(57)【要約】【課題】現像ローラの薄層形成部に過剰なトナーが供給されることがなく、且つ省スペースを図り得る１成分現像装置を提供する。【解決手段】現像ローラの薄層形成部へのトナーの供給を規制するトナー規制部材の一部である、トナー規制板６に現像ローラの曲率よりも大きい曲率を形成して現像ローラに対するギャップの減少を緩やかにすると共に、トナー規制板６に複数のトナー脱落穴７を配設してトナーが適宜脱落するようにする。【選択図】　　　　図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
成分トナー層を表面に形成し静電潜像の形成された像担持体に接触してトナーを付着させ前記静電潜像を可視化する現像ローラと、前記現像ローラ上のトナーを規制し、薄層を形成するトナー規制部材からなり、該トナー規制部材はトナー脱落穴を有すること特徴する１成分現像装置。
【請求項２】
前記トナー脱落穴は前記トナー規制部材上に、現像ローラの円周方向に対して複数個配列されていることを特徴とする請求項１に記載の１成分現像装置。
【請求項３】
前記トナー規制部材は、その現像ローラ回転方向に対する上流部と下流部の両端において現像ローラが軸支される片方向クラッチに，バネを介して連結されることを特徴とする請求項１に記載の１成分現像装置。
【請求項４】
前記トナー規制部材は、現像ローラの回転方向に曲率を有することを特徴とする請求項１又は３に記載の１成分現像装置。
【請求項５】
前記トナー規制部材の薄層形成部の硬度は現像ローラの表面の硬度よりも低いことを特徴とする請求項１又は３に記載の１成分現像装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真装置の１成分現像装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
現像プロセスにおいて、トナー量のバラツキは画像の濃度ムラや縞の発生の要因であるためトナー量を規制し、一定量での現像が重要である。現在までのトナー量の規制機構としては、主にトナー供給機構によりトナーを現像ローラに供給し、供給されたトナーをブレードやローラ状の部材により規制することにより均一なトナー薄層を形成している。
【０００３】
しかし、従来の方法ではトナー規制部に現像に必要なトナー量に比べ過剰なトナー量が薄層形成部に供給されてしまう。供給されたトナー量をｔ１、現像に必要なトナー量をｔ２とした際、ｔ１とｔ２の差が過剰供給トナー量である。この過剰供給トナー量は薄層形成部に生じる負荷の増大の要因である。この為にトナー凝集や現像ローラへの固着が生じ、現像装置の耐久性を低減させる原因となっている。よって薄層形成部に供給されるトナー量をあらかじめ規制し、過剰供給トナーによる薄層形成部への負荷の低減が重要である。
【０００４】
現在、この問題に対して、特開平１１−１６１００５号公報に記されたような薄層形成においてブレードを複数枚設置してトナーの規制を行う多段階ブレード法が知られている。この特開平１１−１６１００５号公報に記載の方法ではブレードを２段階に設定し、段階的なトナー量の規制が行われている。しかしこの方法では第２段階でのトナー規制部に生じるトナーの負荷は低減されるが、第１段階に生じる負荷は従来までのブレード１枚での方法と変わらない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上述の特開平１１−１６１００５号公報に示されているものにあっては、第１段階のブレードの劣化やトナーの凝集の恐れがあり、又トナーが第１段階と第２段階のブレードとの間に溜まってトナー溜まりが発生し、トナーの循環性にも問題があると考えられ、更に数枚のブレードを用いる方法では、構成部品や部品占有領域が増加するという問題がある。
【０００６】
そこで本発明は上記の問題点を解決するためになされたもので、現像ローラ上にトナー薄層を形成する過程において、供給されたトナーを段階的に規制し、薄層形成部に薄層形成に必要なトナーに比べ過剰な量のトナーが供給されることを防止するようにして現像ローラへの薄層形成時の負荷を低減し、且つトナー規制部材を現像ローラ回転軸に軸支するようにしたことにより、省スペース化を実現し得る、１成分現像装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記の課題を解決するために、請求項１に記載の発明では、成分トナー層を表面に形成し静電潜像の形成された像担持体に接触してトナーを付着させ前記静電潜像を可視化する現像ローラと、前記現像ローラ上のトナーを規制し、薄層を形成するトナー規制部材からなり、該トナー規制部材はトナー脱落穴を有することを最も主要な特徴とする。
【０００８】
請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の発明において前記トナー脱落穴は前記トナー規制部材上に、現像ローラの円周方向に対して複数個配列されていることを主要な特徴とする。
【０００９】
請求項３に記載の発明では、請求項１に記載の発明において前記トナー規制部材は、その現像ローラ回転方向に対する上流部と下流部の両端において現像ローラが軸支される片方向クラッチに，バネを介して連結されることを主要な特徴とする。
【００１０】
請求項４に記載の発明では、請求項１又は３に記載の発明において前記トナー規制部材は、現像ローラの回転方向に曲率を有することを主要な特徴とする。
【００１１】
請求項５に記載の発明では、請求項１又は３に記載の発明において前記トナー規制部材の薄層形成部の硬度は現像ローラの表面の硬度よりも低いことを主要な特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図面により本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は本発明の１成分現像装置の概略図である。この１成分現像装置は現像筐体１、現像ローラ２、トナー規制部材３、トナー搬送攪拌部材４から構成されている。５はトナーである。
【００１３】
トナー搬送攪拌部材４は回転することにより、トナー５を現像ローラ２とトナー規制部材３のギャップであるトナー供給部付近に運搬し、この運搬と同時にトナー５の攪拌の役割も果たしている。
【００１４】
現像ローラ２は円柱部材と回転軸から構成されている。円柱部材の素材には例えばアルミニウム等の金属を用い、その外周面にゴム又はプラスチック等の高分子材料が被覆されているもの等がある。又、現像ローラ２は、電気特性（導電性）が要求されるため、カーボンブラック、金属酸化物等の種々の導電剤を添加した塗料を塗布して現像ローラ２の抵抗を調整している。この現像ローラ２は回転軸を中心に回転し、円柱部材の外周面に形成されるトナー薄層を像担持体上に運搬する役割を果たしている。
【００１５】
トナー規制部材３は、現像ローラ２を剛性としたので、現像ローラ２の硬度よりも低い硬度の材質で構成されている。これにより現像ローラ２の耐久性が相対的に向上する。又トナー規制部材３は図２に示すように、板状の部材であるトナー規制板６とこのトナー規制部材６を現像ローラ２に保持するための支持部材６Ａ、６Ｂから構成されている。トナー規制部材３の材質としては、ステンレス等の金属あるいは高分子材料等が考えられる。トナー規制板６の板厚は１ｍｍ以上のものが望ましい。
【００１６】
図３に示すようにトナー規制板６には、過剰な量のトナー５を段階的に規制するためのトナー脱落穴７が配列されている。このトナー脱落穴７は現像ローラ２の回転軸方向に対して、複数個配列されており、その形状は長方形、楕円形、菱形等の様々な形状が考えられる。又、配列方法に関しても、現像ローラ２に等しい幅のトナー脱落穴７を複数個配列する方法や、細かな複数のトナー脱落穴７を現像ローラ２の回転方向に対して垂直方向に並べ、それを現像ローラ２の回転方向に配列する方法等が考えられる（図６〜図８参照）。
【００１７】
本実施例では、図３に示すように、トナー規制板６に対して十分幅の狭い長方形の穴を現像ローラ２の回転方向に対して垂直方向に並べ、それを現像ローラ２の回転方向に対し均等幅で、且つ、現像ローラ２の回転方向に位置をずらして配列した。又、最終規制段階において現像ローラ２の現像領域に等しい幅のトナー脱落穴７を配置した。図３中ｌはトナー規制板６の幅寸法である。
【００１８】
又支持部材６Ａ、６Ｂは、現像ローラ２の回転方向に対する上流部と下流部で現像ローラ２の回転軸に設置された片方向クラッチ１０にバネ８及びバネ９を介して連結されている。上流部のバネ８は圧縮状態にありトナー規制板６と現像ローラ２のギャップを広げる作用を有している。一方下流部のバネ９は弾発状態にあり、トナー規制板６を現像ローラ２の表面に押圧する機能を有している。
【００１９】
図４に示す本発明の実施形態における薄層形成過程を示す図により過剰トナーが段階的に規制されていくプロセスについて説明する。トナー５はトナー搬送攪拌部材４の回転により現像ローラ２とトナー規制部材３とのギャップであるトナー供給部ｇに供給される。供給されたトナー５は現像ローラ２の回転に連れ回り、回転方向の下流へ移動する。このときトナー規制部材３と現像ローラ２のギャップはトナー薄層形成に必要なギャップｈまで減少する。よって下流に移動するにしたがい、現像ローラ２とトナー規制部材３とのギャップに存在するトナー密度とそれに伴うトナー圧力は上昇し、トナー５の凝集，固着の発生の恐れが高まる。これを防止するためトナー供給部と薄層形成部の間にトナー脱落穴７が設けられている。
【００２０】
過剰トナー脱落プロセスの詳細を図５にて示す。ギャップａはｎ段階への供給トナー幅、ギャップｂはｎ段階における過剰供給トナー幅である。又ｎ−１はｎ−１層目のトナー規制刃、ｎはｎ層目のトナー規制刃である。ギャップｂを通過するトナー５は過剰トナーとなり、トナー規制部のトナー規制刃によりトナー脱落穴７へ排出される。ギャップｂ−ギャップａを通過するトナー５は現像ローラ２の回転に連れ回り、ｎ＋１段階へ供給される。このプロセスを繰り返すことで、薄層形成部にて薄層を形成する。
【００２１】
又トナー規制部材３は、曲率を有しており、その曲率は現像ローラ２の曲率以上であり、直線にならない事が望ましい。曲率を有することで直線形状に比べ現像ローラ２とトナー規制部材３のギャップの減少が緩やかになる。そのため供給されるトナー量が直線形状と曲率を持つ形状において同量の場合、トナー規制部材３の曲率はトナー５の凝集や固着の発生の抑制に寄与する。更に、曲率を有するトナー規制部材３と直線形状のトナー規制部材３の現像ローラ２の回転方向に関する長さが同じ場合、トナー供給口のギャップの大きさは曲率を持っている方が小さくなり規制するトナー量も少なくなる。よって、トナー規制部材３が曲率を有することでトナー規制部材３の高耐久化につながる。
【００２２】
本発明を用いた現像装置である実施例１に対し、耐久確認の事前テストとしてトナー脱落穴７の個数と、トナー規制部材３の材質に関する比較実験を行った。
【００２３】
現像ローラ２はアルミニウム製の円柱体φ２６ｍｍより構成されており、その両端からは回転軸が形成されている。アルミニウム円柱体の外周面には導電性粒子としてのＩＴＯとポリエステル樹脂とメラミン硬化剤とを分散して塗布したものを硬化させている。
【００２４】
トナー規制部材３のトナー規制板６の曲率はφ２８ｍｍであり、トナー規制板６は現像ローラ２の回転方向に対して上流部と下流部で現像ローラ２の回転軸に設置された片方向クラッチ１０にバネ８及びバネ９を介して連結されている。上流部のバネ８は圧縮状態にありトナー規制板６と現像ローラ２のギャップを広げる作用を有している。一方下流部のバネ９は弾発状態にあり、トナー規制板６を現像ローラ２の表面に押圧する機能を有している。これら２つのバネ圧はそれぞれ２４Ｎで圧縮、弾発されている。
【００２５】
実験方法
φ２６ｍｍの現像ローラ２に対し、この現像ローラ２に軸支されたトナー規制部材３に関する比較実験を行った。
出力画像１ｋ枚を１セットとし１０回の繰り返しを行い縦スジの画像への発生を評価した。
【００２６】
実験結果
比較条件と結果を表１に示す。
【００２７】
図６〜図８はトナー規制部材３のトナー規制板６の例を示すものであり、図中１はトナー規制板６の幅寸法である。
【００２８】
【表１】
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【００２９】
上記の結果における「スジ」とは目視で観察し得る現像ローラ２の回転方向に発生するトナー層のことである。
【００３０】
比較例１では１ｋの段階でトナー５の凝集が発生しており、現像ローラ２への固着が見うけられる。これはトナー５が現像ローラ２の回転に連れ回り、現像ローラ２とトナー規制部材３との間の楔形状を楔先端部に進むにつれトナー密度が増したことが原因と考えられる。又、比較例２は、トナー脱落穴７の現像ローラ２の回転軸方向の配列数が少なく、薄層形成部までに適度な量までトナー５を規制できなかったためにトナー５の凝集が発生してしまったと考えられる。一方で、実施例１におけるトナー５は薄層形成部に達するまでに段階的に規制され、トナー密度の上昇が抑えられたことで、トナー５の凝集が発生しなかったと考えられる。
【００３１】
トナー密度とトナー５の供給口からの移動距離の関係を図９のグラフに示す。トナー５が凝集することなく存在しうるトナー密度の限界をＡとすると、比較例１ではトナー５の規制が行われていないので、トナー密度が上昇し、薄層形成部に達する前に密度限界を超えてしまっている。比較例２ではトナー規制が１度行われるが、規制が十分でないために薄層形成部でトナー密度限界付近に近づいている。実施例１、実施例２では段階的にトナー量を規制しているので、薄層形成部におけるトナー密度は密度限界に対して余裕がある。特に、配列数の多い実施例１はトナー密度限界Ａに比べ十分な余裕が見られる。よって、複数個のトナー脱落穴７を現像ローラ２の回転方向に対して配列することで、トナー５の凝集の防止につながり、現像ユニットの高耐久化に寄与できると考えられる。
【００３２】
比較例３では５ｋでスジの発生が見られた。又、この時の現像ローラ２の表面には、スジの原因と考えられるキズが確認された。これは現像ローラ２の表面よりもステンレス製トナー規制部材３の硬度が高いことが原因として考えられる。
【００３３】
以上の実験結果から、トナー規制部材３には複数個のトナー脱落穴７を配列し、現像ローラ２の表面の硬度よりも低い硬度の素材を用いることが望ましいことが明白になった。
【００３４】
尚、本発明は、上記実施形態例にのみ限定されることなく、本発明の要旨を逸脱しない限り種々の変更を加え得ることは勿論である。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１に記載の発明によれば、トナー規制部材はトナー脱落穴を有することで、薄層形成部に薄層形成に必要な量に比べ過剰な量のトナーを供給することがない。
【００３６】
請求項２に記載の発明によれば、トナー脱落穴を複数個配列することで、薄層形成部に現像ローラに供給されたトナーが達する前に段階的にトナーの量を規制することが可能である。
【００３７】
請求項３に記載の発明によれば、現像ローラの回転軸にトナー規制部材を設置することにより、現像装置の小型化が可能であり、片方向クラッチにバネを介して連結されることにより、現像ローラの回転を妨げることなく、常に現像ローラに押圧することが可能である。
【００３８】
請求項４に記載の発明によれば、トナー規制部材が曲率を有することにより、現像ローラとトナー規制部材との間に供給されるトナー密度が急激に上昇しないため、トナーの凝集や固着の防止が可能である。
【００３９】
請求項５に記載の発明によれば、トナー規制部材の硬度を現像ローラ表面の硬度よりも低くすることで、現像ローラの表面を傷つけることがない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の１成分現像装置の実施形態例の概略図である。
【図２】図１に示す本発明の１成分現像装置における現像ローラとトナー規制部材の関係図である。
【図３】図２に記載のトナー規制部材３のトナー脱落穴に関する配列例を示した図である。
【図４】本発明に関わるトナー薄層形成プロセスの概略図である。
【図５】図４のＶ部分の拡大詳細図でトナー脱落プロセスを示す図である。
【図６】比較実験における実施例１のトナー脱落穴７の配列例を示す説明図である。
【図７】比較実験における実施例２のトナー脱落穴７の配列例を示す説明図である。
【図８】比較実験における比較例２のトナー脱落穴７の配列例を示す説明図である。
【図９】トナー規制によるトナー移動距離とトナー密度上昇の関係を示す説明図である。
【符号の説明】
１　現像筺体
２　現像ローラ
３　トナー規制部材
４　トナー搬送攪拌部材
５　トナー
６　トナー規制板
６Ａ　　支持部材
６Ｂ　　支持部材
７　トナー脱落穴
８　バネ（供給口）
９　バネ（薄層形成部）
１０　片方向クラッチ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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