JPH0772813B2 - 現像装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、回転駆動されつつ、薄層化されたトナーを担
持して搬送するトナー担持体と、該トナー担持体を回転
自在に支持する支持部材とを有し、前記トナー担持体
を、その表面のトナー薄層を介して潜像担持体の表面に
圧接させて潜像担持体に形成された静電潜像を可視像化
する現像装置に関する。

従来技術 電子複写機、プリンタ、ファクシミリ等の作像装置に採
用される上記形式の現像装置は従来より周知である。こ
の形式の現像装置においてはトナー担持体と潜像担持体
をトナー薄層を介して互いに圧接させて所定の現像ニッ
プ幅を維持する必要がある。現像ニップ幅とは潜像担持
体の移動方向ないしは回転方向におけるトナー担持体と
潜像担持体の接触幅であり、このニップ幅が小さすぎる
と現像された可視像の濃度が薄くなり、逆に大きすぎて
も潜像担持体に付着したトナーがトナー担持体によって
擦り取られ、可視像に濃度むらができる恐れがある。

このため従来は、トナー担持体と潜像担持体の組付ない
しはその位置調整時に、これらを相対的に動かしながら
両者を圧接させ、所定の現像ニップ幅が得られたところ
で両者の相対位置を固定していた。ところがこの方法で
は適正なニップ幅が得られるようにトナー担持体と潜像
担持体を組付ける作業が容易でないだけでなく、トナー
担持体あるいは潜像担持体の表面に凹凸があったり、製
作上の誤差等によってこれらの形態が理想的な形からず
れていると、両者の当りが著しく不均一となり、適正な
現像ニップ幅が得られなくなる恐れがある。

そこでトナー担持体を支持する支持部材自体をばね等の
弾性手段によって潜像担持体の表面に向けて押圧し、ト
ナー担持体を潜像担持体に弾性的に圧接させる構成が提
案されている。ところが、この構成によっても、トナー
担持体や潜像担持体の表面の凹凸や偏心等によって、ト
ナー担持体と潜像担持体との間に隙間ができるなどし
て、両者の均一な圧接が大きく阻害され、現像ニップ幅
が著しく不均一となったり、この幅が周期的に変動した
りし、現像された可視像に濃度むらや白抜け現象が発生
する恐れがあった。

目的 本発明の目的は、簡単な構成によって上記従来の欠点を
除去した冒頭に記載した形式の現像装置を提供すること
にある。

構成 本発明は、上記目的を達成するため、支持部材を潜像担
持体の表面に対して接近又は離隔する方向に移動可能に
支持すると共に、トナー担持体を、その支持部材に対し
て、潜像担持体の表面側に接近又は離隔する方向に相対
移動可能に支持し、前記支持部材を潜像担持体の表面側
に弾性力で加圧してトナー担持体を潜像担持体の表面に
圧接させる第１の弾性手段と、前記トナー担持体とその
支持部材の間に配置され、当該トナー担持体を潜像担持
体の表面に対して弾性力で加圧する第２の弾性手段を設
けた構成を提案する。

実施例 以下、本発明の実施例を図面に従って説明し、併せて上
述した従来の欠点を図面に即してより具体的に明らかに
する。

第１図は本発明に係る現像装置の一例を示し、そのトナ
ー容器１内には、必要に応じて補助剤が外添された粉体
状のトナー（一成分系現像剤）２が収容されている。ト
ナー２は磁性トナーであっても非磁性トナーであっても
よい。トナー容器１内のトナー２は回転駆動されるアジ
テータ３によってトナー補給ローラ４の側に寄せられ、
該ローラ４の回転によって搬送されながら、反時計方向
に回転駆動される現像ローラ５として構成されたトナー
担持体に供給される。現像ローラ５は、後述するよう
に、その支持部材を構成するトナー容器１に回転自在に
支持されている。

補給ローラ４は、その外側層4aが発泡体、あるいはスポ
ンジ等の弾性体、たとえばブリジストンポリウレタンフ
ォーム（商品名；エバーライトTS）から成る。

現像ローラ５に供給されたトナーは現像ローラ５の表面
に接触して摩擦帯電され、現像ローラ５に圧接されたブ
レード状のトナー層厚規制部材６によって薄層化され
る。このときトナーは規制部材６と現像ローラ５との間
で摩擦作用を受け、さらに強く摩擦帯電される。

規制部材６を通ったトナーは薄い層をなして現像ローラ
５に担持されつつ搬送され、このトナー薄層2aはたとえ
ば時計方向に回転するドラム状の感光体７から成る潜像
担持体と現像ローラ５との間の現像領域に運ばれ、該ト
ナーが感光体７に形成された静電潜像に静電的に移行
し、潜像が可視像化される。感光体７に移行せずに現像
領域を通過したトナーは再びトナー容器１の側に搬送さ
れる。このように現像動作が行われるとき、現像ローラ
５と感光体７の表面はトナー薄層を介して互いに圧接
し、両者はその回転方向ないしは周方向に或る幅をもっ
て接触する。この幅が現像ニップ幅Ｗである。

上述のように、図示した現像装置は、回転駆動されつ
つ、薄層化されたトナーを担持して搬送する現像ローラ
５と、この現像ローラ５を回転自在に支持するトナー容
器１とを有し、現像ローラ５を、その表面のトナー薄層
を介して感光体７の表面に圧接させて感光体７に形成さ
れた静電潜像を可視像化するように構成されている。

ここで、上述した現像ニップ幅Ｗは、これが大きすぎて
も小さすぎても感光体７に形成される可視像の画質が低
下する。適正な現像ニップ幅が得られるようにするに
は、現像ローラ５と感光体７の少なくとも一方の少なく
とも表面部分が弾性を有していることが望ましく、本例
では現像ローラ５が導電性金属等から成るローラ軸5a
と、その外側のゴム等から成る弾性体層5bとから構成さ
れている。このように現像ローラ５の表面部分が弾性を
有し、感光体７の方はその表面も剛体から成る。感光体
７の少なくとも表面部分、又は感光体７と現像ローラ５
の両者の少なくとも表面部分が弾性を有しているように
構成してもよい。

トナー担持体を構成する現像ローラ５は、第２図および
第３図に示すようにトナー容器１の側壁1a,1bに回転自
在に支持され、この支持部材（本例ではトナー容器１）
はこれに突設されたフック部1dが作像装置の機枠に固定
された支持ピン８に掛合しており、これによりトナー容
器１の全体が矢印Ａ方向に揺動可能に支持される。この
ようにして、現像ローラ５の支持部材を構成するトナー
容器１は、感光体７の表面に対して接近又は離隔する方
向に移動可能に支持される。

またトナー容器１の背面1cと作像装置機枠等の固定部９
との間には圧縮コイルばね10,11から成る第１の弾性手
段が配設され、かかる第１の弾性手段の弾性力でトナー
容器１が感光体７の表面側に加圧され、現像ローラ５が
感光体７の表面に圧接される。

その際、従来提案されている現像装置においては、この
ような弾性手段だけでトナー容器を感光体へ向けて付勢
し、この弾性手段の弾性力だけで現像ローラを感光体の
弾性的に圧接させ、所定の現像ニップ幅を得るようにし
ていた。感光体と現像ローラの表面が理想的な形態、例
えば理想的な円柱形に形成されていれば、従来の提案に
係る構成だけで、現像ローラと感光体をその軸方向に亘
って確実に圧接させ、両者の間に隙間ができるような不
具合を阻止することができる。すなわち、弾性手段を構
成するばねのばね力を適宜調整することにより、常に適
正な現像ニップ幅を維持し、均一濃度の可視像を得るこ
とが可能である。

ところが、実際には現像ローラや感光体にはその製作時
の誤差等によってその表面形態が理想的な形からずれて
いるのが普通である。第４図（ａ）乃至（ｃ）および第
５図は現像ローラの表面形態のずれ状態を例示するもの
であり、第４図（ａ）に示す現像ローラ５は、その右端
部がローラ軸5a（正確にはその軸線Ｘ）に対して偏心し
ており、最大径ａと最小径ｂの差ａ−ｂだけ右側部がフ
レている。第４図（ｂ）の例では現像ローラ５の軸方向
両端部がａ−ｂフレている。第４図（ｃ）ではローラ５
の左右の端部が逆方向にａ−ｂだけフレている。第５図
に示す例では、現像ローラ５の表面形態自体が一点鎖線
で示す理想的な円柱状形態から最大ｃだけずれており、
これは円筒度のむらと呼ばれている。そのほか、現像ロ
ーラの表面に凹凸があるため、その長手方向全体に亘っ
てローラ径が一定しないこともあり、これは真直度のむ
らと呼ばれている。

このように現像ローラ５（または感光体）の表面形態に
ずれがあると、第１図乃至第３図に示したばね10,11だ
けでトナー容器を付勢し、現像ローラを感光体に圧接さ
せても、現像ローラ（または感光体）の半径方向に突出
した部分が互いに強く当たるため、両者の間に隙間がで
きるなどして、両者の均一な圧接が害される恐れがあ
る。またその圧接状態が現像ローラの回転に伴って変動
し、これに伴って現像ニップ幅も現像ローラ長手方向に
亘って著しく不均一となったり、周期的に変化したりす
る。このため現像された可視像の濃度が不均一となり、
白抜け現像が発生する恐れを免れない。

そこで本発明に係る現像装置においては、先ず、トナー
担持体が、その支持部材に対して、潜像担持体の表面側
に接近又は離隔する方向に相対移動可能に支持されてい
る。図示した例では現像ローラ５の軸方向の片側の端部
が、その支持部材を構成するトナー容器１に対して相対
移動可能に支持されている。すなわち、第２図および第
３図から明らかなように、現像ローラ５のローラ軸5aの
各端部には必要に応じてベアリング20,20aが取付けら
れ、この部分がトナー容器１に穿設された孔21,21aに嵌
合しているが、一方の孔21は第２図における水平方向に
長くなった長孔に形成され、ここに嵌合したローラ軸部
分が水平方向にわずかに移動できるように支持されてい
る。このようにして、現像ローラ５が、その支持部材で
あるトナー容器１に対して、感光体７の表面側に接近又
は離隔する方向に相対移動可能に支持されるのである。

また本発明に係る構成では、トナー担持体を潜像担持体
の表面に対して弾性力で加圧する第２の弾性手段が、ト
ナー担持体とその支持部材の間に配置されている。図示
した例では、第２図に示すように、現像ローラ５の支持
部材であるトナー容器１の一方の側壁1aに、ピン22を介
して加圧アーム23が回転可能に支持され、該アーム23の
一方の端部と容器側壁1aとには引張ばね24から成る加圧
部材の各端部が係止され、これにより加圧アーム23は第
２図における時計方向に回動習性を与えられ、その他方
の端部がベアリング20を介してローラ軸5aの端部に圧接
する。このため、現像ローラ５は、引張ばね24の弾性力
で感光体７の表面に対して加圧される。このように、本
例では引張ばね24と加圧アーム23が、トナー担持体とそ
の支持部材の間に配置された前述の第２の弾性手段を構
成している。

上述した構成によれば、現像ローラ５がトナー容器１に
対して相対移動可能であり、しかも引張ばね24と加圧ア
ーム23によって現像ローラ５が感光体７の表面に弾性的
に加圧されるので、回転する現像ローラ５や感光体７が
その理想的な形態から多少ずれた形を有していても、現
像ローラ５は、感光体７の表面に追従しながら回転す
る。このようにして、現像ローラ５を、その軸方向全体
に亘って従来よりも均一な圧力で感光体７に圧接させる
ことができ、現像ローラ５と感光体７との間に隙間がで
きる不具合を阻止できる。従来は、前述のように、現像
ローラ５とトナー容器１の全体を、第１図乃至第３図に
示したばね10,11だけで加圧し、現像ローラ５を感光体
７の表面に圧接させていたのであるが、この構成では、
現像ローラ５や感光体７の表面形態にずれがあると、現
像ローラ５を感光体表面に適確に追従させることができ
ず、両者間に隙間ができる恐れを生じ、両者を均一な圧
力で圧接させることが難しかったのである。これに対
し、図示した現像装置においては、現像装置の全体より
もはるかに軽量な現像ローラ５が、その現像ローラ５と
感光体７の表面形態のずれに応じて、トナー容器１に対
して相対運動しながら感光体７に圧接するので、この現
像ローラ５を、常に感光体７の表面に圧接させることが
でき、両者を従来よりも一層均一な圧力で圧接させるこ
とができるのである。

ここで、仮にトナー容器１を不動に固定し、このトナー
容器に対して上述のように現像ローラ５を相対移動可能
に支持し、引張ばね24と加圧アーム23によってこの現像
ローラ５を感光体７の表面に圧接させても、現像ローラ
５は現像装置全体よりも軽量であるから、上述したとこ
ろ同様にこの現像ローラ５を感光体７の表面に均一に圧
接させることが可能である。ところが、この構成による
と、現像ローラ５と感光体７の表面形態のずれに応じて
現像ローラ５が振れ動いたとき、トナー容器１の方は固
定されているので、現像ローラ５はトナー容器１に対し
て大きな振幅で激しく振動することになる。これによっ
て例えば現像ローラ５とトナー容器１との接触部、ない
しはこの間に位置するベアリング20（第３図）などが早
期に摩耗するおそれがある。

これに対し、図示した現像装置においては、前述のよう
に、トナー容器１の方も、感光体７の表面に対して接近
又は接離可能に支持され、この容器がばね10,11より成
る第１の弾性手段の加圧力F₁,F₂（第３図）によって感
光体７の表面に弾性的に圧接されているので、現像ロー
ラ５と感光体７の表面の形態のずれに応じて現像ローラ
５が振れ動くとき、トナー容器１の方も振れ動く。この
ため、現像ローラ５とトナー容器１の相対運動の振幅が
極めて小さくなり、現像ローラ５がトナー容器１に対し
て激しく、大きな振幅で振動する不具合を阻止できる。

このように、図示した現像装置においては、トナー容器
１を感光体７に対して移動可能に支持し、かつ現像ロー
ラ５をトナー容器１に対して移動可能に支持し、トナー
容器１をばね10,11によって感光体７の側に加圧し、か
つ現像ローラ５も引張ばね24と加圧アーム23によって感
光体７の側に加圧しているので、ばね10,11,24のばね力
を適切な大きさに設定することにより、現像ローラ５を
感光体７に対して従来よりも効果的に均一圧接させ、現
像ニップ幅Ｗを常に適正値に維持し、その変動を抑える
ことができる。その上、現像ローラ５とトナー容器１と
の激しい相対運動も阻止することができる。これによ
り、支障なく感光体７上の可視像の濃度むらや白抜けの
発生を阻止ないしは抑制することができるのである。

図示した実施例のように第１の弾性手段として２以上の
ばね10,11を用い、これを現像ローラ５の両端部に対応
する位置に設けておくと、現像ローラ５と感光体７の均
一圧接を簡単に実現できる。

なおトナー容器１には長孔21が形成され、ここにローラ
軸5aの端部が移動可能に嵌合しているため、第２図から
判る通り長孔21による隙間ができるが、それ自体公知の
ように現像ローラ５の両側にはスポンジ等から成るシー
ル部材25,25aが設けられているので、このシール部材25
が第３図に示すように長孔21の隙間を塞ぎ、容器１内の
トナーが外部へ流出する不都合を阻止することができ
る。ローラ5aの端部が長孔21を移動できるストローク、
すなわち第２図の水平方向における長孔21の隙間は、例
えば現像ローラ５と感光体７の表面形態のずれ量の総和
より大きく設定すればよく、その際、このずれ量の総和
は実際にはさほど大きな値ではなく、したがって長孔21
の隙間も小さく設定でき、よって通常のシール部材25に
よってこの隙間を充分に塞ぐことができる。

上記実施例では現像ローラ５の軸方向の片側だけを加圧
アーム23と引張ばね24によって加圧したが、その理由は
以下の通りである。

ばね24の位置する側と反対側のローラ軸端部には歯車26
が固着され、これに他の歯車（図示せず）が噛み合って
いて、これらによって現像ローラ５が第１図および第２
図における反時計方向に回転駆動される。このように現
像ローラ５は、その軸方向における一方の端部側から駆
動力を加えられて回転駆動されるのであるが、歯車26が
回転駆動されるとき、わずかではあるが、その駆動トル
クが変動するのが普通である。したがってもしもこの駆
動側のローラ軸端部が嵌合する孔21aを孔21と同様に長
孔とし、このローラ軸端をトナー容器１に対して可動す
ると共にこれをばねで加圧したとすると、駆動トルクの
変動に伴い、このローラ軸端部が感光体７に対して接す
る圧力が変動し、現像ローラ５と感光体７の均一な圧接
が阻害される恐れがある。

そこで図示した例では、孔21aを長孔とせず、ここに嵌
合したローラ軸端部がトナー容器１に対して移動しない
ようにして現像ローラ５と感光体７の圧接力の変動を防
止したのである。すなわち、現像ローラ５は、駆動力が
加えられる軸方向の一方の端部側においては、トナー容
器１に対して、感光体７の表面側に接近又は離隔する方
向に相対移動しないように、トナー容器１に支持されて
いる。これに対し、現像ローラ５の軸方向における他方
の端部側、すなわち駆動側と反対側の現像ローラ端部側
は、トナー容器に対して、感光体７の表面側に接近又は
離隔する方向に相対移動可能に支持され、加圧アーム23
と引張ばね24より成る第２の弾性手段が、現像ローラ５
の他方の端部側を加圧するように配置されているのであ
る。歯車以外の伝動部材、たとえばプーリ等を用いたと
きも同様である。

勿論、場合によっては駆動側の現像ローラ端部を第２の
弾性手段によって加圧することもできるし、駆動側と非
駆動側を共に第２の弾性手段によって加圧してもよい。
第２の弾性手段が、現像ローラ５に対して、その軸方向
における少なくとも一方の端部を加圧するように配置さ
れるのである。

実験では、ゴム硬度46゜の弾性体層5bを有し、片側フレ
50μｍ（第４図（ａ）参照）、円筒度のむら10μｍ（第
５図参照）の現像ローラと片側フレ50μｍ、円筒度のむ
ら10μｍの感光体を用いて現像動作を行った。ばね24の
ない従来の現像装置の場合には、第１の弾性手段（ばね
10,11）の加圧力を2kgに設定したとき、現像された可視
像の長手方向50mmに亘って白抜けが発生した。加圧アー
ム23とばね24を有する第１図乃至第３図に示した現像装
置を用い、ばね10,11の総加圧力を1.5kg、ばね24の加圧
力を300gに設定したとき、白抜けのない高品質な可視像
が得られた。この実験例からも判るように、現像ローラ
５は、感光体７に対して、その軸方向全体に亘って完全
に一定な圧力で圧接してはいないが、この程度の均一性
が得られれば、高品質な可視像を得ることができるので
ある。勿論、ばね24のばね力を変えることによって、感
光体７と現像ローラ５を、その軸方向により一層均一な
圧力で圧接させることができる。

またこの実験において、ばね24を設けた側のローラ軸端
部の移動可能なストローク、すなわち長孔21の隙間は、
感光体、現像ローラの形態のずれ量のほぼ総和に相当す
る0.1mmに設定すればよく、この程度の隙間ではトナー
のシール性に何ら影響を与えないことも判った。

図示した実施例ではトナー担持体の一例として現像ロー
ラを挙げたが、この担持体がベルトから成るときも本発
明を適用でき、また潜像担持体がローラに掛けられたベ
ルトから成るとき、または潜像担持体が誘電体ドラム、
あるいは誘電体ベルトから成るときも同様に適用できる
ものである。

トナー担持体の支持部材（実施例のトナー容器）を加圧
する第１の弾性手段としては、コイルばねに限らず、た
とえば板ばね、ガスばね等の適宜な弾性手段を用いても
よく、その数および配設位置も適宜選択できる。トナー
担持体を加圧する第２の弾性手段も全く同様に、引張ば
ね24以外の適宜な手段を採用できる。トナー担持体の支
持部材を回動可能に支持する代りに、これを潜像担持体
に向けて平行移動可能に支持してもよい。

効果 本発明によれば、トナー担持体を、その支持部材に対し
て、潜像担持体の表面側に接近又は離隔する方向に相対
移動可能に支持すると共に、そのトナー担持体を潜像担
持体の表面に対して弾性力で加圧する第２の弾性手段を
トナー担持体とその支持部材の間に配置したので、トナ
ー担持体を潜像担持体に対して、その軸方向に亘って、
従来よりも一層均一に圧接させることができ、現像ニッ
プ幅を適正値に維持して高品質な可視像を潜像担持体上
に形成することができる。しかも、トナー担持体の支持
部材を潜像担持体に対して接近又は離隔する方向に移動
可能に支持し、その支持部材を潜像担持体の表面側に弾
性力で加圧してトナー担持体を潜像担持体の表面に圧接
させる第１の弾性手段を有しているので、トナー担持体
や潜像担持体の表面形態のずれによってトナー担持体が
振れ動いたときも、そのトナー担持体と支持部材との相
対運動の振幅を小さく抑え、両者が激しく相対運動する
ことを阻止できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る現像装置の一例を示す断面図、第
２図はこの現像装置の側面図、第３図は第２図のIII−I
II線断面図であって、一部の要素を省略して示した図、
第４図（ａ），（ｂ），（ｃ）は現像ローラの形態のフ
レ状態を説明する説明図、第５図は現像ローラの円筒度
のむらを説明する説明図である。 １……トナー容器、２……トナー、2a……トナー薄層

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】回転駆動されつつ、薄層化されたトナーを
   担持して搬送するトナー担持体と、該トナー担持体を回
   転自在に支持する支持部材とを有し、前記トナー担持体
   を、その表面のトナー薄層を介して潜像担持体の表面に
   圧接させて潜像担持体に形成された静電潜像を可視像化
   する現像装置において、 前記支持部材を潜像担持体の表面に対して接近又は離隔
   する方向に移動可能に支持すると共に、前記トナー担持
   体を、その支持部材に対して、潜像担持体の表面側に接
   近又は離隔する方向に相対移動可能に支持し、前記支持
   部材を潜像担持体の表面側に弾性力で加圧してトナー担
   持体を潜像担持体の表面に圧接させる第１の弾性手段
   と、前記トナー担持体とその支持部材の間に配置され、
   当該トナー担持体を潜像担持体の表面に対して弾性力で
   加圧する第２の弾性手段を設けたことを特徴とする現像
   装置。
2. 【請求項２】前記支持部材が、トナーを収容するトナー
   容器である特許請求の範囲第１項に記載の現像装置。
3. 【請求項３】トナー担持体と潜像担持体の少なくとも一
   方の少なくとも表面部分が弾性を有する特許請求の範囲
   第１項または第２項に記載の現像装置。
4. 【請求項４】前記第２の弾性手段が、トナー担持体に対
   して、その軸方向における少なくとも一方の端部側を加
   圧するように配置されている特許請求の範囲第１項乃至
   第３項のうちいずれか１つに記載の現像装置。
5. 【請求項５】トナー担持体が、その軸方向における一方
   の端部側から駆動力を加えられて回転駆動されると共
   に、その一方の端部側においては、前記支持部材に対し
   て、潜像担持体の表面側に接近又は離隔する方向に相対
   移動しないように支持され、トナー担持体の軸方向にお
   ける他方の端部側が、前記支持部材に対して、潜像担持
   体の表面側に接近又は離隔する方向に相対移動可能に支
   持され、前記第２の弾性手段が、トナー担持体の前記他
   方の端部側を加圧するように配置されている特許請求の
   範囲第１項乃至第３項のうちいずれか１つに記載の現像
   装置。