JP2006030323A - 層厚規制ローラ - Google Patents

Abstract

【課題】現像剤担持体とローラ体とが所定のニップ幅で接触するように形成することにより、均一に薄い現像剤の層を安定的に形成して、現像剤に均一に充分な電荷を付与させることができる層厚規制ローラに関する。
【解決手段】加圧手段６０の付勢力によって現像剤担持体２０に押圧する中空のローラ体を有し、ローラ体は、ローラ体の中空内部から作用されて、現像剤担持体２０の中央を押圧し、現像剤担持体２０とローラ体とが所定のニップ幅で接触するように形成されていることを特徴とする。
【選択図】 図３

Description

本発明は、複写機、プリンタ、プロッタ等の電子写真方式を利用した画像形成装置の現像装置で適用する層厚規制ローラに関するものである。

一般に、この種の画像形成装置は、電子写真感光体などの像担持体上に静電潜像を形成し、次いで現像剤を提供することにより静電潜像を現像して可視像化するものである。

かかる現像システムの一つとして、弾性現像ローラと非磁性トナーを利用した接触式現像装置がある。この装置は、導電性（半導電性を含む。以下同じ。）の弾性の現像ローラ（現像剤担持体と同義。）を現像バイアスの印加の下で、所定のニップ幅で像担持体に接触させて用いるもので、現像ローラの表面にトナー薄層を形成し、次いでこのトナーを像担持体表面に接触させて現像行うものである。

かかる装置において、現像ローラにトナーの均一な薄層を形成することは良好な現像を行うための重要な条件の一つであり、そのため、均一な薄層を形成するために様々な手段が提案されてきている。

例えば、特許文献１および特許文献２に開示された構成がある。特許文献１は、回転軸１１ａにゴム、スポンジゴム、ウレタンフォーム等からなる弾性体層１１ｂを固着し、その周面上に表面層１１ｃが被着された弾性ローラ１１を、現像スリーブ１表面に適度の圧力で圧接可能な位置に回転自在に支承したものである。

また、特許文献２は、円筒状芯金６ａの外周に弾性層６ｂを形成し、さらにその弾性層６ｂの表面にフッ素樹脂からなる表面層６ｃが形成されたトナー規制ローラー６を、一対の付勢スプリング８によって現像ローラー３に接触する方向（当接する方向）に付勢するものである。

このように、特許文献１、２は、付勢手段の押圧力により、弾性ローラ１１（トナー規制ローラー６）と、現像スリーブ１表面（現像ローラ３表面）に、一定のニップ幅を持たせて接触させることにより、均一に薄い現像剤の層を安定的に形成して、現像剤に均一に充分な電荷を付与させるものとしている。
特開昭６１−１５６１６９号 特開２００２−３２３８１６号

しかし、先に述べたように、これら文献は、いずれかのローラーが弾性体で形成されているため、互いのローラを押圧した時に、この弾性力により、弾性ローラ１１（トナー規制ローラー６）の中央が撓んでしまう。この結果、中央における層厚の均一化をすることが不十分となり、現像ローラに形成する現像剤の薄層にスジ等が生じ、画像品質が低下するという問題を生じる。特に、ローラが長尺であればあるほど、中央の撓みが顕著に発生しやすくなり、先に述べた問題が起きやすくなる。

上記問題を解決するために、本発明は、請求項１において、加圧手段の付勢力によって現像剤担持体に押圧する中空のローラ体を有し、ローラ体は、ローラ体の中空内部から作用されて、現像剤担持体の中央を押圧し、現像剤担持体とローラ体とが所定のニップ幅で接触するように形成されていることを特徴とする。

さらに、請求項２において、ローラ体は、現像剤担持体に押圧するスリーブと、スリーブの両側からスリーブを支持するシャフトとを有することを特徴とする。

請求項３において、シャフトは、スリーブを支持する支持部と、スリーブ内に該スリーブの端部から離れた軸線方向内側の位置において、固定される固定部とを有し、支持部は、スリーブ内から延出するとともに、スリーブの内径より小さい径で形成されていることを特徴とする。

請求項４において、固定部は、前記スリーブの中央から等間隔に配置されていることを特徴とする。さらに、請求項５において、ローラ体の幅は、現像剤担持体の幅と略同じであることを特徴とする。

請求項１は、加圧手段の付勢力によって現像剤担持体に押圧する中空のローラ体を有し、ローラ体は、ローラ体の中空内部から作用されて、現像剤担持体の中央を押圧し、現像剤担持体とローラ体とが所定のニップ幅で接触するように形成することにより、均一に薄い現像剤の層を安定的に形成して、現像剤に均一に充分な電荷を付与させることができる。

請求項２は、請求項１のローラ体を具体的にしたものであり、ローラ体を、現像剤担持体に押圧するスリーブと、スリーブの両側からスリーブを支持するシャフトとから構成し、請求項１の効果を得ることができる。

さらに、請求項３、４は、シャフトの構成を具体化したものであり、シャフトについては、スリーブを支持する支持部と、スリーブ内に該スリーブの端部から離れた軸線方向内側の位置において、固定される固定部とを有し、支持部は、スリーブ内から延出するとともに、スリーブの内径より小さい径で形成し、また、固定部は、前記スリーブの中央から等間隔に配置することにより、請求項２の効果を得ることができる。

また、請求項５は、請求項１の効果を高めるために、ローラ体の幅は、現像剤担持体の幅と略同じとする。

以下、本発明の形態を、図面を参照して説明する。図１は本発明の層厚規制ローラを組み込んだ現像装置の概略図の一例を示す図である。現像装置１は、現像剤として、非磁性一成分現像剤を使用した接触現像方式によるクリーナレス現像方式よりなる。なお、実施の態様において、非磁性一成分現像剤を使用しているが、これに限定されず、磁性一成分現像剤、または二成分現像剤（磁性・非磁性含む）であっても良い。

この現像装置１は、攪拌部材２と、攪拌部材２で攪拌された現像剤を現像剤担持体２０に搬送する現像剤供給手段１０と、像担持体３０の表面に形成された静電潜像を反転現像して現像剤像を形成する現像剤担持体２０と、現像剤担持体２０に適宜な圧力で接触して配置され、現像剤担持体２０上に一定の現像剤の薄層を形成する層厚規制ローラ４０等を備える。

攪拌部材２は、現像剤供給手段１０の後方に設けられ、現像剤担持体２０の軸線と同方向に延びる中心軸と、中心軸に軸線方向の複数箇所において設けられた攪拌翼２ａとを有し、攪拌翼２ａは時計方向に回転する。

現像剤供給手段１０は、現像剤担持体２０の軸線と平行に延びて配置されている。また、現像剤供給手段１０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、反時計方向に回転し、現像剤担持体２０に対して所定の間隔を有して配置されている。現像剤供給手段１０の中心軸１０ａは、図示しない電源に接続されている。

現像剤担持体２０は、ステンレス等の導電性の剛体からなる中心軸の周りに、弾性中間層を形成し、この中間層の外周に弾性表面層を形成した構成からなる。反時計方向に回転し、さらに、現像剤担持体２０の中心軸２０ａは、図示しない電源に接続されている。

また、弾性中間層２１と弾性表面層２２とは、体積抵抗値等の異なる性質を持つシリコンゴムからなる二層の弾性体により形成される。材料は、例えば、シリコンゴムのほか、弾性中間層として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体で形成したものを使用し、弾性表面層もウレタンゴム等の弾性体で形成したものでもよい。なお、現像剤担持体２０は、先に述べたように二層構造に限定されることなく、単層、または三層以上の構造であってもよい。

像担持体３０は、ＯＰＣ（有機光導電体）やアモルファスシリコンよりなるドラム状感光体を使用し、矢印方向に回転する。図示されていないが、像担持体３０の周辺には、像担持体３０の表面を所定の極性に均一帯電する帯電装置、像担持体３０の表面に光信号を照射（像露光）して像担持体３０の表面に静電潜像を形成する露光装置（具体的にはＬＥＤヘッド）、露光装置によって形成された静電潜像を、静電潜像を像担持体３０の帯電極性と同極性に帯電された現像剤により現像して現像剤像を形成する先に述べた現像装置１、像担持体３０上に形成された現像剤像をシートに転写する転写装置および像担持体３０の表面に残留した電荷を除去する除電装置が配置されている。

ローラ体となる層厚規制ローラ４０は、図1に示すように、現像剤担持体２０の回転方向からみて、現像剤担持体２０と像担持体３０との接触部の上流位置に配置され反時計方向に回転し、現像剤供給手段１０により現像剤担持体２０上に層状に供給された現像剤の層厚を規制するものである。図２に、層厚規制ローラ４０の詳細を示す。層厚規制ローラ４０はスリーブ４１とシャフト４２とからなる。

図２に示すように、スリーブ４１は、軸線方向に伸びたステンレス材の中空の略円筒形状からなり、図１に示すように、現像装置１に設けられたバネ等からなる加圧手段６０により、スリーブ４１の外表面を現像剤担持体２０の軸中心方向に押圧するものである。さらに、スリーブ４１は、中央部４３と端部４４とからなる。

中央部４３は、現像剤担持体２０上の画像領域（像担持体上に形成された静電潜像を現像するための現像剤担持体上に形成された薄層の現像剤の領域）に対応する部位となる。中央部４３と端部４４は電気的に絶縁されている。この電気的な絶縁は、中央部４３と端部４４との間に絶縁性樹脂からなるカラー５０を介してなされる。

これら電気的に分離された中央部４３と端部４４に、それぞれ異なる電位の電圧が印加することにより、現像剤担持体２０の両端部側部分へのトナーの付着を防止し、それにより現像剤担持体２０の両端部４４からの現像装置１外へのトナーの漏れを有効的に防止することができる。

なお、この実施の形態においては、中央部４３と端部４４との電気的な絶縁方法は絶縁樹脂からなるカラー５０に限定されるものでなく、絶縁塗料等のその他の方法であってもよい。さらに、この実施の形態において、スリーブ４１は中央部４３と端部４４とに構成しているが、中央部４３のみでもよい。

カラー５０は、支持部４５の先端を通す軸孔５２が設けられ、中央部４３の内周面の一部と端部４４の内周面の一部とに覆われて固定される。また、カラー５０の外周面には環状の凸部５１が設けられており、凸部５１により中央部４３の外周面と端部４４とが絶縁されている。また、凸部５１を中央部４３と端部４４に固定した時、凸部５１外周面と中央部４３の外周面と端部４４の外周面との面位置が一致するようになっている。

シャフト４２は、スリーブ４１と異なる中実のステンレス材からなり、スリーブ４１内から延出してスリーブ４１を支持する支持部４５と、スリーブ４１内に圧入する固定部４６とを備える。支持部４５は、先端から固定部４６の基端部４７にかけてスリーブ４１の内径より小さく形成され、スリーブ４１内において空間ができるように形成されている。支持部４５の先端は、スリーブ４１の外側に延出して、図示しないベアリングにより、回転自在に支持されている。

固定部４７は、スリーブ４１を固定するものであり、スリーブ４１内に圧入または圧入接着されている。さらに、各固定部４７はスリーブ４１の中央から略同間隔に配置されている。また、スリーブ４１の内壁に圧入または圧入接着される固定部４７の幅Ｌは、一方の固定部４７と他方の固定部４７との間に形成されるスリーブ４１の領域Ａが撓まないようにするための補強部材となるような幅を持っている。なお、この実施の形態にいて、固定部４７は、スリーブ４１の中央から一つずつ配置されているが、複数配置しても良い。

次に、本実施の形態の動きについて説明する。先ず、像担持体３０に現像剤像を形成する時、現像剤担持体２０、現像剤供給手段１０、層厚規制ローラ４０に所定の電圧を印加するように設定する。

この電圧の設定のもと、現像剤供給手段１０が回転し、現像剤を現像剤担持体２０側に搬送する。現像剤は、現像剤供給手段１０と現像剤担持体２０が近接する位置まで現像剤が搬送されと、電圧の設定の基づき、現像剤供給手段１０から現像剤担持体２０に移動する。現像体担持体に移動した現像剤は、現像剤担持体２０の回転により層厚規制ローラ４０側へと搬送される。

図１に示すように、層厚規制ローラ４０は、加圧手段６０により、矢印方向に、スリーブ４１の外表面を現像剤担持体２０の軸中心方向に押圧するとともに、現像剤担持体２０と層厚規制ローラ４０は接点において、こすり合うように互い違いの方向に回転している。

この時、加圧手段６０の付勢力は層厚規制ローラの両端から作用させるため、シャフト４２の中央は、撓んだ状態で、現像剤担持体２０に対して押圧しようとする。また、現像剤担持体２０の弾性力により、加圧手段６０の付勢力と反対の方向に力が働き、シャフト４２の中央の撓みを助長するようになる。

しかし、図３に示すように、この加圧手段６０の付勢力は、スリーブ４２内から現像剤担持体２０の中央に作用する。この構成により、支持部４５はスリーブ４１内で撓み、スリーブ４１の両側に作用されるべき力は、スリーブ４１の両端に作用しないで、シャフト４２の固定部４７に、直接、作用するようになる。

加圧手段６０の付勢力は、支持部４５を介して、一旦、シャフト４２の固定部４７で受け、シャフト４２の固定部４７間の領域Ｂが、現像剤担持体２０に対し均一に矢印方向Ｄに押圧する。この結果、シャフト４２の固定部４７が補強部材として作用し、一方の固定部４７と他方の固定部４７との間に形成されるスリーブ４１の領域Ａの撓みが防止される。また、これに伴い、スリーブの端部側も現像剤担持体２０側に移動し、全体的に見て、スリーブ４１が現像剤担持体２０側に僅かに矢印Ｅ方向に移動するように作用する。

この結果、現像剤担持体２０に対してスリーブ４１を軸線方向に均一に押圧させることが可能となり、スリーブ４１の長さに拘らず、一定のニップ幅を持たせて接触させ、スリーブ４１の中央部４３において、均一に薄い現像剤の層を安定的に形成して、現像剤に均一に充分な電荷を付与させることができる。

この状態のもと、現像剤担持体２０により搬送された現像剤は、層厚規制ローラ４０により、層厚規制ローラ４０と現像剤担持体２０との間を通過できる量に規制される。この間を通過できない現像剤は層厚規制ローラ４０によって現像容器３側に搬送される。

層厚規制ローラ４０によって現像容器３内に搬送された現像剤の多くは、層厚規制ローラ４０の表面に付着している。この現像剤は、層厚規制ローラ４０に接触させているブレード７０によって掻き落とされ、現像容器３内に戻される。

なお、この実施の形態において、シャフト４２は、スリーブ４１の両側から圧入接着した構成としているが、図４に示すように、固定部４７を一体的に形成してスリーブ４１に圧入接着する構成であってもよい。

本発明の層厚規制ローラを利用した現像装置の要部の断面構成図。 層厚規制ローラの詳細を示す図であり、（ａ）は要部断面図、（ｂ）は矢視Ａからみた図。 層厚規制ローラの作用を示す図。 その他の層厚規制ローラの詳細を示す図。

符号の説明

２０ 現像剤担持体
４０ 層厚規制ローラ
４１ スリーブ
４２ シャフト
４３ 中央部
４４ 端部
４５ 支持部
４６ 固定部
Ｓ 空間

Claims (5)

1. 加圧手段の付勢力によって現像剤担持体に押圧する中空のローラ体を有し、
   前記ローラ体は、前記ローラ体の中空内部から作用されて、前記現像剤担持体の中央を押圧し、前記現像剤担持体と前記ローラ体とが所定のニップ幅で接触するように形成されていることを特徴とする層厚規制ローラ。
2. 前記ローラ体は、前記現像剤担持体に押圧するスリーブと、前記スリーブの両側から前記スリーブを支持するシャフトとを有することを特徴とする請求項１記載の層厚規制ローラ。
3. 前記シャフトは、前記スリーブを支持する支持部と、前記スリーブ内に該スリーブの端部から離れた軸線方向内側の位置において、固定される固定部とを有し、
   前記支持部は、前記スリーブ内から延出するとともに、前記スリーブの内径より小さい径で形成されていることを特徴とする請求項２記載の層厚規制ローラ。
4. 前記固定部は、前記スリーブの中央から等間隔に配置されていることを特徴とする請求項３記載の層厚規制ローラ。
5. 前記ローラ体の幅は、前記現像剤担持体の幅と略同じであることを特徴とする請求項１または２記載の層厚規制ローラ。

Images