(57)【要約】【課題】現像ローラ端部におけるトナー劣化に起因するトナー飛散を低減でき、トナー漏れを防止して機内汚染による異常画像が発生しない現像装置、プロセスカートリッジ、画像形成装置を提供することを課題とする。【解決手段】回転することにより感光体２０へ現像剤を付着させる現像ローラ３０２と、現像剤を現像ローラ３０２へ供給する供給ローラ３０１と、供給ローラに現像剤を搬送する搬送部材２００と、現像ローラ３０２へ積層される現像剤の層厚を規制する現像剤規制ローラ３０３とを備える１成分現像装置であって、現像ローラ３０２の非画像領域に搬送部材２００と回転方向が逆方向の撹拌部材４００とを備えることを特徴とする。【選択図】図３
2005266371.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転することにより像担持体へ現像剤を付着させる現像剤担持体と、
現像剤を現像剤担持体へ供給する供給部材と、
供給部材に現像剤を搬送する搬送部材と、
現像剤担持体へ積層される現像剤の層厚を規制する現像剤規制ローラとを備える１成分現像装置であって、
現像剤担持体の非画像領域に搬送部材と
回転方向が逆方向の撹拌部材とを備える
ことを特徴とする現像装置。
【請求項２】
請求項１に記載の現像装置において、
前記撹拌部材は、弾性のある複数枚の羽根形状をしている
ことを特徴とする現像装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の現像装置において、
前記撹拌部材は、現像剤担持体と接触している
ことを特徴とする現像装置。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかに記載の現像装置において、
前記撹拌部材の回転数は、現像剤担持体の回転数より小さい
ことを特徴とする現像装置。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれかに記載の現像装置において、
前記撹拌部材の回転軸を供給部材と同一とする
ことを特徴とする現像装置。
【請求項６】
少なくとも潜像を担持する像担持体と、
像担持体表面に均一に帯電を施す帯電装置と、
帯電した像担持体の表面に画像データに基づいて露光し、潜像を書き込む露光装置と、
像担持体表面に形成された潜像にトナーを供給し、可視像化する現像装置と、
像担持体表面の可視像を転写媒体に転写する転写装置と、
転写後の像担持体表面をクリーニングするクリーニング装置とを備える画像形成装置において、
請求項１ないし５のいずれかに記載の現像装置を備える
ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項７】
像担持体と、
帯電装置、現像装置またはクリーニング装置より選ばれる少なくとも一つを一体に支持し、画像形成装置本体に着脱自在である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ないし５のいずれか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８】
請求項６に記載の画像形成装置において、
請求項７に記載のプロセスカートリッジを備える
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、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に関し、さらに詳しくは、
非磁性１成分トナーを用いる現像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の１成分現像装置では、非磁性１成分現像剤（以下トナー）の層厚規制部材はブレードタイプのものが多く用いられている。規制ブレードの材料としては、現像剤担持体（以下現像ローラ）が金属または樹脂等のハードな材料からなるローラの場合は、ウレタンゴムのような弾性を持つものが用いられ、現像ローラの基材がゴムのような弾性を持つものからなる場合は、金属ブレードも用いられる。
現像ローラと規制部材とのニップ部に供給されたトナーは、その接触圧により摩擦帯電されるとともに、一定のトナー層厚に規制される。
規制部材としてブレードを用いる現像装置では、比較的遅い線速で低寿命ものは、安いコストで所望の性能が得られる。
【０００３】
しかし、近年の画像形成装置では高速化・長寿命化が強く要求されている。規制ブレードは、現像ローラに対して常時接触し、押圧されているため、経時では、表面膜削れ等による帯電能力の低下により異常画像が発生する等の不具合があった。さらに、ニップでの摩擦熱でトナーが溶融し、トナー固着等により白スジ発生等の問題があった。そのため、現像装置としての長寿命化は困難とされてきた。
このような問題に対して、上記規制部材をブレードではなくローラ状の現像剤規制ローラを用いる現像装置が提案されている。現像剤規制ローラは規制ブレードと同じく、現像ローラと接するニップ部でトナーを帯電させ、層厚を規制する。また、現像剤規制ローラを回転させることで現像ローラとの接触面を変えることが可能となり、現像剤規制ローラの同じ面が接触することを避け、規制ブレードで発生するような、膜削れやトナー固着を防止している。
【０００４】
ところが、現像剤規制ローラを用いると、規制ブレードと比較して、断面が円形対円形のため現像ローラ端部でのシール性が困難である。端部のシールを強化することで、現像ローラと現像剤規制ローラニップの端部でトナーの流れが悪くなり、トナー凝集の発生につながる。この凝集体が現像ローラと現像剤規制ローラとのニップに集まり、ニップをこじ開けることでトナーが漏れ、転写紙上地汚れや機械内部が汚染される不具合が発生した。また、現像ローラの端部は画像領域外であるため現像ローラ端部近傍のトナーが使用されることはほとんどなく、常に同じトナーが現像ローラ上に供給されやすくなる。この現象はトナーの収支があったり、ニップ部での横撹拌が可能な画像領域での発生はない。トナーの収支が無く、横撹拌がおこなわれない端部では、トナーは現像ローラと規制ブレードでストレスを受け続けることで、劣化が加速して前記のトナー凝集体の発生が加速される。
【０００５】
特許文献１では、作像動作終了後に画像領域外を含む端部のみトナーを消費させることで、端部トナーの劣化を防ぐ装置が提案されている。ところが、上記の構成では消費されたトナーはそのまま廃トナーになりトナーの浪費につながる。さらに、未転写のトナーをクリーニング部へ送ることでクリーニング装置への不可もあがり、クリーニング不良等の異常画像を引き起こすことがある。
特許文献２では、現像ローラへのトナー供給部材の幅をトナー搬送開口部の幅より小さくすることで、現像ローラ端部への供給量を減らし、トナーの循環をよくする方法が提案されている。ところが、この方法では供給量は減らせるが、端部で滞留しているトナーを積極的に撹拌することはできない。
特許文献３では、トナー収容室と現像室内の開口部の端部が低くなるようにし、循環をよくする方法が提案されている。ところが、この方法ではトナー量の増減に対応ができず、また上述と同様の理由から積極的にトナーを撹拌することはできない。
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−２８７４９９号公報
【特許文献２】特開平１１−１６７２５３号公報
【特許文献３】特開２０００−２７５９５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記問題点に鑑み、本発明は、現像ローラ端部におけるトナー劣化に起因するトナー飛散を低減でき、トナー漏れを防止して機内汚染による異常画像が発生しない現像装置、プロセスカートリッジ、画像形成装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の本発明は、回転することにより像担持体へ現像剤を付着させる現像剤担持体と、現像剤を現像剤担持体へ供給する供給部材と、供給部材に現像剤を搬送する搬送部材と、現像剤担持体へ積層される現像剤の層厚を規制する現像剤規制ローラとを備える１成分現像装置であって、現像剤担持体の非画像領域に搬送部材と回転方向が逆方向の撹拌部材とを備えることを特徴とする現像装置である。
請求項２に記載の本発明は、請求項１に記載の現像装置において、前記撹拌部材は、弾性のある複数枚の羽根形状をしていることを特徴とする現像装置である。
請求項３に記載の本発明は、請求項１または２に記載の現像装置において、前記撹拌部材は、現像剤担持体と接触していることを特徴とする現像装置である。
請求項４に記載の本発明は、請求項１ないし３のいずれかに記載の現像装置において、  前記撹拌部材の回転数は、現像剤担持体の回転数より小さいことを特徴とする現像装置である。
請求項５に記載の本発明は、請求項１ないし４のいずれかに記載の現像装置において、  前記撹拌部材の回転軸を供給部材と同一とすることを特徴とする現像装置である。
【０００９】
請求項６に記載の本発明は、少なくとも潜像を担持する像担持体と、像担持体表面に均一に帯電を施す帯電装置と、帯電した像担持体の表面に画像データに基づいて露光し、潜像を書き込む露光装置と、像担持体表面に形成された潜像にトナーを供給し、可視像化する現像装置と、像担持体表面の可視像を転写媒体に転写する転写装置と、転写後の像担持体表面をクリーニングするクリーニング装置とを備える画像形成装置において、請求項１ないし５のいずれかに記載の現像装置を備えることを特徴とする画像形成装置である。
請求項７に記載の本発明は、像担持体と、帯電装置、現像装置またはクリーニング装置より選ばれる少なくとも一つを一体に支持し、画像形成装置本体に着脱自在である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ないし５のいずれか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である。
請求項８に記載の本発明は、請求項６に記載の画像形成装置において、請求項７に記載のプロセスカートリッジを備えることを特徴とする画像形成装置である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明により、現像ローラ端部におけるトナー劣化に起因するトナー飛散を低減でき、機内汚染による異常画像が発生しない現像装置、プロセスカートリッジ、画像形成装置を提供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下に、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の説明はこの発明の最良の形態の例であって、いわゆる当業者は特許請求の範囲内で、変更・修正をして他の実施形態をなすことは容易であり、以下の説明が特許請求の範囲を限定するものではない。
【００１２】
図１は、従来の現像装置の構成を示す図である。
現像装置１０は、トナーカートリッジ部１００、トナー搬送部２００、現像部３００から構成される。トナーカートリッジ１００内のトナーは、図示しないアジテータにより撹拌、搬送され、開口部１０１を通り、トナー搬送部２００へと送られる。トナー搬送部２００へ送られたトナーは、トナー搬送パドル２０１により撹拌され、供給部材である供給ローラ３０１へと搬送される。供給ローラ３０１上のトナーは、現像ローラ３０２と所定のニップＡで接触し回転駆動され、現像ローラ３０２上に擦り付けることで、トナーを予備帯電させながら現像ローラ３０２の表面に供給する。現像ローラ３０２は基材がアルミであり、表面は樹脂でコーティングされている。また、供給ローラ３０１は、金属の芯金とポリウレタン等の発泡材から構成されている。現像ローラ３０２に供給されたトナーは、現像剤規制ローラ３０３とのニップＢで薄層化されて帯電する。現像剤規制ローラ３０３は加圧バネ３０４により現像ローラ３０２に押圧され、軸受内に圧入された図示しないワンウェイクラッチにより現像ローラ３０２が、図中の矢印方向に回転中は静止している。現像剤規制ローラ３０３は、芯金の表面にウレタンゴム、ニトリルゴム、フッ素系ゴム等をチューブ状にしたものを被せローラ状にして使用する。
【００１３】
図２は、作像動作終了後の現像ローラ及び感光体２０を示す図である。作像動作終了後は、図２に示すように、現像カートリッジ１０は感光体２０より離れる。その際に、現像ローラ３０２を矢印方向へ逆転できる構成になっている。これにより、現像剤規制ローラ３０３の同じ面が常時使用されないことから、トナーの帯電量の安定化、現像剤規制ローラの高寿命化の実現が可能となる。
現像ローラ上３０２に薄層化されたトナーは、静電潜像が描かれている感光体２０上に現像される。現像されずに現像ローラ上３０２へ戻ったトナーは、供給ローラ３０１で剥ぎ取られ、トナー搬送部２００内のトナーと混ざり、再び現像に使用される。供給ローラ３０１では、現像に使用されなかったトナーがすべて回収できるわけではないので、そのまま供給ローラを通過し、すぐに現像へ使用されるトナーも存在する。また、入り口シール３０５は、現像装置１０から感光体２０へのトナー飛散を抑えている。
上記のサイクルを繰り返すと、現像ローラ３０２と現像剤規制ローラ３０３とのニップ部Ｂでの摩擦熱や圧力等により帯電性・流動性を制御しているトナー表面の添加剤が剥がれ落ちたり、トナー内部へ埋没してしまう等の現象が発生する。このように、ストレスを受け続け劣化したトナーは、帯電性や流動性が低下する。流動性が著しく低下したトナーは、ニップ部Ｂを通過せずにその場に留まりやすくなる。このようにニップＢに留まりストレスを受けつづけると、トナーが凝集してしまう。その凝集体がニップＢをこじあけることで、現像カートリッジ外部へトナーが飛散し、機内汚染が発生する。
通常画像領域では、トナーの収支が積極的におこなわれること、ニップ部Ｂでの横方向への撹拌があるため、ある程度劣化したトナーも新しいトナーと混ざることでこの現象は発生しない。ところが、画像領域外の現像ローラ端部では、トナーの収支がおこなわれず、さらに現像ローラ最端部では、トナー漏れを防止しているシール部材３０６が存在することで、横方向への撹拌がおこなえずトナー劣化が加速される要因になる。
【００１４】
図３は、供給ローラの軸に攪拌部材を取り付けた状態を示す図である。図３に示すように、供給ローラ３０１の軸に４枚撹拌羽根４０１を持つ撹拌部材４００を取り付けている。撹拌羽根枚数は少なすぎると撹拌効果が得られにくく、また多すぎてもトナーへのストレスとなり劣化を引き起こすことから、９０°間隔で４枚としているが、４枚に限定する必要はない。材質はトナーを搬送できる程度の強度を持ち、トナーへのストレスを軽減するために弾性を持つものがよい。本発明では、現像ローラ３０２と接触させて取り付ける方式としているので、現像ローラ３０２へのキズや異音を避けるために、ポリエチレンテフタレートを用いた。
図４は、攪拌羽根が８枚の攪拌部材を示す図である。図５は、攪拌羽根が６枚の攪拌部材を示す図である。図６は、攪拌羽根が２枚の攪拌部材を示す図である。図７は、攪拌羽根が４まいの攪拌部材を示す図である。
【００１５】
図８は、現像装置を図３中の矢印Ｘ方向から見た図である。Ｌａ、Ｌｂ、Ｌｃはそれぞれ画像領域幅、端部シール領域内側幅、現像カートリッジ内壁幅を示す。Ｌｂ−Ｌａ間の画像領域外（トナー収支が行われない）幅に撹拌羽根４０１が位置している構成になっている。撹拌羽根４０１の位置は画像領域外のためこの部分のトナーを現像ローラから剥ぎ落としたり、撹拌したりしても画像への影響はない。
図９は、現像ローラ３０２端部でのトナーの流れを示す図である。実線が本発明のトナーの流れである。トナーの流れは上述した通りであるが、現像ローラ３０２端部においてはトナーが消費されず、横方向への撹拌もないためトナーの流れが悪くなり、一度現像ローラ３０２上へ薄層化されたトナーが、トナー搬送部２００へ戻らずに再び使用される可能性が高くなる。本発明のように、現像ローラ３０２端部に撹拌部材４００を設けることで、端部のトナーの流れが良くなり、一度使用したトナーを現像ローラ３０２から剥ぎ取り新しいトナーとの混合を容易にしている。
攪拌部材４００に攪拌羽根４０１を設けることで、撹拌部材４００としてワイヤーやコイル等を用いるより効率がよく確実にトナーを搬送・撹拌ができる。
また、図３、図４に示すように、撹拌羽根４０１を現像ローラ３０２と接触させている。これにより、現像ローラ３０２と現像剤規制ローラ３０３により薄層化され現像されずに残ったトナー、即ち、画像領域外のため現像されることのないトナーで、かつ供給ローラ３０１により剥ぎ取られずに通過してきたトナーを剥がすことができ、現像ローラと現像剤規制ローラとのニップＢを連続で通過するのを防止する。
また、現像ローラ３０２の回転数より撹拌部材４００の回転数を小さく設定しているためポリエチレンテフタレートによるスクレーパ機能により、より現像ローラ上のトナーを剥がすことができる。また、ポリエチレンテフタレートの材質の弾性により現像ローラにキズつけることもない。
図１０は、撹拌部材の軸を供給ローラの軸と一体化したものを示す図である。撹拌部材４００の軸を供給ローラ３０１と軸とを一体化することで、新たな駆動機構を用いる必要がなく、低コスト・小型化を可能としている。
この現像装置は、非磁性１成分トナーを用いるモノクロ画像形成装置に使用できるのはもちろん、この現像装置を４つ用いることで、カラー画像形成装置にも適用できる。
【００１６】
図１１は、本発明に係るプロセスカートリッジを示す図である。プロセスカートリッジ１では、現像装置の構成は上記のとおりであるが、感光体２０とその周りには、感光体２０に一定の電荷を与える帯電装置３０と、転写されずに感光体２０上に斬残留したトナーをクリーニングするためのクリーニング装置４０とを備えている。本発明に係る現像装置を用いることで、上述の効果が得られるとともに、帯電装置等の作像手段の少なくとも一つをカートリッジとして一体化したので保守・交換性の良好なプロセスカートリッジが提供できる。また、本発明で防止しているトナー漏れの位置がプロセスカートリッジ形態をとることで覆われているため、万一、トナーが漏れたとしても機内へのトナー漏れは最小限に食い止めることができる。
さらに、現像剤規制ローラを用いることで長寿命化が図れ、さらに本発明による撹拌部材によるトナー劣化を防止し、プロセスカートリッジを着脱可能としたので、作像手段の保守・交換性を良好にする画像形成装置が提供できる。
上記プロセスカートリッジに加え、画像形成装置には、帯電した感光体２０の表面に画像データに基づいて露光し、潜像を書き込む図示しない露光装置と、感光体２０表面の可視像を転写媒体に転写する図示しない転写装置とがある。
【００１７】
図１２は、本発明に係る構成と従来の構成を比較した実験結果を示す図である。横軸にプリント枚数、縦軸に端部からのトナー飛散量をとっている。ここで、トナー飛散量の測定方法について説明する。現像カートリッジ端部（トナー飛散が発生する箇所）にＯＨＰシートを設置しランニング前後での重量変化により飛散トナー量を測定した。従来型の装置をＡ、攪拌部材に羽根を設けた構成の装置をＢ、羽根を設けた攪拌部材の軸と供給ローラの軸を一体化した構成の装置をＣとした。従来型の装置Ａでは２０Ｋ枚を越えたあたりで、現像カートリッジより機内へのトナー飛散が確認され転写紙汚れ等の異常画像が発生した。一方、本発明の装置Ｃでは５０Ｋ枚を越えても機内へのトナー飛散は発生しなかった。
上記実験結果より、図１２に示すように、撹拌部材を設けることにより、大幅にトナー飛散量が低減できることが確認された。また、撹拌部材を新たに設けたことによる異常画像等の発生・現像ローラへのキズ等は発生しなかった。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】従来の現像装置の構成を示す図である。
【図２】作像動作終了後の現像ローラ及び感光体を示す図である。
【図３】供給ローラの軸に攪拌部材を取り付けた状態を示す図である。
【図４】攪拌羽根が８枚の攪拌部材を示す図である。
【図５】攪拌羽根が６枚の攪拌部材を示す図である。
【図６】攪拌羽根が２枚の攪拌部材を示す図である。
【図７】攪拌羽根が４枚の攪拌部材を示す図である。
【図８】現像装置を図３中の矢印Ｘ方向から見た図である。
【図９】現像ローラ端部でのトナーの流れを示す図である。
【図１０】撹拌部材の軸を供給ローラの軸と一体化した図である。
【図１１】本発明に係るプロセスカートリッジを示す図である。
【図１２】本発明に係る構成と従来の構成を比較した実験結果を示す図である。
【符号の説明】
【００１９】
１０  現像装置
２０  感光体
３０  帯電装置
４０  クリーニング装置
１００  トナーカートリッジ部
１０１  開口部
２００  トナー搬送部
２０１  トナー搬送パドル
３００  現像部
３０１  供給ローラ
３０２  現像ローラ（現像剤担持体）
３０３  現像剤規制ローラ
３０４  加圧バネ
３０５  入り口シール
３０６  シール部材
４００  攪拌部材
４０１  攪拌羽根
【図１】
2005266371.tif 000003
【図２】
2005266371.tif 000004
【図３】
2005266371.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
2005266371.tif 000012
【図１１】
2005266371.tif 000013
【図１２】
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