
   前記表面層と前記基層とに挟まれた中間層とを有し、
   前記基層と前記中間層とが接着され、前記中間層と前記表面層とが接着され、前記表面層のヤング率が前記中間層のヤング率より大きいことを特徴とする画像形成ユニット。
2. 請求項１に記載の画像形成ユニットにおいて、
   前記表面層は、高分子ポリエチレンまたはポリテトラフルオロエチレンからなるシート部材であることを特徴とする画像形成ユニット。
3. 請求項１または請求項２に記載の画像形成ユニットにおいて、
   前記中間層は、ウレタンからなるシート部材であることを特徴とする画像形成ユニット。
4. 請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の画像形成ユニットにおいて、
   前記中間層は、前記基層側に、前記現像剤担持体の回転軸と平行する方向に延在する切り込みが形成されていることを特徴とする画像形成ユニット。
5. 現像剤を貯蔵する現像剤貯蔵室と、前記現像剤を担持する現像剤担持体と、前記現像剤貯蔵室に配設され、前記現像剤担持体に当接して配置されたシール部材とを有する画像形成ユニットを備えた画像形成装置において、
   前記シール部材は、
   前記現像剤担持体と接する表面層と、
   前記現像剤貯蔵室の壁部に接着される基層と、
   前記表面層と前記基層とに挟まれた中間層とを有し、
   前記基層と前記中間層とが接着され、前記中間層と前記表面層とが接着され、前記表面層のヤング率が前記中間層のヤング率より大きいことを特徴とする画像形成装置。

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