JP2000338772A

JP2000338772A - 現像ローラ

Info

Publication number: JP2000338772A
Application number: JP15033899A
Authority: JP
Inventors: Sakushiro Tanaka; 作白田中; Masaru Watanabe; 優渡辺
Original assignee: Kyocera Mita Corp
Current assignee: Kyocera Document Solutions Inc
Priority date: 1999-05-28
Filing date: 1999-05-28
Publication date: 2000-12-08

Abstract

(57)【要約】【目的】現像ローラ自体の抵抗を上げること無く、接触
現像に適した現像ローラを提供する。また、非磁性一成
分トナーの薄層を形成する接触現像においても、静電潜
像の電荷のリークを防止できる現像ローラを提供する。
更に、現像装置でクリーニングを行うクリーニングレス
システム用の現像装置に適用できる現像ローラを提供す
る。【構成】現像ローラとして、導電性軸体の外周面に、電
子伝導性材料で構成された弾性体層と、該弾性体層の表
面に該弾性体層よりも体積抵抗の大きな中間層を介して
表面保護層を設けたことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、静電複写機、レー
ザプリンタの如き感光体ドラムの感光層に形成された静
電潜像を非磁性一成分現像剤により現像する現像装置に
使用される現像ローラに関する。

【０００２】

【従来技術】近年、感光体ドラムの感光層に形成された
静電潜像を一成分トナーにて現像する現像装置を装備し
た画像形成機が広く実用に供されている。この種の画像
形成機は、現像装置が極めてコンパクトに設計できるこ
とから現像剤として非磁性一成分トナーを使用し、現像
ローラ表面にトナー薄層を形成した現像ローラを感光体
表面に接触させて行う接触式の現像方法を利用してい
る。この接触式の現像方法では、例えば第図に示され
ているような現像装置１を使用する。具体的には、現像
ハウジング２内に現像ローラ３、薄層形成ブレード４を
設け、現像ローラ３を感光体ドラム５に接触させて現像
を行う。薄層形成ブレード４は、現像ローラ３表面に所
定の圧力で当接しており、この当接部分において現像ロ
ーラ３及び薄層形成ブレード４に挟持されたトナーに摩
擦電荷を発生させ、現像ローラ３表面に供給されるトナ
ーの量を規制すると共に、帯電されたトナーの薄層６を
形成する。このトナー薄層６は、現像ローラ３の回転に
伴って感光体ドラムの現像領域にまで運ばれ、感光体表
面に形成された静電潜像に、帯電したトナーを供給し、
現像が行われる。通常現像ローラには感光体の静電潜像
と同極性のバイアス電圧を印加した反転現像が適用され
る。これは、レーザー光学系で静電潜像を形成するた
め、感光体上に均一に帯電させた後、画像部に対応する
部分をレーザー露光により電荷を消失させているからで
ある。

【０００３】現像され、感光体表面に形成されたトナー
像は、転写領域で転写媒体としての紙などに転写される
一方、感光体表面に転写されずに残ったトナー（残留ト
ナー）はクリーニング手段により回収されるか、あるい
はクリーニング手段を用いないクリーニングレスシステ
ムでは、上述した現像装置により回収される。上述した
ような現像装置において使用される現像ローラは、通常
導電性軸体の外周面にシリコーンゴムなどを使用した弾
性体層とこの弾性体層の劣化や現像剤汚れを防止するた
めの保護層として、例えばフッ素樹脂をその表面に形成
したものが使用される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】こうした従来使用され
ている現像ローラを接触式の現像装置に適用する場合
は、感光体上の潜像電荷がトナー層、および現像ローラ
を介してグランド逃げ、十分な現像がなされないことが
ある。こうした問題点を解決するには、トナー層を十分
厚くし、現像ローラへの電荷のリークを抑えることや、
現像ローラそのものの体積抵抗を上げることが考えられ
る。しかしながら、トナー層を厚くする場合には、現像
時のカブリやトナー飛散が生じ易く、得られる画質は好
ましくない。一方、現像ローラ自体の抵抗を上げると電
荷のリークは抑制できても現像時に付与する現像バイア
ス電圧の印加が困難となり、安定した反転現像を行い得
ない。

【０００５】従って本発明の目的は、現像ローラ自体の
抵抗を上げること無く、接触現像に適した現像ローラを
提供することを目的とする。また、本発明の他の目的
は、現像特性に優れた非磁性一成分トナーの薄層を形成
する接触現像においても、静電潜像の電荷のリークを防
止できる現像ローラを提供することを目的とする。本発
明の更に他の目的は、現像装置でクリーニングを行うク
リーニングレスシステム用の現像装置に適用できる現像
ローラを提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明では、現像ローラ
として、導電性軸体の外周面に、電子伝導性材料で構成
された弾性体層と、該弾性体層の表面に該弾性体層より
も体積抵抗の大きな中間層を介して表面保護層を設ける
ことにより上記目的を達成することができる。

【０００７】

【作用】本発明では、現像ローラの主たる構成材料であ
る弾性体層の表面に弾性体層よりも抵抗の高い中間層を
設けることで、接触現像時に感光体表面の静電潜像の電
荷が現像ローラへリークすることを防止することができ
る。また中間層を直接露出させないよう保護層を設けて
いるので、現像ローラーの抵抗変化が生じることなく、
耐久性も向上させることができる。

【０００８】

【発明の実施形態】本発明を、図面を用いて詳細に説明
する。図１は本発明の現像ローラーの構造を示したもの
であり、全体として３で示す現像ローラーは、導電性軸
体７を回転中心として、この導電性軸体の外周面には電
子伝導性材料で構成された弾性体層８と、該弾性体層の
表面に該弾性体層８よりも体積抵抗の大きな中間層９を
介して表面保護層１０を設けている。導電性軸体７は、
鉄、アルミニウム、ＳＵＳ（ステンレス合金）、真鍮な
どの導電性金属が使用できる。また熱硬化型樹脂や熱可
塑性樹脂などの絶縁性樹脂材料表面を金属メッキするこ
とで、軸表面を導電性としたもの、あるいはカーボンブ
ラックや金属粉末を添加した導電性樹脂により成形した
ものが使用できる。この導電性軸体７は、その一端を接
地もしくはバイアス電圧を印加することで、現像ローラ
ー３表面にトナーを保持したり、感光体表面の静電潜像
に対する反転現像のための有効現像電位を形成させる。

【０００９】弾性体層８は接触現像を行うために適度な
弾性を有している。具体的にはアスカーＣ硬度で４０〜
８０度程度、好ましくは６０〜８０度の弾性である。こ
の範囲であれば、感光体ドラム５と接触した際に適度な
ニップ（現像領域）を形成でき、非磁性一成分現像剤の
薄層現像においても十分な現像が行える。この弾性体層
８は、電子伝導性材料で構成されている。具体的には、
ウレタンゴム、ＮＢＲ、シリコーンゴムなどの弾性素材
に電子伝導性の充填材を添加したものが使用できる。電
子伝導性の充填材としては、導電性カーボンブラック、
金属粉末、金属酸化物などであり、これらの充填材を1
種もしくは2種以上を上記弾性素材に配合し、過酸化物
や白金触媒などの加硫剤、必要により発泡剤を加えて混
練した後、加硫硬化、架橋させることで弾性体層８を製
造することができる。電子伝導性の充填剤の添加料は、
現像ローラーに望まれる電気特性にもよるが、弾性体層
８の抵抗値が１０４〜１０９Ωｃｍとなるように弾性素
材１００重量部に対して２〜２０重量部程度添加して成
形する。このように弾性体層８は環境変化に安定した電
子伝導性充填剤を使用しているため、ローラー自体の環
境依存性が少なく、所望の電気特性を維持させることが
可能となる。

【００１０】弾性体層８の成形に際しては、後述する中
間層９や表面保護層１０を形成させるため、現像ローラ
ー３の最外層とはならないが、最終完成品としての現像
ローラー３の表面精度を決定する主たる因子となる。そ
のため、加熱硬化処理によりローラー状に成形した後、
それ自他公知の研磨処理、具体的には、円筒研削盤、シ
ョットブラスター、サンドブラスター、ラッピング機、
バフ研磨機などの研磨処理を施すことができる。弾性体
層８の表面に形成させる中間層９は、弾性体層８よりも
高い抵抗値、具体的には１０⁸〜１０¹⁴Ωｃｍ程度の抵
抗値を有している。使用する素材としては、耐久性を考
慮すれば、基本的には弾性体層８と同じ素材を使用する
ことが、界面の結着性や表面保護層を接着させるための
接着機能を有する樹脂材料、具体的にはスチレン、アク
リル系やビニル系樹脂を使用することが望ましい。な
お、抵抗値の調整が必要な場合には、電子伝導性充填剤
の添加料を、弾性体層に比べて少なくすればよい。

【００１１】中間層の成形は弾性体層を成形した後、中
間層構成材料をコーティングし加熱硬化処理を施して成
形することができる。この場合もロール上に成形した後
に適宜研磨処理を施して所望の表面精度を得ることがで
きる。また接着性の高い樹脂材料をスプレー法にてコー
ティングし中間層とすることもできる。なお、中間層の
厚みは、ローラーの大きさにもよるが、０．０５〜１０
ミクロンの厚みで成形する。この厚みが上記範囲よりも
少ない場合には、現像時の電荷のリークが生じ、逆に大
きい場合には、現像バイアス効果が得られなくなる。表
面保護層は、現像ローラー表面のトナーによる劣化、具
体的には接触現像時にかかる応力でトナーが表面にこび
りつくことを防止するためのもので、フッソ樹脂、シリ
コン樹脂などの離形性に優れた材料が使用できる。表面
保護層の形成は、コーティング樹脂を溶媒に溶解させ、
必要により電子伝導性の導電剤を添加してコーティング
溶液を調整し、スプレー、ロールコート、ディッピング
処理により表面に塗布させ、乾燥、もしくは熱硬化処理
を行うことで成形することができる。表面保護層は、弾
性体層や中間層の劣化を防止するためのものであるの
で、保護層の厚みとしては、３〜５０ミクロン程度の範
囲で形成すればよい。

【００１２】最終的に選られる現像ローラーは、その表
面粗さ（Ｒｚ）を使用する非磁性一成分トナーの体積中
心粒径Ｄｐと実質上同一レベル、もしくは体積中心粒径
Ｄｐの０．５〜１．５倍の範囲内で使用することが望ま
しい。この範囲とすることで、非磁性一成分トナーの体
積比率平均粒径の3倍以下のトナー薄層の形成を容易と
し、しかも、現像ローラーを長期にわたって使用した場
合でも、消費される非磁性一成分トナーの偏りがなく、
安定した薄層を維持できる。また、クリーナーレスシス
テムへ適用した場合には、高いクリーニング効果を得る
ことができる。以下実際にクリーニングレス現像システ
ムを採用したレーザービームプリンターへの適用を説明
する。

【００１３】図２は、上記システムを採用したレーザー
ビームプリンターの構成を説明するための概略図であ
る。プリンタ２は、この実施形態においては、小型のレ
ーザプリンタ（Ａ４サイズで毎分６枚のプリント速度）
であって、合成樹脂によって成形された機体ハウジング
２０を具備している。この機体ハウジング２０は、上方
が開放された箱状のハウジング本体２１と、該ハウジン
グ本体２１の上部に配設された軸２２に旋回自在に装着
されたカバー２３とを含んでいる。このように構成され
た機体ハウジング２０の略中央部には、プロセスユニッ
ト４が着脱自在に装着されている。このプロセスユニッ
ト４は、感光体ユニット４０と、該感光体ユニット４０
の上部において支持軸５を介して現像ユニット５０を備
え、感光体ユニット４０と現像ユニット５０は相互に揺
動可能に支持される。

【００１４】感光体ユニット４０は表面に感光層（正帯
電単層の有機感光体層）を備えた感光体ドラム４２を具
備している。この感光体ドラム４２は図示しない駆動手
段により矢印方向、即ち現像ユニット５０の現像ローラ
５３との接触部（ニップ部）である現像領域において下
から上に向かって回転駆動される。また、現像ローラ５
３の感光体とは反対側にはトナー供給ローラ５４が互い
に接触する関係で設けられている。トナー供給ローラ５
４は発泡樹脂で形成されており、図２に示した矢印方向
に互いに接触回転することで、現像ローラ５３の表面に
トナーを供給する。供給されたトナーは、規制手段５６
により適切なトナー量に規制され、前述した現像領域へ
トナーを供給する。

【００１５】一方、プリンタ２の機体ハウジング２０を
構成するカバー２３を軸２２回りに図２において反時計
方向に旋回させることにより、機体ハウジング２０を構
成するハウジング本体２１の上方が開放される。次いで
プロセスユニット４を上方からハウジング本体２１内に
装着する。なお、ハウジング本体２１内には、プロセス
ユニット４の感光体ユニット４０を所定の位置に載置し
うる位置決め手段（図示せず）が設けられている。プロ
セスユニット４を機体ハウジング２０のハウジング本体
２１に装着したら、カバー２２を軸２２回りに図２にお
いて時計方向に旋回させることにより、その上方が閉じ
られる。

【００１６】一方、プリンタ２の機体ハウジング２０を
構成するハウジング本体２１の下部には、レーザユニッ
ト２４が配設されている。このレーザユニット２４は、
プリンタ２に接続されたパソコンからの印字データに対
応したレーザ光をプロセスユニット４の感光体ドラム４
２の感光層に照射し、静電潜像を形成する。また、プリ
ンタ２の機体ハウジング２０を構成するハウジング本体
２１には、転写後案内板４６の下流側に定着ローラ対２
５が配設され、該定着ローラ対２５の下流側には排出ロ
ーラ対２６が配設されている。更に、排出ローラ対２６
の下流側には排紙トレイ２７が配設されている。

【００１７】プリンタ２の機体ハウジング２０を構成す
るカバー２３には、図２において左方上部に転写用紙を
載置する給紙トレイ２８が配設されている。この給紙ト
レイ２８の下流側に給紙ローラ２９が配設されており、
該給紙ローラ２９は図示しない駆動手段によって図２に
おいて矢印で示す方向に回転駆動せしめられる。この給
紙ローラ２９に対向して用紙分離用の摩擦パッド３０が
配設されている。また、感光体ドラム４２と対向して非
接触式の転写ローラ３１が配設され、転写領域が形成さ
れている。この転写ローラ３１は導電性の発泡ウレタン
によって形成されており、カバー２３に回転自在に支持
されている。転写ローラ３１は、その両端部に転写ロー
ラ３１より大きい外径を有する合成樹脂等の絶縁材から
なる図示しないカラーが各々装着され、該カラーが感光
体ドラム４２の周表面に接触して配設されており、従っ
て、転写ローラ３１は感光体ドラム４２の回転に伴い滑
りつつ従動せしめられる。なお、転写ローラ３１の周表
面と感光体ドラム４２の周表面との隙間は０．５ｍｍ程
度に設定されている。このように構成された転写ローラ
３１には、例えば１０μＡの定電流が印加される。ま
た、カバー２３には、転写領域へ転写用紙を案内するた
めの転写前案内板対４５（上側案内板４５２、下側案内
板４５１）が配設されている。

【００１８】このように構成されたプリンタ２は、図示
しないパソコン等から印字指令に基づいて上記各部材が
作動を開始し、帯電用コロナ放電器４３によって感光体
ドラム４２の表面感光層が実質上均一に帯電される。次
に帯電された感光体ドラム４２の感光層の表面に、レー
ザユニット２４から印字データに対応したレーザ光が照
射され、静電潜像(現像部での計測値としては露光部１
２０Ｖ、非露光部６００Ｖ)が形成される。このように
して感光体ドラム４２の感光層に形成された静電潜像
は、現像ユニット５０によりトナー像に現像される。他
方、給紙トレイ２８に載置された転写紙は、給紙ローラ
２９と摩擦パッド３０との作用により１枚づつ送給され
る。そして転写紙は、転写前案内板対４５に案内され感
光体ドラム４２と転写ローラ３１との間に搬送され、そ
の表面に感光体ドラム４２に形成されたトナー像が転写
される。トナー像が転写された転写紙は、転写後案内板
４６に案内されて定着ローラ対２５に搬送される。定着
ローラ対２５によりトナー像が加熱定着された転写紙
は、排出ローラ対２６によって排紙トレイ２７上に排出
される。

【００１９】一方、転写域を通過した感光体ドラム４２
の周表面は、上記紙粉回収ブラシ４４を通過するとき、
その周表面に付着している紙粉等の異物が紙粉回収ブラ
シ４４によって除去される。この紙粉除去ブラシ４４
は、感光体ドラム表面に形成されたトナー画像のうち前
述した転写領域で紙に転写されなかったトナー（残留ト
ナー）中に含まれている紙粉を除去すると共に、次の画
像形成が円滑に行えるよう残留トナーを均一にならす作
用を行うものである。この実施例で示された画像形成プ
ロセスでは単独のクリーニング手段を設けておらず、転
写領域で転写されなかった残留トナーは、感光体ドラム
上に残ったまま、紙粉除去ブラシ４４でならされ、帯電
用コロナ放電器４３で均一に帯電された後、現像領域で
現像時に現像ローラーに回収される。

【００２０】現像ローラ表面へのトナー薄層形成条件に
ついて説明する。本発明の現像ローラーとしては、回転
軸５３（図示せず）の外周面に電子伝導性付与剤として
カーボンブラックを含有したポリウレタンゴム層（体積
抵抗約１０⁴Ωｃｍ）とその表面にアクリル系接着樹脂
層から構成された中間層（体積抵抗１０¹²Ωｃｍ）およ
びフッ素樹脂コーティング層の３層構成のものを使用し
ている。この現像ローラ全体としては体積抵抗が１０⁶
Ωｃｍに、ゴム硬度としてはアスカーＣ硬度で７０度
に、またＪＩＳＢ０６０１の十点平均粗さＲｚが５〜
７ミクロンに調整され、反転現像のためのバイアス電圧
として３００Ｖの直流電圧が印加されている。

【００２１】この現像ローラ５３には発泡ウレタンもし
くは発泡シリコンなどの発泡樹脂から構成された、補給
ローラ５４が併設されている。この補給ローラー５４は
現像ローラにニップ領域を形成し、また補給ローラには
４５０Ｖの電圧を印加させることで、トナーへの電荷の
注入および現像ローラへの補給を行っている。また現像
ローラには現像剤層を規制するためのブレード５６１が
圧接されている。このブレードの圧接圧は例えば約０．
２ｋｇ／ｍｍに設定され、トナーの体積中心粒径の3倍
以下のトナー層厚(約２０ミクロン)に規制している。次
に現像ローラと感光体ドラムとの接触現像条件について
説明する。

【００２２】現像ローラは感光体ドラムに対してニップ
幅が約１ｍｍとなるように圧接されており、感光体ドラ
ムの周速Ｖ１に対して現像ローラの周速Ｖ２が約１．２
から２．５倍程度、この実施例では約２倍となるように
回転駆動されている。このように現像ローラの回転速度
を感光体ドラムより幾分速くすることで、上述した薄層
においても十分な現像性と、クリーニング時の掻取り力
を得ている。このような装置を用いて、プリント速度６
ｃｐｍで連続３０００枚の画像形成を行ったところ、現
像時の電荷のリークも無く、現像性、クリーニング性と
もに優れた画像形成が終始安定して実施できた。

【００２３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば現
像ローラとして電子伝導性材料で構成された弾性体層
と、表面層の間に中間層を設けたことにより極めて薄い
薄層を使用した接触現像においても現像時に潜像の電荷
がリークすることなく安定した現像を実現できる。また
クリーナレスシステムにおける現像装置に適用した場合
には、クリーニング性能に優れた現像装置を実現でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の現像ローラの構造を示す断面図

【図２】本発明の現像ローラを利用したレーザープリン
タの構成を示す概念図

【符号の説明】

３…現像ローラ、８…弾性体層、９…中間層、１０…表
面保護層、４２…感光体ドラム、４４…紙粉除去ブラ
シ、５３…現像ローラ、５４…補給ローラ、５６１…薄
層形成ブレード

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】導電性軸体の外周面に、電子伝導性材料
で構成された弾性体層と、該弾性体層の表面に該弾性体
層よりも体積抵抗の大きな中間層を介して表面保護層を
設けたことを特徴とする現像ローラ。
【請求項２】上記現像ローラは、その表面に非磁性一
成分現像剤を体積平均粒子径の３倍以下の現像剤薄層を
形成し、感光体ドラム表面に形成された静電潜像を現像
する現像装置に使用する請求項１記載の現像ローラ。
【請求項３】上記現像ローラは、感光体ドラムとの押
圧状態において、先の画像形成に際して該感光体ドラム
表面に残留している現像剤をクリ−ニングする機能を有
した現像装置に使用する請求項２記載の現像ローラ。