JP3146104B2 - 現像装置 - Google Patents

現像装置

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JP3146104B2 JP5620594A JP5620594A JP3146104B2 JP 3146104 B2 JP3146104 B2 JP 3146104B2 JP 5620594 A JP5620594 A JP 5620594A JP 5620594 A JP5620594 A JP 5620594A JP 3146104 B2 JP3146104 B2 JP 3146104B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、レーザプリンタ等に適
用される電子写真方式の画像記録装置に使用され、静電
潜像保持体に形成された静電潜像に一成分非磁性トナー
を付着させて現像を行う現像装置に関する。
【0002】
【従来の技術】この種の現像装置を使用した電子写真方
式の画像記録装置としては、例えば特開平5−1158
8号公報が知られている。これは図7に示すように、静
電潜像保持体である感光体ドラム1の感光面を帯電器2
で帯電し、帯電した感光面にレーザビーム走査ユニット
3で記録情報に基づいて静電潜像を形成し、その静電潜
像に現像装置4からの一成分非磁性トナーを付着させて
現像を行いトナー像を形成する。
【0003】続いてトナー像を転写器5により記録紙6
に転写し、さらに除電器7により記録紙6を除電して感
光体ドラム1からの記録紙6の分離を容易にする。そし
てトナー像を転写した記録紙6を熱定着器8により熱定
着して外部に排出する。
【0004】感光体ドラム1に残った残留トナーはトナ
ー掻取りブレード9で掻取られてトナー溜め容器10内
に収容される。その後感光体ドラム1は除電ランプ11
により除電される。
【0005】現像装置4は、一成分非磁性トナーを収容
した容器4a、感光体ドラム1と対接しその感光体ドラ
ム1にトナーを付着させる現像ローラ4b、この現像ロ
ーラ4bにトナーを供給するトナー供給ローラ4c、現
像ローラ4bに形成されるトナー層の厚さを一定に規制
する層厚規制部材4d等で構成されている。層厚規制部
材4dは、板ばね部材からなり、シャフト4fに回転自
在に支持し、その先端を現像ローラ4bの周面に接触さ
せ、その他端側をコイルばね4eで押圧し、それにより
先端が適当な押圧力で現像ローラ4bの周面に接触する
ようになっている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしこのように層厚
規制部材4dの先端を現像ローラ4bの周面に圧接させ
るためにコイルばね4eを使用するものでは、装置の動
作中、非動作中に関係なく常時層厚規制部材4dの先端
を現像ローラ4bの周面に圧接させることになる。現像
ローラ4bは、通常ウレタン、NBR、EPDM等のゴ
ム材で構成されており、このため層厚規制部材4dの先
端が現像ローラ4bの周面に常時圧接したのでは装置を
使用しない状態、すなわち非動作状態が長期間にわたる
と、ゴムの圧縮永久歪みにより現像ローラ4bの周面に
層厚規制部材4dの先端の形状跡が残るという問題があ
った。
【0007】この形状跡は画像記録時に現像跡として残
り、画像記録に支障を来すことになる。
【0008】そこで本発明は、現像ローラの非動作状態
がたとえ長期間にわたっても現像ローラに規制部材の先
端の形状跡が残る虞が無い現像装置を提供する。
【0009】
【課題を解決するための手段】請求項1対応の発明は、
回転動作により静電潜像保持体に一成分非磁性トナーを
付着させて現像を行う現像ローラと、回転動作により現
像ローラにトナー貯溜槽内のトナーを供給する供給ロー
ラと、回転可能な支持軸と、この支持軸に後端部を固定
すると共に、供給ローラから現像ローラに供給したトナ
ーが静電潜像保持体に到達する手前において現像ローラ
に先端部を接触し、その現像ローラから静電潜像保持体
に付着されるトナー量を規制する規制部材と、現像ロー
ラの回転軸に固定した外周が円形の円形部材と、支持軸
の一端に固定し、円形部材の外周面に周面が接触した固
定部材とからなり、支持軸は規制部材の先端部に対して
現像ローラの回転方向の下流側に配置したものである。
【0010】
【0011】
【0012】
【0013】
【作用】 請求項対応の発明においては、現像ローラが
停止している状態では規制部材の先端部は自重により現
像ローラに圧接する。
【0014】現像ローラが回転すると円形部材が回転
し、この円形部材が固定部材を接触摩擦力で回転させよ
うとする。これにより固定部材の回転しようする力が支
持軸を介して規制部材に伝達する。しかし規制部材の先
端部は現像ローラに接触しているので、固定部材の回転
は規制される。
【0015】こうして現像ローラの回転時には規制部材
の先端部は固定部材の回転しようする力を受けて現像ロ
ーラにより強い押圧力で圧接する。
【0016】こうして規制部材は現像ローラから静電潜
像保持体に付着されるトナー量を確実に規制する。
【0017】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。なお、本実施例は本発明をレーザプリンタに使用
したものについて述べる。
【0018】図1において、21は装置本体で、この装
置本体21の中央部に静電潜像保持体である感光体ドラ
ム22を配置している。この感光体ドラム22は、印刷
動作時には図中矢印で示すように時計回りに回転するよ
うになっている。
【0019】前記感光体ドラム22の周囲には、上方に
帯電器23を配置し、その帯電器23から時計回りに現
像装置24、転写器25、除電器26、クリーニング装
置27、除電ランプ28を順に配置している。
【0020】前記帯電器23の上方にレーザ走査ユニッ
ト29を配置し、そのレーザ走査ユニット29からの走
査レーザ光Pを前記帯電器23と現像装置24の間の空
間部を通して前記感光体ドラム22に照射し、露光を行
うようになっている。
【0021】前記装置本体21の現像装置24を設けた
側の端部に給紙カセット30を設けている。この給紙カ
セット30は記録用紙31を積層して収容し、印刷時に
給紙ローラ32及び搬送ローラ33の動作により記録用
紙31を1枚ずつ前記感光体ドラム22と転写器25と
の間に送り込むようになっている。
【0022】前記給紙カセット30の上には記録用紙を
手差で送込むための手差用トレイ34を配置している。
【0023】前記装置本体21の給紙カセット30を設
けた側とは反対側に熱定着装置35を配置し、画像転写
の終了した記録用紙を熱定着して排出するようになって
いる。
【0024】この装置は、印刷時には感光体ドラム22
を回転してその感光面を帯電器23で均一に帯電し、帯
電した感光面にレーザ走査ユニット29からの走査レー
ザ光Pを照射して画像を静電潜像として記録し、その静
電潜像に現像装置24からの一成分非磁性トナーで現像
してトナー像を形成する。そしてトナー像を転写器25
で記録用紙31に転写し、その記録用紙を除電器26で
除電して感光体ドラム22から分離し、その分離した記
録用紙31を熱定着装置35で熱定着して排出する。
【0025】感光体ドラム22に残ったトナーをクリー
ニング装置27でクリーニングし、その後感光体ドラム
22の表面を除電ランプ28で除電して次の帯電に備え
る。以上の動作を繰返して印刷動作を行うようになって
いる。
【0026】前記現像装置24は、図2に示すように、
一成分非磁性トナー241を貯溜したトナー貯溜槽であ
るトナーホッパ242、このトナーホッパ242の外部
に設けられ、前記感光体ドラム22と対接した現像ロー
ラ243、この現像ローラ243に前記トナーホッパ2
42内の一成分非磁性トナー241を供給するトナー供
給ローラ244、前記トナーホッパ242内のトナー2
41を攪拌する攪拌ローラ245、前記現像ローラ24
3の外周面に先端部を圧接し、回転自在なシャフトから
なる支持軸246に後端部を固定したL字形状の規制部
材247により構成している。
【0027】前記現像ローラ243及びトナー供給ロー
ラ244は図中矢印で示すように感光体ドラム22の回
転方向とは逆の反時計回りに回転するようになってい
る。
【0028】前記支持軸246は、前記現像ローラ24
3の上方でかつ前記規制部材247の先端部に対して前
記現像ローラ243の回転方向の下流側に配置してい
る。前記規制部材247の先端部は前記現像ローラ24
3の中心位置よりも若干上流側に位置した部位で現像ロ
ーラ243の外周面に接触している。
【0029】前記現像ローラ243は、弾性かつ導電性
で非磁性(もしくは磁化されていない)部材からなり、
回転軸である導電性シャフト243aの周囲に、例えば
ウレタンゴム、シリコンゴム、エチレンプロピレンゴ
ム、NBR、クロロプレンゴム、ブチルゴム等の中に導
電性カーボン粒子や金属粒子、金属ファイバーなどを分
散して抵抗値を1010Ω・cm以下にした導電性ゴム層を
形成し、その導電性ゴム層をシリコン樹脂、ウレタン樹
脂、フッ素樹脂などで被覆している。
【0030】この実施例では、導電性ゴム層を硬度30
度のウレタンゴムで形成し、その表面に導電性ウレタン
塗料を塗布したものを使用している。前記導電性シャフ
ト243aと導電性ウレタン塗料の塗膜との間の抵抗値
を106 Ω・cm以下に設定している。
【0031】前記導電性シャフト243aの外径は8m
m、ゴムローラの外径は18mm、導電性ウレタン塗料の
塗膜の膜厚は20〜200μm としている。
【0032】前記現像ローラ243の導電性シャフト2
43aには負のバイアスを印加している。
【0033】なお、現像ローラとしては、シリコン樹
脂、ウレタン樹脂、フッ素樹脂などの被覆材は無くても
よい。また、現像ローラを高抵抗もしくは絶縁性のゴム
ローラの表面に導電性の樹脂を被覆して構成しても、半
導体性のゴムローラの表面に互いに電気的に絶縁された
微小電極を設けたものであってもよい。
【0034】前記現像ローラ243からトナーを感光体
ドラム22に付着させる方法としては、前記現像ローラ
243の外周面を感光体ドラム22の感光面と非接触状
態にし、現像電界によりトナー粒子を飛翔させる方法、
前記現像ローラ243の外周面を感光体ドラム22の感
光面に接触させてトナーを転動もしくは摺動により付着
させる方法、現像ローラ243と感光体ドラム22との
間に直流電界を形成してトナーを付着させる方法、現像
ローラ243と感光体ドラム22との間に交流電界を形
成してトナーを付着させる方法がある。いずれの方法も
適用できるが、本実施例では前記現像ローラ243を感
光体ドラム22に接触させてトナーを付着させる方法を
使用する。
【0035】前記一成分非磁性トナー241としては、
ホリエステル樹脂92重量部、銅フタロシアニン顔料4
重量部、低分子量ポリプロピレン2重量部、含金染料2
重量部及び外添剤シリカ0.5重量部からなる体積平均
粒径10μm の負帯電性トナーを使用している。
【0036】前記規制部材247は、先端部がアクリル
樹脂、ウレタン樹脂、フッ素樹脂、ポリアミド樹脂、シ
リコン樹脂、メラニン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリエ
ステル樹脂、エポキシ樹脂などの硬質もしくは軟質の樹
脂、さらにはこれらの複合体、あるいはウレタンゴム、
シリコンゴムなどの弾性体で構成され、その先端部をL
字形状の支持部材で支持している。
【0037】前記規制部材247の後端部、すなわち支
持部材の後端部は図3に示すように前記支持軸246の
周面にねじ247aによって固定している。
【0038】図4に示すように前記現像ローラ243の
導電性シャフト243aの一端に外周が円形の円形部材
36を固定し、また、前記支持軸246の一端に前記円
形部材36の外周面に周面を接触した外周が円形の固定
部材37を固定している。
【0039】前記円形部材36及び固定部材37として
は、ABS、PE、PP、POM、PC等の樹脂で構成
している。
【0040】なお、固定部材37は回転しないので必ず
しも外周が円形である必要は無く、円形部材36との接
触部位のみが円形であればよく、従って扇形でもよい。
【0041】また、固定部材37及び円形部材36の構
成は、上記のように現像装置24の現像ローラ243の
片端部のみでもよいが、より安定に規制部材247の押
圧力を現像ローラ243表面に与えるために現像ローラ
243の両端部に配置してもよい。
【0042】このような構成の実施例においては、印刷
時には感光体ドラム22の感光面に形成されて静電潜像
に対して現像装置24は一成分非磁性トナー241を付
着させ現像を行う。
【0043】現像装置24ではトナー供給ローラ244
が回転してトナーホッパ242内のトナー241を現像
ローラ243の周面上に搬送する。トナー241は現像
ローラ243との接触部で現像ローラ243の周面上に
1次帯電付着される。この1次帯電付着されたトナー2
41は現像ローラ243の回転により感光体ドラム22
へ搬送されるが、その途中で規制部材247の先端部と
の摩擦により2次帯電付着されるとともに一定の厚さの
層に形成される。
【0044】現像ローラ243が回転すると、円形部材
36も回転するが、支持軸246は規制部材247の先
端部が現像ローラ243に接触しているので、円形部材
36に固定部材37が接触していても回転することはな
い。すなわち固定部材37は円形部材36の回転摩擦力
を受けるが円形部材36の外周面上を滑る。
【0045】円形部材36からの回転摩擦力は支持軸2
46を回転させようとし、その力がを規制部材247の
先端部に伝達される。
【0046】こうして現像ローラ243が回転すると、
規制部材247の先端部による現像ローラ243への押
圧力が増し、規制部材247の先端部の現像ローラ24
3に対する圧接力は大きくなる。
【0047】このように現像ローラ243が回転するこ
とにより、規制部材247の先端部の現像ローラ243
に対する圧接力が大きくなるので、スプリングを使用し
て規制部材247を付勢するのと同じ作用効果が得られ
る。従って、現像ローラ243から感光体ドラム22に
搬送されるトナー量を一定に規制することができ、また
トナー層の厚さも一定に制御できる。
【0048】また、非印刷時には現像ローラ243が回
転しないので、規制部材247の先端部は現像ローラ2
43に対して自重のみで圧接することになる。この圧接
力は現像ローラ243の回転時に比べて充分に弱いの
で、長期間非印刷状態にあっても現像ローラ243の表
面に規制部材247の先端の形状跡が付くことはない。
従って、現像ローラ243の表面に圧縮永久歪みが発生
することはなく、それにより印刷時の画質が劣化するこ
とはない。また、スプリングを不要にできる。図5に示
すように、円形部材36の径を現像ローラ243の径と
同一とし、支持軸246の中心Bから固定部材37が円
形部材36と接触している接触点Aまでの距離をl、支
持軸246の中心Bから規制部材247の先端部が現像
ローラ243と接触している接触点Cまでの距離をL、
支持軸246の中心Bと接触点Cとを通る直線と水平線
とのなす角度をθ、円形部材36と固定部材37との接
触力をmg、そのときの動摩擦力をμmg、現像ローラ
243の回転速度をvとすると、規制部材247の先端
部が現像ローラ243と接触している接触点Cでは作用
力Nがモーメントの関係から、N=l/L・μmgとな
る。
【0049】この作用力Nを鉛直方向成分Fで書き直す
と、 F=N cosθ=l/L・μmg・ cosθ となる。
【0050】規制部材247と現像ローラ243との、
現像ローラ幅方向の1cm当たりの接触圧力Pは、30g
/cm<P<100g/cmの範囲が最良なので、現像ロー
ラ243の幅を22cmとすると、幅全体の鉛直方向成分
Fは、 0.66Kg<F<2.2Kg となり、F=l/L・μmg・ cosθの関係から、 0.66Kg<l/L・μmg・ cosθ<2.2Kg となる。
【0051】従って、規制部材247に作用する力は、
l,L,μ,mg,θを任意に設定することにより得ら
れる。円形部材36と固定部材37との接触力mgは例
えば5Kg程度がよい。
【0052】また、例えばl/L=0.5、mg=5K
g、θ=30°すなわち cosθ=0.866程度にする
と、摩擦係数μは、0.3<μ<1.0程度のものを満
たす材料で固定部材37及び円形部材36を選定すれば
よいことになる。
【0053】
【0054】また、前記実施例では支持軸としてシャフ
トを使用し、そのシャフトにL字形状の規制部材の後端
部をねじ止めした構成としたが必ずしもこれに限定する
ものではなく、図6に示すように、規制部材257の両
側面に支持軸256a,256bを取付けて規制部材と
支持軸を一体に成形したものを使用してもよい。
【0055】なお、この実施例は本発明をレーザプリン
タに使用したものについて述べたが必ずしもこれに限定
するものではなく、露光にLEDやEL素子を使用した
プリンタや複写機等他の画像記録装置にも使用できる。
【0056】
【発明の効果】以上、本発明によれば、現像ローラの非
動作状態がたとえ長期間にわたっても現像ローラに規制
部材の先端の形状跡が残る虞が無く、従って画像記録装
置に使用した場合に、形状跡の影響が現像に影響して記
録画像を劣化させることがなく、常に画質の良好な画像
記録を行わせることができる現像装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例を示すレーザプリンタの全体構
成図。
【図2】同実施例の現像装置の構成を示す図。
【図3】同実施例の現像装置の外観を示す斜視図。
【図4】図3の部分拡大図。
【図5】同実施例の規制部材の作用を説明するための
図。
【図6】規制部材と支持軸の他の実施例を示す斜視図。
【図7】従来の現像装置の構成例を示す図。
【符号の説明】
22…感光体ドラム(静電潜像保持体) 24…現像装置 242…トナーホッパ 243…現像ローラ 246…支持軸 247…規制部材
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平5−307317(JP,A) 特開 平4−86858(JP,A) 特開 昭60−53970(JP,A) 特開 昭59−185371(JP,A) 特開 昭62−8177(JP,A) 特開 昭63−163878(JP,A) 特開 平2−264983(JP,A) 特開 平3−21968(JP,A) 特開 平4−465(JP,A) 特開 平4−308873(JP,A) 特開 平7−64393(JP,A) 実開 平6−2366(JP,U) 実開 昭64−3861(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G03G 15/08 - 15/095

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 回転動作により静電潜像保持体に一成分
    非磁性トナーを付着させて現像を行う現像ローラと、回
    転動作により前記現像ローラにトナー貯溜槽内のトナー
    を供給する供給ローラと、回転可能な支持軸と、この支
    持軸に後端部を固定すると共に、前記供給ローラから前
    記現像ローラに供給したトナーが前記静電潜像保持体に
    到達する手前において前記現像ローラに先端部を接触
    し、その現像ローラから前記静電潜像保持体に付着され
    るトナー量を規制する規制部材と、前記現像ローラの回
    転軸に固定した外周が円形の円形部材と、前記支持軸の
    一端に固定し、前記円形部材の外周面に周面が接触した
    固定部材とからなり、 前記支持軸は前記規制部材の先端部に対して前記現像ロ
    ーラの回転方向の下流側に配置したことを特徴とする現
    像装置。
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