(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
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、とを有する現像装置において、前記規制部材は、片持ち梁構造の板バネを用いて先端部を前記トナー担持体の回転方向上流側に向けて当接させ、かつ、前記トナー担持体との間の楔部分で弾性変形による圧力変動に対して前記当接状態が追従して変化し前記楔部分の断面積が変化して前記先端部から流入するトナー搬送量を一定に保つように前記先端部の断面を曲率半径が変わる曲面形状に形成したことを特徴とする現像装置。
【請求項２】
前記規制部材の先端部の曲面形状を二次曲線になるように形成することを特徴とする請求項１記載の現像装置。
【請求項３】
前記規制部材の先端部の外側曲率半径を０．２〜２〔ｍｍ〕となすように形成することを特徴とする請求項２記載の現像装置。
【請求項４】
前記規制部材を板厚が０．０５〜０．２〔ｍｍ〕の金属薄板で形成することを特徴とする請求項１または２または３に記載の現像装置。
【請求項５】
前記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を特徴とする請求項１または２に記載の現像装置。
【発明の詳細な説明】
【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、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６２−１７７７４号公報に開示されるような薄板状の弾性部材の折曲げ部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。
【０００３】
しかし、上述の公報に開示される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、規制部材の圧力を大きくしないとトナー担持体上のトナーを薄層化してトナー搬送量を少なくすることが困難であった。このため、現像装置のトルクが増大し、駆動系が重厚になるだけでなく、ジッタが増加して画像形成に支障をきたしたり、特に、圧接現像法を用いるような現像装置ではトナー担持体の圧接状態を維持できずに画像に抜けを発生していた。また、単に板バネの折曲げ部を当接させるように規制部材を配置させているため、規制部材上流のトナー流入側にあたる楔状部分に、トナーが圧粉されトナーの薄層化が不十分なだけでなく、トナーが規制部材に固着する場合もあり、これらによって画像にカブリ（背景部へのトナー付着）や抜け等を発生していた。
【０００４】
これらの課題を解決するべく、特開平４−１０１１７６号公報に開示されるようなラウンドエッジ鋼板を用いた規制部材も提案されているが、このような鋼材は、幅狭の短冊状に圧延成形されなければならず非常に高価であるのみならず、表裏を確認することが難しいため、プレス加工のカエリ側を誤ってトナー担持体に当接させて損傷を与えたりしていた。また、プレス加工のカエリ側を明確にするために、左右非対称の穴空け加工を施したりすると、規制部材を固定したときに、不均一な締結応力が発生し規制部材にうねりやしわを発生し、規制圧力を不均一にしていた。
【０００５】
【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、小型化に適して組立性に優れ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を低減し、かつ、トナー担持体上のトナー搬送量を少なくして良好な画像形成を維持することにある。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小さい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。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、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、とを有する現像装置において、前記規制部材は、片持ち梁構造の板バネを用いて先端部を前記トナー担持体の回転方向上流側に向けて当接させ、かつ、前記トナー担持体との間の楔部分で弾性変形による圧力変動に対して前記当接状態が追従して変化し前記楔部分の断面積が変化して前記先端部から流入するトナー搬送量を一定に保つように前記先端部の断面を曲率半径が変わる曲面形状に形成したことを特徴とする。
【０００７】
また、本発明の現像装置は、前記規制部材の先端部の曲面形状を二次曲線になるように形成することを特徴とする。
【０００８】
さらに、本発明の現像装置は、規制部材の先端部の外側曲率半径を０．２〜２［ｍｍ］となすように形成することを特徴とする。
【０００９】
さらにまた、本発明の現像装置は、規制部材を板厚が０．０５〜０．２［ｍｍ］の金属薄板で形成することを特徴とする。
【００１０】
さらにまた、本発明の現像装置は、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を特徴とする。
【００１１】
【作用】
本発明の上記の構成によれば、片持ち梁構造の板バネを用いた簡略な構造の規制部材を用いることにより、現像装置のレイアウト自由度を上げるだけでなく、現像装置を小型化することができる。また、規制部材先端の曲面形状部をトナー担持体に対して当接させることにより、接触状態を安定化させ、トルクの低減と安定化が可能である。しかも、規制部材の終端を曲面形状部としたため、シャープエッジを用いること無く、トナー流入部の楔状部分の断面積を極小にして、規制部材に過大な圧力をかけること無くトナーの薄層を形成することができる。これは、トナーの流れをできるだけ円滑にして、トナー流入部のトナーの淀みを小さくすることに相当し、トナーを一種の流体として考えると流体の圧力を下げるのに有効なことが推定される。
【００１２】
このように規制部材の圧力を小さくしてもトナーの薄層を形成できるため、トナー担持体上のトナー搬送量をトナー１層程度に薄層化することができ、トナー搬送量を安定化すると共にトナーの帯電を確実に行って、画像濃度を一定にすると共にカブリが少なく抜けのない画像を形成することができる。
【００１３】
また、規制部材の先端部の曲面形状を円弧形状とすることにより、規制部材の成形を容易にするだけでなく、規制部材上流のトナー流入側の楔状部分の形状を圧力を一定にして、トナー搬送量を一定に保つことができる。
【００１４】
さらに、規制部材の先端部の外側曲率半径を０．２〜２［ｍｍ］とすることにより、トナー担持体との円滑な接触状態を保つと共に、規制部材上流のトナー流入側の楔状部分の形状を小さくしてトナー担持体上のトナー層を薄層化することができる。
【００１５】
さらにまた、規制部材の板厚を０．０５〜０．２［ｍｍ］の金属薄板で形成することにより、規制部材の圧力を一定にできるだけでなく、上述の先端部の曲率半径に容易に加工することができ、安価で簡略構造の規制部材を用いることができる。
【００１６】
さらにまた、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、規制部材先端の曲面形状を成型により自由に選択できるため、トナーの薄層化が容易なだけでなく、規制部材の圧力を小さくすることができる。
【００１７】
【実施例】
そこで以下に図示した実施例について説明する。
【００１８】
図１は、一成分磁性トナーを用いた本発明の現像装置の第一の実施例を示す断面概観図である。
【００１９】
図において符号１１は、現像部材一式を収容するケースで、このケース１１には、その内部にトナー１２を搬送するトナー担持体１３が配設され、またこの一側には、トナー１２を薄層規制するとともに摩擦帯電する弾性の規制部材１５が保持部材１８を介して配設され、さらに他側には、現像後のトナー１２を回収し飛散を防止するシール部材１６が腹の面でトナー担持体１３と摺接するように配設される。トナー１２は、トナー担持体１３の内部に配設した磁石ローラ１４の磁気力によりトナー担持体１３に吸引され、規制部材１５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１５及びトナー担持体１３との間の摩擦帯電により所定の極性に帯電される。このようにして所定のトナー搬送量に薄層化され、かつ、所定の極性に帯電されたトナー１２は、静電潜像と対向した部分で、現像バイアス電源１７により、−３５０〜−５５０Ｖの直流電圧に１０００〜２０００Ｖｐ−ｐの交流電圧を重畳した電圧をトナー担持体１３に印加して、現像電界に応じた所定のトナー量を画像パターン部に移行させて現像される。尚、図中矢印Ａは、トナー担持体１３の回転方向を示すものである。
【００２０】
特に、規制部材１５は、ウレタンゴム等の樹脂により形成され、図２（ａ）に示すように、先端部に円弧形状部１９を成型により形成しており、この円弧形状部１９をトナー担持体１３に当接させている。従って、円弧形状部１９とトナー担持体１３とを円滑に接触させておくことが可能になるだけでなく、円弧形状部１９とトナー担持体１３とで囲まれる微小空間（楔部分）の断面形状を一定に保つことができるため、流入するトナーの圧力を一定に保って安定してトナーの薄層を形成することができる。なお、円弧形状部１９の曲率半径を規制部材１５の板厚以下にすれば、前述の楔部分の断面積を小さくすることができ、トナー層をより薄層化することができ、一方、楔部分をできるだけ小さくするためには、円弧形状部１９の曲率半径を２［ｍｍ］以下、好ましくは１［ｍｍ］以下にすることが望ましい。
【００２１】
また、規制部材１５は、図２（ｂ）に示すように、規制部材１５’の先端部に二次曲線等の曲面形状部２０を成型により形成したものと置き換えることもできる。曲面形状部２０について、規制部材１５’の弾性変形による圧力が増大するのに従って、楔部分の開口角が大きくなるようにして、即ち、規制部材１５’の圧力変動に対して曲面形状部２０の当接状態が追従して変化して楔部分の断面積が変化するように形状を定めて、トナー搬送量を一定に保つように補償することができる。
【００２２】
このように、規制部材１５の先端部に曲面形状を形成し、この曲面形状部をトナー担持体１３に当接させることにより、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。
【００２３】
ここで、規制部材１５は、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２〜６ｇ／ｍｍの圧力でトナー担持体１３に摺接するように配設され、トナー１２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１５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。
【００２４】
図３は、一成分非磁性トナーを用いると共にトナー供給部材をトナー担持体に隣接して配設した本発明の現像装置の第三の実施例を示したものである。
【００２５】
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。
【００２６】
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Ｂは、トナー担持体２１の回転方向を示し、矢印Ｃ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。
【００２７】
特に、規制部材２５は、金属薄板をプレス加工することにより形成され、図４（ａ）に示すように、先端部に円弧形状部３３をプレス曲げ加工により形成しており、この円弧形状部３３をトナー担持体２１に当接させている。従って、円弧形状部３３とトナー担持体２１とを円滑に接触させておくことが可能になるだけでなく、円弧形状部３３とトナー担持体２１とで囲まれる微小空間（楔部分）の断面形状を一定に保つことができるため、流入するトナーの圧力を一定に保って安定してトナーの薄層を形成することができる。なお、規制部材２５の円弧形状部３３の曲率半径を規制部材２５の板厚の数倍程度の０．２〜２［ｍｍ］にすれば、前述の楔部分の断面積を小さくすることができ、トナー層をより薄層化することができる。一方、楔部分をできるだけ小さくするためには、円弧形状部３３の曲率半径を小さくすることが望ましく、プレス曲げ加工により円弧形状部３３を形成する上では、規制部材２５の板厚は０．０５〜０．２［ｍｍ］が好ましい。
【００２８】
また、規制部材２５は、図４（ｂ）に示すように、プレス曲げ加工した後、規制部材２５’の先端部の円弧形状部３３’の一部を残すように研削加工したものと置き換えることもできる。このような形状の規制部材２５を用いることにより、トナー担持体２１に対して円弧形状部３３’で当接させるため、円滑な接触状態を保ち、トナー担持体２１に損傷を与えることがない。しかも、円弧形状部３３’とトナー担持体２１とで囲まれる微小空間（楔部分）の断面形状をより小さくできるため、トナーにストレスを与えることなく、トナー層をより薄層化することができる。
【００２９】
このように、規制部材２５の先端部に曲面形状を形成し、この曲面形状部をトナー担持体２１に当接させることにより、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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
従って、これらの実施例によれば、過大な圧力をかけることなく、簡略な構成で、トナーの薄層を安定して形成することができるため、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。
【００３６】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、片持ち梁構造の板バネを用いた簡略な構造の規制部材を用いることにより、現像装置のレイアウト自由度を上げるだけでなく、現像装置を小型化することができる。また、規制部材先端の曲面形状部をトナー担持体に対して当接させることにより、接触状態を安定化させ、トルクの低減と安定化が可能である。しかも、規制部材の終端を曲面形状部としたため、トナー流入部の楔状部分の断面積を極小にして、規制部材に過大な圧力をかけること無くトナーの薄層を形成することができる。一方、規制部材の圧力を小さくしてもトナーの薄層を形成できるため、トナー担持体上のトナー搬送量をトナー１層程度に薄層化することができ、トナー同士の摩擦帯電を最小にして、トナーと規制部材またはトナー担持体との間で摩擦帯電させることにより、トナーの帯電極性を揃え、かつ、帯電量を安定化して、画像濃度を一定にすると共にカブリが少なく抜けのない画像を形成することができる。
【００３７】
また、規制部材の先端部の曲面形状を二次曲線になるように形成することにより、規制部材上流のトナー流入側の楔状部分の形状を圧力を一定にして、トナー搬送量を一定に保つことができ、画像濃度を一定に保つことができる。
【００３８】
さらに、規制部材の先端部の外側曲率半径を０．２〜２［ｍｍ］とすることにより、トナー担持体との円滑な接触状態を保つと共に、規制部材上流のトナー流入側の楔状部分の形状を小さくしてトナー担持体上のトナー層を薄層化することができる。
【００３９】
さらにまた、規制部材の板厚を０．０５〜０．２［ｍｍ］の金属薄板で形成することにより、規制部材の圧力を一定にできるだけでなく、上述の先端部の曲率半径に容易に加工することができ、安価で簡略構造の規制部材を用いることができる。
【００４０】
さらにまた、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、規制部材先端の曲面形状を成型により自由に選択できるため、トナーの薄層化が容易なだけでなく、規制部材の圧力を小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一の実施例をなす現像装置の断面図である。
【図２】本発明の第二の実施例を示す規制部材の拡大断面図である。
【図３】本発明の第三の実施例を示す現像装置の断面図である。
【図４】本発明の第四の実施例を示す規制部材の拡大断面図である。
【符号の説明】
１１  ケース
１２  トナー
１３、２１  トナー担持体
１５、１５’、２５、２５’  規制部材
１６、２６  シール部材
１９、３３、３３’  円弧形状部
２０  曲面形状部
２３  トナー供給部材
１７、２７  現像バイアス電源
【図１】
0003543867.tif 000002
【図２】
0003543867.tif 000003
【図３】
0003543867.tif 000004
【図４】
0003543867.tif 000005