JPH0237378A

JPH0237378A - 現像装置

Info

Publication number: JPH0237378A
Application number: JP18782988A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Hosoya; 雅弘細矢; Mitsuharu Endo; 光治遠藤; Yukio Nimata; 幸男二俣
Original assignee: Toshiba Corp; Tokyo Electric Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp; Toshiba TEC Corp
Priority date: 1988-07-27
Filing date: 1988-07-27
Publication date: 1990-02-07

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に関し、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　Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ）
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３．１５２
，０１．２　、同３，７３１，１４６　、特開昭４７−
１３０８８、同４７−１３０８９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か可能であると
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バ
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。

弾性体ローラ表面に導電層を設け、これに現像バイアス
電圧を印加するためには、前記弾性体ローラを導電体で
構成するか、あるいはローラ表面に直接電極を接触させ
て給電する必要がある。

しかしながら、弾性体ローラを導電体で構成する場合に
おいては、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を使用する必要が生じ、こ
のような処理を行ったゴムやスポンジは、一般に柔軟性
に欠は圧縮永久歪みが大きいため、ローラの変形により
濃度ムラを引起こす。また、前記の導電化処理を行った
ゴムにおいては多量の可塑剤を含んでおり、現像ローラ
として使用した場合、ローラ表面に可塑剤かにじみ出し
、トナー粒子と化学反応を引き起こし、ローラ表面にト
ナー粒子が固着し、現像像の地力ブリが発生する。

また、ローラ表面に直接電極を接触させて給電した場合
、電極がローラ表面の導電層を傷つけ、現像像にスジ状
の濃度ムラを生じさせたり、電極とローラの間にトナー
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てしまう。

（発明が解決しようとする課題）本発明は、このような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て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）第１の発明の現像装置は、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
にトナー薄層を形成する手段とをａし、前記トナー薄層
を静電潜像保持体に接触させることによって前記静電潜
像を可視像化する現像装置において、前記現像ローラは
少なくとも金属シャフトの外周に、周面と端部側面との
境界の角を面取りあるいは曲面とした弾性体層を配置し
、該弾性体層の外周面およびその端部側面に導電層を形
成してなることを特徴としている。

上記弾性体層の周面と端部側面の境界の角に形成される
曲面の曲率半径は、０．１〜１ｍｍ、好ましくは０．２
〜０．５ｍｍ程度が適当であり、面取りの場合にも面取
り後の角部の包路線により形成される曲面が上記範囲に
入ることが望ましい。

また、第２の発明の現像装置は、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
の表面にトナー薄層を形成する手段とを有し、前記トナ
ー薄層を静電潜像保持体に接触させることによって前記
静電潜像を可視像化する現像装置において、前記現像ロ
ーラは少なくとも金属シャフトの外周に、その両端部を
導電性弾性体により構成した弾性体層を配置し、該弾性
体層の外周面に前記導電性弾性体に跨る導電層を形成し
てなることを特徴としている。

（作用）第１および第２の発明によれば、現像ローラ外周面に導
電層を有し、端部側面にも導電層を有するため、導電性
弾性体等を使用せずに、またローラ表面に直接電極を接
触させることなくバイアスの供給が可能となる。すなわ
ち、端部側面に電極を接触させバイアスを供給したり、
端部側面一金属シャフト間に導電体を介在させ、金属シ
ャフトよりバイアス供給を行うことも可能となる。

なお、第１の発明においては、現像ローラの弾性体ロー
ラ端部側面、円周部の角を面取りあるいは曲面としてい
るため、長期間の使用においても、現像ローラ端部側面
および周面部分の導電層が剥かれることがない。

上記のような作用によって、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、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に
よって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。また、バイアス導通不良による地力ブリやローラ
表面のキズ、導通層の剥がれ等も全くなく、長期間にわ
たり濃度ムラ、地力ブリ等のない良質な画像を提供する
ことができる現像装置が得られる。

（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。

第１図は第１の発明に用いられる現像ローラの一実施例
を示す斜視断面図である。

金属シャフト１の外周に弾性体層２および導電体層３を
順次設けたもので、金属シャフト１はステンレス製で直
径８ｎとした。弾性体層２はＮＢＲゴムより成っており
、ＪＩＳ規洛に６３０１のＡ型硬度針で２０〜４０度の
硬度を有し、外径は２０　、０　ｍｍ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１００ｖ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導出
した結果、３．７　Ｘｌ０１０Ω・ＣＩｌであった。な
お、弾性体層２の端部側面の円周部の角はＣ２で面取り
を行っている。図中、Ｃは面取り部を示す。

導電体層３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・ＣＩＩの導電性
を付与したもので、次の工程によってＮＢＲゴム表面に
導電性ポリウレタン塗料を塗布し乾燥後、熱処理して形
成させた。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“スハＬ／ツクス０１１
２０２３１３″を用い、これにメチルエチルケトン（Ｍ
ＥＫ）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
叶２０７３１．３″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ポリウレタン塗料である。

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ＮＢＩ？ゴムからなる弾性体層２の表面にディッピ
ング法によって塗布する。Ｎ　Ｂ　Ｒゴムローラの引上
げ速度は５＋ｕｍ／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１働３の厚さ
は約４０μｌであり、抵抗値は５×１０３Ω・ｃｍであ
った。なお、この導電体層３は、弾性体層２上だけでは
なく、弾性体層２の端部側面およびその近傍の金属シャ
フト上にも形成した。

ｉ”；ｔられた現像ローラを用いて、第２図に示す現現
像装置によって実験を行った。

なお、同図において、現像ローラ２１は第１図に示した
現像ローラであるので、第１図と共通部分には同一符号
を付して重複する説明は省略する。

トナー層形成部材２２は厚さ０．２１１１のリン青銅板
の先端部を内径２ｍｍ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２１の表面に押圧され
ている。現像ローラ２１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２３、トナー供給ロー
ラ２４および感光体ドラム２５が図示するような位置に
圧接されている。

リカバリーブレード２３はトナー容器２６の内部に収納
されている一成分非磁性トナー２７が現像器外にこぼれ
るの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０．５１’ｌのウレタンゴ
ムシート２３ａをスポンジ２３ｂ上に接着したものを用
いた。ウレタンゴムシー　ト２３ａは、図示するように
端部を除く側面が現像ローラ２１に軽く押圧されている
。

トナー供給ローラ２４は密度７５ｋｇ／ｍ”　、発泡セ
、ル数８０個／２５’ｌｌｌ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２１に対する接触深さが
０　、５　ｉｎ、回転周速度が現象ローラ２１の１／２
となるように設定されている。２８は回転撹拌機である
。

この実施例の装置において、トナー薄層形成部材２２を
線圧８０ｇ／ｃｍで現像ローラ２１に押圧し、現像ロー
ラ２１を９４１１７ｓｅｃ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／ｃＩ
１２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、ファラデーケージ内に導入して電
荷量を測定したところ、−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２２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感光体
にレーザー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
ーザー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一８０Ｖ、非画像部
電位すなわち未露光部電位を一５８０Ｖ　、現像バイア
ス（シャフト２に印加する電圧）を−２００Ｖ　。

感光体ドラム２５と現像ローラ２１の接触幅を１．５ｍ
ｌ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。また、この現像装置において、
１万枚のライフテストの結果、ライフテスト終了後にお
いても、初期画像と同等の極めて良好な画像を得ること
ができた。

本発明と比較するため、本発明によらない現像ローラ、
すなわち第１図の弾性体層２の周面と端部側面間の角を
面取りせずに表面導電層を塗布しまた現像ローラについ
て実験を行った（その他の条件に関しては、前記実施例
と同じ）結果、初期画像については極めて良質の画像を
得ることができた。しかしながら、ライフテストの結果
、約２０００程度度で現像ローラの周面と端部側面との
間の導通が失われ、画像に地力ブリが発生した。

次に、第１図に示した現像ローラにおいて、その弾性体
層２の周面と端部側面間の角を曲面（Ｒ２）として上記
のような実験を行った（その他の条件に関しては前記実
施例と同じ）結果、初期画像および１万枚ライフ終了後
においても、濃度１．４、地力ブリの全く無く極めてシ
ャープなライン画像を得ることができた。

第３図は第１の発明の他の実施例に用いられる現像ロー
ラの斜視断面図である。

ステンレスでなる金属シャフト１の外周にＮＢＲゴムか
らなる弾性体層２およびその外周に導電層３が形成され
ている。そして、前記弾性体層２は周面と端部側面間の
角が０２にて面取りが施され、また、前記導電層３はｉ
？？７紀弾性体層２の表面および端部側面にも塗布形成
されている。

この実施例では、金属シャフト１の部分に塗布した導電
性ボリウＩノタン塗料を剥離し、環状の導電体４を金属
シャフト１に差込んでローラ端部側面に当接させ、この
導電体４を導電性接着剤により弾性体層２の端部側面お
よび金属シャフト上に接着させている。なお、導電体４
はウレタンフオームにカーボン等を分散傘含浸させたも
ので、体積抵抗値が１０３Ω・ＣＯＷのものである（そ
の他の材料等については、第１図に示した現像ローラと
同じである）。

この現像ローラを、第２図に示した現像装置に装着して
ライフ試験を行った（条件等は前述した実施例と同じ）
結果、初期および１万枚ライフ終了後においても、濃度
１．４で地力ブリも全くない、極めてシャープなライン
画像を得ることができた。

さらに、条件を最適化するため、次のようにして各パラ
メータの影響を調べた。

まず、現像ローラのシャフトと表面間の現実の抵抗値の
影響を調べるため、第１図において弾性体層２を体積抵
抗１０２Ω・ｃｍとした導電性ＮＢＩ？ゴムを用い、そ
の表面に前述の導電性ポリウレタン樹脂による導電層を
設けたローラを使用（金属シャフトと表面間抵抗値７０
０Ω）し、図示しない現像バイアス電源と金属シャフト
間に任意の抵抗値の抵抗を介在させて現像実験を行い、
現像ローラ表面の電位と抵抗値および画像との相関を得
た。

結果を第４図に示す。この時の現像バイアス電源の電圧
は一２００ｖである。

第４図から明らかなように、抵抗値１０７Ω以上の抵抗
値において、白ベタ画像と黒ベタ画像現像時では現像ロ
ーラ表面電位は違った値を示し、白ベタ画像では白地潜
像電位に、黒ベタ画像では黒ベタ潜像電位に近づく傾向
を示す。つまり、大面積の画像部を有する画像では、画
像部潜像電位と現像ローラ表面電位との電位差が小さく
なり濃度の薄い画像となり、反対に画像部の面積が小さ
い細線画像等の場合、現像ローラ表面電位は白地部層像
電位に近づくため、画像部との電位差が大きくなり細線
が太ってしまい、メリハリのない画像となってしまう。

このような現像ローラ表面電位の変動は、現像時に上記
抵抗中を流れる電流によって生じている。

黒ベタ現像時には頁に帯電したトナー粒子が現像ローラ
２１から感光体ドラム２５へ転移するため、現像ローラ
から現像バイアス電源へ向かう電流が流れる。白ベタ現
像時には、感光体ドラム２５の表面電荷が現像ローラに
よって除電され、現像バイアス電源から現像ローラへ向
がう電流が流れる。

このような電流は抵抗両端に電位差を生ぜしめ、上記の
ような現像ローラ表面電位の変動をもたらすのである。

この傾向は、ｌＸＩＯ３Ω以上で顕著であった。

すなわち、金属シャフトと表面導電層との間の現実の抵
抗値はｌＸＩＯ３Ω以下、好ましくは１ｘ１０７Ω以下
の時に良好な画像が得られた。

次に、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１μ曙以下とすることは
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、弾性
体の硬度にも依存するため一概には決定できないが、硬
度２０〜４０度のゴムに対しては、５００μｍ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、導電体層は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。

その他、現像ローラ２１と感光体ドラム２５の接触幅は
０，５〜６ｍｍの範囲のとき、良好な画像が得られた。

０．５ｍｍ以下では濃度ムラが、６ｍｍ以上ではカブリ
が顕著であった。また、現像ローラ２１の回転周速は、
感光体ドラム２５の１．２倍がら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、８．０倍以上では画像の尾引きが
生じた。

第５図は第２の発明に用いられる現像ローラの一実施例
を示す斜視断面図である。

この実施例において、金属シャフト１、弾性体層２、導
電体層３は第１図で説明した第１の発明と同一構造、同
一材質のものである。

この実施例では、弾性体層２の両端部分に密接して同外
径の円筒状の導電性弾性体５が配置され、その上に弾性
体層２上から導電体層３が形成されている。

上記導電性弾性体層５は、ＮＢＲゴムに導電性カーボン
を分散し導電化処理を施したもので、抵抗値１０２Ω・
印、ゴム硬度はＪＩＳ規格に６３０１のＡ型硬度計４０
度のものが使用されている。なお、導電性弾性体層５の
好ましい硬度はＪＩＳ規格に６３０１のＡ型硬度計で８
０度以下、好ましくは弾性体層２の硬度とほぼ等しい硬
度である。導電性弾性体層５は、予め成形したものを弾
性体層２の端部側面および金属シャフト１に導電性接着
剤にて接着し、乾燥後、表面を研摩して径を弾性体層２
と同径の２０１１とされている。なお、導電性弾性体層
５は弾性体層２のモールド成形時、または成形後に金属
シャフト上にモールド成形するようにしてもよい。

導電体層３は弾性体層２および導電性弾性体層５上に厚
さ３０ｕｔｓに形成されており、その抵抗値は５Ｘ１０
３Ω・ｃｍであった。なお、ＮＢＩ？ゴムローラの端部
側面にも上記導電体層３を形成してもよいが、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
。

この現像ローラを第２図に示した構造の現像装置に適用
し、前述した第１の発明の実施例と同一条件で同一トナ
ーを用いて現像ローラ表面にトナー薄層を形成したとこ
ろ現像ローラ表面には単位面積あたり　０．５ｎ＋ｇ／
　ａｎ２の均一なトナー薄層が形成され、また前記実施
例と同じ条件でその電荷量をｎ１定したところ−９，０
μＣ／ｇであった。

また、この現像装置をレーザビームプリンタに適用して
前記第１の発明の実施例と同一条件で反転現像を実施し
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るこ
とができた。

さらに、条件を最適化するため、前記第１の発明の実施
例と同一条件で各パラメータの影響を調べたところ、こ
の実施例においても、金属シャフトと表面導電層との間
の現実の抵抗値が１×１０８Ω以下、好ましくはｌＸｌ
Ｏ７Ω以下の時に良好な画像が得られた。

さらに、導電性ポリウレタン樹脂層の厚さの最適範囲も
、厚さの上限値は弾性体の硬度にも依存するため一概に
は決定できないが、硬度２０〜４０度のゴムに対しては
、５００μｍ以下とすることが好ましく、現像ローラと
感光体ドラムの接触幅も０゜５〜６龍の範囲のときに良
好な画像が得られ、現像ローラの回転周速は、感光体ド
ラムの１．２倍から６．０倍の範囲内で良好な画像が得
られ、それぞれ第１図の発明と同様の傾向が認められた
。

［発明の効果］以上詳述したように本発明によれば、バイアス電圧が安
定して供給でき、長期間にわたり濃度ムラ、地力ブリ等
のない良質な画像を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は第１の発明に使用される現像ローラの一例を示
す斜視要部断面図、第２図はこの現像ローラを用いた第
１の発明の現像装置の一実施例を示す要部断面図、第３
図は第１の発明に使用される他の現像ローラの例を示す
斜視要部断面図、第４図は第１の発明における現像装置
の一実施例の現像ローラ表面の電位と抵抗値および画像
との相関を示すグラフ、第５図は第２の発明に使用され
る現像ローラの一例を示す斜視要部断面図である。１・・・・・・・・・金属シャフト２・・・・・・・・・弾性体層３・・・・・・・・・導電体層４・・・・・・・・・導電体４・・・・・・・・・導電性弾性体層２１・・・・・・・・・現像ローラ２２・・・・・・・・・トナー層形成部材２３・・・・
・・・・・リカバリーブレード２４・・・・・・・・・
トナー供給ローラ２５・・・・・・・・・感光体ドラム２６・・・・・・・・・トナー容器２７・・・・・・・・・−成分非磁性トナー２８・・・
・・・・・・回転撹拌機

Claims

【特許請求の範囲】

（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薄層を形成
する手段とを有し、前記トナー薄層を静電潜像保持体に
接触させることによって前記静電潜像を可視像化する現
像装置において、前記現像ローラは少なくとも金属シャ
フトの外周に、周面と端部側面との境界の角を面取りあ
るいは曲面とした弾性体層を配置し、該弾性体層の外周
面およびその端部側面に導電層を形成してなることを特
徴とする現像装置。
（２）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薄層を形成
する手段とを有し、前記トナー薄層を静電潜像保持体に
接触させることによって前記静電潜像を可視像化する現
像装置において、前記現像ローラは少なくとも金属シャ
フトの外周に、その両端部を導電性弾性体により構成し
た弾性体層を配置し、該弾性体層の外周面に前記導電性
弾性体に跨る導電層を形成してなることを特徴とする現
像装置。