JP4438470B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、電子写真複写機やレーザプリンタ等の画像形成装置において、現像器内及び現像剤搬送持において発生したトナークラウドによって画像形成装置内の汚染を防止するシール部材を備えた画像形成装置に関する。

一般に、電子写真方式等の複写機またはプリンタその他の画像形成装置においては、各種現像装置が用いられる。例えば、キャリア及びトナーからなる二成分現像剤を用いる現像装置では、現像ローラ上に現像剤を担持させ、この現像剤を所定厚さに規制してトナーとキャリアからなる磁気ブラシを形成する。そして、帯電ローラによって帯電された感光体に、露光装置によって静電潜像を形成し、この静電潜像に磁気ブラシを接触させることで静電潜像を現像してトナー像を作成している。そして、このトナー像を直接に、または中間転写体を介して記録紙などの転写媒体に転写し、転写されたトナー像を定着装置によって定着することによって画像を転写媒体に形成する。

この二成分現像剤を用いる現像装置では、現像剤が回転する現像ローラに担持されて搬送されるが、その際に発生するトナークラウドが、感光体や記録用紙上に付着したりして画像品質の劣化を招くことがある。また、キャリアに着磁していないトナーが、ハウジングと現像ローラとの間から外部に漏出して、画像形成装置内を汚染してしまうという問題がある。

そこで、感光体の外周面に沿ってシール部材を設け、感光体の回転によって感光体と現像ローラの間にエアフローを発生させ、トナークラウドをシール部材に形成された凹部へ押しやることで、現像装置内のトナー汚れを軽減する構成が開示されている（特許文献１参照）。

この場合、エアフローを形成することで、現像装置内のトナー汚れを軽減することができるが、凹部がトナーで充満するとエアフローによって吐き出されて、画像形成装置内部を汚染することがある。

そこで、図５に示すように、漏れ防止シート１０２の一端をハウジング１０４に固定し、他端を現像ローラ１０６に軽接させることで、現像領域通過後の位置で現像剤を供給する供給部材１０８から現像剤が現像領域側へこぼれないようにした画像形成装置１００が開示されている（特許文献２参照）。

しかし、このような構成では、漏れ防止シート１０２は直線的に現像ローラ１０６の現像剤層へ当接するため、ハウジング１０４の形状や供給部材１０８の位置によって取り付け位置が限られてしまう。これにより、必ずしもトナークラウドの漏れを防止する有効な位置に、漏れ防止シート１０２が取り付けられるとは限らない。

また、現像ローラ１０６に供給された現像剤の層厚を規制するウレタンからなる弾性ブレード１１０の一端が現像ローラ１０６の周面に当接するようにして設けられており、この弾性ブレード１１０によって現像ローラ１０６上の現像剤の層厚を規制しつつ、現像ローラ１０６に担持された現像剤がトリミング領域まで搬送される過程において現像剤の飛び散りを防止することができる。しかし、現像剤の飛び散りを防止する弾性ブレード１１０の一端を現像剤層に当接させる際に、必要以上に強い力で現像剤層を押圧すると、現像ローラ１０６に供給された現像剤が弾性ブレード１１０で堰きとめられてしまい、所定の量の現像剤が感光体１１２に供給されなくなってしまう。

また、現像剤層を押圧する力が弱すぎると、トナークラウドが発生し感光体１１２や記録紙にトナーが付着してしまう。さらに、弾性ブレード１１０は、ハウジング１０４からトリミング領域までしかシールしていないため、トリミング領域と現像領域との間で、トナーが飛び散ってしまう。
特開平９−５４４９４号公報 特開平１−２５２９８０号公報

本発明は上記事実を考慮し、トリマーとは別にシール部材を設けることで、現像ローラとハウジングの隙間から漏れるトナークラウドの発生を防止することを目的とする。

請求項１に記載の発明は、現像剤を収納するハウジングと、前記ハウジングに設けられ、複数の磁極が周方向に着磁されたマグネットロールと、該マグネットロールの周りを回転し、前記現像剤を担持して像担持体に該現像剤を供給するスリーブと、を有する現像ローラと、一方の端部が前記ハウジングに取り付けられ、他方の自由端部には現像時に重力によって前記現像剤を担持したスリーブに密着する密着手段が設けられたシール部材と、前記ハウジングに配置されると共に、前記スリーブに担持される前記現像剤の厚さを規制する層厚規制部材と、を備え、前記マグネットロールは、前記像担持体と対向する現像極と、前記層厚規制部材と対向するトリミング極と、該現像極と該トリミング極との間に位置する搬送極とを有し、前記シール部材の他方の自由端部が、前記現像極と前記搬送極との間に位置することを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、ハウジングには現像剤が収納されており、ハウジング内に設けられたマグネットロールの周りを回転するスリーブによって現像剤が担持され、像担持体に現像剤が供給される。そして、シール部材の一方の端部はハウジングに取り付けられ、密着手段が設けられた他方の自由端部はスリーブに密着し、ハウジングとスリーブで形成される隙間がシールされる。

スリーブに担持された現像剤が像担持体に供給される際に発生するトナークラウドが、ハウジングとスリーブで形成される隙間をシールすることによって、ハウジングの外側に飛び散るのを防止できる。これにより、トナークラウドが像担持体や記録用紙上に付着するのを防ぐことができるので、画像品質の劣化を招くことがなく、トナークラウドが現像装置の外部へ流出して画像形成装置内を汚染してしまうということも防止できる。

このように、密着手段が設けられたシール部材を用いるだけで、ハウジングとスリーブで形成される隙間がシールされる。従って、部品点数が少なく簡単な構成で、トナークラウドがハウジングの外部へ漏出するのを防止できる。
また、シール部材の他方の端部が、マグネットロールの像担持体と対向する現像極と、層厚規制部材と対向するトリミング極と現像極との間に配置された搬送極との間に取り付けられている。これにより、スリーブ上の層厚規制部材によって規制された現像剤が像担持体に搬送されるまでの間、すなわち、トナークラウドが発生しやす場所が、シール部材でシールされる。これによって、ハウジング内の現像剤がスリーブによって像担持体へ搬送される際に、ハウジングの外側へ飛び散るのを防ぐことができる。

請求項２に記載の発明は、前記密着手段は、前記マグネットロールの磁力によって前記現像剤を担持したスリーブに密着する磁性体を有することを特徴としている。

請求項２に記載の発明によれば、シール部材の他方の端部には磁性体が設けられ、マグネットロールの磁力とスリーブの回転による摩擦力によってシール部材が伸長して、シール部材の他方の端部はスリーブ上の現像剤に密着しながら位置決めされる。このように、磁性体を用いることでスリーブに低圧力でシール部材の他方の端部をスリーブ上の現像剤に密着させることができるので、弾性力を利用するときのようにスリーブとシール部材の密着力が強すぎて、スリーブ上のトナーを潰してしまうことがない。

請求項３に記載の発明は、前記磁性体は、前記シール部材の前記スリーブと接触しない面に設けられることを特徴としている。

請求項３に記載の発明によれば、磁性体をシール部材のスリーブと接触する側の面に設けた場合、磁性体に現像剤が付着し、これが成長して像担持体に付着してしまう。そこで、磁性体をシール部材のスリーブと接触しない面に設けることで、シート部材を介して磁性体に現像剤が付着するのが防止できる。

請求項４に記載の発明は、前記シール部材は、厚み１０〜１００μｍの長方形状の薄板であることを特徴としている。

請求項４記載の発明によれば、シール部材の厚みを１００μｍ以上としたとき、シール部材の剛性が高くなり、スリーブの周面に沿って変形しづらくなる。また、シール部材の厚みを１０μｍ以下としたときは、スリーブの回転による摩擦によってシール部材が磨耗してしまうなど、強度的問題が発生する。従って、シール部材の厚みを１０〜１００μｍとすることで、スリーブの表面に沿って確実に密着し、ハウジングとスリーブで形成された隙間をしっかりとシールすることができる。

また、シール部材を１００μｍ以下の薄い板材とすることで、ハウジングに障害物があるなどの、シール部材の端部を取り付ける位置に制約がある場合でも、シール部材を自由自在に扱うことができ、取り付け場所を選ばない。

請求項５に記載の発明は、前記シール部材は、高分子フィルム又はゴムシートからなることを特徴としている。

請求項５に記載の発明によれば、シール部材を高分子フィルム又はゴムシートで形成することで、シール部材の形状が制限されない。従って、ハウジングがどのような形状であっても、シール部材とスリーブで形成された隙間をシールすることができる。

本発明は上記構成としたので、本発明は上記事実を考慮し、トリマーとは別にシール部材を設けることで、現像ローラとハウジングの隙間から漏れるトナークラウドの発生を防止することができる。

以下に図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。

図１に示すように、画像形成装置としてのカラーレーザープリンタ（以下、プリンタという）１０は、シアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの各色の現像ユニット１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙ、１２Ｋと感光体１３Ｃ、１３Ｍ、１３Ｙ、１３Ｋが中間転写ベルト１４に面して並列して配置され、中間転写ベルト１４が１周する間に４色のトナー像を重ね合せる、所謂タンデム式のフルカラーレーザープリンタである。

このプリンタ１０は、底部に給紙トレイ１６を備える。この給紙トレイ１６にセットされた用紙Ｐの搬送方向の先端部には給紙ローラ１８が当接しており、この給紙ローラ１８と図示しない用紙捌き手段によって、用紙Ｐが１枚ずつ給紙トレイ１６から搬送方向下流側へ給紙される。そして、給紙ローラ１８の搬送方向下流側には、２組の搬送ローラ２０が配置されており、用紙Ｐは、この搬送ローラ２０からの搬送力で上方の転写部２２へ搬送される。

この転写部２２には、中間転写ベルト１４が巻き掛けられたベルト搬送ローラ２４Ａと、このベルト搬送ローラ２４Ａに圧接された転写ローラ２６が配設されている。ベルト搬送ローラ２４Ａと転写ローラ２６とのニップ部には、中間転写ベルト１４が挟み込まれており、用紙Ｐはこのニップ部を通過する際に中間転写ベルト１４からトナー像が転写される。

そして、転写部２２の上方且つ搬送方向下流側には定着ユニット２８が配設されている。この定着ユニット２８には、高温になるヒートローラ２８Ａと、このヒートローラ２８Ａに圧接されたバックアップローラ２８Ｂが配設されており、用紙Ｐが、ヒートローラ２８Ａとバックアップローラ２８Ｂとのニップ部を通過する際に、トナーが溶融、凝固して用紙Ｐに定着される。そして、用紙Ｐは、定着ユニット２８の搬送方向下流側に配置された排紙ローラ２９によって排紙される。

ここで、感光体１３Ｃ、１３Ｍ、１３Ｙ、１３Ｋが、中間転写ベルト１４にトナー像を重ね合せるプリント部３０について説明する。なお、シアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの各色を区別する際には、符号の後にＣ、Ｍ、Ｙ、Ｋを付加して説明するが、各色を区別する必要がない場合は、符号の後のＣ、Ｍ、Ｙ、Ｋは省略する。

図２に示すように、中間転写ベルト１４は、上述したベルト搬送ローラ２４Ａと、ベルト搬送ローラ２４Ａの下方に配設されたベルト搬送ローラ２４Ｂと、ベルト搬送ローラ２４Ｂの斜め上方且つ用紙搬送路の反対側に配設されたベルト搬送ローラ２４Ｃに巻き掛けられている。

中間転写ベルト１４のベルト搬送ローラ２４Ｂとベルト搬送ローラ２４Ｃとの間の斜め下方を向いた面が感光体１３Ｃ、１３Ｍ、１３Ｙ、１３Ｋからトナー像を転写される転写面１４Ａとなっている。この転写面１４Ａに面して、現像ユニット１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙ、１２Ｋと、感光体１３Ｃ、１３Ｍ、１３Ｙ、１３Ｋが並列して配置されており、感光体１３Ｃ、１３Ｍ、１３Ｙ、１３Ｋが転写面１４Ａに当接している。また、転写ローラ３２Ｃ、３２Ｍ、３２Ｙ、３２Ｋが、転写面１４Ａを介して感光体１３Ｃ、１３Ｍ、１３Ｙ、１３Ｋに圧接されている。

なお、転写面１４Ａの感光体１３Ｋより下流側には、中間転写ベルト１４に転写されたトナーの濃度検出等を行うセンサ１５が配設されている。

図３に示すように、感光体１３の感光面１３Ａには、回転方向に順に、中間転写ベルト１４、ブラシローラ３４、帯電ローラ３６、現像ローラ３８が当接している。現像ローラ３８は、感光体１３の回転方向と同じ方向に回転している。即ち、現像ローラ３８は、感光体１３との対向部においては感光体１３に対して逆回転している。これによって、現像ローラ３８から感光体１３への転写効率が高められている。また、帯電ローラ３６と現像ローラ３８との間には、感光面１３Ａをライン露光するＬＥＤアレイヘッド４０が配置されている。

ここで、現像ローラ３８を備えた現像ユニット１２について説明する。

図３に示すように、現像ユニット１２は、非磁性トナー及び磁性キャリアからなる二成分現像剤が収容されたハウジング５０を備えている。ハウジング５０の感光体１３に対向する位置には開口部５２が形成されており、開口部５２から現像剤を担持する現像ローラ３８の一部が露出している。

図４に示すように、現像ローラ３８は、複数の磁極が周方向に交互に着磁されたマグネットロール７０と、このマグネットロール７０の周りを回転する非磁性体の現像スリーブ７２からなる。現像スリーブ７２には、図示しない駆動モータから回転力が伝達され、矢線方向に回転駆動するようになっている。

マグネットロール７０は、Ｎ極性の磁極Ｎ１、Ｎ２及びＳ極性の磁極Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３の合計５つの磁極を有する。即ち、感光体１３の現像領域に対向する位置には現像極Ｎ１が配置されており、この現像極Ｎ１の現像ローラ３８の回転方向上流側には、現像スリーブ７２表面の現像剤層の厚さを規制するトリマーバー６２に対向してトリミング極Ｎ２が配置されている。また、現像極Ｎ１よりも下流側でトリミング極Ｎ２よりも上流側には、上流側反発磁極Ｓ２および下流側反発磁極Ｓ３が配置されており、現像極Ｎ１とトリミング極Ｎ２との間には搬送極Ｓ１が配置されている。

現像ローラ３８の背面側には、現像剤を撹拌搬送する一対の撹拌搬送オーガー５８、６０が配設されている。撹拌搬送オーガー５８、６０は、互いに相反する方向に回転する撹拌部材を兼用したスクリュー部材で構成されており、図示しないトナーカートリッジから補給されるトナーを搬送すると共に、互いに逆方向に現像剤を搬送循環させて、トナーとキャリアとを十分に撹拌混合する。これにより、トナーとキャリアは摩擦帯電がなされて均一に混合され、二成分現像剤として現像スリーブ７２に供給される。

この現像剤に混合されているキャリアは磁性を有するので、現像剤は下流側反発磁極Ｓ３（Ｓ極）とトリミング極Ｎ２（Ｎ極）との間に発生する磁界によって引き寄せられ、現像スリーブ７２の周面上に層状に付着して現像剤層７８を形成する。現像スリーブ７２の表面に付着した現像剤は、トリマーバー６２によって所定の層厚に規制され、現像領域に搬送される。このとき、現像極Ｎ１（Ｎ極）の磁力によって、現像剤中のキャリアは現像スリーブ７２の表面に引き付けられ、現像スリーブ７２と感光体１３の間でトナーが周りに付着した磁気ブラシが形成される。そして、非磁性のトナーのみが感光体１３側に移動して、感光体１３の表面に形成されている静電潜像を現像する。一方、トナーが使用されたあとの現像剤（主としてキャリア）は、現像極Ｎ１（Ｎ極）と上流側反発極Ｓ２（Ｓ極）との間の磁界によって、現像スリーブ７２の表面に付着したまま搬送されて、ハウジング５０内に回収される。

ハウジング５０には、長方形状で現像ローラ３８とほぼ同じ幅を有するシート材７４の一端が接続されている。シート材７４は、ポリエチレンテレフタレート、ポリウレタン等の高分子フィルムで形成されている。なお、シート材７４としてウレタンゴム等のゴムシートを用いてもよい。

シート材７４の他端の上面（現像ローラ３８と対向する面と反対側の面）には、磁性体７６が接着剤を用いて取り付けられている。磁性体７６は、シート材７４とほぼ同じ幅を有しており、現像ローラ３８のマグネットロール７０の磁力によって、シート材７４の他端は幅方向全域に渡って現像ローラ３８の現像スリーブ７２に着磁している。このとき、現像スリーブ７２の表面には、現像剤が付着して現像剤層７８が形成されているので、シート材７４の他端は、この現像剤層７８に密着した状態となる。

なお、本実施形態では、シート材７４の他端の上面に磁性体７６を設置したが、磁性体７６はシート材７４に含有させてもよく、また、磁性体をシート材７４の他端の上面に磁性を持つ材料を塗布してもよい。いずれの場合にも、シート材７４の他端に磁力を持たせることができ、且つ、現像剤層７８に直接磁性体７６が接触しなければ、磁性体７６の取り付け方法は限定されない。また、接着剤に替えて、両面テープを用いて磁性体７６をシート材７４の他端に取り付けてもよい。

シート材７４の一端をハウジング５０に取り付けて、他端をマグネットロール７０の搬送極Ｓ１よりも現像スリーブ７２の回転方向下流側、すなわち、搬送極Ｓ１と現像極Ｎ１の間に取り付ける。このように、現像スリーブ７２上に現像剤が付着する際、トナークラウドが発生しやすいマグネットロール７０のトリミング極Ｎ２と搬送極Ｓ１をシール部材で覆うことで、トナークラウドがハウジングの外側に飛び散るのを確実に防止する。また、シート材７４を現像ローラ３８とほぼ同じ幅とすることで、現像スリーブ７２の両端部の現像剤が付着しない領域が、シート材７４によってカバーされるので、現像スリーブ７２の両端部からトナークラウドが発生するのも防止される。

なお、本実施形態では、シート材７４の他端をマグネットロール７０のトリミング極Ｎ２と搬送極Ｓ１の間に取り付ける構成としたが、ハウジング５０（開口部５２）と現像スリーブ７２で形成される隙間を防ぐことができれば、シート材７４の他端の取り付け位置は、特に上記位置に限定されない。感光体１３と現像スリーブ７２の対向する位置には、現像剤によって磁気ブラシが形成されており、これによって、感光体１３と現像スリーブ７２の対向する位置はシールされている。そこで、シート材７４の他端をできるだけこの対向部近傍に取り付ければ、より確実にトナークラウドの発生が防止できる。

また、本実施形態のマグネットロール７０は、Ｓ１、Ｎ２、Ｓ２、Ｎ２、Ｎ３の５極構成のものを用いたが、この極構成以外のマグネットロールの場合は、シート材７４の他端を現像極になるべく近い位置に取り付ける。

シート材７４の厚みは１０〜１００μｍで形成される。シート材７４の厚みが１０μｍより小さいと、シート材７４の端部を現像スリーブ７２の現像剤層７８に密着させたとき、現像スリーブ７２が回転するときの摩擦によってシート材７４の他端が磨耗することが考えられる。また、シート材７４が１００μｍより厚い場合には、シート材７４の柔軟度が低くなり、ハウジング５０の形状によってはシート材７４の端部を小さな隙間に配置する必要が生じた場合に、配置するのが困難となる。従って、シート材７４の厚みを１０〜１００μｍとすることで、ハウジング５０の形状に合わせてシート材７４を取り付けることができる。

次に、本発明の実施形態の作用について説明する。

ハウジング５０には現像剤が収納されており、ハウジング５０内に設けられたマグネットロール７０の周りを回転する現像スリーブ７２によって現像剤が担持され、感光体１３に現像剤が供給される。そして、シート材７４の一方の端部はハウジング５０に取り付けられ、磁性体７６が設けられた他端は現像スリーブ７２に密着し、ハウジング５０（開口部５２）と現像スリーブ７２で形成される隙間がシールされる。

現像スリーブ７２に担持された現像剤が感光体１３に供給される際に発生するトナークラウドが、ハウジング５０（開口部５２）と現像スリーブ７２で形成される隙間をシート材７４でシールすることによって、ハウジング５０の外側に飛び散るのを防止できる。これにより、トナークラウドが感光体１３や記録用紙上に付着するのを防ぐことができるので、画像品質の劣化を招くことがなく、トナークラウドが現像装置の外部へ流出してプリンタ１０内を汚染してしまうということも防止できる。

このように、磁性体７６が設けられたシート材７４を用いるだけで、ハウジング５０の（開口部５２）と現像スリーブ７２で形成される隙間がシールされる。従って、部品点数が少なく簡単な構成で、トナークラウドがハウジング５０の外部へ漏出するのを防止できる。

また、シート材７４の他端に磁性体７６を設けることで、マグネットロール７０の磁力と現像スリーブ７２の回転による摩擦力によって、シート材７４の他端は現像スリーブ７２上の現像剤に密着しながら位置決めされる。このように、磁性体７６を用いることで現像スリーブ７２に低圧力でシート材７４の他端を現像スリーブ７２上の現像剤に密着させることができるので、現像スリーブ７２とシート材７４の他端の密着力が強すぎて、現像スリーブ７２上のトナーを潰してしまうことがなく、また、シート材７４の他端と現像スリーブ７２上に必要以上の隙間が形成されて、トナークラウドがハウジング５０の外側へ漏れてしまうこともない。

なお、本実施形態では、シート材７４の一方の端部に磁性体７６を設け、現像ローラ３８のマグネットロール７０の磁力によってシート材７４の一方の端部を現像スリーブ７２の表面に形成された現像剤層７８に密着させる構成としたが、シート材７４を現像スリーブ７２の表面のシート材７４の一方の端部を取り付ける位置が、ハウジング５０のシート材７４の他端を取り付ける位置よりも下方にある場合は、シート材７４の一方の端部に磁性体に替えて所定の重量の錘を取り付けてもよい。これによって、シート材７４の一方の端部を、現像スリーブ７２の表面に重力によって密着させることができる。

また、本実施形態では、磁性のキャリアと非磁性のトナーとからなる二成分現像剤を用いて説明したが、磁性トナーだけの一成分現像剤を用いた場合にも、本発明を適用することで、トナークラウドの発生を防止することができる。

本発明の実施形態に係る画像形成装置の概略構成図である。 本発明の実施形態に係る画像形成装置のプリント部の概略構成を示す断面図である。 本発明の実施形態に係る画像形成装置のプリント部の構成を拡大して示す断面図である。 本発明の実施形態に係る画像形成装置の現像スリーブ上の現像剤層をシールした状態を示す断面図である。 従来の画像形成装置を示す説明図である。

符号の説明

１０ 画像形成装置
３８ 現像ローラ
５０ ハウジング
７０ マグネットロール
７２ 現像スリーブ（スリーブ）
７４ シート材（シール部材）
７６ 磁性体（密着手段）

Claims (5)

1. 現像剤を収納するハウジングと、
   前記ハウジングに設けられ、複数の磁極が周方向に着磁されたマグネットロールと、該マグネットロールの周りを回転し、前記現像剤を担持して像担持体に該現像剤を供給するスリーブと、を有する現像ローラと、
   一方の端部が前記ハウジングに取り付けられ、他方の自由端部には現像時に重力によって前記現像剤を担持したスリーブに密着する密着手段が設けられたシール部材と、
   前記ハウジングに配置されると共に、前記スリーブに担持される前記現像剤の厚さを規制する層厚規制部材と、を備え、
   前記マグネットロールは、前記像担持体と対向する現像極と、前記層厚規制部材と対向するトリミング極と、該現像極と該トリミング極との間に位置する搬送極とを有し、前記シール部材の他方の自由端部が、前記現像極と前記搬送極との間に位置することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記密着手段は、前記マグネットロールの磁力によって前記現像剤を担持したスリーブに密着する磁性体を有することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記磁性体は、前記シール部材の前記スリーブと接触しない面に設けられることを特徴
   とする請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記シール部材は、厚み１０〜１００μｍの長方形状の薄板であることを特徴とする請
   求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
5. 前記シール部材は、高分子フィルム又はゴムシートからなることを特徴とする請求項１
   〜請求項４のいずれか１項に記載の画像形成装置。

Images