【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の電子写真装置において使用される現像装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図２は現像装置の一般的な構成を示す概略図である。この現像装置１において、現像ローラ２は、芯軸２ａとこの芯軸２ａの周囲に設けられたスポンジ２ｂとからなっている。トナー供給ローラ３は芯軸３ａとこの芯軸３ａの周囲に設けられたスポンジ３ｂとからなっており、現像ローラ２に当接配置されている。
【０００３】
トナー搬送部材４はケース６の側板に軸支されている。また、トナー規制ローラ５は、金属バネ７のバネ圧によって現像ローラ２に当接配置される。トナーはトナー搬送部材４、およびトナー供給ローラ３を介して現像ローラ２の表面に供給される。また、トナー供給ローラ３は、金属芯軸の周囲に導電性発泡体を形成したもので、抵抗値は１０＾６Ω、芯軸には現像バイアスと同電位を印加されている。
【０００４】
現像ローラ２上に供給されたトナーは、さらに、トナー規制ローラ５の当接圧によって所定量に薄層化され、現像ローラ２を回転させることによって感光体に搬送される。現像ローラ２は感光体（図示せず）に平行して接触し、感光体の帯電電位と光書き込み後（露光後）残留電位のほぼ中間のバイアス電圧が印加されている。
【０００５】
現像ローラ２上のトナーが感光体との接触部に搬送され、感光体電位と現像バイアスによる現像電界に応じて、帯電したトナーが感光体に付着し静電潜像が可視像化される。トナー規制ローラ５は上記の現像動作時には静止した状態で現像ローラ２に当接しているが、非現像時に１プリントの現像動作に１回の頻度で所定のタイミングで連れ回りするようになっている。
【０００６】
図３は図２において使用されるトナー規制ローラと現像ローラの構成を示す概略図である。現像ローラ２において当接しているトナー規制ローラ５は芯軸５ａとこの芯軸５ａの周囲に設けられた弾性層５ｂとからなっている。この構成ではトナー規制ローラ５の両端部を現像ローラ２に向かってバネ７で押すことにより当接圧が両端部は強く中央部は弱いという当接圧の撓みを生じる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来技術では、１成分現像装置において、カブリやゴースト等の発生を防ぎ、画像品質を維持するためには、トナーを高く、均一に帯電させることが必須であり、トナーと接触し摩擦帯電させる部品の表面材質の選定が重要となる。
【０００８】
一方、近年の環境問題より、装置の長寿命化が命題となっているが、部品の表面については、トナー規制ローラ上、現像ローラ表面へのトナー凝集・固着の発生、現像ローラ表面、トナー規制ローラ表面のキズ、亀裂、剥離等の劣化に対応していく必要がある。
【０００９】
また、現像装置としては長期間での使用に対して、トナー漏れや飛散による画像形成装置内部の汚染に対応していく必要があり、とくにトナー漏れや飛散による画像形成装置内部の汚染に対応し得る新しいシステムの提案が望まれている。
【００１０】
現在、製品上での問題としてトナー漏れや飛散による画像形成装置内部の汚染が発生している。現像ローラ上に供給されたトナーは、トナー規制ローラの均一な当接圧によって所定量に薄層化され、現像ローラを回転させることによって感光体に搬送される。
【００１１】
トナー規制ローラはトナーの均一な薄層を得るためにトナー規制ローラの両端軸部を起点にバネにより現像ローラへ押し付ける構造となっている。両端軸部を押しつける構造になっているため、芯軸部が歪み、弾性層の両端部にかかる当接圧が強くその逆に中央部は弱くなってしまう。
【００１２】
その対応として弾性層の両端外径部より中央部が増大したクラウン形状としているが、中央部当接圧が弱いと画像中央部に地汚れが発生し、端部の当接圧が弱いと端部からのトナー飛散が発生してしまう。
【００１３】
そこで、本発明の目的は、上記の課題を解決するために、トナー規制ローラの芯軸の外径を両端外径部より中央部が増大したクラウン形状として、弾性層の当接圧を均一にでき、画像濃度ムラの発生しない、かつ端部トナー漏れの発生しない高品質な画像を長期にわたって維持する現像装置を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
前記の課題を解決するために、請求項１記載の発明では、現像ローラに接触配置し前記現像ローラ上のトナーを規制し薄層を形成するトナー規制ローラを備えた現像装置において、前記トナー規制ローラが両端に回転軸部を有する金属製の円筒状芯軸と、前記芯軸の外周に形成された弾性層とを備え、前記芯軸が、その外径が前記芯軸の両端側から中央に向かって徐々に増大するクラウン形状を有している現像装置を最も主要な特徴とする。
【００１５】
請求項２記載の発明では、前記トナー規制ローラの前記芯軸のクラウン形状を２次曲線または円弧曲線にする請求項１記載の現像装置を主要な特徴とする。
【００１６】
請求項３記載の発明では、前記トナー規制ローラの前記弾性層に極性ゴムを用いる請求項１記載の現像装置を主要な特徴とする。
【００１７】
請求項４記載の発明では、前記トナー規制ローラの前記弾性層と前記芯軸とを接着する請求項１ないし３のいずれか１項記載の現像装置を主要な特徴とする。
【００１８】
請求項５記載の発明では、前記トナー規制ローラの前記芯軸のクラウン形状が研削加工を用いて製造される請求項１記載の現像装置を主要な特徴とする。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、図面により本発明の実施の形態を詳細に説明する。基本的には、１成分トナー層を表面に形成し静電潜像の形成された像担持体に接触してトナーを付着させ前記静電潜像を可視化する現像ローラと、前記現像ローラに接触配置しトナーを供給するトナー供給ローラと、前記現像ローラ上のトナーを規制し薄層を形成するトナー規制ローラからなる１成分現像装置である。
【００２０】
かかる１成分現像装置においては、非現像時に現像ローラが作像時と逆回転するとともに現像ローラが逆回転することで、現像時は停止しているトナー規制ローラが現像ローラと同一方向に回転する機構を備えているものとする。
【００２１】
このような１成分現像装置に関しては図３の従来装置で詳しく説明したので、以下では、本発明に関する構成のみについて説明する。図１は本発明による現像装置の実施の形態に使用するトナー規制ローラと現像ローラの構成を示す概略図である。
【００２２】
図１において、現像ローラ２はφ２６ｍｍのアルミ芯軸２ａに、ポリエステル樹脂とグアナミン硬化剤と導電粒子としてＩＴＯとを分散した塗料を、スプレー塗装後硬化させることにより１０μｍの表面層２ｂとして形成しているものを用いた。
【００２３】
現像ローラ２の表面粗さはＲｚ２μｍ以下の平滑面とした。グアナミンはアミノ基を含有する物質であり、マイナス帯電トナーと逆極性を示す物質である。ＩＴＯはアルミナ粉をベースとし、この表面にインジウムドープ酸化錫をコーティングしたものである。
【００２４】
トナー規制ローラ５は、現像ローラ２を剛体としたので、弾性体ローラとしている。φ１２のＳ４５Ｃの芯軸（芯金）５ａ上に、ニトリルゴム、エピクロルヒドリンゴム等を被覆したゴムローラに、フッ素樹脂をスプレー塗装によって２０μｍ形成した弾性層５ｂを使用している。
【００２５】
さらに、図１に示すように本発明のトナー規制ローラ５では、芯軸５ａに、その両端部から中央部に向かって外径が増大する形状、すなわち、クラウン形状を付与している。このクラウン形状の付与は、弾性層５ｂの厚みを、中央部が薄くかつ端部が厚く変化させることにある。
【００２６】
このクラウン形状の付与によって、従来装置において見られた、トナー規制ローラ５の両端部をバネ７で押すことによって生じる現像ローラ２とトナー規制ローラ５との当接圧が、両端部で強くかつ中央部で弱いという当接圧に関する不都合を解消し、現像ローラ２との圧力分布の均一化を向上させる。
【００２７】
クラウン形状について輪郭形状を台形形状としたり、多角形形状とした場合は変極点部分で現像ローラ２上に帯状のトナー層ムラが発生し、画像濃度が不均一となることが考えられるので、円弧形状と２次曲線形状といった連続波形形状とし、この問題を防ぐことが可能となる。
【００２８】
トナー規制ローラ５のゴムの材質としては極性ゴムを用いているが、これは離型性に優れた表面層のフッ素樹脂との接着性を確保するためである。シリコンゴム、エチレンプロピレンゴム等の無極性ゴム上にフッ素樹脂を形成した場合、ゴムとフッ素樹脂は界面剥離を生じるが、上記極性ゴムではゴム層の破壊を示すため、耐久試験での表面層の剥離といった不具合は発生しない。
【００２９】
クラウン形状については、ＮＣ研削盤で研削することが可能であり、切削に比べて研削を用いると面が粗くなり弾性層を芯軸に付与するさいに使用する接着剤の接着力が増し耐久性を向上させる。
【００３０】
接着性という点に関しては、ゴムローラと芯軸とを接着した場合と、ゴムが芯軸に圧入されただけの場合とで大きく耐久品質が異なり、圧入品は圧入によるテンションによって弾性層に負荷がかかり弾性層が歪んでしまい膨れや凹みが発生し表面欠陥が発生してしまう。
【００３１】
しかしながら、接着をすることにより、圧入による高いテンションを必要とせず、弾性層５ｂの表面欠陥は少なく、また、接着しているため芯軸５ａと弾性層５ｂの耐トルクが増すことが可能となる。
【００３２】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１によれば、トナー規制ローラは芯金中央部の外径が両端部の外径より大きいクラウン形状を使用することにより、弾性層の厚みが中央部は少なくなり弾性層を現像ローラに押しつけたときの強度が増す作用となり、逆に端部は弾性層の厚みが多くなり現像ローラへ押しつけたときに弾性層が押しつけ力を吸収し、現像ローラとの当接圧力を均一化し、トナー規制ローラ軸方向の偏摩耗を防ぎ、部品の長寿命化を実現でき、現像装置を極めて長時間使用することができ画像濃度ムラのない高耐久な現像装置を提供できる。
【００３３】
請求項２によれば、トナー規制ローラの芯軸のクラウン形状が２次曲線または円弧曲線と連続波形とすることで、変極点部分のない画像濃度ムラのない高耐久な現像装置を提供できる。
【００３４】
請求項３によれば、トナー規制ローラの弾性層に極性ゴムを使用することで、表面層の接着強度を向上させ、表面層の剥離を防止できるため、現像装置を極めて長時間使用することが可能となる。
【００３５】
請求項４によれば、芯軸とゴムとを接着することでトナー規制ローラの弾性層の表面形状が安定に保たれるため、画像濃度ムラのない高耐久な現像装置を提供できる。
【００３６】
請求項５によれば、トナー規制ローラの芯軸のクラウン形状を研削加工によって製造することで、切削に比べて加工面が粗く、弾性層を芯軸に付与するさいに使用する接着剤の接着面積を広く取ることができ、接着強度を向上して高耐久な現像装置を提供できる。
また、インフィード研削加工をすることにより、加工タクトを短くすることができ、低コストの現像装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による現像装置の実施の形態に使用するトナー規制ローラと現像ローラの構成を示す概略図である。
【図２】現像装置の一般的な構成を示す概略図である。
【図３】図２において使用されるトナー規制ローラと現像ローラの構成を示す概略図である。
【符号の説明】
１ 現像装置
２ 現像ローラ
３ トナー供給ローラ
５ トナー規制ローラ
５ａ 芯軸（芯金）
５ｂ 弾性層[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a developing device used in an electrophotographic apparatus such as a copying machine, a printer, and a facsimile.
[0002]
[Prior art]
FIG. 2 is a schematic diagram showing a general configuration of the developing device. In the developing device 1, the developing roller 2 includes a core shaft 2a and a sponge 2b provided around the core shaft 2a. The toner supply roller 3 includes a core shaft 3a and a sponge 3b provided around the core shaft 3a, and is disposed in contact with the developing roller 2.
[0003]
The toner conveying member 4 is supported by a side plate of the case 6. The toner regulating roller 5 is arranged in contact with the developing roller 2 by the spring pressure of the metal spring 7. The toner is supplied to the surface of the developing roller 2 via the toner conveying member 4 and the toner supply roller 3. The toner supply roller 3 is formed by forming a conductive foam around a metal core shaft, has a resistance of 10 ＾ 6Ω, and has the same potential as the developing bias applied to the core shaft.
[0004]
The toner supplied onto the developing roller 2 is further thinned to a predetermined amount by the contact pressure of the toner regulating roller 5 and is conveyed to the photoconductor by rotating the developing roller 2. The developing roller 2 is in parallel contact with a photoconductor (not shown), and a bias voltage substantially intermediate between a charging potential of the photoconductor and a residual potential after optical writing (after exposure) is applied.
[0005]
The toner on the developing roller 2 is conveyed to the contact portion with the photoconductor, and the charged toner adheres to the photoconductor in accordance with the developing electric field due to the photoconductor potential and the developing bias, and the electrostatic latent image is visualized. . The toner regulating roller 5 is in contact with the developing roller 2 in a stationary state at the time of the above-described developing operation, but rotates at a predetermined timing once in the developing operation of one print at a time of non-developing. .
[0006]
FIG. 3 is a schematic diagram showing the configuration of the toner regulating roller and the developing roller used in FIG. The toner regulating roller 5 in contact with the developing roller 2 includes a core shaft 5a and an elastic layer 5b provided around the core shaft 5a. In this configuration, when both ends of the toner regulating roller 5 are pressed toward the developing roller 2 by the spring 7, the contact pressure is deflected such that both ends are strong and the center is weak.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
In the above-mentioned prior art, in a one-component developing apparatus, in order to prevent fog and ghost from occurring and to maintain image quality, it is essential to charge the toner at a high and uniform level, and to contact and frictionally charge the toner. It is important to select the surface material of the part.
[0008]
On the other hand, due to recent environmental problems, prolonging the life of the apparatus has become a proposition. However, regarding the surface of the parts, the occurrence of toner aggregation / fixation on the toner regulating roller and the developing roller surface, the developing roller surface, It is necessary to deal with deterioration such as scratches, cracks and peeling on the roller surface.
[0009]
In addition, it is necessary for the developing device to cope with contamination inside the image forming apparatus due to toner leakage and scattering for a long-term use, and particularly to cope with contamination inside the image forming apparatus due to toner leakage and scattering. A proposal for a new system to obtain it is desired.
[0010]
At present, as a problem on the product, contamination inside the image forming apparatus due to toner leakage or scattering has occurred. The toner supplied onto the developing roller is thinned to a predetermined amount by a uniform contact pressure of the toner regulating roller, and is conveyed to the photoconductor by rotating the developing roller.
[0011]
The toner regulating roller has a structure in which both ends of the toner regulating roller are pressed against the developing roller by a spring starting from both end shafts in order to obtain a uniform thin layer of toner. Since the structure is such that both end shaft portions are pressed, the core shaft portion is distorted, and the contact pressure applied to both end portions of the elastic layer is strong, and conversely, the central portion is weakened.
[0012]
In order to cope with this, the central portion of the elastic layer has a crown shape that is larger than the outer diameter at both ends. However, if the contact pressure at the center is weak, soiling occurs at the center of the image. The toner scatters from the portion.
[0013]
Accordingly, an object of the present invention is to solve the above-mentioned problem by uniformly adjusting the contact pressure of the elastic layer by forming the outer diameter of the core shaft of the toner regulating roller into a crown shape whose central portion is larger than the outer diameter portion at both ends. It is an object of the present invention to provide a developing device capable of maintaining a high quality image for a long period of time without causing image density unevenness and without occurrence of edge toner leakage.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problem, according to the present invention, in a developing device provided with a toner regulating roller which is arranged in contact with a developing roller and regulates toner on the developing roller to form a thin layer, The roller includes a metal cylindrical core shaft having rotating shaft portions at both ends, and an elastic layer formed on the outer periphery of the core shaft, and the core shaft has an outer diameter in the center from both ends of the core shaft. The most main feature is a developing device having a crown shape that gradually increases toward.
[0015]
According to a second aspect of the present invention, a main feature of the developing device according to the first aspect is that the crown shape of the core shaft of the toner regulating roller is a quadratic curve or an arc curve.
[0016]
According to a third aspect of the present invention, the developing device according to the first aspect uses a polar rubber for the elastic layer of the toner regulating roller.
[0017]
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a developing device according to any one of the first to third aspects, wherein the elastic layer of the toner regulating roller and the core shaft are adhered to each other.
[0018]
According to a fifth aspect of the present invention, the main feature of the developing device according to the first aspect is that the crown shape of the core shaft of the toner regulating roller is manufactured by grinding.
[0019]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Basically, a developing roller for forming a one-component toner layer on the surface and contacting the image carrier on which the electrostatic latent image is formed, adhering toner to visualize the electrostatic latent image, and contacting the developing roller This is a one-component developing device including a toner supply roller that is arranged and supplies toner, and a toner regulating roller that regulates toner on the developing roller to form a thin layer.
[0020]
In such a one-component developing device, the developing roller rotates in the opposite direction to the image forming operation and the developing roller rotates in the non-developing state, so that the stopped toner regulating roller rotates in the same direction as the developing roller during the developing operation. It is assumed that a mechanism is provided.
[0021]
Such a one-component developing device has been described in detail with reference to the conventional device of FIG. 3, and therefore, only the configuration relating to the present invention will be described below. FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration of a toner regulating roller and a developing roller used in an embodiment of the developing device according to the present invention.
[0022]
In FIG. 1, a developing roller 2 is formed on a 26 mm-diameter aluminum core shaft 2a by spray coating a polyester resin, a guanamine curing agent and ITO as conductive particles, and then curing the coating to form a 10 μm surface layer 2b. Was used.
[0023]
The surface roughness of the developing roller 2 was a smooth surface of Rz 2 μm or less. Guanamine is a substance containing an amino group and has a polarity opposite to that of a negatively charged toner. ITO is based on alumina powder, and its surface is coated with indium-doped tin oxide.
[0024]
The toner regulating roller 5 is an elastic roller because the developing roller 2 is a rigid body. An elastic layer 5b formed by spraying a fluorine resin to a thickness of 20 μm on a rubber roller coated with nitrile rubber, epichlorohydrin rubber, or the like on an S45C core shaft (core metal) 5a of φ12 is used.
[0025]
Further, as shown in FIG. 1, in the toner regulating roller 5 of the present invention, the core shaft 5a has a shape in which the outer diameter increases from both ends to the center, that is, a crown shape. The provision of the crown shape is to change the thickness of the elastic layer 5b at the center portion to be thin and at the end portions to be thick.
[0026]
Due to the provision of the crown shape, the contact pressure between the developing roller 2 and the toner regulating roller 5 caused by pressing the both ends of the toner regulating roller 5 with the spring 7 as seen in the conventional apparatus is strong at both ends and the center is large. This eliminates the inconvenience of the contact pressure, which is weak at the portion, and improves the uniformity of the pressure distribution with the developing roller 2.
[0027]
If the crown shape is a trapezoidal shape or a polygonal shape, a belt-like toner layer unevenness may occur on the developing roller 2 at the inflection point, and the image density may be non-uniform. This problem can be prevented by using a continuous waveform such as a shape and a quadratic curve.
[0028]
Polar rubber is used as the rubber material of the toner regulating roller 5 in order to secure the adhesiveness between the surface layer having excellent releasability and the fluororesin. When a fluorine resin is formed on a non-polar rubber such as silicon rubber and ethylene propylene rubber, the rubber and the fluorine resin cause interfacial peeling, but the polar rubber shows destruction of the rubber layer. No problem such as peeling occurs.
[0029]
With regard to the crown shape, it is possible to grind with an NC grinder, and when grinding is used compared to cutting, the surface becomes rough, and the adhesive strength of the adhesive used when applying the elastic layer to the core shaft increases, resulting in durability. Improve.
[0030]
In terms of adhesiveness, the durability of the rubber roller and the core shaft is greatly different between the case where the rubber roller is bonded to the core shaft and the case where the rubber is simply press-fitted to the core shaft. The elastic layer is distorted, causing swelling and dents and surface defects.
[0031]
However, the bonding does not require a high tension due to press-fitting, reduces the surface defects of the elastic layer 5b, and increases the torque resistance of the core shaft 5a and the elastic layer 5b due to the bonding. .
[0032]
【The invention's effect】
As described above, according to the first aspect, the toner regulating roller uses a crown shape in which the outer diameter of the central portion of the core is larger than the outer diameters of the both ends, so that the thickness of the elastic layer is reduced at the central portion. When the elastic layer is pressed against the developing roller, the strength of the elastic layer is increased.On the other hand, the thickness of the elastic layer is increased at the end, and when the elastic layer is pressed against the developing roller, the elastic layer absorbs the pressing force and comes into contact with the developing roller. It is possible to provide a highly durable developing device which can equalize the pressure, prevent uneven wear in the axial direction of the toner regulating roller, prolong the life of the components, use the developing device for an extremely long time, and have no image density unevenness.
[0033]
According to the second aspect, since the crown shape of the core shaft of the toner regulating roller has a continuous waveform with a quadratic curve or an arc curve, it is possible to provide a highly durable developing device having no inflection point portion and having no image density unevenness.
[0034]
According to the third aspect, by using polar rubber for the elastic layer of the toner regulating roller, the adhesive strength of the surface layer can be improved and the peeling of the surface layer can be prevented, so that the developing device can be used for an extremely long time. It becomes possible.
[0035]
According to the fourth aspect, since the surface shape of the elastic layer of the toner regulating roller is stably maintained by bonding the core shaft and the rubber, it is possible to provide a highly durable developing device having no image density unevenness.
[0036]
According to the fifth aspect, the crown shape of the core shaft of the toner regulating roller is manufactured by grinding, so that the processed surface is rougher than cutting and the adhesive used for applying the elastic layer to the core shaft. It is possible to provide a highly durable developing device which can take a large area, improve the adhesive strength, and provide a high durability.
Further, by performing in-feed grinding, the processing tact can be shortened, and a low-cost developing device can be provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration of a toner regulating roller and a developing roller used in an embodiment of a developing device according to the present invention.
FIG. 2 is a schematic diagram illustrating a general configuration of a developing device.
FIG. 3 is a schematic diagram illustrating a configuration of a toner regulating roller and a developing roller used in FIG. 2;
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Developing device 2 Developing roller 3 Toner supply roller 5 Toner regulating roller 5a Core shaft (core metal)
5b Elastic layer
