JPH07104580A

JPH07104580A - 現像ローラ

Info

Publication number: JPH07104580A
Application number: JP27131993A
Authority: JP
Inventors: Koji Noguchi; 浩司野口; Keitaro Yamashita; 恵太郎山下
Original assignee: Hitachi Metals Ltd
Current assignee: Proterial Ltd
Priority date: 1993-10-04
Filing date: 1993-10-04
Publication date: 1995-04-21

Abstract

(57)【要約】【目的】厳しいギャップ精度を必要とせず、安価でか
つ鮮明な画質の得られる現像ローラを提供する。【構成】円柱状のシャフト３の周囲に設けられた表面
に複数個の磁極を有する導電性の弾性層４と、弾性層４
の周囲に設けられ、かつ弾性層４よりも体積固有抵抗の
小さい導電性の熱収縮性樹脂層９とを有する現像ローラ
２。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、磁性現像剤である一成
分磁性トナーを現像領域へ搬送するための現像ローラに
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、感光体や誘電体等の像坦持体
の表面に形成された静電潜像に、磁性現像剤である磁性
トナーを供給するために現像ローラが用いられている。
この現像ローラは、磁性現像剤を磁力により保持した状
態で回転することにより磁性現像剤を現像領域に搬送す
る。従来の現像ローラとしては、非磁性金属材料で形成
されたスリーブの内部に、複数個の磁極を有するマグネ
ット部材を配置して構成するものや、スリーブを用いな
いマグネット部材により構成するもの（例えば、特開昭
６３−２２３６７５号）などが知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来は、現像ローラは
像坦持体に近接配置され、両者の間には所定のギャップ
（例えば、０．５ｍｍ程度）が設けられているが、この
ギャップの調整にはかなり厳しい精度が要求される。特
に、磁性現像剤として一成分系の磁性トナーを用いる場
合には、現像剤搬送部材である現像ローラには、１／１
００〜３／１００ｍｍ程度のフレ精度が必要である。さ
らに、像坦持体と現像ローラとの間にギャップが存在す
ると、磁性トナーのたまりの状態によって、画像に尾引
きや、前引きが発生しやすくなり画質が低下してしま
う。また、磁性現像剤中に、磁性トナーより大きな異物
が混入すると像坦持体表面の感光体に傷がついてしま
う。特に、スリーブを有するタイプの現像ローラでは、
スリーブが金属材料（ＳＵＳ，Ａｌ合金等）で形成され
ているため、ギャップ幅よりもサイズの大きい異物が混
入すると、スリーブよりも軟い材料で形成されている像
坦持体（例えばＯＰＣ）が傷ついてしまうのである。さ
らに、スリーブを有するタイプの現像ローラは、スリー
ブを設ける分、コストが高くなってしまう。

【０００４】そこで、本発明は、前記従来技術の問題点
に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、厳
しいギャップ精度を必要とせず、安価でかつ鮮明な画質
の得られる現像ローラを提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明では、静電荷像を表面に有する像坦持体に対
向して配置され、表面に磁性現像剤を保持した状態で回
転することにより、磁性現像剤を現像領域に搬送する現
像ローラにおいて、円柱状のシャフトと、このシャフト
の周囲に設けられた表面に複数個の磁極を有する導電性
の弾性層と、この弾性層の周囲に設けられ、かつ弾性層
よりも体積固有抵抗の小さい導電性の熱収縮性樹脂層と
を有する。また、静電荷像を表面に有する像坦持体に対
向して配置され、表面に磁性現像剤を保持した状態で回
転することにより、磁性現像剤を現像領域に搬送する現
像ローラにおいて、円柱状のシャフトと、このシャフト
の周囲に設けられた表面に複数個の磁極を有するマグネ
ットと、このマグネットの周囲に設けられた導電性の弾
性層と、この弾性層の周囲に設けられ、かつ弾性層より
も体積固有抵抗の小さい導電性の熱収縮性樹脂層とを有
する。さらに、前記熱収縮性樹脂層の硬度は、前記像坦
持体の表面硬度よりも小さい。

【０００６】

【作用】上記本発明では、現像ローラに弾性層を設けた
ので、現像ローラを像坦持体に接触させて配置できる。
というのは、現像ローラを像坦持体に接触させても、弾
性層が現像ローラのフレを吸収してくれるからである。
従って、像坦持体と現像ローラとの間に予めギャップを
設ける必要がなくり、ギャップ精度の微調整も不要とな
る。さらに、このギャップがなくなると、画像の尾引き
や、前引きが発生しなくなり、鮮明な画像を得ることが
可能になる。というのは、従来では、画像の尾引きや前
引きは、主に、ギャップでの磁性トナーのたまり状態が
原因となって生じていたからである。さらに、現像ロー
ラの表面硬度（熱収縮性樹脂層の硬度）を像坦持体の表
面硬度よりも小さくすることにより、現像ローラを像坦
持体に接触させても、像坦持体の表面が傷つくことはな
い。さらに、磁性現像剤中に、磁性トナーより大きな異
物が混入したとしても、弾性層がこの異物による影響を
吸収してくれるので、像坦持体が傷つけられてしまうこ
とはない。従来では、予め設けられたギャップよりも大
きな異物が混入した場合には、ＯＰＣなど比較的軟い材
質で形成されている像坦持体が傷ついてしまっていた。
さらに、現像ローラにはスリーブは設けられておらず、
フレ精度も考慮する必要がないので、現像ローラのコス
トが安価になる。また、弾性層を導電性にすることによ
り、所定のバイアス電圧が現像ローラに印加できるよう
にした。像坦持体に形成される静電潜像を反転現像す
る、あるいは地カブリを防止するためには、磁性現像剤
が付着している現像ローラの表面に所定の電圧が印加さ
れなければならない。通常、バイアス電圧はシャフトに
印加されるので、絶縁性の弾性層を使用したのでは、現
像ローラの表面に電圧が印加されなくなってしまう。そ
こで、本発明では、弾性層を導電性にしたのである。こ
の際、シャフトを介して印加されたバイアス電圧は、現
像ローラの表面に充分に印加されるのが好ましい。しか
し、弾性層（ゴムなど）を導電性にしたとしてもある程
度の絶縁性を有するので、所定のバイアス電圧が現像ロ
ーラの表面に充分に印加されない場合がある。そこで、
本発明では、弾性層の表面に、さらに導電性の熱収縮性
樹脂層を設けたのである。そして、この熱収縮性樹脂層
の体積固有抵抗を弾性層の体積固有抵抗よりも小さくし
て抵抗を下げてやれば、現像ローラ表面に確実にバイア
ス電圧が印加される。この結果、バイアス電圧の分布が
均一化し画質が向上する。

【０００７】

【実施例】本発明の実施例を図により説明する。まず、
本発明に係る現像ローラを使用した現像装置の構成を図
４に示す。感光体ドラム１は、矢印Ａ方向に回転し、そ
の表面には、帯電及び露光により静電荷像（図示せず）
が形成される。この感光体ドラム１と対向して、現像ロ
ーラ２が回転自在に配置され、感光体ドラム１と現像ロ
ーラ２との間に現像領域Ｃが形成される。この際、現像
ローラ２は、感光体ドラム１に接触した状態で配置され
ている。現像ローラ２の搬送速度は、感光体ドラム１の
搬送速度の１〜３倍程度にするのが好ましい。

【０００８】この現像ローラ２の縦断面を図１に、図１
の現像ローラのＸ−Ｘ断面図を図２に示す。現像ローラ
２は、例えば、鋼、ステンレス鋼等の金属で形成された
円柱状のシャフト３と、シャフト３の周囲に設けられた
導電性の弾性層４と、この弾性層４の周囲に設けられた
導電性の熱収縮性樹脂層９とから構成される。この弾性
層４は、ウレタンなどのゴム材料にフェライト粉末など
の強磁性粉末とカーボンブラック、炭素繊維などの導電
剤が充填されている。弾性層４の体積固有抵抗は、１０
⁹ Ω・ｃｍ以下であることが好ましい（より好ましく
は、１０⁶ Ω・ｃｍ以下である）。このように、現像ロ
ーラ２に弾性層４を設けたのは、現像ローラ２を感光体
ドラム１に接触可能にすると共に、現像ローラ２自体の
フレを吸収するためである。

【０００９】ここで、現像ローラ２を比較的硬い材質の
マグネット部材のみで構成し、単純に、現像ローラ２を
感光体ドラム１に接触させてしまうと、比較的軟らかい
材質で形成されている感光体ドラム１の表面の感光層
（ＯＰＣ）が、マグネット部材によって傷つけられてし
まう。これを防止するためにも、現像ローラ２に弾性層
４を設ける必要がある。この際、現像ローラ２の表面硬
度を、感光体ドラム１表面の感光層１ａの硬度よりも小
さくしなければならない。というのは、現像ローラ２の
表面硬度を感光層１ａの硬度よりも大きくしてしまう
と、現像ローラ２を感光体ドラム１に接触させたとき、
感光層１ａが傷ついてしまうからである。なお、弾性層
４の表面硬度（ＪＩＳ−Ａ）は、５０度以下が好まし
い。

【００１０】また、弾性層４を導電性にしたのは、バイ
アス電源８からのバイアス電圧が現像ローラ２に印加で
きるようにするためである。感光体ドラム１に形成され
る静電潜像を反転現像する、あるいは地カブリを防止す
るためには、磁性現像剤５が付着している現像ローラ２
の表面に所定の電圧が印加されなければならない。通
常、バイアス電圧はシャフト３に印加されるので、絶縁
性の弾性層を使用したのでは、現像ローラ２の表面に電
圧が印加されなくなってしまう。そこで、本発明では、
弾性層４を導電性にしたのである。この弾性層４に導電
性を付与するために、カーボンブラック、カーボン繊
維、金属粉末などの導電性物質を充填している。

【００１１】さらに、この弾性層４の周囲には、導電性
の熱収縮性樹脂層９が設けられている。このように、弾
性層４の周囲に導電性の熱収縮性樹脂層９を設けたの
は、シャフト３を介して印加されたバイアス電圧が、導
電性の弾性層４を介して現像ローラ２の表面に充分に印
加されるようにするためである。つまり、弾性層４を導
電性にしたとしてもある程度の絶縁性を有するので、所
定のバイアス電圧が現像ローラ２の表面に充分に印加さ
れない場合がある。そこで、弾性層４の表面に、さらに
導電性の熱収縮性樹脂層９を設けたのである。

【００１２】そして、この熱収縮性樹脂層９の体積固有
抵抗を、弾性層４の体積固有抵抗よりも小さくする。例
えば、その体積固有抵抗は、１０² 〜１０³ Ω・ｃｍ程
度であることが好ましい。より好ましくは、完全な導電
層とみなせるほど体積固有抵抗を下げてやれば、現像ロ
ーラ２の表面に確実にバイアス電圧が印加される。熱収
縮性樹脂層９としては、例えば、導電性ポリエステル樹
脂からなるチューブで形成することが好ましい。

【００１３】上記実施例では、現像ローラ２は、シャフ
ト３の周囲に設けられた導電性の弾性層４と、弾性層４
の周囲に設けられた導電性の熱収縮性樹脂層９とから構
成されるているが、図３に示すように、シャフト３の周
囲に設けられたマグネット１０と、マグネット１０の周
囲に設けられた導電性の弾性層１１と、この弾性層１１
の周囲に設けられた導電性の熱収縮性樹脂層９とで構成
してもよい。このマグネット１０は、円筒状の永久磁石
であり表面に複数個の磁極を有する。マグネット１０
は、例えば、焼結フェライト磁石で成形してもよいし、
あるいは強磁性粉末と樹脂との混合物を射出成形あるい
は押出成形等の手法により一体成形することにより作成
される。

【００１４】弾性層１１は、ウレタンなどのゴム材料に
カーボンブラック、炭素繊維などの導電剤が充填されて
いる。弾性層１１の体積固有抵抗は、１０⁹ Ω・ｃｍ以
下であることが好ましい。この場合、現像ローラ２に
は、永久磁石が設けられているので、弾性層１１自体に
磁力を付与する必要はない。よって、図２の弾性層４と
異なり、フェライト粉末などの強磁性粉末は添加されて
いない。また、当然のことであるが、上記弾性層４及び
１１は、導電性の熱収縮性樹脂層９がシャフト３等のバ
イアス電圧印加手段と電気的に結合されている場合には
絶縁性であってもかまわない。

【００１５】磁性現像剤５は一成分系の磁性トナーであ
り、現像剤槽６に収容されている。現像剤槽６の出口に
は、ブレード部材７が現像ローラ２に圧接した状態で配
置されている。そして、現像ローラ２上の磁性現像剤５
は、このブレード部材７（ウレタンゴム、ステンレスな
どで形成）によって厚みが規制されると共に摩擦帯電さ
れて現像領域Ｃに搬送される。現像ローラ２の表面に磁
力により吸着された磁性現像剤５は、現像ローラ２を適
当な駆動手段（図示せず）により矢印Ｂ方向に回転させ
ることにより、それと同方向に搬送される。

【００１６】ブレード部材７により厚さが規制されて帯
電した磁性現像剤５が現像領域Ｃに至ると、そこで形成
された磁気ブラシが感光体ドラム１の表面を摺擦して静
電荷像の現像が行なわれる。また、上記実施例では、図
４に示すようにバイアス電源８からのバイアス電圧はシ
ャフト３に印加されているが、図５に示すように、ブレ
ード部材７に印加するようにしてもよい。特に、現像ロ
ーラ２の抵抗が高い場合には、ブレード部材７に印加す
るのが好ましい場合がある。

【００１７】次に、本発明を実験例に基づいて説明す
る。まず、スチレン−ｎ- ブチルメタクリレート共重合
体（Ｍ_w ＝２１×１０⁴ 、Ｍ_n ＝１．６×１０⁴ ）を５
５重量部（ｗｔ％），マグネタイト（戸田工業社製ＥＰ
Ｔ−５００）を４０重量部、ポリプロピレン（三洋化成
社製ビスコール５５０Ｐ）を３重量部、荷電制御剤（オ
リエント化学社製オイルブラックＢＹ）を２重量部、
それぞれ混練して粉砕し、次いで分級し、疎水性シリカ
（日本アエロジル社製アエロジルＲ９７２）を外添
（０．５重量部）して、体積平均粒径８．５μｍ、比抵
抗１０¹⁴Ω・ｃｍ、摩擦帯電量（ＴＥＣ）−１５μｃ／
ｇの磁性トナーを得た。

【００１８】トナーの平均粒径（体積）は、粒度分析計
（コールターエレクトロニクス社製、コールターカウン
ターモデルＴＡ−II）により測定した。また、摩擦帯電
量は、ブローオフ摩擦帯電量測定器（東芝ケミカル社製
ＴＢ−２００型）により、標準キャリア（日立金属製
ＫＢＮ−１００）とトナーとを混合（トナー濃度５重
量％）して測定した。トナーの体積固有抵抗は、内径
３．０５ｍｍのテフロン（商品名）製シリンダー中に試
料を数１０ｍｇ充填し、０．１ｋｇの荷重下ＤＣ４ＫＶ
／ｃｍの電場で測定した。

【００１９】上記磁性トナーを使用して、次の条件で画
像を作成した。感光体ドラム１として、ＯＰＣドラム
（外径３０ｍｍ）を使用し、これを６０ｍｍ／ｓｅｃの
周速で回転させた。一方、現像ローラ２を、円柱状の鋼
製シャフト３（外径６ｍｍ、長さ２８０ｍｍ）と、フェ
ライト磁石１０（ＹＢＭ−３、外径１８ｍｍ）と、導電
剤（カーボンブラック）を含有したウレタンゴム１１
（厚さ：１．９ｍｍ、体積固有抵抗：１０⁴ Ω・ｃｍ）
と、導電性ポリエステルチューブ９（厚さ：５０μｍ、
体積固有抵抗：１０² 〜１０³ Ω・ｃｍ）とで形成し
た。

【００２０】この現像ローラ２を、以下のような手順で
制作した。まず、シャフト３にフェライト磁石１０を接
着した後、外研して着磁する。その後、流し込み成形に
よりゴム層１１を形成して、最後に、導電性マイラーを
篏挿し加熱する。現像ローラ２は、外径２０ｍｍであ
り、着磁は１６極対称で、表面磁束密度は４００Ｇであ
る。そして、この現像ローラ２を１２０ｍｍ／ｓｅｃの
速度で回転させた。そして、現像ギャップ（感光体ドラ
ム１と現像ローラ２とのギャップ）は、ほぼ零である。
つまり、現像ローラ２は感光体ドラム１にほぼ接触した
状態で配置されている。

【００２１】そして、感光体ドラム１の表面電位（帯電
部）を−６５０Ｖとして、現像ローラ２に−５３０Ｖの
直流バイアス電圧を印加し反転現像を行なった。次に、
現像して得られたトナー像を普通紙にコロナ転写し、次
いで加熱ローラ定着（定着温度１６０℃、定着圧力０．
８ｋｇ／ｃｍ）を行なった。この結果、画像濃度が１．
４３、カブリ無し、尾引き無しの画像が得られた。

【００２２】一方、現像ローラ２を以下の手順で制作し
た。まず、ゴム（ウレタン）を１００重量部、強磁性粉
末（Ｓｒフェライト粉末）を３５０重量部、導電剤（カ
ーボンブラック）を７０重量部充填したものに、イオウ
と加硫促進剤を加えたものを原料とする。そして、シャ
フト３をセットした金型に、上記原料を混練して流し込
み成形した後に加硫し、外研して３２極の対称着磁をし
た。続いて、熱収縮性の導電性マイラーを嵌挿し、加熱
し現像ローラとした。本現像ローラの表面磁束密度は、
２５０Ｇであり、上記現像条件と同一条件で現像した。
この結果、画像濃度が１．４１で、カブリと尾引きの無
い画像が得られた。

【００２３】このように、弾性層上に導電層を有する現
像ローラ２を使用して、感光体ドラム１に接触させた状
態で現像を行なうことにより、初期〜５万枚まで安定し
た画像が得られることが確認できた。一方、これらの現
像ローラにおいて、表面に熱収縮性の導電層をもたない
ローラを用い、同一条件で画像評価を行なったところ、
カブリの多い画像となった。さらに、ゴム層を有さない
現像ローラを使用して、感光体ドラムと現像ローラとの
間にギャップ（０．１〜０．３ｍｍ程度）を持たせた状
態で現像を行なった場合には、尾引きのある画質の悪い
画像が得られた。

【００２４】

【発明の効果】本発明によれば、現像ローラを像坦持体
に接触した状態で配置できるので、像坦持体と現像ロー
ラとの間にギャップを設ける必要がなくり、ギャップ精
度の微調整が不要となる。さらに、画像の尾引きや、前
引きが発生しなくなり、鮮明な画像を得ることができ
る。さらに、現像ローラの表面硬度（熱収縮性樹脂層の
硬度）を像坦持体の表面硬度よりも小さくすることによ
り、現像ローラを像坦持体に接触させても、像坦持体の
表面が傷つくことはない。さらに、磁性現像剤中に、磁
性トナーより大きな異物が混入したとしても、弾性層が
この異物による影響を吸収してくれるので、像坦持体が
傷つくを防止できる。さらに、スリーブを設けていない
ので、現像ローラのコストを安価にすることができる。
さらに、体積固有抵抗の小さい導電性の熱収縮性樹脂層
を設けたので、現像ローラ表面に確実にバイアス電圧が
印加され画質が向上する。このように、厳しいギャップ
精度を必要とせず、安価でかつ鮮明な画質の得られるス
リーブレスの現像ローラを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る現像ローラの縦断面図である。

【図２】図１の現像ローラのＸ−Ｘ断面図である。

【図３】現像ローラの他の実施例である。

【図４】本発明に係る現像ローラを使用した現像装置の
構成を示す図である。

【図５】本発明に係る現像ローラを使用した現像装置の
他の構成を示す図である。

【符号の説明】

１感光体ドラム２現像ローラ３シャフト４弾性層５磁性現像剤７ブレード部材９熱収縮性樹脂層１０マグネット１１弾性層

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】静電荷像を表面に有する像坦持体に対向
して配置され、表面に磁性現像剤を保持した状態で回転
することにより、磁性現像剤を現像領域に搬送する現像
ローラにおいて、円柱状のシャフトと、このシャフトの
周囲に設けられた表面に複数個の磁極を有する導電性の
弾性層と、この弾性層の周囲に設けられ、かつ弾性層よ
りも体積固有抵抗の小さい導電性の熱収縮性樹脂層とを
有することを特徴とする現像ローラ。
【請求項２】前記熱収縮性樹脂層の硬度は、前記像坦
持体の表面硬度よりも小さいことを特徴とする請求項１
の現像ローラ。
【請求項３】静電荷像を表面に有する像坦持体に対向
して配置され、表面に磁性現像剤を保持した状態で回転
することにより、磁性現像剤を現像領域に搬送する現像
ローラにおいて、円柱状のシャフトと、このシャフトの
周囲に設けられた表面に複数個の磁極を有するマグネッ
トと、このマグネットの周囲に設けられた導電性の弾性
層と、この弾性層の周囲に設けられ、かつ弾性層よりも
体積固有抵抗の小さい導電性の熱収縮性樹脂層とを有す
ることを特徴とする現像ローラ。
【請求項４】前記熱収縮性樹脂層の硬度は、前記像坦
持体の表面硬度よりも小さいことを特徴とする請求項３
の現像ローラ。