JPH0486853A - 画像形成装置 - 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） 本発明は、電子写真装置や静電記録装置等の画像形成装
置に関する。

（従来の技術） 一成分現像剤を用いる現像方法の一つとして、加圧現像
法（Ｉｍｐｒｅｓｓｉｏｎ　ＤｅｖｅｒｏｐＩＩｅｎｔ
）が知られている。この加圧現像法は、摩擦により帯電
したトナーを現像ローラの表面に付着して現像領域まで
搬送することを特徴の一つとしている。そのため磁性材
料が不要となり、装置の簡素化及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。

この加圧現像法では、現像ローラ上に付着したトナーは
、現像ローラに圧接されたブレードと呼ばれるトナー薄
層形成用部材により搬送量が規制されて薄層化され、こ
の後、感光体ドラムと近接または接触して潜像の可視化
が行われるため、現像ローラとしては弾性及び導電性を
有するものが望まれる。したがって、現像ローラとして
は、弾性体の上に導電層を設けたものが主流となってい
る。

ところが、このような画像形成装置では、感光体ドラム
やブレードとの圧接により変形した現像ローラの表面部
分が、完全に回復しないまま現像領域に達してしまうお
それかあり、この結果、画像ムラや地かぶりが生じるこ
とがあった。特にこうした事態は、装置を長時間放置し
た後の最初のプリント動作において発生する場合が多く
、また装置本体内の温度上昇により現像ローラの硬度が
低下した場合に多々発生する。

（発明が解決しようとする課題） このように、加圧現像法を用いた従来からの画像形成装
置では、現像ローラ表面の変形を残したまま現像処理が
行われてしまう結果、濃度ムラや地力ブリ等が発生し、
画像の品位が大幅に劣化するという問題があった。

本発明はこのような課題を解決すべくなされたもので、
現像ローラ表面の変形による現像処理への影響を有効に
押えることができ、これにより濃度ムラ、地力ブリ等の
不良画像の無い高品位の画像を得ることのできる画像形
成装置の提供を目的としている。

［発明の構成コ （課題を解決するための手段） 本発明の画像形成装置は上記の目的を達成するために、
静電潜像を保持する静電潜像保持体と、この静電潜像保
持体に近接または接触して配置された現像ローラと、こ
の現像ローラの表面に現像剤薄層を形成すべく圧接され
た現像剤薄層形成手段と、現像ローラを回転駆動する駆
動手段と、所定のタイミングで計時を開始する計時手段
と、この計時手段による計時時間により、設定時間を経
過したことが判断された際、駆動手段を所定時間駆動さ
せる制御手段とを具備している。

（作　用） 本発明の画像形成装置では、計時手段は所定のタイミン
グで計時を開始し、この計時手段による計時時間により
、設定時間を経過したことが判断された際、制御手段は
駆動手段を所定時間駆動させるので、現像ローラ表面の
変形による現像処理への影響を有効に押えることができ
、これにより濃度ムラ、地力ブリ等の不良画像の無い高
品位の画像を得ることができる。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面を参照しながら詳細に説明
する。

第１図は本発明に係る一実施例の画像形成装置における
接触型−成分非磁性現像装置（以下、単に現像装置と呼
ぶ。）の構成を示す断面図である。

同図に示すように、この現像装置１０は、静電潜像保持
体である感光体ドラム１１表面に形成された静電潜像の
上に現像剤である非磁性トナー（以下、単にトナーと呼
ぶ。）Ａを転移させて静電潜像を可視化するための現像
ローラ１２と、トナーＡを収容したトナー収容器１３と
、このトナー収容器１３内のトナーＡを撹拌するミキサ
ー１４と、トナー収容器１３内のトナーＡを現像ローラ
１２に供給するトナー供給ローラ１５と、現像ローラ１
２表面にトナー薄層を形成するための現像剤薄層形成手
段であるブレード１６とからその主要部が構成されてい
る。

次にこの現像装置１０における現像プロセスについて説
明する。

トナー容器１３内に収容されたトナーＡは、ミキサー１
４により撹拌されつつトナー供給ローラ１５に送られ、
さらにこのトナー供給ローラ１５により現像ローラ１２
に供給される。ここで、トナーＡは、回転する現像ロー
ラ１２との表面摩擦により負に帯電し現像ローラ１２の
表面に静電的に吸着して搬送される。この後、現像ロー
ラ１２表面に付着したトナーＡは、ブレード１６により
その搬送量が規制されて薄層化されると同時に、現像ロ
ーラ１２及びブレード１６との摩擦により再び摩擦帯電
し、て緻密なトナー層となって搬送される。この後、現
像ローラ１２の表面に付着したトナーＡは、感光体ドラ
ム１１との接触により十分に帯電された上で感光体ドラ
ム１１表面の静電潜像の上に転移する。これにより静電
潜像が可視化される。転移しなかった現像ローラ１２表
面のトナーＡは、リカバリーブレード（マイラーフィル
ム）１７を擦り抜はトナー容器１４内に戻る。

ところで、この実施例では、負帯電の有機感光体ドラム
１１を使用した反転現像方式を採用しているため、トナ
ーＡとして負帯電性のトナーが用いられ、ブレード１６
としてはトナーＡを負帯電させやすい材質のものを使用
している。また感光体ドラム１１の表面電位は一５５０
ｖであり、これに対して現像ローラ１２の金属シャフト
１２ａへは、現像バイアス電位として一２００ｖが保護
抵抗を介して印加されている。また現像ローラ１２は、
感光体ドラム１１の表面と常に１〜５ｍｍ程度の接触幅
（現像ニップ）を有しながら、感光体ドラム１１の回転
速度に対し約１〜４程度度の速度で図中矢印ａ方向に回
転している。

なお、上述の現像プロセスにおいて何らかの原因で現像
ローラ１２からトナーＡが落ちると本体装置内または転
写紙を汚してしまうため、本実施例では、トナーＡを溶
着させるような可塑剤等からなるトナー溶着部材１８を
現像装置１０の下部に取付けている。またこれにより、
現像装置１０を上下反対に置いた場合でもトナーＡの散
乱を防ぐことができる。

上記のブレード１６は、第１のブレードホルダ１６ａ１
スペーサ１６ｂ及び第２のブレードホルダ１６ｃにより
装置本体に支持されている。また１９は第１のブレード
ボルダ１６ａに取付けられブレード１６の裏面との間に
モルトブレン等からなる発泡材２０を挟持するためのバ
ッフル板である。このようにバッフル板１９とブレード
１６の裏面との間に発泡材２０を挟持することで、トナ
ー容器１３からのトナーＡの漏れやブレード１６の振動
を防止している。

またこのブレード１６は、その先端部分（チップ１６２
）で現像ローラ１２の表面を適宜な力で押圧するよう、
回転軸２１を支点として複数の圧縮スプリング２２によ
り常時付勢されている。これら圧縮スプリング２２のバ
ネ定数はブレード１６（薄板バネ材１６１）のバネ定数
よりも低いため、前記先端部分（チップ１６２）が摩耗
してもほとんどその加圧力には変化はない。

次に上述した現像ローラ１２について詳細に説明する。

第２図は現像ローラ１２を示す斜視断面図である。

この現像ローラ１２に要求される特性としては、“導電
性及び弾性を有する”ということである。

これを満足する最も簡単な構成としては、例えば金属シ
ャフトの外周を導電性ゴムローラで覆ったもの等が挙げ
られるが、この実施例の現像方式では、トナーを現像ロ
ーラ１２の表面に圧接させつつ搬送することから表面の
平滑性が要求される。

そこで、この実施例の現像ローラ１２は、金属シャフト
である支持体１２ａの外周に、例えば導電性シリコンゴ
ムやウレタンゴム等からなる弾性体層１２ｂを設け、さ
らにこの弾性体層１２ｂの表面に導電性ポリウレタン系
の導電層１２ｃを設けた二層構造としている。

弾性体層１２ｂとしては、導電性のものとそうでないも
のが考えられるが、導電層１２ｃに剥離や傷が生じる場
合を考慮して導電性のものの方が望ましい。

また弾性体層１２ｂのゴム硬度は、現像ローラ１２と感
光体ドラム１１との間に適当なニップ幅を得るための荷
重や現像ローラ１２のトルクに直接影響を与える要素と
なる。さらに梱包時や長時間の放置によるＪＩＳ規格に
６３０１に示される永久歪については、これが１０％を
越えると画像に現像ローラ回転周期のムラが生じること
が分っているので、弾性体層１２ｂの圧縮歪は１０％以
下、望ましくは５％以下としなければならない。

ゴム硬度と永久歪との関係は一般にゴム硬度が高い程永
久歪は小さくなるという傾向があるので、材料と相互の
バランスが重要となる。

またここで特に問題となるのは、感光体ドラム１１やブ
レー′ド１６との圧接により生じた現像ローラ１２表面
の歪みの回復速度である。歪みを残したままの状態で現
像を行うと、濃度ムラ、地力ブリ等が発生しやすくなり
画質が大幅に劣化する。

その対策として、梱包時等、現像装置１０を本体装置に
装着する前の状態においては、感光体ドラム１１及びブ
レード１６を現像ローラ１２から離した位置に保つ方法
が考えられる。

ところが、画像形成装置に現像装置１０を装着してトナ
ーをトナー容器１３内に収容した後は、感光体ドラム１
１については非動作時に現像ローラ１２から離れた位置
に退避させておけばよいが、ブレード１６はトナー容器
１３内のトナーをせき止める役割をも有しているので定
位置から動かすことはできない。

このため、ブレード１６の圧接による現像ローラ１２表
面の変形については、本体装置がレディー状態からファ
ーストプリントを開始する際の、現像ローラ１２が回転
を開始してから実際に現像を開始するまでの時間内、例
えば１０ｓｅｃ以内に残留歪みが１０μｍ以下にまで回
復していることが要求される。

第３図は導電層１２ｃの膜厚Ｔ（μｍ）が異なる３種類
の現像ローラを対象にそれぞれの残留歪みと回復時間と
の関係を示すグラフである。

同図から、残留歪み（μｍ）は、弾性体層１２ｂが同じ
であれば導電層１２Ｃの膜厚Ｔ（μｍ）に依存し、導電
層１２ｃの膜厚Ｔが１００μｍ以下であれば、上記の“
１０ｓｅｃ以下で残留歪みが１０μｍ以下”という条件
を満足することが分る。

また、導電層１２ｃは、直接トナーや感光体ドラム１１
と接触される面であるため、可塑剤、可硫剤、プロセス
オイル等のしみ出しによりトナーや感光体ドラム１１表
面を汚染しないものに限り、その表面の平滑性について
は、最大表面粗さが３μｍ以下であることが望ましい。

それ以上になると表面の凸凹の模様が画像に現れやすく
なる。

この最大表面粗さが３μｍ以下という導電層１２Ｃの平
滑度を実現する方法としては、弾性体層１２ｂの上に十
分な膜厚の導電層１２ｃ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方法が考えられる
が、この方法だとコストが高くなる。そこで、後加工を
要することなく仕上げる方法が望まれるが、そのために
は弾性体層１２ｂの表面粗さ、導電層１２ｃの膜厚、及
び導電層１２ｃを形成するための塗料の粘度を最適に選
択しなければならない。すなわち、塗料の粘度が低いも
のほど、かつ弾性体層１２ｂの表面粗さが大きいほど、
導電層１２ｃの膜厚を大きくしなければならない。

また、導電層１２ｃを形成するための塗料については、
弾性体層１２ｂ表面に塗料を塗布する方法に応じて、同
じ塗料でも希釈量を変化させて粘度を変えなければなら
ない。

第４図乃至第６図にその代表的な導電層塗料の塗布方法
を示す。

第４図はスプレーによる塗布方法、第５図はディッピン
グによる塗布方法、第６図はナイフェツジによる塗布方
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、
前記導電層１２表面の平滑度（最大表面粗さ３μｍ）を
実現するために必要な塗料の膜厚Ｔ（μｍ）は、弾性体
層１２ｂの最大表面粗さをＲｚ（μｍ）とすれば、スプ
レー法においてはＴ≧５ＸＲＺ、ディッピング法及びナ
イフェツジ法においてはＴ≧３ＸＲｚを満足すれば可能
となる。

したがって、導電層１２ｃの膜厚Ｔ（μｍ）は、本体装
置がレディー状態からファーストプリントを開始する際
の、現像ローラ１２の回転開始から現像開始までの時間
をｔ　ｓ　（ｓｅｅ）とすれば、０≦ｔｓ≦１０のとき ３ＸＲｚ≦Ｔ≦１００ を満足すれば、高品位な画像を維持することができ、か
つ低コストの現像ローラ１２を実現できる。

さらに、導電層１２ｃの材料自体の伸びもここでは無視
できない点である。すなわち、これが５０％以下では、
導電層１２ｃは弾性体層１２ｂの弾性変形に追従できず
、特に弾性変形の大きい両端部で亀裂が生じやすくなる
。また弾性体層１２ｂの材料自体の伸びと導電層１２ｃ
の材料自体の伸びとの差も２００以下、つまりそれぞれ
の伸びをＬｅＳＬｌとすれば１Ｌｅ−Ｌｌｌ≦２００を
満足しなければ、同様に導電層１２ｃに亀裂が生じてし
まい、また現像ローラ１２の１回転内の濃度ムラが生じ
やすくなってしまう。

また、導電層１２ｃはトナーを負帯電させることから正
に摩擦帯電しやすい材料が要求され、トナー搬送性にも
優れていなければならない。現像ローラ１２の特性とし
て、金属シャフトからなる支持体１２ａと導電層１２ｃ
の表面との間の抵抗については、現像バイアス電源と金
属シャフト１２ａとの間に任意の抵抗値の抵抗を介在さ
せて現像実験を行うことで、現像ローラ表面の電位と抵
抗値及び画像との相関を得た。その結果を第７図に示す
。なお、このときの現像バイアス電源の電圧は一２００
ｖである。

同図から明らかなように、抵抗値１×１０７Ω以上の抵
抗値において、白ベタ画像と黒ベタ画像とでは、現像時
の現像ローラ表面電位が違った値を示し、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
付く傾向を示す。

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って濃度
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付
くため画像部との電位差が大きくなり細線が太くなって
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。

すなわち、黒ベタ現像時には負に帯電したトナーが現像
ローラ１２から感光体ドラム１１へ移転するため、現像
ローラ１２から現像バイアス電源に向かう電流が流れる
。白ベタ現像時には、感光体ドラム１１の表面電荷が現
像ローラ１２によって除電され、現像バイアス電源から
現像ローラ１２へ向かう電流が流れる。このような電流
によって抵抗両端に電位差が生じ、上記のような現像ロ
ーラ表面電位の変動が生じるのである。

この傾向は、特に抵抗値がｌＸ１０６Ω以上で顕著であ
った。このことから、支持体１２ａと導電層１２ｃとの
間の現実の抵抗値はｌＸ１０６Ω以下、好ましくは１×
１０７Ω以下のときに良好な画像を得られることが確認
されたみ 但し、支持体１２ａと弾性体層１２ｂとの間には、実際
は接着層やブライマー処理層等が存在するので、これよ
りも低くする必要がある。

この実施例では弾性体層１２ｂおよび導電層１２ｃの抵
抗値をそれぞれｌＸ１０６Ω・ｃｍ以下とすることで良
好な結果を得た。

以上のことから、本実施例の現像ローラ１２においては
、弾性体層１２ｂにゴム硬度（ＪＩＳ−Ａ）３５’以下
、伸び２５０〜５００％程度、抵抗値１×１０６Ω・ｃ
ｍ以下の導電性シリコンゴムまたは導電性ウレタンゴム
を使用し、導電層１２Ｃは導電性ポリウレタン塗料、た
とえば日本ミラクトロン■社製の商品名“スバレックス
゛抵抗値１０４〜１０５Ω”ｃｍ、伸び１００〜４００
％程度のものを使用した。この結果、現像ローラ１２全
体としてのゴム硬度は３０〜５０°前後となった。また
、表面粗さ５〜１０μｍの弾性体層１２ｂに対して、ス
プレー塗布により膜厚５０〜１００μｍ程度の導電層１
２ｃを形成することにより、最大表面粗さ３μｍの現像
ローラ１２を実現できた。これにより、歪みの回復速度
も良好で、高品位な画像が得られる現像ローラ１２を実
現できた。

また、この実施例の画像形成装置では、装置本体内の温
度上昇による現像ローラ１２表面の変形の回復速度の低
下に基づく画像の劣化を防止するため、現像装置ｔＩＯ
に対して次のような制御を行っている。

以下、この制御を第８図及び第９図を用いて説明する。

尚、第８図はこの制御を実現する上で必要な構成を説明
するためのブロック図、第９図はその制御の流れを示す
フローチャートである。

第８図において、８１は現像装置、８２は現像装置８１
内の現像ローラを回転駆動させる駆動手段としての現像
モータである。また８３は画像形成装置への電源投入後
の所定のタイミングで時間測定を開始する計時手段であ
るタイマ、８４はタイマ８３の測定時間に基づいて現像
モータ８２の制御を行う制御部である。

まず画像形成装置に電源が投入されると（ステップ９１
）、画像形成装置はレディー状態に入るまでの各種の初
期設定ルーチンを実行する（ステップ９２）。

この後、画像形成装置がレディー状態になると（ステッ
プ９３）、タイマ８３は計時を開始する（ステップ９４
）。タイマ８３の計時結果はその都度制御部８４に入力
される。

一方、制御部８４には２種類の時間が予め設定されてお
り、タイマ８３の計時開始後、第１の設定時間（ｔｌ）
内にプリント開始信号が入力されて画像形成処理が開始
されなければ（ステップ９５．９６）、制御部８４は現
像モータ８２をオンにして（ステップ９７）、その後、
第２の設定時間ｔ２が経過するまで現像モータ８２を駆
動し続ける。

第２の設定時間ｔ２が経過すると（ステップ９８）、次
に制御部８４は現像モータ８２をオフにして（ステップ
９９）、タイマ８３をリセットしくステップ１００）、
再び上述したステップ９３のレディー状態待ちに入って
以上の動作を繰り返す。

またタイマ８３の計時開始後、第１の設定時間（ｔｌ）
内にプリント開始信号が入力されて画像形成処理が開始
されると（ステップ９５）、制御部８４はタイマ８３を
リセットした後（ステップ１０１）、プリント動作を開
始する（ステップ１０２）。

かくしてこの実施例の画像形成装置によれば、感光体ド
ラム１１及びブレード１６と現像ローラ１２との初期の
当接位置を、現像処理が開始される前にずらすことによ
り、特にファーストプリント時に受ける現像ローラ１２
表面の残留歪みによる影響をなくすことができる。この
結果、濃度ムラや地力ブリ等のない、高品位の画像が得
られ、ひいては長寿命および高速分野に対応できる画像
形成装置が実現される。

尚、前記の第１の設定時間ｔ１は、 ５≦ｔ１≦６０（ｍｉｎ）の範囲内が有効である。

また前記第２の設定時間ｔ２は、好ましくは現像ローラ
１２を１回転以上回せる時間に設定する方がよい。

さらに、タイマ８３による計時は画像形成装置への電源
投入と同時に開始してもよく、また現像ローラ１２の回
転停止と同時に開始するようにしてもよい。

また、現像ローラ１２を回転駆動するモータとしては、
現像ローラ専用のモータである必要はなく、例えば感光
体ドラム１１と共用のモータであってもよい。ざらにモ
ータ以外の駆動手段でもよいことは言うまでもない。

また、この実施例では、現像ローラ１２の弾性体層１２
ｂおよび導電層１２ｃの材料として、導電性シリコンゴ
ムやウレタンゴム、導電性ポリウレタン塗料を例に挙げ
たが、本発明はこれに限定されるものではなく、この現
像装置１０にて要求される特性を満足するものであれば
何でもよい。

さらに、ブレード１６は現像ローラ１２の回転に対して
アゲンストの位置で支持されているが、現像ローラ１２
の回転に対してウィズの位置で支持するようにしてもよ
い。

またさらに本実施例では、接触非磁性−成分現像器を用
いているが、これに限定されず、例えばＡＣまたはＤＣ
バイアスの非接触現像器等を用いてもよい。

［発明の効果コ 以上説明したように本発明の現像装置によれば、現像ロ
ーラ表面の変形による現像処理への影響を有効に押える
ことができ、これにより濃度ムラ、地力ブリ等の不良画
像の無い高品位の画像を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る一実施例の画像形成装置における
現像装置の全体構成を示す断面図、第２図は第１図の現
像装置における現像ローラの構成を説明するための斜視
断面図、第３図は導電層の膜厚と歪みの回復速度との関
係を示す図、第４図乃至第６図はそれぞれ現像ローラの
導電層を形成する方法を説明するための図、第７図は現
像ロ−ラの表面電位と抵抗値及び画像との相関を示す図
、第８図は本実施例の画像形成装置におけるファーム制
御の一部を説明するためのブロック図、第９図は第８図
に示したファーム制御の流れを示すフローチャートであ
る。 １０．８１・・・現像装置、１１・・・感光体ドラム、
１２・・・現像ローラ、１６・・・ブレード、８２・・
・現像モータ、８３・・・タイマ、８４・・・制御部。 出願人　　　　　株式会社　東芝

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）静電潜像を保持する静電潜像保持体と、この静電
   潜像保持体に近接または圧接して配置された現像ローラ
   と、 この現像ローラの表面に現像剤薄層を形成する現像剤薄
   層形成手段と、 前記現像ローラを回転駆動する駆動手段と、所定のタイ
   ミングで計時を開始する計時手段と、この計時手段によ
   る計時時間により、設定時間を経過したことが判断され
   た際、前記駆動手段を所定時間駆動させる制御手段とを
   具備することを特徴とする画像形成装置。
2. （２）請求項１記載の画像形成装置において、計時手段
   は、電源投入時、画像形成動作の待機状態に入った時、
   または現像ローラの回転が停止した時の少なくともいず
   れか一つのタイミングで計時を開始することを特徴とす
   る画像形成装置。