JP3935396B2 - 現像装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、プリンターやファクシミリや複写機等の電子写真方式による画像形成装置に用いられる現像装置に関し、さらに詳しくは、一成分非磁性トナーを規制する弾性の規制部材を有する現像装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
粉体のトナーを用いて画像を顕像化する現像装置では、一般に、トナー担持体上に薄層のトナー層を形成するために、トナー担持体に対して規制部材を弾性的に付勢して配設していた。このような弾性の規制部材としては、特開昭５４−４３０３８号公報に開示されるような腹当てによる規制部材や、特開昭６２−１７７７４号公報に開示されるようなコーナーエッジを当接させるような規制部材等、種々の規制部材が知られている。しかし、このような現像装置では、規制部材を簡略な構造とするため、片持ち梁構造の板バネを用いているが、規制部材の圧力が板厚及び自由長の３乗に各々比例するため、規制部材自身の寸法のバラツキや規制部材の取り付け精度によっては、規制部材の圧力は最小値に対して最大値が約２倍までバラツキを持ってしまう。このため、例えば、板厚により規制部材を選別したり、レーザー測長による精密な位置決めをしながら規制部材を高精度に固定する必要があるため、繁雑な作業が増え、コストアップになっていた。
【０００３】
一方、特開平３−２４９７８０号公報に開示される現像装置は、現像ローラ（トナー担持体）位置決め部、供給ローラ位置決め部、規制部材を現像ローラに移動可能に案内支持する支持部とが一体状に形成された位置決め部材により、各部材の位置決め精度の向上を図ったものであるが、規制部材を付勢する弾性体を別個に設けなければならず部品点数が増加し組立が繁雑になることと、規制部材とこの案内部とのガタにより規制部材の位置や規制部材の圧力が変動して画像濃度に変動をきたしていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明はかかる従来の問題点に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、一成分非磁性トナーを用いた現像装置において、小型化に適した簡略な構造の規制部材で、規制部材をトナー担持体に付勢する圧力のバラツキを低減し、かつ現像装置の取扱及び組立を容易にすることにある。
また、本発明の他の目的は、一定の画像濃度を保ち、カブリ（背景部へのトナー付着）の少ない画像を形成することにある。
さらに、本発明の他の目的は、トナー担持体を回動させるのに要するトルクが安定な現像装置を提供することにある。
さらにまた、本発明の他の目的は、トルクを安定させて装置の騒音を低減すると共にジッタ等の画像不良を防止することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
前述の課題を解決するために、請求項１の発明の現像装置は、一成分非磁性トナーを搬送するトナー担持体、前記トナー担持体に対して弾性的に付勢され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、及び前記トナー担持体に前記一成分非磁性トナーを供給するトナー供給部材が、それぞれケース内に配設された現像装置において、前記規制部材を固定する保持部材と、前記トナー担持体および前記トナー供給部材をこれらの相対位置を位置決めして回転自在に軸支する保持部材とを備え、前記規制部材を固定する保持部材は、その両側に側板部を有するコの字状に形成されてているとともに、前記側板部に前記凸部が設けられており、前記トナー担持体および前記トナー供給部材を軸支する保持部材が前記側板部に、前記凸部により前記規制部材を固定する保持部材に対して位置決めされて固定されることにより、前記トナー担持体、前記規制部材、前記両保持部材及び前記トナー供給部材が一体にされて現像ユニットが構成されており、前記現像ユニットが前記ケースに組み込まれることを特徴とする。
【０００７】
また、請求項２の発明の現像装置は、前記トナー担持体および前記トナー供給部材を軸支する保持部材を前記ケースに、潜像担持体に付勢するように設けていること特徴とする。
【０００８】
【作用】
本発明の上記の構成によれば、規制部材の取り付け精度が向上し規制部材の付勢圧力を一定にでき、取り付け精度が悪いものについても許容曲げ応力（曲げ強さ）を超えたものについては強制的に変形させて許容曲げ応力と略等しい曲げ応力を発生させて規制部材の圧力を一定値以下に保つことができる。このように規制部材の圧力及び位置を一定にすることにより、トナー担持体上のトナー搬送量を一定にすることができ、画像濃度を一定にすることができる。ところで、一般にカブリはトナー搬送量の増大に伴って悪くなるが、トナー搬送量を一定にできるため、カブリの少ない画像を形成することができる。また、規制部材による荷重を安定させてトルクの変動を小さくすることができる。
【０００９】
また、組立時に規制部材を永久変形させて、許容曲げ応力状態で使用することにより規制部材の圧力を永久変形する応力で一定にできる。
【００１０】
さらに、規制部材を樹脂またはゴムまたはエラストマーで形成することにより、トナーの帯電極性や必要な帯電量に応じて種種の材質の選択が可能なだけでなく、許容曲げ応力が小さいため規制部材による圧力を弱めに制御してトナーに与えるダメージを低減することができる。
【００１１】
さらに、規制部材を金属薄板で形成することにより、許容曲げ応力が大きいため規制部材による圧力を強めに制御できるだけでなく、規制部材に電荷が蓄積することなく安定してトナーを帯電することができる。
【００１２】
さらに、規制部材を固定する保持部材とトナー担持体およびトナー供給部材を軸支する保持部材とにより、トナー担持体を規制部材に対して位置決めすることにより、トナー担持体による規制部材の撓み量のバラツキを小さくして規制部材の圧力変動及びばらつきを低減できるため、トルク変動を低減し画像濃度を一定にすることができる。その場合、規制部材を固定する保持部材とトナー担持体およびトナー供給部材を軸支する保持部材との相対位置を、規制部材を固定する保持部材に設けた凸部で位置決めしているので、トナー担持体の規制部材に対する位置決め精度が向上する。
【００１３】
さらに、規制部材を固定する保持部材、トナー担持体およびトナー供給部材を軸支する保持部材、トナー担持体及び規制部材を一体に構成しユニット化することにより、各部材の位置決め精度を向上するだけでなく、容易な取扱及び組立ができる。
【００１４】
さらに、トナー供給部材を、トナー担持体およびトナー供給部材を軸支する保持部材でトナー担持体に対して位置決めすることにより、トナー供給部材とトナー担持体との相対位置精度を向上することができるため、トナー供給部材から規制部材に送られるトナーの量を一定にできるだけでなく、トナー供給部材によるトルクの変動を小さくすることができる。
【００１５】
さらに、一成分非磁性トナーを用いる現像装置において、規制部材を固定する保持部材、トナー担持体及びトナー供給部材を軸支する保持部材、トナー担持体、規制部材及びトナー供給部材を一体に構成しユニット化することにより、現像装置の主要構成部材の位置決め精度を向上して安定な画像濃度を維持できるだけでなく、容易な取扱及び組立ができる。
【００１６】
【実施例】
以下、図面を用いて本発明の実施例について説明する。
【００２２】
図１は、一成分磁性トナーを用いた本発明の現像装置の一実施例を示す断面概観図である。
【００２３】
図３において、現像部材一式を収容するケース３１には、その内部にトナー３２を搬送するトナー担持体２１が配設され、またこの一側には、トナー３２を薄層規制するとともに摩擦帯電する弾性の規制部材２５が保持部材２８を介して配設され、さらに他側には、現像後のトナー３２を回収し飛散を防止するシール部材２６が腹の面でトナー担持体２１と摺接し自由端が現像装置内部に向かうように配設され、さらに他側には、トナー３２をトナー担持体２１に供給するトナー供給部材２３がトナー担持体２１と摺接するように配設される。ケース３１の内部のトナー３２は、トナー供給部材２３により攪拌されつつ、トナー担持体２１上に擦りつけられて供給され、次に、規制部材２５によりトナー層が１〜２層に薄層化されると同時に、規制部材２５及びトナー担持体２１との間の摩擦帯電により所定の極性に帯電され、静電潜像と対向した部分でトナー３２が移行し潜像を顕像化する。現像が終了すると、現像されなかったトナーは、シール部材２６により再度トナー担持体２１に擦りつけられ、シール部材２６及びトナー担持体２１との間の摩擦帯電により所定の極性に再帯電される。以降これを繰り返して潜像を継続して現像する。
【００２４】
なお、図中符号２２は、トナー担持体２１を支持する金属シャフトであり、金属シャフト２２のまわりに導電性のゴムを固着させてさらに導電性の表層をコーティングしてトナー担持体２１を構成する。同様に、符号２４は、トナー供給部材２３を支持する金属シャフトであり、金属シャフト２４のまわりに導電性の発泡部材を固着させてトナー供給部材２３を構成する。また、図中矢印Ａは、トナー担持体２１の回転方向を示し、矢印Ｂは、トナー供給部材２３の回転方向を示すものである。さらに、図中符号２７は、現像バイアス電圧を印加する現像バイアス電源で、この現像バイアス電源２７は、−２００〜−４００Ｖの電圧をトナー担持体２１に印加してトナー３２による潜像の顕像化を促進するとともに、現像バイアス電源２７は、シール部材２６及びトナー供給部材２３及び規制部材２５にも接続されており、トナー３２とそれぞれの部材との間の摩擦帯電により発生した電荷が、それぞれの部材に蓄積することがない。
【００２５】
特に、規制部材２５の支持構造について図４を用いて説明する。図４（ａ）は、規制部材を現像装置に装着する前の状態を示す断面図であって、平板状の規制部材２５は保持部材２８にネジ等の締結手段により固設される。但し、規制部材２５は、保持部材２８を介さずに、直接、ケースに固定して部品点数を削減することも可能であるが、規制部材２５の位置決め精度は剛性の高い保持部材を介して固定する方が高い精度が得られる。図４（ｂ）は、規制部材を現像装置に装着した状態を示す断面図であって、保持部材２８を一端を固定され片持ち梁構造の弾性の規制部材２５の変形によって、規制部材２５は所定の圧力で図示しないトナー担持体に押圧される。図４（ｃ）は、一旦、現像装置に装着した規制部材を取り外した状態を示す断面図であって、許容曲げ応力を超えて変形を受けた規制部材２５は解放状態にしても永久変形を発生している。例えば、規制部材２５としてステンレス板を用いた場合、許容曲げ応力は約５００［Ｎ／ｍｍ²］であるが、板厚０．１［ｍｍ］、自由長１５［ｍｍ］とすると、図４（ｂ）の状態では、撓みが５［ｍｍ］で固定端側に最大曲げ応力が６７０［Ｎ／ｍｍ²］発生し、規制部材２５は許容曲げ応力まで応力を緩和するように永久変形を生じ図４（ｃ）の状態に変形する。このように規制部材２５を永久変形させて使用することにより、許容曲げ応力を上限として一定の規制圧力を得ることができる。尚、予め規制部材２５に永久変形を与えておいて許容曲げ応力以下の範囲で規制部材２５を使用することも可能である。
【００２６】
このように、規制部材２５を許容曲げ応力を超えて現像装置に装着することにより、規制部材２５の取り付け精度が悪いものについても、許容曲げ応力を超えたものについては、強制的に変形させて許容曲げ応力と略等しい曲げ応力を発生させて規制部材２５の圧力を一定値以下に保つことができる。従って、規制部材２５の圧力及び位置を一定にすることにより、トナー担持体上のトナー搬送量を一定にすることができ、画像濃度を一定にすることができる。一方、カブリについては、トナー搬送量を一定にし、かつ、トナーを薄層化して安定して所定の極性に帯電できるため、カブリの少ない画像を形成することができる。また、規制部材２５による圧力を安定させてトルクの変動を小さくすることができる。さらに、組立時に規制部材２５を永久変形させれば、許容曲げ応力以下の状態で規制部材２５を使用できるため、規制部材２５の圧力を永久変形する応力以下の範囲で一定にすることもできる。
【００２７】
ここで、規制部材２５は、非磁性のトナーを薄層化し所定の極性に帯電させるためには、１〜１０ｇ／ｍｍ、好ましくは４〜６ｇ／ｍｍの圧力でトナー担持体２３に摺接するように配設され、トナー３２を１〜２層程度に薄層化し均一に負帯電させるものである。この規制部材２５は、トナーを摩擦帯電しつつ薄層化して、均一な現像を行うことはもとより、未帯電のトナーや過剰量のトナーを現像部へ送り込むことがないため、画像濃度が一定でカブリの少ない画像を形成することができる。
【００２８】
上述の事項を含め、規制部材は、トナー担持体に追従して摺接させるための可撓性、電荷を蓄積させないための導電性、トナーを所定の極性に摩擦帯電させるための摩擦帯電列、トナーを固着させないための粘着性や表面粗さ、のそれぞれの特性を満足する材質で構成されることが望ましい。
【００２９】
例えば、トナーが負帯電性の場合には、規制部材は、ウレタン樹脂、シリコン樹脂、ポリエチレン樹脂等の板状の樹脂、或いはこれらの樹脂にカーボンブラック等の導電性微粉末を分散した板状の導電性樹脂、ステンレス、リン青銅等の金属薄板バネ、或いはこれらを組み合わせた多層の薄板バネを用いると、適度な可撓性及び導電性が得られ、かつ、トナーを負極性に摩擦帯電させることができる。
【００３０】
一方、トナーが正帯電性の場合には、規制部材は、ウレタン樹脂、フッ素樹脂等の板状の樹脂、或いはこれらの樹脂にカーボンブラック等の導電性微粉末を分散した板状の導電性樹脂、或いはこれらを組み合わせた多層の薄板バネを用いことができる。
【００３１】
また、規制部材の表面粗さＲｚ（ＪＩＳ十点平均表面粗さ）は、トナーが目詰まりを起こさないようにトナーの体積平均粒子径よりも小さくなるように構成され、ゴムのように粘着性の大きい基材を用いる場合には表面に低摩擦係数の物質をコーティングするとトナーを円滑に摺接させトルクを安定にすることができる。尚、トナーは、スチレンアクリル系樹脂やポリエステル系樹脂等を母材とした磁性または非磁性のトナーを用いることができる。
【００３２】
従って、これらの実施例によれば、規制部材を許容曲げ応力を超えて永久変形させて使用することにより、規制部材の押圧力を一定にすることができる。また、構成が簡略なため小型化にも適している。
【００３３】
次に、図３を用いて、規制部材をより高精度に位置決めし、小型で組立を容易にするために、保持部材、規制部材、トナー担持体、トナー供給部材を一体に構成した現像ユニットの構成について説明する。
【００３４】
図３に示されるように、トナー担持体５１、トナー供給部材５３、規制部材５５、保持部材５８を主要構成部品として現像ユニットを構成し、保持部材５８によりその他の部材が位置決めされる。
【００３５】
まず、保持部材５８は、両側にプレス曲げ加工された側板部５８ａを有し、コの字状に形成される。この側板部５８ａには、プレス半抜き加工された凸部とネジ穴部が複数設けられており、凸部で位置決めしネジ穴部で締結することにより、両側にローラー保持部材６０、６１が配設される。ローラー保持部材６０、６１は摺動性に優れたＰＯＭ等の樹脂で形成され、ローラー状のトナー担持体５１及び同様にローラー状のトナー供給部材５３を回転自在に軸支すると共に所定の位置に位置決めするように軸穴が形成される。一方、トナー担持体５１を図示しない感光体等の潜像担持体に付勢するために、ローラー保持部材６０、６１にはそれぞれ揺動支点６０ａ、６１ａが形成され、保持部材５８の両側に設けられたバネかけ部５８ｂに図示しない圧縮コイルバネが挿入される。
【００３６】
次に、規制部材５５は、保持部材５８に固定する部分に複数の位置決め穴と複数の締結穴が形成され、保持部材５８にプレス半抜き加工された凸部と係合して位置決めされ、保持部材５８とＬ字状にプレス曲げ加工した押さえ部材５７との間に規制部材５５を挟持してネジで締結される。また、規制部材５５は、先端をＬ字状にプレス曲げ加工してトナー担持体５１との当接部の直線性を高め、当接圧力を均一にしている。さらに、保持部材５８に規制部材５５を固定する部分は、高い平面性を必要とするため、押さえ部材５７と同様にＬ字状にプレス曲げ加工が施されている。ここで、規制部材５５の撓み量を、少なくとも所定のばらつき範囲内で取付精度が最も悪く状態では、許容曲げ応力を超えるように設定することにより、規制部材５５による圧力の上限を制限することができる。
【００３７】
さらに、トナー担持体５１は、前述のようにローラー保持部材６０、６１で両端を軸支されるため、規制部材５５との相対位置精度を確保することができ、規制部材５５を許容曲げ応力を上限として永久変形させることと相俟って、均一な規制圧力を確保することができる。また、トナー担持体５１の軸端には、駆動力を伝達するオルダム継手等の動力伝達部材５２が接続され、駆動力伝達による振動や回転むらを最小限に押さえている。
【００３８】
さらにまた、トナー供給部材５３も、ローラー保持部材６０、６１で両端を軸支され、トナー担持体５１との相対位置精度を確保することにより、トナー担持体５１へのトナー供給量を安定に保つことができる。トナー供給部材５３の軸端にも歯車等の動力伝達部材が配設され、トナー担持体と同一方向に回転させるためにアイドラー５６を介して、動力伝達部材５２から駆動力が伝達される。
【００３９】
尚、保持部材５８の側板部５８ａの両内面側には、サイドシール５９（一方側のみ図示）が配設され、図示しないケースに現像ユニットを組み込んでもトナーが外部へ漏れることを防止している。
【００４０】
このように、保持部材で規制部材及びトナー担持体を位置決めすることにより、規制部材の撓み量のバラツキを小さくして規制部材の圧力変動及びばらつきを低減できるため、トルク変動を低減し画像濃度を一定にすることができる。また、保持部材及びトナー担持体及び規制部材を一体に構成しユニット化することにより、各部材の位置決め精度を向上するだけでなく、容易な取扱及び組立ができる。
【００４１】
これに加えて、保持部材で供給部材を位置決めすることにより、供給部材とトナー担持体との相対位置精度を向上することができるため、供給部材から規制部材に送られるトナーの量を一定にできるだけでなく、供給部材によるトルクの変動を小さくすることができる。前述同様に、保持部材及びトナー担持体及び規制部材及び供給部材を一体に構成しユニット化することにより、現像装置の主要構成部材の位置決め精度を向上して安定な画像濃度を維持できるだけでなく、容易な取扱及び組立ができる。
【００４２】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、許容曲げ応力と略等しい曲げ応力を発生させて規制部材の圧力を一定値以下に保つことにより、トナー担持体上のトナー搬送量を一定にすることができ、画像濃度を一定にすると共にカブリの少ない画像を形成することができる。また、規制部材による荷重を安定させてトルクの変動を小さくできるため、濃度むらやジッタのない画像を形成することができる。さらに、各部材の位置決め精度を向上することができるため、安定な画像濃度を維持できるだけでなく、容易な取扱及び組立ができる。
【００４３】
また、組立時に規制部材を永久変形させて、許容曲げ応力状態で使用することにより規制部材の圧力を永久変形する応力で一定にでき、特段の加工や調整無しに、安定な規制部材の圧力を確保することができる。
【００４４】
さらに、規制部材を樹脂またはゴムまたはエラストマーで形成することにより、トナーの帯電極性や必要な帯電量に応じて種種の材質の選択が可能なだけでなく、許容曲げ応力が小さいため規制部材による圧力を弱めに制御してトナーに与えるダメージを低減することができ、耐久性に優れた現像装置を提供することができる。
【００４５】
さらにまた、規制部材を金属薄板で形成することにより、許容曲げ応力が大きいため規制部材による圧力を強めに制御できるだけでなく、規制部材に電荷が蓄積することなく安定してトナーを帯電することができ、安定なトナー帯電を維持してカブリ等の帯電不良に起因する画像欠陥を防止することができる。
【００４６】
さらに、規制部材を固定する保持部材とトナー担持体およびトナー供給部材を軸支する保持部材とにより、トナー担持体を規制部材に対して位置決めしているので、両保持部材でトナー担持体の規制部材に対する位置決め精度を向上することができるとともに、トナー担持体およびトナー供給部材を軸支する保持部材でトナー供給部材のトナー担持体に対する位置決め精度を向上することができる。その場合、規制部材を固定する保持部材とトナー担持体およびトナー供給部材を軸支する保持部材との相対位置を、規制部材を固定する保持部材に設けた凸部で位置決めしているので、トナー担持体の規制部材に対する位置決め精度が向上する。
【００４７】
これにより、規制部材の撓み量のバラツキを小さくして規制部材の圧力変動及びばらつきを低減できるため、トルク変動を低減し画像濃度を一定にすることができる。さらに、トナー供給部材とトナー担持体との相対位置精度を向上することができるため、トナー供給部材から規制部材に送られるトナーの量を一定にできるだけでなく、トナー供給部材によるトルクの変動を小さくすることができる。
【００４８】
また、規制部材を固定する保持部材、トナー担持体およびトナー供給部材を軸支する保持部材、トナー担持体及び規制部材を一体に構成しユニット化しているので、各部材の位置決め精度を向上するだけでなく、容易な取扱及び組立ができる。
【００４９】
このように、一成分非磁性トナーを用いる現像装置において、規制部材を固定する保持部材、トナー担持体及びトナー供給部材を軸支する保持部材、トナー担持体、規制部材及びトナー供給部材を一体に構成しユニット化することにより、現像装置の主要構成部材の位置決め精度を向上して安定な画像濃度を維持できるだけでなく、容易な取扱及び組立ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係る一成分磁性トナーを用いた本発明の現像装置の一実施例を示す断面概観図である。
【図２】 この実施例をなす現像装置における規制部材の変形状態を示す断面図である。
【図３】 保持部材により、トナー供給部材、規制部材およびトナー供給部材を一体に形成した現像ユニットの斜視図である。
【符号の説明】
３１…ケース、３２…トナー、２１,５１…トナー担持体、２５,５５…規制部材、２６…シール部材、２７…現像バイアス電源、２８,５８…保持部材、２３,３３,５３…トナー供給部材、６０,６１…ローラー保持部材

Claims (2)

1. 一成分非磁性トナーを搬送するトナー担持体、前記トナー担持体に対して弾性的に付勢され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、及び前記トナー担持体に前記一成分非磁性トナーを供給するトナー供給部材が、それぞれケース内に配設された現像装置において、
   前記規制部材を固定する保持部材と、前記トナー担持体および前記トナー供給部材をこれらの相対位置を位置決めして回転自在に軸支する保持部材とを備え、
   前記規制部材を固定する保持部材は、その両側に側板部を有するコの字状に形成されてているとともに、前記側板部に前記凸部が設けられており、
   前記トナー担持体および前記トナー供給部材を軸支する保持部材が前記側板部に、前記凸部により前記規制部材を固定する保持部材に対して位置決めされて固定されることにより、前記トナー担持体、前記規制部材、前記両保持部材及び前記トナー供給部材が一体にされて現像ユニットが構成されており、前記現像ユニットが前記ケースに組み込まれることを特徴とする現像装置。
2. 前記トナー担持体および前記トナー供給部材を軸支する保持部材を前記ケースに、潜像担持体に付勢するように設けていること特徴とする請求項１記載の現像装置。

Images