JP3736056B2

JP3736056B2 - 現像ローラおよびこの現像ローラを用いた現像装置

Info

Publication number: JP3736056B2
Application number: JP21882397A
Authority: JP
Inventors: 丞福田; 八洲男伏木; 健二小林; 和義三村; 洋大越
Original assignee: Kaneka Corp
Current assignee: Kaneka Corp
Priority date: 1997-08-13
Filing date: 1997-08-13
Publication date: 2006-01-18
Anticipated expiration: 2017-08-13
Also published as: JPH1165275A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プリンタ、複写装置、あるいはファクシミリの受信装置など、電子写真方式、背面露光方式（いわゆるチャージレス法）、または静電記録方式を採用した装置に組み込まれる現像ローラおよびこの現像ローラを用いた現像装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子写真方式、背面露光方式、または静電記録方式などを採用した現像装置において、現像ローラには、トナーを感光体などの静電潜像担持体へ漏れなく均一に安定して供給するための特性が要求される。ここで、例えば電子写真方式では、磁気的作用力および電気的作用力を利用してトナーをその表面に付着し感光体へ供給する磁性ローラや、電気作用力や粘着力を利用してトナーをその表面に付着し感光体へ供給する非磁性ローラなどの種々の現像ローラがある。このような現像ローラには、静電潜像担持体以外へトナーを漏洩させない様々な工夫がなされている。また、現像ローラには、現像ローラの駆動時の回転速度および軸位置の安定性が求められる。これは、その回転速度や軸位置が振れると、トナーを感光体などへ漏れなく均一に供給できないので、現像ローラの耐久性や現像特性の悪化を招くからである。
【０００３】
図３および図４に、トナー漏洩対策を施した従来の現像ローラ２０を示す。図３は、現像ローラ２０を感光体側から見た説明図である。図４は、現像ローラ２０とその周辺構造との断面をローラの軸方向から見た説明図である。感光体２１へトナーを供給する現像装置２２は、トナー２３，…を貯留するトナー容器２４と、このトナー容器２４内にトナー付着面を配置される現像ローラ２０と、現像ローラ２０の表面へのトナーの付着を補助する供給ローラ２５とを備える。また、モルトプレーンやフェルトなどからなるトナーシールド部材２６，２７が、トナー容器２４に設けられ、現像ローラの軸方向両端部の表面に接触・摺動する。ここで、現像ローラ２０の駆動時にトナー２３，…がローラ両端から漏れるのを防ぐために、トナーシールド部材２６，２７が、トナー容器と現像ローラ外周面との間をトナー容器の外側からシールドするように、また、現像ローラ両端部外周のうち感光体と反対側の下方位置に接するように、配置されている。
【０００４】
ところで、トナーシールド部材と接触・摺動する現像ローラの表面層には、様々な特性が要求される。例えば、その表面層が感光体表面と接触するタイプの現像ローラの場合、現像部でのニップ幅（現像ローラと感光体との周方向の接触幅）を大きくとる必要があるため、表面層は柔軟である必要がある。また、表面層には、湿度や温度などの環境依存性が低いこと、また、トナーの電気極性と逆の電気極性となるような帯電列を有する素材からなること、さらに、表面層におけるトナーフィルミングを防ぐためトナー離型性に優れていることなどが要求される。
【０００５】
また、現像ローラの回転駆動方式は、片側駆動によるものが多い。すなわち、現像ローラのシャフトの一方の端部のみが、駆動系に連結され、他方の端部が、回転自在に保持されている構造が多い。これは、片側駆動によるものの方が、両側駆動のものに比べて、現像装置の小型化、低コスト化の点で有利だからである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、現像ローラの表面層には、トナーシールド部材と摺動する際に、種々の問題が生ずる。すなわち、表面層には上述したようなトナーや感光体との良好な特性を優先して要求されるため、トナーシールド部材と摺動する際、表面層が傷つき易いという問題がある。また、表面層とトナーシールド部材との摺動からくる振動、軸位置の振れ、および回転速度の振れといった回転ムラにより、その摺動部に過剰な駆動トルクが加わり、表面層が傷ついてしまうという問題もある。表面層が傷つくと、現像ローラの耐久性や現像特性が悪化するのである。この現象は、片側駆動による現像ローラの場合、両側駆動によるものと比べると、より起こりやすい。
【０００７】
本発明は、以上の問題点に鑑みてなされたものであり、トナーシールド部材を現像ローラの表面と摺動させてトナーの漏洩を防ぎつつも、現像ローラの回転ムラを改善し、現像ローラの耐久性の向上および現像特性の安定化を図ることを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明の現像ローラは、軸回転しつつ静電潜像担持体表面にトナーを供給する現像ローラであって、現像ローラの軸方向両端部の外周に接触・摺動するようにトナー容器に設けられ且つトナー容器と現像ローラ外周面との間をシールドするトナーシールド部材に摺動する摺動部材を、現像ローラの軸方向両端部の外周に設けるとともに、現像ローラ駆動時のローラ両端部の駆動トルクの差が相殺されるように、該摺動部材とトナーシールド部材との摺動面積が現像ローラの軸方向両端部において互いに異なるように構成される。また、現像ローラの軸方向一端が回転駆動され、他端が回転自在に保持される片側駆動の現像ローラの場合、現像ローラの軸方向一端が回転駆動され、他端が回転自在に保持される現像ローラであって、前記摺動部材とトナーシールド部材との摺動面積が、回転駆動側でよりも回転駆動側の反対側でより大きくなるように構成されると、効果的である。
【０００９】
具体的には、前記摺動部材を現像ローラの軸方向両端部の外周に帯状に設け、且つ摺動部材の幅を現像ローラの軸方向両端部において互いに異なるように設けることによって、前記摺動面積を現像ローラの軸方向両端部において互いに異なるように構成することができる。
【００１０】
また、前記摺動部材の具体的な材質として、ポリオレフィン系樹脂、フッソ系樹脂、またはポリイミド系樹脂を用いると、効果的である。または、前記摺動部材として、熱収縮チューブを用いても良い。
【００１１】
そして、上記した現像ローラを、電子写真方式、背面露光方式、または静電記録方式などを採用した現像装置内に、効果的に組み込むことができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下に、図面を参照しながら、本発明に係る種々の実施例を説明する。
図１は、本発明に関する現像ローラ１を感光体側から見た説明図である。また、図２は、図１の現像ローラ１とその周辺構成とを説明する断面図である。現像ローラ１は、ＳＵＳやアルミニウム合金などの金属製のシャフト２の周りに、導電性弾性層と表面層とが同心円状に順次積層された構造を備える。なお、シャフトと導電性弾性層との間や、導電性弾性層と表面層との間に、必要に応じて他の層を単数層または複数層設ける構造も適宜採用することができる。また、シャフトの一方の端部３が回転駆動系と連結されており、他の端部４が回転自在に保持されている。
【００１３】
この現像ローラ１の軸方向両端部の外周には、ポリオレフィン系樹脂からなる摺動部材５が、現像ローラの表面層上に同心円状に一定の幅T₁ ,T₂ (但し、T₁＞T₂) で設けられている。この摺動部材と接触・摺動するようにトナーシールド部材６，７がトナー容器８に設けられている。摺動部材を設けることにより、現像ローラ１の駆動時に発生するトナーシールド部材６，７と表面層との摩擦力を低減して、表面層を保護することができる。
【００１４】
また、現像ローラ１の表面に加わる駆動トルクは、駆動側の表面よりも駆動側の反対側の表面で大きくなり易い。摺動部材５の幅T₁を幅T₂よりも大きく設定し、トナーシールド部材６，７と摺動部材５との摺動面積を、駆動側端部でよりも駆動側の反対側端部でより大きくすることによって、駆動側と駆動側の反対側とに加わる駆動トルクの差を、現像ローラの各両端部で発生する摩擦力の差で、相殺させることが可能となる。
【００１５】
ところで、本発明では、摺動部材５の材質は、前記ポリオレフィン系樹脂に限らず、フッ素系樹脂やポリイミド系樹脂、もしくはこれら樹脂をトナーシールド部材との接触面に用いる熱収縮チューブまたは粘着テープでも良い。これら摺動部材の形成方法は、何れの方法でも良いが、例えば、摺動部材が熱収縮チューブの場合には、この熱収縮チューブを現像ローラ両端部外周に被せた後に、熱を加えて表面層に密着させる方法を採用することができる。前記摺動部材を採用することで、モルトプレーンやフェルト、またはこれらに類似する摩擦特性を備えた材質からなるトナーシールド部材との摺動性が、極めて良好になる。
【００１６】
以下に、図２を参照して、本発明に関する現像ローラ１とその周辺構成とを説明する。トナー９，…を感光体１０へ供給する現像装置１１の主な構成は、トナー９を貯留するトナー容器８と、このトナー容器８内にトナー付着面を配置される現像ローラ１と、現像ローラ１の表面へのトナーの付着を補助する供給ローラ１２とからなる。また、モルトプレーンやフェルトなどからなるトナーシールド部材６，７をトナー容器８に設けるとともに、前記摺動部材５と接触・摺動させる。ここで、図示しないが、トナーシールド部材６，７を設けるための曲面がトナー容器８に形成されており、トナーシールド部材６，７はこの曲面へ貼り付けられている。
【００１７】
トナー９，…は、軸回転する現像ローラ１の表面に付着した後、規制ブレード１３により、摩擦帯電した一定の膜厚のトナー薄層となり、感光体１０に供給される。静電潜像担持体である感光体１０の表面には、光導電性絶縁層が形成されている。帯電ローラなどによって一様に帯電された光導電性絶縁層上に、複写対象物を走査した反射光などが光学系を経て光照射されると、この層上、すなわち感光体表面に静電潜像が形成される。この光照射は、たとえばレーザプリンタでは、記録すべき画像の各画素に対応して強度が変調された光ビームによって行われ、複写機では、原稿表面を走査した反射光を光学系を介して導いた光によって行われる。次に、感光体上に形成された静電潜像担持体に、帯電したトナーが現像ローラ１によって塗布されると、静電潜像は、顕在化してトナー像となる。このトナー像が、静電吸着力などを利用して、記録用紙に転写される。そして、この転写像が熱や圧力を加えて記録用紙に定着されるのである。
【００１８】
以下に、本発明に関する現像ローラのより具体的な実施例１〜４を詳細に説明した後に、これら現像ローラと従来の現像ローラとの比較を行う。
【００１９】
先ず、実施例１の現像ローラは、以下に示すＡ〜Ｄの構成要素を含むものである。すなわち、
Ａ．ジブチルスズラウレート触媒存在下で、数平均分子量（Ｍｎ）８，０００のポリプロピレングリコール（ＰＰＧ）の両末端にイソホロンジイソシアネート（ＩＰＤＩ）を８０℃で２時間反応させて、イソシアネート末端にしたプレポリマーの１００重量部に対して、
Ｂ．数平均分子量（Ｍｎ）３，０００のポリオキシプロピレントリオール（ＰＰＴ）を２５重量部、
Ｃ．スズ系触媒を０．０１重量部、
Ｄ．カーボンブラック３０３０Ｂ（三菱化学社製）を７重量部、
を含む組成物を１０ｍｍ径のＳＵＳ製のシャフトの周りに被覆し、金型内８０℃の環境下で４時間静置して硬化させて、厚みが７．５ｍｍの弾性層を形成し、さらに、この弾性層の軸方向両端部外周に、摺動部材としてポリオレフィン系熱収縮チューブ（これは住友電工社製であり、収縮後の厚みは２００μｍとなる。）を被覆した後、１５０℃で加熱して接着し、本実施例の現像ローラを構成した。但し、駆動系側の摺動部材の幅を５ｍｍ、駆動系側の反対側の摺動部材の幅を８ｍｍとした。また、フェルト布からなるトナーシールド部材と摺動部材との接触面積は、その接触幅が、駆動系側で３ｍｍ、駆動系側の反対側で５ｍｍとし、現像ローラの外周とトナーシールド部材との接触角度が、９５度として設定される。
【００２０】
また、前記摺動部材の代わりに、以下に示す３種類の摺動部材を用いた実施例２〜実施例４の現像ローラを作製した。これら実施例での接触幅や接触角度は、実施例１と同じである。実施例２は、摺動部材として、フッソ系熱収縮チューブ（これは日星電気社製であり、収縮後の厚みは２００μｍとなる。）を被覆した後、１５０℃で加熱接着して構成される現像ローラである。また、実施例３は、摺動部材として、フッソ系粘着テープ（これは日東電工社製であり、厚みは８０μｍである。）を貼り付けて構成される現像ローラである。そして、実施例４は、摺動部材として、ポリイミド系粘着テープ（これはニチバン社製で、厚みは２５μｍである。）を貼り付けて構成される現像ローラである。
【００２１】
上記した実施例１〜４の現像ローラを、片側駆動の現像カートリッジに設置し、トナーを供給しつつ、周速度１００mm／sec で１０時間の空回し試験を行った。その結果、駆動時には、現像ローラの回転軸および回転速度が大幅に安定し、駆動後には、現像ローラの表面には摺擦傷や亀裂がほとんど見られないことが確認された。
【００２２】
また、実施例１の現像ローラに摺動部材を設けないものを、比較例１の従来例として、前記空回し試験と同じ条件下での試験を行った。その結果、本実施例と比べると、駆動時の現像ローラの回転軸および回転速度は不安定であり、駆動後の現像ローラの表面には摺擦傷や亀裂が多数観察された。
【００２３】
さらに、実施例１と同様に、摺動部材としてポリオレフィン系熱収縮チューブを被覆後１５０℃で加熱接着させた現像ローラを用いて、現像ローラの両端での被覆幅をともに５ｍｍにし、トナーシールド部材と摺動部材との接触幅および接触角度をローラ両端で同一にした現像ローラ（以下、比較例２と呼ぶ。）の空回し試験を行った。試験条件は、前記空回し試験の条件と同じである。比較例２は、本実施例と比較したときに、比較例１ほどではないが、駆動時の現像ローラの回転軸および回転速度はやや不安定で、駆動後の現像ローラの表面には、駆動系の反対側の端部で摺擦傷が観察された。
【００２４】
【発明の効果】
上述の如く、本発明の現像ローラは、現像ローラ駆動時にローラ両端部で生ずる駆動トルクの差を相殺するように、摺動部材とトナーシールド部材との摺動面積が現像ローラの軸方向両端部において互いに異なるように構成されているので、現像ローラ表面を保護できると共に、現像ローラの両端部で生ずる駆動トルクの差を、現像ローラの両端部の摺動部材とトナーシールド部材との摩擦力の差で相殺し、現像ローラの回転ムラをなくし、もって現像ローラの耐久性および現像特性の安定化を図ることができる。特に、上記した駆動トルクの差が大きく生じ易い片側駆動の現像ローラの場合、摺動面積を駆動側端部でよりも駆動側の反対側端部でより大きく設定することで、回転ムラを効果的に抑えることができる。
【００２５】
また、前記摺動部材として、ポリオレフィン系樹脂、フッソ系樹脂、またはポリイミド系樹脂を用いたり、これら材質を用いた熱収縮チューブを用いると、トナーシールド部材との摺動性をより向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る現像ローラの実施例を示す説明図である。
【図２】本発明に係る現像ローラを組み込んだ現像装置を示す断面図である。
【図３】従来の現像ローラを示す説明図である。
【図４】従来の現像ローラを組み込んだ現像装置を示す断面図である。
【符号の説明】
１現像ローラ
２シャフト
３回転駆動側端部
４回転駆動側の反対側端部
５摺動部材
６，７トナーシールド部材
８トナー容器
９トナー
１０感光体
１１現像装置
１２供給ローラ
１３規制ブレード
２０現像ローラ
２１感光体
２２現像装置
２３トナー
２４トナー容器
２５供給ローラ
２６，２７トナーシールド部材
２８シャフト

Claims

軸回転しつつ静電潜像担持体表面にトナーを供給する現像ローラであって、現像ローラの軸方向両端部の外周に接触・摺動するようにトナー容器に設けられ且つトナー容器と現像ローラ外周面との間をシールドするトナーシールド部材に摺動する摺動部材を、現像ローラの軸方向両端部の外周に設けるとともに、現像ローラ駆動時のローラ両端部の駆動トルクの差を相殺するように、該摺動部材とトナーシールド部材との摺動面積が現像ローラの軸方向両端部において互いに異なるように構成される現像ローラ。
現像ローラの軸方向一端が回転駆動され、他端が回転自在に保持される現像ローラであって、前記摺動部材とトナーシールド部材との摺動面積が、回転駆動側でよりも回転駆動側の反対側でより大きくなるように構成される請求項１記載の現像ローラ。
現像ローラの軸方向両端部の外周に摺動部材が帯状に設けられ、且つ該摺動部材の幅を現像ローラの軸方向両端部において互いに異なるように設ける請求項１または請求項２記載の現像ローラ。
前記摺動部材の材質が、ポリオレフィン系樹脂、フッソ系樹脂、またはポリイミド系樹脂である請求項１〜３の何れか１項に記載の現像ローラ。
前記摺動部材として熱収縮チューブを使用する請求項４記載の現像ローラ。
請求項１〜５の何れか１項に記載の現像ローラを用いる現像装置。