JPH04336562A - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、潜像担持体上に形成さ
れた潜像を現像する現像装置、特に現像剤担持体上に現
像剤の薄層を形成して現像剤の搬送を行う現像装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来の現像装置は、特開昭５８−１００
８６７に開示されるように、現像剤担持体を弾性を有す
る部材で構成し、弾性ブレードで規制された薄層のトナ
ー層を該現像剤担持体上に形成し、潜像担持体に圧接し
て潜像担持体上の静電潜像を現像し顕像化する、いわゆ
る圧接現像を行うものであった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述の
従来技術で現像剤担持体上にトナー薄層を形成し、潜像
担持体までトナーを保持搬送して圧接現像を行ったとこ
ろ、現像剤担持体のシャフトが潜像担持体との付勢力に
よりたわむため、現像剤担持体の潜像担持体に対する圧
接圧力及び現像ニップ幅が軸方向について不均一なもの
となり、従って全面ソリッドの画像を形成したところ、
現像剤担持体のシャフトの両端を支持する軸受に近い部
分とシャフトの略中央部分で形成された画像濃度が異な
り良好な印字画像が得られないという問題点を有してい
た。

【０００４】そこで本発明はこのような問題点を解決す
るもので、その目的とするところは画像領域全幅に渡っ
て濃度ムラの少ない印字が可能な現像装置を提供すると
ころにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の現像装置は、現
像剤担持体上に現像剤の薄層を形成し、潜像担持体上に
形成された潜像を現像剤により現像する現像装置におい
て、現像剤担持体がシャフトの外周に弾性層を配設した
層構成を有し、かつシャフトがクラウン形状を有してい
ることを特徴とする。

【０００６】また、本発明の現像装置は、弾性層の硬度
が現像剤担持体の軸方向について変化していることを特
徴とする。

【０００７】

【作用】本発明の上記の構成によれば、圧接現像用の現
像剤担持体のシャフトをクラウン形状とし、シャフトの
外周に配設する弾性層の直径を現像剤担持体の軸方向に
ついて一定とすれば、弾性層の層厚がシャフトの略中央
部分で最も薄く端部程厚くなり、圧接現像を行った際の
弾性層の変形量が現像剤担持体の略中央部で最も少なく
端部程大きくなる。従って、付勢力で現像剤担持体のシ
ャフトにたわみが発生しても、現像剤担持体のシャフト
をクラウン形状としておくことにより、現像剤担持体と
潜像担持体の圧接圧力を現像剤担持体の軸方向について
一定にすることができるので、画像形成領域全幅に渡っ
て濃度ムラの少ない画像の形成が可能になる。

【０００８】また、本発明の上記の構成によれば、現像
剤担持体を弾性体等で構成し、該弾性体の硬度が現像剤
担持体の略中央部で最も硬く端部程柔らかくなるように
形成すれば、圧接現像を行った際に付勢力で現像剤担持
体のシャフトにたわみが発生して、シャフトと潜像担持
体の距離がシャフトの略中央部と端部で差異を生じても
、付勢力による現像剤担持体の弾性変形量が弾性層の硬
度分布に応じて端部程大きくなるため、現像剤担持体と
潜像担持体の圧接圧力を現像剤担持体の軸方向について
一定にすることができ、画像形成領域全幅に渡って濃度
ムラの少ない画像の形成が可能になる。

【０００９】以下、実施例により本発明を詳細に説明す
る。

【００１０】

【実施例】

（実施例１）図１は本発明の実施例に於ける現像剤担持
体の断面概観図であって、弾性ブレードにより規制され
た薄層のトナー層８を現像剤担持体９の外周表面に保持
し、潜像担持体１との対向位置まで搬送し現像するもの
で、現像剤担持体９はシャフトを支持する軸受１７に加
えられた力により潜像担持体１に付勢され圧接現像が行
われている。図１（ａ）に於いて現像剤担持体９はシャ
フト１０の外周に弾性層１１及び磁界発生層１２を同心
円状に配設したローラーであり、シャフトの直径は現像
剤担持体の略中央部分で最も大きく現像剤担持体の端部
に近づくにつれて徐々に小さくした、いわゆるクラウン
形状のシャフトであって、シャフト中央部の直径は１１
〔ｍｍ〕で端部では６〔ｍｍ〕としている。これは、圧
接現像を行う場合に現像剤担持体を潜像担持体に付勢す
れば、付勢力によるシャフト１０のたわみ等によって現
像剤担持体の軸方向に圧接圧力のバラツキを生じるが、
現像剤担持体のシャフト直径を圧接圧力の低いシャフト
中央部で大きくし圧接圧力の高い端部で小さくすれば、
弾性層厚が中央部では薄く端部では厚くなるので、それ
に対応して付勢力に対する現像剤担持体の弾性変形量も
それぞれ中央部で小さく端部で大きくなり、その結果圧
接圧力が現像剤担持体の軸方向についてほぼ一定となり
、画像形成領域全幅に渡って濃度ムラの少ない印字を可
能にしている。

【００１１】図１（ｂ）は、図１（ａ）の現像剤担持体
９を潜像担持体１に圧接し現像しているもので、現像剤
担持体はクラウン形状のシャフトの外周に外径２０〔ｍ
ｍ〕、長さ２２０〔ｍｍ〕、アスカーＡ型（高分子計器
株式会社製）での平均硬度２０度の弾性層を配設してお
り、潜像担持体に２〔ｋｇ〕の力で付勢されている。現
像剤担持体を支持する長さ２４０〔ｍｍ〕のシャフト１
０は潜像担持体との付勢力によりたわんでいるが、シャ
フトの直径を現像剤担持体の略中央部分で最も大きく、
現像剤担持体の端部に近づくにつれて徐々に小さくして
いるため、付勢力でシャフトがたわみ付勢力が現像剤担
持体の端部に集中しても、端部の弾性変形量が中央部に
比較して３０〔μｍ〕程度大きいので、現像剤担持体と
潜像担持体が対向する部分における圧接圧力は５〔ｇ／
ｍｍ２〕、現像ニップ幅は２〔ｍｍ〕で画像形成領域全
幅に渡ってほぼ一定となり、濃度ムラの少ない印字を形
成することができた。

【００１２】図１において、シャフト１０はステンレス
やアルミ等の剛性の高い金属等が使用でき、外形はたわ
みを低減するために直径６〔ｍｍ〕以上が望ましく、シ
ャフトの略中央部と端部の直径差（クラウン量）は弾性
層の弾性変形量に違いをもたせるために２〜１０〔ｍｍ
〕が望ましい。また弾性層１１にはポリウレタン、フッ
ソゴム、ＮＢＲ、天然ゴム、シリコンゴム等がゴム、発
泡体あるいは発泡体の表面にスキン層を形成した形態で
使用でき、カーボン等の導電性粉末を分散して導電性を
付与することができる。また弾性層の層厚は、潜像担持
体を傷つけることなく圧接現像を行うために最も薄い部
分で０．５〔ｍｍ〕以上が望ましく、硬度はアスカーＡ
型硬度計で５〜５０度程度が望ましい。さらに、磁界発
生層１２は、磁気記録材料や磁石材料として公知のもの
を用いることができ、より詳しくはＦｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、
Ｍｎのうち少なくとも一種類の元素を含有する磁性材料
、例えばγ−Ｆｅ２Ｏ３、Ｂａ−Ｆｅ等が使用可能で樹
脂に分散させて磁界発生層を形成すると可撓性を向上す
ることができ、膜厚は１００〔μｍ〕以下望ましくは１
０〔μｍ〕前後に薄膜化し、最小磁化反転ピッチを１０
０〔μｍ〕以下にしてトナー搬送量の変動を微小量に抑
えて濃度変動を低減している。

【００１３】尚、図１において現像剤担持体９の表面に
周方向や軸方向の微小な溝を形成したり、サンドブラス
ト処理などで微小な凹凸を形成するなどの表面処理を施
してトナー搬送性能の向上等を図っても良い。また、図
１に示されるような現像剤担持体の層構成は最も簡略化
したものであり、導電層や絶縁層や保護層を付加して、
それぞれ電極効果や絶縁効果や耐摩効果を出すことがで
きる。さらに、磁界発生層と弾性層の間に無端状スリー
ブ等を配設して、弾性層と磁界発生層の密着性の向上や
磁界発生層の下地平滑性を増して磁界発生層の仕上げ精
度の向上を図ることができる。

【００１４】（実施例２）図２は本発明の他の実施例に
於ける現像剤担持体の断面概観図及び硬度分布の説明図
であって、図１と略同一名称同一機能の部材には同一番
号を付して説明を省略する。図２（ａ）において、現像
剤担持体９はシャフト１０の外周に弾性層１１を配設し
たローラーであり、シャフト１０の直径は現像剤担持体
の略中央部分で最も大きく現像剤担持体の端部に近づく
につれて徐々に小さくした、いわゆるクラウン形状を有
しており、シャフト中央部と端部では１０〔ｍｍ〕の直
径差を設けて形成されている。弾性層１１はシャフト１
０の外周に導電性のシリコンゴムを発泡させて一体成形
したもので、表面にはスキン層２１を有し、セル密度は
シャフト外周及び弾性層の成形型近傍で高く、従って現
像剤担持体の硬度は低セル密度領域の少ない現像剤担持
体略中央部が最も硬く端部程軟らかくなっており、より
詳しくは図２（ｂ）に示すように現像剤担持体の中央部
ではアスカーＡ型硬度計（高分子計器株式会社製）で１
５度であり端部では同１０度になるように成形してある
。図２に示す現像剤担持体９を用いて圧接現像を行えば
、現像剤担持体を潜像担持体に付勢する際に付勢力によ
るシャフトのたわみで現像剤担持体の軸方向に圧接圧力
のバラツキを生じても、付勢力による現像剤担持体の弾
性変形量を弾性層の硬度分布及び弾性層厚により端部程
大きくすれば、付勢力の現像剤担持体の端部への集中を
解放でき、圧接圧力を現像剤担持体の軸方向についてほ
ぼ２〔ｇ／ｍｍ２〕の一定値にして画像形成領域全幅に
渡って濃度ムラの少ない印字画像を形成することができ
た。

【００１５】図２に於いて、現像剤担持体の軸方向に硬
度分布を付与する方法として弾性層１１の半径方向にセ
ル密度の分布を持たせたが、直接軸方向についてセル密
度の分布を持たせたり、スキン層厚に分布を持たせる等
して所望の硬度分布を得ることも可能である。

【００１６】（実施例３）図３は本発明の他の実施例に
於けるシャフトの断面概観図であって、シャフト１０の
外周に弾性層等を配設して現像剤担持体とするものであ
る。図３（ａ）において、シャフト１０は次式で表され
るなだらかな外形を有している。

【００１７】

【数１】Ｄｘ＝Ｄ＋Ｃｘ Ｃｘ＝Ｃ〔１−（Ｘ／Ｎ）２〕 Ｄｘ：Ｘ点のシャフト直径，　　Ｃｘ：Ｘ点のクラウン
値Ｃ　　：指定クラウン値　　　　，　　Ｘ　　：弾性
ローラー中心を基準とした測定位置 Ｎ　　：分割数　　　　　　　　　　　　，　　Ｄ　　
：クラウン部最小径ｄ　　：シャフト最小径 シャフト１０はステンレス鋼などの剛体で形成した場合
に於いても、１〔ｋｇ〕程度の付勢荷重に対して数十〔
μｍ〕のたわみを生じるため、シャフト最小径ｄを６〔
ｍｍ〕以上にすることが望ましい。指定クラウン値Ｃは
シャフトの外周に配設する弾性層厚差に関係し、この弾
性層厚差で付勢力に対する弾性層の弾性変形量を制御し
、圧接圧力を現像剤担持体の軸方向について一定とする
もので、弾性層を構成する材料自身の硬度がアスカーＡ
型硬度計で３０度以下の低硬度の場合には、弾性層厚差
に対する弾性変形量の違いが顕著に表れるので、指定ク
ラウン値Ｃが４〔ｍｍ〕以下の小さな値でもシャフトの
たわみに対する圧接圧力の不均一を補正できる。

【００１８】ここに、外形形状を与える式として２次式
を示したが、これに限定されるものではなく４次式やサ
イン関数等様々な数学式が適用可能である。

【００１９】図３（ｂ）に於いて、シャフト１０は長さ
２４０〔ｍｍ〕のステンレス鋼で構成されており、その
直径はシャフトの中央部約１４０〔ｍｍ〕に渡って１０
〔ｍｍ〕で、両端２０〔ｍｍ〕の部分では６〔ｍｍ〕と
なっており、弾性層の硬度がアスカーＡ型硬度計で１５
度以下の低硬度でシャフトのたわみ量が少ない場合に、
現像剤担持体の端部に発生する付勢力の集中を現像剤担
持体の端部の弾性層厚のみ厚くすることにより解放して
いるものである。

【００２０】尚、本発明で使用できるシャフト１０とし
ては図３（ａ），図３（ｂ）で示されるもののみならず
、図３（ｃ）に示すようにシャフトの直径が中央部で大
きく端部程小さくなるように段階的に変化させたもの等
、現像剤担持体の弾性変形量に変化を与えて圧接圧力を
均一化できる形状のものであればすべて使用可能である
。

【００２１】（実施例４）図４は本発明の他の実施例に
おける現像剤担持体を使用した画像形成装置の断面概略
図であって、潜像担持体１は、導電性の支持部２の上に
有機または無機の光導電性を有する感光層３を塗膜した
ものであって、感光層３をコロナ帯電器や帯電ローラー
等の帯電器４を用いて帯電した後に、レーザーやＬＥＤ
等の光源から出た光を結像光学系６を通して感光層３に
画像に応じて選択的に光照射して電位コントラストを得
て静電潜像を形成する。一方、現像装置７は磁性のトナ
ー８を搬送し現像するものであって、トナー８を搬送す
る現像剤担持体９は、クラウン形状のシャフト１０の外
周に弾性層１１及び磁界発生層１２をそれぞれ同心円状
に配設したもので、磁界発生層１２の外周の漏洩磁束に
より磁性のトナー８を現像剤担持体９上に直接保持し、
非磁性または磁性の金属や樹脂で構成される板状のブレ
ード１３で適量に規制した状態で現像剤担持体９を回転
させて薄層のトナー８を搬送するものである。現像剤担
持体９は、潜像担持体１に所定の圧力で圧接されており
、現像剤担持体９上のトナー８が圧接部に搬送されると
、潜像担持体１の電位コントラスト及び現像バイアス印
加手段１４による現像電界に応じて帯電したトナー８が
潜像担持体１に付着し静電潜像が顕像化される。さらに
、コロナ帯電器や転写ローラー等の転写器１５を用いて
記録紙１６上にトナーによる像を転写し、熱や圧力を用
いてトナーを記録紙上に定着し所望の画像を記録紙上に
得るものである。

【００２２】図４に示されるような画像形成装置を用い
て、６００〔ＤＰＩ〕のライン画像及び文字画像及びソ
リッド画像を１００００枚にわたり連続形成したところ
、６００〔ＤＰＩ〕のライン画像が線太りすることなく
安定して形成され、画像端部の尾引きや地カブリがなく
、ＯＤ値１．４以上の高濃度なソリッド画像を濃度ムラ
なく安定して形成することができ、記録紙上に地カブリ
がないのはもちろん潜像担持体上にも地カブリがなく廃
トナー量を大幅に低減することができた。また、シャフ
ト１０をクラウン形状にしたことにより、付勢力により
シャフトがたわんでも、現像剤担持体と潜像担持体の圧
接圧力を現像剤担持体の軸方向について一定にすること
ができるので、画像領域全幅に渡って濃度ムラの少ない
印字画像を形成することが可能となった。さらに、磁界
発生層１２の発生する磁気力により磁性トナー８を効果
的に保持することが出来るため、現像装置内のトナー残
量が５０〔ｇ〕以下の少ない状態でも安定的なトナー搬
送が行われ、経時的な濃度変動が少ない画像を得ること
ができた。

【００２３】尚、図４において、矢印はそれぞれの部材
の回転方向を示す。また、本発明の現像剤担持体に好適
なトナーとしては、一成分磁性トナーあるいは一成分非
磁性トナーとして公知のすべてのトナーを使用すること
ができるほか、非磁性トナーと微量の磁性粒子を混合し
た１．５成分系トナー等も使用することができる。

【００２４】（比較例１）図５は従来の現像装置に於け
る現像剤担持体の断面概観図であって、シャフト１０の
外周に軸方向について同一直径かつ同一硬度の弾性層１
１が配設されており、弾性ブレードにより規制された薄
層のトナー層８を現像剤担持体９の外周表面に保持し、
潜像担持体１との対向位置まで搬送し現像するもので、
現像剤担持体９はシャフトを支持する軸受１７に加えら
れた力により潜像担持体１に付勢され圧接現像が行われ
ている。シャフト１０は現像剤担持体を支持する軸受１
７に加えられた付勢力のためにたわんでおり、たわみ量
の最も大きくなるシャフトの略中央部分では潜像担持体
との良好な圧接状態が保てずまた現像ニップ幅も減少し
てしまうため画像濃度が薄くなってしまう。そこで、画
像中央部の濃度を十分にするために現像剤担持体に加え
る付勢力を増すと画像の両端で地カブリが発生しやすく
なり十分な画像品質を得ることができなかった。

【００２５】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、圧
接現像用の現像剤担持体のシャフトをクラウン形状にす
ることにより、付勢力でシャフトにたわみが生じても現
像剤担持体と潜像担持体の圧接圧力及びニップ幅が画像
形成領域全幅に渡って一定とできるほか、現像剤担持体
の弾性変形量の制御をシャフトの加工で行えるので、弾
性層の材料自身の硬度を変化させたり特別の研磨手段を
用いることなく硬度分布を付与できるので、圧接圧力を
精度よく制御可能な現像ローラーを安価に提供できる。

【００２６】また本発明によれば、圧接現像用の現像剤
担持体に硬度分布を持たせることにより、付勢力でシャ
フトにたわみが生じても現像剤担持体の弾性変形量の違
いで圧接圧力を画像形成領域全幅に渡って一定とできる
。

【００２７】従って、本発明は現像剤担持体と潜像担持
体の圧接圧力及び現像ニップ幅が現像剤担持体の軸方向
について略均一になり、画像形成領域全幅に渡って濃度
ムラの少ない画像が形成できるというすぐれた効果を有
する。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明の実施例に於ける現像剤担持体の
断面概観図。

【図２】図２は本発明の他の実施例に於ける現像剤担持
体の断面概観図及び硬度分布の説明図。

【図３】図３は本発明の他の実施例におけるシャフトの
断面概観図。

【図４】図４は本発明の他の実施例における現像剤担持
体を使用した画像形成装置の断面概略図。

【図５】図５は従来の現像装置に於ける現像剤担持体の
断面概観図。

【符号の説明】

１　　潜像担持体 ８　　トナー ９　　現像剤担持体 １０　　シャフト １１　　弾性層 １２　　磁界発生層

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　現像剤担持体上に現像剤の薄層を形成
   し、潜像担持体上に形成された潜像を前記現像剤により
   現像する現像装置において、前記現像剤担持体がシャフ
   トの外周に弾性層を配設した層構成を有し、かつ前記シ
   ャフトがクラウン形状を有していることを特徴とする現
   像装置。
2. 【請求項２】　　前記弾性層の硬度が現像剤担持体の軸
   方向について変化していることを特徴とする請求項１記
   載の現像装置。