JPH10213961A - 非磁性一成分現像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 現像剤供給ローラの芯金の径を長手方向中央
部で大きく形成して圧逃げによる現像剤担持体長手方向
中央部への現像剤の供給過剰を防止し、画像濃度ムラな
い均一な画像を得ることができる非磁性一成分現像装置
を提供する。 【解決手段】 トナー供給ローラ５５の芯金５５ａの径
を、トナー供給ローラ長手方向両端部に比して中央部で
大きく形成する。これにより、トナー供給ローラ長手方
向中央部の芯金の強度を強くし、トナー供給ローラの芯
金が現像ローラ５１への押圧による圧力で撓まないよう
にし、トナー供給ローラと現像ローラとの間の圧逃げに
よる現像ローラ長手方向中央部でのトナー付着量の上昇
を防止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複写機、ファクシ
ミリ、プリンター等の画像形成装置に係り、詳しくは、
現像剤担持体上に非磁性一成分現像剤の薄層を形成し、
該現像剤担持体上の現像剤で潜像担持体上の静電潜像を
現像する非磁性一成分現像装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来この種の非磁性一成分現像装置とし
ては、少なくとも表面が弾性材料で構成された現像剤供
給ローラにより非磁性トナー（以下、トナーという）を
ローラ状の現像剤担持体としての現像ローラ上に供給
し、現像ローラ上のトナーを層厚規制部材としての薄層
化ブレードにより現像ローラ上で薄層にして、潜像担持
体としての感光体との対向部である現像領域に搬送し、
感光体上の静電潜像を顕像化するものが知られている。

【０００３】また、従来、画像解像度の向上の要求か
ら、良好な画像を得るための改良を加えた現像装置も種
々提案されている。

【０００４】例えば、非磁性トナーを像担持体上に供給
する現像ローラを、発泡の気孔径がトナーの平均粒径の
２倍以内の発泡体ローラで構成し、発泡体ローラがトナ
ーの侵入によりその硬度が高くなることを防止して一定
の印字品質を維持できるようにしたものが提案されてい
る（例えば、特開平２−２４５７７７号公報参照）。

【０００５】また、現像スリーブの配置角度、又は、現
像ローラにかかる駆動力の方向を規制して、現像スリー
ブが潜像担持体に長手方向で均一に当接するようにし、
画像の中央部と両端部との現像ムラによる濃度差を低減
したものが提案されている（例えば、特開平３−１２６
９６６号公報参照）。

【０００６】また、トナー担持体上のトナー量を規制す
る薄層化ブレードにトナーと同極性の材料で構成された
摩耗性のコート膜を形成し、トナーの過剰帯電を防止
し、高品質の画像が得られるようにしたものも提案され
ている（例えば、特開平３−１９６１６６号公報参
照）。

【０００７】これら非磁性一成分現像装置においては、
均一な濃度の画像を得るために、薄層化ブレードとの対
向部を通過後の現像ローラ表面のトナー層が現像ローラ
全域に渡って均一になってることが重要であり、現像ロ
ーラ上のトナー層にムラが生じていると、トナー層が薄
い部分では画像濃度が低下し、トナー層が厚い部分では
画像濃度が上昇して、結果として画像濃度ムラが発生す
るという不具合が生じる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところが、従来提案さ
れていた非磁性一成分現像装置は、現像ローラ表面のト
ナー層が現像ローラ全域に渡って均一になっておらず、
画像濃度ムラが発生していた。そして、本発明者が現像
ローラ上のトナー層が均一に形成できない原因を調べた
ところ、次のようなことがわかった。

【０００９】従来、トナー供給ローラ軸部と現像ローラ
軸部はそれぞれ両端で支持され、トナー供給ローラと現
像ローラとが接近する方向に両軸部の両端が付勢される
ことによってトナー供給ローラ軸部に設けられた弾性層
が現像ローラに所望の圧で接触するように構成されてい
た。両軸部の両端が付勢されるとトナー供給ローラの弾
性層と現像ローラとが接触し、徐々に接触圧が上昇して
ゆくが、このときトナー供給ローラと現像ローラの軸部
はトナー供給ローラと現像ローラとが接触している最も
端部に近い部分に対応する軸部の位置が支点となって、
中央側で互いに離れる方向に両軸部に力が働く。通常ト
ナー供給ローラ軸部はある程度以上の力がかかると撓む
ため、トナー供給ローラの軸部をより強く付勢すればす
るほどトナー供給ローラ軸部は現像ローラから離れる方
向に湾曲する。このため、現像ローラの中央部ではトナ
ー供給ローラの当接圧が小さくなるいわゆる圧逃げが生
じる。そして、トナー供給ローラから現像ローラに供給
されるトナー量が中央部の圧逃げによって両端部よりも
中央部で多くなってしまい、薄層化ブレードで薄層化さ
れた後の現像ローラ表面でも十分に均一化できずに中央
部のトナー層が両端部に比して厚くなり、画像濃度が両
端に比して中央部で上がる画像濃度ムラが発生してしま
うことが分かった。なお、現像ローラ軸部も両端部が支
持されており、トナー供給ローラ側に付勢されている
が、現像ローラ軸部は通常トナー供給ローラに比して太
く形成されているため、トナー供給ローラほど撓みやす
くなく、圧逃げを発生させる要因としては小さいと考え
られる。

【００１０】上記圧逃げによる不具合は、良好な画像を
得るための改良を加えた上記特開平２−２４５７７７号
公報、特開平３−１２６９６６号公報、特開平３−１９
６１６６号公報の現像装置においても、解消できるもの
ではなかった。

【００１１】なお、特開平６−２５８９３３号公報にお
いて、像担持体或いは現像剤担持体周面の中央部を凹又
は凸形状に形成し、画像形成装置の中央部と両端部で画
像の濃度に差違が生じないようにしたものも提案されて
いる。しかしながら、この発明は現像剤担持体と像担持
体との間の現像ギャップを均一に保つことで濃度差のな
い良好な画像を得るようにしたもので、トナー供給ロー
ラ軸部の撓みから生じる上記圧逃げによって現像ローラ
に供給されるトナー量が両端部よりも中央部で多くなっ
てしまうために発生する画像濃度ムラを防止するための
ものではなかった。

【００１２】本発明は以上の問題点に鑑みなされたもの
であり、その目的とするところは、ローラ状の現像剤担
持体の長手方向両端部に比して中央部で現像剤の供給量
が過剰になることを防止し、現像剤担持体の長手方向中
央部と両端部とに対応する画像濃度にムラない均一な画
像を得ることができる非磁性一成分現像装置を提供する
ことである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１の非磁性一成分現像装置は、表面に弾性材
料からなる弾性層を有する現像剤供給ローラと、該現像
剤供給ローラが押圧されて該現像剤供給ローラから現像
剤が供給されるローラ状の現像剤担持体とを有し、該現
像剤担持体上に担持した現像剤を画像形成装置本体の現
像領域に搬送し、該現像領域で潜像を顕像化する非磁性
一成分現像装置において、上記現像剤供給ローラの芯金
の径を、両端部に比して中央部で大きくしたことを特徴
とするものである。

【００１４】請求項１の非磁性一成分現像装置において
は、ローラ状の現像剤担持体（以下、現像ローラとい
う）に付勢される現像剤供給ローラの軸部としての芯金
の径を両端部に比して中央部で大きくして、芯金が軸線
方向に対して垂直な方向に撓まないようにし、現像剤供
給ローラの芯金の両端部の付勢によって現像剤供給ロー
ラが現像ローラに圧接されても、現像剤供給ローラの芯
金の長手方向中央部が現像ローラから離れる方向に湾曲
せず、現像ローラに長手方向で均一の圧力で接触する。
これにより、現像剤供給ローラ芯金が長手方向中央部で
現像ローラから離れる方向に湾曲することから生じる現
像剤供給ローラと現像ローラとの間の圧逃げを防止し、
現像ローラの長手方向中央部への現像剤供給量が過剰に
なることを防止して、現像ローラの長手方向にムラのな
い均一な現像剤層を形成する。

【００１５】請求項２の非磁性一成分現像装置は、表面
に弾性材料からなる弾性層を有する現像剤供給ローラ
と、該現像剤供給ローラに押圧されて該現像剤供給ロー
ラから現像剤が供給されるローラ状の現像剤担持体とを
有し、該現像剤担持体上に担持した現像剤を画像形成装
置本体の現像領域に搬送し、該現像領域で潜像を顕像化
する非磁性一成分現像装置において、上記現像剤供給ロ
ーラの弾性層の層厚を、現像剤供給ローラ長手方向の両
端部に比して中央部で厚くしたことを特徴とするもので
ある。

【００１６】請求項２の非磁性一成分現像装置において
は、現像剤供給ローラ芯金の両端部を現像ローラ側に付
勢させていくと、現像剤供給ローラの弾性層の層厚を現
像剤供給ローラの長手方向両端部に比して中央部で厚く
しているので、現像剤供給ローラの弾性層のうち長手方
向中央部が最初に現像ローラに当接する。さらに付勢力
を強めていくと、現像剤供給ローラ芯金の中央部が現像
ローラから離れる方向に湾曲して弾性層の層厚の薄い部
分が現像ローラに当接する。そして、現像剤供給ローラ
の芯金が上記のように湾曲した状態で、現像剤供給ロー
ラと現像ローラとの当接圧が現像ローラ長手方向に均一
となる。これにより、現像剤供給ローラの長手方向中央
部が現像ローラから離れる方向に湾曲しても、現像剤供
給ローラの現像ローラへの当接圧が現像ローラの長手方
向に均一となるようにして、現像ローラの長手方向中央
部の現像剤供給量が過剰になることを防止し、現像ロー
ラの長手方向にムラのない均一な現像剤層を形成する。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の非磁性一成分現像
装置を、この非磁性一成分現像装置を用いることができ
る電子写真複写機（以下、複写機という）を用いて説明
する。図１は本実施形態に係る複写機の概略構成を示す
正面図である。まず、複写機全体の概略について説明す
る。感光体が形成された直径１００mmの潜像担持体とし
ての感光体ドラム１は、図中時計方向に回転しており、
この感光体ドラム面を、第１の潜像形成手段の第１帯電
器２によって帯電させる。そして、図示しない画像読取
部から送られてきた１色目の色部分の画像信号に応じ
て、図示しない光書き込み装置の半導体レーザーを点灯
させる。半導体レーザーからの光Ｌは、所定の回転速度
で回転する図示しないポリゴンミラーで反射させて感光
体ドラム１面上に照射し、これにより感光体ドラム面上
に第１の静電潜像を形成する。この第１の静電潜像を現
像する第１の現像装置としては、黒トナーとキャリアを
混合した２成分現像剤を用いて黒現像を行なう第１現像
ユニット３を用いている。

【００１８】第１現像ユニット３は、感光体ドラム１に
対向する開口部に一部が露出するように２本の現像ロー
ラ３１が設けられ、かつ二成分系現像剤を収容した現像
器３２と、該現像器に補給するトナーを収容したトナー
ホッパ３３とを備えている。上記現像器３２内には、上
記現像ローラ３１の他に、現像器ケーシング３２ａ内の
底部に沿って、現像ローラ３１に現像剤を供給するパド
ルホイル３４と、上記トナーホッパ３３から補給された
トナーを現像器３２内の現像剤と混合撹拌し、かつ、パ
ドルホイル３４側に現像剤を供給する回転楕円盤３５な
どが設けられている。上記トナーホッパ３３内には、そ
こに蓄えられたトナーを攪拌し、かつ、現像器３２内と
の連通口側へ送る攪拌部材３６が回動可能に設けられ、
該連通口に、攪拌部材３６の回転によってトナーホッパ
下部からすくい上げられて渡されたトナーを現像器３２
に補給するトナー補給ローラ３７が設けられている。上
記構成の第１現像ユニット３によって、現像ローラ３１
に供給された現像剤で感光体ドラム１上の第１の静電潜
像の現像が行われる。

【００１９】次に、第２の潜像形成手段の第２帯電器４
によって、黒トナー像の部分を含めて感光体上を−８０
０〜−９００Ｖに再帯電させる。そして、上記画像読取
部から送られてきた２色目の色部分の画像信号に応じ
て、図示しない光書き込み装置のＬＥＤアレイを点灯さ
せ、これにより感光体ドラム面上に第２の静電潜像を形
成する。この第２の静電潜像は、第２の現像装置である
第２現像ユニット５で現像され、これにより、感光体ド
ラム１面上には第１色目及び第２色目のトナー像が形成
される。第２現像ユニット５については本実施形態の特
徴部に関するものであるので、後に説明する。

【００２０】感光体１上の２色トナー像は、転写チャー
ジャ６ａ等を備えた転写ベルト６上で、図示しない給紙
トレイ又は手差しテーブルから送られてきた転写紙に一
括転写された後、図示しない定着装置の定着ローラで定
着され、転写紙が図示しない排紙トレイ上に排出され
る。一方、転写後の感光体１の表面はクリーニング装置
７でクリーニングされて残留したトナーが除去され、次
の画像形成に備える。

【００２１】図２は第２の現像装置である第２現像ユニ
ット５の概略構成図である。この第２現像ユニット５
は、非磁性１成分現像剤としてのトナーを用いて現像を
行う現像器であり、感光体ドラム１に対向する開口部に
一部が露出するように設けられたローラ状の現像剤担持
体としての現像ローラ５１と、現像ローラ５１に供給す
るトナーを貯留するトナー貯留部５２と、トナー貯留部
内のトナーを撹拌搬送する第１アジテータ５３、第２ア
ジテータ５４と、現像剤搬送方向下流側の第２アジテー
タ５４により搬送されてきたトナーを保持し現像ローラ
５１にトナーを供給する現像剤供給ローラとしてのトナ
ー供給ローラ５５と、現像ローラ５１上のトナーの層厚
を均す現像剤規制部材としての薄層化ブレード５６とを
有している。上記トナー供給ローラ５５は現像ローラ５
１軸部とほぼ平行に第二現像ユニット内に設けられた芯
金５５ａと、この芯金５５ａの周囲に形成された弾性層
５５ｂからなり、弾性層５５ｂには、弾性材料として多
孔質弾性体が用いられている。

【００２２】図２において、トナー貯留部５２内のトナ
ーは、第１アジテーター５３、及び、第２アジテーター
５４により撹拌、搬送される。第２アジテータ５４によ
り送り出されたトナーを保持したトナー供給ローラ５５
は、現像ローラ５１との摺擦によって弾性層５５ｂに保
持したトナーを現像ローラ５１に供給するとともにトナ
ーが摩擦帯電電荷を与えられる。そして薄層化ブレード
５６が現像ローラ５１に当接しトナー層厚の均一化を行
うことで現像ローラ５１上のトナーは適正なトナー層厚
に均され、感光体ドラム１との対向部である現像領域に
搬送される。現像領域では、感光体ドラム１上の第２の
静電潜像が現像ローラ５１によりトナー像化される。

【００２３】ところで、感光体ドラム１上に均一な濃度
のトナー画像を得るためには、薄層化ブレード５６との
対向部を通過後の現像ローラ５１表面の全域に渡ってト
ナー層が均一になっていることが求められる。しかしな
がら、上記第２の現像ユニット５のようにトナー供給ロ
ーラ５５の弾性層と現像ローラ５１とを押圧した状態で
回転させ、トナー供給ローラ５５から現像ローラ５１に
トナーを供給する構成においては、トナー供給ローラ５
５の芯金５５ａ及び現像ローラ５１の軸部が両端部で互
いに近づく方向に付勢されている。このとき、芯金５５
ａと現像ローラ５１軸部はトナー供給ローラ５５と現像
ローラ５１とが接触している最も端部に近い部分に対応
する芯金５５ａ及び軸部の位置が支点となって、芯金５
５ａと現像ローラ５１軸部には中央側で互いに離れる方
向に力が働く。このため、中央部では互いに離れる方向
に芯金５５ａと現像ローラ５１軸部が湾曲し、現像ロー
ラ５１は長手方向両端部に比して中央部でトナー供給ロ
ーラ５５との接触圧が減少する圧逃げが生じる場合があ
る。特に、この軸の湾曲は、現像ローラ５１軸部に比し
て軸径が小さいトナー供給ローラ５５の芯金５５ａで発
生しやすい。

【００２４】図３は、従来の現像装置における現像ロー
ラ５１長手方向の各位置でのトナー付着量（g/cm²)を示
したグラフである。図中破線ａは、現像ローラ５１長手
方向手前、中央、後ろのどの位置においてもトナー付着
量が一定である理想的な状態を表している。しかしなが
ら、現像ローラ５１長手方向中央部で圧逃げが生じる
と、現像ローラ５１へのトナー付着量は図中実線ｂに示
すように、現像ローラ５１長手方向中央で両端に比して
多くなってしまう。そこで、本実施形態においては、現
像ローラ５１長手方向各位置で均一なトナー層を形成で
きる構成を有している。以下、現像ローラ５１上に均一
なトナー層を形成する構成について説明する。

【００２５】図４は、本実施形態に係るトナー供給ロー
ラ５５の説明図である。このトナー供給ローラ５５は、
芯金５５ａの径を、トナー供給ローラ５５長手方向両端
部から中央部にかけて徐々に大きくなるように形成し、
トナー供給ローラ５５長手方向中央部の所定の範囲ｍ₁
で最大径になるようにしている。具体的には、トナー供
給ローラ５５長手方向端部近傍の芯金５５ａの直径を６
mm、中央部の直径を８mmとした。これにより、トナー供
給ローラ５５長手方向中央部の芯金５５ａの強度が増
し、両端部を現像ローラ側に付勢してもトナー供給ロー
ラ５５長手方向中央部近傍の芯金５５ａが現像ローラ５
１から離れる方向に湾曲することがなく、現像ローラ５
１長手方向中央部において、トナー供給ローラ５５の芯
金５５ａの撓みによって発生する圧逃げによるトナー付
着量の上昇を防止することができる。そして、現像ロー
ラ５１長手方向にムラのない均一なトナー層を形成する
ことができる。

【００２６】図５は、本実施形態の変形例に係るトナー
供給ローラ５５の説明図である。このトナー供給ローラ
５５は、弾性層５５ｂの層厚を、トナー供給ローラ５５
長手方向両端部から中央部にかけて徐々に厚くなるよう
に形成し、トナー供給ローラ５５長手方向中央部の所定
の範囲ｍ₂で最も厚くなるようにしている。これによ
り、理論的にはトナー供給ローラ５５長手方向中央部の
所定の範囲ｍ₂では他の部分に比して現像ローラ５１に
強く押圧される。しかしながら、実質的にはトナー供給
ローラ５５の芯金の撓みによって上述のように圧逃げが
発生するので、このトナー供給ローラ５５長手方向中央
部の所定の範囲ｍ₂における現像ローラ５１への当接圧
が、圧逃げが生じたときに現像ローラ５１長手方向両端
部への当接圧と同様の圧になるよう弾性層５５ｂの厚み
を設定することにより、現像ローラ５１長手方向中央部
でも両端部と同じ当接圧でトナー供給ローラ５５が接触
するようになり、トナー供給ローラと現像ローラとの間
に均一な圧力分布を得ることができる。従って、現像ロ
ーラ５１の長手方向にムラのない均一なトナー層を形成
することができる。また、一般的にトナー供給ローラ５
５の芯金５５ａに比して径が太く撓みにくいとされてい
る現像ローラ５１軸部がトナー供給ローラ芯金５５ｂと
供に撓んだとしても、弾性層５５ｂの厚みの設定を調節
することによってトナー供給ローラ５５と現像ローラ５
１との間に均一な圧力分布を得ることができる。

【００２７】以上のように本実施形態のトナー供給ロー
ラ５５によれば、現像ローラ５１長手方向に均一にトナ
ー層を形成することができるので、画像濃度が中央部で
両端部に比して濃くなる画像濃度ムラや、トナー供給過
多の部分から第２現像ユニット５外部へのトナー飛散と
いった不具合を防止することができる。

【００２８】

【発明の効果】請求項１の非磁性一成分現像装置によれ
ば、ローラ状の現像剤担持体の両端部に比して中央部で
現像剤の供給量が過剰になることを防止でき、ローラ状
の現像剤担持体の中央部と両端部とに対応する画像濃度
にムラない均一な画像を得ることができるという優れた
効果がある。また、ローラ状の現像剤担持体の長手方向
中央部へのトナー供給量が過剰にならないので、トナー
供給量が過剰な部分から装置外部へのトナー飛散も防止
することができる。

【００２９】請求項２の非磁性一成分現像装置によれ
ば、ローラ状の現像剤担持体の両端部に比して中央部で
現像剤の供給量が過剰になることを防止でき、ローラ状
の現像剤担持体の中央部と両端部とに対応する画像濃度
にムラない均一な画像を得ることができるという優れた
効果がある。また、ローラ状の現像剤担持体の長手方向
中央部へのトナー供給量が過剰にならないので、トナー
供給量が過剰な部分から装置外部へのトナー飛散も防止
することができる。また、たとえ、現像剤供給ローラ芯
金よりも撓みにくい現像剤担持体の軸部までもが長手方
向中央部で現像剤供給ローラから離れる方向に湾曲した
としても、現像剤供給ローラ長手方向中央部の弾性層の
層厚を調節することにより現像剤供給ローラの現像剤担
持体への当接圧をローラ状の現像剤担持体の長手方向で
均一にすることができ、画像濃度にムラない均一な画像
を得ることができるという優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施形態に係る複写機の概略構成を示す正面
図。

【図２】第２の現像装置である第２現像ユニットの概略
構成図。

【図３】従来の現像装置における現像ローラ長手方向の
トナー付着量を示したグラフ。

【図４】本実施形態に係るトナー供給ローラの説明図。

【図５】本実施形態の変形例に係るトナー供給ローラの
説明図。

【符号の説明】

１ 感光体ドラム１ ２ 第１帯電器 ３ 第１現像ユニット ４ 第２帯電器 ５ 第２現像ユニット ６ 転写チャージャ ７ クリーニング装置 ５１ 現像ローラ ５５ トナー供給ローラ ５５ａ 芯金 ５５ｂ 弾性層 ５６ 薄層化ブレード

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】表面に弾性材料からなる弾性層を有する現
   像剤供給ローラと、該現像剤供給ローラが押圧されて該
   現像剤供給ローラから現像剤が供給されるローラ状の現
   像剤担持体とを有し、該現像剤担持体上に担持した現像
   剤を画像形成装置本体の現像領域に搬送し、該現像領域
   で潜像を顕像化する非磁性一成分現像装置において、上
   記現像剤供給ローラの芯金の径を、両端部に比して中央
   部で大きくしたことを特徴とする非磁性一成分現像装
   置。
2. 【請求項２】表面に弾性材料からなる弾性層を有する現
   像剤供給ローラと、該現像剤供給ローラに押圧されて該
   現像剤供給ローラから現像剤が供給されるローラ状の現
   像剤担持体とを有し、該現像剤担持体上に担持した現像
   剤を画像形成装置本体の現像領域に搬送し、該現像領域
   で潜像を顕像化する非磁性一成分現像装置において、上
   記現像剤供給ローラの弾性層の層厚を、現像剤供給ロー
   ラ長手方向の両端部に比して中央部で厚くしたことを特
   徴とする非磁性一成分現像装置。