JP2007304380A

JP2007304380A - 現像装置構成部品、及び、現像装置

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Publication number: JP2007304380A
Application number: JP2006133505A
Authority: JP
Inventors: Tsutomu Uezono; 勉上薗
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 2006-05-12
Filing date: 2006-05-12
Publication date: 2007-11-22
Anticipated expiration: 2026-05-12
Also published as: JP5076357B2

Abstract

【課題】トナーの割れの発生やトナーの特性の変化を抑制すると共に、現像装置構成部品の寸法精度を確保する。
【解決手段】現像ロール２８Ａの表面にゴム材料が分散された樹脂で樹脂層Ｊを形成することで、トナー規制部材と現像ロール２８Ａとの接触圧を低減させると共に、現像ロール２８Ａの外径の寸法精度を確保する。また、樹脂層Ｊの厚みを３０〜２００μｍ、マイクロ硬度を８１°以下とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、像担持体上の潜像を現像剤で現像する現像装置に備えられた現像装置構成部品、及び像担持体上の潜像を現像剤で現像する現像装置に関する。

電子写真方式を用いた画像形成装置に備えられた一成分現像方式の現像装置の一形態として次のようなものが挙げられる。その現像装置は、発泡体の表面層を有するロール状のトナー供給部材（現像剤供給部材）によって、金属等の剛体である現像ロール（現像剤保持部材）にトナーを付着させ、そして、樹脂で形成された表面層を有し、現像ロールに圧接された板状のトナー規制部材（現像剤規制部材）によって、現像ロール上のトナーを、余剰分は掻き落して所定の厚みにすると共に、摩擦帯電する。そして、摩擦帯電されたトナーを、現像ロールと像担持体上の潜像との電位差に基づいて潜像上へ移動させる、というものである。

このような現像装置では、トナー規制部材と現像ロールとの間の圧接力が大きく、トナーが細かく砕けてしまうという問題があった。特に重合法で作製されたトナー（ケミカルトナー）は、粉砕法により作製されたトナー（粉砕トナー）よりも硬度が低いので、トナー規制部材と現像ロールとの圧接部において割れてしまい、微粉状の破砕片となって画像に悪影響を及ぼしてしまうことがある。このケミカルトナーは、粉砕トナーと比較して高解像度化に適しており、トナー規制部材を用いずにトナーとキャリアとを攪拌してトナーを帯電させる二成分現像方式の現像装置では広く用いられているが、トナー規制部材を用いる一成分現像方式の現像装置では、上述したトナー割れの発生という問題があって実用化が困難であった。

また、トナーの表面の改質を目的として外添された微粒子が、トナー規制部材と現像ロールとの間の圧接力によって、トナーの表面から剥離されることで、トナーの特性が変化して画質不良を引起すこと、例えば、トナーの流動性が悪化して現像装置内でのトナーの循環が不十分になり、現像ロールへのトナー供給量が不足して画像濃度不足を引起すことがある。

さらに、トナーから剥離した外添剤微粒子やトナーの割れによる微粉状の破砕片が、現像ロールやトナー規制部材の表面に融着、蓄積して、凸凹を形成することで、現像ロール上のトナー層に筋状の凸凹ムラが生じ、形成される画像に筋状の濃度ムラが発生することがある。

これらの問題を解決する手段として、現像ロールの表面の硬度を低くするべく、金属芯の外周に０．５〜２ｍｍの厚みのゴム弾性層を形成した現像ロールを用いることが考案されている。この現像ロールは、像担持体と１００μｍ以下の微小なギャップを介して対向しており、トナーを像担持体へ飛翔させて像担持体上の潜像を現像する。

ここで、トナーを現像ロールから像担持体へ飛翔させて現像を行う場合、ギャップの変動によって現像電界が変動し、画像の濃度が変動してしまうので、現像ロールの外径には数十μｍの誤差も許されない。

しかしながら、上記方法のゴム弾性層を表面に有する現像ロールでは、製法の制約上、ゴム弾性層を成形金型から取り出した後の自然膨張による外径の変化、ゴム弾性層を研磨加工する際の変形による寸法精度の確保の困難さという問題がつきまとう。特に、現像ロールの軸方向の端面は、開放されていて拘束力が無いので、軸方向の中央部よりも外径が大きくなる。また、これを見越して現像ロールの軸方向端部のみ研磨量を増加させると、図１０に示すように、現像ロールの軸方向端部の外径が軸方向中央部の外径よりも小さくなることがある。

一方、剛体金属芯の外周にゴムチューブを被覆する現像ロールが知られている（例えば、特許文献１参照）。この方法を用いた場合には、金属芯の外周に金型を用いてゴム弾性層を加硫成型し、金型から取り出した後に研磨加工して得られるロールよりは寸法精度の良いロールが得られると思われる。しかしながら、このゴムチューブ被覆法により作製された現像ロールは、ゴムチューブ層が柔らかく引張強度が小さい為に、トナー表面の外添粒子によりゴムチューブ層が削られ、現像ロール表面に細かい溝状の傷が形成され、現像ロール上に形成されるトナー薄層に、筋状のムラが発生し、画像にも筋状の濃度ムラが発生するという問題が解消されない。

また別の例として、樹脂のみからなるチューブで被覆された現像ロールが知られている（例えば、特許文献２参照）。この現像ロールは、寸法精度には優れるが、表面硬度が明らかに高く、トナー粒子へ及ぼす圧接力が大きく、トナーが破壊され、破砕片の凝集によりトナー層形成不良が発生するという問題が解消されない。
特開２００３−２６２９９８号公報特開平９−９０７３５号公報

本発明は上記事実を考慮してなされたものであり、現像剤の割れの発生や現像剤の特性の変化を抑制すると共に、現像装置構成部品の寸法精度を確保することを目的とする。

請求項１に記載の現像装置構成部品は、像担持体上の潜像を現像剤で現像する現像装置に備えられ、現像剤に接触する面が、ゴム材料が分散された樹脂層で被覆されたことを特徴とする。

請求項１に記載の現像装置構成部品は、現像装置に備えられており、現像剤に接触してストレスを与える。しかし、この現像装置構成部品の現像剤に接触する面は、ゴム材料が分散された樹脂層で被覆されているので、該接触面をゴム材料が分散されていない樹脂層で被覆する従来と比較して、該接触面の硬度が低下して該接触面と現像剤との接触圧が低減し、以って、現像剤の割れや現像剤の特性の変化等が抑制される。従って、従来と比較して、現像装置内において、現像剤の層の形成状態、現像剤の供給量の安定性が高くなるので、濃度ムラや濃度不足等の現像不良を抑制できる。

また、後述する試験で確認されているように、該接触面をゴム材料とする従来と比較して、該接触面の寸法精度を向上でき、現像性能を向上できる。

請求項２に記載の現像装置構成部品は、請求項１に記載の現像装置構成部品であって、前記樹脂層が、ゴム材料が分散された樹脂で作製され、芯材に被覆されたチューブであることを特徴とする。

請求項２に記載の現像装置構成部品では、ゴム材料が分散された樹脂で作製されたチューブを芯材に被覆することで、樹脂層が形成されている。

請求項３に記載の現像装置構成部品は、請求項１又は２に記載の現像装置構成部品であって、前記樹脂層の厚みが３０〜２００μｍであることを特徴とする。

請求項３に記載の現像装置構成部品では、樹脂層の厚みが３０〜２００μｍとなっている。これによって、後述する試験で確認されているように、現像剤の割れを許容レベルまで抑制でき、また、現像剤の形成状態を許容レベル以上に維持でき、さらに、樹脂層の寸法精度を許容レベル以上に維持できる。

請求項４に記載の現像装置構成部品は、請求項１乃至３の何れか１項に記載の現像装置構成部品であって、前記樹脂層のマイクロ硬度が８１°以下であることを特徴とする。

請求項４に記載の現像装置構成部品では、樹脂層のマイクロ硬度が８１°以下となっている。これによって、後述する試験で確認されているように、現像剤の割れを許容レベルまで抑制でき、現像剤の形成状態を許容レベル以上に維持できる。

請求項５に記載の現像装置構成部品は、請求項１乃至４の何れか１項に記載の現像装置構成部品であって、現像剤を保持して前記像担持体の潜像上へ移動させる現像部材であることを特徴とする。

請求項５に記載の現像装置構成部品では、現像剤保持部材が、現像剤を保持して像担持体の潜像上へ移動させることで、像担持体の潜像が現像される。ここで、現像剤保持部材の現像剤との接触面が上述のゴム材料が分散された樹脂層で被覆されているので、該接触面をゴム材料が分散されていない樹脂層で被覆する従来と比較して、現像剤保持部材に保持された現像剤と、後述の現像剤規制部材等の該現像剤に圧接する部材との接触圧を抑制でき、現像剤の割れや現像剤の特性の変化等を抑制できる。

また、該接触面をゴム材料で被覆する従来と比較して、該接触面の寸法精度を向上でき、像担持体と現像剤保持部材とのギャップ又は接触幅の均一性を向上でき、以って、現像性能を向上できる。さらに、ゴム材料で被覆する従来と比較して、接触面が傷つきにくくなり、現像剤の層形成ムラを抑制できる。

請求項６に記載の現像装置構成部品は、請求項１乃至５の何れか１項に記載の現像装置構成部品であって、現像剤を保持して前記像担持体の潜像上へ移動させる現像剤保持部材に当接し、前記現像剤保持部材に保持された現像剤の余剰分を掻き落す現像剤規制部材であることを特徴とする。

請求項６に記載の現像装置構成部品では、現像剤規制部材が、現像剤を保持した現像剤保持部材に当接し、現像剤保持部材に保持された現像剤の余剰分を掻き落す。ここで、現像剤規制部材の現像剤との接触面は、ゴム材料が分散された樹脂層で被覆されているので、該接触面をゴム材料が分散されていない樹脂層で被覆する従来と比較して、現像剤保持部材に保持された現像剤と現像剤規制部材との接触圧を抑制でき、現像剤の割れや現像剤の特性の変化等を抑制できる。

また、該接触面をゴム材料で被覆する従来と比較して、該接触面の寸法精度を向上でき、現像剤保持部材と現像剤規制部材との接触圧の均一性を向上でき、以って、現像装置内での現像剤の層の形成状態がより良好になる。さらに、ゴム材料で被覆する従来と比較して、接触面が傷つきにくく、磨耗量も少なくなり、長期に渡り良好な層形成状態を維持できる。

請求項７に記載の現像装置構成部品は、請求項１乃至６の何れか１項に記載の現像装置構成部品であって、現像剤を保持して前記像担持体の潜像上へ移動させる現像剤保持部材に当接または近接し、前記現像剤保持部材に保持された現像剤を帯電する帯電部材であることを特徴とする。

請求項７に記載の現像装置構成部品では、帯電部材が、現像剤を保持した現像剤保持部材に当接または近接し、現像剤保持部材に保持された現像剤を帯電する。この帯電手段の現像剤との接触面は、ゴム材料が分散された樹脂層で被覆されているので、該接触面をゴム材料が分散されていない樹脂層で被覆する従来と比較して、現像剤保持部材に保持された現像剤と帯電部材との接触圧を抑制でき、現像剤の割れや現像剤の特性の変化等を抑制できる。

また、該接触面をゴム材料で被覆する従来と比較して、該接触面の寸法精度を向上でき、帯電部材と現像剤保持部材とのギャップ又は接触幅の均一性を向上でき、以って、現像装置内での現像剤の帯電ムラを抑制できる。

請求項８に記載の現像装置構成部品は、請求項１乃至７の何れか１項に記載の現像装置構成部品であって、現像剤を保持して前記像担持体の潜像上へ移動させる現像剤保持部材へ現像剤を供給する現像剤供給部材であることを特徴とする。

請求項８に記載の現像装置構成部品では、現像剤が、現像剤供給部材によって現像剤保持部材へ供給される。この現像剤供給部材の現像剤との接触面は、ゴム材料が分散された樹脂層で被覆されているので、該接触面をゴム材料が分散されていない樹脂層で被覆する従来と比較して、現像剤と現像剤供給部材との接触圧を抑制でき、現像剤の割れや現像剤の特性の変化等を抑制できる。

また、該接触面をゴム材料で被覆する従来と比較して、該接触面の寸法精度を向上でき、現像剤供給部材と現像剤保持部材とのギャップまたは接触幅の均一性を向上でき、以って、現像装置内での現像剤の供給ムラを抑制できる。

請求項９に記載の現像装置は、請求項１乃至８の何れか１項に記載の現像装置構成部品を有することを特徴とする。

請求項９に記載の現像装置では、上述したように、従来と比較して、現像剤の割れ、現像剤の特性の変化が抑制されているので、従来と比較して、現像装置内での現像剤の層の形成状態がより良好になり、濃度ムラや濃度不足等の現像不良を抑制できる。また、従来と比較して、現像装置構成部品の寸法精度が向上されているので、従来と比較して、現像性能が向上する。

本発明は上記構成にしたので、現像剤の割れの発生や現像剤の特性の変化を抑制できると共に、現像装置構成部品の寸法精度を確保できる。

次に本発明の第１実施形態を図面に基づいて説明する。

図１に示すように、画像形成装置１２には、記録用紙Ｐを収容する給紙トレイ１４、給紙トレイ１４から画像形成部１６へ記録用紙Ｐを搬送する給紙ロール２０、搬送ロール２１が備えられている。給紙ロール２０は、給紙トレイ１４の搬送方向下流端部に配設され、給紙トレイ１４の最上位にセットされている記録用紙Ｐに当接して回転し、最上位の記録用紙Ｐを給紙トレイ１４から送り出す。また、搬送ロール対２１は、記録用紙Ｐの搬送経路に配設されており、給紙ロール２０によって給紙トレイ１４から送り出された記録用紙Ｐを画像形成部１６へ狭持搬送する。

画像形成部１６には、図中時計回り方向（矢印Ａ方向）へ回転する感光体ドラム２２と、感光体ドラム２２の周囲に図中矢印Ａ方向に順に配設された帯電ロール２４、露光装置２６、現像装置２８、転写ロール３０、クリーニング装置３２が備えられている。帯電ロール２４は、感光体ドラム２２に接触して回転し、感光体ドラム２２を一様に帯電する。

また、露光装置２６は、感光体ドラム２２の軸方向に光を走査する光走査方式、又は感光体ドラム２２をライン状に露光するライン露光方式等の公知の露光方式を用いて、感光体ドラム２２に画像データに基づいた静電潜像を形成する。この静電潜像は、感光体ドラム２２の光が当たり表面電位が低下した部分と、光が当たらずに表面電位が高位に維持された部分とのコントラストによる電位画像である。

また、現像装置２８は、感光体ドラム２２に対向して回転する現像ロール２８Ａ等を備え、この現像ロール３２から感光体ドラム２２上の静電潜像の低電位部へトナーを移動させて、感光体ドラム２２上の静電潜像を現像（可視化）する。

なお、本実施形態で使用される一成分トナーとしては、体積中心粒径が約４．５〜１１μｍのトナーを適宜選択すれば良く、この条件を満たすトナーであれば、重合トナーでも粉砕トナーでも構わない。

また、転写ロール３０は、記録用紙Ｐの搬送路を挟んで感光体ドラム２２に当接しており、バイアス電源３１から転写ロール３０に感光体ドラム２２上のトナーを引きつける極性の転写バイアスが印加されることで、感光体ドラム２２から記録用紙Ｐにトナー像が転写される。

また、クリーニング部材３２は、ブレード３２Ａ、廃トナーボックス３２Ｂを備える。ブレード３２Ａは廃トナーボックス３２Ｂに支持され、感光体ドラム２２に当接されており、用紙Ｐに転写されずに感光体ドラム２２に残留したトナー（残留トナー）を掻き落す。また、廃トナーボックス３２Ｂは、ブレード３２Ａによって感光体ドラム２２から掻き落された廃トナーを回収する。

そして、画像形成部１６の搬送方向下流側には、定着装置３４が配設されている。この定着装置３４には、記録用紙Ｐの転写面に当接する加熱ロール３４Ａと、記録用紙Ｐの搬送経路を挟んで加熱ロール３４Ａに圧接された加圧ロール３４Ｂとが備えられており、トナー像が転写された記録用紙Ｐが、加熱ロール３４Ａと加圧ロール３４Ｂとにより加圧、加熱されることで、トナー像が記録用紙Ｐに定着する。

そして、定着装置３４の搬送方向下流側には、排紙ロール対３６が配設され、また、画像形成装置１２の上面には排紙トレイ３８が形成されており、排紙ロール対３６は、トナー像が定着された記録用紙Ｐを排紙トレイ３８へ排紙する。

以下、現像装置２８について詳細に説明する。

図２に示すように、現像装置２８は、現像ロール２８Ａと、現像ロール２８Ａを回転可能に支持し、一成分トナーを収容する収容部２８Ｂと、攪拌機構２８Ｃと、供給ロール２８Ｄと、現像ロール２８Ａの周面に当接するトナー規制部材２８Ｅとを備えている。現像装置２８では、収容部２８Ｂ内に収容された現像剤が攪拌機構２８Ｃによって攪拌され、攪拌された現像剤が供給ロール２８Ｄから現像ロール２８Ａに供給される。この際、現像ロール２８Ａに保持されたトナーの余剰分がトナー規制部材２８Ｅによって掻き落されることで、現像ロール２８Ａに保持されたトナーの厚みが所定値になる。そして、バイアス電源２７（図１参照）から現像ロール２８Ａに現像バイアスが印加されて、現像ロール３２の電位が、感光体ドラム２２上の静電潜像の高電位部と低電位部との中間電位になり、現像ロール３２上の帯電されたトナーが、感光体ドラム２２上の静電潜像の低電位部へ移動する。これによって、感光体ドラム２２上の静電潜像が現像（可視化）される。

現像ロール２８Ａは、インフレーション押出成形法等で円筒状に製膜された半導電性樹脂のチューブを、その内径よりやや大きい外径のステンレス製のシャフトに外装した、支持体上に半導電性の樹脂層Ｊが積層されたロールである。半導電性樹脂としては、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）樹脂１５〜７０ｗｔ％、フッ素ゴム２５〜８３ｗｔ％、導電材その他２〜２０ｗｔ％の混合物を用いる。

ここで、ＰＶＤＦ樹脂は弾性率が６０００ｋｇ／ｃｍ^２程度と高く、そのまま単独で用いると硬度が大きくなりすぎてローラの表面硬度が大きくなりすぎ、トナーや感光体ドラム２２に対するストレスを考慮すると好ましくないので、ＰＶＤＦ樹脂と相溶性が高いフッ素ゴムを混合、分散して用いる。また、ＰＶＤＦ樹脂の量が７０ｗｔ％を超えると硬度が大きくなりすぎて好ましくなく、フッ素ゴムの量が８３ｗｔ％を超えると製膜性が低下するので好ましくない。

また、現像ロール２８Ａは現像バイアスを印加され、また、現像後のカウンター電荷を除去されなければならないので、現像ロール２８Ａの表面は適度な導電性を有していなければならない。このため、本実施形態では、現像ロール２８Ａの表面の導電性を調整する導電剤として、イオン導電性物質である過塩素酸塩（例えば過塩素酸リチウム、過塩素酸ナトリウム、過塩素酸アンモニウム等）や四級アンモニウム塩等、電子導電性物質であるカーボンブラックや金属酸化物等を用いる。

このようにゴム弾性を示す材料が分散された半導電性の樹脂層Ｊの体積抵抗率は１×１０^４Ω・ｃｍ以上、１×１０^１２Ω・ｃｍ未満が、現像ロール２８Ａに現像バイアスを有効に印加でき、また、現像後のカウンター電荷を現像ロール２８Ａから瞬時に除去して画像にゴースト現象が発生することを防止できるので好ましい。

なお、樹脂層Ｊは、ゴム材料が分散された半導電性の樹脂溶液を支持体に塗工することによって形成しても良い。

また、トナー規制部材２８Ｅは、リン青銅板上に厚さ１．５ｍｍ、アスカーＣ硬度が４０°であるウレタンゴムを積層したもので、２００ｇ／ｃｍの線圧で現像ロール２８Ａに圧接されている。

また、トナー供給ロール２８Ｄは、導電性の剛体の芯上に厚さ５．５ｍｍ、アスカーＦ硬度が７０°である、体積抵抗率が１×１０^７Ω・ｃｍの導電性ポリウレタンフォームを積層したロールで、現像ロール２８Ａに食い込み量約２ｍｍで当接している。

ここで、現像ロール２８Ａにはトナー規制部材２８Ｅ、トナー供給ロール２８Ｄが当接しているので、現像ロール２８Ａの表面の硬度が高すぎると現像ロール２８Ａ上のトナーにかかるストレスが大きくなり、トナーの割れ等が発生する。また、現像ロール２８Ａの表層の材質や厚みによっては、現像ロール２８Ａの表面の真直度が低くなり、現像ムラが発生する。このため、現像ロール２８Ａの表層の材質、厚み、硬度等を適当に設定する必要がある。そこで、表層の材質、厚み、硬度等が異なる下記の複数のサンプルを作製し、このサンプルを用いて現像装置２８の耐久試験を行い、その後、トナー、現像ロール２８Ａの表面を観察してトナーの割れの発生量の大小、現像ロール２８Ａ上のトナー層の形成状態の良し悪しを評価し、また、現像ロール２８Ａの外径の寸法精度を評価した。その評価結果は図３の表に示すとおりである。

なお、現像装置２８の耐久試験では、現像ロール２８Ａを３００ｍｍ／ｓｅｃでＡ４縦の用紙を４０００枚印字するのに要する時間だけ回転させた。また、本実施形態、後述する第２乃至第４実施形態において、トナーの観察は、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いて、１００００倍の倍率で行い、現像ロール２８Ａ等の観察は、倍率が５００倍の光学顕微鏡を用いて行った。また、マイクロ硬度の測定は、マイクロ硬度計（製品名ＭｉｃｒｏＤｕｒｏｍｅｔｅｒＭＤ−１Ａｓｋｅｒ）を用いて行った。

また、本実施形態、後述する第２乃至第４実施形態で用いたトナーは、乳化重合で得られた微粒子を凝集させたトナーである。また、結着樹脂はスチレンアクリル製であり、トナーの体積中心粒径は５．８μｍ、下記で定義される形状係数は１３２、酸化チタンと小径シリカが外添され、負極性に帯電するのものである。なお、トナーの体積中心粒径は、コールターカウンタＴＡII（ベックマン−コールター社製）にて測定した値である。その粒径測定法は、まず、分散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ナトリウムの５％水溶液２ｍｌ中に、測定試料を０．５〜５０ｍｇ加え、これを電解液１００〜１５０ｍｌ中に添加し、そして、この測定試料を懸濁させた電解液を超音波分散器で約１分間分散処理を行い、コールターカウンターＴＡ−II型により、アパーチャー径が１００μｍのアパーチャーを用いて粒度分布を測定するというものである。

また、形状係数は、光学顕微鏡（ミクロフォトＦＸＡ：ニコン社製）で撮影した拡大写真をイメージアナライザＬＵＺＥＸ３（ＮＩＲＥＣＯ社製）により画像解析を行い、次の式にて算出したものである。

形状係数＝｛（トナー径の絶対最大長）^２／トナーの投影面積｝×（π／４）×１００
ここで、形状係数は、トナーの投影面積と、それに外接する円の面積の比で表され、真球の場合１００となり、真球の形状が崩れるにつれ増加するようになる。なお、求める形状係数は、トナー粒子複数個に対する平均値を代表値としている。

また、トナーの割れの発生量の大小の評価は、割れたトナーが占める割合が１０％以上だと×、１０％未満だと○としている。また、現像ロール２８Ａ上のトナー層の形成状態の良し悪しの評価は、トナー層に筋状の凸凹ムラが存在すれば×、存在しなければ○としている。
○サンプル１：材質がＰＶＤＦ６５ｗｔ％、フッ素ゴム３０ｗｔ％、導電材その他５ｗｔ％の混合物、厚さが３０μｍ、マイクロ硬度が８１°のチューブを被覆したロール。
○サンプル２：材質がＰＶＤＦ６５ｗｔ％、フッ素ゴム３０ｗｔ％、導電材その他５ｗｔ％の混合物、厚さが５０μｍ、マイクロ硬度が５９°のチューブを被覆したロール。
○サンプル３：材質がＰＶＤＦ６５ｗｔ％、フッ素ゴム３０ｗｔ％、導電材その他５ｗｔ％の混合物、厚さが１００μｍ、マイクロ硬度が７３°のチューブを被覆したロール。
○サンプル４：材質がＰＶＤＦ６５ｗｔ％、フッ素ゴム３０ｗｔ％、導電材その他５ｗｔ％の混合物、厚さが２００μｍ、マイクロ硬度が３５°のチューブを被覆したロール。
○サンプル５：材質がＰＶＤＦ６５ｗｔ％、フッ素ゴム３０ｗｔ％、導電材その他５ｗｔ％の混合物、厚さが２０μｍ、マイクロ硬度が９５°のチューブを被覆したロール。
○サンプル６：材質がＰＶＤＦ６５ｗｔ％、フッ素ゴム３０ｗｔ％、導電材その他５ｗｔ％の混合物、厚さが２５０μｍ、マイクロ硬度が３５°のチューブを被覆したロール。
○サンプル７：材質がＰＶＤＦ９５ｗｔ％、導電材その他５ｗｔ％の混合物、厚さが１００μｍ、マイクロ硬度が８９°のチューブを被覆したロール。
○サンプル８：材質がＰＶＤＦ９５ｗｔ％、導電材その他５ｗｔ％の混合物、厚さが５０μｍ、マイクロ硬度が９５°のチューブを被覆したロール。
○サンプル９：材質がポリアミド（ＰＡ）９５ｗｔ％、導電材その他５ｗｔ％の混合物、厚さが１００μｍ、マイクロ硬度が９９°のチューブを被覆したロール。

図３の表からわかるように、樹脂層にフッ素ゴムが分散されていないサンプル７〜９の現像ロール２８Ａでは、表面のマイクロ硬度が８９°以上と高くなり、トナーの割れが多発した。また、厚みが２０μｍのサンプル５の現像ロール２８Ａでは、フッ素ゴムの量が少なかったのかトナー割れが多発した。また、厚みが２５０μｍのサンプル６の現像ロール２８Ａでは、逆にフッ素ゴムの量が多すぎたのか、樹脂層の厚みの精度が低くなり、所望の外径寸法精度が得られなかった。また、現像ロール２８Ａ上のトナー層に筋状の凸凹ムラが存在した。

これに対して、樹脂層にフッ素ゴムが分散され、厚みが３０〜２００μｍ、マイクロ硬度が０より大きく８１°以下であるサンプル１〜４の現像ロール２８Ａでは、トナーの割れの発生が少なく、また、現像ロール２８Ａ上のトナー層に筋状の凸凹ムラは存在しなかった。また、現像ロール２８Ａの外径を三次元測定したところ、図４に示すように、略円柱状のプロファイルが得られ、所望の外径の寸法精度が得られた。

次に、本発明の第２実施形態について説明する。なお、第１実施形態と同様の構成には同一の符号を付し、説明は省略する。

図５に示すように、本実施形態の現像装置１０２では、第１実施形態のトナー規制部材２８Ｅに変えて、トナー規制部材１０２Ｅが配設され、現像ロール２８Ａに変えて現像ロール１０２Ａが配設されている。図６に示すように、このトナー規制部材１０２Ｅは、リン青銅製の板材で、トナーと接する面、即ち現像ロール２８Ａに対向する面のみに、現像ロール２８Ａの樹脂層と同じ材料の１００μｍの樹脂層Ｊが形成されている。この樹脂層Ｊは、厚さ１００μｍのチューブを切断して長方形の部材とした後、導電性の両面テープＴで支持体Ｓに接着することで形成した。また、樹脂層Ｊは、マイクロ硬度が６０°で、２００ｇ／ｃｍの線圧で現像ロール１０２Ａに圧接されている。

また、現像ロール１０２Ａは、アルミニウム製のスリーブの表面をサンドブラスト処理したロールである。

このような現像装置１０２においても第１実施形態と同様の耐久試験を行い、その後、トナー、現像ロール１０２Ａを観察してトナーの割れの発生量の大小、現像ロール１０２Ａ上のトナー層の形成状態の良し悪しを評価した。また、現像ロール１０２Ａを第１実施形態で用いたサンプル３の現像ロール２８Ａに変えて同様に耐久試験を行い、同様にトナーの割れの発生量の大小、現像ロール２８Ａ上のトナー層の形成状態の良し悪しを評価した。さらに、トナー規制部材１０２Ｅを、第１実施形態で用いたトナー規制部材２８Ｅに変えて同様に耐久試験を行い、同様にトナーの割れの発生量の大小、現像ロール１０２Ａ上のトナー層の形成状態の良し悪しを評価した。その結果を図７の表に示している。

図７の表からわかるように、トナー規制部材１０２Ｅ、現像ロール１０２Ａを用いた場合、トナー規制部材１０２Ｅ、現像ロール２８Ａを用いた場合に、トナーの割れの発生量の評価、現像ロール１０２Ａ、２８Ａ上のトナー層の形成状態の評価が○となり、トナー規制部材２８Ｅ、現像ロール１０２Ａを用いた場合に、トナーの割れの発生量の評価、現像ロール１０２Ａ上のトナー層の形成状態の評価が×となることがわかった。

即ち、ゴム材料が分散された樹脂層Ｊを有するトナー規制部材１０２Ｅを用いることで、ゴム材料が分散されていない樹脂層を有するトナー規制部材２８Ｅを用いた場合よりも、トナーの割れの発生量を低減できることがわかった。なお、トナー規制部材１０２Ｅに加えて、ゴム材料が分散された樹脂層Ｊを有する現像ロール２８Ａを用いた場合、さらにトナーの割れの発生量が減少した。

ここで、トナー規制部材１０２Ｅのトナーとの接触面を、ゴム材料が分散された樹脂材料としたことで、該接触面をゴム材料とした場合と比較して、該接触面がトナー及び外添剤によって研磨され該接触面の厚みが減少してゆくという該接触面の経時劣化を抑制できる。

次に、本発明の第３実施形態について説明する。なお、第１、第２実施形態と同様の構成には同一の符号を付し、説明は省略する。

図８に示すように、本実施形態の現像装置１０４では、第２実施形態の現像装置１０２の構成要素に加えて、現像ロール１０２Ａ上のトナーを帯電する帯電ロール１０４Ｆが設けられている。この帯電ロール１０４Ｆは、トナー規制部材１０２Ｅより現像ロール１０２Ａの回転方向下流側、且つ、感光体ドラム２２より現像ロール１０２Ａの回転方向上流側に配設されており、現像ロール１０２Ａに保持されトナー規制部材１０２Ｅによって厚みを所定値にされたトナーを帯電する。

帯電ロール１０４Ｆは、導電性の剛体の芯に第１実施形態の現像ロール２８Ａの樹脂層Ｊと同じ材料をコーティングあるいは該材料で作製されたチューブを被覆したロールである。この帯電ロール１０４Ｆの樹脂層Ｊの体積抵抗率ρは１×１０^４Ω・ｃｍ≦ρ＜１×１０^１２Ω・ｃｍが好ましい。樹脂層Ｊの体積抵抗率ρを１×１０^４Ω・ｃｍ未満とした場合には帯電ロール１０４Ｆと現像ロール１０２Ａとの間で電流のリークが発生し、放電にムラができてトナーの帯電量にムラができてしまう。一方、樹脂層Ｊの体積抵抗率ρを１×１０^１２Ω・ｃｍ以上とした場合には帯電ロール１０４Ｆと現像ロール１０２Ａとの間に有効な放電を発生させることができず、トナーの帯電量が不足する。

なお、帯電ロール１０４Ｆは現像ロール１０２Ａ及び現像ロール１０２Ａ上のトナーに当接しており、帯電ロール１０４Ｆによって現像ロール１０２Ａ上のトナーの厚みを規制できるので、トナー規制部材１０２Ｅを設置しないことも可能である。

そして、このような現像装置１０４においても、第１、第２実施形態と同様の耐久試験を行い、その後、トナーを観察してトナーの割れの発生量の大小、現像ロール１０２Ａ上のトナー層の形成状態の良し悪しを評価した。また、帯電ロール１０４Ｆをゴム材料が分散されていない樹脂層が表面に形成された帯電ロールに変えて同様に耐久試験を行い、同様にトナーの割れの発生量の大小、現像ロール１０２Ａ上のトナー層の形成状態の良し悪しを評価した。

その結果、樹脂層Ｊにゴム材料が分散された帯電ロール１０４Ｆを用いた場合には、樹脂層にゴム材料が分散されていない帯電ロールを用いた場合と比較して、トナーの割れの発生量が少なくなり、また、トナー層の形成状態が良好になった。なお、本実施形態では、帯電ロール１０４Ｆを現像ロール１０２Ａ及び現像ロール１０２Ａ上のトナーに当接させて用いたが、トナー規制部材１０２Ｅを設置していることによりトナーの厚みを規制する必要が無いので、帯電ロール１０４Ｆは、現像ロール１０２Ａ及び現像ロール１０２Ａ上のトナーから極わずかに離間して用いても良い。

次に、本発明の第４実施形態について説明する。なお、第１乃至第３実施形態と同様の構成には同一の符号を付し、説明は省略する。

図９に示すように、本実施形態の現像装置１０６では、トナー供給ロール１０６Ｄが、導電性の剛体の芯に現像ロール２８Ａの樹脂層Ｊと同じ材料をコーティングあるいは該材料で作製されたチューブを被覆したロールで、現像ロール２８Ａと非接触で対向している。このトナー供給ロール１０６Ｄの樹脂層Ｊの体積抵抗率ρは１×１０^４Ω・ｃｍ≦ρ＜１×１０^１２Ω・ｃｍが好ましい。樹脂層Ｊの体積抵抗率ρを１×１０^４Ω・ｃｍ未満とした場合にはトナー供給ロール１０６Ｄと現像ロール２８Ａとの間で電流のリークが発生し、放電にムラができてトナーの供給量にムラができてしまう。一方、樹脂層Ｊの体積抵抗率ρを１×１０^１２Ω・ｃｍ以上とした場合にはトナー供給ロール１０６Ｄと現像ロール２８Ａとの間に有効な電界を発生させることができず、トナー供給量が不足する。

そして、このような現像装置１０６において、第１、第２実施形態と同様の耐久試験を行い、その後、トナー供給ロール１０６Ｄ、現像ロール２８Ａの表面の状態を観察した。また、トナー供給ロール１０６Ｄを、表面がウレタン発泡体で現像ロール２８Ａに圧接するロールに変えて、同様に耐久試験を行い、その後、このロール、現像ロール２８Ａの表面の状態を観察した。

その結果、現像ロール２８Ａに非接触且つ表層にゴム材料が分散されたトナー供給ロール１０６Ｄを用いた場合には、現像ロール２８Ａに圧接し且つ表層がウレタン発泡体のトナー供給ロールを用いた場合と比較して、現像ロール２８Ａ表面へのトナーの融着量が少なくなり、また、現像ロール２８Ａ上に形成されるトナー層の厚みのムラが少なくなることがわかった。

以上、第１乃至第４実施形態を例に取って説明したように、現像装置に備えられた現像装置構成部品のトナーとの接触面にゴム材料が分散された樹脂層を形成することで、トナーの割れの発生頻度を低減させることができる。これによって、トナー表面から離脱した外添剤粒子やトナー割れによる破砕片微粉が、現像ロールやトナー規制部材の表面に融着し蓄積して表面を凸凹にすることで、現像ロール上のトナー層に筋状の凸凹ムラが生じ、形成される画像に筋状の濃度ムラが発生するという、従来の問題を改善できる。

本発明の第１実施形態の画像形成装置の概略を示す側面図である。図１の画像形成装置に備えられた現像装置を示す側断面図である。トナーの割れ、トナー層の形成状態、外径寸法精度について評価する試験の結果をまとめた表である。現像ロールの外径のプロファイルを示すグラフである。本発明の第２実施形態の画像形成装置に備えられた現像装置を示す側断面図である。図５の現像装置に備えられたトナー規制部材を示す断面図である。トナーの割れ、トナー層の形成状態について評価する試験の結果をまとめた表である。本発明の第３実施形態の画像形成装置に備えられた現像装置を示す側断面図である。本発明の第４実施形態の画像形成装置に備えられた現像装置を示す側断面図である。従来の現像ロールの外径のプロファイルを示すグラフである。

符号の説明

１２画像形成装置
２２感光体ドラム（像担持体）
２８現像装置
２８Ａ現像ロール（現像部材）
２８Ｄ供給ロール（現像剤供給部材）
２８Ｅトナー規制部材（現像剤規制部材）
１０２現像装置
１０２Ａ現像ロール（現像部材）
１０２Ｅトナー規制部材（現像剤規制部材）
１０４現像装置
１０４Ｆ帯電ロール（帯電部材）
１０６現像装置
１０６Ｄ供給ロール（現像剤供給部材）
Ｊ樹脂層

Claims

像担持体上の潜像を現像剤で現像する現像装置に備えられ、現像剤に接触する面が、ゴム材料が分散された樹脂層で被覆されたことを特徴とする現像装置構成部品。
前記樹脂層が、ゴム材料が分散された樹脂で作製され、芯材に被覆されたチューブであることを特徴とする請求項１に記載の現像装置構成部品。
前記樹脂層の厚みが３０〜２００μｍであることを特徴とする請求項１又は２に記載の現像装置構成部品。
前記樹脂層のマイクロ硬度が８１°以下であることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の現像装置構成部品。
現像剤を保持して前記像担持体の潜像上へ移動させる現像剤保持部材であることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の現像装置構成部品。
現像剤を保持して前記像担持体の潜像上へ移動させる現像剤保持部材に当接し、前記現像剤保持部材に保持された現像剤の余剰分を掻き落す現像剤規制部材であることを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の現像装置構成部品。
現像剤を保持して前記像担持体の潜像上へ移動させる現像剤保持部材に近接または当接し、前記現像剤保持部材に保持された現像剤を帯電する帯電部材であることを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載の現像装置構成部品。
現像剤を保持して前記像担持体の潜像上へ移動させる現像剤保持部材へ現像剤を供給する現像剤供給部材であることを特徴とする請求項１乃至７の何れか１項に記載の現像装置構成部品。
請求項１乃至８の何れか１項に記載の現像装置構成部品を有することを特徴とする現像装置。