JPH0511587A - 非磁性一成分現像剤用の現像ローラおよび現像ローラへの現像剤浸透方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は導電性の弾性体多孔質ローラ要素を
シャフト部材上に装着して成る非磁性一成分現像剤用の
現像ローラに関し、使用開始時から良好な記録品位を保
証し得る現像ローラを提供し、かつ弾性体多孔質ローラ
要素の表面部分に非磁性一成分現像剤に浸透させる方法
を提供する。 【構成】 導電性の多孔質弾性体ローラ要素（１６
ｂ₂ ）をシャフト部材（１６ｂ₂ ）上に装着して成る非
磁性一成分現像剤用の現像ローラにおいて、前記多孔質
弾性体ローラ要素（１６ｂ₂ ）の表面部分に所定量の非
磁性一成分現像剤を予め浸透させることが特徴とされ
る。現像ローラの多孔質弾性体ローラ要素の表面に層厚
規制部材を適用させた状態で非磁性一成分現像剤中を少
なくとも１分以上回転させさ、これにより多孔質弾性体
ローラ要素の表面部分にトナーが浸透させられる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は感光体、誘電体等の像担
持体に書き込まれた静電潜像を現像剤すなわちトナーで
もって帯電トナー像として現像する際に該トナーを静電
潜像の現像領域まで搬送させるために用いられる現像ロ
ーラに関し、一層詳しくは導電性の弾性体多孔質ローラ
要素をシャフト部材上に装着して成る非磁性一成分現像
剤用の現像ローラに関する。

【０００２】

【従来の技術】電子写真複写機、電子写真プリンタ等の
静電記録分野では、感光体、誘電体等の像担持体の静電
潜像が書き込まれ、その静電潜像は現像剤で帯電トナー
像として静電的に現像され、次いでその帯電トナー像は
記録紙等の記録媒体に静電的に転写された後に熱、圧力
あるいは光等によって該記録媒体上に定着される。現像
プロセスで用いられる現像剤としては、一般的には、着
色樹脂の粉体微粒子いわゆるトナーと磁性体キャリヤと
からなる二成分現像剤が広く知られている。二成分現像
剤を用いる現像装置は、二成分現像剤を攪拌してトナー
と磁性体キャリヤとを互いに摩擦帯電させる攪拌器と、
その磁性体キャリヤの一部を磁力でもって吸着して磁気
ブラシを形成する磁気ローラすなわち現像ローラとを具
備し、この現像ローラの一部は露出されて像担持体と対
面させられる。現像ローラの周囲に形成された磁気ブラ
シにはトナーが静電的に付着し、該現像ローラの回転に
よりトナーは磁気ブラシに伴われて像担持体との対面領
域すなわち現像領域に搬送され、そこで静電潜像の現像
が行われる。要するに、二成分現像剤中の磁性キャリヤ
には、トナーを帯電摩擦される機能と、トナーを現像領
域まで搬送させる機能との２つの機能が与えられてい
る。

【０００３】このような二成分現像剤を用いる現像装置
では、現像トナー像の品位すなわち記録品位を左右する
トナーの搬送性が比較的良好であるという利点がある反
面、その良好なトナー搬送性を維持するためには、トナ
ーと磁性体キャリヤとの成分比を所定の範囲内に維持し
なければならないとか、また磁性体キャリヤを定期的に
交換しなければならとかの面倒な保守が伴うことが問題
となる。すなわち、トナーは現像によって消費されるの
で、トナーは適宜補給されなけらばならないし、また磁
性体キャリヤが劣化した場合にはそれを交換しなければ
ならい。

【０００４】そこで、二成分現像剤の場合のような面倒
な保守を必要としない現像装置として、着色樹脂の粉体
微粒子いわゆるトナーのみからなる一成分現像剤を用い
る現像装置が注目されている。しかしながら、一成分現
像剤、特に非磁性タイプの一成分現像剤の場合には、ト
ナーを如何にして帯電させかつ如何にして現像領域まで
搬送させるかが重要な課題となる。というのは、現像ト
ナー像の品位すなわち記録品位がトナーの帯電ならびに
搬送の如何によって大きく左右されるからである。

【０００５】非磁性一成分現像剤を用いる従来の現像装
置では、トナーを現像領域まで搬送するための現像剤搬
送体として、導電性の多孔質弾性体材料から形成された
多孔質弾性体ローラ要素を金属製のシャフト上に装着し
てなる現像ローラが知られており、この現像ローラはト
ナー保持容器内に配置させられると共にその一部が露出
されて像担持体に所定の押圧力でもって弾性的に対接さ
せられる。現像ローラが回転させられると、その多孔質
弾性体ローラ要素の回転周囲面にはトナーが摩擦力でも
って付着してトナー層が形成され、これによりトナーは
現像領域まで搬送されることになるが、静電潜像の現像
を一様な現像濃度で行うためにはトナー層の層厚を均一
に規制するが必要である。このため弾性体現像ローラに
はブレードや板ばね部材等の層厚規制部材が適用され、
これによりトナー層から余剰トナーが除去されて該トナ
ー層の均一化が図られる。一方、トナーの帯電について
は、現像ローラの多孔質弾性体ローラ要素や層厚規制部
材に対する摩擦帯電も利用されるが、このような摩擦帯
電は温度湿度等の環境変動に影響され易いので、層厚規
制部材を導電性材料から形成してそこに所定の極性の電
圧を印加し、これによりトナー層の層厚規制時に該トナ
ー層に積極的に電荷注入を行うことも行われる。

【０００６】静電潜像の現像時、現像ローラには電圧が
印加され、これにより帯電トナーは静電潜像領域だけに
静電的に付着されて、静電潜像の可視化すなわち現像が
行われることになる。すなわち、静電潜像は像担持体の
表面電位の電位差として形成されおり、このため静電潜
像領域の電位とその背景領域の電位との中間の電位を現
像ローラに印加すると、帯電トナーの極性に応じていず
れかの領域に付着してポジ現像あるいはネガ現像が行わ
れる。この場合、現像品位を適正に維持するためには、
現像ローラの多孔質弾性体ローラ要素の表面電位を適正
値に安定して維持することが必要であり、そのような適
正値が得られるように現像ローラには電圧が印加され
る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上述したよ
うな非磁性一成分現像剤用の現像ローラでは、その多孔
質弾性体ローラ要素の電気抵抗および静電容量が未使用
時と使用後では変化し、このため現像ローラへの電圧が
一定であっても、多孔質弾性体ローラ要素の表面電位が
変化するということが問題となる。すなわち、未使用時
では、多孔質弾性体ローラ要素は所定の電気抵抗および
所定の静電容量を持つが、使用後では、その表面部分に
トナーが浸透し、このため多孔質弾性体ローラ要素の総
体的な電気抵抗値および静電容量が変わることになる。
したがって、従来では、現像ローラの使用後の状態での
多孔質弾性体ローラ要素の電気抵抗および静電容量を斟
酌して、現像ローラに対する電圧設定を行うことにして
いる。というのは、多孔質弾性体ローラ要素へのトナー
の浸透は直ぐに飽和状態となるからである。しかしなが
ら、このような現像ローラを持つ静電記録装置、例えば
プリンタや複写器等がユーザに渡った際にその使用開始
時に良好な記録が期待できないという問題がある。特
に、像担持体（感光ドラム）と現像装置とをユニット化
して、その全体を定期的に交換するように構成されたプ
リンタにあっては、かかる問題は一層深刻なものとな
る。というのは、そのようなユニットの交換の度毎にそ
の使用開始時に最良の記録品位が得られないからであ
る。したがって、本発明の目的は導電性の多孔質弾性体
ローラ要素をシャフト部材上に装着して成る非磁性一成
分現像剤用の現像ローラであって、その使用開始時から
良好な記録品位を保証し得る現像ローラを提供すること
である。また、本発明の目的は導電性の多孔質弾性体ロ
ーラ要素をシャフト部材上に装着させた非磁性一成分現
像剤用の現像ローラに非一成分現像剤を予め浸透させる
方法を提供する。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、導電性
の多孔質弾性体ローラ要素をシャフト部材上に装着させ
た非磁性一成分現像剤用の現像ローラにおいて、多孔質
弾性体ローラ要素の表面部分に所定量の非磁性一成分現
像剤を予め浸透させ成ることが特徴とされる。また、本
発明によれば、導電性の多孔質弾性体ローラ要素をシャ
フト部材（１６ｂ₂ ）上に装着させた非磁性一成分現像
剤用の現像ローラに非一成分現像剤を予め浸透させる方
法であって、現像ローラの多孔質弾性体ローラ要素の表
面に層厚規制部材を適用させた状態で非磁性一成分現像
剤中を少なくとも１分以上回転させることが特徴とされ
る。

【０００９】

【作用】本発明によれば、現像ローラの多孔質弾性体ロ
ーラ要素の表面部分に非磁性一成分現像剤が予め浸透さ
せられ、これにより現像ローラは使用後の状態と同様な
状態となる。

【００１０】

【実施例】次に、添付図面の図１および図２を参照し
て、本発明による一実施例について説明する。先ず、図
１を参照すると、静電記録装置の一例として、レーザプ
リンタの基本構成が概略的に示され、そこには本発明に
よる現像ローラが組み込まれる。図１のレーザプリンタ
では、像担持体として感光体ドラム１０が用いられ、こ
の感光体ドラム１０は例えば直径40mmのアルミニウム製
の円筒基体の表面に光導電材料層すなわち感光材料層を
形成したものである。そのような感光材料としては、例
えば有機感光材料、セレン系感光材料、アモルファスシ
リコン感光材料等が知られているが、本実施例では、感
光体ドラム１０は有機感光材料を用いたＯＰＣ感光体ド
ラムとされる。記録作動中、感光体ドラム１０は矢印ａ
で示す方向に回転させられ、その回転速度は感光体ドラ
ム１０の周速が70mm/sとなるようされる。

【００１１】感光体ドラム１０の感光材料層には適当な
帯電器例えばコロナ帯電器１２によって負の電荷が与え
られ、その帯電領域の表面電位は例えば−600Vとされ
る。なお、本実施例では、感光材料として有機感光材料
が用いられるので、感光体ドラム１０には負の電荷が与
えられたが、セレン系感光材料の場合には正の電荷が与
えられる。なお、アモルファスシリコン感光材料の場合
には負または正の電荷が与えられる。感光体ドラム１０
の帯電領域にはレーザビーム走査ユニット１４によって
静電潜像が書き込まれ、この静電潜像の書込みはレーザ
ビーム走査ユニット１４から射出されたレーザビームＬ
Ｂを感光体ドラム１０の母線方向に沿って繰り返し走査
すると共に該レーザビームＬＢを例えばワードプロセッ
サあるいはマイクロコンピュータからの二値画像データ
に基づいて点滅せることによって行われる。すなわち、
レーザビームＬＢが照射された箇所の電荷が抜け（感光
体ドラム１０のアルミニウム製の円筒基体は接地されて
いる）、これにより二値静電潜像は帯電領域中での電位
差によって形成されることになる。なお、レーザビーム
ＬＢの照射によって電荷が抜けた箇所は電荷井戸と呼ば
れ、その電位は約−600Vから約−100Vまで高められる
（絶対値としては低下）。

【００１２】レーザビーム走査ユニット１４によって書
き込まれた静電潜像は現像装置１６によって帯電トナー
像として現像される。現像装置１６はトナーのみからな
る非一成分現像剤を収容する現像剤容器１６ａと、この
現像剤容器１６ａ内に配置されかつ図中に示す矢印の方
向に回転させられる現像ローラ１６ｂとを具備する。現
像ローラ１６ｂは適当な金属材料例えばステンレスから
形成されたシャフト部材１６ｂ₁ と、このシャフト部材
１６ｂ₁ 上に装着された導電性の多孔質弾性体ローラ要
素１６ｂ₂ とからなり、この多孔質弾性体ローラ要素１
６ｂ₂ の材料としては、例えばポリウレタン・スポン
ジ、、ウレタンゴム・スポンジ、シリコンゴム・スポン
ジ等に導電性付与剤としてカーボンブラック等を混入し
ものであってよい。本実施例では、多孔質ウレタン・ス
ポンジ（トーヨーポリマー製の商品名ルビセル）が用い
られ、この多孔質ウレタン・スポンジの平均気孔径は10
μm、気孔セル数は200 セル/inch 、体積抵抗は10⁴ な
いし10⁷ Ωcm、またアスカーＣ硬度は23度である。ここ
で注目すべき点は、現像ローラ１６ｂが現像装置１６に
組み込まれる前に多孔質弾性体ローラ要素１６ｂ₂ の表
面部分に非磁性一成分現像剤が予め浸透させられ、該表
面部分が使用後の状態にされるということである。な
お、非磁性一成分現像剤としては、体積抵抗４×10¹⁴Ω
cm、平均粒径12μm 、シリカ外添加0.5%のポリエステル
系負極性トナーが用いられ、これは現像容器１６ａ内に
収容されるものと同じである。図示するように、現像ロ
ーラ１６ｂの一部は現像剤容器１６ａから露出されて、
感光体ドラム１０に所定の押圧力でもって弾性的に対接
させられる。現像ローラ１６ｂのシャフト１６ｂ₁ は感
光体ドラム１０と同じ駆動源（図示されない）に適当な
伝達歯車列（図示されない）を介して駆動連結させられ
て、その周速度が感光体ドラム１０の周速70mm/sの約2.
5 倍の175mm/s となるように回転させられる。現像ロー
ラ１６ｂが回転されると、その回転面にはトナーが付着
してトナー層が順次形成される。静電潜像の現像時に
は、現像ローラ１６ｂには−300Vの現像バイアス電圧が
印加され、このため帯電トナーは静電潜像領域には静電
的に付着されるが、その背景領域への付着が阻止され
る。本実施例では、非磁性一成分現像剤としては、体積
抵抗４×10¹⁴Ωcm、平均粒径12μm、シリカ外添加0.5%
のポリエステル系負極性トナーが用いられる。

【００１３】また、現像器１６は現像ローラ１６ｂに形
成されたトナー層の層厚を所定厚さに規制するための層
厚規制部材１６ｃを具備し、この層厚規制部材１６ｃは
適当な金属材料の板ばねとして形成され得るが、本実施
例では、ステンレス(SUS304-CSP-3/4H) から形成された
厚さ0.1mm の板ばね部材とされる。層厚規制部材すなわ
ち板ばね部材１６ｃはその一端側で剛性支持部材１６ｄ
によって支持され、かつその他端側で現像ローラ１６ｂ
に弾性的に例えば35gf/cm の線圧で圧接させられる。板
ばね部材１６ｃのかかる他端側の先端縁は面取りされて
丸みが付けられ（所謂Ｒ面取り）、その丸み付け先端部
でもって現像ローラ１６ｂから余剰のトナーを掻き落と
すように位置決めされる。本実施例では、板ばね部材１
６ｃには−400Vの電荷注入電圧が印加され、このため板
ばね部材１６ｃによるトナー層の層厚規制時にはトナー
に対する負の電荷注入が積極的に行われ、このとき板ば
ね部材１６ｃとトナーとの間の摩擦帯電も併用される。

【００１４】現像器１６には更にトナー回収兼供給ロー
ラ１６ｅが設けられ、このトナー回収兼供給ローラ１６
ｅは好ましくは導電性スポンジ、例えば気孔セル数約40
セル/inch 、体積抵抗10⁴ Ωcmの導電性スポンジ（ブリ
ジストン製エバーライトTS-E）から形成され、かつ現像
ローラ１６ｂに圧接させられると共に現像ローラ１６ｂ
と同じ方向に回転させられる。トナー回収兼供給ローラ
１６ｅは現像ローラ１６ｂに対する圧接領域の一方の側
すなわち図１の左側で現像に用いられなかったトナーを
現像ローラ１６ｂから掻き落とすと共にその反対側すな
わち図１の右側で該現像ローラ１６ｂにトナーを積極的
に供給して付着させるように機能する。トナー回収兼供
給ローラ１６ｅには−400Vの電圧が印加され、これによ
り該トナー回収兼供給ローラ１６ｅのスポンジ材料中へ
のトナー粒子の侵入が阻止されると共にトナーが静電的
にも現像ローラ１６ｂに供給されことになる。

【００１５】現像プロセスで得られた帯電トナー像は次
いで適当な転写器例えばコロナ転写器１８によって記録
媒体例えば記録紙Ｐ上に静電的に転写される。すなわ
ち、コロナ転写器１８には約７kVの電圧が印加され、こ
れにより記録紙Ｐには帯電トナー像とは逆極性の電荷す
なわち正の電荷が与えられて、帯電トナー像は感光体ド
ラム１０から記録紙Ｐ上に静電的に転写される。なお、
記録紙Ｐは給紙カセット（図示されない）から繰り出さ
れた後に一対のレジスト・ローラ２０、２０の箇所で一
旦停止され、次いで一対のレジスト・ローラ２０、２０
が所定のタイミングでもって駆動されると、該記録紙Ｐ
は感光体ドラム１０とコロナ転写器１８との接触領域中
に導入され、これにより記録紙Ｐ上には帯電トナー像が
その所定位置で転写され得ることになる。このような転
写プロセスを経た直後の記録紙ＰにはＡＣ除電器２２に
より記録録紙Ｐの正の電荷の一部が中和され、かくして
記録紙Ｐと感光体ドラム１０との間の静電的吸着力が弱
められ、該記録紙Ｐは感光体ドラム１０によって静電的
に吸着されることなくそこから分離され得る。続いて、
記録紙Ｐは熱定着器２４に送られ、そこで転写トナー像
が記録紙Ｐ上に熱定着される。すなわち、熱定着器２４
はヒート・ローラ２４ａおよびバックアップ・ローラ２
４ｂからなり、その間に記録紙Ｐが通過させられると、
転写トナー像は熱溶融して該記録紙Ｐ上に強固に固着さ
れる。なお、図１において、参照符号２６は感光体ドラ
ム２６から残留トナーを除去するためのトナー掻取りブ
レードを示し、このトナー掻取りブレード２８で除去さ
れたトナーはトナー溜め容器２８内に収容され、また参
照符号３０は感光体ドラム１０から残留電荷を除去する
除電ランプを示す。

【００１６】以上で説明したレーザプリンタでは、その
最初の作動開始時において、直ちに良好な記録品位が得
られる。というのは、現像装置１６に現像ローラ１６ｂ
を組み込む際、その多孔質弾性体ローラ要素１６ｂ₂ の
表面部分には非磁性一成分現像剤すなわちトナーが予め
浸透させられ、使用後と同じ状態にされているからであ
る。図２のグラフには、上述のレーザプリンタの最初の
作動開始時に得られた1000枚の印刷枚数（記録回数）と
印字濃度との関係が示されている。同グラフから明らか
なように、レーザプリンタの最初の第一回目の記録から
目標印字濃度0D1.3 以上が得られることが分かる。

【００１７】これに対して、図３のグラフには、本発明
によるようなトナー浸透処理を施さない現像ローラを用
いて上述のレーザプリンタを作動させた際に得られた10
00枚の印刷枚数（記録回数）と印字濃度との関係が示さ
れている。同グラフから明らかなように、最初の記録開
始時には目標印字濃度0D1.3 を下回る記録が行われ、そ
の印刷枚数は約10枚程であった。

【００１８】トナー浸透処理を施さない現像ローラを、
レーザプリンタから取り出された現像装置に設置して、
その作動（空回し作動）を行わせた際の該現像ローラの
表面電位を測定した。その結果を図４のグラフに示す。
同グラフから明らかなように、現像装置の始動時では、
現像ローラの表面電位は約−375Vであるが（現像ローラ
に印加される現像バイアス電圧は−300Vであるが、その
表面電位は板ばね部材１６ｃおよびトナー回収兼供給ロ
ーラ１６ｅのそれぞれに印加された電圧−400Vの影響を
受ける）、その電位は急速に低下（絶対値で）して１分
強後には約−356Vとなるなり、３分経過後には−350V付
近で安定する。これは、現像ローラの多孔質弾性体ロー
ラ要素へのトナー浸透による影響である。図５のグラフ
は図４の横軸の時間をレーザプリンタの印刷枚数に置き
換えたものであり、同グラフから明らかなように、電位
の急速低下時間約１分は上述の目標印字濃度0D1.3 を下
回る印刷枚数約10枚に対応する。

【００１９】本発明による現像ローラを得るためには、
図４のグラフの結果からも明らかなように、非磁性一成
分現像剤を収容した容器内で新品の現像ローラを約１分
以上回転駆動させつつ該現像ローラの表面に層厚規制部
材を適用し、これにより該現像ローラの多孔質弾性体ロ
ーラ要素の表面部分に非磁性一成分現像剤を浸透させれ
ばよいことが分かるが、その他の方法例えば、非磁性一
成分現像剤を収容した容器内で多数の現像ローラを一括
して回転させるだけでもよい。

【００２０】

【発明の効果】以上の構成から明らかなように、本発明
による現像ローラを用いれば、静電記録装置の最初の作
動開始時から良好な記録品位が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による現像ローラを用いたレーザプリン
タの概略図である。

【図２】図１のレーザプリンタの最初の作動開始の印刷
枚数と記録（印字）濃度との関係を示すグラフである。

【図３】本発明によるトナー浸透処理を施さない現像ロ
ーラを図１のレーザプリンタに設置した場合の最初の作
動開始の印刷枚数と記録（印字）濃度との関係を示すグ
ラフである。

【図４】トナー浸透処理を施さない現像ローラを、レー
ザプリンタから取り出された現像装置に設置して、その
作動（空回し作動）を行わせた際の現像ローラの表面電
位と作動時間との関係を示すグラフである。

【図５】図４のグラフの横軸の時間をレーザプリンタの
時間当たりの印刷枚数で置き換えたグラフである。 １０…感光体ドラム １２…帯電器 １４…レーザビーム走査ユニット １６…現像器 １６ａ…現像剤容器 １６ｂ…現像ローラ １６ｃ…層厚規制部材 １８…転写器

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 導電性の多孔質弾性体ローラ要素（１６
   ｂ₂ ）をシャフト部材（１６ｂ₂ ）上に装着させた非磁
   性一成分現像剤用の現像ローラにおいて、前記多孔質弾
   性体ローラ要素（１６ｂ₂ ）の表面部分に所定量の非磁
   性一成分現像剤を予め浸透させて成ることを特徴とする
   現像ローラ。
2. 【請求項２】 導電性の多孔質弾性体ローラ要素（１６
   ｂ₂ ）をシャフト部材（１６ｂ₂ ）上に装着させた非磁
   性一成分現像剤用の現像ローラに非一成分現像剤を予め
   浸透させる方法であって、前記現像ローラの多孔質弾性
   体ローラ要素の表面に層厚規制部材を適用させた状態で
   非磁性一成分現像剤中を少なくとも１分以上回転させる
   ことを特徴とする方法。