JP5253022B2 - Development device - Google Patents

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  • Dry Development In Electrophotography (AREA)

Description

本発明は、シート等の記録材上に画像を形成する機能を備えた、例えば、複写機、プリンタなどの画像形成装置に適用される現像装置に関するものである。   The present invention relates to a developing device having a function of forming an image on a recording material such as a sheet and applied to an image forming apparatus such as a copying machine or a printer.

従来の一成分トナーを用いた現像方式としては、接触現像方式、及び、非接触現像方式があり、そのとき用いられる現像剤担持体としては、現像ローラが広く用いられている。   Conventional development methods using one-component toner include a contact development method and a non-contact development method, and a developing roller is widely used as a developer carrier used at that time.

また、前記現像剤担持体上においては、現像剤のコート規制、及び、摩擦による帯電付与を目的として、現像剤担持体に当接する現像剤規制部材が設けられている。   On the developer carrying member, a developer regulating member that contacts the developer carrying member is provided for the purpose of coating regulation of the developer and charging by friction.

前記現像剤規制部材としては、片持ちタイプの板形状の規制ブレードが用いられることが一般的である。   As the developer regulating member, a cantilever type plate-shaped regulating blade is generally used.

現像剤担持体としての現像ローラは、芯金及び弾性体から形成されている。   A developing roller as a developer carrying member is formed of a cored bar and an elastic body.

特許文献1によれば、前記弾性体は、導電性を有するシリコーンゴムによる基層と、導電性を持たせた、アミド系樹脂またはウレタン系樹脂よる薄膜樹脂表層とから形成されている。また、上記樹脂表層の導電性は、カーボンブラックを分散させることで得られるものである。そして、現像ローラの体積抵抗値としては、10Ω・cm以上10Ω・cm以下が望ましいとしている。 According to Patent Document 1, the elastic body is formed of a base layer made of conductive silicone rubber and a thin film resin surface layer made of amide resin or urethane resin having conductivity. The conductivity of the resin surface layer is obtained by dispersing carbon black. The volume resistance value of the developing roller is preferably 10 4 Ω · cm or more and 10 9 Ω · cm or less.

これは、次のような理由によるものと考えられる。潜像担持体上の潜像電位に対して、有効な現像電位を、現像ローラ表面で得るためには、10Ω・cm以下の体積抵抗値が必要である。その一方で、潜像担持体表面層において、塗工ムラ等により希に存在しうるピンホールを原因とする、サージ電流の発生を防止するためには、10Ω・cm以上の体積抵抗値が必要である。 This is considered due to the following reasons. In order to obtain an effective developing potential on the surface of the developing roller with respect to the latent image potential on the latent image carrier, a volume resistance value of 10 9 Ω · cm or less is required. On the other hand, in the surface layer of the latent image carrier, a volume resistance value of 10 4 Ω · cm or more is required to prevent the occurrence of surge current caused by pinholes that may be rarely present due to coating unevenness or the like. is necessary.

前記サージ電流の問題は、高湿度環境下や、潜像担持体の劣化状態などで、厳しい状況にさらされる場合がある。これに対して、同じ体積抵抗を持つ現像ローラであっても、例えば、前記樹脂表面層の抵抗値を、基層の抵抗値よりも高くすることが、サージ電流の発生防止に効果的である。   The problem of the surge current may be exposed to a severe situation in a high humidity environment or a deteriorated state of the latent image carrier. On the other hand, even for developing rollers having the same volume resistance, for example, it is effective to prevent the occurrence of surge current by making the resistance value of the resin surface layer higher than the resistance value of the base layer.

一方、前記規制ブレードにおいては、前記現像剤担持体との間で、バイアスを印加する、所謂、ブレードバイアスを利用することが古くから提案されている。前記バイアス印加の効果は、現像剤担持体上における現像剤への電荷制御や、現像剤コート量のコントロールなどが知られている。   On the other hand, in the regulation blade, it has been proposed for a long time to use a so-called blade bias, in which a bias is applied to the developer carrier. As the effect of the bias application, charge control on the developer on the developer carrying member, control of the developer coating amount, and the like are known.

ブレードバイアスを用いた現像系においては、現像剤担持体表面と規制ブレード表面との間に、電位差を設けることが必要であるため、規制ブレードとしては、導電性部材を用いることが一般的であった。
特開2001−323160号公報
In a developing system using a blade bias, since it is necessary to provide a potential difference between the surface of the developer carrying member and the surface of the regulating blade, it is common to use a conductive member as the regulating blade. It was.
JP 2001-323160 A

しかしながら、例えば、規制ブレードとして金属を用いた場合では、次のような注意が必要であった。すなわち、規制ブレードと現像剤担持体との間で電位差を維持するものは
、介在するトナー層の他は、現像剤担持体の表面層のみであるため、現像ローラ表面で絶縁破壊が発生しないよう、印加バイアス値、及び、現像ローラの抵抗値に注意する必要があった。
However, for example, when a metal is used as the regulating blade, the following cautions are necessary. That is, the only thing that maintains the potential difference between the regulating blade and the developer carrying member is the surface layer of the developer carrying member in addition to the intervening toner layer, so that dielectric breakdown does not occur on the surface of the developing roller. It was necessary to pay attention to the applied bias value and the resistance value of the developing roller.

前記絶縁破壊発生の防止においては、潜像担持体のピンホールにおけるサージ電流の防止と同様の手段が効果的である。しかし、希に存在する潜像担持体上のピンホールに対して、規制ブレードは全面において導電性があるため、サージ電流防止としての現像ローラ表面層の耐圧性は、より厳しい条件が必要であった。   In preventing the breakdown, the same means as preventing surge current in the pinhole of the latent image carrier is effective. However, since the regulation blade is electrically conductive on the entire surface against pinholes on the latent image carrier that are rarely present, the pressure resistance of the surface layer of the developing roller as a surge current prevention needs to be more severe. It was.

特許文献1に示したような体積抵抗値を持つ現像ローラの場合、表面層の体積抵抗値は10Ω・cmから10Ω・cm程度の範囲が望ましいと考えられる。しかし、この範囲の抵抗値は、導電材の分散性などの条件に非常に敏感なため、所望の値の抵抗値を安定して得ることが難しい。 In the case of a developing roller having a volume resistance value as shown in Patent Document 1, it is considered that the volume resistance value of the surface layer is preferably in the range of about 10 6 Ω · cm to 10 9 Ω · cm. However, the resistance value in this range is very sensitive to conditions such as the dispersibility of the conductive material, and it is difficult to stably obtain a desired resistance value.

また、層厚も薄いため、一部でも導電材が局在化した場合などでは、その部分の抵抗変動は大きくなるなど、より導電材の分散性の影響が大きくなることが懸念されていた。   In addition, since the layer thickness is thin, there is a concern that the influence of the dispersibility of the conductive material becomes larger, for example, when the conductive material is localized even in a part of the layer, the resistance fluctuation of the portion increases.

また、薄膜における電気抵抗は、必ずしもオームの法則に従わず、印加される電圧の増加と共に、電気抵抗が低くなる傾向がある。これは、比較的抵抗が高い物質で出来た薄膜に電圧を印加した場合、リーク電流が発生するためであるが、このリーク電流は、膜が薄い場合に特有な現象であり、電圧の増加につれて電流は大きく増加する。   In addition, the electrical resistance of the thin film does not necessarily follow Ohm's law, and the electrical resistance tends to decrease as the applied voltage increases. This is because when a voltage is applied to a thin film made of a material having a relatively high resistance, a leakage current is generated. This leakage current is a phenomenon that is peculiar when the film is thin, and as the voltage increases. The current increases greatly.

従って、薄膜層の抵抗値の扱いは非常に難しく、材質の変化や層厚の振れに対して抵抗値が大きく変化することがあり、表層膜としての耐圧性や、ブレードバイアスをかけた時の効果等と、印加するバイアス値との関係を明確に捉えることが困難であった。   Therefore, it is very difficult to handle the resistance value of the thin film layer, and the resistance value may greatly change due to the change of the material and the fluctuation of the layer thickness, and the pressure resistance as the surface layer film or when the blade bias is applied It has been difficult to clearly grasp the relationship between the effect and the applied bias value.

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、現像剤担持体と規制部材との間において印加されるバイアスによる異常画像発生の防止と、現像剤担持体上の現像剤層のコート量アップとを両立し、良好な画像が得られるバイアス印加領域を拡大することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and prevents the occurrence of abnormal images due to a bias applied between the developer carrier and the regulating member, and increases the coating amount of the developer layer on the developer carrier. The purpose of this is to expand the bias application region where a good image can be obtained.

上記目的を達成するために本発明にあっては、
導電性及び弾性を有する基層と、前記基層の外周側に設けられた表面層とを有して、回転可能に設けられた現像剤担持体と、
導電性を有して前記現像剤担持体に当接するように設けられ、前記現像剤担持体上の一成分現像剤を規制する規制部材と、
前記現像剤担持体と前記規制部材との間に電位差を生じさせる電位差設定手段と、
を備えた現像装置において、
前記現像剤担持体は、前記現像剤担持体に対して金属ローラを従動回転可能に当接させた状態で、前記現像剤担持体を回転させながら、前記現像剤担持体と前記金属ローラとの間に流れる電流の電流密度が、安定した状態で、0.5μA/mm以上になるようにバイアス印加が行われた場合に、
前記バイアス印加から2秒後、60秒後の電流値をそれぞれ、It、Isとし、Logは常用対数を示すものとすると、
Log(It/Is)>0.1
を満たすものであって、
前記電位差をVb(V)とし、前記現像剤担持体の前記表面層の厚さをt(μm)とした場合に、
0.05<t<4.00であり、
0.05<t≦2.00の場合、55×t<Vb<120×t+250
2.00<t<4.00の場合、55×t<Vb<500
を満たし、
前記現像剤担持体の前記表面層は、炭素原子を含む酸化ケイ素により形成され、
前記表面層における酸素とケイ素の組成比(O/Si)、及び、炭素とケイ素の組成比(C/Si)は、
1.00≦(O/Si)≦1.95
0.05≦(C/Si)≦1.00
を満たすことを特徴とする。
In order to achieve the above object, the present invention provides:
A developer carrier provided rotatably with a base layer having conductivity and elasticity, and a surface layer provided on an outer peripheral side of the base layer;
A regulating member that has conductivity and is provided so as to contact the developer carrier, and that regulates one-component developer on the developer carrier;
A potential difference setting means for generating a potential difference between the developer carrier and the regulating member;
In a developing device comprising:
The developer carrying member is formed between the developer carrying member and the metal roller while rotating the developer carrying member with the metal roller being in contact with the developer carrying member so as to be driven to rotate. When bias application is performed so that the current density of the current flowing between them is 0.5 μA / mm 2 or more in a stable state,
Assuming that current values after 2 seconds and 60 seconds after the bias application are respectively It and Is, and Log indicates a common logarithm,
Log (It / Is)> 0.1
Satisfying,
When the potential difference is Vb (V) and the thickness of the surface layer of the developer carrier is t (μm),
0.05 <t <4.00,
In the case of 0.05 <t ≦ 2.00, 55 × t <Vb <120 × t + 250
In the case of 2.00 <t <4.00, 55 × t <Vb <500
Meet the,
The surface layer of the developer carrier is formed of silicon oxide containing carbon atoms,
The composition ratio of oxygen and silicon (O / Si) and the composition ratio of carbon and silicon (C / Si) in the surface layer are as follows:
1.00 ≦ (O / Si) ≦ 1.95
0.05 ≦ (C / Si) ≦ 1.00
A meet and wherein the Succoth.

本発明によれば、現像剤担持体と規制部材との間において印加されるバイアスによる異常画像発生の防止と、現像剤担持体上の現像剤層のコート量アップとを両立し、良好な画像が得られるバイアス印加領域を拡大することが可能となる。   According to the present invention, both the prevention of abnormal image generation due to a bias applied between the developer carrier and the regulating member and the increase in the coating amount of the developer layer on the developer carrier are achieved, and a good image is obtained. It is possible to expand the bias application region in which the above is obtained.

以下に図面を参照して、この発明を実施するための最良の形態を例示的に詳しく説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状それらの相対配置などは、発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるべきものであり、この発明の範囲を以下の実施の形態に限定する趣旨のものではない。   The best mode for carrying out the present invention will be exemplarily described in detail below with reference to the drawings. However, the dimensions, materials, shapes, and relative arrangements of the components described in this embodiment should be appropriately changed according to the configuration of the apparatus to which the invention is applied and various conditions. It is not intended to limit the scope to the following embodiments.

以下に、本発明を適用できる画像形成装置の一例として、レーザプリンタについて説明する。   A laser printer will be described below as an example of an image forming apparatus to which the present invention can be applied.

<画像形成装置>
図2は、本実施形態の画像形成装置Aの概略構成を示す断面図である。
<Image forming apparatus>
FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a schematic configuration of the image forming apparatus A of the present embodiment.

画像形成装置Aは、電子写真プロセス利用のフルカラーレーザプリンタである。画像形成装置Aには、帯電装置、現像装置、クリーニング装置、及び、像担持体(潜像担持体、被現像剤担持体)としての感光体ドラム1等を一体として有するプロセスカートリッジBが、画像形成装置本体に着脱自在に設けられている。   The image forming apparatus A is a full color laser printer using an electrophotographic process. The image forming apparatus A includes a charging device, a developing device, a cleaning device, and a process cartridge B integrally including a photosensitive drum 1 as an image carrier (latent image carrier, developer carrier). It is detachably provided on the forming apparatus main body.

プロセスカートリッジBは、イエロー、マゼンダ、シアン、黒色の各色に対応したプロセスカートリッジBy,Bm,Bc,Bkが設けられており、これらのプロセスカートリッジBは、一方向に並列配置されている(4連に並べられている)。   The process cartridge B is provided with process cartridges By, Bm, Bc, and Bk corresponding to the colors yellow, magenta, cyan, and black, and these process cartridges B are arranged in parallel in one direction (four stations). Are listed).

各色のプロセスカートリッジBにおいて、感光体ドラム上に形成された現像剤像(トナー像)が、転写装置の中間転写ベルト20上に転写されることにより、フルカラー画像が形成され、その後の記録材への転写工程、及び、定着工程を経て画像が形成される。   In the process cartridge B of each color, the developer image (toner image) formed on the photosensitive drum is transferred onto the intermediate transfer belt 20 of the transfer device, whereby a full color image is formed, and then to the recording material thereafter. An image is formed through the transfer process and the fixing process.

ここで、本実施形態における電子写真プロセスは、接触現像装置を適用したものであり、現像剤は、各色共に、一成分現像剤として、平均粒径6.0μmの非磁性一成分トナーを使用した。なお、プロセスカートリッジBの詳細については後述する。   Here, the electrophotographic process in this embodiment is an application of a contact developing device, and the developer used a non-magnetic one-component toner having an average particle diameter of 6.0 μm as a one-component developer for each color. . Details of the process cartridge B will be described later.

各色のプロセスカートリッジBにより、各色の感光体ドラム上に形成されたトナー像は、中間転写ベルト20を挟んで、各色の感光体ドラムの対向位置にそれぞれ設けられた1次転写ローラ22により、中間転写ベルト20上に転写される。ここで、各色の感光体ドラム1y,1m,1c,1kの対向位置に、それぞれ1次転写ローラ22y,22m,22c,22kが設けられている。そして、中間転写ベルト20上に転写されたトナー像は、中間転写ベルト20の移動方向下流側に設けられた2次転写ローラ23により、一括して記録材上に転写される。なお、中間転写ベルト20上の未転写トナーは、中間転写ベルトクリーナ21によって回収される。   The toner images formed on the photosensitive drums of the respective colors by the process cartridges B of the respective colors are intermediated by the primary transfer rollers 22 provided at positions facing the photosensitive drums of the respective colors with the intermediate transfer belt 20 interposed therebetween. The image is transferred onto the transfer belt 20. Here, primary transfer rollers 22y, 22m, 22c, and 22k are respectively provided at positions facing the photosensitive drums 1y, 1m, 1c, and 1k of the respective colors. The toner images transferred onto the intermediate transfer belt 20 are collectively transferred onto the recording material by the secondary transfer roller 23 provided on the downstream side in the moving direction of the intermediate transfer belt 20. The untransferred toner on the intermediate transfer belt 20 is collected by the intermediate transfer belt cleaner 21.

記録材Pは、画像形成装置A下部のカセット24内に積載されており、印字動作の要求とともに給送ローラ25により搬送され、2次転写ローラ位置において、中間転写ベルト上に形成されたトナー像が転写される。   The recording material P is stacked in a cassette 24 below the image forming apparatus A, and is conveyed by a feeding roller 25 together with a request for a printing operation, and a toner image formed on an intermediate transfer belt at a secondary transfer roller position. Is transcribed.

その後、定着ユニット26により記録材上のトナー像は記録材に加熱定着され、排出部27を経て画像形成装置外部に排出される。   Thereafter, the toner image on the recording material is heated and fixed on the recording material by the fixing unit 26 and is discharged to the outside of the image forming apparatus through the discharge unit 27.

画像形成装置Aにおいては、各4色のプロセスカートリッジ等を収納する上部のユニットと、転写ユニット、記録材等を収納する下部ユニットは分離可能になっている。そして、記録材詰まり等のジャム処理発生時や、プロセスカートリッジの交換時において、上下のユニットを開口することにより前記処理を行う。   In the image forming apparatus A, an upper unit that accommodates process cartridges of four colors and the lower unit that accommodates transfer units, recording materials, and the like are separable. Then, when jam processing such as recording material clogging occurs or when a process cartridge is replaced, the above processing is performed by opening the upper and lower units.

次に、プロセスカートリッジBの構成について説明する。   Next, the configuration of the process cartridge B will be described.

図3は、本実施形態の画像形成装置において、並列におかれた4つのプロセスカートリッジの1つについて、概略構成を示す断面図である。なお、4つのプロセスカートリッジの構成は、本質的にはすべて同じである。   FIG. 3 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of one of the four process cartridges arranged in parallel in the image forming apparatus of the present embodiment. The configuration of the four process cartridges is essentially the same.

画像形成プロセスの中心となる感光体ドラム1として、本実施形態では、アルミニウム製シリンダの外周面に機能性膜である下引き層、キャリア発生層、キャリア移送層を順にコーティングした有機感光体ドラムを用いている。画像形成プロセスにおいて、感光体ドラム1は、所定の速度で画像形成装置により図中矢印a方向へ駆動される。   In this embodiment, as the photosensitive drum 1 which is the center of the image forming process, an organic photosensitive drum in which an outer peripheral surface, a carrier generation layer, and a carrier transfer layer, which are functional films, are sequentially coated on the outer peripheral surface of an aluminum cylinder. Used. In the image forming process, the photosensitive drum 1 is driven in the direction of arrow a in the figure by the image forming apparatus at a predetermined speed.

帯電装置を構成する帯電ローラ2は、導電性ゴムのローラ部を感光体ドラム1に加圧接触するように設けられ、矢印b方向に従動回転する。ここで、帯電ローラ2の芯金には、帯電工程として、感光体ドラム1に対して−1100Vの直流電圧が印加されており、これにより誘起された電荷によって、感光体ドラムの表面電位は、−550Vとなる一様な暗部電位(Vd)が形成される。   The charging roller 2 constituting the charging device is provided so that the roller portion of the conductive rubber is brought into pressure contact with the photosensitive drum 1, and is driven to rotate in the direction of arrow b. Here, a direct current voltage of −1100 V is applied to the cored bar of the charging roller 2 with respect to the photosensitive drum 1 as a charging process, and the surface potential of the photosensitive drum due to the charge induced thereby is A uniform dark potential (Vd) of −550 V is formed.

この一様な表面電荷分布面に対して、スキャナユニット10により、画像データに対応して発光されるレーザ光のスポットパターンは、図3中の矢印Lで示すように、感光体ドラム1を露光する。すると、露光された部位は、キャリア発生層からのキャリアにより表面の電荷が消失し、電位が低下する。この結果、露光部位は明部電位Vl=−100V、未露光部位は暗部電位Vd=−550Vの静電潜像が、感光体ドラム上に形成される。   The spot pattern of the laser light emitted by the scanner unit 10 corresponding to the image data is exposed to the uniform surface charge distribution surface as shown by the arrow L in FIG. To do. Then, the surface of the exposed portion is lost due to carriers from the carrier generation layer, and the potential is lowered. As a result, an electrostatic latent image is formed on the photosensitive drum with the bright portion potential Vl = −100 V at the exposed portion and the dark portion potential Vd = −550 V at the unexposed portion.

前記静電潜像は、現像装置Dにおいて、所定のコート量及び電荷量になるように形成されたトナーコート層により現像され、静電潜像を実像化する。   The electrostatic latent image is developed in the developing device D by a toner coat layer formed so as to have a predetermined coating amount and charge amount, and the electrostatic latent image is converted into a real image.

各プロセスカートリッジBの感光体ドラム1に接触する中間転写ベルト20は、感光体ドラム1に対向した1次転写ローラ22により感光体ドラム1に加圧されている。また、1次転写ローラ22には直流電圧が印加されており、感光体ドラム1との間で電界が形成されている。   The intermediate transfer belt 20 in contact with the photosensitive drum 1 of each process cartridge B is pressed against the photosensitive drum 1 by a primary transfer roller 22 facing the photosensitive drum 1. Further, a DC voltage is applied to the primary transfer roller 22, and an electric field is formed between the primary transfer roller 22 and the photosensitive drum 1.

これにより、感光体ドラム1上で実像化されたトナー像は、中間転写ベルト20が加圧接触する転写領域において、電界の力を受けて感光体ドラム1上から中間転写ベルト20上に転写される。   As a result, the toner image formed on the photosensitive drum 1 is transferred from the photosensitive drum 1 to the intermediate transfer belt 20 under the force of an electric field in a transfer region where the intermediate transfer belt 20 is in pressure contact. The

一方、感光体ドラム1上で中間転写ベルト20に転写されずに残った未転写トナーは、クリーニング装置Cに設置されたウレタンゴム製のクリーニングブレード6により、ドラム表面から掻き落とされ、クリーニング容器内に収納される。   On the other hand, the untransferred toner remaining on the photosensitive drum 1 without being transferred to the intermediate transfer belt 20 is scraped off from the drum surface by the urethane rubber cleaning blade 6 installed in the cleaning device C, and is stored in the cleaning container. It is stored in.

現像装置Dは、回転可能に設けられた現像剤担持体としての現像ローラ3、供給ローラ5、現像ローラ上のトナーを規制し現像ローラ上にトナーコート層を形成する規制部材としての規制ブレード4、トナー、及び、これらを収納する現像容器等から構成される。   The developing device D includes a developing roller 3 as a developer carrier that is rotatably provided, a supply roller 5, a regulating blade 4 as a regulating member that regulates toner on the developing roller and forms a toner coat layer on the developing roller. , Toner, and a developing container for storing them.

現像ローラ3として、本実施形態では、外径φ6mmの芯金に導電性の弾性層3mmが
形成されたφ12mmの弾性ローラを用いている。また、供給ローラ5としては、外径φ6mmの芯金上に体積抵抗値1014Ωcmの絶縁性ウレタンスポンジゴムの弾性層5mmを形成した、外径φ16mmの弾性スポンジローラを用いている。
In the present embodiment, a φ12 mm elastic roller in which a conductive elastic layer 3 mm is formed on a core metal having an outer diameter φ6 mm is used as the developing roller 3. The supply roller 5 is an elastic sponge roller having an outer diameter of φ16 mm in which an elastic layer of insulating urethane sponge rubber having a volume resistance value of 10 14 Ωcm is formed on a core bar having an outer diameter of φ6 mm.

現像ローラ3は、感光体ドラム1に接触しながら、感光体ドラム1の回転方向に対して順方向(図に示すc方向)に回転しており、供給ローラ5は、現像ローラ3に接触しながら、現像ローラ3の回転方向と逆方向(図に示すd方向)に回転する。   The developing roller 3 rotates in the forward direction (c direction shown in the drawing) with respect to the rotation direction of the photosensitive drum 1 while being in contact with the photosensitive drum 1, and the supply roller 5 is in contact with the developing roller 3. However, the developing roller 3 rotates in the opposite direction (direction d shown in the figure).

供給ローラ5は、現像容器内の非磁性一成分トナーTを付着させ、現像ローラ3との接触面に搬送し、供給すると共に、現像ローラ3上において、現像部で現像されずに残ったトナーを、現像ローラ3上から剥ぎ取り、現像容器内に回収する機能を持つ。   The supply roller 5 adheres the non-magnetic one-component toner T in the developing container, conveys the toner to the contact surface with the developing roller 3, supplies the toner, and remains on the developing roller 3 without being developed at the developing unit. Is removed from the developing roller 3 and collected in the developing container.

供給ローラ5から現像ローラ3上に供給されたトナーは、現像ローラ3と規制ブレード4との当接面を通過する際、摩擦帯電により帯電すると共に、コート層厚の規制を受け、所定の帯電量、及び、コート層厚を持つトナーコート層が形成される。   When the toner supplied from the supply roller 5 onto the developing roller 3 passes through the contact surface between the developing roller 3 and the regulating blade 4, the toner is charged by frictional charging and regulated by the coating layer thickness, and is charged to a predetermined level. A toner coat layer having an amount and a coat layer thickness is formed.

現像ローラ3には、画像形成工程時にDCバイアス=−300Vが印加されており、前記工程によりマイナスに帯電したトナーは、感光体ドラム1に接触する現像部において、その電位差により、明部電位部にのみ飛翔して、感光体ドラム上の静電潜像を現像する。   A DC bias = −300 V is applied to the developing roller 3 during the image forming process, and the negatively charged toner in the above process causes a bright portion potential portion to be developed due to the potential difference in the developing portion contacting the photosensitive drum 1. The electrostatic latent image on the photosensitive drum is developed by flying only on the surface.

なお、画像形成装置Aは、レーザプリンタLBP5300(キヤノン株式会社製)をベースとしたものであり、実施例に明記していない項目については、LBP5300の仕様で設定を変えることなく使用している。   The image forming apparatus A is based on a laser printer LBP5300 (manufactured by Canon Inc.), and items not specified in the embodiment are used without changing the settings in the specifications of the LBP5300.

<実施例及び比較例>
以下に、本実施形態の特徴となる、現像ローラ3の構成と、規制ブレード4へのバイアス印加により、現像ローラ3と規制ブレード4との間に設けられた電位差であるブレードバイアスを適用した現像装置について説明する。以下の説明では、実施例、及び、これに対する比較例を挙げて説明する。
<Examples and Comparative Examples>
Hereinafter, the configuration of the developing roller 3 and the development using the blade bias, which is a potential difference provided between the developing roller 3 and the regulating blade 4, by applying a bias to the regulating blade 4, which is a feature of the present embodiment. The apparatus will be described. In the following description, an example and a comparative example will be described.

<実施例1>
図1は、画像形成装置Aに適用した現像装置Dであって、実施例1の特徴的な構成である、現像ローラ3、及び、規制ブレード4を有する現像装置Dの概略構成を示す断面図である。
<Example 1>
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of a developing device D having a developing roller 3 and a regulating blade 4, which is a developing device D applied to the image forming apparatus A and is a characteristic configuration of the first embodiment. It is.

本実施例において、現像ローラ3は、現像ローラ3の芯金を通じて、現像バイアス電源から、バイアスの供給を受けることが可能になっている。また、規制ブレード4は、規制ブレード4の導電接点を通じて、ブレードバイアス電源から、バイアスの供給を受けることが可能になっている。ここで、現像バイアス電源及びブレードバイアス電源は、現像装置D又は画像形成装置本体に設けられている。現像バイアス電源及びブレードバイアス電源は、電位差設定手段に相当する。   In this embodiment, the developing roller 3 can be supplied with a bias from a developing bias power source through the core of the developing roller 3. Further, the regulation blade 4 can be supplied with a bias from a blade bias power source through the conductive contact of the regulation blade 4. Here, the developing bias power source and the blade bias power source are provided in the developing device D or the image forming apparatus main body. The developing bias power source and the blade bias power source correspond to a potential difference setting unit.

現像ローラ3の弾性層は、2層構成になっており、芯金3を被覆する基層3と、基層3の外周側に設けられ、基層3を被覆して、感光体ドラム1及び規制ブレード4に直接接触する表面層3とから構成される。 Elastic layer of the developing roller 3 has a two-layer structure, a base layer 3 b covering the cored bar 3 c, provided on an outer peripheral side of the base layer 3 b, covers the base layer 3 b, the photosensitive drum 1 And the surface layer 3 a that is in direct contact with the regulating blade 4.

なお、以下に記載する実施例及び比較例中における、現像ローラの表面層の厚さの測定は、薄膜測定装置「F20−EXR」(フィルメトリクス株式会社製)を用いて測定した。   In the examples and comparative examples described below, the thickness of the surface layer of the developing roller was measured using a thin film measuring apparatus “F20-EXR” (manufactured by Filmetrics Co., Ltd.).

基層3の抵抗は、現像ローラ3表面において、現像ローラ3の芯金3に印加されたバイアスと同じ電位が得られるように、体積抵抗値10Ω・cmとした。 The resistance of the base layer 3 b was set to a volume resistance value of 10 6 Ω · cm so that the same potential as the bias applied to the core metal 3 c of the developing roller 3 was obtained on the surface of the developing roller 3.

また、基層3は、感光体ドラム1に対して柔軟に安定して当接できるよう、現像ローラ3のJIS−A硬度が45°になるようなシリコーンゴムを用いた。 Also, the base layer 3 b is to flex- stably abut against the photosensitive drum 1, with a silicone rubber such as JIS-A hardness of the developing roller 3 is 45 °.

一方、本実施形態の特徴的な構成である表面層3には、絶縁性のウレタン樹脂薄膜を用いた。 On the other hand, the characteristic configuration in which the surface layer 3 a of the present embodiment, using an insulating urethane resin thin film.

表面層3となるウレタン樹脂層は、ポリウレタン樹脂を、主にメチルエチルケトンを主溶剤として用いた有機溶剤混合溶液で希釈し、硬化剤としてイソシアネートを添加し、十分に撹拌したものを樹脂原料液とした。この樹脂原料液中に、弾性体基層を被覆したローラを浸漬して、ディッピング塗工した。 Urethane resin layer as a surface layer 3 a is a polyurethane resin, and mainly of methyl ethyl ketone and diluted with an organic solvent mixed solution used as a main solvent, adding an isocyanate as a curing agent, sufficient that stirring the resin material liquid did. In this resin raw material liquid, a roller coated with an elastic base layer was dipped and dipped.

なお、前記ウレタン樹脂薄膜は、ディッピング塗工の際の引き上げ速度等を変えることで、ウレタン樹脂の物性を変えることなく、任意の厚さを得ることが可能である。本実施例においては、実施例1−Aとして層厚0.9μm、実施例1−Bとして層厚1.7μm、実施例1−Cとして層厚3.8μmの絶縁性ウレタン樹脂薄膜を表面層とした現像ローラを用いた。   The urethane resin thin film can have an arbitrary thickness without changing the physical properties of the urethane resin by changing the pulling speed during dipping coating. In this example, an insulating urethane resin thin film having a layer thickness of 0.9 μm as Example 1-A, a layer thickness of 1.7 μm as Example 1-B, and a layer thickness of 3.8 μm as Example 1-C is used as the surface layer. The developing roller was used.

規制ブレード4は、支持板金4に、当接部材として厚さ80μmのSUS(ステンレス鋼)板4が接着されたものを用いており、現像ローラ3に対しては2gf/mm(19.6mN/mm)の圧力で当接するように位置調整されている。 Regulating blade 4, the supporting plate 4 a, and using what SUS (stainless steel) plate 4 b thick 80μm as the contact member is bonded, 2gf / mm 2 (19 for the developing roller 3 The position is adjusted so as to contact with a pressure of 6 mN / mm 2 ).

規制ブレード4には、画像形成時において、ブレードバイアス電源により、支持板金4を通じて、DCバイアス−600Vが印加されており、現像ローラ3に対するブレードバイアス値としては、−300Vの電位差が設けられていることになる。 At the time of image formation, a DC bias of −600 V is applied to the regulating blade 4 through a support sheet metal 4 a by a blade bias power source, and a potential difference of −300 V is provided as a blade bias value for the developing roller 3. Will be.

<実施例2>
実施例2における現像装置の概略構成は、実施例1と同様であるが、本実施例においては、実施例1に対して現像ローラ3の構成が異なっている。なお、現像ローラに対する規制ブレードの当接圧、ブレードバイアス等も、実施例1と同様の条件で設定されている。
<Example 2>
The schematic configuration of the developing device in the second embodiment is the same as that of the first embodiment, but in this embodiment, the configuration of the developing roller 3 is different from the first embodiment. The contact pressure of the regulating blade against the developing roller, the blade bias, and the like are set under the same conditions as in the first embodiment.

本実施例における現像ローラの弾性層の基層は、実施例1と同様のものを用いているが、表面層として、炭素原子を含む酸化ケイ素(SiOx)を主成分とした絶縁性薄膜を用いた。   The base layer of the elastic layer of the developing roller in this example is the same as in Example 1, but an insulating thin film mainly composed of silicon oxide containing carbon atoms (SiOx) is used as the surface layer. .

前記表面層の製膜は、プラズマCVD(Chemical Vapor Deposition)法を用いて行った。プラズマCVD法による製膜は以下の方法で行った。   The surface layer was formed using a plasma CVD (Chemical Vapor Deposition) method. Film formation by the plasma CVD method was performed by the following method.

シリコーンゴムによる弾性体基層を被覆したローラを真空チャンバ内に置き、これに平行に、平板電極を近接設置する。その後、チャンバ内にSiOx膜の原料ガスとなる、ガス状化した有機ケイ素化化合物、及び、必要に応じて、不活性ガス、酸化性ガス等を充満させる。そこで、前記ローラを回転させながら、前記ローラと平板電極間に、高周波電力を供給してプラズマを発生させることで、前記原料ガスの分子が弾性体基層表面で成長し、表層膜が形成される。   A roller coated with an elastic base layer made of silicone rubber is placed in a vacuum chamber, and a plate electrode is placed in close proximity to the roller. Thereafter, the chamber is filled with a gasified organosilicic compound serving as a source gas for the SiOx film and, if necessary, an inert gas, an oxidizing gas, or the like. Therefore, by rotating the roller and supplying high-frequency power between the roller and the plate electrode to generate plasma, molecules of the source gas grow on the surface of the elastic base layer to form a surface layer film. .

なお、前記SiOx膜は、原料ガスの組成、原料ガスのチャンバ内での圧力濃度、プラズマ照射時間等で変えることが可能である。   The SiOx film can be changed depending on the composition of the source gas, the pressure concentration in the chamber of the source gas, the plasma irradiation time, and the like.

本実施例においては、実施例2−A〜実施例2−Fとして、それぞれ異なる層厚のSiOx膜を表面層とした現像ローラを用いた。SiOx膜は、実施例2−Aとして層厚0.3μm、実施例2−Bとして層厚0.5μm、実施例2−Cとして層厚0.9μm、実施例2−Dとして層厚1.4μm、実施例2−Eとして層厚2.5μm、実施例2−Fとして層厚3.1μmのものを用いた。   In this example, as Examples 2-A to 2-F, development rollers having SiOx films having different thicknesses as surface layers were used. The SiOx film has a layer thickness of 0.3 μm as Example 2-A, a layer thickness of 0.5 μm as Example 2-B, a layer thickness of 0.9 μm as Example 2-C, and a layer thickness of 1. 4 μm, Example 2-E having a layer thickness of 2.5 μm, and Example 2-F having a layer thickness of 3.1 μm were used.

これらのSiOx膜は、それぞれSiOとSiCの組成比が異なるため、物性に関しても、違いが計測されるが、いずれも、絶縁性の特徴を示すことは確認されている(この点については後述する)。また、前記の特性は、表面層における酸素とケイ素の組成比(O/Si)、及び、炭素とケイ素の組成比(C/Si)が、
1.00≦(O/Si)≦1.95
0.05≦(C/Si)≦1.00
を満たす場合において確認できた。
Since these SiOx films have different composition ratios of SiO and SiC, respectively, differences in physical properties are measured, but it has been confirmed that both exhibit insulating characteristics (this point will be described later). ). Further, the above-mentioned characteristics are that the composition ratio of oxygen and silicon (O / Si) and the composition ratio of carbon and silicon (C / Si) in the surface layer are as follows:
1.00 ≦ (O / Si) ≦ 1.95
0.05 ≦ (C / Si) ≦ 1.00
It was confirmed in the case of satisfying.

また、前記組成比の測定は、X線光電子分光装置「Quantum2000」(アルバック・ファイ株式会社製)を用いた。そして、X線源をAlKαとして、現像ローラ表面のSiの2p軌道、O及びCの1s軌道の結合エネルギーを測定し、それぞれのピーク値から各原子の存在比を算出することで、(O/Si)及び(C/Si)の組成比を求めた。   The composition ratio was measured using an X-ray photoelectron spectrometer “Quantum 2000” (manufactured by ULVAC-PHI Co., Ltd.). Then, by using AlKα as the X-ray source, the binding energy of the Si 2p orbit and O and C 1s orbits on the surface of the developing roller are measured, and the abundance ratio of each atom is calculated from each peak value (O / The composition ratio of Si) and (C / Si) was determined.

<比較例>
本比較例における現像装置の概略構成は、実施例1と同様であるが、本比較例においては、実施例1に対して現像ローラ3の構成が異なっている。なお、現像ローラに対する規制ブレードの当接圧、ブレードバイアス等も、実施例1と同様の条件で設定されている。
<Comparative example>
The schematic configuration of the developing device in this comparative example is the same as that of the first embodiment, but the configuration of the developing roller 3 is different from that of the first embodiment in this comparative example. The contact pressure of the regulating blade against the developing roller, the blade bias, and the like are set under the same conditions as in the first embodiment.

本比較例における現像ローラの弾性層の基層は、実施例1と同様のものを用いているが、表面層は、厚さ10μmの導電性ウレタン樹脂膜を用いている。   The base layer of the elastic layer of the developing roller in this comparative example is the same as in Example 1, but the surface layer is a conductive urethane resin film having a thickness of 10 μm.

前記ウレタン樹脂は、実施例1に示されたウレタン樹脂の生成過程において、樹脂原料液中にカーボンブラックを分散したものであり、このカーボンブラックの導電性により、体積抵抗値を10Ω・cm程度になるようにしている。 The urethane resin is obtained by dispersing carbon black in the resin raw material liquid in the process of producing the urethane resin shown in Example 1, and the volume resistance value is 10 6 Ω · cm due to the conductivity of the carbon black. I try to be about.

<各実施例及び比較例における評価と考察>
以下に、本実施形態の特徴である、高抵抗表面層の層厚と、ブレードバイアスの関係について述べる。
<Evaluation and discussion in each example and comparative example>
The relationship between the layer thickness of the high resistance surface layer and the blade bias, which is a feature of the present embodiment, will be described below.

<表面層の電気特性の定義>
本実施形態の特徴を示す、絶縁性膜の定義について説明する。
<Definition of surface layer electrical properties>
The definition of the insulating film showing the characteristics of this embodiment will be described.

一般に、固体のバルク抵抗は、オームの法則から求められるものであるが、薄膜の抵抗値を測定することは難しい。実施例1のような原料溶液を固化するような物質の場合、ガラス基盤等の試料台上で、比較的厚い膜を形成すれば、4端子法などにより計測することが可能である。   In general, the bulk resistance of a solid is obtained from Ohm's law, but it is difficult to measure the resistance value of a thin film. In the case of a substance that solidifies the raw material solution as in Example 1, if a relatively thick film is formed on a sample stage such as a glass substrate, it can be measured by a four-terminal method or the like.

しかしながら、物質の特性は、バルクと界面で異なるのが一般的で、薄膜化した場合では、バルクに対して、界面の物性の影響が大きくなるため、物性が異なってくる場合がある。   However, the properties of the substance are generally different between the bulk and the interface, and when the film is thinned, the physical properties may be different because the influence of the physical properties of the interface on the bulk becomes large.

また、特に、実施例2で示した、CVD法のような、化学蒸着を利用した方法では、基層界面から膜が成長するため、基層物質が、表層膜の物性に、大きな影響を与えやすい。   In particular, in the method using chemical vapor deposition such as the CVD method shown in Example 2, since the film grows from the base layer interface, the base layer material tends to have a great influence on the physical properties of the surface layer film.

更に、非常に薄い膜では、絶縁破壊が起こらないような電位差であっても、リーク電流が発生することで、オームの法則が成立しなくなり、物質の抵抗値が、膜の状態や印加バイアスによって異なり、一義的に定義することは難しい。   Furthermore, even in a very thin film, even if the potential difference is such that dielectric breakdown does not occur, the leak current is generated, so that Ohm's law is not established, and the resistance value of the substance depends on the state of the film and the applied bias. It is different and difficult to define uniquely.

一般に、物質の電気特性は、オームの法則に従うものであり、印加バイアスに対して流れる電流値が比例するため、この比例定数抵抗値として定義できる。しかしながら、高抵抗の薄膜物質においては、オームの法則に従わず、印加バイアスが高くなるに従って抵抗値が低くなり、より電流が流れやすくなる現象が見られる。これは、薄膜に特有なリーク電流が、電位差に応じて増加することが原因と考えられる。この現象を示すものとして、図4に、印加バイアスに対する電流値を計測した結果を、実施例1−A、実施例2−C、2−D、及び、比較例の各現像ローラについて示す。   In general, the electrical property of a substance follows Ohm's law, and since the value of a current flowing with respect to an applied bias is proportional, it can be defined as this proportional constant resistance value. However, a high resistance thin film material does not follow Ohm's law, and the resistance value decreases as the applied bias increases, and a phenomenon that current flows more easily is observed. This is presumably because the leakage current peculiar to the thin film increases according to the potential difference. As an example of this phenomenon, FIG. 4 shows the results of measuring the current value with respect to the applied bias for each of the developing rollers of Example 1-A, Examples 2-C, 2-D, and Comparative Example.

ここで、前記測定は、100rpmで回転させる現像ローラに対して、φ16mmの金属ローラを従動回転可能に当接させた状態で、現像ローラを回転させながら、両者に所定のバイアスを印加し、その60秒後に流れている電流を計測したものである。なお、この時の当接領域は、ローラの長手方向(軸方向)幅が190mm、回転方向幅が1mmであった。   Here, the measurement is performed by applying a predetermined bias to the developing roller rotating at 100 rpm while rotating the developing roller with a φ16 mm metal roller in contact with the developing roller. The current flowing after 60 seconds is measured. The contact area at this time was 190 mm in the longitudinal direction (axial direction) width of the roller and 1 mm in the rotational direction width.

この結果が示すように、いずれの現像ローラにおいても、それぞれ特定の印加バイアスに閾値を持って、急激に電流が流れやすくなっている。したがって、この測定方法からは、表面層の抵抗が高いと思われる、実施例に示した現像ローラと、表面層の抵抗が比較的低い現像ローラとの間に、大きな特徴の違いを見出すことは難しい。   As can be seen from this result, in any of the developing rollers, a current easily flows rapidly with a specific applied bias having a threshold value. Therefore, from this measurement method, it is not possible to find a large difference in characteristics between the developing roller shown in the example, which seems to have a high resistance of the surface layer, and the developing roller having a relatively low resistance of the surface layer. difficult.

一方、同様の測定手段を用いて、バイアスを印加した直後からの、時間の経過に対する電流値の変化についても測定を行った。   On the other hand, using the same measuring means, the change in the current value with the passage of time immediately after the bias was applied was also measured.

その結果を、図5に示す。なお、この時の各現像ローラに対する印加バイアスは、安定した状態、すなわち、少なくとも図4で示した閾値より大きな値になるような条件において測定している。具体的には、バイアス印加から60秒後における電流の電流密度が、0.5μA/mm以上になるような条件で測定を行った。この電流密度は、金属ローラと現像ローラとの間に流れる電流値を、金属ローラと現像ローラとの接触面積で割った値である。 The result is shown in FIG. Note that the bias applied to each developing roller at this time is measured in a stable state, that is, in a condition that at least becomes a value larger than the threshold value shown in FIG. Specifically, the measurement was performed under the condition that the current density of the current 60 seconds after the bias application was 0.5 μA / mm 2 or more. This current density is a value obtained by dividing the value of the current flowing between the metal roller and the developing roller by the contact area between the metal roller and the developing roller.

図5の結果から、実施例1,2に示した現像ローラの電流値が、バイアス印加の直後から、時間の経過に伴い、大きく低下する傾向を示しているのに対して、比較例の現像ローラでは、電流値に大きな変化が見られないことが分かる。この現象は、導電体である現像ローラの基層と、これに対向する金属ローラとに挟まれた表面層の関係を、電気回路として考えることで理解できる。   From the results of FIG. 5, the current values of the developing rollers shown in Examples 1 and 2 show a tendency to greatly decrease with the lapse of time immediately after the bias application, whereas the development of the comparative example It can be seen that the roller does not show a large change in the current value. This phenomenon can be understood by considering the relationship between the surface layer sandwiched between the base layer of the developing roller, which is a conductor, and the metal roller facing it as an electric circuit.

比較例の場合は、表面層は、単純に抵抗体として考えることができるが、実施例1,2の現像ローラの場合では、表面層の抵抗値が非常に大きいため、抵抗体とコンデンサとの平行回路と考えられる。従って、この回路が時定数を持っていて、時間の経過に伴い、電流値が減少していく現象が現れていると考えられる。   In the case of the comparative example, the surface layer can be simply considered as a resistor. However, in the case of the developing rollers of Examples 1 and 2, the resistance value of the surface layer is very large. Considered as a parallel circuit. Therefore, it is considered that this circuit has a time constant, and a phenomenon in which the current value decreases with the passage of time appears.

すなわち、前記測定において、時間の経過に伴い、電流値が減少する現象が見られる場合は、表面層が非常に高い抵抗値を持つと言える。   That is, in the measurement, if a phenomenon in which the current value decreases with the passage of time is observed, it can be said that the surface layer has a very high resistance value.

時間変化に対する電流値の変化を示す値として、バイアス印加の2秒後電流値Itと、60秒後の電流値Isとにおける、比の対数であるLog(It/Is)について、各現像ローラを用いて求めた結果を、図6及び図7に示す。ここで、Logは常用対数を示すものとする。 As a value indicating the change of the current value with respect to the time change, each developing roller is set with respect to Log (It / Is) which is a logarithm of the ratio between the current value It after 2 seconds of bias application and the current value Is after 60 seconds. The results obtained using these are shown in FIGS. Here, Log represents a common logarithm.

時間に対する電流値の変化が無い場合、対数表示での値は0になる。   When there is no change in current value with respect to time, the value in logarithmic display is zero.

抵抗値が非常に高いと思われる、実施例1、及び、実施例2の現像ローラで、その値は全てプラスになっており、少なくとも0.1以上を示す。これに対して、比較例の現像ローラは、時間の経過に対して電流値の変化がないため0付近以下の値を示しており、実施例の現像ローラとの違いを見ることが出来る。   In the developing rollers of Example 1 and Example 2 that are considered to have very high resistance values, all of the values are positive, indicating at least 0.1 or more. On the other hand, the developing roller of the comparative example shows a value less than or equal to 0 because there is no change in the current value over time, and the difference from the developing roller of the embodiment can be seen.

少なくとも、基層に対して、薄層の表面層を持つ構成の現像ローラにおいて、バイアス印加の際に、時定数を持って、電流値の減少が観測される場合、基層抵抗に対する表面層の抵抗値は、非常に高いと定義することができる。   At least, in the case of a developing roller having a thin surface layer with respect to the base layer, when a decrease in current value is observed with a time constant when bias is applied, the resistance value of the surface layer with respect to the base layer resistance Can be defined as very high.

ここで定義された、非常に高い抵抗値を持つ表面層を持つ現像ローラは、バイアス印加に対しての耐圧性能が高いことが期待できる。   The developing roller having a surface layer having a very high resistance value defined here can be expected to have a high pressure resistance against bias application.

なお、図7は、横軸を表面層の厚さの順に並べているが、層厚とLog(It/Is)の値との関係としてみると、Log(It/Is)の値は、層厚と共に増加していくが、あるところからは、逆に減少していくように見える。   In FIG. 7, the horizontal axis is arranged in the order of the thickness of the surface layer, but when viewed as the relationship between the layer thickness and the value of Log (It / Is), the value of Log (It / Is) is the layer thickness. It increases with time, but it seems to decrease on the contrary.

この現象は、層厚が薄いうちは、層厚の増加に伴い、リーク電流が減少することで、表面層のコンデンサとしての容量が大きくなるが、リーク電流が十分小さくなった層厚の厚さになると、層厚の厚さの増加と共に容量は小さくなることで理解できる。   This phenomenon occurs when the layer thickness is small, the leakage current decreases as the layer thickness increases, so that the capacitance of the surface layer capacitor increases, but the thickness of the layer thickness where the leakage current is sufficiently small Then, it can be understood that the capacity decreases as the layer thickness increases.

また、比較例のLog(It/Is)の値が僅かなマイナスを示す現象は、比較的抵抗の高い導電体において、一般的に見られる現象である。電流は、導電体中に分散している導電粒子等の導電材をサイトにして、その間を流れるが、電流が流れることで、このサイト間は、配向等により、電流が流れやすくなるためだと考えられる。   In addition, the phenomenon in which the value of Log (It / Is) in the comparative example shows a slight minus is a phenomenon generally observed in a conductor having a relatively high resistance. The current flows between the conductive materials such as conductive particles dispersed in the conductor, and the current flows between them. However, the current flows, and the current flows easily between the sites due to the orientation. Conceivable.

<ブレードバイアス効果>
実施例1、実施例2、及び、比較例の各現像ローラを用いて、前記ブレードバイアスを変化させ、それぞれの場合における画像評価を行った。
<Blade bias effect>
Using each of the developing rollers of Example 1, Example 2, and Comparative Example, the blade bias was changed, and image evaluation in each case was performed.

実施例1−B、及び、実施例2−Cの現像ローラを用いて、ブレードバイアスを変化させた時の、シアントナーにおける画像濃度変化の測定結果を、それぞれ、図8、図9に示す。なお、画像濃度の測定は、エックスライト(X−Rite)株式会社製504分光濃度計を用いて行った。   FIGS. 8 and 9 show the measurement results of the change in image density in cyan toner when the blade bias is changed using the developing rollers in Example 1-B and Example 2-C, respectively. The image density was measured using a 504 spectral densitometer manufactured by X-Rite Co., Ltd.

ブレードバイアスに対する画像濃度は、それぞれの現像ローラで異なる閾値を持って変化することが分かった。図8、図9に示した濃度変化を見ると、ブレードバイアス値の増加に伴い濃度が上昇し、ある一定の値で安定していることが分かる。   It was found that the image density with respect to the blade bias changes with different threshold values for each developing roller. 8 and 9, it can be seen that the density increases as the blade bias value increases and is stable at a certain value.

ブレードバイアスにより、濃度上昇が認められているバイアス値の範囲における画像上を見ると、画像中には、不均一なムラが認められる。その一方で、あるバイアス値以上において、濃度上昇が無くなり、濃度が安定した状態の画像では、前記のムラは無く、均一な画像が得られていた。   When viewed on the image in the range of the bias value where the increase in density is recognized due to the blade bias, nonuniform unevenness is recognized in the image. On the other hand, at a certain bias value or higher, there was no increase in density, and an image with a stable density had no such unevenness, and a uniform image was obtained.

すなわち、画像濃度の上昇は、画像上において、部分的に濃度の高い場所が発生し、バイアス値を上げるに連れて、この領域が広がるものによるものだと言える。そのため、ここでは、この画像ムラが無くなり、均一な画像が得られるところを、ブレードバイアス値による画像濃度上昇現象の閾値(ブレードバイアス効果が得られる値)とした。   That is, it can be said that the increase in the image density is due to the fact that a part with a high density occurs on the image and this region becomes wider as the bias value is increased. For this reason, here, where the image unevenness is eliminated and a uniform image is obtained, the threshold value of the image density increase phenomenon due to the blade bias value (a value at which the blade bias effect can be obtained) is used.

実施例1、実施例2、及び、比較例の現像ローラについて、ブレードバイアス値に対する画像濃度の変化を測定したところ、全ての現像ローラにおいて、同様の閾値が認められた。図10に、各現像ローラの表面層の層厚と、前記閾値との関係を示す。   When the change in image density with respect to the blade bias value was measured for the developing rollers of Example 1, Example 2, and Comparative Example, the same threshold was recognized in all the developing rollers. FIG. 10 shows the relationship between the layer thickness of the surface layer of each developing roller and the threshold value.

図10から分かるように、10μmの表面層を持つ比較例を除いて、全ての現像ローラの閾値は、ほぼ一直線上に存在し、その直線は、ブレードバイスをVb(V)、表面層の層厚をt(μm)とすると、
Vb=55×t
に、近似することが出来た。
As can be seen from FIG. 10, except for the comparative example having a surface layer of 10 μm, the threshold values of all the developing rollers are substantially in a straight line, and the straight line indicates that the blade vise is Vb (V), and the layer of the surface layer If the thickness is t (μm),
Vb = 55 × t
It was possible to approximate.

画像濃度の飽和値の存在は、前述のブレードバイアスと表面層の電流値に閾値があることに関係すると考えられる。前述のように、比較例以外の現像ローラについては、前記閾値を超えないブレードバイアス条件では、表面層の抵抗値が非常に高く、そのため、規制ブレードとの当接部における現像ローラ表面の電位は、規制ブレードとの表面電位に近い。従って、この間での電界形成はなく、トナーに対する影響は何も起こらない。   The presence of the saturation value of the image density is considered to be related to the fact that there are threshold values for the blade bias and the current value of the surface layer. As described above, for the developing roller other than the comparative example, the surface layer has a very high resistance value under the blade bias condition that does not exceed the threshold value. Therefore, the potential of the developing roller surface at the contact portion with the regulating blade is Close to the surface potential with the regulating blade. Therefore, there is no electric field formation between them, and no influence on the toner occurs.

一方、前記閾値を超えるブレードバイアスを印加すると、表面層の抵抗値はある程度下がるため、これに伴い、現像ローラ表面の電位も、本来の現像ローラに印加されたバイアス値に近づく。これにより、規制ブレードと現像ローラ表面との間に電位差ができ、ここを通過する際のトナーは、この電界の影響を受け、トナー搬送量、電荷付与等が変化する。図8、図9に示した例について見ても、表面層の層厚の厚い、実施例1−Bの方が、ブレードバイアスにおける閾値が高く、これに伴って、濃度変化量も大きくなっていることは、この現象を示している。   On the other hand, when a blade bias exceeding the threshold is applied, the resistance value of the surface layer decreases to some extent, and accordingly, the potential on the surface of the developing roller approaches the bias value applied to the original developing roller. As a result, a potential difference is generated between the regulating blade and the surface of the developing roller, and the toner passing through this is affected by this electric field, and the toner conveyance amount, charge application, and the like change. 8 and 9, the threshold value in blade bias is higher in Example 1-B, in which the surface layer is thicker, and the density change amount is increased accordingly. This indicates this phenomenon.

なお、前記のメカニズムによると、前記閾値は、表面層の層厚と共に、材質としての抵抗値の影響も受けると考えられる。   According to the above mechanism, the threshold value is considered to be affected by the resistance value as a material as well as the thickness of the surface layer.

この点に関して、図4中に示した、実施例1−A、実施例2−C、及び、実施例2−Dの現像ローラに注目すると、各現像ローラの表面層厚さは、実施例1−Aと実施例2−Cがほぼ同じであるのに対して、実施例2−Dは約1.5倍ほどである。   In this regard, paying attention to the developing rollers of Example 1-A, Example 2-C, and Example 2-D shown in FIG. 4, the surface layer thickness of each developing roller is that of Example 1. -A and Example 2-C are almost the same, whereas Example 2-D is about 1.5 times.

一方で、図4に示した、印加電圧に対する電流値の挙動は、厚さの異なる実施例1−Aと実施例2−Dが非常に似ているのに対して、厚さがほぼ同じ実施例1−Aと実施例2−Cで有意差がある。このことより、実施例2−Cや実施例2−Dの表面層に対して、実施例1−Aの表面層は、材質としての抵抗値に有意差があるといえる。   On the other hand, the behavior of the current value with respect to the applied voltage shown in FIG. 4 is very similar between Example 1-A and Example 2-D having different thicknesses, but the thickness is almost the same. There is a significant difference between Example 1-A and Example 2-C. From this, it can be said that the surface layer of Example 1-A has a significant difference in resistance value as a material with respect to the surface layer of Example 2-C and Example 2-D.

しかしながら、このような抵抗値の違いは、これらの現像ローラにおけるブレードバイアスの効果において、図10に示したように、表面層の厚さへの影響に比べて非常に小さいと言える。   However, it can be said that such a difference in resistance value is very small in the effect of the blade bias in these developing rollers as compared with the influence on the thickness of the surface layer as shown in FIG.

この理由は、表面層の抵抗値が非常に高い場合においては、印加バイアスによって抵抗値が変化する現象が、リーク電流を主要因として、表面層の厚さに大きく関係することによると考えられる。すなわち、材質としての抵抗値が、ある程度の範囲内の表面層ならば、ブレードバイアスの濃度変化の閾値は、表面層厚さとの関係で示すことができると言える。   The reason for this is considered to be that when the resistance value of the surface layer is very high, the phenomenon that the resistance value changes due to the applied bias is largely related to the thickness of the surface layer, mainly due to leakage current. That is, if the resistance value as a material is a surface layer within a certain range, it can be said that the threshold value of the blade bias concentration change can be expressed in relation to the surface layer thickness.

なお、図4に示した測定では、実際の画像形成時には存在する、現像ローラ表面と規制ブレードとの間の、高抵抗層となるトナー層が無い。そのため、この時の電流値が大きく変化する電圧の閾値は、実際のブレードバイアスによる濃度変化の閾値と、必ずしも一致しないと考えられる。   In the measurement shown in FIG. 4, there is no toner layer that becomes a high resistance layer between the surface of the developing roller and the regulating blade, which exists during actual image formation. For this reason, the threshold value of the voltage at which the current value changes greatly at this time is not necessarily the same as the threshold value of the density change due to the actual blade bias.

<ブレードバイアスの上限値>
前記ブレードバイアスの上限値について、異常画像の発生状況の評価を行った。
<Upper limit of blade bias>
With respect to the upper limit value of the blade bias, the occurrence of abnormal images was evaluated.

高いブレードバイアスを印加した場合に、異常画像の発生としては、主に3つの現象が認められた。その3つの現象を以下に異常画像(A)〜(C)として示す。
(A)横スジ:ランダムに発生する一直線上の画像スジで、バイアスを高くすると本数が増加する。
(B)白点:発生初期は、非常に小さな多数の白点で、バイアス値を高くすると、発生範囲が広がると共に、白点の大きさが増加する。
(C)カブリ:バイアスを高くすることで、本来の白地部が現像される。
When a high blade bias was applied, three phenomena were mainly observed as abnormal images. The three phenomena are shown as abnormal images (A) to (C) below.
(A) Horizontal streak: An image streak on a straight line that occurs randomly, and the number increases as the bias is increased.
(B) White spots: A large number of very small white spots at the initial stage of occurrence. When the bias value is increased, the generation range is widened and the size of the white spots is increased.
(C) Fog: The original white background is developed by increasing the bias.

以上の現象は、全ての現像ローラで発生する可能性があるが、いずれかの現象が発生した場合、それ以上高いブレードバイアスを印加することが難しくなるため、それぞれの現像ローラで、全ての現象は確認できなかった。   The above phenomenon may occur in all developing rollers. However, if any phenomenon occurs, it becomes difficult to apply a higher blade bias. Could not be confirmed.

実施例1、実施例2、及び、比較例の各現像ローラを用いて、前記ブレードバイアスを上げていった時、最初に発生する異常画像(A)〜(C)とその時のブレードバイアス値を図11に示す。   When the blade bias is raised using the developing rollers of Example 1, Example 2, and Comparative Example, the abnormal images (A) to (C) that are generated first and the blade bias value at that time are shown. As shown in FIG.

異常画像(A)については、表面層でサージ電流が流れて、現像ローラ表面の電位が規制ブレードと同電位になることが考えられる。従って、耐圧性の比較的低い薄い膜で、最初の問題として表れると考えられる。   For the abnormal image (A), it is considered that a surge current flows in the surface layer and the potential on the surface of the developing roller becomes the same potential as that of the regulating blade. Therefore, it is considered that the first problem appears with a thin film having a relatively low pressure resistance.

異常画像(B)については、発生する電位差や、発生した画像の様子から、放電現象に関係するものと考えられる。異常画像(B)は、エアーギャップで放電現象が発生する電位差よりも、数十V程度低いバイアスで発生している。このことから、トナー層が介在することで、放電限界の電位が低くなり、放電現象が発生し、その際、大きな電荷が、トナーを媒体として移動するため、トナー塊の移動を伴い、多量の白い点として画像上に発生すると思われる。   The abnormal image (B) is considered to be related to the discharge phenomenon from the generated potential difference and the appearance of the generated image. The abnormal image (B) is generated with a bias that is about several tens of volts lower than the potential difference at which the discharge phenomenon occurs in the air gap. Thus, the presence of the toner layer lowers the potential of the discharge limit, and a discharge phenomenon occurs. At that time, a large amount of charge moves using the toner as a medium. It appears to occur on the image as a white spot.

異常画像(C)は、ブレードバイアスにより現像ローラの表面電位が高くなり、感光体ドラムの白地部の電位との差が無くなることが原因と考えられる。表面層の表面抵抗に比べて、体積抵抗が高い場合に起こるもので、表面層の層厚が厚くなると起こりやすいと考えられる。   The abnormal image (C) is considered to be caused by the fact that the surface potential of the developing roller increases due to the blade bias, and the difference from the potential of the white background portion of the photosensitive drum disappears. This occurs when the volume resistance is higher than the surface resistance of the surface layer, and is likely to occur when the surface layer is thick.

図11に示す結果を、異常画像の発生限界バイアス値と表面層の層厚との関係として図12に示す。   The results shown in FIG. 11 are shown in FIG. 12 as the relationship between the abnormal image occurrence limit bias value and the surface layer thickness.

図12から、異常画像の発生限界バイアス値は、層厚2μm付近までは、層厚の増加に伴い直線的に増加するが、それ以降では、ほぼ一定な値になっていることが分かる。   From FIG. 12, it can be seen that the occurrence limit bias value of the abnormal image increases linearly with the increase of the layer thickness up to the vicinity of the layer thickness of 2 μm, but is almost constant thereafter.

ここで、表面層が2μm以下の場合では、異常画像が(A)又は(B)であるのに対して、表面層が2μm以上の場合では、異常画像が(C)であることに注目する。   Here, when the surface layer is 2 μm or less, the abnormal image is (A) or (B), whereas when the surface layer is 2 μm or more, the abnormal image is (C). .

異常画像(A)又は(B)の発生は、表面層の耐圧性能に関わるもので、その発生限界値は、層厚の増加と共に高くなると予想される。これに対して、異常画像(C)は、表面層の抵抗値の上昇により発生しやすくなる現象であり、層厚の増加により発生しやすくなることが予想される。   The occurrence of the abnormal image (A) or (B) is related to the pressure resistance performance of the surface layer, and the generation limit value is expected to increase as the layer thickness increases. In contrast, the abnormal image (C) is a phenomenon that is likely to occur due to an increase in the resistance value of the surface layer, and is expected to be likely to occur due to an increase in the layer thickness.

図5の測定を行った際の、印加ブレードバイアスVb(V)に対する、現像ローラ上の表面電位Vd(V)について、その差分Vb−d(V)(=Vb−Vd)を測定した。層厚とVb−dとの関係を、Vb=200VとVb=300Vの場合について、図13に示す。この結果からは、現像ローラの表面電位降下が、表面層の層厚が2μmを超えた現像ローラで、急激に大きくなっていることが分かる。   The difference Vb−d (V) (= Vb−Vd) of the surface potential Vd (V) on the developing roller with respect to the applied blade bias Vb (V) when the measurement of FIG. 5 was performed was measured. FIG. 13 shows the relationship between the layer thickness and Vb-d in the case of Vb = 200V and Vb = 300V. From this result, it can be seen that the surface potential drop of the developing roller suddenly increases with the developing roller having a surface layer thickness exceeding 2 μm.

これより、表面層の層厚が2μmを超えた場合では、現像ローラの表面電位は、現像ローラの芯金に印加されたバイアスに対して、同じ電位を維持することが難しくなり、異常画像(C)のような現象が発生しやすくなっていることが分かる。   As a result, when the thickness of the surface layer exceeds 2 μm, the surface potential of the developing roller is difficult to maintain the same potential with respect to the bias applied to the core of the developing roller, and an abnormal image ( It can be seen that a phenomenon such as C) is likely to occur.

図12より、異常画像の発生限界値は、次のように近似することができる。すなわち、異常画像の発生限界値は、表面層の層厚が2μm以下の場合では、
Vb<120×t+250
のように近似できる。また、表面層の層厚が2μm以上の場合では、
Vb<500
のように近似できる。
From FIG. 12, the abnormal image occurrence limit value can be approximated as follows. That is, the abnormal image generation limit value is as follows when the surface layer thickness is 2 μm or less.
Vb <120 × t + 250
It can be approximated as follows. In the case where the thickness of the surface layer is 2 μm or more,
Vb <500
It can be approximated as follows.

なお、比較例の現像ローラについては、予想通り、実施例の現像ローラより低いブレードバイアスで異常画像が発生している。このブレードバイアスが前記式の切片である250Vに近い値を示していることは、実施例における、高抵抗表面層の耐圧性能が、かなり薄い領域から機能していることを示していると考えられる。   As expected, the developing roller of the comparative example generates an abnormal image with a lower blade bias than the developing roller of the example. The fact that this blade bias shows a value close to 250V, which is the intercept of the above equation, is considered to indicate that the pressure resistance performance of the high resistance surface layer in the example functions from a considerably thin region. .

<有効なブレードバイアス領域>
前記結果をまとめたものとして、図14に、表面層の層厚に対する、ブレードバイアスVb(電位差Vb)の有効領域を示す。
<Effective blade bias area>
As a summary of the results, FIG. 14 shows an effective region of the blade bias Vb (potential difference Vb) with respect to the layer thickness of the surface layer.

表面層を持つ現像ローラにおいて、その表面層が容量成分を持つような高抵抗層である場合、バイアス印加から2秒後の電流値をIt、60秒後の電流値をIsとする。ここで、表面層を持つ現像ローラにおいて、その表面層が容量成分を持つような高抵抗層である場合とは、すなわち、現像ローラに当接させた金属ローラ現像ローラ間に流れる電流の電流密度が、0.5μA/mm以上になるようなバイアス印加の条件下をいう。このとき、
Log(It/Is)>0.1
である場合であって、少なくとも、表面層の層厚t(μm)が、
0<t<4.00
の範囲において、ブレードバイアスVb(V)は、
Vb>55×t
の関係を満たす時、ブレードバイアスの効果が得られる。
In a developing roller having a surface layer, when the surface layer is a high resistance layer having a capacitive component, the current value after 2 seconds from the bias application is It and the current value after 60 seconds is Is. Here, in a developing roller having a surface layer, the case where the surface layer is a high resistance layer having a capacitive component, that is, a current flowing between a metal roller in contact with the developing roller and the developing roller. Is applied under a bias application condition such that the current density becomes 0.5 μA / mm 2 or more. At this time,
Log (It / Is)> 0.1
Where at least the layer thickness t (μm) of the surface layer is
0 <t <4.00
In this range, the blade bias Vb (V) is
Vb> 55 × t
The blade bias effect is obtained when the above relationship is satisfied.

また、
0<t≦2.00の範囲で、Vb<120×t+250、
2.00<t<4.00の範囲で、Vb<500
にすることで、ブレードバイアスによる画像不良の発生を抑制することができる。
Also,
In the range of 0 <t ≦ 2.00, Vb <120 × t + 250,
In the range of 2.00 <t <4.00, Vb <500
By doing so, it is possible to suppress the occurrence of image defects due to blade bias.

なお、比較例に示した、導電性の表面層を持つ現像ローラにおいては、ブレードバイアスの効果が得られるのは、60V以上であったのに対して、画像不良は280Vで発生しており、その有効範囲は220Vと、本実施例に比べて明らかに狭い。比較例の表層の層厚を、10μmから薄くした場合でも、ブレードバイアスの有効下限値が60V以上広がることはなく、また、ブレードバイアスの有効上限値における異常画像が(C)であることから、厚くした場合でも、上限値が大きくなることは期待できない。   In the developing roller having the conductive surface layer shown in the comparative example, the blade bias effect was obtained at 60V or higher, whereas the image defect occurred at 280V. The effective range is 220V, which is clearly narrower than the present embodiment. Even when the surface layer thickness of the comparative example is reduced from 10 μm, the effective lower limit value of the blade bias does not widen by 60 V or more, and the abnormal image at the effective upper limit value of the blade bias is (C). Even when the thickness is increased, the upper limit cannot be expected to increase.

従って、本実施例で述べた、高抵抗で薄層の表面層を持つ現像ローラでは、比較例で示した導電性の表層を持つ現像ローラに比べて、ブレードバイアスを広い範囲で使用することが可能になった。   Therefore, in the developing roller having a high resistance and a thin surface layer described in the present embodiment, the blade bias can be used in a wider range than the developing roller having the conductive surface layer shown in the comparative example. It became possible.

<CVD法によるSiOx膜の優位性>
CVD法に代表される乾式の気相成長を用いることで、1μm以下の超薄膜でも、安定して作ることができる。
<Advantage of SiOx film by CVD method>
By using dry vapor deposition represented by the CVD method, even an ultra-thin film of 1 μm or less can be stably formed.

本実施形態では、現像ローラの表面層として、比較例で示した従来系の表面層に比べ、高抵抗材を薄層化して用いることを特徴とするが、薄層化した場合は、前述の通り、表面層の厚みムラが大きな物性の違いに表れるため、安定した均一な製膜方法が重要になる。   In this embodiment, the surface layer of the developing roller is characterized by using a high-resistance material in a thin layer as compared with the conventional surface layer shown in the comparative example. As described above, since the thickness unevenness of the surface layer appears in a large difference in physical properties, a stable and uniform film forming method is important.

湿式による塗料による製膜では、溶液の粘度や、溶液中の分散材による分散性の問題が、厚みの均一性に対する課題となりやすい。また、基層表面に形状ムラがある場合などでは、溶液の表面張力により、その形状を埋めるように膜が形成されるため、厚みムラの原因になりやすく、薄い表面層ほど、均一に作ることが難しかった。   In film formation with a wet paint, the viscosity of the solution and the problem of dispersibility due to the dispersion material in the solution tend to be problems with respect to the uniformity of thickness. Also, when there is uneven shape on the surface of the base layer, a film is formed so as to fill the shape due to the surface tension of the solution, so it tends to cause uneven thickness, and the thinner the surface layer, the more uniform it can be made. was difficult.

これに対して、気相成長法では、原料物質が、原子又は分子単位で基層表面上に付着し、更に成長することで膜が形成される。このため、ナノオーダーからの均一な超薄膜が可能で、表面に形状ムラがあった場合でも、形状ムラに沿った、均一な膜厚の表面層の形成が可能である。   On the other hand, in the vapor phase growth method, the source material adheres on the surface of the base layer in atomic or molecular units, and is further grown to form a film. For this reason, a uniform ultra-thin film from the nano order is possible, and even when there is a shape unevenness on the surface, it is possible to form a surface layer with a uniform film thickness along the shape unevenness.

実施例2で示した、前記SiOx膜を表面層として用いた現像ローラでは、最小50nmの膜厚の表面層においても、ブレードバイアスの値が、数V程度で濃度の上昇が確認でき、また、少なくとも300V程度では、異常画像の発生が無かったことは確認できた。したがって、表面層の層厚t(μm)としては、
0.05<t<4.00
であると、より好ましい。
In the developing roller using the SiOx film as the surface layer shown in Example 2, even when the surface layer has a minimum thickness of 50 nm, the increase in density can be confirmed when the blade bias value is about several volts, It was confirmed that at least about 300 V, no abnormal image was generated. Therefore, as the layer thickness t (μm) of the surface layer,
0.05 <t <4.00
Is more preferable.

また、前記SiOx膜は、その組成比において、膜の柔軟性に特徴を持つ。Si−O、又は、Si−Cの組成のみを持つ薄膜は、非常に硬質であるが、その両方の組成を持つ薄膜には柔軟性が生まれる。   The SiOx film is characterized by the flexibility of the film in its composition ratio. A thin film having only a composition of Si—O or Si—C is very hard, but a thin film having both compositions has flexibility.

ここで、現像ローラの基層に弾性体を用いた場合、表面層として硬質の薄膜を用いると、基層の変形に表面層が追従しきれず、表面層に、ひび割れ等の破損が発生することが懸念される。   Here, when an elastic body is used for the base layer of the developing roller, if a hard thin film is used as the surface layer, the surface layer cannot follow the deformation of the base layer, and there is a concern that the surface layer may be damaged such as cracks. Is done.

これに対して、実施例2に示した表面層を持つ現像ローラは、Si−O、及び、Si−Cの組成を持つものであり、厚さ4μm以下の表面層では、少なくとも、実施例において使用した、非常に柔軟な基層上でも、ひび割れ等の表面の破損は発生しなかった。   On the other hand, the developing roller having the surface layer shown in Example 2 has a composition of Si—O and Si—C, and the surface layer having a thickness of 4 μm or less is at least in the example. Even on the very flexible base layer used, surface damage such as cracks did not occur.

以上説明したように、本実施形態では、
Log(It/Is)>0.1
を満たすような、表面層が高抵抗成分と、容量成分を持つ現像ローラを用いることを特徴とする。このことで、電位差設定手段により現像ローラと規制ブレードとの間で設けられる電位差に対して、現像ローラの耐圧性能を上げることができる。また、電位差(ブレードバイアス)Vb(V)については、現像ローラの表面層の厚さt(μm)が、
0.05<t<4.00の範囲において、Vb>55×t
としている。このことで、現像剤層のコート量アップが実現でき、画像濃度アップ等の効果が得られる。このように本実施形態によれば、従来の表面層を持つ現像ローラに比べて
、現像ローラと規制ブレードとの間で設けられる、有効な電位差の幅(印加バイアスの有効領域)を広くすることが可能となる。
As described above, in this embodiment,
Log (It / Is)> 0.1
A developing roller having a high resistance component and a capacitance component satisfying the above requirements is used. As a result, the pressure resistance performance of the developing roller can be improved against the potential difference provided between the developing roller and the regulating blade by the potential difference setting means. For the potential difference (blade bias) Vb (V), the thickness t (μm) of the surface layer of the developing roller is
In the range of 0.05 <t <4.00, Vb> 55 × t
It is said. As a result, the coating amount of the developer layer can be increased, and effects such as an increase in image density can be obtained. As described above, according to the present embodiment, the effective potential difference width (effective area of the applied bias) provided between the developing roller and the regulating blade is widened as compared with the developing roller having the conventional surface layer. Is possible.

ここで、現像ローラを、金属ローラとの間で従動回転させながら、これらの間に流れる電流の電流密度が、安定した状態で、0.5μA/mm以上になるようなバイアス印加の条件下において、バイアス印加から2秒後の電流値をIt、60秒後の電流値をIsとしている。 Here, while the developing roller is driven to rotate with the metal roller, the bias current is applied so that the current density of the current flowing between them is 0.5 μA / mm 2 or more in a stable state. The current value after 2 seconds from the bias application is It, and the current value after 60 seconds is Is.

また、電位差Vb(V)、及び、現像ローラの表面層の厚さt(μm)について、
0.05<t≦2.00の範囲においては、Vb<120×t+250
とし、
2.00<t<4.00の範囲においては、Vb<500
とした。このことで、高電位差時における、異常画像の発生を抑えることが可能となる。
ここで、本実施形態では、表面層の膜厚tを4μm以下の範囲で規定している。これは、本発明の効果を、4μm以下の範囲で検証することが出来たためである。なお、4μm以上の膜厚においても、本発明の効果を得ることは可能かもしれないが、膜厚を厚くする
と、弾力性を持つ組成の膜でも割れが発生しやすくなる、膜形成に時間がかかる等の課題があるため、本発明では、4μm以下の膜厚に限定して、効果を検証した。
Further, regarding the potential difference Vb (V) and the thickness t (μm) of the surface layer of the developing roller,
In the range of 0.05 <t ≦ 2.00, Vb <120 × t + 250
age,
In the range of 2.00 <t <4.00, Vb <500
It was. This makes it possible to suppress the occurrence of abnormal images at the time of a high potential difference.
Here, in this embodiment, the film thickness t of the surface layer is defined within a range of 4 μm or less. This is because the effect of the present invention could be verified within a range of 4 μm or less. Although it may be possible to obtain the effects of the present invention even at a film thickness of 4 μm or more, the film thickness is increased.
In the present invention, the effect was verified by limiting the film thickness to 4 μm or less.

また、現像ローラの表面層を、気相成長により形成することで、表面層として高抵抗物質を用いる場合に重要な条件となる、薄くても均一性に優れた表面層が形成可能になる。   In addition, by forming the surface layer of the developing roller by vapor phase growth, it is possible to form a surface layer that is thin but excellent in uniformity, which is an important condition when a high resistance material is used as the surface layer.

また、現像ローラの表面層を、炭素原子を含む酸化ケイ素により形成し、前記表面層における酸素とケイ素組成比(O/Si)を、
1.00≦(O/Si)≦1.95、
また、炭素とケイ素(C/Si)を、
0.05≦(C/Si)≦1.00
とした。このことで、弾性体基層の変形に対しても、ひび割れ等の発生の無い、柔軟性を有する表面層を提供することが可能となる。
Further, the surface layer of the developing roller is formed of silicon oxide containing carbon atoms, and the oxygen and silicon composition ratio (O / Si) in the surface layer is determined.
1.00 ≦ (O / Si) ≦ 1.95,
Carbon and silicon (C / Si)
0.05 ≦ (C / Si) ≦ 1.00
It was. As a result, it is possible to provide a flexible surface layer that is free from cracks and the like even when the elastic base layer is deformed.

実施例1の現像装置の概略構成を示す断面図。FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating a schematic configuration of the developing device according to the first exemplary embodiment. 実施形態の画像形成装置の概略構成を示す断面図。1 is a cross-sectional view illustrating a schematic configuration of an image forming apparatus according to an embodiment. 実施形態の画像形成装置において、並列におかれた4つのプロセスカートリッジの1つについて、概略構成を示す断面図。FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating a schematic configuration of one of four process cartridges arranged in parallel in the image forming apparatus according to the embodiment. 現像ローラにバイアス印加した際のバイアス値に対する電流量変化について示す図。FIG. 6 is a diagram showing a change in current amount with respect to a bias value when a bias is applied to the developing roller. 現像ローラにバイアス印加した際の時間に対する電流量変化について示す図。FIG. 6 is a diagram illustrating a change in current amount with respect to time when a bias is applied to the developing roller. 現像ローラにバイアス印加した際における、2秒後と60秒後の電流値の比を示す図。The figure which shows the ratio of the electric current value after 2 second and 60 second after a bias application to a developing roller. 現像ローラにバイアス印加した際における、2秒後と60秒後の電流値の比を示す図。The figure which shows the ratio of the electric current value after 2 second and 60 second after a bias application to a developing roller. ブレードバイアス印加における画像濃度変化を示す図。The figure which shows the image density change in blade bias application. ブレードバイアス印加における画像濃度変化を示す図。The figure which shows the image density change in blade bias application. 現像ローラの表面層の層厚と、閾値(ブレードバイアス効果が得られる値)との関係を示す図。The figure which shows the relationship between the layer thickness of the surface layer of a developing roller, and a threshold value (value from which a blade bias effect is acquired). 現像ローラにおける、ブレードバイアス印加による異常画像発生結果を示す図。The figure which shows the abnormal image generation result by blade bias application in a developing roller. 異常画像の発生限界バイアス値と表面層の層厚との関係を示す図。The figure which shows the relationship between the generation limit bias value of an abnormal image, and the layer thickness of a surface layer. 表面層の層厚に対する現像ローラの表面電位降下量を示す図。The figure which shows the surface potential fall amount of the developing roller with respect to the layer thickness of a surface layer. 表面層の層厚に対する、ブレードバイアスの有効領域を示す図。The figure which shows the effective area | region of a blade bias with respect to the layer thickness of a surface layer.

符号の説明Explanation of symbols

3 現像ローラ
表面層
基層
4 規制ブレード
支持板金
SUS板
D 現像装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 3 Developing roller 3 a Surface layer 3 b Base layer 4 Regulating blade 4 a Support sheet metal 4 b SUS plate D Developing device

Claims (2)

導電性及び弾性を有する基層と、前記基層の外周側に設けられた表面層とを有して、回転可能に設けられた現像剤担持体と、
導電性を有して前記現像剤担持体に当接するように設けられ、前記現像剤担持体上の一成分現像剤を規制する規制部材と、
前記現像剤担持体と前記規制部材との間に電位差を生じさせる電位差設定手段と、
を備えた現像装置において、
前記現像剤担持体は、前記現像剤担持体に対して金属ローラを従動回転可能に当接させた状態で、前記現像剤担持体を回転させながら、前記現像剤担持体と前記金属ローラとの間に流れる電流の電流密度が、安定した状態で、0.5μA/mm以上になるようにバイアス印加が行われた場合に、
前記バイアス印加から2秒後、60秒後の電流値をそれぞれ、It、Isとし、Logは常用対数を示すものとすると、
Log(It/Is)>0.1
を満たすものであって、
前記電位差をVb(V)とし、前記現像剤担持体の前記表面層の厚さをt(μm)とした場合に、
0.05<t<4.00であり、
0.05<t≦2.00の場合、55×t<Vb<120×t+250
2.00<t<4.00の場合、55×t<Vb<500
を満たし、
前記現像剤担持体の前記表面層は、炭素原子を含む酸化ケイ素により形成され、
前記表面層における酸素とケイ素の組成比(O/Si)、及び、炭素とケイ素の組成比(C/Si)は、
1.00≦(O/Si)≦1.95
0.05≦(C/Si)≦1.00
を満たすことを特徴とする現像装置。
A developer carrier provided rotatably with a base layer having conductivity and elasticity, and a surface layer provided on an outer peripheral side of the base layer;
A regulating member that has conductivity and is provided so as to contact the developer carrier, and that regulates one-component developer on the developer carrier;
A potential difference setting means for generating a potential difference between the developer carrier and the regulating member;
In a developing device comprising:
The developer carrying member is formed between the developer carrying member and the metal roller while rotating the developer carrying member with the metal roller being in contact with the developer carrying member so as to be driven to rotate. When bias application is performed so that the current density of the current flowing between them is 0.5 μA / mm 2 or more in a stable state,
Assuming that current values after 2 seconds and 60 seconds after the bias application are respectively It and Is, and Log indicates a common logarithm,
Log (It / Is)> 0.1
Satisfying,
When the potential difference is Vb (V) and the thickness of the surface layer of the developer carrier is t (μm),
0.05 <t <4.00,
In the case of 0.05 <t ≦ 2.00, 55 × t <Vb <120 × t + 250
In the case of 2.00 <t <4.00, 55 × t <Vb <500
Meet the,
The surface layer of the developer carrier is formed of silicon oxide containing carbon atoms,
The composition ratio of oxygen and silicon (O / Si) and the composition ratio of carbon and silicon (C / Si) in the surface layer are as follows:
1.00 ≦ (O / Si) ≦ 1.95
0.05 ≦ (C / Si) ≦ 1.00
A developing device according to claim Succoth meet.
前記現像剤担持体の前記表面層は、気相成長により形成されたことを特徴とする請求項1に記載の現像装置。   The developing device according to claim 1, wherein the surface layer of the developer carrying member is formed by vapor phase growth.
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