JP2001066896A - 現像剤剥取り部材および現像装置 - Google Patents
現像剤剥取り部材および現像装置Info
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Abstract
ラを長期間使用しても、現像ローラおよびこの現像ロー
ラ上のトナーに過大な圧力を加えることがなく、現像ロ
ーラ上へのトナーの供給および剥ぎ取りを良好に行っ
て、良好な現像によりかぶり等のない高品質な画像を得
ることを可能とすることである。 【解決手段】 弾性ローラ9を、導電性の芯金9aの外
周に、連泡性発泡体からなる基層9b(ウレタンスポン
ジゴム。絶縁性。密度0.030g/cm3、セル径2
00〜350μm、ゴム硬度4°(アスカーC)、厚さ
4.5mm)、トナー侵入防止層9c(基層9b表層の
スキン層として形成。絶縁性。厚さ10μm程度)、お
よび連泡性発泡体のトナー剥ぎ取り層9c(ウレタンゴ
ムスポンジ層。絶縁性。密度0.042g/cm3、セ
ル径100〜180μm、ゴム硬度20°(アスカー
C)、厚さ1mm)を積層した構造とした。
Description
の現像剤の剥取りを行う現像剤剥取り部材、およびその
現像剤剥取り部材を備えた現像装置に関する。
プリンタ、ファクシミリなどの画像形成装置において
は、電子写真感光体や静電記録誘電体からなる像担持体
上に形成した潜像を、現像装置により現像してトナー像
として可視化することを行っている。
分現像装置が種々提案され、また実用化されている。し
かし、いずれの現像装置でも、現像剤担持体上に非磁性
1成分現像剤である非磁性トナー(非磁性1成分トナ
ー)の薄層を形成することが困難である問題があった。
が求められている現在、トナーの薄層形成方法およびそ
の装置に関する開発は必須となっており、これに対して
いくつかの方策が提案されている。
るように、現像剤担持体である現像ローラにゴムまたは
金属製の弾性ブレードを当接させ、弾性ブレードと現像
ローラとの当接部の間をトナーを通過させて規制するこ
とにより、現像ローラ上にトナーの薄層を形成し、かつ
当接部での摩擦でトナーに十分な摩擦帯電電荷(トリ
ボ)を付与させるものがある。
ーを規制するときには、現像ローラ上にトナーを供給す
るトナー供給部材が別途必要となる。これは、磁性トナ
ーの場合には、現像ローラ内の磁石の磁力により現像ロ
ーラ上にトナーを供給することができるが、非磁性トナ
ーの場合には、磁力によるトナーの供給が行えないため
である。
は、図8に示すように、非磁性1成分トナー106を収
容した現像容器102内に、弾性ブレード104よりも
現像ローラ103の回転方向上流側の位置で、現像ロー
ラ103に当接するファーブラシ構造のローラ(ブラシ
ローラ)115を設置して、現像ローラ103上の現像
に消費されずに残存した現像残りのトナーをブラシロー
ラ115により剥ぎ取るとともに、現像ローラ103上
に新たなトナー106を供給するようにしている。
性トナー106の薄層を良好に形成することができるの
で、感光ドラム101上の静電潜像を良好に現像するこ
とができ、現像により高濃度、広面積のべた黒画像を忠
実に再現して、良好な画像を得ることが可能となった。
は、金属の芯金上にナイロン、レーヨン等の繊維を植毛
して構成されており、長期間にわたる現像装置の繰り返
し使用において、繊維の抜けにより弾性ブレードと現像
ローラ間に繊維が詰まり、その部分に白スジが発生した
り、繊維の倒れによりブラシローラの現像ローラへの当
接不良が起こり、トナー供給および剥取り不足からべた
黒画像の再現が不十分になる場合があった。
のポリウレタンフォーム等の連泡性発泡体で形成した発
泡骨格構造の弾性ローラとすることにより、現像ローラ
に対し過大な圧を加えることなく軽圧で当接させて、発
泡体表面の適度な凹凸により、現像ローラ上へのトナー
の供給および現像残りトナーの剥取りを行うことが可能
となった。
うな現像装置では、弾性ローラが比較的低密度の連泡性
発泡体から形成されているため、特に小粒径のトナーを
高湿度環境下で用いた場合や、略球形のトナーを用いた
場合には、現像動作を多数回繰り返すうちに、弾性ロー
ラの気泡内部にトナーが入り込んでいき、詰まりを生じ
る。このようなトナー詰まりが弾性ローラの発泡体全体
に達すると、弾性ローラが硬質化し、現像ローラに対す
る弾性ローラの当接圧が過大となり、現像ローラおよび
弾性ローラの駆動トルクの増大を招いたり、現像ローラ
に対する弾性ローラのトナーの塗布および剥取りにむら
が生じ、現像ローラ上にコーティングむらが発生し好ま
しくなかった。
不都合を防止するためには、以下の措置が考えられる。
(1)弾性ローラ表面にトナー詰まり防止用のスキン層
を設ける。(2)弾性ローラを単泡性の発泡体で構成す
る。(3)連泡性の発泡体のセル(気泡)を極力細かく
し、密度の高いものを使用する。しかしながら、以下の
問題が生じた。
ン層を現像ローラ表面に当接し摺擦すると、現像ローラ
へトナーを擦りつけるスキン層表面の働きが強すぎ、現
像動作を多数回繰り返した場合、現像ローラ上のトナー
が融着したり、トナーが物性変化を起こし、すなわち劣
化して、かぶりが増加する結果を招く。またスキン層表
面を適度に粗した場合でも、発泡体表面に比べて局所的
に硬度が高く、したがってトナーおよび現像ローラに対
する局所的な圧力が高いため、同様の問題を防止できな
かった。
現像ローラとの摺擦によりスキン層が摩耗したり、削ら
れるために、発泡セル中にトナーが入り込む状況が発生
し、長期間の使用での安定性を得ることが難しかった。
表面の凹凸により、連泡性の発泡体と同様に、現像ロー
ラ上へのトナーの塗布、剥取りは良好に行えるが、単泡
性の発泡体は、連泡性の発泡体に比べ硬度や反発弾性が
高く、弾性ローラの硬度が高くなり過ぎ、このため現像
ローラに対し弾性ローラを安定して確実に当接する配置
をとると、現像ローラおよびトナーへの当接圧が過大と
なり、現像ローラおよび弾性ローラの駆動トルクの増大
を招いたり、長期使用によるトナーの物性変化(トナー
劣化)にともなうかぶりの増大を招くなど、不都合が生
じる。
の発泡体の硬度を極力下げればよいが、この場合はオイ
ル成分が多く含まれることになり、現像ローラおよびト
ナーに弾性ローラを接触したまま高温環境下で長期間放
置した際、オイル成分が染み出して現像ローラおよびト
ナーにオイルが付着し、現像ローラ上へのトナー融着が
発生してしまう。現像ローラ上にトナーが融着すると、
現像ローラに新たに供給されたトナーが、現像ローラ上
の融着したトナーと摩擦されることになり、適正な摩擦
帯電電荷を付与することができず、トナーの帯電量不足
によるかぶりが発生し、好ましくなかった。
の連泡性の発泡体、たとえばセル数30個〜50個/イ
ンチのポリウレタンフォーム等の発泡体に対し、極力セ
ルを細かくした、セル数100個/インチ以上の連泡性
の発泡体を使用すれば、凹凸のあるトナーでは弾性ロー
ラ内に侵入するのをある程度防止可能となるが、略球形
のトナーではあまり効果が認められなかった。その結
果、全体の硬度が(2)の弾性ローラと同様に高くなり
過ぎて、弾性ローラおよび現像ローラの駆動トルクの増
大やトナー劣化、そのトナー劣化によるかぶりの増大と
いった同様な不具合を招いた。
剤の剥取りを良好に行うことの可能な現像剤剥取り部
材、およびその現像剤剥取り部材を備えた現像装置を提
供することである。
ーラを長期間使用しても、現像ローラおよびこの現像ロ
ーラ上のトナーに対して過大な圧力を加えることがな
く、弾性ローラにより現像ローラ上へのトナーの供給お
よび剥取りを良好に行って、良好な現像によりかぶり等
のない高品質な画像を得ることを可能とした現像剤剥取
り部材、およびその現像剤剥取り部材を備えた現像装置
を提供することである。
徴とするところは、添付図面を参照しつつ以下の詳細な
説明を読むことにより、一層明確になるであろう。
現像剤剥取り部材、およびその現像剤剥取り部材を備え
た現像装置にて達成される。要約すれば、本発明は、現
像剤担持体からの現像剤の剥取りを行う現像剤剥取り部
材であって、発泡体からなる表層と、前記表層よりも内
側に設けられた基層と、前記表層内に侵入した現像剤が
前記基層に侵入するのを防止するための侵入防止層であ
って、前記表層と前記基層との間に設けられた侵入防止
層とを有することを特徴とする現像剤剥取り部材であ
る。
体である。前記表層の厚さは、0.5mm〜3mmであ
る。前記基層は、連泡性発泡体である。前記表層のセル
径は、前記基層のセル径よりも小さい。前記表層のゴム
硬度は、前記基層のゴム硬度よりも大きい。前記表層の
連泡率と前記基層の連泡率とは、ゴム硬度の小さい方の
層の連泡率の方が小さい。前記表層の層厚は、前記現像
剤剥取り部材の禅層厚の50%以下である。前記侵入防
止層は、前記表層の成形時に形成されるスキン層であ
る。前記侵入防止層は、前記基層の成形時に形成される
スキン層である。前記侵入防止層は、前記表層の成形時
に形成されるスキン層、および、前記基層の成形時に形
成されるスキン層である。前記侵入防止層は、導電性で
ある。前記侵入防止層の抵抗は、106Ω以下である。
えた現像装置である。
に則して更に詳しく説明する。
概略構成図である。
に示すように、像担持体として矢印X方向に周速Vxで
回転する感光ドラム1を有し、その感光ドラム1の周囲
に、回転方向に沿って、1次帯電ローラ(1次帯電器)
2、露光器3、現像装置4、転写帯電器5および定着器
7が配設されている。
矢印X方向に回転し、その感光ドラム1の表面を矢印W
方向に回転する1次帯電ローラ2により一様に帯電す
る。1次帯電ローラ2は感光ドラム1に接触して帯電を
行う接触帯電器であり、図示しない1次帯電バイアス電
源が接続されている。本実施例では、感光ドラム1をV
x=93mm/秒で回転し、1次帯電ローラ2を感光ド
ラム1とほぼ同速に回転駆動し、1次帯電バイアス電源
から帯電ローラ2に約−1300Vを印加して、感光ド
ラム1の表面を約−700Vに帯電した。
器を備えている。上記の帯電した感光ドラム1に露光器
3により情報信号に応じた光像を露光走査して、感光ド
ラム1の表面に情報信号に応じた静電潜像を形成し、そ
の潜像を現像装置4により現像してトナー像として可視
化する。
の現像に反転現像方式をとっており、現像装置4は非磁
性1成分トナーとして負帯電トナーを使用し、その負帯
電トナーを感光ドラム1上の静電潜像の露光部に付着し
て、静電潜像を現像する。しかし、本発明は、現像方式
をこれに限るものではない。
ー像を、図示しない搬送ローラにより感光ドラム1に供
給された転写紙Pに、転写帯電器5の作用により転写す
る。本実施例では、転写帯電器5はローラタイプ、つま
り転写ローラとされ、この転写帯電器5には、図示しな
い転写バイアス電源から約+2〜+5kVの電圧が印加
される。転写が終了した転写紙Pは、定着器7に送って
トナー像を熱溶融して定着し、転写紙P上に永久画像を
得る。
感光ドラム1上には転写されずに残留した転写残りのト
ナーが発生するが、本画像形成装置は、転写残りトナー
を現像同時クリーニング方式により除去しており、感光
ドラム1上の転写残りトナーは、1次帯電ローラ2を通
過後、現像装置4の現像ローラ8に回収される。これに
ついては後述する。
トナー(非磁性1成分トナー)Tを収容し、その感光ド
ラム1と対面した長手方向に延在する開口部に、現像剤
担持体として上記の現像ローラ8が感光ドラム1と当接
配置されている。この現像ローラ8は弾性ローラからな
り、矢印Y方向に周速Vyで回転される。現像ローラ8
の周速Vyは感光ドラム1の周速Vxに対し、Vy>V
xとしてあり、本例ではVy=145mm/秒である
(Vx=93mm/秒)。
(背面側)の下寄りの位置に、トナー供給部材としての
弾性ローラ9が当接配置されている。この弾性ローラ9
は現像ローラ8に対し、矢印Zのカウンター方向に周速
Vzで回転される。弾性ローラ9の背面側にはトナー攪
拌部材11が設置される。また現像ローラ8の回転方向
上、弾性ローラ9よりも下流側の位置には、現像ローラ
8にトナー規制部材としての現像ブレード10が当接配
置されている。さらに、現像装置4外には、現像ローラ
8に現像バイアスを印加する直流高圧電源(現像バイア
ス電源)13が設置されている。本実施例では、この電
源13は、弾性ローラ9が同電位となるように、弾性ロ
ーラ9の芯金にも接続されている。
11により攪拌されつつ、弾性ローラ9に搬送される。
弾性ローラ9に搬送されたトナーTは、弾性ローラ9の
表面の凹凸および空孔で担持されつつ、弾性ローラ9の
回転により現像ローラ8に搬送される。現像ローラ8に
搬送されたトナーTは、弾性ローラ9と現像ローラ8と
の当接部において、それらの周速差により摩擦帯電さ
れ、現像ローラ上に塗布される(トナーコート)。本実
施例では、弾性ローラ9の周速VzをVz=70mm/
秒とした。
の周速Vyの30〜80%程度にするのが好ましい。弾
性ローラ周速Vzが現像ローラ周速Vyの30%以下と
なると、現像ローラ8へのトナー供給が不足し、べた画
像出力時に画像後端に濃度薄が生じる。弾性ローラ周速
Vzが現像ローラ周速Vyの80%以上となると、現像
ローラ8へのトナーの供給が過剰になって、現像ローラ
8の周囲表面でトナーが詰まり、ブロッキングを起こし
てしまう。
ラ8の周速Vyが145mm/秒、弾性ローラ9の周速
Vzが70mm/秒であり、弾性ローラ周速Vzは現像
ローラ周速Vyの約48%である。弾性ローラ9の現像
ローラ8に対する相対速度は、20〜300mm/秒の
広い範囲とすることができ、本実施例では、カウンター
方向回転なので、相対速度はVz+Vy=215mm/
秒である。この弾性ローラ9と現像ローラ8との当接幅
(ニップ幅)は約1〜10mm必要で、本実施例では当
接幅を5mmとした。
ナーTは、現像ローラ8の回転により現像ブレード10
のところに搬送され、現像ブレード10による規制およ
び摩擦で、所定厚さのトナー層に形成され、また所定の
帯電量まで電荷が付与される。現像ブレード10は、厚
さ約0.1mmのステンレスの薄板を、その先端から約
2mmの位置で現像ローラ8と反対側に折曲形成してな
っており、現像ブレード10の折曲部を現像ローラ8の
表面に若干食い込ませた状態で当接配置している。
を受けたトナーTは、現像ローラ8の回転により感光ド
ラム1と対向した現像領域へ搬送され、現像バイアス電
源13から現像ローラ8に印加した直流電圧、本例では
−460Vにより、感光ドラム1に転移して静電潜像の
露光部に付着し、潜像を反転現像して、トナー像として
可視化する。
る。上述したように、トナー像の転写の際、感光ドラム
1上に転写残りのトナーが発生する。この転写残りトナ
ーは、通常、転写帯電器5による放電を受けるため、正
規の帯電極性とは逆極性に帯電したトナー(反転トナ
ー)となるが、一次帯電器2と感光ドラム1とによる摺
擦、および一次帯電器2による放電で正規の帯電極性に
戻され、感光ドラム1上に担持されたまま、また一次帯
電器2から感光ドラム1上に吐き出されて、再度感光ド
ラム1上に担持されて一次帯電器2を通過する。
ち、感光ドラム1上の非画像部に存在するトナーが、感
光ドラム1と現像ローラ8との接触部で、感光ドラム1
の帯電電位(−700V)と現像ローラ8に印加された
現像バイアス(−460V)の電位差により、感光ドラ
ム1から除去されて現像ローラ8に回収される。現像ロ
ーラ8に回収されたトナーは、現像ローラ8上の現像残
りのトナーとともに、弾性ローラ9により剥ぎ取られ
る。
説明すると、図3において、符号T′は感光ドラム1上
に残留した転写残りトナーを示し、Tは現像ローラ8上
に担持された現像前の新しいトナーを示す。転写残りト
ナーT′、新しいトナーTのいずれもマイナス(−)に
帯電している。
電位(画像部電位)は、露光により約−100Vとなっ
ている。このとき、転写残りトナーT′は、そのまま感
光ドラム1上に残り、現像バイアス−460Vと感光ド
ラム101上の露光部電位−100Vとの電位差によ
り、現像ローラ8上のトナーTが感光ドラム1上の露光
部に転移し、感光ドラム1上の静電潜像を現像する。
転写残りトナーT′は、感光ドラム1上の非露光部電位
(非画像部電位、つまり一次帯電電位)−700Vと現
像バイアス−460Vとの電位差により現像ローラ8上
に転移し、すなわちクリーニングされ、現像装置4に回
収される。このとき、現像ローラ8上のトナーTはその
まま現像ローラ8上に残る。以上により、現像同時クリ
ーニングが実現される。
多量のトナーが現像ローラ8に回収されると、現像ブレ
ード10で規制したトナー量以上のトナーが現像ローラ
に担持されることになる。この場合でも、本発明では、
後述するように、現像ローラ8上のトナーを剥ぎ取る弾
性ローラ9にトナーが入り込まず、弾性ローラ9が硬化
することがないので、トナーを劣化させることなく、ト
ナーを回収することが可能となる。
9について説明する。弾性ローラ9は、図2に示すよう
に、導電性の芯金9aの外周に、連泡性発泡体からなる
基層9b、トナー侵入防止層9cおよびトナー剥取り層
9dを、内側から順に同心円状に積層した複数層構造に
構成されている。本実施例では、基層9b、侵入防止層
9cおよび剥取り層9dは絶縁性とされており、芯金9
aには、前述したように、現像バイアス電源13を接続
して、現像時、弾性ローラ9を現像ローラ8と同電位に
保っている。
ナー剥取り層9dとの間に、トナー侵入防止層9cを介
挿したが、これはつぎのような作用効果をもたらす。
ーの侵入を防止しつつ、所望のトナー量を現像ローラ8
に搬送できることである。
のトナーの供給と、現像に寄与しなかった現像残りトナ
ーの剥取りとの2つの役目を担う。現像ローラ8上のト
ナーは、発泡セルの縁の部分が摺擦することにより、メ
カニカルに剥ぎ取られるが、剥ぎ取られたトナーは発泡
体中に侵入しても、侵入防止層9cによって堰き止めら
れるので、弾性ローラ9全体の硬度上昇はほとんどな
い。
ムの場合は、トナーを担持する量が少なくなりがちで、
現像に必要なトナー量を現像ローラ8上に担持しにくく
なるが、連泡性ならばセル中にトナーを含むことができ
るため、現像ローラ8に必要量のトナーを担持すること
ができる。
トナーの侵入を防止しつつ、所望するトナー量を現像ロ
ーラ8に搬送することができる。
ーは、弾性ローラ9の表面近傍に存在するため、直ぐに
現像ローラ8に担持される割合が高く、したがって同じ
トナーが同一場所に長く存在して何度も摺擦を受けると
いうようなことがなく、それによって生じるトナー劣化
を防止できる。このトナー劣化を防止できることは、現
像同時クリーニング方式では回収されたトナーを再利用
するため、特に有益である。
機能分離が可能なことである。
は、現像ローラ8へのトナーの供給および剥取りと耐久
性とを考えて、現像ローラ8に過大な圧力を加えないよ
うに、またトナーへの電荷付与性を考慮して、材料を選
択しなければならなかったので、弾性ローラの材料選択
の幅が少なかった。
トナーの剥取りに直接作用しないため、現像ローラ8に
過大な圧力を加えないように発泡セル径および硬度を選
択することができ、ゴム等の材料の種類の選択範囲が広
がる。すなわち、基層9bは永久変形の発生しない領域
で、セル径やセル密度、ゴム硬度を選択することがで
き、弾性ローラ9を、現像ローラ8との当接ニップが広
く、かつ過剰な圧力を作用させないものとすることがで
きる。
用可能範囲である。剥取り層の厚さが0.5mm以下と
なると、トナーの搬送量が減少してしまうため、所望量
のトナーを搬送しづらくなる。また3mm以上となる
と、剥取り層中にトナーが過多となり、剥取り層の硬度
が高くなって、本発明の効果を得られるなくなる。
トナー侵入防止層9c、剥取り層9dの厚さ)に占める
割合としては、50%以下が好ましい。50%を超えて
しまうと、基層9bの割合が減ることから芯金9aの影
響を受け、所望のローラ硬度が得にくくなるからであ
る。
ステンレス製で外径5mmとし、芯金9a上に基層9b
として、連泡性発泡体のウレタンスポンジゴム(密度:
0.030g/cm3、セル径:200〜350μm、
ゴム硬度:4°(アスカーC))を厚さ4.5mmに形
成し、その際、トナー侵入防止層9cを、基層9bの連
泡性発泡体の成型時にできる基層9b表層のスキン層と
して形成した。このトナー侵入防止層9cは10μm程
度の厚さに形成された。トナー侵入防止層9c上にトナ
ー剥取り層9dとして、連泡性発泡体のウレタンゴムス
ポンジ層(密度:0.042g/cm3、セル径:10
0〜180μm、ゴム硬度20°(アスカーC))を厚
さ1mmに形成した。
の平均径をいい、任意断面の拡大画像から最大である発
泡セルの面積を測定し、この面積から真円相当径を換算
し最大セル径を得る。この最大セル径の1/2以下であ
る発泡セルをノイズとして削除した後、残りの個々のセ
ル面積から同様に換算した個々のセル径の平均値であ
る。
得た。基層9b、侵入防止層9cおよび剥取り層9dは
絶縁性である。なお、ゴム硬度の測定には、Asker
Cゴム硬度計(高分子計器(株)製)を用いた。
しては、上記のウレタンゴムの他に、NBRゴム(二ト
リルゴム)、シリコーンゴム、アクリルゴム、ヒドリン
ゴム、エチレンプロピレンゴム(EPDMゴム)、クロ
ロプレンゴム、スチレンブタジエンゴム、イソプレンゴ
ム、アクリロニトリルブタジエンゴムおよびこれらの複
合混合物など、一般に用いられるゴムが使用可能であ
る。
いて述べる。
その外周面に接着剤を塗布して、円筒形金型の成型キャ
ビティ内にセットし、液状としたイソシアネートとエチ
レンオキサイドを混入済みのポリオールとを同時にキャ
ビティ内に流し込み、予め60℃程度に温調した雰囲気
中で約30分保持して、反応を完了させる。いわゆるワ
ンショット方式であり、これによりウレタンスポンジの
基層9bが成型され、反応終了後、基層9bを金型から
取り出す。スポンジ形成時の発泡により発生した気体
は、金型上部からエアー抜きされる。こうして得られた
中間成型品の基層9bの表面には、金型の内壁形状に沿
ってスキン層が形成され、上記したトナー侵入防止層9
cとして作用する。
は、上記の基層9bの端部をマスキングした後、基層9
b上に同様に成型することにより得られる。剥取り層9
dの表面にもスキン層が形成されるので、脱型後、円筒
研削盤を用いて剥取り層9d上のスキン層を研磨して、
剥取り層9dを所定の厚さに仕上げる。このスキン層を
研磨する理由は、剥取り層9dにスキン層がついたまま
であると、弾性ローラ9のトナー搬送力が低下すること
と、剥取り層が低硬度の場合には、長期間の使用による
現像ローラ8との摺擦で、スキン層が削られる恐れがあ
るので、初めからない方がよいからである。
部材等について説明する。
mの中実の円筒状金属棒の外周上に、シリコーンゴムか
らなる弾性層を約4mmの厚さに積層して、外径16m
mに形成してなっている。弾性層に使用するゴムとして
は、その他に、NBRゴム、ブチルゴム、天然ゴム、ア
クリルゴム、ヒドリンゴム、ウレタンゴム、エチレンプ
ロピレンゴム、クロロプレンゴム、スチレンブタジエン
ゴム、イソプレンゴム、アクリロニトリルブタジエンゴ
ムおよびこれらの複合混合物など、一般に用いられるゴ
ムが使用可能である。
くすることで、低硬度化が図られる。現像ローラ8を単
層とする場合には、トナーへの帯電付与性の観点から、
負帯電性トナーを用いた場合には、ウレタンゴム、シリ
コーンゴム、NBRゴム等が好適に用いられる。正帯電
性トナーを用いるのであれば、フッ素ゴム等が好適であ
る。また弾性層の外周に、トナーへの帯電を考慮して、
コート層を設ける場合には、ポリアミド樹脂、シリコー
ン樹脂、アクリル樹脂、フッ素樹脂、もしくはこれらを
混合した樹脂等が好適に用いられる。
るトナーの粒径にもよるが、十点平均粗さRzで3μm
から15μmが好ましい。使用するトナー粒径が体積平
均粒径で6μmであれば、表面粗さRzで5〜12μm
が使用可能である。トナー粒径がより小さい場合には、
表面粗さRzをやや小さくすることが好ましい。平均粗
さRzが3μm以下であると、十分なトナー搬送力が得
られず、その結果、画像の濃度不足となり、15μm以
上となると、転写残りトナーに十分な電荷付与を行え
ず、転写残りトナーを十分に回収できなかったり、非画
像部にトナーが付着する所謂かぶりが発生したりするこ
とになる。
規定されている定義を用い、測定には小坂研究所製の表
面粗さ試験機SE−30Hを使用した。
は、0.02から0.8程度が好適である。好ましくは
0.02〜0.4である。逆極性に帯電した転写残りト
ナーを正規の帯電極性に戻さなければならないため、動
摩擦係数が0.02以下では、トナーへの電荷付与性を
考慮すると不適当であり、逆に動摩擦係数を0.8以上
にすると、現像時に画像部周辺にトナーが飛び散る、所
謂現像飛び散りが増加し、ともに好ましくない。
法を図4に示す。現像ローラ8の周面に厚さ0.03m
m、重さW2のステンレス薄板110を掛け、その薄板
110の一端部を水平に延出してデジタルフォースゲー
ジ112に取り付け、薄板110の他端部に重さW1の
重り116を取り付けて鉛直方向に引張り、薄板110
が現像ローラ8の表面にθ=45°にわたって接するよ
うに設置する。デジタルフォースゲージ112は、ステ
ンレス薄板110も重りW1も取り付けない無負荷時に
値0に調整しておく。
W1を取り付けた状態でデジタルフォースゲージ112
の値の読みが安定したら、現像ローラ8を図の矢印Rで
示す反時計方向に回転してステンレス薄板110と摺擦
し、フォースゲージ112でこのときの現像ローラ8と
ステンレス薄板110間の摺擦力を測定する。測定値は
フォースゲージ112からのアナログ出力値をレコーダ
で周波数10Hzでサンプリングし、サンプリングした
データをコンピュータ114に導入して、動摩擦係数μ
を下記(1)式により計算する。これを現像ローラ8の
1周について行い、その平均値を現像ローラ8の動摩擦
係数とする。
2、W1:重りの重さ、W2:ステンレス薄板の重さ、
F:デジタルフォースゲージの測定値である。
像ローラ8表面の動摩擦係数を測定したのは、感光ドラ
ムがアルミニウム等の基体上に厚さ数10μm程度の感
光層を設けたものを使用しているので、現像ローラ8表
面の動摩擦係数としては、ステンレス薄板に対するもの
を用いて比較することが現状に近く、より適切であると
判断されるからである。
は、前述したように、厚さ約0.1mmのステンレスの
薄板を先端から約2mmの位置で折曲形成し、その折曲
部を現像ローラ8の表面に若干食い込ませた状態で当接
配置している。接触圧は線圧で約10〜45gf/cm
が好適であり、10gf/cm以下になると、トナーに
対して適切な帯電付与ができず、かぶりとなって画質を
低下させる。接触圧が45gf/cm以上になると、圧
力等によりトナーに混合されている外添剤がトナー表面
から剥離しやすくなり、トナーを劣化して、トナーの帯
電帯電性を低下させることになる。
折曲形成したステンレス製薄板を用い、折曲部を現像ロ
ーラ8にエッジ当接させたが、直線状平板の金属薄板を
用い、これを現像ローラ8に面当接させて使用すること
も可能である。この場合は、当接圧をエッジ当接よりも
5〜10gf/cm程度高くすることがよい。
のように測定することができる。引き抜き板として長さ
100mm×幅15mm×厚さ30μmのステンレス薄
板を、挟み板として長さ180mm×幅30mm×厚さ
30μmのステンレス薄板を長さが半分になるように折
ったものを用意し、その折った挟み板間に引き抜き板を
挿入し、その状態で挟み板を現像ローラ8と現像ブレー
ド10との間に挿入する。そして引き抜き板に取り付け
たバネ計りを引張って、引き抜き板を一定速度で引き抜
き、そのときのバネ計りが示す荷重(gf)を読む。バ
ネ計りの値を1.5で除して、単位をcmあたりの荷重
に換算すれば、現像ブレード10の当接圧、すなわち線
圧(gf/cm)が測定される。
圧は、上記の現像ブレード10の当接圧の測定方法と同
様な方法で測定して、10〜50gf/cmが好まし
い。現像ローラ8の当接圧が10gf/cm以下となる
と、接触状態が不安定となり、逆に50gf/cm以上
となると、圧力等によりトナーに混合されている外添剤
がトナー表面から剥離しやすくなり、トナーを劣化し
て、現像ブレード10によるトナーの帯電性が低下す
る。
は、現像ローラ8および感光ドラム1の外径にもよる
が、0.5〜3mm程度の長さにわたることが好まし
い。当接領域の長さが3mm以上になると、トナーの現
像ローラ8と感光ドラム1との摺擦時間が長くなり、ト
ナー中に熱が蓄積されてトナー劣化の原因となる。より
好ましくは0.7〜1.5mmである。
上記現像ブレード10の当接圧の測定方法と同様な測定
方法で測定して、15〜70gf/cmが好ましい。当
接圧が15gf/cm以下では、前画像の履歴であるい
わゆるゴーストが発生してしまう。当接圧が70gf/
cm以上では、トナーの剥取り性は向上するが、空孔の
あるスポンジ部材で構成された弾性ローラといえども、
トナーに与えるストレスが過大となり、トナー劣化を促
進してしまうからである。
透過型電子顕微鏡(TEM)を用いたトナー粒子の断層
面観察において、ワックス成分が結着樹脂と相溶しない
状態で、実質的に球状および/または紡錘形で島状に分
散されいることが好ましい。ワックス成分を上記の如く
分散させ、トナー中に内包化させることにより、トナー
の劣化や画像形成装置への汚染等を防止することができ
るので、良好な帯電性が維持され、ドットの再現に優れ
たトナー画像を長期にわたって形成することが可能とな
る。また加熱時にはワックス成分が効率よく作用するた
め、低温定着性と耐オフセット性を満足なものとするこ
とができる。
法は、常温硬化性のエポキシ樹脂中にトナー粒子を十分
分散させた後、温度40℃の雰囲気中で2日間硬化させ
て得られた硬化物を、四三酸化ルテニウム、必要により
四三酸化オスミウムを併用して染色を施した後、ダイヤ
モンド刃を備えたミクロトームを用いて薄片状のサンプ
ルを切り出し、TEMでトナー粒子の断層形態を観察す
る。
成分と外殻を構成する樹脂との若干の結晶化度の違いを
利用して、材料間のコントラストを付けるため、四三酸
化ルテニウム染色法を用いることが好ましい。このよう
にして観察したトナー粒子の代表例の断層形態を図5に
模式的に二例示す。本実施例で用いたトナー粒子は、ワ
ックス成分が外殻樹脂で内包化されていることが観測さ
れた。
定されるDSC曲線において、昇温時に40〜130℃
の領域に最大吸熱ピークを有するものが用いられる。上
記の温度領域に最大吸熱ピークを有することにより、低
温定着に大きく貢献しつつ、離型性をも効果的に発現す
る。最大吸熱ピークが40℃未満であると、ワックス成
分の自己凝集力が弱くなり、結果として耐高温オフセッ
ト性が悪化するとともに、グロスが高くなりすぎる。一
方、最大吸熱ピークが130℃を超えると、定着温度が
高くなるとともに、定着画像の表面を適度に平滑化させ
ることが困難になるため、特にカラートナーを用いた場
合には、混色性低下の点から好ましくない。
合法により直接トナーを得る場合、最大吸熱ピーク温度
が高いと、主に造粒中にワックス成分が析出する等の問
題が生じ、好ましくない。
は、ASTm D 3418−8に準じて行う。測定に
は、たとえばパーキンエルマー社製のDSC−7を用い
る。装置検出部の温度補正は、インジウムと亜鉛の融点
を用い、熱量の補正についてはインジウムの融解熱を用
いる。測定サンプルにはアルミニウム製のパン(皿)を
用い、対照用に空パンをセットし、昇温−降下を1回さ
せて前履歴をとった後、昇温速度10℃/分で測定を行
う。
ワックス、ポリオレフィンワックス、フィッシャートロ
ピッシュワックス、アミドワックス、高級脂肪酸、エス
テルワックス、およびこれらの誘導体、またはこれらの
グラフト/ブロック化合物等が利用できる。
で測定した形状係数SF−1の値が100〜160であ
り、形状係数SF−2の値が100〜140であること
が好ましく、より好ましくは形状係数SF−1が100
〜140、SF−2が100〜120である。上記条件
を満たしつつ、SF−2/SF−1の値を1.0以下と
することにより、トナーの諸特性のみならず、画像解析
装置とのマッチングが極めて良好なものとなる。
−2とは、日立製作所製FE−SEM(S−800)を
用い、倍率500倍に拡大したトナー粒子像を100個
無作為にサンプリングし、その画像情報をインターフェ
ースを介してニコレ社製の画像解析装置(Lusex
3)に導入し、解析を行い、下記式から算出される値と
定義した。
A}×(π/4)×(100) SF−2={(PERI)2/AREA}×(1/4
π)×(100) ただし、AREA:トナーの投影面積、MXLNG:絶
対最大長、PERI:周長 トナーの形状係数SF−1はトナー粒子の丸さの度合い
を示し、SF−1が大きくなると、球形から徐々に不定
形となる。SF−2はトナー粒子の凹凸度合いを示し、
SF−2が大きくなると、トナー表面の凹凸が顕著にな
る。
の形状が不安定となるため、トナーの帯電量分布がブロ
ードになるとともに、現像装置内でトナー表面が摩擦さ
れやすくなるため、画像濃度の低下や画像のかぶりの一
因となる。
ーを現像ローラ側に付勢する電位差を設けた場合には、
弾性ローラの剥取り層中に侵入したトナーは凹凸の引っ
かかりがないため、剥取り層のセル等に引っかかること
なく、バイアスに忠実に移動する。その結果、所望のト
ナー量を現像ローラ8に供給できるのと同時に、同じト
ナーが剥取り層中に存在しつづけることがないため、ト
ナー劣化を防止できる。
状係数SF−2は100〜140であり、SF−2/S
F−1の値が1.0以下であるのがよい。SF−2/S
F−1が1.0を超える場合、トナー粒子の表面が滑ら
かではなく、トナー粒子が多数の凹凸を有しており、感
光ドラムから転写材(紙等)への転写効率が低下する傾
向にある。
化を目的として、微小な潜像ドットを中実に現像できる
ようにするために、重量平均粒径で10μm以下である
ことが好ましく、より好ましくは4〜8μmであり、個
数分布における変動係数(A)が35%以下であること
が好ましい。
は、転写効率の低下から感光ドラム上に転写残りのトナ
ーが多く、さらに、かぶり、転写不良に基づく画像の不
均一ムラの原因となりやすく、本発明で使用するには好
ましくない。トナーの重量平均粒径が10μmを超える
場合には、感光ドラムの表面へのトナーの融着が起きや
すい。トナー粒子の個数分布における変動係数が35%
を超えると、さらにその傾向が強まる。
定することができる。本発明では、コールターカウンタ
ーを用いて行った。
ーTA−II型(コールター社製)を用い、個数分布お
よび体積分布を出力するインターフェイス(日科機
製)、およびパーソナルコンピュータを接続した。電解
液は、1級塩化ナトリウムを用いて、1%のNacl水
溶液を調製した。市販の1%のNacl水溶液として
は、たとえばISOTON II(コールターサイエン
ティフィックジャパン製)を使用できる。
剤として界面活性剤、好ましくはアルキルベンゼンスル
ホン酸塩を0.1〜5ml加え、さらに測定試料のトナ
ーを2〜20mg加える。試料を懸濁した電解液は、超
音波分散器で約1〜3分間分散処理を行い、上記のコー
ルターカウンターTA-II型により、たとえば100
μmのアパチャーを用いて、個数を基準として2〜40
μmのトナー粒子の粒度分布を測定し、それから本発明
に係る粒度分布の値を求める。
は、 変動係数A=(S/D1)×100 ただし、S:トナー粒子の個数分布における標準偏差値 D1:トナー粒子の個数平均粒径(μm) の式から算出される。
トナーに所望の帯電量が付与されやすいようにして用い
ることが好ましい。トナー粒子表面の外添剤による被覆
率は、好ましくは5〜99%、より好ましくは10〜9
9%である。
には、日立製作所製FE−SEM(S−800)を用
い、トナー粒子像を100個無作為にサンプリングし、
その画像情報をインターフェースを介してニコレ社製の
画像解析装置(Lusex3)に導入する。得られる画
像情報は、トナー粒子表面部分と外添剤部分との明度が
異なるため、2値化して、外添剤部分の面積SGとトナ
ー粒子部分の面積(外添剤部分の面積を含む)STに分
けて求め、 外添剤被覆率(%)=(SG/ST)×100 の式より算出する。
の耐久性の点から、トナー粒子の重量平均粒径の1/1
0以下の粒径であることが好ましい。本発明では、この
外添剤の粒径とは、電子顕微鏡におけるトナー粒子の表
面観察により求めた、その平均粒径を意味する。
(酸化アルミニウム、酸化チタン、チタン酸ストロンチ
ウム、酸化セリウム、酸化マグネシウム、酸化クロム、
酸化スズ、酸化亜鉛など)、窒化物(窒化ケイ素な
ど)、炭化物(炭化ケイ素など)、金属塩(硫酸カルシ
ウム、硫酸バリウム、炭酸カルシウムなど)、脂肪族金
属塩(ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸カルシウムな
ど)、カーボンブラック、シリカなどが用いられる。
部に対し0.01〜10重量部が用いられ、好ましくは
0.05〜5重量部が用いられる。これらの外添剤は、
単独で用いても、また複数併用してもよい。それぞれ疎
水化処理を行ったものが、より好ましい。
合には、トナーの流動性が悪化し、転写および現像の効
率が低下してしまい、画像の濃度ムラや画像部周辺への
トナーの飛び散りが発生する。一方、外添剤の量が10
重量部を超える場合には、過多な外添剤が感光ドラムや
現像ローラに付着して、トナーへの帯電性を悪化させた
り、画像を乱したりする。
現像装置4に組み込み、現像に供して、2000枚の画
像形成を行った。このとき、現像ローラ8と弾性ローラ
9との当接圧は38gf/cmであった。現像時、現像
バイアス電源13から弾性ローラ9の芯金9aに現像バ
イアスを印加し、弾性ローラ9を現像ローラ8と同電位
に保った。その結果、非磁性1成分トナーTとして小粒
径の重合トナーを用いても、弾性ローラ9内へのトナー
の詰まりによる画像ムラや、現像ローラ8および弾性ロ
ーラ9の駆動トルクの増大もなく、また現像ローラ8お
よびトナーTへの当接圧が高すぎることによるトナー劣
化、これにともなうかぶりの増大および帯電量低下も発
生せず、2000枚の画像形成の初期から最後まで、画
像情報に忠実でかぶりのない良好な画像を得ることがで
きた。
ーラへのトナー供給部材としての弾性ローラを、導電性
の芯金上の連泡性発泡体の基層と最外層のトナー剥取り
層との間に、トナー侵入防止層を介挿した構造に形成し
たので、トナーの弾性ローラ内部へのトナーの侵入を防
止しつつ、所望量のトナーを現像ローラに供給すること
ができる。また基層と剥離層との機能分離をさせたの
で、弾性ローラを長期間使用しても、弾性ローラを現像
ローラとの当接ニップが広く、かつ過剰な圧力を作用さ
せないものにでき、また材料選択の幅も広がる。本実施
例によれば、良好な現像を行って、かぶり等のない高品
質な画像を得るができ、現像同時クリーニング方式を採
用しても、高画質を長期間にわたって維持することがで
きる。
成装置を示す概略構成図、図7は、図6の画像形成装置
に設置された現像装置のトナー供給部材としての弾性ロ
ーラを示す断面図である。
4の弾性ローラ12を、図7に示すように、導電性の芯
金12a上の連泡性発泡体の基層12bと最外層の連泡
性発泡体のトナー剥取り層12dとの間に、導電性のト
ナー侵入防止層12cを介挿し、そしてトナー侵入防止
層12cに供給バイアスを印加して、現像ローラ8と弾
性ローラ12との間に、トナーを現像ローラ8方向に付
勢する電界を形成するようにしたことである。導電性の
トナー侵入防止層12cは、導電性の薄膜チューブから
形成し、106Ω以下の導電性とした。
みならず、基層12bを106Ω以下の導電性とし(ト
ナー剥取り層12dは絶縁性である)、図6に示すよう
に、芯金12aに供給バイアス電源14を接続して、芯
金12aおよび基層12bを介してトナー侵入防止層1
2cに供給バイアスを印加した。この供給バイアスは、
現像バイアス電源13から現像ローラ8に印加する現像
バイアスよりも大きな電圧で印加する。
dとの間に導電性のトナー侵入防止層12cを介挿し、
供給バイアスを印加してトナー付勢電界を形成したした
ので、以下のような作用効果がもたらされる。
在するトナーをより多く現像ローラ8に供給できること
である。
ナーの摺擦前には、弾性ローラの周囲のトナーは弱帯電
して存在しており、弾性ローラと現像ローラとによる摺
擦により摩擦帯電を受けて、鏡映力により現像ローラ上
に担持される。これが、高温高湿環境になると、トナー
の摩擦帯電電荷量が少なくなって、現像ローラ上に担持
されるトナー量が少なくなる傾向にある。
弾性ローラ12上に担持されたトナーを、電界により弾
性ローラ12から現像ローラ8方向へ付勢するので、ト
ナーの摩擦帯電電荷が高温高湿環境下で少なくなって
も、図6中の弾性ローラ12と現像ローラ8との摺擦部
を過ぎた、これらの間の上側の領域Aにおいて、弾性ロ
ーラ12から多くのトナーを現像ローラ8に供給するこ
とができる。
弾性ローラで、現像ローラ側へトナーを付勢する方向の
バイアスを印加した場合、スポンジ層の層厚が大きいた
め、低温低湿環境下では弾性ローラから多量のトナーが
現像ローラに供給されたが、本実施例では、現像ローラ
12上のトナー量はトナー剥取り層12dによって限定
されるため、低温低湿下でも、電界の付勢により多量の
トナーが供給されるようなことがない。
び高温高湿環境下においても、、トナーの供給量が従来
の場合と比較して安定する。
現像ローラへのリーク対策として、通常、中抵抗(10
7〜1010Ω)のスポンジ製弾性ローラとして、芯金に
バイアスを印加するため、どうしても不均一な電界が形
成される。また材料的な面においても、中抵抗になる特
殊な材料選択を迫られることになる。
基層12bを106Ω以下の導電性とし、導電性のトナ
ー侵入防止層12cに供給バイアスを印加するため、侵
入防止層12c表面において均一な電圧となり、現像ロ
ーラ8に対して均一なトナー供給が可能となる。
現像同時クリーニング方式において、画像形成中にジャ
ムが発生し、感光ドラム上に残留したトナーを現像ロー
ラ上に回収した場合のことで、この場合には、通常のト
ナー量よりも多量のトナーが現像ローラ8上に存在する
ことになる。
領域Aで、剥取り層12dからトナーを電界により吐き
出すので、剥取り層12d中のトナー量が減少した状態
で、当接部下側の領域Bに達する。このため弾性ローラ
12の剥取り能力が減少することがなく、現像ローラ8
上に多量のトナーが存在していても良好に剥ぎ取ること
ができ、現像同時クリーニング方式においても不具合が
生じることがない。
は、芯金12aをステンレス製で外径5mmとし、芯金
12a上に基層12bとして、連泡性発泡体のシリコー
ンスポンジゴム(密度:0.033g/cm3、セル
径:200〜350μm、ゴム硬度:10°(アスカー
C))を厚さ4.3mmに形成した。基層12bの成型
時は表面にチューブを被覆するため、成型方法としては
型内発泡にとらわれず、押し出し成型し、得られた成形
物の表面を研磨して、所望の基層を成型するようにする
ことも可能である。
を分散して導電性を付与したウレタン樹脂を押し出し成
型した、膜厚50μmのウレタンチューブ製の薄膜導電
チューブを用いて形成した。チューブの膜厚は30〜3
00μmが可能であり、膜厚が30μm以下になると成
型が困難となり、300μm以上になるとチューブの硬
度が高くなる。
て、連泡性発泡体のウレタンゴムスポンジ層(密度:
0.038g/cm3、セル径:100〜250μm、
ゴム硬度18°(アスカーC))を厚さ1.2mmに形
成した。これにより、外径16mmの弾性ローラを得
た。基層12bは導電性であり、剥取り層12dは絶縁
性である。
には、現像バイアス電源13の−460Vに対して40
0Vの付勢バイアスとなるよう、供給バイアスを−86
0Vで印加した。供給バイアス電源14の電圧として
は、現像バイアス電源13に対して100〜600Vの
電位差が印加可能である。電位差が100V以下では、
トナーを現像ローラ8側に付勢する効果が少なく、60
0V以上になると、場合によって放電が起こる可能性が
あり、好ましくない。
の現像装置に組み込み、現像に供して、2000枚の画
像形成を行った。現像時、供給バイアス電源14から弾
性ローラ12の芯金12aに供給バイアスを印加し、弾
性ローラ12から現像ローラ8方向へトナーを付勢する
電界を形成した。その結果、低温低湿および高温高湿環
境下でも、非磁性1成分トナーTとして小粒径の重合ト
ナーを用いて、トナーの供給変動による画像濃度の変動
や、トナー劣化にともなうかぶりの増大および帯電量低
下も発生せず、2000枚の画像形成の初期から最後ま
で、画像情報に忠実でかぶりのない良好な画像を得るこ
とができた。
cを薄膜導電チューブを用いて形成したが、これに限る
ものではなく、実施例1のように、基層を金型内発泡で
形成して、基層表面にスキン層を有する場合には、スキ
ン層表面に導電樹脂のスプレーコート等により導電層を
形成し、この導電層をトナー侵入防止層とすればよい。
ーラの導電性の芯金上の連泡性発泡体の基層と連泡性発
泡体のトナー剥取り層との間に、導電性のトナー侵入防
止層を介挿して、侵入防止層に直接または間接的に供給
バイアスを印加して、弾性ローラから電界によりトナー
を現像ローラに付勢するようにしたので、環境が変化し
た場合にも、現像ローラへの安定したトナー供給が可能
となり、また弾性ローラの材料選択の余地が広がるなど
の効果を有する。実施例1と同様、現像同時クリーニン
グ方式に使用しても、かぶり等のない高品質な画像を長
期間にわたって維持することができる。
ー供給部材としての弾性ローラを示す概略構成図であ
る。
12bの表面にあるスキン層をトナー侵入防止層12c
として用いた。本実施例では、弾性ローラ15の外殻層
であるトナー剥取り層15dの円筒内面にスキン層を設
け、このスキン層をトナー侵入防止層15cとした。
周囲には連泡性発泡体からなる基層15bが形成されて
いる。ここで、基層15bは押し出し成型機により芯金
15aの周囲に形成される。この基層15bは押し出し
成形によるため寸法精度が出にくいことから、基層15
bの表面は研磨機により研磨される。
り金型中にゴムを注入することにより、または前述のワ
ンショット方式等の公知の方法により成型される。成型
されたスポンジゴムの形状は、つまりトナー剥取り層1
5dの形状は、図9に示すごとく円筒形とされる。この
とき、スポンジゴムの周面には金型の表面に倣ってスキ
ン層が形成される。この円筒内面に形成されたスキン層
がトナー侵入防止層15cとなる。
5bをトナー侵入防止層15cの内側に挿入することに
より、芯金15a上に基層15b、トナー侵入防止層1
5c、トナー剥取り層15dが積層された弾性ローラ1
5が形成される。このとき、トナー侵入防止層15cの
内径(トナー剥取り層15dを含む)を基層15aの外
径より若干小さくしておくことで、基層15bをトナー
侵入防止層15cの内側に挿入したときの密着性を向上
することができる。
剥取り層15dの内面に形成されたスキン層をトナー侵
入防止層15cとして利用する。
セル径を大きくまたは密度を低下するようにすると、ス
キン層の形成が十分できなくなる。その結果、スキン層
に穴があいたり、スキン層の膜厚が非常に薄いため脆く
なったりする。したがって基層15b表面にスキン層を
有する場合においては、セル径および密度の選択が必要
であった。
トナー剥取り層15dの内面にトナー侵入防止層として
のスキン層を成型することで、基層15bの成型はスキ
ン層の影響を受けることなく、発泡径や密度を選択する
ことが可能となる。その結果、非常に低硬度にするため
に発泡セル径を大きくしたり、密度を小さくすることも
可能となる。さらに、基層15bの材料の選択および製
法の自由度が広がることにより、安価な材料を使用する
ことができる。
すように作製した。
芯金の周囲に、シリコーンゴムを押し出し成型機により
押出し、加硫させて、円筒状の連泡性発泡体を成型した
後、表面を研磨した。このとき連泡性発泡体は層厚が
3.5mmであり、密度が0.028g/cm3、セル
径が500〜900μm、ゴム硬度がアスカーCで6゜
であった。実施例1よりもゴム硬度は高くなっている
が、これはスポンジゴムの層厚が薄いため、芯金の影響
が測定値に反映したものと考えられる。
15dは、連泡性発泡体のウレタンスポンジゴム層(密
度0.032g/cm3、セル径200〜350μm)
を形成し、前記基層15bを内面に挿入した。その後、
トナー剥取り層15dの表面を研磨して、外径16mm
の弾性ローラとした。この弾性ローラのゴム硬度は、ア
スカーCsC2硬度計(高分子計器(株))により測定
して16゜であった。
ン層を含むトナー剥取り層15dの密着性に関し、特に
プライマー等を用いていないが、これにこだわるもので
はなく、公知のプライマーを使用することが可能であ
る。
に配置し現像に供して、画像形成を行った。弾性ローラ
15の現像ローラ8への当接圧は20gf/cm2で、
所望の当接ニップを得るための弾性ローラと現像ローラ
の当接圧を低下させることが可能となった。
ラ8と同電位のバイアスを印加して、2000枚の画像
出し耐久試験を行った。その結果、小粒径の重合トナー
を用いても、弾性ローラ15内へのトナーつまりによる
画像ムラや、現像ローラ8および弾性ローラ15の駆動
トルクの増大もなく、また現像ローラ8およびとナーへ
の当接圧が高すぎる場合に生じるトナー劣化に伴うかぶ
りの増大およびトリボの低下も発生せず、耐久試験の初
期から後半にわたって、画像情報に忠実でかぶりのない
良好な画像を提供することができた。
剥取り層の内層に設けたが、これに限られず、実施例1
と併用してもよい。すなわち、トナー侵入防止層を基層
の外側表面(実施例1)とトナー剥取り層の内面(本実
施例3)の両方に設けてもよい。トナー侵入防止層を両
方に設けることで、トナー侵入防止層としての信頼性が
向上するとともに、接着時の接触面が大きくなるので、
複数層に構成した場合の界面における接着性が向上す
る。
芯金の外周に連泡性発泡体からなる基層、侵入防止層、
連泡性発泡体からなる剥取り層を同心円状に有する複数
層構成とし、さらに侵入防止層を剥取り層の内層と一体
化することで、前記実施例の効果に加えて、基層の低硬
度化および材料選択の自由度が広がる。
泡性発泡体からなるが、基層およびトナー剥取り層のゴ
ム硬度に応じて各層の連泡率を変えることが特徴であ
る。
発泡ゴムとなるが、発泡剤の量により単泡から連泡にな
る。しかし、実際には連泡性発泡体においても、部分的
に単泡の部分が残る場合がある。また一般的にはゴム硬
度が低いものほど環境による外形変化が大きい。
存在すると、周囲の環境(温度または湿度)の変化によ
り単泡を構成する空孔の膨張・収縮が起こって、弾性ロ
ーラの外径変動が生じる。特に材料のゴム硬度が低いも
のほどその傾向は顕著になる。外形が大きくなると、現
像ローラに当接する当接圧が上昇し、トナー劣化を促進
することになり、結果として現像装置の耐久性が悪化す
ることになる。
り層のゴム硬度に違いがある場合、低硬度の層の連泡率
を高硬度の層の連泡率より高くすることで、環境変動に
よる外形変化を抑えるようにした。この連泡率は、配合
ゴム材料中の発泡剤の量を変化させることにより、任意
にコントロールすることができ、発泡剤の量を多くする
と連泡率が増加し、発泡剤の量を少なくすると連泡率が
低下する。
にして測定して調整する。 (a)連泡性発泡体の主成分となるべきゴム材料が発泡
していない未加硫ゴム材料の状態で、その比重ρ0を測
定する。ゴム材料中に空気が混在している場合には、脱
気処理を施した後に比重を測定する。測定方法はJIS
K6220による。 (b)発泡成形後のゴム発泡体の試料片の重量W0と体
積V0を測定する。 (c)つぎに、弾性ローラの圧縮率が50%となるよう
に内径を有する円筒中に弾性ローラを挿入し、これを固
定した後、温度20±5℃の蒸留水中に浸漬し、弾性ロ
ーラが水面下約50cmの状態で1分間放置する。 (d)水中で弾性ローラの圧縮を解除し、この水中の状
態で試料片を5分間放置する。 (e)弾性ローラを水中より取り出し、表面に付着して
いる水滴を拭き取り、試料片の重量W1を測定する。
する。
/ρ0 V2:試料中の気泡部分の体積(cm3)で、V2=V0−
V1 ρ0:発泡させる前の未加硫ゴム材料の比重 ρ :蒸留水の比重 弾性ローラにおいて、低硬度弾性発泡体の連泡率は60
〜100%に設定されることが好ましい。すなわち、そ
のセル構造として単泡と連泡とが混在したものであっ
て、連泡の比率が60〜100%に設定される。連泡率
が60%以下になると、セル構造が単泡に近づくことに
なるため、基層のゴム硬度としては高くなってしまうか
らである。
により、トナー剥取り層の発泡剤の量を低減して発泡さ
せることで、連泡率が調整された弾性ローラを以下のよ
うに作製した。
芯金の周囲に、シリコーンゴムを押し出し成型機により
押出し、加硫させて、円筒状の連泡性発泡体を成型した
後、表面を研磨した。このとき連泡性発泡体は層厚が
3.5mmであり、密度が0.032g/cm3、セル
径が250〜350μm、ゴム硬度がアスカーCで8
゜、連泡率が80%であった。
層は、連泡性発泡体のウレタンスポンジゴム層(密度
0.030g/cm3、セル径300〜450μm、ゴ
ム硬度6゜(アスカーC))を形成した。トナー剥取り
層の発泡率は、測定した結果65%であった。そして前
記基層を内面に挿入した。その後、トナー剥取り層の表
面を研磨して、外径16mmの弾性ローラとした。
を測定する方法により、低温低湿環境(15℃、12
%)および高温高湿環境(31℃、82%)で当接圧を
測定したが、ほとんど変化はなかった。さらに2000
枚の画出し耐久試験を両環境により行ったが、温度およ
び湿度による不具合は発生しなかった。
芯金の外周に連泡性発泡体からなる基層、侵入防止層、
連泡性発泡体からなる剥取り層を同心円状に有する複数
層構成とし、ゴム硬度により各層の連泡率を変えること
で、環境変動による弾性ローラの外形が変化することに
よるトナー劣化を防止できる。
によれば、弾性ローラを、導電性の芯金の外周に連泡性
発泡体の基層、トナー侵入防止層、連泡性発泡体のトナ
ー剥ぎ取り層を積層した複数層構造に形成したので、弾
性ローラ内部へのトナーの侵入を防止しつつ、所望の量
のトナーを現像ローラに供給することができ、また基層
と剥離層の機能分離が可能となって、現像ローラとの接
触に軽圧を保持したまま、現像ローラ上のトナーの剥ぎ
取りが可能となり、その結果、現像同時クリーニング方
式に使用しても、高画質を長期間にわたって維持するこ
とができる。
連泡性発泡体の基層、導電性のトナー侵入防止層、およ
び連泡性発泡体のトナー剥ぎ取り層を積層した構造とし
て、弾性ローラへの供給バイアスの印加により、現像ロ
ーラ方向へのトナー付勢電界を形成させるようにしたと
きには、環境が変化したときにも現像ローラへの安定し
たトナー供給が可能となり、また材料選択の余地が広が
るなどが可能となり、同様に、現像同時クリーニング方
式に使用しても、高画質を長期間にわたって維持するこ
とができる。
現像剤担持体からの現像剤の剥取りを良好に行うことの
可能な現像剤剥取り部材、およびその現像剤剥取り部材
を備えた現像装置を提供することができる。
概略構成図である。
ナー供給部材としての弾性ローラを示す断面図である。
転写残りトナーの現像同時クリーニング動作を説明する
電位図である。
示す説明図である。
諸例を示す模式図である。
成装置を示す概略構成図ある。
ナー供給部材としての弾性ローラを示す断面図である。
略図である。
成図である。
Claims (14)
- 【請求項1】 現像剤担持体からの現像剤の剥取りを行
う現像剤剥取り部材であって、発泡体からなる表層と、
前記表層よりも内側に設けられた基層と、前記表層内に
侵入した現像剤が前記基層に侵入するのを防止するため
の侵入防止層であって、前記表層と前記基層との間に設
けられた侵入防止層とを有することを特徴とする現像剤
剥取り部材。 - 【請求項2】 前記表層は、連泡性発泡体である請求項
1の現像剤剥取り部材。 - 【請求項3】 前記表層の厚さは、0.5mm〜3mm
である請求項1または2の現像剤剥取り部材。 - 【請求項4】 前記基層は、連泡性発泡体である請求項
2の現像剤剥取り部材。 - 【請求項5】 前記表層のセル径は、前記基層のセル径
よりも小さい請求項4の現像剤剥取り部材。 - 【請求項6】 前記表層のゴム硬度は、前記基層のゴム
硬度よりも大きい請求項1〜5のいずれかの項に記載の
現像剤剥取り部材。 - 【請求項7】 前記表層の連泡率と前記基層の連泡率と
は、ゴム硬度の小さい方の層の連泡率の方が小さい請求
項4〜6のいずれかの項に記載の現像剤剥取り部材。 - 【請求項8】 前記表層の層厚は、前記現像剤剥取り部
材の全層厚の50%以下である請求項1〜7のいずれか
の項に記載の現像剤剥取り部材。 - 【請求項9】 前記侵入防止層は、前記表層の成形時に
形成されるスキン層である請求項1〜8のいずれかの項
に記載の現像剤剥取り部材。 - 【請求項10】 前記侵入防止層は、前記基層の成形時
に形成されるスキン層である請求項1〜8のいずれかの
項に記載の現像剤剥取り部材。 - 【請求項11】 前記侵入防止層は、前記表層の成形時
に形成されるスキン層、および、前記基層の成形時に形
成されるスキン層である請求項1〜8のいずれかの項に
記載の現像剤剥取り部材。 - 【請求項12】 前記侵入防止層は、導電性である請求
項1〜11のいずれかの項に記載の現像剤剥取り部材。 - 【請求項13】 前記侵入防止層の抵抗は、106Ω以
下である請求項1〜11のいずれかの項に記載の現像剤
剥取り部材。 - 【請求項14】 請求項1〜13のいずれかの項に記載
の現像剤剥取り部材を備えた現像装置。
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