JP2008170893A - 現像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】長期間使用してもトナーの現像ローラへの融着が起こりにくい現像装置を提供すること。
【解決手段】本発明の現像装置１は，現像ローラ２と，供給ローラ３とを有している。現像ローラ２の表面層は，基材のシリコーン樹脂またはフッ素樹脂に，カーボンブラックおよびフェノール樹脂粒子を添加したもので形成されている。表面層の表面エネルギーは，３０ｍＮ／ｍ以下とされている。これにより，トナーの融着が起こりにくいようにしている。また，供給ローラ３は，発泡ウレタンで形成されている。そのセル径は３５０μｍ以下であり，硬度は０．３Ｎ以下である。このようにセル径が小さいことにより，現像ローラ２からのトナーの回収力を確保している。また，硬度が低い（柔らかい）ことにより，現像ローラ２との間の摩擦を軽減している。
【選択図】図１

Description

本発明は，トナーによる画像形成を行う画像形成装置における現像装置に関する。さらに詳細には，トナーまたはその添加成分の現像ローラへの付着による画質低下を防止した現像装置に関するものである。

従来から用いられている画像形成装置（特許文献１等）では，現像ローラと供給ローラとを互いにカウンター回転させている。この供給ローラは，現像ローラにおける現像箇所と反対の箇所にて，現像ローラに対するトナーの供給および回収を行うものである。
特開平１１−２２３９８８号公報

しかしながら，前記したような従来の画像形成装置には，次のような問題点があった。すなわち，現像ローラと供給ローラとのニップ部では，両者の摩擦により発熱する。この熱によりトナーが溶融し，現像ローラ上に融着してしまう。これにより現像ローラの表面状態は当然，変化する。このため，耐久使用により現像特性が変化し，画像品質が低下してしまう。特に，現像ローラの回転速度が速い高速機で著しい。また，近年の省エネルギーの要請のための低融点トナーの普及，精細画像対応のための細粒トナーの普及もこれを助長している。

本発明は，前記した従来の現像装置が有する問題点を解決するためになされたものである。すなわちその課題とするところは，長期間使用してもトナーの現像ローラへの融着が起こりにくい現像装置を提供することにある。

この課題の解決を目的としてなされた本発明の現像装置は，像担持体にトナーを付与する現像ローラと，前記現像ローラにトナーを供給する供給ローラとを有しており，現像ローラの表面層の表面エネルギーが３０ｍＮ／ｍを超えず，供給ローラが，セル径３５０μｍ以下の発泡体で形成されており，硬度が０．３Ｎ以下であるものである。

この現像装置では，現像ローラの表面層の表面エネルギーが低い。このため，トナーまたはその添加成分の付着が起こりにくい。また，供給ローラを比較的柔軟な発泡体で構成している。これにより，現像ローラと供給ローラとの摩擦による発熱も軽減されている。それでいて，供給ローラのトナー回収力は確保されている。発泡体のセル径が小さいからである。本発明は，粒径が４〜８μｍの範囲内で，融解温度が１２０℃以上１４０℃以下で，ガラス転移温度が５５℃以下のトナーを用いる場合に特に意味がある。

本発明によれば，長期間使用してもトナーの現像ローラへの融着が起こりにくい現像装置が提供されている。

以下，本発明を具体化した最良の形態について，添付図面を参照しつつ詳細に説明する。本形態の現像装置は，図１に示すように構成されている。

すなわち，図１の現像装置１は，現像ローラ２と供給ローラ３とを有している。現像ローラ２は，図中反時計回りに回転し，画像形成装置の感光体ドラム１０の潜像を現像するものである。供給ローラ３は，現像ローラ２における現像箇所の反対の位置で現像ローラ２に接触し，現像ローラ２とカウンター回りに回転するものである。供給ローラ３の役割は，現像ローラ２に対するトナーの供給および回収である。トナーの供給は，現像ローラ２と供給ローラ３とのニップの図中下側で行われる。トナーの回収は，現像ローラ２と供給ローラ３とのニップの図中上側で行われる。

現像装置１は，この他，トナーホッパ４，トナー攪拌部材５，規制ブレード６，シール部材７を有している。トナーホッパ４は，現像に供されるトナーを貯蔵する部分である。トナー攪拌部材５は，トナーホッパ４の中で回転するものである。その役割は，トナーの攪拌と，トナーを供給ローラ３へ向けて押し出すことである。規制ブレード６は，現像箇所の上流の位置にて現像ローラ２上のトナー層の厚さを規制するものである。シール部材７は，現像箇所の下流の位置で，現像装置１からトナーがこぼれ出るのを防ぐものである。

本形態の現像装置１は，現像ローラ２の周速が２７０ｍｍ／秒以上の高速機である。また，本形態の現像装置１で用いるトナーは，一成分重合トナーであり，粒径４〜８μｍ（ＳＹＳＭＥＸ社製ＦＰＩＡ型機での測定による。），融解温度（Ｔｍ）１２０〜１４０℃，ガラス転移温度（Ｔｇ）５５℃以下の細粒低融点のものである。

本形態における現像ローラ２の表面層は，シリコーン樹脂またはフッ素樹脂を基材とする低表面エネルギーフィルムで構成されている。その表面エネルギーは，３０ｍＮ／ｍ以下に調整されている。これにより表面の離型性を高めて，トナーの融着が起こりにくいようにしている。また，導電性付与のためのカーボンブラックと，トナー担持力に必要な表面粗さ（Ｒａ値で０．５〜３．５の範囲内が好ましい。）の付与のためのフェノール樹脂粒子とが基材に添加されている。

シリコーン樹脂またはフッ素樹脂の種類には特段の限定はない。また，３０ｍＮ／ｍ以下の低い表面エネルギーの表面を実現できる素材であれば他の材料でもよい。カーボンブラックの種類も問わない。導電性を付与できるものであれば金属粉末など他のものでもよい。フェノール樹脂粒子の粒径は，１０〜２０μｍの範囲内が好ましい。表面粗さの調整に有効なものであれば他の球状粒子でもよい。本形態の現像ローラ２では，かかる表面層が，弾性層の上に形成されている。

本形態における供給ローラ３は，発泡ウレタンで形成されている。そのセル径は３５０μｍ以下であり，硬度は０．３Ｎ以下である。このようにセル径が小さいことにより，現像ローラ２からのトナーの回収力を確保している。また，硬度が低い（柔らかい）ことにより，現像ローラ２との間の摩擦を軽減している。なお，現像ローラ２の表面層が低表面エネルギーであることも，摩擦軽減に寄与している。

本発明の現像装置の耐久使用特性の評価試験を，実施例および比較例により，以下のように行った。実施例および比較例に係る現像ローラおよび供給ローラとして，表１に掲げる各種のものを作製した。

表面層の表面エネルギーは，作製した現像ローラの表面層の表面における，αブロモナフタレン，ヨウ化メチレン，水の３種類の液体の接触角により算出した。接触角の測定装置としては，協和界面科学社製のＤＭ７００型機を使用した。また，表面層の基材としてシリコーン樹脂でもフッ素樹脂でもないものを用いているもの（比較例４，５）においても，カーボンブラックによる導電性付与およびフェノール樹脂粒子による粗さ調整を行った。

供給ローラの発泡ウレタンは，次のようにして作製した。すなわち，ポリオールとしてポリエーテルポリオールを用い，イソシアネートとしてトルエンジフェニルジイソシアネートを用いた。これらを，オークスミキサで，空気を混ぜ込みつつ混合した。その後に硬化させて発泡ウレタンとし，これを加工して供給ローラとした。

発泡ウレタンの硬度やセル径は，空気含有量に左右される。すなわち，空気含有量が多いほど，硬度が低く（柔らかく）セル径が大きい傾向がある。空気含有量が少なければ逆である。発泡ウレタンの空気含有量とは，混合時の空気吹き込み量から逃げた空気量を差し引いた正味部分である。

作製した供給ローラの硬度は，ＩＭＡＤＡ社製のプッシュプルゲージＺＰ−２０Ｎ型機を使用して測定した。先端測定子は１３ｍｍ径のものを用い，押し込み量は１ｍｍとした。そして，押し込み開始後１分経過時における押し込み力（Ｎ）の読み取り値を硬度とした。セル径は，断面の拡大写真にて測定した値である。

表１中の比較例１〜５はいずれも，現像ローラの表面エネルギーが３０ｍＮ／ｍを超えている点で本発明の範囲から外れている。また，比較例２は，供給ローラの硬度が０．３Ｎを超えており硬すぎる点でも本発明の範囲から外れている。比較例３は，供給ローラのセル径が３５０μｍを超えている点でも本発明の範囲から外れている。

試験機としては，コニカミノルタ社製ｍａｇｉｃｏｌｏｒ５４４０ＤＬ型を改造したものを用いた。この画像形成装置は，トナーと，外添材と呼ばれる添加成分とを含み，キャリアを含まない現像剤を使用するタイプのものである。この画像形成装置にこの試験のために施した改造は，トナーカートリッジにおける現像ローラおよび供給ローラを表１のもので置き換えることと，駆動モータの変更により現像ローラの周速を２８０ｍｍ／秒に増速することとの２点である。

試験は，温度２３℃湿度６５％の環境下で行った。この試験では，５％チャートを１万枚印刷した。そして，１万枚印刷時のメモリ画像の有無，１万枚印刷時の現像量を評価した。評価基準は，以下の通りとした。
メモリ画像：目視で認識できない場合に○
目視で認識できる場合に×
現像量：チャート中のベタ部分の全域にて所定の濃度を確保できている場合に○
所定の濃度を確保できていない場合に×

試験の結果は表２に示す通りとなった。実施例１〜６のものはいずれも，１万枚印刷時まで良好な現像量を維持した。これは，供給ローラが硬すぎることがなく，かつ，現像ローラの表面エネルギーが低いことにより，トナーの現像ローラへの融着がほとんど発生しなかったためと考えられる。また，実施例１〜６のものでは，メモリ画像の出現もなかった。これは，供給ローラのセル径が適切であるために，供給ローラのトナー回収力が確保されているためと考えられる。すなわち，現像後の現像ローラの表面から適切にトナーが回収されるので，現像ローラの表面に前の周の影響が残らないのである。このように実施例１〜６のものはいずれも，総合評価が「○」であった。

これに対し比較例１〜５のものはいずれも，総合評価が「×」となった。まず比較例３のものでは，メモリ画像が出現した。これは，供給ローラのセル径が大きすぎてトナーの回収力が不足しているためと考えられる。現像後の現像ローラの表面からのトナーの回収が不十分なため，現像ローラの表面に前の周の影響が残ってしまい，メモリ画像として現れるのである。比較例１，２，４，５のものでは，現像量が不十分となった。これは，現像ローラの表面へのトナーの融着により，現像ローラのトナー担持力が不足するに至ったためと考えられる。

以上詳細に説明したように本実施形態および実施例の現像装置では，現像ローラの表面エネルギーを３０ｍＮ／ｍ以下に抑えており，かつ，供給ローラのセル径を３５０μｍ以下，硬度を０．３Ｎ以下としている。これにより，耐久使用時においても現像ローラへのトナーの融着を防ぎつつ，供給ローラによるトナーの回収力を確保している。なお，本実施の形態は単なる例示にすぎず，本発明を何ら限定するものではない。したがって本発明は当然に，その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良，変形が可能である。

実施の形態に係る現像装置の構造を示す断面図である。

符号の説明

１ 現像装置
２ 現像ローラ
３ 供給ローラ

Claims (2)

1. 像担持体にトナーを付与する現像ローラと，前記現像ローラにトナーを供給する供給ローラとを有し，
   前記現像ローラの表面層の表面エネルギーが３０ｍＮ／ｍを超えず，
   前記供給ローラが，セル径３５０μｍ以下の発泡体で形成されており，硬度が０．３Ｎ以下であることを特徴とする現像装置。
2. 請求項１に記載の現像装置において，使用するトナーが，
   粒径が４〜８μｍの範囲内で，
   融解温度が１２０℃以上１４０℃以下で，
   ガラス転移温度が５５℃以下のものであることを特徴とする現像装置。

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