JPH06102748A - 現像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 １成分現像剤収容容器内で現像ローラに弾性
ローラを当接して、現像剤を現像ローラから除去すると
ともに、新たに供給するに際し、現像剤の現像ローラへ
の融着や現像剤の劣化、また現像ローラへの弾性体低分
子量成分の滲出付着、及び弾性ローラ内への現像剤詰ま
りによる硬化を防止すること。 【構成】 容器２内で現像ローラ３に当接して回転する
弾性ローラ５は、軸体５１に、アスカーＣ硬度が８乃至
１５度の単泡性発泡弾性体ロール５２を被覆したもの
で、現像ローラ３に半径方向変形量が０．５乃至１．５
ｍｍとなるように圧接されている。

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等の画像形
成装置に使用される現像装置、特に乾式１成分現像剤に
より静電潜像を現像する現像装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】乾式１成分現像装置では、現像剤担持部
材が現像部へ担持搬送する現像剤層の厚みを規制する規
制部材の、現像剤担持部材回転方向に関して、上流側の
位置で、現像部を通過した後の現像剤担持部材表面から
現像剤を除去するとともに、規制部材に向けて進行して
行く現像剤担持部材表面に現像剤を供給する、現像剤除
去・供給部材を設けることが好ましい。

【０００３】そして、上記現像剤除去・供給部材として
は、現像剤担持部材に容器内で当接している連泡性の発
泡ゴムローラが知られている。

【０００４】そして弾性ローラを比較的低硬度のポリウ
レタンフォーム等の連泡性の発泡体（各セルが互いに連
通した発泡体）で構成することにより、現像剤担持部材
に対し軽圧で当接させ現像剤に対して過大な圧を加える
ことなく発泡体表面の適度な凹凸で現像剤担持部材上へ
の現像剤の供給及び現像に消費されずに残存した現像剤
の剥取りを行うことが可能となった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな現像装置では弾性ローラが比較的低密度の連泡性の
発泡体から形成されているため、特に小粒径の現像剤を
高湿度環境下で用いた場合、現像動作を多数回繰り返す
うちに次第に弾性ローラの深部にまで現像剤が入り込ん
でいく。このような現像剤侵入が弾性ローラの発泡体全
体に達すると弾性ローラが硬質化し現像剤担持部材に対
する弾性ローラの当接圧が過大となり現像剤担持部材及
び弾性ローラの駆動トルクの増大を招いたり現像剤担持
部材に対する弾性ローラの現像剤の塗布及び剥取りにむ
らが生じ現像剤担持部材上の現像剤層厚むらが発生し好
ましくなかった。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明では如上の弾性ロ
ーラとして、単泡性の発泡弾性体（個々のセルが互いに
連通していないもの）を使用するが、但し、この弾性ロ
ーラは、アスカーＣ硬度が８〜１５度の単泡性発泡弾性
体ローラを軸体で支持したものであり、そして現像剤担
持部材との当接部に於ける半径方向変形量は０．５〜
１．５ｍｍであるものである。

【０００７】

【実施例】図１において、２は一成分現像剤として非磁
性トナー６を収容した現像容器であり、本現像装置２０
は、図示矢印ａ方向に回転する電子写真感光ドラム１に
対向して設置される現像スリーブ（現像ローラ）３を現
像容器２内に備えている。

【０００８】現像部に搬送されるトナー層厚を規制する
弾性ブレード４は、現像スリーブ３の回転方向（矢印
ｂ）上流側に向けて下がる向きに傾斜して設けられ、現
像スリーブ３の上部外周面にスリーブ回転方向に対しカ
ウンター方向に当接されている。

【０００９】又、弾性ローラ５は、現像スリーブ３回転
方向に関しブレード４の上流側で、容器２内でスリーブ
３に当接され、且つ、回転自在に支持されている。

【００１０】而して、弾性ローラ５が矢印Ｃ方向に回転
して容器２内のトナー６を担持してこれを現像スリーブ
３の近傍に供給し、現像スリーブ３と弾性ローラ５とが
当接する当接部（ニップ部）において、弾性ローラ５上
のトナー６が現像スリーブ３と摺擦されることにより、
該トナー６が現像スリーブ３上に付着する。

【００１１】その後、現像スリーブ３の回転に伴い、該
現像スリーブ３上に付着したトナー６は弾性ブレード４
と現像スリーブ３との当接部でこれらの間に侵入し、こ
こを通過する際に現像スリーブ３の表面と弾性ブレード
４の両者により摺擦されて、十分に摩擦帯電を受ける。

【００１２】以上のようにして帯電されたトナー６は、
現像スリーブ３上に薄層を形成し、現像部へと搬送され
る。そして、現像スリーブ３に電源８から現像バイアス
電圧として直流に交流を重畳した振動電圧を印加するこ
とにより、現像部に於いて現像スリーブ３上のトナー６
が感光ドラム１の静電潜像に対応して移転し、該静電潜
像をトナー像として現像して可視化する。

【００１３】ところで、現像部において現像に消費され
ないで現像スリーブ３上に残存したトナー６は、現像ス
リーブ３の回転に伴って現像容器２内に回収される。こ
の現像容器２のトナー回収部分にはシール部材７が設け
られている。シール部材７は、現像スリーブ３上に残存
するトナー６の現像容器２内への通過を許容するととも
に、現像容器２内のトナー６が容器２の下部から漏出す
るのを防止する。

【００１４】而して、現像容器２内に回収されたトナー
６は、弾性ローラ５によって現像スリーブ３との当接部
で現像スリーブ３から剥ぎ取られる。同時に、弾性ロー
ラ５の回転により現像スリーブ３上に新たなトナー６が
供給され、この新たなトナー６は、再び現像スリーブ３
の回転に伴って現像スリーブ３と弾性ブレード４との当
接部へ搬送される。

【００１５】一方、剥ぎ取られたトナー６の大部分は、
弾性ローラ５の回転に伴って現像容器２内のトナー６中
に搬送されて混ざり合い、剥ぎ取られたトナー６の帯電
電荷が分散される。

【００１６】ところで、現像スリーブ３の表面には適度
な凹凸粗面が形成されており、これにより現像スリーブ
３の表面とトナー６との摺擦確率が高められ、且つ、ト
ナー６の搬送性が高められている。

【００１７】現像スリーブ３表面の凹凸粗面は、表面粗
さＲｚが１μｍ〜１０μｍとなるように現像スリーブ３
の表面に不定形のアランダム砥粒によりサンドブラスト
処理を施すか、定形（球形）のガラスビーズによるサン
ドブラスト処理を施すかによって形成される。或いは、
例えば金属酸化物の粒子、グラファイト、カーボン等の
導電性粒子をフェノール樹脂、フッ素樹脂等の結着樹脂
で結着してスリーブ基体の表面にコートしこれにより現
像スリーブ３の表面に凹凸粗面を形成するようにしても
良い。

【００１８】本実施例では、現像スリーブ３としては、
例えば直径１６ｍｍのアルミニウムスリーブを用い、こ
れの表面に定形のガラスビーズ（＃６００）によるブラ
スト処理を施して表面粗さＲｚを約３μｍとしたものを
用いることができる。

【００１９】弾性ブレード４は現像スリーブ３に圧接さ
れており、両者の間に侵入したトナー６は現像スリーブ
３上に塗布されて薄層を形成する。

【００２０】又、弾性ブレード４は、例えばシリコンゴ
ム、ウレタンゴム等のゴム部材（ＪＩＳＡに規定の硬度
が４０°〜９０°のもの）から形成されており、該弾性
ブレード４の現像スリーブ３との対抗面の一部が面接触
で当接して現像スリーブ３を圧接している。

【００２１】本発明においては、弾性ブレード４の現像
スリーブ３への当接圧としては、現像スリーブ３の母線
方向の線圧で５ｇ／ｃｍ〜２００ｇ／ｃｍが好ましく、
本実施例では弾性ブレード４として硬度６５°、厚さ
１．２ｍｍのウレタンゴム製のブレードを使用し、これ
を５０ｇ／ｃｍの線圧で現像スリーブ３に当接した。

【００２２】尚、線圧の測定方法は摩擦係数が既知の薄
板を三枚重ねにして弾性ブレード４とスリーブ３の当接
部に挿入し、中央の薄板をバネ秤で引き抜き、そのとき
の引き抜き力と、摩擦係数から線圧を換算する。

【００２３】非磁性トナー６は、非磁性一成分現像剤と
して使用されるもので、スチレン樹脂やアクリル樹脂、
ポリエチレン樹脂等の各種熱可塑性樹脂中にカーボン等
の顔料を分散して構成されている。本実施例ではトナー
６として、スチレン／アクリル樹脂とスチレン・ブタジ
エン樹脂の共重合体及び顔料から成る平均粒径８μｍの
トナー粉体に、コロイダルシリカ１．０％を外添したも
のを用いた。

【００２４】次に、本実施例における弾性ローラ５につ
いて詳しく説明する。

【００２５】弾性ローラ５は、前述のように現像スリー
ブ３上に残存したトナー６の剥ぎ取り及び新たなトナー
６の供給を行なっている。

【００２６】図１に示すようにこの弾性ローラ５とし
て、金属の芯金５１を支軸とし、その外側にシリコンゴ
ム、ＥＰＤＭゴム、ＣＲゴム等、その気泡部の壁面が隣
合う気泡部と連通していない単泡性の発泡体５２をロー
ラ状にしたものを接着したものを用いることができる。

【００２７】本実施例においては、弾性ローラ５として
外径５ｍｍの金属芯金５１に肉厚５ｍｍでシリコンゴム
発泡体５２をローラ状に被覆した外径１５ｍｍのものを
用いている。そして、外径現像スリーブ３に対し、弾性
ローラ５の回転中心Ａがこれと現像スリーブ３の回転中
心Ｂとを結ぶ直線上を移動可能にし、現像スリーブ３及
び弾性ローラ５の軸間距離ｘを変えられる構成としてい
る。

【００２８】ところで、単泡性の発泡体でローラ５を形
成することにより、ローラ表面の適度な凹凸により現像
スリーブへのトナーの塗布、剥ぎ取りを良好に行い、か
つローラ内へのトナー詰まりによる硬質化を防止するこ
とが可能となる。

【００２９】しかし、ゴム硬度が高すぎる単泡性発泡体
で弾性ローラを構成すると、現像スリーブ３に対して弾
性ローラを確実に当接させるような配置をとると、現像
スリーブ及びトナーへの当接圧が過大となり従来の連泡
性の発泡体を用いたローラが硬質化した場合と同様のト
ルク増や、現像スリーブへのトナー融着及びトナー劣化
に伴なうカブリ増大現象を引き起こす。

【００３０】一方、ゴム硬度が低すぎる単泡性発泡体で
弾性ローラを構成すると、発泡体内にゴムの低分子量成
分が多く含まれることになり、現像動作やトナー補給を
繰り返すにつれてゴムの低分子量成分が現像スリーブ上
に滲み出し付着したり、弾力性が著しく低下する。ゴム
の低分子量成分の現像スリーブへの付着（汚染）によ
り、新たに現像スリーブ上に供給されたトナーが適正で
充分な摩擦帯電を付与されずにカブリを発生したり、弾
力性が低下することで、現像スリーブへの弾性ローラの
当接不良が発生し、トナーの供給及び剥ぎ取り不足によ
るベタ黒画像の再現性不良を招く。

【００３１】更に、弾性ローラの硬度とともに、弾性ロ
ーラ現像スリーブへの圧接による半径方向変形量δも、
現像画像の画質に影響を与えることが判った。

【００３２】即ち、弾性ローラの半径方向変形量δが大
き過ぎる場合は、連泡性の発泡体から成る弾性ローラを
用いた場合の変形量δの適正範囲内であっても、単泡性
の発泡体は連泡性の発泡体に比べて硬度が高いため、弾
性ローラの現像スリーブ及びトナーへの当接圧が過大と
なり、現像スリーブ上へトナーを擦り付ける働きが強過
ぎ、現像スリーブ上へのトナー融着やトナーの物性変化
（劣化）に伴うカブリ増を招いたり、現像スリーブ及び
弾性ローラの駆動トルクが著しく増す。

【００３３】又、変形量δが小さ過ぎる場合は、長手方
向で現像スリーブに対する弾性ローラの当接が不均一に
なり易く、弾性ローラの現像スリーブへのトナーの塗
布、剥ぎ取りにムラを生じ、画像上に長手方向の濃度ム
ラを招き好ましくなかった。

【００３４】尚、本明細書で、弾性ローラの半径方向変
形量δ（ｍｍ）は以下の式で定義される。（図２参照） δ＝（１／２）×（δ＋β）−ｘ ここでδ（ｍｍ）は現像スリーブの直径，β（ｍｍ）は
弾性ローラの直径，ｘ（ｍｍ）は現像スリーブと弾性ロ
ーラの軸間距離である。

【００３５】而して、単泡性発泡体ローラのゴム硬度
は、アスカーＣ硬度で８°〜１５°がよく、半径方向変
形量δは０．５ｍｍ〜１．５ｍｍであることがよいこと
が判明した。以下これにつき説明する。

【００３６】ゴム硬度（アスカーＣ）が５°、６°、８
°、１５°、１７°、２０°のシリコンゴム発泡体を用
い、外径５ｍｍの金属芯体６１に肉厚５ｍｍでローラ状
に被覆した外径１５ｍｍの弾性ローラ５を製作し、直径
１６ｍｍのアルミニウムスリーブを持つ現像装置内に組
み込み、この現像装置をキヤノン（株）製複写機ＦＣ−
２に設置した。他の条件は感光体１上の静電潜像の表面
電位を暗部−６００Ｖ、明部−１５０Ｖとし、感光体１
と現像スリーブ３との間に印加する現像バイアスを周波
数１８００Ｈｚ、ピーク・ピーク電圧１２００Ｖの交流
電圧に−２５０Ｖの直流電圧を重畳させたものとし、更
に感光体１の周速を５０ｍｍ／ｓに対し、現像スリーブ
３の周速を７０ｍｍ／ｓとし、スリーブ３と感光体１と
の間の空隙を約２５０μｍに設定した。弾性ローラ５の
周速を５０ｍｍ／ｓとした。

【００３７】また、前記軸間距離ｘを変化させて、前記
ゴム硬度の各々に対して変形量δ（ｍｍ）を０．２，
０．３，０．５，１．０，１．５，２．０，２．５と変
化させた。

【００３８】そして、Ａ４紙で２０００枚分の複写を行
った時点で、表１，表２に示す結果が得られた。

【００３９】表１はゴム硬度をパラメータにした表であ
り、表２は半径方向変形量δをパラメータにした表であ
る。

【００４０】尚、表１，表２で○は良、△は可、×は不
可を意味する。

【００４１】

【表１】

【００４２】

【表２】

【００４３】表１を見れば明らかなように、ゴム硬度５
°（アスカーＣ）の発泡体を使用すると、現像スリーブ
２上へゴムの低分子量成分が付着し、カブリを引き起こ
し、ゴム硬度２０°（アスカーＣ）の発泡体を使用する
と、トナー６への当接圧が過大となり、トナーの耐久劣
化を招き、カブリが発生し、好ましくなかった。

【００４４】従って、供給ローラ６を形成する単泡性の
発泡体ゴムのゴム硬度の使用可能範囲は、６°〜１７°
（アスカーＣ）であり、最適範囲は、８°〜１５°（ア
スカーＣ）であり、この範囲内においてはゴムの低分子
量成分の付着やトナーの劣化によるカブリの発生が全く
生じず、現像スリーブ２上のトナー６の供給及び、未現
像トナー６の剥ぎ取りを安定して良好に行ない、感光体
１上の静電潜像に忠実な画像を得ることができる。

【００４５】尚、表１において、２０００枚時のカブリ
がトナー６の劣化によるものか、現像スリーブ３への低
分子量成分の付着によるものかは、２０００枚後に現像
スリーブ３をＭＥＫで清掃した後に画出しを行ない、カ
ブリが相変わらず発生しているものは、トナー６の劣化
と判断し、カブリが消えたものは、現像スリーブ３への
発泡体ゴム低分子量成分の付着（汚染）と判断した。

【００４６】一方、表２から明らかなように、弾性ロー
ラ５の半径方向変形量δを０．２ｍｍに設定すると弾性
ローラ５による現像スリーブ３へのトナー６の塗布及び
剥ぎ取りに長手方向でムラが生じ、画像に濃度ムラを引
き起こして好ましくなかった。

【００４７】又、逆に変形量δを２．５ｍｍに設定する
と、トナー６の劣化や現像スリーブ３へのトナー６の融
着を招き、カブリが生じて好ましくなかった。

【００４８】従って、単泡性の発泡体で構成した弾性ロ
ーラ５の半径方向変形量δの適正範囲は０．３ｍｍ〜
２．０ｍｍであり、より好ましくは、０．５ｍｍ〜１．
５ｍｍであった。

【００４９】上記範囲においては、弾性ローラ５の現像
スリーブ３への当接ムラによる濃度ムラや現像スリーブ
３への当接圧過大によるトナー６の劣化に伴うカブリの
発生が生じず、弾性ローラ５は現像スリーブ３へのトナ
ー６の供給及び未現像トナー６の剥ぎ取りを安定して良
好に行なうことができ、感光ドラム１上の静電潜像に忠
実な画像を得ることが可能となった。

【００５０】図３は、本発明の他の実施例に係る現像装
置を示す。本実施例においては、感光体１としてフレキ
シブルなベルト感光体を用いたものであり、図１と異な
り現像スリーブ３をベルト感光体１に接触させている。
このベルト感光体１は、表層にアルミニウムを蒸着した
ポリエチレンテレフタレート（商品名マイラー）等のベ
ルト基層の表面に例えばＯＰＣ感光層を形成したもので
あり、矢印ａ方向に移動駆動される。本実施例において
ベルト感光体１の周速は約５０ｍｍ／ｓであり、現像ス
リーブ３はこれより速く、周速約１００ｍｍ／ｓとし、
ベルト感光体１との相対速度をもって現像スリーブ３上
のトナー薄層を摺擦させ、両面の当接部分においても、
トナー６へのトリボ付与を積極的に行なっている。

【００５１】本実施例にて、現像スリーブ３へ印加する
バイアス電圧は、ＤＣ（直流）成分のみとし、ベルト感
光体１との電位差により現像を行なう。

【００５２】この実施例では、低硬度の発泡ゴムローラ
を使用すると現像スリーブ３へゴムの低分子量成分が付
着し、更に感光体１上へ移るために感光体１上の潜像が
乱れたり、感光体１上の感光層が汚染し、ひび割れを生
じる等のカブリ以外の新たな弊害が発生した。

【００５３】また、この実施例ではトナーは感光体１と
スリーブ３のニップ部でも圧力を受ける為、弾性ローラ
５のゴム硬度が高く、変形量δを大きくすると、トナー
の劣化やスリーブ３への融着が促進されやすいことが判
った。

【００５４】しかし、ゴム硬度がアスカーＣで８°〜１
５°、半径方向変形量が０．５ｍｍ〜１．５ｍｍでは上
記不都合は見られず、良好な現像画像が得られた。

【００５５】尚、以上では１成分非磁性現像剤を使用す
る現像装置の説明を行ったが、本発明は１成分磁性現像
剤を使用する現像装置にも適用できる。その場合、現像
スリーブ内に磁石を設ける。

【００５６】

【発明の効果】本発明によれば、現像剤担持部材に弾性
体の低分子量成分が滲出することなく、また長期の使用
においても、現像剤担持部材及び該現像剤担持部材上の
現像剤に対して過大な圧力を加えることなく、現像剤担
持部材上への現像剤の供給及び剥取りを良好に行うこと
のできる弾性ローラを備えた現像装置を提供する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の説明図。

【図２】弾性ローラの半径方向変形量の説明図。

【図３】本発明の他の実施例の説明図。

【符号の説明】

３ 現像スリーブ ５ 弾性ローラ ５１ 芯金 ５２ 単泡性発泡ゴムローラ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 １成分現像剤を収容する容器と、 上記容器から１成分現像剤を搬出し、静電潜像担持体に
   現像剤を付与する現像部に搬送する可回転現像剤担持部
   材と、 上記現像材担持部材が現像部に搬送する１成分現像剤の
   層厚を規制する規制部材と、 現像剤担持部材の回転方向に関して上記規制部材の上流
   の位置で上記容器内に配置されていて、上記現像剤担持
   部材に当接しており、現像部を通過して容器内に戻って
   来た現像剤担持部材表面から現像剤を除去し、上記規制
   部材に向って進行して行く現像剤担持部材表面に現像剤
   を付与する可回転弾性ローラと、 を備えており、上記弾性ローラはアスカーＣ硬度が８〜
   １５度の単泡性発泡弾性体ローラを軸体で支持したもの
   であり、そして現像剤担持部材との当接部に於ける半径
   方向変形量は０．５〜１．５ｍｍであることを特徴とす
   る現像装置。
2. 【請求項２】 １成分現像剤は非磁性１成分現像剤であ
   る請求項１の現像装置。
3. 【請求項３】 現像剤担持部材に振動バイアス電圧を印
   加する請求項１又は２の現像装置。