(57)【要約】【課題】現像装置内の特定箇所へのトナーの集中やトナー漏れを防止する。【解決手段】表面に担持したトナーで像担持体に形成された潜像を現像するトナー担持体と、トナーを貯留すると共に、トナー担持体を保持するケースと、を有する現像装置に於いて、深さ及び幅がトナーの平均粒径以上であるらせん溝が形成されたトナー担持体の非画像部と、らせん溝と交差し、深さ及び幅がトナーの平均粒径以上である溝が形成されトナー担持体の端部を密閉する密閉シールと、を有する内圧分散機構を備えた。【選択図】図６
2015031860.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に担持したトナーで像担持体に形成された潜像を現像するトナー担持体と、前記トナーを貯留すると共に、前記トナー担持体を保持するケースと、を有する現像装置に於いて、
深さ及び幅が前記トナーの平均粒径以上であるらせん溝が形成された前記トナー担持体の非画像部と、
前記らせん溝と交差し、深さ及び幅が前記トナーの平均粒径以上である溝が形成され前記トナー担持体の端部を密閉する密閉シールと、
を有する内圧分散機構を備えたことを特徴とする現像装置。
【請求項２】
請求項１に記載の内圧分散機構は、前記トナー担持体の回転方向に巻き付けられた圧抜きフィルタを有することを特徴とする現像装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の現像装置を有することを特徴とするプロセスカートリッジ。
【請求項４】
請求項１から３の何れか一項に記載のプロセスカートリッジを有する画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真プロセスを用いた現像装置、プロセスカートリッジ、及び画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子写真プロセスを用いた現像装置、プロセスカートリッジ、及び画像形成装置についての技術開発が進み、種々の提案がされている（例えば、特許文献１、２参照。）。
特許文献１に記載の発明は、「トナー供給ロール」に関する発明であり、具体的には、芯金の外周面に形成されているスポンジ弾性層の表面の左右両端部分に、軸方向に長い複数の条溝が所定のピッチで周方向に形成されているものである。すなわち、現像ロールとの当接部分の両端部の当接圧を低下させることができるトナー供給ロールであり、芯金の外周面に形成されたスポンジ弾性層の表面の左右両端部分に、軸方向に長い複数の条溝が所定のピッチで周方向に形成されたものである。
【０００３】
特許文献２に記載の発明な、「現像装置」に関する発明であり、具体的には、現像装置の現像ローラを、例えばアルミニウムからなる基体ローラの表面に誘電体層を設け、誘電体層の表面に螺旋状の溝を刻んで形成するものである。すなわち、現像装置のトナー担持体を、例えばアルミニウムからなる基体ローラの表面に誘電体層を設け、誘電体層の表面にらせん状の溝を刻んで形成することで、地肌部のかぶりや縦線かすれを防止する接触現像方式の一成分現像装置である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、特許文献１に記載の発明は、トナー担持体画像領域外の端部に軸方向に溝を形成し、トナー担持体エッジの当接圧もしくは端部の摩耗を低減させ、トナー担持体端部でのトナー劣化やトナー漏れの防止について開示している。
しかし軸方向溝では現像装置内圧集中方向と平行であるため、現像装置内の内圧によるトナー漏れを助長してしまう。また、トナー担持体のみに限定した溝形成では溝にトナーが滞留・固着してしまい現像装置内圧の分散には至らない。
【０００５】
また、特許文献２に記載の発明は、トナー担持体周方向にらせん状の溝を形成し、地肌部のかぶりや縦線かすれの防止について開示している。
しかし、トナー担持体のみに限定した溝形成では溝にトナーが滞留・固着してしまい現像装置内圧の分散には至らない。したがって、現像装置内圧集中箇所からのトナー漏れが発生してしまう。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、現像装置内の特定箇所へのトナーの集中やトナー漏れを防止することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、表面に担持したトナーで像担持体に形成された潜像を現像するトナー担持体と、前記トナーを貯留すると共に、前記トナー担持体を保持するケースと、を有する現像装置に於いて、深さ及び幅が前記トナーの平均粒径以上であるらせん溝が形成された前記トナー担持体の非画像部と、前記らせん溝と交差し、深さ及び幅が前記トナーの平均粒径以上である溝が形成され前記トナー担持体の端部を密閉する密閉シールと、を有する内圧分散機構を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、現像装置内の特定箇所へのトナーの集中やトナー漏れを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】一実施形態に係る画像形成装置100の概略構成図である。
【図２】図１に示した画像形成装置100に用いられる現像装置の外観斜視図である。
【図３】図２に示した現像装置からトナー担持体を外した状態を示す外観斜視図である。
【図４】（ａ）は、従来の現像装置のトナー担持体近傍の正面図であり、（ｂ）は、（ａ）の側面図である。
【図５】５（ａ）は、従来の現像装置のトナー漏れを説明するためのトナー担持体近傍の正面図であり、図５（ｂ）は、図５（ａ）の側面図である。
【図６】実施形態１に係る現像装置のトナー担持体近傍の概念図である。
【図７】実施形態２に係る現像装置のトナー担持体近傍の概念図である
【発明を実施するための形態】
【００１０】
＜画像形成装置の構成＞
図１は、一実施形態に係る画像形成装置100の概略構成図である。
画像形成装置100は、画像形成装置本体としてのプリンタ部110と、原稿読取部としてのスキャナ部120と、原稿自動給紙装置(ADF)130と、給紙部200と、を備え、複写機の機能を有する。ADFはautomatic document feederの略である。
画像形成を行うプリンタ部110の上部にはスキャナ部120が設置され、スキャナ部120の上には原稿自動給紙装置が設置され、画像形成装置本体110の下部には給紙部200が設置されている。
【００１１】
画像形成装置100は、外部装置との通信機能を有し、装置外部のパーソナルコンピュータ等とLAN(local area network)等を介して接続することにより、プリンタやスキャナとして用いることができる。
【００１２】
また、画像形成装置100は、電話回線や光回線と接続することにより、ファクシミリとして用いることができる。
画像形成装置本体110内には、同じ構成で現像装置５のトナー色が異なる画像形成部が４つ並設されている。４つの画像形成部としてのプロセスカートリッジ10でトナー色の異なる画像、例えばイエロー(y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(k)の画像を形成する。各色のトナー像を転写媒体または中間転写媒体に重ね合わせて転写して多色またはフルカラー画像を形成することができる。
【００１３】
尚、４つの画像形成部10は、複数のローラに張架されたベルト状の転写媒体としての中間転写体７に沿って並設され、各画像形成部10で形成された各色のトナー像は、一旦中間転写体７に順次重ね合わせて転写される。転写後、二次転写装置12で紙等のシート状の記録媒体に一括して転写される。
各色の画像形成部10は、像担持体としての例えば感光体ドラム１(1Y,1M,1C,1K)の周囲に、保護層形成装置２、帯電装置３、露光装置８からのレーザー光等の露光部、現像装置５、一次転写装置６、及びクリーニング装置４が配置されている。
【００１４】
また、各色の画像形成部10には、感光体１とともに、保護層形成装置２、帯電装置３、現像装置５、クリーニング装置４をカートリッジ内に一体に設けたプロセスカーリッジ11を用いている。
このプロセスカートリッジ11は、画像形成装置本体110に対して着脱可能に設けられている。
【００１５】
図２は、図１に示した画像形成装置100に用いられる現像装置の外観斜視図である。図３は、図２に示した現像装置からトナー担持体を外した状態を示す外観斜視図である。
現像装置300は、表面に担持したトナーで像担持体としての感光体ドラム１(1Y,1M,1C,1K)に形成された潜像を現像するトナー担持体301と、トナーを貯留すると共に、トナー担持体301を保持する筐体としてのケース310と、を有する。ケース310のトナー担持体301の両端にはトナー漏れ防止用のシール部材304が設けられ、ケース310のトナー担持体301の上側には金属ブレード302が配置され、トナー担持体301の下側にはポリエステルフィルム303が配置されている。
【００１６】
＜画像形成装置の動作＞
次に図１に示す画像形成装置の動作を説明する。
ここでは、画像形成のための一連のプロセスについて、ネガ‐ポジプロセスで説明を行う。
尚、各画像形成部の動作は前述した動作と同様である。
有機光導電層を有する感光体(OPC：organic photoconductor)に代表される像担持体1Y,1M,1C,1Kは、図示しない除電ランプ等で除電され、帯電部材を有する帯電装置３で均一にマイナスに帯電される。
【００１７】
像担持体1Y,1M,1C,1Kの帯電には、図示しない電圧印加装置から帯電部材としての像担持体に接触または近接配置された帯電ローラに、像担持体1Y,1M,1C,1Kを所望の電位に帯電させる直流電圧に交流電圧を重畳した帯電バイアス電圧が印加される。
【００１８】
帯電された像担持体1Y,1M,1C,1Kは、レーザー光学系等の露光手段からなる露光装置８によって照射される画像データに対応したレーザー光で潜像形成が行われる。露光部電位の絶対値は、非露光部電位の絶対値より低電位となる。
【００１９】
レーザー光は半導体レーザーから発せられて、高速で回転する多角柱の多面鏡、例えばポリゴンミラー等により像担持体1Y,1M,1C,1Kの表面を、像担持体1Y,1M,1C,1Kの回転軸方向、すなわち主走査方向に走査する。
このようにして形成された潜像が、現像装置５にある現像剤担持体であるトナー担持体51の現像スリーブ上に供給されたトナー粒子、又はトナー粒子及びキャリア粒子の混合物からなる現像剤により現像され、トナーの可視像が形成される。
潜像の現像時には、図示しない電圧印加機構から現像スリーブに、像担持体1Y,1M,1C,1Kの露光部と非露光部との間にある、所定の電圧又はこれに交流電圧を重畳した現像バイアスが印加される。
上記のような動作で各色に対応した像担持体1Y,1M,1C,1K上に形成されたトナー像は、一次転写装置６にて中間転写体７上に順次重ね合わせて一次転写される。
【００２０】
一方、画像形成動作及び一次転写動作のタイミングで、給紙部200の多段の給紙カセット201a,201b,201c,201dの中の選択された給紙カセットから、給紙ローラ202及び分離ローラ203からなる給紙機構で紙等のシート状の記録媒体が給紙される。記録媒体は、搬送ローラ204,205,206及びレジストローラ207を経て二次転写部に搬送される。
そして、二次転写部において、中間転写体７上のトナー画像が二次転写装置、例えば二次転写ローラ12にて、搬送されてきた記録媒体に二次転写される。
尚、上記の転写工程において、一次転写装置６や二次転写装置12には、転写バイアスとして、トナーの帯電極性と逆極性の電位が印加されることが好ましい。
【００２１】
上記の二次転写後、記録媒体は、中間転写体７から分離され、転写像が得られる。
また、一次転写後に感光体１上に残存するトナー粒子は、クリーニング装置４のクリーニング部材41によって、クリーニング装置４内のトナー回収室へ回収される。
また、二次転写後に中間転写体７上に残存するトナー粒子は、ベルトクリーニング装置９のクリーニング部材によって、ベルトクリーニング装置９内のトナー回収室へ回収される。
【００２２】
図１に示した画像形成装置100は、上述の画像形成部としてのプロセスカートリッジ10が中間転写体７に沿って複数配置された、いわゆるタンデム型で中間転写方式の画像形成装置である。複数の画像形成部10によって各感光体1Y,1M,1C,1K上に順次作成された色が異なる複数のトナー像を一旦中間転写体７上に順次転写した後、これを一括して紙等のシート状の記録媒体に転写する。
【００２３】
そしてトナー像が転写された記録媒体を、搬送装置13により定着装置14へ送り、加熱・加圧等によってトナーを定着する構成である。
定着後の記録媒体は、搬送装置15及び排紙ローラ16により排紙トレイ17に排紙される。
【００２４】
また、画像形成装置100は両面プリント機能を備えている。このため、両面プリント時には、定着装置14の下流の搬送路を切換え、片面の画像が定着された記録媒体を両面用搬送装置210で表裏反転し、搬送ローラ206及びレジストローラ207で二次転写部に再給紙して、裏面側に画像の転写を行う。
【００２５】
転写後の記録媒体は、上記と同様に定着装置14に搬送されて画像が定着され、定着後の記録媒体は排紙トレイ17に排紙される。
尚、上記の構成で、中間転写体７を用いずに、タンデム型の直接転写方式の画像形成装置とすることもできる。この直接転写方式の場合は、中間転写体７に換えて、記録媒体を担持搬送する転写ベルト等を用いる。各画像形成部10によって各感光体1(1Y,1M,1C,1K)上に順次作成された色が異なる複数のトナー像を直接、転写ベルトで搬送される紙等のシート状の記録媒体に順次転写する。転写後、定着装置14へ送り、加熱・加圧等によってトナーを定着する構成としても良い。
【００２６】
＜従来技術＞
従来の現像装置トナー密閉手段について図４（ａ）、（ｂ）を参照して説明する。
図４（ａ）は、従来の現像装置のトナー担持体近傍の正面図であり、図４（ｂ）は、図４（ａ）の側面図である。
従来のトナー密閉手段はトナー担持体301において長手方向ではトナー帯電及び量規制手段である金属製ブレード302、及びマイラー等のポリエステルフィルム303で密閉されている。トナー担持体301の短手方向端部にはウレタンスポンジや植毛素材を用いたシール部材304により密閉されている。
【００２７】
トナー漏れ方向については図５を参照して説明する。
図５（ａ）は、従来の現像装置のトナー漏れを説明するためのトナー担持体近傍の正面図であり、図５（ｂ）は、図５（ａ）の側面図である。
現像装置内のトナー搬送方向はトナー担持体301の長手方向であるため、トナー漏れ箇所は必然的に金属製ブレード302やポリエステルフィルム303からは漏れ難く、シール部材304からは漏れ易い構成となっている。
【００２８】
ここで、トナー漏れに対する直接的な原因は、トナーの偏在、不均衡な分布、及び移動が挙げられるが、直接的なトナー漏れ原因を生み出す主要な原因が現像装置内の高内圧である。トナーの偏在、分布、及び移動の原因となっているのは現像装置内から現像装置壁面へ及ぼす空気圧、すなわち内圧のためであることが実験により目視確認されている。
そこで、本明細書では、トナー漏れに対してより上位の原因を内圧とした。
【００２９】
＜実施形態１＞
次に実施形態１について説明する。
本実施形態では、トナー漏れが発生するトナー担持体301の非画像部に内圧分散機構を設け、シール部材304に局所的に集中する現像装置の内圧を分散することでトナー漏れを抑止する効果が得られる。その構成を図６に示した。
【００３０】
図６は、実施形態１に係る現像装置のトナー担持体近傍の概念図である。
図６に示すトナー担持体301には現像装置内の圧分散機構が設けられている。この機構は、トナー担持体301の両端部に形成された非画像領域301a,301bと、ウレタンシール部材306a,306bと、を有する。301bは画像が形成される画像領域である。
非画像領域301aには、トナーの平均粒径以上の深さ及び幅を有するらせん状の溝305a,305bが形成されている。ウレタンシール部材306aには、らせん状の溝305aと交差し、トナーの平均粒径以上の深さ及び幅を有する溝307aが形成されている。ウレタンシール部材306bには、らせん状の溝305bと交差し、トナーの平均粒径以上の深さ及び幅を有する溝307bが形成されている。
らせん状の溝305aは、トナー担持体301の回転方向をP1方向とすると、左ねじ方向に形成された雄ねじであり、らせん状の溝305bは、右ねじ方向に形成された雄ねじである。ウレタンシール部材306aの溝307aは左ねじと交差するように左上がりに形成されており、ウレタンシール部材306bの溝307bは右ねじと交差するように右上がりに形成されている。
ウレタンシール部材306a,306bは、その幅が非画像領域301a,301bの幅より長く、かつ、非画像領域301a,301bを覆う長さを有する。
【００３１】
トナー担持体301が矢印P1方向に回転すると、らせん状の溝305a,305bはトナー担持体301の長手方向に沿って中央に向かう。トナー担持体301の矢印P1方向の回転に伴い、らせん状の溝305aと交差する溝307aとが交差する部分と、らせん状の溝305bと交差する溝307bとが交差する部分とは、トナー担持体301の内側に向かう。
【００３２】
図６に示す現像装置内の圧分散機構の作用は、従来、トナー担持体301の端部に局所的に集中していた現像装置内の圧力を、らせん状の溝305a,305bで外部に逃がすことでトナー漏れ抑止効果がある。ここで、溝305a,305bにトナーが滞留した場合、所望の効果が得られなくなる。しかし、溝305a,305bと交差する溝が形成されたシール部材306a,306bにより溝305a,305bに滞留するトナーを押し動かし、トナー滞留を解消できることで溝305a,305bによる現像装置内圧分散を補助している。
【００３３】
＜実施形態２＞
次に実施形態２について説明する。
図７は、実施形態２に係る現像装置のトナー担持体近傍の概念図である。
図７に現像装置は、内圧分散機構としてトナー担持体301の非画像領域端部301a,301bに貼り付けられた圧抜きフィルタ307a,307bを有する。図７に示す現像装置の内圧分散機構の作用は、図６に示す内圧分散機構と同様にトナー担持体301の端部に局所的に集中していた現像装置の内圧を、圧抜きフィルタ307a,307bで外部に逃がすことでトナー漏れ抑止効果がある。図６での溝305a,305b及び溝305a,305bが形成されたウレタンシール部材306a,306bの組み合わせによる現像装置の内圧分散機構とは異なり、圧抜きフィルタ307a,307b単体でトナー担持体301の両端部への圧力集中の緩和が可能である。
圧抜きフィルタ307a,307bは、PTFE(ポリテトラフルオロエチレン)の多孔質膜であり、トナーは漏らさずに空気のみ外部へ逃がす機能を有する。
【００３４】
ここで、現像ローラとしてのトナー担持体の両端部の圧抜きフィルタ307a,307bの貼り付け有無による内圧測定結果は無い。トナーを現像装置内に充填した状態での内圧計測は、測定経路内へのトナー流入等の理由により難易度が高く、信頼性の高い測定値は得られていない。また、トナーは現像装置の静止状態で漏れることはなく、駆動時や振動時にトナーは漏れる。よって、基本的にトナー漏れの有無は実際に現像装置を加振することで現像装置外部へ漏れたトナーを目視確認する「現像装置加振試験」や数時間のランニングにより密閉力の弱い箇所から漏れたトナーを目視確認する「ランニング試験」にて行っている。
「現像装置加振試験」による現像装置の内圧は最大で大気圧プラス40Pa程度である。これは、現像装置が振られることで現像装置の内圧が一時的に上昇し、その際の現像装置の内圧が大気圧プラス40Pa程度であると推測される。この程度の内圧上昇が生じた場合、トナー漏れが発生する現像装置も存在することが推測される。この参考測定データから推測すると、空気を逃がす前の内圧は最大で大気圧＋40Pa程度と考えられる。
【００３５】
＜作用効果＞
以上において、本実施形態によれば、現像装置外へのトナー漏れの主要因としては現像装置内の搬送方向への現像装置内圧集中により、密閉部へ過度の粉圧がかかることにより、トナー漏れが発生する。そこで現像装置の内圧力集中箇所からのトナー漏れを防ぐために、現像装置の内圧力集中箇所であるトナー担持体端部に内圧分散機構を採用する。これにより、従来のようなトナー担持体端部を高密閉にする必要がなく、トナー担持体と端部シールとの摩擦力の低下が図れ、画像形成装置の高速化に伴うトナー担持体端部温度上昇を防ぐことができる。その結果、摩擦熱によるトナー担持体の削れやトナー固着によるトナー漏れからの画像不良を防止できる。
【００３６】
すなわち、本実施形態によれば、非画像領域において現像装置の内圧分散機構を持つトナー担持体及びトナー担持体密閉シールを有する現像装置においてはトナー担持体端部に集中する現像装置内圧を分散させることができる。これにより、トナー担持体端部から現像装置外へのトナー漏れによる画像不良を免れることができる。
【００３７】
本実施形態によれば、トナー担持体に貼り付けられた圧抜きフィルタによりトナー担持体の両端部に集中する現像装置の内圧を分散させることができるので、トナー担持体の両端部から現像装置外へのトナー漏れによる画像不良を免れることができる。
【００３８】
尚、上述した実施の形態は、本発明の好適な実施の形態の一例を示すものであり、本発明はそれに限定されることなく、その要旨を逸脱しない範囲内において、種々変形実施が可能である。
【符号の説明】
【００３９】
１、１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋ    像担持体（感光体ドラム）
２    保護層形成装置
３    帯電装置
４    クリーニング装置
５    現像装置
６    一次転写装置
７    中間転写体
８    露光装置
９    ベルトクリーニング装置
１０    画像形成部
１１    プロセスカートリッジ
１２    二次転写ローラ
１３、１５    搬送装置
１４    定着装置
１６    排紙ローラ
１７    排紙トレイ
４１    クリーニング部材
１００    画像形成装置
１１０    画像形成装置本体
２００    給紙部
２０１ａ、２０１ｂ、２０１ｃ、２０１ｄ    給紙カセット
２０２、２０３    分離ローラ
２０４、２０５、２０６    搬送ローラ
２０７    レジストローラ
２１０    両面用搬送装置
３００    現像装置
３０１    トナー担持体
３０２    金属ブレード
３０３    ポリエステルフィルム
３０４ａ、３０４ｂ、３０６ａ、３０６ｂ    シール部材
３０５ａ、３０５ｂ    溝
３０７ａ、３０７ｂ    圧抜きフィルタ
３１０    現像装置筐体
【先行技術文献】
【特許文献】
【００４０】
【特許文献１】特開２００１−１０９２５２号公報
【図１】
2015031860.tif 000003
【図２】
2015031860.tif 000004
【図３】
2015031860.tif 000005
【図４】
2015031860.tif 000006
【図５】
2015031860.tif 000007
【図６】
2015031860.tif 000008
【図７】
2015031860.tif 000009