特許 6056075 現像装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6056075

(24)【登録日】2016年12月16日

(45)【発行日】2017年1月11日

(54)【発明の名称】現像装置

(51)【国際特許分類】

   G03G 15/08 20060101AFI20161226BHJP

【ＦＩ】

   G03G15/08 235

【請求項の数】5

【全頁数】10

(21)【出願番号】特願2012-269319(P2012-269319)

(22)【出願日】2012年12月10日

(65)【公開番号】特開2014-115462(P2014-115462A)

(43)【公開日】2014年6月26日

【審査請求日】2015年11月30日

(73)【特許権者】

【識別番号】390019839

【氏名又は名称】三星電子株式会社

【氏名又は名称原語表記】Ｓａｍｓｕｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．

(74)【代理人】

【識別番号】100107456

【弁理士】

【氏名又は名称】池田 成人

(74)【代理人】

【識別番号】100148596

【弁理士】

【氏名又は名称】山口 和弘

(74)【代理人】

【識別番号】100130052

【弁理士】

【氏名又は名称】大阪 弘一

(74)【代理人】

【識別番号】100136722

【弁理士】

【氏名又は名称】▲高▼木 邦夫

(72)【発明者】

【氏名】村松 智

(72)【発明者】

【氏名】大野 学

【審査官】 飯野 修司

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１０−０９７０４６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０８−１４６７５４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−２２４１８３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０３Ｇ １５／０８

Ｆ１６Ｃ １３／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

表面に凹凸部を有し、前記凹凸部にトナーを充填する現像ローラと、
前記現像ローラにトナーを供給するトナー供給部と、
前記現像ローラの表面に当接することによって前記現像ローラに充填されるトナーの量を規制する規制部と、を備え、
前記現像ローラの表面の凹部は、前記現像ローラの回転方向に対して傾斜した方向に延在する第１凹部と、前記回転方向又は前記第１凹部が延在する方向とは異なる方向に延在する第２凹部と、前記第１凹部及び前記第２凹部に連続しており前記回転方向に延在する第３凹部と、を含んでおり、
前記第１凹部の前記現像ローラの回転軸方向の幅をａ、前記第２凹部の前記回転軸方向の幅をｂ、前記第３凹部の前記回転軸方向の幅をｃ、とすると、
０．７≦ｃ／（ａ＋ｂ）≦１．４
を満たす現像装置。

【請求項2】

前記第１凹部の前記現像ローラの回転軸方向の幅をａ、前記第２凹部の前記回転軸方向の幅をｂ、前記第３凹部の前記回転軸方向の幅をｃ、とすると、
０．９≦ｃ／（ａ＋ｂ）≦１．２
を満たす請求項１に記載の現像装置。

【請求項3】

前記現像ローラを前記現像ローラの回転軸方向で切断した場合における前記第１凹部の幅と前記第２凹部の幅との和は、前記回転軸方向で切断した場合における前記第３凹部の幅と略一致する請求項１又は２に記載の現像装置。

【請求項4】

前記現像ローラの表面における凹部の深さをｈ、トナーの平均粒径をｄ、とすると、
ｄ＜ｈ＜３ｄ
を満たす請求項１〜３のいずれか一項に記載の現像装置。

【請求項5】

前記現像ローラからトナーの供給を受ける感光体ドラムを備え、
前記現像ローラの回転速度は、前記感光体ドラムの回転速度の１．０倍以上３．０倍以下である請求項１〜４のいずれか一項に記載の現像装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、表面にトナーを保持する凹凸部が形成された現像ローラを備える現像装置に関する。

【背景技術】

【0002】

トナーによって現像を行う技術として、例えば特許文献１に記載されているものが知られている。特許文献１に記載された現像装置は、円筒状又は円柱状を成し、その外周面にトナーを担持するための凹凸部を有する現像ローラを備えている。この現像ローラには、現像ローラの回転方向に対して４５度傾斜する方向に延在する複数の凹部と、回転方向に対して上記の凹部の逆方向に４５度傾斜する方向に延在する複数の凹部と、が形成されている。これらの凹部が互いに交差して多数形成されることにより、図８に示されるような菱形状の凸部が多数形成されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特許第４６１８３０３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、前述したような現像ローラ表面の凹凸部は、回転位置によって凹部の断面積が変動する構成となっている。具体的には、図８に示されるように、Ａ−Ａ断面の凹部の幅とＢ−Ｂ断面の凹部の幅とが異なっている。このように凹部の幅にばらつきが生じると、現像ローラの回転位置によってトナーの充填量にばらつきが生じる。トナーの充填量にばらつきが生じると、濃淡がばらついた画像が生成されることとなり、このことが画像を劣化させる一因となる。

【0005】

また、前述したような現像ローラにおいては、回転方向に対して４５度傾斜する方向に延在する凹部と逆方向に４５度傾斜する方向に延在する凹部との交差点にトナーが停滞するという問題がある。具体的には、図８に示されるように、凸部の頂点Ｘにトナーが停滞しやすくなっており、このようにトナーが停滞すると、頂点Ｘを起点に停滞したトナーの領域が広がることになり、帯電不良を生じさせる虞がある。また、トナーの停滞により、現像ローラの表面が汚れたり、あるいはトナーが飛散したりする問題も発生する。

【0006】

また、トナーが現像ローラの表面に停滞するとトナーの固着を引き起こし、トナーの搬送不良が生じることとなる。これによって、画像にスジが入ったり濃淡変動が生じたりする問題も発生する。更に、ローラの表面にトナーが停滞していると、現像後の残トナーがトナー回収手段によって回収されにくくなり、新しいトナーが供給されたときに帯電不良を発生する、という問題も生じさせる。

【0007】

本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、現像ローラ表面へのトナーの停滞を防止すると共に画像の質を向上させた現像装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明の現像装置は、表面に凹凸部を有し、凹凸部にトナーを充填する現像ローラと、現像ローラにトナーを供給するトナー供給部と、現像ローラの表面に当接することによって現像ローラに充填されるトナーの量を規制する規制部と、を備えている。現像ローラの表面の凹部は、現像ローラの回転方向に対して傾斜した方向に延在する第１凹部と、回転方向又は第１凹部が延在する方向とは異なる方向に延在する第２凹部と、第１凹部及び第２凹部に連続しており回転方向に延在する第３凹部と、を含んでおり、第１凹部の現像ローラの回転軸方向の幅をａ、第２凹部の回転軸方向の幅をｂ、第３凹部の回転軸方向の幅をｃ、とすると、０．７≦ｃ／（ａ＋ｂ）≦１．４を満たす。

【0009】

この現像装置では、現像ローラ表面の凹部として、傾斜する第１凹部及び第２凹部に連続して回転方向に延在する第３凹部が設けられている。このように、回転方向に延在する第３凹部を有することにより、回転位置による凹部の幅の変動が小さくなるので、トナーの充填量のばらつきと画像の濃淡のばらつきとを防止することができる。また、回転方向に延びる第３凹部を有することによってトナーが回転方向に移動しやすくなるので、トナーの停滞が抑えられる。従って、トナーの停滞に伴う問題が発生しないので画像の質を向上させることができる。

【0010】

また、第１凹部の現像ローラの回転軸方向の幅をａ、第２凹部の回転軸方向の幅をｂ、第３凹部の回転軸方向の幅をｃ、とすると、０．７≦ｃ／（ａ＋ｂ）≦１．４を満たしており、傾斜する第１凹部及び第２凹部の幅の和と回転方向に延在する第３凹部の幅とが近くなるので、回転位置による凹部へのトナー充填量を均一にすることができる。また、上記ａ，ｂ，ｃの値が０．９≦ｃ／（ａ＋ｂ）≦１．２を満たす場合、第１凹部及び第２凹部の幅の和と第３凹部の幅とがより近くなるため、トナー充填量をより均一にすることができるので画像の質をより向上させることができる。

【0011】

また、現像ローラを現像ローラの回転軸方向で切断した場合における第１凹部の幅と第２凹部の幅との和は、回転軸方向で切断した場合における第３凹部の幅と略一致してもよい。この場合、現像ローラの回転位置が変化しても凹部に充填されているトナーの量に変動がないため、濃淡のばらつきの発生をより確実に防止することができ、画像の質をより一層向上させることができる。

【0012】

また、現像ローラの表面における凹部の深さをｈ、トナーの平均粒径をｄ、とすると、ｄ＜ｈ＜３ｄを満たしていてもよい。この場合、凹部に充填されるトナーの個数が３個未満となり、凹部を深くしすぎないことでトナーの固着が発生しにくくなるので、フィルミングの発生を防止できると共に現像装置の寿命を延ばすことができる。

【0013】

また、現像ローラからトナーの供給を受ける感光体ドラムを備え、現像ローラの回転速度は、感光体ドラムの回転速度の１．０倍以上３．０倍以下であってもよい。この場合もトナーの固着が発生しにくくなるので、フィルミングの発生を防止し現像装置の寿命を延ばすことができる。

【発明の効果】

【0014】

本発明によれば、現像ローラ表面へのトナーの停滞を防止すると共に画像の質を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】本発明の一実施形態に係る現像装置の概略構成図である。

【図2】図１の現像装置の現像ローラを示す側面図である。

【図3】図２の現像ローラの表面を一部拡大して示した図である。

【図4】現像ローラ上のトナーの量と印刷枚数との関係を示すグラフである。

【図5】第１〜第３凹部の幅とトナー固着発生時間との関係を示すグラフである。

【図6】凹部の深さとトナーのかぶりの濃度との関係を示すグラフである。

【図7】第１〜第３凹部の幅とトナー固着発生時間との関係を示すグラフである。

【図8】従来の現像ローラの表面を拡大して示した図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下、本発明の好適な実施形態について図面を参照しながら説明する。

【0017】

本実施形態に係る現像装置２０は、レーザビームプリンタなどの画像形成装置に搭載される装置である。現像装置２０を備えた画像形成装置は、現像装置２０による現像により、マゼンダ、イエロー、シアン、ブラックの各色を用いてカラー画像を形成する。画像形成装置は、トナー像を形成する現像ローラ２１を備えた現像装置２０のほかに、用紙を搬送する記録媒体搬送ユニットと、トナー像を用紙に二次転写する転写ユニットと、周面に画像が形成される静電潜像担持体である感光体ドラム４０と、トナー像を用紙に付着させる定着ユニットとを備えている。

【0018】

このような画像形成装置に被記録画像の画像信号が入力されると、画像形成装置の制御部は、受信した画像信号に基づいて、帯電ローラにより感光体ドラム４０の表面を所定の電位に均一に帯電させる。その後、露光ユニットにより感光体ドラム４０の表面にレーザ光を照射して静電潜像を形成する。

【0019】

一方、現像装置２０では、現像室内にあるトナーをトナー供給ローラ２３により現像ローラ２１に担持させる。そして、現像ローラ２１の回転によりトナーが感光体ドラム４０と対向する領域まで搬送されると、現像ローラ２１に担持されたトナーが感光体ドラム４０の周面上に形成された静電潜像に移動し、静電潜像が現像される。こうして形成されたトナー像は、感光体ドラム４０と転写ベルトとが対向する領域において、感光体ドラム４０から転写ベルトへ一次転写される。転写ベルトには、４個の感光体ドラム４０上に形成されたトナー像が順次積層されて、１つの積層トナー像が形成される。そして、積層トナー像は、記録媒体搬送ユニットによって搬送された用紙に二次転写される。その後、積層トナー像が二次転写された用紙は、定着ユニットへ搬送されて溶融定着され、画像形成装置の外部へ排出される。

【0020】

ここで、図１に示されるように、現像装置２０は、前述した現像ローラ２１のほかに、トナー供給ローラ（トナー供給部）２３と、ブレード（規制部）２４と、アジテータ２５と、を備えている。

【0021】

トナー供給ローラ２３は、現像ローラ２１にトナーを供給するために設けられたものであり、トナー供給ローラ２３の一部が現像ローラ２１に接触している。トナー供給ローラ２３の表面には、アジテータ２５から供給されたトナーが付着しており、トナー供給ローラ２３の表面が現像ローラ２１の表面Ｓ（図２，３参照）に当接することによって、トナー供給ローラ２３から現像ローラ２１にトナーが供給され現像ローラ２１に現像剤を担持させる。トナー供給ローラ２３の表面は弾性部材から構成されているため、トナー供給ローラ２３を現像ローラ２１に当接させたときに好適にトナーを現像ローラ２１に供給することができる。また、トナー供給ローラ２３はトナーの供給と同時に、感光体との現像ニップを通過して現像に使用されたトナーを現像ローラ２１から剥ぎ取り、トナーが長時間現像ローラ２１上に滞留することで帯電量の過上昇防止する機能も持ち合わせている。

【0022】

ブレード２４は、現像ローラ２１に当接することによって現像ローラ２１に充填されるトナーの量を規制する。ブレード２４は、その一部が現像ローラ２１の表面Ｓに接触しており、現像ローラ２１の表面Ｓがブレード２４に当接しながら回転するので、現像ローラ２１上の余剰トナーを掻き落とすことができる。その結果、溝の部分にのみトナーを担持し、頂面にトナーがない状態にすることができ、ブレード２４がトナーに与えるストレスを最小限にすることができる。また、溝形状が規則正しい形状のため、溝の内部のみにトナーが充填されることにより、ローラ上の単位面積当たりのトナーの担持量を均一にすることができる。

【0023】

アジテータ２５は、トナータンク２２内のトナーを図の左方向に移動させ、トナー供給ローラ２３を介して常時トナーを現像ローラ２１に供給できるようにする。アジテータ２５は、軸部に羽根部材２５ａが取り付けられた構成となっており、羽根部材２５ａが軸部の回りを回転してトナーを移動させる。

【0024】

図２に示されるように、現像ローラ２１は、長尺状に延びて形成された円柱状のローラであり、現像ローラ２１の表面Ｓにトナーが担持されるようになっている。以下では、現像ローラ２１の回転軸方向をＸ方向とし、現像ローラ２１の回転方向をＹ方向として説明する。

【0025】

図３は、現像ローラ２１の表面Ｓの一部を拡大して示す図である。図３に示されるように、現像ローラ２１の表面Ｓには多数の凹凸が形成されており、現像ローラ２１の表面Ｓの凹部にトナーが入り込むことによってトナーが担持される。現像ローラ２１の表面Ｓの凹部は、Ｙ方向に対して約４５度傾斜する方向に延在する第１凹部Ａと、第１凹部Ａが延在する方向に対して約９０度傾斜する方向に延在する第２凹部Ｂと、第１凹部Ａ及び第２凹部Ｂに連続しておりＹ方向に延在する第３凹部Ｃと、を含んでいる。このように、現像ローラ２１の表面Ｓには、Ｙ方向に対して傾斜する第１、第２凹部Ａ，Ｂと、凹部Ａ，Ｂに連続しておりＹ方向に延在する第３凹部Ｃと、が設けられていることにより、Ｘ方向に対して対称かつＹ方向に対して対称な六角形状の凸部が多数形成された態様となっている。

【0026】

この現像装置２０では、Ｙ方向に延在する第３凹部Ｃを有することにより、現像ローラ２１の回転位置による凹部の幅の変動が小さくなるので、現像ローラ２１へのトナーの充填量のばらつきと、画像の濃淡のばらつきと、を防止することができる。また、Ｙ方向に延在する第３凹部Ｃを有することによってトナーがＹ方向に移動しやすくなるので、トナーの停滞が抑えられる。従って、トナーの停滞に伴う問題が発生しないので画像の質を向上させることができる。具体的には、図４に示されるように、従来の現像ローラでは、画像形成装置を長期間使用してプリント枚数が増加すると、現像ローラ上のトナー充填量が減少しフィルミングが発生する。しかしながら、本実施形態の現像ローラ２１では、プリント枚数が増加しても現像ローラ２１上のトナー充填量が減少せずフィルミングのような事象は発生しない。よって、画像形成装置１の寿命を延ばすことができる。

【0027】

また、図３に示されるように、第１凹部ＡのＸ方向の幅をａ、第２凹部ＢのＸ方向の幅をｂ、第３凹部ＣのＸ方向の幅をｃ、とすると、０．７≦ｃ／（ａ＋ｂ）≦１．４を満たしている。よって、Ｙ方向に対して傾斜する第１凹部Ａと第２凹部Ｂとの幅の和ａ＋ｂと、Ｙ方向に延在する第３凹部Ｃの幅ｃと、が近いので、現像ローラ２１の回転位置による第１、第２及び第３凹部Ａ，Ｂ，Ｃへのトナー充填量を均一にすることができる。また、上記ａ，ｂ，ｃの値が０．９≦ｃ／（ａ＋ｂ）≦１．２を満たす場合、第１凹部Ａ及び第２凹部Ｂの幅の和ａ＋ｂと、第３凹部Ｃの幅ｃとがより近くなるため、トナー充填量をより均一にすることができるので画像の質をより向上させることができる。

【0028】

また、現像ローラ２１をＸ方向で切断した場合における第１凹部Ａの幅ａと第２凹部Ｂの幅ｂとの和は、Ｘ方向で切断した場合における第３凹部Ｃの幅ｃと略一致してもよい。この場合、現像ローラ２１の回転位置が変化しても第１、第２及び第３凹部Ａ，Ｂ，Ｃに充填されているトナーの量に変動がないため、濃淡のばらつきの発生を確実に防止することができ、画像の質をより一層向上させることができる。

【0029】

このように、ｃ／（ａ＋ｂ）の値を１に近づけることにより現像ローラ２１へのトナーの停滞が抑えられるため、図５及び図７に示されるように、トナー固着発生時間を長くして画像形成装置の寿命を延ばすことができる。また、第１、第２及び第３凹部Ａ，Ｂ，Ｃの深さ（溝の深さ）をｈ、トナーの平均粒径をｄ、とすると、ｄ＜ｈ＜３ｄを満たすことが好ましい。この場合、図５のグラフに示されるように、トナー固着発生時間を長くすることができるので、画像形成装置の寿命を更に延ばすことができる。

【0030】

また、例えばトナーの平均粒径を７μｍとすると、図６に示されるように、第１、第２及び第３凹部Ａ，Ｂ，Ｃの深さが２１μｍ未満の場合に、用紙の非画像部（地肌部）にトナーが付着するかぶり（地肌汚れ）の発生頻度が低くなり、かぶり濃度を目標値以下にすることができる。このように、ｈ＜３ｄを満たす場合には、凹部に充填されるトナーの個数が３個未満となる。すなわち、トナーが平均的に２層担持されている状態であるため、トナーが現像ローラ２１またはブレードと接触する確率が高いので、トナーの帯電均一性が向上し、（弱帯電トナーや逆帯電トナーに起因する）かぶりの発生を最小限に抑えることができる。さらに本発明の現像ローラ表面形状と組み合わせることによって、画像濃度変動も少なく、かぶりのない良好な画像を長期に渡り維持することができる。

【0031】

また、感光体ドラム４０の回転速度に対する現像ローラ２１の回転速度の比をｖとすると、図７に示されるように、ｖを３．０以下にすることでトナーの固着発生時間を長くすることができる。更に、現像ローラ２１による現像能力を考慮するとｖは１．０以上であることが好ましい。このように、現像ローラ２１の回転速度は、感光体ドラムの回転速度の１．０倍以上３．０倍以下であることが好ましく、この場合、トナーの固着が発生しにくくなるので、高い画像濃度を維持しつつ、フィルミングの発生を防止し現像装置の寿命を延ばすことができる。

【0032】

以上、本発明の現像装置は、その趣旨を逸脱しない範囲において、適宜変更可能である。すなわち、現像ローラ２１の表面Ｓに形成された第１、第２凹部Ａ，Ｂの傾斜角度は４５度でなくてもよく、要は現像ローラ２１の回転方向であるＹ方向に対して傾斜していればよい。

【0033】

また、現像装置２０が搭載される装置として画像形成装置を例示したが、画像形成装置以外の装置に現像装置２０を搭載してもよい。

【0034】

また、現像ローラ２１の凹凸形状の製作方法としては、従来公知のエッチング、また、転造加工により製作することができる。転造加工については、図３の凹凸が逆のパターンを設けた円筒状の金型を作製し、現像ローラとなる円筒素材に押し当てながら回転することによって図３の凹凸形状を作製することができる。さらにエッチングまたは転造加工終了後に、凹凸表面に無電解ニッケルめっき、電気めっき、硬質クロームめっき等を施す。めっき処理によって、前記加工後の凹凸の角部の微小なバリや傷を滑らかにすると同時に、表面の硬度を上げて耐摩耗性を向上させることができる。

【符号の説明】

【0035】

２０…現像装置、２１…現像ローラ、２３…トナー供給ローラ（トナー供給部）、２４…ブレード（規制部）、４０…感光体ドラム、Ｓ…表面、Ａ…第１凹部、Ｂ…第２凹部、Ｃ…第３凹部、ａ…第１凹部Ａの幅、ｂ…第２凹部Ｂの幅、ｃ…第３凹部Ｃの幅。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】