JPH11316497A

JPH11316497A - 現像ローラ

Info

Publication number: JPH11316497A
Application number: JP13748198A
Authority: JP
Inventors: Kyoichi Ashikawa; 恭一芦川; Takayuki Yoshii; 孝之吉井; Taisuke Tokuwaki; 泰輔徳脇
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1998-05-01
Filing date: 1998-05-01
Publication date: 1999-11-16

Abstract

(57)【要約】【課題】高度な部品精度を確保する為のコストアップ
等を伴うことなく、簡単な機構でありながら現像ローラ
と潜像担持体間の接触圧力を均一に維持することが可能
となり、その結果画像濃度ムラ、シャープ性などの特性
の安定した画像を得ることができる現像ローラを提供す
る。【解決手段】表面上にトナーを薄層化された現像ロー
ラ２２を潜像担持体２５に接触させることにより現像ロ
ーラ上のトナーによって潜像担持体上の静電潜像を現像
する一成分式現像装置において、現像ローラの軸方向両
端部２２Ａの外径を軸方向中央部２２Ｂの外径と異なら
せ、現像ローラの外径の小さい部分の硬度を外径の大き
な部分の硬度よりも高く設定した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は複写機、プリンタ、
ファクシミリ装置等の電子写真式画像形成装置に用いら
れる一成分式現像装置の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子写真方式の複写機、ファクシミリ、
プリンタ等の画像形成装置に用いる現像装置としては、
磁性キャリアに非磁性トナーを混ぜた現像剤を用いて磁
気ブラシ方式で現像する磁性二成分現像方式と、非磁性
または磁性トナーのみを用い且つ非磁性または磁性の現
像ローラを用いて現像する一成分現像方式がある。この
うち磁性キャリアを用いる磁性二成分現像方式の現像装
置は、複写スピードを早くできるなどの長所を有するも
のの装置構造が複雑となるため、製造コストが高くな
る、装置が大型化する等の不具合があり、近年要望が多
い安価な画像形成装置用の現像装置には不向きである。
一方、一成分方式の現像装置は、複写スピードの点では
二成分方式現像装置に劣るものの、装置の小型化が可能
であり、製造コストが低く済む為、最近のパーソナル分
野のプリンター等の製品には一成分方式の現像装置が採
用されている。図３(a) は従来の一成分方式の現像装置
の構成例を示す図であり、この現像装置１は、エンドレ
スベルトからなる潜像担持体２に近接配置されている。
現像装置１は、トナーＴを収容したタンク５と、タンク
５内に配置されてトナーを攪拌するアジテータ６と、潜
像担持体２と接してトナーを供給する現像ローラ７と、
現像ローラ７の表面に接して現像ローラ上の現像剤量／
層を規制するブレード８と、現像ローラ７にトナーを供
給する供給ローラ９と、を有する。また、(b) は従来の
現像ローラの基本構成を示す正面図及び側面図であり、
この現像ローラ７は、金属等の導電材からなる芯金１１
と誘電層１２の２層からなる。誘電層１２の材質は、現
像ローラ７に要求される特性により大きく異なり、ロー
ラ硬度、電気特性（抵抗、容量）、トナー離型性、トナ
ー摩擦帯電性、磁気特性（磁性トナーの場合）等の要求
特性により、ゴム系、エラストマー、樹脂等が用いら
れ、ウレタン系、シリコン系、オレフィン系の材料が選
定されている。また、前述した電気特性、磁気特性等の
仕様を満たすために、カーボン、フェライト等の無機系
の充填剤を添加することも多い。また、２層構造とは限
らず誘電層１２の表面に更に塗装層などを設けることに
より３層以上としたローラ構造のものもある。現像ロー
ラの形状としては図３(b) に示したように軸方向におい
て外径は同一である。

【０００３】図３(a) に示した現像方式においてはブレ
ード８を用いて現像ローラ７上に現像剤（トナー）層を
形成する。現像ローラ７上のトナーは、まず供給ローラ
９と接触することにより摩擦帯電し、現像ローラ上に保
持される。また、磁性トナーの場合には現像ローラが有
する磁気力によっても現像ローラ上に保持される。その
後、現像ローラ７の回転によって現像ローラ上のトナー
は、ブレード８と接触して層厚を規制され、ブレードを
通過したトナーは薄層化される。また、ブレードにより
規制されたトナーは、現像ローラ７と接触した潜像担持
体２に転移して静電潜像を現像する。その際、現像ロー
ラ７と潜像担持体２との接触状態、即ち接触幅（ニップ
幅）と接触圧力の適否が画像品質に影響を及ぼす原因と
なる。これら２つの要因が不均一になり、適正値からず
れると、現像ローラと潜像担持体との間でのトナーの挙
動が不安定になり、画像濃度や画像シャープ性、地汚れ
等の画像特性が不安定になる。具体的には、例えば現像
ローラと潜像担持体との間の接触圧力が過小である場合
には現像ギャップが過大となり、画像濃度の低下（画像
が薄くなる）をもたらす。更に、接触圧力が極端に小さ
い場合には両者が接触しなくなり、画像の白抜け（現像
されなくなる）などの不具合が発生しやすくなる。ま
た、逆に現像ローラと潜像担持体との間の接触圧力が過
大になると、画像シャープ性の低下、地汚れなどが発生
しやすくなる。上記不具合を解消するために、従来技術
では現像ローラの外径、振れ公差の縮小など部品精度の
向上を図ることにより対応していたが、部品精度の向上
は高コスト化、部品の加工能力不足による品質低下、生
産性の低下などの新たな問題を発生させていた。現像ロ
ーラの小径化を図りながら、現像ローラと潜像担持体と
の間の接触圧力を均一化して画質を維持するために、現
像ローラの外径を中央部を最大にし、両端部が最小にな
るようにテーパ形状（鼓状）に構成した従来例として特
開平８−６３７７号公報に記載された技術がある。しか
し、この従来技術によって接触圧力を均一化するために
は、現像ローラの形状を精度よく製作する必要があり、
コスト、加工手数等の点で問題であった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記の課題を
解決し、高度な部品精度を確保する為のコストアップ等
を伴うことなく、簡単な機構でありながら現像ローラと
潜像担持体間の接触圧力を均一に維持することが可能と
なり、その結果画像濃度ムラ、シャープ性などの特性の
安定した画像を得ることができる現像ローラを提供する
ことを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する為、
請求項１の発明は、表面上にトナーを薄層化された現像
ローラを潜像担持体に接触させることにより現像ローラ
上のトナーによって潜像担持体上の静電潜像を現像する
一成分式現像装置において、前記現像ローラの軸方向両
端部の外径を軸方向中央部の外径と異ならせ、前記現像
ローラの外径の小さい部分の硬度を外径の大きな部分の
硬度よりも高く設定したことを特徴とする。請求項２の
発明は、表面上にトナーを薄層化された現像ローラを潜
像担持体に接触させることにより現像ローラ上のトナー
によって潜像担持体上の静電潜像を現像する一成分式現
像装置において、前記現像ローラの軸方向両端部の外径
を軸方向中央部の外径と異ならせ、前記現像ローラの軸
方向両端部の摩擦係数を軸方向中央部の摩擦係数よりも
小さく設定したことを特徴とする。

【０００６】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図面に示した形態
例により詳細に説明する。図１(a) は本発明の一形態例
の現像ローラの構成説明図、(b) は潜像担持体に圧接し
た状態を示す図である。また、図２(a) は本発明の他の
形態例の現像ローラの構成説明図、(b) は潜像担持体に
圧接した状態を示す図である。この形態例の現像ローラ
２０は、金属等の導電材からなる芯金２１と誘電層等か
らなるローラ本体２２とから成り、ローラ本体２２は軸
方向両端部２２Ａの外径を軸方向中央部２２Ｂの外径と
異ならせてある。図１の形態例では軸方向両端部２２Ａ
の外径を中央部よりも小さくしてあり、図２の形態例で
は軸方向両端部の外径を中央部よりも大きくしてある。
また、本発明は、前記現像ローラ２０の外径の小さい部
分の硬度を外径の大きな部分の硬度よりも高く設定した
点が特徴的である。本発明の各形態例では、現像ローラ
２０の軸方向両端部２２Ａの外径が中央部２２Ｂの外径
と異なるために、潜像担持体２５と接触する際に外径の
大きな部分が他の部分より多く収縮変形し、接触面では
見かけ上軸方向全域で外径が同一になるように機能す
る。その際に外径の小さな部分が規制材の機能を果たし
て、外径の大きな部分をそれ以下には変形させにくくす
るため、現像ローラ２０と潜像担持体２５間の接触圧力
を均一に維持することが可能となり、その結果画像濃度
ムラ、シャープ性などの特性の安定した画像を得ること
ができる。なお、芯金２１、ローラ本体２２の材質とし
ては上記従来例の説明において例示したものを使用する
ことができる。

【０００７】次に、ローラ本体２２の外径を異ならせる
方法として以下の方法がある。まず、射出成形、押出成
形等の成形方法によった成形後の形状をそのまま現像ロ
ーラとして使える場合には、使用する金型形状等を軸方
向両端部に段差を有した形状として対応しても構わない
し、成形後に形状加工が必要となる場合には研削、研
磨、切削等の加工時に両端部と中央部の外径が異なるよ
うに作業すれば良い。また、誘電層を備えたローラ本体
２２は１層に限らず２層構造以上であっても構わないの
で、塗装等の表層形成時にマスキング等を用いて外径が
小さい部分は塗装なし（２層）とする一方で、外径が大
きい部分のみ塗装あり（３層）となるように加工し、そ
の結果外径が異なる部分の層構造が同一にならなくても
構わない。また、同様に径の異なるローラ本体部分に対
応して芯金径を変えたり、誘電層の材質を異ならせても
構わない。また、外径が異なる境界部は直角な段差状の
エッジである必要はなく、テーパ形状、Ｒ形状等、必要
に応じて種々対応可能である。図１に示した例の現像ロ
ーラは、現像ローラ２０と潜像担持体２５間の接触圧力
をある値を越えて設定できない画像形成プロセス（画像
シャープ性、地汚れ防止を重視したプロセス）に適して
いる。

【０００８】次に、図２に示した形態例を詳細に説明す
る。この形態例の現像ローラは、軸方向両端部２２Ａの
外径が軸方向中央部２２Ｂの外径よりも小さいために、
潜像担持体２５と接触する際に中央部２２Ｂが両端部２
２Ａよりも多く変形し（縮径し）、接触面では見かけ上
軸方向全域で外径が同一になる。その際に、外径の小さ
な両端部２２Ａが潜像担持体２５と接触した時が軸方向
中央部（画像領域）２２Ｂと潜像担持体２５との間の接
触圧力が規格最大になるように設定する。その結果、現
像ローラ２０と潜像担持体２５との間の接触圧力を常に
規格最大値以下に制御することが可能となる。次に、図
３に示した形態例を詳細に説明する。この形態例の現像
ローラ２０は、軸方向両端部２２Ａの外径が軸方向中央
部２２Ｂの外径よりも大きいために、潜像担持体２５と
接触する際に両端部２２Ａが軸方向中央部２２Ｂよりも
多く変形し（縮径し）、接触面では見かけ上軸方向全域
で外径が同一になる。その際に、外径の小さな中央部
（画像領域）２２Ｂが潜像担持体２５に接触した時が現
像ローラ２０と潜像担持体２５間の接触圧力が規格最小
になるように設定する。その結果、現像ローラと潜像担
持体との間の接触圧力を常に規格最小値以上に制御する
ことが可能となる。図２に示した例の現像ローラは、現
像ローラ２０と潜像担持体２５間の接触圧力を最低でも
ある値以上に設定する必要があるプロセス（画像濃度低
下、画像抜け防止を重視したプロセス）に適している。
従って、図１と図２に示した各例の現像ローラを、各使
用目的に応じて使い分けることが可能である。

【０００９】次に、本発明では、図１、図２に示した現
像ローラ２０外径の小さい部分の硬度を外径の大きな部
分の硬度より高くすることにより、外径の小さい部分の
規制材としての役割を確実に発揮させることが可能とな
る。即ち、図１の例では外径の小さい両端部２２Ａの硬
度を外径の大きい中央部２２Ｂよりも高くしているの
で、潜像担持体２５との圧接により中央部２２Ｂが縮径
する際に、硬度の高い両端部２２Ａが潜像担持体２５と
接触した時にそれ以上中央部２２Ｂが変形することを阻
止する規制材として有効に機能することができる。両端
部２２Ａが中央部と同等の硬度である場合には、潜像担
持体２５からの圧力により両端部も縮径して規定の接触
圧力を越える虞があるが、このように構成することによ
り、規制材としての機能が確実なものとなり、画質を適
正に維持することができる。次に、図２の例では、外径
の小さい中央部２２Ｂの硬度を外径の大きい両端部２２
Ａの硬度よりも高くしているので、潜像担持体２５との
圧接により両端部２２Ａが先行して縮径する際に、硬度
の高い中央部２２Ｂが潜像担持体２５と接触した時にそ
れ以上両端部２２Ａが変形することを阻止する規制材と
して有効に機能することができる。中央部２２Ｂが両端
部と同等の硬度である場合には、潜像担持体２５からの
圧力により中央部も縮径して規定の接触圧力を越える虞
があるが、このように構成することにより、規制材とし
ての機能が確実なものとなり、できる。

【００１０】次に、本発明の他の形態例では、図１、図
２の現像ローラにおいて、現像ローラ２０の軸方向両端
部２２Ａの摩擦係数を軸方向中央部の摩擦係数よりも小
さく設定している。図３(a) に示した如き現像装置のタ
ンク５内では、現像ローラ２０の両端部２２Ａに摺接す
る形でトナー飛散防止目的のシール部材が配置されてい
るが、両端部２２Ａの摩擦抵抗を小さくすることによ
り、シール部材と現像ローラ間の接触抵抗を小さくする
ことができ、現像ローラ及びシール部材の耐久性の向上
及びトルクの低減等も図ることが可能となる。この形態
例と前記形態例を組み合わせて、小径部の硬度を高くす
ると共に、両端部の摩擦抵抗を小さくしてもよい。

【００１１】

【発明の効果】以上の様に本発明では、現像ローラの軸
方向の両端部の外径が軸方向中央部の外径と異なるの
で、外径が小さい部分が規制材の機能を果たし、外径が
大きい部分がそれ以下には変形しにくくなるため、現像
ローラと潜像担持体間の接触圧力を均一に維持すること
が可能となり、その結果画像濃度ムラ、シャープ性など
の特性の安定した画像を得ることができる。例えば、現
像ローラの軸方向の両端部の外径が軸方向中央部の外径
より小さいことで現像ローラと潜像担持体間の接触圧力
がある値以上は越えないように制御することが可能とな
り、その結果特に画像シャープ性、地汚れなどの特性の
安定した画像を得ることができる。また、現像ローラの
軸方向の両端部の外径が軸方向中央部の外径よりも大き
いことで、現像ローラと潜像担持体間の接触圧力がある
値以上になるように制御することが可能となり、その結
果特に画像濃度低下、濃度抜けなどの特性の安定した画
像を得ることができる。請求項１の発明では、現像ロー
ラの外径の小さい部分の硬度が外径の大きな部分の硬度
より高いので、更に確実に外径の小さい部分が規制材と
しての役割を果たすことが可能となり、その結果更に安
定した画像を得ることができる。請求項２の発明では、
現像ローラの軸方向の両端部の摩擦係数が軸方向中央部
の摩擦係数より小さいことで現像ローラ両端部に接触す
るトナー飛散防止目的のシール部材と現像ローラ間の接
触抵抗を小さくすることが可能となり、請求項１の効果
に追加して現像ローラ及びシール部材の耐久性の向上及
びトルクの低減等も図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】(a) 及び(b) は軸方向両端部外径が小さい現像
ローラの例を示す構成図。

【図２】(a) 及び(b) は軸方向中央部外径が小さい現像
ローラの例を示す構成図。

【図３】(a) 及び(b) は従来の一成分現像装置の構成説
明図、及び現像ローラの構成説明図。

【符号の説明】

２０現像ローラ、２１芯金、２２ローラ本体、２
２Ａ軸方向両端部、２２Ｂ軸方向中央部、２５潜
像担持体。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】表面上にトナーを薄層化された現像ロー
ラを潜像担持体に接触させることにより現像ローラ上の
トナーによって潜像担持体上の静電潜像を現像する一成
分式現像装置において、前記現像ローラの軸方向両端部の外径を軸方向中央部の
外径と異ならせ、前記現像ローラの外径の小さい部分の硬度を外径の大き
な部分の硬度よりも高く設定したことを特徴とする現像
ローラ。
【請求項２】表面上にトナーを薄層化された現像ロー
ラを潜像担持体に接触させることにより現像ローラ上の
トナーによって潜像担持体上の静電潜像を現像する一成
分式現像装置において、前記現像ローラの軸方向両端部の外径を軸方向中央部の
外径と異ならせ、前記現像ローラの軸方向両端部の摩擦係数を軸方向中央
部の摩擦係数よりも小さく設定したことを特徴とする現
像ローラ。