JP4454402B2

JP4454402B2 - 現像装置及び画像形成装置

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Publication number: JP4454402B2
Application number: JP2004175102A
Authority: JP
Inventors: 賢野沢
Original assignee: 株式会社沖データ
Priority date: 2004-06-14
Filing date: 2004-06-14
Publication date: 2010-04-21
Anticipated expiration: 2024-06-14
Also published as: US20050276627A1; JP2005352338A; EP1632820B1; US7206535B2; CN100511007C; CN1716121A; EP1632820A1

Description

本発明は、電子写真装置等の画像形成装置において、その現像装置内のトナー（現像剤）が外部に漏れることを防止する技術に関するものである。

電子写真装置等の画像形成装置が備える現像装置は一般に、感光体ドラム、感光体ドラムにトナーを供給する現像ローラ、トナー収容部内のトナーを現像ローラに供給する供給ローラを含む。現像ローラ上のトナーが現像ローラの回転軸の外側方向に移動し、画像形成装置内に漏れ出すことを防止するため、現像ローラの端部の周面に摺接するシール部材が現像装置のケーシングに固定配置される。シール部材と現像ローラの周面との接触面積を大きくするとトナーの漏出防止効果は大きくなるが、その反面、それらの間の摩擦力が大きくなるので現像ローラを駆動するモータの負荷トルクも大きくなることから該モータが大型化し、また、現像ローラの磨耗も大きくなるという問題が生じる。

そのため、図１０に示すように、シール部材に穴や切り欠きを設けることが知られている（例えば特許文献１参照）。この穴または切り欠きは現像ローラ回転方向上流側に設けられているので、シール部材と現像ローラの周面との接触面積を上流側で小さくしながら、下流側で大きくすることにより下流側で大きなシール効果を得ることができる。この構成は、シール部材の現像ローラの周面と接触する部分の面積を全体として小さくしながら、部分的に大きなシール効果が得られるようにした点を特徴とするものである。

また、図１１に示すように、シール部材を上流側と下流側とにそれぞれ別個に設ける構成も知られている（例えば特許文献２参照）。この構成は、シール部材の現像ローラの周面と接触する部分の面積を全体として小さくするとともに、上流側シール部材及び下流側シール部材の間のスペースに落下せず、現像ローラの周面に付着したまま下流シール部材に到達したトナーを該下流シール部材で掻き落すようにした点を特徴とするものである。

特開平７−３３３９８８号公報特開平１１−３３８２５３号公報

しかしながら、特許文献１に記載のシール部材は、穴や切り欠き部分を有するので破れ易く、また、現像装置のケーシングとの貼着面積が小さくなるので剥がれ易いという問題がある。
また、特許文献２に記載の構成では、図１２に示すように、上流側のシール部材と下流側のシール部材の取り付け位置が現像ローラの回転軸方向に関して互いにずれていると、同図の斜線部分ではこれらのシール部材の表面が対向しないので一方のシール部材のシール効果しか得られず、シール効果が不十分になるという問題がある。
本発明は上記問題に鑑みなされたものであり、現像ローラの駆動トルクが小さく、且つ現像ローラの回転軸の回転軸外側方向へのトナーの漏出防止効果の大きい現像装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成すべく、本発明によれば、表面に潜像が形成される感光体と、前記感光体の表面にトナーを供給すべく回転駆動される現像ローラと、前記感光体の表面に供給されるトナーを収容するトナー収容部と、前記現像ローラの両端部の周面に摺接する第１のシール部材と、前記現像ローラの周面と前記トナー収容部の壁部との隙間をシールする第２のシール部材とを備え、前記第２のシール部材と重ならない領域であって、前記第１のシール部材が前記現像ローラと摺接する領域において、前記第１のシール部材の前記現像ローラの周面への押圧力が、前記現像ローラの回転方向の上流側から下流側に向かうにつれ徐々に大きくなることを特徴とする現像装置が提供される。

本発明によれば、現像ローラの駆動トルクが小さく、且つ現像ローラの回転軸の回転軸外側方向へのトナーの漏出防止効果の大きい現像装置が得られる。また、このような現像装置を用いることにより、画像形成装置の小型化、製造コストの低減という効果が得られる。

第１の実施形態
図１に本発明の画像形成装置の第１の実施形態の構成を示す。同図に示すように、この画像形成装置は、画像形成装置本体に着脱可能な現像装置としての画像形成カートリッジ２０、露光装置２１、転写装置２２、定着装置２３、及び給紙装置２４を備える。
画像形成カートリッジ２０は、トナー収容部１、導電性の金属シャフトにシリコン等の半導電性ゴムを形成してなる現像ローラ２、導電性の金属シャフトにトナーの搬送性を向上させるため、混練時に発泡剤を添加したスポンジ状のゴムをロール状に形成してなる供給ローラ３、現像ローラ２上に形成されたトナー層を均一の厚さに規制する現像ブレード４、トナー漏出防止用のシール部材６ａ、現像ローラ２とトナー収容部１の底壁との隙間をシールするフィルム部材８、アルミニウム等の導電性基層と有機感光体からなる表層とから構成される感光体１８、導電性の金属シャフトにエピクロルヒドリンゴム等の半導電性のゴムをロール状に形成してなる帯電ローラを有する帯電装置１３、クリーニングローラ１４を含む。

帯電装置１３の帯電ローラ、現像ローラ２、クリーニングローラ１４は感光体１８の表面に接触して回転するように配置される。図１の矢印に示すように、現像ローラ２と供給ローラ３は、不図示の回転駆動機構により同じ方向（図では時計回り）に回転駆動される。
現像ローラ２の両端部から軸方向外側へのトナー漏れを防止するシール部材６ａは、図２（ａ）に示したように現像ローラの端面に対向する面を有する合成樹脂（プラスチック）の成型品からなるサイドシールプレート７に形成された貼付面に貼り付けられる。シール部材６ａは例えばスポンジ状のウレタンで形成される。
サイドシールプレート７に現像ローラ２、供給ローラ３等が回転可能に支持される。また、図２（ｂ）に示すように、サイドシールプレート７には、スポンジ状のウレタンからなり、シール部材６ａよりも硬く形成されたサイドシール部材が貼り付けられている。
現像ローラ２、供給ローラ３、現像ブレード４は、不図示の現像ローラ電源、供給ローラ電源、現像ブレード電源によりそれぞれ所定のバイアス電圧が印加される。トナーとしては、高い流動性が得られるように、平均粒径５〜１０μｍの球状の重合トナーを用いることが望ましい。

図３に示すように、弾性部材であるシール部材６ａは現像ローラ２の回転方向上流から下流に向かって厚みがｔ２からｔ１に徐々に増大（ｔ２＞ｔ１）する形状となっている。そのため、図４に示すように、シール部材６ａの現像ローラ２により圧縮される部分（破線で示した部分）の圧縮量は下流に向かうにつれ大きくなり、そのためシール部材６ａの現像ローラ２の周面への押圧力（弾力）は図５のグラフに示すように上流から下流に向かうにつれ徐々に大きくなる分布となる。
シール部材６ａの押圧力は上流端で０〜１５ｋｇｆ／ｃｍ^２（０〜１．４７ＭＰａ）、下流端で２５〜８０ｋｇｆ／ｃｍ^２（２．４５〜７．８４ＭＰａ）となるように設定することが望ましい。
この設定範囲内であれば、後に説明するように、現像ローラ２の端部周面に付着したトナーはシール部材６ａと現像ローラ２の周面との間に容易に入り込み、また、入り込んだトナーは外部に漏れ出ることなく下流側に留まるという効果が得られる。シール部材６ａの現像ローラ２の周面に接触する部分の長さは、本実施形態では現像ローラ２の周囲長の１／４としている。シール部材６ａの押圧力が上流から下流に向かって連続的に大きくなるようにし、それにより上記の効果を得るためには、シール部材６ａの現像ローラ２の周面に接触する部分の長さは少なくとも現像ローラの周囲長の１／５以上に設定することが望ましい。尚、押圧力は、上流から下流に向かって連続的に大きくなれば上記の効果が得られるので、図５のグラフにおいて、押圧力がリニアに増大するものであってもよい。

図２に示したように、現像ローラ２は、その端面がサイドシールプレート７の表面と当接し、また、その端部周面がシール部材６ａと当接することによりシール効果が得られる。本実施形態においては、トナー収容部の底壁１１と現像ローラ２との隙間からトナーが漏れることを防止するため、該底壁には現像ローラの軸に平行に伸びるフィルム部材８が設けられ、この隙間をシールしている。これにより、トナー漏出防止効果が更に高まる。

次に、シール部材６ａによるトナー漏出防止の原理について説明する。
現像ローラ２が回転すると、現像ローラ２の端部周面に付着したトナーは少しずつシール部材６ａの表面と現像ローラ２の周面との間の摺擦部に入り込もうとする。上記したように、上流ではシール部材６ａの押圧力が小さいので、トナーは掻き落とされることなくそのまま摺擦部に入り込み、下流側に運ばれる。摺擦部に入り込んだトナーは、トナーを下流側に運ぶ力とシール部材６ａの押圧力に依存するトナーを阻止する力とが釣り合う位置に留まることになる。従って、現像ローラの端部周面に付着したトナーが外部に漏れ出ることが防止される。尚、摺擦部に入り込むトナーは極く僅かであり、画像形成カートリッジの使用開始から、該画像形成カートリッジのトナーが尽き、新品に交換するまでの間に摺擦部に入り込むトナーは少量であり、画像形成カートリッジの使用期間中にシール性が低下する恐れはない。

以上説明したように、本実施形態によれば、現像ローラ２の端部周面部に接するシール部材６ａの厚みを、現像ローラ２の回転方向上流から下流に向かうにつれ徐々に大きくし、シール部材６ａの現像ローラへの押圧力を下流側で大きくしたので、シール性を低下させることなく、シール部材６ａの現像ローラへの押圧力を全体として低減することが可能となる。また、現像ローラ２の端部周面に付着したトナーは従来のように積極的に掻き落とすのではなく、摺擦部内に留めておく構成としたので、シール部材に穴や切り欠きを形成する必要がなく、シール部材が破れたり、剥がれるという不具合は発生しない。また、シール部材を上流側及び下流側に別個に設ける必要もないので、上流側シール部材と下流側シール部材の位置ずれによるシール特性の低下の不具合も発生しない。

第２の実施形態
本実施形態の画像形成装置は、図６に示すようにシール部材６ａに代えてシール部材６ｂを用いたものであり、他は第１の実施形態と同じである。シール部材６ｂの厚みは、現像ローラ２の回転方向の上流から下流に至るまでほぼ同じ（ｔ１≒ｔ２）である。但し、シール部材６ｂが貼着される貼付面は、シール部材６ｂの現像ローラ２の周面と接する面と現像ローラ２の回転軸との間の距離が上流から下流に向かうにつれ徐々に短くなるように垂直方向から傾斜している。そのため、シール部材６ｂの現像ローラ２により圧縮される部分（破線で示した部分）の圧縮量は上流から下流に向かうにつれ大きくなり、そのためシール部材６ｂの現像ローラ２の周面への押圧力は下流に向かうにつれ徐々に大きくなる。シール部材６ｂの押圧力は第１の実施形態同様、上流端で０〜１５ｋｇｆ／ｃｍ^２（０〜１．４７ＭＰａ）、下流端で２５〜８０ｋｇｆ／ｃｍ^２（２．４５〜７．８４ＭＰａ）となるように設定することが望ましい。

本実施形態によれば、シール部材６ｂの表面と現像ローラ２の回転軸との距離が上流から下流に向かうにつれ徐々に短くなるようにして、シール部材６ｂの現像ローラへの押圧力を下流側で大きくしているので、シール性を低下させることなく、シール部材６ｂの現像ローラへの押圧力を全体として低減することができる。また、現像ローラ２の周面端部に付着したトナーは従来のように積極的に掻き落とすのではなく、摺擦部内に留めておく構成としたので、シール部材に穴や切り欠きを形成する必要がなく、シール部材が破れたり、剥がれるという不具合は発生せず、また、シール部材を上流側及び下流側に別個に設ける必要がないので、上流側シール部材と下流側シール部材の位置ずれによるシール特性の低下の不具合も発生しない。
本実施形態では上記効果に加え、シール部材６ｂの厚みが略均一であるのでシール部材の製造が容易であり、製造コストを低減できるという効果を有する。

第３の実施形態
本実施形態の画像形成装置は、図８に示すようにシール部材６ａに代えてシール部材６ｃを用いたものであり、他は第１の実施形態と同じである。
本実施形態では、第１の実施形態と同様、シール部材６ｃは現像ローラ２の回転方向上流から下流に向かって厚みがｔ２からｔ１に徐々に増大（ｔ２＞ｔ１）する形状となっており、そのため、シール部材６ｃの現像ローラ２の周面により圧縮される部分の圧縮量は上流から下流に向かうにつれ大きくなるので、シール部材６ｃの現像ローラ２の周面への押圧力は上流から下流に向かうにつれ徐々に大きくなる。シール部材６ｃの押圧力は上記の各実施形態同様、上流端で０〜１５ｋｇｆ／ｃｍ^２（０〜１．４７ＭＰａ）、下流端で２５〜８０ｋｇｆ／ｃｍ^２（２．４５〜７．８４ＭＰａ）とすることが望ましい。

本実施形態は、シール部材６ｃのシール部材６ｃの現像ローラ２の周面と接する面に繊維材を貼着したことを特徴とする。図８に示したように、この繊維材の繊維方向は、現像ローラ２の回転方向下流に向かう方向から所定角度現像装置の内側に傾斜して伸びる方向である。
現像ローラ２が回転すると、現像ローラの周面端部に付着したトナーは少しずつシール部材の表面と現像ローラ２の周面との間の摺擦部に入り込もうとする。上記したように、上流ではシール部材６ｃの押圧力が小さいので、トナーは掻き落とされることなくそのまま摺擦部に入り込み、下流側に運ばれる。摺擦部に入り込んだトナーは、トナーを下流側に運ぶ力とシール部材６ｃの押圧力に依存するトナーを阻止する力とが釣り合う位置に留まる。本実施形態では、シール部材６ｃの現像ローラ２の周面と接する面は繊維材で構成され、該繊維材の繊維方向は、現像ローラ２の回転方向下流に向かう方向に対し所定角度現像装置の内側に傾斜して伸びる方向であるので、摺擦部に入り込み、下流に運ばれるトナーは繊維方向に沿って誘導され、トナー収容部に戻る。

本実施形態によれば、現像ローラ２の端部周面に接するシール部材６ｃの厚みを、現像ローラ２の回転方向上流から下流に向かうにつれ徐々に大きくし、シール部材６ｃの現像ローラへの押圧力を下流側で大きくしたので、シール性を低下させることなく、シール部材６ｃの現像ローラへの押圧力を全体として低減することができる。さらに、シール部材の現像ローラ２の周面と接する面を繊維材で構成し、摺擦部に入り込んだトナーを該繊維材の繊維方向に沿って誘導し現像装置内側に戻すのでトナーシール性が一層向上する。さらに、現像ローラ２の端部周面に付着したトナーは従来のように積極的に掻き落とすのではなく、摺擦部内に留めておく構成としたので、シール部材に穴や切り欠きを形成する必要がなく、シール部材が破れたり、剥がれるという不具合は発生しない。また、シール部材を上流側及び下流側に別個に設ける必要もないので、上流側シール部材と下流側シール部材の位置ずれによるシール特性の低下の不具合も発生しない。

第４の実施形態
第４の実施形態の画像形成装置は、図９に示すように、シール部材６ｂに代えてシール部材６ｄを用いたものであり、他は第２の実施形態と同じである。シール部材６ｄの厚みは、現像ローラ２の回転方向の上流から下流に至るまでほぼ同じ（ｔ１≒ｔ２）である。但し、第２の実施形態同様、シール部材６ｄが貼着される貼付面は、シール部材６ｄの表面と現像ローラ２の回転軸との距離が上流から下流に向かうにつれ徐々に短くなるように垂直方向から傾斜しており、そのため、シール部材６ｄの現像ローラ２の周面により圧縮される部分の圧縮量は下流に向かうにつれ大きくなる。従って、シール部材６ｄの現像ローラ２の周面への押圧力は上流から下流に向かうにつれ徐々に大きくなる。シール部材６ｄの押圧力は上記の各実施形態同様、上流端で０〜１５ｋｇｆ／ｃｍ^２（０〜１．４７ＭＰａ）、下流端で２５〜８０ｋｇｆ／ｃｍ^２（２．４５〜７．８４ＭＰａ）となるように設定することが望ましい。本実施形態では第３の実施形態同様、シール部材６ｄの表面、即ち現像ローラ２の周面と接する面を繊維材で構成している。

本実施形態は、シール部材６ｄの表面と現像ローラの回転軸との距離が上流から下流に向かうにつれ徐々に短くなるようにして、シール部材６ｄの現像ローラへの押圧力を下流側で大きくしているので、第２の実施形態同様、シール性を低下させることなく、シール部材６ｄの現像ローラへの押圧力を全体として低減することができる。さらに、シール部材６ｄの表面を繊維材で構成し、摺擦部に入り込んだトナーを該繊維材の繊維方向に沿って誘導し現像装置内側に戻すのでトナーシール性が一層向上する。
また、現像ローラ２の端部周面に付着したトナーは従来のように積極的に掻き落とすのではなく、摺擦部内に留めておく構成としたので、シール部材に穴や切り欠きを形成する必要がなく、シール部材が破れたり、剥がれるという不具合は発生しない。また、シール部材を上流側及び下流側に別個に設ける必要もないので、上流側シール部材と下流側シール部材の位置ずれによるシール特性の低下の不具合も発生しない。
本実施形態では上記効果に加え、シール部材６ｄの厚みが略均一であるのでシール部材の製造が容易であり、製造コストを低減することができるという効果を有する。

上述の第３及び第４の実施形態に用いるシール部材の表面に貼着する繊維材としては例えばポリテトラフルオロエチレン等のテフロン（デュポン社の登録商標）フェルトまたはポリエステル繊維とすることができる。
シール部材の表面を摺動性に優れたテフロンフェルトで構成すれば、現像ローラの周面との摩擦抵抗が小さくなるので、上記のトナー漏れ防止効果に加え、現像ローラの磨耗及び現像ローラの駆動トルクを更に低減できるという効果が得られる。
また、シール部材の表面を耐摩耗性、耐久性に優れたポリエステル系の繊維材で構成すれば上記のトナー漏れ防止効果に加え、現像装置の長寿命化の効果が得られる。
本発明は、現像ローラを使用するプリンタ、ファクシミリ、コピー機、これらの装置の機能を併せ持つ複合装置に適用できる。

本発明の第１の実施形態の画像形成装置の概略構成を示す図である。第１の実施形態の画像形成装置の現像ローラの端面及び周面にそれぞれ接触するサイドシール部材及びシール部材を示す斜視図である。第１の実施形態の画像形成装置に取り付けられたシール部材を示す斜視図である。第１の実施形態の画像形成装置の現像装置ケーシングに取り付けられたシール部材の被圧縮部分の圧縮量を示す図である。第１の実施形態の画像形成装置における、シール部材の現像ローラ周面への押圧力の分布を示すグラフである。本発明の第２の実施形態の画像形成装置に取り付けられたシール部材を示す斜視図である。第２の実施形態の画像形成装置の現像装置ケーシングに取り付けられたシール部材の被圧縮部分の圧縮量を示す図である。本発明の第３の実施形態の画像形成装置に取り付けられたシール部材を示す斜視図である。本発明の第４の実施形態の画像形成装置に取り付けられたシール部材を示す斜視図である。従来の画像形成装置の現像ローラの端部周面に接するシール部材を示す斜視図である。従来の画像形成装置の現像ローラの端部周面に接する上流側シール部材及び下流側シール部材を示す斜視図である。図１１に示した上流側シール部材及び下流側シール部材の取り付け位置がずれている状態を表す図である。

符号の説明

１トナー収容部、２現像ローラ、３供給ローラ、４現像ブレード、６ａ，６ｂ，６ｃシール部材、７サイドシールプレート、８フィルム部材、１１トナー収容部底壁、１３帯電装置、１４クリーニングローラ、１８感光体、２０画像形成カートリッジ、２１露光装置、２２転写装置、２３定着装置、２４給紙装置。

Claims

表面に潜像が形成される感光体と、
前記感光体の表面にトナーを供給すべく回転駆動される現像ローラと、
前記感光体の表面に供給されるトナーを収容するトナー収容部と、
前記現像ローラの両端部の周面に摺接する第１のシール部材と、
前記現像ローラの周面と前記トナー収容部の壁部との隙間をシールする第２のシール部材とを備え、
前記第２のシール部材と重ならない領域であって、前記第１のシール部材が前記現像ローラと摺接する領域において、前記第１のシール部材の前記現像ローラの周面への押圧力が、前記現像ローラの回転方向の上流側から下流側に向かうにつれ徐々に大きくなることを特徴とする現像装置。
前記第１のシール部材は弾性を有する部材からなり、該シール部材の前記現像ローラの周面に及ぼす弾力が、前記現像ローラの回転方向の上流側から下流側に向かうにつれ徐々に大きくなることを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
前記第１のシール部材の厚さが、前記現像ローラの回転方向の上流側から下流側に向かうにつれ徐々に大きくなることを特徴とする請求項２に記載の現像装置。
前記第１のシール部材の前記現像ローラの周面と接する面と前記現像ローラの回転軸との間の距離が前記現像ローラの回転方向の上流側から下流側に向かうにつれ徐々に短くなることを特徴とする請求項２に記載の現像装置。
前記第１のシール部材の前記現像ローラの周面と接する面に繊維材を設けたことを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の現像装置。
前記繊維材はテフロンフェルトであることを特徴とする請求項５に記載の現像装置。
前記繊維材はポリエステル繊維であることを特徴とする請求項５に記載の現像装置。
前記繊維材の繊維方向は、前記現像ローラの回転方向上流から下流に向かう方向に対し、所定角度現像装置の内側に傾斜して伸びる方向であることを特徴とする請求項５から７のいずれか一項に記載の現像装置。
前記第１のシール部材の前記現像ローラの周面への押圧力は、前記現像ローラの回転方向の上流端で０〜１５ｋｇｆ／ｃｍ^２であることを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
前記第１のシール部材の前記現像ローラの周面への押圧力は、前記現像ローラの回転方向の下流端で２５〜８５ｋｇｆ／ｃｍ^２であることを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
感光体と、前記感光体に潜像を形成する露光装置と、前記潜像にトナーを供給して前記感光体上にトナー像を形成する請求項１から１０のいずれか一項に記載の現像装置と、前記感光体に形成されたトナー像を媒体に転写する転写装置と、前記媒体に転写されたトナー像を定着する定着装置とを含むことを特徴とする画像形成装置。
表面に潜像が形成される感光体と、前記潜像にトナーを供給して前記感光体上にトナー像を形成する現像装置と、前記トナー像を媒体に転写する転写装置と、前記媒体に転写されたトナー像を定着させる定着装置とを備える画像形成装置において、
前記現像装置は、回転駆動され前記潜像にトナーを供給する現像ローラと、該現像ローラの端部周面に接触して設けられるシール部材とを有し、
前記第１のシール部材は、該シール部材の前記現像ローラの周面への押圧力が、前記現像ローラの回転方向の上流側から下流側に向けて徐々に大きくなるように配置されることを特徴とする画像形成装置。
前記第１のシール部材の前記現像ローラの周面への押圧力は、前記現像ローラの回転方向の上流端で０〜１５ｋｇｆ／ｃｍ^２であることを特徴とする請求項１２に記載の画像形成装置。
前記第１のシール部材の前記現像ローラの周面への押圧力は、前記現像ローラの回転方向の下流端で２５〜８５ｋｇｆ／ｃｍ^２であることを特徴とする請求項１２に記載の画像形成装置。