JPH03171174A - 電子写真装置の現像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、複写機，光プリンタ等の電子写真装置の現
像装置に関する。

〔従来の技術〕

従来の複写機，光プリンタ等の電子写真装置の現像装置
としては，例えば特開昭−１４６０７７号公報に記載さ
れているように、装置本体の所定の位置に軸支されたト
ナー担持体となる固定側回転体と、その固定側回転体に
対して接近・離間可能に保持されるトナー層厚規制部材
となる浮動側回転体とを設け，それらをトナー層を挾ん
で接触回転させて固定側回転体の表面のトナー層の厚さ
を均一にするようにしたものがある。

また、同様にトナー担持体とトナー層厚規制部材を共に
回転円筒に形威し、そのトナー担持体を外圧に追従して
可撓する弾性ローラにすると共にトナー層厚規制部材を
硬質ローラとして、その硬質ローラの外周面にトナー掻
き落しブレードを摺接させ、そこに付着したトナーを掻
き落すようにしたもの（実開昭６３−３６４号公報参照
）もある。

〔発明が解決しようとする課題〕

このように、回転円筒としたトナー担持体に同様に回転
円筒であるトナー層厚規制部材を、その間に所定の隙間
を設けてトナー層を挾んで回転接触させてトナー層の厚
さを規制するようにした現像装置では、例えば上記実開
昭６３−３６４号公報に見られるようにトナー担持体側
を弾性体により、それ以外の現像装置でもトナー担持体
とトナー層厚規制部材のいずれか一方をゴム等の弾性体
によって形成している。

ところが、このようにトナー担持体とトナー層厚規制部
材のいずれか一方を弾性体で形成している場合には，そ
れが加重を受け続けると変形しやすいため、それが変形
したときにはその変形部分に対応してトナー担持体（現
像ローラ）に形或されるトナーの層厚が他の部分に比べ
て不均一になるため、画像を転写した後の転写紙に部分
的にスジ等の濃度ムラが発生しやすいという問題点があ
った。

また、このようにトナー担持体あるいはトナー層厚規制
部材を弾性体で形成した場合には、一般的にコスト面に
おいても高価になる。

この発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、
トナー担持体上のトナー層の厚さを均一にして、画像転
写後の転写紙にスジ等の濃度ムラが発生しないようにす
ると共に、コスト面においても安価に製作できるように
することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

この発明は上記の目的を達成するため、感光体の表面に
形成された静電潜像にトナーを供給するためのトナー担
持体と，そのトナー担持体にトナー層を挾んで接触しな
がら回転するトナー層厚規制部材とを備えた電子写真装
置の現像装置において、 上記トナー担持体とトナー層厚規制部材をそれぞれ高い
剛性を有する部材で円筒状に形戊すると共に回転可能に
保持し、そのトナー担持体及びトナー層厚規制部材の真
直度の許容値を共に使用するトナーの粒径以下にしたも
のである。

〔作　用〕

このように構或した電子写真装置の現像装置によれば、
トナー担持体とトナー層厚規制部材は共に高い剛性を有
する部材で円筒状に形或されているため、トナー層厚規
制部材をトナー担持体にトナー層を介して接触させるよ
うに加重しても，それは殆どたわまない。

そして、このトナー担持体とトナー層厚規制部材を共に
高い剛性を有する部材で形或した場合には、それらの真
直度が著しく悪かった場合には、それらは弾性体で形或
したときのように変形しないため、トナー担持体とトナ
ー層厚規制部材との間の軸線方向に沿う隙間が一定にな
らず、トナー層の厚さが不均一になりやすいが、この発
明による現像装置ではそのトナー担持体及びトナー層厚
規制部材の真直度の許容値を、共に使用するトナーの粒
径以下にしているので、そのトナー担持体とトナー層厚
規制部材との間のトナー層が形成される隙間が、転写後
の転写紙にスジ等の濃度ムラが発生しない隙間になる。

〔実施例〕

以下、この発明の実施例を図面に基づいて具体的に説明
する。

第１図はこの発明の要部となるトナー担持体及びトナー
層厚規制部材の真直度をトナーの粒径と比較して示す概
略図、第２図はこの発明による電子写真装置の現像装置
全体を感光体ドラムと共に示す全体構或図である。

この現像装置１は、第２図に示すように、感光体ドラム
２の表面に形成された静電潜像に非磁性１或分トナーＴ
（以下単にトナーＴと云う）を供給するためのトナー担
持体となる矢示Ａ方向に回転可能な現像ローラ３と、そ
の現像ローラ３にトナー層を挾んで接触しなから矢示Ｂ
方向に回転するトナー層厚規制部材となるトナー層厚規
制ローラ４とを備えている。

そして、その現像ローラ３を例えば黄銅で、またトナー
層厚規制ローラ４を例えばステンレスのそれぞれ高い剛
性を有する部材で中実円筒状に形或して、それを共に回
転可能に保持し、さらにその現像ローラ３及びトナー層
厚規制部ローラ４の第１図にそれぞれ示す真直度ａ，ｂ
の許容値を共に使用するトナーの粒径ｄ（例えば平均粒
径１２μｍ）以下にしている。

この現像装Ｗ１は、第２図に示すように現像剤であるト
ナーＴを収容するケース５と、感光体ドラム２に対向配
置されるトナーを担持する前述の現像ローラ３と、その
現像ローラ３上のトナーの層厚を均一な薄層に規制する
トナー層厚規制ローラ４と、現像ローラ３にトナーＴを
供給する供給ローラ６と、ケース５内のトナーＴを撹拌
するアジテータ７とを有している。

その現像ローラ３は、両端の各軸部３ａがケース５の前
後の各側板５ａにそれぞれ回転可能に支持されており、
隣接する感光体ドラム２にトナーＴを付着させて、その
表面に担持した静電潜像を可視像化する。

また，トナー層厚規制ローラ４は、両端の各軸部４ａが
ケース５の側板５ａによって現像ローラ３に対して接近
・離間可能にそれぞれ保持され、それが自重によって現
像ローラ３に現像時にはトナー層を挾んで接触する。

なお、このトナー層厚規制ローラ４は、その一方の軸部
４ａが図示しない駆動軸に公知のカップリングを使用し
たオルダム継手を介して連結されている。

すなわち、トナー層厚規制ローラ４の一方の軸部４ａに
形成した平行係合部４ｂを図示しないカップリングの平
行係合部４ｂに対応する凹溝に係合させると共に、その
カップリングの他方の端面に凹溝を係合時に平行係合部
４ｂと直交する方向に形成し、そこに図示しない駆動軸
に形威した平行係合部４ｂと同様な駐動側平行係合部を
係合させ、軸部４ａとその騨動軸の各軸線が一直線上に
位置しない場合であっても、トナー層厚規制ローラ４が
スムーズに回転駆動されるようにしている。

そして、第２図に示すように、その現像装置１全体が感
光体ドラム２に対して接離可能（左右方向に移動可能）
に形成されており，通常はそれがケース５の第２図で右
側面に装置固定部との間に介挿した加圧スプリング１１
によって，左方に押圧付勢されている。

なお、第２図で８は、トナー層厚規制ローラ４の外周面
に付着したトナーＴを掻き落すためのトナー掻き落しブ
レードであり、９はトナー剥離口−ラである。

この現像装置１による現像は、ケース５内のトナーＴが
、第２図の矢示Ｃ方向に回転する供給ローラ６から矢示
Ａ方向に回転する現像ローラ３へ供給され、そのトナー
Ｔがトナー層厚規制ローラ４によって層厚が規制されて
薄層化され、それが感光体ドラム２と現像ローラ３が対
向する領域に運ばれて感光体ドラム２上の静電潜像を可
視像化する。

次に，現像ローラとトナー層厚規制ローラを共に高い剛
性を有するローラに形或し、そのトナー層厚規制ローラ
側の真直度を段階的に変えていったときに転写紙に表わ
れる濃度ムラの変化について確認した実験結果について
説明する。

この実験における各部品の仕様及び試験条件は下記のと
おりである。

現像ローラ・・黄銅、直径２７ｍｍで長さ３３０ｍｍの
中実円筒、線速１３５ｍｍ／ｓｅｅ、真直度３μｍ以下 トナー層厚規制ローラ・・ステンレス、直径１６ｍｍで
長さ３３０ｍｍの中実円筒、線速２０ ｍ　ｍ　／　ｓｅｅ、自重５３０ｇ トナー供給ローラ・・ポリウレタンフォームトナー剥離
ローラ・・ポリウレタンフォーム感光体ドラム・・・・
・・有機感光体、線速９０ｍｍ／ｓｅｅトナー・・・・
・・非磁性１戊分トナー、平均粒径１２μｍその他・・
・・・・第２図のトナー掻き落しブレード８を付設、ト
ナー層厚規制・ローラの岨動はカップリングを使用した
オルダム継手を使用、トナー層厚規制ローラの現像ロー
ラへの圧接は自重による。

以上のように、この実験は現像ローラの真直度を３μｍ
以下の部品精度に仕上げて、トナー層厚規制ローラ側を
真直度の異なるものに順次交換していき、その都度画像
を転写した後の転写紙に表われる濃度ムラを測定するよ
うにしたものである。

その測定結果を，実用レベルを基準レニしてそれぞれ評
価したものが次表である。

すなわち、トナー層厚規制ローラの真直度が３μｍ以下
であると濃度ムラは全く発生しないが、それをＪ−Ｏｐ
ｍ程度にすると若干の濃度ムラが見られるようになるが
、ほとんど実用上問題のないレベルのものである。

そして、真直度が２０μｍ程度になると、その濃度ムラ
は約２２０ｍｍのピッチで発生して目立ち始め、さらに
それを３０μｍ程度までに精度を落すと濃度ムラはより
顕著に現れるようになる。

この実験結果より，画像転写後の転写紙に表われる濃度
ムラを理想的な状態にまで押えるようにするためには、
トナー層厚規制ローラの真直度を１０μｍ程度以下に押
えることが必要であるといえる。

そして、今回の実験は、現像ローラ側を真直度３μｍ以
下の高精度に仕上げて基準側とし、トナー層厚規制ロー
ラ側の真直度を変えることによって転写紙に表われる濃
度ムラを確認するようにしたが、現像ローラとトナー層
厚規制ローラは上記のように共に金属性で剛性の高いロ
ーラを使用しているので、それを逆にしてトナー層厚規
制ロ一ラ側を基準側にして，現像ローラ側の真直度を変
えるようにしても，同様の実験結果が得られるものと類
推される。

この実験結果のように、真直度が大きくなると濃度ムラ
がより顕著に表われるようになるのは、第１図に示す現
像ローラ３とトナー層厚規制ローラ４との間の隙間Ｓが
、軸線方向に沿って不均一になるためであると考えられ
る。

すなわち，現像ローラ３とトナー層厚規制ローラ４が共
にその真直度ａ，ｂが小さな値（高精度）に仕上げられ
ていて、その両ローラが剛体であつて実使用状態におい
てほとんどたわみが発生しないものと仮定すると、その
現像ローラ３とトナー層厚規制ローラ４の各軸線は互い
に平行するようにケース５の側板５．（第２図）に取付
けられているため、その両ローラ間のＩＩＡ間（トナー
層が形或される）Ｓはローラの軸線に沿って全域に亘り
略均一になる。

ところが、現像ローラ３とトナー層厚規制ローラ４の一
方あるいはその両者の真直度ａ，ｂが大きい場合には、
隙間Ｓがローラの軸線に沿う全域に亘って均一にならな
くなるため、その大きな隙間となった部分のトナー層が
厚くなり、その部分に対応する転写紙上にスジ等の濃度
ムラが発生するものと思える。

さらに説明を加えると、第３図（便宜上ローラ間を広く
、又トナー粒子Ｔｇｒを拡大図示している）に示すよう
に、現像ローラ３が仮りに真直度が殆ど零に近い高精度
に仕上げられていて，トナー層厚規制ローラ４の真直度
ｂが仮想線で示すようにｂ’＞ｄとなるトナーの粒径ｄ
よりも大きな真直度ｂ’（端部４ｃが細径）で製作され
ており，そのローラの中央部におけるローラ間の隙間Ｓ
にｎ個のトナーの粒子Ｔｇｒが仮りに説明の都合上１列
の整列状態で入り込んでいたとすると，その端部４ｃで
はトナー粒子Ｔｇｒがｎ個＋１個以上入り込むことがで
きることになる。

したがって、この場合にはそれだけトナー層がローラ端
部４ｃ付近において厚くなるため、この部分に対応する
転写紙上に濃度ムラが発生しやすくなる。

しかしながら、この実施例による現像装置１では、真直
度の許容値をトナーの粒径ｄ以下シこしているので，上
記の場合にトナー層厚規制ローラ４は第３図に実線で示
すように真直度ｂ　（ｂ≦ｄ）となり、ローラ端部４ｃ
における隙間Ｓにはローラ中央部と同様のｎ個のトナー
粒子ＴｇｒＬか入り込む余地がない（ｂ＝ｄの場合には
ｎ＋１もあり得る）ため，トナー層がローラの軸線に沿
う全域に亘り均一の厚さになる。

なお、第３図では説明の都合上現像ローラ３側の真直度
ａのバラツキを無視して、トナーＴの粒子Ｔｇｒが１列
に整列して隙間Ｓの間に並ぶものと便宜上仮定して説明
したが、実際には現像ローラ３側の真直度ａもバラつく
し、トナーの粒子Ｔｇｒもこのようにならず入り乱れて
配列されるものと思えるが、その場合においても真直度
の許容値をトナーの粒径ｄ以下にすることによって、ロ
ーラ間の隙間Ｓに入り込むトナーの粒子数がローラの軸
線方向に沿う全域に亘り実用上問題とならない数個の粒
子数の差の範囲で略均一に分布し、それに伴ってトナー
層の厚さが全域に亘って略均一になるという考え方は同
様に適用することができる。

以上の実験結果、すなわち現像ローラ３と｛〜ナー層厚
規制ローラ４のそれぞれ真直度を合計した３＋１０＝１
３μｍがｒ　Ｏ　Ｊの判定で，３＋２０＝２３μｍが「
△」の判定であり、３＋３０＝３３μｍが「Ｘ」の判定
という結果から、第１図に示す現像ローラ３とトナー層
厚規制ローラ４の実用面を考慮した真直度ａ，ｂの許容
値は、共に使用するトナーの粒径ｄ　（この実験では平
均粒径■２μｍ）以下、好ましくはその両ローラを重ね
合わせた真直度がトナーの粒径ｄ以下（理想的な許容値
）になるようにすれば、現像ローラ３上のトナー層の厚
さを軸線方向に沿う全域に亘って略均一な厚さにして、
濃度ムラの発生を防止することができる。

ところで、上記両ローラの真直度の許容値を共に使用す
るトナーの粒径以下にすることによりトナー層の厚さを
均一にできるのは、その日ーラが実使用状態において殆
どたわみを生じないことが前提になる。

すなわち、第１図に示す現像ローラ３とトナー層厚規制
ローラ４の各真直度ａ，ｂをトナーの粒径ｄ以下に仕上
げたとしても、そのいずれかのローラが実使用状態にお
いてたわんでしまった場合には、第３図に示す隙間Ｓを
軸線方向に沿う全ての位置において略均一に保つことが
できない。

そこで、このたわみによる影響を調人るために試みた実
験とその結果について，以下第４図及び第５図を参照し
て説明する。

この実験は、第４図に示すように、トナー層厚規制ロー
ラ４の両端の軸部４ａ，４ａをそれぞれ回転可能に支持
する各軸受１２，１２をコイルバネ１”），１３によっ
て現像ローラ３側にそれぞれ加圧して，トナー層厚規制
ローラ４を現像ローラ３に圧接させるようにし，その各
コイルバネ１３の各軸受１２に対する押圧力Ｆ．，Ｆ２
をそれぞれ５００ｇにしている。

この条件で、転写紙に画像を転写してその結果を確認し
たところ、第５図に示すトナー層厚規制口ーラ４の両側
の端部４ｃ付近に対応する部分の画像が中央部に比べて
薄くなった。

これは第５図に示すように、トナー層厚規制ローラ４の
両側の各端部４ｃが、それぞれコイルバネ１３の押圧力
によって図示のようにたわんで、そのたわみによってロ
ーラ間の隙間Ｓが中央部に比べてその端部４ｃの部分が
狭まって生じた現象であると考えられる。

すなわち、前述の実験結果から明らかなように、Ａ度ム
ラの発生の有無はローラ間の隙間Ｓの１０μｍといった
微小な変化によって左右されるものであるため、現像ロ
ーラ及びトナー層厚規制ローラのたわみの有無は、それ
に直接大きな影響を与える。

ところが、この実施例ではトナー層厚規制ローラ４を、
その自重（５３０ｇ）のみによって現像ローラ３に接触
させるようにしているので、第５図に示した場合のよう
にトナー層厚規制ローラ４の両端がたわむようなことが
なく、しかも自重を利用した場合にはそのトナー層厚規
制ローラ４によるトナー層の厚さを規制する加重点が作
用点と−ｅするため、より有効に現像ローラ３上のトナ
ー層を均一に規制することができる。

なお、第５図の場合のように，コイルバネ１３によって
トナー層厚規制ローラ４の両端の軸部４ａ，４ａを軸受
１２を介してそれぞれ加圧するようにして加重点と作用
点を異ならせても、トナー層厚規制ローラ４をその加重
に見合う剛性に予め材質及びローラ径を設定しておけば
、そのたわみは押えることができる。

そして、高い剛性を得るためには、弾性係数の高い金属
材料を使用することが有利であり、現像ローラやトナー
層厚規制ローラにおいて例えば絶縁性が必要であれば、
その金属材の表面に樹脂や酸化物等でｌｔＡｍ層を形成
するようにすればよい。

また、それらのローラの表面にトナーに電荷を付与する
部材をコーティングすることもできる。

なお、これら絶縁層やトナーに電荷を付与する部材をコ
ーティングした場合には、その各現像口−ラ及びトナー
層厚規制ローラの最外径部の真直度を、前記トナーの粒
径以下に規制することが必要である６ 〔発明の効果〕 以上説明したように，この発明によれば、トナー担持体
とトナー層厚規制部材を共に高い剛性を有する部材でそ
れぞれ形或して殆どたオ）まないようにすると共に、そ
れらの真直度をトナーの粒径以下にしたので、そのトナ
ー担持体とトナー層厚規制部材の間の隙間を、軸線方向
に沿う全域について略均一にすることができるため、そ
の隙間によって規制されるトナー層の厚さが略均一にな
り、転写後の転写紙に濃度ムラが発生しなくなる。

また、トナー担持体とトナー層厚規制部材の何れにも比
較的高価なゴム等の弾性体を使用しないので、その分コ
ストダウンできる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の要部となるトナー担持体及びトナー
層厚規制部材の真直度をトナーの粒径と比較して示す概
略図、 第２図はこの発明による電子写真装置の現像装置全体を
感光体ドラムと共に示す全体構或図、第３図は真直度と
濃度ムラとの関係を説明するための説明図、 第４図は実験を試みたトナー層厚規制ローラを両端の軸
部でそれぞれコイルバネにより加圧する加重方法を示す
概略図、 第５図は第４図の加重方法によって生じる不都合を説明
するための概略図である。 １・・・現像装置　　　　　　　　２・・・感光体ドラ
ム３・・・現像ローラ（トナー担持体） ４・・・トナー層厚規制ローラ ６・・・供給ローラ ９・・・トナー剥離ローラ Ｔ・・・トナー ５・・・ケース ７・・・アジテータ ａ，ｂ・・・真直度 第１ ダ ４ 第４図 第５図 ４

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　感光体の表面に形成された静電潜像にトナーを供給
   するためのトナー担持体と、そのトナー担持体にトナー
   層を挾んで接触しながら回転するトナー層厚規制部材と
   を備えた電子写真装置の現像装置において、 前記トナー担持体とトナー層厚規制部材をそれぞれ高い
   剛性を有する部材で円筒状に形成すると共に回転可能に
   保持し、該トナー担持体及びトナー層厚規制部材の真直
   度の許容値を共に使用するトナーの粒径以下にしたこと
   を特徴とする電子写真装置の現像装置。