(57)【要約】【課題】１成分現像剤が表面に担持される現像ローラの外径が小さい場合でも、現像ローラとシール部材との摩擦による温度上昇を抑制し、この温度上昇に起因するトナー漏れを防止することができる現像装置を提供する。【解決手段】現像ローラ１２の長手方向両端側から１成分現像剤が漏れるのを防止する端部シール部材２７が、現像ローラ１２の長手方向両端部領域の表層と摺動可能に当接され、現像ローラ１２の長手方向両端面と現像容器２３の軸受部２６との間に位置するようにして、現像ローラ１２の芯軸２４の表面に、該芯軸２４の半径方向に延び、現像ローラ１２の長手方向に所定の幅を有する複数の突起部材３１を一体的に設けられており、また、現像容器２３の、現像ローラ１２の長手方向両端側の一方側に吸気口を他方側に排気口３４を設けている。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
１成分現像剤を表層に担持する現像ローラと、前記現像ローラの長手方向両端部領域の表層と摺動可能に当接され、前記現像ローラの長手方向両端側から前記１成分現像剤が漏れるのを防止する端部シール部材と、前記現像ローラと前記端部シール部材を内包して、前記現像ローラの長手方向両端側から突出した芯軸を軸受部に回転可能に支持した現像容器と、を有する現像装置において、
前記現像ローラの長手方向両端面と前記現像容器の前記軸受部との間に位置し、前記芯軸の表面に、該芯軸の半径方向に延び、前記現像ローラの長手方向に所定の幅を有する少なくとも１つ以上の突起部材を一体的に設け、
前記現像容器の、前記現像ローラの長手方向両端側の一方側に吸気口を他方側に排気口をそれぞれ１つ以上設けていることを特徴とする現像装置。
【請求項２】
前記現像容器の外側に、前記吸気口側に向けて送風する送風手段が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。
【請求項３】
前記突起部材が外周面に一体的に形成されたリング部材の内周面が、前記芯軸の表面にに圧入されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の現像装置。
【請求項４】
前記突起部材は金属材料で形成されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の現像装置。
【請求項５】
潜像が表面に担持される潜像担持体と、前記潜像担持体表面の潜像に現像剤を付着させて可視化する現像装置とを少なくとも備えたプロセスカートリッジにおいて、
前記現像装置は、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の現像装置であることを特徴とするプロセスカートリッジ。
【請求項６】
潜像が表面に担持される潜像担持体と、前記潜像担持体表面の潜像に現像剤を付着させて可視化する現像装置とを少なくとも備えた画像形成装置において、
前記現像装置は、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の現像装置であることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真方式の複写機、プリンタ等の画像形成装置の現像プロセスに用いる現像装置、プロセスカートリッジ及び該現像装置を備えた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子写真方式のプリンタ等の画像形成装置においては、装置の小型化及び低価格化が強く望まれている。そのため、画像形成装置の現像プロセスに用いる現像装置に対して、より小さくかつ安価に構成できる1成分現像方式が採用されているケースが多い。
【０００３】
1成分現像方式の画像形成装置における現像ローラは、トナー収容部又はトナー補給ローラからトナーを補給し、その表層に薄いトナー層を形成する。そして、このトナー層形成のために現像ローラ表面の所定の領域は、トナー規制部材と接触しており、トナー規制部材と現像ローラの間をすり抜けるトナー量を制御することによって所望の量のトナー層を形成する。
【０００４】
ところで、前記トナー層を形成する領域以外の部分でトナーが漏れると、画像形成装置本体の内部にトナーが落下あるいは飛散してしまい、この漏れたトナーが、トナー像が転写される用紙に付着するなどの不具合が生じる。
【０００５】
そのため、現像ローラとトナー規制部材が当接している領域以外の領域である現像ローラの長手方向両端部付近は、トナー漏れを防止するシール部材を設ける必要がある。通常このシール部材は、可堯性を有しているフィルム部材や、弾性を有するスポンジ、ゴム、樹脂などが用いられており、このシール部材を現像ローラ表面に摺接させている。
【０００６】
しかしながら、回転している現像ローラがシール部材に所定の圧力で接触しているために、現像ローラとシール部材との摩擦により、シール部材表面及びそれに対向する部分の現像ローラ表面の温度が上昇してしまう。
【０００７】
この部分の温度上昇が大きいと、近傍のトナーが溶けて固まり、現像ローラとトナー規制部材に堆積する。このため、現像ローラとトナー規制部材の間に隙間が発生して、この隙間からトナー漏れを引き起こすことがある。
【０００８】
そこで、例えば、特許文献１には、現像ローラとトナー規制部材との摩擦による温度上昇が原因で発生するトナー固着を防ぐ手段として、現像ローラの軸を中空構造とし、表面積を増やして放熱することにより、現像ローラの温度上昇を抑えるようにした技術が開示されている。
【０００９】
更に、例えば、特許文献２には、現像ローラ（スリーブ）の端面内側に送風羽根を設けて、現像ローラ（スリーブ）の内側の空間において、現像ローラ（スリーブ）とともに回転する送風羽根によって軸方向に空気を送ることで、現像ローラ（スリーブ）を冷却する技術が開示されている。この技術によれば、現像ローラ（スリーブ）の内側を空気の流路とすることで、効率的な送風冷却と現像装置全体の小型化を図ることができると記載されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ところで、特許文献１の技術は、現像ローラの外径がある程度大きければ、温度上昇を抑制する効果は期待できるが、外径の小さな現像ローラの場合には現像ローラの中空状の穴が小さくなってしまい、温度上昇の抑制効果が小さくなってしまう場合がある。また、現像ローラがさらに小さい外形の場合は、中空状の穴を開ける加工自体できない場合がある。
【００１１】
このように、現像装置全体の小型化で現像ローラが小径化されている場合、特許文献１の技術では、現像ローラの温度上昇の抑制効果が期待できない。
【００１２】
また、特許文献２の技術は、２成分現像剤の現像ローラの場合であれば、現像ローラ（スリーブ）の端面内側に送風羽根を設けて、現像ローラ（スリーブ）の内側の空間において、現像ローラ（スリーブ）とともに回転する送風羽根によって軸方向に空気を送ることは容易である。しかしながら、１成分現像剤で現像ローラを感光体ドラムに接触させて現像する場合には状況が異なる。
【００１３】
即ち、1成分現像剤を使用する現像装置において、感光体ドラムと現像ローラの2つの円筒部材を軸方向に渡って確実に均一に当接させるには、ある程度のニップ幅が必要である。このため、ニップ幅を形成するためには、現像ローラ表面には弾性を有する部材を使用して、所定の加圧力で感光体ドラムに押し当てることが必要である。
【００１４】
よって、現像ローラ表面は、ある程度の厚みを持った弾性層を有する必要があり、この現像ローラを回転中心がぶれることなく回転させるには、弾性層の内側には、加圧力に対して十分に強度を持った硬い材料で、回転軸を形成する必要がある。このような理由から、一般的な1成分現像方式の現像ローラは、金属の芯金（中に空間がない中実丸棒）の外側にゴムの弾性を有する層を設けたものが多い。
【００１５】
この場合、現像ローラの内側には空間がないため、上記の特許文献２の技術を適用することが難しい。
【００１６】
なお、特許文献２の技術を適用しようとする場合には、例えばゴム層の内側に金属スリーブを設け、その内側の空間を利用することになるが、この構成では、空気が十分に流れる断面積を有するように金属スリーブの径を大きくする必要がある。更に、金属スリーブの径を大きくすることにより、金属スリーブを支持するベアリングなどの部材も大きくなってしまう。そのため、現像装置全体が大型化し、かつコストが高くなる。
【００１７】
そこで、本発明は、１成分現像剤が表面に担持される現像ローラの外径が小さい場合でも、現像ローラとシール部材との摩擦による温度上昇を抑制し、この温度上昇に起因するトナー漏れを防止することができる現像装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
前記目的を達成するために本発明に係る現像装置は、１成分現像剤を表層に担持する現像ローラと、前記現像ローラの長手方向両端部領域の表層と摺動可能に当接され、前記現像ローラの長手方向両端側から前記１成分現像剤が漏れるのを防止する端部シール部材と、前記現像ローラと前記端部シール部材を内包して、前記現像ローラの長手方向両端側から突出した芯軸を軸受部に回転可能に支持した現像容器と、を有する現像装置において、
前記現像ローラの長手方向両端面と前記現像容器の前記軸受部との間に位置し、前記芯軸の表面に、該芯軸の半径方向に延び、前記現像ローラの長手方向に所定の幅を有する少なくとも１つ以上の突起部材を一体的に設け、前記現像容器の、前記現像ローラの長手方向両端側の一方側に吸気口を他方側に排気口をそれぞれ１つ以上設けていることを特徴としている。
【００１９】
本発明に係るプロセスカートリッジは、潜像が表面に担持される潜像担持体と、前記潜像担持体表面の潜像に現像剤を付着させて可視化する現像装置とを少なくとも備えたプロセスカートリッジにおいて、前記現像装置は、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の現像装置であることを特徴としている。
【００２０】
本発明に係る画像形成装置は、潜像が表面に担持される潜像担持体と、前記潜像担持体表面の潜像に現像剤を付着させて可視化する現像装置とを少なくとも備えた画像形成装置において、前記現像装置は、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の現像装置であることを特徴としている。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、現像ローラの回転に伴って端部シール部材との間で摩擦熱が発生しても、現像ローラの両端部付近での温度上昇を低減できるので、現像剤軟化による現像剤固着の発生を防止することができる。よって、現像装置の小型化に伴って現像ローラが小径の場合でも、現像ローラ内にその長手方向に沿って空気の流路など設ける加工を施すことなく、現像ローラと端部シール部材との摩擦による温度上昇を抑えて、温度上昇に起因するトナー漏れを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施形態に係る現像装置を備えた電子写真方式のプリンタを示す概略構成図。
【図２】本実施形態に係るプロセスカートリッジを示す概略断面図。
【図３】本実施形態における現像容器内の現像ローラを示す概略斜視図。
【図４】本実施形態における現像ローラの一方の端部付近を示す概略斜視図。
【図５】本実施形態における現像容器内の現像ローラを取り外した状態を示す概略斜視図。
【図６】本実施形態における現像容器と送風装置を示す概略斜視図。
【図７】従来の現像ローラの一方の端部付近を示す概略斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明を図示の実施形態に基づいて説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る現像装置を備えた画像形成装置としての電子写真方式のプリンタを示す概略構成図、図２は、本実施形態に係るプロセスカートリッジを示す概略断面図である。なお、本実施形態のプリンタ（画像形成装置）は、１成分現像剤（以下、「トナー」という）を用いてモノクロ画像（トナー像）を出力するプリンタである。
【００２４】
（プリンタの構成、画像形成動作）
図１に示すように、本実施形態に係るプリンタ１は、装置本体２内に潜像担持体としての感光体ドラム３と、この感光体ドラム３の周囲に該感光体ドラム３の回転方向に沿って配置された帯電ローラ４、現像装置５、転写ローラ６、及びクリーニングブレード７を有している。本発明の特徴である現像装置５に詳細については後述する。なお、本実施形態では、感光体ドラム３、帯電ローラ４、現像装置５、及びクリーニングブレード７は、プロセスカートリッジ８（図２参照）として一体化してユニット構成されており、このプロセスカートリッジ８は装置本体２に取り外し可能に装着されている。
【００２５】
また、装置本体２内の上部には、帯電された感光体ドラム３表面にレーザ光を照射して書き込みを行う露光装置９が設置され、下部には、記録材としての用紙Ｐを積載した給紙カセット１０が設置されている。更に、装置本体２内の感光体ドラム３と転写ローラ６間の転写ニップの用紙搬送方向下流側には定着装置１１が設置されている。
【００２６】
次に、このプリンタ１による画像形成動作について説明する。
【００２７】
帯電ローラ４に電圧（例えば、直流電圧に交流電圧を重畳した電圧）を印加して回転させ、所定のプロセススピードで矢印方向に回転している感光体ドラム３の表面を均一に帯電する。そして、露光装置９からのレーザ光による露光により感光体ドラム３の表面に、例えば外部のパソコン等から入力した画像情報に対応した静電潜像を形成する。
【００２８】
そして、感光体ドラム３の表面に形成された静電潜像に対して、現像装置５の現像バイアスが印加された現像ローラ１２によりトナーを付着させて現像（可視化）する。これにより、感光体ドラム３の表面にトナー像が形成される。
【００２９】
この時、給紙ローラ１３等によって給紙カセット１０から最上部の用紙Ｐを取り出し、搬送路を通して搬送された用紙Ｐがレジストローラ対１４でいったん保持される。そして、感光体ドラム３の表面でのトナー像の形成タイミングに合わせて、レジストローラ対１４で保持されていた用紙Ｐが、感光体ドラム３と転写バイアスが印加された転写ローラ６間の転写ニップに搬送され、用紙Ｐ上にトナー像が転写される。
【００３０】
そして、トナー像が転写された用紙Ｐは、定着装置１１に搬送され、定着装置１１の加圧ローラ１１ａと加熱部材（不図示）を内蔵した定着ローラ１１ｂ間の定着ニップにて加熱、加圧されることにより、用紙Ｐ上にトナー像が定着される。トナー像が表面に定着された用紙Ｐは、排紙ローラ１５ａ，１５ｂ等によって搬送されて排紙トレイ１６上に排出される。
【００３１】
（現像装置５の構成）
図１、図２に示すように、本実施形態に係る１成分現像方式の現像装置５は、感光体ドラム３表面に当接し矢印方向に回転する前記現像ローラ１２と、トナー補給ローラ２０と、トナー層規制部材２１と、トナー収納部２２等が現像容器２３内に設けられている。
【００３２】
現像ローラ１２は、図３に示すように、金属製の芯軸２４の周囲に例えばゴム材などからなる弾性層（表層）２５を設けて構成されており、現像容器２３に設けた軸受部２６に回転可能に支持されている。なお、図３では、現像ローラ１２の右側の軸受部は省略している。
【００３３】
また、図４に示すように、現像ローラ１２の長手方向両端領域（図では一方の端部領域）には、現像動作時に現像ローラ１２の長手方向端部から外側へのトナー漏れを防ぐための端部用トナー漏れ防止シール部材（以下、「端部シール部材」という）２７が設けられている。端部シール部材２７は、現像ローラ１２の弾性層（表層）２５の端部側表面に摺動可能に接している。なお、図４で示した現像ローラ１２の一方の端部側は、図１、図２においては奥側（手前と反対側）に位置している。
【００３４】
図５に示すように、端部シール部材２７は、現像容器２３内の軸受部２６の内側近傍に取り付けられている。なお、図５では、現像ローラ１２を取り外した状態である。
【００３５】
トナー補給ローラ２０は、現像ローラ１２の長手方向に沿って所定の圧力で均一に当接してに回転し、該トナー補給ローラ２０表面に供給されているトナーを現像ローラ１２表面に補給する。トナー補給ローラ２０は、図５に示すように、金属製の芯軸２８の周囲に例えばスポンジ層（弾性層）２９とその表面にフェルト（不図示）を貼り付けて構成されており、現像容器２３に設けた軸受部（不図示）に回転可能に支持されている。
【００３６】
トナー層規制部材２１は、先端側が現像ローラ１２表面に近接して該現像ローラ１２表面上のトナー層を一定の厚さの薄層に規制する。
【００３７】
トナー収納部２２は、内部にトナー（不図示）が収納されており、トナー撹拌部材３０を矢印方向に回転させることでトナーを撹拌するとともに、撹拌されたトナーをトナー補給ローラ２０側に供給する。
【００３８】
なお、現像ローラ１２とトナー補給ローラ２０とトナー撹拌部材３０には、駆動源と連結された駆動機構（不図示）が接続されており、上記した画像形成動作時にこれらの部材（現像ローラ１２、トナー補給ローラ２０、トナー撹拌部材３０）を回転させる。
【００３９】
そして、本実施形態では、図３、図４に示すように、現像ローラ１２の長手方向の両端部（図では一方の端部）の端面（側面）に露出する芯軸２４表面に、半径方向に延びる複数（図では４つ）の気流発生用の突起部材３１が等間隔で設けられたリング部材３２が圧入されている。なお、図３、図４では、現像ローラ１２の長手方向端部の一方側に設けた突起部材３１を示しているが、現像ローラ１２の長手方向端部の他方側も同様である。
【００４０】
この突起部材３１は、一体に形成されているリング部材３２の内周面が芯軸２４に圧入されて固定されているので、現像ローラ１２（芯軸２４）の回転とともに各突起部材３１が一体に回転し、回転する各突起部材３１によって矢印方向Ａ（図４では右回転方向）に気流が発生する。突起部材３１の径方向の長さは長い方向が気流の発生には効果的であるが、長すぎると周囲の部材に干渉するので、最大でも先端側が現像ローラ１２の表層（弾性層２５）からはみ出さない範囲に設定する。
【００４１】
突起部材３１（リング部材３２）は、放熱性に優れたアルミニウム材で形成されている。また、突起部材３１の現像ローラ１２の長手方向に沿った幅は、突起部材３１の回転による気流の強さを高めるために２ｍｍ以上が好ましい。なお、この突起部材３１の幅を大きくする程大きな気流を発生させることができるが、現像容器２３の内壁面との干渉を考慮して、最大幅は現像容器２３の内壁面までの距離である。
【００４２】
また、図６に示すように、現像容器２３の一方側の側面（図では右側の側面）には、現像容器２３内に空気を取込むための吸気口３３が形成され、他方側の側面（図では左側の側面）には、現像容器２３内から外に空気を排気するための排気口３４が形成されている。この吸気口３３と排気口３４は、現像ローラ１２の長手方向両端部付近に設けられている。この吸気口３３と排気口３４は、それぞれ一つでも複数でもよい。
（００３７）
また、装置本体２内の現像容器２３の吸気口３３側には、装置本体２内の発熱体である例えば現像装置５などを送風で冷却（空冷）するための送風装置３５が設けられており、送風装置３５の駆動によるファン３６の回転によって吸気口３３側に向けて送風される。
【００４３】
なお、現像容器２３の吸気口３３側に送風用のダクト等が設置されている場合には、送風装置３５の設置場所は現像容器２３の吸気口３３側でなくてもよい。
【００４４】
ところで、図７に示すように従来では、現像ローラ１２の長手方向の両端部（図では一方の端部）にトナー漏れを防ぐための端部シール部材２７が接するように設けられているが、現像ローラ１２の回転に伴ってこの接触面に摩擦熱が発生する。このため、発生した摩擦熱によって現像ローラ１２の両端部付近と端部シール部材２７との表面温度が上昇するため、現像ローラ１２表面の両端部付近に付着しているトナーが軟化して、トナー固着が発生し易くなる。
【００４５】
そして、トナー固着物が成長して拡大すると、現像ローラ１２とトナー層規制部材２１（図２、図３参照）との間に隙間が生じて、その隙間からトナーが周囲に漏れ、プロセスカートリッジ８内や装置本体２内に飛散するおそれがある。飛散したトナーが搬送される用紙に付着すると、異常画像が発生するなどの不具合が生じる。
【００４６】
そこで、このような不具合を防止するために、本実施形態では図４に示したように、現像ローラ１２の両端面側に空気撹拌のための複数の突起部材３１を設け、現像ローラ１２の回転とともにこのの突起部材３１を一体に回転させて、気流を発生させる。このとき、上記したように、現像ローラ１２の回転に伴って端部シール部材２７との間で摩擦熱が発生しているので、その周囲の空気も加熱されている。この加熱された空気が現像ローラ１２の両端部付近に留まると、更に現像ローラ１２の両端部付近の温度が上昇し、トナーが軟化し易くなる。
【００４７】
この際、本実施形態では、図６に示したように、送風装置３５の駆動でファン３６が回転されて、現像容器２３の吸気口３３側から現像容器２３内を通して排気口３４側に向けて（現像ローラ１２の長手方向に沿って）送風されている。即ち、現像容器２３の吸気口３３側から現像容器２３内に取り込まれた外部からの空気は、現像ローラ１２付近を該現像ローラ１２の長手方向に沿って流れる。
【００４８】
このとき、現像ローラ１２の両端部付近に留まっている加熱された空気は、突起部材３１の回転によって発生する気流により撹拌される。そして、撹拌された空気（加熱された空気）は、ファン３６の回転によって現像ローラ１２の長手方向に沿って流れる空気（外部から取り込まれた空気）の流れに合流して、排気口３４側から外に排出される。なお、排気口３４側から排出された空気は、装置本体２に設けた排気口（不図示）から外部に排気される。
【００４９】
このように、現像ローラ１２の両端部付近に留まっている加熱された空気は排気口３４から排出され、その後に吸気口３３から現像容器２３内に取り込まれた外部からの空気が現像ローラ１２の両端部付近に供給される。これにより、現像ローラ１２の回転に伴って端部シール部材２７との間で摩擦熱が発生しても、現像ローラ１２の両端部付近での温度上昇を抑制できるので、トナー軟化によるトナー固着の発生を防止することができる。
【００５０】
よって、プリンタ１（現像装置５）の小型化に伴って現像ローラ１２が小径の場合でも、現像ローラ１２内にその長手方向に沿って空気の流路など設ける加工を施すことなく、現像ローラ１２と端部シール部材２７との摩擦による温度上昇を抑制して、トナー軟化によるトナー固着の発生を防止することができる。また、トナー固着の発生が防止されるので、トナー漏れの発生が防止される。
【００５１】
なお、前記実施形態では、装置本体２内に送風装置３５を有していたが、現像容器２３に吸気口３３と排気口３４を設けていれば、送風装置３５を有していなくても、効率は低下するが、突起部材３１の回転で撹拌された加熱された空気を排気口３４側から外に自然に排気することができる。
【００５２】
また、前記実施形態では、突起部材３１は放熱性を考慮してアルミニウム材で形成していたが、これに限らす、生産性やコストを考慮する場合には、突起部材３１とリング部材３２を樹脂材で一体成形する構成でもよい。
【符号の説明】
【００５３】
１        プリンタ（画像形成装置）
２        装置本体
３        感光体ドラム
５        現像装置
８        プロセスカートリッジ
１２      現像ローラ
２０      トナー補給ローラ
２１      トナー層規制部材
２３      現像容器
２７      端部シール部材
３１      突起部材
３３      吸気口
３４      排気口
３５      送風装置
３６      ファン
【先行技術文献】
【特許文献】
【００５４】
【特許文献１】特開２００２−９１１５８号公報
【特許文献２】特開２００９−１９２７４８号公報
【図１】
2014174433.tif 000003
【図２】
2014174433.tif 000004
【図３】
2014174433.tif 000005
【図４】
2014174433.tif 000006
【図５】
2014174433.tif 000007
【図６】
2014174433.tif 000008
【図７】
2014174433.tif 000009