JP6452358B2 - 現像装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、複写機あるいはプリンタ等とされる電子写真方式或いは静電記録方式を用いる現像装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置に関する。

従来、プリンタ、複写機等の電子写真装置における潜像の現像方式として、像担持体（以下、感光ドラム）と現像剤担持体（以下、現像ローラ）が接触した状態で現像を行う接触現像方式がある。本方式は高画質な画像出力が可能であるため、本方式に基づく画像形成装置が多々提案されている。

このような、接触現像方式においては、現像ローラに対して、感光ドラムと、規制部材（以下、現像ブレード）とが接触して回転する構成がある。この構成で、例えば、組立工程や初めて使用する状況において、現像剤（以下、トナー）が現像ローラにコートされていない状態で現像ローラが回転する場合がある。現像ローラを回転させると、互いが摺擦することにより、現像ローラ表面や、現像ブレード表面、感光ドラム表面に摺擦傷がついてしまい、画像品質に影響が生じる可能性がある。このような課題に対して、特許文献１のように、予め現像ローラ表面に潤滑剤を担持させておく構成が提案されている。

しかしながら、現像容器内のトナー漏れを防止する目的で、現像ローラ端部に端部シールを接触させている構成においてはまだ課題が残る。それは、端部シールが接触する現像ローラ上では、トナーや潤滑剤がコートされないことである。このため、現像ローラに端部シールや感光ドラムが摺動することにより、現像ローラの表面に亀裂や傷が入り、亀裂や傷を介してトナーが外部へ漏れてしまう恐れがある。

特開２００４−２６４４２８号公報 特開２００５−１８１７１３号公報

このようなことに対して、特許文献２のように、予め端部シールに潤滑剤を塗布する手段が提案されている。しかし、端部シールから現像ローラ、現像ローラから感光ドラムへと潤滑剤が搬送され、現像ローラ上に残留する潤滑剤がなくなり、もしくは非常に少ない状態となってしまう。このような状態においては、上記と同じように、現像ローラに対して端部シールや感光ドラムが摺動することにより、現像ローラの表面に亀裂が入る可能性が生じる。特に、長寿命化が要求されている近年においては、現像ローラ上に残留する潤滑剤が少なくなる可能性が増大する。

よって、本発明は、現像剤担持体の表面に亀裂や傷が生じ、亀裂や傷を介してトナーが外部へ漏れることを低減する現像装置等を提供することを目的とする。

そこで、本発明は、像担持体と接触するように配置され、現像剤を搬送するための現像剤担持体と、前記現像剤を収容する現像容器と、前記現像剤担持体と接触して前記現像剤担持体の長手方向の端部と前記現像容器との間から現像剤が漏れるのを防止するための端部シールと、を有し、前記現像剤担持体が回転した際に、前記像担持体と前記端部シールとに接する前記現像剤担持体の表面には、前記現像剤と逆極性の潤滑剤があり、且つ、
前記現像剤担持体の長手方向上において、前記像担持体の長手方向の端部に対応する位置から内側に、前記現像剤担持体の表面にも前記潤滑剤がある現像装置を提供するものであり、
前記現像剤担持体の端部、前記端部シールの外側の端部、および、前記像担持体の端部の、前記現像剤担持体の長手方向上における位置関係が、外側から、前記現像剤担持体の端部、前記端部シールの外側の端部、前記像担持体の端部の順になる。

また、プロセスカートリッジや画像形成装置を提供するものである。

以上説明したように、現像剤担持体表面に現像剤と逆極性の潤滑剤があることにより長期にわたって潤滑剤が現像剤担持体の表面に残留し、潤滑効果が持続されることで、現像剤担持体の表面に亀裂や傷が生じ、亀裂や傷を介してトナーが外部へ漏れることを低減する。

実施例１に記載の画像形成装置の概略断面図 実施例１に記載の現像装置の概略断面図 実施例１に記載の現像ローラ長手端部周りの概略断面図 実施例１に記載の現像ローラ周りの潤滑剤塗布領域の一例図 実施例１に記載の現像ローラ周りの潤滑剤塗布領域のその他例図 実施例１に記載の現像ローラ周りの潤滑剤塗布領域のその他例図 実施例１に記載の長手電位関係の一例図 実施例２に記載の長手電位関係の一例図 実施例３に記載の長手端部の位置関係の一例図 実施例３に記載の長手端部の位置関係の他例図

（実施例１）
以下に図面を参照して、この発明の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状それらの相対配置などは、発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるべきものであり、この発明の範囲を以下の実施の形態に限定する趣旨のものではない。

＜画像形成プロセス＞
本実施例の画像形成装置の構成を図１に示す。

矢印Ｒ１方向に１００ｍｍ／ｓｅｃで回転している像担持体である感光ドラム１の表面上を、帯電手段である帯電ローラ２で所定電位に帯電する。露光位置Ａにおいて、画像信号に応じて露光装置３から発信されたレーザービームが、反射ミラー４を介して感光ドラム１上に静電潜像を形成する。形成した静電潜像を現像位置Ｃにおいて現像装置５で現像し、トナー像を形成する。感光ドラム１上に形成されたトナー像は、感光ドラム１と転写ローラ６の対向する転写位置Ｂにて転写材Ｐに転写する。トナー像を転写された紙などの転写材Ｐは定着器１５に送られる。定着器１５は転写材Ｐ上のトナー像を加圧及び加熱して転写材Ｐに定着し、最終画像とする。

転写位置Ｂに対して感光ドラムの移動方向下流にはクリーニング装置９が設置されている。付属のブレードが感光ドラム１上のトナーを掻き落とせるように感光ドラムと接触して配置されている。

本実施例のトナーは負帯電性トナーを使用し、露光部にトナー像を形成するいわゆる反転現像を行っている。当然、これに限定されるものではなく、正帯電性トナーでもよい。

本実施例では、像担持体である感光ドラムを有するプロセスカートリッジを用い、画像形成装置の装置本体に着脱可能な構成について説明している。しかし、これに限定されず、感光ドラムとは別のユニットとして現像手段を現像装置として着脱可能に構成してもよい。

本実施例では、プロセスカートリッジは、感光ドラム１と帯電手段である帯電ローラ２と、現像容器と現像ローラを有する現像装置５と、クリーニングブレードと廃トナー収容部を有するクリーニング装置とを一体的に備えている（図１）。

＜現像プロセス＞
図２を用いて現像プロセスを説明する。現像容器２１内に収容されたトナーは、現像剤供給部材である供給ローラ２４から、現像剤担持体である現像ローラ２５表面に供給される。現像ローラ２５表面に付着したトナーは、現像ローラ２５の回転によってトナー量規制位置Ｅに搬送され、規制部材である規制ブレード２７によって適正なトナー量（現像剤量又はトナー層の厚み）に制御される。現像ローラ２５表面にコートされたトナーは、現像位置Ｃにて感光ドラム表面に形成された静電潜像に現像される。現像されずに現像ローラ２５表面に残ったトナーは、再び供給位置Ｄに戻る。

＜現像装置＞
現像装置５について図２を用いて詳細に説明する。

現像装置５は、トナーを収納する現像容器２１、現像容器２１の開口部に配設された現像ローラ２５、及び現像剤規制部材２７、現像ローラ２５と接触するように設けられた供給ローラ２４からなる。

現像ローラ２５は、現像動作中は感光ドラム１と接触した状態で回転する。

現像ローラ２５は、φ８（ｍｍ）の導電性芯金と、その周囲に形成したシリコンゴムを基層とした導電性弾性層からなる。表層にはアクリル・ウレタン系ゴム層がコートされている。現像ローラ２５の外径はφ１３（ｍｍ）である。現像動作中において、現像ローラ２５は、前述の現像位置Ｃで感光ドラム１に接触し、矢印Ｒ２方向に回転駆動できるように現像容器２１に支持されている。

供給ローラ２４は、φ６（ｍｍ）の導電性芯金と、その周囲に形成した柔らかい連続気泡体からなるウレタンスポンジ層から構成される。供給ローラ２４の外径はφ１５（ｍｍ）である。供給ローラは連続気泡体のウレタンスポンジを用いることで、そのスポンジ内部にトナーを蓄えることができる。現像動作中において、供給ローラ２４は、供給位置Ｄで現像ローラ２５に接触し、矢印Ｒ５方向に回転駆動できるように現像容器２１に支持されている。

規制ブレード２７は、可撓性を持ったステンレス鋼（ＳＵＳ）から成り、一端を支持板金に固定し、他端を自由端として現像ローラ２５に当接させている。支持板金は現像容器２１に固定されている。現像ローラ２５の回転方向に対してカウンタ方向となる向きで、自由端近傍の平滑面がトナー量規制位置において現像ローラ２５の表面と摺擦するように配設されている。

図３は、現像ローラの長手方向における端部周りの構成を側面から示した図である。端部シール２８は、現像ローラ２５の長手方向上の両端部の周面に所定圧で接触することにより、現像容器２１の端部におけるトナー漏れを防止するためのものである。また、洩れ防止シール２６は、現像ローラ２５の長手方向に沿って設けられ、現像容器２１と現像ローラ２５の間にできる隙間からのトナー漏れを防止するためのものである。

図４を用いて、潤滑剤について説明する。図４は、現像ローラ周りの構成を示す図である。規制ブレード２７の端部で、現像ローラ２５の端部周面に端部シール２８を所定圧で接触させている。感光ドラム１は、図４の点線に示すように端部シール２８よりも長手方向に長い構成で、現像ローラ２５に接触している。上述したように、現像ローラ２５上にトナーが存在しない位置において摺動すると、現像ローラ２５表面に亀裂が発生する可能性がある。また、図４に示すように規制ブレード２７と端部シール２８が重なった構成の場合、現像ローラ２５と規制ブレード２７の当接幅においては、トナーがコートする領域である。よって、現像ローラ２５に対して、感光ドラム１や端部シール２８が接触し、かつ規制ブレードと接触しない領域において、トナーが存在しない領域となり、摺動による現像ローラ２５表面に亀裂が発生する可能性がある。本実施構成の場合、図４のＸ部にて課題が発生する可能性がある。そこで本実施例では、少なくとも現像ローラ２５のＸ部周面に、潤滑剤を予めコートさせておく。潤滑剤はトナーと逆極性の粒子として、正極性のウレタン粒子（商品名：「ＵＣＮ５０７０Ｄクリヤー」大日精化社製 質量平均粒子径７．２μｍ）を用いた。ここで、潤滑剤は、トナーと逆極性の粒子であれば良く、粒子径、円形度、硬度などを限定するものではない。また、トナーと同極性の粒子であっても、外添剤や処理剤によって処理された処理済み粒子の極性が、トナーと逆極性であれば良い。したがって、Ｘ部に潤滑剤をコートさせておくことで、摺動を緩和し、現像ローラ２５表面の亀裂を抑制する。

また、図５に示すように、感光ドラム１の端部が端部シール２８部に対応する位置にある長手構成の場合について説明する。この場合、現像ローラ２５に対して、感光ドラム１や端部シール２８が接触する現像ローラ２５の表面領域がまず存在する。さらに、規制ブレードと接触しない現像ローラ２５の表面領域があり、その現像ローラ表面（Ｙ部周面）に少なくとも潤滑剤をコートすれば良い。

さらに、潤滑剤をコートする領域は、少なくとも現像ローラ２５に対して、感光ドラム１や端部シール２８が接触し、かつ規制ブレードと接触しない表面領域に必要である。ただし、この領域だけに限定されるものではなく、それ以外の領域に潤滑剤をコートしても良い。図６は、図４のＸ部や画像形成領域を含めた長手領域（図６のＺ部）をコートしている。このように、トナーが現像ローラ２５へ搬送される前に、予め端部シールより内側にも潤滑剤をコートした場合でも利点がある。それは、初めて使用する際に、現像ローラ２５に対して、規制ブレード２７、供給ローラ２４、感光ドラム１が接触回転することによる、駆動トルク増大の低減に効果がある。また、トナーと逆極性の粒子（潤滑剤）を用いているため、使用時において、トナーと潤滑剤が混合した状態で現像ローラ２５上にコートされたとしても、トナーとは逆の電界に反応する。このため、現像位置において、画像形成電界では、トナーは現像し、潤滑剤は現像しない。一方、非画像形成電界では、トナーは現像せず、潤滑剤は現像するため、トナーの現像性を阻害することがない。

＜電位制御＞
本実施例における画像形成動作時の電位制御（電位変化）について図７を使って説明する。図７は前述した図４の長手関係における非画像形成時の電位関係の図である。図７上部のＸ部は図４のＸ部と同じく、正極性の潤滑剤のコート領域を表している。図７のＸ部に対応する電位関係は、図７下部に示すＡ部が該当する。

Ｖｄｃは現像ローラ２５に印加する現像バイアスであり、現像ローラ２５の表面電位を表している。本実施例において、現像バイアスは−４００Ｖを印加しており、Ｘ部を含む現像ローラ幅全域に−４００Ｖの一様の電位が形成される。

Ｖｄｒは感光ドラム１の表面電位を表している。本実施例において帯電ローラ（図示せず）によって感光ドラム１を帯電する領域を図７の矢印ｂで示す。帯電領域ｂにおける、感光ドラム１の表面電位Ｖｄｒは、非画像形成時で−５５０Ｖとなる。帯電領域外の感光ドラム１の表面電位Ｖｄｒは０Ｖとなる。よって、Ａ部のそれぞれの電位は、Ｖｄｃ＝−４００Ｖ，Ｖｄｒ＝０Ｖであり、現像ローラの表面電位に対する感光ドラム１の表面電位の電位差はＶｄｒ−Ｖｄｃ＝＋４００Ｖである。このように、電位差が潤滑剤と同極性であると、現像ローラ上Ｘ部にコートされた潤滑剤は、感光ドラム１へ現像されることなく、現像ローラ上に残留する。このようにＡ部において、正極性の潤滑剤が感光ドラム１で現像されない電位関係に制御することで、Ｘ部に潤滑剤が残留し、摺動を緩和し、現像ローラ２５表面の亀裂を抑制することができ、長期にわたって高品位な画像出力が得られる。

ここで、図７は、現像ローラ２５端部の電位関係を説明するための図であるため、図７中の画像形成領域ａに対応する電位関係を説明するものではない。従って、画像形成領域ａにおける電位関係は画像形成時、非画像形成時に関わらず、本実施例を限定するものではない。

（実施例２）
本実施例における画像形成プロセス、現像プロセス、現像装置は実施例１と同様である。本実施例の特徴である、電位制御について図８を用いて説明する。図８は図７に対して、帯電領域ｂがＸ部を含んだ幅の場合の電位制御を示す。図８上部のＸ部には正極性潤滑剤のコート領域を表している。図８のＸ部に対応する電位関係は、図８下部に示すＢ部が該当する。図７に対して帯電領域ｂが長いため、Ｂ部における感光ドラム１の表面電位Ｖｄｒは非露光状態では−５５０Ｖとなる。この状態では、Ｖｄｃ＝−４００Ｖ、Ｖｄｒ＝−５５０Ｖ、Ｖｄｒ−Ｖｄｃ＝−１５０Ｖとなる。このように、電位差が潤滑剤と逆極性であると、現像ローラ上Ｘ部にコートされた潤滑剤は、感光ドラム１へ現像されてしまうので、現像ローラ２５上に潤滑剤が存在しなくなり、現像ローラ２５表面に亀裂が生じる可能性がある。そこで、Ｂ部に対応する領域において、露光装置（図示せず）によってレーザー露光することで、Ｖｄｒを−２００Ｖに落としている。この時、Ｂ部における電位は、Ｖｄｃ＝−４００Ｖ、Ｖｄｒ＝−２００Ｖ、Ｖｄｒ−Ｖｄｃ＝＋２００Ｖとなる。このように、Ｂ部においてレーザー露光をすることで、電位差を潤滑剤と同極性に制御する（変化させる）ことができ、感光ドラム１へ現像されることなく、現像ローラ上に残留する。よって、Ｘ部に潤滑剤が残留し、摺動を緩和し、現像ローラ２５表面の亀裂を抑制することができ、長期にわたって高品位な画像出力が得られる。

ここで、図８は、現像ローラ２５端部の電位関係を説明するための図であるため、図８中の画像形成領域ａに対応する電位関係を説明するものではない。従って、画像形成領域ａにおける電位関係は画像形成時、非画像形成時に関わらず、本実施例を限定するものではない。

（実施例３）
本実施例では、現像ローラの長手方向における端部と、感光ドラムの端部、端部シールの端部、規制ブレードの端部との位置関係を図９と図１０を用いて説明する。

図９は、実施例１の構成を示している。左側の端部の各構成の位置関係は、長手方向上において、外側から感光ドラムの端部（ｅ１）、現像ローラの端部（ｅ２）、端部シールの外側の端部（ｅ３）が並んでいる。さらに、規制ブレードの端部（ｅ４）、端部シールの内側の端部（ｅ５）の順番に並んでいる。右側も外側から中央に向かって同様の順番に並んでいる。

ここで、端部シールの外側の端部（ｅ３）と規制ブレードの端部（ｅ４）間に少なくとも潤滑剤があることにより、現像ローラの亀裂や傷を少なくすることができ、トナー漏れを低減することができる。端部シールの外側の端部（ｅ３）と規制ブレードの端部（ｅ４）間は、幅が狭い。このため、製造工程で現像ローラに潤滑剤の塗布が難しい場合は、規制ブレードの端部（ｅ４）と端部シールの内側の端部（ｅ５）の間や、端部シールの内側の端部（ｅ５）から内側まで潤滑剤が塗布されていてもよい。トナーと潤滑剤が逆極性であるため、画像形成時にトナーと潤滑剤が同時に感光ドラムに搬送されることが少なく、画像に影響がでにくい構成になっている。このため、端部シールの内側の端部（ｅ５）から内側の画像形成領域に対応する現像ローラの表面領域に潤滑剤が塗布されていてもよい。

図１０は、実施例１の変形例であるが、感光ドラムの端部（ｅ１）が現像ローラの端部（ｅ２）よりも内側に位置するため、感光ドラムの端部（ｅ１）から規制ブレードの端部（ｅ４）の間に少なくとも潤滑剤があればよい。このような構成であれば端部シールの幅（ｅ３とｅ５間）に対して、現像ローラへの潤滑剤の塗布領域を狭くすることができ、潤滑剤の塗布量を減らせるため、コストの削減ができる。コストを考慮しなければ、規制ブレードの端部（ｅ４）の内側にかけて潤滑剤が塗布されていてもよい。

また、隣接する端部シールの外側の端部（ｅ３）と感光ドラムの端部（ｅ１）間の対応する現像ローラ表面に潤滑剤を塗布する場合もある。これは、感光ドラムの端部（ｅ１）から規制ブレードの端部（ｅ４）の間の潤滑剤が少なくなった場合に、隣接領域からの潤滑剤が入り込むことも考えられ、長期の安定性が確保できる可能性がある。

また、これまでは逆極性の潤滑剤を現像剤担持体が回転した際に、像担持体と端部シールとに接する現像剤担持体の表面に配置する例を説明しました。しかし、これに限定されず、前記表面の電位が、像担持体の電位から現像剤担持体の電位を引いた電位差の極性と、同極性であり、潤滑性物質（トナーを含む）が表面にあれば、同様の効果を得ることができます。

１ 像担持体
２ 帯電部材
５ 現像装置
２１ 現像容器
２４ 現像剤供給部材
２５ 現像剤担持体
２７ 規制部材
２８ 端部シール

Claims (8)

1. 像担持体と接触するように配置され、現像剤を搬送するための現像剤担持体と、
   前記現像剤を収容する現像容器と、
   前記現像剤担持体と接触して前記現像剤担持体の長手方向の端部と前記現像容器との間から現像剤が漏れるのを防止するための端部シールと、を有し、
   前記現像剤担持体が回転した際に、前記像担持体と前記端部シールとに接する前記現像剤担持体の表面には、前記現像剤と逆極性の潤滑剤があり、且つ、
   前記現像剤担持体の長手方向上において、前記像担持体の長手方向の端部に対応する位置から内側に、前記現像剤担持体の表面にも前記潤滑剤があり、
   前記現像剤担持体の端部、前記端部シールの外側の端部、および、前記像担持体の端部の、前記現像剤担持体の長手方向上における位置関係が、外側から、前記現像剤担持体の端部、前記端部シールの外側の端部、前記像担持体の端部の順になる、ことを特徴とする現像装置。
2. 前記潤滑剤の極性は、帯電領域外の前記像担持体の電位から前記現像剤担持体の電位を引いた電位差の極性と、同極性であることを特徴とする請求項１記載の現像装置。
3. 前記潤滑剤が正極性であることを特徴とする請求項１又は２に記載の現像装置。
4. 前記現像剤担持体の表面に担持される現像剤量を規制する規制部材を有し、
   前記現像剤担持体の長手方向上において、前記規制部材の長手方向の端部に対応する位置から外側に、前記現像剤担持体の表面にも前記潤滑剤があることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の現像装置。
5. 前記現像剤担持体の長手方向上において、前記端部シールの外側の端部に対応する位置から内側に、前記現像剤担持体の表面にも前記潤滑剤があることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の現像装置。
6. 前記潤滑剤が前記現像剤担持体の画像形成領域に対応する表面にあることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の現像装置。
7. 請求項１から６のいずれか１項に記載の現像装置と、
   前記現像剤で形成される現像剤像を担持する前記像担持体と、を有するプロセスカートリッジ。
8. 請求項１から６のいずれか１項に記載の現像装置、または請求項７に記載のプロセスカートリッジと、
   前記現像剤で形成される現像剤像を転写材に転写する転写部材と、を有することを特徴とする画像形成装置。

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