JP3558246B2 - 現像ローラ及びその製造方法、画像形成装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、現像ローラ及びその製造方法、画像形成装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、像担持体の表面に威勢された静電潜像を現像する現像装置としては、現像剤が収納された現像剤容器に現像ローラを設け、この現像ローラを像担持体に接触させることにより、現像剤を像担持体に供給して静電潜像を現像するようにしたものが知られている。
【0003】
像担持体に現像ローラを圧接する方法としては、定位置で回転する像担持体に現像ローラをばね圧により圧接する方法と、像担持体及び現像ローラの外径と軸受の位置を定める方法とがあり、後者が構造の簡略化及びコストダウンの上で有利である。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
像担持体及び現像ローラの軸受の位置を一定に定めた現像装置では、両者の外径と軸間距離とにより像担持体への現像ローラの圧接力が変化する。この場合、現像ローラの少なくとも表面は弾性を有する材料により形成されているが比較的硬い(JIS規格のA40°程度)ので、像担持体に対する現像ローラの圧接力が大き過ぎる場合がある。このような場合には像担持体や現像ローラを駆動するトルクが大きくなるためにトルクの大きなモータを必要とし、装置が大型になるとともに重量増となり、さらに高価格化する問題がある。
【0005】
また、像担持体と現像ローラとの軸間距離が短いと、現像ローラは両端の位置が軸受により固定されているため撓み、その反力で像担持体を強く圧接する。このように、像担持体に対する現像ローラの圧接力が大き過ぎると、現像剤が現像ローラによって像担持体から剥離される。この剥離作用は圧接力の他に像担持体と現像ローラとの線速差の大きさにも影響される。この剥離により画像カスレが生じる。さらに、像担持体に対する現像ローラの圧接力が大き過ぎると、像担持体の静電潜像に対して所定の電位差をもつように帯電されている筈の現像剤が像担持体の電荷により逆帯電されてしまう。この結果、現像剤が潜像形成領域外に浮遊し地肌汚れが発生する。
【0006】
【課題を解決するための手段】
請求項1記載の現像ローラは、少なくとも表面が弾性を有する材料により形成されたローラ本体と、このローラ本体の両端から突出されて現像剤が収納される現像剤容器の両側に回転自在に支持されるローラ軸と、前記ローラ本体の中間部における外周面に形成されて像担持体の画像形成領域に接触される領域であって前記ローラ本体の長手方向に沿った形状が平坦形状である現像領域と、前記ローラ本体の前記現像領域の外径よりも大きな外径に定められて前記ローラ本体の両端部に形成された大径部とを具備する。従って、像担持体に対する現像ローラの圧接力が大きい場合でも、像担持体の画像形成領域と現像ローラの現像領域との圧接力が高くなることはない。この場合、現像ローラの大径部と現像領域との外径の差は、現像剤の平均粒径よりも大きな値が望ましい。
【0007】
請求項3記載の現像ローラは、請求項1又は2記載の発明において、大径部と現像領域との外径が、成形時に成形金型により定められている。従って、大径部と現像領域との外径は成形時に定められる。
【0008】
請求項4記載の現像ローラは、大径部と現像領域とが、ローラ本体の表面にコーティングすることにより層構造で形成されている。従って、ローラ本体の寸法のバラツキに拘らず、コーティングにより所望の外径に形成することが可能となる。
【0009】
請求項5記載の現像ローラの製造方法は、少なくとも表面が弾性を有する材料により形成されるとともに、両端から突出するローラ軸が現像剤を収納する現像剤容器の両側に回転自在に支持されるローラ本体を設け、このローラ本体の中間部における外周面に対するコーティング回数より両端部におけるコーティング回数を多くする条件をもって前記ローラ本体の表面にコーティング材をコーティングすることにより、前記ローラ本体の中間部に像担持体の画像形成領域に接触される領域であって前記ローラ本体の長手方向に沿った形状が平坦形状である現像領域を形成するとともに、前記ローラ本体の両端部に前記現像領域の外径よりも大きな外径に定められた大径部を形成するようにした。従って、ローラ本体の寸法及び形状に拘らず、コーティング工程のみで大径部と現像領域との外径が所望の値に定められる。
【0010】
請求項6記載の画像形成装置は、像担持体の外周に、少なくとも潜像形成部と、請求項1ないし4の何れか一記載の現像ローラを具備する現像部と、転写部とを配置した。従って、潜像形成部により像担持体の表面に形成された静電潜像は現像部により現像され、転写部により転写用紙に転写される。この場合、像担持体に対する現像ローラの圧接力が大きい場合でも、像担持体の画像形成領域と現像ローラの現像領域との圧接力が高くなることはない。
【0011】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の一形態を図面に基づいて説明する。まず、図4を参照して画像形成装置の構造について説明する。1は装置本体である。この装置本体1の上部には原稿の画像を読み取る画像読取装置2が装着され、内部には像担持体ユニット3が設けられている。この像担持体ユニット3の下方には転写用紙を案内する用紙搬送路4が形成されている。
【0012】
前記画像読取装置2は、原稿画像を読み取る読取部5と、この読取部5に供給する原稿を載置する原稿トレイ6とを有し、この原稿トレイ6は、支点軸7を中心に水平位置から仮想線Bで示す位置まで上方に回動し得るように支持されている。なお、原稿トレイ6は図示しないストッパにより水平位置と仮想線Bで示す位置とで安定するように構成されている。
【0013】
前記像担持体ユニット3は、ケース状に形成されたユニット本体8に、像担持体9を回転自在に設けるとともに、帯電部材10と現像部11と転写部12とを像担持体9の周囲に配置して取り付けることにより形成されている。現像部11は、前記ユニット本体8に一体に形成された現像剤容器13と、この現像剤容器13の内部に収納された現像剤を撹拌する回転自在の撹拌器14と、像担持体9に接触する現像ローラ15と、この現像ローラ15に現像剤を供給する供給ローラ16と、現像ローラ15に接触されたブレード17とを有する。さらに、像担持体ユニット3の上部には、画像信号に基づいて変調されたレーザ光を像担持体9の帯電部分に走査することにより静電潜像を形成する潜像形成部18が設けられている。
【0014】
また、前記装置本体1の一側には、前記画像読取装置2により読み取られた原稿を支持するとともに、転写用紙Sを斜めに載置状態で支えるトレイ19が設けられ、このトレイ19の下方には、回転駆動される給紙ローラ20と、一方向に付勢されてトレイ19上の転写用紙Sを給紙ローラ20に圧接する押圧板21と、それぞれ給紙ローラ20に弾性的に接触することにより転写用紙Sの重送を阻止する分離パッド22及び分離ローラ23とが設けられている。
【0015】
給紙ローラ20、分離パッド22、分離ローラ23は前記用紙搬送路4の入口側に配置されている。この用紙搬送路4には、給紙ローラ20よりも下流側に位置するボトムパス24が連通されている。さらに、用紙搬送路4の下流側には、転写用紙S上に転写された画像を定着する定着部25が配置されている。
【0016】
さらに、前記装置本体1には、定着部25の上方と前記原稿トレイ6との間に配置された用紙スタッカ26が形成されている。この用紙スタッカ26は、原稿トレイ6を仮想線B上に回動させたときに、その原稿トレイ6の延長面上に位置して転写用紙Sを支える受け板27を有している。さらに、トレイ19とは反対側の装置本体1の側面付近には、定着部25から排紙された転写用紙Sを水平方向に排紙する排紙口28と、定着部25から排紙された転写用紙Sを反転させて用紙スタッカ26に導く反転排紙路29とが形成されている。この反転排紙路29の上部と下部とには、それぞれ対をなす排紙ローラ30が配置され、また、反転排紙路29と排紙口28との分岐点には、転写用紙Sの排出方向を切り替える切替爪31が回動自在に設けられている。
【0017】
次に、画像読取動作と印刷動作について説明する。原稿の画像を読み取る場合には、図4に実線で示すように、原稿トレイ6を水平状態に維持して原稿を読取部5に供給する。供給された原稿は読取部5により画像が読み取られ、トレイ19の上部に立てかけ状態で支持される。このようにして読み取った画像は、外部に送信(ファクシミリの送信モードとしての使用形態)し、或いは、トレイ19から転写用紙Sを給紙してこの転写用紙Sに読取画像を印刷(複写機としての使用形態)することができる。或いは、外部から送信された画像を転写用紙Sに印刷(ファクシミリの受信モードとしての使用形態)することができる。
【0018】
印刷の場合は、図4において、像担持体9を時計方向に回転させる過程でその表面を帯電部材10により帯電し、原稿の読取画像又は外部から受信した画像に基づいて潜像形成部18によって像担持体9の帯電部分に静電潜像が形成される。この静電潜像は現像部11により現像される。この現像画像は、給紙ローラ20によりトレイ19から給紙された転写用紙Sに転写される。画像が転写された転写用紙Sは定着部25を通過するときに定着され、切替爪31の向きによって排紙口28又は用紙スタッカ26に排紙される。
【0019】
ここで、本実施の形態で用いる現像ローラ15について詳述する。図1に示すように、現像ローラ11は、ゴムやウレタン等のように少なくとも表面が弾性を有するとともに導電性を有する材料により形成されたローラ本体32と、このローラ本体32を貫通してローラ本体32の両端から突出されたローラ軸33とを有する。そして、ローラ本体32の中間部における外周面は前記像担持体9の画像形成領域に接触される現像領域34とされ、この現像領域34の両端には大径部35が形成されている。このような現像ローラ15のローラ本体32は成形により形成されている。従って、現像領域34と大径部35との外径は成形金型によって定められる。
【0020】
図2は現像ローラの変形例である。この現像ローラ36も、ゴムやウレタン等のように少なくとも表面が弾性を有するとともに導電性を有する材料により形成されたローラ本体37と、このローラ本体37を貫通してローラ本体37の両端から突出されたローラ軸33とを有する。このローラ本体37の両端部には端面に向かうに従い外径が次第に小さくなるようにテーパー部38が形成されている。このようなローラ本体37の全外周には、フッ素樹脂、シリコン樹脂、ウレタン等のコーティング材39がコーティングされ、そのコーティング層の厚さをローラ本体37の中間部で薄く、両端部で厚くすることにより、ローラ本体37の中間部における外周面には前記像担持体9の画像形成領域に接触される現像領域40が形成され、両端部には現像領域40の外径より大きい大径部41が形成されている。
【0021】
図1及び図2に示す何れの現像ローラ15,36の場合でも、大径部35,41の外径は、現像領域34,40の外径よりも大きな値に定められ、その差は現像剤の平均粒径(約8μm)よりも大きな値(約30μm)に設定されている。図2に示す現像ローラ36の場合は、ローラ本体37を軸心を鉛直方向にして回転させた状態でコーティング材39を塗布する。この場合、ローラ本体37のストレート形状をなす中間部の外周に塗布されたコーティング材39は速やかに下方に流れ落ちるが、上側のテーパー部38に塗布されたコーティング材39は、ゆっくりと流れ落ちるため、ローラ本体37の上端部でのコーティング材39の層が厚くなり、大径部41が形成される。同様の方法で、ローラ本体37の向きを天地方向に逆にしてコーティング材39を塗布することにより、ローラ本体37の反対側の端部にも大径部41が形成される。もちろん、ストレート形状のローラ本体の両端におけるコーティング層の厚さを厚くして大径部を形成することも可能である。
【0022】
このようにして製造された現像ローラ15又は36のローラ軸33は、図3に示すように現像剤容器13の両側に回転自在に支持されている。このような現像ローラ15又は36には高圧電源42により例えば−400Vのバイアスが印加され、供給ローラ16には高圧電源43により例えば−650Vのバイアスが印加される。
【0023】
現像ローラ15又は36と供給ローラ16とは、互いに圧接された状態で反時計方向に駆動されるので両者の間には摩擦が生じ、この摩擦により現像剤容器13内の現像剤(一成分トナー)Tがマイナスに帯電される。現像ローラ15又は36に供給された現像剤Tは、現像ローラ15又は36の回転により反時計方向に運ばれる過程でブレード17により薄層化されて像担持体9に供給され、静電潜像に付着する。
【0024】
この場合、現像ローラ15又は36は像担持体9の回転方向とは逆に反時計方向に駆動されるが、両者の接触面には線速の差により摩擦が生ずる。この摩擦は、像担持体9に対する現像ローラ15又は36の圧接力が増加するにつれて高くなる。図5(a)に示すように、従来は広い面積Aをもって現像ローラが像担持体に圧接されるので、圧接力が大き過ぎると前述したような種々の問題が発生することになる。
【0025】
しかし、本実施の形態における現像ローラ15又は36は、像担持体9の非画像形成領域に接触する大径部35又は41と、現像領域34又は40との外径の差が現像剤Tの平均粒径(約8μm)よりも大きな値(約30μm)に設定されているため、図5(b)に示すように、像担持体9に対する現像ローラ15又は36の接触面積Aが小さい。すなわち、現像ローラ15又は36の両端付近の大径部35又は41は圧接力により変形して像担持体9の非画像形成領域に接触するが、現像領域34又は40は像担持体9の画像形成領域に対して圧接力が小さく接触面積Aも小さい。
【0026】
これにより、像担持体9や現像ローラ15又は36、或いは供給ローラ16を駆動するモータとしてトルクの小さいモータを用いることができる。さらに、像担持体9に付着した現像剤Tが現像ローラ15又は36により像担持体9から剥離される作用が抑制されるため、画像カスレの発生を防止することができる。さらに、画像形成領域においては、像担持体9に対する現像ローラ15又は36の圧接力を低く抑えることができるため、像担持体9と現像ローラ15又は36との摩擦により現像剤Tが逆帯電させることがなく、これにより地肌汚れの発生を防止することができる。
【0027】
以下、本実施の形態における構成での実験結果を図6及び図7に示す。図6は、像担持体9と現像ローラ15又は36とのニップ幅の変化に対する画像カスレの程度及び像担持体9との摩擦後のトナー帯電量の関係を示すグラフである。画像カスレの程度は、5のレベルが良、1のレベルが最悪であることを示す。この結果、実線で示すように、ニップ幅が狭い程画像カスレの発生が抑制されることが確認され、また、鎖線で示すように、ニップ幅が小さい程現像剤Tの電位がマイナス側(像担持体9との摩擦による逆帯電しない方向)にあることが確認された。このニップ幅は、像担持体9に対する現像ローラ15又は36の圧接力に対応して広くなることは言うまでもない。
【0028】
図7は、像担持体9との摩擦後のトナー帯電量と像担持体9上の地肌トナー量との関係を示すグラフである。ここでのトナー(現像剤T)の帯電量とは、像担持体9と現像ローラ15又は36とのニップ幅を通過した部分における帯電量であって、像担持体9との摩擦後の帯電量である。この結果によれば、現像剤Tがプラス側(0μc/g側)に近づく程、換言すれば像担持体9との摩擦により像担持体9が有する電位に近づく程、像担持体9上の地肌トナー量が増加し、地肌汚れが発生する。これにより、本発明のように、像担持体9に対する現像ローラ15又は36の圧接力を抑制して、像担持体9との摩擦による現像剤Tの逆帯電を防止することにより、地肌汚れを防止することができることが確認された。
【0029】
なお、図1の現像ローラ15を製造する場合、大径部と現像領域との外径を成形時に成形金型により定めるようにしてもよい。この場合、現像ローラ15は、表面が単層構造でも多層構造でもよい。
【0030】
図2の現像ローラ36を製造する場合についても、ローラ本体37を成形により単層構造又は多層構造で形成してもよい。また、大径部41と現像領域40とを、ローラ本体37の表面にコーティングすることにより層構造で形成することにより、ローラ本体37の寸法のバラツキに拘らず、コーティングにより所望の外径に定めることが可能となる。
【0031】
図示しないが、ローラ本体の中間部における外周面に対するコーティング回数より両端部におけるコーティング回数を多くする条件をもってローラ本体の表面にコーティング材をコーティングすることにより、ローラ本体の中間部に像担持体の画像形成領域に接触される現像領域を形成するとともに、ローラ本体の両端部に現像領域の外径よりも大きな外径に定められた大径部を形成してもよい。これにより、ローラ本体の寸法及び形状に拘らず、コーティング工程のみで大径部と現像領域とを形成することができる。
【0032】
なお、像担持体はドラム状のものに限られるものではなく、ベルトにより形成してもよい。
【0033】
【発明の効果】
請求項1及び2並びに6記載の発明によれば、ローラ本体の中間部に像担持体の画像形成領域に接触される領域であって前記ローラ本体の長手方向に沿った形状が平坦形状である現像領域を形成し、ローラ本体の両端部に現像領域の外径よりも大きな外径に定められた大径部を形成したので、像担持体に対する現像ローラの圧接力が大きい場合でも、像担持体の画像形成領域に対する現像ローラの圧接力を低めに抑えることができる。これにより、像担持体や現像ローラ等を駆動する回転系のモータにトルクの低いモータを使用して、装置の低価格化、小型化、軽量化を図ることができ、また、像担持体に対する現像ローラの圧接力を小さくして画像カスレの発生を防止することができ、さらに、像担持体との摩擦により現像剤が像担持体がもつ電位側に逆帯電されることを防止することができるため、地肌汚れの発生を防止することができる。
【0034】
請求項3記載の発明によれば、大径部と現像領域との外径が、成形時に成形金型により定められているので、大径部と現像領域との外径を成形時に容易に定めることができる。
【0035】
請求項4記載の発明によれば、大径部と現像領域とが、ローラ本体の表面にコーティングすることにより層構造で形成されているので、ローラ本体の寸法のバラツキに拘らず、コーティングにより所望の外径に形成することができる。
【0036】
請求項5記載の発明によれば、ローラ本体の中間部における外周面に対するコーティング回数より両端部におけるコーティング回数を多くする条件をもってローラ本体の表面にコーティング材をコーティングすることにより、ローラ本体の中間部に像担持体の画像形成領域に接触される領域であって前記ローラ本体の長手方向に沿った形状が平坦形状である現像領域を形成するとともに、ローラ本体の両端部に現像領域の外径よりも大きな外径に定められた大径部を形成するようにしたので、ローラ本体の寸法及び形状に拘らず、コーティング工程のみで大径部と現像領域との外径を所望の値に定めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の一形態における現像ローラを示す側面図である。
【図2】現像ローラの他の例を示す側面図である。
【図3】現像部の要部を像担持体とともに示す縦断正面図である。
【図4】画像形成装置を示す縦断正面図である。
【図5】像担持体に対する現像ローラの接触状態を示す説明図である。
【図6】像担持体と現像ローラとのニップ幅の変化に対する画像カスレの程度及び像担持体との摩擦後のトナー帯電量の関係を実験により示すグラフである。
【図7】像担持体上の地肌トナー量とトナーの帯電量との関係を実験により示すグラフである。
【符号の説明】
9 像担持体
11 現像部
12 転写部
13 現像剤容器
15 現像ローラ
18 潜像形成部
32 ローラ本体
33 ローラ軸
34 現像領域
35 大径部
36 現像ローラ
37 ローラ本体
39 コーティング材
40 現像領域
41 大径部
Claims (6)
- 少なくとも表面が弾性を有する材料により形成されたローラ本体と、このローラ本体の両端から突出されて現像剤が収納される現像剤容器の両側に回転自在に支持されるローラ軸と、前記ローラ本体の中間部における外周面に形成されて像担持体の画像形成領域に接触される領域であって前記ローラ本体の長手方向に沿った形状が平坦形状である現像領域と、前記ローラ本体の前記現像領域の外径よりも大きな外径に定められて前記ローラ本体の両端部に形成された大径部とを具備することを特徴とする現像ローラ。
- 大径部と現像領域との外径の差が現像剤の平均粒径よりも大きな値に設定されていることを特徴とする請求項1記載の現像ローラ。
- 大径部と現像領域との外径が、成形時に成形金型により定められていることを特徴とする請求項1又は2記載の現像ローラ。
- 大径部と現像領域とが、ローラ本体の表面にコーティングすることにより層構造で形成されていることを特徴とする請求項1又は2記載の現像ローラ。
- 少なくとも表面が弾性を有する材料により形成されるとともに、両端から突出するローラ軸が現像剤を収納する現像剤容器の両側に回転自在に支持されるローラ本体を設け、このローラ本体の中間部における外周面に対するコーティング回数より両端部におけるコーティング回数を多くする条件をもって前記ローラ本体の表面にコーティング材をコーティングすることにより、前記ローラ本体の中間部に像担持体の画像形成領域に接触される領域であって前記ローラ本体の長手方向に沿った形状が平坦形状である現像領域を形成するとともに、前記ローラ本体の両端部に前記現像領域の外径よりも大きな外径に定められた大径部を形成するようにしたことを特徴とする現像ローラの製造方法。
- 像担持体の外周に、少なくとも潜像形成部と、請求項1ないし4の何れか一記載の現像ローラを具備する現像部と、転写部とを配置したことを特徴とする画像形成装置。
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- 1997-02-17 JP JP3186597A patent/JP3558246B2/ja not_active Expired - Lifetime
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