JPH0980917A

JPH0980917A - 現像装置

Info

Publication number: JPH0980917A
Application number: JP26073595A
Authority: JP
Inventors: Hiroharu Suzuki; 弘治鈴木; Takayuki Yoshii; 孝之吉井; Atsushi Ota; 温太田; Yoichiro Sugino; 洋一郎杉野; Satohiko Baba; 聡彦馬場; Hiroshi Saito; 洋斉藤; Akira Sawada; 彰沢田
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1995-09-13
Filing date: 1995-09-13
Publication date: 1997-03-28

Abstract

(57)【要約】【課題】現像ローラを、軸に弾性層を巻き付け、該弾
性層の周面に硬い磁性表面層を設けて形成し、表面の硬
い潜像担持体と現像ローラとがトナーを介して接触して
もトナーの固着や粉砕を防止できる現像装置を提供す
る。【解決手段】現像ローラ３は、軸としての金属性の芯
金３１と、該芯金３１に巻きつけられた弾性層３２と、
該弾性層３２の周面を覆うように設けられた磁性表面層
３３とから構成し、該磁性表面層を微少ピッチで着磁し
て表面に磁性トナーを保持できるように構成する。この
構成によって、現像ローラと、硬い感光体ドラム表面と
が当接すると、現像ローラ表面が感光体ドラム表面にな
らい変位し、該接触部が線接触となると共に一定の圧力
を保持できるため、その間に挾まれたトナーを砕くこと
なく良好な画像を得ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複写機、ファクシ
ミリ、プリンター等の画像形成装置に用いる一成分トナ
ーを用いる現像装置に関し、詳しくは、弾性層及び磁性
表面層を有するトナー搬送部材を用いた現像装置に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】従来からこの種の現像装置としては、一
成分磁性トナーを用いた接触現像装置が数多く提案され
ている。導電性磁性トナーを用い、磁性ローラ上に厚い
トナー層を作り、感光体からの電荷による静電誘導でト
ナーに電荷を与え、階調性の良い画像を得る現像方法を
提案している（例えば、特開昭４９−４５３２号公報参
照）。また、磁性の絶縁性トナーを用い、現像スリーブ
上に、約１ｍｍの厚みにトナー層を作り、ドクターブレ
ードに電圧を印加して、トナーに電荷を付与し現像する
方法も提案されている。この方法においては、絶縁性ト
ナーを用いているために静電転写ができる（例えば、特
公昭５５−３４４２１号公報参照）。また、トナー搬送
部材が、導電性支持体と、該支持体上に、誘電層を設
け、表面に電気的にフロートにあり且つ互いに絶縁状態
にある複数の微小電極を設けることにより、ドラム状感
光体と接触させて接触現像し、２成分現像特性の画像を
得ることができると提案している。（例えば、特開昭５
７−１１４１６３号公報参照）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記特開昭
４９−４５３２号公報で提案されている現像装置におい
ては、感光体上の画像としては、階調性に良好な画像が
得られているが、トナーの抵抗が低いために普通紙に静
電転写ができず、普通紙対応の画像形成装置にならない
という不具合があった。また、上記特公昭５５−３４４
２１号公報において提案されている現像装置において
は、トナー層が約１ｍｍと厚いため、トナー粒子１個１
個の帯電が困難で現像時のトナー付着制御ができず、階
調性の良好な画像が得にくいという不具合があった。ま
た、上記特開昭５７−１１４１６３号公報において提案
されている現像装置においては、その内容からトナー層
は、１〜２層程度の薄層であるためトナーの帯電は十分
な値が得られるが、感光体と現像ローラとの固い物同士
が接触するため、トナーが固着したり、粉砕したりして
しまうことが課題であった。

【０００４】ここで、この課題については、図１に示す
ように、絶縁層並びに電極層を弾性体とする方法や、ベ
ルト感光体を用いる方法により解決する方法が示されて
いる。また、上記特開昭５７−１１４１６３号公報に
記載されている技術を搭載した複写機として提案されて
いる静電複写機マイリコピーＭ１０では、フロート電極
の効果を得るため、及び、感光体と現像スリーブの間に
挾まれたトナーに過大な圧力を加えないようにするため
に、図２に示すように、ベルト感光体を用いて実用化し
ている技術が記載されている。また、特開平０３−２５
９２７６号公報において、弾性層の上に磁界発生層を有
する現像ローラを用いた現像装置も提案されている。こ
の磁界発生層は層厚が１００μｍ以下と非常に薄い薄膜
で形成されていたため、現像ローラは、この表層も含め
て弾性を有しており、この弾性ローラを用いて接触（近
接）、圧接、非接触等で現像を行うことが記載されてい
る。

【０００５】以上のように、ベルト感光体や薄膜の磁界
発生層を有する弾性ローラを用いた場合、現像ローラと
感光体との接触部において現像ニップを有する現像方法
となる。このニップを有する面接触現像方法において
は、地汚れがなく、かつ、十分な画像濃度を得るため
に、感光体の線速度より現像ローラの線速度を２〜４倍
程度に設定し、線速差によって生じた力即ちスキャベジ
ング力によって感光体表面を掃き、感光体の地肌部への
予期しないトナー付着を防止することが必要になる。し
かしながら、このような線速差をもって現像ローラを回
転させると、ベタ画像において゛トナー後端より゛とい
う現象が発生してしまうという不具合があった。ここ
で、面接触現像と線接触現像の違いについて説明する。
面接触現像はある幅”Ｗ”で現像をしている。現像ロー
ラ上のトナーの付着量は常に一定であり、２成分現像剤
のようにキャリアの回転などで現像の途中でトナーが現
像ローラ上に補給されることはない。従って、接触幅”
Ｗ”より広い部分の現像量は、感光体ドラムと現像ロー
ラ３の線速比と、トナー付着量との積で表される。しか
し、ある幅のベタ画像の後端部においては、現像幅より
潜像幅が小さくなるので、線速が速い現像ローラ上のト
ナーは、接触幅”Ｗ”の潜像がない部分のトナーが集中
して潜像部に付着することになり、ベタ画像の後端部の
付着量が大きくなり、画像濃度が高くなる現象がある。
これが゛トナー後端より゛の原因となっていたのであ
る。この現象はハーフトーン画像や、透過光で見るカラ
ー画像では、許容されることのできないもので、従来か
らの接触現像での大きな問題であった。

【０００６】また、特開昭６１−２９０４５７号公報及
び、特開昭６２−１９２７７１号公報においては、現像
ローラが感光体に対して適正な接触圧をもって接触する
ために、現像ローラを感光体側に加圧する加圧機構を設
けたものも提案されている。しかし、この場合、加圧機
構を構成するためにコストがかかってしまうという不具
合があった。

【０００７】本発明は以上の問題点に鑑みなされたもの
であり、その目的は、簡単な構成で、良好な画像を得る
ことができる現像装置を提供することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１の現像装置は、静電潜像の形成された潜像
担持体表面に当接するトナー搬送部材によって搬送され
るトナーにより静電潜像を可視像化する現像装置におい
て、前記トナー搬送部材を、剛性の材質からなる軸と、
着磁した剛体の磁性表面層と、該軸と該磁性表面層との
間に位置し弾性部材からなる弾性層とからなり、該磁性
表面層が該弾性層を介して該軸に対し相対移動可能に構
成したことを特徴とするものである。

【０００９】請求項１の現像装置においては、表面が剛
体の磁性表面層と潜像担持体とを当接させた時、磁性表
面層がトナー搬送部材の軸に対して相対移動して、両者
の接触部において線接触状態を維持し、トナー後端より
の発生を防止する。また、トナー搬送部材の軸と磁性表
面層との間の弾性層が、磁性表面層と潜像担持体との接
触圧の大小によって収縮又は膨張して該接触圧をほぼ一
定にし、表面の硬いトナー搬送部材と表面の硬い潜像担
持体との間に担持されているトナーの固着や粉砕を回避
する。また、トナー担持体の剛体の磁性表面層に、１〜
２層の薄層でトナーを付着させるので、該トナーの帯電
を十分に行うことができる。

【００１０】また、特に、請求項２の現像装置は、請求
項１の現像装置において、上記磁性表面層をフェライト
含有の樹脂及びゴム層で形成し、且つ該磁性表面層の厚
みを１〜５ｍｍ、硬度を８０度（ＪＩＳ、Ａ硬度）以
上、電気抵抗を１×１０⁷〜１×１０¹³Ωｃｍとしたこ
とを特徴とするものである。

【００１１】請求項２の現像装置においては、磁性表面
層の厚みは、１ｍｍ以上では着磁層が割れにくく、５ｍ
ｍ以下では高い磁力を保持でき、トナーをクーロン力と
磁力とによって良好に搬送できる。また、磁性表面層の
硬度でトナー担持体と潜像担持体とのニップ幅が制御で
き、該硬度が８０度以上でトナー担持体と潜像担持体と
の線接触が可能となり、上記トナー後端よりの発生を防
止できる。また、電気抵抗で現像γ（単位印加電界あた
りの現像量）が制御でき、導電性になるとγ特性が立っ
て１（イチ）０（ゼロ）現像となり、一方、抵抗が高す
ぎると現像電界ができにくく、ベタ画像が現像しにくい
状態になる。電気抵抗が１×１０⁷〜１×１０¹³Ωｃｍ
においては、これらの不具合が発生しない。

【００１２】また、特に、請求項３の現像装置は、請求
項１の現像装置において、上記磁性表面層を、剛体円筒
部材周面に着磁した磁性部材層を設けることにより構成
したことを特徴とするものである。

【００１３】また、特に、請求項４の現像装置は、請求
項３の現像装置において、上記剛体円筒部材を磁性導電
性剛体円筒で形成し、磁性部材層をフェライト含有の樹
脂及びゴム層で形成し、且つ、該磁性部材層の厚みを
０．５〜３ｍｍ、硬度を８０度（ＪＩＳ、Ａ硬度）以
上、電気抵抗を１×１０⁷〜１×１０¹³Ωｃｍとしたこ
とを特徴とするものである。

【００１４】請求項４の現像装置においては、磁性表面
層は、トナーを静電気（クーロン力）、磁力で搬送す
る。ここで、磁性表面層の厚みは、０．５ｍｍ以上３ｍ
ｍ以下、特に０．５ｍｍ以上２ｍｍ以下の範囲で高い磁
力が得られる。また、該硬度が８０度以上でトナー担持
体と潜像担持体との線接触が可能となり、上記トナー後
端よりの発生を防止できる。また、電気抵抗で現像γが
制御でき、導電性になるとγ特性が立って１（イチ）０
（ゼロ）現像となり、一方、抵抗が高すぎると現像電界
ができにくく、ベタ画像が現像しにくい状態になる。電
気抵抗が１×１０⁷〜１×１０¹³Ωｃｍにおいては、こ
れらの不具合が発生しない。

【００１５】また、特に、請求項５の現像装置は、請求
項１の現像装置において、上記潜像担持体の軸心と上記
トナー搬送部材の軸心との相対位置を該潜像担持体と該
トナー搬送部材とが当接する位置に固定させたことを特
徴とするものである。

【００１６】請求項５の現像装置においては、トナー搬
送部材を潜像担持体側に押圧する押圧機構を設けること
なく、トナー搬送部材と潜像担持体との軸心の相対位置
を固定するという簡単な構成で両者を当接させることが
できる。

【００１７】また、特に、請求項６の現像装置は、請求
項１の現像装置において、上記弾性層の硬度を１５〜４
０度（アスカーＣ硬度）、電気抵抗を１×１０⁷Ωｃｍ
以下とし、現像バイアスをトナー搬送部材の軸から印加
するよう構成したことを特徴とするものである。

【００１８】請求項６の現像装置においては、上記弾性
層は、トナーに異常な力を与えずに、トナー搬送部材と
潜像担持体とを線接触で接触させるために非常に重要な
役目を持っている。この弾性層の硬度が１５度以下では
柔らかすぎてトナー搬送部材表面に歪みが起きやすく、
また、４０度より大きい値になると、トナー搬送部材と
潜像担持体とが長手方向の全域に渡って均一に線接触し
ていない場合のトナー搬送部材における磁性表面層の偏
心の補正ができずにトナーに異常な力を与えてしまう。
弾性体の硬度が１５〜４０度（アスカーＣ硬度）では、
これらの不具合が生じない。また、弾性体の硬度が１５
度以上であれば、トナー搬送部材表面との間に所定のギ
ャップをもって配置されて該トナー搬送部材表面に担持
されているトナーの層厚を所望の層厚に規制すると共に
トナーを摩擦帯電させるためのブレードとトナー搬送部
材との位置関係の変動も小さい。更に、弾性層に電気を
通すための抵抗値をもたせ、現像バイアスをトナー搬送
部材の軸から印加できるようにする。

【００１９】また、特に、請求項７の現像装置は、請求
項１の現像装置において、上記潜像担持体とトナー搬送
部材とを６０ｇｆ・ｃｍ以下の押圧力で当接させたこと
を特徴とするものである。

【００２０】請求項７の現像装置においては、上記押圧
機構による押圧力が６０ｇｆ・ｃｍ以上であれば、潜像
担持体とトナー搬送部材との間に挾持されるトナーにか
かる力が大きすぎ、トナーが粉砕されたり、潜像担持体
又はトナー搬送部材表面に固着したりすることがある
が、押圧力が６０ｇｆ・ｃｍ以下ではこのような不具合
を防止できる。

【００２１】また、特に、請求項８の現像装置は、請求
項１の現像装置において、上記トナー搬送部材の線速度
を潜像担持体の線速度の１．５〜４倍に設定し、且つ該
トナー担持体の磁性表面層に着磁する磁極のピッチ幅を
０．５〜１．５ｍｍの範囲に設定したことを特徴とする
ものである。

【００２２】請求項８の現像装置においては、磁力を用
いる最も大きい効果は、アジテータから供給されるトナ
ーを磁力でトナー搬送部材上に吸引することにある。そ
して、トナー搬送部材上に吸引されたトナーが該トナー
搬送部材上に担持されて搬送されて、層厚規制ブレード
で摺擦されたトナーは、クーロン力と磁力の合力でトナ
ー搬送部材上に付着している。ここで、トナー搬送部材
上のトナーの付着状態は、磁極の上に多く付着するた
め、部分的な付着状態となっていることがわかる。即
ち、トナーの搬送に磁力を用いることは、トナーの搬送
力はよいが、搬送体上におけるトナーの付着状態にムラ
が生じることになる。そのため、トナー担持体の線速を
潜像担持体の線速より速くして、潜像担持体上に均一に
トナーを供給する必要がある。潜像担持体の線速に対し
て、トナー搬送部材の線速を１．５〜４倍にするのが適
当である。また、磁極ピッチに関しては、ピッチが小さ
いと磁力が小さくなり、ピッチが大き過ぎるとトナー間
の距離が大きくなるためトナー搬送部材の線速度を上げ
なければならなくなる。それらを考慮した適当な磁極ピ
ッチは０．５〜１．５ｍｍである。

【００２３】また、特に、請求項９の現像装置は、請求
項１の現像装置において、上記トナー搬送部材が上記潜
像担持体表面にある押圧力をもって当接し、該トナー搬
送部材が該潜像担持体を押圧する方向を、該トナー搬送
部材中心から上記潜像担持体中心に向かう方向に対し
て、４５゜±２２．５゜の方向としたことを特徴とする
ものである。

【００２４】請求項９の現像装置においては、図３
（ａ）に示すように、該トナー搬送部材３中心から上記
潜像担持体１中心に向かう方向に対して押圧力Ｆで、あ
る角度ずれた方向にトナー搬送部材３が潜像担持体１を
押圧するとき、トナー搬送部材３の中間層としての弾性
体が磁性表面層を上記押圧力Ｆで押圧する。この磁性表
面層を押圧する押圧力Ｆは、潜像担持体１とトナー搬送
部材３との接線方向に向かう力ｆ₁と潜像担持体中心方
向に向かう法線方向の力ｆ₂との２方向の分力で表すこ
とができる。これらのうちｆ₁の力によってトナー担持
体表面層は変位する。

【００２５】ここで、トナー搬送部材が潜像担持体を押
圧する方向が該トナー搬送部材中心から上記潜像担持体
中心に向かう方向に対して、４５゜±２２．５゜を下回
ったとき、接線方向の力ｆ₁が小さくなるため、トナー
担持体表面層は、該ｆ₁方向への移動が不十分になる。
このため、潜像担持体軸心に対するトナー担持体軸心の
ズレの補正をするのには、トナー担持体表面の移動が不
十分となり、上記軸心のズレを吸収することができな
い。一方、上記押圧方向が、４５゜±２２．５゜を上回
った場合には、法線方向の力ｆ₂が小さくなり、潜像担
持体とトナー搬送部材との間に、十分な接触圧が得られ
ない。従って、トナー搬送部材中心から潜像担持体中心
に向かう方向に対して４５゜±２２．５゜の角度でトナ
ー搬送部材を押圧し、図４に示すように潜像担持体とト
ナー搬送部材との軸心がずれている場合でも、図３
（ｂ）に示すようにトナー搬送部材表面が弾性体に押圧
されることによって潜像担持体表面にならう位置に変位
し、両表面間の軸心が平行になる。従って、潜像担持体
表面とトナー搬送部材表面とが均一に線接触し、かつ、
十分な接触圧をもって接触する。

【００２６】また、特に、請求項１０の現像装置は、請
求項９の現像装置において、現像装置を潜像担持体に対
して後方から付勢する付勢手段と、該現像装置を該付勢
手段による付勢方向に対して進退移動可能に支持する進
退移動可能支持手段とを設けたことを特徴とするもので
ある。

【００２７】請求項１０の現像装置においては、進退移
動可能に支持された現像装置を潜像担持体に方向に付勢
し、トナー担持体と潜像担持体との当接圧を一定に保
つ。これによって、トナー搬送部材と潜像担持体との硬
い表面同士が高い接触圧で接触することがなく、トナー
が固着したり、粉砕したりすることがない。（以下、余白）

【００２８】

【発明の実施の形態】以下、本発明を画像形成装置であ
る電子写真複写機の現像装置に適用した実施形態につい
て説明する。図５は本実施形態に係る現像装置の概略構
成を示す正面図である。この現像装置は、像担持体であ
る円筒状の感光体ドラム１の側方に配設され、感光体ド
ラム１に向けて開口部が形成されたケース２、該開口部
から一部が露出した、磁性トナー（以下「トナー」とい
う）を表面に担持するトナー搬送部材としての現像ロー
ラ３、現像ローラ３上に担持された磁性トナーの層厚を
規制するとともに該トナーを摩擦帯電する層厚規制兼摩
擦帯電部材としてのブレード４、トナー収容部としての
トナーホッパ６内のトナーを現像ローラ３上に供給する
トナー供給部材としてのミニアジテータ５などを備えて
いる。上記トナーホッパ６の内部には、トナーをミニア
ジテータ５側に搬送するためのアジテータ７が設けられ
ている。

【００２９】上記現像装置は、現像ローラ３が感光体ド
ラム１表面に対して全ての位置で当接できるように配置
している。例えば、現像装置を感光体ドラム１側への進
退移動可能に設け、かつ、該現像装置の感光体ドラム１
に対して後部に、現像装置を感光体ドラム１側（図中矢
印Ｂ方向）へ押圧するためのバネ等からなる押圧部材
（図示せず）を設けている。この押圧部材による感光体
ドラム１に対する、現像ローラ３の当接圧は、例えば、
４５ｇｆ・ｃｍに設定している。

【００３０】図６は、上記現像装置に適用できる現像ロ
ーラ３の構成図である。この現像ローラ３は、軸として
の金属性の芯金３１と、該芯金３１に巻き付けられた弾
性層３２と、該弾性層３２の周面を覆うように設けられ
た磁性表面層３３とから構成されている。この磁性表面
層３３には、フェライト含有のプラスチックのから成
り、微小ピッチで軸方向に着磁して磁性トナーを保持で
きるようになっている。

【００３１】ここで、上記現像ローラ３の製造方法につ
いて説明する。例えば、上記弾性層３２としてスポンジ
を用いている場合、下記の組成の材料で、芯金３１上に
押出し成形により未加硫ゴムチューブを被覆することに
より、芯金３１付き弾性層３２を形成する。組成材料ＥＰＤＭ７５ｗｔ％カーボンブラック（ケッチンブラックＥＣ）１５ｗｔ％発泡剤：アゾジカルボンアミド（ＡＤＣＡ）５ｗｔ％尿素系発泡助剤５ｗｔ％

【００３２】上記弾性層３２としては、以下のような材
料を用いてもよい。ブタジエンゴム（ＢＲ）、ニトリル
ゴム（ＮＢＲ）、ヒドリンゴム（ＣＯ，ＥＣＯ）、ウレ
タンゴム、シリコーンゴムなどの各種合成ゴム（ソリッ
ド）又はその発泡材料（スポンジ）。上記いずれの材料
も、導電性にするためにカーボンブラック等の導電性フ
ィラーの添加ができ、１０⁸Ωｃｍ以下の抵抗調整が容
易である。

【００３３】ここで、現像ローラ３の製造方法について
説明する。磁性表面層の内径（φ１６）と同じ外径の治
具芯金上に下記の組成からなるフェライト含有プラスチ
ック材料を加熱溶融し、射出成形で２ｍｍの厚みの磁性
層パイプを作る。組成材料エチレン−エチルアクリレート共重合体１０ｗｔ％ポリプロピレン１０ｗｔ％バリウムフェライト８０ｗｔ％これを切削または研磨した後、着磁する。この着磁方法
は、０．７ｍｍピッチのヨークをローラから０．１ｍｍ
の距離に配設して３００ｖの電圧を印加し着磁する。こ
の構成によって得られた磁力は、ローラ表面から０．１
ｍｍのギャップにセンサーを配設し測定した結果、磁極
ピークで１５ｍＴ（ミリステラ）（１５０ガウス）の磁
束密度が得られた。そして、治具芯金を引き抜き、磁性
表面層３３を得る。この磁性表面層３３の特性は、電気
抵抗で２×１０¹²Ωｃｍ、硬度はＪＩＳ．Ａ型で８０度
であった。

【００３４】上記磁性表面層３３のバインダー樹脂とし
ては以下に示すような樹脂を用いてもよい。エチレン−
酢酸ビニル共重合体、塩素化ポリエチレン等のエラスト
マー系やポリエチレン、ポリ塩化ビニル、ポリエチレン
テレフタレート、アクリロニトリル−ブタジエン−スチ
レン共重合体、ポリアミド、アクリル及びメタクリル系
樹脂、ウレタン樹脂、シリコーン樹脂。

【００３５】また、磁性体としては、バリウムフェライ
トのほかストロンチウムフェライト等を用いても良く、
添加量としては、バインダー樹脂に対して６０〜９０ｗ
ｔ％程度が良好である。また、磁性表面層３３の製法と
しては、上記のような射出成形のほか、押出成形でもよ
い。

【００３６】上記芯金３１付き弾性層３２及び磁性表面
層３３を次のようにして一体化する。図７は、現像ロー
ラ組立て用具３６と現像ローラ３との横断面図である。
現像ローラ組立て用具３６は、中空円筒状の金型３７
と、該金型３７の端部から内部に進入し、金型３７端部
を閉じるための、内部側の中央に凹型の窪みが形成され
た駒３８とから構成されている。まず、磁性表面層３３
の中空内部に芯金３１付き弾性層３２が位置し、かつ、
芯金３１端部が駒３８の窪みに嵌入するように芯付き弾
性部材層及び磁性表面層３３を現像ローラ組立て用具３
６の内部にセットする。次に、現像ローラ組立て用具３
６を１６０°Ｃで４０分加熱保持した後、冷却する。こ
れにより、弾性層３２が、熱膨張又は発泡により磁性表
面層３３に密着して現像ローラ３を得る。

【００３７】上記のように、加熱冷却によって弾性層３
２と磁性表面層３３とを密着させた場合、得られるスポ
ンジ特性は、発泡倍率：２５０％体積抵抗：１×１０⁶ΩｃｍアスカーＣ硬度：３０度となる

【００３８】上記構成によって形成された現像ローラ３
を用いた現像工程について説明する。帯電、露光されて
表面に静電潜像（画像部電位−１５０ｖ、非画像部電位
−８００ｖ）形成された感光体ドラム１が回転してい
る。アジテータ７及びミニアジテータ５によってトナー
ホッパ６から現像ローラ３上にトナーが供給され、該ト
ナーが現像ローラ３上に磁力で担持される。そして、ト
ナーが担持された現像ローラ３が回転駆動されることに
よってトナーが搬送され、ブレード４によって現像ロー
ラ３上のトナーの層厚が規制されるとともに、トナーが
負極性に摩擦帯電される。現像ローラ３上のトナー付着
量は、０．４〜１．０ｍｇ／ｃｍ²で、トナー帯電量
は、−７〜１５μｃ／ｇ（感光体の電荷は負でＮ／Ｐ現
像）である。また、ブレード電位は、通常現像ローラ３
と同電位にしているが、更に高い帯電量が必要な場合
は、トナーに電荷を注入すべく、電位差を設ける。この
場合は、現像バイアスより絶対値の大きいマイナス電圧
を印加する。

【００３９】帯電したトナーは現像ローラ３上にクーロ
ン力及び物理的な付着力で担持され、現像領域Ａまで搬
送される。この現像領域Ａでは、感光体ドラム１と現像
ローラ３とは線接触しており、現像ローラ３は感光体ド
ラム１の線速の３倍のスピードで感光体ドラム１との該
接触点において同方向に回転し、感光体ドラム１上に形
成された静電潜像の電位に応じて現像ローラ３からトナ
ーが供給され、現像が行われる。

【００４０】ここで、上記弾性体の硬度はアスカーＣ硬
度で４０度、電気抵抗で約１×１０⁶Ωｃｍのものを用
いた。現像バイアスは現像ローラ３の軸から印加した。
現像バイアスとしＤＣバイアスで−６５０ｖを印加し
た。現像バイアスとしては、交流、パルス、ＤＣの何れ
も用いることができるが、交流、又はパルスを用いるこ
とにより、部材の精度面で線接触部の多少のギャップに
対して有利となる。

【００４１】以上、本実施形態の現像装置においては、
現像ローラ３の、磁性表面層３３と芯金３１との間に弾
性層３２を設けているので、硬い感光体ドラム１表面と
硬い現像ローラ３表面とが固いもの同士が接触した場合
においても、現像ローラ３表面が外圧に応じて変形し、
接触部において、ほぼ一定の圧力を保持できるため、そ
の間に挾まれたトナーを砕くことがなく、良好な画像を
得ることができる。

【００４２】また、本実施形態で用いている線接触現像
においては、現像ローラ内部に設けた弾性体が、感光体
ドラム１と現像ローラ３とが当接している部分の磁性表
面層を感光体ドラム表面にならうように変位させること
により、感光体ドラム１と現像ローラ３との接触幅”
Ｗ”が小さくなり線接触状態になるので、あらゆる潜像
に対して同一の現像（トナー供給）条件となる。その結
果ベタの中央部とエッジ部やライン画像も同じ付着量の
現像が得られトナー後端よりを防止することができる。

【００４３】また、本実施形態によれば、弾性層３２特
性として、硬度を１５〜４０度（アスカーＣ硬度）、電
気抵抗を１×１０⁷Ωｃｍ以下としているので、感光体
ドラム１と現像ローラ３とを線接触させたときに、トナ
ーが固着、粉砕しないような当接圧を得ることができ
る。また、電気抵抗を低くしているので、容易に現像バ
イアスを印加することができる。

【００４４】また、磁性表面層３３の厚みを１〜５ｍ
ｍ、硬度をＪＩＳ．Ａ型で８０度以上、電気抵抗を１×
１０⁷〜１×１０¹³Ωｃｍの条件内にしているので、高
い磁力が得られ、感光体ドラム１との線接触が可能で、
かつ、電気特性においても最適の条件が得られる。

【００４５】また、現像ローラ３を感光体ドラム１側に
６０ｇｆ・ｃｍ以下の押圧力で圧接しているので、感光
体ドラム１と現像ローラ３との固い表面同士が線接触す
る間に挾まれたトナーが、感光体ドラム１表面や現像ロ
ーラ３表面に固着したり、粉砕したりすることがない。

【００４６】また、現像ローラ３の線速を感光体ドラム
１の線速に対して１．５〜４倍の速度とし、現像ローラ
３の磁性表面層３３の磁極ピッチを０．５〜１．５ｍｍ
の範囲で着磁させているので、ベタ画像を可能にし、地
肌にトナー付着のない良好な画像を得ることができる。

【００４７】ここで、上記現像装置においては、感光体
ドラム１表面に対して現像ローラ３を任意の当接圧で押
し当てるために、該現像装置の感光体ドラム１に対して
後部側に現像装置を感光体ドラム１側へ押圧するための
バネ等からなる押圧部材を設けているが、該押圧部材を
設けずに、上記構成の複写機に現像装置を固定的に設け
てもよい。例えば、感光体ドラム１と現像ローラ３とが
所望の食い込み量をもって当接するように、感光体ドラ
ム１と現像ローラ３との両軸心位置を複写機及び現像装
置側板に固定してもよい。この場合、現像ローラ３の中
間層として設けた弾性層３２が変形することにより、感
光体ドラム１と現像ローラ３との接触圧を一定に保つこ
とができる。このように、押圧部材を設けずに感光体ド
ラム１と現像ローラ３とを当接させることによって、押
圧部材を設けるコストを削減することができる。

【００４８】以上のように、線接触現像は、感光体と現
像ローラ３との接触幅が小さいことが特徴であり、接触
幅が小さいことによって効果がある。しかしながら、円
筒状の現像ローラ３の軸線方向の全域に渡って感光体ド
ラム１と均一に線接触を行わせることは難しい。例え
ば、図４に示すように、感光体ドラム１と現像ローラ３
とがそれぞれの軸間でねじれの位置にある場合、現像ロ
ーラ３の中央では感光体ドラム１と線接触をしていて
も、現像ローラ３の一端部、或いは両端部では接触しな
いということもありうる。

【００４９】このような不具合の発生を防止するために
は、次ような現像ローラ３と感光体ドラム１との当接方
法が有効である。図３（ａ）は現像ローラ３と感光体ド
ラム１とを当接させた横断面図である。この例では、現
像ローラ３と感光体ドラム１との接点４０を、現像ロー
ラ中心から感光体ドラム１中心に向かう方向に対して４
５゜の方向にＦの力で加圧している。この時、現像ロー
ラ３の中間層としての弾性体が磁性表面層に及ぼす力Ｆ
の分力は、接点４０における接線方向の力ｆ₁と接点４
０から感光体ドラム１中心に向かう方向の力ｆ₂とな
る。以上のような位置関係で、感光体ドラム１と現像ロ
ーラ３とを当接させることによって、感光体ドラム１と
現像ローラ３とがそれらの両軸間でねじれの位置にあっ
ても、内部に設けた弾性層３２を介して駆動される現像
ローラ３の磁性表面層３３は、弾性体の接線方向の力ｆ
₁の作用によって図３（ｂ）の位置に変位し、感光体ド
ラム１の表面層にならい、該表面層と感光体ドラム１の
表面層は平行になる。これによって現像ローラ３の軸線
方向の全域に渡って感光体ドラム１と均一な線接触が可
能となる。

【００５０】上記のような位置関係で、現像ローラ３を
感光体ドラム１に接触させる場合においても、複写機に
対して現像装置を感光体ドラム１側への進退移動可能に
設け、該現像装置の感光体ドラム１に対して後部側から
押圧することによって、現像ローラ３の軸線方向の全域
に渡って現像ローラ３の感光体ドラム１に対する当接圧
をほぼ一定に保つことができる。

【００５１】次に、上記実施形態に用いた図６の現像ロ
ーラ３と同様の効果を得ることができる現像ローラ３の
変形例を説明する。図８は現像ローラ３の変形例であ
る。この現像ローラ３においては、前述の現像ローラの
磁性表面層３３をステンレスからなる剛体円筒３４上
に、フェライト含有のプラスチックの磁性部材層３５を
設けることによって形成している。これ以外の構成につ
いては図６の現像ローラ３と同様の構造であるので、重
複する部分の説明については省略する。

【００５２】ここで、現像ローラ３の製造方法について
説明する。外径φ１８ｍｍ、ｔ＝０．５ｍｍの磁性ステ
ンレスパイプからなる剛体円筒３４上に下記の組成から
なるフェライト含有プラスチック材料を加熱溶融し、射
出成形で約１．２ｍｍの厚みの磁性表面層３３を作る。組成材料エチレン−エチルアクリレート共重合体１０ｗｔ％ポリプロピレン１０ｗｔ％バリウムフェライト８０ｗｔ％これをφ２０に切削または、研磨する。そして、軸方向
に微少ピッチの着磁を行う。この着磁方法は、０．７ｍ
ｍピッチのヨークをローラから０．１ｍｍの距離に配設
して３００ｖの電圧を印加し着磁する。この構成によっ
て得られた磁力は、ローラ表面から０．１ｍｍのギャッ
プにセンサーを配設し測定した結果、磁極ピークで２５
ｍＴ（ミリステラ）（２５０ガウス）の磁束密度が得ら
れた。これを磁性表面層３３とする。この磁性表面層３
３の特性は、電気抵抗で２×１０¹²Ωｃｍ、硬度はＪＩ
Ｓ．Ａ型で８０度であった。

【００５３】上記のように、磁性表面層３３にステンレ
スからなる剛体円筒３４を設けることにより、ステンレ
ス層のない場合に比して、磁性表面層３３が割れにく
く、かつ高磁力の着磁を得ることができる。

【００５４】図９は、現像ローラ組立て用具３６と現像
ローラ３との縦断面図である。現像ローラ組立て用具３
６は図７で用いたものと同様である。まず、磁性表面層
３３の中空内部に芯金３１付き弾性層３２が位置し、か
つ、芯金３１端部が駒３８の窪みに嵌入するように芯付
き弾性部材層及び磁性表面層３３を現像ローラ組立て用
具３６の内部にセットする。次に、現像ローラ組立て用
具３６を１６０°Ｃで４０分加熱保持した後、冷却す
る。これにより、弾性層３２が、熱膨張又は発泡により
剛体円筒３４に密着して現像ローラ３を得る。ここで、
弾性層３２と剛体円筒３４とを密着させた後に得られる
スポンジ特性については、図６及び７を用いて説明した
ものとと同一なので、説明を省略する。

【００５５】以上の構成によれば、磁性表面層３３を磁
性ステンレスパイプからなる剛体円筒３４とフェライト
含有のプラスチック材料の２層から構成し、磁性部材の
厚みを０．５〜３ｍｍで、硬度をＪＩＳ．Ａ型で８０度
以上で、電気抵抗を１×１０⁷〜１×１０¹³Ωｃｍの条
件内にしているので、高い磁力が得られ、感光体ドラム
１との線接触が可能で、かつ、電気特性においても最適
の条件が得られる。（以下、余白）

【００５６】

【発明の効果】請求項１の現像装置によれば、トナー搬
送部材と潜像担持体とが当接したとき、トナー搬送部材
表面層がトナー搬送部材の軸に対して相対移動して、ト
ナー搬送部材と潜像担持体との線接触状態を維持するの
で、両者の線速比が等速でないにも関わらず、トナー後
端よりを防止できる。また、トナー搬送部材の軸と磁性
表面層との間の弾性層が、トナー搬送部材と潜像担持体
との接触圧が上がると収縮して該接触圧の上昇を緩和す
るので、表面の硬いトナー搬送部材と表面の硬い潜像担
持体との間に担持されているトナーがトナー搬送部材や
潜像担持体に固着したり粉砕したりすることを回避でき
る。従って、複雑な加圧機構を設けることなく、簡単な
構成で良好な画像を得ることができるという優れた効果
がある。

【００５７】また、特に、請求項２の現像装置によれ
ば、磁性表面層の厚みを、１ｍｍ以上５ｍｍ以下の範囲
にし、着磁層を割れにくくしつつ高い磁力を得ることが
でき、磁気的特性において、良好な条件を得ることがで
きる。また、磁性表面層の硬度を８０度以上にしてトナ
ー担持体と潜像担持体との線接触をより確実にしている
ので、上記トナー後端よりの発生をより確実に防止で
き、機械的特性において、良好な条件を得ることができ
る。また、電気抵抗を１×１０⁷〜１×１０¹³Ωｃｍの
範囲にし、電気抵抗で現像γの制御及びベタ画像の現像
を可能にしているので、現像を行うための電気的特性に
おいても良好な条件を得ることができる。従って、磁気
的、機械的、電気的特性において良好な条件を得ること
ができ、良好な画像を得ることができるという優れた効
果がある。

【００５８】また、特に、請求項３の現像装置によれ
ば、磁性表面層に剛体の円筒部材を用いているので、ト
ナー搬送部材が割れにくく、精度が良く、高磁力とな
り、良好な画像を得ることができるという優れた効果が
ある。

【００５９】また、特に、請求項４の現像装置によれ
ば、磁性表面層の厚みを、０．５ｍｍ以上３ｍｍ以下特
に０．５ｍｍ以上２ｍｍ以下の範囲にし、着磁層を割れ
にくくしつつ高い磁力を得ることができ、磁気的特性に
おいて、良好な条件を得ることができる。また、磁性表
面層の硬度を８０度以上にしてトナー担持体と潜像担持
体との線接触をより確実にしているので、上記トナー後
端よりの発生を防止でき、機械的特性において、良好な
条件を得ることができる。また、電気抵抗を１×１０⁷
〜１×１０¹³Ωｃｍの範囲にし、電気抵抗で現像γの制
御及びベタ画像の現像を可能にしているので、現像を行
うための電気的特性においても良好な条件を得ることが
できる。従って、磁気的、機械的、電気的特性において
良好な条件を得ることができ、良好な画像を得ることが
できるという優れた効果がある。

【００６０】また、特に、請求項５の現像装置は、トナ
ー搬送部材が潜像担持体に当接するよう、各々の軸心の
相対位置を固定しているので、トナー搬送部材を潜像担
持体側に押圧する押圧機構を設ける必要がなく、低コス
ト化を図ることができるとともに、簡単な構成でトナー
搬送部材と潜像担持体との安定した接触を得ることがで
き、良好な画像を得ることができるという優れた効果が
ある。

【００６１】また、特に、請求項６の現像装置は、弾性
体の硬度を１５〜４０度（アスカーＣ硬度）にして、ト
ナー搬送部材表面の歪みを生じにくくすると共に、トナ
ー搬送部材の偏心の補正を可能にしてトナーに異常な力
を与えてしまうことを防止しトナーが粉砕したりトナー
搬送部材や潜像担持体表面に固着することを防止できる
という効果がある。また、弾性体の硬度を１５度以上に
することによって、トナー搬送部材表面に担持されてい
るトナーの層厚を規制すると共にトナーを摩擦帯電させ
るためのブレードとの位置関係の変動も小さくすること
ができる。従って、良好な画像を得ることができるとい
う優れた効果がある。更に、弾性層に抵抗値をもたせて
いるので、現像バイアスをトナー搬送部材の軸から印加
することができるという効果がある。

【００６２】また、特に、請求項７の現像装置は、上記
押圧機構による押圧力の上限を６０ｇｆ・ｃｍとし、潜
像担持体とトナー搬送部材との間に挾持されるトナーが
それ以上の圧力を受けないようにしているので、潜像担
持体又はトナー搬送部材表面にトナーが固着したり、該
トナーが粉砕されたりすることをより確実に防止するこ
とができ、より確実に良好な画像を得ることができると
いう優れた効果がある。

【００６３】また、特に、請求項８の現像装置は、トナ
ー担持体の線速を潜像担持体の線速の１．５〜４倍にし
ているので、トナー搬送部材表面上に部分的に付着して
いるトナーを潜像担持体上に均一に供給でき、ベタ画像
を良好に形成できる。また、磁極ピッチを磁極の磁力が
小さくなりすぎず、且つ、前記線速差において適度なト
ナー間距離となるように設定しているので、地肌にトナ
ー付着のない良好な画像を得ることができる。従って、
ベタが像が可能で、且つ、地肌にトナー付着のない良好
な画像を得ることができるという優れた効果がある。

【００６４】また、特に、請求項９の現像装置は、潜像
担持体とトナー搬送部材との軸心がずれている場合で
も、潜像担持体表面とトナー搬送部材表面とが均一に線
接触し、かつ、十分な接触圧をもって接触できるので、
トナー搬送部材の潜像担持体に対する押圧方向の調節と
いう簡単な構成で、画像全体にムラのない良好な画像が
得られるという優れた効果がある。

【００６５】また、特に、請求項１０の現像装置は、上
記付勢手段及び進退移動可能支持手段によってトナー搬
送部材と潜像担持体との当接圧が高くならないように構
成しているので、トナー搬送部材と潜像担持体との間に
挾持されているトナーが粉砕したり、トナー搬送部材
や、潜像担持体表面に固着したりすることを防止でき、
良好な画像が得られるという優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来例にかかる、現像装置の現像ローラと感光
体ドラムとの接触部における部分拡大図。

【図２】同、現像ローラとベルト感光体との接触部にお
ける部分拡大図。

【図３】（ａ）は、現像ローラと感光体ドラムとを当接
させた横断面図。（ｂ）は、現像ローラ表面層の変位を
示す横断面図。

【図４】現像ローラ軸心と感光体ドラム軸心とがねじれ
の位置にある状態の説明図。

【図５】実施例に係る現像装置の概略構成を示す正面
図。

【図６】図５における現像装置に適用できる現像ローラ
の横断面図。

【図７】現像ローラ組立て部材と現像ローラとの縦断面
図。

【図８】本実施例に係る現像ローラの変形例の横断面
図。

【図９】現像ローラ組立て部材と現像ローラの変形例と
の縦断面図。

【符号の説明】

１感光体ドラム２ケース３現像ローラ４ブレード５ミニアジテータ６トナーホッパ７アジテータ３１芯金３２弾性層３３磁性表面層３４剛体円筒部材３５磁性部材層３６現像ローラ組立て用具４０接点

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者杉野洋一郎東京都大田区中馬込１丁目３番６号株式会社リコー内 (72)発明者馬場聡彦東京都大田区中馬込１丁目３番６号株式会社リコー内 (72)発明者斉藤洋東京都大田区中馬込１丁目３番６号株式会社リコー内 (72)発明者沢田彰東京都大田区中馬込１丁目３番６号株式会社リコー内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】静電潜像の形成された潜像担持体表面に当
接するトナー搬送部材によって搬送されるトナーにより
静電潜像を可視像化する現像装置において、前記トナー搬送部材を、剛性の材質からなる軸と、着磁
した剛体の磁性表面層と、該軸と該磁性表面層との間に
位置し弾性部材からなる弾性層とからなり、該磁性表面
層が該弾性層を介して該軸に対し相対移動可能に構成し
たことを特徴とする現像装置。
【請求項２】請求項１の現像装置において、上記磁性表
面層をフェライト含有の樹脂及びゴム層で形成し、且つ
該磁性表面層の厚みを１〜５ｍｍ、硬度を８０度（ＪＩ
Ｓ、Ａ硬度）以上、電気抵抗を１×１０⁷〜１×１０¹³
Ωｃｍとしたことを特徴とする現像装置。
【請求項３】請求項１の現像装置において、上記磁性表
面層を、剛体円筒部材周面に着磁した磁性部材層を設け
ることにより構成したことを特徴とする現像装置。
【請求項４】請求項３の現像装置において、上記剛体円
筒部材を磁性導電性剛体円筒で形成し、磁性部材層をフ
ェライト含有の樹脂及びゴム層で形成し、且つ、該磁性
部材層の厚みを０．５〜３ｍｍ、硬度を８０度（ＪＩ
Ｓ、Ａ硬度）以上、電気抵抗を１×１０⁷〜１×１０¹³
Ωｃｍとしたことを特徴とする現像装置。
【請求項５】請求項１の現像装置において、上記潜像担
持体の軸心と上記トナー搬送部材の軸心との相対位置を
該潜像担持体と該トナー搬送部材とが当接する位置に固
定させたことを特徴とする現像装置。
【請求項６】請求項１の現像装置において、上記弾性層
の硬度を１５〜４０度（アスカーＣ硬度）、電気抵抗を
１×１０⁷Ωｃｍ以下とし、現像バイアスをトナー搬送
部材の軸から印加するよう構成したことを特徴とする現
像装置。
【請求項７】請求項１の現像装置において、上記潜像担
持体とトナー搬送部材とを６０ｇｆ・ｃｍ以下の押圧力
で当接させたことを特徴とする現像装置。
【請求項８】請求項１の現像装置において、上記トナー
搬送部材の線速度を潜像担持体の線速度の１．５〜４倍
に設定し、且つ該トナー担持体の磁性表面層に着磁する
磁極のピッチ幅を０．５〜１．５ｍｍの範囲に設定した
ことを特徴とする現像装置。
【請求項９】請求項１の現像装置において、上記トナー
搬送部材が上記潜像担持体表面にある押圧力をもって当
接し、該トナー搬送部材が該潜像担持体を押圧する方向
を、該トナー搬送部材中心から上記潜像担持体中心に向
かう方向に対して、４５゜±２２．５゜の方向としたこ
とを特徴とする現像装置。
【請求項１０】請求項９の現像装置において、現像装置
を潜像担持体に対して後方から付勢する付勢手段と、該
現像装置を該付勢手段による付勢方向に対して進退移動
可能に支持する進退移動可能支持手段とを設けたことを
特徴とする現像装置。