JP2003287955A - 現像ローラに階段状の溝を導入することによってトナーのシール漏れを低減するシステムおよび方法 - Google Patents
現像ローラに階段状の溝を導入することによってトナーのシール漏れを低減するシステムおよび方法Info
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- G03G15/0806—Apparatus for electrographic processes using a charge pattern for developing using a solid developer, e.g. powder developer on a donor element, e.g. belt, roller
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 トナーカートリッジにおけるトナー漏れを低
減する。 【解決手段】 現像ローラ３０４の端部に、環状の溝部
３０５を形成する。溝部３０５に、柔軟性を有するシー
ル３０２を配置する。シール３０２の外径寸法３１０
は、現像ローラ３０４の外径寸法３０７よりも大きくす
る。
減する。 【解決手段】 現像ローラ３０４の端部に、環状の溝部
３０５を形成する。溝部３０５に、柔軟性を有するシー
ル３０２を配置する。シール３０２の外径寸法３１０
は、現像ローラ３０４の外径寸法３０７よりも大きくす
る。
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、包括的には画像形
成装置用のトナーカートリッジに関し、より詳細には、
そのような装置からのトナー漏れの低減または解消に関
する。 【０００２】本願は、本願の出願人に譲渡されている２
００２年３月２１日出願の「METHODOF AND SYSTEM FOR
THE REDUCTION OF TONER PRESSURE APPLIED TO A PRINT
SEAL THROUGH THE IMPLEMENTATION OF A TAPERING CHA
NNEL」という名称の米国特許出願番号第１０／１０３，
２０８号、２００２年３月２１日出願の「SYSTEM FOR A
ND METHOD OF PREVENTING TONER LEAKAGE PAST DEVELOP
ER SEALS USING STATIC CHARGE」という名称の米国特許
出願番号第１０／１０３，４３０号、２００２年３月２
１日出願の「SYSTEM FOR AND METHOD OF REDUCING OR E
LIMINATING TONER LEAKAGE WITH A VIBRATING SEAL」と
いう名称の米国特許出願番号第１０／１０３，３７１
号、および２００２年３月２１日出願の「SYSTEM FOR A
ND METHOD OF TONER FLOW CONTROL」という名称の米国
特許出願番号第１０／１０３，４５１号に関係してい
る。 【０００３】 【従来の技術】現在、印刷および複写のシステムにおい
て用いる技術には、いくつかのタイプがある。レーザー
プリンタや複写機等の電子写真式印刷装置は、トナー粒
子を用いて、通常何らかのタイプの紙である印刷媒体上
に、所望の画像を形成する。トナーがいったん紙に塗布
されると、その紙は紙経路に沿って定着器へと前進す
る。プリンタ、複写機、その他の電子写真式印刷装置に
は、かみ合う加圧ローラが係合した加熱される定着ロー
ラを定着器が含むものが多い。紙が両ローラの間を通る
ときに、熱および圧力の作用によって、トナーが紙に定
着する。 【０００４】図１は、電子写真式（ＥＰ）プロセスを用
いる通常のレーザー印刷装置１００の図である。単色印
刷については、単一のカラーのトナー粒子１０１が、ト
ナー供給ホッパー１０２内に保持されている。トナー粒
子１０１は通常、大きさが約５ミクロン（１０-6メート
ル）の小さなプラスチック（例えば、スチレン）の粒子
である。撹拌器（すなわち撹拌羽根）１０３は、通常は
マイラー等のプラスチックでできており、−３０〜−８
０マイクロクーロン毎グラム（μｃ／ｇ）の範囲の負の
電荷をトナー粒子上に誘導しながら、現像スリーブ１０
４に沿ってトナー粒子１０１が確実に均一に配置される
ようにする。現像スリーブ１０４は、シャフトの役割を
果たしている固定された内部磁石１０５を中心として、
反時計回りに回転する。固定された磁石１０５の磁力に
よって、トナー粒子１０１は回転する現像スリーブ１０
４に引き寄せられる。現像スリーブ１０４の外面がトナ
ー供給ホッパー１０２の外側に回転するときに、ドクタ
ーブレード１０６がトナーを帯電させ、正確かつ均一な
量のトナー粒子１０１を、現像スリーブ１０４上に与え
る。現像スリーブ１０４の外面が回転してトナー供給ホ
ッパー１０２内へ戻るときに、現像シールブレード１０
７が、現像スリーブ１０４に付着している余分なトナー
粒子１０１を取り除き、現像スリーブ１０４の長さに沿
ってトナー粒子１０１がトナー供給ホッパー１０２から
紙上に落ちないようにしている。 【０００５】一次帯電ローラ（ＰＣＲ）１０８が、定電
流を用いて有機感光（ＯＰＣ）ドラム１０９を調整し、
ＯＰＣドラム１０９の表面上に均一な負の帯電層を生成
する。ＰＣＲ１０８によって均一な電荷を生成すること
にはまた、以前の印刷すなわち転写サイクルで残った残
留電荷をすべて消す効果がある。 【０００６】ＥＰプロセスにおいて、ＯＰＣドラム１０
９は、決定的に重要な構成要素である。ＯＰＣドラム１
０９は、壁の薄いアルミニウムの円筒に光導電層をコー
ティングしたものである。この光導電層は、ＰＣＲ１０
８からの電荷を受け取り保持するフォトダイオードを構
成してもよい。最初に、ＯＰＣの未露光表面の電位を、
約−６００ボルトに帯電させる。通常、光導電層は、最
も外側から内側に、電荷転送層（ＣＴＬ）、電荷生成層
（ＣＧＬ）、および、その下にあるアルミニウム基板上
に形成した、バリアー層すなわち酸化層を含む、三層を
含む。ＣＴＬは、厚さ約２０ミクロンの透明な層であ
り、ＣＧＬへと光が通ることができるようにし、ＯＰＣ
への電荷の受け取りを制御する。ＣＧＬは厚さが約０．
１〜１ミクロンであり、イオンが流れることができるよ
うにする。バリアー層は、光導電層を、その下にあるア
ルミニウム基板に接合している。 【０００７】走査レーザー光線１１０が、一度に１ライ
ンずつ、トナーを受け取ることになっている正確な各位
置（紙の、印刷中の画像の暗領域に対応する各位置）に
おいて、ＯＰＣドラム１０９を露光する。ＯＰＣドラム
１０９は、レーザー光線１１０への露光ポイントにおい
て、−６００Ｖから放電して約−１００Ｖになり、その
表面上に、相対的に正に帯電した潜像を作成する。回転
する現像スリーブ１０４にトナー粒子１０１が磁気的に
引き寄せられると、潜像から現像像への変換が開始され
る。または、非磁性トナーを用いる場合には、現像スリ
ーブ１０４は、トナー粒子１０１を機械的に捕捉し輸送
する現像ローラを含んでもよい。この場合には、現像ス
リーブ１０４にトナーを塗布する連続気泡フォームのロ
ーラを含んでもよい。現像スリーブ１０４が保持する、
依然として負に帯電しているトナー粒子は、ＯＰＣドラ
ム１０９の表面の、相対的に正に帯電した領域に引き寄
せられ、わずかな間隙を横切って、ＯＰＣドラム１０９
上の比較的正に帯電した潜像へと「ジャンプ」して、ド
ラム上に「現像」像を作成する。 【０００８】ＯＰＣドラム１０９からトナーを受け取る
紙は、紙経路１１１に沿ってＯＰＣドラム１０９と転写
ローラ１１２との間を搬送され、現像像がＯＰＣドラム
１０９の表面からその紙に転写される。この転写は、転
写ローラ１１２の作用によって行われる。転写ローラ１
１２は、紙の裏面に正の電荷を印加し、負に帯電したト
ナー粒子を引き寄せて紙上へと動かす。ワイパーブレー
ド１１３が、廃（転写されなかった）トナーを廃棄物ホ
ッパー１１５内にかき落とすことによって、ＯＰＣドラ
ム１０９の表面をクリーニングする。他方、リカバリー
（recovery）ブレード１１４は、廃トナーが紙上に落ち
て戻らないようにする。トナー粒子を含む紙が、加熱さ
れているローラ１１６と加圧ローラ１１７との間のニッ
プ領域を通るときに、定着が行われる。ニップ領域にお
いて、トナーは溶けて紙に定着する（すなわち、「付
着」する）。加熱されているローラ１１６と加圧ローラ
１１７とを合わせて、定着アセンブリと呼ぶ。 【０００９】レーザープリンタ等のＥＰ画像形成装置で
設計上考慮すべき事柄の１つは、ホッパーからのトナー
漏れを最少にすることである。漏れは、現像スリーブ１
０４の両端部において起こることがある。現像スリーブ
１０４の両端部からのトナー漏れを低減するかまたはな
くすのに用いられてきた方法および装置が、いくつかあ
る。現像スリーブ１０４の両端部において、物理的バリ
アーとしてフォームまたはフェルトの機械的シールを用
いて、トナー粒子が現像スリーブ１０４とトナー供給ホ
ッパー１０２との境界面を通って滑り落ちないようにす
るプリンタもある。または、多くのモノクロプリンタに
おけるように、トナーが磁気特性を含む場合には、現像
スリーブ１０４の両端部に磁気シールを設けて、単色の
トナー粒子を引き寄せ、その単色のトナー粒子からなる
物理的バリアーを作成して、さらなる粒子が漏れないよ
うにしてもよい。都合の悪いことに、このような技術
は、例えば大部分のカラーのプリンタおよび複写機にお
いて用いられている非磁性タイプのトナーには、一般的
に適用できない。 【００１０】図２は、従来技術のシール２０２を所定位
置に有してトナー漏れを低減する現像ローラ２０１を示
す。シール２０２は、現像ローラ２０１の外面に沿って
載っている。しかし、トナーの流体圧力は、トナー粒子
がシール２０２の下からローラアセンブリの端部にしみ
出るのに十分であり得る。 【００１１】 【発明が解決しようとする課題】したがって、トナーカ
ートリッジにおけるトナー漏れを低減する構造および方
法が必要とされている。 【００１２】 【課題を解決するための手段】本発明は、環状の溝を有
する現像ローラを含む、トナーカートリッジにおいて用
いるシール機構を対象とする。本発明の一実施形態にお
いて、環状の溝は表面に貫入し、溝の底部の直径は、ロ
ーラ外径よりも小さい。柔軟性を有する端部シールは断
面が階段状であり、中心部は環状の溝内に延在して環状
の溝に係合し、周辺の外面部は、ローラの外面に接触し
ている。 【００１３】 【発明の実施の形態】本発明は、現像ローラの両端部の
近くに形成され、１対の柔軟性を有するシールと係合し
て、それによってトナー漏れに対するバリアーを作成す
る、環状かつ階段状の溝を含む。このバリアーは、トナ
ーが機械内またはページ（紙）上にこぼれるのではなく
シールの後方に保たれるのに役立つ。 【００１４】図３は、本発明の一実施の形態による現像
ローラおよびシールの部分断面図である。本実施の形態
において、現像ローラ３０４は、直径３０７の主外面
（mainouter surface）と、階段状かつ環状の溝３０５
とを有する。この現像ローラは、隣接するＯＰＣドラム
（図示せず）の放電部上に、均一な厚さのトナーを塗布
するよう動作する、略均一な円筒形の外面を含む。現像
ローラはまた、ローラサポートによって支持されてい
る。環状の溝３０５の直径３１１はローラ外径３０７よ
りも小さく、その結果、ローラの上面から溝の底部まで
を測定して１〜２ｍｍの深さが生じる。また、環状の溝
３０５の幅３０８は、２〜５ｍｍの範囲内である。 【００１５】本発明の一実施の形態において、環状の溝
３０５内に柔軟性を有するシール３０２が配置されてい
る。柔軟性を有するシール３０２は、本図に関して現像
ローラ３０４の背部の周りに延在する通常のシール部の
延長部分として形成してもよい。図示のように、柔軟性
を有するシール３０２は、シール内径３０９とシール外
径３１０とを有する。シール内径３０９は、直径３１１
よりもわずかに大きい。柔軟性を有するシール３０２と
現像ローラ３０４との間を通るトナーを全くなくすかま
たはその量を低減するために、柔軟性を有するシール３
０２と現像ローラ３０４との間が滑りばめであることが
望ましい。トナー粒子は、柔軟性を有するシール３０２
の内壁３１２に接触するということに注意されたい。柔
軟性を有するシール３０２は、現像ローラ３０４の環状
の溝３０５の部分とかみ合って、トナー漏れを防止する
または低減する。 【００１６】溝とシールとのこの組み合わせは、トナー
漏れを低減または解消するとともに、シール上に存在す
るトナーからの圧力も低減し、シールに対してトナーの
流体圧力に耐える横方向の支持を行い、柔軟性を有する
シール３０２と現像ローラ３０４との全接触面積を大き
くする。環状の溝はまた、シールのうちのトナーと接触
する面積を小さくもする。シールにかかる圧力が小さく
なるほど、現像ローラ３０４に発生する応力も小さくな
り、それによって、現像ローラ３０４の寿命が改善され
る。柔軟性を有するシール３０２は、例えばRogers Cor
porationのＰＯＲＯＮ（登録商標）等の多孔質ウレタン
でできたフォームからなってもよい。トナー粒子は、柔
軟性を有するシール３０２の内壁３１２に接触すること
に注意されたい。 【００１７】図４は、現像ローラ３０４のみの部分正面
図である。前述のように、溝の直径３１１はローラ外径
３０７よりも小さい。柔軟性を有するシール３０２(図
３)の一部を、現像ローラの通常の表面よりも下（引っ
込んだ位置）にある環状の溝内に配置することによっ
て、トナー漏れが低減する。シール外径３１０（図３）
は、ローラ外径３０７から１〜１０ミリメートルの範囲
であってもよい。溝の直径３１１は、ローラ外径３０７
から１〜４ミリメートル以内にあってもよい。シール内
径３０９（図３）は、ローラ外径３０７から１〜４ミリ
メートルの範囲にあってもよい。他の寸法を用いてもよ
いことに注意されたい。 【００１８】環状の溝およびかみ合うシールの構成を１
つのみ示すが、このようなシール機構が現像ローラの両
端部に含まれることが好ましい。さらに、単一の溝を示
すが、複数の溝を互いに隣接して形成し、さらにシール
とローラの接触面積を大きくして漏れを低減してもよ
い。さらに、溝をローラ表面内に形成するのではなく、
図６に示したように現像ローラの表面よりも上方（突出
するよう）に延在する環状の鍔部６０１を形成してもよ
く、溝と鍔との何らかの組み合わせを、対応してかみ合
うシール構造とともに用いてもよい。 【００１９】図５は、本発明の方法の一実施の形態を説
明するフローチャートである。ステップ５０１におい
て、現像ローラの端部近くに環状の溝が配置される。こ
の環状の溝は、画像形成システムの通常の印刷領域の外
側に配置してもよい。ステップ５０２において、環状の
溝内に柔軟性を有するシールが配置される。柔軟性を有
するシールの内径は、現像ローラに配置された環状の溝
の直径よりもわずかに大きいのみであるべきである。さ
らに、柔軟性を有するシールの外径は、現像ローラの外
径よりも大きくすべきである。ステップ５０３におい
て、画像形成装置のトナーホッパー内にトナーが配置さ
れ、柔軟性を有するシールの内部（内壁）にトナーが接
触するようにする。この部分は、柔軟性を有するシール
のうちの、トナーホッパー内に含まれる部分である。 【００２０】以下、本発明の態様を示す。 【００２１】［１］ トナーカートリッジにおいて用い
るシール機構であって、ローラ外径（３０７）を有し、
外面に少なくとも１つの環状の溝（３０５）が形成さ
れ、前記溝は、前記ローラ外径よりも小さい溝の直径
（３１１）を有する、現像ローラ（３０４）と、前記環
状の溝に係合する内面と、シール外径（３１０）とを有
する、少なくとも１つの柔軟性を有するシール（３０
２）とを含み、前記内面は前記溝の直径と接触し、前記
シール外径は前記ローラ外径よりも大きいことを特徴と
するシール機構。 【００２２】［２］ 前記環状の溝は、前記現像ローラ
の第１の端部に近接している、［１］に記載のシール機
構。 【００２３】［３］ 前記柔軟性を有するシールは、多
孔質ウレタンでできたフォームからなる、［１］に記載
のシール機構。 【００２４】［４］ トナーカートリッジにおいてトナ
ー漏れを低減する方法であって、現像ローラに形成した
第１の環状の溝内に、第１の柔軟性を有するシールのシ
ール内径を係合すること（５０１）と、前記第１の柔軟
性を有するシールの近傍で前記現像ローラにトナーを塗
布すること（５０３）とを含み、それにより、前記第１
の柔軟性を有するシールのシール外径は、前記現像ロー
ラの外径よりも大きく、前記トナーは、前記第１の柔軟
性を有するシールの内壁を通って移動するのを阻止され
る（５０２）方法。 【００２５】［５］ 前記現像ローラの端部に近接し
て前記環状の溝を配置するステップをさらに含む、
［４］に記載の方法。 【００２６】［６］ 前記現像ローラに形成した第２
の環状の溝内に、第２の柔軟性を有するシールのシール
内径を係合するステップをさらに含み、それにより、前
記第２の柔軟性を有するシールのシール外径は、前記現
像ローラの外径よりも大きく、前記トナーは、前記第２
の柔軟性を有するシールの内壁を通って移動するのを阻
止される、［４］に記載の方法。 【００２７】［７］ 前記第１の柔軟性を有するシー
ルの前記内壁と前記第２の柔軟性を有するシールの前記
内壁との間で残留トナーを捕捉するステップをさらに含
む、［４］に記載の方法。 【００２８】［８］ ハウジングと、トナー供給ホッ
パー（１０２）と現像ローラ（３０４）とを含む現像ユ
ニットであって、前記現像ローラは円筒形の外面を有
し、該面の、前記現像ローラの両端部には、１対の環状
の溝（３０５）が形成されている、現像ユニットと、廃
棄物ホッパー（waste hopper）（１１５）と、ワイパー
ブレード（wiper blade）（１１３）と、ブローアウト
ブレード（blow-out blade）とを含むクリーニングユニ
ットと、一次帯電ローラ（１０８）と、転写ローラ（１
１２）と、有機光導電体（１０９）と、それぞれがシー
ル内径（３０９）とシール外径（３１０）とを有する、
１対の柔軟性を有するシール（３０２）であって、前記
シール内径は前記現像ローラの溝の直径（３１１）と係
合し、前記シール外径は前記現像ローラの外径（３０
７）よりも大きい、柔軟性を有するシールとを含むトナ
ーカートリッジ。 【００２９】［９］ 前記環状の溝は、前記現像ローラ
の端部に近接している、［８］に記載のトナーカートリ
ッジ。 【００３０】［１０］ 前記柔軟性を有するシールは、
多孔質ウレタンでできたフォームからなる、［８］に記
載のトナーカートリッジ。
成装置用のトナーカートリッジに関し、より詳細には、
そのような装置からのトナー漏れの低減または解消に関
する。 【０００２】本願は、本願の出願人に譲渡されている２
００２年３月２１日出願の「METHODOF AND SYSTEM FOR
THE REDUCTION OF TONER PRESSURE APPLIED TO A PRINT
SEAL THROUGH THE IMPLEMENTATION OF A TAPERING CHA
NNEL」という名称の米国特許出願番号第１０／１０３，
２０８号、２００２年３月２１日出願の「SYSTEM FOR A
ND METHOD OF PREVENTING TONER LEAKAGE PAST DEVELOP
ER SEALS USING STATIC CHARGE」という名称の米国特許
出願番号第１０／１０３，４３０号、２００２年３月２
１日出願の「SYSTEM FOR AND METHOD OF REDUCING OR E
LIMINATING TONER LEAKAGE WITH A VIBRATING SEAL」と
いう名称の米国特許出願番号第１０／１０３，３７１
号、および２００２年３月２１日出願の「SYSTEM FOR A
ND METHOD OF TONER FLOW CONTROL」という名称の米国
特許出願番号第１０／１０３，４５１号に関係してい
る。 【０００３】 【従来の技術】現在、印刷および複写のシステムにおい
て用いる技術には、いくつかのタイプがある。レーザー
プリンタや複写機等の電子写真式印刷装置は、トナー粒
子を用いて、通常何らかのタイプの紙である印刷媒体上
に、所望の画像を形成する。トナーがいったん紙に塗布
されると、その紙は紙経路に沿って定着器へと前進す
る。プリンタ、複写機、その他の電子写真式印刷装置に
は、かみ合う加圧ローラが係合した加熱される定着ロー
ラを定着器が含むものが多い。紙が両ローラの間を通る
ときに、熱および圧力の作用によって、トナーが紙に定
着する。 【０００４】図１は、電子写真式（ＥＰ）プロセスを用
いる通常のレーザー印刷装置１００の図である。単色印
刷については、単一のカラーのトナー粒子１０１が、ト
ナー供給ホッパー１０２内に保持されている。トナー粒
子１０１は通常、大きさが約５ミクロン（１０-6メート
ル）の小さなプラスチック（例えば、スチレン）の粒子
である。撹拌器（すなわち撹拌羽根）１０３は、通常は
マイラー等のプラスチックでできており、−３０〜−８
０マイクロクーロン毎グラム（μｃ／ｇ）の範囲の負の
電荷をトナー粒子上に誘導しながら、現像スリーブ１０
４に沿ってトナー粒子１０１が確実に均一に配置される
ようにする。現像スリーブ１０４は、シャフトの役割を
果たしている固定された内部磁石１０５を中心として、
反時計回りに回転する。固定された磁石１０５の磁力に
よって、トナー粒子１０１は回転する現像スリーブ１０
４に引き寄せられる。現像スリーブ１０４の外面がトナ
ー供給ホッパー１０２の外側に回転するときに、ドクタ
ーブレード１０６がトナーを帯電させ、正確かつ均一な
量のトナー粒子１０１を、現像スリーブ１０４上に与え
る。現像スリーブ１０４の外面が回転してトナー供給ホ
ッパー１０２内へ戻るときに、現像シールブレード１０
７が、現像スリーブ１０４に付着している余分なトナー
粒子１０１を取り除き、現像スリーブ１０４の長さに沿
ってトナー粒子１０１がトナー供給ホッパー１０２から
紙上に落ちないようにしている。 【０００５】一次帯電ローラ（ＰＣＲ）１０８が、定電
流を用いて有機感光（ＯＰＣ）ドラム１０９を調整し、
ＯＰＣドラム１０９の表面上に均一な負の帯電層を生成
する。ＰＣＲ１０８によって均一な電荷を生成すること
にはまた、以前の印刷すなわち転写サイクルで残った残
留電荷をすべて消す効果がある。 【０００６】ＥＰプロセスにおいて、ＯＰＣドラム１０
９は、決定的に重要な構成要素である。ＯＰＣドラム１
０９は、壁の薄いアルミニウムの円筒に光導電層をコー
ティングしたものである。この光導電層は、ＰＣＲ１０
８からの電荷を受け取り保持するフォトダイオードを構
成してもよい。最初に、ＯＰＣの未露光表面の電位を、
約−６００ボルトに帯電させる。通常、光導電層は、最
も外側から内側に、電荷転送層（ＣＴＬ）、電荷生成層
（ＣＧＬ）、および、その下にあるアルミニウム基板上
に形成した、バリアー層すなわち酸化層を含む、三層を
含む。ＣＴＬは、厚さ約２０ミクロンの透明な層であ
り、ＣＧＬへと光が通ることができるようにし、ＯＰＣ
への電荷の受け取りを制御する。ＣＧＬは厚さが約０．
１〜１ミクロンであり、イオンが流れることができるよ
うにする。バリアー層は、光導電層を、その下にあるア
ルミニウム基板に接合している。 【０００７】走査レーザー光線１１０が、一度に１ライ
ンずつ、トナーを受け取ることになっている正確な各位
置（紙の、印刷中の画像の暗領域に対応する各位置）に
おいて、ＯＰＣドラム１０９を露光する。ＯＰＣドラム
１０９は、レーザー光線１１０への露光ポイントにおい
て、−６００Ｖから放電して約−１００Ｖになり、その
表面上に、相対的に正に帯電した潜像を作成する。回転
する現像スリーブ１０４にトナー粒子１０１が磁気的に
引き寄せられると、潜像から現像像への変換が開始され
る。または、非磁性トナーを用いる場合には、現像スリ
ーブ１０４は、トナー粒子１０１を機械的に捕捉し輸送
する現像ローラを含んでもよい。この場合には、現像ス
リーブ１０４にトナーを塗布する連続気泡フォームのロ
ーラを含んでもよい。現像スリーブ１０４が保持する、
依然として負に帯電しているトナー粒子は、ＯＰＣドラ
ム１０９の表面の、相対的に正に帯電した領域に引き寄
せられ、わずかな間隙を横切って、ＯＰＣドラム１０９
上の比較的正に帯電した潜像へと「ジャンプ」して、ド
ラム上に「現像」像を作成する。 【０００８】ＯＰＣドラム１０９からトナーを受け取る
紙は、紙経路１１１に沿ってＯＰＣドラム１０９と転写
ローラ１１２との間を搬送され、現像像がＯＰＣドラム
１０９の表面からその紙に転写される。この転写は、転
写ローラ１１２の作用によって行われる。転写ローラ１
１２は、紙の裏面に正の電荷を印加し、負に帯電したト
ナー粒子を引き寄せて紙上へと動かす。ワイパーブレー
ド１１３が、廃（転写されなかった）トナーを廃棄物ホ
ッパー１１５内にかき落とすことによって、ＯＰＣドラ
ム１０９の表面をクリーニングする。他方、リカバリー
（recovery）ブレード１１４は、廃トナーが紙上に落ち
て戻らないようにする。トナー粒子を含む紙が、加熱さ
れているローラ１１６と加圧ローラ１１７との間のニッ
プ領域を通るときに、定着が行われる。ニップ領域にお
いて、トナーは溶けて紙に定着する（すなわち、「付
着」する）。加熱されているローラ１１６と加圧ローラ
１１７とを合わせて、定着アセンブリと呼ぶ。 【０００９】レーザープリンタ等のＥＰ画像形成装置で
設計上考慮すべき事柄の１つは、ホッパーからのトナー
漏れを最少にすることである。漏れは、現像スリーブ１
０４の両端部において起こることがある。現像スリーブ
１０４の両端部からのトナー漏れを低減するかまたはな
くすのに用いられてきた方法および装置が、いくつかあ
る。現像スリーブ１０４の両端部において、物理的バリ
アーとしてフォームまたはフェルトの機械的シールを用
いて、トナー粒子が現像スリーブ１０４とトナー供給ホ
ッパー１０２との境界面を通って滑り落ちないようにす
るプリンタもある。または、多くのモノクロプリンタに
おけるように、トナーが磁気特性を含む場合には、現像
スリーブ１０４の両端部に磁気シールを設けて、単色の
トナー粒子を引き寄せ、その単色のトナー粒子からなる
物理的バリアーを作成して、さらなる粒子が漏れないよ
うにしてもよい。都合の悪いことに、このような技術
は、例えば大部分のカラーのプリンタおよび複写機にお
いて用いられている非磁性タイプのトナーには、一般的
に適用できない。 【００１０】図２は、従来技術のシール２０２を所定位
置に有してトナー漏れを低減する現像ローラ２０１を示
す。シール２０２は、現像ローラ２０１の外面に沿って
載っている。しかし、トナーの流体圧力は、トナー粒子
がシール２０２の下からローラアセンブリの端部にしみ
出るのに十分であり得る。 【００１１】 【発明が解決しようとする課題】したがって、トナーカ
ートリッジにおけるトナー漏れを低減する構造および方
法が必要とされている。 【００１２】 【課題を解決するための手段】本発明は、環状の溝を有
する現像ローラを含む、トナーカートリッジにおいて用
いるシール機構を対象とする。本発明の一実施形態にお
いて、環状の溝は表面に貫入し、溝の底部の直径は、ロ
ーラ外径よりも小さい。柔軟性を有する端部シールは断
面が階段状であり、中心部は環状の溝内に延在して環状
の溝に係合し、周辺の外面部は、ローラの外面に接触し
ている。 【００１３】 【発明の実施の形態】本発明は、現像ローラの両端部の
近くに形成され、１対の柔軟性を有するシールと係合し
て、それによってトナー漏れに対するバリアーを作成す
る、環状かつ階段状の溝を含む。このバリアーは、トナ
ーが機械内またはページ（紙）上にこぼれるのではなく
シールの後方に保たれるのに役立つ。 【００１４】図３は、本発明の一実施の形態による現像
ローラおよびシールの部分断面図である。本実施の形態
において、現像ローラ３０４は、直径３０７の主外面
（mainouter surface）と、階段状かつ環状の溝３０５
とを有する。この現像ローラは、隣接するＯＰＣドラム
（図示せず）の放電部上に、均一な厚さのトナーを塗布
するよう動作する、略均一な円筒形の外面を含む。現像
ローラはまた、ローラサポートによって支持されてい
る。環状の溝３０５の直径３１１はローラ外径３０７よ
りも小さく、その結果、ローラの上面から溝の底部まで
を測定して１〜２ｍｍの深さが生じる。また、環状の溝
３０５の幅３０８は、２〜５ｍｍの範囲内である。 【００１５】本発明の一実施の形態において、環状の溝
３０５内に柔軟性を有するシール３０２が配置されてい
る。柔軟性を有するシール３０２は、本図に関して現像
ローラ３０４の背部の周りに延在する通常のシール部の
延長部分として形成してもよい。図示のように、柔軟性
を有するシール３０２は、シール内径３０９とシール外
径３１０とを有する。シール内径３０９は、直径３１１
よりもわずかに大きい。柔軟性を有するシール３０２と
現像ローラ３０４との間を通るトナーを全くなくすかま
たはその量を低減するために、柔軟性を有するシール３
０２と現像ローラ３０４との間が滑りばめであることが
望ましい。トナー粒子は、柔軟性を有するシール３０２
の内壁３１２に接触するということに注意されたい。柔
軟性を有するシール３０２は、現像ローラ３０４の環状
の溝３０５の部分とかみ合って、トナー漏れを防止する
または低減する。 【００１６】溝とシールとのこの組み合わせは、トナー
漏れを低減または解消するとともに、シール上に存在す
るトナーからの圧力も低減し、シールに対してトナーの
流体圧力に耐える横方向の支持を行い、柔軟性を有する
シール３０２と現像ローラ３０４との全接触面積を大き
くする。環状の溝はまた、シールのうちのトナーと接触
する面積を小さくもする。シールにかかる圧力が小さく
なるほど、現像ローラ３０４に発生する応力も小さくな
り、それによって、現像ローラ３０４の寿命が改善され
る。柔軟性を有するシール３０２は、例えばRogers Cor
porationのＰＯＲＯＮ（登録商標）等の多孔質ウレタン
でできたフォームからなってもよい。トナー粒子は、柔
軟性を有するシール３０２の内壁３１２に接触すること
に注意されたい。 【００１７】図４は、現像ローラ３０４のみの部分正面
図である。前述のように、溝の直径３１１はローラ外径
３０７よりも小さい。柔軟性を有するシール３０２(図
３)の一部を、現像ローラの通常の表面よりも下（引っ
込んだ位置）にある環状の溝内に配置することによっ
て、トナー漏れが低減する。シール外径３１０（図３）
は、ローラ外径３０７から１〜１０ミリメートルの範囲
であってもよい。溝の直径３１１は、ローラ外径３０７
から１〜４ミリメートル以内にあってもよい。シール内
径３０９（図３）は、ローラ外径３０７から１〜４ミリ
メートルの範囲にあってもよい。他の寸法を用いてもよ
いことに注意されたい。 【００１８】環状の溝およびかみ合うシールの構成を１
つのみ示すが、このようなシール機構が現像ローラの両
端部に含まれることが好ましい。さらに、単一の溝を示
すが、複数の溝を互いに隣接して形成し、さらにシール
とローラの接触面積を大きくして漏れを低減してもよ
い。さらに、溝をローラ表面内に形成するのではなく、
図６に示したように現像ローラの表面よりも上方（突出
するよう）に延在する環状の鍔部６０１を形成してもよ
く、溝と鍔との何らかの組み合わせを、対応してかみ合
うシール構造とともに用いてもよい。 【００１９】図５は、本発明の方法の一実施の形態を説
明するフローチャートである。ステップ５０１におい
て、現像ローラの端部近くに環状の溝が配置される。こ
の環状の溝は、画像形成システムの通常の印刷領域の外
側に配置してもよい。ステップ５０２において、環状の
溝内に柔軟性を有するシールが配置される。柔軟性を有
するシールの内径は、現像ローラに配置された環状の溝
の直径よりもわずかに大きいのみであるべきである。さ
らに、柔軟性を有するシールの外径は、現像ローラの外
径よりも大きくすべきである。ステップ５０３におい
て、画像形成装置のトナーホッパー内にトナーが配置さ
れ、柔軟性を有するシールの内部（内壁）にトナーが接
触するようにする。この部分は、柔軟性を有するシール
のうちの、トナーホッパー内に含まれる部分である。 【００２０】以下、本発明の態様を示す。 【００２１】［１］ トナーカートリッジにおいて用い
るシール機構であって、ローラ外径（３０７）を有し、
外面に少なくとも１つの環状の溝（３０５）が形成さ
れ、前記溝は、前記ローラ外径よりも小さい溝の直径
（３１１）を有する、現像ローラ（３０４）と、前記環
状の溝に係合する内面と、シール外径（３１０）とを有
する、少なくとも１つの柔軟性を有するシール（３０
２）とを含み、前記内面は前記溝の直径と接触し、前記
シール外径は前記ローラ外径よりも大きいことを特徴と
するシール機構。 【００２２】［２］ 前記環状の溝は、前記現像ローラ
の第１の端部に近接している、［１］に記載のシール機
構。 【００２３】［３］ 前記柔軟性を有するシールは、多
孔質ウレタンでできたフォームからなる、［１］に記載
のシール機構。 【００２４】［４］ トナーカートリッジにおいてトナ
ー漏れを低減する方法であって、現像ローラに形成した
第１の環状の溝内に、第１の柔軟性を有するシールのシ
ール内径を係合すること（５０１）と、前記第１の柔軟
性を有するシールの近傍で前記現像ローラにトナーを塗
布すること（５０３）とを含み、それにより、前記第１
の柔軟性を有するシールのシール外径は、前記現像ロー
ラの外径よりも大きく、前記トナーは、前記第１の柔軟
性を有するシールの内壁を通って移動するのを阻止され
る（５０２）方法。 【００２５】［５］ 前記現像ローラの端部に近接し
て前記環状の溝を配置するステップをさらに含む、
［４］に記載の方法。 【００２６】［６］ 前記現像ローラに形成した第２
の環状の溝内に、第２の柔軟性を有するシールのシール
内径を係合するステップをさらに含み、それにより、前
記第２の柔軟性を有するシールのシール外径は、前記現
像ローラの外径よりも大きく、前記トナーは、前記第２
の柔軟性を有するシールの内壁を通って移動するのを阻
止される、［４］に記載の方法。 【００２７】［７］ 前記第１の柔軟性を有するシー
ルの前記内壁と前記第２の柔軟性を有するシールの前記
内壁との間で残留トナーを捕捉するステップをさらに含
む、［４］に記載の方法。 【００２８】［８］ ハウジングと、トナー供給ホッ
パー（１０２）と現像ローラ（３０４）とを含む現像ユ
ニットであって、前記現像ローラは円筒形の外面を有
し、該面の、前記現像ローラの両端部には、１対の環状
の溝（３０５）が形成されている、現像ユニットと、廃
棄物ホッパー（waste hopper）（１１５）と、ワイパー
ブレード（wiper blade）（１１３）と、ブローアウト
ブレード（blow-out blade）とを含むクリーニングユニ
ットと、一次帯電ローラ（１０８）と、転写ローラ（１
１２）と、有機光導電体（１０９）と、それぞれがシー
ル内径（３０９）とシール外径（３１０）とを有する、
１対の柔軟性を有するシール（３０２）であって、前記
シール内径は前記現像ローラの溝の直径（３１１）と係
合し、前記シール外径は前記現像ローラの外径（３０
７）よりも大きい、柔軟性を有するシールとを含むトナ
ーカートリッジ。 【００２９】［９］ 前記環状の溝は、前記現像ローラ
の端部に近接している、［８］に記載のトナーカートリ
ッジ。 【００３０】［１０］ 前記柔軟性を有するシールは、
多孔質ウレタンでできたフォームからなる、［８］に記
載のトナーカートリッジ。
【図面の簡単な説明】
【図１】カートリッジの簡略側断面図である。
【図２】従来の技術に係る現像ローラを示す図である。
【図３】環状の端部溝を有し、柔軟性を有するシールと
かみ合う現像ローラの部分断面図である。 【図４】本発明に従って現像ローラに形成した階段状か
つ環状の端部溝の詳細を示す、部分断面図である。 【図５】トナー漏れを低減する本発明の方法のブロック
図である。 【図６】本発明の別の実施形態の部分断面図である。 【符号の説明】 ３０２ … シール ３０４ … 現像ローラ ３０５ … 環状の溝 ３１２ … 内壁 ６０１ … 鍔部
かみ合う現像ローラの部分断面図である。 【図４】本発明に従って現像ローラに形成した階段状か
つ環状の端部溝の詳細を示す、部分断面図である。 【図５】トナー漏れを低減する本発明の方法のブロック
図である。 【図６】本発明の別の実施形態の部分断面図である。 【符号の説明】 ３０２ … シール ３０４ … 現像ローラ ３０５ … 環状の溝 ３１２ … 内壁 ６０１ … 鍔部
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Ｆターム(参考） 2H077 AA02 AD06 AD13 AD17 BA09
CA12 EA13 EA16 FA22 GA12
3J043 AA16 BA08
3J103 AA02 AA62 BA47 FA22 GA02
GA54 GA57 GA58 HA04
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 【請求項１】 トナーカートリッジにおいて用いるシー
ル機構であって、 ローラ外径（３０７）を有し、外面に少なくとも１つの
環状の溝（３０５）が形成され、前記溝は、前記ローラ
外径よりも小さい溝の直径（３１１）を有する、現像ロ
ーラ（３０４）と、 前記環状の溝に係合する内面と、シール外径（３１０）
とを有する、少なくとも１つの柔軟性を有するシール
（３０２）とを含み、 前記内面は前記溝の直径と接触し、前記シール外径は前
記ローラ外径よりも大きいことを特徴とするシール機
構。
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|---|---|---|---|
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| US10/103209 | 2002-03-21 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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