JP2003173079A - 現像ローラおよびそれを用いた非磁性一成分現像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 現像ローラによる印字品質を高めるとともに
当該現像ローラの耐久性の向上を図る。 【解決手段】 静電潜像の形成された感光体ドラムにト
ナーを供給して可視化されたトナー像を形成する現像ロ
ーラ９であって、金属シャフト２０および当該金属シャ
フトの外周面を覆う導電性ウレタンゴム材２１を備えて
表面粗さが３〜１０μｍとされた基材と、基材の表面を
覆い、層厚が３〜１０μｍとされたコート材２２とを有
する構成とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、現像ローラおよび
それを用いた非磁性一成分現像装置に関し、特に、現像
ローラによる印字品質の向上とこの現像ローラの耐久性
の向上に適用して有効な技術に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、非磁性一成分現像方式を適用した
現像装置においては、導電性ゴムなどで構成された現像
ローラに現像剤層厚規制ブレードを弾性接触させて現像
ローラ上に非磁性一成分現像剤の薄層を形成すると共に
当該現像剤を摩擦帯電させ、この現像剤の薄層を感光体
ドラムとの対向領域まで搬送して静電潜像に付着させる
ことで現像を行っていた。また、現像剤としては負帯電
の現像剤を用いるのが主流であった。

【０００３】ここで、図５は重合トナーを使用した非磁
性一成分現像方式による従来の現像装置を備えた画像形
成装置であるレーザプリンタを示す概略図である。

【０００４】図５に示すように、レーザプリンタには、
基材であるアルミニウム素管の外周面上に２０μｍ程度
の感光層が塗布された感光体ドラム１が備えられてい
る。感光体ドラム１の周囲には、当該感光体ドラム１の
表面を所定の電位に一様に帯電させる帯電器２、一様電
位に帯電された感光体ドラム１の表面にレーザ光を照射
して電荷を部分的に喪失させることにより静電潜像を形
成する露光装置３、感光体ドラム１上に形成された静電
潜像をトナーにより顕画化してトナー像にする現像ロー
ラ４、感光体ドラム１との間に一定のニップ幅を備え、
媒体収納部（図示せず）から給紙されてきた印字媒体上
にトナー像を転写する転写ローラ７、転写後の感光体ド
ラム１上の残留物を除去するクリーニングブラシ１０が
配置されている。

【０００５】現像ローラ４には、この現像ローラ４の表
面にトナーを供給するトナー供給ローラ６が現像ローラ
４に近接配置されている。また、現像ローラ４には、ト
ナー供給ローラ６によって供給されたトナーを薄層化お
よび摩擦帯電するトナー層厚規制ブレード５が圧接され
ている。そして、このような現像ローラ４、トナー供給
ローラ６およびトナー層厚規制ブレード５を含んで非磁
性一成分現像装置が構成されている。

【０００６】さらに、現像ローラ４には、現像ローラ４
へバイアス電圧を印加して現像ローラ４のトナーを感光
体ドラム１の表面へ付着させ、これによって感光体ドラ
ム１上の静電潜像を顕像化する現像バイアス電源（図示
せず）が電気的に接続されている。

【０００７】ここで、トナー供給ローラ６は基材である
金属シャフトの外周面上にウレタンを発泡したものから
なり、現像ローラ４は、同じく基材である金属シャフト
の外周面上にウレタンあるいはシリコンを層状に形成し
たものからなる。また、トナー層厚規制ブレード５は、
ステンレスあるいはステンレス板金先端にウレタンやシ
リコンゴムを成型したものからなる。さらに、転写ロー
ラ７は、基材である金属シャフトの回りに導電性発泡体
が配置されたものからなる。なお、転写ローラ７の中心
である金属シャフトには、高圧電源（図示せず）により
トナーの極性とは逆極性の転写バイアスが印加されてお
り、これによって感光体ドラム１上の可視化されたトナ
ー像が印字媒体上へ転写される。

【０００８】また、トナー像転写後の媒体搬送路上に
は、相互に圧接回転して印字媒体に転写されたトナー像
を熱定着する定着ローラおよび加圧ローラからなる定着
器８が配置されている。

【０００９】次に、このようなレーザプリンタの印字動
作について説明する。

【００１０】ドットマトリクスデータに展開された印字
データは、露光装置３から照射されるレーザ光によって
感光体ドラム１の表面に静電潜像として形成される。

【００１１】形成された静電潜像は感光体ドラム１の回
転によって現像位置に到達し、ここで、現像ローラ４か
らトナーが付着してトナー像となる。

【００１２】このトナー像は、感光体ドラム１の回転に
伴って転写ローラ７の位置に達する。ここで、像形成に
同期して媒体収納部から搬送されてきた印字媒体の表面
にトナー像が転写ローラ７の電界によって引き付けられ
て転写される。トナー像の転写された印字媒体は定着器
８に搬送され、ここでトナー像が印字媒体に加熱定着さ
れる。

【００１３】一方、転写ローラ７によって転写されずに
感光体ドラム１上に残ったトナー（残留トナー）は感光
体ドラム１の回転に伴って帯電器２を通過する。このと
き感光体ドラム１はトナーと同極性に帯電され、次の印
字信号に応じて露光装置３によって露光されて静電潜像
が形成される。現像バイアスはトナーと同極性であり感
光体ドラム１の帯電電位より低く設定されているので、
背景部の残留トナーは現像ローラ４に回収されてクリー
ニングされ、また露光部にはトナーが現像される。

【００１４】このような現像装置によって良好な現像を
行うには、非磁性一成分現像剤が所定の帯電極性で十分
な電荷量を有することが重要であり、従来から様々な改
良が施されてきている。

【００１５】特に、近年においては、非磁性一成分現像
方式を用いた現像装置において、現像ローラ４の表面を
コートすることで非磁性一成分現像剤の帯電量を十分に
確保し、静電潜像に極めて忠実な非常に高品質な画像を
形成することができるようになった。

【００１６】従来の負帯電現像剤を用いた非磁性一成分
現像方式において、現像ローラ４の表面コート材として
はシリコンやウレタン等が主流であり、また、正帯電現
像剤を用いた非磁性一成分現像方式においては現像ロー
ラ４の表面コート材の種類が少なく、フッ素系コート材
が主流であった。

【００１７】また、これらの現像ローラ４の表面のコー
ト層厚とコート層の表面粗さとの関係については、特段
の検討や配慮は行われていなかった。

【００１８】

【発明が解決しようとする課題】このような従来の現像
ローラでは、表面に形成されたコート層が厚いと削れ易
く耐久性が低下し、逆にコート層が薄いと現像剤の帯電
量が確保できずに印字性能が低下する。また、コート層
の表面粗さが粗いと印字品質が低下し、逆に滑面に近い
とコート層の接着強度が低下する。

【００１９】そこで、本発明は、印字品質および耐久性
の向上を図ることのできる現像ローラおよびそれを用い
た現像装置を提供することを目的とする。

【００２０】

【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に、本発明の現像ローラは、静電潜像の形成された感光
体にトナーを供給して可視化されたトナー像を形成する
現像ローラであって、金属シャフトおよび当該金属シャ
フトの外周面を覆う導電性の弾性部材を備え、表面粗さ
が３〜１０μｍとされた基材と、基材の表面を覆い、層
厚が３〜１０μｍとされたコート材とを有する構成とし
たものである。

【００２１】これにより、現像ローラによる印字品質を
高めるとともに現像ローラの耐久性の向上を図ることが
できる。

【００２２】

【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の発明
は、静電潜像の形成された感光体にトナーを供給して可
視化されたトナー像を形成する現像ローラであって、金
属シャフトおよび当該金属シャフトの外周面を覆う導電
性の弾性部材を備え、表面粗さが３〜１０μｍとされた
基材と、基材の表面を覆い、層厚が３〜１０μｍとされ
たコート材とを有する現像ローラであり、現像ローラに
よる印字品質を高めるとともに現像ローラの耐久性の向
上を図ることが可能になるという作用を有する。

【００２３】本発明の請求項２に記載の発明は、請求項
１記載の発明において、コート材には、フェノール系樹
脂コート材が用いられている現像ローラであり、現像ロ
ーラによる印字品質を高めるとともに現像ローラの耐久
性の向上を図ることが可能になるという作用を有する。

【００２４】本発明の請求項３に記載の発明は、請求項
１または２記載の現像ローラを用いた現像装置であり、
現像ローラによる印字品質を高めるとともに現像ローラ
の耐久性の向上を図ることが可能になるという作用を有
する。

【００２５】本発明の請求項４に記載の発明は、請求項
３記載の発明において、トナーは正帯電性トナーである
現像装置であり、現像ローラによる印字品質を高めると
ともに現像ローラの耐久性の向上を図ることが可能にな
るという作用を有する。

【００２６】以下、本発明の実施の形態について、図１
から図４を用いて説明する。なお、これらの図面におい
て同一の部材には同一の符号を付しており、また、重複
した説明は省略されている。

【００２７】図１は重合トナーを使用した非磁性一成分
現像方式による本発明の一実施の形態の現像装置を備え
た画像形成装置であるレーザプリンタを示す概略図、図
２は図１の現像装置を構成する現像ローラを示す断面図
である。

【００２８】図１に示すように、レーザプリンタには、
基材であるアルミニウム素管の外周面上に２０μｍ程度
の感光層が塗布された感光体ドラム（感光体）１が備え
られている。感光体ドラム１の周囲には、当該感光体ド
ラム１の表面を所定の電位に一様に帯電させる帯電器
２、一様電位に帯電された感光体ドラム１の表面にレー
ザ光を照射して電荷を部分的に喪失させることにより静
電潜像を形成する露光装置３、感光体ドラム１上に形成
された静電潜像をトナーにより顕画化してトナー像にす
る現像ローラ９、感光体ドラム１との間に一定のニップ
幅を備え、媒体収納部（図示せず）から給紙されてきた
印字媒体上にトナー像を転写する転写ローラ７、転写後
の感光体ドラム１上の残留物を除去するクリーニングブ
ラシ１０が配置されている。

【００２９】現像ローラ９には、この現像ローラ９の表
面にトナーを供給するトナー供給ローラ６が現像ローラ
９に近接配置されている。また、現像ローラ９には、ト
ナー供給ローラ６によって供給されたトナーを薄層化お
よび摩擦帯電するトナー層厚規制ブレード５が圧接され
ている。そして、このような現像ローラ９、トナー供給
ローラ６およびトナー層厚規制ブレード５を含んで非磁
性一成分現像装置が構成されている。

【００３０】さらに、現像ローラ９には、現像ローラ９
へバイアス電圧を印加して現像ローラ９のトナーを感光
体ドラム１の表面へ付着させ、これによって感光体ドラ
ム１上の静電潜像を顕像化する現像バイアス電源（図示
せず）が電気的に接続されている。

【００３１】ここで、トナー供給ローラ６は基材である
金属シャフトの外周面上にウレタンを発泡したものから
なる。

【００３２】また、図２に示すように、現像ローラ９
は、金属シャフト２０の外周面を導電性ウレタンゴム材
２１で覆って基材を形成している。そして、基材を構成
する導電性ウレタンゴム材２１の表面をコート材２２で
覆ったものからなる。なお、金属シャフト２０の外周面
は、たとえばシリコンゴム等、導電性ウレタンゴム材２
１以外の導電性を有する弾性部材で覆うようにしてもよ
い。

【００３３】また、トナー層厚規制ブレード５は、ステ
ンレスあるいはステンレス板金先端にウレタンやシリコ
ンゴムを成型したものからなる。

【００３４】さらに、転写ローラ７は、基材である金属
シャフトの回りに導電性発泡体が配置されたものからな
る。なお、転写ローラ７の中心である金属シャフトに
は、高圧電源（図示せず）によりトナーの極性とは逆極
性の転写バイアスが印加されており、これによって感光
体ドラム１上の可視化されたトナー像が印字媒体上へ転
写される。

【００３５】また、トナー像転写後の媒体搬送路上に
は、相互に圧接回転して印字媒体に転写されたトナー像
を熱定着する定着ローラおよび加圧ローラからなる定着
器８が配置されている。

【００３６】次に、このようなレーザプリンタの印字動
作について説明する。

【００３７】ドットマトリクスデータに展開された印字
データは、露光装置３から照射されるレーザ光によって
感光体ドラム１の表面に静電潜像として形成される。

【００３８】形成された静電潜像は感光体ドラム１の回
転によって現像位置に到達し、ここで、現像ローラ９か
らトナーが付着してトナー像となる。

【００３９】このトナー像は、感光体ドラム１の回転に
伴って転写ローラ７の位置に達する。ここで、像形成に
同期して媒体収納部から搬送されてきた印字媒体の表面
にトナー像が転写ローラ７の電界によって引き付けられ
て転写される。トナー像の転写された印字媒体は定着器
８に搬送され、ここでトナー像が印字媒体に加熱定着さ
れる。

【００４０】一方、転写ローラ７によって転写されずに
感光体ドラム１上に残ったトナー（残留トナー）は感光
体ドラム１の回転に伴って帯電器２を通過する。このと
き感光体ドラム１はトナーと同極性に帯電され、次の印
字信号に応じて露光装置３によって露光されて静電潜像
が形成される。現像バイアスはトナーと同極性であり感
光体ドラム１の帯電電位より低く設定されているので、
背景部の残留トナーは現像ローラ９に回収されてクリー
ニングされ、また露光部にはトナーが現像される。

【００４１】ここで、本実施の形態においては、前述し
た現像ローラ９のコート材２２として、フェノール系樹
脂コート材が用いられている。フェノール系樹脂コート
材を用いたのは、フェノール系樹脂は膜強度が非常に強
く、フッ素系コート材を用いた場合では膜厚が２０μｍ
〜５０μｍ必要なのに対し、フェノール系樹脂コート材
は１μｍ〜１０μｍ程度で十分な強度を有し、また、正
帯電重合トナーとの帯電性能がフッ素系コート材よりも
フェノール系樹脂コート材の方が優れているためであ
る。

【００４２】図３は現像ローラのコート材として用いら
れたフェノール系樹脂コート材の層厚と耐久性との関係
を示すグラフであり、また、図４は現像ローラのコート
材として用いられたフェノール系樹脂コート材の表面粗
さと印字品質と関係を示すグラフである。

【００４３】一般的に非磁性一成分現像装置において
は、トナー供給ローラ６と現像ローラ９との摩擦、およ
び現像ローラ９とトナー層厚規制ブレード５との摩擦に
よって現像ローラ９の表面に付着したトナーが摩擦帯電
して必要なトナー特性が得られるが、現像ローラ９の表
面をコートすることでトナーを所定の帯電量に均一に且
つ十分に確保することが可能となる。

【００４４】図３で示すように、現像ローラ９は、コー
ト材２２の層厚が１０μｍより厚いと基材である導電性
ウレタンゴム材２１の弾性力がなくなって削れ易く耐久
性が低下し、コート材２２の層厚が３μｍより薄いとト
ナー帯電量が不均一になって印字性能が低下する。これ
は、現像ローラ９上のコート材２２であるフェノール系
樹脂コート材が非常に硬いため、フェノール系樹脂コー
ト材が厚過ぎると基材である導電性ウレタンゴム材２１
の弾性力が低減し、現像ローラ９の端部に位置するトナ
ーシール材（図示せず）との摺動部においてコート材２
２が削れ易く、また、コート材２２が薄過ぎるとトナー
の帯電量が不均一となり、印字性能を満足できなくなる
ということを示している。

【００４５】なお、現像ローラ９の基材である導電性ウ
レタンゴム材２１にコート材２２を施す際にはディッピ
ングにより行うが、現像ローラ９の基材への塗り始めと
塗り終わりでコート材２２の塗りムラが発生し、均一な
コーティングが困難であった。それを改善するために本
実施の形態では、コート液の粘度と引き上げ速度、回
数、方向、乾燥時間、およびコート液の管理を実施し、
コート材２２の塗りムラを１μｍ以下に押さえることが
できるようになった。

【００４６】また、図４で示すように、現像ローラ９の
基材の表面粗さが粗いと印字品質が低下し、逆に滑面に
近いとコート材２２の接着強度が低下する。これは、現
像ローラ９の表面にコート材２２を塗る際に、十分な接
着強度を確保するためには基材である導電性ウレタンゴ
ム材２１の表面粗さが３μｍ以上必要で、それ以下にな
るとコート材２２が接着困難となり、表面粗さが１０μ
ｍより粗くなるとトナー層厚が大きくなって印字品質を
満足しなくなるとともに、トナー消費量が増して規定し
たトナー寿命が達成できなくなる。

【００４７】以上のことから、印字性能と耐久性とを満
足するためには、現像ローラ９のコート材２２のコート
層厚を３〜１０μｍ、基材の表面粗さを３〜１０μｍと
すればよいことが分かる。

【００４８】なお、本実施の形態では、現像剤として重
合法によって得られた正帯電重合トナーを用いたが、正
帯電粉砕トナー等を用いてもよい。

【００４９】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、現像ロ
ーラの基材の表面粗さを３〜１０μｍとし、コート材の
層厚を３〜１０μｍとしているので、現像ローラによる
印字品質を高めるとともに現像ローラの耐久性の向上を
図ることが可能になるという有効な効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】重合トナーを使用した非磁性一成分現像方式に
よる本発明の一実施の形態の現像装置を備えた画像形成
装置であるレーザプリンタを示す概略図

【図２】図１の現像装置を構成する現像ローラを示す断
面図

【図３】現像ローラのコート材として用いられたフェノ
ール系樹脂コート材の層厚と耐久性との関係を示すグラ
フ

【図４】現像ローラのコート材として用いられたフェノ
ール系樹脂コート材の表面粗さと印字品質と関係を示す
グラフ

【図５】重合トナーを使用した非磁性一成分現像方式に
よる従来の現像装置を備えた画像形成装置であるレーザ
プリンタを示す概略図

【符号の説明】

１ 感光体ドラム（感光体） ９ 現像ローラ ２０ 金属シャフト ２１ 導電性ウレタンゴム材 ２２ コート材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 上村 進 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Ｆターム(参考） 2H005 AA00 DA03 FA07 2H077 AC04 AD06 AD13 AD35 CA04 EA14 FA01 FA13 FA22 FA25 3J103 AA02 AA14 AA15 AA23 AA51 AA72 BA41 FA12 FA14 FA18 GA02 GA52 GA58 HA03 HA04 HA05 HA12 HA15 HA20 HA41 HA53 HA54

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】静電潜像の形成された感光体にトナーを供
   給して可視化されたトナー像を形成する現像ローラであ
   って、 金属シャフトおよび当該金属シャフトの外周面を覆う導
   電性の弾性部材を備え、表面粗さが３〜１０μｍとされ
   た基材と、 前記基材の表面を覆い、層厚が３〜１０μｍとされたコ
   ート材とを有することを特徴とする現像ローラ。
2. 【請求項２】前記コート材には、フェノール系樹脂コー
   ト材が用いられていることを特徴とする請求項１記載の
   現像ローラ。
3. 【請求項３】請求項１または２記載の現像ローラを用い
   たことを特徴とする現像装置。
4. 【請求項４】前記トナーは正帯電性トナーであることを
   特徴とする請求項３記載の現像装置。