JP2002040799A

JP2002040799A - 現像ロール及びそれを有する現像装置

Info

Publication number: JP2002040799A
Application number: JP2000227048A
Authority: JP
Inventors: Makoto Nakamura; 誠中村
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2000-07-27
Filing date: 2000-07-27
Publication date: 2002-02-06
Also published as: US6473588B2; US20020037184A1

Abstract

(57)【要約】【課題】現像γの傾きを急峻にできると共に１５０Ｖ
以下の低電位の現像ポテンシャルでトナーを飽和させる
ことができる現像ロール及びそれを有する現像装置を提
供する。【解決手段】芯軸１、弾性層２及び表面層３を順次有
する現像ロール１０において、その体積抵抗を１．５×
１０⁴ Ω・ｃｍ以下とし、且つ、その静電容量が１．５
×１０^-4/ｍ²以上とする。前記現像ロール１０における
ＪＩＳ−Ａ硬度は、好ましくは、２５〜５０度である。
また、前記現像ロールにおける表面層の厚み、好ましく
は、３０μｍ以下であり、且つ、表面層を含めた現像ロ
ールのＡＳＫＥＲ−Ｃ硬度は、好ましくは、５５度(３
０３ｇ荷重)以下である。

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、プリン
タ、ファクシミリ等の電子写真装置において用いられる
現像ロールに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、複写機、プリンタ、ファクシミリ
等の電子写真装置、特に、小型の電子写真装置の分野に
おいては、メンテナンスの簡素化が進められており、例
えば、特開昭５３−３２３３号公報（以下、「従来技術
１」という。）に示されているように、感光体表面、感
光紙、記録紙等の画像担持体上に形成された静電潜像を
１成分トナーを使用して現像するタイプの現像装置が実
用化されている。図５は、このような従来の現像装置の
概略説明図である。

【０００３】図５に示されているように、感光体ドラム
１０１は、表層部Ａと基体部Ｂとからなっている。表層
部Ａは、画像担持体として機能するものであり、そし
て、基体部Ｂは、画像担持体支持部材として機能するも
のである。基体部Ｂは、金属製ドラム１０２の表面に比
較的弾性を有する導電性ゴム１０３を接着し、そして、
その上にアルミニウム箔のような可撓性金属箔１０４を
接着してなり、また、表層部Ａは、さらにその上にセレ
ンのような金属を蒸着して形成した光導電性絶縁体層１
０５よりなる。感光体ドラム１０１の表面には、現像ロ
ール１０６が圧接して設けられている。現像ロール１０
６は、金属ロール１０７及びその表面に形成された導電
性の合成ゴム、ウレタンフォーム等よりなる弾性層１０
８を有している。このような現像ロール１０６の弾性層
１０８からブリードアウトしてきた可塑剤や低分子物質
が感光体ドラム１０１の表面部Ａを汚染したり、また、
トナーの粘着（タッキング）やフィルミングが現像ロー
ル１０６の弾性層１０８上に生じるので、現像ロール１
０６の弾性層１０８の表面にトナー離型性のよい樹脂か
らなる表面層（図示せず）を被覆して、前記可塑剤や低
分子物質のブリードアウトを防止すると共にトナーの粘
着やフィルミングを防止した現像ロールもある。

【０００４】そして、現像ロール１０６と感光体ドラム
１０１の基体部Ｂとの間には、バイアス電源１０９が接
続されている。現像ロール１０６の上部には、１成分非
磁性トナー１１０を収容したホッパー１１１がその開口
下部を現像ロール１０６の表面に所定の間隔を置いて設
けられている。ホッパー１１１の右側側壁の内側には、
摩擦帯電部材１１２が接着されている。現像ロール１０
６の右側側面には、均平部材１１３がその表面を現像ロ
ール１０６の表面に圧接して設けられている。この均平
部材１１３は、金属製ロール１１４の表面にゴム層１１
５を接着し、その上に摩擦帯電部材１１６を被覆してな
り、回転不能に設けられている。

【０００５】かかる現像ロール１０６によれば、その表
面に薄層化させたトナーを担持させ、これを静電潜像の
形成された感光体ドラム１０１に当接させると、トナー
が感光体ドラム１０１に現像電界に応じて移行するの
で、感光体ドラム１０１に形成された静電潜像が可視像
化される。このような現像ロール１０６においては、ト
ナーと現像ロール１０６の表面との接触による摩擦帯電
によってトナーの帯電の極性及び帯電量を制御する必要
がある。トナーの感光体ドラム１０１への移動は、トナ
ーの帯電の極性及び現像電解に応じて、静電潜像の画像
部及び非画像部（地肌部）を選択することにより行われ
る。この装置によれば、トナーに磁性材料を使うことな
く、カラー化が容易であるという利点がある。

【０００６】また、特公昭６４−１０２２号公報（以
下、「従来技術２」という）には、磁気ブラシから一成
分系非磁性トナー粒子を現像ローラーに受け渡すように
した現像装置が記載されている。図６は、このような従
来の現像装置の概略説明図である。

【０００７】図６に示すように、一成分系非磁性トナー
粒子を帯電するための磁性キャリヤを吸着して磁気ブラ
シ２１２を形成する回転可能な磁気ローラー２０８と、
該磁気ローラー２０８と静電像保持体２０１との間に位
置し、磁気ローラー２０８が形成する磁気ブラシ２１２
から分離した帯電トナー２０７を担持して、静電像保持
体２０１上の静電像を現像するための現像ローラー２１
１と、を有し、上記磁気ローラー２０８と現像ローラー
２１１との間に交番電界を形成して上記磁気ブラシ２１
２から一成分系非磁性トナー２０７を現像ローラー２１
１に受け渡す現像装置２０３が記載されている。この現
像装置２０３によれば、トナー帯電を２成分現像剤で立
ち上げて、磁気ローラー２０８上に形成した磁気ブラシ
２１２で現像ローラー２１１上にトナー２０７を供給す
ることにより、現像ローラー２１１への接触部材を無く
し、かつ、トナー粒子２０７へのストレスを低減するこ
とにより、現像装置２０３の据え置きが可能となる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】前記「従来技術１」に
記載された従来の画像担持体上に形成された静電潜像を
１成分トナーを使用して現像するタイプの現像装置にお
いては、トナー薄層ブレードへのトナー固着、現像ロー
ルへのトナーフィルミング、現像ロール表面への経時で
のスジ等の傷の発生、トナーの劣化(ストレス)によるト
ナー帯電量、及び、現像ロール上へのトナー付着量の経
時変化、トナー補給時の地汚れ等数々の問題のために、
数十ｋレベルプリントして交換できるカートリッジ形態
を取らざるを得ず、そのために、現像装置の据え置きが
できないという問題があった。

【０００９】このような問題点を解決するために「従来
技術２」が提案されたが、「従来技術２」は、感光体ド
ラムを高帯電電位に帯電させるので、感光体ドラムの低
寿命化につながり、そのために、感光体ドラムを低帯電
電位に帯電させて帯電時の劣化を少なくしようという試
みがなされている。このように、感光体ドラムを低帯電
電位に帯電させると、現像バイアスを低く設定する必要
がある。また、高画質化という観点からは、多値（画像
の書き込み変調パターンを多数の階調を用いて出すも
の）から２値（画像の書き込み変調パターンを２つの階
調を用いて出すもの、即ち、ドットの濃度がすべて同じ
で、ドットの打ち方により階調を変化させるもの）にす
るために、現像γ（静電電位に対する画像濃度の特性曲
線の勾配）をできるだけ立たせ、且つ、飽和の現像ポテ
ンシャルをできるだけ、小さくする必要性が生じてき
た。

【００１０】本発明は、かかる問題を解決することを目
的としている。即ち、本発明は、現像γの傾きを急峻に
できると共に１５０Ｖ以下の低電位の現像ポテンシャル
でトナーを飽和させることができる現像ロール及びそれ
を有する現像装置を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明者は、現像ロール
において、その体積抵抗を１．５×１０⁴ Ω・ｃｍ以下
とし、且つ、その静電容量を１．５×１０^-4/ｍ²以上と
することによって、現像γの傾きを急峻にできると共に
１５０Ｖ以下の低電位の現像ポテンシャル（即ち、感光
体における画像部の表面電位と現像バイアスとの差）で
トナーを飽和させることができることを見出して本発明
を完成するに至った。

【００１２】即ち、請求項１に記載された発明は、芯
軸、弾性層及び表面層を順次有する現像ロールにおい
て、その体積抵抗が１．５×１０⁴ Ω・ｃｍ以下であ
り、且つ、その静電容量が１．５×１０^-4/ｍ²以上であ
ることを特徴とする現像ロールである。

【００１３】請求項２に記載された発明は、請求項１に
記載された発明において、ＪＩＳ−Ａ硬度が２５〜５０
度であることを特徴とするものである。

【００１４】請求項３に記載された発明は、請求項１又
は２に記載された発明において、表面層の厚みが３０μ
ｍ以下であり、且つ、表面層を含めた現像ロールのＡＳ
ＫＥＲ−Ｃ硬度が５５度(３０３ｇ荷重)以下であること
を特徴とするものである。

【００１５】請求項４に記載された発明は、請求項１〜
３のいずれかに記載の現像ロールを感光体ドラムに平行
に接触して設け、該現像ロールに対向してトナー供給ロ
ールを設け、そして、該供給ロール上にドクターブレー
ドを設けて、キャリアとトナーとが混合した磁気ブラシ
を現像ロールに当接させることによりトナーのみを現像
ロール上へ供給するようにしたことを特徴とする現像装
置である。

【００１６】請求項５に記載された発明は、請求項４に
記載された発明において、感光体における画像部の表面
電位と現像バイアスとの差が１５０Ｖ以下において感光
体上へのトナー付着量が飽和することを特徴とするもの
である。

【００１７】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。図１は、本発明の一実施の形態を
示す現像ロールの断面図であり、図２は、本発明の一実
施の形態を示す現像ロールを用いた現像装置の概略説明
図であり、そして、図３は、現像ロールの体積抵抗及び
静電容量の測定法を説明するための説明図である。

【００１８】図１において、１０は現像ロールである。
現像ロール１０は、金属からなる芯軸１の周囲にゴム又
はエラストマーからなる弾性層２を有している。弾性層
２としては、例えば、エチレンプロピレンゴム、ブタジ
エンゴム、ニトリルゴム、スチレンゴム、イソプレンゴ
ム、シリコーンゴム、ウレタンゴム、ウレタンフォーム
等のゴム又はエラストマーが使用できる。硬度として
は、画像のドット再現性を良くするためには、ニップ幅
が広すぎない方が良く、そのための硬度としては、ＪＩ
Ｓ−Ａ硬度で２５〜５０度が好ましい。

【００１９】弾性層２の外周表面には、例えば、フルオ
ロオレフィンとエチレン性不飽和単量体との共重合体で
ある溶剤可溶性フッ素系樹脂に導電剤を添加した樹脂組
成物で形成した表面層３を有している。ここに記載した
樹脂組成物は、あくまでも例示であって、本発明の目的
に反しないかぎりその他の樹脂組成物であってもかまわ
ない。表面層３は、例えば、ディップ法、スプレーコー
ト、ロールコート等の公知のコーティング、或いは、チ
ューブ状に成形した成形物を被覆することにより形成す
ることができる。表面層３の厚みは、好ましくは、３０
μｍ以下である。表面層３の厚みが３０μｍを越える
と、弾性層の硬度より硬くなってしまい、且つ、割れや
すくなる。表面層３を含めた現像ロール１０の硬度は、
好ましくは、ＡＳＫＥＲ−Ｃ硬度が３０３ｇ荷重で５０
度以下である。ドット再現性を良くするためには、表面
層３をある程度硬くする必要があるので、そのＡＳＫＥ
Ｒ−Ｃ硬度は、好ましくは、５０度以下である。ＪＩＳ
−Ａ硬度測定ではＡＳＫＥＲ−Ｃ硬度で出るような差が
出ない。

【００２０】本発明における現像ロール１０の重要な特
徴は、電気特性であり、その体積抵抗が１．５×１０⁴
Ω・ｃｍ以下であり、且つ、その静電容量が１．５×１
０^-4/ｍ²以上であることである。最近のシステムの高寿
命化(特に感光体)にともない、低帯電電位にして、感光
体の劣化を少なくしようという試みがあり、それにした
がって、現像バイアスを低く設定せざるを得ない。さら
に、多値から２値にするために、高現像γが必要となっ
てくる。導電性が要求されるために、カーボンブラッ
ク、金属酸化物等の導電剤を添加する必要がある。

【００２１】図２に示すように、前記本発明ににおける
現像ロール１０を感光体ドラム１１に平行に接触して設
け、該現像ロール１０に対向してトナー供給ロール１４
を設け、そして、該供給ロール１４上にドクターブレー
ド１５を設けて、キャリアとトナーとが混合した磁気ブ
ラシを現像ロール１０に当接させることにより、トナー
のみを現像ロール１０上へ供給するようにした現像装置
２０とすることができる。前記現像装置２０において
は、２成分現像剤１６を磁気ロールで構成した供給ロー
ル１４に搬送する。供給ロール１４に搬送した２成分現
像剤１６を供給ロール１４上に設けたドクターブレード
１５によって薄層化すると、キャリアとトナーとが混合
した磁気ブラシが形成される。このように形成された磁
気ブラシをトナー薄層形成部１３で現像ロール１０に当
接させることにより、トナーのみを現像ロール１０上へ
供給する。なお、１７は、トナー補給部である。

【００２２】現像ロール１０上に供給されたトナーは、
現像ロール１０により感光体ドラム１１の静電潜像部、
即ち、現像部１２（１成分接触現像）に運ばれ、潜像を
現像する。トナー供給ロール１４と現像ロール１０は非
接触、現像ロールと感光体は接触、非接触どちらでも使
用することはできるが、画質の点からは、接触現像が望
ましい。図示していないが、トナー供給ロール１４と現
像ロール１０との間、現像ロール１０と感光体ドラム１
１と間には、電源を界してバイアス電圧が印加されてい
る。現像ロール１０へのバイアスは直流、直流＋交流等
があるが、コストの点からは直流バイアスが望ましい。
感光体基体は、本実施例ではドラム感光体を使用してい
るが、ベルト感光体でも使用できる。このような現像装
置２０を用いることにより、現像ロール１０と接触する
部材が少なくなるので、現像ロール１０へのフィルミン
グを防止することができる。また、従来のブレードトナ
ー薄層タイプの現像装置で問題になっていたブレードへ
のトナー固着という問題がなくなる。

【００２３】本発明の現像装置２０は、感光体における
画像部（図示せず）の表面電位と現像バイアスとの差が
１５０Ｖ以下において感光体上へのトナー付着量を飽和
するものとなっている。

【００２４】

【実施例】（実施例１）導電性カーボンブラックが分散
された液状シリコーンゴムを予め芯金がセットされた成
形型に注型工法により流し込み、加熱加硫後、外径研削
にて直径１６ｍｍとすることにより、弾性層を有するロ
ールを形成した。このロールの表面にプライマーを塗布
した後、カーボンブラックを分散したフルオロオレフィ
ンとエチレン性不飽和単量体との共重合体である溶剤可
溶性フッ素系樹脂をスプレー塗装して、厚みが２０μｍ
の表面層を形成することにより現像ロールとした。

【００２５】（実施例２）導電性カーボンブラックが分
散されたポリオールとイソシアネートとを混合し、これ
を予め芯金がセットされた成形型に注型工法により流し
込み、加熱加硫後、外径研削にて直径１６ｍｍとするこ
とにより、弾性層を有するロールを形成した。このロー
ルの表面にカーボンブラックを分散した水系ウレタンを
スプレー塗装して、厚みが２５μｍの表面層を形成する
ことにより現像ロールとした。

【００２６】（比較例１）導電性カーボンブラックが実
施例２よりも少ない量で分散されたポリオールとイソシ
アネートとを混合し、これを予め芯金がセットされた成
形型に注型工法により流し込み、加熱加硫後、外径研削
にて直径１６ｍｍとすることにより、弾性層を有するロ
ールを形成した。このロールの表面にプライマーを塗布
した後、カーボンブラックを分散したフルオロオレフィ
ンとエチレン性不飽和単量体との共重合体である溶剤可
溶性フッ素系樹脂をスプレー塗装して厚みが２０μｍの
表面層を形成することにより現像ロールとした。

【００２７】（比較例２）導電性カーボンブラックが実
施例１よりも少ない量で分散された液状シリコーンゴム
を予め芯金がセットされた成形型に注型工法により流し
込み、加熱加硫後、外径研削にて直径１６ｍｍとするこ
とにより、弾性層を有するロールを形成した。このロー
ルの表面にカーボンブラックを分散した水系ウレタンを
スプレー塗装して、厚みが２５μｍの表面層を形成する
ことにより現像ロールとした。

【００２８】そして、実施例１〜２及び比較例１〜２に
より得られた現像ロールの現像ポテンシャル（Ｖ）及び
現像率（％）を測定して現像ポテンシャル（Ｖ）と現像
率（％）との関係を調べた。図４は、実施例１〜２及び
比較例１〜２により得られた現像ロールの現像ポテンシ
ャル（Ｖ）と現像率（％）との関係を示すグラフであ
る。

【００２９】また、実施例１〜２及び比較例１〜２によ
り得られた現像ロールの「体積抵抗（Ω・ｃｍ）」、
「静電容量（Ｆ/ｍ²）」、「ＪＩＳ−Ａ硬度（度）」及
び「ＡＳＫＥＲ−Ｃ硬度（度）」を測定した。前記「体
積抵抗（Ω・ｃｍ）」については、図３に示すように、
ロールを平行電極に平行に押し当て、その両シャフトに
各５００ｇの荷重を平行電極方向に加えた状態で導電シ
ャフトと平行電極との間に５Ｖの電圧を印可して測定し
た。また、前記「静電容量（Ｆ/ｍ²）」については、図
３に示すように、ロールを平行電極に平行に押し当て、
その両シャフトに各５００ｇの荷重を平行電極方向に加
えた状態で導電シャフトと平行電極との間の静電容量を
ＬＣＲメータで測定した。これらの測定結果は、次の表
１に示される。

【００３０】

【表１】

【００３１】前記表１における「現像ポテンシャル１５
０Ｖ以下においての現像γの飽和」（以下、「１５０Ｖ
以下においての現像γの飽和」と略記する。）及び「ド
ット再現性」を評価した。但し、前記「１５０Ｖ以下に
おいての現像γの飽和」は、図４に記載されたグラフよ
り評価し、飽和したものを「○」とし、そして、飽和し
ないものを「×」とした。また、「ドット再現性」は、
優れているものを「○」とし、そして、劣っているもの
を「×」とした。

【００３２】以上、表１より次のことがわかる。即ち、
実施例１，２では、「体積抵抗（Ω・ｃｍ）」が低く、
且つ、「静電容量（Ｆ/ｍ²）」が大きいので、現像γを
現像ポテンシャル１５０Ｖ以下といった低電位で飽和さ
せることができるが、比較例１，２では、実施例１，２
のように、「体積抵抗（Ω・ｃｍ）」が低くはなく、且
つ、「静電容量（Ｆ/ｍ²）」が大きくはないので、現像
γを現像ポテンシャル１５０Ｖ以下といった低電位で飽
和させることができない。

【００３３】

【発明の効果】(1) 請求項１に記載された発明によれ
ば、その体積抵抗が１．５×１０⁴ Ω・ｃｍ以下であ
り、且つ、その静電容量が１．５×１０^-4/ｍ²以上であ
るので、現像γの傾きを急峻にできると共に１５０Ｖ以
下の低電位の現像ポテンシャルでトナーを飽和させるこ
とができる。

【００３４】(2) 請求項２に記載された発明によれば、
ＪＩＳ−Ａ硬度が２５〜５０度であるので、ドット再現
性を良くすることができる。

【００３５】(3) 請求項３に記載された発明によれば、
表面層の厚みが３０μｍ以下であり、且つ、表面層を含
めた現像ロールのＡＳＫＥＲ−Ｃ硬度が５５度（３０３
ｇ荷重）以下であるので、表面層の割れ等を防止するこ
とができ、且つ、ドット再現性を良くすることができ
る。

【００３６】(4) 請求項４に記載された発明によれば、
現像ロールを感光体ドラムに平行に接触して設け、該現
像ロールに対向してトナー供給ロールを設け、そして、
該供給ロール上にドクターブレードを設けて、キャリア
とトナーとが混合した磁気ブラシを現像ロールに当接さ
せることによりトナーのみを現像ロール上へ供給するよ
うにしたので、(a) 高速対応が可能であって、しかも、
高画質が得られる現像装置を提供することができ、ま
た、(b) 現像剤中のトナー帯電に比べてが現像ロール上
のトナー帯電料分布がシャープになるので、地汚れを低
減することができる。

【００３７】(5) 請求項４に記載された発明によれば、
感光体における画像部の表面電位と現像バイアスとの差
が１５０Ｖ以下において感光体上へのトナー付着量が飽
和するので、帯電電位を従来より低くすることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態を示す現像ロールの断面
図である。

【図２】本発明の一実施の形態を示す現像ロールを用い
た現像装置の概略説明図である。

【図３】現像ロールの静電容量の測定法を説明するため
の説明図である。

【図４】実施例１〜２、及び比較例１〜２で得られた現
像ロールの現像ポテンシャル（Ｖ）と現像率（％）との
関係を示すグラフである。

【図５】従来の現像装置の概略説明図である。

【図６】他の従来の現像装置の概略説明図である。

【符号の説明】

１芯軸２弾性層３表面層１０現像ロール１１感光体ドラム１２現像部（１成分接触現像）１３トナー薄層形成部１４トナー供給ロール１５ドクターブレード１６２成分現像剤１７トナー補給部２０現像装置

フロントページの続きＦターム(参考） 2H073 AA01 BA02 BA13 BA23 CA03 2H077 AC04 AD06 AD13 AD35 EA03 EA15 EA16 FA13 FA22 FA27 3J103 AA02 AA14 AA33 AA51 BA31 FA02 FA07 FA18 FA20 GA02 GA52 GA57 GA58 GA60 HA02 HA03 HA04 HA05 HA12 HA15 HA20 HA31 HA47 HA48 HA53

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】芯軸、弾性層及び表面層を順次有する現
像ロールにおいて、その体積抵抗が１．５×１０⁴ Ω・
ｃｍ以下であり、且つ、その静電容量が１．５×１０^-4
/ｍ²以上であることを特徴とする現像ロール。
【請求項２】ＪＩＳ−Ａ硬度が２５〜５０度であるこ
とを特徴とする請求項１に記載の現像ロール。
【請求項３】表面層の厚みが３０μｍ以下であり、且
つ、表面層を含めた現像ロールのＡＳＫＥＲ−Ｃ硬度が
５５度(３０３ｇ荷重)以下であることを特徴とする請求
項１又は２に記載の現像ロール。
【請求項４】請求項１〜３のいずれかに記載の現像ロ
ールを感光体ドラムに平行に接触して設け、該現像ロー
ルに対向してトナー供給ロールを設け、そして、該供給
ロール上にドクターブレードを設けて、キャリアとトナ
ーとが混合した磁気ブラシを現像ロールに当接させるこ
とによりトナーのみを現像ロール上へ供給するようにし
たことを特徴とする現像装置。
【請求項５】感光体における画像部の表面電位と現像
バイアスとの差が１５０Ｖ以下において感光体上へのト
ナー付着量が飽和することを特徴とする請求項４に記載
の現像装置。