JPH0486859A - 画像形成装置 - 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等の画像形成装置
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　Ｄｅｖｅｒｏｐｃｅｎｔ）
が知られている。この加圧現像法は、摩擦により帯電し
たトナーを現像ローラの表面に付着して現像領域まで搬
送することを特徴の一つとしている。そのため磁性材料
が不要となり、装置の簡素化及び小型化が可能であると
ともにトナーのカラー化が容品である等多くの利点を有
している。

この加圧現像法では、現像ローラ上に付着したトナーは
、現像ローラに圧接されたブレードと呼ばれるトナー薄
層形成用部材により搬送量が規制されて薄層化され、こ
の後、感光体ドラムと近接または接触して潜像の可視化
が行われるため、現像ローラとしては弾性及び導電性を
有するものが望まれる。したがって、現像ローラとして
は、弾性体の上に導電層を設けたものが主流となってい
る。

ところが、このような画像形成装置では、感光体ドラム
やブレードとの圧接により変形した現像ローラの表面部
分が、完全に回復しないまま現像領域に達してしまうお
それがあり、この結果、画像ムラや地かぶりが生しるこ
とがあった。特にこうした事態は、装置を長時間放置し
た後の最初のプリント動作において発生する場合が多く
、また装置本体内の温度上昇により現像ローラの硬度が
低下した場合に多々発生する。

（発明が解決しようとする課題） このように、加圧現像法を用いた従来からの画像形成装
置では、現像ローラ表面の変形を残したまま現像処理が
行われてしまう結果、濃度ムラや地力ブリ等が発生し、
画像の品位が大幅に劣化するという問題があった。

本発明はこのような課題を解決するためのもので、現像
ローラ表面の歪みを残したままの状態で現像処理が行わ
れるような事態を防止して、白抜けや濃度ムラ等の不良
画像の無い高品位の画像を長期に渡って得ることができ
る画像形成装置の提供を目的としている。

［発明の構成コ （課題を解決するための手段） 第１の発明の画像形成装置は上記の目的を達成するため
に、静電潜像保持体に対向して配置された現像ローラと
、この現像ローラの表面に現像剤薄層を形成する現像剤
薄層形成手段とを具備し、現像ローラを静電潜像保持体
に押圧して現像ロラの表面に形成された現像剤薄層を静
電潜像保持体に接触させることにより、この静電潜像保
持体に形成された静電潜像を可視化する現像装置を有す
る画像形成装置において、現像ローラの静電潜像保持体
への押圧力を軽減する押圧力軽減手段を備えている。

また第２の発明の画像形成装置は、静電潜像保持体に対
向して配置された現像ローラと、この現像ローラの表面
を現像剤を挾んで抑圧することで該現像ローラの表面に
現像剤薄層を形成する現像剤薄層形成手段とを具備し、
現像ローラの表面に形成された現像剤薄層を静電潜像保
持体に近接または接触させることにより、この静電潜像
保持体に形成された静電潜像を可視化する現像装置を有
する画像形成装置において、現像剤薄層形成手段の現像
ローラへの押圧力を軽減する押圧力軽減手段を備えてい
る。

（作　用） 第１の発明の画像形成装置では、押圧力軽減手段が、現
像ローラの静電潜像保持体への押圧力を軽減するので、
静電潜像保持体との圧接による現像ローラ表面の変形を
残したまま現像処理が行われるような事態を防止でき、
白抜けや濃度ムラ等の不良画像の無い高品位の画像を長
期に渡って得ることができる。

また第２の発明の画像形成装置では、押圧力軽減手段が
、現像剤薄層形成手段の現像ローラへの押圧力を軽減す
るので、現像剤薄層形成手段との圧接による現像ローラ
表面の変形を残したまま現像処理が行われるような事態
を防止でき、自抜けや濃度ムラ等の不良画像の無い高品
位の画像を長期に数って得ることができる。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面を参照しながら詳細に説明
する。

第１図は本発明に係る一実施例の画像形成装置における
接触型−成分非磁性現像装置（以下、単に現像装置と呼
ぶ。）の全体構成を示す断面図である。

同図に示すように、この現像装置１０は、静電潜像保持
体である感光体ドラム１１の表面に形成された静電潜像
の上に現像剤である非磁性トナー（以下、単にトナーと
呼ぶ。）Ａを転移させて静電潜像を可視化するための現
像ローラ１２と、トナーＡを収容したトナー収容器１３
と、このトナー収容器１３内のトナーＡを撹拌するミキ
サー１４と、トナー収容器１３内のトナーＡを現像ロー
ラ１２に供給するトナー供給ローラ１５と、現像ローラ
１２の表面にトナー薄層を形成するための現像剤薄層形
成手段であるブレード１６とからその主要部が構成され
ている。

次にこの現像装置１０における現像プロセスについて説
明する。

トナー容器１３内に収容されたトナーＡは、ミキサー１
４により撹拌されつつトナー供給ローラ１５の方向に送
られ、さらにこのトナー供給ローラ１５により現像ロー
ラ１２に供給される。ここで、トナーＡは、回転する現
像ローラ１２の表面との摩擦により負に帯電し現像ロー
ラ１２の表面に静電的に吸着して搬送される。この後、
現像ローラ１２表面に付着したトナーＡは、ブレード１
６によりその搬送量が規制されて薄層化されると同時に
、現像ローラ１２及びブレード１６との摩擦により再び
帯電して緻密なトナー層となって搬送される。この後、
現像ローラ１２の表面に付着したトナーＡは、感光体ド
ラム１１との接触により十分な帯電を付与された上で感
光体ドラム１１表面の静電潜像の上に転移する。これに
より静電潜像が可視化される。転移しなかった現像ロー
ラ１２表面のトナーＡは、リカバリーブレード（マイラ
ーフィルム）１７を擦り抜はトナー容器１４内に戻る。

ところで、この実施例では、負帯電の有機感光体ドラム
１１を使用した反転現像方式を採用しているため、トナ
ーＡとしては負帯電性のトナーが用いられ、ブレード１
６としてはトナーＡを負帯電させやすい材質のものを使
用している。また感光体ドラム１１の表面電位は一５５
０■であり、これに対して現像ローラ１２の金属シャフ
ト１２ａへは、現像バイアス電位として一２００ｖが保
護抵抗を介して印加されるようになっている。また現像
ローラ１２は、感光体ドラム１１の表面と常に１〜４ｍ
ｍ程度の接触幅（現像ニップ）を有しながら感光体ドラ
ム１１の回転速度に対し約１．２〜４倍程度の速度で回
転している。

なお、上述の現像プロセスにおいて何らかの原因で現像
ローラ１２からトナーＡが落ちると本体装置内または転
写紙を汚してしまうため、本実施例では、トナーＡと反
応してこれを溶着させるような可塑剤等からなるトナー
溶着部材１８を現像装置１０の下部に取付けている。ま
たこれにより、現像装置１０を上下反対に置いた場合で
もトナーＡの散乱を防ぐことができる。

上記のブレード１６は、ウレタン樹脂からなる薄板バネ
１６１の先端部に、現像ローラ１２の表面と圧接される
ウレタン樹脂からなるチップ１６２を長手方向にマウン
トして構成されている。

このブレード１６は、第１のブレードホルダ１６ａ、ス
ペーサ１６ｂ及び第２のブレードホルダ１６ｅにより装
置本体に支持されている。また１９は第１のブレードボ
ルダ１６ａに取付けられ、ブレード１６の裏面との間に
モルトブレン等からなる発泡材２０を挟持するためのバ
ッフル板である。このようにバッフル板１９とブレード
１６の裏面との間に発泡材２０を挟持することで、トナ
ー容器１３からのトナーＡの漏れやブレード１６の振動
を防止している。

またこのブレード１６は、その先端部に設けたチップ１
６２で現像ローラ１２の表面を適宜な力で抑圧できるよ
う回転軸２１を支点として複数の圧縮スプリング２２に
より付勢されている。

また、第２図に示すように、現像ローラ１２の感光体ド
ラム１１への押圧力は可動支持部材１０１に一端が係止
された圧縮スプリング１０２により与えられている。可
動支持部材１０１は、圧縮スプリング１０２が現像袋ｒ
ｒＬ１０に与える圧縮力を変更できるよう画像形成装置
のフレーム（図示せず）に固定されたスライドレール１
０３上で図中矢印方向に沿って移動可能されている。そ
してこの可動支持部材１０１は図示しないモータの駆動
力によってスライドレール１０３上を移動するよう構成
されている。

本実施例では、可動支持部材１０１の位置調整によって
圧縮スプリング１０２の圧縮力を２０ｇ　／　ｃ　ｍか
ら４００　ｇ　／　ｃ　ｍの範囲で変更することができ
る。

そして画像形成装置の電源スィッチがＯＦＦからＯＮに
なると、モータの駆動により可動支持部材１０１は、現
像装置１０に与えられた圧縮スプリング１０２の圧縮力
を軽減する方向へ向けて所定の距離移動する。また画像
形成装置の電源スィッチがＯＦＦからＯＮになると、モ
ータの駆動により可動支持部材１０１は、現像ローラ１
２の感光体ドラム１１への押圧力が現像処理上の適正値
となるような位置まで復帰される。

このように、画像形成装置の電源スィッチがＯＦＦにな
っている期間は、現像ローラ１２の感光体ドラム１１へ
の抑圧を軽減することにより、画像形成装置の長期間放
置による現像ローラ１２表面の残留歪みの問題は解消さ
れ、白抜けや濃度ムラ等の不良画像の無い高品位の画像
を長期に渡って得ることができる。

第３図は現像ローラ１２の感光体ドラム１１への押圧力
を２０ｇ／ａｍ、１００ｇ／ｃｍ、２５０ｇ／ｃｍ、４
００ｇ／ｃｍとして、それぞれ押圧力を弱める割合を１
％から２０％まで変化させたときの画像不良の有無を確
認した結果を示すグラフである。なお、装置の放置期間
は１週間とした。

この実験結果から、押圧力を１０％軽減したときには、
不良画像が現れないことが確認された。

次に現像ローラ１２について説明する。第４図は現像ロ
ーラ１２の斜視断面図である。

この現像ローラ１２に要求される特性としては、“導電
性及び弾性を有する”ということである。

これを満足する一番簡単な構成としては、例えば金属シ
ャフトの外周を導電性ゴムローラで覆ったもの等が挙げ
られるが、この実施例ではトナーを現像ローラ１２の表
面に圧接しつつ搬送するために表面の平滑性が要求され
る。そこでこの実施例では、金属シャフト１２ａの外周
に、例えば導電性シリコンゴムやウレタンゴム等からな
る弾性体層１２ｂを設け、さらにこの弾性体層１２ｂの
表面に導電性ポリウレタン系の導電層１２ｃを設けて二
層構造としている。

また弾性体層１２ｂとしては、導電性のものとそうでな
いものが考えられるが、導電層１２　ｃ　ｌ：剥離や傷
が生じる場合を考慮して導電性のものの方が望ましい。

また、梱包時や長時間の放置によるＪＩＳ規格に６３０
１に示される永久歪については、これが１０％を越える
と画像に現像ローラ回転周期のムラが生じるので弾性体
層１２ｂの圧縮歪は１０％以下、望ましくは５％以下と
しなければならない。ゴム硬度と永久歪との関係は一般
にゴム硬度が高い程永久歪は小さくなるという傾向があ
るので、材料と相互のバランスが重要となる。また、現
像ローラ１２は、ブレード１６により変形を受けた後、
感光体ドラム１１と直接接触して現像を行うため、この
現像開始までに変形がほぼ回復していなければ画像品位
の劣化をもたらすことになる。したがって、現像ローラ
１２の総合のゴム硬度（ＪＩＳ−Ａ規格）は３５″以下
、弾性体層１２ｂは３０°以下、さらにはそれぞれ３０
°以下、２５″以下であることが好ましい。

また、導電層１２ｃの表面は、ブレード１６や感光体ド
ラム１１と接触される面であるため、可塑剤、可硫剤、
プロセスオイル等のしみ出しによりトナーＡや感光体ド
ラム１１表面を汚染しないものに限り、表面の平滑性に
ついては、最大表面粗さが３μｍ以下であることが望ま
しい。それ以上になると表面の凸凹の模様が画像に現れ
やすくなる。

この最大表面粗さが３μｍ以下という導電層１２ｃの平
滑度を実現する方法としては、弾性体層１２ｂの上に十
分な膜厚の導電層１２ｃを付けた後、後加工（研磨）に
より所定の外径、表面粗さに仕上げる方法が考えられる
が、この方法だとコストが高くつ（。そこで、後加工を
要することなく仕上げる方法が望まれるが、そのために
は弾性体層１２ｂの表面粗さ、導電層１２ｃの膜厚、及
び導電層１２ｃを形成するための塗料の粘度を最適に選
択しなければならない。すなわち、塗料の粘度が低いも
のほど、かつ弾性体層１２ｂの表面粗さが大きいほど、
導電層１２ｃの膜厚を大きくしなければならない。また
、導電層１２ｃを形成するための塗料については、弾性
体層１．２　ｂ表面に塗料を塗布する方法に応じて、同
じ塗料でも希釈量を変化させて粘度を変えなければなら
ない。

本実施例においては、現像ローラ１２の弾性体層１２ｂ
として導電性シリコンゴムを使用し、導電層１２ｃとし
ては導電性ポリウレタン塗料を使用している。また弾性
体層１２ｂに用いた導電性シリコンゴムは、ＪＩＳ規格
に６３０１のＡ型硬度針で２８°の硬度を有し、伸びは
４２５％である。また外径は１８ｍｍである。さらにこ
の導電性シリコンゴムの電気抵抗値は、現像ローラ１２
を直径６０ｍｍのステンレス製ローラと接触幅が２ｍｍ
になるように平行配置し、各ローラの金属シャフト間に
］００Ｖの電位差を設けたときに測定された電流値より
算出した結果、３．４Ｘ１０３Ω・ｃｍであった。また
永久歪はＪＩＳ規格に６３０１の測定方法を用いて測定
した結果１．８％てあった。

一方、導電性ポリウレタン塗料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１０’Ω・
ｃｍの導電性を付与したものを採用し、以下の工程によ
りこの塗料を用いて弾性体層１２ｂの表面に導電層１２
ｃを設けた。

まず、導電性ポリウレタン塗料として日本ミラクトロン
■社製の商品名“スバレックスＤＨ２０２３１３′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（ＴＨＦ）を１＝１の割合いで混合した希釈溶
剤を等量添加する。“スパレックスＤＨ２０２３１３“
は熱可塑性ポリウレタンをベースにした溶液タイプの導
電性ポリウレタン塗料である。この希釈塗料を十分に撹
拌した後、溶剤で洗浄した弾性体層１２ｂの表面にディ
ッピング法を用いて塗布を行う。このとき処理材の引き
上げ速度は３．５ｍｍ／ｓｅｅ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。

以上の工程により、金属シャフト１２ａと導電層１２ｃ
との間の抵抗値が５Ｘ１０３Ω・ｃｍ。

ゴム硬度がＪＩＳ規格に６３０１のＡ型硬度針で３６°
、表面粗さが３μｍＲｚの現像ローラ１２を得ることが
できた。また弾性体層１２ｂと現像ローラ１２の伸び（
％）の比は０．８３であった。

さて、このような現像装置１０をレーザプリンタに搭載
して画像部電位すなわち露光部電位を８０Ｖ、非画像部
電位すなわち未露光部電位を５００■、現像バイアスを
−２００Ｖ、感光体ドラム１１と現像ローラ１２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でかぶりが全く無い極めてシャープなライン
画像とムラのない均一なソリッド画像を有する印字サン
プルを得ることができた。また、１万枚のライフテスト
を行った結果、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。

次に本発明の他の実施例を説明する。

第５図はこの実施例の画像形成装置における現像装置の
構成を示す断面図である。

同図に示す現像装置５０において、ブレード５１は圧縮
スプリング５２の伸縮方向に沿って移動可能な状態で配
置されている。このブレード５１は、厚さ３ｍｍのシリ
コンゴムからなるＬ字型板状部材５１１の先端部にシリ
コンゴムからなる圧接部５１２を設けて構成されている
。また圧縮スプリング５２の一端には回転ギア５３が取
付けられており、この回転ギア５３は現像装置５ｏのフ
レーム５４に一端が固定された軸５４を通じて圧縮スプ
リング５２の伸縮方向に沿って移動可能とされている。

すなわち、この回転ギア５３の回転位置により圧縮スプ
リング５２の圧縮力が調節されて、ブレード５１の現像
ローラ５５への押圧力が設定されるようになっている。

なお、実験により、このブレード５１の現像ローラ５５
への押圧力が５ｇ／ｃｍから２５０　ｇ　／　ｃ　ｍの
範囲にあれば良好な画像が得られることが確認されてい
る。

本実施例では、この押圧力を２０　ｇ　／　ｃ　ｍとし
ている。また上記の回転ギア５３はモータ５６の回転ギ
ア５７と噛み合って回転されるようになっている。

そして画像形成装置の電源スィッチがＯＮからＯＦＦに
なると、モータ５６の回転駆動によって回転ギア５３は
、ブレード５１に与えられた圧縮スプリング５２の圧縮
力を軽減する方向へ向けて所定の距離（高さ）移動する
。また画像形成装置の電源スィッチがＯＦＦからＯＮに
なると、モータ５６の駆動により回転ギア５３の位置（
高さ）ハ、フレード１６の現像ローラ５５への押圧力が
現像処理上の適正値となるような位置まで復帰される。

このように、画像形成装置の電源スィッチがＯＦＦにな
っている期間は、ブレード５１による現像ローラ５５へ
の抑圧を軽減することにより、現像ローラ５５表面の残
留歪みによる問題は解消され、白抜けや濃度ムラ等の不
良画像の無い高品位の画像を長期に渡って得ることがで
きる。またこの実施例では、ブレード５１による現像ロ
ーラ５５への抑圧を全て解除していないので、トナーが
漏れる心配もない。

第６図はブレード５１の現像ローラ５５への押圧力を５
ｇ／ｃｍ、５０ｇ／ｃｍ、１５０ｇ／ｃｍ、２５０　ｇ
　／　ｃ　ｍとして、それぞれ押圧力を弱める割合を１
０％から５０％まで変化させたときの画像不良の有無を
確認した結果である。なお、装置の放置期間は１週間と
した。

この実験結果から、押圧力を２０％軽減したときには、
不良画像が現れないことが確認された。

なお、以上２つの実施例では、画像形成装置の電源スィ
ッチがＯＮからＯＦＦになると同時に現像ローラと感光
体ドラム及びブレードとの押圧力を軽減するようにした
が、その他の方法として、電源スィッチがＯＮであって
も現像処理がある設定時間を越えても開始されない場合
に押圧力を軽減するようにしてもよい。

また、以上説明した実施例において、ブレードハ現像ロ
ーラの回転方向に対してアゲンストの位置で支持されて
いるが、回転方向に対してウィズの位置で支持するよう
にしてもよい。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明の画像形成装置によれば、現
像ローラ表面の歪みを残したままの状態で現像処理が行
われるような事態を防止でき、これにより白抜けや濃度
ムラ等の不良画像の無い高品位の画像を長期に渡って得
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る一実施例の画像形成装置における
現像装置の全体構成を示す断面図、第２図は第１図の現
像装置を感光体ドラムに押圧する機構を説明するための
側面図、第３図は現像ローラの感光体ドラムへの押圧力
を弱める割合と画像不良の有無との関係を示すグラフ、
第４図は現像ローラの詳細を示す斜視断面図、第５図は
本発明の他の実施例を説明するための現像装置の構成を
示す断面図、第６図は第５図の現像装置においてブレー
ドによる現像ローラへの押圧力を弱める割合と画像不良
の有無との関係を示すグラフである。 １０．５０・・・現像装置、１１・・・感光体ドラム、
１２．５５・・・現像ローラ、１６．５１・・・ブレー
ド、５２．１０２・・・圧縮スプリング、５３・・・回
転ギア、５６・・・モータ、１０１・・・可動支持部材
。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）静電潜像保持体に対向して配置された現像ローラ
   と、この現像ローラの表面に現像剤薄層を形成する現像
   剤薄層形成手段とを具備し、前記現像ローラを前記静電
   潜像保持体に押圧して前記現像ローラの表面に形成され
   た現像剤薄層を前記静電潜像保持体に接触させることに
   より、この静電潜像保持体に形成された静電潜像を可視
   化する現像装置を有する画像形成装置において、 前記現像ローラの前記静電潜像保持体への押圧力を軽減
   する押圧力軽減手段を備えたことを特徴とする画像形成
   装置。
2. （２）静電潜像保持体に対向して配置された現像ローラ
   と、この現像ローラの表面を現像剤を挟んで押圧するこ
   とで該現像ローラの表面に現像剤薄層を形成する現像剤
   薄層形成手段とを具備し、前記現像ローラの表面に形成
   された現像剤薄層を前記静電潜像保持体に近接または接
   触させることにより、この静電潜像保持体に形成された
   静電潜像を可視化する現像装置を有する画像形成装置に
   おいて、 前記現像剤薄層形成手段の前記現像ローラへの押圧力を
   軽減する押圧力軽減手段を備えたことを特徴とする画像
   形成装置。