JP3467660B2 - 現像装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、トナーを用いて画像を
形成する現像装置に関し、さらに詳しくは、トナー担持
体上に均一なトナー薄層を形成して現像を行う現像装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の現像装置は、特開平４−７５０７
３号公報に開示されるように、中空のパイプ両端部を可
撓性部材を介して軸に取り付けた構成で、充分な柔らか
さを確保し、残留歪がない現像ローラを得るものであっ
た。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、特開平４−７
５０７３号公報では、規制部材が中空パイプ体に対向
し、圧接する際に、中空パイプ体の変形によって生じる
応力のみによって、トナー薄層化されるため、トナー担
持体の軸方向の規制圧力のばらつきが生じてしまう。そ
の結果、トナー担持体の両端部より中央部分の規制圧が
弱くなり、トナーの帯電量が不十分で中央部分で画像が
抜けてしまう。

【０００４】また、軸方向での規制圧の不均一性によっ
て、トナー担持体の回転時に中空パイプ体の送りむら、
ジッタが生じてしまう。

【０００５】また、中空パイプ体の材質や厚みのばらつ
きによって、規制圧が大きく変わってしまう。

【０００６】また、中空パイプ体に付着するトナー量
は、トナーの帯電量と同量の逆極性の電荷（以下カウン
ターチャージと呼ぶ）が中空パイプ体に静電誘導し、帯
電したトナーとカウンターチャージとの間に働く鏡像力
で決まってくる。環境が変わることによってトナーの帯
電量が変化すると、中空パイプ体上のトナーの搬送量も
変化してしまう。

【０００７】そこで本発明は、以上のような問題点を解
決するもので、その目的とするところは、環境によるト
ナー搬送量のばらつきを抑え、規制圧力を一定にするこ
とでトナーの摩擦帯電を効果的に行い、安定した現像装
置を提供することである。

【０００８】

【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記載の現像装置は、トナー担持体、前記トナ
ー担持体上に薄層のトナー層を形成する規制部材とを有
し、潜像担持体上の潜像を顕像化する現像装置におい
て、前記トナー担持体が、中空パイプ体と、該中空パイ
プ体の内径より小さい外径を有し、中空パイプ体内部に
配設される内部円筒体と、軸に嵌合し前記中空パイプ体
両端部を内側から支持する弾性支持部材で構成され、前
記規制部材が、前記中空パイプ体を介して前記内部円筒
体と接することを特徴とする。

【０００９】請求項２記載の現像装置は、請求項１記載
の現像装置において前記内部円筒体が弾性体で、その硬
度が前記中空パイプ体の硬度より小さいことを特徴とす
る。

【００１０】請求項３記載の現像装置は、請求項２記載
の現像装置において前記中空パイプ体の縦弾性係数Ｅ
（ｋｇ／ｍｍ²）、厚さｔ（ｍｍ）が、１．５×１０^ー2
≦Ｅ×ｔ³≦６．０を満たすことを特徴とする。

【００１１】

【作用】請求項１記載の現像装置によれば、規制部材が
中空パイプ体を介して内部円筒体と接する構成を有する
ことによって、規制圧を一定にできることで、第一に、
中空パイプ体の変形によって生じる応力のみではなく、
内部円筒体によっても規制部材を支持するので、中空パ
イプ体の材質や厚みのばらつきの影響を受けずに、適正
な規制圧が得られ、トナーの充分な帯電量を確保でき
る。第二に、トナー担持体の中央部分の規制圧低下が抑
えられ、トナー担持体の軸方向の規制圧を均一にでき、
トナーの帯電量が均一になると共にトナー担持体の両端
部分での規制部材の極端なねじれ、中空パイプ体の中央
部の変形がそれぞれ抑えられるので、トナー担持体が回
転するときの送りむら、ジッタが生じない。

【００１２】さらに、トナー担持体の規制部材圧接部位
で、規制部材が中空パイプ体を介して内部円筒体と接す
ることから、規制部材圧接部位の回転方向上流部（以下
規制前部と呼ぶ）と下流部（以下規制後部と呼ぶ）で
は、中空パイプ体と内部円筒体との間に空隙が生じる。
このような構成になることによって、以下に述べるよう
な環境の変化による中空パイプ体上に搬送されるトナー
量の変動を抑えることができる。帯電したトナーが中空
パイプ体に付着するとカウンターチャージが中空パイプ
体表面に発生し、トナーとカウンターチャージとの間に
働く鏡像力で、中空パイプ体に付着するトナー量は決ま
ってくる。環境が変わることによって、トナーの帯電量
が変化すると、中空パイプ体表面に生じるカウンターチ
ャージの電荷量も変化し、帯電トナーとカウンターチャ
ージの間に働く鏡像力によって中空パイプ体上に付着す
るトナー量が変わるが、本発明の構成によれば、同時に
中空パイプ体の弾性も変化するため、規制前部で、中空
パイプ体と規制部材のなすトナーの進入角が変化し、そ
れにともなって、規制部位に進入するトナー量が、規制
前部のトナー量を補正するように変化する。さらに、規
制後部では、規制部材圧接部位で規制部材の圧接によっ
て、内部円筒体と中空パイプ体自身の厚み方向の変形に
よる規制ニップの変動を相殺するように、中空パイプ体
と規制部材のなすトナー放出角が変化し、規制ニップを
一定にできる。その結果、環境によらず搬送されるトナ
ー量を一定にすることができる。

【００１３】例えば、高温高湿環境下での作用について
説明する。図４は、高温高湿下における規制部材圧接部
位近傍の状態を説明する概念図である。高温高湿下で
は、トナーの帯電量が小さく、規制前部では、鏡像力の
低下から中空パイプ体に搬送されるトナー量は少なくな
る。同時に、中空パイプ体の縦弾性係数が小さくなるこ
とで、見かけ上柔らかくなり、図４に示すように、規制
前後部での中空パイプ体が、規制部材で圧接され変形し
ている部分での曲率が小さくなり、見かけ上平板に近い
状態になる。トナーが規制部材に進入するとき、規制部
材圧接部位近傍で規制部材と中空パイプ体のなすトナー
進入角αによってトナー量が決まり、トナー進入角αが
大きいほど、規制部に進入するトナー量は多くなり、規
制前部の少ないトナー量を多く規制部に進入するように
補正できる。また、規制部材圧接部位では、内部円筒体
と中空パイプ体は硬度が下がるため、それぞれ自身は厚
み方向に変形しやすく、そのままでは規制ニップが大き
くなってしまうが、本発明では、中空パイプ体の縦弾性
係数の変化によって、規制後部で規制部材圧接部位近傍
で規制部材と中空パイプ体のなすトナー放出角ｌが大き
くなり、中空パイプ体が規制部材表面から離れるような
作用をする。その結果、規制部材圧接部位で、内部円筒
体と中空パイプ体自身の厚み方向の変形によってニップ
が大きくなることと、規制後部で、トナー放出角ｌが大
きくなり規制ニップが小さくなるという相殺作用が起こ
り、トナーの規制ニップを環境によらず安定して確保す
ることができる。

【００１４】一方、低温低湿環境下での作用について説
明する。図５は、低温低湿下における規制部材圧接部位
近傍の状態を説明する概念図である。低温低湿環境下で
は、トナー帯電量が大きくなり、規制前部では、中空パ
イプ体に鏡像力でつきやすく、トナー搬送量が多くな
る。しかし、中空パイプ体の縦弾性係数が大きくなるこ
とで、見かけ上固くなり、図５に示すように、規制前後
部での中空パイプ体が、規制部材で圧接され変形してい
る部分での曲率が大きくなり、トナー進入角βが小さく
なる。図５の低温低湿環境下でのトナー進入角βは、図
４の高温高湿環境下でのトナー進入角αに対して小さく
なることによって、規制部に進入するトナー量は少なく
なり、規制前部の多いトナー量をより薄層化するように
作用する。さらに、低温低湿環境下では、内部円筒体と
中空パイプ体自身の硬度が大きくなり、規制部材圧接部
位での厚み方向の変形が小さいため、そのままでは規制
ニップが小さくなってしまうが、本発明では、規制後部
で、中空パイプ体を内部円筒体と空隙を有することによ
って、規制前部と同様の作用により、変形部の曲率が大
きくなり、低温低湿環境下でのトナー放出角ｍが、高温
高湿環境下でのトナー放出角ｌより小さくなることで、
中空パイプ体が規制部材形状表面に沿い、規制後部で規
制ニップを広く確保できる。その結果、規制部材圧接部
位で、内部円筒体と中空パイプ体自身の厚み方向の変形
によってニップが小さくなることと、規制後部で、トナ
ー放出角ｍが小さくなり規制ニップが広くなるという相
殺作用が起こり、トナーの規制ニップを環境によらず安
定して確保することができる。

【００１５】上記のように、規制部材が中空パイプ体を
介して内部円筒体と接する構成にすることで、規制圧力
を安定にできトナーの摩擦帯電を効果的に行い、さら
に、規制部材圧接部位前後部で、中空パイプ体が内部円
筒体との間に空隙が生じることで、環境によらず規制部
材への進入するトナー量を安定化し、規制ニップを一定
にすることで、一定濃度の安定した画像を得られる。

【００１６】また、請求項２記載の現像装置は、内部円
筒体が弾性体であることによって、第一に、中空パイプ
体が、樹脂あるいは金属の薄膜（フィルム、ベルト）等
の厚み方向に変形しにくいものにより構成されている場
合でも、規制部材圧接部位でのニップを充分に大きくす
ることができ、トナーが規制部材と中空パイプ体の間で
長く接し、摩擦されることで、トナーの摩擦帯電がより
充分に均一に行われる。第二に、中空パイプ体が、規制
部材と弾性的に圧接するので、一ヶ所に力が集中するこ
となく、ニップ幅の長さ方向に均等に力が分散されるた
め、規制圧を安定化することができる。

【００１７】内部円筒体の硬度を中空パイプ体の硬度よ
り小さくすることで、中空パイプ体に規制部材が圧接す
るとき、中空パイプ体が厚み方向に変形をしても、内部
円筒体の変形がより大きくなることによって、中空パイ
プ体の過度の変形を防止することができる。その結果、
中空パイプ体の回転によって生じる規制部材圧接部位に
おける伸び、回転送りむら、さらには長期印字時におけ
る中空パイプ体のちぎれを防止することができる。さら
に、中空パイプ体の円滑な回転によって、規制部材圧接
部位近傍での中空パイプ体のばたつきによるトナー進入
角とトナー放出角の変動を防止できる。よって、環境に
かかわらず、円滑な回転が得られ、さらにトナー搬送量
を一定にでき、安定した画像を得ることができる。

【００１８】請求項３記載の現像装置は、以上に述べた
環境によるトナー搬送量のばらつきを抑える作用をより
効果的に行うために、中空パイプ体のひずみ応力が重要
であり、また、中空のパイプ体のひずみ応力は、縦弾性
係数Ｅ（ｋｇ／ｍｍ²）とパイプの厚みｔ（ｍｍ）で決
まり、Ｅ×ｔ³に比例することに着目してなされたもの
である。

【００１９】Ｅ×ｔ³が１．５×１０^-2より小さいと
き、ひずみ応力が小さくなり過ぎ、規制部材の圧接によ
って、便宜的に図４を用いて示すように、規制部材前後
部分で見かけ上平板状になり、トナー進入角とトナー放
出角が大きくなり、規制ニップが狭くなってしまう。第
二に、環境変化によって縦弾性係数が変化すると、柔ら
かい上にひずみ応力の変化が大きくなって、中空パイプ
体の回転によって、規制部材圧接部位近傍での中空パイ
プ体のばたつきによってトナー進入角とトナー放出角の
変動が大きく、トナー搬送量と帯電量が変動してしま
い、画像にむらが生じてしまう。

【００２０】また、Ｅ×ｔ³が６．０より大きいと、ひ
ずみ応力が大きくなりすぎ、変形しにくくなることで、
割れ、しわが生じやすくなる。また、規制部材圧接部位
で中空パイプ体を介して規制部材が内部円筒体と接する
ためには、大きな規制圧が必要で回転トルクが上昇して
しまうか、もしくは中空パイプ体内径と内部円筒体外径
の差を厳密に管理する必要がある。さらに、環境によっ
て、縦弾性係数が変化しても、中空パイプ体の変形量が
小さくなり、トナー進入角とトナー放出角が変化しにく
く、中空パイプ体によるトナー量補正の効果が低減して
しまう。

【００２１】よって、中空パイプ体の材質と厚みのパラ
メータＥ×ｔ³を、１．５×１０^ー2≦Ｅ×ｔ³≦６．０と
することにより、環境によらず中空パイプ体上に搬送さ
れるトナー量を一定にすることができる。

【００２２】

【実施例】図１は、本発明の具体的態様における現像装
置の一実施例の断面概観図である。潜像担持体１は、導
電性の支持部の上に有機または無機の光導電性材料から
なる感光層を形成したものである。この感光層に対して
コロナ帯電器や帯電ローラ等の帯電器（図示せず）を用
いて帯電を行った後に、レーザーやＬＥＤ等の光源から
出た光を結像光学系（図示せず）を通して感光層に画像
に応じて選択的に光照射して、電位コントラストを得て
所望の静電潜像パターンを形成する。

【００２３】現像装置は、潜像担持体１の潜像にトナー
を供給し、現像するものである。トナーを搬送するトナ
ー担持体１０は、シャフト１４と、中空パイプ体１１
と、内部円筒体１３と、両端部でシャフト１４に嵌合さ
れた弾性支持部材１２（図示せず）と構成され、潜像担
持体１に対向し、中空パイプ体１１で接触して配設され
ている。規制部材２０は、トナー担持体１０を押圧し
て、トナーを所定の極性に帯電させると共にトナー層を
薄層化し、トナー担持体１０上にトナーを直接保持し、
搬送するものである。トナー搬送部材３０は、トナー担
持体１０上のトナー層を剥離または均一化し、トナーを
供給するものであって、金属や導電性樹脂で形成される
シャフトの外周に弾性部材または発泡部材を形成したも
のである。押圧部材３２は、金属の薄板、導電性樹脂の
フィルム、ゴム部材の薄板等で構成され、トナー搬送部
材３０と接し、第一トナー貯蔵容器７０内のトナーを摩
擦帯電させながら、トナー搬送部材３０上に搬送する。
かきとり部材３７は、金属の薄板、導電性樹脂のフィル
ム、ゴム部材の薄板等で構成され、トナー搬送部材３０
回転方向の押圧部材３２より下流側に配設され、先端を
トナー搬送部材３０と接し、トナー搬送部材３０上の帯
電したトナーをかき落とし、第二トナー貯蔵容器７１に
蓄積する。このような配置を行うことによって、トナー
担持体１０には、摩擦帯電したトナーが効率よく搬送す
ることができる。圧力解放手段４０は、トナー搬送部材
３０で搬送される帯電トナー量が、現像に使用されるト
ナー量より多く、第二トナー貯蔵容器７１に蓄積した過
剰の帯電トナーの圧粉状態を防止するもので、一定圧力
以上になると弁が開き、第二トナー貯蔵容器７１中の過
剰量のトナーを第一トナー貯蔵容器７０へもどすもので
ある。シール部材６０は、金属の薄板、導電性樹脂のフ
ィルム、ゴム部材の薄板等で構成され、現像部位でトナ
ー担持体１０表面に残留している現像残りトナーを回収
すると共に、第二トナー貯蔵容器７１内のトナーが現像
部位に飛散するのを防止する。トナー担持体１０は、潜
像担持体１に所定の圧力で接している。この接触部分ま
たはその近傍で、潜像担持体１の電位コントラストに加
えて、潜像担持体１とトナー担持体１０との間に印加さ
れる現像バイアス印加手段１５により電界が形成され、
その電界に応じて帯電したトナーが潜像担持体１へ移行
し、静電潜像が顕像化される。さらに、コロナ転写器や
転写ローラ等の転写器（図示せず）を用いて記録紙上に
トナーによる像を転写し、熱や圧力を用いてトナーを記
録紙に定着する。

【００２４】図１中では、トナーを所定量トナー担持体
１０に搬送するために、トナー搬送部材３０シャフト
部、押圧部材３２、かきとり部材３７のそれぞれに、所
定のバイアス印加手段を設けた構成にしてもかまわな
い。また、シール部材６０に、トナー担持体１０上の現
像残りトナーを効果的に回収するために、所定のバイア
ス印加手段を設けた構成にしてもかまわない。

【００２５】（実験例１）以下、図１の現像装置のトナ
ー担持体１０の構成について説明する。図２は、本実験
例で用いたトナー担持体１０の断面図であり、図３は、
図２のＸ−Ｘ面で見たトナー担持体１０の側断面図であ
る。トナー担持体１０は、電気的にバイアスできるよう
に金属や導電性樹脂で形成されるシャフト１４と、中空
パイプ体１１が両端部でシャフト１４に嵌合された弾性
支持部材１２を介して構成され、さらに、中空パイプ体
１１の内部に、中空パイプ体１１の内径より小さい外径
を有する内部円筒体１３で構成されている。

【００２６】中空パイプ体１１は、シームレスの導電性
のナイロン製の中空円柱状に構成され、厚みは弾性を示
すように、５０〜１００μｍである。ナイロン以外に
も、適切な弾性を有すれば、トナーの帯電列と離れた導
電性樹脂、ゴム材料またはニッケル等の金属を用いても
構わない。中空パイプ体１１表面は、トナー帯電による
静電付着力に加えて機械的搬送力が得られるように適切
な粗さを有する。望ましくは、表面の粗さＲｍａｘがト
ナーの平均粒径以下が望ましい。現像装置１００の大き
さ、第二トナー貯蔵容器７１の容量の関係から、外径は
１０〜２５ｍｍが好ましいが、本実験例では１５ｍｍと
した。また、中空パイプ体１１の縦弾性係数Ｅ（ｋｇ／
ｍｍ²）、厚さｔ（ｍｍ）によるパラメータＥ×ｔ³を、
本実験例では１．０になるように設定した。

【００２７】弾性支持部材１２は、機械的に堅牢なウレ
タンゴムまたはＥＰＤＭゴムを用い、ＡＳＫＥＲ−Ｃ硬
度で３〜２５度の硬さが適切である。先に述べた硬さを
実現できれば、ゴム等の弾性体のみならず、独立気泡、
連続気泡、または両者を混在した発泡部材を用いても構
わない。弾性支持部材１２は、規制部材２０、潜像担持
体１、およびシール部材６０が中空パイプ体１１が接す
るとき、中空パイプ体１１と共に変形する。さらに、中
空パイプ体１１を両端部で支持し、圧接の無い状態で内
部円筒体１３と空隙を有すると共にシャフト１４の回転
にともなって、中空パイプ体１１に回転を円滑に伝達す
る必要があるため、中空パイプ体１１の変形に対して
は、その変形を妨げないように柔らかく、回転の円滑な
伝達に対して、ある程度の硬度が必要である。本実験例
では、ウレタンの連続発泡部材で、ＡＳＫＥＲ−Ｃ硬度
で２０度のものを用いた。弾性支持部材１２とシャフト
１４、弾性支持部材１２と中空パイプ体１１は、それぞ
れウレタン系、エポキシ系の常温硬化型接着剤、粘着タ
イプの接着剤等で接着されている。弾性支持部材１２と
シャフト１４、または中空パイプ体１１の接着性を上げ
るために、弾性支持部材１２のシャフト１４と中空パイ
プ体１１に接する面は、接着面積を確保するという観点
で、シャフト１４と中空パイプ体１１の接着面を粗す等
の処理をしたほうが好ましい。弾性支持部材１２に発泡
部材を用いるときは、接着剤が発泡部材内部に浸透して
いくことを防止するという観点から、弾性支持部材１２
表面に弾性体のスキン層を設ける等の処理をするのが好
ましい。

【００２８】内部円筒体１３は、ＡＳＫＥＲ−Ｃ硬度で
３０度以上でかつ中空パイプ体１１の硬度より小さい硬
度であれば、エチレン、スチレンなどの樹脂や天然ゴ
ム、ＳＢＲ、ＮＢＲ、シリコンゴム、ウレタンゴム、Ｅ
ＰＤＭゴム等の弾性体で構成できる。本実験例では、弾
性を示すウレタンゴムローラを用いた。外径は中空パイ
プ体１１の内径より小さく、中空パイプ体１１との間に
空隙を有し、その空隙ギャップは、本実験例では１ｍｍ
とした。

【００２９】トナー担持体１０の導電シャフト１４は、
電気的にバイアスできるように金属や導電性樹脂で形成
され、所定の電位を印加、保持するように現像バイアス
印加手段１５が接続されている。その場合、図２からも
明らかであるように、中空パイプ体１１は、弾性支持部
材１２を介してシャフト１４と接しているため、現像部
位で中空パイプ体１１表面に電位を印加するには弾性支
持部材１２が導電性を有する必要があり、弾性支持部材
１２に導電性を付与するために、導電剤としてカーボ
ン、有機または無機のイオン導電剤を含浸あるいは分散
形成したものが用いられ、トナー担持体１０全体の電気
抵抗が１０⁷Ω以下になるように、導電剤の量を調節す
る。また、弾性支持部材１２とシャフト１４、弾性支持
部材１２と中空パイプ体１１の接着剤についても導電性
が必要になる。本実験例では、二液タイプ常温硬化型ウ
レタン系接着剤を用い、導電剤としてカーボンを分散さ
せたものを接着剤の硬化剤に添加して用いた。現像バイ
アス印加手段１５は、現像部位で中空パイプ体１１表面
に所定の電位を印加、保持できれば、導電性シャフトに
限らず中空パイプ体１１に直接印加する構成でも構わな
い。このような、構成にする場合、弾性支持部材１２、
シャフト１４の材質と弾性支持部材１２とシャフト１
４、中空パイプ体１１のそれぞれの接着剤は、導電剤を
添加する必要がないので、より幅広い材料を選定するこ
とが可能である。

【００３０】規制部材２０は、ステンレス製の肉厚０．
１ｍｍの板バネ材の先端をＬ字形に折曲げて、トナー担
持体１０に圧接した。規制部材２０は、トナーの帯電性
を均一にできれば、ステンレス鋼、りん青銅等の導電性
材料、シリコン、ウレタン等の樹脂、または前記樹脂に
カーボン等の導電性粉末を混ぜた導電性弾性材料で、板
厚０．０５〜３ｍｍの板バネ状に形成されていても良
い。

【００３１】トナーは磁性トナーでも非磁性トナーでも
よく、レジン系、ワックス系のいずれのトナーも使用可
能であり、現像剤の構成は一成分に限定されない。画像
の解像度の関係から平均粒径は３〜２０μｍの範囲が好
ましい。本実験例では、トナー７は、非磁性一成分トナ
ーで摩擦帯電によって負に帯電するものを用いた。平均
粒径は１０μｍである。本実験例では、負帯電性トナー
を用いる例であるが、正帯電性トナーを用いても構わな
い。

【００３２】本実験例の構成について説明する。中空パ
イプ体１１は規制部材２０と潜像担持体１およびシール
部材６０とそれぞれ接してる。

【００３３】潜像担持体１と接する部分は、中空パイプ
体１１と両端部の弾性支持部材１２が変形し、内部円筒
体１３と接しないように、トナー担持体１０と潜像担持
体１間の距離を調節した。潜像担持体１は、中空パイプ
体１１より長く、両端部の弾性支持部材１２をも含めて
接触しており、このような構成をとることで、現像部位
で、適切な圧力と幅広い現像ニップをとることができる
ので、むらを生じることなく均一な現像ができる。さら
に、トナー担持体１０および潜像担持体１の回転トルク
を低減することができる。

【００３４】シール部材６０と接する部分は、現像部位
と同様に中空パイプ体１１は内部円筒体１３と接しない
構成で、トナー担持体１０の回転トルクを低減し、さら
に、シール部材６０と接する部分は、適切な圧力、幅広
いニップを充分に確保できるので、現像残りトナーを効
率よくかきとり、回収すると共に、第二トナー貯蔵容器
７１内のトナーが現像部位に漏れて飛散するのを防止す
る。

【００３５】規制部材２０と接する部分は、中空パイプ
体１１は、両端部の弾性支持部材１２と共に大きく変形
し内部円筒体１３と接し、規制部材圧接部位前後は、内
部円筒体１３と離間し、空隙を有している。空隙の大き
さは、本実験例では１ｍｍとしたが、中空パイプ体１１
の外径が１０〜２５ｍｍでは、０．３〜５ｍｍが適切で
あり、外径が大きいほど空隙は大きく取った方がよい。
例えば、外径が小さいときは、中空パイプ体１１のひず
み応力が大きく、規制部材圧接部位で、トルク低減とい
う観点から空隙を小さくし、中空パイプ体１１が内部円
筒体１３と接しやすい構成にするが、潜像担持体１とシ
ール部材６０に接するときは、中空パイプ体１１が内部
円筒体１３に接しないような構成にするには、適度の空
隙を有することが必要である。

【００３６】内部円筒体１３は弾性体を用いることで、
中空パイプ体１１が、樹脂あるいは金属のフィルム等の
厚み方向に変形しにくいもので構成されている場合で
も、規制部材圧接部位でのニップを充分に大きくするこ
とができる。また、規制部材２０と弾性的に圧接するの
で、一ヶ所に力が集中することなく、ニップ幅に均等に
力が分散されるため、軸方向における規制圧を安定化す
ることができる。

【００３７】さらに、内部円筒体１３の硬度を中空パイ
プ体１１の硬度より小さくすることで、中空パイプ体１
１に規制部材２０が圧接するとき、中空パイプ体１１が
厚み方向に変形をしても、内部円筒体１３の変形がより
大きくなることによって、中空パイプ体１１の過度の変
形を防止することができ、以下の効果を得た。

【００３８】１）中空パイプ体１１の回転によって生じ
る規制部材圧接部位における伸び、回転送りむらを低減
でき、また、中空パイプ体１１の変形疲労、ちぎれ等を
防止でき、印字寿命を延ばすことができた。

【００３９】２）規制部材圧接部位の回転トルクを抑
え、中空パイプ体１１の円滑な回転ができることから、
規制部材圧接部位近傍で中空パイプ体１１のばたつきは
生じず、規制部材圧接部位近傍でのトナー進入角とトナ
ー放出角を安定にでき、環境にかかわらずトナー搬送量
を一定にでき、安定した画像を得ることができた。

【００４０】以上述べた構成から、トナー担持体１０の
規制部材圧接部位のみで、規制部材２０が中空パイプ体
１１を介して内部円筒体１３と接することで、規制前後
部では、中空パイプ体１１と内部円筒体１３との間に空
隙が生じるので、環境によらず規制部材２０への進入す
るトナー量を安定化し、規制ニップを一定にすること
で、一定濃度の安定した画像を得られた。

【００４１】環境によるトナー搬送量のばらつきを抑え
る作用をより効果的に行うために、中空パイプ体１１の
変形の形態とひずみ応力が重要になる。中空のパイプ体
のひずみ応力は、縦弾性係数Ｅ（ｋｇ／ｍｍ²）とパイ
プの肉厚ｔ（ｍｍ）で決まり、パラメータＥ×ｔ³に比
例する。Ｅ×ｔ³は、１．５×１０^ー2≦Ｅ×ｔ³≦６．０
の範囲であることが望ましい。

【００４２】Ｅ×ｔ³が１．５×１０^-2より小さいと
き、ひずみ応力が小さくなり過ぎ、規制部材２０の圧接
によって、規制部材前後部分で見かけ上平板状になり、
トナー進入角とトナー放出角が大きくなり、規制ニップ
が狭くなってしまう。第二に、環境変化によって縦弾性
係数が変化すると、柔らかい上にひずみ応力の変化が大
きくなって、中空パイプ体１１の回転によって、規制部
材圧接部位近傍での中空パイプ体１１のばたつきによっ
てトナー進入角とトナー放出角の変動が大きく、トナー
搬送量と帯電量が変動してしまい、画像にむらが生じて
しまった。

【００４３】Ｅ×ｔ³が６．０より大きいと、ひずみ応
力が大きくなりすぎ、変形しにくくなることで、割れ、
しわが生じやすく、印字寿命が半減してしまった。ま
た、規制部材圧接部位で中空パイプ体１１を介して規制
部材２０が内部円筒体１３と接するためには、大きな規
制圧が必要で回転トルクが大きく上昇してしまった。一
方、回転トルク上昇を回避するためには、中空パイプ体
１１内径と内部円筒体１３外径の差を厳密に管理する必
要があり、製造コストがかかってしまう。また、環境に
よって縦弾性係数が変化しても、中空パイプ体１１の変
形量が小さく、中空パイプ体１１によるトナー量補正の
効果が低減してしまい、１０℃１５％Ｒｈ環境下と３５
℃６５％環境下での中空パイプ体１１表面に搬送される
トナー量は、０．１（ｍｇ／ｃｍ²）以上の差が生じて
しまった。

【００４４】よって、中空パイプ体１１の材質と厚みの
パラメータＥ×ｔ³を、１．５×１０^ー2≦Ｅ×ｔ³≦６．
０とすることにより、環境によらず中空パイプ体１１上
に搬送されるトナー量を一定にすることができた。

【００４５】図６は、本発明のトナー担持体１０の別の
構成例である。本構成例では、シャフト１４を内部円筒
体１３に貫通させず、内部円筒体１３の両端部に部分的
に通している。このような構成にすれば、金属シャフト
を用いても、トナー担持体１０の重量を軽くすることが
でき、現像装置１００を軽くすることができ、カラー印
字を行うとき、４つの現像装置１００を用いても装置の
重量を抑えることができた。また、回転トルクの低減が
実現できた。また、内部に貫通穴を設ける必要がなく、
両端部に位置合わせ用のガイド穴を設けるだけでなので
製作が容易である。

【００４６】図７は、さらに別の構成例である。本構成
例では、内部円筒体１３の両端部外周に弾性支持部材１
２を嵌合、接着し、弾性支持部材１２の外周に中空パイ
プ体１１を接着構成する。このような構成にすること
で、長期印字を行ったとき、両端部の弾性支持部材１２
とシャフト１４の接着のはくりとシャフト１４近傍の弾
性支持部材１２の破断をより効果的に防止することがで
きる。

【００４７】本実験例の動作について説明する。図１中
の矢印は、各部材の回転方向を示し、潜像担持体１とト
ナー担持体１０との周速比は、解像度が得られ、かつ充
分な画像濃度が得られるという観点から、１：１〜１：
５が望ましい。このとき、中空パイプ体１１が、両端部
で弾性支持部材１２を設けることによって内部円筒体１
３と空隙を有する構成によって、押圧手段を設けること
なく、適正な規制圧を一定に確保できるので、トナー担
持体１０の回転トルクを低減でき、トナー担持体１０に
弾性ゴムローラを用いたときと比較して、回転トルクは
約４０％低減できた。トナー搬送部材３０は、トナー担
持体１０表面と同方向に回転することで、第一トナー貯
蔵容器７０の新しいトナーがトナー搬送部材３０と押圧
部材３２の間で摩擦帯電されると共に所定量がトナー搬
送部材３０上に搬送される。トナー搬送部材３０は、充
分量の摩擦帯電を行うということと、充分量のトナー量
を第二トナー貯蔵容器７１へ搬送するという観点から、
トナー担持体１０の周速比が１：１〜１：１０が望まし
い。トナー搬送部材３０上の摩擦帯電した一定量のトナ
ーは、かきとり部材３７によって、かき落とされ、トナ
ー担持体１０の規制部材２０へと移動し、規制部材２０
によって、薄層化と均一で充分量の帯電が行われる。第
二トナー貯蔵容器７１内の過剰量の帯電トナーは、圧力
解放手段４０によって、第一トナー貯蔵容器７０に戻さ
れる。印字は、現像バイアス印加手段１５を調整し、ト
ナー担持体１０の電位を変えることによって行った。現
像バイアス印加手段１５の電位は、現像時に所望の画像
濃度、解像度を得るために、潜像電位コントラストとの
関係で決まってくる。本実験例の構成では、トナー担持
体１０の電位Ｖｂは−３５０Ｖと設定した。

【００４８】（実験例２）図８は、実験例１の規制部材
２０と加圧手段２３の構成を変え、図２のトナー担持体
１０を用いた構成である。規制部材２０に、ブロック状
の樹脂に導電性粉末を混ぜた導電性弾性材料をつけ、加
圧手段２３としててこ方式を用いて、バネやゴム等の弾
性体を用いた構成を示す。この構成は、加圧手段２３と
支点が離れていることで、規制圧力を一定に保持しやす
い。さらに加圧手段２３の変動等に対して、規制部材圧
接部位での規制圧力の変動を小さくできる。規制部材２
０先端のブロック状部材として、金属、樹脂、または弾
性材料の基材に厚み０．１〜３ｍｍのカーボン等の導電
性粉末を混ぜた導電性弾性板をコートして構成しても構
わない。

【００４９】本実験例の規制部材２０の他に、円筒状等
の規制部材２０を用い、トナーの薄層化状態や帯電量に
よって最適な画像が得られるように、回転方向や回転数
を規定する構成にしても構わない。

【００５０】（実験例３）図９は、また別の実施例であ
り、図２のトナー担持体１０を用いた構成である。トナ
ー搬送部材３０は、中空パイプ体１１と適切な圧力で接
し、中空パイプ体１１上のトナー層を剥離または均一化
し、トナーを供給する。トナー搬送部材３５は、中空パ
イプ体１１の変形により中空パイプ体１１に対して所定
の接触深さを持つように配置され、中空パイプ体１１と
回転方向が同一になるように回転する。この様な配置及
び駆動を行うことによって、現像後に生じる中空パイプ
体１１上の現像に寄与しない残留トナー層の凹凸を機械
的に除去し、さらに、トナー貯蔵容器から送られてくる
トナーを新たに中空パイプ体１１に供給することができ
る。環境の変動において、中空パイプ体１１へのトナー
搬送量を安定にすることができ、画像濃度むらは、１０
℃１５％から３５℃６５％Ｒｈの環境を通じて生じなか
った。

【００５１】以上、実験例１から３においては、トナー
担持体１０に従来の弾性ローラを用いたときと比較し
て、回転トルクが約半分になり、画像にジッタ、送りむ
らが大きく低減できた。さらに、長期印字を行った場
合、現像部位、トナー搬送部材圧接部位での圧接ニップ
が大きくとれ、強い圧力で圧接する必要がないので、ト
ナー劣化の進行を遅らせることができ、トナーの規制部
材２０等への固着が起こらず、印字寿命を延ばすことが
できた。

【００５２】以上、実施例を述べたが、本発明は以上の
実施例のみならず、広く電子写真等の現像装置に応用で
き、特にプリンターや複写機やファクシミリに応用すれ
ば有効である。

【００５３】

【発明の効果】本発明によれば請求項１記載の発明にお
いては、規制部材が中空パイプ体を介して内部円筒体と
接する構成を有することによって、適正な規制圧力を一
定にできることによって、中空パイプ体の材質や厚みの
ばらつきの影響を受けることなく、トナーの充分な帯電
量を確保できる。また、トナー担持体の軸方向の規制圧
を均一にでき、トナーの帯電量が均一になると共に、規
制部材と中空パイプ体の変形がそれぞれ抑えられ、送り
むら、ジッタが生じない。

【００５４】また、規制部材圧接部位のみで、規制部材
が中空パイプ体を介して内部円筒体と接することから、
規制前後部で中空パイプ体と内部円筒体の間に空隙が生
じることで、環境の変化によって、トナー帯電量が変わ
ることによる中空パイプ体上に搬送されるトナー量の変
動は、中空パイプ体の弾性が変化し、トナー規制状態が
変わることによって、複雑な機構を設けることなく容易
に抑えることができ、環境によらず一定した画像を得る
ことができる。

【００５５】請求項２記載の発明においては、内部円筒
体を弾性にすることで、規制ニップを広く確保すること
ができ、さらに、一ヶ所に力が集中することなく軸方向
における規制圧を安定化することで、トナーの摩擦帯電
がより効果的に行われ、画像抜けがなく良好な画像を得
ることができた。内部円筒体の硬度を中空パイプ体の硬
度より小さくすることで、中空パイプ体の過度の変形を
防止し、中空パイプ体の長寿命化と、環境にかかわらず
トナーの帯電量と搬送量の安定化を図り、安定した画像
を得ることができる。

【００５６】請求項３記載の発明においては、中空パイ
プ体の縦弾性係数と厚みのパラメータＥ×ｔ³を規定す
ることによって、１）環境によらず、一定量のトナーを
中空パイプ体上に搬送することができた。２）複雑な構
成を用いることなく、画像の濃度むら等がなく安定した
画像を長期にわたって得ることができた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の現像装置の断面概観図である。

【図２】本発明の一実施例のトナー担持体の断面図であ
る。

【図３】図２のＸ−Ｘ線に沿うトナー担持体の側面断面
図である。

【図４】規制部材圧接部位近傍での作用を説明する図で
ある。

【図５】規制部材圧接部位近傍での別の環境下における
作用を説明する図である。

【図６】本発明の別の実施例のトナー担持体の断面図で
ある。

【図７】本発明のさらに別の実施例のトナー担持体の断
面図である。

【図８】本発明の別の実施例の現像装置の断面概観図で
ある。

【図９】本発明のさらに別の実施例の現像装置の断面概
観図である。

【符号の説明】

１ …潜像担持体 １０…トナー担持体 １１…中空パイプ体 １２…弾性支持部材 １３…内部円筒体 １４…シャフト １５…現像バイアス印加手段 ２０…規制部材 ２３…加圧手段 ３０…トナー搬送部材 ３２…押圧部材 ３７…かきとり部材 ４０…圧力解放手段 ６０…シール部材 ７０…第一トナー貯蔵容器 ７１…第二トナー貯蔵容器 １００…現像装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岡村 岳彦 長野県諏訪市大和３丁目３番５号 セイ コーエプソン株式会社内 (72)発明者 毛利 周平 長野県諏訪市大和３丁目３番５号 セイ コーエプソン株式会社内 (56)参考文献 特開 昭58−153971（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−247478（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−191542（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G03G 15/08

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】トナー担持体、前記トナー担持体上に薄層
   のトナー層を形成する規制部材とを有し、潜像担持体上
   の潜像を顕像化する現像装置において、前記トナー担持
   体が、中空パイプ体と、該中空パイプ体の内径より小さ
   い外径を有し、中空パイプ体内部に配設される内部円筒
   体と、軸に嵌合し前記中空パイプ体両端部を内側から支
   持する弾性支持部材で構成され、前記規制部材が、前記
   中空パイプ体を介して前記内部円筒体と接することを特
   徴とする現像装置。
2. 【請求項２】前記内部円筒体が弾性体で、その硬度が前
   記中空パイプ体の硬度より小さいことを特徴とする請求
   項１記載の現像装置。
3. 【請求項３】前記中空パイプ体の縦弾性係数Ｅ（ｋｇ／
   ｍｍ²）、厚さｔ（ｍｍ）が、１．５×１０^ー2≦Ｅ×ｔ³
   ≦６．０を満たすことを特徴とする請求項１および請求
   項２記載の現像装置。