JP4453943B2 - 現像装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、感光ドラム上に形成された静電潜像を非磁性一成分現像剤によって現像して可視化する現像装置に関し、特には、現像ローラを所定のニップ幅となるように規制することが可能な現像装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
非磁性一成分現像剤を用いた現像装置の一例として、感光ドラムに現像剤を供給するための現像剤担持体として導電性のまたは適度な電気抵抗を有する弾性現像ローラを用い、該ローラの表面に現像剤の薄層を形成した後、該ローラを感光ドラム面に適宜な圧力で接触させて現像を行う接触型現像装置が提案されている。かかる非磁性一成分現像装置は、白黒２値で画像が構成されるようなデジタルプリンタなど、エッジ強調効果を必要とせず且つ線画像および面画像の現像特性が同一であることが要求されるような現像に好ましく使用できることが知られている。
【０００３】
非磁性一成分現像装置の一例として、感光ドラムに対する現像ローラの圧接力が比較的大きく且つ感光ドラムの周速度に対して現像ローラの周速度に差があるとその摺擦力により現像ローラ表面のトナーが粉砕され、トナー劣化が早まり、また、現像ローラ上に形成する現像剤層の厚さを規制する現像剤層規制部材の表面に、例えば数千ｍの現像で、トナーの固着（または融着）が生じ、この固着が現像剤薄層の均一な形成を妨げて画像に白筋を発生させる。また、周速を異にする現像ローラによる感光ドラムへの圧接力の作用により、感光ドラムが回転ムラを生じ易いという欠点を有し、更には、大サイズの現像を行うための大型の電子写真装置においては、前記摺擦を生じさせるために現像ローラの駆動トルクがかなり大きくなり不経済となる。
【０００４】
このため本出願人は、上記問題点を解決するために、非磁性一成分トナーからなるトナー薄層を弾性現像ローラ上に形成し、該ローラをドラム状感光ドラム表面に当接させることにより感光ドラム表面に形成された静電潜像に弾性現像ローラ上の現像剤を供給して現像を行う現像装置において、感光ドラムの周速度と弾性現像ローラの周速度とがほぼ同速度となるように感光ドラムおよび弾性現像ローラを順方向に回転させ且つ弾性現像ローラの感光ドラム表面への食い込み量が現像ローラの半径の1/40以上となるように設定し、感光ドラムへの弾性現像ローラの接触開始地点から接触離脱地点までの現像ニップ区間において弾性現像ローラの感光ドラム表面に接触する局部分の移動速度がローラ自体の弾性により接触開始地点から徐々に遅くなり、その後徐々に元の速度に回復しながら感光ドラムとの接触から離脱するようにした非磁性一成分現像装置を提案した。
【０００５】
このような構成により、現像ローラの径のばらつきや偏心、環境変化により径の変化、感光ドラムの偏心等があっても充分な食い込みに設定される。感光ドラム周速と現像ローラの周速がほぼ同じ値で現像が行われるために感光ドラムの回転ムラが発生しない。感光ドラムに当接する現像ローラの食い込み量が大きく配置されるためにその変化が無視され、さらに現像ローラは半径の約1/40以上、好ましく1/20以上の食い込み量で設定する事により現像ローラ上のトナー層は感光ドラム表面周速に対し接触開始からそのほぼ接触中心点まで徐々に遅くなり、その後接触中心点から接触離点まで感光ドラム周速に戻る作用を行わせるために、現像作用とクリーニング作用とが同時に行われ非常にジッターのない鮮明な画像を形成することができる。特に、大サイズ現像においても白筋の発生や、カブリや濃度不足のない鮮明な画像を得ることができる。現像ローラの駆動トルクが少なくなり、現像ローラを感光ドラムに押圧する寸法精度が向上するという効果を有するものである。
【０００６】
一方、現像ローラを感光ドラムに所定のニップ幅で押圧させるには、例えば特開昭５９−２２３４６９号が知られる。この発明は、現像ローラの同軸上に現像ローラの直径よりわずかに小さい直径を有するトラッキングローラ（当接コロ）を設け、このトラッキングローラの外周面を感光ドラムに接触して押圧部材の押圧力を規制するものである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記した現像装置は感光ドラムと現像ローラとをほぼ同速度で回転させるようにしている。このため、感光ドラムと現像ローラとの駆動を別々に行った場合、双方の駆動の負荷変動により感光ドラムと現像ローラとの間で周速度のずれが生じジッターが発生するという問題を有する。また、同期信号により同時に駆動を行ってもそれぞれの駆動源の立ち上がり速度の差によりトルクが発生して異音や振動が発生するという問題を有する。
【０００８】
また、現像装置をユニット化して装置本体に対して例えば上方向から着脱自在に設けた場合、装置本体からの駆動を受ける現像装置側に設けたギアが外部に露出してしまい、周辺機器などの衝突によりギアが破損してしまう可能性を有する。
【０００９】
更に、上述したトラッキングローラを感光ドラムに接触させた場合、わずかながら漏洩するトナーが感光ドラム表面を伝わってトラッキングローラ表面に付着し、トラッキングローラの径や摩擦力が変わってしまい、所定のニップ幅となるように規制することができなくなるという問題を有する。
【００１０】
本発明は上記点に鑑みてなされたもので、上記した非磁性一成分現像装置の構成に加え、簡単な構成で常時安定した現像ローラのニップ幅を維持することができる現像装置を提供することを課題とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
かかる課題を解決するため、非非磁性一成分トナーからなるトナー薄層を弾性現像ローラ上に形成し、該現像ローラを感光ドラム表面に所定のニップ幅となるように押圧部材によって当接させることにより感光ドラム表面に形成された静電潜像に現像ローラ上の現像剤を供給して現像を行う現像装置において、感光ドラムの一方の側に装置本体側からの駆動を受ける第１のギアと、現像ローラの軸に設けられ感光ドラムの駆動を現像ローラに伝達する第２のギアと、感光ドラムの周方向に設けた溝部と、現像ローラの軸の両端に設けられ第２のギアの外径より大きい径の当接コロとを有し、溝部は当接コロが当接する第１の溝と、この第１の溝を挟んで少なくとも軸方向内側に設けた第２の溝とを有し、 現像ローラを押圧部材によって感光ドラムに押圧したときに当接コロが第1の溝部に当接してニップ幅を規制するとともに、第２の溝により漏洩したトナーを捕集することを特徴とする。
また、第２の溝は第１の溝より深く設けられていることを特徴とする。
【００１３】
更に、前記感光ドラムの両端側に感光ドラムを支持するフランジを設け、該フランジに前記溝部および前記第１のギアが設けられていることを特徴とする。
【００１４】
また更に、非磁性一成分トナーからなるトナー薄層を弾性現像ローラ上に形成し、該現像ローラを感光ドラム表面に所定のニップ幅となるように押圧部材によって当接させることにより感光ドラム表面に形成された静電潜像に現像ローラ上の現像剤を供給して現像を行う現像装置であって、且つ感光ドラムの周速度と現像ローラの周速度とがほぼ同速度となるように感光ドラムおよび現像ローラを順方向に回転させるように設定した現像装置において、前記感光ドラムの一方の側に装置本体側からの駆動を受ける第１のギアと、前記現像ローラの軸に設けられ前記感光ドラムの駆動を現像ローラに伝達する第２のギアと、前記感光ドラムの周方向に設けた溝部と、前記現像ローラの軸の両端に設けられ前記第２のギアの外径より大きい径の当接コロとを有し、前記溝部は前記当接コロが当接する第１の溝と、この第１の溝の軸方向内側に隣接して設けた前記第１の溝より深い第２の溝とを有し、前記現像ローラを押圧部材によって前記感光ドラムに押圧したときに前記当接コロが前記溝部に当接して前記ニップ幅を規制することを特徴とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施形態について図面を参照として説明する。
図１は、本発明が適用された現像装置の概略側面図であり、図２に概略平面図を示す。
図中、符号１は矢印Ａで示す方向、即ち時計方向に回転する感光ドラムであり、例えば、アルミニウム等のドラム状基体の表面に電子写真感光体を備えた構成よりなる。感光体としては、ＯＰＣ感光体やアモルファスシリコン感光体等の周知の感光体が使用し得る。
【００１６】
図示していないが、感光ドラム１の周囲には、回転方向Ａに沿って感光ドラムの残留電荷を消去するためのイレーサランプ、感光ドラムを特定極性に一様に帯電する帯電器、帯電された感光ドラム表面にデジタル光情報を入射して感光ドラム上に静電潜像を形成させるＬＥＤヘッド等の露光装置、感光ドラムにトナーを供給して前記静電潜像を反転現像をして、即ち露光部分にトナーを付着させてトナー像を形成する現像装置２（図１）、感光ドラム上のトナー像を紙等の転写材上に転写させる転写装置が配置されている。これら感光ドラム周りの構成は現像装置２を除き周知のものを採択できる。
【００１７】
かかる配置において現像装置２は、例えば絶縁性非磁性一成分トナーからなる現像剤が収容された現像容器３と、弾性体からなる現像ローラ４と、現像ローラ４と適宜な圧力で接触して配置され現像ローラ４上に形成するトナー層厚を規制する層厚規制部材５と、現像ローラ４と接触して設けられ現像ローラ４にトナーを供給する供給ローラ６と、供給ローラ６の後方に配置された撹拌部材７などを備え、現像ローラ４、供給ローラ６、層厚規制部材５は、後述するように、適当なバイアス電源に接続されてそれぞれに所定のバイアス電圧が印加されている。なお、トナーは例えば反転現像のために、感光ドラムの帯電極性と同じ極性のトナーが使用される。
現像装置は、ユニット化されており、実施例いおいては装置上方向から現像装置を装着し、後述するカム２０の押圧により感光ドラム１に設けたギア１５ａと現像ローラを駆動するためのギア１５ｂとが噛み合って駆動を現像装置に伝達している。
【００１８】
これら構成について詳述する。現像容器３内には所定量の非磁性一成分現像剤（以下、トナーという）が収容されており、感光ドラム１と対向する位置には、感光ドラム１の長さとほぼ等しい長さを有し、感光ドラム１の軸線と平行する方向に延びている現像ローラ４が、現像容器３に形成された開口８からその周面の一部を感光ドラム側に露出するようにして配置されている。現像容器３内のトナーの収容量は、図示していないが、供給ローラ６の頭が露出する程度の量とされ、常時に現像容器の後壁に設けたセンサーにより監視され、所定量以下となった時にはトナーカートリッジ９からトナーを補給すべく指示信号が発せられる。
【００１９】
現像ローラ４はステンレス等の導電性の剛体からなる中心軸１１の周りに弾性中間層１２を形成し、更に中間層１２の外周に弾性表面層１３を形成した構成よりなり、表面層１３、中間層１２が弾性変形をして４mm以上、好ましくは５〜１０mmのニップ幅で感光ドラム１の表面に圧接するように配置され、感光ドラム１の回転と順方向に、即ち反時計方向Ｂに回転するようになっている。
【００２０】
先に述べたように、現像ローラ４の中心軸１１はスイッチ２１を介してバイアス電源１４ａに接続されている。バイアス電源１４ａは、静電潜像を現像し画像背景部（バックグランド）へのトナーのかぶりを防止するためのバイアス電圧を印加する。かかるバイアス電圧は、感光ドラム１の表面帯電位よりも絶対値で１００〜５００Ｖ、好ましくは３００〜４００Ｖ低い値に設定されている。かかる電位差が３００Ｖ以下の場合には現像濃度が濃くなり、４００Ｖ以上になると現像濃度が低下するという傾向がある。なお、図示例ではバイアス電源１４ａとは正負逆極性の第２のバイアス電源１４ｂを備えており、前記したスイッチ３１の切り換えにより、いずれかのバイアス電源への接続が行われる。この切り換えは、現像ローラ４が主として現像に寄与する画像形成時と、例えば画像形成前、または画像形成と画像形成との間のアイドリング中など主としてクリーニングに寄与する時とに依り所定のタイミングで切り換えられ、即ち、現像時には感光ドラム１の表面の帯電電位と同極性に、非帯電時には感光ドラム１の表面の帯電電位と逆極性になるように行われる。
【００２１】
再び現像ローラ４の構成に戻ると、中心軸１１の外側に形成されている中間層１２とその外周に形成されている表面層１３とは、例えば中間層１２が比較的高抵抗であり、表面層１３が相対的に低抵抗であるような体積抵抗値を持つ異なる性質を持つシリコンゴムからなる２層の弾性体により形成される。例えば、中間層１２を構成するシリコンゴムは１０４〜１０９Ω・cmの体積抵抗、表面層１３を構成するシリコンゴムは１０５〜１０６Ω・cmの体積抵抗値を有するものが好ましい。現像ローラ４としては、かかる二層構造に限定されることなく、単層の構造であっても良く、逆に三層以上の構造であっても良い。また材料としては、シリコンゴムの他、中間層１２としてＮＢＲゴム（アクリロニトリルブタジエン共重合ゴム）やウレタンゴム等の弾性を有する多孔質発泡体からなるものを使用し、表面層１３もウレタンゴム等の弾性体で形成したものを使用しても良い。
また、ＮＢＲゴム、ウレタンゴム、シリコンゴムなどの単層タイプであっても良い。
【００２２】
これら単層の現像ローラの弾性層または多層の現像ローラの中間層および表面層からなる弾性層の比抵抗は１０５〜１０８Ω・cmの範囲内が好ましく、またゴム硬度は２０〜３０度程度の範囲のものが好ましく、特には表面層１３はトナー搬送力を得るめに微小な凹凸を表面に有し且つトナーとの離型性が良く、トナーに対して摩擦帯電系列が離れた材料によって形成されることが望ましい。
【００２３】
現像ローラ４の表面はトナーの粒径により異なるが、トナー平均粒径が８〜１０μｍ程度の場合は、約１０μｍの凹凸を有することが好ましく、中間層に約１０〜２０度程度の低い硬度のものを用い、表面層に２０〜３０度程度の硬度の弾性体を用い、かかる現像ローラを、感光ドラム１に対して食い込み量が現像ローラ４の半径の1/40倍（2.5％）、好ましくは1/20倍（５％）以上となるように配置し、感光ドラム１の周速度とほぼ同じ周速度で回転して現像を行う。ここで重要なことは表面層１３の凹凸の粗さと現像ローラ４の表面みかけ硬度であり、現像ローラの表面みかけ硬度が低硬度である方が回転トルクが小さく好ましい。
【００２４】
現像ローラ４の後方に位置する供給ローラ６は、現像ローラ４の軸線と平行に延びて配置され、現像ローラ４とほぼ全長にわたって接触している。供給ローラ６は、例えばカーボン微粉末が混入されたウレタンゴムの発泡体からなり、現像ローラ４に対して所定の圧力で接触しながら現像ローラ４の回転方向とは対向する方向、即ち反時計方向に回転し、現像容器３内のトナーを現像ローラ４に供給すると共に、摩擦帯電により現像ローラ４上のトナーを荷電する。現像ローラ４や供給ローラ６との摩擦によるトナーの帯電は現像品質に大きく影響し、帯電が不足した場合には、カブリや濃度ムラが発生する。
【００２５】
供給ローラ６の中心軸１６はツェナーダイオード（図示なし）を介してバイアス電源１４ｃに接続されており所定のバイアス電圧が印加されている。かかる供給ローラ６へ印加されるバイアス電位は、現像ローラ４のバイアス電位よりも絶対値で１００〜５００Ｖ高い電位に設定されており、この電位差によりトナーを供給ローラ６から現像ローラ４へと移転させる。
【００２６】
供給ローラ６の後方に設けられた撹拌部材７は、現像ローラ４の軸線と同方向に延びる中心軸１８と、該軸に軸線方向の複数箇所において設けられた複数の撹拌翼１９を有し、その回転により現像容器３内のトナーを撹拌すると共にトナーを供給ローラ６へと搬送し供給する。この例では撹拌翼１９は時計方向に回転している。
【００２７】
供給ローラ６により現像ローラ４上に層状に供給されたトナーは層厚規制部材５によりその層厚が規制される。層厚規制部材５は、現像ローラ４の回転方向で見て、現像ローラ４と感光ドラム１との接触部、即ち現像ニップ区間の上流位置に配置された導電性または半導電性のローラ体からなり、現像ローラ４とほぼ同じ長さを有し、現像ローラ４の全長にわたって、その周面の一部が現像ローラ４の表面層に対し所定の圧力で接触しながら回転するように設けられている。図示例では層厚規制部材５は現像ローラ４の直上位置に配置されている。層厚規制部材５には前出の供給ローラ６と同極性のバイアスが印加されている。
【００２８】
層厚規制部材５は現像ローラ４の回転方向Ｂと対向する方向、即ち反時計方向に回転し、現像ローラ４上に付着したトナーの一部を現像ローラ４に薄層（トナーの１〜３層）分だけを残すように、その他のトナーをその周面に転写吸着して除去するように働く。こうして層厚規制部材５により剥ぎ取られ転写された余剰のトナーは、層厚規制部材５の周面と先端が当接するようにして配置された弾性除去ブレード２１により層厚規制部材５から除去される。
【００２９】
更に、図２に示す現像装置の平面図のように上述した現像装置の構成に加え、感光ドラム１を回転中心に支持するフランジ１０ａ、１０ｂと、フランジ１０ａに設けられた第１のギア１５ａと、現像ローラ４の回転軸の一端側に支持された第２のギア１５ｂと、現像ローラ４の中心軸１１に支持された当接コロ１７ａ、１７ｂとを有する。
【００３０】
合成樹脂あるいはアルミ製などにより形成されたフランジ１０ａ、１０ｂは筒状の感光ドラム１を軸中心に回転駆動するように設けられ、装置本体に設けた不図示の駆動源からフランジ１０ａに設けた第１のギア１５ａに連結されている。実施例において第１のギア１５ａは、フランジ１０ａに一体形成されている。フランジ１０ａは更に第１のギア１５ａに隣接して設けた溝部２２ａを有する。また、フランジ１０ｂには溝部２２ｂが設けられている。溝部２２ａ、２２ｂは、当接コロ１７ａ、１７ｂの幅よりわずかに広い幅で且つ当接コロ１７ａ、１７ｂの外周面が接触する第１の溝２３と、トナーなどの異物が当接コロの外周面に付着しないように防止する第２の溝２４とを有する。
【００３１】
わずかではあるが現像装置の側壁２５に設けたシールから漏洩したトナーは感光ドラム１表面を伝わって軸方向外側に向かって移動する。第２の溝２４を設けなくて第１の溝２３のみであっても溝の段差でトナーの侵入をある程度抑えることができる。しかしながら第１の溝２３にトナーが入り込んでしまった場合に、当接コロ１７ａ、１７ｂに付着させないように第１の溝２３の軸方向内側に第２の溝２４を設けることによりトナーを第２の溝に捕集させそれ以上の移動を防止する。こうして長期間に亘って現像ローラと感光ドラムとの間に形成されるニップ幅を一定のものとし、安定した画像形成を行うことができる。第２の溝２４は第１の溝２３を挟むように設けた場合であっても良い。
【００３２】
当接コロ１７ａ、１７ｂは、現像ローラ４に設けた第２のギア１５ｂおよび現像ローラの駆動を供給ローラ６に伝達するために設けたギアの外径より大きい径を有し、樹脂製あるいは金属製の円盤形状をしている。実施例においては第２のギア１５ｂより大きい径の当接コロ１７ａ、１７ｂを有する。
【００３３】
特に実施例では、感光ドラム１と現像ローラ４とをほぼ同速度で回転させるため、現像ローラ４に設けた第２のギア１５ｂの径は現像ローラ４の直径とほぼ同一である。このような構成の現像装置を装置本体から取り出した場合、第２のギア１５ｂが外部に露出してしまい、衝突などにより破損してしまうおそれが生じる。しかしながら、当接コロ１７ａ、１７ｂがギアより大きい径としたため、衝突による破損を防止することができる。
【００３４】
図３に別の実施例を示す。
図２においては、第１の溝２３の近傍に第２の溝２４を設けた構成であったが、図３は第１の溝２３に隣接して第２の溝２４を設けたものである。溝の深さは、第１の溝２３より第２の溝２４のほうが深くなるように設けられている。
これにより第２の溝にトナーが漏洩した場合であっても捕集することができ第１の溝２３にトナーが付着することがなくなる。
【００３５】
符号２０は、現像装置を感光ドラムに対して接離するカムを示しており、電源投入によりカムが回転して現像装置を当接コロが第１の溝に当接するまで移動させて所定のニップ幅を形成する。
尚、実施例においてはフランジに溝部を設けた構成であったが、感光ドラムに溝部を設けた構成であっても良い。また、第１の溝の軸線方向内側に第２の溝を設けたが、第１の溝を挟んで両側に溝を設けた構成であっても良い。
【００３６】
次に、動作について説明する。
現像装置を装置本体に装着し、電源を投入したときにカムが回転して現像装置を感光ドラムに向かって移動する。このとき、現像ローラに設けた当接コロが第１の溝に突き当たり、現像ローラが感光ドラムに押圧され所定のニップ幅に規制され、周知の画像形成が行われる。
【００３７】
【発明の効果】
以上、本発明によれば、当接コロを現像ローラに設けたギアの径より大きい径にしたことによりギアを衝突による破損などを保護することができ、第１の溝に当接して所定のニップ幅となるように規制することができる。また、第２の溝を第１の溝に隣接して設けたことによりトナーを第２の溝に捕集して当接コロにトナーが付着することがなく長時間にわたって安定した画像形成を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明による現像装置の好適な一例を示す概略側面図。
【図２】 本発明による現像装置の概略平面図。
【図３】 別の実施例を示す現像装置の概略平面図。
【符号の説明】
１ 感光ドラム
２ 現像装置
３ 現像容器
４ 現像ローラ
５ 層厚規制部材
６ 供給ローラ
７ 撹拌部材
８ 開口
９ トナーカートリッジ
１０ フランジ
１１ 中心軸
１２ 中間層
１３ 表面層
１４ａ、ｂ バイアス電源
１５ａ 第１のギア
１５ｂ 第２のギア
１６ 中心軸
１７ 当接コロ
１８ 中心軸
１９ 撹拌翼
２０ カム
２１ スイッチ
２２ 溝部
２３ 第１の溝
２４ 第２の溝
２５ 側壁
【発明の属する技術分野】
本発明は、感光ドラム上に形成された静電潜像を非磁性一成分現像剤によって現像して可視化する現像装置に関し、特には、現像ローラを所定のニップ幅となるように規制することが可能な現像装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
非磁性一成分現像剤を用いた現像装置の一例として、感光ドラムに現像剤を供給するための現像剤担持体として導電性のまたは適度な電気抵抗を有する弾性現像ローラを用い、該ローラの表面に現像剤の薄層を形成した後、該ローラを感光ドラム面に適宜な圧力で接触させて現像を行う接触型現像装置が提案されている。かかる非磁性一成分現像装置は、白黒２値で画像が構成されるようなデジタルプリンタなど、エッジ強調効果を必要とせず且つ線画像および面画像の現像特性が同一であることが要求されるような現像に好ましく使用できることが知られている。
【０００３】
非磁性一成分現像装置の一例として、感光ドラムに対する現像ローラの圧接力が比較的大きく且つ感光ドラムの周速度に対して現像ローラの周速度に差があるとその摺擦力により現像ローラ表面のトナーが粉砕され、トナー劣化が早まり、また、現像ローラ上に形成する現像剤層の厚さを規制する現像剤層規制部材の表面に、例えば数千ｍの現像で、トナーの固着（または融着）が生じ、この固着が現像剤薄層の均一な形成を妨げて画像に白筋を発生させる。また、周速を異にする現像ローラによる感光ドラムへの圧接力の作用により、感光ドラムが回転ムラを生じ易いという欠点を有し、更には、大サイズの現像を行うための大型の電子写真装置においては、前記摺擦を生じさせるために現像ローラの駆動トルクがかなり大きくなり不経済となる。
【０００４】
このため本出願人は、上記問題点を解決するために、非磁性一成分トナーからなるトナー薄層を弾性現像ローラ上に形成し、該ローラをドラム状感光ドラム表面に当接させることにより感光ドラム表面に形成された静電潜像に弾性現像ローラ上の現像剤を供給して現像を行う現像装置において、感光ドラムの周速度と弾性現像ローラの周速度とがほぼ同速度となるように感光ドラムおよび弾性現像ローラを順方向に回転させ且つ弾性現像ローラの感光ドラム表面への食い込み量が現像ローラの半径の1/40以上となるように設定し、感光ドラムへの弾性現像ローラの接触開始地点から接触離脱地点までの現像ニップ区間において弾性現像ローラの感光ドラム表面に接触する局部分の移動速度がローラ自体の弾性により接触開始地点から徐々に遅くなり、その後徐々に元の速度に回復しながら感光ドラムとの接触から離脱するようにした非磁性一成分現像装置を提案した。
【０００５】
このような構成により、現像ローラの径のばらつきや偏心、環境変化により径の変化、感光ドラムの偏心等があっても充分な食い込みに設定される。感光ドラム周速と現像ローラの周速がほぼ同じ値で現像が行われるために感光ドラムの回転ムラが発生しない。感光ドラムに当接する現像ローラの食い込み量が大きく配置されるためにその変化が無視され、さらに現像ローラは半径の約1/40以上、好ましく1/20以上の食い込み量で設定する事により現像ローラ上のトナー層は感光ドラム表面周速に対し接触開始からそのほぼ接触中心点まで徐々に遅くなり、その後接触中心点から接触離点まで感光ドラム周速に戻る作用を行わせるために、現像作用とクリーニング作用とが同時に行われ非常にジッターのない鮮明な画像を形成することができる。特に、大サイズ現像においても白筋の発生や、カブリや濃度不足のない鮮明な画像を得ることができる。現像ローラの駆動トルクが少なくなり、現像ローラを感光ドラムに押圧する寸法精度が向上するという効果を有するものである。
【０００６】
一方、現像ローラを感光ドラムに所定のニップ幅で押圧させるには、例えば特開昭５９−２２３４６９号が知られる。この発明は、現像ローラの同軸上に現像ローラの直径よりわずかに小さい直径を有するトラッキングローラ（当接コロ）を設け、このトラッキングローラの外周面を感光ドラムに接触して押圧部材の押圧力を規制するものである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記した現像装置は感光ドラムと現像ローラとをほぼ同速度で回転させるようにしている。このため、感光ドラムと現像ローラとの駆動を別々に行った場合、双方の駆動の負荷変動により感光ドラムと現像ローラとの間で周速度のずれが生じジッターが発生するという問題を有する。また、同期信号により同時に駆動を行ってもそれぞれの駆動源の立ち上がり速度の差によりトルクが発生して異音や振動が発生するという問題を有する。
【０００８】
また、現像装置をユニット化して装置本体に対して例えば上方向から着脱自在に設けた場合、装置本体からの駆動を受ける現像装置側に設けたギアが外部に露出してしまい、周辺機器などの衝突によりギアが破損してしまう可能性を有する。
【０００９】
更に、上述したトラッキングローラを感光ドラムに接触させた場合、わずかながら漏洩するトナーが感光ドラム表面を伝わってトラッキングローラ表面に付着し、トラッキングローラの径や摩擦力が変わってしまい、所定のニップ幅となるように規制することができなくなるという問題を有する。
【００１０】
本発明は上記点に鑑みてなされたもので、上記した非磁性一成分現像装置の構成に加え、簡単な構成で常時安定した現像ローラのニップ幅を維持することができる現像装置を提供することを課題とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
かかる課題を解決するため、非非磁性一成分トナーからなるトナー薄層を弾性現像ローラ上に形成し、該現像ローラを感光ドラム表面に所定のニップ幅となるように押圧部材によって当接させることにより感光ドラム表面に形成された静電潜像に現像ローラ上の現像剤を供給して現像を行う現像装置において、感光ドラムの一方の側に装置本体側からの駆動を受ける第１のギアと、現像ローラの軸に設けられ感光ドラムの駆動を現像ローラに伝達する第２のギアと、感光ドラムの周方向に設けた溝部と、現像ローラの軸の両端に設けられ第２のギアの外径より大きい径の当接コロとを有し、溝部は当接コロが当接する第１の溝と、この第１の溝を挟んで少なくとも軸方向内側に設けた第２の溝とを有し、 現像ローラを押圧部材によって感光ドラムに押圧したときに当接コロが第1の溝部に当接してニップ幅を規制するとともに、第２の溝により漏洩したトナーを捕集することを特徴とする。
また、第２の溝は第１の溝より深く設けられていることを特徴とする。
【００１３】
更に、前記感光ドラムの両端側に感光ドラムを支持するフランジを設け、該フランジに前記溝部および前記第１のギアが設けられていることを特徴とする。
【００１４】
また更に、非磁性一成分トナーからなるトナー薄層を弾性現像ローラ上に形成し、該現像ローラを感光ドラム表面に所定のニップ幅となるように押圧部材によって当接させることにより感光ドラム表面に形成された静電潜像に現像ローラ上の現像剤を供給して現像を行う現像装置であって、且つ感光ドラムの周速度と現像ローラの周速度とがほぼ同速度となるように感光ドラムおよび現像ローラを順方向に回転させるように設定した現像装置において、前記感光ドラムの一方の側に装置本体側からの駆動を受ける第１のギアと、前記現像ローラの軸に設けられ前記感光ドラムの駆動を現像ローラに伝達する第２のギアと、前記感光ドラムの周方向に設けた溝部と、前記現像ローラの軸の両端に設けられ前記第２のギアの外径より大きい径の当接コロとを有し、前記溝部は前記当接コロが当接する第１の溝と、この第１の溝の軸方向内側に隣接して設けた前記第１の溝より深い第２の溝とを有し、前記現像ローラを押圧部材によって前記感光ドラムに押圧したときに前記当接コロが前記溝部に当接して前記ニップ幅を規制することを特徴とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施形態について図面を参照として説明する。
図１は、本発明が適用された現像装置の概略側面図であり、図２に概略平面図を示す。
図中、符号１は矢印Ａで示す方向、即ち時計方向に回転する感光ドラムであり、例えば、アルミニウム等のドラム状基体の表面に電子写真感光体を備えた構成よりなる。感光体としては、ＯＰＣ感光体やアモルファスシリコン感光体等の周知の感光体が使用し得る。
【００１６】
図示していないが、感光ドラム１の周囲には、回転方向Ａに沿って感光ドラムの残留電荷を消去するためのイレーサランプ、感光ドラムを特定極性に一様に帯電する帯電器、帯電された感光ドラム表面にデジタル光情報を入射して感光ドラム上に静電潜像を形成させるＬＥＤヘッド等の露光装置、感光ドラムにトナーを供給して前記静電潜像を反転現像をして、即ち露光部分にトナーを付着させてトナー像を形成する現像装置２（図１）、感光ドラム上のトナー像を紙等の転写材上に転写させる転写装置が配置されている。これら感光ドラム周りの構成は現像装置２を除き周知のものを採択できる。
【００１７】
かかる配置において現像装置２は、例えば絶縁性非磁性一成分トナーからなる現像剤が収容された現像容器３と、弾性体からなる現像ローラ４と、現像ローラ４と適宜な圧力で接触して配置され現像ローラ４上に形成するトナー層厚を規制する層厚規制部材５と、現像ローラ４と接触して設けられ現像ローラ４にトナーを供給する供給ローラ６と、供給ローラ６の後方に配置された撹拌部材７などを備え、現像ローラ４、供給ローラ６、層厚規制部材５は、後述するように、適当なバイアス電源に接続されてそれぞれに所定のバイアス電圧が印加されている。なお、トナーは例えば反転現像のために、感光ドラムの帯電極性と同じ極性のトナーが使用される。
現像装置は、ユニット化されており、実施例いおいては装置上方向から現像装置を装着し、後述するカム２０の押圧により感光ドラム１に設けたギア１５ａと現像ローラを駆動するためのギア１５ｂとが噛み合って駆動を現像装置に伝達している。
【００１８】
これら構成について詳述する。現像容器３内には所定量の非磁性一成分現像剤（以下、トナーという）が収容されており、感光ドラム１と対向する位置には、感光ドラム１の長さとほぼ等しい長さを有し、感光ドラム１の軸線と平行する方向に延びている現像ローラ４が、現像容器３に形成された開口８からその周面の一部を感光ドラム側に露出するようにして配置されている。現像容器３内のトナーの収容量は、図示していないが、供給ローラ６の頭が露出する程度の量とされ、常時に現像容器の後壁に設けたセンサーにより監視され、所定量以下となった時にはトナーカートリッジ９からトナーを補給すべく指示信号が発せられる。
【００１９】
現像ローラ４はステンレス等の導電性の剛体からなる中心軸１１の周りに弾性中間層１２を形成し、更に中間層１２の外周に弾性表面層１３を形成した構成よりなり、表面層１３、中間層１２が弾性変形をして４mm以上、好ましくは５〜１０mmのニップ幅で感光ドラム１の表面に圧接するように配置され、感光ドラム１の回転と順方向に、即ち反時計方向Ｂに回転するようになっている。
【００２０】
先に述べたように、現像ローラ４の中心軸１１はスイッチ２１を介してバイアス電源１４ａに接続されている。バイアス電源１４ａは、静電潜像を現像し画像背景部（バックグランド）へのトナーのかぶりを防止するためのバイアス電圧を印加する。かかるバイアス電圧は、感光ドラム１の表面帯電位よりも絶対値で１００〜５００Ｖ、好ましくは３００〜４００Ｖ低い値に設定されている。かかる電位差が３００Ｖ以下の場合には現像濃度が濃くなり、４００Ｖ以上になると現像濃度が低下するという傾向がある。なお、図示例ではバイアス電源１４ａとは正負逆極性の第２のバイアス電源１４ｂを備えており、前記したスイッチ３１の切り換えにより、いずれかのバイアス電源への接続が行われる。この切り換えは、現像ローラ４が主として現像に寄与する画像形成時と、例えば画像形成前、または画像形成と画像形成との間のアイドリング中など主としてクリーニングに寄与する時とに依り所定のタイミングで切り換えられ、即ち、現像時には感光ドラム１の表面の帯電電位と同極性に、非帯電時には感光ドラム１の表面の帯電電位と逆極性になるように行われる。
【００２１】
再び現像ローラ４の構成に戻ると、中心軸１１の外側に形成されている中間層１２とその外周に形成されている表面層１３とは、例えば中間層１２が比較的高抵抗であり、表面層１３が相対的に低抵抗であるような体積抵抗値を持つ異なる性質を持つシリコンゴムからなる２層の弾性体により形成される。例えば、中間層１２を構成するシリコンゴムは１０４〜１０９Ω・cmの体積抵抗、表面層１３を構成するシリコンゴムは１０５〜１０６Ω・cmの体積抵抗値を有するものが好ましい。現像ローラ４としては、かかる二層構造に限定されることなく、単層の構造であっても良く、逆に三層以上の構造であっても良い。また材料としては、シリコンゴムの他、中間層１２としてＮＢＲゴム（アクリロニトリルブタジエン共重合ゴム）やウレタンゴム等の弾性を有する多孔質発泡体からなるものを使用し、表面層１３もウレタンゴム等の弾性体で形成したものを使用しても良い。
また、ＮＢＲゴム、ウレタンゴム、シリコンゴムなどの単層タイプであっても良い。
【００２２】
これら単層の現像ローラの弾性層または多層の現像ローラの中間層および表面層からなる弾性層の比抵抗は１０５〜１０８Ω・cmの範囲内が好ましく、またゴム硬度は２０〜３０度程度の範囲のものが好ましく、特には表面層１３はトナー搬送力を得るめに微小な凹凸を表面に有し且つトナーとの離型性が良く、トナーに対して摩擦帯電系列が離れた材料によって形成されることが望ましい。
【００２３】
現像ローラ４の表面はトナーの粒径により異なるが、トナー平均粒径が８〜１０μｍ程度の場合は、約１０μｍの凹凸を有することが好ましく、中間層に約１０〜２０度程度の低い硬度のものを用い、表面層に２０〜３０度程度の硬度の弾性体を用い、かかる現像ローラを、感光ドラム１に対して食い込み量が現像ローラ４の半径の1/40倍（2.5％）、好ましくは1/20倍（５％）以上となるように配置し、感光ドラム１の周速度とほぼ同じ周速度で回転して現像を行う。ここで重要なことは表面層１３の凹凸の粗さと現像ローラ４の表面みかけ硬度であり、現像ローラの表面みかけ硬度が低硬度である方が回転トルクが小さく好ましい。
【００２４】
現像ローラ４の後方に位置する供給ローラ６は、現像ローラ４の軸線と平行に延びて配置され、現像ローラ４とほぼ全長にわたって接触している。供給ローラ６は、例えばカーボン微粉末が混入されたウレタンゴムの発泡体からなり、現像ローラ４に対して所定の圧力で接触しながら現像ローラ４の回転方向とは対向する方向、即ち反時計方向に回転し、現像容器３内のトナーを現像ローラ４に供給すると共に、摩擦帯電により現像ローラ４上のトナーを荷電する。現像ローラ４や供給ローラ６との摩擦によるトナーの帯電は現像品質に大きく影響し、帯電が不足した場合には、カブリや濃度ムラが発生する。
【００２５】
供給ローラ６の中心軸１６はツェナーダイオード（図示なし）を介してバイアス電源１４ｃに接続されており所定のバイアス電圧が印加されている。かかる供給ローラ６へ印加されるバイアス電位は、現像ローラ４のバイアス電位よりも絶対値で１００〜５００Ｖ高い電位に設定されており、この電位差によりトナーを供給ローラ６から現像ローラ４へと移転させる。
【００２６】
供給ローラ６の後方に設けられた撹拌部材７は、現像ローラ４の軸線と同方向に延びる中心軸１８と、該軸に軸線方向の複数箇所において設けられた複数の撹拌翼１９を有し、その回転により現像容器３内のトナーを撹拌すると共にトナーを供給ローラ６へと搬送し供給する。この例では撹拌翼１９は時計方向に回転している。
【００２７】
供給ローラ６により現像ローラ４上に層状に供給されたトナーは層厚規制部材５によりその層厚が規制される。層厚規制部材５は、現像ローラ４の回転方向で見て、現像ローラ４と感光ドラム１との接触部、即ち現像ニップ区間の上流位置に配置された導電性または半導電性のローラ体からなり、現像ローラ４とほぼ同じ長さを有し、現像ローラ４の全長にわたって、その周面の一部が現像ローラ４の表面層に対し所定の圧力で接触しながら回転するように設けられている。図示例では層厚規制部材５は現像ローラ４の直上位置に配置されている。層厚規制部材５には前出の供給ローラ６と同極性のバイアスが印加されている。
【００２８】
層厚規制部材５は現像ローラ４の回転方向Ｂと対向する方向、即ち反時計方向に回転し、現像ローラ４上に付着したトナーの一部を現像ローラ４に薄層（トナーの１〜３層）分だけを残すように、その他のトナーをその周面に転写吸着して除去するように働く。こうして層厚規制部材５により剥ぎ取られ転写された余剰のトナーは、層厚規制部材５の周面と先端が当接するようにして配置された弾性除去ブレード２１により層厚規制部材５から除去される。
【００２９】
更に、図２に示す現像装置の平面図のように上述した現像装置の構成に加え、感光ドラム１を回転中心に支持するフランジ１０ａ、１０ｂと、フランジ１０ａに設けられた第１のギア１５ａと、現像ローラ４の回転軸の一端側に支持された第２のギア１５ｂと、現像ローラ４の中心軸１１に支持された当接コロ１７ａ、１７ｂとを有する。
【００３０】
合成樹脂あるいはアルミ製などにより形成されたフランジ１０ａ、１０ｂは筒状の感光ドラム１を軸中心に回転駆動するように設けられ、装置本体に設けた不図示の駆動源からフランジ１０ａに設けた第１のギア１５ａに連結されている。実施例において第１のギア１５ａは、フランジ１０ａに一体形成されている。フランジ１０ａは更に第１のギア１５ａに隣接して設けた溝部２２ａを有する。また、フランジ１０ｂには溝部２２ｂが設けられている。溝部２２ａ、２２ｂは、当接コロ１７ａ、１７ｂの幅よりわずかに広い幅で且つ当接コロ１７ａ、１７ｂの外周面が接触する第１の溝２３と、トナーなどの異物が当接コロの外周面に付着しないように防止する第２の溝２４とを有する。
【００３１】
わずかではあるが現像装置の側壁２５に設けたシールから漏洩したトナーは感光ドラム１表面を伝わって軸方向外側に向かって移動する。第２の溝２４を設けなくて第１の溝２３のみであっても溝の段差でトナーの侵入をある程度抑えることができる。しかしながら第１の溝２３にトナーが入り込んでしまった場合に、当接コロ１７ａ、１７ｂに付着させないように第１の溝２３の軸方向内側に第２の溝２４を設けることによりトナーを第２の溝に捕集させそれ以上の移動を防止する。こうして長期間に亘って現像ローラと感光ドラムとの間に形成されるニップ幅を一定のものとし、安定した画像形成を行うことができる。第２の溝２４は第１の溝２３を挟むように設けた場合であっても良い。
【００３２】
当接コロ１７ａ、１７ｂは、現像ローラ４に設けた第２のギア１５ｂおよび現像ローラの駆動を供給ローラ６に伝達するために設けたギアの外径より大きい径を有し、樹脂製あるいは金属製の円盤形状をしている。実施例においては第２のギア１５ｂより大きい径の当接コロ１７ａ、１７ｂを有する。
【００３３】
特に実施例では、感光ドラム１と現像ローラ４とをほぼ同速度で回転させるため、現像ローラ４に設けた第２のギア１５ｂの径は現像ローラ４の直径とほぼ同一である。このような構成の現像装置を装置本体から取り出した場合、第２のギア１５ｂが外部に露出してしまい、衝突などにより破損してしまうおそれが生じる。しかしながら、当接コロ１７ａ、１７ｂがギアより大きい径としたため、衝突による破損を防止することができる。
【００３４】
図３に別の実施例を示す。
図２においては、第１の溝２３の近傍に第２の溝２４を設けた構成であったが、図３は第１の溝２３に隣接して第２の溝２４を設けたものである。溝の深さは、第１の溝２３より第２の溝２４のほうが深くなるように設けられている。
これにより第２の溝にトナーが漏洩した場合であっても捕集することができ第１の溝２３にトナーが付着することがなくなる。
【００３５】
符号２０は、現像装置を感光ドラムに対して接離するカムを示しており、電源投入によりカムが回転して現像装置を当接コロが第１の溝に当接するまで移動させて所定のニップ幅を形成する。
尚、実施例においてはフランジに溝部を設けた構成であったが、感光ドラムに溝部を設けた構成であっても良い。また、第１の溝の軸線方向内側に第２の溝を設けたが、第１の溝を挟んで両側に溝を設けた構成であっても良い。
【００３６】
次に、動作について説明する。
現像装置を装置本体に装着し、電源を投入したときにカムが回転して現像装置を感光ドラムに向かって移動する。このとき、現像ローラに設けた当接コロが第１の溝に突き当たり、現像ローラが感光ドラムに押圧され所定のニップ幅に規制され、周知の画像形成が行われる。
【００３７】
【発明の効果】
以上、本発明によれば、当接コロを現像ローラに設けたギアの径より大きい径にしたことによりギアを衝突による破損などを保護することができ、第１の溝に当接して所定のニップ幅となるように規制することができる。また、第２の溝を第１の溝に隣接して設けたことによりトナーを第２の溝に捕集して当接コロにトナーが付着することがなく長時間にわたって安定した画像形成を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明による現像装置の好適な一例を示す概略側面図。
【図２】 本発明による現像装置の概略平面図。
【図３】 別の実施例を示す現像装置の概略平面図。
【符号の説明】
１ 感光ドラム
２ 現像装置
３ 現像容器
４ 現像ローラ
５ 層厚規制部材
６ 供給ローラ
７ 撹拌部材
８ 開口
９ トナーカートリッジ
１０ フランジ
１１ 中心軸
１２ 中間層
１３ 表面層
１４ａ、ｂ バイアス電源
１５ａ 第１のギア
１５ｂ 第２のギア
１６ 中心軸
１７ 当接コロ
１８ 中心軸
１９ 撹拌翼
２０ カム
２１ スイッチ
２２ 溝部
２３ 第１の溝
２４ 第２の溝
２５ 側壁
Claims (4)
- 非磁性一成分トナーからなるトナー薄層を弾性現像ローラ上に形成し、該現像ローラを感光ドラム表面に所定のニップ幅となるように押圧部材によって当接させることにより感光ドラム表面に形成された静電潜像に現像ローラ上の現像剤を供給して現像を行う現像装置において、
前記感光ドラムの一方の側に装置本体側からの駆動を受ける第１のギアと、前記現像ローラの軸に設けられ前記感光ドラムの駆動を現像ローラに伝達する第２のギアと、前記感光ドラムの周方向に設けた溝部と、前記現像ローラの軸の両端に設けられ前記第２のギアの外径より大きい径の当接コロとを有し、
前記溝部は前記当接コロが当接する第１の溝と、この第１の溝を挟んで少なくとも軸方向内側に設けた第２の溝とを有し、
前記現像ローラを押圧部材によって前記感光ドラムに押圧したときに前記当接コロが前記第1の溝部に当接して前記ニップ幅を規制するとともに、前記第２の溝により漏洩したトナーを捕集することを特徴とする現像装置。 - 前記第２の溝は前記第１の溝より深く設けられていることを特徴とする請求項１または２いずれか記載の現像装置。
- 前記感光ドラムの両端側に感光ドラムを支持するフランジを設け、該フランジに前記溝部および前記第１のギアが設けられていることを特徴とする請求項１乃至３記載の現像装置。
- 非磁性一成分トナーからなるトナー薄層を弾性現像ローラ上に形成し、該現像ローラを感光ドラム表面に所定のニップ幅となるように押圧部材によって当接させることにより感光ドラム表面に形成された静電潜像に現像ローラ上の現像剤を供給して現像を行う現像装置であって、且つ感光ドラムの周速度と現像ローラの周速度とがほぼ同速度となるように感光ドラムおよび現像ローラを順方向に回転させるように設定した現像装置において、前記感光ドラムの一方の側に装置本体側からの駆動を受ける第１のギアと、前記現像ローラの軸に設けられ前記感光ドラムの駆動を現像ローラに伝達する第２のギアと、前記感光ドラムの周方向に設けた溝部と、前記現像ローラの軸の両端に設けられ前記第２のギアの外径より大きい径の当接コロとを有し、前記溝部は前記当接コロが当接する第１の溝と、この第１の溝の軸方向内側に隣接して設けた前記第１の溝より深い第２の溝とを有し、前記現像ローラを押圧部材によって前記感光ドラムに押圧したときに前記当接コロが前記溝部に当接して前記ニップ幅を規制するとともに、前記第２の溝により漏洩したトナーを捕集することを特徴とする現像装置。
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