(57)【要約】【課題】  現像ケースに収容されたトナーを剤供給ローラによって現像ローラに供給し、その現像ローラに供給されたトナーの層厚を、現像ローラの周面に圧接した層厚規制ローラによって規制し、層厚規制後のトナーを現像ローラに担持して搬送し、そのトナーによって感光体に形成された静電潜像を可視像化する現像装置であって、現像ローラと層厚規制ローラ８の長手方向端部にシール部材が設けられた現像装置において、現像ローラと層厚規制ローラの間からトナーが飛散することを防止する。【解決手段】  現像ローラ６の長手方向端部に溝２５を形成し、現像ローラ６と層厚規制ローラ８のニップＮ１に沿って移動したトナーを、溝２４に引っ掛け、現像ローラ６の回転によって、そのトナーを搬送する。【選択図】  図２
2005189749.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一成分系現像剤を収容した現像ケースと、回転しながら周面に一成分系現像剤を担持して搬送する現像ローラと、回転しながら前記現像ローラの周面に当接して前記現像ケースに収容された一成分系現像剤を前記現像ローラの周面に供給する剤供給ローラと、前記現像ローラの周面に圧接して、該現像ローラに供給された一成分系現像剤の層厚を規制する層厚規制ローラと、前記現像ローラと層厚規制ローラの長手方向各端部に当接して、該現像ローラ及び層厚規制ローラの各端部の周面と前記現像ケースとの間をシールするシール部材とを有し、前記層厚規制ローラにより規制された現像ローラ上の一成分系現像剤によって、感光体に形成された静電潜像をトナー像として可視像化する現像装置において、前記現像ローラの長手方向各端部の周面に一成分系現像剤搬送用の溝を形成したことを特徴とする現像装置。
【請求項２】
前記溝は前記現像ローラの周方向に引いた線に対して角度をなしている請求項１に記載の現像装置。
【請求項３】
前記角度をαとしたとき、３０°≦α≦６０°を満たすように該角度αを設定した請求項２に記載の現像装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかに記載の現像装置を具備することを特徴とする画像形成装置。
【請求項５】
少なくとも、請求項１乃至３のいずれかに記載された現像装置と、該現像装置によってトナー像が形成される感光体とが一体的に組み付けられていることを特徴とするプロセスカートリッジ。
【請求項６】
請求項５に記載のプロセスカートリッジを具備す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、一成分系現像剤を収容した現像ケースと、回転しながら周面に一成分系現像剤を担持して搬送する現像ローラと、回転しながら前記現像ローラの周面に当接して前記現像ケースに収容された一成分系現像剤を前記現像ローラの周面に供給する剤供給ローラと、前記現像ローラの周面に圧接して、該現像ローラに供給された一成分系現像剤の層厚を規制する層厚規制ローラと、前記現像ローラと層厚規制ローラの長手方向各端部に当接して、該現像ローラ及び層厚規制ローラの各端部の周面と前記現像ケースとの間をシールするシール部材とを有し、前記層厚規制ローラにより規制された現像ローラ上の一成分系現像剤によって、感光体に形成された静電潜像をトナー像として可視像化する現像装置、該現像装置を有するプロセスカートリッジ、及び該プロセスカートリッジないしは前述の現像装置を有する画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子複写機、プリンタ、ファクシミリ或いはこれらの複合機などとして構成される画像形成装置においては、トナーとキャリアを有する乾式の二成分系現像剤を用いた現像装置や、キャリアを含まない乾式の一成分系現像剤を用いた現像装置などが用いられている（特許文献１参照）。本発明は、後者の一成分系現像剤を使用する現像装置を対象とするものである。
【０００３】
ここで、冒頭に記載した形式の現像装置においては、現像ローラに供給された一成分系現像剤の層厚を規制する部材として層厚規制ローラが用いられている。この層厚規制ローラは、現像ローラの周面に大きな力で圧接しているので、現像ローラと層厚規制ローラのニップないしはその近傍の部分に存在する一部の一成分系現像剤が、そのニップに沿って現像ローラと層厚規制ローラの長手方向各端部へ向けて移動する。このようにして移動した一成分系現像剤は、現像ローラと層厚規制ローラの長手方向各端部に設けられたシール部材にせき止められる。このとき、この一成分系現像剤が劣化していて、その流動性が低下していると、その一成分系現像剤が現像ローラと層厚規制ローラの長手方向各端部に滞留し、この滞留した一成分系現像剤がストレスを受け続けて凝集するようになる。このように一成分系現像剤が凝集すると、或る時期に、その凝集した一成分系現像剤が一挙に現像ローラと層厚規制ローラをこじあけて、両ローラの間を通過し、これが外部に飛散して下方に落下し、機内を汚してしまう。また、凝集した一成分系現像剤が現像ローラと層厚規制ローラの間を通過するとき、両ローラをこじあけるので、これらのローラ間に隙間ができ、ここを通して流動性の良好な一成分系現像剤が外部に飛散するおそれもある。外部に飛散した一成分系現像剤が感光体に付着すれば、これに形成されたトナー像に地汚れが発生する。
【０００４】
【特許文献１】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】
【０００５】
本発明の目的は、上述した従来の欠点を効果的に抑制することのできる冒頭に記載した形式の現像装置と、その現像装置を有する画像形成装置と、該現像装置を有するプロセスカートリッジと、該プロセスカートリッジを有する画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上記目的を達成するため、冒頭に記載した形式の現像装置において、前記現像ローラの長手方向各端部の周面に一成分系現像剤搬送用の溝を形成したことを特徴とする現像装置を提案する（請求項１）。
【０００７】
また、上記請求項１に記載の現像装置において、前記溝は前記現像ローラの周方向に引いた線に対して角度をなしていると有利である（請求項２）。
【０００８】
さらに、上記請求項２に記載の現像装置において、前記角度をαとしたとき、３０°≦α≦６０°を満たすように該角度αを設定すると有利である（請求項３）。
【０００９】
また、本発明は、上記目的を達成するため、請求項１乃至３のいずれかに記載の現像装置を具備することを特徴とする画像形成装置を提案する（請求項４）。
【００１０】
さらに、本発明は、上記目的を達成するため、少なくとも、請求項１乃至３のいずれかに記載された現像装置と、該現像装置によってトナー像が形成される感光体とが一体的に組み付けられていることを特徴とするプロセスカートリッジを提案する（請求項５）。
【００１１】
また、本発明は、上記目的を達成するため、請求項５に記載のプロセスカートリッジを具備することを特徴とする画像形成装置を提案する（請求項６）。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、現像ローラと層厚規制ローラとの間から一成分系現像剤が飛散する不具合を効果的に抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態例を説明し、併せて従来の欠点を図面に即してより具体的に明らかにする。
【００１４】
図１は現像装置１の一例を示す断面図であり、ここに示した現像装置１は、乾式の一成分系現像剤Ｄを収容した現像ケース２を有している。一成分系現像剤Ｄは、周知のように、必要に応じて外添剤が添加されたトナーより成り、キャリアは含まれていない。以下の説明では、この一成分系現像剤をトナーと称することにする。ここでは、かかるトナーＤとして非磁性トナーが用いられている。
【００１５】
現像ケース２は、トナー貯留部３と、トナー搬送部４を有し、トナー貯留部３内のトナーＤはアジテータ５により撹拌されて搬送され、トナー搬送部４へ送られる。
【００１６】
現像ケース２には、現像ローラ６と、剤供給ローラ７と、層厚規制ローラ８が回転可能に支持されている。ここに例示した現像ローラ６は、アルミニウムより成る円筒状の基材９と、その表面にコートされた樹脂層１０を有し、かかる現像ローラ６が軸１１に固定され、該軸１１が現像ケース２に回転可能に支持されている。また、図１に一例として示した剤供給ローラ７は、例えばポリウレタンより成る発泡体１２により構成され、その発泡体１２が軸１３に固定され、該軸１３が現像ケース２に回転可能に支持されている。また図１に例示した層厚規制ローラ８は、芯金１４と、そのまわりに積層されたゴムチューブ１５とによって構成され、かかる層厚規制ローラ８が、現像ケース２に回転可能に支持された軸１６に固定されている。ゴムチューブ１５としては、例えばウレタンゴム、ニトリルゴム又はフッ素系ゴムなどを使用することができる。このように各ローラ６，７，８は軸１１，１３，１６を介して現像ケース２に回転可能に支持されている。また層厚規制ローラ８は加圧ばね１７によって押圧され、該ローラ８の周面が現像ローラ６の周面にニップＮ１をもって圧接している。剤供給ローラ７も、その周面が、現像ローラ６の周面にニップＮ２をもって当接している。層厚規制ローラ８と現像ローラ６が対向する現像ケース２の底壁２２の部分には開口１８が形成されている（図２も参照）。
【００１７】
上述した現像装置１は一体的なユニットとして構成され、この現像ユニットが画像形成装置本体に着脱可能に装着されている。
【００１８】
画像形成装置の作像動作時に、現像ローラ６は図１に実線矢印で示した反時計方向に回転し、剤供給ローラ７は実線矢印で示した時計方向に回転する。層厚規制ローラ８は、軸受内に圧入された図示していないワンウェイクラッチによって、現像ローラ６が実線矢印方向に回転しているときは、回転せずに静止している。
【００１９】
前述のように、アジテータ５によって現像ケース２のトナー搬送部４に送られたトナーＤは、トナー搬送パドル１９により撹拌され、実線矢印方向に回転する剤供給ローラ７に搬送される。剤供給ローラ７上に搬送されたトナーは、当該ローラ７の回転によって、その回転方向に搬送され、実線矢印方向に回転する現像ローラ６と剤供給ローラ７とのニップＮ２に運ばれる。このとき、そのトナーは現像ローラ６の周面に擦り付けられ、所定の極性に予備帯電されながら当該現像ローラ６の周面に供給される。現像ローラ６の周面に供給されたトナーは、当該現像ローラの回転によって、その回転方向に搬送され、現像ローラ６と層厚規制ローラ８とのニップＮ１にて薄層化され、所定の極性に帯電される。
【００２０】
上述のように層厚を規制されたトナーは、現像ローラ６の周面に担持されて、さらに搬送される。かかる現像ローラ６の周面に、ベルト状に形成された感光体２０が接触しながら矢印方向Ａに移動し、このとき現像ローラ６上のトナーが感光体２０に形成された静電潜像に静電的に移行して、その潜像がトナー像として可視像化される。ここでは、反転現像方式で現像動作が行われる。
【００２１】
現像に供されなかったトナーは、剤供給ローラ７によって剥ぎ取られ、トナー搬送部４内のトナーと混ざり、再び現像に使用される。現像に供されなかったトナーを全て剤供給ローラ７によって回収できるわけではなく、そのまま剤供給ローラ７を通過してすぐに現像に使用されるトナーも存在する。また入口シール２１によって現像ケース２から感光体２０へ向けてトナーが飛散することが防止される。
【００２２】
上述のように、現像ローラ６は、回転しながら、その周面にトナーを担持して搬送する用をなし、剤供給ローラ７は、回転しながら現像ローラ６の周面に当接して現像ケース２に収容されたトナーＤを現像ローラ６の周面に供給する用をなす。また、層厚規制ローラ８は、現像ローラ６の周面に圧接して、その現像ローラ６に供給されたトナーの層厚を規制する働きをなし、かかる層厚規制ローラ８により規制された現像ローラ６上のトナーによって、感光体２０に形成されて静電潜像がトナー像として可視像化される。
【００２３】
作像動作終了後に、現像装置１は所定のストロークを図１における左方（矢印Ｂ方向）に移動し、現像ローラ６が感光体２０から離される。その際、現像ローラ６は、図１に破線矢印で示した時計方向にわずかな角度を回転する。これにより層厚規制ローラ８が図１に破線矢印で示した方向にわずかな角度を回転する。このようにして、層厚規制ローラ８の異なった面が現像ローラ６の周面に当接し、この状態で次の現像動作が行われる。かかる動作が繰り返されることにより、層厚規制ローラ８の同じ周面部分が常に現像ローラ６に圧接して使用されることがなくなり、トナーの帯電量の安定化と、層厚規制ローラ８の長寿命化が達成される。
【００２４】
図２は、現像ローラ６と、剤供給ローラ７と、層厚規制ローラ８と、現像ケース２の底壁２２との相対位置関係を模式的に示す説明図であり、剤供給ローラ７は仮想線で示し、現像ケース２は一点鎖線で示してある。これらのローラ６，７，８の実際の配置状態は図１に示したとおりである。前述のように、現像ケース２の底壁２２には開口１８が形成され、図１に示すように、層厚規制ローラ８と現像ローラ６がこの開口１８を覆った状態で位置している。また、開口１８よりも、現像ローラ６の長手方向各端部側の現像ケース部分２３には、例えば植毛部材やスポンジなどからシール部材２４が貼り付けられていて、これらのシール部材２４は、現像ローラ６と層厚規制ローラ８の長手方向各端部の周面に当接している。かかるシール部材２４により、現像ローラ６及び層厚規制ローラ８の長手方向各端部の周面と、現像ケース２の部分２３との間がシールされ、これらのローラの周面と現像ケース２の間の隙間から、トナーが図２に二点鎖線の矢印Ｐで示すように外部に飛散することが防止され、ないしは効果的に抑制される。
【００２５】
以上説明した現像装置１の構成は従来の現像装置と変わりはない。かかる現像装置においては、層厚規制ローラ８と現像ローラ６の周面同士が大きな圧力で圧接しているので、現像ローラ６と層厚規制ローラ８のニップＮ１ないしはその近傍の部分に存在するトナーの一部が、そのニップＮ１に沿って、図２に矢印Ｑで示すように、現像ローラ６と層厚規制ローラ８の長手方向各端部へ向けて移動し、各シール部材２４にせき止められる。このとき、そのトナーが劣化していて、トナー粒子の表面の外添剤が剥がれ落ちたり、その外添剤がトナー粒子の内部に埋没しているような場合には、当該トナーの流動性が低下しているので、従来の現像装置においては、図２に二点鎖線で示した領域Ｒにトナーが滞留する。その際、現像ローラ６と層厚規制ローラ８のニップＮ１においては、両ローラ６，８の接触による摩擦熱が発生しているので、領域Ｒに滞留したトナーにはその摩擦熱が加えられ、しかも当該トナーには両ローラ６，８から大きな外力が加えられる。このように、滞留したトナーに大きなストレスが加えられ続けると、当該トナーが凝集し、その凝集トナーが或る時期に現像ローラ６と層厚規制ローラ８とをこじあけて両ローラの間を通過し、図１に二点鎖線の矢印Ｓで示したように、凝集トナーが現像ケース２の外部に飛散する。また、凝集トナーが現像ローラ６と層厚規制ローラ８の間をこじあけることにより、両ローラ６，８の間に隙間ができ、ここを通してトナーが現像ケース２外に飛散することもある。このように従来の現像装置においては、トナーが現像ケース外に飛散することによって、機内の汚れや、トナー像の地汚れが発生する欠点を免れなかった。
【００２６】
そこで、本例の現像装置においては、図２に示すように、現像ローラ６の長手方向各端部の周面にトナー搬送用の溝２５が形成されている。図示した例では、多数の溝２５が現像ローラ６の全周に亘って配列されている。図２におけるＬａは画像領域幅、Ｌｂは両シール部材２４の内側円の間隔、Ｌｃは現像ローラ６の長さを示している。
【００２７】
上述のように現像ローラ6の各端部に溝２５を形成することにより、図２に示した領域Ｒにトナーが滞留するよりも前に、そのトナーが現像ローラ６の溝２５に引っ掛けられた状態で、現像ローラ６の回転に伴って領域Ｒから搬送される。このようにして搬送されたトナーは、剤供給ローラ７によって現像ローラ６から除去される。また、剤供給ローラ７によって除去されずに、剤供給ローラ７を通過したトナーは再び領域Ｒに搬送されるが、このトナーには、矢印Ｑ方向に移動してくるトナーが混ぜ合わされ、これらのトナーが溝２５によって現像ローラ６の回転に伴って搬送される。このような動作が繰り返されることにより、劣化の進んだトナーが領域Ｒに溜まることはなく、トナーが凝集する不具合を効果的に抑制し、トナーの飛散を防止することが可能となる。
【００２８】
また、図２に示すように、溝２５の一部がシール部材２４にオーバラップした状態で位置していることが望ましい。ニップＮ１に沿って矢印Ｑ方向に運ばれたトナーの一部がシール部材２４と、現像ローラ６及び層厚規制ローラ８の周面の間に入り込み、そのトナーがシール部材２４に入り込んでここに滞留しようとすることもあるが、本例の画像形成装置のように、溝２５の一部がシール部材２４にオーバラップしていると、シール部材２４に入り込んだトナーないしは入り込もうとしたトナーを、その溝２５によって搬送できるので、シール部材２４に多量のトナーが滞留してしまう不具合を阻止できる。これにより、シール部材２４の寿命を向上させることができる。
【００２９】
また、図２に示すように、溝２５が、現像ローラ６の周方向に引いた線Ｌに対して角度をなしていることが好ましく、その角度をαとしたとき、３０°≦α≦６０°を満たすように当該角度αを設定することが特に好ましい。かかる事実は多くの実験により確認されており、図３はその実験結果の一例を示している。図３は横軸にプリント枚数をとり、現像ローラ６及び層厚規制ローラ８の各長手方向端部からのトナーの飛散量を縦軸にとったグラフである。この実験は、図１に一点鎖線で示すように、現像ローラ６と層厚規制ローラ８の間のトナー飛散が発生する箇所にＯＨＰシート２６を設置し、そのシート２６のランニング前後の重量の変化により、トナーの飛散量を測定したものである。図３において、従来の現像装置の実験結果には符合ａを付し、図２に示した現像装置で角度αを３０°、６０°、９０°とした場合の各実験結果を符号ｂ、ｃ、ｄを付して示してある。従来の現像装置においては、プリント枚数が２０Ｋを越えたあたりで機内の汚染レベルに相当する量のトナー飛散が確認されたが、図１及び図２に示した現像装置の場合には、角度αが３０°及び６０°のとき、プリント枚数が５０Ｋ枚を越えても、若干のトナー飛散は確認されたものの、機内のトナーによる汚れは発生しなかった。角度α＝９０°の場合も、従来の現像装置に比べて、トナーの飛散量が少ないことが明らかとなった。
【００３０】
多くの実験結果から、角度αが大き過ぎると、現像ローラ６の回転に伴うトナーの搬送効率が低下し、角度αが小さすぎると、溝２５を伝わってトナーが飛散しやすくなり、３０°≦α≦６０°の場合に最も効果的にトナーの飛散を防止できることが確認されている。
【００３１】
以上説明した現像装置は、モノクロ画像を形成する画像形成装置に限らず、カラー画像形成装置にも装着することができる。カラー画像形成装置の場合には、例えば４つの現像装置が使用される。
【００３２】
また、少なくとも、以上説明した現像装置１と、その現像装置１によってトナー像が形成される感光体とを一体的に組み付けてプロセスカートリッジを構成し、そのプロセスカートリッジを画像形成装置本体に着脱可能に装着することもできる。画像形成装置がかかるプロセスカートリッジを有しているのである。
【００３３】
図４は上述の如きプロセスカートリッジの一例を示す断面図である。ここに示したプロセスカートリッジ２７は、図１及び図２を参照して先に説明した現像装置１と、ドラム状に形成された感光体２０のほかに、その感光体２０を帯電する帯電ローラ２８より成る帯電装置と、感光体２０を清掃するクリーニングブレード２９を有するクリーニング装置３０を備え、これらが一体的に組み付けられている。かかるプロセスカートリッジ２７を図示していない画像形成装置本体に着脱可能に装着するのである。これにより、現像装置１やその他の作像手段の保守、交換性を高めることができる。
【００３４】
感光体２０は図４における時計方向に回転駆動され、このとき帯電ローラ２８によって感光体２０が帯電され、その帯電面に光変調されたレーザビームＬＩが照射されて感光体２０に静電潜像が形成され、この潜像が現像装置１によってトナー像として可視像化され、そのトナー像は図示していない記録媒体に転写される。トナー像転写後に感光体２０上に付着する転写残トナーは、クリーニング装置３０のクリーニングブレード２９によって除去される。かかるプロセスカートリッジ２７によっても、前述したところと同じ作用効果を奏することができるほか、プロセスカートリッジ２７の現像ケースから、トナーが飛散しても、プロセスカートリッジ２７のフレームの一部である壁部３１によってそのトナーを受け止めることができ、トナーが機内を汚す不具合を防止することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】現像装置の断面図である。
【図２】図１に示した現像装置の現像ローラ、剤供給ローラ、層厚規制ローラ及び現像ケースの相対位置関係を模式的に示す説明図である。
【図３】実験結果の一例を示すグラフである。
【図４】プロセスカートリッジの断面図である。
【符号の説明】
【００３６】
１  現像装置
２  現像ケース
６  現像ローラ
７  剤供給ローラ
８  層厚規制ローラ
２０  感光体
２４  シール部材
２５  溝
２７  プロセスカートリッジ
Ｄ  一成分系現像剤
Ｌ  線
α  角度
【図１】
2005189749.tif 000003
【図２】
2005189749.tif 000004
【図３】
2005189749.tif 000005
【図４】
2005189749.tif 000006