JPH07104581A

JPH07104581A - 現像ローラ

Info

Publication number: JPH07104581A
Application number: JP27132093A
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と、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、この弾性層４に設けられると共にシャフト３に接
続された導電性部材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、この弾性層に設けられると共に上記シャフ
トに接続された導電性部材とを有する。さらに、前記導
電性部材はメッシュ状であり、かつ前記弾性層の表面硬
度は、前記像坦持体の表面硬度よりも小さい。さらに、
前記導電性部材は、前記弾性層の内径部あるいは表面部
に設けられている。

【０００６】

【作用】上記本発明では、円柱状のシャフトに弾性層を
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なり、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、
弾性層の表面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もない。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、現像ロール表面に充分に
印加されるのが好ましい。そこで、本発明では、導電性
部材を弾性層の内部あるいは表面部に設けたのである。
この導電性部材は、シャフトに接続されており、シャフ
トに印加されたバイアス電圧は、この導電性部材を介し
て現像ローラ表面に効率よく印加される。つまり、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、現像ローラの比抵抗をより小さくする
ためには、導電性部材を弾性層に介在させるのが効果的
なのである。また、導電性部材をメッシュ状にしたの
は、メッシュ状にすれば導電性部材が変形容易になり、
これにより弾性層の表面硬度が大きくなるのを防止でき
る。弾性層の硬度が大きくなってしまうと、現像ローラ
を像坦持体に接触させたとき像坦持体の表面が傷ついて
しまうからである。

【０００７】

【実施例】本発明の実施例を図により説明する。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断面を図２にそれぞれ示す。現像
ローラ２は、表面に複数個の磁極を有する導電性ゴムロ
ーラである。具体的には、現像ローラ２は、例えば、
鋼、ステンレス鋼などの金属で形成された円柱状のシャ
フト３と、シャフト３に周囲に設けられた導電性の弾性
層４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、１０⁹ 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（焼結磁石や樹脂磁石など）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）１ａ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よりも小さくしなければならない。とい
うのは、弾性層４の硬度を感光層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
が望ましい）。

【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、弾性層４には導電性部材９が設け
られている。この導電性部材９は、例えば、鉄、鋼など
の金属で形成され、シャフト３に接続されており、シャ
フト３に印加されたバイアス電圧は、この導電性部材９
を介して現像ローラ２の表面に印加される。このよう
に、弾性層４に導電性部材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、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。

【００１２】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、現像ローラ２の比
抵抗をより小さくするためには、導電性部材９を弾性層
４に介在させるのが効果的なのである。図２では、導電
性部材９を弾性層４の内部に設けているが、図３に示す
ように、導電性部材９を弾性層４の表面部に設けてもよ
い。導電性部材９を表面部に設ければ、内部に設けた場
合に比べて、現像ローラ２の表面に印加されるバイアス
電圧はより大きくなる。

【００１３】また、導電性部材９の形状は、メッシュ状
であるのが好ましい。導電性部材９をメッシュ状にすれ
ば、導電性部材９が変形容易になり、これにより弾性層
４の表面硬度が大きくなるのを防止できる。というの
は、弾性層４の硬度が大きくなってしまうと、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。特に、図３に示すように、
導電性部材９を弾性層４の表面部に設ける場合には、導
電性部材９をメッシュ状にすれば、弾性層４の表面硬度
が小さくなり効果的である。このようにすれば、感光層
１ａを傷つけることなく、現像ローラ２の表面に大きな
バイアス電圧を印加できる。

【００１４】上記現像ローラ２は以下のようにして製作
される。まず、ゴム材料に強磁性粉末と導電剤とを充填
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、金型（図示せず）の内部にシャフト３と
メッシュ状の導電性部材９とをセットする。次に、この
金型に、上記原料を混練して流し込み成形した後に加硫
し外研する。その後、着磁することにより、表面に複数
個の磁極を有する現像ローラ２が製作される。

【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、ステンレス鋼
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。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。

【００１６】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、
混合してから加熱混練して粉砕し、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）−１５μ
ｃ／ｇの磁性トナーを得た。

【００１７】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。

【００１８】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）の周囲に
形成された弾性層４（外径２０ｍｍ、長さ２２７ｍｍ）
の内部あるいは表面部に金網で形成したメッシュ状の導
電性部材９を設けることにより形成した。

【００１９】この現像ローラ２を、以下のような手順で
製作した。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２００〜４００重量
部、導電剤（カーボンブラック、炭素繊維等）を６０〜
１００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、金型の内部にシャフト
３とメッシュ状の導電性部材９とをセットする。次に、
この金型に、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１６極対称着磁した。

【００２０】このようにして、表１に示す３種類の現像
ローラを作成した。また、比較のため、導電性部材を用
いないものも作成した。そして、これらの現像ローラ２
を１２０ｍｍ／ｓｅｃの速度で回転させた。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。

【００２２】弾性層４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、本発明によるＮＯ．１，２，３では、表１に
示すように、画像濃度が高く、カブリ無し、尾引き無し
の初期画像が得られ、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、弾性層４の内部に導電性部
材を有しないＮＯ．４では初期画像において、画像濃度
が不十分で地カブリの多いものであった。

【００２３】

【表１】

【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、弾性層の表面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、像坦持体が傷つくのを防止できる。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、弾性層に導電性部
材を設けたので、シャフトを介して印加されたバイアス
電圧は、現像ロール表面に充分に印加される。この結
果、バイアス電圧が確実に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。

【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９導電性部材

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、この弾性層に設けられると共に上記シャフト
に接続された導電性部材とを有することを特徴とする現
像ローラ。
【請求項２】前記導電性部材はメッシュ状であり、か
つ前記弾性層の表面硬度は、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】前記導電性部材は、前記弾性層の内径部
に設けられていることを特徴とする請求項１の現像ロー
ラ。
【請求項４】前記導電性部材は、前記弾性層の表面部
に設けられていることを特徴とする請求項１の現像ロー
ラ。