JPH071637Y2 - 一成分現像装置における現像剤担持体 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は、一成分現像装置に用いられる現像ローラに関
するものであり、電子写真の現像装置に適用されるもの
である。

（従来の技術） 従来、第６図に示すように、複写装置の一成分現像装置
に用いられている弾性現像ローラ11は、金属性芯金12上
に弾性層13、誘電体層14を設け、この上にウレタン系樹
脂、弗素系樹脂、シリコン系樹脂等の樹脂15を被覆し、
この表面を30μｍ、15μｍのテープ研摩を施したもので
ある。この弾性現像ローラ11により図示していない感光
体に一成分現像剤（以下トナーという）16を薄層形成し
て送るため、シリコン系樹脂などからなるドクター17を
該弾性現像ローラ11に圧接し、トナー16の量を規制して
いる。また、第７図には、前記ドクターの代りに回動す
る金属製ローラ18を用い、該金属製ローラ18の回動速
度、金属製ローラ18の弾性現像ローラ11に対する圧接力
等によりトナー量を規制している。

30μm,15μｍのテープ研摩により加工されて、表面粗さ
Rzを３μｍ以下になるように形成した初期の弾性現像ロ
ーラの表面は小さいがさがさ、大きいがさがさが入りま
じっており、前記弾性現像ローラの表面は10万枚プリン
トに使用された後において、大きいがさがさがなくな
り、小さいがさがさが残っている。

（考案が解決しようとする課題） トナーの薄層を形成した弾性現像ローラにより感光体の
静電潜像にトナーを供給し、この感光体のトナーを転写
材に転写し、次いで転写材上のトナーを転写材に定着し
ているが、従来、定着装置において定着オフセットと呼
ばれるトラブル（定着部に送られる転写材上の所定量以
上にトナーが付着していると、そのトナーの一部が定着
ローラ側に残り、次の転写材の表面に汚れを生じる現
象）が生じている。

本考案者は、このような不都合な現象が生じる原因の一
つとして、従来の弾性現像ローラの表面の状態とトナー
の粒径とのかかわりに起因することに着目した。

すなわち、従来の弾性現像ローラの表面の粗さが、Rz粗
さ３μｍ以下に管理して加工されたものにおいても、確
実には滑らかな表面と大小のがさがさの凹凸の表面から
なり、これに対して、トナーの粒径は通常略10〜15μｍ
程度であり、そのトナー表面にもきわめて小さい凹凸の
形状をしている。

このような弾性現像ローラ表面に対して、トナーは該ロ
ーラ表面の凹凸部に機械的に挾持され、又該ローラ表面
との摩擦帯電にによって強く引きつけられ、ドクターの
規制を受け、感光体の面に搬送される。

したがって、現像ローラ表面の粗さをRz3μｍとした場
合において、滑らかな表面と、がさがさの表面とが存在
するため、現像ローラ表面によるトナー搬送の状態は異
なり、これにより現像に供されるトナーの帯電量が異な
ってくる。すなわち、現像ローラ表面ががさがさの場
合、機械的に搬送されるトナーの量が多くなり、トナー
層全体におけるトナーの単位質量当りの電荷量いわゆる
帯電量q/mが低下し、滑らかな場合、摩擦帯電により搬
送されるトナーの量が多くなり、トナー層全体における
トナー単位質量当りの電荷量いわゆる帯電量q/mが高く
なる。

このようなことからも、従来の弾性現像ローラの表面に
付着された薄いトナー層はトナーの単位質量当りの電荷
量が低く、これが定着オフセットの現象を生じるものと
なる。

また、弾性現像ローラ表面に弗素系又はシリコン系等の
摩耗性の樹脂を被覆した場合、がさがさをした表面の凹
凸が長期使用によりトナーとの接触で削り取られ、この
結果、実質的に機械的に搬送されるトナー量の割合が減
少し、摩擦帯電により搬送されるトナー量の割合が増加
するよう変化し、時間と共に現像ローラ単位面積当りの
トナー付着量M/Aが低下し、トナー単位質量当りの電荷
量q/mが上昇する。

これは、初期状態において、現像条件を最適に設定した
としても、従来の弾性現像ローラでは、使用時間の経過
と共に画質が変動する原因となっている。

本考案は、一成分トナーを搬送する弾性現像ローラが経
時的な粗さを変化されることがなく、且つ弾性現像ロー
ラに付着するトナーはトナー単位質量当りの電荷量を高
いレベルで安定させ、定着オフセットを回避することが
できる弾性現像ローラを提供することを目的とするもの
である。

（課題を解決するための手段） 本考案は、前記目的を達成するために、静電潜像を形成
した感光体に一成分現像剤を供給する現像剤担持体にお
いて、現像剤担持体の表面には弾性を有する材料で摩耗
性を有する樹脂を被覆し、その樹脂の表面形状をトナー
粒径に相当する波長域において表面粗さの振幅を10nm程
度とし、トナー表面の凹凸に相当する波長域において表
面粗さの振幅を１Å程度とすることを特徴とするもので
ある。

（作用） 本考案の弾性現像ローラにより、長時間使用した期間の
前後において、弾性現像ローラ上のトナーの帯電量は常
に一定を保ち、しかもそのトナーの帯電量は高いレベル
で安定しているため、定着オフセットを生じることな
く、高品質の画像を得ることができる。

（実施例） 以下、本考案の実施例について説明する。

第１図は、本考案の弾性現像ローラを示している。

弾性現像ローラ１は、金属性芯金２の周囲にNBR−ヒド
リン系ゴムからなる中抵抗の弾性体層３、弗素系樹脂の
誘電体層４を設け、この上に導電性カーボンを弗素樹脂
中に島状に分散させた表面層５を設けたものである。

本考案では、トナーが弾性現像ローラ１の表面層５に機
械的に結合をすることなく、摩擦帯電により搬送される
ように、弾性現像ローラ１の表面層５がトナーの粒径に
相当する約10μｍの波長域に対する表面粗さの振幅を小
さくするものであり、このため、本考案の弾性現像ロー
ラ１の表面層５の加工は、９μm,0.5μｍのテープ研磨
により前記条件を満すことができる。

トナーと弾性現像ローラ１の表面層５との機械的な結合
は、トナー粒径（10μｍを中心に前後の大小のものがあ
る）、トナーの表面の凹凸のピッチ（１μｍ弱）と弾性
現像ローラ１の表面層の凹凸のピッチから決まり、特に
弾性現像ローラ１の表面層５の凹凸ピッチがトナー粒径
に相当する大きさにあり、且つトナー表面の凹凸ピッチ
と噛み合う大きさの場合に機械的な結合をするトナーの
量が増える。

本考案は、トナーが弾性現像ローラの表面層５に機械的
結合をすることがないような弾性現像ローラの表面形状
を有し、実施例では、トナー粒径10μｍの波長域で表面
粗さの振幅10nmであり、これよりも大きい長波長域50μ
ｍ以上では表面粗さ振幅0.3μｍであり、10μｍの波長
域よりも小さいトナー粒径の1/10であるトナー表面の凹
凸ピッチに相当する約１μｍの波長域では表面粗さ振幅
１Åからなる弾性現像ローラの表面である。

本考案の弾性現像ローラの表面形状は従来のように大小
のがさがさがなく、滑らかな状態となっている。

本考案の条件により加工された弾性現像ローラと従来の
弾性現像ローラとについて、各表面の粗さを解析する手
法としてスペクトル解析を用いる。表面粗さスペクトル
の測定条件は表１による。

表１において、50Hzが10μｍピッチ,60Hzが8.3μｍピッ
チに相当し、表面粗さ計のアナログ出力をFFT型のスペ
クトラムアナライザーへ入力し、表面粗さ計の走査速
度，出力電圧と振幅との関係により、弾性現像ローラ表
面における波長毎の粗さ振幅を知る手段を用いている。

第３図は、表１による測定条件に基づく表面粗さスペク
トルにより、本考案の弾性現像ローラの表面と、従来の
弾性現像ローラの表面（従来のものについては、初期状
態と30万枚プリント使用後の状態について示してい
る。）を測定した結果を示している。

この第３図から、本考案の弾性現像ローラでは、現像ロ
ーラ上で対応するピッチＰの値において10μｍを中心に
その近傍で、表面粗さの振幅が10nm〜1nmと小さくな
り、従来の弾性現像ローラの初期の場合（0.5μｍ〜0.1
μ）に比して著しく小さくなり、従来の弾性現像ローラ
が30万枚プリント使用された後の表面粗さが滑らかにな
った状態と比較しても、表面粗さの振幅は小さくなって
いる。

この本考案の弾性現像ローラと、従来の初期状態の弾性
現像ローラとの夫々の表面に付着したトナーの性質につ
いてなされた実験結果を表２に示している。

すなわち、この表２において、トナー単位質量当りの電
荷量すなわち帯電量（q/m）で比較すると、本考案の場
合、機械的に搬送されるトナーの割合が減少し、摩擦帯
電等の電気的吸引力により搬送される割合が増加し、ト
ナー層全体の帯電力（q/m）が約80％増加し、この結
果、単位面積当りのトナー付着質量すなわち付着トナー
量（M/A）を減少させ、最小限必要なトナーを感光体に
供給することができる。

第４図には、従来の弾性現像ローラの表面には、使用時
間と共に摩耗する成分に相当するトナー粒径の５倍から
1/10倍程度の波長領域の粗さが、使用時間と共にすり減
ることにより、トナー帯電量（q/m）が順次増加してい
るが、本考案の弾性現像ローラの表面はトナー粒径の５
倍の波長領域では振幅0.3μｍ、トナー粒径の波長領域
では振幅10nm、トナーの表面の凹凸ピッチの波長領域で
は振幅１Åとしたことにより、実験結果においても、長
期間にわたる使用前と使用後において、搬送される帯電
量（q/m）は常にほぼ一定であり、使用時期において画
像に与える影響はない。

また、第５図には、横座標にスペクトル分解された表面
粗さ計の出力電圧Ｖ（dBV）と、縦座標に弾性現像ロー
ラに対するトナー帯電量（μC/g）との関係、及び前記
トナー帯電量（μC/g）と横座標に定着するオフセット
ランクとの関係を示している。本考案の構成を備えた弾
性現像ローラについて実験した結果を示し、スペクトル
分解された表面粗さ計の出力電圧Ｖ（dBV）の−60〜−8
0dBVの範囲は対応する表面粗さの振幅として10nmから1n
mに相当し、トナーの帯電量は−10.0〜−14.8μC/gの範
囲の高い電位量を示し、定着オフセットは定着オフセッ
トランクの値３以上では発生することがないため、表面
粗さの振幅が10nmから1nmと小さい本考案の弾性現像ロ
ーラの表面の構成では、高いトナーの帯電量を示し、且
つ定着オフセットを生じることがない。第５図の一点鎖
線は定着ローラへのトナーオフセットを発生させる限界
を示している。

第２図には本考案の弾性現像ローラの他の実施例を示し
ている。

この弾性現像ローラ1Aは、金属性芯金２の周囲にカーボ
ン等の導電体粒子を分散させた低抵抗（抵抗率10⁶Ωcm
以下）とする導電性シリコンゴムからなる弾性体層3Aを
設け、シリコン系樹脂からなる誘導体層4Aと、シリコン
系樹脂に導電性カーボンを分散させた表面層5Aからなる
ものである。

本考案に用いられる表面層の材質としては、フイルミン
グ防止の点から、弗素系，シリコン系の樹脂が望まし
い。また、誘導体層としては、弗素系，シリコン系の樹
脂以外の樹脂も使用でき、弾性体層としては、EPOM,ウ
レタン等にカーボン等の導電性粒子を分散したものを使
用できる。

（考案の効果） 本考案の構成により、弾性現像ローラにより搬送される
トナーの帯電量が高まり、しかも使用時間の経過に対し
ても従来のようにトナーの帯電量は変化することなく、
一定に維持される効果を有し、しかも定着ローラ部にお
いてトナーオフセットを生じることがなく、良質の画像
を長期間にわたり得ることができる利点を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の弾性現像ローラの概略断面図、 第２図は本考案の弾性現像ローラの他の実施例を示す概
略断面図、 第３図は表面粗さスペクトルを用いて測定された本考案
と従来の各弾性現像ローラの表面についての出力周波数
ｆと出力電圧Ｖとの関連等を示すグラフ、 第４図は本考案と従来の各弾性現像ローラの使用状態と
トナーの帯電量との関係を示すグラフ、 第５図は本考案の弾性現像ローラを表面粗さスペクト
ル、トナーの帯電量、定着オフセットランクとの関連を
示すグラフ、 第６図，第７図は夫々従来の弾性現像ローラの概略断面
図である。 １…弾性現像ローラ（現像剤担持体）、５…表面層。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−28977（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−297689（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−154177（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−156778（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−94360（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−279283（ＪＰ，Ａ) 特公 平３−33259（ＪＰ，Ｂ２)

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】静電潜像を形成した感光体に一成分現像剤
   を供給する現像剤担持体において、現像剤担持体の表面
   には弾性を有する材料で摩耗性を有する樹脂を被覆し、
   その樹脂の表面形状をトナー粒径に相当する波長域にお
   いて表面粗さの振幅を10nm程度とし、トナー表面の凹凸
   に相当する波長域において表面粗さの振幅を１Å程度と
   することを特徴とする一成分現像装置における現像剤担
   持体。