(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、現像ローラ上の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静電潜像を可視化する現像装置において、現像ローラ上のトナーを安定して搬送でき、出力画像上で、画像ムラ等の画像欠陥を生じさせにくくすることを課題とする。【解決手段】  トナーを表面に担持して回転する現像ローラと、現像ローラ上の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静電潜像を可視化する現像装置において、トナーの外周形状に合わせて、現像ローラ上の凹部の形状を設定することで、上記課題を解決する。【選択図】図３
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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、前記現像ローラ上の前記トナーの層厚を規制する規制部材を備え、前記トナーで静電潜像を可視化する現像装置において、
前記現像ローラは、表面に凹部を備え、
前記凹部の形状は、前記トナーの外周形状に合わせて設定することを特徴とする現像装置。
【請求項２】
前記凹部は、転造加工によって形成されたことを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
【請求項３】
前記トナーの外周形状を示す形状係数ＳＦ−１（ＳＨＴ）と前記凹部の形状係数ＳＦ−Ｒの比率を示すＳＦ−１（ＳＨＴ）／ＳＦ−Ｒは、０．９〜１．１の範囲内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４】
請求項１〜３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、トナーを用いた現像装置、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する現像ローラと、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】
長期に亙って現像装置を使用する場合、トナーの形状によっては、現像ローラ上のトナーを安定して搬送できなくなり、出力画像上で、画像ムラを生じさせてしまう場合があった。
【０００４】
このような問題に対処するために、例えば、特開平１１−１０９７４５号公報（特許文献１）では、図６に示す現像ローラ１００において、現像ローラ１００表面の被覆層１０１の十点平均粗さＲｚを、形状係数ＳＦ−１が１００〜１８０であるトナー１０２の平均粒径ｒで除した値が、１．２５〜６となるように設定する等したことで、現像ローラ１００上のトナー１０２を安定して搬送でき、出力画像上で、画像ムラ等の画像欠陥を生じさせにくくしたことが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−１０９７４５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では、現像ローラ上の表面形状は、深さ方向を示す十点平均粗さＲｚ及び十点平均粗さＲｚをトナーの平均粒径ｒで除した値等が設定されているだけである。このように、現像ローラ上の表面形状は、深さ方向しか規定されていないために、現像ローラ上のトナーを安定して搬送できず、出力画像上で、画像ムラ等の画像欠陥を生じさせてしまう場合があった。
【０００７】
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、トナーの外周形状に合わせて、現像ローラ上の凹部の形状を設定することで、現像ローラ上のトナーを安定して搬送でき、出力画像上で、画像ムラ等の画像欠陥を生じ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にある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
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、前記現像ローラ上の前記トナーの層厚を規制する規制部材を備え、前記規制部材で規制されたのち搬送される前記トナーで静電潜像を可視化する現像装置において、前記トナーの外周形状に合わせて、前記現像ローラ上の凹部の形状を設定することを特徴とするものである。
【０００９】
また、本発明は、前記現像ローラ上の凹部は、転造加工によって、形成されることが好ましい。
【００１０】
また、本発明は、前記トナーの外周形状を示す形状係数ＳＦ−１（ＳＨＴ）と前記凹部の形状係数ＳＦ−Ｒの比率を示すＳＦ−１（ＳＨＴ）／ＳＦ−Ｒは、０．９〜１．１の範囲内であることが好ましい。
【００１１】
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】
【００１２】
本発明によれば、トナーの外周形状に合わせて、現像ローラ上の凹部の形状を設定することで、現像ローラ上のトナーを安定して搬送でき、出力画像上で、画像ムラ等の画像欠陥を生じさせにくくできる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【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現像ローラの構成を示す概略図である。（ａ）現像ローラの長手方向の内側両端のフランジ圧入部を示す概略図である。（ｂ）フランジ圧入部にシャフトを有するフランジを圧入した様子を示す概略図である。（ｃ）現像ローラ表面に、凹部を形成させた様子を示す概略図である。
【図３】本発明の実施例となる現像ローラの凹部を形成させる様子を示す概略図である。
【図４】本発明の実施例となるトナーの形状係数ＳＦ−１（ＳＨＴ）と、現像ローラ上の凹部の形状係数ＳＦ−Ｒとの関係を示す模式図である。
【図５】本発明の比較例となるトナーの形状係数ＳＦ−１（ＳＨＴ）と、現像ローラ上の凹部の形状係数ＳＦ−Ｒとの関係を示す模式図である。
【図６】本発明の従来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】
【００１４】
＜実施例＞
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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、規制部材としてのドクタブレード９と、弾性ゴム部材としてのウレタンゴム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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
供給ローラ８は、不図示の金属製の芯金の表面に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。
【００２０】
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、この接触部の長手方向、即ち供給ローラ８の軸線方向の幅は３３０ｍｍで設定されている。なお、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。
【００２１】
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、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９μｍのトナーを用いた。トナー２は、衝撃式球形化装置や熱風式球形化装置を用いて、球形化処理が施されていてもよく、このことで、トナーの外周形状を示す形状係数ＳＦ−１（ＳＨＴ）の値を任意に設定することができる。形状係数ＳＦ−１（ＳＨＴ）は、トナー２の長径／短径を示すもので、値が１００であれば、真球であり、値が大きくなれば、歪みの大きい形状となる。
【００２２】
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を臨み、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り、周速度１４５ｍｍ／ｓｅｃとした。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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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ドクタブレード９が設けられている。ドクタブレード９の先端にはドクタブレード９と一体化されたウレタンゴム１０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、ドクタブレード９を挟み、ビス１６によって現像槽４本体に固定されている。ドクタブレード９を現像ローラ３に押圧させるときの押圧力は、１５ｇｆ／ｃｍに設定される。ドクタブレード９は薄く、バネ性を有した金属板金であり、このバネ性によってウレタンゴム１０を一定の圧力で、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。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。
【００２６】
ウレタンゴム１０の硬度は、ＪＩＳ−Ａ硬度で６５〜８５°に設定されるのが好ましく、本発明では、７０〜８０°に設定される。また、ウレタンゴム１０は、厚み１ｍｍ、長さ８ｍｍ、幅３３３ｍｍに設定されており、導電性カーボンブラックまたはイオン導電剤が添加されて、抵抗値が１０２〜１０６Ωｃｍに調整されている。
【００２７】
ドクタブレード９は、弾性を有する板状に形成されて、ウレタンゴム１０を支持する。ドクタブレード９を構成する材料としては、弾性を有すること、並びにウレタンゴム１０を金型成型加工するときの加熱に耐え得ることを満足すれば、特に限定されるものではないが、例えば、リン青銅板、ステンレス板、ベリリウム銅板等を挙げることができる。本発明では、厚みが０．１２ｍｍのリン青銅板からなり、ドクタブレード９の長さは２５ｍｍに設定されている。
【００２８】
図２は、本発明の実施例となる現像ローラ３の構成を示す概略図である。図２（ａ）は、現像ローラ３の長手方向の内側両端のフランジ圧入部３００を示す概略図である。図２（ｂ）は、フランジ圧入部３００にシャフトを有するフランジ３０１を圧入した様子を示す概略図である。図２（ｃ）は、現像ローラ３表面に、凹部３０２を形成させた様子を示す概略図である。
【００２９】
図２（ａ）〜図２（ｃ）は、現像ローラ３の製造工程を示すものである。まず、図２（ａ）に示すように、現像ローラ３の長手方向の内側両端に、フランジ圧入部３００を作る。フランジ圧入部３００は、現像ローラ３の内周面を切削加工することで得られる。次に、図２（ｂ）に示すように、フランジ圧入部３００にシャフトを有するフランジ３０１を圧入する。その後、図２（ｃ）に示すように、現像ローラ３表面に、凹部３０２を形成する。
【００３０】
図３は、本発明の実施例となる現像ローラ３の凹部３０２を形成する様子を示す概略図である。
【００３１】
まず、２つの丸ダイス３０３、３０４の間に、現像ローラ３の表面を挟むように配設したのち、丸ダイス３０３、３０４で、現像ローラ３の表面を方向Ｐに押圧しながら、丸ダイス３０３、３０４を同方向に回転させる。丸ダイス３０３、３０４のうち、片側の丸ダイス３０３の表面には、トナー２の外周形状を示す形状係数ＳＦ−１（ＳＨＴ）と同一の形状係数を有する凸部３０３ａが備えられているため、丸ダイス３０３を現像ローラ３の表面に押圧することで、現像ローラ３の表面に、凸部３０３ａの形状に対応した形状を有する凹部３０２が形成される。その後、現像ローラ３を、丸ダイス３０３、３０４の回転方向とは逆方向に回転することで、現像ローラ３は、長手方向Ｈに移動し、現像ローラ３の表面全面に凹部３０２が形成されていく。
【００３２】
以上のようにして、現像ローラ３表面に凹部３０２を形成させる加工は、スルーフィード転造加工と呼ばれる転造加工の一つである。なお、この転造加工ののち、現像ローラ３表面に、無電解ニッケルめっきやアルマイト処理を施してもよい。
【００３３】
以下、トナー２の外周形状を示す形状係数ＳＦ−１（ＳＨＴ）の測定方法について説明する。まず、無作為にトナー２の粒子５００個程度を抽出して、走査型電子顕微鏡（日立製作所社製、Ｓ−５７０）によって、撮影を行う。撮影されたデータは、画像解析ソフト（旭化成エンジニアリング社製、Ａ像くん）で解析され、以下の式（１）で、形状係数ＳＦ−１（ＳＨＴ）が算出される。式中、ＭＸＳＨＴは粒子の絶対最小長、ＡＲＥＡは粒子の投影面積を示す。
【００３４】
【数１】
2012181382.tif 000003
【００３５】
得られたトナーの形状係数ＳＦ−１（ＳＨＴ）は、１４０〜１６０であった。
【００３６】
次に、現像ローラ３上の凹部の形状を示す形状係数ＳＦ−Ｒの測定方法について説明する。まず、現像ローラ３上の凹部を光学顕微鏡（キーエンス社製、ＶＨＸ−６００）によって、撮影を行う。撮影されたデータは、トナーの形状係数ＳＦ−１（ＳＨＴ）の測定と同様、画像解析ソフト（旭化成エンジニアリング社製、Ａ像くん）で解析され、以下の式（２）で、形状係数ＳＦ−Ｒが算出される。式中、ＭＸＳＨＴ−Ｒは現像ローラ３上の凹部の絶対最小長、ＡＲＥＡ−Ｒは凹部の投影面積を示す。
【００３７】
【数２】
2012181382.tif 000004
【００３８】
図４は、本発明の実施例となるトナー２ａの形状係数ＳＦ−１（ＳＨＴ）と、現像ローラ３上の凹部３０２ａの形状係数ＳＦ−Ｒとの関係を示す模式図であり、現像ローラ３上の凹部３０２ａの形状係数ＳＦ−Ｒをトナー２ａの形状係数ＳＦ−１（ＳＨＴ）に合わせた実施例を示す。
【００３９】
現像ローラ３上の凹部３０２ａの形状係数ＳＦ−Ｒをトナー２ａの形状係数ＳＦ−１（ＳＨＴ）に合わせているため、トナー２ａは、それぞれの凹部３０２ａに確実に安定して、捕捉される。したがって、現像ローラ３上の凹部３０２ａのトナー２ａを安定して搬送でき、出力画像上で、画像ムラ等の画像欠陥を生じさせにくくすることができた。
【００４０】
また、現像ローラ３上の区間Ｗ１において、トナー２ａは、トナー２ａと接触して帯電させるドクタブレード９の先端のウレタンゴム１０ａとの接触機会も多くなる。図４の模式図では、接触機会は５回であった。このことで、トナー２ａの帯電性が向上し、画像ムラ等の画像欠陥を生じさせにくくすることができた。
【００４１】
なお、トナー２ａの形状係数ＳＦ−１（ＳＨＴ）と現像ローラ３上の凹部３０２ａの形状係数ＳＦ−Ｒの比率を示すＳＦ−１（ＳＨＴ）／ＳＦ−Ｒは、０．９〜１．１の範囲内であることが好ましい。このことで、トナー２ａは、それぞれの凹部３０２ａに確実に安定して、捕捉される。０．９より小さいと、トナー２ａの向きは、凹部３０２ａ内で安定せず、逆に、１．１より大きいと、トナー２ａは、凹部３０２ａ内に入り込めない。
＜比較例＞
図５は、現像ローラ３上の凹部３０２ｂの形状係数ＳＦ−Ｒをトナー２ｂの形状係数ＳＦ−１（ＳＨＴ）に合わせなかった比較例を示す図である。
【００４２】
トナー２ｂの形状係数ＳＦ−１（ＳＨＴ）は、現像ローラ３上の凹部３０２ｂの形状係数ＳＦ−Ｒよりも大きいため、トナー２ｂは、それぞれの凹部３０２ｂに安定して捕捉することができない。したがって、現像ローラ３上の凹部３０２ｂのトナー２ｂを安定して搬送できず、出力画像上で、画像ムラ等の画像欠陥を生じさせてしまった。
【００４３】
また、現像ローラ３上の凹部３０２ｂは、現像ローラ３上の区間Ｗ２において、トナー２ｂの形状係数ＳＦ−１（ＳＨＴ）は、現像ローラ３上の凹部３０２ｂの形状係数ＳＦ−Ｒよりも大きいため、トナー２ｂと接触して帯電させるドクタブレード９の先端のウレタンゴム１０ｂとの接触機会は２回で、実施例の５回に比べて、少なくなった。このことで、トナー２ｂの帯電性は、実施例に比べて、低下し、画像ムラ等の画像欠陥を生じさせてしまった。
【００４４】
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の量を規制するドクタブレード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展開が可能である。
【符号の説明】
【００４５】
１        現像装置
２        トナー（２ａ、２ｂ）
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        ドクタブレード
１０      ウレタンゴム（１０ａ、１０ｂ）
１１      中間壁部材
１２      開口
１３      感光体
１４      板金（１５）
１６      ビス
３００    フランジ圧入部
３０１    フランジ
３０２    凹部（３０２ａ、３０２ｂ）
３０３    丸ダイス（３０４）
３０３ａ  凸部
ａ        接触点
Ｈ        長手方向
Ｐ        方向
Ｗ１      区間（Ｗ２）
【図１】
2012181382.tif 000005
【図２】
2012181382.tif 000006
【図３】
2012181382.tif 000007
【図４】
2012181382.tif 000008
【図５】
2012181382.tif 000009
【図６】
2012181382.tif 000010