JPH03259169A - 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］ （産業上の利用分野） この発明は、電子写真記録方式や、静電記録方式の画像
形成装置に使用する現像装置の改良（、：関し、更に詳
し２くは一成分現像剤により高品位の画像を形成する現
像ｉＷに関する。

（従来の技術） 電子４真記録ツノ式や、静電記録方式による画像形成装
置は、通常、感光性像保持上に形成された静電潜像に現
象剤を付着ｊ−で可視像化し、得られたｉｉＴ視像を転
写体に転写する方法を取入れている。かかる静電潜像の
可視化）Ｊ使用する現像剤は、［・ナー粒子とキャリヤ
粒子の二成分現像剤を用いる方法と、静電潜像にトナー
粒子だζ）を運び付着させる一成分現像剤を用いる方法
とがある。

−成分現像剤を用いる現像り法の一つとし、て、加圧現
像法（Ｉ　ｐｐｒｅｓｓｉｏｎ　Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎ
ｔ）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、二成分現像剤におけ
るキャリヤ等の磁性材料が不要であるため装置の簡素化
および小型化が可能てあり、がっ多色トナーを使用して
画像のカラー化が容品である等多くの利点を有している
。

上記加圧現像法においてはトナー担持体を静電潜像に押
圧もしくは接触させて現像するため弾性および導電性を
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要である。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は必要に応じ
てバイアス電圧を印加することが望ましい。

現像ローラを弾性体で構成する場合、現像ローラとトナ
ー層を形成するための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
る。特に感光体ドラム上の静電潜像を現像するために、
十分な接触幅、っ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定の圧力で押圧する必要があるた
めに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
ている箇所では画像に白抜けや濃度ムラといった画像不
良が現われる。この傾向は特に、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る。また
ゴム硬度５０６以下の現像ローラを使用するとより顕著
に現われることが確認された。

（発明が解決しようとする課題） 本発明はこのような従来技術の課題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、画質の劣化が生じない画
像形成装置に使用する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、この発明にがかる現像装
置は、静電潜像保持体外表面に対向配置された弾性を有
する現像ローラと、この現像ローラの外表面にトナー層
を形成する手段とを有し、トナー層を前記静電潜像保持
体外表面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外表面に対向配置された現像ロール
が、軸心部を弾性体層で構成し、弾性体外周面に導電層
を形成すると共に、前記弾性体層の硬度対現像ロールの
硬度の比Ｙが、 Ｙ≦１．　５ となるように構成することを特徴とするものである。

（作用） 以上のように、この発明による現像装置は、現像ローラ
の硬度Ｂ（弾性体層＋導電層を総合したものと軸心部の
弾性体層の硬度Ａの差を小さくして、現像ローラの硬度
を低目に押えているから、小さな荷重で十分な現像ニッ
プ幅が得られる。

（実施例） 以下、図面を参照しながら、この発明によりなる一実施
例の現像装置について説明する。

第１図はこの発明にかかる実施例の加圧型−成分非磁性
現像装置の縦断面を示す。本実施例の現像装置は導電性
と弾性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が形成され、この非
磁性トナー層を感光体ドラム２の表面に接触させて現像
を行うもので、磁性キャリヤ、Ｍｇローラ、トナー濃度
コントローラ等が不要であり、小型、低価格化を実現で
きる現像装置である。

以下に、本実施例にかかる現像装置３による現像プロセ
スについて説明する。

現像剤容器１２内の非磁性トナー１３はミキサー１４に
撹拌されながら、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にトナーを供給す
る。供給されたトナー粒子は、現像ローラ９表面との摩
擦により帯電し、静電的に吸着されて搬送される。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により保持された現像ローラ９に当接され
たブレード１ｏによりトナー搬送量が規制されると同時
にローラとトナー粒子の両者の摩擦によりトナーの摩擦
帯電が行われる。本発明においては、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リ・−には
負帯電トナーを用いブレ１１（）も負帯電を付与ｊ７や
すい材質を使用している。ｊ：だ感光体表面電位−５５
０Ｖ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のシャフト（９ａ）に給電され現
像℃］・〜う９は感光体ドラノ・２と約１．２へ４倍程
度の速度で矢印方向（ｗｉｔｈ）に感光体］．２と約］
〜・４　ｍ　ｍ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］・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。現像残りトナーはりカバリ−ブレ・７−ド
（マイラーフィルム）１５を擦り抜は現像器内へ戻る。

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
下部に取付けることにより、上述のトナーの落下の問題
や、転写写紙を汚すという問題を解消できる。

さらに、現像装置３が１−下戻対に置かれることがあっ
てもトナーが落下しないようにできる。なお、第１図に
おいて２１はプレー・＝ドホルダＡに取り付）プられた
バックル板こあリプレー　ド１０真面に取り付けられた
モルトブレン等でてきた発泡材２１うと当接［１１、ト
チ−のシールおよびプレー７−ト１０の振動を押え、良
好なトナー層を現像口・−ラ９上に形成することができ
る。またブレード］−〇はブｌノー　ドホルダ１７の回
転軸１．７　ａおよび加圧用の複数の圧縮スプリング２
０により現像ローラ９に押圧される。圧縮スプリング２
０はブ１ノード１０の薄板バネＨのバネ定数よりも低い
ためブレード１０の当接部が摩耗し７ても、はとんど加
圧力が変化せず良好なトナー層を維持できるようになっ
ている。

次に、本発明におりる現像器Ｗ３の主要構成部品である
現像ｍｌ−ラの説明を行う、、第２図は本発明Ｃ１−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方式において第一に要求される
現像ローラ９は“導電性と弾性を有する”Ｊい・）ごと
であり、これを満足する一番簡単な構成は金属シャフト
と導電性ゴムローラという組合せであるかトナーを現像
ローラ表面に圧接し、しかも搬送するために表面の平滑
性か必要となる。

本実施例の現像ローラは第２図に示されるＪ′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
二層構成とＬまた。弾性体層９ｂは選択する場合、導電
性のものとそうてないものの２通りが考えられるが、前
記導電層９Ｃにハクリやキズが生じる場合も考慮して導
電性のものの方か望ましい。また前記弾性体Ｊｉｉ９ｂ
は、前記ブレード１（、）や感光体２と圧接されている
ため梱包時や長時間放置されるとＪ　Ｉ　Ｓ　Ｋ、　６
３０１に示される永久歪（％）が問題となり、この歪か
１０％を越えると画像に現像ローラ周期のムラが生しる
ため弾性体層９ｂの圧縮歪（％）は１０％以下、好まし
くは５％以下にした力かよい。Ｊ記、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で材料と相互のバランスが重要
である。以上、弾性体層９ｂに要求される特性をクリア
するものとして本実施例では導電性シリコンを選択し５
たが、このような導電性シリコンに限らず導電性ＥＰＤ
Ｍゴムや導電性ウレタンゴムなども要求される特性をク
リア可能である。

上述し、た実施例の導電性シリコンから成る弾性体層９
ｂは、ＪＩＳ規格に６３０１のＡ型硬度計で２８°の硬
度を有し外径１８ｎｎｍ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。

うを直径６０ｍｍのステンレス性ロー＝うと接触幅が２
　ｒｎ、　ｍ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３．４Ｘ１０３
Ω・Ｃｎｌであった。また永久歪はＪ　ｌ５Ｋ６３０１
に示される測定力法を用いて測定した結果１．８％であ
った。導電層９ｃ（第２図参照）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ドラムを汚染しないもので
なければならない。また、表面の平滑性については３Ｉ
Ｊｍ　Ｒｚ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、弾性体層９ｂに十分膜厚の大きい導電層
９ｃ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。そこで後加工なしで実現するために弾性体層
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３図は弾性体層９ｂ
に導電層９ｃをつけるための代表的方法を示したもので
ある。第３図（ａ）はスプレーによる塗布方法、第３図
（ｂ）はディッピングによる方法、第３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の大きさはスプレー
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（μｍＲｚ
）とすればスプレー法においてはＴ≦ｌ０ＸＳ、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１０３Ω・ｃｍの
導電性を付与したものを採用した。

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”
商品名を用い、これにメチルエチルケトン（ＭＥＫ）と
テトラヒドロフラン（ＴＨＥ）を１：１の割合で混合し
た希釈溶剤を等量添加する。この“スバレックスＤＨ２
０２３１３”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。

このように希釈された塗料を十分に撹拌したのち、溶剤
で洗浄した弾性体層９ｂの表面にディッピング法により
塗布する。弾性体層９ｂの引き上げ速度は３．５ｍｍ／
ｓｅｃとした。塗布後、約３０分間空気中にて乾燥し、
その後１００℃で２０分間熱処理を施した。この結果、
層厚約５０μｍ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１０μｍ〜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９ａと導
電層９Ｃの間の抵抗値が５　Ｘ　１０３Ω・ｃｍ、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Ｙは１．２９であった。

なお、弾性体層の硬度Ａ対現象ロールの硬度Ｂの比Ｙは
１．７以上だと硬すぎ、画像に「ムラ」ができ１．７以
下にすると画像の「ムラ」は減少し、１．５になると良
質の「ムラ」のない画像が得られる。しかし、更に１．
３以下１以上の場合に「ムラＪの全くない優れた画像を
形成することができることを確認した。

次に、この接触型−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。得られ
た結果を第４図に示す。ただし、このときの現像バイア
ス電源の電圧は一２００ｖである。

第４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か小さ
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ている。

黒ベタ現像時には負（、：帯電ｊ、たトナー粒子か現像
ローラ９から感光体ドラノ・２へ転移するため現像ｏ−
−ラ８〕から現像バイアス電源に向かう電流か流ねる。

白へ夕現像時には、感光体ドラノ・２の表面電化が現像
ローラ（５よ−）で除電され、現像バイアス本訴から現
像ローラへ向か・）電流が流れる。

このような電流は抵抗両端に電位差を生（゛、させ上記
のような現像ローラ表面電位の変動をもｔ５らすのであ
る。

この傾向は、Ｉ　Ｘ　］　０８　Ω以上て顕著てあった
。

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ＩＸ］、０８Ω以丁、好ま１１．＜は１×１０７
Ω以下の麟に良好な画像得られることが羅認された。

ローラの一実施例を示す斜視断面図。第３図（ａ）、（
ｉ））、（ｃ）は実施例にががる現像Ｔｉ１ｉ７うの導
電層を形成する方法を示す王、稈図。第４図は実施例に
かかる現像装置の一実施例の現像１ニアう表面の電位と
抵抗値および画像の相関を示ｊグラソである。

［発明の効果］ 以上の説明から明らかなように、この発明にかかる現像
装置は、現像ｔ′７　　ラか軸心部を弾性体層で構成１
１１、この弾性体層の外周面に導電層を形成すると共に
、現像ｖＪ−ラの硬度と弾性体層の硬度比Ｙを、 Ｙ≦１，５ となるように構成し２でいるために、現像１７１幅を１
分に得ることがてき、「濃度ムラ」等の不ｐ画像や、現
像装置のトルク上釘をｔＡ＜する、−とができ、安定し
た高品位の画像形成ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例にがかる現像装置の構成を
示ｉ”’　Ｎ　１１１１：面図。第２図は実施例にかか
る現像装置の現像ｌ：１−ラの一実施例を示す斜視断面
図６第゛う図（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は実施例にがかる
現像Ｉγ−ラの導電層を形成する方法を示°？工程図。 第４図は実施例にかかる現像装置の一実施例の現像０−
ラ表面の電位Ｊ抵抗値および画像の相関を示Ａグラフで
ある。 ９・・現、像ローラ　９ａ・・金属シャフト０［〕・−
弾弾体体層≦７（・・導電層］０・・・ブレー　ド　１
（）ａ・・・薄板ハネ柵］、　Ｏｂ・・・−ｆツブ　１
０ｃ・シール祠代了、（イナ′理十三好秀和 第３図（ａ） ↑ 第３Ｔｈ’：１（ｂ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 静電潜像保持体外表面に対向配置された弾性を有する現
   像ローラと、この現像ローラのみ表面にトナー層を形成
   する手段とを有し、トナー層を前記静電潜像保持体外表
   面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外表面に対向配置された現像ロール
   が、軸心部を弾性体像で構成し、弾性体層外周面に導電
   槽を形成すると共に、前記弾性体層の硬度対現象ロール
   の硬度の比Ｙが、 Ｙ≦１．５ となるように構成することを特徴とする現像装置。