JP2007114482A - トナー供給ローラおよび現像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】トナーへのストレスの低減および低トルク化を図るとともに，長期間に渡り良好な画質の画像が得られるトナー供給ローラおよびそれを備えた現像装置を提供すること。
【解決手段】現像装置は，トナーを担持しつつ感光体に向けて搬送する現像ローラと，現像ローラへのトナーの供給および現像ローラ上のトナーの掻き取りを行うトナー供給ローラとを備えている。また，トナー供給ローラ４は，ブラシテープ４２を芯金４１の周面に螺旋状に巻き付けて接着している。特に，芯金４１の軸方向の中央部で対称の巻き目となるように巻回されている。
【選択図】 図４

Description

本発明は，電子写真方式の画像形成装置に利用される現像装置およびその現像装置に利用されるトナー供給ローラに関する。さらに詳細には，ブラシタイプのトナー供給ローラおよびそれを備えた現像装置に関するものである。

従来から，電子写真方式の画像形成装置に用いる現像装置には，トナーとキャリアとを使用した２成分現像方式のものと，キャリアを使用せずにトナーのみを使用した１成分現像方式のものとが知られている。近年，装置の小型化や低コスト化の要請から，１成分現像方式の現像装置が数多く実用化されている。

１成分現像方式の現像装置は，トナーを像担持体（例えば，感光体ドラム）に搬送する現像ローラと，現像ローラと当接して現像ローラ上へトナーを供給するトナー供給ローラとを備えるものが一般的である（例えば，特許文献１）。

前述したトナー供給ローラは，一般的に，軸芯上に弾性体が配置された構造となっている。トナー供給ローラは，現像ローラに向けてトナーを搬送する機能と，現像後に現像ローラ上に残留するトナーを剥離して回収する機能とを兼ねている。そして，現像領域に常に均一な状態のトナーを送り込むことで，画像ノイズや濃度傾斜が無い良好な画質の画像を得ることができる。また，トナー供給ローラは，現像ローラからのトナーの剥離と現像ローラへのトナーの供給との双方の機能を両立させるために，現像ローラに対して接触させることが一般的であり，例えばバネ等の付勢部材によって現像ローラに強く当接するように配置されている。

このように配置されたトナー供給ローラでは，現像ローラとのニップ部にて機械的にトナーを剥離する。このことから，トルクアップを招く。また，トナーへのストレスが大きい。このストレスにより，外添剤がトナー母体から離脱したりトナー母体へ埋め込まれたりする。そのため，トナー荷電性などの特性が変化する。特に，印字比率が低くトナーに繰り返しストレスが加わる状態での使用では，トナーの特性変化が著しく，かぶりやトナー飛散などの問題が生じる。

この問題を解決するため，例えば特許文献２にはブラシタイプのトナー供給ローラを適用するものが提案されている。すなわち，トナー供給ローラを柔軟性および屈曲性があるブラシで構成することでトナーへのストレスを軽減するとともにブラシによるトナーの剥離を実現している。
特開２００４−３０１９７５号公報 特開平８−７６５８５号公報

しかしながら，前記したブラシローラタイプのトナー供給ローラには，次のような問題があった。すなわち，トナー供給ローラは，図８に示すように，ブラシ毛が植設された帯状の生地（以下，「ブラシテープ」とする）を芯金の周面に螺旋状に巻き付けている。このトナー供給ローラが回転することにより，現像槽内でトナーが一方向に搬送される。そのため，トナーが一方の端部に偏り，トナー溜まりが生じる。従って，長期間の連続印字によっては，濃度ムラやかぶりが発生する。

本発明は，前記した従来のトナー供給ローラが有する問題点を解決するためになされたものである。すなわちその課題とするところは，トナーへのストレスの低減および低トルク化を図るとともに，長期間に渡り良好な画質の画像が得られるトナー供給ローラおよびそれを備えた現像装置を提供することにある。

この課題の解決を目的としてなされたトナー供給ローラは，現像ローラに当接し，回転しつつその現像ローラにトナーを供給するトナー供給ローラであって，回転軸部材と，帯状の生地にブラシ毛が植設され，回転軸部材上に螺旋状に巻回されたブラシテープとを有し，ブラシテープの巻回方向が軸方向の所定の位置を境に逆向きであることを特徴としている。

また，本発明の現像装置は，像担持体に形成された静電潜像を現像する現像装置であって，像担持体に向けてトナーを搬送する現像ローラと，現像ローラに当接し，回転しつつ現像ローラにトナーを供給するトナー供給ローラとを有し，そのトナー供給ローラは，回転軸部材と，帯状の生地にブラシ毛が植設され，回転軸部材上に螺旋状に巻回されたブラシテープとを有し，ブラシテープの巻回方向が軸方向の所定の位置を境に逆向きであることを特徴としている。

すなわち，本発明のトナー供給ローラは，回転軸部材上にブラシテープが巻回されたブラシタイプのローラである。そのため，現像ローラへの圧接力が小さく，現像ローラおよびトナー供給ローラの駆動トルクは小さい。また，圧接力が小さいことから，トナーへのストレスも小さい。

さらに，本発明のトナー供給ローラは，ブラシテープの巻回方向が軸方向の所定の位置を境に逆向きである。そのため，その所定の位置を境にトナーの搬送方向が逆向きになる。これにより，軸方向上の一方の端部でのトナー集中が回避され，トナー溜まりの発生が抑制される。具体的に，その所定の位置から両端部に向かう流れを形成すると，トナーの溜まり場が分散し，トナーの蓄積速度を抑えることができる。一方，両端部からその所定の位置に向かう流れを形成すると，トナーがその所定の位置近傍に集まる。そして，トナーは所定の位置で盛り上がり，両端部に向かって若干の傾斜ができる。さらに，中央部付近ではトナーの流動性がよいので，盛り上がったトナーは自重で崩れる。そのため，中央部に溜まることは無い。

例えば，ブラシテープの巻回方向を軸方向の中央部を境に逆向きにするとよい。すなわち，両端部から中央部への流れを形成することで，端部でのトナー溜まりが抑制される。あるいは，中央部から両端部への流れを形成することで，トナーを略均等に分散することができ，一方の端部へのトナー集中が抑制される。

また，本発明の現像装置は，トナー供給ローラに対向し，トナー供給ローラのトナー搬送方向とは逆向きのトナーの流れを形成するトナー搬送部材を有することとするとよりよい。すなわち，トナー搬送部材にてトナー供給ローラの搬送方向とは逆向きのトナーの流れを形成することにより，トナー供給ローラとトナー搬送部材との間でトナーを循環させることができる。これにより，トナー溜まりの発生を抑制することができる。

本発明によれば，トナーへのストレスや各ローラの駆動トルクを低減することができる。また，劣化したトナーのトナー溜まりを抑制することで良好な画質の画像が得られる。トナーへのストレスの低減および低トルク化を図るとともに，長期間に渡り良好な画質の画像が得られるトナー供給ローラおよびそれを備えた現像装置が実現している。

以下，本発明を具体化した実施の形態について，添付図面を参照しつつ詳細に説明する。なお，本実施の形態は，非磁性の１成分トナーを収容・供給する現像装置を備えた電子写真方式の画像形成装置に本発明を適用したものである。

本形態の画像形成装置１００は，図１に示すように，像担持体である感光体ドラム１１を有し，その感光体ドラム１１の周囲に，感光体ドラム１１の表面を一様に帯電するための帯電装置１２と，感光体ドラム１１の表面に静電潜像を形成するための露光装置１３と，感光体ドラム１１上の静電潜像を可視像（トナー像）とするための現像装置１４と，感光体ドラム１１上のトナー像を用紙に転写するための転写装置１５と，転写残トナーを感光体ドラム１１から取り除くためのクリーニング装置１６とを感光体ドラム１１の回転方向に沿って備えている。さらに，用紙搬送路には，転写位置への用紙の搬送タイミングを調節するためのタイミングローラ１７および転写されたトナー像を用紙に定着させるための定着装置１８が設けられている。本形態では，帯電装置１２，転写装置１５，定着装置１８はいずれもローラタイプのものを用いている。また，クリーニング装置１６には，クリーニングブレードを用いる。

続いて，画像形成装置１００による画像形成の動作について簡単に説明する。画像形成装置１００は，スタート信号や画像データ等を受信することにより動作を開始する。感光体ドラム１１は，図１中の矢印方向に回転駆動される。そして，帯電装置１２と対向する位置で，帯電ローラによって一様に帯電される。次に，露光装置１３によって露光され，表面上に画像データに基づいた静電潜像が形成される。

次に，静電潜像が現像装置１４の位置に達すると，現像ローラに印加された現像バイアス電圧と感光体ドラム１１の静電潜像との間で形成される電界により帯電したトナーが移動し，静電潜像がトナーによって現像される。

一方，用紙搬送路を搬送されてきた用紙は，タイミングローラ１７にて画像先端位置にタイミングを合わせられ，感光体ドラム１１と転写装置１５との間に搬送される。そして，転写装置１５によって感光体ドラム１１上のトナー像が用紙に転写される。さらに，転写されたトナー像を保持した用紙はさらに搬送され，定着装置１８によって熱と圧力とが加えられることにより，トナー像が用紙に定着される。また，転写装置１５によって用紙に転写されず，感光体ドラム１１上に残った転写残トナーはクリーニング装置１６によって掻き取られる。これにより，１枚分の画像形成が終了する。

続いて，現像装置１４について詳説する。現像装置１４は，図２に示すように，１成分現像剤である非磁性のトナーを収容するトナー収容部１と，トナーを感光体ドラム１１に向けて供給するトナー供給部２とを有している。トナー収容部１とトナー供給部２とは，開口部が設けられた仕切り板８によって分離されている。トナー収容部１は，先端部に羽根部材を有するトナー攪拌部材７を備えている。このトナー攪拌部材７を回転させることにより，トナー収容部１内に収容されたトナーが仕切り板８の開口部を通してトナー供給部２に供給される。

また，トナー供給部２は，トナーを担持しつつ感光体ドラム１１に向けて搬送する現像ローラ３と，現像ローラ３へのトナーの供給および現像ローラ３上のトナーの掻き取りを行うトナー供給ローラ４と，現像ローラ３上のトナーの厚みを規制するトナー量規制部材５と，現像残トナーの除電を行う除電部材６とを備えている。また，現像ローラ３およびトナー供給ローラ４には，それぞれ電源が接続され，所定のバイアスが印加される。

現像装置１４では，トナー供給ローラ４と現像ローラ３との電位差およびブラシであるトナー供給ローラ４の機械的搬送力により，トナー供給部２内のトナーをトナー供給ローラ４から現像ローラ３に搬送する。現像ローラ３に供給されたトナーは，現像ローラ３の回転に伴ってトナー量規制部材５により摩擦帯電されつつ薄層化され，感光体ドラム１１との対向部にて静電潜像を可視化する。

現像ローラ３は，トナー供給部２に収容されているとともに，その一部がトナー供給部２の開口部によってトナー供給部２から露出している。また，現像ローラ３は，感光体ドラム１１の長手方向に沿って，僅かな隙間をもって対向するように構成されている。また，現像ローラ３は，感光体ドラム１１に対して従動方向に回転駆動される。

トナー供給ローラ４は，トナー供給部２に収容されているとともに，現像ローラ３に当接している。また，トナー供給ローラ４は，現像ローラ３に対してカウンター方向に回転駆動される。

また，トナー供給ローラ４は，図３に示すように，芯金４１と，その芯金４１の外周に接着されたブラシテープ４２とを有している。具体的に本形態では，芯金４１にメッキを施したＳＵＭ（快削鋼）を用いる。なお，芯金４１としては，防錆処理を行った金属であれば適用可能である。また，ブラシテープ４２は，一方の面に導電性を有するナイロンのブラシ毛４３をパイル状に織り込んだものを用いる。具体的に本形態では，ブラシ毛４３の長さが３ｍｍで，太さが３３０テックス／４８フィラメントで，密度が５万〜４５万フィラメント／平方インチで，体積抵抗率が１０³ 〜１０⁶ Ωｃｍである。なお，これらに限定するものではない。例えば，材料としては，アクリルやポリエステルを用いても良い。また，例えばブラシ毛の織り込みはループ状であってもよい。また，ブラシ毛４３の長さ，太さ，密度，体積抵抗率もこれらに限るものではない。

また，トナー供給ローラ４は，ブラシテープ４２を芯金４１の周面に螺旋状に巻き付けて接着している。特に，本形態のトナー供給ローラ４では，図４に示すように，芯金４１の軸方向の中央部で対称となる巻き目となっている。すなわち，ブラシテープ４２の巻回方向が中央部を境界として逆向きになるように巻かれている。これにより，軸方向の両端部から中央部に向かうトナーの流れを形成できる。このような流れを形成することで，トナーが中央部近傍に集められる。そして，トナーは中央部で盛り上がり，両端部に向かって若干の傾斜ができる。さらに，中央部付近ではトナーの流動性がよいので，盛り上がったトナーは自重で崩れることになる。そのため，トナーは中央部に溜まらない。

あるいは，軸方向の中央部から両端部に向かうトナーの流れを形成できる。これにより，トナーの溜まり場を両端部に分散することができ，一方の端部へのトナーの集中を回避することができる。よって，トナーの蓄積速度を抑えることができる。

前述のようにブラシテープ４２を中央部で巻回方向を逆向きとするには，例えば図５に示すように，Ｖ字状にカットされたブラシテープ４２を用いる。すなわち，このブラシテープ４２の頂上部を芯金４１の軸方向の中央部に接着し，中央部から両端部に向けて巻回しつつ接着する。これにより，ブラシテープ４２は，中央部で対称の巻き目となるように巻回される。

［応用例］
応用例にかかる画像形成装置は，図６に示すような現像装置２４を備えている。本形態の現像装置２４では，図４に示したトナー供給ローラ４の他，トナー供給ローラ４に対向する位置にスクリュウ９が併設されている。

スクリュウ９は，図７に示すように，回転軸９１と，回転軸９１の外周上に軸方向の両端部から中央部まで螺旋状に配設された搬送羽根９２ａ，９２ｂとを備えている。搬送羽根９２ａ，９２ｂは，旋回方向が逆向きになっている。そのため，スクリュウ９を回転させることにより，軸方向の両端部から中央部に向かうトナーの流れ，あるいは中央部から軸方向の両端部に向かうトナーの流れを形成することができる。

このようなスクリュウ９をトナー供給ローラ４の近傍に配置し，トナー供給ローラ４とは逆向きのトナーの流れを形成する。すなわち，スクリュウ９が回転することで，トナー供給ローラ４とスクリュウ９との間の領域でトナーが循環することになり，トナー溜まりが長期にわたって抑制される。

なお，トナーを循環させるための部材は，スクリュウに限るものではない。すなわち，トナー供給ローラ４のトナー搬送方向とは逆向きとなる流れを形成できればよい。例えば，トナー供給ローラ４と同様にブラシローラであってもよいし，発泡ポリウレタン等の弾性体が被覆されたローラに螺旋状の溝が形成されたものであってもよい。

以上詳細に説明したように本形態の現像装置１４は，ブラシタイプのトナー供給ローラ４にて現像ローラ３にトナーを供給することとしている。すなわち，柔軟性および屈曲性があるブラシにて現像ローラ３とのニップ部を形成している。そのため，現像ローラ３と圧接力が小さく，現像ローラ３ないしトナー供給ローラ４の駆動トルクは小さい。また，圧接力が小さいことから，トナーへのストレスも小さい。よって，トナーへのストレスの低減および低トルク化が図られる。

また，トナー供給ローラ４には，巻回方向が軸方向の中央部を境に逆向きになるようにブラシテープ４２が巻回されている。そのため，中央部を境にトナーの搬送方向が逆向きになる。これにより，劣化したトナーの集中を回避できる。よって，長期間の連続印字を行ったとしても，良好な画質の画像が得られる。従って，トナーへのストレスの低減および低トルク化を図るとともに，長期間に渡り良好な画質の画像が得られるトナー供給ローラおよびそれを備えた現像装置が実現している。

なお，本実施の形態は単なる例示にすぎず，本発明を何ら限定するものではない。したがって本発明は当然に，その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良，変形が可能である。例えば，本発明は，カラープリンタ，モノクロプリンタ，コピー機，ファクシミリ等の各種の画像形成装置に適用可能である。

また，像担持体としてローラ形状の感光体ドラムを用いているが，ベルト状の感光体ベルトを使用してもよい。また，帯電装置は，ローラ帯電方式のほか，コロナ放電方式の帯電チャージャ，ブレード，ブラシ等を使用してもよい。また，露光装置は，レーザによるものでもＬＥＤによるものでもよい。また，転写装置は，転写ローラのほか，転写チャージャを使用してもよい。あるいは，感光体から用紙へ直接トナー像を転写する方式のほか，中間転写体を備え，２段階以上の転写を行う方式であってもよい。また，クリーニング装置は，クリーニングブレードのほか，クリーニングブラシ，クリーニングローラまたはそれらの組合せでもよい。あるいは，現像装置によって転写残トナーの回収を行うものであってもよい。また，定着装置は，定着ローラのほか，定着ベルトを用いてもよいし，非接触方式のものであってもよい。

実施の形態にかかる画像形成装置の概略構成を示す図である。 実施の形態にかかる現像装置の概略構成を示す図である。 実施の形態にかかるトナー供給ローラの断面を示す図である。 実施の形態にかかるトナー供給ローラの概要を示す図である。 ブラシテープの巻き付け前の状態を示す図である。 応用例にかかる現像装置の概略構成を示す図である。 応用例にかかるスクリューの概略構成を示す図である。 従来の形態にかかるトナー供給ローラの概要を示す図である。

符号の説明

１ トナー収容部
２ トナー供給部
３ 現像ローラ（現像ローラ）
４ トナー供給ローラ（トナー供給ローラ）
４１ 芯金（回転軸部材）
４２ ブラシテープ（ブラシテープ）
４３ ブラシ毛
９ スクリュウ（トナー搬送部材）
１１ 感光体ドラム（像担持体）
１４ 現像装置（現像装置）
１００ 画像形成装置

Claims (5)

1. 現像ローラに当接し，回転しつつその現像ローラにトナーを供給するトナー供給ローラにおいて，
   回転軸部材と，
   帯状の生地にブラシ毛が植設され，前記回転軸部材上に螺旋状に巻回されたブラシテープとを有し，
   前記ブラシテープの巻回方向が軸方向の所定の位置を境に逆向きであることを特徴とするトナー供給ローラ。
2. 請求項１に記載するトナー供給ローラにおいて，
   前記ブラシテープの巻回方向は，軸方向の中央部を境に逆向きであることを特徴とするトナー供給ローラ。
3. 像担持体に形成された静電潜像を現像する現像装置において，
   前記像担持体に向けてトナーを搬送する現像ローラと，
   前記現像ローラに当接し，回転しつつ前記現像ローラにトナーを供給するトナー供給ローラとを有し，
   前記トナー供給ローラは，
   回転軸部材と，
   帯状の生地にブラシ毛が植設され，前記回転軸部材上に螺旋状に巻回されたブラシテープとを有し，
   前記ブラシテープの巻回方向が軸方向の所定の位置を境に逆向きであることを特徴とする現像装置
4. 請求項３に記載する現像装置において，
   前記ブラシテープの巻回方向は，軸方向の中央部を境に逆向きであることを特徴とする現像装置。
5. 請求項３または請求項４に記載する現像装置において，
   前記トナー供給ローラに対向し，前記トナー供給ローラのトナー搬送方向とは逆向きのトナーの流れを形成するトナー搬送部材を有することを特徴とする現像装置。

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