JP3358643B2 - 現像装置および画像形成装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、一成分系トナーを使用
した電子写真方式の画像形成装置および現像装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】一般に、電子写真方式の画像形成装置に
おいては、現像剤として一成分系トナーを用いることが
できれば、現像装置の小型化およびそれに伴う装置全体
の小型化が図れ、さらに保守が基本的には不要である等
の利点を有することが知られている。その反面、信頼性
が低く、トナーを均一に帯電させることが困難であり、
さらには所望の帯電極性とは逆極性に帯電したトナーが
発生し、この逆帯電トナーが記録用紙の地肌部に付着し
て、地汚れを起こすという問題点がある。

【０００３】この問題点を解決するための手段として、
従来、特開昭61−34557号公報記載の技術があり、この
公報には、帯電された一成分系高抵抗トナーを第１トナ
ー搬送手段により搬送させ、このトナーを第２トナー搬
送手段上に電気的な力により転移付着させ、この第２ト
ナー搬送手段によりトナーを像担持体へ搬送させる技術
が開示されている。

【０００４】また、特開昭61−34557号公報には、第１
トナー搬送手段としてローラ部材を適用し、第２トナー
搬送手段としてベルト部材を適用し、像担持体としてド
ラム部材を適用して、第１トナー搬送手段と像担持体と
の間に第２トナー搬送手段をそれぞれの面と当接させて
配置した構成が開示されている。さらに、最近において
は、像担持体と第１トナー搬送手段とを硬質材料で構成
し、第２トナー搬送手段を軟質材料からなるローラ体で
構成し、より小型化を図ったものも考えられている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、現像装置が
有するトナー担持体(前記第１トナー搬送手段，第２ト
ナー搬送手段が該当)上には、均一に帯電したトナーに
よってトナー層を形成する必要があるが、均一な帯電を
行うためにはトナー量をあまり多くすることはできな
い。また像担持体に供給するトナー量を増やすためにト
ナー担持体と像担持体との線速比を大きくすると、その
接点において戻り力が大きくなり過ぎてしまったり、像
担持体とのトナーの摩擦帯電等による地汚れ等の不具合
が発生しやすくなる。

【０００６】また、ブレード状のトナー量規制部材をト
ナー担持体に当接させてトナーを摩擦帯電する場合で
も、電荷注入による帯電の場合でも、均一に帯電させら
れるトナー量(トナー担持体上の単位面積当たりのトナ
ー量)には限界があるため、均一に帯電させたとして
も、必ずしも第１トナー搬送手段上のトナー量と像担持
体上で必要なトナー量とを同じにできるとは限らない。
また、その限度を越えると、逆極性に帯電したトナーの
割合が増加するおそれがある。

【０００７】よって、現状では、「トナー担持体上のト
ナー量」と「トナー担持体との像担持体との線速比」と
のバランスを取って設計しなければならず、それが結果
として必ずしも良好な画像を形成することとはならなか
った。

【０００８】このようなことは、特開昭61−34557号公
報記載の技術のような、いわゆる２段現像方式において
も同様に言えることであり、第２トナー搬送手段に所望
の厚さのトナー層を形成するために第１トナー搬送手段
と第２トナー搬送手段との間には所定の線速差があり、
また第２トナー搬送手段と像担持体との間にも若干の線
速差があることが多く、そのため両者の接触部分はその
線速差によるストレスを受けることになる。特に、第１
と第２トナー搬送手段が接触し、その接点において逆方
向(カウンター)に回転するようなシステムの場合には、
その接触部分が受けるストレスは大きい。

【０００９】また、像担持体と第１トナー搬送手段とを
硬質材料で構成し、第２トナー搬送手段を軟質材料から
なるローラ体で構成したものの場合、図11に示すよう
に、第１トナー搬送ローラ50におけるトナー付着領域Ｗ
１と非トナー付着領域Ｗ２との境界部分は、第２トナー
搬送ローラ51にかかるストレスが大となる。特に、第２
トナー搬送ローラ51にコーティングが施されている場合
には、ベースローラよりもコーティング層52の硬度が高
いことが多いため、第１トナー搬送ローラ50のトナー付
着領域Ｗ１と非トナー付着領域Ｗ２との境界部分に接触
する第２トナー搬送ローラ51上のコーティング層52にお
いて亀裂が生じやすい。また、第２トナー搬送ローラ51
の端部においては、ベースローラ53の変形量が大なの
で、コーティング層52がベースローラ53の変形に追従し
きれなくなり、コーティング層52の端部においては剥が
れや亀裂が生じやすく、特に第１と第２トナー搬送ロー
ラが接触し、その接点において逆方向(カウンター)に回
転する場合には、その程度がひどくなりやすい。

【００１０】また、第２トナー搬送ローラの縁部が角型
になっていると、その縁部に応力が集中して変形しやす
くなり、端部から剥がれや亀裂が生じやすくなる。

【００１１】さらにまた、第１，第２トナー搬送ローラ
を押し当てると、軸に撓みが生じて中央部より端部の方
の食い込み量が大きくなる。そのため、中央部の食い込
み量を標準にして調整すると、端部の方の食い込み量が
必要以上となり、その分ストレスが大きくなるため、剥
がれや亀裂が生じやすくなる。

【００１２】本発明は、このような課題に対して鑑みな
されたものであり、第２トナー搬送ローラ端部の欠けや
コーティング層の剥がれを防止するとともに、それに伴
う異常画像の発生を防止することを実現した現像装置お
よび画像形成装置を提供することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明は、第１トナー搬送ローラと、この第１トナ
ー搬送ローラ上の一成分系トナーを薄層化するとともに
摩擦帯電させるドクターブレードと、前記第１トナー搬
送ローラおよび像担持体に当接し、前記第１トナー搬送
ローラ上の一成分系トナーを転移付着させて、付着した
トナーにて前記像担持体上の静電潜像を現像する第２ト
ナー搬送ローラとを備えた現像装置において、前記第２
トナー搬送ローラと前記第１トナー搬送ローラとの接触
部の幅が前記第１トナー搬送ローラ上のトナー付着部分
の幅より狭い範囲内にあることを特徴とする。

【００１４】また、前記第２トナー搬送ローラの端部に
面取りを施したことを特徴とする。

【００１５】また、前記第２トナー搬送ローラは中央部
の径が両端部の径より大きいことを特徴とする。

【００１６】また、画像形成装置に、表面に電子写真方
式による静電潜像を担持する像担持体と、一成分系トナ
ーを前記像担持体へと供給する前記構成の現像装置とを
備えたことを特徴とする。

【００１７】

【作用】前記構成によれば、第２トナー搬送ローラと第
１トナー搬送ローラとの接触部の幅が第１トナー搬送ロ
ーラ上のトナー付着部分の幅より狭い範囲内にあること
で、第１トナー搬送ローラ上におけるトナー付着領域と
非トナー付着領域との境界部分に第２トナー搬送ローラ
が接触することがなくなる。

【００１８】また、第２トナー搬送ローラの端部に面取
りを施したことにより、端部における歪が低減できる。

【００１９】また、第２トナー搬送ローラはその中央部
が両端部より大きいため、第２トナー搬送ローラと第１
トナー搬送ローラとを接触させたとき、第２トナー搬送
ローラの中央部と端部とにおける食い込み量がより均一
になる。

【００２０】また、前記現像装置を適用することで、逆
チャージトナーの像担持体への付着や、第２トナー搬送
ローラのコーティング層の亀裂や剥がれの発生が防止で
き、それに伴う画像への悪影響が防止できる。

【００２１】

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
ながら詳細に説明する。

【００２２】図１は本発明における画像形成装置の一実
施例の基本構成を示す構成図であり、１は像担持体であ
るドラム状の感光体、２は感光体１表面を帯電する帯電
器、３は帯電した感光体１上を露光して静電潜像を形成
する光書き込みユニット、４は、静電潜像に一成分系ト
ナーを転移付着させ、静電潜像を可視像化させる現像装
置を示す。また、５は第１トナー搬送ローラである現像
ローラ、６は第２トナー搬送ローラである中間ローラ、
７は、トナーを撹拌し、現像ローラ５にトナーを送る補
給アジテータ、８は現像ローラ５に対し一定の圧力で当
接するドクターブレードを示し、これら部材が現像装置
４に備えられている。なお、現像装置４には、後述する
現像装置の第１〜第３実施例の構成を適用する。

【００２３】さらに、９は記録紙にトナー像を転写させ
る転写器、10は感光体１上の残留トナーを除去するクリ
ーニング器、11は、感光体１上の電荷を除去し、感光体
１を初期状態に戻す除電ランプを示す。なお、現像ロー
ラ５は硬質のローラ体とこのローラ体を被覆するゴム層
によって形成されており、中間ローラ６はゴム等の軟質
部材で形成されており、この中間ローラ６の表面にはフ
ッ素塗料により誘電性のコーティング層(後述する)が形
成されている。

【００２４】次に、現像プロセスについて説明する。

【００２５】現像時において、現像ローラ５および中間
ローラ６は、図中、反時計回りに回転し、感光体１は時
計回りに回転するようになる。そして、まず補給アジテ
ータ７の回転により、トナーが現像ローラ５の真下まで
運ばれる。運ばれたトナーは、一成分現像磁性トナーで
あり、磁性粉を有しているので、着磁されている現像ロ
ーラ５の表面に吸着し搬送される。その後、現像ローラ
５の表面のトナーは、金属製のドクターブレード８によ
って薄層化するとともに摩擦帯電し、マイナス電荷を有
するようになる。

【００２６】さらに、中間ローラ６の表面電位が現像ロ
ーラ５の表面電位よりも高いために、マイナス帯電した
現像ローラ５表面のトナーは、中間ローラ６と現像ロー
ラ５との当接部において中間ローラ６に転移付着するよ
うになる。さらにまた、感光体１において、帯電器２に
よって帯電させた部分は中間ローラ６の表面電位より低
くなっており、かつ光書き込みユニット３によって形成
された静電潜像の部分は中間ローラ６の表面電位より高
くなっている。そのため、中間ローラ６表面のトナーは
静電潜像の部分にのみ選択的に転移付着するようにな
り、感光体１表面にトナー像が形成される。なお、現像
ローラ５表面にプラス帯電したトナーが存在しても、中
間ローラ６の表面電位が現像ローラ５の表面電位よりも
高いために、プラスに帯電したトナーは中間ローラ６に
転移することはない。

【００２７】そして、感光体１上に形成されたトナー像
は、転写器９によって記録紙に転写され、熱定着がなさ
れた後、外部に記録紙が排紙される。

【００２８】図２は本発明の現像装置の第１実施例の要
部構成を示す平面図、図３は図２の側面図であり、12は
現像ローラ５の両端部に当接させて配置したトナーシー
ルを示す。このトナーシール12は、現像ローラ５の回転
時において、その両端部に摺接し、現像ローラ５が担持
するトナーの軸方向への移動を規制し、トナー漏れを防
止するものである。

【００２９】図２において、Ｗは現像ローラ５の軸線方
向におけるトナー付着可能領域の幅を示し、Ｌは中間ロ
ーラ６の軸線方向の幅を示す。このとき、幅Ｗと幅Ｌと
の間にはＷ＞Ｌの関係があり、トナー付着可能領域の両
端と中間ローラ６の両端との間にはそれぞれ未接触部ｈ
がある。なお、図３において、ｄは中間ローラ６の現像
ローラ５に対する食い込み量を示す。

【００３０】このように構成した現像装置の第１実施例
に対し、次に示す設定条件により、画像面積率10％チャ
ートを用いてランニングテストを行った。

【００３１】まず、現像ローラ５には、直径16.0mm、幅
Ｗが270.0mmのハードローラを用いた。また、中間ロー
ラ６には、直径20.0mm、幅Ｌが268.0mm、硬度(JIS Ａ)7
0°で表面にフッ素コーティングがなされた弾性ローラ
を用い、未接触部ｈは1.0mmとした。さらに、感光体１
には直径30.0mmでアルミ素管からなるものを用いた。

【００３２】また、現像ローラ５の線速は228mm/sec、
中間ローラ６の線速は現像ローラ５との接触部において
カウンター方向に74mm/sec、感光体１の線速は中間ロー
ラ６との接触部において中間ローラ６とは順方向に68mm
/secとし、食い込み量ｄを0.35mmとした。

【００３３】なお、比較のために、幅Ｗが275.0mmの現
像ローラと、幅Ｌが275.0mmの中間ローラとを用意し、
未接触部ｈを設けない場合についてもテストを行った。

【００３４】その結果、未接触部ｈを設けない場合に
は、約4,000枚のときコーティング層に図４(a)，(b)に
示すような亀裂Ａが生じた。一方、未接触部ｈを設けた
場合には、約20,000枚のときに亀裂が生じた。

【００３５】このように、第１実施例によれば、中間ロ
ーラ６に対し約５倍の長寿命化が実現した。

【００３６】図５は現像装置の第２実施例の中間ローラ
の構成図、図６は図５の要部拡大図であり、16は第２実
施例にかかる中間ローラを示す。図５，図６に示すよう
に第２実施例は、第１実施例の現像装置にかかる中間ロ
ーラの両端部に面取りＣ(面取り面5.0mm)を施したもの
である。図６に示すように、面取りの角度θは０＜θ＜
90°の範囲に設定されている。

【００３７】このように構成した現像装置の第２実施例
に対し、前記した第１実施例におけるテストと同じ条件
でテストを行った。その結果、約27,000枚で亀裂が生ず
るようになった。

【００３８】ところで、図７(a)は面取りを施していな
い場合における端部のトナー層の模様、図７(b)は面取
りを施している場合における端部のトナー層の模様を示
す説明図である。図７に示すように、両方とも0.3mmピ
ッチの模様が形成されるが、面取りを施していない場合
には端部から3.0mmの間に約1.0mmの流れ模様が形成され
たことに対し、面取りを施した場合には端部から2.0mm
の間に微小の流れ模様が形成されており、面取りを施し
た場合に比較して、面取りを施していない場合のトナー
層の模様は歪んでいることが判る。すなわち、面取りを
施していない場合は、中間ローラ16が現像ローラ５に接
触した際、応力が端部に集中し、端部が変形するのであ
り、一方、面取りを施した場合は、端部にかかる応力が
分散されるために端部の変形量が小さくなる。その結
果、面取りを施した方がコーティング層にかかるストレ
スが小さくなり、亀裂の発生が抑えられたものと考えら
れる。

【００３９】なお、現像装置の第２実施例によれば直線
状の面取りＣを端部に施したが、曲線状の面取りでもよ
い。

【００４０】図８は現像装置の第３実施例の中間ローラ
を示す構成図、図９は図８の要部を拡大した断面図であ
る。図８に示すように第３実施例の中間ローラ26は、両
端部の径よりも中央部の径を大きくして、いわゆる紡錘
形状に構成したものであり、両端部の直径20.0mm、中央
部の直径20.2mmとして設計されている。また、図９に示
すように中間ローラ26は、直径10.0mmの回転軸26aと、
この回転軸26aに取り付けた円柱状のベースのソフトロ
ール26bと、このソフトロール26bをカバーして紡錘形状
にする電極層からなる中間層26cと、この中間層26cの表
面に形成したコーティング層26dとからなる。

【００４１】このように構成した現像装置の第３実施例
に対し、前記した現像装置の第１実施例におけるテスト
と同じ条件でテストを行った。その結果、約30,000枚で
亀裂が生ずるようになった。

【００４２】ところで、第３実施例では、現像ローラ５
の回転軸(ローラ体)は直径14.0mmに設計されており、中
間ローラ26の回転軸26aの方が撓みやすいことになる。
そこで、擬似的に中間ローラ26を片側荷重700gfで試験
用の金属平板に押し当てて接触部を観察したところ、図
10に示すようになった。

【００４３】図10(a)は金属平板と直径20.0mmの円柱形
状の中間ローラとの接触部を観察したものであり、図10
(b)は金属平板と現像装置の第３実施例の中間ローラ26
との接触部を観察したものである。図10(a)に示すよう
に、円柱形状の中間ローラの接触部においては、中央部
が約2.0mm、端部が約5.0mm〜5.5mmとなり、その差が2.0
mm〜3.5mmとなる。また、歪の範囲は片側約40.0mmとな
る。それに対し、現像装置の第３実施例の中間ローラの
接触部においては、中央部が約2.5mm、端部が約3.0mm〜
3.5mmとなり、その差が0.5mm〜1.0mmとなる。また、歪
の範囲は片側約30.0mmとなる。

【００４４】このように、第３実施例のように紡錘形状
にすることにより、中間ローラの変形の程度および範囲
が低減することが判った。したがって、現像装置の第３
実施例によれば、現像ローラと中間ローラとの接触がよ
り均一に近づいたために、亀裂の発生が抑えられたもの
と考えられる。

【００４５】なお、現像装置の第３実施例では、中間層
26cの厚さを変化させることによって紡錘形状とした
が、場合によってはベースのソフトロール26bやコーテ
ィング層26dの厚さを変化させて紡錘形状としてもよ
い。また、現像装置の第１〜第３実施例は単独、または
２つの組み合わせだけを例として挙げたものであるが、
現像装置の第１〜第３実施例を同時に実施すると、より
効果が増すと考えられる。

【００４６】

【発明の効果】以上、説明した通りに構成された請求項
１〜４記載の本発明によれば、第２トナー搬送ローラの
両端部に剥がれや欠けが発生することを防止することに
より、異常画像の発生や現像バイアス不良の発生を防止
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明における画像形成装置の実施例の基本構
成を示す構成図である。

【図２】現像装置の第１実施例の要部構成を示す平面図
である。

【図３】図２の側面図である。

【図４】現像ローラの両端部に発生した剥がれを示す説
明図である。

【図５】現像装置の第２実施例の中間ローラの構成図で
ある。

【図６】図５の要部拡大図である。

【図７】現像ローラ端部のトナー層の模様を示す説明図
である。

【図８】現像装置の第３実施例の中間ローラを示す構成
図である。

【図９】図８の要部を拡大した断面図である。

【図１０】試験用の金属平板と円柱形状の中間ローラと
の接触部を示す説明図である。

【図１１】従来におけるトナー付着領域と非トナー付着
領域との境界を示す一部断面を含む説明図である。

【符号の説明】

１…感光体、 ２…帯電器、 ３…光書き込みユニッ
ト、 ４…現像装置、 ５…現像ローラ、 ６，16，26
…中間ローラ、 ７…補給アジテータ、 ８…ドクター
ブレード、 ９…転写器、 10…クリーニング器、 11
…除電ランプ、 12…トナーシール、 26a…回転軸、
26b…ソフトロール、 26c…中間層、 26d…コーティ
ング層。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松前 巌 東京都大田区中馬込１丁目３番６号 株 式会社リコー内 (72)発明者 田中 善朗 東京都大田区中馬込１丁目３番６号 株 式会社リコー内 (72)発明者 細川 浩 東京都大田区中馬込１丁目３番６号 株 式会社リコー内 (72)発明者 宇野 麦二郎 東京都大田区中馬込１丁目３番６号 株 式会社リコー内 (72)発明者 齋藤 廣司 東京都大田区中馬込１丁目３番６号 株 式会社リコー内 (72)発明者 竹中 英二 東京都大田区中馬込１丁目３番６号 株 式会社リコー内 (72)発明者 山中 哲夫 東京都大田区中馬込１丁目３番６号 株 式会社リコー内 (72)発明者 村上 栄作 東京都大田区中馬込１丁目３番６号 株 式会社リコー内 (72)発明者 小松原 悟 東京都大田区中馬込１丁目３番６号 株 式会社リコー内 (56)参考文献 特開 平６−175477（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−37378（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−336561（ＪＰ，Ａ) 実開 平２−136256（ＪＰ，Ｕ) 実開 平２−89454（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G03G 15/08

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１トナー搬送ローラと、この第１トナ
   ー搬送ローラ上の一成分系トナーを薄層化するとともに
   摩擦帯電させるドクターブレードと、前記第１トナー搬
   送ローラおよび像担持体に当接し、前記第１トナー搬送
   ローラ上の一成分系トナーを転移付着させて、付着した
   トナーにて前記像担持体上の静電潜像を現像する第２ト
   ナー搬送ローラとを備えた現像装置において、前記第２
   トナー搬送ローラと前記第１トナー搬送ローラとの接触
   部の幅が前記第１トナー搬送ローラ上のトナー付着部分
   の幅より狭い範囲内にあることを特徴とする現像装置。
2. 【請求項２】 前記第２トナー搬送ローラの端部に面取
   りを施したことを特徴とする請求項１記載の現像装置。
3. 【請求項３】 前記第２トナー搬送ローラは中央部の径
   が両端部の径より大きいことを特徴とする請求項１また
   は２記載の現像装置。
4. 【請求項４】 表面に電子写真方式による静電潜像を担
   持する像担持体と、一成分系トナーを前記像担持体へと
   供給する請求項１，２または３記載の現像装置とを備え
   たことを特徴とする画像形成装置。