(57)【要約】【課題】  トナーを表面に担持して回転する現像ローラと、該現像ローラに圧接して、トナーの層厚を規制する規制部材を備え、トナーで、感光体上の静電潜像を可視化する現像装置において、規制部材の現像ローラへの安定した押圧力を長期間に亙って得ることができ、出力画像上で、画像かぶりを発生させにくくする現像装置、及び該現像装置を備えた画像形成装置を提供することを課題とする。【解決手段】  規制部材を、現像ローラに圧接する圧接部材及び該圧接部材と一体に成型された支持部材から構成し、圧接部材と支持部材の材質は、互いに異なる材料配合により、異なる特性を持つ弾性部材とすることで、上記課題を解決する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナーを表面に担持して回転する現像ローラと、該現像ローラに圧接して、前記トナーの層厚を規制する規制部材を備え、前記トナーで、感光体上の静電潜像を可視化する現像装置であって、前記規制部材は、現像ローラに圧接する圧接部材及び該圧接部材と一体に成型された支持部材から構成され、
前記圧接部材及び前記支持部材は、互いに異なる材料配合により、異なる特性を持つ弾性部材であることを特徴とする現像装置。
【請求項２】
前記弾性部材は、ゴムであることを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
【請求項３】
前記圧接部材のゴム硬度は、前記支持部材のゴム硬度よりも高いことを特徴とする請求項２に記載の現像装置。
【請求項４】
前記圧接部材及び前記支持部材は、ウレタンゴムであることを特徴とする請求項２又は３に記載の現像装置。
【請求項５】
前記圧接部材のゴム硬度は、７２〜７８度であることを特徴とする請求項２又は３に記載の現像装置。
【請求項６】
前記支持部材のゴム硬度は、６２〜６８度であることを特徴とする請求項２又は３に記載の現像装置。
【請求項７】
前記圧接部材と前記現像ローラの接触点、前記圧接部材の現像ローラの回転方向上流側端、該上流側端に対向する前記現像ローラ上の対向点にて囲まれる、トナー溜まり面積が、０．３０ｍｍ２以上であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の現像装置。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項に記載の現像装置を備えた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、現像装置、及び該現像装置を備えた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
トナーを表面に担持して、回転軸を中心として回転する現像ローラと、現像ローラに圧接して、トナーの層厚を規制する規制部材を備え、規制部材で規制されたのち搬送されるトナーで、現像ローラと対向配置される感光体上の静電潜像を可視化する現像装置では、以下のような問題点が指摘されている。
【０００３】
規制部材と現像ローラが常に同じ当接部で加圧接触しているため、長期に亙って現像装置を使用する場合、摩擦熱やその圧力、或いは機内温度等の環境的要因等が相俟って、規制部材と現像ローラが接触する当接部で、規制部材が摩耗し、摩耗した深さに相当する分だけ、現像ローラへの押圧力が低下する。その結果、トナーの層厚が厚くなり、出力画像上での画像かぶりが発生するという問題があった。
【０００４】
このような問題に対処するために、例えば、特開平８−６２９７４号公報（特許文献１）では、図４に示すように、規制部材であるトナー薄層形成ブレード１００を、現像ローラ１０１に圧接する軟弾性体からなる突起部１０２及び該突起部１０２と接合された板バネ部材１０３から構成し、板バネ部材１０３の長さＬと厚みＨの関係を規定することで、突起部１０２が摩耗しにくくなり、トナー薄層形成ブレード１００の現像ローラ１０１への押圧力も低下しにくくなり、安定した押圧力を長期間に亙って得ることができる現像装置が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平８−６２９７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１のトナー薄層形成ブレード１００では、突起部１０２と板バネ部材１０３の材質が異なり、どちらも硬度について考慮していないため、板バネ部材１０３の長さＬと厚みＨの関係を規定しただけでは、トナー薄層形成ブレード１００の現像ローラ１０１への安定した押圧力を長期間に亙って得ることができない場合があった。
【０００７】
これは、トナー薄層形成ブレード１００では、押圧力を弾性係数だけで説明できるものではなく、硬度を規定する必要があるが、板バネ部材１０３の材質では、硬度を自由に変えることはできないために、現像ローラ１０１への安定した押圧力を実現できる硬度を選択することはできないからである。
【０００８】
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、圧接部材と支持部材を材料配合の異なる弾性部材で一体成型することにより、規制部材の現像ローラへの安定した押圧力を長期間に亙って得ることができ、出力画像上で画像かぶりを発生させにくい現像装置、及び該現像装置を備えた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】
【０００９】
本発明は、トナーを表面に担持して回転する現像ローラと、該現像ローラに圧接して、前記トナーの層厚を規制する規制部材を備え、前記トナーで、感光体上の静電潜像を可視化する現像装置であって、前記規制部材は、現像ローラに圧接する圧接部材及び該圧接部材と一体に成型された支持部材から構成され、前記圧接部材及び前記支持部材は、互いに異なる材料配合により、異なる特性を持つ弾性部材であることを特徴とするものである。
【００１０】
また、本発明は、前記弾性部材はゴムであることが好ましい。
【００１１】
また、本発明は、前記圧接部材のゴム硬度は、前記支持部材のゴム硬度よりも高いことが好ましい。
【００１２】
また、本発明は、前記圧接部材及び前記支持部材は、ウレタンゴムであることが好ましい。
【００１３】
また、本発明は、前記圧接部材のゴム硬度は、７２〜７８度であることが好ましい。
【００１４】
また、本発明は、前記支持部材のゴム硬度は、６２〜６８度であることが好ましい。
【００１５】
また、本発明は、前記圧接部材と前記現像ローラの接触点、前記圧接部材の現像ローラの回転方向上流側端、該上流側端に対向する前記現像ローラ上の対向点にて囲まれる、トナー溜まり面積が、０．３０ｍｍ２以上であることが好ましい。
【００１６】
また、本発明は、前記現像装置を備えた画像形成装置を提供することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、圧接部材及び支持部材の成型に関して、撓んだり、空気が侵入することがなく、容易に成型できるため、現像ローラへの押圧力が低下し、トナーの層厚が厚くなり、出力画像上で、画像かぶりが発生することはない。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施例となる現像装置の構成を示す概略断面図である。
【図２】本発明の実施例となる規制部材の構成を示す、現像ローラの軸方向から見た概略断面図である。
【図３】トナー溜まり面積と現像ローラ上のトナー付着量の関係を示す図である。
【図４】本発明の比較例となる現像装置の構成を示す概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施形態の現像装置について図面を参照して説明する。
【００２０】
図１は、本発明の現像装置１の構成を示す概略断面図である。以下には、本発明の現像装置に関して説明するが、その他の構成については、電子写真複写装置の一般的な技術が適用できることはいうまでもない。
【００２１】
本発明の現像装置１は、トナー２を担持する現像ローラ３と、トナー２を収容する現像槽４と、現像槽４の中でトナー２を撹拌搬送する第１、第２及び第３撹拌搬送部材５、６、７と、供給ローラ８と、規制部材９として、現像ローラ３に圧接する圧接部材９ａ及び該圧接部材９ａと一体成型された支持部材１０を含む。第１、第２及び第３撹拌搬送部材５、６、７は、現像槽４内に回転自在に設けられ、各々、矢印で示す反時計方向に回転している。
【００２２】
現像槽４内において、第１撹拌搬送部材５及び第２撹拌搬送部材６は、主として、回転方向にトナー２を撹拌及び搬送する役割を果たす。第１撹拌搬送部材５及び第２撹拌搬送部材６は、不図示の回転軸部と、回転軸部から半径方向外方に突出する不図示の複数の羽根片を含んで構成され、その羽根片は、例えば、ＰＥＴ（Polyethylene Terephthalate）等の樹脂を用いて薄板状に形成される。また、第３撹拌搬送部材７は、硬質の合成樹脂を用いて形成されるスクリュー状の回転部材であって、主として、軸方向にトナー２を撹拌及び搬送する役割を果たす。
【００２３】
また、現像槽４内には、第１撹拌搬送部材５と供給ローラ８との間に、中間壁部材１１が設けられる。中間壁部材１１は、例えば、合成樹脂等からなる平板状の部材であり、現像槽４の長手方向、即ち現像ローラ３の軸線方向に延びて、現像槽４の底部から立ち上がるようにして設けられる。そして、中間壁部材１１には、その中央部に開口１２が形成されている。このような中間壁部材１１によって、現像槽４内には、第１撹拌搬送部材５から供給ローラ８へ向うトナー２の流れが形成される。
【００２４】
供給ローラ８は、発泡ウレタン等の多孔性弾性部材が設けられたものであり、表面の空孔にトナー２を吸着しつつ、現像ローラ３を摺擦することで、トナー２を現像ローラ３に供給し、かつ、現像後に現像ローラ３に残存した余分のトナー２をクリーニングする。
【００２５】
供給ローラ８と現像ローラ３の接触部の食い込み量は、０．５ｍｍ、供給ローラ８は、アスカーＣ硬度で５度のウレタンスポンジを用いた。直径は１６ｍｍとした。
【００２６】
現像槽４は、例えば、硬質の合成樹脂等からなり、外観が略直方体形状を有する容器部材である。なお、本願では、トナー２として、ポリエステル樹脂を主成分とし、粉砕法で作製され、体積平均粒子径が７μｍのトナーを用いた。
【００２７】
現像ローラ３は、現像槽４内に回転自在に設けられ、現像槽４に収容されるトナー２を担持して感光体１３に搬送する。現像ローラ３は、感光体１３に対向し、軸線が感光体１３の回転軸線と平行になるように配置され、現像槽４本体の不図示のフレーム部に支持される。現像ローラ３の回転方向は、感光体１３の回転方向と逆方向である。現像ローラ３は、アルミニウムからなり、直径１６ｍｍ、肉厚が１ｍｍで、表面の算術平均粗さＲａが、０．３〜０．８μｍとなるようにサンドブラスト処理されたものである。また、現像ローラ３は、周速度１４５ｍｍ／ｓｅｃで、軸線周りに回転駆動される。
【００２８】
なお、感光体１３の周速度は、１４５ｍｍ／ｓｅｃ、供給ローラ８の周速度は、１１６ｍｍ／ｓｅｃとし、第１、第２及び第３撹拌搬送部材５、６、７の回転数は、１５７ｒｐｍ、１５７ｒｐｍ、３８ｒｐｍとした。
【００２９】
また、感光体１３の直径は３０ｍｍであり、現像ローラ３と対向して配設されている感光体１３との間隙は、不図示の間隙保持部材により２００±２０μｍに設定されている。
【００３０】
現像ローラ３の上方には、一定量のトナー２の層を形成するための規制部材９が設けられている。規制部材９の先端には支持部材１０と一体化された圧接部材９ａがあり、もう一方の先端は、固定用の板金１４及び１５によって、支持部材１０を挟み、ビス１６によって現像槽４本体に固定されている。なお、圧接部材９ａ及び支持部材１０は、長手方向に現像ローラ３と同じ幅を持っている。
【００３１】
図２は、本発明の実施例となる規制部材９の構成を示す、現像ローラ３の軸方向から見た概略断面図である。
【００３２】
支持部材１０は、弾性部材であり、この弾性によって、略直方体形状を有する圧接部材９ａを一定の押圧力Ｐで、接触点ａの位置において、現像ローラ３上に押圧している。
【００３３】
これにより、現像ローラ３上に一定の帯電を有したトナー２の層が担持される。この帯電した電荷を有するトナー２の層が、現像ローラ３と感光体１３との電位差に応じて、現像ローラ３から感光体１３に供給されて静電潜像を現像し、トナー像を形成する。
【００３４】
規制部材９を現像ローラ３に押圧する押圧力Ｐは、支持部材１０の弾性を利用している。即ち、現像ローラ３に支持部材１０をどの程度、撓ませた状態で当接するかで押圧力Ｐを調整している。理論的には、下記の片持ち梁の式（１）で表される。
【００３５】
【数１】
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【００３６】
ここで、Ｅは支持部材１０のヤング率、Ｉは断面２次モーメント、δは撓み量、Ｌは支持部材１０の自由長である。
【００３７】
なお、実際の測定においては、圧接部材９ａと現像ローラ３の間に短冊状にカットしたＰＥＴ製の部材の一端を挟んでおき、他端をテンションゲージ（アイコーエンジニアリング社製、型番：ＲＸ−５）に繋いで、一定の速度でＰＥＴ部材を引き抜いたときの力で代用評価した。これを、引抜力としている。
【００３８】
なお、引抜力は、０．０３０〜０．０５０ｋｇｆとなるように、調整した。ただ、この引抜力の範囲内であっても、圧接部材９ａの硬度によって、接触点ａの現像ローラ３の回転方向の接触幅は異なってくる。ＪＩＳ−Ａ硬度で６２〜６８度では、接触幅は１．２ｍｍであるが、７２〜７８度では、接触幅は０．５ｍｍである。
【００３９】
引抜力を上げれば、現像ローラ３上のトナー２の層厚は均一化され、出力画像の均一性も向上するが、引抜力を上げ過ぎると、規制部材９で規制されたトナー２の搬送を妨げてしまい、局所的なトナー２の層厚の低下を招き、出力画像上で、画像濃度の低下や、白筋等の画像欠陥が発生する。
【００４０】
圧接部材９ａと支持部材１０の材質は、どちらもウレタンゴムであるが、互いに異なる材料配合により、異なる特性を持つゴムであるため、ウレタンゴムの選定は困難ではない。原材料の配合や重合度を変えることで、ゴム硬度等、各々に適切な特性を満たすゴムが得られるからである。圧接部材９ａと支持部材１０の成型に関しても、ゴムとゴムを加熱重合させることにより、一体に成型するだけなので、撓んだり、空気が侵入することがない。
【００４１】
なお、ウレタンゴムとしては、ポリオール成分として、ポリエステルポリオール、ポリエーテルポリオール等を用い、ジイソシアネート成分として、ジフェニルメタンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート等を用いることができる。
【００４２】
規制部材９の現像ローラ３への安定した押圧力Ｐを長期間に亙って得るためには、圧接部材９ａの硬度は、支持部材１０より高いほうが好ましく、このことで、圧接部材９ａの現像ローラ３への押圧力Ｐが増し、出力画像上で画像かぶりが発生することはなくなる。もし、支持部材１０の硬度より低ければ圧接部材９ａが摩耗してしまい、現像ローラ３への押圧力Ｐが低下しトナー２の層厚が厚くなり、出力画像上で画像かぶりが発生する。
【００４３】
圧接部材９ａの硬度は、７２〜７８度であることが好ましい。更に好ましくは、７０度以上、９０度未満である。７２度未満では、圧接部材９ａが摩耗してしまい、７８度を超えると、圧接部材９ａで規制されたトナー２の搬送を妨げてしまう。
【００４４】
また、支持部材１０の硬度は、圧接部材９ａより低いほうが好ましい。支持部材１０の一端は、現像槽４本体に固定されているため、現像槽４本体との取り付け位置の精度に影響を受けやすく、現像槽４本体の上方にずれれば押圧力Ｐは下がり、下方にずれれば押圧力Ｐは上がる。もし、支持部材１０の硬度のほうが高ければ、現像槽４本体との取り付け位置の精度による押圧力Ｐの変動は、更に顕著になってしまい、現像ローラ３への安定した押圧力Ｐを得ることはできない。
【００４５】
支持部材１０の硬度は、６２〜６８度であることが好ましい。更に好ましくは、５０度以上、７０度未満である。６２度未満では、圧接部材９ａの現像ローラ３への押圧力Ｐが弱すぎて、トナー２の層厚が厚くなり、出力画像上で画像かぶりが発生してしまう。６８度を超えると、圧接部材９ａで規制されたトナー２が搬送する際に受ける反発力で、規制部材９が定位置から上方に逃げてしまう場合があり、トナー２の層厚が厚くなり、出力画像上で画像かぶりが発生してしまうことがある。
【００４６】
圧接部材９ａの厚みは、支持部材１０の厚みよりも大きいほうが好ましく、このことで、圧接部材９ａの現像ローラ３への押圧力Ｐが増し、出力画像上で画像かぶりが発生することはない。もし、支持部材１０の厚みよりも小さければ、圧接部材９ａの現像ローラ３への押圧力Ｐが弱くなり、トナー２の層厚が厚くなって、出力画像上で画像かぶりが発生してしまう。
【００４７】
同一の押圧力Ｐにおいて、圧接部材９ａの弾性変形量は、支持部材１０の弾性変形量よりも小さいことが好ましく、このことで、圧接部材９ａの現像ローラ３への押圧力Ｐが増し、出力画像上で画像かぶりが発生することはない。もし、支持部材１０の弾性変形量よりも大きければ、圧接部材９ａの現像ローラ３への押圧力Ｐが弱くなり、トナー２の層厚が厚くなって、出力画像上で画像かぶりが発生してしまう。
【００４８】
圧接部材９ａと現像ローラ３上の接触点ａよりも現像ローラ３の回転方向上流側に、トナー２が一定面積以上、溜まっていれば、圧接部材９ａで規制されたトナー２が、長期間に亙って、更に安定して搬送され、現像ローラ３上のトナー付着量が安定化するため、出力画像上で、画像濃度の低下や、白筋等の画像欠陥が発生することはない。
【００４９】
その一定面積を、圧接部材９ａと現像ローラ３上の接触点ａ、現像ローラ３の回転方向上流側端９ｂ、該回転方向上流側端９ｂに対向する現像ローラ３上の対向点９ｄにて囲まれる、トナー溜まり面積Ｔとすると、０．３０ｍｍ２以上であることが好ましい。
【００５０】
トナー溜まり面積Ｔが、０．３０ｍｍ２未満では、圧接部材９ａで規制されたトナー２が安定して搬送されず、出力画像上で画像濃度の低下や、白筋等の画像欠陥が発生してしまった。
【００５１】
図３は、圧接部材９ａの位置を動かすことで、トナー溜まり面積Ｔを変えていったとき、トナー溜まり面積Ｔと現像ローラ３上のトナー付着量の関係を示す図である。
【００５２】
出力画像上で、画像濃度の低下や、白筋等の画像欠陥が発生することがなかった、トナー溜まり面積Ｔが、０．３０ｍｍ２以上では、トナー付着量の変動も少なく、安定化した。
【００５３】
なお、上述した実施形態では、現像ローラ３に供給されるトナー２の量を規制する規制部材９を備えて、トナー２の層厚を規制するようにした画像形成装置であれば、上述したような構成の画像形成装置に限定されるものではなく、その他の画像形成装置等に展開が可能である。
【符号の説明】
【００５４】
１          現像装置
２          トナー
３          現像ローラ
４          現像槽
５          第１撹拌搬送部材
６          第２撹拌搬送部材
７          第３撹拌搬送部材
８          供給ローラ
９          規制部材
９ａ        圧接部材
９ｂ        回転方向上流側端
９ｃ        切欠き
９ｄ        対向点
１０        支持部材
１１        中間壁部材
１２        開口
１３        感光体
１４、１５  板金
１６        ビス
ａ          接触点
Ｅ          ヤング率
Ｉ          断面２次モーメント
Ｌ          自由長
Ｐ          押圧力
Ｔ          トナー溜まり面積
δ          撓み量
【図１】
2012113206.tif 000004
【図２】
2012113206.tif 000005
【図３】
2012113206.tif 000006
【図４】
2012113206.tif 000007