JPH10133473A

JPH10133473A - 現像装置

Info

Publication number: JPH10133473A
Application number: JP8290530A
Authority: JP
Inventors: Tetsuro Toyoshima; 哲朗豊島; Nobuyuki Azuma; 伸之東; Takayuki Yamanaka; 隆幸山中
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1996-10-31
Filing date: 1996-10-31
Publication date: 1998-05-22
Anticipated expiration: 2016-10-31
Also published as: DE69718602D1; EP0841599A2; US5960239A; JP3241614B2; EP0841599A3; DE69718602T2; EP0841599B1

Abstract

(57)【要約】【課題】トナーへのストレスと部材応力とを同時に低
減する。現像ローラ３の軸方向におけるトナー層厚の均
一性、トナーの帯電均一性を向上させる。高速現像にお
いても、十分な量のトナーを現像ローラ３に供給、塗布
させる。【解決手段】円弧部５ａが、円弧ばね５と現像ローラ
３との当接点Ｑよりも、現像ローラ３の回転方向に対し
て下流側になるように、かつ、円弧ばね５と現像ローラ
３との間に形成される２つの開口空間Ｘ、Ｙのうち、現
像ローラ３の回転方向に対して上流側の開口空間Ｘが下
流側の開口空間Ｙよりも大きくなるように、円弧ばね５
を配置する。上記円弧ばね５の形状パラメータを任意に
設定することにより、特性の違う種々の円弧ばね５を容
易に得ることができる。その結果、円弧ばね５の設計次
第で、例えばトナーへのストレスおよび部材応力を容易
に低減させることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、電子写真
方式を採用した小型の複写機、光プリンタ、およびファ
ックス等に用いられ、一成分現像剤（以下、トナーと称
する）を用いて静電潜像を現像する現像装置に関するも
のである。特に、本発明は、現像剤担持体に供給される
トナーを帯電させ、かつ、該トナーの層厚を規制しつつ
該トナーを現像剤担持体に塗布する現像剤帯電規制塗布
部材を備えた現像装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】プリンタ装置としては、いわゆる電子写
真方式の光プリンタ装置が知られている。光プリンタ装
置は、感光体上に形成された静電潜像を、現像装置によ
って予め帯電されたトナーで現像して可視像化し、転写
部材に可視像化された像を転写する装置である。上記静
電潜像は、コンピュータから入力された情報に基づいて
変調されるレーザビームによって感光体を露光走査する
ことにより、上記感光体上に形成されるようになってい
る。

【０００３】上記光プリンタ装置のようなレーザプリン
タにおける現像方式は、二成分現像方式と一成分現像方
式とに大別できる。二成分現像方式は、非磁性トナーお
よびキャリアを主体とする二成分現像剤を用いる方式で
ある。一方、一成分現像方式は、非磁性トナーあるいは
磁性トナーのみからなる一成分現像剤を用いる方式であ
る。

【０００４】一般に、二成分現像方式では、トナーとキ
ャリアとの混合比をコントロールするためのトナー濃度
センサ、およびトナーとキャリアとを混合するための攪
拌機構等が必要である。そのため、部品点数が増加して
装置が大型になるという欠点がある。したがって、装置
の小型化等を考えると、現像装置は、一成分現像方式が
非常に有効であり、近年、いくつかの一成分現像方式が
実用化されている。

【０００５】近年、実用化された一成分現像方式におけ
る現像装置には、通常、トナーを帯電させて該トナーを
現像剤担持体に塗布させる際に上記トナーの層厚を規制
するトナー層厚規制部材が設けられている。トナー層厚
の規制方式は、上記トナー層厚規制部材の材質により、
弾性体方式と剛体方式とに分けられる。上記弾性体方式
は、トナー層厚規制部材を金属弾性もしくはゴム弾性を
有するブレードで構成する方式である。一方、剛体方式
は、トナー層厚規制部材を剛性を有する樹脂あるいは金
属からなる棒体、もしくはローラで構成する方式であ
る。

【０００６】例えば特公昭６３−１５５８０号公報、特
公平４−７３１５２号公報には、弾性体方式の１つであ
る弾性体トレーリング当接法が開示されている。この当
接法は、図１３に示すように、現像剤担持体としての現
像ローラ５１と、当接点Ｑ′で該現像ローラ５１にその
腹部が当接する弾性部材５２との間に形成される２つの
楔状の間隙のうち、当接点Ｑ′よりも現像ローラ５１の
回転方向（図中矢印Ｄ方向）に対して上流側の間隙が下
流側の間隙よりも大きくなるように、弾性部材５２を配
設する方法である。このとき、弾性部材５２において、
現像ローラ５１の回転方向に対して上流側が固定端とな
り、下流側が自由端となっている。上記の弾性部材５２
は、金属等の板ばねと、ゴムまたはプラスティック等の
軟弾性体とから構成される。

【０００７】上記の構成によれば、現像ローラ５１上に
比較的厚いトナー層が形成され、現像された画像におい
て良好な画像濃度を得ることができるようになってい
る。また、弾性部材５２を構成する板ばねおよび軟弾性
体の弾性を比較的容易に選定することができるので、弾
性部材５２における設計自由度が高くなる。これによ
り、各種の現像装置に対応する最適な弾性部材５２を得
ることができるようになっている。

【０００８】また、例えば特公昭６３−１６７３６号公
報には、同じく弾性体方式の１つである弾性体カウンタ
ー当接法が開示されている。この当接法は、図１４に示
すように、現像ローラ５１と、当接点Ｑ′で該現像ロー
ラ５１にその腹部が当接する弾性規制板５３との間に形
成される２つの楔状の間隙のうち、当接点Ｑ′よりも現
像ローラ５１の回転方向（図中矢印Ｄ方向）に対して下
流側の間隙が上流側の間隙よりも大きくなるように、弾
性規制板５３を配設する方法である。このとき、弾性規
制板５３において、現像ローラ５１の回転方向に対して
上流側が自由端となり、下流側が固定端となっている。
上記の弾性規制板５３は、弾性率の高い金属板あるいは
ゴム製の板等で構成される。

【０００９】上記の構成によれば、当接点Ｑ′において
比較的大きな圧接力が働くので、上述した弾性体トレー
リング当接法に比べて現像ローラ５１上に比較的薄いト
ナー層を形成することができると共に、きめの細かいト
ナー像を得ることができるようになっている。

【００１０】一方、例えば特公昭５１−３６０７０号公
報には、剛体方式の１つである剛体バー当接法が開示さ
れている。この当接法は、図１５に示すように、トナー
層厚規制部材を少なくとも１個の棒状の剛体バー５４で
構成する方法である。この方法によれば、上記の剛体バ
ー５４を、図示しないスプリングによって現像ローラ５
１に圧接することにより、現像ローラ５１上に存在する
残存トナーあるいは過剰トナーを除去することができる
ようになっている。

【００１１】また、例えば特公昭６０−２２３５２号公
報には、同じく剛体方式の１つである剛体ローラ当接法
が開示されている。この当接法は、図１６に示すよう
に、高抵抗の樹脂からなり剛性を有する摩擦帯電ローラ
５５を現像ローラ５１に圧接する方法である。この方法
によれば、帯電効率を低下させることなくトナーを均一
に帯電させることができるようになっている。また、摩
擦帯電ローラ５５に蓄積された電荷によってトナーがそ
れと同極性に帯電されるので、トナー粒子同士が凝集す
るようなこともなく、良好な現像を行うことができるよ
うになっている。

【００１２】ところで、一成分現像剤の中でも特に非磁
性一成分トナーを用いる現像装置では、現像剤担持体に
上記トナーを磁力で搬送、供給することはできない。し
たがって、弾性を有するトナー供給部材を現像剤担持体
に圧接させると共に回転させて、上記トナーを現像剤担
持体に供給、塗布する方法が従来から種々提案されてい
る。

【００１３】例えば特公平３−１６０２５号公報では、
トナーを現像剤担持体に供給すると共に、残存トナーを
現像剤担持体から回収する均一化部材を、現像剤担持体
に接触深さ０．３〜２．０ｍｍの範囲で圧接し、それら
を互いに逆方向に回転させて、接触部を連れ回りさせる
ようにした方法が開示されている。この構成によれば、
均一化部材が上記範囲で現像剤担持体に圧接されるの
で、上記均一化部材と上記現像剤担持体とが均一に摺擦
される。その結果、トナーを現像剤担持体に均一にしか
も安定して供給することができるようになっている。

【００１４】また、例えば特公平６−１６２１０号公報
では、現像剤担持体と接触するように配設され、該現像
剤担持体と同一方向に回転する、多孔質表面を有する発
泡弾性ローラをトナー供給部材として設けるようにした
構成が開示されている。この構成によれば、現像剤担持
体と発泡弾性ローラとが同一方向に回転するので、接触
部が互いに逆方向に移動する。これにより、トナーは擦
り付けられる状態で現像剤担持体に搬送されるので、ト
ナーにおける摺擦力が増加すると共に、トナーに摩擦電
荷を付与する能力が高まる。つまり、上記トナーは回転
ならびに摩擦により帯電量が増加する。したがって、上
記構成によれば、電気的な吸着力と相まって浅い接触深
さでもトナーを現像剤担持体に供給、塗布することがで
きるようになっている。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、図１３で示
した弾性体トレーリング当接法は、上述した方法の中で
もトナーへ与える圧力が最も弱い。しかし、当接点Ｑ′
に流入するトナー量が多くなってトナーのすり抜けが発
生しやすい。一方、図１４で示した弾性体カウンター当
接法においては、トナーが当接点Ｑ′に進入するのを排
除する作用を弾性規制板５３が有しているので、現像ロ
ーラ５１に供給されるトナーが不足しやすくなる。した
がって、上述した弾性体方式は、剛体方式に比べてトナ
ーへ与える圧力は弱いが、周辺部材において発生する応
力が大きくなりやすい。その結果、トナー層厚を均一に
形成することが困難であるという問題が生ずる。

【００１６】また、現像ローラ５１の軸方向におけるト
ナー層厚の均一性は、上記弾性体方式の方が剛体方式に
比べて高い。しかし、弾性部材５２および弾性規制板５
３の固定位置精度が悪い場合、弾性部材５２および弾性
規制板５３における当接点Ｑ′から自由端部までの長さ
（突き出し量）や、弾性部材５２および弾性規制板５３
の変位設定量が変わる。したがって、その結果、上記弾
性体方式の構成では、トナーの帯電量の絶対値やトナー
層厚が変化しやすいという問題が生ずる。

【００１７】また、図１７は、剛体バー５４（図１５参
照）および摩擦帯電ローラ５５（図１６参照）を用いて
トナー層厚の規制を行ったときの、現像ローラ５１（図
１５、１６参照）の軸方向におけるトナー層表面電位と
最大電位との比（以下、単に電位比と略称する）を示し
ている。なお、同図中、曲線ｂ１は剛体バー５４を用い
た場合を示し、曲線ｂ２は摩擦帯電ローラ５５を用いた
場合を示している。

【００１８】剛体バー５４を用いた場合、現像ローラ５
１表面における軸方向中央部（以下では、単にローラ中
央部と略称する）で、トナー層の規制力が弱まる。これ
は、剛体バー５４が現像ローラ５１に圧接した際に現像
ローラ５１に撓みが生じるためと考えられる。その結
果、ローラ中央部でトナー層が厚くなり、同図中の曲線
ｂ１で示すように、ローラ中央部で電位比が高くなる。

【００１９】一方、摩擦帯電ローラ５５を用いた場合、
現像ローラ５１表面における軸方向端部（以下では、単
にローラ端部と略称する）で、トナー層の規制力が弱ま
る。これは、現像ローラ５１と摩擦帯電ローラ５５との
設置位置精度が悪いため、つまり、現像ローラ５１の軸
と摩擦帯電ローラ５５の軸との平行性が保たれていない
ためと考えられる。その結果、ローラ端部でトナー層が
厚くなり、同図中の曲線ｂ２で示すように、ローラ端部
で電位比が高くなる。

【００２０】このように、上述した剛体方式は、各種部
材に撓みが生じたり、各種部材の設置位置精度が悪い
と、現像ローラ５１上に形成されるトナー層の厚みにむ
らが生じる。このとき、剛体バー５４および摩擦帯電ロ
ーラ５５を十分な平面度もしくは円筒度を有する剛性の
高い部材で構成し、かつそれらを高精度で配置すれば、
上記のような不都合は解消されるが、実際そのように配
置することは難しい。したがって、上記構成では、現像
ローラ５１の軸方向においてトナー層厚を均一に形成す
ることが困難であるという問題が生ずる。

【００２１】また、上述した剛体方式は、トナー層厚規
制部材として剛体を用いる構成であるので、弾性体方式
に比べて長寿命である。しかし、剛体方式はトナーに与
える圧力が高いため、トナーが固着しやすい。その結
果、トナーの寿命を確実に維持することは困難である。

【００２２】そこで、トナーの固着を防ぐため、破砕性
に優れた固着しにくい樹脂を用いてトナーを構成し、例
えばガラス転移温度Ｔｇを十分に高くする、トナー粒子
の粒径を大きくする、あるいは微粉の割合を減らすなど
の方法が従来から試みられている。しかし、ガラス転移
温度Ｔｇの高いトナーは定着性が悪く、また、粒径の大
きいトナーは画質が劣化しやすいという欠点がある。し
たがって、上述した剛体方式では、トナーの固着を確実
に防止して、トナーの寿命を確実に維持することができ
ないという問題が生ずる。

【００２３】また、特公平３−１６０２５号公報の構成
では、均一化部材が現像剤担持体と逆方向に回転しなが
ら接触するので、十分な量のトナーを現像剤担持体に送
り込むためには、接触深さを十分に確保してトナーの塗
布圧を高めなければならない。その結果、接触部のトナ
ーには常に圧縮力が働き、長期使用時にはトナーが固着
してしまう。

【００２４】一方、特公平６−１６２１０号公報の構成
では、発泡弾性ローラと現像剤担持体とが同一方向に回
転するので、トナーにおける摺擦力が増加するとトナー
に働く剪断力が大きくなる。その結果、長期使用時に
は、トナーに外添されている帯電制御剤や流動化剤など
が剥離してしまう。

【００２５】したがって、非磁性一成分トナーを用いる
現像装置において、上述のような不都合を回避するため
には、現像剤担持体と、均一化部材または発泡弾性ロー
ラ等のようなトナー供給部材とを非接触に配置する方が
望ましい。しかし、この場合、現像剤担持体が低速で移
動する低速現像では、トナーの供給が現像剤担持体の移
動に追従して行われるが、高速現像ではトナーの供給が
現像剤担持体の高速移動に追従して行われない。その結
果、高速現像において、トナーの供給不足が生じ、良好
な現像を行うことができないという問題が生ずる。

【００２６】本発明は、上記の問題点を解決するために
なされたもので、その第１の目的は、周辺部材に発生す
る応力とトナーへの圧縮力とを同時に低減させ、かつ十
分な摩擦によってトナーを帯電させることのできる現像
装置を提供することにある。また、本発明の第２の目的
は、特に現像剤担持体の軸方向におけるトナー層厚の均
一性、トナーの帯電均一性を従来よりも向上させること
のできる現像装置を提供することにある。さらにまた、
本発明の第３の目的は、高速現像においても、十分な量
のトナーを現像剤担持体に確実に供給、塗布することの
できる現像装置を提供することにある。

【００２７】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明に係る現
像装置は、上記の課題を解決するために、一成分現像剤
を担持する現像剤担持体と、該現像剤担持体に上記一成
分現像剤を供給する現像剤供給部材と、上記現像剤担持
体に当接し、上記現像剤担持体に供給される一成分現像
剤を帯電させ、かつ、該現像剤の層厚を規制しつつ該現
像剤を上記現像剤担持体に塗布する現像剤帯電規制塗布
部材とを備えた現像装置において、上記現像剤帯電規制
塗布部材が、少なくとも１個の円弧部と複数個の平板部
とからなり、上記平板部と上記円弧部とがこの順で交互
に連結された円弧ばねであることを特徴としている。

【００２８】上記の構成によれば、現像剤供給部材によ
って一成分現像剤が現像剤担持体に供給されると、上記
現像剤は上記現像剤担持体にて担持される。このとき、
上記現像剤担持体と当接して設けられる現像剤帯電規制
塗布部材により、上記現像剤は帯電され、かつ、その層
厚が規制されて上記現像剤担持体に塗布される。

【００２９】ところで、上記現像剤は、上記現像剤帯電
規制塗布部材と上記現像剤担持体との間、および上記現
像剤供給部材と上記現像剤担持体との間で常時摺擦され
ているため、上記現像剤が受けるストレスは大きい。ま
た、上記現像剤帯電規制塗布部材および上記現像剤供給
部材は、現像剤担持体に例えば圧接された状態で酷使さ
れるため劣化しやすい。そこで、長期にわたって良好な
現像特性を維持し、一成分現像方式における現像装置の
長寿命化を図るためには、低圧力下で現像剤の帯電、薄
層形成、供給を行う機構形態、および周辺部材に働く応
力を低減させる機構形態が必要となる。

【００３０】ここで、上記構成によれば、上記現像剤帯
電規制塗布部材が、少なくとも１個の円弧部と複数個の
平板部とからなり、上記平板部と上記円弧部とがこの順
で交互に連結された円弧ばねで構成されているので、上
記のような機構形態を容易に実現することが可能とな
る。つまり、上記構成によれば、例えば上記円弧部の半
径、上記平板部の幅等の形状パラメータを任意に設定す
ることにより、特性の違う種々の現像剤帯電規制塗布部
材を容易に得ることができる。つまり、弾性を有する板
ばねや、剛性を有する棒体あるいはローラを用いて現像
剤帯電規制塗布部材を構成する従来の場合と比べて、上
記現像剤帯電規制塗布部材における設計自由度が増加す
る。

【００３１】したがって、上記構成によれば、現像剤帯
電規制塗布部材の設計次第で、例えば現像剤へのストレ
スおよび部材応力を容易に低減させることができる。そ
の結果、最適な現像剤帯電規制塗布部材を得て、特に現
像剤担持体の軸方向に現像剤層を均一な層厚で形成する
ことができると共に、現像剤の帯電量を均一に保つこと
ができる。

【００３２】また、上記現像剤が例えば磁性一成分現像
剤である場合、現像剤層が穂立ちするため現像剤の凝縮
は起こりにくい。これに対して、上記現像剤が例えば非
磁性一成分現像剤である場合、現像剤層は密な薄層にな
るため現像剤の凝縮が起こりやすい。しかし、この場合
であっても上述のような設計により、現像剤の充填密度
が過度に大きくならないように配慮して、上記現像剤の
凝固やフィルミングなどのトラブルの発生を防止するこ
とができ、長期にわたって良好な現像特性を維持するこ
とができる。

【００３３】請求項２の発明に係る現像装置は、上記の
課題を解決するために、請求項１の構成において、上記
円弧部が、上記現像剤帯電規制塗布部材と上記現像剤担
持体との当接点よりも、上記現像剤担持体の回転方向に
対して下流側になるように、かつ、上記現像剤帯電規制
塗布部材と上記現像剤担持体との間に形成される２つの
開口空間のうち、上記現像剤担持体の回転方向に対して
上流側の開口空間が下流側の開口空間よりも大きくなる
ように、上記現像剤帯電規制塗布部材が配設されている
ことを特徴としている。

【００３４】上記の構成によれば、上記現像剤担持体の
回転方向に対して上流側の開口空間に、帯電、規制され
るべき上記現像剤が貯留されると共に十分に確保され
る。そして、現像剤担持体に接する最下層の現像剤層の
みが現像剤担持体の移動に伴って必要量だけ搬送され
る。

【００３５】ところで、上記現像剤が例えば非磁性一成
分現像剤である場合、磁力で上記現像剤を搬送すること
はできない。したがって、上記現像剤を搬送する力は、
上記現像剤とその周辺部材との間に働く摩擦力および静
電気力のみとなる。その結果、現像剤担持体に供給する
現像剤の供給不足が生じやすい。

【００３６】しかし、上記構成によれば、上述のように
現像剤の供給量が確保されるので、現像剤担持体に供給
する現像剤の供給不足が生じるようなことがなくなる。
したがって、上記構成によれば、現像剤帯電規制塗布部
材において、現像剤の帯電、層厚規制、塗布を効率よく
行うことができ、良好な現像を行うことができる。

【００３７】請求項３の発明に係る現像装置は、上記の
課題を解決するために、請求項１または２の構成におい
て、上記現像剤帯電規制塗布部材が、複数個の円弧部を
有していることを特徴としている。

【００３８】上記の構成によれば、上記現像剤帯電規制
塗布部材が、複数個の円弧部を有して構成されているの
で、上記現像剤帯電規制塗布部材における全体のばね定
数を小さくすることができる。

【００３９】請求項４の発明に係る現像装置は、上記の
課題を解決するために、請求項１、２または３の構成に
加えて、上記現像剤担持体の回転方向に対して上記現像
剤供給部材よりも下流側で上記現像剤帯電規制塗布部材
よりも上流側に、上記現像剤の粉圧を制御する現像剤粉
圧制御部材が設けられていることを特徴としている。

【００４０】上記の構成によれば、現像剤粉圧制御部材
によって、現像剤供給部材の供給動作に伴って変化する
現像剤の粉圧が一定に保たれると共に、現像剤担持体へ
所定の塗布圧が与えられる。したがって、従来では、現
像剤を現像剤担持体に確実に供給、塗布するために、現
像剤供給部材を現像剤担持体に深く食い込ませて塗布圧
を高くしていたが、上記構成によれば、そのように配置
して塗布圧を高める必要がなくなる。

【００４１】つまり、現像剤供給部材と現像剤担持体と
を非接触で配置しても、現像剤担持体に供給される現像
剤に対して、現像剤粉圧制御部材によって所定の粉圧が
与えられる。その結果、例えば現像剤担持体が高速で移
動する高速現像においても、現像剤の供給が現像剤担持
体の高速移動に追従し、現像剤担持体への現像剤の供給
不足が生じるようなことがなくなる。したがって、上記
構成によれば、上記両者を非接触で配置しても、現像速
度に関係なく安定して現像剤を現像剤担持体に供給する
ことができる。

【００４２】請求項５の発明に係る現像装置は、上記の
課題を解決するために、請求項４の構成において、上記
現像剤粉圧制御部材が、少なくとも１個の円弧部と複数
個の平板部とからなり、上記平板部と上記円弧部とがこ
の順で交互に連結された円弧ばねであることを特徴とし
ている。

【００４３】上記の構成によれば、上記現像剤粉圧制御
部材が円弧ばねで構成されているので、上記現像剤粉圧
制御部材の設計自由度が高まる。つまり、例えば上記円
弧部の半径、上記平板部の幅等の形状パラメータを任意
に設定することにより、特性の違う種々の現像剤粉圧制
御部材が容易に得られる。したがって、上記構成によれ
ば、上記現像剤粉圧制御部材の設計次第で、例えば現像
剤へのストレスおよび部材応力を容易に低減させること
ができる。その結果、最適な現像剤粉圧制御部材を得
て、良好な現像特性を維持することができる。

【００４４】請求項６の発明に係る現像装置は、上記の
課題を解決するために、請求項４または５の構成におい
て、上記現像剤粉圧制御部材の一部が、上記現像剤担持
体に当接していることを特徴としている。

【００４５】上記の構成によれば、上記現像剤粉圧制御
部材の一部が、上記現像剤担持体に当接しているので、
上記現像剤担持体に供給される現像剤は、上記現像剤担
持体と上記現像剤粉圧制御部材とによって摺擦される。
その結果、上記現像剤への摩擦帯電付与能力が増進す
る。したがって、上記構成によれば、上記現像剤におけ
る摩擦帯電性を増進させることができる。

【００４６】請求項７の発明に係る現像装置は、上記の
課題を解決するために、請求項６の構成において、上記
円弧部が、上記現像剤粉圧制御部材と上記現像剤担持体
との当接点よりも、上記現像剤担持体の回転方向に対し
て下流側になるように、かつ、上記現像剤粉圧制御部材
と上記現像剤担持体との間に形成される２つの開口空間
のうち、上記現像剤担持体の回転方向に対して上流側の
開口空間が下流側の開口空間よりも大きくなるように、
上記現像剤粉圧制御部材が配設されていることを特徴と
している。

【００４７】上記の構成によれば、上記現像剤担持体の
回転方向に対して上流側の開口空間に、現像剤帯電規制
塗布部材にて帯電、規制されるべき現像剤が貯留される
と共に十分に確保される。そして、現像剤担持体に接す
る最下層の現像剤層のみが現像剤担持体の移動に伴って
必要量だけ搬送される。

【００４８】つまり、上記構成によれば、現像剤帯電規
制塗布部材にて現像剤の供給量が確保され、その層厚が
規制される前に、上記現像剤帯電規制塗布部材よりも現
像剤担持体の回転方向に対して上流側にある現像剤粉圧
制御部材にて現像剤の供給量がある程度確保され、その
層厚が規制されるので、現像剤帯電規制塗布部材にかか
る負担が大幅に軽減される。したがって、上記構成によ
れば、現像剤帯電規制塗布部材の長寿命化を図ることが
できると共に、現像剤帯電規制塗布部材において、現像
剤の帯電、層厚規制、塗布をさらに効率よく行うことが
でき、その結果、良好な現像を確実に行うことができ
る。

【００４９】請求項８の発明に係る現像装置は、上記の
課題を解決するために、請求項５、６または７の構成に
おいて、上記現像剤粉圧制御部材が、複数個の円弧部を
有していることを特徴としている。

【００５０】上記の構成によれば、上記現像剤粉圧制御
部材が、複数個の円弧部を有して構成されているので、
上記現像剤粉圧制御部材における全体のばね定数を小さ
くすることができる。

【００５１】請求項９の発明に係る現像装置は、上記の
課題を解決するために、請求項１ないし８のいずれかの
構成に加えて、上記現像剤帯電規制塗布部材における、
上記現像剤担持体と当接する側の表面に、ゴム弾性を有
する弾性体が固着されていることを特徴としている。

【００５２】上記の構成によれば、上記現像剤帯電規制
塗布部材における、上記現像剤担持体と当接する側の表
面に、例えばシリコンゴムもしくはウレタンゴム等のゴ
ム弾性を有する弾性体が固着されているので、上記円弧
部の曲げ加工時に発生した現像剤帯電規制塗布部材表面
のしわやうねり等の誤差、および上記現像剤帯電規制塗
布部材における固定位置精度の誤差等が、上記の弾性体
で吸収、解消される。したがって、上記構成によれば、
現像剤帯電規制塗布部材におけるしわやうねり等の外乱
要因の影響を抑えてニップ幅を確実に均一化することが
できると共に、現像剤帯電規制塗布部材の設計精度、固
定位置精度等の要求精度を緩和することができる。

【００５３】請求項１０の発明に係る現像装置は、上記
の課題を解決するために、請求項１ないし９のいずれか
の構成において、上記現像剤が、非磁性一成分現像剤で
あることを特徴としている。

【００５４】上記の構成によれば、上記現像剤が、非磁
性一成分現像剤であるので、磁性一成分現像剤に比べて
帯電の安定性に優れ、帯電能力が高い。それゆえ、良好
な現像特性を得ることができる。

【００５５】

【発明の実施の形態】〔実施の形態１〕本発明の実施の
一形態について図１ないし図４に基づいて説明すれば、
以下の通りである。

【００５６】本実施形態における現像装置は、図２に示
すように、トナー１（一成分現像剤）を収容する筺体と
しての現像槽２を備えている。上記トナー１は、例えば
スチレンアクリル樹脂にカーボンブラック、シリカ、お
よび荷電制御剤を含有した平均粒径７．５μｍの非磁性
一成分の正帯電トナーである。したがって、上記トナー
１は、磁性一成分トナーに比べて帯電の安定性に優れ、
帯電能力が高いので、磁性一成分トナーを用いる場合に
比べて、良好な現像特性を得ることができるようにな
る。

【００５７】上記現像槽２の開口部には、該開口部をほ
ぼ塞ぐように現像ローラ３（現像剤担持体）が設けられ
ている。現像ローラ３は、供給されたトナー１を担持
し、その回転により後述の静電潜像保持体７に上記トナ
ー１を搬送するようになっている。この現像ローラ３
は、例えばアルミニウム製現像スリーブで構成され、そ
の表面は、球形ビーズによりＪＩＳ（Japanese Industr
ial Standard）−Ｂ０６０１で定義される中心線平均粗
さＲａが１μｍとなるように粗面化されている。また、
この現像ローラ３は、反時計回り（同図中の矢印Ａ方
向）に回転するようになっている。

【００５８】現像槽２の内部における、現像ローラ３の
回転方向に対して上流側には、時計回り（同図中の矢印
Ｂ方向）の回転により上記現像ローラ３にトナー１を供
給するトナー供給ローラ４（現像剤供給部材）が設けら
れている。なお、同図では、上記トナー供給ローラ４
は、現像ローラ３とは非接触で配置されているが、現像
ローラ３と接触するように配置しても構わない。

【００５９】また、現像槽２の内部における、現像ロー
ラ３の回転方向に対して下流側には円弧ばね５が設けら
れている。この円弧ばね５は、現像ローラ３に当接し、
現像ローラ３に供給されるトナー１を帯電させ、かつ、
該トナー１の層厚を規制しつつ該トナー１を現像ローラ
３に塗布する、請求項１に記載の現像剤帯電規制塗布部
材としての機能を有している。なお、円弧ばね５の詳細
な構成については後述する。

【００６０】この円弧ばね５は、該円弧ばね５を支持す
る支持部材６を介して現像槽２に固定されている。上記
支持部材６は、円弧ばね５との共振を防ぐため、固有振
動数の十分高い剛体であることが望ましい。なお、支持
部材６を用いずに上記円弧ばね５の一端部を直接現像槽
２に固定するようにしても構わない。

【００６１】現像ローラ３に対向する位置には、時計回
り（同図中矢印Ｃ方向）に回転する静電潜像保持体７が
設けられている。この静電潜像保持体７は、図示しない
コンピュータから入力された情報に基づいて変調される
レーザビームによって露光走査されるようになってお
り、その結果、静電潜像保持体７上に静電潜像が形成さ
れるようになっている。上記静電潜像は、現像装置によ
って予め帯電されたトナー１によって現像され顕像化さ
れるようになっている。本実施形態では、トナー１に与
えるストレスを極力低減させるため、静電潜像保持体７
と現像ローラ３とを所定の間隙を介して配置している。
なお、上記両者を接触させるような構成であっても本実
施形態において何ら支障はない。

【００６２】次に、上述した円弧ばね５の詳細な構成に
ついて説明する。円弧ばね５は、図１に示すように、１
個の円弧部５ａと、該円弧部５ａの各端部にそれぞれ連
結される平板部５ｂとから構成されている。そして、こ
の円弧ばね５は、平板部５ｂの腹部が当接点Ｑで現像ロ
ーラ３と当接し、現像ローラ３の軸方向全域にわたって
現像ローラ３を押圧するように設けられている。

【００６３】このとき、円弧ばね５の平板部５ｂと現像
ローラ３との間には、２つの楔状の開口空間Ｘ、Ｙが形
成される。すなわち、当接点Ｑよりも現像ローラ３の回
転方向に対して上流側に開口空間Ｘが形成され、下流側
に開口空間Ｙが形成される。本実施形態では、上記円弧
部５ａが、上記当接点Ｑよりも現像ローラ３の回転方向
に対して下流側になるように、かつ、上記の開口空間Ｘ
が開口空間Ｙよりも大きくなるように、円弧ばね５を配
置している。

【００６４】上記の構成において、トナー供給ローラ４
の回転により搬送されたトナー１は、円弧ばね５により
その流れを堰き止められ、現像ローラ３と円弧ばね５と
の間に形成される楔状の開口空間Ｘに貯留される。この
とき、上記開口空間Ｘには次々にトナー１が供給される
ため、開口空間Ｘにおけるトナー１の粉圧が上昇する。
これにより、円弧ばね５を内側へ圧縮するような力、つ
まり、円弧ばね５が現像ローラ３を押圧する方向（以
下、押圧方向と略称する）とは逆方向に、平板部５ｂを
圧縮するような力が発生する。

【００６５】ここで、平板部５ｂには、当接点Ｑを支点
とした、円弧ばね５の変位量Δによる復元力が上記の押
圧方向に働くため、開口空間Ｘに貯留されたトナー１は
粉圧変動の影響を受けずに、その適量が現像ローラ３と
円弧ばね５との間のニップ部Ｓに搬送される。ニップ部
Ｓでは、円弧ばね５における上記の復元力により広いニ
ップが確保され、搬送されたトナー１はこのニップ部Ｓ
で十分な摩擦電荷を付与される。

【００６６】ところで、トナー１が特に非磁性一成分ト
ナーである場合、現像ローラ３に上記トナー１を磁力で
搬送、供給することはできない。したがって、トナー１
を現像ローラ３に付着搬送させる力は、トナー１と現像
ローラ３との間に働く摩擦力と静電気力のみである。そ
のため、現像ローラ３へのトナー供給不足が生じやす
い。

【００６７】ここで、上記構成では、円弧部５ａが、当
接点Ｑよりも現像ローラ３の回転方向に対して下流側に
なるように、かつ、開口空間Ｘが開口空間Ｙよりも大き
くなるように、円弧ばね５を配置しているので、上記の
開口空間Ｘに、帯電、規制されるべきトナー１が貯留さ
れると共に十分に確保される。そして、現像ローラ３に
接する最下層のトナー層のみが現像ローラ３の回転に伴
って必要量だけ搬送される。

【００６８】したがって、上記構成によれば、開口空間
Ｘでトナー１の供給量を確保しつつトナー１を帯電さ
せ、かつ、当接部Ｑでトナー１の層厚を規制するという
作用を効果的に行うことができると共に、良好な現像を
行うことができる。

【００６９】なお、本実施形態では、円弧ばね５の平板
部５ｂを直接現像ローラ３に当接させる構成としたが、
図３に示すように、上記平板部５ｂにおける、現像ロー
ラ３と当接する側の表面に、シリコンゴムもしくはウレ
タンゴム等のゴム弾性を有するゴム弾性体８（弾性体）
を固着し、該ゴム弾性体８を現像ローラ３に当接させる
構成としても構わない。

【００７０】通常、曲げ加工等によって円弧部５ａを形
成する際には、円弧ばね５の表面にしわやうねり等が発
生する。しかし、このようにゴム弾性体８を固着するこ
とにより、上記のしわやうねり等の誤差がゴム弾性体８
で吸収され、確実に解消される。また、円弧ばね５の固
定位置精度に少々誤差が生じても、その誤差が同様にゴ
ム弾性体８で吸収され、確実に解消される。したがっ
て、この場合、円弧ばね５におけるしわやうねり等の外
乱要因の影響を抑えてニップ幅を確実に均一化すること
ができると共に、円弧ばね５の設計精度、固定位置精度
等の要求精度を緩和することができる。

【００７１】なお、本実施形態では、円弧ばね５が、１
個の円弧部５ａと、該円弧部５ａの各端部にそれぞれ連
結される２個の平板部５ｂとで構成されているがこれに
限定するわけではない。上記円弧ばね５は、少なくとも
１個の円弧部５ａと複数個の平板部５ｂとから構成さ
れ、上記平板部５ｂと上記円弧部５ａとがこの順で交互
に連結されていればよい。

【００７２】すなわち、図４に示すように、複数個の円
弧部５ａと複数個の平板部５ｂとを用い、平板部５ｂと
円弧部５ａとをこの順で交互に連結して円弧ばね５を構
成しても、本実施形態と同様の効果を得ることができ
る。特に、この場合、円弧部５ａを複数個用いることに
よって、円弧ばね５のトータルばね定数を小さくするこ
とができる。なお、この場合でも、平板部５ｂにおけ
る、現像ローラ３と当接する側の表面に上述したような
ゴム弾性体８（図３参照）を固着し、該ゴム弾性体８を
現像ローラ３に当接させるようにしてもよく、その結
果、上記と同様の効果が得られるのは言うまでもない。

【００７３】〔実施の形態２〕本発明の実施の他の一形
態について図５ないし図７に基づいて説明すれば、以下
の通りである。なお、説明の便宜上、実施の形態１で用
いた部材と同一の機能を有する部材には同一の部材番号
を付記し、その説明を省略すると共に、実施の形態１と
同一の構成についてもその説明を省略する。

【００７４】トナーを現像剤担持体に供給するトナー供
給方式として一般的なものは、トナー供給部材を弾性体
で構成し、該トナー供給部材を現像剤担持体と摺接させ
てトナーに摩擦電荷を付与しつつ該トナーを現像剤担持
体に供給する方式である。しかし、このような方式で
は、トナーへ与えるストレスが大きく、長期使用時に画
質劣化をもたらすことは前述の通りである。

【００７５】したがって、トナーへのストレスを低減さ
せるためには、トナー供給部材を現像剤担持体と非接触
で配置する方が望ましい。しかし、この場合、トナーへ
のストレスは確かに減少するが、一方でトナーへの帯電
付与能力、およびトナーの現像剤担持体への供給、塗布
能力は低下してしまう。

【００７６】ここで、トナー供給ローラ４と現像ローラ
３とを非接触で配置するようにした実施の形態１では、
円弧ばね５と現像ローラ３との間に形成される楔状の開
口空間Ｘ、Ｙを適性化することにより、必要なトナー供
給量が確保されている。しかし、現像ローラ３が例えば
周速１００ｍｍ／ｓｅｃ以上で回転する高速現像におい
ては、現像ローラ３へのトナー１の供給能力は不十分で
ある。

【００７７】そこで、本実施形態では、実施の形態１で
用いた現像装置に、図５に示すように、現像ローラ３の
回転方向に対してトナー供給ローラ４よりも下流側で円
弧ばね５よりも上流側に、トナー１の粉圧を制御するト
ナー粉圧制御部材９（現像剤粉圧制御部材）を設けてい
る。このトナー粉圧制御部材９は、その一方の端部が現
像槽２に固定され、反対側の端部が自由端となる、いわ
ゆる片持ち梁構造となっている。

【００７８】上記トナー粉圧制御部材９は、例えば弾性
体からなる板ばねで構成され、トナー１の現像ローラ３
への供給動作に伴って変化するトナー１の粉圧を一定に
保ちつつ、現像ローラ３へ所定の塗布圧を与える機能を
有している。

【００７９】上記の構成において、トナー供給ローラ４
が回転すると、トナー１が現像ローラ３に供給される。
このとき、現像ローラ３に供給されるトナー１の粉圧が
トナー粉圧制御部材９によって一定に保たれ、現像ロー
ラ３に所定の塗布圧が与えられる。そして、上記所定の
塗布圧によって現像ローラ３に塗布されたトナー１は、
その後、現像ローラ３の回転により円弧ばね５によって
帯電されると共にその層厚が規制されて均一な層厚とな
る。

【００８０】なお、本実施形態では、装置が長時間稼働
しても、現像ローラ３の周辺にトナー１が固着、あるい
は凝縮していない。したがって、本実施形態の場合、従
来の回転摺擦型の塗布手段を用いる場合に比べて、現像
ローラ３に供給されるトナー１の粉圧は小さいものと考
えられる。

【００８１】上記の構成によれば、現像ローラ３の回転
方向に対してトナー供給ローラ４よりも下流側で円弧ば
ね５よりも上流側に、トナー粉圧を制御するトナー粉圧
制御部材９が設けられているので、トナー供給ローラ４
と現像ローラ３とを非接触で配置しても、上記トナー粉
圧制御部材９によって現像ローラ３に供給されるトナー
１に所定の粉圧が与えられる。その結果、現像ローラ３
が例えば周速１００ｍ／ｓｅｃ以上の高速で回転する高
速現像においても、現像ローラ３の高速回転に追従し
て、トナー１が現像ローラ３に確実に供給されるように
なる。

【００８２】つまり、従来では、トナー１を現像ローラ
３に確実に供給、塗布するために、トナー供給ローラ４
を現像ローラ３に深く食い込ませて塗布圧を高くしてい
たが、上記構成によれば、そのように配置して塗布圧を
高める必要がなくなる。したがって、上記構成によれ
ば、上記両者を非接触で配置しても、現像速度に関係な
く安定してトナー１を現像ローラ３に供給することがで
き、例えば高速現像においても、良好な現像を行うこと
ができる。

【００８３】なお、本実施形態では、トナー粉圧制御部
材９を現像ローラ３と非接触で配置しているが、図６に
示すように、トナー粉圧制御部材９を現像ローラ３に当
接させるようにしてもよい。トナー１に与えるストレス
を考慮すると、上記両者は非接触である方が望ましい
が、上記両者が接触しているとトナー１に対する摩擦帯
電付与能力が増進する。したがって、この場合、トナー
１における摩擦帯電性を増進させることができる。

【００８４】なお、本実施形態では、現像剤粉圧制御部
材として板ばね構造のトナー粉圧制御部材９を用いてい
るが、図７に示すように、少なくとも１個の円弧部９′
ａと複数個の平板部９′ｂとからなり、上記平板部９′
ｂと上記円弧部９′ａとがこの順で交互に連結された円
弧ばね構造のトナー粉圧制御部材９′を用いても、上記
と同様の効果を得ることができる。

【００８５】また、上記円弧部９′ａが、上記トナー粉
圧制御部材９′と上記現像ローラ３との当接点よりも、
上記現像ローラ３の回転方向に対して下流側になるよう
に、かつ、上記トナー粉圧制御部材９′と上記現像ロー
ラ３との間に形成される２つの開口空間のうち、上記現
像ローラ３の回転方向に対して上流側の開口空間が下流
側の開口空間よりも大きくなるように、上記トナー粉圧
制御部材９′を現像ローラ３に当接させる構成であれ
ば、以下のような作用、効果が得られる。

【００８６】すなわち、上記現像ローラ３の回転方向に
対して上流側の開口空間に、円弧ばね５にて帯電、規制
されるべきトナー１が貯留されると共に十分に確保され
る。そして、現像ローラ３に接する最下層のトナー層の
みが現像ローラ３の回転に伴って必要量だけ搬送され
る。

【００８７】つまり、上記構成によれば、円弧ばね５が
トナー１の供給量を確保し、その層厚を規制する前に、
上記円弧ばね５よりも現像ローラ３の回転方向に対して
上流側にあるトナー粉圧制御部材９′がトナー１の供給
量をある程度確保し、その層厚を規制する。これによ
り、円弧ばね５にかかる負担が大幅に軽減される。した
がって、上記構成によれば、円弧ばね５の長寿命化を図
ることができると共に、円弧ばね５において、トナー１
の帯電、層厚規制、塗布をさらに効率よく行うことがで
き、その結果、良好な現像を確実に行うことができる。

【００８８】また、本実施形態では、上記のトナー粉圧
制御部材９′が、１個の円弧部９′ａと、該円弧部９′
ａの各端部にそれぞれ連結される２個の平板部９′ｂと
で構成されているがこれに限定するわけではない。上記
トナー粉圧制御部材９′は、少なくとも１個の円弧部
９′ａと複数個の平板部９′ｂとから構成され、上記平
板部９′ｂと上記円弧部９′ａとがこの順で交互に連結
されていればよい。特に、上記トナー粉圧制御部材９′
が、複数個の円弧部９′ａを有する構成であれば、上記
トナー粉圧制御部材９′における全体のばね定数を小さ
くすることができる。

【００８９】また、図７では、トナー粉圧制御部材９′
が現像ローラ３と接触して配置されているが、トナー粉
圧制御部材９′と現像ローラ３との間に所定の間隙を設
けて上記両者を非接触としても構わない。トナー１に与
えるストレスを考慮すると、上記両者は非接触である方
が望ましいが、上記両者が接触しているとトナー１に対
する摩擦帯電付与能力が増進する。したがって、この場
合、トナー１における摩擦帯電性を増進させることがで
きる。

【００９０】なお、図示はしないが、トナー粉圧制御部
材９、９′における、現像ローラ３と当接する側の表面
に、シリコンゴムもしくはウレタンゴム等のゴム弾性を
有するゴム弾性体を固着し、該ゴム弾性体を現像ローラ
３に当接させる構成としても構わない。

【００９１】通常、曲げ加工等によって円弧部９′ａを
形成する際には、トナー粉圧制御部材９′の表面にしわ
やうねり等が発生する。しかし、このようにゴム弾性体
を固着することにより、上記のしわやうねり等の誤差が
上記のゴム弾性体で吸収され、確実に解消される。ま
た、トナー粉圧制御部材９、９′の固定位置精度に少々
誤差が生じても、その誤差が同様に上記のゴム弾性体で
吸収され、確実に解消される。したがって、トナー粉圧
制御部材９′におけるしわやうねり等の外乱要因の影響
を抑えてトナー１に対する摩擦帯電付与能力を確実に増
進させることができると共に、トナー粉圧制御部材９、
９′の設計精度、固定位置精度等の要求精度を緩和する
ことができる。

【００９２】〔実施例１〕次に、本発明の一実施例につ
いて図８に基づいて説明すれば、以下の通りである。本
実施例では、上述の実施の形態１、２で述べた円弧ばね
５の種々の設計例について説明する。なお、説明の便宜
上、実施の形態１、２で用いた部材と同一の機能を有す
る部材には同一の部材番号を付記し、その説明を省略す
る。

【００９３】Ｎ個の円弧部５ａを有する円弧ばね５にお
いて、トナー１の層厚を規制するのに必要な荷重Ｆ〔ｋ
ｇｆ〕は、

【００９４】

【数１】

【００９５】で表される。ただし、Ｒ：円弧部５ａの半径〔ｍｍ〕Ｗ：当接点Ｑにおける法線と平板部５ｂとの交点から円
弧部５ａの端部Ｇまでの直線部の長さ〔ｍｍ〕Ｅ：弾性係数〔ｋｇｆ／ｍｍ²〕ｂ：円弧ばね５（平板部５ｂ）の幅（円弧ばね５におけ
る現像ローラ３の軸方向の長さ）〔ｍｍ〕ｔ：円弧ばね５の厚さ〔ｍｍ〕 Δ：円弧ばね５の変位量（平板部５ｂにおける鉛直方向
の変位量〔ｍｍ〕） λ＝２Ｗ／Ｒである。このとき、円弧ばね５の変位量Δの係数がばね
定数Ｋに相当する。また、周辺部材に発生する最大発生
応力σmax は、表１中の式で与えられる。

【００９６】

【表１】

【００９７】ここで、（ア）必要ばね荷重Ｆ／ｂ≧トナー１の層厚を規制する
のに必要な単位長さ当たりの力（イ）最大発生応力σmax ＜ばね限界応力（ウ）円弧ばね５の変位量Δ≫円弧ばね５の形状誤差の各条件を満たすように、円弧部５ａの半径Ｒ、円弧ば
ね５の幅ｂならびにその厚さｔを選択することによっ
て、円弧ばね５を最適化することができる。表２は、こ
のようにして最適化した各種円弧ばね５を示している。
なお、ここでは円弧部５ａの個数Ｎを１とした。また、
円弧ばね５の材質は、ヤング率が１００００ｋｇｆ／ｍ
ｍ²、ばね限界応力が３０ｋｇｆ／ｍｍ²のりん青銅で
あり、必要ばね荷重Ｆ／ｂを４０ｇｆ／ｃｍ以上とし
た。

【００９８】

【表２】

【００９９】表２中の設計例１では、円弧部５ａの半径
Ｒ、平板部５ｂにおける直線部の長さＷが共に、他の設
計例２、３に比べて小さく、小型の円弧ばね５が得られ
ていることがわかる。また、設計例２では、最大発生応
力σmax が他の設計例１、３に比べて顕著に小さく、低
応力の円弧ばね５が得られていることがわかる。一方、
設計例３では、ばね定数Ｋが他の設計例１、２に比べて
小さく、低ばね定数の円弧ばね５が得られていることが
わかる。

【０１００】このように、上記した条件（ア）、
（イ）、（ウ）を満たすように各種の値を設定すること
により、各種現像装置に対応した最適な円弧ばね５を得
ることができる。

【０１０１】〔実施例２〕本発明の他の実施例について
図８ないし図１２に基づいて説明すれば、以下の通りで
ある。本実施例では、実施例１の設計例２で得られた低
応力の円弧ばね５と、従来の弾性体方式、剛体方式で用
いられたトナー層厚規制部材との特性の相違について説
明する。なお、説明の便宜上、実施の形態１、２で用い
た部材と同一の機能を有する部材には同一の部材番号を
付記し、その説明を省略する。

【０１０２】まず、図８に示すように、上述の設計例２
に基づき、厚さｔが０．２ｍｍ、円弧部５ａの半径Ｒが
２．６ｍｍである円弧ばね５を試作した。なお、このと
き、平板部５ｂの長さ（ＧＨ間の距離）を１４ｍｍとし
た。そして、平板部５ｂにおける現像ローラ３との当接
面に、厚さ２ｍｍのシリコンゴムからなるゴム弾性体８
を固着した。

【０１０３】なお、本実施例におけるトナー１（図１参
照）は、例えばスチレンアクリル樹脂にカーボンブラッ
ク、シリカ、および荷電制御剤を含有した平均粒径７．
５μｍの非磁性一成分の正帯電トナーである。また、現
像ローラ３は、アルミニウム製現像スリーブで構成さ
れ、その表面は、球形ビーズによりＪＩＳ−Ｂ０６０１
で定義される中心線平均粗さＲａが１μｍとなるように
粗面化されている。また、現像ローラ３は、周速１９０
ｍｍ／ｓｅｃで反時計回り（同図中矢印Ａ方向）に回転
するようになっている。トナー供給ローラ４（図１参
照）は、現像ローラ３と非接触に配置されて現像ローラ
３と逆方向（時計回り）に回転するようになっている。
また、現像ローラ３の回転方向に対してトナー供給ロー
ラ４よりも下流側で円弧ばね５よりも上流側には、トナ
ー１の粉圧を制御するトナー粉圧制御部材９（図５参
照）が設けられている。このトナー粉圧制御部材９はス
テンレス板で構成され、その厚さは０．２ｍｍ、突き出
し長さは２０ｍｍとなっている。

【０１０４】そして、本実施例との比較のため、図９な
いし図１１に示すように、従来の剛体バー当接法、弾性
体トレーリング当接法、弾性体カウンター当接法で用い
られるトナー層厚規制部材２１、２２、２３をそれぞれ
試作し、上記と同様に、現像ローラ３との当接面に厚さ
２ｍｍのシリコンゴムからなるゴム弾性体８を固着し
た。

【０１０５】このとき、従来の剛体バー当接法では、ト
ナー層厚規制部材２１におけるニップ幅方向の長さをＬ
とし、Ｌ＝１０ｍｍとした。また、弾性体トレーリング
当接法および弾性体カウンター当接法では、トナー層厚
規制部材２２、２３におけるばね支持部から当接部まで
の長さをＬとし、Ｌ＝２２ｍｍとした。

【０１０６】ここで、トナー１への圧縮応力が大きい
と、トナー１へのストレスが大きくなると共に、トナー
充填率Ｐが大きくなる。したがって、トナー充填率Ｐが
小さくなるようにトナー層を形成すれば、トナー１への
低ストレスが実現されることになる。そこで、本発明お
よび従来例において、トナー１へのストレスを見積もる
尺度として、現像ローラ３に積層形成されたトナー層の
トナー充填率Ｐを以下のようにして調べ、それぞれの場
合を評価した。

【０１０７】トナー層表面電位Ｖ_tは、トナー付着量
（Ｍ／Ａ）、トナー充填率Ｐ、トナー比電荷（ｑ／ｍ）
の関数であり、真空の誘電率をε₀、トナー１の比誘電
率をε_t、トナー１の真の比重をδとして、

【０１０８】

【数２】

【０１０９】で表される。したがって、上式（２）をＰ
について整理すると、Ｐの２次方程式として次の（３）
式が得られる。

【０１１０】

【数３】

【０１１１】上式（３）をＰについて解くと、

【０１１２】

【数４】

【０１１３】となる。このようにして得られた計算結果
を表３に示す。

【０１１４】

【表３】

【０１１５】上記表３の結果より、以下の結論が得られ
る。

【０１１６】同一荷重（線圧）下においては、弾性体
トレーリング当接法および円弧ばね５を用いた方式（以
下、単に円弧ばね方式と略称する）は、トナー充填率Ｐ
が比較的小さい。

【０１１７】トナー充填率Ｐの大小はニップ幅の大小
と相関関係がある。すなわち、同一荷重下ではニップ幅
が広いほど、単位面積当たりのトナー圧縮力が軽減され
る。円弧ばね方式は、他の当接法と比べてニップ幅が最
も広くなっており、その結果、トナー充填率Ｐが小さく
なっているものと考えられる。

【０１１８】円弧ばね方式は、弾性体当接法に比べて
トナー付着量（Ｍ／Ａ）を十分確保しており、トナー１
を現像ローラ３へ塗布する能力が高い。

【０１１９】弾性体カウンター当接法は、当接荷重お
よびニップ幅が最も小さいにもかかわらず、トナー充填
率Ｐは最も大きくなっている。これにより、弾性体カウ
ンター当接法は、単位面積当たりのトナー圧縮力が高
く、トナー１へのストレスが大きいと言える。

【０１２０】円弧ばね方式では、当接荷重を４０ｇｆ
／ｃｍから１１０ｇｆ／ｃｍに変化させても、トナー比
電荷（ｑ／ｍ）、トナー付着量（Ｍ／Ａ）の変化が小さ
い。したがって、円弧ばね方式は、荷重変動の影響を受
けにくいと言える。

【０１２１】円弧ばね方式は、弾性体当接法に比べて
最大発生応力σmax が小さい。また、円弧ばね方式で
は、部材突き出し長さＬを短く設定することができるた
め、円弧ばね５が座屈変形することはない。

【０１２２】つまり、円弧ばね方式は、トナー充填率Ｐ
が小さく、トナー１へのストレスが軽減されると共に、
部材応力が軽減されることがわかる。

【０１２３】また、円弧ばね方式と剛体バー当接法とに
おいて、現像ローラ３の軸方向におけるトナー層表面電
位の分布を調べた結果を図１２に示す。なお、同図中、
曲線ａ１は円弧ばね方式を示し、曲線ａ２は剛体バー当
接法を示している。

【０１２４】同図より、円弧ばね方式は、剛体バー当接
法のようにトナー層表面電位が湾曲状に変化するような
ことがなく、現像ローラ３の軸方向において均一にトナ
ー層が形成されていることがわかる。

【０１２５】以上のように、本実施形態における現像装
置は、トナー１を担持する現像ローラ３と、該現像ロー
ラ３に上記トナー１を供給するトナー供給ローラ４と、
上記現像ローラ３に当接し、上記現像ローラ３に供給さ
れるトナー１を帯電させ、かつ、該トナー１の層厚を規
制しつつ該トナー１を上記現像ローラ３に塗布する現像
剤帯電規制塗布部材とを備えた現像装置において、上記
現像剤帯電規制塗布部材が、少なくとも１個の円弧部５
ａと複数個の平板部５ｂとからなり、上記平板部５ｂと
上記円弧部５ａとがこの順で交互に連結された円弧ばね
５であることを特徴としている。

【０１２６】上記の構成によれば、トナー供給ローラ４
によってトナー１が現像ローラ３に供給されると、上記
トナー１は上記現像ローラ３にて担持される。このと
き、上記現像ローラ３と当接して設けられる現像剤帯電
規制塗布部材により、上記トナー１は帯電され、かつ、
その層厚が規制されて上記現像ローラ３に塗布される。

【０１２７】ところで、上記トナー１は、上記現像剤帯
電規制塗布部材と上記現像ローラ３との間、および上記
トナー供給ローラ４と上記現像ローラ３との間で常時摺
擦されているため、上記のような周辺部材から受けるス
トレスは大きい。また、上記現像剤帯電規制塗布部材お
よび上記トナー供給ローラ４は、現像ローラ３に圧接さ
れた状態で酷使されるため劣化しやすい。そこで、長期
にわたって良好な現像特性を維持し、一成分現像方式に
おける現像装置の長寿命化を図るためには、低圧力下で
トナー１の帯電、薄層形成、供給を行う機構形態、およ
び周辺部材に働く応力を低減させる機構形態が必要とな
る。

【０１２８】ここで、上記構成によれば、上記現像剤帯
電規制塗布部材が、少なくとも１個の円弧部５ａと複数
個の平板部５ｂとからなり、上記平板部５ｂと上記円弧
部５ａとがこの順で交互に連結された円弧ばね５である
ので、上記のような機構形態を容易に実現することが可
能となる。つまり、上記構成によれば、例えば上記円弧
部５ａの半径Ｒ、上記平板部５ｂの幅ｂ、上記円弧部５
ａと上記平板部５ｂの長さの比λ等の形状パラメータを
任意に設定することにより、特性の違う種々の円弧ばね
５を容易に得ることができる。つまり、弾性を有する板
ばねや、剛性を有する棒体あるいはローラを用いて現像
剤帯電規制塗布部材を構成する従来の場合と比べて、上
記現像剤帯電規制塗布部材の設計自由度が高くなる。

【０１２９】したがって、上記構成によれば、円弧ばね
５の設計次第で、例えばトナー１へのストレスおよび部
材応力を容易に低減させることができる。その結果、最
適な円弧ばね５を得て、特に現像ローラ３の軸方向にト
ナー層を均一な層厚で形成することができると共に、ト
ナー１の帯電量を均一に保つことができる。

【０１３０】また、上記トナー１が例えば磁性一成分ト
ナーである場合、トナー層が穂立ちするためトナー１の
凝縮は起こりにくい。これに対して、上記トナー１が例
えば非磁性一成分トナーである場合、トナー層は密な薄
層になるためトナー１の凝縮が起こりやすい。しかし、
この場合であっても上述のような設計により、トナー１
の充填密度が過度に大きくならないように配慮して、上
記トナー１の凝固やフィルミングなどのトラブルの発生
を防止することができ、長期にわたって良好な現像特性
を維持することができる。

【０１３１】また、現像剤粉圧制御部材として、図７に
示すように、少なくとも１個の円弧部９′ａと複数個の
平板部９′ｂとからなり、上記平板部９′ｂと上記円弧
部９′ａとがこの順で交互に連結された円弧ばね構造の
トナー粉圧制御部材９′を用いた場合でも、上記と同様
にトナー粉圧制御部材９′の設計自由度が高まる。つま
り、例えば上記円弧部９′ａの半径、上記平板部９′ｂ
の幅等の形状パラメータを任意に設定することにより、
特性の違う種々のトナー粉圧制御部材９′を容易に得る
ことができる。したがって、上記構成によれば、上記ト
ナー粉圧制御部材９′の設計次第で、例えばトナー１へ
のストレスおよび部材応力を容易に低減させることがで
きる。その結果、最適なトナー粉圧制御部材９′を得
て、良好な現像特性を維持することができる。

【０１３２】

【発明の効果】請求項１の発明に係る現像装置は、以上
のように、現像剤帯電規制塗布部材が、少なくとも１個
の円弧部と複数個の平板部とからなり、上記平板部と上
記円弧部とがこの順で交互に連結された円弧ばねである
構成である。

【０１３３】それゆえ、例えば上記円弧部の半径、上記
平板部の幅等の形状パラメータを任意に設定することに
より、特性の違う種々の現像剤帯電規制塗布部材が容易
に得られる。つまり、弾性を有する板ばねや、剛性を有
する棒体あるいはローラを用いて現像剤帯電規制塗布部
材を構成する従来の場合と比べて、上記現像剤帯電規制
塗布部材の設計自由度が高くなる。

【０１３４】したがって、上記構成によれば、現像剤帯
電規制塗布部材の設計次第で、例えば現像剤へのストレ
スおよび部材応力を容易に低減させることができる。そ
の結果、最適な現像剤帯電規制塗布部材を得て、特に現
像剤担持体の軸方向に現像剤層を均一な層厚で形成する
ことができると共に、現像剤の帯電量を均一に保つこと
ができるという効果を奏する。

【０１３５】また、上記構成によれば、上記現像剤が例
えば非磁性一成分現像剤である場合でも、上述のような
設計により、上記現像剤の充填密度が過度に大きくなら
ないように配慮して、上記現像剤の凝固やフィルミング
などのトラブルの発生を防止することができ、長期にわ
たって良好な現像特性を維持することができるという効
果を併せて奏する。

【０１３６】請求項２の発明に係る現像装置は、以上の
ように、請求項１の構成において、上記円弧部が、上記
現像剤帯電規制塗布部材と上記現像剤担持体との当接点
よりも、上記現像剤担持体の回転方向に対して下流側に
なるように、かつ、上記現像剤帯電規制塗布部材と上記
現像剤担持体との間に形成される２つの開口空間のう
ち、上記現像剤担持体の回転方向に対して上流側の開口
空間が下流側の開口空間よりも大きくなるように、上記
現像剤帯電規制塗布部材が配設されている構成である。

【０１３７】それゆえ、請求項１の構成による効果に加
えて、上記現像剤担持体の回転方向に対して上流側の開
口空間に、帯電、規制されるべき上記現像剤が貯留され
ると共に十分に確保されるので、上記現像剤担持体に供
給する現像剤の供給不足が生じるようなことがなくな
る。したがって、上記構成によれば、現像剤帯電規制塗
布部材において、現像剤の帯電、層厚規制、塗布を効率
よく行うことができ、良好な現像を行うことができると
いう効果を奏する。

【０１３８】請求項３の発明に係る現像装置は、以上の
ように、請求項１または２の構成において、上記現像剤
帯電規制塗布部材が、複数個の円弧部を有している構成
である。

【０１３９】それゆえ、請求項１または２の構成による
効果に加えて、上記現像剤帯電規制塗布部材が、複数個
の円弧部を有しているので、上記現像剤帯電規制塗布部
材における全体のばね定数を小さくすることができると
いう効果を奏する。

【０１４０】請求項４の発明に係る現像装置は、以上の
ように、請求項１、２または３の構成に加えて、上記現
像剤担持体の回転方向に対して上記現像剤供給部材より
も下流側で上記現像剤帯電規制塗布部材よりも上流側
に、上記現像剤の粉圧を制御する現像剤粉圧制御部材が
設けられている構成である。

【０１４１】それゆえ、請求項１、２または３の構成に
よる効果に加えて、現像剤供給部材と現像剤担持体とを
非接触で配置しても、現像剤担持体に供給される現像剤
に対して、現像剤粉圧制御部材によって所定の粉圧が与
えられる。その結果、例えば現像剤担持体が高速で移動
する高速現像においても、現像剤の供給が現像剤担持体
の高速移動に追従し、現像剤担持体への現像剤の供給不
足が生じるようなことがなくなる。したがって、上記構
成によれば、上記両者を非接触で配置しても、現像速度
に関係なく安定して現像剤を現像剤担持体に供給するこ
とができるという効果を奏する。

【０１４２】請求項５の発明に係る現像装置は、以上の
ように、請求項４の構成において、上記現像剤粉圧制御
部材が、少なくとも１個の円弧部と複数個の平板部とか
らなり、上記平板部と上記円弧部とがこの順で交互に連
結された円弧ばねである構成である。

【０１４３】それゆえ、請求項４の構成による効果に加
えて、上記現像剤粉圧制御部材が円弧ばねで構成されて
いるので、上記現像剤粉圧制御部材の設計自由度が高ま
る。したがって、上記現像剤粉圧制御部材の設計次第
で、例えば現像剤へのストレスおよび部材応力を容易に
低減させることができるという効果を奏する。また、そ
の結果、最適な現像剤粉圧制御部材を得て、良好な現像
特性を維持することができるという効果を併せて奏す
る。

【０１４４】請求項６の発明に係る現像装置は、以上の
ように、請求項４または５の構成において、上記現像剤
粉圧制御部材の一部が、上記現像剤担持体に当接してい
る構成である。

【０１４５】それゆえ、請求項４または５の構成による
効果に加えて、上記現像剤粉圧制御部材の一部が、上記
現像剤担持体に当接しているので、上記現像剤担持体に
供給される現像剤が、上記現像剤担持体と上記現像剤粉
圧制御部材とによって摺擦され、その結果、上記現像剤
への摩擦帯電付与能力が増進する。したがって、上記構
成によれば、上記現像剤における摩擦帯電性を増進させ
ることができるという効果を奏する。

【０１４６】請求項７の発明に係る現像装置は、以上の
ように、請求項６の構成において、上記円弧部が、上記
現像剤粉圧制御部材と上記現像剤担持体との当接点より
も、上記現像剤担持体の回転方向に対して下流側になる
ように、かつ、上記現像剤粉圧制御部材と上記現像剤担
持体との間に形成される２つの開口空間のうち、上記現
像剤担持体の回転方向に対して上流側の開口空間が下流
側の開口空間よりも大きくなるように、上記現像剤粉圧
制御部材が配設されている構成である。

【０１４７】それゆえ、請求項６の構成による効果に加
えて、現像剤帯電規制塗布部材が現像剤の供給量を確保
し、その層厚を規制する前に、上記現像剤帯電規制塗布
部材よりも現像剤担持体の回転方向に対して上流側にあ
る現像剤粉圧制御部材が現像剤の供給量をある程度確保
し、その層厚を規制するので、上記現像剤帯電規制塗布
部材にかかる負担が大幅に軽減される。したがって、上
記構成によれば、現像剤帯電規制塗布部材の長寿命化を
図ることができると共に、現像剤帯電規制塗布部材にお
いて、現像剤の帯電、層厚規制、塗布をさらに効率よく
行うことができ、その結果、良好な現像を確実に行うこ
とができるという効果を奏する。

【０１４８】請求項８の発明に係る現像装置は、以上の
ように、請求項５、６または７の構成において、上記現
像剤粉圧制御部材が、複数個の円弧部を有している構成
である。

【０１４９】それゆえ、請求項５、６または７の構成に
よる効果に加えて、上記現像剤粉圧制御部材が、複数個
の円弧部を有しているので、上記現像剤粉圧制御部材に
おける全体のばね定数を小さくすることができるという
効果を奏する。

【０１５０】請求項９の発明に係る現像装置は、以上の
ように、請求項１ないし８のいずれかの構成に加えて、
上記現像剤帯電規制塗布部材における、上記現像剤担持
体と当接する側の表面に、ゴム弾性を有する弾性体が固
着されている構成である。

【０１５１】それゆえ、請求項１ないし８のいずれかの
構成による効果に加えて、上記円弧部の曲げ加工時に発
生した現像剤帯電規制塗布部材表面のしわやうねり等の
誤差、および上記現像剤帯電規制塗布部材における固定
位置精度の誤差等が、上記の弾性体で吸収、解消され
る。したがって、上記構成によれば、現像剤帯電規制塗
布部材におけるしわやうねり等の外乱要因の影響を抑え
てニップ幅を確実に均一化することができると共に、現
像剤帯電規制塗布部材の設計精度、固定位置精度等の要
求精度を緩和することができるという効果を奏する。

【０１５２】請求項１０の発明に係る現像装置は、以上
のように、請求項１ないし９のいずれかの構成におい
て、上記現像剤が、非磁性一成分現像剤である構成であ
る。

【０１５３】それゆえ、請求項１ないし９のいずれかの
構成による効果に加えて、上記現像剤が、非磁性一成分
現像剤であるので、磁性一成分現像剤に比べて帯電の安
定性に優れ、帯電能力が高い。それゆえ、良好な現像特
性を得ることができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る現像装置における主要部の詳細な
構成を示す断面図である。

【図２】上記現像装置の概略の構成を示す断面図であ
る。

【図３】円弧ばねにゴム弾性体を固着した例を示す断面
図である。

【図４】上記円弧ばねが、複数個の円弧部および平板部
で構成されている例を示す断面図である。

【図５】上記現像装置にトナー粉圧制御部材が設けられ
ている例を示す断面図である。

【図６】上記トナー粉圧制御部材が現像ローラに当接し
て設けられている例を示す断面図である。

【図７】上記トナー粉圧制御部材が円弧ばね構造である
例を示す断面図である。

【図８】上記現像装置における主要部の構成を示す断面
図である。

【図９】剛体バー当接法の構成を示す断面図である。

【図１０】弾性体トレーリング当接法の構成を示す断面
図である。

【図１１】弾性体カウンター当接法の構成を示す断面図
である。

【図１２】現像ローラの軸方向におけるトナー層表面電
位の分布を示すグラフである。

【図１３】従来の弾性体トレーリング当接法の構成を示
す断面図である。

【図１４】従来の弾性体カウンター当接法の構成を示す
断面図である。

【図１５】従来の剛体バー当接法の構成を示す断面図で
ある。

【図１６】従来の剛体ローラ当接法の構成を示す断面図
である。

【図１７】現像ローラの軸方向におけるトナー層表面電
位と最大電位との比を示すグラフである。

【符号の説明】

１トナー（一成分現像剤）３現像ローラ（現像剤担持体）４トナー供給ローラ（現像剤供給部材）５円弧ばね（現像剤帯電規制塗布部材）５ａ円弧部５ｂ平板部８ゴム弾性体（弾性体）９トナー粉圧制御部材（現像剤粉圧制御部材）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】一成分現像剤を担持する現像剤担持体と、該現像剤担持体に上記一成分現像剤を供給する現像剤供
給部材と、上記現像剤担持体に当接し、上記現像剤担持体に供給さ
れる一成分現像剤を帯電させ、かつ、該現像剤の層厚を
規制しつつ該現像剤を上記現像剤担持体に塗布する現像
剤帯電規制塗布部材とを備えた現像装置において、上記
現像剤帯電規制塗布部材が、少なくとも１個の円弧部と
複数個の平板部とからなり、上記平板部と上記円弧部とがこの順で交互に
連結された円弧ばねであることを特徴とする現像装置。
【請求項２】上記円弧部が、上記現像剤帯電規制塗布部
材と上記現像剤担持体との当接点よりも、上記現像剤担
持体の回転方向に対して下流側になるように、かつ、上
記現像剤帯電規制塗布部材と上記現像剤担持体との間に
形成される２つの開口空間のうち、上記現像剤担持体の
回転方向に対して上流側の開口空間が下流側の開口空間
よりも大きくなるように、上記現像剤帯電規制塗布部材
が配設されてい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】上記現像剤帯電規制塗布部材が、複数個の
円弧部を有していることを特徴とする請求項１または２
に記載の現像装置。
【請求項４】上記現像剤担持体の回転方向に対して上記
現像剤供給部材よりも下流側で上記現像剤帯電規制塗布
部材よりも上流側に、上記現像剤の粉圧を制御する現像
剤粉圧制御部材が設けられていることを特徴とする請求
項１、２または３に記載の現像装置。
【請求項５】上記現像剤粉圧制御部材が、少なくとも１
個の円弧部と複数個の平板部とからなり、上記平板部と
上記円弧部とがこの順で交互に連結された円弧ばねであ
ることを特徴とする請求項４に記載の現像装置。
【請求項６】上記現像剤粉圧制御部材の一部が、上記現
像剤担持体に当接していることを特徴とする請求項４ま
たは５に記載の現像装置。
【請求項７】上記円弧部が、上記現像剤粉圧制御部材と
上記現像剤担持体との当接点よりも、上記現像剤担持体
の回転方向に対して下流側になるように、かつ、上記現
像剤粉圧制御部材と上記現像剤担持体との間に形成され
る２つの開口空間のうち、上記現像剤担持体の回転方向
に対して上流側の開口空間が下流側の開口空間よりも大
きくなるように、上記現像剤粉圧制御部材が配設されて
いることを特徴とする請求項６に記載の現像装置。
【請求項８】上記現像剤粉圧制御部材が、複数個の円弧
部を有していることを特徴とする請求項５、６または７
に記載の現像装置。
【請求項９】上記現像剤帯電規制塗布部材における、上
記現像剤担持体と当接する側の表面に、ゴム弾性を有す
る弾性体が固着されていることを特徴とする請求項１な
いし８のいずれかに記載の現像装置。
【請求項１０】上記現像剤が、非磁性一成分現像剤であ
ることを特徴とする請求項１ないし９のいずれかに記載
の現像装置。