JP2706270B2 - 画像形成装置の現像装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は電子写真複写機、ファクシミリ、プリンター
等の画像形成装置の一成分現像剤を用いる現像装置に関
するものである。

〔従来技術〕

感光体ドラムの静電潜像を現像して顕像を形成する画
像形成装置の現像装置において、トナーの飛散を防止す
るために、現像ローラの両端部に円周方向シール部材を
巻掛け、その円周方向シール部材をはさむように現像ロ
ーラを潜像担持体である感光ドラムに圧接させるように
することは公知である。現像ローラは感光体ドラムに対
してある一定のくい込み量が必要であるため、ゴム等の
弾性層を有し、その弾性層の表面に導電粒子を分散させ
た表面コート層が形成されている。このような現像ロー
ラと感光ドラムとの間に円周方向シール部材が設けられ
ると、円周方向シール部材だけ局部的に余計に現像ロー
ラにくい込むことになり、当該シール部材のエッジが当
接する点では現像ローラの表面コート層が急激に屈曲
し、応力が集中し、亀裂等を発生するという問題があっ
た。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明は従来の上記の問題点を解消し、現像ローラの
両端部よりのトナー飛散をシールでき、且つ現像ローラ
の表面に亀裂等を生じることのない現像装置を供給する
ことを課題とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、上記の課題を、第１に、円周方向シール部
材を現像ローラへのくい込み量が現像ローラーラの内側
から端部側へ緩やかに増大するような形状に形成するこ
とを特徴とする画像形成装置の現像装置により解決し
た。

更に本発明は、上記の課題を、円周方向シール部材の
現像ローラへの接触面の少なくとも一部が傾斜面として
形成されていることを特徴とする画像形成装置の現像装
置により解決した。

又本発明は、上記の課題を、円周方向シール部材が巾
の異なる複数のシール部材を段状に重ねて形成してある
ことを特徴とする画像形成装置の現像装置により解決し
た。

〔作用〕

本発明は、現像ローラに巻掛けられ、現像ローラと潜
像担持体との間に挟まれる円周方向シール部材の形状
を、現像ローラの内側から端部側にいく程現像ローラへ
の食い込み量が緩やかに増大するように形成してあるの
で、現像ローラの円周方向シール部材のくい込みによる
変形が徐々に行われ、急激に屈曲する部分が生じないの
でシール部材により応力集中をうける部分がほとんど回
避された。

円周方向シール部材の現像ローラとの接触面を傾斜面
とすることにより現像ローラの表面に急激に変形を受け
る部分がなくなり応力集中が回避できた。

円周方向シール部材を巾の異なる複数のシール部材を
段状に重て形成し、その段部が現像ローラの内側に位置
するように配置することにより、現像ローラのくい込み
量が徐々に増大して急激な変形が回避され、応力集中の
影響が回避できる。

〔実施例〕

本発明の詳細を、図に示す実施例に基づいて説明す
る。

本発明の説明に先立って本発明が適用される画像形成
装置の一例について全体説明をする。

第１図は画像形成装置の一例としてレーザプリンタを
示し、給紙装置１から矢印Ａ方向に給送された記録紙２
はレジストローラ対３によってタイミングをとられてド
ラム状の感光体４から成る潜像担持体へ搬送される。

感光体４は矢印で示すように時計方向に回転駆動さ
れ、その際帯電チャージャ５によって表面を帯電され、
レーザ光学系６からのレーザ光Ｌを照射されて感光体
４、例えば感光ドラム上に静電潜像が形成される。この
潜像は現像装置17の現像ローラ22に接触することにより
トナーによって可視像化され、この可視像は感光ドラム
４へ搬送された記録紙２に転写チャージャ８の作用下で
転写され、転写された記録紙上の可視像は定着装置９に
よって定着される。定着装置９を出た記録紙は矢印Ｂで
示す如くプリンタ本体10の上部壁面により形成された排
紙部11へ排出される。

一方、可視像転写後の感光ドラム４は、クリーニング
ブレード12を有するクリーニング装置によって残留トナ
ーを除去され、除電装置13によって除電作用を受ける。
感光ドラム４から除去されたトナーは、羽根車14によっ
てトナー回収室15に回収され、ここに収容される。

図示したレーザプリンタにおいては感光ドラム４から
成る潜像担持体とこれに関連した部品が１つの潜像担持
体ユニット16として構成され、この潜像担持体ユニット
16と現像装置17を含む作像ユニットケース18にそれぞれ
別々に着脱可能に支持されている。

現像装置17は、トナーＴを収容したケース21、感光ド
ラム４に対置される前記現像ローラ22、該現像ローラ上
のトナーの層厚を均等な薄層に規制する規制手段である
規制ブレード24、現像ローラ22にトナーを供給する供給
ローラ23、ケース21内のトナーＴを撹拌するアジテータ
25を有する。

また規制ブレード24もケース21に組付けられている。
更にケース21にはトナーカートリッジ20が着脱自在に装
着され、ケース21内のトナー残量が少なくなったとき、
それまで取付けられていたカートリッジ20を、トナー収
容した新たなカートリッジと取り換えてケース21にトナ
ーを補給することができる。

第２図及び第３図において、規制ブレード24は端部か
らのトナー落ち防止のため、現像ローラ22より長く形成
され、その長い部分が現像ローラ22の両端部に装着され
たシール部材27a、27bに接触可能であり、ばね26の加圧
によりシール部材27a、27bにくいこむように構成され
る。

シール部材27a、27bは現像ローラ22に比べ充分柔らか
い材料よりなり、現像ローラ22を両側からはさみ込むよ
うに設けられている。シール部材27a、27bの材料として
は発泡体が良く、例えば東洋ポリマー製のルビセル又は
ポリビニールアルコール、軟質ウレタンフォーム、ポリ
エチレン焼結体、ゴムスポンジ等が用いられる。

シール部材27a、27bは現像ローラ22の端部にまわり込
んだトナーの飛散を防止するために設けられており、現
像ローラ22の端部に向けて側圧が加えられている。しか
し、現像ローラ22が回転するため、トナーは現像ローラ
22の端部材とシール部材27a、27bとの間に生じる隙間に
入り込み、ある時間が経過すると、その隙間より外へト
ナーが飛散してしまう。このトナーの飛散を防止するた
めに円周方向シール部材28a、28bを設けてトナーに対す
るシールを行う。

円周方向シール部材28A、28bは、現像ローラ22の両側
の端部とそれに隣接するシール部材27a又は27bとにまた
がる範囲において、現像ローラ22の外周面及びシール部
材27a又は27bの外周面に巻掛けるように設けられる。円
周方向シール部材28a、28bは耐摩耗性に優れ、充分軟ら
かい材質よりなり現像ローラ22の外周面にぴったり巻き
つくようにテープ状に形成されるのが最適であり、材質
としては例えば高分子量ポリエチレンが良い。円周方向
シール部材28a、28bは現像ローラ22及びシール部材27a
又は27bに巻掛けられ、両端がケース21に固定される。

規制部材24の現像ローラ22に接触する部分の両端には
更に端部シール部材29a、29bが設けられる。

現像動作にはそれ自体周知のように、ケース21内のト
ナーＴが回転する供給ローラ23によって現像ローラ22に
供給され、反時計方向に回転する現像ローラ22に供給さ
れたトナーは規制ブレード24により薄層化され、感光ド
ラム４と現像ローラ22の対向領域に運ばれ、感光ドラム
４の潜像に静電的に移行する。

現像ローラ22は、ウレタンゴム等の例えばJIS硬度Ａ
型で約30゜程度の弾性材料よりなり、表面層に導電性粒
子の膜層が形成され、第４図に示すように感光ドラム４
に或る圧力P₁で圧接されている。この場合、現像ローラ
22は感光ドラム４とその長手方向全長に亘って均一に圧
接される。この圧接により現像ローラ22は圧接量d₁だけ
変形を生じる。現像ローラ22を圧接し感光ドラム４との
接触面積を現像に必要な適正面積に維持できるのが現像
効果において有利である。プリンタの作動時に感光ドラ
ム４又は現像ローラ22が多少振動しても、両者は弾性的
に圧接するので接触面積が振動により大きく変動するこ
とがない。

現像ローラ22に付着したトナー層を均等な薄層にする
規制手段としての規制ブレード24は第２図の支持腕30に
形成されたガイド溝により両端部を摺動案内され、ばね
26によって現像ローラ22に対して押圧される。

現像ローラ22の上の余分のトナーが、規制ブレード24
により掻き落とされるように、規制ブレード24のエッジ
は現像ローラ22に平行に当接される。

上記のように圧接量d₁となるように現像ローラ22は感
光ドラム４に圧接されるが、現像ローラ22の両端部では
感光ドラム４と現像ローラ22との間に円周方向シール部
材28が介在するので、第４図及び第５図に示すように円
周方向シール部材28の厚さ分ｔだけ現像ローラ22に余計
にくい込むことになる。円周方向シール部材28が存在す
る部分での現像ローラ22の変形量d₂はd₂＝d₁＋ｔとな
る。

又現像ローラ22の撓みのため中央部よりも両端部の圧
接量が大となる場合がある。その撓みが極端に多いと端
部に異常画像が発生することになる。そこで円周方向シ
ール部材28の厚さをある程度厚くして中央部と両端部の
バランスをとる必要がある。このため円周方向シール部
材28の板厚ｔは充分に薄くすることができない。板圧ｔ
としては0.25mm以上必要であることが判明している。第
５図は板圧ｔが0.25mm程度の円周方向シール部材を用い
た場合の当接状態を示してある。

感光ドラム４に現像ローラ22が圧接する際、円周方向
シール部材28は現像ローラ22に食い込むことになる。

この場合、規制ブレード24の材料としてはシリコン系
ゴム例えばメチルビニールポリシロキサン等、又はその
他の樹脂材料が使用され、現像用のトナーの中にはブレ
ード24の材料より硬いトナー又は研摩材としての物質例
えばSiC、SiO₂、TiO₂等の物質を混入する。必要によっ
て硬いトナーと研摩材の両方を混入することもできる。
このことによりブレード24にトナーが固着したり、ゴミ
等が侵入付着しても、ブレード24はトナーとの摩擦によ
り摩耗を生じ、自己クリーニング性を持たせることが可
能になった。

例えばJIS C 2123で65゜〜95゜の硬度のシリコンゴム
のブレードとSiC Hv3000を混入したトナーとの組合せで
は自己クリーニング性が良好である。

現像ローラ22の弾性層22aをブレード24及びトナーよ
りも柔らかい、JIS硬度Ａ型で約30゜程度の材質、例え
ばウレタンゴム等で形成し、その表面に、例えばカーボ
ン、アルミニウム、チタン等の導電性粒子を分散させた
ポリエステルウレタンの表面コート層22bを形成する。

この現像ローラ22に食い込む円周方向シール部材28の
板圧ｔが厚いときは円周方向シール部材28のエッジが当
接する点Ｐでは応力が集中し、現像ローラ22の表面コー
ト層22bの亀裂等を発生し、時間が経過すると弾性層22a
まで亀裂が伝わり、端部を破壊してしまう。特に低温
時、表面コート層22bとゴム層22aの収縮率の違いから表
面コート層22b内に引張り内部応力が発生し、Ｐ点の剪
断力は低下し、亀裂が発生しやすい。実験では円周方向
シール部材28の板厚ｔ＝0.2mm以上では亀裂が発生し、
ｔ＝0.2mm以下では未発生であった。

現像ローラ22に供給ローラ23によりトナーを付着さ
せ、ブレード24によりトナー層を規制すると、ブレード
24がトナー中の硬いトナー又は研摩材により研摩され、
現像ローラ22上のトナー付着量が長期にわたって安定し
た状態で均等の層厚に規制されることができる。

本発明では、第６図に示すように、円周方向シール部
材28′は、現像ローラ22に圧接する面31が現像ローラ22
に圧接している先端にいく程薄くなるような傾斜面とし
て形成され、円周方向シール部材28の現像ローラ22に圧
接している先端部の板厚t₁＝0.2mm未満とする。これに
より現像ローラ22に作用する応力集中緩和することがで
きる。又現像ローラとのシール密着性が向上しシール性
が向上した。

第７図に示す実施例では円周方向シール部材28を外側
シール部材28aと内側シール部材28bの２枚重ね合わせと
し、内側シール部材28bの巾Ｂより外側シール部材の巾
を0.5〜1mm程度長く形成し、その長い部分が現像ローラ
22の内側に延びるように配置し、内側シール部材28bと
外側シール部材28aの現像ローラ22の内部側の端部が段
状にずれるように形成する。その際、反対側端部はずれ
ずに丁度重なるように配置するのが好都合である。尚外
側シール部材28aの板厚t₂及び内側シール部材28bの板厚
t₃は夫々0.2mm以下にするのが好都合である。この例に
より現像ローラ22に作用する応力集中を緩和することが
できる。

第８図の例は第７図の例とは逆に内側シール部材28b
の巾を外側シール部材28aの巾Ｂより0.5〜1mm程度長く
形成し、内側シール部材28bと外側シール部材28aをその
長い部分が、現像ローラ22の内側部分において、段状に
ずれて配置される。これにより、現像ローラ22の外側シ
ール部材28aの端部に接する点と、内側シール部材28bの
端部に接する点とが側の端部が段状にずれる。内側シー
ル部材28bを長くする場合には、内側シール部材28bと現
像ローラ22の表面との間にトナー溜り32を発生しやすい
ため、トナー溜りを発生しにくい点においては第７図の
例の方がシール性が向上する。

第７図及び第８図の例では円周方向シール部材28を２
段に形成する例を示したが、３枚以上のシール部材を用
いて３段以上に形成することも可能である。シール部材
を段状に配置することにより、シール部材の現像ローラ
22に密着する部分は、段状の部分が、シール部材が重な
っている部分より次第に薄くなり、現像ローラ22の密着
部分が急激に屈曲しないので、高い密着性を保持するこ
とができ、トナーに対するシール性も向上する。

第７図及び第８図の実施例について亀裂のテストを行
った結果では、シール部材28a、28bの板厚ｔが0.2mm未
満の例で180,000枚以上（ランニング枚数）の耐久性が
あることが確認された。実験結果の一例を示すと第９図
の如くである。図の縦軸はシール部材の厚さmm、横軸は
枚数を示し、10℃、20％Ｒ時のテストでＸは亀裂発生、
○は亀裂未発生を示す。

円周方向シール部材の上記の各寸法は現像ローラ22の
直径が20mmの場合を示したものであり、一般的にみる
と、円周方向シール部材の第６図の例の先端板厚t₁、第
７図及び第８図の例の外側シール部材及び内側シール部
材の板厚t₂、t₃は現像ローラ径に対し1/100以下に選定
すればよい結果が得られる。

第６図〜第８図に示すシール部材の角部は現像ローラ
22に接する部分もエッジとして形成されているが第10図
Ａ及びＢに示すように夫々現像ローラ22に接する面の角
部に丸味Ｒをつけることにより亀裂に対する性能を更に
向上させることができる。

円周方向シール部材28は感光ドラム４と現像ローラ22
の両者より圧接され且つ摺動するため、その動摩擦係数
は0.2以下にする必要があり、これが亀裂の発生に対し
ても性能向上に役立つ。摩擦係数0.2以下のシールは自
己潤滑性を持ち、亀裂に対しての耐久性の向上及びシー
ル性の向上が得られる。

更に円周方向シール部材28は現像ローラ22に対する密
着性能がシール性能の上で重要であり、又伸び方向の向
上を計り、約300gfの張力で張りつけたときに最適性能
を維持できるようにするため、張力により伸びが発生し
ても性能を維持できる伸び率が200％以上のものを使用
し、かつ感光ドラム４の現像ローラ22により圧接摺動す
るため、引張強度は250kg/cm²以上の材料を用いる必要
がある。このためには一例として超高分子量ポリエチレ
ンが最適である。この材料により性能の向上を図ること
ができる。

〔効果〕

本発明により現像ローラ端部の亀裂の発生を防止で
き、トナーのあふれや異常過多による画像上の濃度異常
及びトナー落ち飛散の防止も可能になった。

円周方向シール部材の現像ローラとの接触面を傾斜面
とすることにより現像ローラの表面の急激な屈曲変形を
防止でき、応力集中による亀裂の発生を防止でき、更に
シール性を向上することが可能になった。

円周方向シール部材を巾の異なる複数のシール部材を
段状に重ねて形成することにより、現像ローラの表面の
急激な屈曲変形を防止でき、応力集中による亀裂の発生
を防止でき、安価なシール部材で加工精度の向上が図ら
れた。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を適用する画像形成装置の一例の断面概
略図、第２図は現像ローラと規制ブレード及びシール部
材の構成を示す側面断面図、第３図は現像装置の正面断
面図、第４図は潜像担持体と現像ローラと円周方向シー
ル部材の関係を示す略図、第５図は従来の円周方向シー
ル部材の現像ローラへの食い込みを示す部分断面図、第
６図は本発明に係る円周方向シール部材と現像ローラと
の関係を示す断面図、第７図及び第８図は夫々別の実施
例の第６図に対応する図、第９図はシール厚と亀裂耐久
性の関係を示す実験データの図、第10図は更に別の実施
例を示す図で第10図Ａは第６図の例の変形例、第10図Ｂ
は第７図の例の変形例の断面図である。 ４……潜像担持体、22……現像ローラ 28、28′……円周方向シール部材

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】潜像担持体に接触して現像する弾性材料よ
   りなる現像ローラを有し、該現像ローラの端部に巻き掛
   けられる円周方向シール部材が設けられ、前記ローラが
   該円周方向シール部材をはさむように潜像担持体に圧接
   される画像形成装置の現像装置において、 前記円周方向シール部材は前記現像ローラへのくい込み
   量が現像ローラの内側から端部側へ緩やかに増大するよ
   うな形状に形成されていることを特徴とする画像形成装
   置の現像装置。
2. 【請求項２】前記円周方向シール部材は前記現像ローラ
   への接触面の少なくとも一部が傾斜面として形成されて
   いることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置の
   現像装置。
3. 【請求項３】前記円周方向シール部材が巾の異なる複数
   のシール部材を段状に重ねて形成してあることを特徴と
   する請求項１に記載の画像形成装置の現像装置。