JP2011232527A - 現像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】層厚規制ブレードによる現像ローラ表層の摩耗を低減することができる現像装置を提供することを目的とする。
【解決手段】現像装置は、中空の回転体１１０と、回転体１１０の外周面を被覆するとともに、現像剤を担持する弾性層１２０と、回転体１１０の両端部に設けられた、弾性層１２０と略同じ外径の周面を有し、弾性層１２０より弾性係数が高いフランジ部材１３１とから構成される現像ローラ１００と、弾性層１２０とフランジ部材１３１の両方に当接するよう設けられた層厚規制ブレード３２とを備えている。このように構成することにより、層厚規制ブレード３２による現像ローラ１００の表層の摩耗を低減することができる。
【選択図】図５

Description

本発明は、現像ローラと、現像ローラに担持される現像剤の厚さを規制する層厚規制ブレードとを備えた現像装置に関する。

従来、現像装置として、中空の回転体からなる現像ローラと、現像ローラに担持される現像剤の厚さを規制する層厚規制ブレードとを備えたものが知られている（特許文献１参照）。具体的には、この現像ローラは、中空円筒体に樹脂フランジを取り付けた軸に対し、弾性層を巻き付けた構造である。これにより、現像装置の軽量化を図っている。

特開２００１−１６６５８７号公報

しかしながら、前述した技術では、現像ローラが層厚規制ブレードと摺接する際に、層厚規制ブレードの長手方向端部が現像ローラの弾性層に食い込み、当該食い込み部分に局部的に大きな圧力がかかるため、弾性層の表層が摩耗しやすいという問題があった。

そこで、本発明は、層厚規制ブレードによる現像ローラ表層の摩耗を低減することができる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、中空の回転体と、前記回転体の外周面を被覆するとともに、現像剤を担持する弾性層とを有する現像ローラと、前記弾性層に担持された現像剤の厚さを規制する層厚規制ブレードとを備えた現像装置であって、前記現像ローラは、両端部に弾性層と略同じ外径の周面を有し、前記弾性層より弾性係数が高いフランジ部材を備え、前記層厚規制ブレードは、前記弾性層と前記フランジ部材の両方に当接す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、層厚規制ブレードが、弾性層だけではなく、弾性層よりも弾性係数が高いフランジ部材とも摺接するため、層厚規制ブレードの端部は、弾性層には当たらず、層厚規制ブレードの端部が弾性層に当たることに起因する現像ローラ表層の摩耗を低減することができる。

本発明によれば、現像ローラ両端部に弾性層よりも弾性係数が高いフランジ部材を設け、層厚規制ブレードを、現像ローラの弾性層とフランジ部材の両方に当接するように設置することにより、層厚規制ブレードの端部の弾性層への食い込みを防ぎ、層厚規制ブレードによる現像ローラ表層の摩耗を低減することができる。

本発明の実施形態に係る現像装置を備えたレーザプリンタを示す側断面図である。 本発明の実施形態に係るプロセスカートリッジを示す側断面図である。 本発明の実施形態に係る現像カートリッジから現像ローラを外した状態を示す斜視図である。 本発明の実施形態に係る現像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。 現像ローラ周辺の構成を示す断面図である。 従来技術における現像ローラ及び層厚規制ブレードを示す概略図である。 シール部材の配置の変形例を示す現像ローラ周辺の構成の模式図である。 他の変形例を示す現像ローラの断面図である。

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、ケース本体５０、現像ローラ１００、層厚規制ブレード３２および供給ローラ３３を備え、ケース本体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１００に供給され、このとき、供給ローラ３３と現像ローラ１００との間で正に摩擦帯電される。現像ローラ１００上に供給されたトナーは、現像ローラ１００の回転に伴って、層厚規制ブレード３２と現像ローラ１００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１００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１００の回転により、現像ローラ１００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、ケース本体５０は、奥側（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１００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、起毛状やフェルト状のシール部材６０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６０は、現像ローラ１００の外周形状に倣った形で配置され、現像ローラ１００と摺接している。そして、フィルム３５は、現像ローラ１００の下部と摺接し、層厚規制ブレード３２は、現像ローラ１００の上部に摺接している。
なお、層厚規制ブレード３２は、ステンレスなどの金属板から構成されており、先端部が現像ローラ１００とは反対側に向かって略直角に折り曲げられた屈曲部３２Ａを有している。この屈曲部３２Ａが現像ローラ１００の外周に摺接することで、現像ローラ１００の表面のトナーの厚さを規制するようになっている。
このように、現像ローラ１００の周囲から、ケース本体５０内のトナーが漏れるのを防止するため、現像ローラ１００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６０と密着している。

図５に示すように、現像ローラ１００は、中空の回転体の一例であるアルミ素管１１０と、アルミ素管１１０の外周面を被覆するとともに、トナーを担持する弾性層１２０と、アルミ素管１１０の両末端に設けられたフランジ部材１３１および軸部材１３２とを備えている。
弾性層１２０は、詳細には、アルミ素管１１０の外周面のうち、両端部を除いた範囲を被覆している。軸部材１３２は、アルミ素管１１０の内側に嵌入され、現像ローラ１００の回転支軸としての機能を果たしている。軸部材１３２の外径は、アルミ素管１１０の外径とほぼ同じに形成されている。フランジ部材１３１は、円管状の部材で、アルミ素管１１０の両端とフランジ部材１３１の外側に嵌っている。

層厚規制ブレード３２は、一端側のフランジ部材１３１から他端側のフランジ部材１３１にわたって設けられ、弾性層１２０と、左右両方のフランジ部材１３１の外周を押圧しながら（図４の矢印参照）摺接している。

シール部材６０は、弾性層１２０の左右両端部に対向し、弾性層１２０に摺接する位置に配置されている。具体的には、シール部材６０は、弾性層１２０とフランジ部材１３１の両方に跨るように配置されている。フランジ部材１３１を設けた現像ローラ１００は、弾性層１２０とフランジ部材１３１の境界Ｂにトナーが流れうる状態であると、この境界Ｂからトナーが漏れる可能性があるため、弾性層１２０とフランジ部材１３１の境界Ｂにトナーが流れてこないように、その境界Ｂよりも内側の弾性層１２０の部分にシール部材６０が摺接するのが望ましい。

弾性層１２０は、シリコンゴムなどからなり、層厚規制ブレード３２に押圧されることで僅かに撓みうる程度の適度な弾性を有する。一方、フランジ部材１３１は、弾性層１２０よりも弾性係数が高い絶縁性材料から形成されており、層厚規制ブレード３２に押圧されることによってへこまない程度、つまり、変形することなく層厚規制ブレード３２の押圧力を支持できる程度の十分な厚さを有している。フランジ部材１３１は、層厚規制ブレード３２との良好な摺接性および適度な弾性係数を有する、例えば、ポリアセタールなどの樹脂から構成することができる。そして、一例として、フランジ部材の厚さは、構成材料の硬さにもよるが、０．５ｍｍ以上、望ましくは１ｍｍ以上である。

層厚規制ブレード３２が弾性層１２０に適度な押圧力で密着してトナーの層圧規制を可能にするとともに、層厚規制ブレード３２の長手方向の端部３２Ｂがフランジ部材１３１に支持されるようにするため、弾性層１２０の外径と、フランジ部材１３１の外径は、略同じに形成されている。より詳細には、弾性層１２０の厚さの誤差と、フランジ部材１３１の外径の誤差があったとしても、確実に層厚規制ブレード３２によるトナーの層圧規制を可能にするため、フランジ部材１３１の外径は、弾性層１２０の外径以下となるような寸法および公差に設定されている。

なお、軸部材１３２は、現像バイアスを現像ローラ１００に印加できるようにするため、左右の少なくとも一方が導電性の材料で構成される。

以上のような構成の現像カートリッジ２８の作用および効果について説明する。
レーザプリンタ１において印刷動作を実行させると、現像カートリッジにおいては現像ローラ１００、供給ローラ３３が回転し、トナー収容室３４のトナーが供給ローラ３３により現像ローラ１００にこすりつけられる。そして、層厚規制ブレード３２の屈曲部３２Ａが現像ローラ１００に押圧されることで弾性層１２０の表面のトナーの層厚さが規制される。

このとき、仮に、図６に示すように、層厚規制ブレード３２の端部３２Ｂが弾性層１２０に摺接するように設けられていると、弾性層１２０に層厚規制ブレード３２の端部３２Ｂが食い込み、この部分における層厚規制ブレード３２の圧力が局部的に大きくなり、弾性層１２０が摩耗しやすくなる。また、金属製の層厚規制ブレード３２の左右のエッジが柔らかい弾性層１２０にあたることで、弾性層１２０が傷つきうる。

しかし、本実施形態では、図５に示すように、層厚規制ブレード３２の端部３２Ｂを、フランジ部材１３１に摺接するように設けることで、層厚規制ブレード３２の端部３２Ｂと弾性層１２０の摺接を避け、端部３２Ｂと弾性層１２０が摺接することによる弾性層１２０の摩耗または損傷を低減できる。

そして、本実施形態では、シール部材６０を現像ローラ１００の弾性層１２０およびフランジ部材１３１の両方に摺接するように設けることにより、弾性層１２０とフランジ部材１３１の間の隙間からのトナー漏れが防止されている。

また、フランジ部材１３１の外径を、弾性層１２０の外径以下とすることで、層厚規制ブレード３２と弾性層１２０が確実に摺接して、トナーの層厚さの規制を良好に行うことができる。

さらに、本実施形態では、フランジ部材１３１が絶縁性材料から形成されていることで、現像ローラ１００と感光ドラム２７の短絡を防止し、現像バイアスを定電流制御する場合においても、これらの間に必要な電位差を生じさせることができる。

また、本実施形態においては、層厚規制ブレード３２を金属板で構成することにより、コストを低減し、さらに、層厚規制ブレード３２の製造を容易にすることができる。特に、層厚規制ブレード３２の、現像ローラ１００に摺接する部分（屈曲部３２Ａ）が金属で構成されている場合には、弾性層１２０に掛かる圧力が高くなりやすく、また、左右のエッジで弾性層１２０を傷つけやすいので、本実施形態のようなフランジ部材１３１を設けることが有効である。

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、シール部材６０は、現像ローラ１００の弾性層１２０とフランジ部材１３１の両方に摺接するように設けられていた。しかし、本発明はこれに限定されず、例えば図７に示すように、シール部材６０は、弾性層１２０のみに摺接するように設けられていても、現像ローラ１００の両端部からのトナー漏れを防ぐことができる。

前記実施形態では、現像ローラ１００両端部に、フランジ部材１３１と軸部材１３２とを別の部品で構成していたが、図８に示すように、これらを一体としたフランジ部材２３０で構成してもよい。

前記実施形態では、層厚規制ブレード３２の端部３２Ｂがフランジ部材１３１に当接するように設けられていた。しかし、本発明はこれに限定されず、例えば、現像ローラ１００よりも左右に長い層厚規制ブレード３２を用いて、層厚規制ブレード３２の端部３２Ｂが現像ローラ１００に当接しないように設置してもよい。

前記実施形態では、本発明の現像装置が、単色画像を形成するレーザプリンタ１に備えられた例を示したが、本発明はこれに限定されず、例えば、複写機や複合機などに備えてもよいし、多色画像を形成するカラープリンタやカラー複写機、カラー複合機などに備えてもよい。

１ レーザプリンタ
２７ 感光ドラム
３２ 層厚規制ブレード
３２Ａ 屈曲部
３２Ｂ 端部
３３ 供給ローラ
３５ フィルム
５０ ケース本体
６０ シール部材
１００ 現像ローラ
１１０ アルミ素管
１２０ 弾性層
１３１ フランジ部材
１３２ 軸部材
２３０ フランジ部材

Claims (6)

1. 中空の回転体と、前記回転体の外周面を被覆するとともに、現像剤を担持する弾性層とを有する現像ローラと、
   前記弾性層に担持された現像剤の厚さを規制する層厚規制ブレードとを備えた現像装置であって、
   前記現像ローラは、両端部に弾性層と略同じ外径の周面を有し、前記弾性層より弾性係数が高いフランジ部材を備え、
   前記層厚規制ブレードは、前記弾性層と前記フランジ部材の両方に当接することを特徴とする現像装置。
2. 前記現像ローラの両端部に摺接するように設けられるシール部材を有し、
   前記シール部材は、前記弾性層に摺接するように配置されていることを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
3. 前記現像ローラの両端部に摺接するように設けられるシール部材を有し、
   前記シール部材は、前記弾性層と前記フランジ部材の両方に摺接するように配置されていることを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
4. 前記フランジ部材の外径は、前記弾性層の外径以下であ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。
5. 前記フランジ部材は、少なくとも表面が絶縁性であることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の現像装置。
6. 前記層厚規制ブレードが前記弾性層および前記フランジ部材に接する部分は、金属からな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。

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