(57)【要約】【課題】現像ローラと供給ローラの接触部近傍の現像剤を、供給ローラ表面に設けられた螺旋状の凹凸により、現像ローラの軸方向に攪拌することで、現像剤の軸方向の帯電量を均一化し、高画質で濃度むらのない現像装置を提供することを目的とする。【解決手段】静電潜像を表面上に保持する円筒形状の感光体と、外周面上に現像剤を保持して前記感光体の外周面に近接して回転し、前記感光体に前記現像剤を供給する現像ローラと、前記現像ローラの外周面に近接して回転し、前記現像ローラに前記現像剤を供給する供給ローラと、前記現像ローラの外周面に近接して、前記現像ローラ上に形成される前記現像剤からなる層の厚みを所定の厚みに規制する現像ブレードとを有し、前記供給ローラの表面に前記供給ローラの軸方向に対して螺旋状の凹凸を右回転方向と左回転方向に交差された形状で有していることを特徴とする現像装置。【選択図】図１
2007206144.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
静電潜像を表面上に保持する円筒形状の感光体と、外周面上に現像剤を保持して前記感光体の外周面に近接して回転し、前記感光体に前記現像剤を供給する現像ローラと、前記現像ローラの外周面に近接して回転し、前記現像ローラに前記現像剤を供給する供給ローラと、前記現像ローラの外周面に近接して、前記現像ローラ上に形成される前記現像剤からなる層の厚みを所定の厚みに規制する現像ブレードとを有し、前記供給ローラの表面に前記供給ローラの軸方向に対して螺旋状の凹凸を右回転方向と左回転方向に交差された形状で有していることを特徴とする現像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真法によるプリンタ、複写機、ファクシミリ等に用いられる現像装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、画像形成装置では、像担持体としての感光体を帯電器により帯電させ、前記感光体に画像情報を光照射することにより静電潜像を形成する。そして前記静電潜像に現像装置を用いて現像し、前記感光体上の静電潜像を現像剤により顕像化し、前記感光体上の現像剤の像を用紙へ転写して、定着させる。
【０００３】
上記のように、現像とは画像形成プロセスの中で、感光体上に形成された静電潜像を現像剤により顕像化するプロセスであって、一般的に乾式現像が採用されている。前記乾式現像は、さらに一成分現像方式と二成分現像方式に大別される。
【０００４】
二成分現像方式とはキャリア（鉄粉、フェライト等の磁性体）を含有した現像剤を使用する現像方式であり、一成分現像方式とはキャリアを含有しない現像剤を使用する現像方式である。
【０００５】
一成分現像方式の現像装置（以下、一成分現像装置と称する）は、二成分現像方式と比較して簡単な構成でよく、また現像剤の濃度制御装置も不要であることから、低価格化、小型化に大変有利であり、小型プリンタを中心に一成分現像装置が主流になっている。以下は一成分現像装置を前提に説明する。
【０００６】
一成分現像装置は、現像剤の担持体としての現像ローラと、前記現像ローラ上に所望する厚みの現像剤の層を形成するための現像ブレードと、現像後、前記現像ローラ上に残った前記現像剤を剥ぎ落とし、新しい現像剤を供給するための供給ローラを含む。前記現像ローラは担持する前記現像剤により、前記感光体に形成される静電潜像を可視像化する装置であり、現像装置内に回転可能に軸支されている。前記現像ブレードは、その先端に前記現像ローラに対して凸面をなす円弧面を有し、前記円弧面は前記現像ローラと接し、前記現像ローラとの間のブレード線圧の安定化を図っている。前記供給ローラは、表面が円筒形状をしており、前記現像ローラと平行に配置され、前記現像ローラの外周面に接触して回転可能に構成されている。
【０００７】
現像ローラの表面に付着した前記現像剤は、前記現像ローラの回転動作により、前記現像ローラと前記現像ブレードの円弧面との接触部まで搬送される。そして、安定したブレード線圧を有する前記現像ブレードにより薄層化されるとともに、さらに接触部において発生する摩擦力によって電荷を帯び、帯電量が増加する。
【０００８】
上述のように、薄層化され帯電量が増加した前記現像剤は、前記現像ローラへ印加されたバイアスと、接地された前記感光体との電位差により、前記現像ローラから前記感光体へ転移付着し、前記現像剤による可視像が形成される。
【０００９】
前記感光体へ転移付着されなかった前記現像ローラ上に残った前記現像剤は、表面が円筒形状をしている前記供給ローラの回転運動により前記供給ローラの表面で剥ぎ落とされ、同時に前記供給ローラの回転運動により搬送された帯電量が低い現像剤が前記現像ローラの表面に付着される。
【００１０】
剥ぎ落とされた前記現像剤は、前記供給ローラ近傍で回転運動をしている攪拌機により、帯電量が低い前記現像剤と攪拌され電荷を放出し均一化される。また、前記攪拌機近傍の前記現像剤は、前記攪拌機により前記現像ローラ軸方向にも攪拌するための往復流を与えられ、前記現像ローラの軸方向において帯電量が均一な状態を保っている。
【００１１】
しかしながら、従来の一成分現像装置において、前記現像ローラと前記供給ローラの接触部近傍の前記現像剤は、前記攪拌機の作用が及ばず、前記現像ローラ軸方向に前記現像剤の帯電量の不均一が発生することとなる。その結果、印刷画像上に前記現像剤の帯電量の不均一による濃度むらを発生させるという問題を有していた。
【特許文献１】特開２００５−１１４９３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
解決しようとする問題点は、現像ローラと供給ローラの接触部近傍の現像剤が現像ローラの軸方向に攪拌されにくいために生ずる現像剤の帯電量不均一により、印刷画像上に濃度むらを発生させる点である。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の現像装置は、静電潜像を表面上に保持する円筒形状の感光体と、外周面上に現像剤を保持して前記感光体の外周面に近接して回転し、前記感光体に前記現像剤を供給する現像ローラと、前記現像ローラの外周面に近接して回転し、前記現像ローラに前記現像剤を供給する供給ローラと、前記現像ローラの外周面に近接して、前記現像ローラ上に形成される前記現像剤からなる層の厚みを所定の厚みに規制する現像ブレードとを有し、前記供給ローラの表面に前記供給ローラの軸方向に対して螺旋状の凹凸を右回転方向と左回転方向に交差された形状で有していることを特徴とする。
【００１４】
この構成により、前記現像ローラと前記供給ローラの接触部近傍の前記現像剤に前記現像ローラの軸方向の往復流を発生させ、軸方向に対して攪拌することができるようになり、前記現像剤の軸方向の帯電量を均一化できるようにした。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、前記現像ローラと前記供給ローラの接触部近傍の前記現像剤を、前記供給ローラの螺旋状の凹凸により前記現像ローラの軸方向に攪拌することで、前記現像剤の軸方向の帯電量を均一化し、高画質で濃度むらのない現像装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
図１は、本発明の一実施の形態にかかる現像装置の主要部を示す断面図である。図１において、現像剤であるトナー１は、現像ホッパ２の内部に収納されている。供給ローラ５が矢印Ａ方向へ回転することにより、トナー１は矢印Ｂ方向に回転する現像ローラ４に供給される。
【００１７】
実施の形態１では、供給ローラ５の表面には軸方向に対して螺旋状の凹凸を右回転方向と左回転方向に交差された形状が形成されている。また、現像ローラ４は、直径１６ｍｍの円筒状のシリコーンゴムで形成し、表面には研磨加工を施し、均一な表面を形成した。現像ローラ４は矢印Ｂの方向に周速１３７ｍｍ／ｓで回転させた。
【００１８】
現像ローラ４と対向して近接するように配置された円筒状の感光体３は、矢印Ｃ方向に回転する。感光体３の外周面は、帯電器１１により一様に帯電された後、レーザビーム１０１が走査されて静電潜像が形成される。その後、現像ローラ４からトナー１が供給されて顕像化される。
【００１９】
実施の形態１では、感光体３は、直径Ｄが２４ｍｍの円筒状ローラで、フタロシアニンをベースとした積層型感光体とした。感光体３を、矢印Ｃの方向に周速１０５ｍｍ／ｓで回転させた。
【００２０】
現像ローラ４の近傍には、現像ローラ４上に形成されるトナー１からなる層の厚みを規制する現像剤規制部材である現像ブレード６０が設けられている。前記現像ブレード６０は現像ホッパ２の壁面に固定されており、現像ローラ４と同電位である。
【００２１】
実施の形態１では、現像ブレード６０として、厚み１００μｍのステンレス鋼（たとえばＳＵＳ３０１）の平板を用いた。現像ブレード６０の円弧面を形成する円弧の中心角φは１１５度、半径ｒは０．２５ｍｍとした。
【００２２】
攪拌機１３は、供給ローラ５の上部に配置し、矢印Ｄの方向に回転させた。
【００２３】
現像剤として用いたトナー１は、非磁性一成分トナーであり、樹脂８０重量％、着色剤１０重量％、外添剤３重量％、及び必要に応じて帯電制御剤や離型剤などで構成される。樹脂としてはポリエステル樹脂を用いた。着色剤としては、イエロートナー用としてベンジジン系黄色顔料、マゼンタトナー用としてキサンテン系マゼンタ染料のリンタングステンモリブデン酸レーキ顔料、シアントナー用として銅フタロシアニン系顔料、ブラックトナー用としてカーボンブラックを用いた。外添剤としては、シリカ粒子を用いた。
【００２４】
図２は本発明の一実施の形態にかかる現像装置における現像ローラと供給ローラの接触部近傍を示した拡大図である。
【００２５】
図３は本発明の一実施の形態にかかる現像装置に用いる供給ローラの斜視図であり、軸方向に対して表面に螺旋状の凹凸を右回転方向と左回転方向に交差された形状を有する供給ローラ５を示した図である。
【００２６】
図４は本発明の一実施の形態にかかる現像装置に用いる供給ローラの拡大図である。
【００２７】
以上のように構成された本実施の形態の一成分現像装置について、図を用いてその動作を説明する。
【００２８】
図１において、現像ホッパ２内のトナー１は、供給ローラ５の矢印Ａ方向の回転により、Ｐ２近傍まで搬送され、現像ローラ４と供給ローラ５の接触部で現像ローラ４の表面に供給される。供給されたトナー１は、現像ローラ４の矢印Ｂ方向への回転により現像ブレード６０との接触部に搬送される。搬送されたトナー１は、現像ブレード６０により所望の層厚に規制され、接触部において発生する摩擦力によって電荷を帯び、帯電量が増加する。現像ローラ４と対向する感光体３は、帯電器１１により一様に帯電（実施の形態１では−５００Ｖ）された後、レーザビーム１０１による露光信号（図示せず）が照射され、静電潜像が形成される。実施の形態１では、静電潜像を形成するとき、感光体３の全面露光電位は−６０Ｖとした。現像ローラ４には現像バイアス電源（図示せず）により、−１５０Ｖの直流電圧を印加した。非磁性一成分のトナー１の薄層を担持する現像ローラ４と、現像ローラ４と実質的に同方向に移動する感光体３とは、相互に対向する部分で接触している。このため、感光体３上には画像部のみネガポジ反転したトナー像が形成される。感光体３上に形成されたトナー像は、転写装置（図示せず）によって紙などの記録媒体上に転写され、定着装置（図示せず。たとえば加熱定着）により前記記録媒体上に定着される。
【００２９】
感光体へ転移付着されず現像ローラ４上に残ったトナー１２は、帯電量が高いまま供給ローラ５まで達し、供給ローラ５の表面で剥ぎ落とされ、攪拌機１３の近傍まで運ばれるとともに攪拌機１３近傍のＰ１部で帯電量が低いトナー１と攪拌され電荷を放出し均一化される。また、攪拌機近傍の現像ローラ４軸方向においても、トナー１は攪拌機１３により往復流を与えられ、帯電量が高いトナーと低いトナーが攪拌され、帯電量を均一に保っている。また、供給ローラ５で帯電量が高いトナー１２を剥ぎとられた現像ローラ４は、同時に供給ローラ５からトナー１を供給される。
【００３０】
次に図２と図４を用いてＰ２近傍のトナー１の流れを説明する。
【００３１】
現像ローラ４と供給ローラ５の接触部近傍Ｐ２のトナー１は、回転する供給ローラ５の表面凹凸に沿ってａ・ｂ方向に分岐した移動力を受け、その後、繰り返しａ１・ａ２とｂ１・ｂ２のように移動力を受ける。これにより、トナー１に現像ローラ４の軸方向の往復流が発生する。また、供給ローラ５の表面凹凸は供給ローラ５の全表面にあるため、供給ローラ５近傍のトナー１に一様に往復流が発生し攪拌される。この結果、現像ローラ４と供給ローラ５の接触部近傍Ｐ２のトナー１は現像ローラ４の軸方向に対して帯電量が均一になる。
【００３２】
このように、上記の実施の形態１にかかる現像装置によれば、現像ローラ４と供給ローラ５の接触部近傍Ｐ２のトナー１が現像ローラ４の軸方向に対して均一な帯電量になるため、帯電むらによる濃度むらが発生しない高画質の画像を安定して得ることができる。
【００３３】
なお、実施の形態１においては、現像ブレード６０をステンレス板により形成した場合を説明したが、これに限定されることはなく、他の金属、ゴム、あるいは合成樹脂等の他の材料であっても良い。なお、合成樹脂等の金属材料以外の材料を用いる場合、板曲げを施して現像ブレード６０を形成するのではなく、現像ローラ４との近接部分が円弧面になるように金型等を製作し、射出成形等により形成してもよい。
【００３４】
本発明の実施の形態１におけるトナー１の構成は、上記の構成に限定されることはなく、樹脂としては他に、スチレンアクリル樹脂、エポキシ樹脂を使用できる。着色剤としては他に、イエロートナー用として、フォロンイエロー、アセト酢酸アニリド系不溶性アゾ顔料、モノアゾ染料、アゾメチン系色素等が使用でき、マゼンタトナー用として、２，９−ジメチルキナクリドン、ナフトール系不溶性アゾ顔料、アントラキノン系染料、キサンテン系染料と有機カルボン酸からなる色材、チオインジゴ等が使用でき、ブラックトナーとしてフェライト等が使用できる。なお、着色剤の添加割合は実施の形態１では１０重量％としたが、これに限定されることはなく、トナー中に好ましくは１重量％以上３０重量％以下添加され、より好ましくは３重量％以上２５重量％以下添加される。外添剤としては、他には例えば、アルミナ、チタニア等の金属酸化物の粒子やそれらの混合物を用いることができる。また、それらの金属酸化物粒子を疎水化処理した粒子を用いることもできる。この疎水化処理の処理剤としては、例えば、ヘキサメチルジシラザン、ジメチルジクロロシラン等のシランカップリング剤や、シリコーンオイル等を用いることができる。
【００３５】
また、本発明の実施の形態１におけるトナー１には、オイルレス定着を実現する等の目的で必要に応じて離型剤を添加してもよい。離型剤としては、例えば、カルナウバワックス、キャンデリラワックスあるいはホホバ油等を使用できる。離型剤はトナー中に好ましくは３重量％以上２０重量％以下、より好ましくは４重量％以上１５重量％以下添加される。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
本発明は、静電潜像を表面上に保持する円筒形状の感光体と、外周面上に現像剤を保持して前記感光体の外周面に近接して回転し、前記感光体に前記現像剤を供給する現像ローラと、前記現像ローラの外周面に近接して回転し、前記現像ローラに前記現像剤を供給する供給ローラと、前記現像ローラの外周面に近接して、前記現像ローラ上に形成される前記現像剤からなる層の厚みを所定の厚みに規制する現像ブレードとを有し、前記供給ローラの表面に前記供給ローラの軸方向に対して螺旋状の凹凸を右回転方向と左回転方向に交差された形状を有していることにより、前記供給ローラ近傍の現像剤に一様に往復流を発生させ、前記現像ローラと前記供給ローラの接触部近傍において前記現像ローラ軸方向の現像剤の帯電量を均一にすることで帯電むらによる濃度むらが発生しない高画質の画像を安定して得ることができる一成分現像装置を提供することができる効果を奏し、電子写真法によるプリンタ、複写機、ファクシミリ等に用いられる一成分現像装置、及びこれを用いた画像形成装置に関するものなどの用途に適用できるものである。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の一実施の形態にかかる現像装置の主要部を示す断面図
【図２】本発明の一実施の形態にかかる現像装置における現像ローラと供給ローラの接触部近傍を示した拡大図
【図３】本発明の一実施の形態にかかる現像装置に用いる供給ローラの斜視図
【図４】本発明の一実施の形態にかかる現像装置に用いる供給ローラの拡大図
【符号の説明】
【００３８】
１    トナー（現像剤）
２    現像ホッパ
３    感光体
４    現像ローラ
５    供給ローラ
１１    帯電器
１２    感光体へ転移付着されず現像ローラ上に残ったトナー
１３    攪拌機
６０    現像ブレード（現像剤規制部材）
１０１  レーザービーム
【図１】
2007206144.tif 000003
【図２】
2007206144.tif 000004
【図３】
2007206144.tif 000005
【図４】
2007206144.tif 000006