JP4407222B2 - 現像ロール、現像ロール用基材、現像ロール製造方法及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、現像ロール、現像ロール用基材、現像ロール製造方法及び画像形成装置画像形成装置に関する。

いわゆる静電記録方式によってトナー画像を記録媒体に形成する画像形成装置では、感光体ドラムを帯電装置によって帯電させると共に、光走査装置からのレーザ光によって静電潜像を形成し、この静電潜像に対して現像ロールからトナーを供給することで現像（可視化）するように構成される。可視化された画像のトナーは、用紙などの記録媒体に転写・定着されて、記録媒体に所望の画像が得られる。

このような構成の画像形成装置において、高画質の画像を得るために、感光体ドラムと現像ロールとの隙間（以下、この隙間を「ＤＲＳ」という）を狭くすることが望ましい。しかしこの場合、感光体ドラムと現像ロールとの間でバイアスリーク（電圧リーク）が発生しやすくなる。特に、高地など気圧が低い場合には、バイアスリークが発生しやすい。このバイアスリークにより、感光体ドラムや現像ロールがダメージを受けたり、記録媒体上の画像の画質が低下したりする。この電圧リークを防止するためには、たとえば現像バイアス電圧を低下させたりする方法が考えられるが、これらの方法では現像効率が低下するため、良好な画質の画像を得ることができない。

これに対し、特許文献１には、ＤＲＳと現像バイアス電圧とを所定の範囲とすることで、バイアスリークを解消する構成が記載されている。

しかしながら、特許文献１に記載の構成では、高地などの気圧の低い場合のバイアスリークを防止することが難しく、ＤＲＳの下限も制限されているため、ＤＲＳをさらに狭くして現像効率を上げ、高画質の画像を得ることに限界がある。
特開平５−１１５８２号公報

本発明は上記事実を考慮し、バイアスリークを確実に防止すると共に、現像効率を上げて高画質の画像を得ることの可能な現像ロール、この現像ロールを構成する現像ロール用基材、この現像ロールを製造するための現像ロール製造方法及び画像形成装置を得ることを課題とする。

請求項１に記載の発明では、感光体の近接に配置され、帯電部材によって帯電されると共に静電潜像が形成された感光体にトナーを転移して現像する現像ロールであって、現像ロール表面にトナー層が形成されていない部分の少なくとも一部が、トナー層が形成されるトナー層形成領域よりも小径の小径部とされ、前記小径部が、前記帯電部材により帯電がなされていない前記感光体の領域に対向して配置されることを特徴とする。

一般に、感光体と現像ロールとの間でのバイアスリークは、トナー層が形成されるトナー層形成領域で発生しにくく、トナー層が形成されていない領域で発生しやすい。

本発明では、このトナー層が形成されていない部分の少なくとも一部が、トナー層が形成されるトナー層形成領域よりも小径の小径部とされており、感光体と現像ロールとの間のＤＲＳが大きくなっている。したがって、この部分でのバイアスリークを確実に防止することができる。しかも、トナー層形成領域は小径にされていないので、この部分ではＤＲＳを狭くでき、現像効率を高くして高画質の画像を得ることができる。

しかも、請求項１に記載の発明では、小径部が、帯電部材により帯電がなされていない感光体の領域に対向して配置される。

すなわち、帯電部材により帯電されていない感光体の領域に対応した部分では特にバイアスリークが発生しやすいため、本発明では、この部分の少なくとも一部が、トナー層が形成されるトナー層形成領域よりも小径の小径部とされており、感光体と現像ロールとの間のＤＲＳが大きくなっている。したがって、この部分でのバイアスリークを確実に防止することができる。しかも、トナー層形成領域は小径にされていないので、この部分ではＤＲＳを狭くでき、現像効率を高くして高画質の画像を得ることができる。
請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の発明において、前記小径部の前記トナー層形成領域との境界近傍に、径が軸方向端部に向かって漸減するテーパー部が形成され、前記トナー層形成領域と前記テーパー部とを合わせた軸方向の長さが、前記帯電部材により帯電される前記感光体の領域よりも短くなっていることを特徴とする。
このようにテーパー部を形成すると、トナー画像形成領域と小径部との間に段差が生じている構成と比較して、現像ロール上で均一なトナー層を形成することが可能となる。
また、テーパー部の一部が、トナー層形成領域に入り込んでいる構成も可能であり、これにより、現像ロールの長さを短くすることができる。
そして、トナー層形成領域とテーパー部とを合わせた軸方向の長さが、帯電部材により帯電される感光体の領域よりも短くなっているので、小径部が、帯電部材により帯電がなされていない感光体の領域よりも軸方向内側に及んで配置される。

請求項３に記載の発明では、請求項１に記載の発明において、前記現像ロールの軸方向端部近傍で現像ロールに接触配置され軸方向外側へのトナーの移動を防止するシール部材を有し、前記シール部材と接触する領域の少なくとも一部が、トナー層が形成されるトナー層形成領域よりも小径の小径部とされていることを特徴とする。

現像ロールは回転によりにシール部材との摩擦やトナーが入りこむことによって部分的に表面形状が変化し、わずかな傷が生じることがあり、これが、バイアスリークの原因となる場合がある。

本発明では、シール部材に接する少なくとも一部が、トナー層が形成されるトナー層形成領域よりも小径の小径部とされており、感光体と現像ロールとの間のＤＲＳが大きくなっている。したがって、この部分でのバイアスリークを確実に防止することができる。しかも、トナー層形成領域は小径にされていないので、この部分ではＤＲＳを狭くでき、現像効率を高くして高画質の画像を得ることができる。

請求項４に記載の発明では、感光体に近接配置され、帯電部材によって帯電されると共に静電潜像が形成された感光体にトナーを転移して現像する現像ロールであって、この現像ロールの基材表面にトナー層が形成される被覆層が形成され、前記被覆層が形成されていない非被覆領域の現像ロールの基材の径が、被覆層が形成された被覆領域よりも小径の小径部とされ、前記小径部が、前記帯電部材により帯電がなされていない前記感光体の領域に対向して配置されることを特徴とする。

すなわち、現像ロールの、バイアスリークが発生しやすい部分を、非被覆領域とし、非被覆領域の現像ロール基材の外径を小さくすることによりバイアスリークの発生を防止している。しかも、小径部が、帯電部材により帯電がなされていない感光体の領域に対向して配置される。帯電部材により帯電されていない感光体の領域に対応した部分は特にバイアスリークが発生しやすいが、この部分が小径部とされおり、感光体と現像ロールとの間のＤＲＳが大きくなっているので、この部分でのバイアスリークを確実に防止することができる。

請求項５に記載の発明では、感光体に近接配置され、帯電部材によって帯電されると共に静電潜像が形成された感光体にトナーを転移して現像する現像ロールの現像ロール用基材であって、前記現像ロール用基材の軸方向の少なくとも一端側が、他の部分よりも小径で、前記帯電部材により帯電がなされていない前記感光体の領域に対向して配置される基材小径部とされていることを特徴とする。

この現像ロール用基材に対し、請求項６に記載の現像ロール製造方法(浸漬塗布法)によって、現像ロールを製造することができる。すなわち、塗布液中に浸漬した現像ロール用基材を、基材小径部が下になるように塗布液から取り出して、現像ロール用基材に被覆層を形成する。このとき、現像ロール用基材表面の液だれによって現像ロール用基材下端で塗布液が盛り上がってしまっても、この盛り上がり部分の先端が、現像ロール用基材の小径部以外の部分に塗布された被覆層よりも径方向外側に突出しない。

一般に、被覆層に局所的な凸部があると、凸部と感光体との間でバイアスリークが発生しやすくなるが、上記方法によって得られた現像ロールでは、このようなバイアスリークの発生を防止できる。しかも、請求項５に記載の現像ロール用基材には、帯電部材により帯電がなされていない感光体の領域に対向して配置される基材小径部が設けられている。したがって、この現像ロール用基材を用いた現像ロールでは、帯電部材により帯電されていない感光体の領域に対応した部分でのバイアスリークを確実に防止することができる。

請求項７に記載の発明は、浸漬塗布法により製造された現像ロールであって、浸漬塗布時下側に相当する一端側の膜厚を他の部分よりも薄くすることにより、トナー層が形成されるトナー層形成領域よりも小径で、帯電部材により帯電がなされていない感光体の領域に対向して配置される小径部分を有することを特徴とする。

この発明では、前記現像ロール基材表面に被覆層を浸漬塗布法を用いて塗布する際に現像ロール基材の下端側の膜厚を薄くすることにより、現像ロール基材表面の液だれによって現像ロール基材下端で塗布液が盛り上がってしまっても、この盛り上がり部分の先端が、トナー層形成領域よりも径方向外側に突出しない。一般に、被覆層に局所的な凸部があると、凸部と感光体との間でバイアスリークが発生しやすくなるが、上記方法によって 得られた現像ロールでは、このようなバイアスリークの発生を防止できる。しかも、小径部は、帯電部材により帯電がなされていない感光体の領域に対向して配置されるので、帯電部材により帯電されていない感光体の領域に対応した部分でのバイアスリークを確実に防止することができる。

請求項８に記載の発明では、請求項５に記載の現像ロール用基材と、前記現像ロール用基材の表面に浸漬塗布法により塗布され、浸漬塗布時下側に相当する一端側の膜厚を他の部分よりも薄くすることにより、トナー層が形成されるトナー層形成領域よりも小径で、帯電部材により帯電がなされていない感光体の領域に対向して配置される小径部分が備えられた被覆層と、を有することを特徴とする。

すなわち、請求項５記載の現像ロール用基材に対し、浸漬塗布法によって、小径部分を備えた被覆層を形成する。したがって、現像ロールの基材の厚さに制約がある場合においても、現像ロール基材表面の液だれによって現像ロール基材下端で塗布液が盛り上がってしまってこの盛り上がり部分の先端が、トナー層形成領域よりも径方向外側に突出しないようにすることを可能にする。しかも、被覆層の小径部は、帯電部材により帯電がなされていない感光体の領域に対向して配置されるので、帯電部材により帯電されていない感光体の領域に対応した部分でのバイアスリークを確実に防止することができる。

請求項９に記載の発明では、静電潜像が形成される感光体と、前記感光体を帯電させる帯電部材と、前記帯電部材によって帯電された前記感光体にトナーを転移して現像する請求項１〜請求項４、及び請求項７、請求項８のいずれかに記載の現像ロールと、を有することを特徴とする。

この画像形成装置では、帯電部材によって帯電された感光体に静電潜像が形成され、この静電潜像が、現像ロールからのトナー転移により現像（可視化）される。請求項１〜請求項４、及び請求項７、請求項８のいずれかに記載の現像ロールを用いているので、バイアスリークを確実に防止すると共に、現像効率を高くして高画質の画像を得ることができる。

請求項１０に記載の発明では、静電潜像が形成される感光体と、前記感光体を帯電させる帯電部材と、請求項６に記載の現像ロール製造方法で製造され、前記帯電部材によって帯電された前記感光体にトナーを転移して現像する現像ロールと、を有することを特徴とする。

この画像形成装置では、帯電部材によって帯電された感光体に静電潜像が形成され、この静電潜像が、現像ロールからのトナー転移により現像（可視化）される。請求項６に記載の現像ロール製造方法で製造された現像ロールを用いているので、バイアスリークを確実に防止すると共に、現像効率を高くして高画質の画像を得ることができる。

請求項１１に記載の発明では、静電潜像が形成される感光体と、前記感光体を帯電させる帯電部材と、前記帯電部材によって帯電された前記感光体にトナーを転移して現像する現像ロールと、を有し、前記現像ロールの被覆層が形成されていない非被覆層部よりも前記帯電部材が感光体の軸方向外側に位置するように、現像ロールと帯電部材とが相対配置されていることを特徴とする。

この画像形成装置では、帯電部材によって帯電された感光体に静電潜像が形成され、この静電潜像が、現像ロールからのトナー転移により現像（可視化）される。現像ロール表面に形成された被覆層にバイアスリークが発生しやすい層を使用した場合においても現像ロール被覆層の領域よりも感光体の帯電部材よりも内側に位置するように相対配置されているので、バイアスリークを確実に防止すると共に、現像効率を高くして高画質の画像を得ることができる。

請求項１２に記載の発明では、静電潜像が形成される感光体と、前記感光体を帯電させる帯電部材と、前記帯電部材によって帯電された前記感光体にトナーを転移して現像する現像ロールと、前記現像ロールの軸方向端部近傍で現像ロールに接触配置され軸方向外側へのトナーの移動を防止するシール部材と、を有し、前記現像ロール表面にトナー層が形成されていない部分の少なくとも一部が、トナー層が形成されるトナー層形成領域よりも小径で、前記帯電部材により帯電がなされていない前記感光体の領域に対向して配置される小径部とされ、前記シール部材よりも前記帯電部材が感光体の軸方向外側に位置するように、シール部材と帯電部材とが相対配置されていることを特徴とする。

この画像形成装置では、帯電部材によって帯電された感光体に静電潜像が形成され、この静電潜像が、現像ロールからのトナー転移により現像（可視化）される。現像ロールに接触配置され軸方向外側へのトナーの移動を防止するシール部材よりも帯電部材が感光体の軸方向外側に位置するように現像ロールと帯電部材が相対配置されているので、バイアスリークを確実に防止すると共に、現像効率を高くして高画質の画像を得ることができる。特に、現像ロール表面にトナー層が形成されていない部分の少なくとも一部が、トナー層が形成されるトナー層形成領域よりも小径で、帯電部材により帯電がなされていない感光体の領域に対向して配置される小径部とされているので、帯電部材により帯電されていない感光体の領域に対応した部分でのバイアスリークを確実に防止することができる。

本発明は上記構成としたので、バイアスリークを確実に防止すると共に、現像効率を上げて高画質の画像を得ることができる。

図１には、本発明の第１実施形態の画像形成装置１２が示されている。本実施形態の画像形成装置１２は、いわゆる静電記録方式によって、用紙（記録媒体）にトナー像を形成して所望の画像を得るものであり、ここでは一例として、単色の画像形成装置を挙げている。

画像形成装置１２の画像形成装置本体１４は、一又は複数（図１では４つ）の給紙カセット１６を有している。それぞれの給紙カセット１６に収容された用紙は、ナジャーローラ１８によって１枚ずつ取り出され、搬送路２０内に送られる。搬送路２０には、順にリターダローラ２２及びフィードローラ２４が設けられており、用紙はこれらのローラによって捌かれ、搬送される。

リターダローラ２２及びフィードローラ２４の下流には、レジストローラ２６が設けられており、用紙はレジストローラ２６によって一旦停止され、搬送のタイミングや姿勢などが矯正される。

画像形成装置本体１４内には、プロセスカートリッジ２８が配置されており、このプロセスカートリッジ２８に、感光体ドラム３０、帯電装置３２、現像装置３４及びクリーニング装置３６が収容され一体化されている。帯電装置３２によって感光体ドラム３０が軸方向に所定の帯電領域ｆで帯電される。そして帯電状態で、光走査装置３８からの光ビームによって感光体ドラム３０の表面に潜像が形成される。この潜像に、現像装置３４によってトナーが付着されることでトナー像が形成される。

レジストローラ２６の下流側には、感光体ドラム３０及び転写ローラ５６が配置されており、感光体ドラム３０と転写ローラ５６とで用紙を挟持しつつ搬送することで、感光体ドラム３０上のトナー像を用紙に転写する。

感光体ドラム３０及び転写ローラ５６の下流には、定着装置４０が配置されている。定着装置４０は、たとえば加熱ローラ４２と加圧ローラ４４とで構成されており、これらのローラによって用紙を加熱及び加圧しつつ搬送することで、用紙上のトナー像を定着させる。

トナー像が定着された用紙は、排出ローラ４６によって挟持搬送され、排出口４８から排出トレイ５０へ排出される。

図２に示すように、現像装置３４は、現像ロール５８を有している。現像ロール５８と感光体ドラムの隙間(ＤＲＳ)は、図示しない現像ロール５８の両端部に被嵌されるキャップ式のＤＲＳ規定部材により形成されている。各ＤＲＳ規定部材は、現像ロールの端部への被嵌部を構成する薄肉円筒部とその円筒部の開口側の周囲に形成された感光体ドラム３０との厚肉当接部とから成り立ち、回転可能に支持されている。また、現像ロール５８の軸方向端部近傍には、略半環状のテフロン（登録商標）フェルトのシール部材６０が接触配置されており、現像ロール５８から周囲へのトナーの飛散を防止している。

現像ロール５８は、略円筒状のアルミニウム製の現像ロール基材６２と、この現像ロール基材６２の外周面に塗布された被覆層６４とで構成されている。（本実施形態のケースでは導電性微粒子が分散された樹脂を被覆層としているが、特に限定されるものではなく、その他の被覆層としてアルマイト処理、Ｎｉメッキ処理、モリブデン酸処理などの別の被覆層を設けてもよい。）現像ロール基材６２は、軸方向中央の基材大径部６２Ｌと、この基材大径部６２Ｌから連続して径が漸減される基材テーパー部６２Ｔ、及び基材テーパー部６２Ｔから連続し基材大径部６２Ｌよりも小径の基材小径部６２Ｓとで構成されている。これにより、現像ロール５８としても、現像ロール基材６２に対応した大径部５８Ｌ、テーパー部５８Ｔ及び小径部５８Ｓが構成されており、大径部５８Ｌと感光体ドラム３０とのＤＲＳ_bよりも、小径部５８Ｓと感光体ドラム３０とのＤＲＳ_cの方が広くなっている。

現像ロール基材６２の表面は、基材大径部６２Ｌのすべてと、少なくとも基材テーパー部６２Ｔの一部（基材大径部６２Ｌと連続している側）が表面被覆領域ＣＥとされており、被覆層６４は、この表面被覆領域ＣＥに塗布されている。図２に示した例ではさらに、現像ロール基材６２の軸方向両端をわずかに残すように、基材小径部６２Ｓにまで被覆層６４がコートされている。

被覆層６４には、基材大径部６２Ｌのすべてと基材テーパー部６２Ｔに対応する少なくとも一部が、トナー層形成領域ＴＥとされ、現像ロール５８上にトナー層が形成されるようになっている。

また、基材大径部６２Ｌと基材テーパー部６２Ｔとをあわせた軸方向の長さ（トナー層形成領域ＴＥの長さと略一致する）は、帯電装置３２による帯電領域ｆよりも短くなっており、感光体ドラム３０上で帯電されていない非帯電領域ｅよりも、基材小径部６２Ｓが軸方向内側に及んでいる。

図３には、感光体ドラム３０及び現像ロール５８（現像ロール基材６２）に印加する電圧（ＡＣとＤＣとを重畳した成分）の一例が示されている。感光体ドラム３０は、画像が形成される個所（以下、これを単に「現像側」という）でＶｌｏｗ（−１５０Ｖ）、画像が形成されない個所（以下、これを単に「ＢＫＧ側」という）でＶｈｉｇｈ（−５００Ｖ）の電位とされ、これに対し、現像ロール５８には、現像バイアス電圧として、Ｄｕｔｙ比５０％でピークトゥーピーク電圧が１８００Ｖの矩形波のＡＣバイアスに−４００ＶのＤＣバイアスを重畳した電圧が印加されている。したがって、現像ロール５８から感光体ドラム３０へトナーが転移されて現像されるときの最大電位差（現像側の電位差）ΔＶ_Aは１１５０Ｖとなる。また、現像ロール５８から感光体ドラム３０へトナーが転移されず現像されないときの最大電位差（ＢＫＧ側の電位差）ΔＶ_Bは１０００Ｖとなる。これに対し、感光体ドラム３０の非帯電領域ｅでは、帯電部材が存在しないため略０Ｖ、場合によっては感光体のクリーニングブレードやシール部材等との摩擦帯電により若干プラス側に帯電する場合があるため、現像ロール５８と非帯電領域ｅとの最大電位差ΔＶ_Cは、１３００Ｖあるいはそれ以上となる。

ここで、現像ロール５８と感光体ドラム３０との間で上記の現像バイアス電圧を印加したときのバイアスリークの発生について考えると、トナー層形成領域ＴＥでは、トナー層が絶縁層の役割を果たすので、バイアスリークは発生しにくい。これに対し、図２に二点鎖線で示した領域ａでは、現像ロール５８上にトナー層が形成されておらず、しかも前述のように感光体ドラムと現像ロールの最大電位差が一番大きな領域であるためバイアスリークが発生しやすい。とくに、高地などの気圧が低い条件では、さらにバイアスリークが発生しやすい状態となり、なんらかの手段で領域ａのバイアスリークを抑制したとしても次に、２箇所の領域ａの間の領域（以下、「領域ｂ」という）を起点にバイアスリークが発生してしまうこともある。また、図３に示した電圧波形の例では、上記したように領域ａの最大電位差ΔＶ_cが一番大きくこの部分でバイアスリークが発生しやすい状態となっていたが、現像バイアス電圧のＤｕｔｙ比を別の値としたケース（プラス側のピーク電圧値が大きくなるケース）や感光体の帯電電圧値を大きくしたケース、現像バイアス電圧のＤＣバイアスを低くしたケースなどでは領域ａでの最大電位差に比べて、領域ｂでの最大電位差ΔＶ_Bのほうが大きくなり、この部分でのバイアスリークのほうが発生しやすくなるケースもある。このようなバイアスリークを防止するためには、たとえば、現像ロール５８と感光体ドラム３０とのＤＲＳを広くする構成が考えられる。

ここで、比較のために、図４に示す構成の現像ロール６８を考える。この現像ロール６８は、本実施形態には該当しない現像ロールの一例であり、軸方向にわたって一定の径を有している点が、本実施形態と異なっている。

このような現像ロール６８を備えた構成において、上記のバイアスリークを防止すべく領域ａでのＤＲＳ_cを広げるために感光体と現像ロールの隙間を広げると、領域ａ以外の部分、すなわち、トナー層形成領域ＴＥに対応する個所でのＤＲＳ_bも広くなってしまう。このため、現像効率が低下し、細線再現性が劣る、べた画像濃度が低下する、など、画質が低下するおそれがある。

また、ＤＲＳを広げることなく、単に現像バイアス電圧のピークトゥーピーク電圧（電圧波形での上側ピークと下側ピークとの差）を低下させてバイアスリークを防止することも考えれるが、この場合であっても現像効率が低下し、細線再現性が劣るなど、画質が低下するおそれがある。

これに対し、本実施形態では、領域ａに対応する部分の現像ロール５８には小径部５８Ｓが構成されており、この部分でのＤＲＳ_cが広くなると共に、大径部５８Ｌに対応するＤＲＳ_bは、狭い状態を維持できる。したがって、バイアスリークを効果的に防止し、かつ、現像効率も高く維持して、細線再現性、ベタ画像濃度などの画質も高く維持できる。

図５には、図２に示す本実施形態の現像ロール５８を用いた場合と、図４に示す比較例の現像ロール６８を用いた場合とでのリーク限界すなわち、バイアスリーク発生時の気圧と、ＤＲＳとの関係の一例が、現像側と領域ａとでそれぞれ示されている。

図５（Ａ）からわかるように、トナー層形成領域ＴＥでは、本実施形態は比較例に対し、ＤＲＳ_bをより狭くしても、リーク限界の気圧は低くなっている。また、図５（Ｂ）からは、本実施形態は比較例よりも領域ａでのＤＲＳ_cが広なっており、リーク限界の気圧も低くなっている。これらから、本実施形態では比較例と比べて、よりバイアスリークが起こりにくくなっていることがわかる。

また、表１にはそれぞれ、図２に示す本実施形態の現像ロール５８を用いた場合と、図４に示す比較例の現像ロール６８を用いた場合とでの、現像ロール５８、６８と感光体ドラム３０との間の電界強度と、細線再現性及びバイアスリークとの関係が示されている。

表１において、「○」は全く問題又は影響がないことを、「△」は問題または影響がわずかに生じることがあるものの、実際上は無視できる範囲であることと、「×」は無視できない程度の問題又は影響があることをそれぞれ示す。

さらに、図６（Ａ）及び（Ｂ）では、横軸にＤＲＳ、縦軸に電界強度をとってこれらの関係をグラフで示している。なお、電界強度は、電位差をＤＲＳで除することで得られる。たとえば、現像側の電界強度は、現像側での電位差／ＤＲＳ、領域ａでの電位差は、領域ａでの電位差／ＤＲＳで得られる。表１におけるそれぞれの電界強度は、図６（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、現像ロール５８、６８と感光体ドラム３０との間の特定の電位差に対し、ＤＲＳを変化させることによって得たものである。本実施形態において、これらの表及びグラフに示した例では、現像側のＤＲＳ_bを領域ａのＤＲＳ_cよりも１００μｍ短くしている。

表１から分かるように、本実施形態では、トナー層形成領域ＴＥと領域ａとでＤＲＳが異なっているため、電界強度も大きく異なっている。そして、現像側の電界強度に大きく依存する細線再現性は、電界強度が２．５０Ｖ／μｍであれば実際上は問題がなく、２．６７Ｖ／μｍ以上であればさらに好ましいことが分かる。また、領域ａでの電界強度に依存するバイアスリークに関しては、表中のいずれの電界強度であっても発生していないことが分かる。

これに対し、図４に示した現像ロール６８を使用した比較例の構成では、細線再現性については本実施形態と同様の評価となっているが、バイアスリークについては、領域ａでの電界強度が３．４６Ｖ／μｍで発生してしまっていることがわかる。

このように、図４に示した構成では、画質（細線再現性）とバイアスリークの防止とを両立できる領域ａの電界強度は、３．０〜３．２１Ｖ／μｍであり、非常に狭い範囲になっている。一方、本実施形態では、トナー層形成領域ＴＥのＤＲＳを変えることなく
バイアスリーク発生のおそれがある領域ａのＤＲＳが広げられているので、トナー層形成領域ＴＥと領域ａとでそれぞれ独立した異なる電界強度となり、画質を高く維持したままバイアスリークの発生を抑えることができる。

本実施形態において、現像ロール５８に形成されたテーパー部５８Ｔは、大径部５８Ｌと小径部５８Ｓとの段差を解消し、段差の角部に起因するバイアスリークの発生を防止する作用を有している。

また、図７（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、一般に現像ロール５８には、層形成ブレード６６が接触配置されており、現像ロール５８表面にトナー層を摩擦帯電させつつ形成する。したがって、図７（Ａ）から分かるように、テーパー部５８Ｔの傾斜角θがあまりに大きいと、層形成ブレード６６がテーパー部５８Ｔに接触せずに隙間が生じてしまうため、トナー層を安定して薄層形成することができず、トナー帯電不足による画質不良となることがある。

したがって、トナー層の安定形成のためには、テーパー部５８Ｔの傾斜角θを小さくするほうがよいが、あまり小さくしすぎると、連続する小径部５８Ｓを実質的に小径とするために、軸方向長さＬｔが長くなり、現像ロール５８自体が大きくなってしまう。

表２には、テーパー部５８Ｔの傾斜角θと軸方向長さＬｔとの組み合わせと、トナー層を形成する際の層形成不良の発生の有無との関係が示されている。

この表２において、「○」はトナー層の形成不良は発生せず、画質にも影響がないことを、「△」は、トナー層の形成不良がわずかに発生するものの、画質には影響がないことを、「×」は、トナー層の形成不良が発生し、画質にも欠陥などの影響があらわれることをそれそれ示す。

この表から分かるように、トナー層の形成不良を防止するためには、テーパー部５８Ｔの傾斜角θは４．００度以下にすることが好ましく、３．００度以下にすることがより好ましい。また、テーパー部５８Ｔの軸方向長さＬｔは、４．０ｍｍ以上とすることが好ましく、４．５ｍｍ以上とすることがより好ましい。

また、小径部５８Ｓを確実に小径とし、かつ現像ロール５８の大型化を阻止するためには、テーパー部５８Ｔの傾斜角θは０．５０度以上、軸方向長さは７．０ｍｍ以下とすることが好ましい。

ただし、テーパー部５８Ｔのすべてが、トナー層形成領域ＴＥよりも、軸方向外側に位置している必要はなく、画像形成に問題が生じない範囲で、その一部がトナー層形成領域ＴＥに入り込んでいてもよい。これにより、現像ロール５８の長さを短くでき、画像形成装置１２の小型化を図ることが可能となる。

なお、感光体ドラム３０と現像ロール５８との間でのバイアスリークの原因としては、上記したもののほかにも、たとえば、被覆層６４の表面に生じたわずかな凹凸（とくに凸部）が考えられる。すなわち、被覆層６４に凸部があると、凸部先端と感光体ドラム３０との間でバイアスリークが発生しやすくなる。そして、被覆層６４の凸部は、現像ロール５８の現像ロール基材６２に被覆層６４をいわゆるディッピングによって塗布し形成する場合に生じることがある。この点につき、以下に説明する。

図８（Ａ）には、本発明に該当しない、円筒状（軸方向に一定の外径を有している）の現像ロール基材７４を塗布液ＤＬ中に浸漬して被覆層６４を形成する工程が、図８（Ｂ）には、この工程によって得られた現像ロール７３が示されている。また、図９（Ａ）には、本発明の第２実施形態に係る現像ロール基材７２を、同じく塗布液ＤＬ中に浸漬して被覆層６４を形成する工程が、図９（Ｂ）には、この工程によって得られた現像ロール７１が示されている。本実施形態に係る現像ロール基材７２は、第１実施形態に係る現像ロール基材６２と同様に、軸方向両端部分に、基材テーパー部７２Ｔを介して、軸方向中央部分よりも小径の基材小径部７２Ｓ（基材大径部７２Ｌとの段差Ｄ）が形成されている。そして、図８、図９のいずれの場合でも、浸漬時に下側となる端部にはマスキング用キャップ７６がはめられており、現像ロール基材７２、７４内に塗布液ＤＬが入らないようになっている。

本発明に該当しない現像ロール基材７４を塗布液ＤＬから上方向（矢印Ｐ方向）に抜き出すと、塗布液ＤＬが現像ロール基材７４の周囲を流れ落ちてマスキング用キャップ７６にせき止められ、現像ロール基材７４の径方向外側に突出した液溜まり（凸部６４Ｔ）が発生する。この凸部６４Ｔが生じていると、この部分では、現像ロール７３と感光体ドラム３０との距離が局所的に近くので、バイアスリークが発生しやすくなる。

これに対し、本発明に係る現像ロール基材７２では、塗布液ＤＬからの引き抜き時に液溜まりによって凸部６４Ｔが発生しても、この凸部６４Ｔは基材小径部７２Ｓに発生している。このため、凸部６４Ｔの先端は基材大径部７２Ｌよりも径方向外側に突出しないか、もしくは突出長が短くなり、現像ロール７１と感光体ドラム３０とのバイアスリークを防止できる。

基材大径部７２Ｌと基材小径部７２Ｓとの段差Ｄは、生じた凸部６４Ｔに起因するバイアスリークを防止可能であれば特に限定されないが、基材大径部７２Ｌに塗布された被覆層６４の膜厚Ｔの２倍以上とすることが好ましい。一例として、被覆層６４の膜厚が２０μｍ程度の場合では、上記の段差Ｄは４０μｍ程度とすればよい。

なお、図９に示した例では、基材テーパー部７２Ｔから連続する基材小径部７２Ｓによって上記の段差Ｄが生じるように形成された現像ロール基材７２を例に挙げたが、基材大径部７２Ｌと基材小径部７２Ｓとの径の差が、上記段差Ｄの条件に合致しない場合もある。この場合には、基材小径部７２Ｓの端部側に、さらに小径の部分を形成し、上記の条件を満たす段差Ｄを得るようにしてもよい。

また、本発明の第２実施形態に係る画像形成装置の全体構成は、図９に示した製造方法で製造された現像ロールを適用する以外は、第１実施形態と略同一であるので、その詳細な説明を省略する。

図１０には本発明の第２実施形態の変形例が示されている。この例のように現像ロール７１’の下側端部の塗布膜厚を薄くすることで液溜りによる凸部６４Ｔの突出長を低く抑えることも可能である。塗布膜厚を薄くする方法としては、ロール基材を塗布液ＤＬからの引き抜き時の下側端部の引き抜き速度を通常時に比べて遅くすることによって作成することができる。なお、図１０では一定の径を有するロール基材７４に塗布膜を形成するようにしているが、基材小径部７２Ｓ及び基材テーパー部７２Ｔを有するロール基材７２に同様の工程を行ってもよい。これにより、ロール基材の厚さに制限がある場合でも、小径部分を有する現像ロールを用意に製造することができる。

図１１には、本発明の第３実施形態に係る画像形成装置の現像ロール７８及びその近傍が示されている。第３実施形態においても、画像形成装置の全体構成は、第１実施形態と略同一とされている。

第３実施形態では、第１実施形態と比較して、現像ロール７８は軸方向に一定の径を有する円筒状とされているが、シール部材６０が、帯電装置３２による非帯電領域ｅよりも、現像ロール７８の軸方向内側に位置するように、帯電装置３２とシール部材６０との相対的な位置が決められている。

一般に、現像ロール７８は回転時にシール部材６０との摩擦やトナーの入り込みによって部分的に表面形状が変化し、わずかな傷が生じることがあり、これが、第２実施形態で説明したのと同様にして、バイアスリークの原因となることがある。

しかし、第３実施形態では、上記したように、シール部材６０の当接位置が帯電装置３２による非帯電領域ｅよりも、現像ロール７８の軸方向内側に位置している。現像ロール７８は、帯電領域に対応する個所では前述のように非帯電領域に比べて最大電位差が低くなっているため、バイアスリークが発生しずらく、この個所において現像ロール７８の表面形状が変化していても、バイアスリークが発生する可能性は低い。

このように、第３実施形態においても、バイアスリークを確実に防止することができ、しかも、現像ロール７８と感光体ドラム３０とのＤＲＳを小さくして、形成される画像の画質を高く維持できる。

図１２には、本発明の第４実施形態に係る画像形成装置の現像ロール８０及びその近傍が示されている。第４実施形態においても、画像形成装置の全体構成は、第１実施形態と略同一とされている。

第４実施形態では、第１実施形態と比較して、現像ロール８０の端部のアンコート領域ＵＥ（表面に被覆層６４が設けられていない非被覆層部）が、帯電領域ｆの端部よりも軸方向内側に位置するように、現像ロール８０の構造及び現像ロール８０と帯電装置３２との相対位置が決められている。このように、現像ロール７８のアンコート領域を非帯電領域よりも軸方向内側にすることで、バイアスリークをさらに確実に防止することができる。たとえば、画質向上等の観点から現像ロール表面に形成された被覆層の種類を変更する（一例として、より低抵抗の被覆層とする）場合であっても、図２の領域aにおいてバイアスリークの発生をさらに確実に防止することができる。これにより現像ロール８０と感光体ドラム３０とのＤＲＳを小さくして、形成される画像の画質を高く維持できる。

第４実施形態の現像ロール８０を製造する方法は特に限定されないが、たとえば、図９に示すように塗布液ＤＬ中に現像ロール基材を浸漬して被覆層を形成する浸漬塗布法にて塗布を行った場合には、浸漬時に上側となる現像ロール基材を、その上端近傍まで完全に浸漬しないようにすれば、アンコート領域を容易に設けることができる。また、マスキング用キャップ７６が装着された部分には被覆層が形成されないので、このマスキング用キャップ７６の長さを調整して、アンコート領域を設けることができる。

図１３には、本発明の第５実施形態に係る画像形成装置の現像ロール８２及びその近傍が示されている。第５実施形態においても、画像形成装置の全体構成は、第１実施形態と略同一とされている。

第５実施形態では、第１実施形態と同様に現像ロール８２が大径部５８Ｌ、テーパー部５８Ｔ及び小径部５８Ｓを有しているが、表面コート領域ＣＥとトナー層形成領域ＴＥとが一致すると共に、テーパー部５８Ｔ及び小径部５８Ｓが、表面コート領域ＣＥよりも軸方向外側に形成されている。すなわち、表面コート領域ＣＥ以外の領域が、大径部５８Ｌよりも小径となっている。

このような構成であっても、バイアスリークが発生しやすい領域ａが小径のアンコート領域（非被覆領域）となるので、バイアスリークの発生を防止できる。

なお、上記の第３実施形態では、軸方向に一定の径を有する現像ロール７８、８０を使用した例を挙げたが、第１実施形態のように、テーパー部５８Ｔ及び小径部５８Ｓを有する現像ロール５８を使用してもよい。第４実施形態ではテーパー部５８Ｔ及び小径部５８Ｓを有する現像ロール５８を使用しているが、第３実施形態同様に軸方向に一定の径を有する現像ロールを使用してもよい。また、第２実施形態に係る現像ロール７１を使用してもよい。

また、上記説明では、本発明の画像形成装置として、上記では、単色の画像形成装置を挙げたが、複数色（たとえばフルカラー）のトナーを使用して画像形成する画像形成装置であってもよい。

本発明の第１実施形態の画像形成装置の概略構成を示す断面図である。 （Ａ）は本発明の第１実施形態の現像ロール及び感光体ドラムを示す正面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。 本発明の画像形成装置の現像装置に印加する電圧波形を示すグラフである。 （Ａ）は比較例の現像ロール及び感光体ドラムを示す正面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。 ＤＲＳとリーク限界との関係を示すグラフであり、（Ａ）は現像側、（Ｂ）は領域ａをそれぞれ示す。 ＤＲＳと電界強度に対する画質低下及びバイアスリーク発生の関係を示すグラフであり、（Ａ）は比較例、（Ｂ）は実施形態をそれぞれ示す。 本発明に係る現像ロールの端部近傍を示す拡大図であり、（Ａ）はテーパー部の傾斜角が大きい場合、（Ｂ）はテーパー部の傾斜角が小さい場合である。 （Ａ）は比較例の現像ロールの製造工程を示す端部の断面図であり、（Ｂ）はこの製造方法で得られた現像ロールを示す端部の断面図である。 （Ａ）は本発明の第２実施形態の現像ロールの製造工程を示す端部の断面図であり、（Ｂ）はこの製造方法で得られた現像ロールを示す端部の断面図である。 （Ａ）は本発明の第２実施形態の変形例の現像ロールの製造工程を示す端部の断面図であり、（Ｂ）はこの製造方法で得られた現像ロールを示す端部の断面図である。る。 （Ａ）は本発明の第３実施形態の現像ロール及び感光体ドラムを示す正面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。 （Ａ）は本発明の第４実施形態の現像ロール及び感光体ドラムを示す正面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。 （Ａ）は本発明の第５実施形態の現像ロール及び感光体ドラムを示す正面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。

符号の説明

１２ 画像形成装置
１４ 画像形成装置本体
１６ 給紙カセット
３０ 感光体ドラム（感光体）
３２ 帯電装置
３４ 現像装置
３６ クリーニング装置
３８ 光走査装置
４０ 定着装置
４２ 加熱ローラ
４４ 加圧ローラ
４６ 排出ローラ
４８ 排出口
５０ 排出トレイ
５６ 転写ローラ
５８ 現像ロール
５８Ｔ テーパー部
５８Ｓ 小径部
５８Ｌ 大径部
６０ シール部材
６２ 現像ロール基材
６２Ｔ 基材テーパー部
６２Ｓ 基材小径部
６２Ｌ 基材大径部
６４ 被覆層
６４Ｔ 凸部
７１ 現像ロール
７２ 現像ロール基材
７２Ｔ 基材テーパー部
７２Ｓ 基材小径部
７２Ｌ 基材大径部
７３ 現像ロール
７８ 現像ロール
８０ 現像ロール
８２ 現像ロール
ＣＥ 表面コート領域
Ｄ 段差
Ｐ 矢印
Ｔ 膜厚
ＴＥ トナー層形成領域
ＵＥ アンコート領域
ｅ 非帯電領域
ｆ 帯電領域
θ 傾斜角

Claims (12)

1. 感光体の近接に配置され、帯電部材によって帯電されると共に静電潜像が形成された感光体にトナーを転移して現像する現像ロールであって、
   現像ロール表面にトナー層が形成されていない部分の少なくとも一部が、トナー層が形成されるトナー層形成領域よりも小径の小径部とされ、
   前記小径部が、前記帯電部材により帯電がなされていない前記感光体の領域に対向して配置されることを特徴とする現像ロール。
2. 前記小径部の前記トナー層形成領域との境界近傍に、径が軸方向端部に向かって漸減するテーパー部が形成され、
   前記トナー層形成領域と前記テーパー部とを合わせた軸方向の長さが、前記帯電部材により帯電される前記感光体の領域よりも短くなっていることを特徴とする請求項１に記載の現像ロール。
3. 前記現像ロールの軸方向端部近傍で現像ロールに接触配置され軸方向外側へのトナーの移動を防止するシール部材を有し、
   前記シール部材と接触する領域の少なくとも一部が、トナー層が形成されるトナー層形成領域よりも小径の小径部とされていることを特徴とする請求項１に記載の現像ロール。
4. 感光体に近接配置され、帯電部材によって帯電されると共に静電潜像が形成された感光体にトナーを転移して現像する現像ロールであって、この現像ロールの基材表面にトナー層が形成される被覆層が形成され、前記被覆層が形成されていない非被覆領域の現像ロールの基材の径が、被覆層が形成された被覆領域よりも小径の小径部とされ、
   前記小径部が、前記帯電部材により帯電がなされていない前記感光体の領域に対向して配置されることを特徴とする現像ロール。
5. 感光体に近接配置され、帯電部材によって帯電されると共に静電潜像が形成された感光体にトナーを転移して現像する現像ロールの現像ロール用基材であって、
   前記現像ロール用基材の軸方向の少なくとも一端側が、他の部分よりも小径で、前記帯電部材により帯電がなされていない前記感光体の領域に対向して配置される基材小径部とされていることを特徴とする現像ロール用基材。
6. 請求項５に記載の現像ロール用基材の表面に被覆層を塗布して現像ロールを製造する浸漬塗布法による現像ロール製造方法であって、
   塗布液中に浸漬した前記現像ロール用基材を、前記基材小径部が下になるように塗布液から取り出すことを特徴とする現像ロール製造方法。
7. 浸漬塗布法により製造された現像ロールであって、浸漬塗布時下側に相当する一端側の膜厚を他の部分よりも薄くすることにより、トナー層が形成されるトナー層形成領域よりも小径で、帯電部材により帯電がなされていない感光体の領域に対向して配置される小径部分を有することを特徴とした現像ロール。
8. 請求項５に記載の現像ロール用基材と、
   前記現像ロール用基材の表面に浸漬塗布法により塗布され、浸漬塗布時下側に相当する一端側の膜厚を他の部分よりも薄くすることにより、トナー層が形成されるトナー層形成領域よりも小径で、帯電部材により帯電がなされていない感光体の領域に対向して配置される小径部分が備えられた被覆層と、
   を有することを特徴とする現像ロール。
9. 静電潜像が形成される感光体と、
   前記感光体を帯電させる帯電部材と、
   前記帯電部材によって帯電された前記感光体にトナーを転移して現像する請求項１〜請求項４、及び請求項７、請求項８のいずれかに記載の現像ロールと、
   を有することを特徴とする画像形成装置。
10. 静電潜像が形成される感光体と、
    前記感光体を帯電させる帯電部材と、
    請求項６に記載の現像ロール製造方法で製造され、前記帯電部材によって帯電された前記感光体にトナーを転移して現像する現像ロールと、
    を有することを特徴とする画像形成装置。
11. 静電潜像が形成される感光体と、
    前記感光体を帯電させる帯電部材と、
    前記帯電部材によって帯電された前記感光体にトナーを転移して現像する現像ロールと、
    を有し、
    前記現像ロールの被覆層が形成されていない非被覆層部よりも前記帯電部材が感光体の軸方向外側に位置するように、現像ロールと帯電部材とが相対配置されていることを特徴とする画像形成装置。
12. 静電潜像が形成される感光体と、
    前記感光体を帯電させる帯電部材と、
    前記帯電部材によって帯電された前記感光体にトナーを転移して現像する現像ロールと、
    前記現像ロールの軸方向端部近傍で現像ロールに接触配置され軸方向外側へのトナーの移動を防止するシール部材と、
    を有し、
    前記現像ロール表面にトナー層が形成されていない部分の少なくとも一部が、トナー層が形成されるトナー層形成領域よりも小径で、前記帯電部材により帯電がなされていない前記感光体の領域に対向して配置される小径部とされ、
    前記シール部材よりも前記帯電部材が感光体の軸方向外側に位置するように、シール部材と帯電部材とが相対配置されていることを特徴とする画像形成装置。

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