JPH0588528A - 現像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 濃度ムラ、地カブリ等の不良画像のない高品
位の画像が得られ、かつ長期間の使用においても画質の
劣化が生じない現像装置を提供すること。 【構成】 支持体と、この支持体の外周に形成された弾
性体層と、この弾性体層の表面に、樹脂又はゴムを偶数
回ディッピング塗布し、かつ１回ごとに現像ローラを引
き抜く方向を変えることにより形成された表面層とを含
む現像ロ−ラを具備する現像装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【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、静電潜像を可視化する現像装置に係
り、特に一成分現像剤を用いて高品位の画像を得ること
が可能な現像装置に関する。

【０００２】

【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 Deveropment ）が知ら
れている。この方法は、静電潜像とトナー粒子又はトナ
ー担持体とを実質的に零の相対周速度で接触させること
を特徴としており（米国特許３，１５２，０１２号、同
３，７３１，１４８号、特開昭４７−１３０８８号、同
４７−１３０８９号等）、磁性材料が不用であるため、
装置の簡素化および小型化が可能であるとともに、黒色
の磁性材料を用いないため、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。

【０００３】このような加圧現像法においては、トナー
担持体を静電潜像に押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、これを傷つけるのを避けるため、現像ローラを弾
性体で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、必要に応じてバ
イアス電圧を印加することが好ましい。

【０００４】しかし、弾性体ローラ表面に導電性樹脂又
はゴムをディッピング塗布して導電層を設ける場合、導
電層の層厚にムラが生じ易く、現像ローラ１回転ごとに
画像ムラが生じてしまい、高品位の画像を維持出来なく
なってしまう。

【０００５】

【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、地カブリ等の不良画像のな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
現像装置を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するために、静電潜像保持体に対向配置された現像手
段と、この現像手段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、前記現像手段の表面の現像
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
よって前記静電潜像を可視化する現像装置であって、前
記現像手段は、支持体と、この支持体の外周に形成され
た弾性体層と、この弾性体層の表面に、樹脂又はゴムを
偶数回ディッピング塗布し、かつ１回ごとに現像ローラ
を引き抜く方向を変えることにより形成された表面層と
を含むことを特徴とする現像装置を提供する。

【０００７】本発明の現像装置において、現像手段の表
面層は、１×１０⁸ Ω・ｃｍの抵抗を有する、例えば導
電性ポリウレタン塗料を塗布することにより形成するこ
とが出来る。この表面層の膜厚は、１００μｍ以下であ
ることが好ましい。また、ディッピング塗布の回数は、
２回であることが好ましい。従って、ディッピング塗布
１回当りの膜厚は、５０μｍ以下であることが好まし
い。

【０００８】

【作用】本発明の現像装置では、現像ローラの表面層
を、偶数回のディッピング塗布であって、１回ごとに現
像ローラを引き抜く方向を変える塗布方法により形成し
ている。そのため、表面層の層厚を現像ローラの長手方
向に対して均一に維持することが可能である。このよう
な現像ロ−ラを用いて現像を行なうことにより、濃度ム
ラ等のない高品位の画像を長期間にわたって得ることが
できる。

【０００９】

【実施例】以下、図面を参照して、本発明の一実施例に
ついて説明する。

【００１０】図１は、本発明の一実施例に係る接触型非
磁性一成分現像装置１１の断面図である。図１におい
て、現像装置１１は、導電性と弾性を有する現像ローラ
１２を具備し、この現像ローラ１２の表面に非磁性トナ
ーの薄層を形成し、これを感光体１３の表面に接触させ
ることにより現像を行うものである。この現像装置１１
は、キャリア、Ｍｇローラ、及びトナー濃度コントロー
ル等が不用であるため、小型化、及び低価格化が可能な
現像方式である。次に、このような現像装置１１を用い
た現像プロセスについて説明する。

【００１１】トナー容器１４内の非磁性トナー１５は、
ミキサー１６に攪拌されつつトナー供給ローラ１７に送
られ、このトナー供給ローラ１７により現像ローラ１２
にトナーが供給された後、トナー１５は現像ローラ１２
の表面との摩擦により帯電し、現像ローラ１２の表面に
静電的に吸着して搬送される。その後、現像剤薄膜層形
成用ブレード１８（以下、ブレード）によりトナー搬送
量が規制されると同時に、両者との摩擦により、トナー
１５の摩擦帯電が行われる。なお、ブレード１８は、第
１のブレードホルダ１８ａ、スペーサ１８ｂ及び第２の
ブレードホルダ１８ｃにより保持され、現像ローラ１２
に当接されている。

【００１２】本実施例に係る現像装置１１は、負帯電の
有機感光体ドラム１３を使用した反転現像方式を採用す
るため、トナー１５として負帯電トナーを用い、ブレー
ド１８として負帯電させやすい材質を使用している。ま
た、感光体ドラム１３の表面電位−５５０Ｖに対し、現
像バイアス電位は−２００Ｖであり、この現像バイアス
電位を保護抵抗を介して現像ローラ１２の金属シャフト
（１２ａ）に給電している。現像ローラ１２は、感光体
ドラム１３の約１〜４倍程度の周速度で矢印方向（wit
h）に感光体１３と約１〜５mm程度の接触幅（現像ニッ
プ）を有して接触回転している。

【００１３】トナー粒子は、現像位置でも摩擦帯電され
るため、かぶりが少なく極めてシャープな画像が得られ
る。現像残りトナーは、リカバリーブレード（マイラー
フィルム）１９を擦り抜け、現像器内へ戻る。

【００１４】何らかの原因で現像ローラ１２からトナー
が落下すると、本体装置または転写紙を汚すことになる
ため、トナーと反応してトナーを溶着させるような可塑
剤等からなる部材を現像装置１１の下部に取付けること
により、このような問題点を克服することが出来、かつ
現像装置１１が上下反対に置かれることがあってもトナ
ーが落下しないという利点がある。

【００１５】なお、図１において、参照符号２１は、第
１のブレードホルダ１８ａに取付けられたバッフル板で
あり、ブレード１８の裏面に取付けられたモルトプレン
等からなる泡材２２と当接されることにより、トナーの
シールおよびブレード１８の振動を押えることが出来、
それによって良好なトナー層を現像ローラ１２上に形成
することが可能である。

【００１６】ブレード１８は、第１のブレードホルダ１
８ａの回転軸２３および加圧用の複数の圧縮スプリング
２４により現像ローラ１２に押圧される。複数の圧縮ス
プリング２４は、ブレード８の薄板バネ材よりバネ定数
が低いため、ブレード１８の当接部が摩耗してもほとん
ど加圧力が変化せず、そのため良好なトナー層を維持出
来るようになっている。次に、本発明における現像装置
１１の主要構成部品の詳細を説明する。

【００１７】図２は、図１に示す現像装置１１の現像ロ
ーラ１２の斜視断面図である。本発明の現像装置１１に
用いられる現像方式において、現像ローラ１２に第１に
要求される特性は、「導電性と弾性を有する」というこ
とであり、これを満足する最も簡単な構成は、金属シャ
フトと導電性ゴムローラという組合せである。しかし、
トナーを現像ローラ表面に圧接しつつ搬送するため、表
面の平滑性が必要となるので、本発明においては図２に
示す如く、金属シャフトからなる支持体１２ａの周囲に
弾性体層１２ｂと表面導電層１２ｃの２層構成を設けて
いる。

【００１８】弾性体層１２ｂとしては、導電性のものと
そうでもないものの２通りが考えられるが、導電層１２
ｃに剥離やキズが生じる場合も考慮して導電性である方
が望ましい。弾性体層１２ｂは、ブレード１８や感光体
ドラム１３と圧接されているため、ゴム硬度が大きいと
所定のニップを得るのに大きな荷重が必要となり、ひい
ては現像器トルクのアップにもつながる。そのため、ゴ
ム硬度は５０°以下、好ましくは４０°以下であれば支
障はなかった。また、梱包時や長時間放置されることに
よるＪＩＳＫ６３０１に示される永久歪（％）も問題と
なり、この永久歪が１０％を越えると、画像に現像ロー
ラ周期のムラが生じてしまうため、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
般にゴム硬度が大きいほど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。

【００１９】現像ローラ１２は、感光体ドラム１３やブ
レード１８に圧接されたまま、梱包時や長時間放置によ
り変形を受けた後、感光体ドラム１３の現像部に送られ
るが、変形したままでは現像に影響を与えてしまうた
め、変形は使用のときまでに回復しなければならない。
実際には、梱包時には感光体ドラム１３やブレード１８
を現像ローラ１２に接触しない状態に維持されるので問
題はないが、本体装置に装着後、長時間放置されると、
接触状態を逃れることが出来ない。しかしながら、感光
体ドラム１３との圧接に関しては非動作時に現像装置を
退避させておくことにより問題がなくなるが、ブレード
１８を退避させることは、トナーの吹きだし等の問題が
あるため、非常に困難である。

【００２０】そのため、特に、ブレード１８の圧接に関
しては、本体装置が動作可能となっている場合、ファー
ストプリント時の現像ローラ１２が回転してから現像開
始までの間の時間（ts秒）、例えば１０sec 又はそれ以
下で残留歪みが１０μｍ以下に回復しなければならな
い。また、残留歪みは弾性体層１２ｂが同じであれば図
３のグラフに示すように、導電層１２ｃの膜厚Ｔ（μ
ｍ）に依存し、Ｔ＝１００μｍ以下であれば、「tsが１
０sec 以下で残留歪みが１０μｍ以下」を満足し、しい
ては残留歪みのないことにより、高品位の画像を得るこ
とが出来た。

【００２１】また、弾性体層１２ｂと導電層１２ｃの間
にプライマー処理層や接着層が介在すると、現像ローラ
１２の硬度が上がるばかりでなく、弾性体層１２ｂの歪
みの回復速度の効果を減少させるため、tsが１０sec 以
下で残留歪みが１０μｍ以下」を満足することが困難と
なる。

【００２２】導電層１２ｃの形成法としては、スプレー
法やディッピング法などがあるが、スプレー法は原理的
に塗料のムダは非常に少ないが、塗膜形成時に空気を混
入するため、抵抗値が多少大きくなる。ディッピング法
は、ＯＰＣ感光体の塗布法として量産用としての実績も
あり、塗膜表面の平滑性もスプレーに比べて比較的良
い。ただし、ディッピング法を用いるときに気をつける
ことは、ローラ端部にダレが少なからず生じてしまうこ
とである。

【００２３】図４は、現像ローラの引き抜き方向一定の
もとにディッピングの塗布回数をパラメータとしたとき
の現像ローラの長手方向の膜厚の変化を示したグラフで
ある。図４から明らかなように、ディッピングの塗布回
数が増えると共に、現像ローラ端のダレが増幅されてし
まい、塗布後の現像ローラは、円錐状に近づいていくこ
とになる。そうなると、現像ローラと感光体の密着が悪
くなって、現像ローラに弾性があるといっても片当りし
やすくなり、しいては現像ローラピッチのムラや濃度ム
ラが生じてしまう。そのため、現像ローラの引き抜き方
向を、ディッピングの塗布１回ごとに変更することによ
り、図５に示すように、現像ローラの長手方向の膜厚の
変化は、ディッピングの塗布回数を多くすると多少大き
くなる傾向にあるが、問題ないレベルになる。

【００２４】導電層１２ｃは、直接トナーや感光体に接
触するため、可塑性・可硫剤・プロセスオイル等のしみ
出しにより、トナーや感光体は汚染しないものでなけれ
ばならず、また導電層１２ｃの表面の平面性については
３μｍＲｚ以下が望ましい。それ以上になると表面の凹
凸の模様が画像に現れやすくなることがわかっており、
前述のディッピングの塗布回数が増えるほど、ディッピ
ング装置周辺の環境変化や塗液の管理状態の変化等によ
り、導電層１２ｃの表面の平滑性が劣化してしまう。

【００２５】また、コスト的には有利であるが、ディッ
ピングの塗布回数が少なかったり、膜厚が薄かったりす
ると、弾性体層１２ｂの表面粗さの影響が大きくなって
しまうため、表面の平滑性が３μｍＲｚ以下にならなく
なってしまう。更に、膜厚の強度も問題となるため、デ
ィッピング塗布回数は２回程度が非常に望ましい。

【００２６】前述の如く、導電層１２ｃの膜厚Ｔが１０
０μｍ以上になると、歪の回復速度が減少してしまうた
め、ディッピング塗布回数が２回のときは１回のディッ
ピング塗布による膜厚は５０μｍ以下にすることが望ま
しい。

【００２７】導電層１２ｃを構成する材料としては、本
実施例ではトナーを負帯電させることから、正に摩擦帯
電しやすい材料が要求され、また、トナー搬送性にも優
れていなければならない。現像ローラ１２の特性とし
て、金属シャフトからなる支持体１２ａと導電層１２ｃ
の表面との間の抵抗については、現像バイアス電源と金
属シャフトからなる支持体１２ａとの間に任意の抵抗値
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。その結果を図
６に示す。なお、このときの現像バイアス電源の電圧
は、−２００Ｖである。

【００２８】図６から明らかなように、抵抗値１０⁷ Ω
以上の抵抗値において、白ベタ画像と黒ベタ画像の現像
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。

【００２９】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、反対の画像部の面
積が小さい細線画像等の場合、現像ローラ表面電位は白
地部潜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。

【００３０】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。
黒ベタ現像時には負に帯電したトナー粒子が現像ローラ
１２から感光体ドラム１３へ転移するため、現像ローラ
１２から現像バイアス電源に向かう電流が流れる。

【００３１】白ベタ現像時には、感光体ドラム１０２の
表面電荷が現像ローラによって除電され、現悌バイアス
電源から現像ローラへ向かう電流が流れる。このような
電流は、抵抗両端に電位差を生じさせ、上述のような現
像ローラ表面電位の変動をもたらすのである。

【００３２】この傾向は、１×１０⁸ Ω以上で顕著であ
った。すなわち、金属シャフトからなる支持体１２ａと
表面導電層１２ｃとの間の現実の抵抗値は、１×１０⁸
Ω以下、好ましくは１×１０⁷ Ω以下の時に良好な画像
を得られることが確認された。

【００３３】即ち、金属シャフトからなる支持体１２ａ
と表面導電層１２ｃ間の抵抗値が１×１０⁸ Ω以下であ
るので、導電性の弾性体層１２ｂおよび表面導電層１２
ｃの抵抗値は、金属シャフトからなる支持体１２ａ、弾
性体層１２ｂ、弾性体層１２ｂと導電層１２ｃとの間の
接着層やプライマー等のため、１×１０⁸ Ω・cmよりも
相当低くなければ実現できない。本発明においては、そ
れぞれ１×１０⁶ Ω・cm以下で良好な結果が得られた。

【００３４】以上のことから、本発明における現像ロー
ラ１２においては、弾性体層１２ｂとしてゴム硬度（Ｊ
ＩＳ−Ａ）３５°以下、抵抗値１×１０⁶ Ω・cm以下の
導電性シリコンゴム又は導電性ウレタンゴムを使用し、
導電層１２ｃとしては導電性ポリウレタン塗料、例えば
日本ミラクトロン（株）社製の商品名「スパレックス」
で抵抗値１０⁴ 〜１０⁵ Ω・cmのものを使用し、現像ロ
ーラ１２全体としてのゴム硬度は３０〜５０°前後とな
った。また、表面粗さ５〜１０μｍの弾性体層１２ｂに
対して、ディッピング塗布により膜厚３０〜１００μｍ
程度の導電層１２ｃを形成することにより、表面粗さ３
μｍＲｚの現像ローラ１２を実現できた。

【００３５】以上、本発明においては、現像ローラ１２
として、金属シャフト上に導電性シリコンゴムやウレタ
ンゴムおよび導電性ポリウレタン塗料を施したものを用
いたが、前述のような特性を満足するものであれば、そ
れに限定されない。

【００３６】また支持体１２ａとして、金属シャフトを
用いたが、バイアス電圧が給電できれば、例えば導電性
の樹脂シャフト等のものでもよく、バイアス電圧を導電
層また弾性体層に給電するタイプの現像ローラにおいて
は、支持体を導電性にする必要もなく絶縁性の材料でも
よい。

【００３７】以上の実施例においては、現像装置として
接触非磁性一成分現像器を用いているが、本発明はそれ
に限定されず、例えばACまたはDCバイアスの非接触現像
器等を用いてもよい。

【００３８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
現像ロ−ラの表面層を、偶数回ディッピング塗布するこ
とにより形成し、その際１回ごとに現像ローラを引き抜
く方向を変えることにより、表面層の層厚を現像ローラ
の長手方向に対して均一に維持することが可能である。
このような現像ロ−ラを用いて現像を行なうことによ
り、濃度ムラ等のない高品位の画像を長期間にわたって
得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施例に係る現像器を示す断面
図。

【図２】 図１の現像器に用いられる現像ローラを示す
斜視断面図。

【図３】 現像ローラの表面層の膜厚の差による歪みの
回復速度を示す特性図。

【図４】 現像ローラの引き抜き方向を一定とした場合
のディッピング塗布回数をパラメータとした現像ローラ
の長手方向の位置と膜厚との関係を示した特性図。

【図５】 現像ローラの引き抜き方向をディッピング塗
布１回ごとに変更した場合のディッピング塗布回数をパ
ラメーラとした現像ローラの長手方向の位置と膜厚との
関係を示した特性図。

【図６】 本発明一実施例に係る現像器の現像ローラ表
面の電位と抵抗値および画像の相関を示す特性図。

【符号の説明】

１２…現像ローラ、１２ａ…支持体、１２ｂ…弾性体
層、１２ｃ…導電層（表面層）、Ｔ…導電層の膜厚。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 静電潜像保持体に対向配置された現像手
   段と、この現像手段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、前記現像手段の表面の現像
   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
   よって前記静電潜像を可視化する現像装置であって、前
   記現像手段は、支持体と、この支持体の外周に形成され
   た弾性体層と、この弾性体層の表面に、樹脂又はゴムを
   偶数回ディッピング塗布し、かつ１回ごとに現像ローラ
   を引き抜く方向を変えることにより形成された表面層と
   を含むことを特徴とする現像装置。