JPH03256078A - 現像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的コ （産業上の利用目的） この発明は、電子写真記録方式や静電記録方式による画
像形成装置の現像装置の改良に関し、さらに詳しくは一
威分現象剤を使用し、加圧現像法によって高品位の画像
を得ることができる現像装置に関する。

（従来の技術） 一成分現象剤を用いる現像方法の一つとして、加圧現像
法（Ｉｍｐｒｅｓｓｉｏｎ　Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ）
が知られている。この方法は静電潜像とトナー粒子もし
くはトナー担持体とを実質的に零の相対周辺速度で接触
させることを特徴としており、磁性材料が不用であるた
め装置の簡素化および小型化が可能であるとともに、ト
ナーのカラー化が容易である等多くの利点を有している
。この加圧現像法においてはトナー保持体を静電潜像に
押圧もしくは接触させて現像を行うために適当な弾性と
トナーに適当な電荷を与えるため導電性を有する現像ロ
ーラを用いる必要がある。特に静電潜像保持体が剛体で
ある場合はこれを傷つけるのを避けるため現像ローラを
弾性体で構成することが必須条件となる。

また周知の現像電極効果やバイアス効果を得るためには
現像ローラ表面もしくは表面近傍に導電層を設け、必要
に応じてバイアス電圧を印加することか望ましい。

現像ローラを弾性体で構成した場合、現像ローラとトナ
ー層形成手段および現像ローラと感光体ドラムとの接触
する箇所において、現像ローラに歪が生じてしまう。特
に感光体ドラム上の静電潜像を現像するための十分な接
触幅、つまりニップ幅を得るためには感光体ドラムに現
像ローラを一淀の圧力で押圧するため大きな歪が生じや
すい。

現像ローラ上に歪が残った状態で、感光体ドラム上の静
電潜像を現像すると歪が生じている箇所に、自抜けや濃
度ムラといった画像不良が現われるという不都合な点が
ある。この傾向は感光体ドラムに現像ローラを押しつけ
た状態で放置すると顕著に現れ、またゴム硬度５０°以
下の現像ローラをこの発明は、上述した一成分現像剤に
よる加圧現像法におけるこのような従来技術の不都合な
点を解決すべくなされたもので、濃度ムラ等の不良画像
のない高品位の画像が得られ、かつ長期間使用しても画
質に劣化を生じない現像装置を提供しようとするもので
ある。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 以上の課題を解決するために、この発明は、静電潜像保
持体に対向配置され当該静電潜像保持体表面に一定の押
圧力を与えるように配設されたー弾性を有する現像ロー
ラと、この現像ローラの表面にトナー層を形成するトナ
ー層形成手段とを備え、前記現像ローラ表面のトナー層
を前記静電潜像保持体に接触させることにより静電潜像
保持体上の静電潜像を顕像化する現像装置において、前
記静電潜像保持体表面に対する現像ローラの押圧力の解
除手段を設けたことを特徴とするものである。

（作用） 以上のように、静電潜像保持体に対向配置され、静電潜
像保持体表面に一定の押圧力を与えるように配設した弾
性を有する現像ローラと、この現像ローラの表面にトナ
ー層を形成するトナー層形成手段とを備え、現像ローラ
表面のトナー層を静電潜像保持体に接触させることによ
り静電潜像保持体上の静電潜像において、 静電潜像保持体に対する現像ローラの押圧力解除手段を
設けるため、現像ローラの押圧力を解除することが可能
となり、画像形成装置を放置する際に静電潜像保持体へ
の現像ローラの押圧力が原洒である歪の発生を防ぐこと
が可能になり、歪が原因である自抜けや濃度ムラといっ
た画像不良が発生せず長期間の使用においても画質の劣
化が生じない安定した画像形成を行うことができる。

（実施例） 以下図面を参照しながらこの発明の実施例について説明
する。

第１図はこの発明による成る画像形成装置の一実施例で
ある加圧型−成分非磁性現像装置３の縦断面図である。

本実施例の現像装置は導電性と弾性とを有する現像ロー
ラ９−の外表面にトナー供給ローラ１１により、非磁性
トナーの薄層を形成し、この非磁性トナー薄層を感光体
２の表面に接触させることにより現像を行うものであり
キャリア、Ｍｇローラ、トナー濃度コントローラ等か不
用であり小型化、低価格化が可能である。

以下に本実施例の現像装置３による現像プロセスを説明
する。

トナー容器１２内の非磁性トナー１３はミキサー１４に
撹拌されつつトナー供給ローラ１１に送られ、トナー供
給ローラ１１により、現像ローラ９にトナーが供給され
たのち、トナー粒子は現像ローラ９表面との摩擦により
帯電し現像ローラ表面に静電的に吸着して搬送される。

その後、ブレードホルダＡ１７、スペーサ１８およびブ
レードホルダＢ１９により保持され、現像ローラ９に当
接されたブレード１０によりトナー搬送量が規制される
と同時に両者との摩擦によりトナーの摩擦帯電が行われ
る。本実施例においては、負帯電の有機感光体ドラム２
を使用した反転現像であるため、トナーには負帯電トナ
ーを用いブレード１０も負帯電を付与しやすい材質を使
用している。また感光体ドラム２の表面電位−５５０ｖ
に対して現像バイアス電位は一２００ｖを保護抵抗を介
して現像ローラ９の金属シャフト（９ａ）に給電され現
像ローラ９は感光体ドラム２と約１．２〜４倍程度の速
度で矢印方向（ｗｉｔｈ）に感光体ドラム２と約１〜４
■謹程度の接触幅（現像ニップ）を有して接触回転して
いる。また、トナー粒子は現像位置でも摩擦帯電される
ため、「かぶり」が少なく極めてシャープな画像が得ら
れる。現像残りトナーは、リカバリーブレード（マイラ
ーフィルム）１５を擦り抜は現像装置内へ戻る。また何
らかの原因で現像ローラ９からトナーが落ちるとマシン
内または転写紙を汚すことになるためトナーと反応して
トナーを溶着させるような可塑剤等の部材１６を下部に
取り付けることにより上記欠点が解消し、しかも現像装
置３が上下が反対に置かれてもトナーが落下しないよう
に構成されている。なお、第１図において２１はブレー
ドホルダＡに取り付けられたバックル板でありブレード
１０真面に取り付けられたモルトブレン等で作られた発
泡材２３と当接されることによりトナーのシールおよび
ブレード１０の振動を押えることができ、良好なトナー
層を現像ローラ９上に形成することかできる。またブレ
ード１０は、ブレードホルダ１７の回転軸１７ａおよび
加圧用の複数の圧縮スプリング２０により現像ローラ９
に押圧される。圧縮スプリング２０はブレード１０の薄
板バネ材のバネ定数よりも低いためブレード１０の当接
部か薯耗してもほとんど加圧力が変化しないため良好な
トナー層を維持できるようになっている。

現像装置３の感光体ドラム２への押圧力は、バネ２１に
より与えられている。バネ２１は現像装置３のフレーム
ａとバネ支持部材２２との間の間隙２４に張設されてい
る。このバネ２１のバネ定数やバネの変位量Ｘ嘗、およ
びローラの弾性係数等を選定することにより押圧力を所
定の値となるように調整される。本実施例では押圧力を
２０ｇ１０から４００ｇ／（７）までの範囲で調整が可
能である。またバネ支持部材２２は現像装ｆｌｆ３が組
み込まれるいわゆる電子複写機やレーザビームプリンタ
等のメインスイッチと連動し、メインスイッチがｒＯＦ
ＦＪの状態のときには感光体ドラム２と反対の方向に移
動し、感光体ドラム２に対する現像ローラ９の押圧力を
解除し、押圧力が原因である歪の発生を防ぐように構成
されている。メインスイッチがｒｏＮＪの状態でも、し
ばらく使用されないような時でも、一定時間経過後に押
圧力を解除させるといった操作を行わせることも可能で
ある。

第２図は現像ローラ上のゴム硬度と白抜は画像発生の割
合を示したもので、現像ローラと感光体ドラムを押し当
てた状態で一週間放置し、放置後１０枚の画出しを行い
白抜は画像の有無を確認したものである。このグラフか
ら現像ローラがゴム硬度５０”以下の場合白抜は画像が
発生し、３０以下では増加していることがわかる。

次に、本実施例における現像装置３の主要構成部品であ
る現像ローラの説明を行う。第３図は本発明に用いられ
る現像ローラ９の一実施例の斜視断面図である。

本発明に用いられる現像装置において現像ローラ９に要
求される条件は“導電性と弾性を有する”ということて
あり、これを満足する一番簡単な構成は金属シャフトに
導電性ゴムローラを組合せたものであるが、トナーを現
像ローラ表面に圧接しつつ搬送するために、表面の平滑
性が必要となる。

そのため第２図に示されるように金属シャフト９ａの周
囲に弾性体層９ｂと表面導電層９Ｃの二層鷹成とした。

弾性体層９ｂを選択する場合、導電性のものとそうでな
いものの２通りか考えられるが、導電層９Ｃにハクリや
キズが生じる場合も考慮して導電性のものの方が望まし
い。また弾性体層９ｂは、前記ブレード１０や感光体ド
ラム２の外表面と圧接されているため梱包時や長時間放
置されることによるＪ　ｌ５Ｋ６３０１に示される永久
歪（％）も問題となり、１０％を越えると画像に現像ロ
ーラ周期のムラが生してしまう。そこで弾性体層１０９
ｂの圧縮歪（％）は１０％以下、好ましくは５％以下と
しなければならない。また、ゴム硬度と永久歪（％）と
の関係は一般にゴム硬度が大きいほど永久歪は小さくな
る傾向があるのて材料と相互のバランスか重要となる。

以上、弾性体層９ｂに要求される特性を満足するものと
して本実施れでは導電性シリコンを選択したか、他にも
導電性ＥＰＤＭゴムや導電性ウレタンゴムなとも要求さ
れる特性を満足しておりこれらを用いてもよいことはい
うまでもない。導電性シリコンから成る弾性体層９ｂは
、ＪＩＳ規格に６３０１のＡ型硬度針で２８°の硬度を
有し、外径は１８關である。また、導電性シリコンの電
気抵抗値は、上記の弾性ローラを直径６０ＩＩ１１のス
テンレス製ローラと接触幅が２■■になるように平行配
置し、両ローラの金属シャフト間に１００ｖの電位差を
設けた時に観測される電流を測定することにより算出し
た結果３．４Ｘ１０３Ω・（７）であった。また永久歪
はＪ　ｌ５Ｋ６３０１に示される測定方法を用いて測定
した結果１．８％であった。導電層９Ｃは直接トナーや
感光体に接触するため可塑剤、加硫剤、プロセスオイル
等のしみだしによりトナーや感光体を汚染されないもの
でなければならない。また、表面の平滑性については３
μｍＲｚ以下が望ましくそれ以上になると表面の凹凸の
模様が画像に現れやすくなる。平滑度３μｍＲｚを実現
するためには弾性体層９ｂに十分膜厚の大きい導電層９
ｃを付けた後、後加工（研磨）により所定の外径、表面
粗さに仕上げるということが考えられるが、コストが高
くなるため後加工なしで実現するためには前記弾性体層
９ｂの表面粗さと導−電層９ｃの膜厚とその塗料の粘度
を最適に選択しなければならない。第４図は弾性体層９
ｂに導電層１０９Ｃをつけるための代表的方法を示した
ものである。第４図（ａ）はスプレーによる塗布方法、
第４図（ｂ）はディッピングによる方法、第４図Ｃはナ
イフェツジによる方法、である。それぞれの方法におけ
る塗料の粘度は スプレー法くディッピング法≦ナイフェツジ法となり、
前記表面の平滑度３μｍＲｚを実現するために必要な塗
料の膜厚Ｔ（μｍ）は、弾性体層９ｂの表面粗さをＳ（
μｒｌＲｚ）とすればスプレー法においては”ｒａｉｏ
ｘｓ、ディッピング法およびナイフェツジ法においては
Ｔ≧５ＸＳを満足すれば可能となる。

本実施例では導電層９ｂはポリウレタン樹脂中に導電性
カーボン微粒子を分散することにより１０３Ω０の導電
性を付与したものを採用し、以下の工程により導電性シ
リコンから成る弾性層９ｂ表面に導電性ポリウレタン塗
料を塗布し乾燥後、熱処理を行い形成した。

まず、導電性ポリウレタン塗料として日本ミラクトロン
（株）社製の商品名“スパレックスＤＨ２０２３１３°
を用い、これにメチルエチルケトン（ＭＥＫ）とテトラ
ヒドロフラン（ＴＨＦ）　を１＝１の割合で混合した希
釈溶剤を等量添加する。

“スパレックスＤＨ２０Ｚ３１３°は熱可塑性ポリウレ
タンをベースにした溶液タイプの導電性ポリウレタン塗
料である。この希釈された塗料を十分に攪したのち、溶
剤で洗浄した弾性体層９ｂの表面にディッピング法を用
いて塗布を行う。弾性体層９ｂの引き上げ速度は３．５
１■／ｓｅｃとした。

塗布後、約３０分間空気中てにて乾燥し、その後１００
℃で２０分間熱処理を施した。この結果、層厚約５０μ
ｍの導電層９ｃが得られた。導電層９ｃの層厚はディッ
ピング法の引き上げ速度を変化させることにより１０μ
ｍ〜１００μｍの範囲まで可能である。

以上の工程により現像ローラ９は金属シャフトａと導電
層９ｃの間の抵抗値が５Ｘ１０３Ω・（７）、ローラ上
のゴム硬度がＪＩＳ規格に６３０１のＡ型硬度針で３６
°の硬度を有し、表面粗さが３μｍＲｚのものを得るこ
とができた。また弾性体層９ｂと現像ローラ９の硬度比
は１．２９であった。

次に、この加圧型−成分非磁性現像装置３を用いて現像
ローラ９のシャフト−表面間の抵抗値による特性の変化
を確認するため、現像バイアス電源と金属シャフト間に
任意の抵抗値を介在させて現像実験を行い、現像ローラ
表面の電位と抵抗値および画像との相関を得た。結果を
第５図に示す。

なおこのときの現像バイアス電源の電圧は−２゜Ｏｖで
ある。

第５図から明らかなように、抵抗値１０７Ω以上の抵抗
値において、白ベタ画像と黒ベタ画像の現像時では現像
ローラ表面電位は違った値を示し、白ベタ画像では白地
潜像電位に、黒ベタ画像では黒ベタ潜像電位に近づく傾
向を示す。つまり大面積の画像部を有する画像では、画
像部潜像電位と現像ローラ表面電位との電位差が小さく
なり濃度の薄い画像となり、反対に画像部の面積が小さ
い細線画像等の場合、現像ローラ表面電位は白地潜像電
位に近づくため画像部との電位差が大きくなり細線が太
ってしまい、メリハリのない画像となってしまう。

このような現像ローラ表面電位の変動は、現像時に上記
抵抗中を流れる電流によって生じる。黒ベタ現像時には
負に帯電したトナー粒子が現像ローラ９から感光体ドラ
ム２へ転移するため、現像ローラ９から現像バイアス電
源に向かう電流が流れる。また、白ベタ現像時には、感
光体ドラム２の表面電荷が現像ローラによって除電され
、現像バイアス電源から現像ローラへ向かう電流が流れ
る。

このような電流は抵抗両端に電位差を生じさせ上記のよ
うな現像ローラ表面電位の変動をもたらすものである。

この傾向は、Ｉ　Ｘ　１０８Ω以上で顕著であった。

すなわち、金属シャフトと表面導電層との間の現実の抵
抗値はＩ　Ｘ　１０”Ω以下が良好な値であることが確
認された。

第６図は抵抗値による画質の変動を表わしたもので、こ
のグラフから抵抗値はＩ　Ｘ　１０８Ω以下で画像濃度
１．４．カブリが０．１％以下の画像が得られ、Ｉ　Ｘ
　１０７Ωで画像濃度が飽和していることがわかる。

以上のことから、金属シャフトと表面導電層との現実の
抵抗値がＩ　Ｘ　１０７Ω以下の時に良好な画像が得ら
れることが確認された。

［発明の効果］ 以上の説明から明らかなように、この発明による現像装
置は現像ローラの押圧力解除手段を設けているため、現
像ローラの押圧力が原因である、白抜けや濃度ムラのな
い高品位の画像が得られ、長期間使用しても画質の劣化
を生じない画像を形成てきる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明による現像装置の一実施例の概略構成
を示す断面図、第２図は現像ローラ硬度と白抜は画像発
生の割合を示すグラフ、第３図は本発明における現像ロ
ーラの一実施例を示す斜視断面図、第４図は本発明にお
ける現像ローラの４重層を形成する方法。第５図は本発
明における現像器の一実施例の現像ローラ表面の電位と
抵抗値および画像の相関を示すグラフ。第６図は本発明
における現像器の一実施例の現像ローラ表面抵抗値と画
像濃度の関係を示すグラフ。 ９・・・現像ローラ　　　１０ａ・・・薄板バネ材９ａ
・・・金属シャフト　　　１０ｂ・・・チップ９ｂ・・
・弾性体層　　　１０ｃ・・・シール材９Ｃ・・・導電
層　　　２１・・・バネ材１０・・・ブレード　　　２
２・・・バネ支持部材第１図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 静電潜像保持体に対向配置され静電潜像保持体表面に一
   定の押圧力を与えるように配設した弾性を有する現像ロ
   ーラと、この現像ローラの表面にトナー層を形成するト
   ナー層形成手段とを備え、前記現像ローラ表面のトナー
   層を静電潜像保持体に接触させることにより静電潜像保
   持体上の静電潜像を顕像化する現像装置において、 前記静電潜像保持体に対する現像ローラの押圧力解除手
   段を設けたことを特徴とする現像装置。