JPH01252979A - 加圧現像方式の現像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、電子写真装置や静電記録装置において静電潜
像を可視像化する現像装置１こ関し、さらに詳しくは一
成分現像剤によって高品位の画像を得ることができる現
像装置に関する。

（従来の技術） 一成分現像剤を用いる現像方法の一つとして、加圧現像
法（Ｉｍｐｒｅｓｓｉｏｎ　Ｄｅｖｅｌｏｐｆｆｌｅｎ
ｔ）が知られている。この方法は、静電潜像とトナー粒
子もしくはトナー担持体とを実質的に零の相対周辺速度
で接触させることを特徴としており（米国特許３゜１５
２．０１２　、同３，７３１，１４６　、特開昭４７−
１３０８８、同４７−ＨＯ８９等）、磁性材料が不要で
あるため装置の簡素化および小型化が可能であるととも
に、トナーのカラー化が容易である等多くの利点を有し
ている。

上記加圧現像法においては、トナー担持体を静電潜像に
抑圧もしくは接触させて現像を行うため、弾性および導
電性を有する現像ローラを用いることが必要となる。特
に、静電潜像保持体が剛体である場合には、これを傷つ
けることを避けるため現像ローラを弾性体より構成する
ことが必須条件となる。また、周知の現像電極効果や現
像パイアス効果を得るためには、現像ローラ表面もしく
は表面近傍に導電層を設け、必要に応じてこれにバイア
ス電圧を印加することが好ましい。

このような構成の現像ローラの具体例としては、金属性
のローラ基材の表面にフオームラバーもしくはポリウレ
タンフォームの如き弾性体層を設け、さらに可撓性導電
体層と結着用樹脂中にグラファイト粒子を分散した最外
層を順に被覆した現像ローラがある（特開昭４７−１３
０８８）。すなわち、この現像ローラの表面層は、アル
ミ処理されたポリエチレンテレフタレートの薄板に水平
塗布装置を用いて上記のグラファイト−結着樹脂混合物
を約２０μｍの厚さになるように塗布したものである。

しかしながら、上記発明においてはグラファイト−結着
樹脂混合物が塗布されたポリエチレンテレフタレートの
薄板を、いかにして弾性体層の表面に被覆するかが開示
されていない。試しに、本発明者等が上記薄板を弾性体
層の表面に巻きつけて接着したローラを作成し加圧現像
を実行したところ、薄板の継目においては表面が特異な
電気特性を示すため、継目およびその近傍に均一なトナ
ー層を形成することができず、上記薄板の継目が画像に
顕著に現われ好ましくない画像となった。

この問題を解決するため、本発明者らは既にポリエステ
ル、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート等のシ
ームレスチューブの外表面に、導電性カーボンを分散す
ることにより導電化したポリエステル樹脂をコーティン
グしたチューブの内側に、このチューブの内径よりもわ
ずかに大きな外径を有する軟質ウレタンフオームを挿入
することにより、現像ローラを作成する方法を提案した
。

しかしながら、この現像ローラにも次のような問題が見
出された。第１の問題は、上記の導電性ポリエステル樹
脂層は長期間使用すると、トナー中に混入している異物
やトナーの凝集体によって傷つけられ、現像像にスジ状
の濃度ムラを生ぜしめること。第２の問題は、現像ロー
ラの表面のみが導電性であるため、ローラの芯金から表
面に現像バイアスを供給することができず、ローラ表面
に直接電極を接触させて給電しなければならないこと。

このような電極はローラ表面の導電層を傷っけたり、電
極とローラ表面の間にトナー粒子が侵入したりするため
、電極と導電層の導通が不充分となり、現像像の地力ブ
リを引起こした。第３に、上記のチューブと軟質ウレタ
ンフオームの間に滑りが生じ、画像に濃度ムラをもたら
した。

（発明が解決しようとする課題） 本発明はかかる従来技術の課題を解決すべくなされたも
ので、濃度ムラや地力ブリの無い高品位の画像が得られ
、かつ長期間の使用においでも画質の劣化が生じない一
成分現像装置を提供することを目的とする。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明の現像装置は、静電潜像保持体に対向配置された
弾性を有する現像ローラと、前記現像ローラの表面にト
ナー層を形成する手段と、前記現像ローラを前記静電潜
像保持体よりも速い回転周速度で回転させる手段とを有
する現像装置において、前記現像ローラは少なくとも外
周表面にポリウレタン樹脂を主成分とする抵抗値が１０
１０Ω・ｃＩＷ以下の導電層を有し、該導電層の内側に
ＪＩ８規格Ｋ　６３０１のＡ型硬度計で測定した硬度が
４０度以下、好ましくは３５度以下で抵抗値がｒ　ａ　
ＩＱΩ・０ｍ以下の耐油性ゴムからなる弾性体層を有す
ることを特徴としている。

上記耐油性ゴムとしては、ＮＢＲ（ブタジェンアクリロ
ニトリルゴム）やネオブレン（クロロブレンゴム）が適
している。これらのゴムは、配合剤を用いなくとも抵抗
値が１０１０Ω・ｃｍ前後であり、そのままでも使用可
能であるが、導電性カーボンのような導電性付与剤を用
いて抵抗値を低下させて使用することが望ましい。なお
、弾性体層の抵抗値は、１０’Ω・ｃｆｆｌ以下、１０
４Ω・０１以上の範囲とするが特に好ましい。

（作用） 本発明によれば、以下の作用により高品位の画像を維持
できる。

■　ＮＢＲやネオブレンのような耐油性ゴムは、他のゴ
ム材料に比べて電気抵抗が低く、１０”Ω・Ｃ＋Ｕ前後
の値を示す。そのため、金属性芯体と導電性表面層の間
に耐油性ゴムからなる弾性体層を設けると、芯体より現
像バイアスを供給することが可能となる。また、導電性
の充填剤を配合する場合でも他のゴムの場合よりも少な
い量で抵抗値を必要な値まで低下させることができる。

■　一般に、導電性カーボン等を分散することによって
、低抵抗化されたゴムやスポンジは柔軟性に欠け、また
圧縮永久ひずみが大きい。

ＮＢＩ？やネオブレンのような耐油性ゴムは上記のよう
に導電化処理が不要、もしくは少量の添加で低抵抗化で
きるため、これを弾性体層とすることにより極めて柔軟
で変形の少ない現像ローラを得ることができる。

したがって、現像ローラの変形に起因する画像の濃度ム
ラが生じ難く、たとえ何らかの理由で変形や偏心が生じ
た場合にも、そのような変動をカバーできるだけの現像
ニップ幅を容易に得ることができるため、画像濃度の均
一性を長期間にわたって維持することが可能となる。

■　耐油性ゴムで弾性体層を構成したので、表面に塗布
するポリウレタン系導電性塗料によっておかされること
が無い。また、ポリウレタン系樹脂との接着も良好であ
り、長期間の使用においても導電層の剥がれやローラの
変形等の問題は全く生じない。

■　ポリウレタン樹脂は、他の樹脂に比べ物理的、機械
的強度において圧倒的に優れており、苛酷な使用条件下
においても摩耗したり傷ついたりすることは殆ど無い。

また、導電性カーボン微粒子の添加によって低抵抗化し
たり、染料等の極性制御剤を添加することによってトナ
ー粒子との摩擦帯電性を制御することも容易である。

■　ポリウレタン樹脂の塗膜やフィルムはゴム弾性を持
っているので、変形・屈曲・延伸等に対して優れた追随
性を示し、耐油性ゴムの弾性を損なうことが無い。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ詳細に説明す
る。

図面は本発明にかかる現像装置の一実施例を示す要部断
面図である。同図において、現像ローラ１は金属シャフ
ト２の外周に弾性体層３および導電体層４を順に設けた
もので、反時計まわりに回転する。金属シャフト２はス
テンレス製であり直径は８ｆｆｌｌｌとした。弾性体層
３はＮＢＲゴムより成っており、ＪＩＳ規格Ｋ　６３０
１のＡ型硬度計で２８〜３０度の硬度を有し、外径は２
０．０ｍｍである。ＮＢＲゴムの電気抵抗値は、上記の
ゴムローラを同径のステンレス製ローラと接触幅が４１
となるように平行配置し、両ローラの金属シャフト間に
１００■の電位差を設けた時に観測される電流を測定す
ることにより算出した結果、３．７　Ｘ　１０”Ω・Ｃ
Ｉｉであった。

導電体層４はポリウレタン樹脂中に導電性カーボン微粒
子を分散することにより１０３Ω・ｃｍの導電性を付与
した厚さ３０μｍのもので、次の工程によってＮＢＩ？
ゴム表面に塗布して形成したものである。まず、導電性
ポリウレタン塗料として、日本ミラクトラン（株）社製
の商品名“スバレックス：ＤＨ２０Ｚ３１３”を用い、
これにメチルエチルケトン（ＭＥＫ）とテトラヒドロフ
ラン（ＴＨＰ）を１対１の割合で混合した希釈溶剤を等
全添加する。“スバレックス”は熱可塑性ポリウレタン
をベースとした溶液タイプの導電性ウレタンエナメルで
ある。この希釈された塗料を充分に撹拌したのち、溶剤
で洗浄したＮＢＲゴムの表面にディッピング法によって
塗布する。ＮＢＲゴムローラの引上げ速度は５ＩＷｆｆ
ｌ／ｓｅｃとした。塗布後、約３０分間空気中にて乾燥
し、その後１００℃で２０分間熱処理を施した。このよ
うにして作成された導電体層４の厚さは約３０μｍであ
り、抵抗値は５ＸｌＯ”Ω・ｃｍであった。ＮＢＲゴム
ローラの端部側面にも上記塗料を塗布して良いが、ここ
では実験のため端部側面に付着した塗料を剥がして使用
した。

トナー層形成部材５は、厚さ０．２１のリン青銅板の先
端部を内径２ｍａ＋の半円形に成形したもので、円弧の
一部が所定の圧力で現像ローラ１の表面に押圧されてい
る。現像ローラ１の表面には、この他にトナーこぼれ防
止用のりカバリ−ブレード６、トナー供給ローラ７およ
び感光体ドラム８が圧接されている。

リカバリーブレード６は、トナー容器９の内部に収納さ
れている一成分非磁性トナー１０が現像器外にこぼれる
ことを防止すると同時に、現像ローラ表面の現像残りの
トナーをこぼさずにトナー容器内に回収する機能を持っ
ており、この実施例では厚さ０．５ｍｍのウレタンゴム
シートをスポンジ上に接着したものを用いた。ウレタン
ゴムシートは図のように端部を除く側面が現像ローラ１
に軽く押圧されている。トナー供給ローラ７は密度７５
ｋｇ／ｍ’　％発泡セル数８０個／２５ｆｆ＋ｆｆｌの
軟質ポリウレタンフォームより成っており、現像ローラ
１に対する接触深さを０．５ｆｆｉｍ　、回転周速度を
現像ローラ１の１／２とした。トナー薄層形成部材５を
線圧８０ｇ／ｅＩｆｌで現像ローラ１に押圧し、現像ロ
ーラ１を９４ＩＩｒ６７ｓｅｃの周速で回転させたとこ
ろ、現像ローラ表面には単位面積あたり０．５ｍｇ／ｃ
ｍ”の均一なトナー薄層が形成された。このトナー薄層
をエアーにて吸引しファラテーケージ内に導入して電荷
量を１Ｉｌｊ定したところ、−９，０μＣ／ｇであった
。ここで使用したトナーは、ポリエステル系樹脂中にカ
ーボンブラックを分散した負帯電型の絶縁性黒色トナー
で、トナーの帯電は主としてトナー薄層形成部材５との
摩擦によって行われている。

本実施例においては、表面が負に帯電された有機光導電
体にレーザビームを照射することによって潜像を形成し
、これを反転現像法によって可視像化する、いわゆるレ
ーザビームプリンタに上記現像装置を適用した場合を例
示する。

画像部電位すなわち露光部電位を一５０Ｖ、非画像部電
位すなわち未露光部電位をづ００ｖ１現像バイアス（シ
ャフト２に印加する電圧）を−２５０Ｖ　、感光体ドラ
ム８と現像ローラ１の接触幅を１．５ｍｍとして反転現
像を実行したところ、画像濃度１．４でカブリが全く無
く、極めてシャープなライン画像を有する印字サンプル
を得た。

条件を最適化するため、各パラメータの影響を調べた。

まず、現像ローラｌの弾性体層３として、導電性カーボ
ンの添加によって抵抗値を１０２ΩφＱｍとした導電性
ＮＢＲを用い、その表面に上記の導電性ポリウレタン樹
脂層を設けたローラにより、上記の現像実験を行った。

この場合、ＮＢＲゴムは硬度４０度とやや硬かったが、
前記の画像とほぼ同等の印字が得られた。次に、ＮＢＲ
ゴムの代りに抵抗値１　ｘ　ｌ（１””Ω・ｅｌｌｌの
クロロブレンゴムを眉い、その他は上記の実施例と同じ
条件として現像実験を行ったところ、現像バイアスの効
果が小さく、地力ブリの目立つ貧弱な画像となった。ま
た、抵抗値Ｉ　Ｘ　ｌ　ＯｔｏΩ・ｅｌｌｌのクロロプ
レンゴムを用いて同様の実験を行ったところ、地力ブリ
の無い良好な画像が得られた。これらの結果から、弾性
体層３は抵抗値ＩＸＩ（１”Ω・Ｃ１Ｉ以下の抵抗値を
有する弾性体によって構成しなければならないことがわ
かった。

また、金属シャフト２と表面導電体層４の間の現実の抵
抗値は、ｔｘ　１０９Ω以下、好ましくはｌＸｌ０’Ω
以下のときに良好な特性が得られた。

次に硬度の異なるＮＢＩ？ゴムより成る現像ローラを用
いて現像実験を行ったところ、ＪＩＳ　Ｋ　６３０１Ａ
型試験機により硬度４０度以下のゴムが実用上良好な結
果を与えることがわかった。硬度が４０度を超えると、
感光体ドラム８と現像ローラ１との接触幅を０．５ｍｍ
以上とすることは実用上困難となり、ローラの偏心や変
形が濃度ムラとなって画像に著しく現われた。また、硬
度２６度のＮＢＲゴムは良好な結果を与えることがわか
った。

導電性ポリウレタン樹脂層の厚さの最適範囲を調べた。

ディッピング法およびスプレー法にて塗布の検討を行っ
たが、導電体層の厚さを１μＩ以下とすることは事実上
、困難であり、これ以下の厚さでは塗りムラが濃度ムラ
となって画像に現われた。厚さの上限値は、ＮＢＲゴム
の硬度にも依存するため一概には決定できないが、硬度
２８度〜３５度のゴムに対しては、２００μｍ以下とす
ることが好ましいことがわかった。これ以上の厚さとす
ると、導電体層４はＮＢＩ？ゴムの弾性変形に追従でき
ず、導電層にシワが生じたり、亀裂が生じたりした。ま
た、ポリウレタン樹脂中に分散する導電性カーボンの量
を種々変更し、抵抗値の最適化をはかった。ｌＸｌ０”
Ω”　ｃｍおよび３ＸｌＯ”　Ω’　ｃｍの２サンプル
について現像特性を詳細に調べたところ、３ＸＩＯ”Ω
・Ｑｍでは画像に地力ブリを生じることが明らかになっ
た。ｌＸｌ０”Ω・Ｃ１０のサンプルを用いた時には、
感光体表面電位を一７００Ｖ　、現像バイアスを一２５
０ｖとすることで、地力ブリを抑制することができた。

導電層の抵抗値が１０８Ω・０１以下の時にはより好ま
しく、感光体表面電位が一５００Ｖの時にも、カブリの
無い良好な画像が得られた。

その他、現像ローラ１と感光体ドラム８の接触幅は０．
５〜６＋ｎｒａの範囲内のとき、良好な画像が得られた
。０．５ｍｍ以下では濃度ムラが、６１Ｍ１１以上では
カブリが顕著であった。また、現像ローラ１の回転周速
度は、感光体ドラム８の１．２倍から６．０倍の範囲内
で良好な画像が得られた。１．２倍以下では濃度不足や
シャープネスの欠如が、６，０倍以上では画像の尾引き
が生じた。

［発明の効果コ 以上詳述したように、本発明によれば物理的、機械的強
度に優れ、充分な導電性と柔軟性を有する現像ローラが
得られる。弾性体層としてＮＢＲゴムやクロロブレンゴ
ムのようなそれ自体体積固有抵抗が小さい耐油性ゴムを
用いているため、特別な導電化処理を施すことなしに、
もしくは少量の導電カーボン等の添加により、シャフト
・より現像バイアスを供給することが可能であり、低硬
度で圧縮永久ひずみが小さく、かつ安価な現像ローラを
得ることができる。これらの特性は、長期間にわたって
濃度ムラやカブリの無い良好な現像像を得る上で顕著な
効果をもたらすのである。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施例を示す要部断面図である。 １・・・・・・・・・現像ローラ ３・・・・・・・・・弾性体層 ４・・・・・・・・・導電体層

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）静電潜像保持体に対向配置された弾性を有する現
   像ローラと、前記現像ローラの表面にトナー層を形成す
   る手段と、前記現像ローラを前記静電潜像保持体よりも
   速い回転周速度で回転させる手段とを有する現像装置に
   おいて、前記現像ローラは少なくとも外周表面にポリウ
   レタン樹脂を主成分とする抵抗値が１０＾１＾０Ω・ｃ
   ｍ以下の導電層を有し、該導電層の内側にＪＩＳ規格Ｋ
   ６３０１のＡ型硬度計で測定した硬度が４０度以下で抵
   抗値が１０＾１＾０Ω・ｃｍ以下の耐油性ゴムからなる
   弾性体層を有することを特徴とする現像装置。