JP5177191B2

JP5177191B2 - 現像装置

Info

Publication number: JP5177191B2
Application number: JP2010199320A
Authority: JP
Inventors: 奈緒板橋
Original assignee: Brother Industries Ltd
Current assignee: Brother Industries Ltd
Priority date: 2010-09-06
Filing date: 2010-09-06
Publication date: 2013-04-03
Anticipated expiration: 2030-09-06
Also published as: JP2012058346A; US20120057897A1; US8660460B2

Description

本発明は、現像剤担持体と、現像剤担持体両端部に対応して配設されるシール部材とを備えた現像装置に関する。

従来、現像装置として、現像剤担持体の両端部周面と摺接するシール部材を備えたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。具体的に、この技術では、シール部材は、ウレタンスポンジにテフロン（登録商標）フェルト製の摺動部材を貼り付けた構造を有しており、このテフロン（登録商標）フェルトが現像剤担持体の両端部周面と摺接するようになっている。

特開２００１−５２８７号公報

しかしながら、上述した技術では、現像剤担持体が回転することによって、現像剤担持体とシール部材の摺接部分で摩擦熱が発生し、高温化する。そのため、この温度が現像剤の融点を超え、現像剤が融解してしまうことがあった。そして、現像剤担持体の回転が停止した後には、融解した現像剤が凝固するため、この凝固した現像剤によって現像剤担持体の表面が削れるという問題があった。

そこで、本発明は、現像剤担持体とシール部材の摩擦を低減し、かつ、摩擦熱による温度上昇を抑制することができるシール部材を備えた現像装置を提供することを目的とする。

前記した目的を達成するため、本発明の現像装置は、現像剤を担持して回転する現像剤担持体と、前記現像剤担持体を回転可能に支持する現像フレームと、前記現像フレームと前記現像剤担持体の回転軸方向両端部との間に配置されるシール部材とを備えた現像装置であって、前記シール部材は、基体と、基体上に設けられ、前記現像剤担持体に摺接し、経糸同士と緯糸同士の間にそれぞれ隙間を有するメッシュ状の織物部材とを備え、前記経糸と前記緯糸とは、互いに重なる部分で固着されていることを特徴とする。

このように構成された現像装置によれば、シール部材の現像剤担持体と摺接する面が隙間を有するメッシュ状の織物部材で構成されており、現像剤担持体とシール部材の接触面積が小さいため、摩擦熱を低減することができる。また、メッシュ状の織物部材は通気性が良いため、現像剤担持体とシール部材の間で生じた摩擦熱による温度上昇を抑制することができる。

本発明によれば、現像剤担持体とシール部材の摩擦を低減し、かつ、摩擦熱による温度上昇を抑制することができる。

本発明の一実施形態に係る現像カートリッジを備えたレーザプリンタを示す側断面図である。現像カートリッジを示す側断面図である。現像カートリッジからサイドカバーや現像ローラを取り外した状態を示す斜視図である。現像剤カートリッジ左側のシール部材周辺を示す断面図である。シール部材の斜視図（ａ）と、織物部材表面の拡大図（ｂ）である。変形例におけるシール部材の断面図である。現像ローラの回転時間とシール部材と摺接する現像ローラ周面の温度上昇の関係を示したグラフである。

次に、本発明の一実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下の説明においては、まず、本発明の現像装置が装着されて用いられるレーザプリンタ１（画像形成装置）の全体構成を簡単に説明した後、本発明の特徴部分の詳細を説明することにする。

また、以下の説明においては、レーザプリンタ１の使用時におけるユーザを基準にした方向で説明することにする。すなわち、図１においては、右側を「手前側」とし、左側を「奥側」とし、紙面垂直方向のうち奥側を「右側」とし、紙面垂直方向のうち手前側を「左側」とする。また、紙面に向かって上下方向を「上下方向」とする。

＜レーザプリンタの全体構成＞
レーザプリンタ１は、図１に示すように、本体ケーシング２内に用紙３を給紙するための給紙部４や、用紙３に画像を形成するための画像形成部５などを備えている。

給紙部４は、本体ケーシング２内の下部に着脱可能に装着される給紙トレイ６と、給紙トレイ６内に設けられた用紙押圧板７と、用紙３の搬送などを行う各種ローラ１１とを備えている。給紙トレイ６内に収容された用紙３は、用紙押圧板７によって上方に寄せられ、各種ローラ１１によって画像形成部５に搬送される。

画像形成部５は、スキャナユニット１６、プロセスカートリッジ１７、定着部１８などを備えている。

スキャナユニット１６は、本体ケーシング２内の上部に設けられ、画像データに基づくレーザ光が、ポリゴンミラー１９、レンズ２０，２１、反射鏡２２，２３，２４などを通って（２点鎖線参照）、感光ドラム２７の表面上に高速走査にて照射される。

プロセスカートリッジ１７は、本体ケーシング２の手前側に設けられたフロントカバー２Ａを開くことで、本体ケーシング２に対して着脱自在に装着される構造となっている。そして、このプロセスカートリッジ１７は、現像装置の一例としての現像カートリッジ２８と、ドラムユニット３９とで主に構成されている。

現像カートリッジ２８は、ドラムユニット３９に装着された状態で、本体ケーシング２に対して着脱自在となっている。なお、現像カートリッジ２８は、本体ケーシング２に固定されたドラムユニット３９に対して着脱自在に構成されていてもよい。

現像カートリッジ２８は、図２に示すように、現像フレーム５０、現像ローラ３１（現像剤担持体）、層厚規制ブレード３２および供給ローラ３３を備え、現像フレーム５０にはトナー収容室３４が形成されている。

この現像カートリッジ２８では、トナー収容室３４内の現像剤の一例としてのトナーが、アジテータ３４Ａで撹拌された後、供給ローラ３３により現像ローラ３１に供給され、このとき、供給ローラ３３と現像ローラ３１との間で正に摩擦帯電される。現像ローラ３１上に供給されたトナーは、現像ローラ３１の回転に伴って、層厚規制ブレード３２と現像ローラ３１との間に進入し、さらに摩擦帯電されつつ、一定の厚さの薄層として現像ローラ３１上に担持される。

ドラムユニット３９は、感光ドラム２７、スコロトロン型帯電器２９および転写ローラ３０を主に備えている。そして、このドラムユニット３９内において、感光ドラム２７の表面は、スコロトロン型帯電器２９により一様に正帯電された後、スキャナユニット１６からのレーザ光の高速走査により露光される。これにより、露光された部分の電位が下がって、画像データに基づく静電潜像が形成される。

次いで、現像ローラ３１の回転により、現像ローラ３１の表面に担持されている正帯電されたトナーが、感光ドラム２７の表面上に形成された静電潜像に供給されて、感光ドラム２７の表面上にトナー像が形成される。その後、感光ドラム２７と転写ローラ３０の間で用紙３が搬送されることで、感光ドラム２７の表面に担持されているトナー像が用紙３上に転写される。

図１に示すように、定着部１８は、加熱ローラ４１と、加熱ローラ４１を加圧する加圧ローラ４２とを備えている。そして、定着部１８では、用紙３上に転写されたトナーを、用紙３が加熱ローラ４１と加圧ローラ４２との間を通過する間に熱定着させている。なお、定着部１８で熱定着された用紙３は、定着部１８の下流側に配設される排紙ローラ４５に搬送され、この排紙ローラ４５から排紙トレイ４６上に送り出される。

＜現像カートリッジの詳細構造＞
次に、現像カートリッジ２８の構造の詳細について説明する。
図３に示すように、現像フレーム５０は、後側（図３における手前側）の側壁に開口５１が形成されており、現像ローラ３１がこの開口５１を塞ぐような形で取り付けられる。開口５１の下縁にはフィルム３５が設けられ、開口５１の左右両側の縁には、後述するシール部材１００が設けられている。また、開口５１の上縁には、層厚規制ブレード３２が左右に延びるように設けられている。

図４に示すように、シール部材１００は、現像ローラ３１の外周形状に倣った形で配置され、現像ローラ３１と摺接している。そして、フィルム３５は、現像ローラ３１の下部と摺接し、層厚規制ブレード３２は、現像ローラ３１の上部に摺接している。このように、現像ローラ３１の周囲から、現像フレーム５０内のトナーが漏れるのを防止するため、現像ローラ３１は、上下左右の四方で、層厚規制ブレード３２、フィルム３５およびシール部材１００と密着している。

シール部材１００は、図５（ａ）に示すように、一対の基体１１０と、一対の基体１１０を繋ぐようにして基体１１０の上面に接着剤等で貼り付けられる一枚の織物部材１２０とから構成されている。

基体１１０は、発砲ウレタン（ポロン）等から略矩形状に形成され、織物部材１２０が現像ローラ３１に密着するように高いクッション性を有している。一対の基体１１０は、現像フレーム５０の現像ローラ３１の両端部周面と対向する位置に、互いに所定の間隔を空けた状態で、現像ローラ３１の回転軸方向に並べて配置されている（図３参照）。これにより、織物部材１２０の下に、織物部材１２０に浸入したトナーを逃がすための溝が形成される。

織物部材１２０は、シート状に形成されたメッシュ状の織物であり、図５（ｂ）に示すように、経糸１２１と緯糸１２２が、隣接する経糸１２１同士と、隣接する緯糸１２２同士の間にそれぞれ隙間を有して織られている。ここで、経糸１２１と緯糸１２２の織り方は、平織り、綾織り等、特に限定されない。本実施形態では一例として、織物部材１２０は、綾織りと呼ばれる、経糸１２１が、隣り合う２本の緯糸１２２を乗り越えた後、１本の緯糸１２２の下をくぐるように構成される織り方によって織られている。このように織られた織物部材１２０は、経糸１２１が、緯糸１２２を乗り越える部分で現像ローラ３１側へ突出している。そして、この突出する経糸１２１は、現像ローラ３１の回転方向の上流側から下流側へ行くにつれて、現像ローラ３１の回転軸方向内側に位置するように傾斜状に並んでおり、この傾斜は、現像ローラ３１の回転方向に対して４５°以下の角度をなすように設けられている（図５（ｂ）のハッチングを付した経糸１２１を参照）。

また、経糸１２１と緯糸１２２は、現像ローラ３１との摩擦によって織り目がずれたり、端縁の糸が解れたりするのを防ぐ程度に、それぞれが交差する部分で溶着等により固着されている。そして、この織物部材１２０の現像ローラ３１と摺接する面には、現像ローラ３１と織物部材１２０の摩擦を低減できるように、潤滑剤が塗布されているのが望ましい。

以上によれば、本実施形態において以下のような作用効果を得ることができる。
シール部材１００を、基体１１０と、現像ローラ３１の周面と摺接するメッシュ状の織物部材１２０で構成することで、隙間を有しないシール部材を用いる場合に比べ、現像ローラ３１の周面と織物部材１２０の接触面積が小さくなり、摩擦が低減される。また、メッシュ状の織物部材１２０は、通気性が良いため、現像ローラ３１と織物部材１２０の摺接部分で摩擦熱が発生しても、温度上昇を抑制することができる。

また、一対の基体１１０を間隔をあけて配置することによって、シール部材１００にトナーが入り込んでも、一対の基体１１０の間に落ちるため、トナーが外部へ漏れるのを防ぐことができる。

突出する糸の傾斜角度を回転方向に対して４５°以下になるように綾織りで織られたメッシュ状の織物部材１２０を用いることで、トナーが織物部材１２０へ浸入しても、トナー収容室３４側へ戻すことができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前記実施形態に限定されるものではない。具体的な構成については、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更が可能である。

前記実施形態では、織物部材１２０は基体１１０の上に一層だけ設けられていたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、織物部材１２０は複数層設けられていてもよい。このように、メッシュ状の織物部材１２０を複数層設けることによって、基体１１０上に隙間が多く設けられるため、より通気性がよくなり、温度上昇を抑制することができる。

また、前記実施形態では、一つのシール部材に対して一対の基体１１０が間隔をあけて設けられていたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、軸方向の略中央部に、現像ローラ３１の周方向に沿って延びる凹部を有した一つの基体であってもよい。

また、前記実施形態では、織物部材１２０は、経糸１２１が、隣り合う２本の緯糸１２２を乗り越えた後、１本の緯糸１２２の下をくぐるように構成されていたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、経糸１２１が、隣り合う３本以上の緯糸１２２を乗り越えた後に、１本の緯糸１２２の下をくぐるように構成されていてもよい。

また、前記実施形態では、織物部材１２０は綾織りによって構成されていたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、経糸１２１と緯糸１２２を交互に浮き沈みさせて織られる平織りで織られていてもよい。

また、前記実施形態では、織物部材１２０は、径の同じ経糸１２１と緯糸１２２によって構成されていたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、経糸が径の異なる複数種類の経糸から構成されていてもよい。

例えば、織物部材１３０は、図６に示すように、経糸１３１Ａを用いて構成され、現像ローラ３１の回転軸方向内側に配置される第１領域１３０Ａと、経糸１３１Ａよりも径の小さい経糸１３１Ｂを用いて構成され、第１領域１３０Ａよりも現像ローラ３１の回転軸方向外側に配置される第２領域１３０Ｂとを有している。

このように、織物部材１３０の内側部分と外側部分で経糸の径を変えることによって、内側の第１領域１３０Ａでは、浸入したトナーを内側（トナー収容室３４側）へ戻しやすくし、外側の織り目が密な第２領域１３０Ｂでは、第１領域１３０Ａで内側に戻らなかったトナーが外部へ漏れるのを防ぐことができる。

また、前記実施形態では、レーザプリンタ１に本発明を適用したが、本発明はこれに限定されず、その他の画像形成装置、例えば複写機や複合機などに本発明を適用してもよい。

次に、本発明のシール部材と摺接する現像ローラ周面の温度を確認した実験について説明する。

１．現像ローラ周面の温度測定方法
以下の条件で、経過時間毎に、現像ローラ周面のシール部材と接触する領域の温度を測定した。
（１）現像ローラ回転速度：２０ｐｐｍ相当
（２）温度計：レーザ温度計（ＥＭＩＳＳＩＯＮＴＨＥＲＭＯＭＥＴＥＲ５３０−０３，ＹＯＫＯＧＡＷＡ製）

２．各実施例および各比較例の条件
各実施例および比較例の条件は、以下に説明する通りとした。
［実施例１］
織物部材として、以下の特徴をもつ材料を用いた。
材質ポリエステル
線径３３μｍ
隙間サイズ１０μｍ

［実施例２］
織物部材として、以下の特徴をもつ材料を用いた。
材質ポリエステル
線径３５μｍ
隙間サイズ２０μｍ

［実施例３］
織物部材として、以下の特徴をもつ材料を用いた。
材質ナイロン
線径５５μｍ
隙間サイズ７２μｍ

［比較例１］
実施例１〜３と比較するために、テフロン（登録商標）で構成されたフェルト製のシール部材として用いた。

また、シール部材が無い状態での参考温度として、現像ローラ周面のうち長手方向中央部の温度を測定した。

３．結果
実施例１〜３および比較例１における測定結果が図７である。
実施例１〜３では、シール部材と摺接していない部分を測定した中央部温度に比べると、温度上昇が大きかったが、比較例１のようにフェルト製のシール部材を用いた場合と比較すると、各実施例において温度上昇は小さいことが確認された。

また、実施例１〜３でそれぞれ比較すると、隙間サイズの最も小さい実施例１で温度上昇が最も大きく、隙間サイズの最も大きい実施例３で温度上昇が最も小さかった。

また、実施例１〜３において、各シール部材が設けられている現像ローラと現像フレームの間からトナー漏れがないことも確認された。

１レーザプリンタ
２８現像カートリッジ
３１現像ローラ
５０現像フレーム
１００シール部材
１１０基体
１２０織物部材
１２１経糸
１２２緯糸

Claims

現像剤を担持して回転する現像剤担持体と、
前記現像剤担持体を回転可能に支持する現像フレームと、
前記現像フレームと前記現像剤担持体の回転軸方向両端部との間に配置されるシール部材とを備えた現像装置であって、
前記シール部材は、基体と、前記基体上に設けられ、前記現像剤担持体に摺接し、隣接する経糸同士と隣接する緯糸同士の間にそれぞれ隙間を有するメッシュ状の織物部材とを備え、
前記経糸と前記緯糸とは、互いに重なる部分で固着されていることを特徴とする現像装置。
前記メッシュ状の織物部材は、複数層設けられていることを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
前記メッシュ状の織物部材は、前記現像剤担持体の回転軸方向内側に配置された第１領域と、前記第１領域よりも前記現像剤担持体の回転軸方向外側に配置され、第１領域の経糸よりも径の小さい経糸を用いて構成された第２領域とを有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の現像装置。
前記シール部材は、前記メッシュ状の織物部材の下に溝を有していることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の現像装置。
前記溝は、前記現像剤担持体の周方向に沿って延びていることを特徴とする請求項４に記載の現像装置。
前記メッシュ状の織物部材の前記現像剤担持体と摺接する面には、潤滑剤が塗布されていることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の現像装置。
前記メッシュ状の織物部材における前記現像剤担持体側に突出する糸が、前記現像剤担持体の回転方向における上流側から下流側に行くにつれて、前記現像剤担持体の回転軸方向内側に位置するように傾斜状に並んでいることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の現像装置。
前記突出する糸が、前記現像剤担持体の回転方向に対して４５°以下の角度をなすように傾斜状に並んでいることを特徴とする請求項７に記載の現像装置。
前記メッシュ状の織物部材は、前記突出する糸が、隣り合う２本以上の前記緯糸を乗り越える前記経糸により構成されていることを特徴とする請求項７または請求項８に記載の現像装置。