(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
感光体と、
該感光体表面に電荷を与える帯電手段と、
上記感光体に静電潜像を形成する潜像形成手段と、該静電潜像を顕像化してトナー像を得る現像装置と、
該トナー像を転写材に転写する転写手段と、を有する画像形成装置において、
上記現像装置は、感光体上に形成された潜像に一成分トナーを供給して顕像化する、硬度が４５度ＪＩＳ―Ａ以下の弾性体からなる現像ローラと、上記現像ローラに当接して担持された一成分トナーを薄層化する、硬度が４５度ＪＩＳ―Ａ以下の弾性体からなるトナー薄層規制ローラとを有し、
上記トナー薄層規制ローラと上記現像ローラの少なくとも一方の両端に、上記トナー薄層規制ローラと上記現像ローラの中央部の他方への寸法上の食い込み量を規制する他方への突き当てコロを設けたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
請求項１に記載の画像形成装置において、トナー薄層規制用ローラ及び現像ローラの変形を解消するため、現像開始前にトナー薄層規制用ローラと現像ローラとを複数回回転させることを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の画像形成装置において、感光体は、感光体ドラムであることを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】
請求項１、２又は３に記載の画像形成装置において、感光体は、感光体ベルト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】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真方式の複写機、ファクシミリ、プリンター等の画像形成装置に関し、詳しくは、１成分現像方式の画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の画像形成装置において、現像ローラ上のトナー層厚規制ローラを現像ローラと平行に配設し、回転によって蓄積トナーを除去する事により、良質な画像を得、耐久性、信頼性の向上を図ることは公知である（特開昭０９−３２９９６３号の公報を参照）。
【０００３】
又、現像ローラ上のトナー薄層形成ローラを現像ローラ及び供給ローラに対してトナーを介して弾性的に圧接し、供給ローラで薄層形成ローラ周面に付着したトナーを摩擦力によって掻き落として薄層形成ローラの状態を常に良好な状態に保ち画像の安定化を図ることも公知である（特開昭１０−１０４９４４号の公報を参照）。
【０００４】
更に、弾性部材よりなる現像ローラと、回転トナー規制部材と、該規制部材上トナーのスクレイパとを有する現像装置であって、現像ローラと回転トナー規制部材との食い込み量を現像ローラと感光体との食い込み量以上に設定する事によって、濃度ムラのない高画質画像を得る技術も開示されている（特開昭１０−１５３９１０号の公報を参照）。
【０００５】
以上述べた従来例は、簡易、コンパクトな乾式一成分現像装置に於いて、トナー薄層を形成する場合、ブレード当接薄層方式よりもローラ当接薄層方式が異物の詰まりが起こり難く、薄層形成部材のトナー固着、摩耗のし難さ等優位な特徴を有するものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のトナー層厚規制ローラでは薄層形成部分へのトナー搬送量／単位時間がトナーガイド形状（楔形状）の関係で多くなってしまうため、かなり強い圧力で薄層ローラを現像ローラに押し当ていた。その為トナー層厚規制部において該規制ローラが撓み、軸長手方向の現像ローラに対する押圧ムラが生じ、押圧不足部ではトナー薄層が狙いより厚くトナー帯電量が不足の状態でトナーが通過してしまいトナー落ちによる機内汚染問題が発生し易く、押圧過剰部では現像ローラ磨耗やトナー劣化が問題に成り易いという欠点があった。
【０００７】
加えて、現像部分のトルクはブレード薄層方式の一成分現像より大きく必要となってしまい（ブレード薄層方式で高々０．１５Ｎ・ｍで済んだ駆動トルクが０．２５Ｎ・ｍ以上必要になる場合もある）現像専用モータが必要となる場合も生じていた。
【０００８】
そこで本発明は、このような問題点を解消することを目的とし、より具体的には、１成分現像ローラに担持したトナーに与える薄層形成時や現像時の負荷を極力抑えて、トナーを含む現像に関わる部材の高耐久化と、均一トナー薄層形成による高品質現像が可能な画像形成装置を提供することにある。
【０００９】
請求項１では、トナー薄層規制用ローラと現像ローラの当接圧規制方式に於ける過剰圧防止を目的とする。
【００１０】
請求項２では、トナー薄層規制用ローラ及び現像ローラの圧痕解消を目的とする。
請求項３では、感光体ドラムを使用する場合でもトナー薄層規制手段の当接圧の均一化による現像ローラ上のトナー薄層均一化を目的とする。
請求項４では、感光体ベルトを使用する場合でもトナー薄層規制手段の当接圧の均一化による現像ローラ上のトナー薄層均一化を目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の上記課題は、下記の手段により達成される。
請求項１の本発明は、感光体と、該感光体表面に電荷を与える帯電手段と、上記感光体に静電潜像を形成する潜像形成手段と、該静電潜像を顕像化してトナー像を得る現像装置と、該トナー像を転写材に転写する転写手段と、を有する画像形成装置において、上記現像装置は、感光体上に形成された潜像に一成分トナーを供給して顕像化する、硬度が４５度ＪＩＳ―Ａ以下の弾性体からなる現像ローラと、上記現像ローラに当接して担持された一成分トナーを薄層化する、硬度が４５度ＪＩＳ―Ａ以下の弾性体からなるトナー薄層規制ローラとを有し、上記トナー薄層規制ローラと上記現像ローラの少なくとも一方の両端に、上記トナー薄層規制ローラと上記現像ローラの中央部の他方への寸法上の食い込み量を規制する他方への突き当てコロを設けた画像形成装置であることを最も主要な特徴とする。
【００１２】
請求項２の本発明は、請求項１に記載の画像形成装置において、トナー薄層規制用ローラ及び現像ローラの変形を解消するため、現像開始前にトナー薄層規制用ローラと現像ローラとを複数回回転させる画像形成装置であることを主要な特徴とする。
【００１３】
請求項３の本発明は、請求項１又は２に記載の画像形成装置において、感光体は、感光体ドラムである画像形成装置であることを主要な特徴とする。
【００１４】
請求項４の本発明は、請求項１、２又は３に記載の画像形成装置において、感光体は、感光体ベルトである画像形成装置であることを主要な特徴とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】
電子写真方式で感光体表面の静電潜像にトナーを付着させて顕像化する乾式現像方式は、用いる現像剤により、トナーのみを用いる１成分現像方式と、トナーとキャリアからなる現像剤を用いる２成分現像方式に大別される。１成分現像方式は、現像ローラの周囲に均一薄層化されたトナーを、潜像担持体表面の潜像に付着させて顕像化する。現像ローラ周囲のトナーの薄層は、現像ローラに対して供給ローラ等によりトナーを付着させた後、薄層化ブレードにより所定量に規制されて形成される。
【００１６】
１成分現像方式は、現像ローラを潜像担持体に対して接触させるか否かにより、接触１成分と非接触１成分に分けられるが、接触１成分現像方式では潜像に対して忠実な現像が行えるので、高画質が得られ、高解像度化に対しても有利である。しかし、１成分現像方式では、現像装置内でトナーのみを攪拌しつづけるためにトナーの劣化が進みやすく、画像品質の経時安定化が困難である。また、弾性体の現像ローラに対して、供給ローラや、薄層化ブレードが摺接しているので、現像ローラの摩耗や、トナー固着（フィルミング）が生じるために、装置自体の耐久性も長期間維持することが難しい。
【００１７】
２成分現像方式は、内部に磁石を内蔵する現像ローラの周囲に、トナーとキャリアからなる２成分現像剤をブラシ状に担持して磁気ブラシを形成し、潜像担持体表面の潜像に、磁気ブラシ中のトナーを付着させて顕像を得る。２成分現像方式は、画像品質に関して、潜像に忠実な現像という点では、接触１成分現像方式に対して、劣るが、耐久性、安定性の面では１成分現像方式よりも優れている。
【００１８】
これら１成分現像方式、２成分現像方式の長所を組合わせる目的で、２成分磁気ブラシにより、現像ローラ上にトナー薄層を形成し、現像ローラ上のトナー薄層により、潜像担持体の潜像を顕像化するという方式が提案されている。２成分磁気ブラシにより現像ローラ上にトナー薄層を形成する方式では、薄層形成時の現像ローラ、トナーへのストレスが１成分方式に比べて少なく、現像ローラ、トナーの劣化が低減される。現像装置内での攪拌は、２成分方式と同じなので、２成分現像方式と同等レベルの耐久性が得られる。また、感光体上の潜像をトナーで現像する工程は１成分方式なので、１成分現像方式の高画質が得られる。
【００１９】
しかし、この様な現像方式に於いても以下の様な問題がある。１成分現像ローラが感光体にトナー層を介在した態様で接触する際、現像ローラの単位長さ当りの当接圧が同等でも現像ニップが狭い程単位面積当りの面圧が高まり現像ローラ上トナーのダメージが大きい。（即ちトナーの外添剤の母体トナーへの埋没等でトナーの流動性が低下したり、帯電能力が変化してしまう度合いが大きい）。従って１成分現像のトナーを含む関連部材耐久性は２成分現像レベルに未だ至っていない状況にある。そこで本発明では感光体、トナー、現像ローラ及びトナー薄層形成手段の間の当接部面圧を確実に低く抑えておきながら、均一なトナー薄層形成を実現し、ムラのない高品位画像と併せて高耐久化の実現を図った。
【００２０】
次に、本発明の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。図１において、感光体１の感光体ドラム１ａは、帯電手段１１により、その表面に一様に電荷を与えられ、潜像形成手段１２により静電潜像が形成され、現像装置２で顕像化されてトナー像を得る。一方、上記現像装置２において、トナーカートリッジ３内にあった１成分トナー４は、攪拌部材５によってトナー供給ローラ６に送られ、現像ローラ８上に付着させられる。更に、上記現像ローラ８上のトナーは、トナー薄層規制手段７のトナー薄層規制用ローラ７ａによって適量のトナー薄層に整えられ、上記感光体ドラム１ａと対向する現像領域で、上記感光体ドラム１ａ上の静電潜像に付着し、トナー像を形成する。上記感光体ドラム１ａに形成されたトナー像は、転写手段１３により、転写紙１４に転写される一方、上記感光体ドラム１ａ上の転写残トナーはクリーニング手段１５で除去される。
【００２１】
上記トナー薄層規制用ローラ７ａと上記現像ローラ８は、共に弾性体からなるローラで、少なくとも一方の硬度が４５度ＪＩＳ−Ａ以下である。上記トナー薄層規制用ローラ７ａと上記現像ローラ８間の当接圧を軸方向長さ当り１０ｇｆ／ｍｍ以下の一定圧になる様に上記トナー薄層規制用ローラ７ａと上記現像ローラ８の両端で加え、且つ、単位面積当りの面圧も低く抑えた。上記トナー薄層規制用ローラ７ａを小径化しても、上記現像ローラ８に対し、均一、且つ、適切な圧接状態を形成でき、上記現像ローラ８上のトナー薄層を均一に維持できると共に、省スペース化を図りながら高耐久１成分現像が可能な画像形成が行なわれる画像形成装置を提供することが出来るようになった。
【００２２】
図２において、上記トナー薄層規制用ローラ７ａと上記現像ローラ８の少なくとも一方の上記トナー薄層規制用ローラ７ａ又は上記現像ローラ８の両端に上記トナー薄層規制用ローラ７ａと上記現像ローラ８の中央部の他方への寸法上の食い込み量を規制する他方への突き当てコロ９（トナー薄層規制用ローラ７ａ側）、コロ１０（現像ローラ８側）を設けた。これにより振動等で非定常的に上記トナー薄層規制用ローラ７ａと上記現像ローラ８間当接圧が高まる動向になった場合でも、過剰圧当接を防止でき、均一、且つ、適量のトナー薄層形成を長時間維持できる。
【００２３】
又、図による説明は割愛するが、上記トナー薄層規制用ローラ７ａと上記現像ローラ８の軸間距離を一定に維持する構成にする事によって、過剰圧当接防止を上記突き当てコロ９が無しの簡易構成で達成でき、均一、且つ、適量のトナー薄層形成を長時間維持できる。
【００２４】
これにより、一端変形した上記トナー薄層規制用ローラ７ａと上記現像ローラ８でも、変形度合いが軽微な為、現像工程開始前に上記トナー薄層規制用ローラ７ａと上記現像ローラ８を複数回、回転させることにより、該変形を現像工程前に解消でき、現像工程では、均一、且つ、適量のトナー薄層形成を保証できる為、ローラ圧痕問題の発生を防止できる。
【００２５】
図３において、上記感光体１の感光体ベルト１ｂと硬度４５度ＪＩＳ−Ａ以下の１成分上記現像ローラ８を接触させて現像するので、上記現像ローラ８と上記感光体ベルト１ｂ間の当接圧が低く安定した状態で必要な現像ニップが得られる為、高耐久化、均一現像がともに保証できる。
【００２６】
又、上記現像ローラ８へのトナー供給及びトナー薄層形成を、図示の位置に２成分現像剤からなる磁気ブラシ７ｃを配置して行うことにより、上記現像ローラ８や上記トナー薄層規制用ローラ７ａ部の磨耗、トナーフィルミング等のダメージを他のトナー薄層形成より少なく２成分現像並にできる為、同等の高耐久化が可能である。
【００２７】
更に、上記感光体ベルト１ｂと上記現像ローラ８の当接圧を軸方向長さ当り１０ｇｆ／ｍｍ以下とすることにより、上記現像ローラ８の変形をし難くでき、上記現像ローラ８の小径化、感光体周長等による装置の小型化が容易になる。又低圧均一当接現像により現像に関与するトナー及び関連部材を高耐久化できる。
【００２８】
更に、現像時の上記感光体ベルト１ｂの導電性基体と上記現像ローラ８の導電性基体間の現像領域単位面積当りの全静電容量ＣＴが８．３ｐＦ／ｃｍ2以上にすると、地汚れが少ない、帯電量の絶対値５μＣ／ｇ以上のトナーを３００Ｖレベル以下の低電位現像ポテンシャル条件で上記感光体１の上記感光体ベルト１ｂに０．５ｍｇ／ｃｍ2 付着させるのに十分な現像電界強度が得られ潜像パターンに忠実で充分なトナー付着量の現像ができる。
【００２９】
更に、現像時の上記感光体ベルト１ｂ表層と上記現像ローラ８導電性基体間抵抗（但し現像領域単位面積当りとする）ＲＤ＋Ｒが１０3 Ω／ｃｍ2 以上にすると、トナー帯電量１５μＣ／ｇ、トナー付着量１ｍｇ／ｃｍ2、現像有効ニップ巾１ｍｍ、の条件で、上記現像ローラ８導電性基体〜上記感光体ベルト１ｂ表層間の現像領域バルク方向抵抗が十分低いので短時間に十分な現像電流を流す事ができ、低電位コントラスト潜像の忠実且つ充分なトナー付着量現像の高速化（感光体線速：５００ｍ／ｓｅｃレベル）が可能となる。
【００３０】
図４において、上記トナー薄層規制手段７の上記トナー薄層規制用ブレード７ｂを用いた例で、上記トナー薄層規制用ブレード７ｂの上記現像ローラ８対向面で、且つ非画像域の一部に、画像域対向面と一体構造をなす態様で、且つ、上記現像ローラ８回動方向表面との間に、少なくともトナー体積平均粒径以上の隙間を形成して、上記トナー薄層規制用ブレード７ｂ圧低減に有利なエッジ・カウンター当接ブレード方式でも確実に上記トナー薄層規制用ブレード７ｂ下流側にトナー薄層を形成でき、均一、且つ安定な現像ができるようにしてある。
【００３１】
図５において、上記トナー薄層規制用ブレード７ｂの非画像域上記現像ローラ８対向面の一部を一体的に隣接する非画像域の上記現像ローラ８対向面より上記現像ローラ８側に突出させる構成にして、トナー帯電量の多少によらず確実に一層相当のトナー薄層を端部７ｂ１に形成でき、画像域の確実なトナー薄層形成を助けることができるようにした。
【００３２】
図６において、上記現像ローラ８の非画像域に上記トナー薄層規制用ブレード７ｂに対向する部分の一部外径を画像部側に隣接し上記現像ローラ８径より相対的に大きくした端部８ａを構成にしたため上記図5 の例と同様の効果が得られる。
【００３３】
又、上記現像ローラ８に担持されたトナーをカウンター当接式の上記トナー薄層規制用ブレード７ｂにより均等に薄層化して１成分現像を行なう場合には、非画像域の上記トナー薄層規制用ブレード７ｂと上記現像ローラ８が直接接触する部分の耐磨耗性を画像域の上記トナー薄層規制用ブレード７ｂと上記現像ローラ８がトナーを介在する態様で当接する個所の耐磨耗性より相対的に高硬度化、低摩擦係数化、平滑化等公知の方法により良好にする事により上記トナー薄層規制用ブレード７ｂと上位現像ローラ８の磨耗を防止でき、ト ナー確実通過可能隙間を長時間維持ができる。
【００３４】
【発明の効果】
本発明によれば、１成分現像ローラに担持したトナーに与える薄層形成時や現像時の負荷を非常に軽くでき、トナーを含む現像に関わる部材の高耐久化と、均一トナー薄層形成による高品質現像で画像形成が行なわれる画像形成装置を提供することが出来るようになった。
【００３５】
請求項１の発明によれば、感光体上に形成された潜像にトナーを供給して顕像化する弾性体からなる現像ローラに弾性体からなるトナー薄層規制手段を当接して担持されたトナーを薄層化するようにしたので、トナー薄層規制手段の当接圧の均一化による現像ローラ上のトナー薄層均一化と高耐久化をして高品質現像で画像を形成する画像形成装置を提供することが出来るようになった。
【００３６】
請求項１の発明によれば、トナー薄層規制用ローラを小径化しても現像ローラに対し均一且つ適切な圧接状態を形成でき現像ローラ上にトナー薄層を均一に維持できる。省スペース化を図りながら高耐久１成分現像が可能にして画像を形成する画像形成装置を提供することが出来るようになった。
【００３７】
請求項２の発明によれば、弾性体からなるトナー薄層規制用ローラローラと現像ローラに働く圧力を小さくでき、弾性体からなるトナー薄層規制用ローラと現像ローラの変形を防止できるので、変形に起因する当接圧ムラを防止して画像を形成する画像形成装置を提供することが出来るようになった。
【００３８】
請求項１の発明によれば、弾性体からなるトナー薄層規制用ローラと現像ローラの当接圧規制方式に於て、振動等で非定常的に弾性体からなるトナー薄層規制用ローラローラと現像ローラ間当接圧が高まる動向になった場合でも過剰圧当接を防止でき、均一且つ適切量のトナー薄層形成を長時間維持して画像を形成する画像形成装置を提供することが出来るようになった。
【００３９】
請求項２の発明によれば、弾性体からなるトナー薄層規制用ローラと現像ローラの一端に発生した変形を現像工程前に解消でき、現像工程では均一、且つ適量のトナー薄層形成を保証できる為、ローラ圧痕問題を防止して画像を形成する画像形成装置を提供することが出来るようになった。
【００４０】
請求項３の発明によれば、感光体ドラム上に形成された潜像にトナーを供給して顕像化する弾性体からなる現像ローラに弾性体からなるトナー薄層規制手段を当接して担持されたトナーを薄層化するようにしたので、トナー薄層規制手段の当接圧の均一化による現像ローラ上のトナー薄層均一化と高耐久化をして高品質現像で画像を形成する画像形成装置を提供することが出来るようになった。
【００４１】
請求項４の発明によれば、感光体ベルト上に形成された潜像にトナーを供給して顕像化する弾性体からなる現像ローラに弾性体からなるトナー薄層規制手段を当接して担持されたトナーを薄層化するようにしたので、トナー薄層規制手段の当接圧の均一化による現像ローラ上のトナー薄層均一化と高耐久化をして高品質現像で画像を形成する画像形成装置を提供することが出来るようになった。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施の形態例を示す画像形成装置を説明する説明図である。
【図２】  本発明の実施の形態例を示す画像形成装置の主要部を説明する説明図である。
【図３】  本発明の他の実施の形態例を示す画像形成装置を説明する説明図である。
【図４】  本発明の他の実施の形態例を示す画像形成装置を説明する説明図である。
【図５】  本発明の他の実施の形態例を示す画像形成装置の主部を説明する説明図である。
【図６】  本発明の他の実施の形態例を示す画像形成装置の他の主部を説明する説明図である。
【符号の説明】
１  感光体
１ａ  感光体ドラム
１ｂ  感光体ベルト
２  現像装置
３  トナーカートリッジ
４  １成分トナー
５  攪拌部材
６  トナー供給ローラ
７  トナー薄層規制手段
７ａ  トナー薄層規制用ローラ
７ｂ  トナー薄層規制用ブレード
７ｂ１  端部
７ｃ  磁気ブラシ
８  現像ローラ
８ａ  端部
９  突き当てコロ
１０  コロ
１１  帯電手段
１２  潜像形成手段
１３  転写手段
１４  転写紙
１５  クリーニング手段
【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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