JP4600524B2 - 現像装置 - Google Patents

Description

この発明は現像装置に関し、より詳しくは、複写機、プリンタ等の電子写真方式の画像形成装置に用いられる現像装置に関する。

一般的に、電子写真方式の画像形成装置では、感光体を露光してその感光体の表面に静電潜像を形成し、その静電潜像を現像装置によって現像してその感光体の表面にトナー像を形成し、そのトナー像を記録媒体としてのシートに転写および定着させる。

この種の現像装置として、例えば特許文献１（特開２００６−９８８５４号公報）、特許文献２（特開２００６−９８８５５号公報）には、ケース、感光体にトナーを搬送する現像ローラ、現像ローラに圧接されてトナーを供給する供給ローラ、トナーを規制する規制ブレード、トナーを攪拌して搬送するトナー攪拌搬送部材、および、トナー攪拌搬送部材によって搬送されたトナーを受けて供給ローラの方へ案内するトナー受け部材を備えたものが記載されている。現像ローラは感光体に略接するようにケースの開口に配設される一方、供給ローラ、規制ブレード、トナー攪拌搬送部材およびトナー受け部材はいずれもケース内に配設されている。現像ローラと供給ローラとは、それぞれの中心軸の周りに互いに同じ向きに回転し、その結果、現像ローラと供給ローラとの間のニップ部ではそれぞれの外周面が互いに逆向き（カウンタの向き）に摺動する。規制ブレードは、上記ケース内で上記現像ローラのうち上記ニップ部よりも下方の部分に接して、上記供給ローラから供給された上記現像ローラ上のトナーを規制する。

特許文献３（特開２００７−３８８９号公報）、特許文献４（特開２００２−２４４３７号公報）、特許文献５（特開２００３−１０７９０３号公報）にも、現像ローラと供給ローラとのニップ部の下方にトナー攪拌搬送部材に相当する部材（それぞれパドル、アジテータ、搬送羽根と呼ばれる。以下「トナー攪拌搬送部材等」という。）が配設された、概ね同様の構成をもつ現像装置が開示されている。
特開２００６−９８８５４号公報 特開２００６−９８８５５号公報 特開２００７−３８８９号公報 特開２００２−２４４３７号公報 特開２００３−１０７９０３号公報

上述のように、現像ローラと供給ローラとがそれらの間のニップ部で互いに逆向きに摺動している場合、現像ローラと供給ローラとのニップ部直下の領域（現像ローラの表面と供給ローラの表面とで挟まれた略三角形の領域）でトナーパッキングが発生する傾向がある。トナーパッキングが発生すると、現像ローラや供給ローラを駆動する歯車が回り難くなり、歯車がガタついて画質劣化や歯車の破壊が引き起こされる場合がある。

上記各特許文献の現像装置では、トナー攪拌搬送部材等は、現像ローラと供給ローラとのニップ部の下方に配設されて、現像ローラと供給ローラとのニップ部から下方へ自重で落ちるトナーを、上方に配設されたトナー受け部材へ搬送する。このように、現像ローラと供給ローラとのニップ部の下方にトナーが落ちる比較的広い空間を設けておくことで、現像ローラと供給ローラとのニップ部直下の領域でトナーパッキングが発生するのを防止している。

しかしながら、上記各特許文献に開示されたようなトナー攪拌搬送部材等（駆動源によって駆動される）を備えた場合、現像装置の構成が大型で複雑になるという問題がある。

そこで、この発明の課題は、トナーパッキングの発生を防止でき、しかも小型かつ簡単に構成できる現像装置を提供することにある。

上記課題を解決するため、この発明の現像装置は、
非磁性１成分のトナーを収容したハウジングと、
このハウジングの開口に水平方向に延在する現像ローラと、
上記ハウジング内で上記現像ローラに対して平行に圧接されて第１のニップ部を形成し、上記現像ローラの回転の向きと同じ向きに回転して上記現像ローラへトナーを供給する供給ローラと、
上記ハウジング内に設置され、上記供給ローラのうち上記第１のニップ部よりも回転方向上流側の下方の部分に接して第２のニップ部を形成し、上記供給ローラから上記現像ローラへのトナーの供給量を規制する供給安定化部材とを備え、この供給安定化部材は、上記現像ローラのうち上記第１のニップ部よりも下方の部分と上記供給ローラのうち上記第１のニップ部よりも下方の部分とで挟まれた略三角形の第１領域から、上記第２のニップ部に関して上記第１領域とは反対の側まで延在し、
上記第１領域に溜まろうとするトナーの圧力によって、上記第１領域から、上記供給安定化部材の下方を通り、上記第２のニップ部に関して上記第１領域とは反対の側の上記供給安定化部材の上方に相当する第２領域まで、トナーが押し戻される流路であるトナー循環流路を備える。

ここで、「下方」、「上方」は、重力の方向に従って定まるものとする。

この発明の現像装置では、供給ローラが、現像ローラに対して平行に圧接されて第１のニップ部を形成し、上記現像ローラの回転の向きと同じ向きに回転する。すると、上記ハウジングに収容されているトナー、特に上記供給ローラの周囲に存在するトナーが上記供給ローラの回転に伴って搬送されて、上記第２領域から上記第２のニップ部へ送り込まれる。そして、この第２のニップ部で上記供給ローラから上記現像ローラへのトナーの供給量が規制される。上記供給ローラがさらに回転すると、上記第２のニップ部で規制されたトナーが搬送されて、上記供給ローラと上記現像ローラとの間の上記第１のニップ部へ送り込まれる。これにより、上記供給ローラから上記現像ローラへトナーが供給されて、上記現像ローラの外周面に担持される。上記現像ローラの外周面上のトナーは、上記現像ローラが回転することによって、例えば公知の規制部材によって規制された後、この現像装置の現像対象である感光体の表面の静電潜像を現像するのに用いられる。

上記供給ローラが上記現像ローラへトナーを供給するとき、上記第１のニップ部で上記現像ローラに付着しなかったトナーは上記第１領域に溜まろうとする。ここで、この現像装置では、上記第１のニップ部で上記現像ローラに付着しなかったトナーは、上記第１領域に溜まろうとするトナーの圧力によって、トナー循環流路を通して、上記第１領域から、上記供給安定化部材の下方を通り、上記第１領域とは反対の側の上記供給安定化部材の上方に相当する第２領域まで、押し戻される。上記第２領域まで押し戻されたトナーは、上記供給ローラの回転に伴って、再び上記第２のニップ部へ送り込まれ、上記第１領域に達する。このようにして、上記トナー循環流路を通して、トナーが循環する。したがって、トナーパッキングの発生を防止できる。この結果、トナーパッキングに起因した画質劣化や歯車の破壊が引き起こされることがない。また、この現像装置では、トナーは、上記トナー循環流路を通して、上記第１領域に溜まろうとするトナーの圧力自体によって上記第２領域まで押し戻されるので、既述の各特許文献に開示されたようなトナー攪拌搬送部材等を設ける必要がない。したがって、この発明の現像装置は、小型かつ簡単に構成され得る。

なお、上記ハウジング内で上記現像ローラのうち上記第１のニップ部よりも回転方向下流側の下方の部分に接して、上記現像ローラ上のトナーを規制する規制部材を備えるのが望ましい。

上記規制部材および上記供給安定化部材は、上記各ローラの軸方向に沿って延在するのが望ましい。

一実施形態の現像装置では、
上記供給安定化部材は、下方に向いた面である第１面と、上記第２のニップ部に関して上記第１領域とは反対の側の端面である第２面とを有し、
上記ハウジングは、上記第１面に対向する第１の内壁面と、上記第２面に対向する第２の内壁面とを有しており、
上記トナー循環流路は、上記供給安定化部材と、上記第１の内壁面及び上記第２の内壁面とによって挟まれた領域を含むことを特徴とする。

一実施形態の現像装置では、上記トナー循環流路の、上記トナーの流れる向きに垂直な断面の寸法が、実質的に一定であることを特徴とする。

この一実施形態の現像装置では、上記トナー循環流路の、上記トナーの流れる向きに垂直な断面の寸法が、実質的に一定であることから、上記トナー循環流路内でトナーが滞留し難くなる。したがって、上記トナー循環流路に沿ってトナーが循環し易くなり、トナーパッキングの発生をより確実に防止できる。

一実施形態の現像装置では、上記トナー循環流路の、上記トナーの流れる向きに垂直な断面の寸法が、０．５ｍｍを超えていることを特徴とする。

この一実施形態の現像装置では、上記トナー循環流路の、上記トナーの流れる向きに垂直な断面の寸法が、０．５ｍｍを超えていることから、上記トナー循環流路内でトナーが滞留し難くなる。したがって、上記トナー循環流路に沿ってトナーが循環し易くなり、トナーパッキングの発生をより確実に防止できる。

一実施形態の現像装置では、上記トナー循環流路の上記第１領域から上記第２領域までの長さが５ｍｍから２０ｍｍまでの範囲内にあることを特徴とする。

ここで、上記トナー循環流路の「長さ」とは、上記トナーの流れる向きに垂直な断面内で最短距離となるルートを通るときの長さを意味する。

この一実施形態の現像装置では、上記トナー循環流路の上記第１領域から上記第２領域までの長さが５ｍｍから２０ｍｍまでの範囲内にある。上記トナー循環流路の長さが５ｍｍから２０ｍｍまでの範囲内にあるから、このトナー循環流路がトナーを循環させる流路として確実に機能する。なお、上記トナー循環流路の上記長さが短すぎると、上記第１領域から下方へのトナーの流れが有効に形成されず、上記トナーの循環が困難となる可能性がある。一方、上記トナー循環流路の上記長さが長すぎると、上記トナー循環流路の途中でトナーパッキングが発生する可能性が生ずる。

一実施形態の現像装置では、上記各ローラの中心軸に垂直な断面で、上記供給安定化部材の上記第１領域側の端部は上記現像ローラに接近するように上記第１領域の中央部まで延在していることを特徴とする。

ここで「上記現像ローラに接近する」とは、上記供給安定化部材の上記第１領域側の端部は、上記供給安定化部材のうち上記供給ローラの下部に接する部分が屈曲して接近していても良い。

この一実施形態の現像装置では、上記各ローラの中心軸に垂直な断面で、上記供給安定化部材の上記第１領域側の端部は上記現像ローラに接近するように上記第１領域の中央部まで延在している。したがって、上記第１領域のうち上記現像ローラと上記供給ローラとの間の第１のニップ部近傍で発生したトナーが、上記供給安定化部材の上記端部の下方へ押し出され、その結果、上記トナー循環流路に沿ったトナーの流れが発生し易い。したがって、上記トナー循環流路がトナーを循環させる流路として確実に機能する。

一実施形態の現像装置では、上記各ローラは導電性材料からなる層を含み、上記供給安定化部材は導電性材料からなることを特徴とする。

ここで「導電性材料」とは、例えば金属である。

この一実施形態の現像装置では、上記供給安定化部材は導電性材料からなるので、電位が制御され得る。上記供給安定化部材の電位を例えば上記供給ローラの電位と同じに制御してトナーを予備的に帯電させることで、上記供給ローラから上記現像ローラへのトナーの供給を安定化できる。

一実施形態の現像装置では、上記供給安定化部材の上記第２領域側の端部は、上記第２のニップ部よりも上方に位置することを特徴とする。

この一実施形態の現像装置では、上記供給安定化部材の上記第２領域側の端部は、上記第２のニップ部よりも上方に位置する。したがって、上記第２領域にトナーが溜まりやすくなる。この結果、上記供給ローラから上記現像ローラへのトナーの供給を安定化できる。

一実施形態の現像装置では、上記供給安定化部材のうち少なくとも上記第２のニップ部を形成する部分は、可撓性を示す板状に形成されていることを特徴とする。

この一実施形態の現像装置では、上記供給安定化部材のうち少なくとも上記第２のニップ部を形成する部分は、可撓性を示す板状に形成されている。したがって、上記供給ローラと上記供給安定化部材との間の接触の圧力が調節し易くなる。例えば、上記供給ローラが中心軸の周りに回転するとき、この供給ローラの外径振れや偏心、供給ローラの軸の振動によって、上記供給ローラと上記供給安定化部材との間の当接の仕方にばらつき要因が生じることがある。このようなばらつき要因が生じたとしても、この現像装置では、上記供給安定化部材がそのばらつきを吸収するように撓む。したがって、上記供給ローラと上記供給安定化部材との間の当接の仕方が安定する。この結果、上記供給ローラから上記現像ローラへのトナーの供給を安定化できる。

以下、この発明を図示の実施の形態により詳細に説明する。

図１は、この発明の一実施形態の現像装置１０を鉛直方向に切断したときの断面構造を示している。この現像装置１０は、概略、現像ローラ３６と、この現像ローラ３６にトナーを供給するための供給ローラ３８と、トナーの供給を安定化するための供給安定化部材７０と、これらのローラ３６，３８および供給安定化部材７０をトナー９０と共に収容するハウジング３２を備えている。

トナー９０としては、負極性に帯電する例えば非磁性１成分トナーが用いられ、必要に応じてチタン酸ストロンチウム等を含む外添剤が添加される。トナー９０の直径は、特に限定されるものではないが、例えば６μｍ〜７μｍである。なお、本発明は、正極性に帯電するトナーを用いることを妨げるものではない。

ハウジング３２には、図１の紙面に垂直な水平方向に延びるトナー供給用の開口部３４が形成されている。

現像ローラ３６は、ハウジング３２の開口３４を略塞ぐ態様で、図１の紙面に垂直な水平方向に延在している。供給ローラ３８は、ハウジング３２内で現像ローラ３６に沿って略同じ高さレベルに設けられている。現像ローラ３６と供給ローラ３８は、互いに平行な図示しない回転軸を有し、自らの中心Ｏ１，Ｏ２の周りに回転可能に、かつ、互いに圧接された状態で設けられている。これにより、現像ローラ３６と供給ローラ３８は、第１のニップ部としてのニップ部６６を形成している。現像ローラ３６と供給ローラ３８は、図示しないモータなどの駆動源に連結されており、その駆動源の駆動に基づいて図中に矢印ｄ１，ｄ２で示す反時計回りに回転するようになっている。その結果、現像ローラ３６と供給ローラ３８との間のニップ部６６ではそれぞれの外周面が互いに逆向き（カウンタの向き）に摺動する。現像ローラ３６と供給ローラ３８の具体的な構成は後述する。

供給安定化部材７０は、ハウジング３２内で、供給ローラ３８の最下部に沿って設置されている。供給安定化部材７０は、図５に示すように、供給ローラ３８の長手方向Ｘ（図１の紙面に垂直な水平方向）に沿って延びる水平板部７１と、この水平板部７１の片側（図１における左側）の側縁から上方へ延びる垂直板部７２と、長手方向Ｘに関して水平板部７１の両端に設けられたＬ字状の支持部７４，７５を有している。供給安定化部材７０は、支持部７４，７５を介してハウジング３２に固定されている。図１に示すように、供給安定化部材７０の水平板部７１は、供給ローラ３８の最下部に対して下方から接した状態にある。これにより、供給安定化部材７０の水平板部７１と供給ローラ３８とは、第２のニップ部としてのニップ部７６を形成している。供給ローラ３８に関して言えば、供給安定化部材７０とのニップ部７６は先に述べた現像ローラ３６とのニップ部６６よりも回転方向上流側に位置する。詳細には図示しないが、ニップ部７６では、供給ローラ３８は供給安定化部材７０によって押し込まれて、自然状態から、この例では０．５ｍｍ程度凹んだ状態にある。

図１の断面では、この供給安定化部材７０の水平板部７１の図１における右側の端部７１ｅは、現像ローラに接近するように、現像ローラ３６のうちニップ部６６よりも下方の部分と供給ローラ３８のうちニップ部６６よりも下方の部分とで挟まれた略三角形（または扇形）の領域（これを「第１領域」と呼ぶ。）２１の略中央部まで延在している。供給安定化部材７０の水平板部７１は、その第１領域２１から、ニップ部７６に関して第１領域２１とは反対の側（図１における左側）まで延びて、垂直板部７２に連なっている。垂直板部７２の上端７２ｆは、ニップ部７６よりも上方に位置している。この図１の断面で、ニップ部７６に関して第１領域２１とは反対の側で、供給安定化部材７０の上方の領域、より詳しくは、水平板部７１、垂直板部７２および供給ローラ３８で概ね囲まれた領域を、「第２領域」２４と呼ぶ。

この現像装置１０では、第１領域２１から、供給安定化部材７０の水平板部７１の下方、垂直板部７２の図１における左側方を順次通り、第２領域２４に達するトナー循環流路２０が形成されている。水平板部７１の下方には、水平板部７１の下面と、その下面に対向するハウジング３２の水平面３２ａ（図２参照）とで仕切られた水平流路２２が形成されている。また、垂直板部７２の左側方には、垂直板部７２の図１における左側面と、その左側面に対向するハウジング３２の垂直面３２ｂ（図２参照）とで仕切られた垂直流路２３が形成されている。トナー循環流路２０は、第１領域２１を、これらの水平流路２２と垂直流路２３を通して第２領域２４に連通させている。

ハウジング３２内で開口部３４の下縁近傍には、規制部材としての金属板からなる規制ブレード４４が設けられている。規制ブレード４４は、現像ローラ３６のうちニップ部６６よりも回転方向下流側の下方の部分に接して、現像ローラ３６の外周面上のトナーを規制する。

現像装置１０はまた、スクリュウ等からなる２つの搬送部材４０，４２を有し、これら搬送部材４０，４２によって、ハウジング３２内のトナー９０が循環されるようになっている。

ハウジング３２内の開口部３４の上縁近傍には、除電手段５０が設けられている。除電手段５０は、現像ローラ３６に当接する導電部材５２と、導電部材５２を現像ローラ３６へ押し当てるための押し当て部材５４を有する。

現像ローラ３６には、現像ローラ３６に現像バイアスＶ_Ｄを印加するための電源５６（現像バイアス印加手段）が接続されている。

導電部材５２には、現像ローラ３６上の極性と逆極性の除電バイアスＶ_Ｒを導電部材５２に印加する電源５８が接続されている。

この現像装置１０では、供給ローラ３８が矢印ｄ２で示す反時計回りに回転すると、ハウジング３２に収容されているトナー９０、特に供給ローラ３８の周囲に存在するトナーが供給ローラ３８の回転に伴って搬送されて、第２領域２４から、供給安定化部材７０の水平板部７１と供給ローラ３８との間のニップ部７６へ送り込まれる。そして、このニップ部７６で供給ローラ３８から現像ローラ３６へのトナーの供給量が規制される。供給ローラ３８がさらに回転すると、ニップ部７６で規制されたトナーが搬送されて、供給ローラ３８と現像ローラ３６との間のニップ部（トナー供給・回収領域）６６へ送り込まれる。これにより、供給ローラ３８から現像ローラ３６へトナーが供給されて、現像ローラ３６の外周面に担持される。この際、現像ローラ３６に供給されるトナーは、現像ローラ３６と供給ローラ３８との摩擦により予備帯電される。現像ローラ３６が矢印ｄ１で示す反時計回りに回転することによって、供給ローラ３８から供給された現像ローラ３６の外周面上のトナーは、現像ローラ３６と規制ブレード４４との接触部へ送り込まれる。そして、この規制ブレード４４によって、現像ローラ３６の外周面上のトナーは、層厚が規制されるとともに、規制ブレード４４との摩擦接触により更に帯電される。現像ローラ３６がさらに回転すると、現像ローラ３６の外周面上の規制および帯電を受けたトナーは、感光体４と現像ローラ３６とが対向する現像領域６８に達する。現像領域６８に達したトナーは、感光体４が担持する静電潜像（作像部分）に付着して、感光体４の外周面にトナー像を形成する。

現像領域６８を通過後、現像に供されずに現像ローラ３６の外周面上に残されたトナーは、現像ローラ３６の回転に伴って、現像ローラ３６と導電部材５２との接触部に達し、この導電部材５２により除電されて現像ローラ３６から剥離されやすい状態になる。この後、その剥離されやすい状態になったトナーは、現像ローラ３６の回転に伴って供給ローラ３８と現像ローラ３６との間のニップ部６６に達し、供給ローラ３８によって回収される。

さて、供給ローラ３８から現像ローラ３６へ上述のニップ部６６でトナーが供給されるとき、現像ローラ３６に付着しなかったトナーは第１領域２１に溜まろうとする。この現像装置１０では、上記ニップ部６６で現像ローラ３６に付着しなかったトナーは、第１領域２１に溜まろうとするトナーの圧力によって、第１領域２１から、トナー循環流路２０を通して、第２領域２４まで押し戻される。すなわち、トナーは、第１領域２１から、供給安定化部材７０の水平板部７１の下方の水平流路２２、垂直板部７２の左側方の垂直流路２３を順次通して、第２領域２４まで押し戻される。第２領域２４まで押し戻されたトナーは、供給ローラ３８の回転に伴って、再びニップ部７６へ送り込まれ、第１領域２１に達する。このようにして、トナー循環流路２０を通して、トナーが循環する。したがって、トナーパッキングの発生を防止できる。この結果、トナーパッキングに起因した画質劣化や歯車の破壊が引き起こされることがない。また、この現像装置１０では、トナーは、トナー循環流路２０を通して、第１領域２１に溜まろうとするトナーの圧力自体によって第２領域２４まで押し戻されるので、既述の各特許文献に開示されたようなトナー攪拌搬送部材等を設ける必要がない。したがって、この現像装置１０は、小型かつ簡単に構成され得る。

現像ローラ３６としては、現像装置の分野で従来から使用されている一般的なものが使用可能である。例えば、現像ローラ３６は、導電性材料としてのアルミニウムやステンレス鋼等の芯金のみからなる金属ローラから構成されていても良いし、または、芯金とその芯金の外周面に形成されたアクリロニトリル−ブタジエンゴム等からなるコーティング層とからなる複合ローラの構成を有していても良い。そのコーティング層は、単層からなっていても良いし、または、２層以上の多層から構成されていても良いが、この例では、好ましく中間層と表層との２層から構成されている。現像ローラ３６の直径は、１０ｍｍ〜２５ｍｍの範囲内であるのが望ましく、この例では１６ｍｍに設定されている。現像ローラ３６の軸方向寸法は、この例では２２０ｍｍに設定されている。

供給ローラ３８は、円柱状の芯金４６と、該芯金４６の外周に形成された発泡層４８から構成されている。芯金４６の素材としては、例えば鉄、ステンレス鋼、アルミニウム等の導電性材料や、樹脂等が用いられる。芯金４６の表面には、腐食等を防止するためメッキ処理を行うようにしても良い。発泡層４８の素材としては、樹脂発泡体またはゴム発泡体が用いられ、具体的には、耐久性に優れたポリウレタン発泡体を用いることが望ましい。発泡層４８の素材としてポリウレタン発泡体以外に用いられる具体例としては、エポキシ樹脂、アクリル樹脂等の熱硬化性樹脂の発泡体、ポリエチレン、ポリスチレン等の熱可塑性樹脂の発泡体が挙げられる。発泡層４８の硬度は、ＪＩＳ−Ｋ６４００の試験方法による値が５０Ｎ以上で且つ２００Ｎ以下であることが好ましく、５０Ｎ以上で且つ１００Ｎ以下であることが望ましい。供給ローラ３８の直径は、自然状態で１０ｍｍ〜２０ｍｍの範囲内であるのが望ましく、この例では１２ｍｍに設定されている。供給ローラ３８の軸方向寸法は、現像ローラ３６の軸方向寸法に対応させて、この例では２２０ｍｍに設定されている。

供給安定化部材７０は、導電性材料としての金属、この例では、厚み０．２ｍｍのステンレス鋼（ＳＵＳ３０１）からなる板材を、図５中に示したように折り曲げて形成されている。このように、供給安定化部材７０を比較的薄厚のステンレス鋼で構成することによって、供給安定化部材７０のうち少なくとも水平板部７１が可撓性を示す。したがって、供給安定化部材７０の水平板部７１と供給ローラ３８との間の接触の圧力が調節し易くなる。例えば、供給ローラ３８が中心Ｏ２の周りに回転するとき、この供給ローラ３８の外径振れや偏心、供給ローラ３８の軸の振動によって、供給安定化部材７０の水平板部７１と供給ローラ３８との間の当接の仕方にばらつき要因が生じることがある。このようなばらつき要因が生じたとしても、供給安定化部材７０の水平板部７１がそのばらつきを吸収するように撓む。したがって、供給安定化部材７０の水平板部７１と供給ローラ３８との間の当接の仕方が安定する。この結果、供給ローラ３８から現像ローラ３６へのトナーの供給を安定化できる。

また、供給安定化部材７０が上述のように導電性材料からなれば、供給安定化部材７０の電位を制御することが可能になる。つまり、供給安定化部材７０の電位を例えば供給ローラ３８の電位と同じに制御してトナーを予備的に帯電させることで、供給ローラ３８から現像ローラ３６へのトナーの供給を安定化できる。なお、供給安定化部材７０への電源の接続は、例えば図５中に示した支持部７４，７５に対して行うことができる。

本発明者はコニカミノルタ製カラーレーザプリンタ（商品名ｍａｇｉｃｏｌｏｒ５５７０）に用いられている現像器を、図２、図３、図４に示すような構造タイプＡ、Ｂ、Ｃに改造するとともに、水平流路２２や垂直板部７２の寸法等の設計パラメータを様々に変更して、本発明の検証実験を行った。

図２に示す構造タイプＡは、実質的に図１中に示した構造と同じものである。図示の断面で、水平流路２２の鉛直方向の寸法を２２ａ、垂直流路２３の水平方向の寸法を２３ｂ、供給安定化部材７０の水平板部７１の端部７１ｅと現像ローラ３６との距離を２１ｃと表している。

この構造タイプＡでは、既述のように供給安定化部材７０の材料をＳＵＳ３０１、厚み０．２ｍｍに設定するとともに、図示の断面で水平板部７１の左右方向の寸法を１１ｍｍに設定し、長手方向（図５中のＸ方向）の寸法を、現像ローラ３６と供給ローラ３８の軸方向寸法に対応させて２２０ｍｍに設定している。垂直板部７２の鉛直方向の寸法を２．５ｍｍに設定している。供給ローラ３８が供給安定化部材７０によって押し込まれて、自然状態から凹んだ寸法は０．５ｍｍに設定している。

図３に示す構造タイプＢは、構造タイプＡに対して、供給安定化部材（符号７０′で表す。）の水平板部７１の端部（符号７１ｅ′で表す。）が現像ローラ３６に接近するように、この例では曲げ角度４５°で斜め上方に屈曲している点が異なっている。この例では、供給安定化部材７０′の端部７１ｅ′は、第１領域２１の略中央部まで延在している。これにより、供給安定化部材７０′の端部７１ｅ′と現像ローラ３６との距離２１ｃを２ｍｍに設定している。このように構成した場合、上記ニップ部６６で現像ローラ３６に付着しなかったトナーが、第１領域２１内で渦流（図３の紙面に垂直な方向の中心をもつ）となって滞留するようなことがなく、符号２１ｉで示すようにニップ部６６から供給安定化部材７０の端部７１ｅ′を越えて下方へ容易に押し出される。その結果、トナー循環流路２０に沿ったトナーの流れが発生し易い。したがって、上記トナー循環流路がトナーを循環させる流路として確実に機能する。

この構造タイプＢでは、既述のように供給安定化部材７０の材料をＳＵＳ３０１、厚み０．２ｍｍに設定するとともに、図示の断面で水平板部７１の左右方向の寸法を１０ｍｍに設定し、長手方向（図５中のＸ方向）の寸法を、現像ローラ３６と供給ローラ３８の軸方向寸法に対応させて２２０ｍｍに設定している。垂直板部７２の鉛直方向の寸法を２．５ｍｍに設定している。供給ローラ３８が供給安定化部材７０によって押し込まれて、自然状態から凹んだ寸法は０．５ｍｍに設定している。

図４に示す構造タイプＣは、構造タイプＡに対して、ハウジング３２の水平面３２ａと垂直面３２ｂとが作るコーナー部（符号３２ｃで表す）が、円弧状の断面をもつように丸く形成されている点が異なっている。

この構造タイプＣでは、既述の構造タイプＡと同様に、供給安定化部材７０の材料をＳＵＳ３０１、厚み０．２ｍｍに設定するとともに、図示の断面で水平板部７１の左右方向の寸法を１１ｍｍに設定し、長手方向（図５中のＸ方向）の寸法を、現像ローラ３６と供給ローラ３８の軸方向寸法に対応させて２２０ｍｍに設定している。垂直板部７２の鉛直方向の寸法を２．５ｍｍに設定している。供給ローラ３８が供給安定化部材７０によって押し込まれて、自然状態から凹んだ寸法は０．５ｍｍに設定している。

図６の表は、上記検証実験で構造タイプＡ、Ｂ、Ｃや設計パラメータ等を変更して作製した各種現像器サンプルと、それらの評価結果とを対応付けて示している。

表中の左欄のＮｏ．Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｅ１，Ｅ２，…，Ｅ９がそれぞれのサンプルを特定している。

表中の「供給安定化部材」欄は、供給安定化部材７０の有無を表している。「構造タイプ」欄は、図２、図３、図４に示すような構造タイプＡ、Ｂ、Ｃを表している。「寸法２２ａ」欄は水平流路２２の鉛直方向の寸法、「寸法２３ｂ」欄は垂直流路２３の水平方向の寸法、「距離２１ｃ」欄は供給安定化部材７０の水平板部７１の端部７１ｅと現像ローラ３６との距離をそれぞれミリメートル（ｍｍ）単位で表している。「電位」欄は、供給安定化部材７０の電位が、供給ローラ３８の電位と同じ電位に制御されているか、またはフロート（バイアス印加なし）にされているかを表している。

表中の「評価」欄は、「供給安定性」の評価結果、「トナーパッキング」の評価結果、およびそれらの「総合」の評価結果を示している。

「供給安定性」の評価は、次のようなものである。まず、コニカミノルタ製カラーレーザプリンタ（商品名ｍａｇｉｃｏｌｏｒ５５７０）を使用し、印字率１％の画像を２０００枚印字した後の劣化トナーを採取した。その劣化トナーを各現像器サンプルＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｅ１，Ｅ２，…，Ｅ９のハウジングに充填した。そして、それらの現像器サンプルを上記カラーレーザプリンタに取り付けて、高温高湿環境（気温３０°Ｃ、湿度８５％）下でベタ画像を印字して、印字された画像の品質を評価した。この評価条件は、一般的にトナーの流動性も悪く、トナーの荷電量も下がるため、供給安定性を確保することが難しいと考えられる条件である。「供給安定性」の評価結果を表す符号「○」は、画像先端・後端間で濃度差がないレベルであることを示している。符号「△」は、画像先端・後端間で軽微な濃度差があるが、問題にならないレベルであることを示している。符号「×」は、画像先端・後端間で濃度差があり、画像が劣化したと認められるレベルであることを示している。

「トナーパッキング」の評価は、次のようなものである。まず、各現像器サンプルＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｅ１，Ｅ２，…，Ｅ９のハウジングに未使用のトナーを充填した。それらの現像器サンプルをコニカミノルタ製カラーレーザプリンタ（商品名ｍａｇｉｃｏｌｏｒ５５７０）に取り付けて、低温低湿環境（気温１０°Ｃ、湿度１０％）下で、印字率０％の画像を２００枚印字した。この後、各現像器サンプル内のトナーパッキングの状態を観察した。この評価条件は、一般的にトナーの流動性も良く、かさ密度も高くなるため、トナーパッキングを引き起こし易いと考えられる条件である。「トナーパッキング」の評価結果を表す符号「○」は、画像・駆動ともに良好であることを示している。符号「△」は、画像に軽微な歯車ピッチのノイズが発生したことを示している。符号「×」は、トナーパッキングを引き起こし、画像に歯車ピッチのノイズが発生したことを示している。符号「××」は、トナーパッキングを引き起こし、歯車の飛びが発生したことを示している。

「総合」の評価は、「供給安定性」と「トナーパッキング」とを併せたものである。「総合」の評価結果を表す符号「○」は良好であることを示している。符号「×」は悪いことを示している。

表中の評価結果から分かるように、まず、供給安定化部材７０が無い場合（現像器サンプルＣ１）は、供給安定性が悪くて、総合評価が悪かった。

次に、供給安定化部材７０が有り、構造タイプＡに設定された場合について主に分析を行う。

現像器サンプルＣ２から分かるように、水平流路２２の鉛直方向寸法２２ａ、垂直流路２３の水平方向寸法２３ｂが０．５ｍｍであれば、トナーパッキングが極端に起こって、総合評価が悪かった。これに対して、例えば現像器サンプルＥ１から分かるように、水平流路２２の鉛直方向寸法２２ａ、垂直流路２３の水平方向寸法２３ｂが０．５ｍｍを超えていれば、トナーパッキングが起こらず、総合評価が良好であった。これにより、トナーパッキングの発生を防止するためには、トナーの流れる向きに垂直な断面の寸法が０．５ｍｍ超、より確実には１．５ｍｍ超であることが望ましい。

現像器サンプルＥ３から分かるように、水平流路２２の鉛直方向寸法２２ａが３ｍｍである場合において、垂直流路２３の水平方向寸法２３ｂが３ｍｍであれば、トナーパッキングが「○」であり、総合評価が良好であった。これに対して、現像器サンプルＥ５，Ｃ３から分かるように、水平流路２２の鉛直方向寸法２２ａが３ｍｍである場合において、垂直流路２３の水平方向寸法２３ｂが１０ｍｍ、３０ｍｍというように極端に広がると、トナーパッキングが「△」、「×」となった。また、現像器サンプルＥ４から分かるように、水平流路２２の鉛直方向寸法２２ａが５ｍｍである場合において、垂直流路２３の水平方向寸法２３ｂが１ｍｍというように、寸法の大小が極端に逆転したときも、トナーパッキングが「△」となった。これらの結果、トナーパッキングの発生を防止するためには、トナーの流れる向きに垂直な断面の寸法が、極端に変化しないこと、より確実には実質的に一定であることが望ましい。この点に関し、構造タイプＣに設定された現像器サンプルＥ９も、トナーパッキングが「○」であり、総合評価が良好であった。

現像器サンプルＥ１，Ｅ６，Ｅ７では、水平流路２２の鉛直方向寸法２２ａが３ｍｍ、垂直流路２３の水平方向寸法２３ｂが１．５ｍｍというように極端に変化しない場合において、供給安定化部材７０の水平板部７１の端部７１ｅと現像ローラ３６との距離２１ｃが２ｍｍ、６ｍｍ、１ｍｍと設定されている。距離２１ｃが比較的近くて、端部７１ｅが第１領域２１の中央部まで延在している現像器サンプルＥ１，Ｅ７では、トナーパッキングが「○」であり、総合評価が良好であった。これに対して、距離２１ｃが６ｍｍに広がった現像器サンプルＥ６では、トナーパッキングが「△」となった。これにより、トナーパッキングの発生を防止するためには、供給安定化部材７０の水平板部７１の端部７１ｅが現像ローラ３６に接近するように、第１領域２１の中央部まで延在しているのが望ましい。この点に関し、構造タイプＢに設定された現像器サンプルＥ８も、トナーパッキングが「○」であり、総合評価が良好であった。

現像器サンプルＥ１，Ｅ２では、水平流路２２の鉛直方向寸法２２ａが３ｍｍ、垂直流路２３の水平方向寸法２３ｂが１．５ｍｍというように極端に変化しない場合において、供給安定化部材７０の電位が、供給ローラ３８の電位と同じ電位に制御されているか、またはフロート（バイアス印加なし）にされているかが異なっている。同電位に制御されている現像器サンプルＥ１では供給安定性が「○」であったが、フロートにされた現像器サンプルＥ２では供給安定性が「△」であった。これにより、供給安定化部材７０の電位を供給ローラ３８の電位と同じに制御するのが望ましい。その結果、トナーを予備的に帯電させることで、供給ローラ３８から現像ローラ３６へのトナーの供給を安定化できる。

トナーパッキングの発生を防止するためには、トナー循環流路２０の第１領域２１から第２領域２４までの長さが５ｍｍから２０ｍｍまでの範囲内にあるのが望ましい。なお、トナー循環流路２０の上記長さが短すぎると、第１領域２１から下方へのトナーの流れが有効に形成されず、トナーの循環が困難となる可能性がある。一方、トナー循環流路２０の上記長さが長すぎると、トナー循環流路２０の途中でトナーパッキングが発生する可能性が生ずる。

なお、上述の実施形態では、供給安定化部材７０の水平板部７１は水平な状態で供給ローラ３８に対して下方から接している。しかしながら、これに限られるものではなく、上記供給安定化部材７０の水平板部７１（特にその上面）は水平面に対して傾斜した状態で、供給ローラ３８に対して下方から接していても良い。

また、図２、図３、図４中に示すように、規制ブレード４４のハウジング内の端部４４ｅは下方へ屈曲して、第１領域２１から下方へのトナーの流れを助けるようにしても良い。また、上述の実施形態では、規制部材として板状の規制ブレードを設けたが、これに限られるものではなく、規制部材はローラ状であっても良い。

この発明の一実施形態の現像装置を鉛直方向に切断したときの断面構造を示す図である。 上記現像装置の或る構造タイプを示す図である。 上記現像装置の別の構造タイプを示す図である。 上記現像装置のさらに別の構造タイプを示す図である。 上記現像装置に含まれた供給安定化部材を、供給ローラとともに、斜め下方からみたところを示す図である。 上記現像装置について行った検証実験の評価結果を示す図である。

１０ 現像装置
２０ トナー循環流路
３２ ハウジング
３６ 現像ローラ
３８ 供給ローラ
７０ 供給安定化部材

Claims (9)

1. 非磁性１成分のトナーを収容したハウジングと、
   このハウジングの開口に水平方向に延在する現像ローラと、
   上記ハウジング内で上記現像ローラに対して平行に圧接されて第１のニップ部を形成し、上記現像ローラの回転の向きと同じ向きに回転して上記現像ローラへトナーを供給する供給ローラと、
   上記ハウジング内に設置され、上記供給ローラのうち上記第１のニップ部よりも回転方向上流側の下方の部分に接して第２のニップ部を形成し、上記供給ローラから上記現像ローラへのトナーの供給量を規制する供給安定化部材とを備え、この供給安定化部材は、上記現像ローラのうち上記第１のニップ部よりも下方の部分と上記供給ローラのうち上記第１のニップ部よりも下方の部分とで挟まれた略三角形の第１領域から、上記第２のニップ部に関して上記第１領域とは反対の側まで延在し、
   上記第１領域に溜まろうとするトナーの圧力によって、上記第１領域から、上記供給安定化部材の下方を通り、上記第２のニップ部に関して上記第１領域とは反対の側の上記供給安定化部材の上方に相当する第２領域まで、トナーが押し戻される流路であるトナー循環流路を備えた現像装置。
2. 請求項１に記載の現像装置において、
   上記供給安定化部材は、下方に向いた面である第１面と、上記第２のニップ部に関して上記第１領域とは反対の側の端面である第２面とを有し、
   上記ハウジングは、上記第１面に対向する第１の内壁面と、上記第２面に対向する第２の内壁面とを有しており、
   上記トナー循環流路は、上記供給安定化部材と、上記第１の内壁面及び上記第２の内壁面とによって挟まれた領域を含むことを特徴とする現像装置。
3. 請求項１又は２に記載の現像装置において、
   上記トナー循環流路の、上記トナーの流れる向きに垂直な断面の寸法が、実質的に一定であることを特徴とする現像装置。
4. 請求項１乃至３のいずれかに記載の現像装置において、
   上記トナー循環流路の、上記トナーの流れる向きに垂直な断面の寸法が、０．５ｍｍを超えていることを特徴とする現像装置。
5. 請求項１乃至４のいずれかに記載の現像装置において、
   上記トナー循環流路の上記第１領域から上記第２領域までの長さが５ｍｍから２０ｍｍまでの範囲内にあることを特徴とする現像装置。
6. 請求項１乃至５のいずれかに記載の現像装置において、
   上記各ローラの中心軸に垂直な断面で、上記供給安定化部材の上記第１領域側の端部は上記現像ローラに接近するように上記第１領域の中央部まで延在していることを特徴とする現像装置。
7. 請求項１乃至６のいずれかに記載の現像装置において、
   上記各ローラは導電性材料からなる層を含み、
   上記供給安定化部材は導電性材料からなることを特徴とする現像装置。
8. 請求項１乃至７のいずれかに記載の現像装置において、
   上記供給安定化部材の上記第２領域側の端部は、上記第２のニップ部よりも上方に位置することを特徴とする現像装置。
9. 請求項１乃至８のいずれかに記載の現像装置において、
   上記供給安定化部材のうち少なくとも上記第２のニップ部を形成する部分は、可撓性を示す板状に形成されていることを特徴とする現像装置。

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