JPH04336561A - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、潜像担持体上に形成さ
れた潜像を現像する現像装置、特に現像剤担持体上に現
像剤の薄層を形成して現像剤の搬送を行う現像装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来の現像装置は、特開昭５８−１００
８６７に開示されるように、現像剤担持体を弾性を有す
る部材で構成し、弾性ブレードで規制された薄層のトナ
ー層を該現像剤担持体上に形成し、潜像担持体に圧接し
て潜像担持体上の静電潜像を現像し顕像化する、いわゆ
る圧接現像を行うものであった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述の
従来技術で現像剤担持体上にトナー薄層を形成し、潜像
担持体までトナーを保持搬送して圧接現像を行ったとこ
ろ、現像剤担持体のシャフトが潜像担持体との付勢力に
よりたわむため、現像剤担持体の潜像担持体に対する圧
接圧力及び現像ニップ幅が軸方向について不均一なもの
となり、従って全面ソリッドの画像を形成したところ、
現像剤担持体のシャフトの両端を支持する軸受に近い部
分とシャフトの略中央部分で形成された画像濃度が異な
り良好な印字画像が得られないという問題点を有してい
た。

【０００４】そこで本発明はこのような問題点を解決す
るもので、その目的とするところは画像領域全幅に渡っ
て濃度ムラの少ない印字が可能な現像装置を提供すると
ころにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の現像装置は、現
像剤担持体上に現像剤の薄層を形成し、潜像担持体上に
形成された潜像を現像剤により現像する現像装置におい
て、現像剤担持体がクラウン形状のローラーであること
を特徴とする。

【０００６】また本発明の現像装置は、現像剤担持体が
少なくともシャフトの外周に弾性層を配設した層構成を
有し、かつ弾性層の硬度が現像剤担持体の軸方向につい
て変化していることを特徴とする。

【０００７】

【作用】本発明の上記の構成によれば、圧接現像用の現
像剤担持体をクラウン形状のローラーとすることにより
、付勢力で現像剤担持体のシャフトにたわみが発生して
、シャフトと潜像担持体の距離がシャフトの略中央部と
端部で差異を生じても、現像剤担持体の表面をあらかじ
めクラウン形状としておくことにより、現像剤担持体と
潜像担持体の圧接圧力を現像剤担持体の軸方向について
一定にすることができるので、画像形成領域全幅に渡っ
て濃度ムラの少ない印字が行える。

【０００８】また、本発明の上記の構成によれば、現像
剤担持体を弾性体等で構成し、該弾性体の硬度が現像剤
担持体の略中央部で最も硬く端部程柔らかくなるように
形成すれば、圧接現像を行った際に付勢力で現像剤担持
体のシャフトにたわみが発生して、シャフトと潜像担持
体の距離がシャフトの略中央部と端部で差異を生じても
、付勢力による現像剤担持体の弾性変形量が弾性層の硬
度分布に応じて端部程大きくなるため、現像剤担持体と
潜像担持体の圧接圧力を現像剤担持体の軸方向について
一定にすることができ、画像形成領域全幅に渡って濃度
ムラの少ない印字が行える。

【０００９】以下、実施例により本発明を詳細に説明す
る。

【００１０】

【実施例】

（実施例１）図１は本発明の実施例に於ける現像剤担持
体の断面概観図であって、弾性ブレードにより規制され
た薄層のトナー層８を現像剤担持体９の外周表面に保持
し、潜像担持体１との対向位置まで搬送し現像するもの
で、現像剤担持体９はシャフトを支持する軸受１７に加
えられた力により潜像担持体１に付勢され圧接現像が行
われている。図１（ａ）に於いて現像剤担持体９はシャ
フト１０の外周に弾性層１１及び磁界発生層１２を同心
円状に配設したローラーであり、ローラーの直径は現像
剤担持体の略中央部分で最も大きく現像剤担持体の端部
に近づくにつれて徐々に小さくした、いわゆるクラウン
形状のローラーであって、ローラー中央部と端部では１
００〔μｍ〕の直径差を設けて形成されている。これは
、圧接現像を行う場合に現像剤担持体を潜像担持体に付
勢すれば、付勢力によるシャフト１０のたわみや弾性層
の不均一な変形等によって現像剤担持体の軸方向に圧接
圧力のバラツキを生じるが、現像剤担持体のローラー直
径を圧接圧力の低い部分では大きくし、圧接圧力の高い
部分では小さくすることにより圧接圧力が現像剤担持体
の軸方向についてほぼ一定となり、画像形成領域全幅に
渡って濃度ムラの少ない印字が行える。

【００１１】図１（ｂ）は、図１（ａ）の現像剤担持体
９を潜像担持体１に圧接し現像しているもので、シャフ
ト１０は潜像担持体との付勢力によりたわんでいるが、
ローラーの直径を現像剤担持体の略中央部分で最も大き
くし、現像剤担持体の端部に近づくにつれて徐々に小さ
くしているため、付勢力によりシャフトがたわんだ状態
でも現像剤担持体と潜像担持体が対向する部分において
は圧接圧力及び現像ニップ幅が画像形成領域全幅に渡っ
て濃度ムラの少ない印字が行える。

【００１２】図１において、シャフト１０はステンレス
やアルミ等の剛性の高い金属等が使用でき、また弾性層
１１にはポリウレタン、フッソゴム、ＮＢＲ、天然ゴム
、シリコンゴム等がゴム、発泡体あるいは発泡体の表面
にスキン層を形成した形態で使用できる。また弾性層の
層厚は、潜像担持体を傷つけることなく圧接現像を行う
ために最も薄い部分で０．５〔ｍｍ〕以上が望ましく、
硬度はアスカーＡ型硬度計（高分子計器株式会社製）で
５〜５０度程度が望ましい。さらに、磁界発生層１２は
、磁気記録材料や磁石材料として公知のものを用いるこ
とができ、より詳しくはＦｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｍｎのうち
少なくとも一種類の元素を含有する磁性材料、例えばγ
−Ｆｅ２Ｏ３、Ｂａ−Ｆｅ等が使用可能で樹脂に分散さ
せて磁界発生層を形成すると可撓性を向上することがで
き、膜厚は１００〔μｍ〕以下望ましくは１０〔μｍ〕
前後に薄膜化し、最小磁化反転ピッチを１００〔μｍ〕
以下にしてトナー搬送量の変動を微小量に抑えて濃度変
動を低減している。

【００１３】尚、図１において現像剤担持体９の外周表
面は滑らかなクラウン形状を有するものであるが、現像
剤担持体の表面に周方向や軸方向の微小な溝を形成した
り、サンドブラスト処理などで微小な凹凸を形成するな
どの表面処理を施してトナーの搬送性能等の向上を図っ
ても良い。また、図１に示されるような現像剤担持体の
層構成は最も簡略化したものであり、導電層や絶縁層や
保護層を付加して、それぞれ電極効果や絶縁効果や耐摩
効果を出すことができる。さらに、磁界発生層と弾性層
の間に無端状スリーブ等を配設して、弾性層と磁界発生
層の密着性の向上や磁界発生層の下地平滑性を増して磁
界発生層の仕上げ精度の向上を図ることができる。

【００１４】（実施例２）図２は本発明の他の実施例に
於ける現像剤担持体の断面概観図であって、図１と略同
一名称同一機能の部材には同一番号を付して説明を省略
する。図２において、現像剤担持体９はシャフト１０の
外周に弾性層１１を配設したローラーであり、ローラー
の直径は現像剤担持体の略中央部分で最も大きく現像剤
担持体の端部に近づくにつれて徐々に小さくした、いわ
ゆるクラウン形状のローラーであって、現像剤担持体の
外形は次式で示されるなめらかな曲面を有している。

【００１５】

【数１】Ｄｘ＝Ｄ＋Ｃｘ Ｃｘ＝Ｃ〔１−（Ｘ／Ｎ）２〕 Ｄｘ：Ｘ点のシャフト直径，　　Ｃｘ：Ｘ点のクラウン
値Ｃ　　：指定クラウン値　　　　，　　Ｘ　　：弾性
ローラー中心を基準とした測定位置 Ｎ　　：分割数　　　　　　　　　　　　，　　Ｄ　　
：クラウン部最小径ｄ　　：シャフト径 現像剤担持体の指定クラウン値Ｃは、弾性層１１の硬度
及び層厚に応じて現像ニップ幅が一定になるように選ば
なければならないが、一般に適正クラウン量の補正には
次式が用いられる。

【００１６】

【数２】 Ｃ＝（Ｎｅ２−Ｎｃ２）＊（Ｄ１＋Ｄ２）／（２Ｄ１Ｄ
２）Ｃ　　：適正クラウン量 Ｎｃ：ローラーの中央のニップ幅 Ｎｅ：ローラーの端部より５０ｍｍのニップ幅Ｄ１　：
ローラー直径の最大値 Ｄ２　：ローラー直径の最小値（クラウン部）ここに、
ローラーのニップ幅は感圧紙等を利用して測定し、ニッ
プ形状が図２（ｂ）に示す形状であればクラウン量を多
く補正し、図２（ｃ）に示す形状であればクラウン量を
少なく補正して、現像領域全幅に渡ってニップ幅を一定
とする。シャフト１０はステンレス鋼などの剛体で形成
した場合に於いても、１〔ｋｇ〕程度の付勢荷重に対し
て数十〔μｍ〕のたわみを生じるため、シャフト最小径
ｄを６〔ｍｍ〕以上にすることが望ましい。

【００１７】ここに、外形形状を与える式として２次式
を示したが、これに限定されるものではなく４次式やサ
イン関数等様々な数学式が適用可能である。

【００１８】（実施例３）図３は本発明の他の実施例に
於ける現像剤担持体の断面概観図及び硬度分布の説明図
であって、図１と略同一名称同一機能の部材には同一番
号を付して説明を省略する。図３（ａ）において、現像
剤担持体９はシャフト１０の外周に弾性層１１を配設し
たローラーであり、シャフト１０の直径は現像剤担持体
の略中央部分で最も大きく現像剤担持体の端部に近づく
につれて徐々に小さくした、いわゆるクラウン形状を有
しており、シャフト中央部の直径は１１〔ｍｍ〕で端部
では６〔ｍｍ〕としてある。シャフト１０の外周に配設
されている弾性層１１は導電性のシリコンゴムを発泡さ
せて円筒形状に成形したもので、内径は５．５〔ｍｍ〕
、外形は１９．５〔ｍｍ〕で、成形型と接触していた面
には厚み０．５〔ｍｍ〕程度のスキン層を有しており、
弾性層をあらかじめ円筒状に成形した後クラウン形状の
シャフト１０に被着して、外形がクラウン形状を有する
現像剤担持体としたものである。弾性層１１は、発泡材
料を成形型に注入し発泡させたものを直接使用するので
、ローラー表面の研磨加工等の後加工が不要となり、ま
た現像剤担持体のクラウン量をシャフトのクラウン加工
で制御できるため、現像剤担持体を精度よくしかも安価
に製造することが可能である。

【００１９】図３（ｂ）は、図３（ａ）の現像剤担持体
９の硬度分布を示す図であって、弾性層をシャフト１０
に被着する前の弾性層内径がシャフトの外形より小さい
ため、被着後の弾性層の硬度は、シャフトのクラウン量
の大きい現像剤担持体略中央部で最も高く、シャフトの
クラウン量が少ない端部で低くなっており、より詳しく
は現像剤担持体の中央部ではアスカーＡ型硬度計（高分
子計器株式会社製）で１５度で端部では同１０度になっ
ている。図２に示す現像剤担持体９を用いて圧接現像を
行えば、現像剤担持体を潜像担持体に付勢する際に付勢
力によるシャフトのたわみで現像剤担持体の軸方向に圧
接圧力のバラツキを生じても、弾性層の硬度分布及び弾
性層厚差で現像剤担持体の弾性変形量が端部程大きくな
る様にすれば、現像剤担持体端部への付勢力の集中を解
放でき、圧接圧力を現像剤担持体の軸方向についてほぼ
２〔ｇ／ｍｍ２〕の一定値にして画像形成領域全幅に渡
って濃度ムラの少ない印字画像を形成することができる
。

【００２０】図３に於いて、現像剤担持体の軸方向に硬
度分布を付与する方法としては上述の様に弾性層に予め
引張力を与える他、弾性層の半径方向や軸方向について
セル密度の分布を持たせたり、スキン層厚に分布を持た
せる等して所望の硬度分布を得ることも可能である。

【００２１】（実施例４）図４は本発明の他の実施例に
おける現像剤担持体を使用した画像形成装置の断面概略
図であって、潜像担持体１は、導電性の支持部２の上に
有機または無機の光導電性を有する感光層３を塗膜した
ものであって、感光層３をコロナ帯電器や帯電ローラー
等の帯電器４を用いて帯電した後に、レーザーやＬＥＤ
等の光源から出た光を結像光学系６を通して感光層３に
画像に応じて選択的に光照射して電位コントラストを得
て静電潜像を形成する。一方、現像装置７は磁性のトナ
ー８を搬送し現像するものであって、トナー８を搬送す
る現像剤担持体９は、シャフト１０の外周に弾性層１１
及び磁界発生層１２をそれぞれ同心円状に配設したクラ
ウン形状のローラーで、磁界発生層１２の外周の漏洩磁
束により磁性のトナー８を現像剤担持体９上に直接保持
し、非磁性または磁性の金属や樹脂で構成される板状の
ブレード１３で適量に規制した状態で現像剤担持体９を
回転させて薄層のトナー８を搬送するものである。現像
剤担持体９は、潜像担持体１に所定の圧力で圧接されて
おり、現像剤担持体９上のトナー８が圧接部に搬送され
ると、潜像担持体１の電位コントラスト及び現像バイア
ス印加手段１４による現像電界に応じて帯電したトナー
８が潜像担持体１に付着し静電潜像が顕像化される。さ
らに、コロナ帯電器や転写ローラー等の転写器１５を用
いて記録紙１６上にトナーによる像を転写し、熱や圧力
を用いてトナーを記録紙上に定着し所望の画像を記録紙
上に得るものである。

【００２２】図４に示されるような画像形成装置を用い
て、６００〔ＤＰＩ〕のライン画像及び文字画像及びソ
リッド画像を１００００枚にわたり連続形成したところ
、６００〔ＤＰＩ〕のライン画像が線太りすることなく
安定して形成され、画像端部の尾引きや地カブリがなく
、ＯＤ値１．４以上の高濃度なソリッド画像を濃度ムラ
なく安定して形成することができ、記録紙上に地カブリ
がないのはもちろん潜像担持体上にも地カブリがなく廃
トナー量を大幅に低減することができた。また、現像剤
担持体をクラウン形状のローラーとしたことにより、付
勢力によりシャフト１０がたわんでも、現像剤担持体と
潜像担持体の圧接圧力を現像剤担持体の軸方向について
一定にすることができるので、画像領域全幅に渡って濃
度ムラの少ない印字画像を形成することが可能になった
。さらに、磁界発生層１２の発生する磁気力により磁性
トナー８を効果的に保持することが出来るため、現像装
置内のトナー残量が５０〔ｇ〕以下の少ない状態でも安
定的なトナー搬送が行われ、経時的な濃度変動が少ない
画像を得ることができた。

【００２３】尚、図４において、矢印はそれぞれの部材
の回転方向を示す。また、本発明の現像剤担持体に好適
なトナーとしては、一成分磁性トナーあるいは一成分非
磁性トナーとして公知のすべてのトナーを使用すること
ができるほか、非磁性トナーと微量の磁性粒子を混合し
た１．５成分系トナー等も使用することができる。

【００２４】（比較例１）図５は従来の現像装置に於け
る現像剤担持体の断面概観図であって、シャフト１０の
外周に軸方向について同一直径かつ同一硬度の弾性層１
１が配設されており、弾性ブレードにより規制された薄
層のトナー層８を現像剤担持体９の外周表面に保持し、
潜像担持体１との対向位置まで搬送し現像するもので、
現像剤担持体９はシャフトを支持する軸受１７に加えら
れた力により潜像担持体１に付勢され圧接現像が行われ
ている。シャフト１０は現像剤担持体を支持する軸受１
７に加えられた付勢力のためにたわんでおり、たわみ量
の最も大きくなるシャフトの略中央部分では潜像担持体
との良好な圧接状態が保てずまた現像ニップ幅も減少し
てしまうため画像濃度が薄くなってしまう。そこで、画
像中央部の濃度を十分にするために現像剤担持体に加え
る付勢力を増すと画像の両端で地カブリが発生しやすく
なり十分な画像品質を得ることができなかった。

【００２５】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、圧
接現像用の現像剤担持体をクラウン形状のローラーとす
ることにより、付勢力でシャフトにたわみが生じても現
像剤担持体と潜像担持体の圧接圧力及びニップ幅が画像
形成領域全幅に渡って一定とできる。

【００２６】また、現像剤担持体の弾性層をあらかじめ
円筒状に型成形した後クラウン形状のシャフトに被着し
て現像剤担持体とすれば、ローラー表面の研磨加工等の
後加工が不要となり、また現像剤担持体のクラウン量を
シャフトのクラウン加工で制御できるため、現像剤担持
体を精度よくしかも安価に製造することが可能である。

【００２７】さらに本発明によれば、圧接現像用の現像
剤担持体に硬度分布を持たせることにより、付勢力でシ
ャフトにたわみが生じても現像剤担持体の弾性変形量で
圧接圧力を画像形成領域全幅に渡って一定とできる。

【００２８】従って、本発明は現像剤担持体と潜像担持
体の圧接圧力及び現像ニップ幅が現像剤担持体の軸方向
について略均一になり、画像形成領域全幅に渡って濃度
ムラの少ない画像が形成できるというすぐれた効果を有
する。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明の現像装置に於ける現像剤担持体
の断面概観図。

【図２】図２は本発明の他の実施例に於ける現像剤担持
体の断面概観図。

【図３】図３は本発明の他の実施例に於ける現像剤担持
体の断面概観図及び硬度分布の説明図。

【図４】図４は本発明の他の実施例における現像剤担持
体を使用した画像形成装置の断面概略図。

【図５】図５は従来の現像装置に於ける現像剤担持体の
断面概観図。

【符号の説明】

１　　潜像担持体 ８　　トナー ９　　現像剤担持体 １０　　シャフト １１　　弾性層 １２　　磁界発生層

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　現像剤担持体上に現像剤の薄層を形成
   し、潜像担持体上に形成された潜像を前記現像剤により
   現像する現像装置において、前記現像剤担持体がクラウ
   ン形状のローラーであることを特徴とする現像装置。
2. 【請求項２】　　前記現像剤担持体が少なくともシャフ
   トの外周に弾性層を配設した層構成を有し、かつ前記弾
   性層の硬度が現像剤担持体の軸方向について変化してい
   ることを特徴とする請求項１記載の現像装置。