(57)【要約】【課題】発泡体層を用いた規制ローラ表面の圧力ムラを低減し，トナー搬送量や帯電量のムラの発生を防止することのできる規制ローラおよびそれを用いた１成分現像装置と画像形成装置を提供すること。【解決手段】本発明の規制ローラ２４は，１成分現像装置２０の現像ローラ２２に接して配置される規制ローラ２４であって，発泡弾性体で形成された発泡弾性体層２６と，その上に配置されたチューブと２７を有し，チューブ２７の外面から測定した硬度がアスカーＦＰで８０度以下であり，発泡弾性体層２６チューブ２７の外面から所定の押し込み量を圧子で得るために要する荷重が，発泡弾性体層２６の外面から同様の押し込み量を圧子で得るために要する荷重の１．５倍以上である。【選択図】図２
2007286112.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１成分現像装置の現像ローラに接して配置される規制ローラにおいて，
発泡弾性体で形成されたローラ部材と，
前記ローラ部材上に配置されたチューブとを有し，
前記チューブの外面から測定した硬度がアスカーＦＰで８０度以下であり，
前記チューブの外面から所定の押し込み量を圧子で得るために要する荷重が，前記ローラ部材の外面から同様の押し込み量を圧子で得るために要する荷重の１．５倍以上であることを特徴とする規制ローラ。
【請求項２】
現像ローラと，前記現像ローラに接して配置された規制ローラとを有する１成分現像装置において，前記規制ローラは，
発泡弾性体で形成されたローラ部材と，
前記ローラ部材上に配置されたチューブとを有し，
前記チューブの外面から測定した硬度がアスカーＦＰで８０度以下であり，
前記チューブの外面から前記現像ローラによる押し込み量と同じ押し込み量を圧子で得るために要する荷重が，前記ローラ部材の外面から同様の押し込み量を圧子で得るために要する荷重の１．５倍以上であることを特徴とする１成分現像装置。
【請求項３】
感光体と，前記感光体を現像する１成分現像装置とを有し，前記１成分現像装置は，現像ローラと，前記現像ローラに接して配置された規制ローラとを有する画像形成装置において，前記規制ローラは，
発泡弾性体で形成されたローラ部材と，
前記ローラ部材上に配置されたチューブとを有し，
前記チューブの外面から測定した硬度がアスカーＦＰで８０度以下であり，
前記チューブの外面から前記現像ローラによる押し込み量と同じ押し込み量を圧子で得るために要する荷重が，前記ローラ部材の外面から同様の押し込み量を圧子で得るために要する荷重の１．５倍以上であることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，１成分トナーを使用する１成分現像装置とそれに使用される規制ローラ，その１成分現像装置を有する画像形成装置に関する。さらに詳細には，現像ローラ上のトナー量を規制，計量するとともにトナーを帯電させる規制部材としての規制ローラおよびそれを用いた１成分現像装置と画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より，電子写真方式の画像形成装置における１成分現像装置では，像担持体にトナーを供給する現像ローラに規制部材を当接させ，トナー量の規制や計量を行っている。さらに，トナーが現像ローラと規制部材とのニップを通過する際の摩擦により，トナーの帯電を行っている。このような規制部材としては，平板状の規制ブレードが広く使用されていたが，規制ブレードは摩耗の進行が比較的早く，また，トナーを凝集させやすいという問題点があった。
【０００３】
特に近年，トナーの小粒径化が進むにつれ単位量当たりのトナー表面積が増えることにより，単位量当たりのトナーに添加される外添剤の量も増える傾向にある。そのため，規制部材の当接圧によってトナーが現像ローラに押し付けられ，外添剤の離脱あるいは母材への埋没等の発生割合が増加している。それによって，トナーの帯電特性や流動性等が変化してしまうという問題点があった。
【０００４】
また，モノクロ印刷の頻度が比較的高いオフィスなどへもフルカラー機の導入が進み，フルカラー機でのモノクロ印刷が連続して行われる場合がある。このような使用方法では，ブラックトナー用以外の現像装置内で，現像ローラ上のトナーに圧力が加わる回数あるいは時間が大きくなる。そのため，ブラック以外の各色のトナーにおいて，トナーの特性の変化がさらに大きくなりがちである。
【０００５】
これに対し，規制部材として，金属製の円筒状芯金とその外周に形成された弾性発泡体層を備えたローラ状の規制ローラを有する現像装置が開示されている（例えば，特許文献１参照。）。さらには，金属製の円筒状芯金とその外周に形成された弾性発泡体層を備え，さらにその外周にチューブが被覆されている規制ローラを有する現像装置が開示されている（例えば，特許文献２参照。）。このような規制部材によれば，トナーに加わる圧力を低減しつつ幅広の規制ニップを確保し，耐久性を向上させ高寿命を図ることができるとされている。
【特許文献１】特開２００４−２９３５７号公報
【特許文献２】特開２００４−８５６２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら，前記した従来の現像装置の規制ローラでは，圧力を低減するために弾性発泡体層が使用されているので，その層表面には発泡体特有の凹凸がある。そのため，規制ローラの表面に微小な圧力ムラが生じ，トナーの搬送量や帯電量にムラが発生するおそれがあった。特許文献２に記載の現像装置では，弾性発泡体層の外周にさらにチューブが被覆されているが，このチューブはかなり薄いものであり，圧力ムラを十分に防止できるものではない。さらに，規制ローラと現像ローラとの接触位置に圧力ムラが生じていると，トナー搬送量や帯電量にムラが発生し，その結果画像の濃度ムラや粒状性の低下という画質低下を引き起こすおそれがあるという問題点があった。
【０００７】
本発明は，前記した従来の現像装置が有する問題点を解決するためになされたものである。すなわちその課題とするところは，発泡体層を用いた規制ローラ表面の圧力ムラを低減し，トナー搬送量や帯電量のムラの発生を防止することのできる規制ローラおよびそれを用いた１成分現像装置と画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この課題の解決を目的としてなされた本発明の規制ローラは，１成分現像装置の現像ローラに接して配置される規制ローラであって，発泡弾性体で形成されたローラ部材と，ローラ部材上に配置されたチューブとを有し，チューブの外面から測定した硬度がアスカーＦＰで８０度以下であり，チューブの外面から所定の押し込み量を圧子で得るために要する荷重が，ローラ部材の外面から同様の押し込み量を圧子で得るために要する荷重の１．５倍以上であるものである。
【０００９】
本発明の規制ローラは，発泡弾性体で形成されたローラ部材とそのローラ部材上に配置されたチューブとを有している。そして，チューブの外面から測定した硬度がアスカーＦＰで８０度以下と比較的柔らかく形成されているので，トナーに与えるストレスは比較的小さい。さらに，チューブの外面から所定の押し込み量を圧子で得るために要する荷重が，ローラ部材の外面から同様の押し込み量を圧子で得るために要する荷重の１．５倍以上であることから，ローラ部材の外面の圧力ムラが低減されている。従って，発泡体層を用いた規制ローラ表面の圧力ムラを低減し，トナー搬送量や帯電量のムラの発生を防止することのできる規制ローラとなっている。
【００１０】
また本発明は，現像ローラと，現像ローラに接して配置された規制ローラとを有する１成分現像装置であって，規制ローラが，発泡弾性体で形成されたローラ部材と，ローラ部材上に配置されたチューブとを有し，チューブの外面から測定した硬度がアスカーＦＰで８０度以下であり，チューブの外面から現像ローラによる押し込み量と同じ押し込み量を圧子で得るために要する荷重が，ローラ部材の外面から同様の押し込み量を圧子で得るために要する荷重の１．５倍以上である１成分現像装置にも及ぶ。
【００１１】
また本発明は，感光体と，感光体を現像する１成分現像装置とを有し，１成分現像装置は，現像ローラと，現像ローラに接して配置された規制ローラとを有する画像形成装置であって，規制ローラが，発泡弾性体で形成されたローラ部材と，ローラ部材上に配置されたチューブとを有し，チューブの外面から測定した硬度がアスカーＦＰで８０度以下であり，チューブの外面から現像ローラによる押し込み量と同じ押し込み量を圧子で得るために要する荷重が，ローラ部材の外面から同様の押し込み量を圧子で得るために要する荷重の１．５倍以上である画像形成装置にも及ぶ。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の規制ローラおよびそれを用いた１成分現像装置と画像形成装置によれば，発泡体層を用いた規制ローラ表面の圧力ムラを低減し，トナー搬送量や帯電量のムラの発生を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下，本発明を具体化した最良の形態について，添付図面を参照しつつ詳細に説明する
。本形態は，いわゆるタンデム方式のカラープリンタに本発明を適用したものである。
【００１４】
本形態のカラープリンタ１０は，図１に示すように，４色それぞれの作像ユニット１１Ｙ，１１Ｍ，１１Ｃ，１１Ｋが中間転写ベルト１２に沿って並べられた，いわゆるタンデム方式の画像形成装置である。このカラープリンタ１０にはさらに，給紙装置１３，露光装置１４，ベルト転写装置１５，定着装置１６を有している。そして，図１中に点線で示すように，用紙を搬送しつつ画像を形成して排出する装置である。この画像形成動作については，一般的なものであるのでここでは説明を省略する。
【００１５】
各作像ユニット１１Ｙ，１１Ｍ，１１Ｃ，１１Ｋは，それぞれ感光体１７Ｙ，１７Ｍ，１７Ｃ，１７Ｋとその周囲に並べられたクリーナ１８Ｙ，１８Ｍ，１８Ｃ，１８Ｋ，帯電装置１９Ｙ，１９Ｍ，１９Ｃ，１９Ｋ，現像装置２０Ｙ，２０Ｍ，２０Ｃ，２０Ｋとを有している。なお，各色の装置はいずれも同様の構成であり，以下ではＹＭＣＫの添え字を省略して説明する。
【００１６】
本形態の現像装置２０は，図２にその概略を示すように，トナーＴを収容するトナー貯蔵部２１と，その内部に現像ローラ２２，供給ローラ２３，規制ローラ２４が設けられている。現像ローラ２２，供給ローラ２３，規制ローラ２４は，いずれもその軸方向を平行にして配置され，図中に矢印で示すように回転される。そして，現像ローラ２２が感光体１７に対面するように配置される。この現像装置２０は，１成分トナーを使用する１成分現像装置である。
【００１７】
現像ローラ２２は，金属軸上に導電性の弾性体層が形成されている。弾性体層の抵抗率は，金属軸とローラ表面に接触させた導体との間の抵抗値が１０8Ω以下となるようにされている。供給ローラ２３は，金属軸上に導電性の発泡弾性体層が形成されている。発泡弾性体層の抵抗率は，金属軸とローラ表面に接触させた導体との間の抵抗値が１０5Ω以下となるようにされている。現像ローラ２２と供給ローラ２３とは，互いに接触されてカウンター回転される。またここでは，現像ローラ２２の外径はφ１６ｍｍであり，供給ローラ２３の外径はφ１２ｍｍとしている。なお，感光体１７の外径はφ３０ｍｍである。
【００１８】
規制ローラ２４は，図３に示すように，金属軸２５の外周に発泡弾性体層２６が形成され，さらにその外周にチューブ２７を有している。発泡弾性体層２６は，ウレタン材を基材とした円筒状の発泡体層であり，チューブ２７は，ポリアミド材を基材とした発泡させられていない弾性体層である。チューブ２７は，導電性の接着剤によって発泡弾性体層２６に接着されている。発泡弾性体層２６の抵抗率は，金属軸２５とチューブ２７の表面に接触させた導体との間の抵抗値が１０5Ω以下となるようにされている。この発泡弾性体層２６がローラ部材に相当する。
【００１９】
また，規制ローラ２４は，所定の押し込み量（ここでは，１ｍｍとする。）によって現像ローラ２２に押し込み配置されている。さらに，図２中に矢印で示すように現像ローラ２２に対してカウンター回転される。またここでは，規制ローラ２４の各部の寸法として，その外径がφ１２ｍｍ，金属軸２５の外径がφ５ｍｍ，チューブ２７の厚さが１００μｍとしている。
【００２０】
ここで，本形態の規制ローラ２４は，その硬度がアスカーＦＰで８０度以下となるように形成されている。さらに，規制ローラ２４の外面に圧子を押し付け，所定の押し込み量まで押し込んだ時の押し込み荷重が，次の条件を満たすように，チューブ２７を選択している。すなわち，チューブ２７を配置していない発泡弾性体層２６のみのものに対して，同じ押し込み量だけ押し込むために必要な押し込み荷重の１．５倍以上となるようにする。ここで，所定の押し込み量としては，現像ローラ２２による規制ローラ２４への押し込み量と同じ押し込み量とすればよい。
【００２１】
次に，この押し込み荷重を測定する方法について説明する。押し込み荷重を測定するための硬度計測機３０は，図４に示すように，台座３１上に，規制ローラ２４を水平に支持するための支持台３２と，荷重計測用の支柱３３とが固定されている。さらに，支柱３３には，荷重計３４，圧子３５，ダイヤル３６を有する荷重計測部３７が取り付けられている。荷重計測部３７は，ダイヤル３６を回すことによって支柱３３に沿って上下に移動される。また，圧子３５は，少なくとも図４中下面の測定対象に接する面は，φ２０ｍｍ程度の円形状とする。
【００２２】
この硬度計測機３０による押し込み荷重の測定では，まず，測定しようとする規制ローラ２４を支持台３２に固定する。そして，ダイヤル３６を操作し，圧子３５が規制ローラ２４の表面に接する位置とする。ここまでは荷重計３４の示す値は０である。そしてそこから１ｍｍ下方の位置までさらにダイヤル３６を操作して，荷重計測部３７を移動させる。このときの荷重計３４の示す荷重の値を読み取る。同様に，規制ローラ２４にチューブ２７を接着する以前の状態，すなわち金属軸２５に発泡弾性体層２６のみを形成したもの（以下，チューブ無しローラという。）に対しても，同様に１ｍｍ押し込み荷重を測定する。ここで，１ｍｍとしたのは，規制ローラ２４を現像ローラ２２に対して配置する際の押し込み量が１ｍｍだからである。
【００２３】
このようにして，各種のローラについて測定した結果を図５に示す。図５中の各規制ローラＡ〜Ｅは，それぞれ発泡弾性体層の材料や発泡条件，あるいはチューブの材料や厚みの異なるものである。いずれも，（ａ）欄は，チューブを有する規制ローラとしたときの押し込み荷重（Ｎ）を示す。また，（ｂ）欄は，チューブを有しないチューブ無しローラの押し込み荷重（Ｎ）を示す。また，（ａ）／（ｂ）欄は，（ａ）と（ｂ）との比を示す。さらに，「画質」欄は，その各ローラを規制ローラ２４として組み込んだカラープリンタを使用して画像形成した際の画質をそれぞれ示している。なお，画質は，ベタ画像の濃度ムラと網点画像の粒状性を目視によって評価した。
【００２４】
図５に示すように，規制ローラ２４や発泡弾性体層２６そのものの柔軟性とは直接関わりなく，（ａ）と（ｂ）との比が１．５以上であれば，良好な画質の画像が得られることが判った。この条件を満たすような発泡弾性体層２６とチューブ２７との組を選択することで，発泡弾性体層２６の表面の凹凸形状による圧力ムラは，チューブ２７の表面までは伝わらないのである。
【００２５】
次に，規制ローラ２４の硬度について説明する。それぞれ発泡弾性体層の材料や発泡条件，あるいはチューブの材料や厚みの異なる規制ローラについて，ＦＰタイプのデュロメータ硬度計によって硬度の測定を行った。各種のローラについて，その硬度を測定した結果を図６に示す。さらにこの各ローラを規制ローラ２４として組み込んだカラープリンタを使用して，２種類のトナーについての特性変化を調べた。
【００２６】
トナーの特性変化の測定方法は次のようなものである。まず，各ローラを組み込んだカラープリンタで，白紙画像の連続通紙をＡ４サイズで６０００枚の印字を行った。これは，トナーに対して最も繰り返しストレスの加わる条件である。そしてその後のトナーの状態を調べ，特性の変化が画質に影響の出る水準であったものは×とした。また，２種類のトナー（トナーα，トナーβ）は，トナーαが体積平均粒径６．５μｍ，ＳｉＯ2処理量１．７のものであり，トナーβが体積平均粒径５．５μｍ，ＳｉＯ2処理量２．５のものである。いずれも，トナー貯蔵部内への初期充填量は１００ｇとした。
【００２７】
なお，カラープリンタ１０の各部の回転速度は，現像ローラ２２が１８０ｒｐｍ，供給ローラ２３が２４０ｒｐｍ，規制ローラ２４が２４０ｒｐｍ，感光体１７が６４ｒｐｍとした。図６に示すように，硬度がアスカーＦＰで８０度より大きい規制ローラ（Ｇ，Ｈ）では，トナーの特性変化が大きく，上記のような耐刷印字の後で通常の画像形成を行うと，画像濃度の低下，背景部のかぶり等の画質低下が発生する。このことから，本形態の規制ローラ２４としては，その硬度がアスカーＦＰで８０度以下となるものが好ましいことが分かった。
【００２８】
本形態の現像装置２０では，供給ローラ２３の回転によってトナー貯蔵部２１内のトナーＴが現像ローラ２２の近傍へ搬送され，現像ローラ２２の表面に供給される。現像ローラ２２上のトナーは，現像ローラ２２と規制ローラ２４との接触部において掻き取られ，トナー薄層の量規制と均一化が図られる。トナー層はさらに，現像ローラ２２と規制ローラ２４との間で摩擦を受けて帯電される。
【００２９】
ここで，本形態の規制ローラ２４は，硬度がアスカーＦＰで８０度以下とされているので，トナーに加えられる圧力は小さく，トナーの特性の変化による画質低下が防止されている。さらに，規制ローラ２４が，発泡弾性体層２６の外周にチューブ２７を有し，チューブ無しローラとの押し込み荷重の比が１．５倍以上とされているので，発泡弾性体層２６の表面に凹凸があっても，その凹凸はチューブ２７の表面にはほとんど現れない。従って，規制ローラ２４表面の微小な圧力ムラが防止され，トナーの搬送量や帯電量にムラが発生するおそれはない。
【００３０】
このようにして，所定の量に均一薄層化され，所定の帯電量に帯電されたトナー層は，現像ローラ２２の回転によって感光体１７に対面する。さらに，現像ローラ２２と感光体１７との最近接部である現像領域で，感光体１７へ移動して静電潜像を現像する。また，現像領域を通過しても現像ローラ２２上に残ったトナーは，供給ローラ２３に掻き取られ，トナー貯蔵部２１内へ戻される。
【００３１】
以上詳細に説明したように本形態のカラープリンタ１０の現像装置２０によれば，規制ローラ２４が，発泡弾性体層２６の外周にチューブ２７を有するものであって，硬度がアスカーＦＰで８０度以下とされているのでトナーに加えられる圧力は小さく，さらに，チューブ無しローラとの押し込み荷重の比が１．５倍以上とされているのでローラ表面の微小な圧力ムラが防止されている。従って，発泡体層を用いた規制ローラ表面の圧力ムラを低減し，トナー搬送量や帯電量のムラの発生を防止することのできる現像装置２０となっている。
【００３２】
なお，本形態は単なる例示にすぎず，本発明を何ら限定するものではない。したがって本発明は当然に，その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良，変形が可能である。例えば，各ローラの外径寸法，回転方向，回転速度，規制ローラの各部の寸法や材質，規制ローラの押し込み量，規制ローラや供給ローラの電位条件，トナーの種類等はいずれも例示であり，これに限らない。また，規制ローラの金属軸２５は，円筒状のものであっても良い。また，本形態ではカラープリンタとしたが，複写機，ＦＡＸ等の電子写真方式の画像形成装置にも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本形態に係るカラープリンタの概略構成を示す断面図である。
【図２】本形態に係る現像装置の概略構成を示す断面図である。
【図３】規制ローラを示す断面図である。
【図４】硬度計測機の概略構成を示す構成図である。
【図５】規制ローラとチューブ無しローラとに対する押し込み荷重及びそれらの比と画質との関係を示す図表である。
【図６】規制ローラの硬度と耐刷時のトナー特性変化との関係を示す図表である。
【符号の説明】
【００３４】
１０  カラープリンタ
２０  現像装置
２２  現像ローラ
２４  規制ローラ
２６  発泡弾性体層（ローラ部材）
２７  チューブ
【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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