JPH1152710A - 現像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 現像剤（トナー）劣化や現像剤担持体へのト
ナー融着及び現像剤担持体の損傷を招くことなく、トナ
ー供給性を維持しつつ、安定、且つ十分なトナー剥ぎ取
りを確実に行うことにより、安定して均一で良好な画像
を得られる現像装置を提供する。 【解決手段】 現像装置４は、一成分現像剤を収容する
現像容器１４と、現像容器の開口部に延在する回動する
現像剤担持体５と、現像剤担持体５上への現像剤の供給
及び剥ぎ取りを行なうトナー供給剥ぎ取りローラ６と、
を有する。トナー供給剥ぎ取りローラ６は、回転軸２２
と回転軸周囲に設けられた発泡弾性体２１とを有し、発
泡弾性体２１の外周面は周方向に凹凸形状をなす。

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
等とされる電子写真画像形成装置の現像装置に関するも
のであり、特に一成分現像剤を使用した現像装置に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】この種の現像装置は、現像剤（トナー）
を担持した現像剤担持体としての現像スリーブを回転す
ることによって、現像スリーブに対向して配置された像
担持体としての感光ドラム対向部へとトナーを搬送し、
感光ドラム上の静電潜像に対し現像を行うものである。

【０００３】画像の解像力、鮮明度などの向上が求めら
れている現在、この現像スリーブ上へのトナーの薄層形
成が重要であり、トナー薄層形成方法及びその装置に関
する開発は必須となっており、これに対していくつかの
方策が提案されている。

【０００４】例えば特開昭５４−４３０３８号公報に示
されるように、現像スリーブ上にゴム又は金属製等の弾
性ブレードを当接させ、この弾性ブレードと現像スリー
ブとの当接部の間をトナーを通過させて規制することに
より、現像スリーブ上にトナーの薄層を形成し、且つ当
接部で十分なトリボを付与させるものである。

【０００５】この場合、上記の弾性ブレードにより非磁
性トナーを規制するときは、現像スリーブ上にトナーを
供給するトナー供給部材が別途必要となる。これは磁性
トナーの場合には、現像スリーブ内に設けられた磁石の
磁力により現像スリーブ上にトナーを供給することがで
きるが、非磁性トナーの場合には磁力によるトナー供給
が行われないためである。

【０００６】そこで、現像スリーブへのトナーの供給を
行うために、従来からソリッドゴム材、ブラシ材、発泡
ゴム材等を用いたローラ部材を現像スリーブに当接させ
る提案が数多くなされている。

【０００７】このローラ部材の機能として、前述した現
像スリーブへのトナーの供給は無論必要であるが、それ
とともに、感光ドラムへ現像されなかった現像スリーブ
上の未現像トナーの剥ぎ取り機能が要求される。これが
不十分になると、現像容器内において、未現像トナーと
新たに供給されたトナーとが現像スリーブ上で混在する
ことになり、次に弾性ブレード規制部を通過し感光ドラ
ム対向部に送られた際に、これらのトナーで現像性の違
いが生じるといった、所謂「ゴースト画像」の発生を招
くこととなり、好ましくない。

【０００８】従って、ローラ部材としては、トナー供給
機能とトナー剥ぎ取り機能の両者が要求される。

【０００９】先ず、１つ目のトナー供給機能に着目する
と、前述した各種ローラのうちソリッドゴム材は、表面
が平滑であるために十分なトナー搬送性が得られ難く、
現像スリーブへの供給の点で不十分である。ブラシ材
は、トナー供給能は優れているが、ブラシ繊維の抜けや
切断及び倒れ等の問題があり、好ましくない。これに対
し、発泡ゴム材は、表面に形成された発泡孔により、ト
ナー搬送性がソリッドゴム材に比べ大幅に向上し、現像
スリーブへのトナー供給ローラとしては好適であり、広
範に用いられている。

【００１０】次に、２つ目のトナー剥ぎ取り機能に着目
すると、発泡弾性体ローラを被当接部材に当接させてト
ナーを力学的に掻き取る方法や、特開平２−１９１９７
４号公報に開示されているように、発泡弾性体ローラに
バイアスを印加し、被当接部材から静電気的な力でトナ
ーを掻き取る方法が知られている。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、近年更
なる高画質化が望まれ、そのために現像装置に用いるト
ナーとしては、その粒径を更に小さくしていく必要があ
るが、このトナーは通常粒径のトナーに比べて掻き取ら
れにくい傾向がある。

【００１２】従って、前述したゴースト画像の発生を防
止するために、更に掻き取り性能を向上させる必要があ
る。そこで、トナー供給に十分な性能を有する発泡弾性
ローラを用い、現像スリーブへの侵入量を増やす、当接
幅（以下、「ニップ幅」という。）を増やす、回転数を
増やす等の手法により、機械的な力を更に加える方法が
考えられる。

【００１３】しかし、これらの手法では、トナー及び現
像スリーブへのストレスが増加してしまい、トナー劣化
による帯電不良や現像スリーブへのトナー融着、固化、
又、現像スリーブ表面の損傷、更には発泡弾性体自体の
損傷といった問題を招いてしまう。

【００１４】又、上述したような静電気的な力を利用す
る場合は、発泡弾性ローラを導電化しなければならず、
導電物の添加により発泡弾性体としての必要な物性が疎
外されやすい。また、バイアス電源などが必要となり、
構成が複雑で且つ高コストとなってしまう。

【００１５】従って、本発明の目的は、現像剤（トナ
ー）劣化や現像剤担持体へのトナー融着及び現像剤担持
体の損傷を招くことなく、トナー供給性を維持しつつ、
安定、且つ十分なトナー剥ぎ取りを確実に行うことによ
り、安定して均一で良好な画像を得られる現像装置を提
供することである。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記目的は本発明に係る
現像装置にて達成される。要約すれば、本発明は、一成
分現像剤を収容する現像容器と、該現像容器の開口部に
延在する回動する現像剤担持体と、該現像剤担持体上へ
の現像剤の供給及び剥ぎ取りを行なうトナー供給剥ぎ取
りローラと、を有する現像装置において、前記トナー供
給剥ぎ取りローラは、回転軸と該回転軸周囲に設けられ
た発泡弾性体とを有し、前記発泡弾性体の外周面が周方
向に凹凸形状をなすことを特徴とする現像装置である。

【００１７】本発明の一実施態様によると、前記トナー
供給剥ぎ取りローラは、前記現像剤担持体に所定ニップ
幅ｗにて接して用いられ、前記発泡弾性体のセル径を
ａ、凸部外周面の長さをｂ、凸部外周面の周方向中心点
から隣接凸部外周面の周方向中心点までの周方向の距離
をｄ、凹部の外周面から凸部の外周面までの半径方向の
距離をｃ、凸部の根元部分の周方向の長さをｅとする
と、 ａ≦ｂ≦ｅ＜ｄ≦ｗ、ａ≦ｃ の関係式を満たす。更に好ましくは、前記凸部外周面の
周方向中心点から隣接凸部外周面の周方向中心点までの
周方向の距離ｄ、前記凹部の外周面から凸部の外周面ま
での半径方向の距離ｃとの関係が、 ｃ≦ｄ とされる。

【００１８】本発明の他の実施態様によると、前記発泡
弾性体の凸部１個当たりの半径方向断面積をＳ１、凹部
１個当たりの半径方向断面積をＳ２とするとき、 Ｓ１≦Ｓ２ とされる。

【００１９】本発明の他の実施態様によると、前記発泡
弾性体の凸部外周面の長さをｂ、凸部外周面の周方向中
心点から隣接凸部外周面の周方向中心点までの周方向の
距離をｄ、凸部の根元部分の周方向の長さをｃ、凹部の
谷部分の周方向の長さをｆとするとき、 ２ｂ＋ｃ−ｆ≦ｄ とされる。

【００２０】本発明の他の実施態様によると、前記発泡
弾性体の前記凸部の断面形状は、上底よりも下底が大き
い台形であり、前記凸部の前記現像剤担持体に先に当接
する角部の角度∠ａと、後から当接する角部の角度∠ｂ
が、∠ａ≦∠ｂ、 ただし、９０°≦∠ｂの関係を満た
す。

【００２１】本発明の他の実施態様によると、前記発泡
弾性体の前記凸部の断面形状は、上底よりも下底が大き
い台形であり、前記凸部の断面の大きさが、前記ローラ
の周方向に周期的に変化する。好ましくは、前記断面の
大きさが周期的に変化する凸部は、相対的に高さが高い
凸部と低い凸部とが交互に繰り返される。

【００２２】本発明の更に他の実施態様によると、前記
発泡弾性体の前記凸部の断面形状は、上底よりも下底が
大きい台形であり、前記ローラの端部から中央部方向に
見て、前記凸部をローラの軸線に対しローラの回転方向
と逆側に４５°以下の角度で傾斜する。好ましくは、前
記凸部の傾斜角度は、前記ローラの端部で４５°で中央
部で０°である。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る現像装置を図
面に則して更に詳しく説明する。

【００２４】実施例１ 図１〜図４を参照して本発明の現像装置の一実施例を説
明する。図１には、本発明を具現化した現像装置を適用
した画像形成装置の一実施例を示す。又、図２には、本
実施例の現像装置を拡大して示す。

【００２５】図１において、潜像担持体としての感光ド
ラム１は、矢印Ａ方向に回転し、帯電装置２によって一
様に帯電され、露光手段であるレーザー光３により、そ
の表面に静電潜像が形成される。

【００２６】この静電潜像は、感光ドラム１に対して近
接配置され、プロセスカートリッジとして画像形成装置
に対して着脱可能な現像装置４によって現像され、トナ
ー像として可視化される。なお、本実施例では、露光部
にトナー像を形成する反転現像を採用している。

【００２７】感光ドラム１上の可視化されたトナー像
は、転写ローラ９によって記録媒体である紙１３に転写
され、一方、転写されずに感光ドラム１上に残存した転
写残トナーは、クリーニング装置１１のクリーニングブ
レード１０により掻き取られ、廃トナー容器１１ａに収
納される。クリーニングされた感光ドラム１は、画像形
成に供され、上述作用を繰り返して画像形成を行なう。

【００２８】一方、トナー像を転写された紙１３は、定
着装置１２に搬送されてトナー像が定着され、装置外に
排紙され、プリント動作が終了する。

【００２９】次に、図２を参照して、現像装置４につい
て更に説明する。

【００３０】図２において、現像装置４は、一成分現像
剤として非磁性トナー８を収容した現像容器１４と、現
像容器１４内の長手方向に延在する開口部に位置し感光
ドラム１と対向設置された現像剤担持体としての現像ス
リーブ５とを備え、感光ドラム１上の静電潜像を現像し
て可視化する。

【００３１】上記現像装置４において、現像スリーブ５
は、上記開口部にて図に示す右略半周面を現像容器１４
内に突入し、左略半周面を現像容器１４外に露出して横
設されている。この現像容器１４外へ露出した面は、現
像装置４の図中左方に位置する感光ドラム１にわずかな
微小間隔を有して対向している。現像スリーブ５は矢印
Ｂ方向に回転駆動され、その表面は、トナー８との摺擦
確率を高くし、かつ、トナー８の搬送を良好に行なうた
めの適度な凹凸を有している。この凸部粗面形成のため
にアランダム砥粒やガラスビーズによるブラスト処理を
行なったり、凹部形成に、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と、この粒子を結
着するためのフェノール樹脂とを用いると好適である。

【００３２】また、現像スリーブ５の上方位置には、弾
性ブレード７が、押え板金１５に支持され自由端側の先
端近傍を現像スリーブ５の外周面に面接触にて当接され
るよう設けられており、当接方向としては、当接部に対
して先端側が現像スリーブ５の回転方向上流側に位置す
る、所謂、カウンター方向になっている。

【００３３】弾性ブレード７は、バネ弾性を有するＳＵ
Ｓまたはリン青銅の金属薄板１７上に弾性体１６として
ウレタン、シリコーン等のゴム材料や各種エラストマー
を射出成型して設けたものであり、本実施例において
は、特に負極性トナーに対する帯電付与性に優れ且つ適
度な弾性を有するポリアミドエラストマーを用いた。

【００３４】現像スリーブ５への現像剤（トナー）８の
供給及び剥ぎ取りを行なうトナー供給剥ぎ取りローラ、
即ち、弾性ローラ６は、弾性ブレード７の現像スリーブ
５表面との当接部に対し現像スリーブ５の回転方向上流
側に当接され、且つ回転可能に支持されている。この弾
性ローラ６に関しては後に詳述する。

【００３５】以上のような現像装置４において、現像動
作時に、現像容器１４内のトナー８は、撹拌部材１８の
矢印Ｃ方向の回転に伴い、弾性ローラ６方向に送られ
る。

【００３６】さらにトナー８は弾性ローラ６が矢印Ｄ方
向に回転することにより、現像スリーブ５近傍に運ば
れ、現像スリーブ５と弾性ローラ６との当接部におい
て、弾性ローラ６上に担持されたトナー８が、現像スリ
ーブ５と摺擦されることによって摩擦帯電をうけ、現像
スリーブ５上に付着する。

【００３７】その後、現像スリーブ５の矢印Ｂ方向の回
転に伴い、弾性ブレード７の圧接下に送られ、ここで適
正なトリボ（摩擦帯電量）をうけるとともに現像スリー
ブ５上に薄層形成された後感光ドラム１との対向部であ
る現像部へ搬送される。

【００３８】現像部において消費されなかった未現像ト
ナーは、現像スリーブ５の回転とともに現像スリーブ５
の下部より回収される。この回収部分にはシール部材１
９が設けられ、未現像トナーの現像容器１４への通過を
許容するとともに、現像容器１４内のトナーが現像スリ
ーブ５の下部から漏出するのを防止する。

【００３９】この回収された現像スリーブ５上の未現像
トナーは、弾性ローラ６と現像スリーブ５との当接部に
おいて、現像スリーブ５表面から剥ぎ取られる。この剥
ぎ取られたトナーの大部分は、弾性ローラ６の回転に伴
い搬送され現像容器１４内のトナー８と混ざりあい、ト
ナーの帯電電荷が分散される。同時に弾性ローラ６の回
転により現像スリーブ５上に新たなトナーが供給され、
前述の作用を繰り返す。

【００４０】上記現像部において、感光ドラム１上の潜
像は、現像スリーブ５と感光ドラム１の両者間に電源２
０によって直流電圧を重畳した交流電圧（現像ＡＣバイ
アス）が印加されることにより、トナー像として現像さ
れる。

【００４１】次に、本実施例の現像装置４における各構
成要素の具体例について以下に述べる。

【００４２】現像スリーブ５は、直径１６ｍｍのアルミ
ニウム製スリーブ表面にガラスビーズ（＃６００）によ
る定形ブラスト処理を施し、表面粗さＲｚが約３μｍと
したものを用い、感光ドラム１との間隙を３００μｍに
なるように対向し、感光ドラム１の周速５０ｍｍ／ｓに
対して若干早めた周速８０ｍｍ／ｓで回転させた。

【００４３】トナー８は、非磁性一成分現像剤であり、
平均粒径８μｍのものを用いた。

【００４４】弾性ブレード７は、バネ弾性を有する厚さ
０．１ｍｍのリン青銅製の金属薄板１７上に厚さ１ｍｍ
となるように弾性体１６としてポリアミドエラストマー
を接着もしくは成型したものを用いた。

【００４５】次に、トナー供給剥ぎ取りローラとしての
弾性ローラ６に関して詳述する。

【００４６】弾性ローラ６は、図３に示すように、回転
軸である芯金２２上にポリウレタンフォームやシリコン
などの発泡体２１をローラ形状となるように接着し、外
表面周方向に凹凸を設けた構成とされる。

【００４７】凹凸を設ける手段としては、（１）第一に
は、金型内面に凹凸を設けその形状に倣うように発泡さ
せる、（２）第二には、凹凸形状を設けた切断用の型に
発泡体を押し出して外周面を凹凸形状にする、（３）第
三には、ニクロム線等を熱した熱線を用い表面を凹凸に
する等の方法がある。このうち、第三の方法は、熱線で
カットした際に、当然発泡体表面に熱を加えることにな
るためセル壁が溶解し、局所的な硬度アップを招く。こ
れにより、現像スリーブ５に当接した際に、トナーに対
しダメージを与えやすくなるために好ましくない。又、
第二の方法は、細かい凹凸を設けるのが困難であるの
と、表面凹凸形成時に内部のセル壁を切断しやすい等の
不都合がある。従って、凹凸を設ける手段としては、上
記第一の方法が好ましく、本実施例においても、この方
法を用いた。

【００４８】発泡体のセル数に関しては、１インチ当た
りのセル数が５０〜２００個程度がトナー供給の点で好
ましく、本実施例においては７５個であるポリウレタン
フォームを用いた。

【００４９】この弾性ローラ６の表面には、図４に示す
ように、周方向に凹凸が形成される。図４は、光学顕微
鏡等で弾性ローラ６の断面の凹凸部分を観察したもので
あり、図中斜線部がセル壁を示す。実際の凹凸は、図４
に示したようにセル壁が部分的に切れているため、その
形状を定義するのは困難であるが、図４において凸部２
１Ａ及び凹部２１Ｂの外周を概略なぞった点線部分２３
によって凹凸形状を定義することとする。

【００５０】本発明によれば、弾性ローラ６には、要は
周方向に凹凸が連続して設けられていれば良い。ただ、
凸部２１は、当然剥ぎ取りに寄与させるためには現像ス
リーブ５との当接ニップ内に少なくとも一つ存在させる
必要がある。

【００５１】本実施例においては、具体的には外径１５
ｍｍの弾性ローラ６を用い、現像スリーブ５に対して当
接ニップ幅が５ｍｍとなるように現像装置内に装着し
た。そして凹凸部の長さ、即ち、凹凸ピッチ（図４中の
「ａ」）を２ｍｍとし、当接ニップ部内に２から３個の
凸部が存在するようにしている。又、凸部高さは０．８
ｍｍとした。

【００５２】本発明者らは、この凹凸を設けた効果を調
べるために上記弾性ローラ６を装着した現像装置を用い
て実験を行った。

【００５３】弾性ローラ６は、現像スリーブ５と同一方
向に６０ｍｍ／ｓで、不図示の駆動手段により回転駆動
させ、３０００枚のプリント動作を行った。この際、現
像動作時に電源２０から現像スリーブ５に印加する現像
バイアスとして周波数２０００Ｈｚ、ピーク・ピーク間
電圧２０００Ｖの交流電圧に−４００Ｖの直流電圧を重
畳させ、感光ドラム１上の潜像の表面電位を非露光部−
６００Ｖ、露光部−１５０Ｖとし、露光部に反転現像を
行った。

【００５４】同時に比較例として、凹凸形状のない円柱
状の弾性ローラで外径１５．０ｍｍのものを現像装置内
に装着し、比較例１として現像スリーブ５とのニップ幅
５ｍｍ、比較例２としてニップ幅７ｍｍとなるようにし
て、他の条件を同じにして、画像形成動作を行った。結
果を表１に示す。

【００５５】

【表１】

【００５６】本実施例の弾性ローラ６は、ゴースト画像
（あるパターンで現像した際に、トナーが消費された部
分と未消費部分のそれぞれの次の現像スリーブ５の１周
での現像濃度に差が生じる現象）、耐久後半のトナー劣
化によるカブリ、及び濃度に関して、すべて良好な結果
を示した。

【００５７】これに対し、比較例１は、耐久後半のトナ
ー劣化によるカブリに関しては良好であったが、トナー
剥ぎ取り性が不十分なためゴースト画像が悪いレベルで
あった。又、比較例２は、ニップ幅が広いことから、剥
ぎ取り性が改善されゴースト画像が良好であったが、今
度は、トナーへのストレスが高すぎたために耐久後半の
トナー劣化によるカブリが発生してしまい、好ましくな
かった。

【００５８】つまり、本実施例のように凹凸形状を規定
することで、従来の円筒状の発泡体からなる弾性ローラ
に比べ、ローラ表面に立体的なセル骨格が形成され、こ
の凸部がある程度の自由度をもって被当接部材に当接す
ることで、当接時における接触頻度を増す。言い換える
と、本実施例の構成とすることでセル同士の外周方向の
連続性の絶たれた凸部の発泡セルは柔軟性に富んでいる
ことから被当接部材への接触頻度を増すことができる。

【００５９】又、凸部において掻き取ったトナーをセル
内部のみならず凹部においても保持し搬送できる。ま
た、この凸部がローラの回転に伴い現像スリーブ５との
当接ニップを抜け出す際に弾性的に振動し、現像スリー
ブ５上のトナーを掃くかの如き動きをし、剥ぎ取り性の
向上が得られる。

【００６０】その結果、トナーや現像スリーブ５に過大
なストレスを与えることなく、トナー搬送性を維持しつ
つ、安定、且つ十分なトナー掻き取り性能が得られる。

【００６１】本実施例において、現像装置は、画像形成
装置本体に着脱可能なプロセスカートリッジを構成する
ものと説明したが、画像形成装置本体内に固定され、ト
ナーのみを補給するような構成の現像装置として用いて
もよく、更には、現像装置と感光ドラム、クリーニング
ブレード、廃トナー収容容器、帯電装置を一体で形成
し、画像形成装置本体に対し着脱可能なプロセスカート
リッジとして用いても良い。

【００６２】以上説明したように、本発明の現像装置
は、現像スリーブのような現像剤担持体上へのトナーの
供給及び剥ぎ取りを行うトナー供給剥ぎ取りローラを、
回転軸と該回転軸周囲に設けられた発泡弾性体とを有す
る構成とし、前記発泡弾性体の外周面が周方向に凹凸形
状を設けたことにより、従来の円筒状の発泡体からなる
トナー供給剥ぎ取りローラに比べ、ローラ表面に立体的
なセル骨格が形成され、この凸部がある程度の自由度を
もって現像剤担持体に当接することで、当接時における
接触頻度を増す。つまり、この構成とすることでセル同
士の外周方向の連続性の絶たれた凸部の発泡セルは、柔
軟性に富んでいることから現像剤担持体への接触頻度を
増すことができる。そして凸部において掻き取ったトナ
ーをセル内部のみならず凹部においても保持し搬送でき
ることから、剥ぎ取りトナーの搬送性をも向上できる。
又この凸部がローラの回転に伴い現像剤担持体との当接
ニップを抜け出す際に弾性的に振動し、現像剤担持体上
のトナーを掃くかの如き動きをし、剥ぎ取り性の向上が
得られる。

【００６３】その結果、トナーや現像剤担持体に大きな
ストレスを与えることなく、トナー供給性を維持しつ
つ、安定、且つ十分なトナーの剥ぎ取りを行うことが可
能となり、ゴースト、カブリのない画像を安定して得る
ことができる現像装置を供給できる。

【００６４】実施例２ 図５を参照して、本発明の現像装置に使用される弾性ロ
ーラ６の一実施例について説明する。本実施例において
も弾性ローラ６は、実施例１にて図３及び図４を参照し
て説明したように、回転軸である芯金２２上にポリウレ
タンフォームやシリコン等の発泡体２１をローラ形状に
なるように接着し、外表面周方向に凹凸が形成される。
本実施例においては発泡体材料として１インチ当たりの
セル数が７５個のポリウレタンフォームを用いた。

【００６５】この弾性ローラ６の凹凸部分の長さに関し
てここで述べる。弾性ローラ６の断面の凹凸部分の拡大
図は、先に図４に示し説明した通りである。つまり、図
４は光学顕微鏡等で観察したものであり、図中斜線部が
セル壁を示している。実際の凹凸は図４に示したように
セル壁が部分的に切れているため、その長さ関係を定義
するのは困難であるが、図４の点線部分２３で示したよ
うに、凹凸の外周を概略なぞることで凹凸の形状を定
め、その長さ関係を図５に記したように定義する。

【００６６】図５において、ｂは凸部２１Ａ外周面の幅
で、ｃは凹部２１Ｂの外周面から凸部２１Ａの外周面ま
での半径方向の距離つまり凸部高さを示し、ｄは凸部２
１Ａ外周面の周方向中心点から隣接凸部２１Ａ外周面の
周方向中心点までの周方向の距離、即ち、ピッチを示
し、ｅは凸部の根元部分の周方向の長さを示す。また、
この他に定義する発泡体のセル径については、図４で示
した断面中に存在する各セルの径を少なくとも１０個以
上測定し、これらを平均したものをセル径ａとした。

【００６７】本発明者らは、この凹凸の最適形状を見出
すために各種の形状の弾性ローラ６を試作し実験を行な
った。

【００６８】まず、凸部２１Ａの最小の大きさに関して
は、発泡体のセルの大きさに関係があることが判明し
た。つまり、凸部２１Ａの外周面の長さｂを少なくとも
セル径ａより長くし、かつ凹部２１Ｂの外周面から凸部
２１Ａの外周面までの半径方向の距離ｃすなわち凸部２
１Ａの高さをも少なくともセル径ａより長くすることが
必要である。これによって凸部表面と側面に少なくとも
セル壁を一つ以上形成せしめ、更に凸部表面もしくは側
面でセル開口を１つ以上形成せしめ、凸部の安定形成及
び凸部内（表面及び側面）でのトナーの剥ぎ取り性及び
搬送性を良好にすることが可能となる。一方、凸部外周
面の長さｂと凸部の高さｃをセル径ａよりそれぞれ短い
ものを試作したところ、凸部がない場所がところどころ
できてしまい、凸部の安定形成が困難になり好ましくな
かった。

【００６９】更に、凸部２１Ａの根元部分の周方向の長
さｅについても少なくともセル径ａより長くし、凸部外
周面の長さｂ以上とする。これにより凸部２１Ａの根元
部分の安定化を図ることが可能となる。

【００７０】このようにして凸部２１Ａとして必要な最
小の大きさが定まったが、凸部２１Ａの最大値に関して
は、現像スリーブ５との当接ニップ幅との関係で定まる
ことが判明した。つまり、凹凸形状の効果を出すために
は、当接ニップ部内に少なくとも一つ以上の凸部２１Ａ
と凹部２１Ｂが必要である。これによって弾性ローラ６
と同方向に回転する現像スリーブ５表面上の任意の点は
回転に伴いニップ部内を通過する際に凸部２１Ａからの
剥ぎ取りを必ず受けることが可能となる。

【００７１】従って、凸部外周面の周方向中心点から隣
接凸部外周面の周方向中心点までの周方向の距離ｄすな
わちピッチをニップ幅ｗ以下とし、凸部２１Ａと凹部２
１Ｂが弾性ローラ６の被当接部材とのニップ幅ｗ内に必
ず存在するようにすることで凸部での剥ぎ取り及び凹部
でのトナー搬送を確実に行なえるようにすることが重要
である。

【００７２】以上の結果をまとめると、ａ≦ｂ≦ｅ＜ｄ
≦ｗ、ａ≦ｃの条件を満たすことで、凸部の安定化を図
り、被当接部材への確実な当接を行なうことが可能とな
る。

【００７３】この結果から凹凸の各長さの上下限が定ま
ったことになる。

【００７４】但し、凸部高さｃに関しては上限が定まっ
ていない。そこで本発明者らはその上限を調べるために
試作検討を行なったところ、凸部高さｃの上限はピッチ
ｄに応じて定められることが判明した。

【００７５】具体的には、ｃ≦ｄとすることで凹凸を設
けた効果が発揮され、良好なトナーの剥ぎ取り性及び搬
送性が達成できることが判明した。この理由としては、
ｃ＞ｄの場合において、ある凸部が当接状態で倒れた際
に隣接する凸部にぶつかる場合があるためと考えられ
る。この状態が起こると、隣接した凸部の現像スリーブ
５に対する当接が不安定になり摺擦確率が減ってしまっ
たり、且つ凹部が凸部が倒れた際に覆われることになり
凹部のトナー搬送性を犠牲にする場合がある。従って、
これらの不都合を防止するために、ｃ≦ｄとすることが
好ましい。

【００７６】本発明者らは上記条件であるａ≦ｂ≦ｅ＜
ｄ≦ｗ、ａ≦ｃ≦ｄを満たす弾性ローラ５として以下の
値のものを試作した。

【００７７】すなわち、ａ＝０．３ｍｍ、ｂ＝０．５ｍ
ｍ、ｃ＝０．５ｍｍ、ｄ＝１．５ｍｍ、ｅ＝０．８ｍｍ
で、芯金径５．０ｍｍ、外径１５．０ｍｍのものを試作
した。

【００７８】そして、この弾性ローラ６の効果を調べる
ために、この弾性ローラ６を、現像スリーブ５に対して
当接ニップ幅５ｍｍになるように現像装置内に装着し
た。そして現像スリーブ５と同一方向に６０ｍｍ／ｓで
不図示の駆動手段により回転駆動させ、３０００枚のプ
リント動作を行なった。この際現像動作時に電源２０か
ら現像スリーブ５に印加する現像バイアスとして周波数
２０００ＨＺ、ピーク・ピーク間電圧２０００Ｖの交流
電圧に−４００Ｖの直流電圧を重畳させ、感光ドラム１
上の潜像の表面電位を非露光部−６００Ｖ、露光部−１
５０Ｖとし露光部に反転現像を行なった。

【００７９】同時に比較例として、凹凸形状のない円柱
状の弾性ローラで外径１５．０ｍｍのものを現像装置内
に装着し、比較例３として現像スリーブ５とのニップ幅
５ｍｍ、比較例４としてニップ幅７ｍｍとなるようにし
て、他の条件を上記と同じにして、画像形成動作を行な
った。その結果を下記の表２に説明する。

【００８０】

【表２】

【００８１】本実施例の弾性ローラ６は、ゴースト画像
（あるパターンで現像した際に、トナーが消費された部
分と未消費部分のそれぞれの次の現像スリーブ５の１周
での現像濃度に差が生じる現象）、耐久後半のトナー劣
化によるカブリ、および濃度に関してすべて良好な結果
を示した。

【００８２】これに対し、比較例３は耐久後半のトナー
劣化によるカブリに関しては良好であったが、トナーの
剥ぎ取り性が不十分なためゴースト画像が悪いレベルで
あった。また比較例４はニップ幅が広いことから、剥ぎ
取り性が改善されゴースト画像は良好であったが今度
は、トナーへのストレスが高過ぎたために耐久後半のト
ナー劣化によるカブリが発生してしまい好ましくなかっ
た。

【００８３】つまり、本実施例のトナー搬送ローラは上
記のように凹凸形状を規定することで、ローラ表面に立
体的なセル骨格が形成され、この凸部がある程度の自由
度をもって被当接部材に当接することにより、従来の円
筒状の発泡体からなるトナー搬送ローラに比べ、当接時
における接触頻度を増す。言い換えると、この構成とす
ることで、セル同士の外周方向の連続性の絶たれた凸部
の発泡セルは、柔軟性が増すことから被当接部材への接
触頻度を増すことができる。

【００８４】その結果、トナーや現像スリーブ５に過大
なストレスを与えることなく、良好なトナー搬送性を維
持しつつ、安定し且つ十分なトナー剥ぎ取り性能が得ら
れる。

【００８５】つまり、本実施例の弾性ローラは、発泡弾
性体の周面に周方向に凹部と凸部とを有し、表面にトナ
ーを担持する部材に所定ニップ幅ｗにて接して用いら
れ、前記発泡弾性体のセル径をａ、凸部外周面の長さを
ｂ、凸部外周面の周方向中心点から隣接凸部外周面の周
方向中心点までの周方向の距離をｄ、凹部の外周面から
凸部の外周面までの半径方向の距離をｃ、凸部の根元部
分の周方向の長さをｅとすると、 ａ≦ｂ≦ｅ＜ｄ≦ｗ、ａ≦ｃ の関係式を満たす構成とされ、それによって、静電的な
力を利用せず、トナー劣化及び現像剤担持体の劣化や損
傷を招くことなく、トナー搬送性を維持しつつ、安定か
つ十分なトナー剥ぎ取り性能を得ることができる。

【００８６】実施例３ 本実施例にて、本発明の現像装置４における各構成要素
の具体的構成は次のようにされた。

【００８７】現像スリーブ５は、直径１６ｍｍのアルミ
ニウム製スリーブ表面にカーボンを分散させたフェノー
ル樹脂を厚さ約１０μｍで塗覆し、表面粗さＲａが約
０．９μｍとしたものを用い、感光ドラム１との間隙が
３００μｍになるように対向し、感光ドラムの周速１１
７ｍｍ／ｓに対して若干早めた周速１９９ｍｍ／ｓで回
転させた。

【００８８】トナー８は、非磁性一成分現像剤であり、
平均粒径６μｍのものを用いた。

【００８９】弾性ブレード７は、バネ弾性を有する厚さ
０．１ｍｍのリン青銅製の金属薄板１７上に厚さ１ｍｍ
となるように弾性体１６としてポリアミドエラストマー
を成型したものを用いた。

【００９０】次に、本発明の現像装置に使用したトナー
供給剥ぎ取りローラ、即ち、弾性ローラ６について詳述
する。

【００９１】本実施例において、弾性ローラ６は、図３
に示すように、直径５ｍｍの金属製の芯金２２の周囲に
最外径が１７ｍｍとなるようにフォームローラ２１を囲
繞したものでである。フォームローラ２１はその表面に
多数の凸部２１Ａ及び凹部２１Ｂを均一な分布で有して
いる。この凸部２１Ａ及び凹部２１Ｂはいずれも芯金２
２と平行に、且つ交互に形成されている。

【００９２】弾性ローラ６は、被当接部材でもある現像
スリーブ５に対して当接させ、更に現像スリーブ５と同
一方向に不図示の駆動手段により周速１５８ｍｍ／ｓで
回転駆動させた。

【００９３】フォームローラ２１は連続発泡性のポリウ
レタンフォームから形成されており、セルサイズの均一
性及び耐変形性からエステル系のポリウレタンが好まし
い。フォームローラ２１は、上記のように、その表面に
多数の凸部２１Ａ及び凹部２１Ｂを均一な分布で有し、
凸部２１Ａ及び凹部２１Ｂはフォーム部長手全域に亙り
いずれも芯金２２と平行に、且つ交互に形成されてい
る。

【００９４】ここで、フォームローラ２１の凹凸形状に
ついて詳しく述べる。

【００９５】先ず、凹凸形状の測定は、図６に示すよう
に、フォームローラ２１の半径方向断面を光学顕微鏡等
で観察し写真等に写し取り、凹凸部の稜線に沿って概略
線２３を描くことにより行なった。

【００９６】また、凸部２１Ａ及び凹部２１Ｂの断面積
についても同様な手法により求め、図７に示すように、
凸部断面積Ｓ１は凸部稜線２３ａと、隣接する凹部にお
いて最も径が小さくなる場所（以下「内径部」という）
同士を結んだ補助線２３ｂとで囲まれた部分の面積であ
り、凹部断面積Ｓ２は凹部を形成する凸部稜線２３ａ
と、隣接する凸部の頂点（以下「外径部」という）同士
を結んだ補助線２３ｃとで囲まれた部分の面積とした。

【００９７】図８に本実施例における弾性ローラ６の外
周面部の部分断面図を示し、図９にその拡大図を示す。

【００９８】図８に示すように弾性ローラ６は、外径部
径がｒ₁ ＝１７．０ｍｍ、内径部径がｒ₂ ＝１６．４ｍ
ｍである。また、図９に示される凸部断面積Ｓ１と凹部
断面積Ｓ２は図示の如く略同面積であり、それぞれＳ１
＝０．１５８ｍｍ² 、Ｓ２＝０．１６２ｍｍ² である。

【００９９】この実施例の弾性ローラ６を図２に示す現
像装置に搭載し、図１に示す画像形成装置にて５０００
枚のプリント動作を行なったが画像上何ら不具合も無
く、また５０００枚プリント動作終了後における弾性ロ
ーラ６の変形、欠損、破断等の異常も無かった。

【０１００】この際、現像動作時には高圧電源２０から
現像スリーブ５に印加する現像バイアスとして周波数２
０００Ｈｚ、ピーク・ピーク間電圧１６００Ｖの交流電
圧に−４００Ｖの直流電圧を重畳させ、感光ドラム１上
の潜像を表面電位を非露光部−６００Ｖ、露光部−１５
０Ｖとし露光部へ反転現像を行なった。

【０１０１】ここで、上記本実施例の弾性ローラ６（以
下、「形状Ａ」という。）の比較例として同材質からな
る図１０及び図１１に示される各弾性ローラを作製し、
本実施例の弾性ローラ６に対する比較検討を行った。

【０１０２】ちなみに、図１０に示される弾性ローラ
（以下、「形状Ｂ」という。）の凸部断面積Ｓ１は０．
１５０ｍｍ² 、凹部断面積Ｓ２は０．０９２ｍｍ² であ
り、図１１に示される弾性ローラ（以下、「形状Ｃ」と
いう。）の凸部断面積Ｓ１は０．１６５ｍｍ² 、凹部断
面積Ｓ２は０．３１４ｍｍ² である。

【０１０３】評価方法は、上記弾性ローラを図２に示す
現像装置に搭載し、図１に示す画像形成装置にて、低温
低湿環境下（１５℃／１０％ＲＨ）で５０００枚プリン
ト動作を行ない、カブリ、ゴースト画像等を特に観察し
評価した。

【０１０４】ゴースト画像とは図１２に示されるような
画像であり、これは現像工程において現像スリーブ５上
の現像されずに残ったトナーが、発泡弾性体ローラ（弾
性ローラ）６で剥ぎ落とされず、現像パターン（トナー
が消費された部分と未消費部分との痕跡）が次ぎなる現
像スリーブ５の回転で画像上に発生する現象であり、剥
ぎ取り性能が劣ると発生するものである。そして、低温
低湿環境ではトナーが帯電しやすくなるので、その鏡映
力によりトナーは現像スリーブから離れ難くなるためこ
のゴースト画像は顕著となる。

【０１０５】上記各ローラの評価結果を下記の表３に示
す。

【０１０６】

【表３】

【０１０７】上記の如く、形状Ａは、画像上問題もな
く、使用後のローラも何ら不具合はなかった。

【０１０８】形状Ｂは、初期においては画像上問題はな
かったが、５０００枚プリント時にはカブリ、ゴースト
の画像上不具合が発生した。

【０１０９】更に、使用後ローラを観察してみると一部
の凸部が破断しており、また破断していない凸部部分は
トナーが高密度でつまり硬くなっていた。剥ぎ取られた
トナーが凸部に侵入するとき、凸部から押出されたトナ
ーが続く凹部へスムーズに流出することで、トナーの滞
留を凸部内で招かず、剥ぎ取り性能が維持できるのだ
が、形状Ｂにおいては初期の剥ぎ取り性能は得られるも
のの、トナーの流出部である凹部断面積Ｓ２が凸部断面
積Ｓ１に比べて小さいため、凸部内トナーを十分に流出
できず凸部に一部残留してしまう。そして剥ぎ取りが連
続すると残留したトナーが増し、次第に凸部トナーは密
度が高くなってしまうため凸部内トナーの流れは鈍化
し、掻き取り性能が劣ってしまいゴースト画像が発生し
てしまった。またトナーが高密度状態となった凸部は硬
化するため、トナーに与えるストレスが増すのでトナー
劣化を招きトナーの安定帯電が達成できずカブリ画像が
発生してしまった。また硬化した凸部は機械的にもろく
なり、破断してしまった。

【０１１０】一方、形状Ｃは、形状Ａと同様、画像上問
題もなく、使用後のローラも何等不具合はなかった。こ
れは、形状Ｂとは逆に凹部が十分な広さであるため、形
状Ａと同様、凸部から凹部へのトナー流出がスムーズに
行なわれるので、剥ぎ取り性能が安定して維持できるも
のである。

【０１１１】以上説明したように、フォームローラ外周
に均一な凹凸分布を有する弾性ローラ６において、凸部
断面積Ｓ１と凹部断面積Ｓ２とが、Ｓ１≦Ｓ２なる関係
を満足することにより、安定したトナー剥ぎ取り性能と
トナー搬送性能が得られる。

【０１１２】実施例４ 次に、本発明の現像装置に使用し得る弾性ローラ６の他
の実施例について図１３〜図１６により説明する。

【０１１３】図１３及び図１４は、本実施例の弾性ロー
ラ６の外周面部の部分断面図とその拡大図をそれぞれ示
す。

【０１１４】本実施例における弾性ローラ６は、凸部２
１Ａを外周側に向って小さくなる略台形とし、凸部２１
Ａを補強し剥ぎ取り性能を向上させるものである。ま
た、Ｓ１≦Ｓ２なる関係を満足するように凹凸形状を設
計するにあたり形状構成要素の関係式を導くことで設
計、製作を容易にするものである。

【０１１５】図１５に示すように、実施例３と同様、フ
ォームローラ２１の半径方向断面を光学顕微鏡等で観察
し写真等に写し取り、凹凸部の稜線に沿って概略線２４
を描くことにより凹凸形状の測定を行なった。

【０１１６】図１６には、概略線２４に基づく凹凸形状
の各構成要素が示されている。図１６において、ｂは凸
部上底幅、ｃは凸部下底幅、ｅは凸部高さ、ｆは凹部下
底幅、ｇは凹部上底幅であり、ｄはピッチで凸部の間隔
周期を示すものである。

【０１１７】ここで凸部及び凹部を台形と近似したと
き、凸部断面積Ｓ１はＳ１＝（１／２）×（ｂ＋ｃ）×
ｅ、凹部断面積Ｓ２はＳ２＝（１／２）×（ｆ＋ｇ）×
ｅで表される。またピッチｄは凸部上底面積ｂと凹部上
底幅ｇの和であり、ｄ＝ｂ＋ｇとなる。

【０１１８】実施例３で説明したように剥ぎ取り性能を
安定的に維持するためには、Ｓ１≦Ｓ２を満たせばよ
く、これはｂ＋ｃ≦ｆ＋ｇの関係となる。ここでｄ＝ｂ
＋ｇの関係から２ｂ＋ｃ−ｆ≦ｄが導かれ、この関係を
満たすときＳ１≦Ｓ２なる関係も満たされ剥ぎ取り性能
の安定維持が得られる。

【０１１９】本実施例において、ｂ＝０．３３ｍｍ、ｃ
＝０．９０ｍｍ、ｄ＝１．３４ｍｍ、ｆ＝０．３９ｍ
ｍ、そしてｅ＝０．２６ｍｍとし、外径１７．０ｍｍの
弾性ローラを試作し、実施例３で説明した現像装置４に
搭載し、５０００枚プリントを実施したが画像上の問題
点もなく、且つ使用後ローラにも何等不具合がなかっ
た。

【０１２０】以上、説明したように、凹凸形状の構成要
素において２ｂ＋ｃ−ｆ≦ｄなる関係を満たすことで安
定した剥ぎ取り性能が得られる。更には凸部と凹部の各
断面積を求めずして形状を決めることが可能であるた
め、形状設計及び製作が容易となる利点がある。

【０１２１】以上の説明から明らかなように、上記実施
例３、４の弾性ローラによれば、発泡弾性体の外周面に
形成された凹部と凸部とが、凸部１個当たりの半径方向
断面積をＳ１、凹部１個当たりの半径方向断面積をＳ２
とするとき、Ｓ１≦Ｓ２であることにより、静電的な力
を利用せず、トナー劣化及び被当接部材の劣化や損傷を
招くことなく、トナー搬送性を維持しつつ、安定かつ十
分なトナー剥ぎ取り性能を得ることができる。

【０１２２】また、発泡弾性体の外周面に形成された凹
部と凸部とが、凸部外周面の長さをｂ、凸部外周面の周
方向中心点から隣接凸部外周面の周方向中心点までの周
方向の距離をｄ、凸部の根元部分の周方向の長さをｃ、
凹部の谷部分の周方向の長さをｆとするとき、２ｂ＋ｃ
−ｆ≦ｄとすることによっても、上記同様の効果を得る
ことができると共に、形状設計及び製作を容易にするこ
とができる。

【０１２３】実施例５ 図１７〜図２０に本発明の現像装置に使用し得るトナー
供給剥ぎ取りローラ、即ち、弾性ローラ６の他の実施例
を示す。

【０１２４】図１７は、本発明の一実施例に係る一成分
現像剤の非磁性トナーを使用する現像装置４を備えた画
像形成装置の概略構成図である。

【０１２５】この画像形成装置の画像形成プロセスを示
せば、まず、静電潜像担持体としての感光ドラム１の表
面が一次帯電器２によって暗部電位ＶD ＝−７００Ｖに
一様帯電され、ついでレーザを光源とする露光装置から
の画像情報に基づいたレーザビーム３により画像露光が
なされ、感光ドラム１の表面に明部電位ＶL ＝−５０Ｖ
で静電潜像が形成される。つぎに、この潜像は現像装置
４により非磁性トナーを用いて反転現像され、トナー像
として可視化される。

【０１２６】感光ドラム１上に形成されたトナー像は、
感光ドラム１に供給された転写材１３に転写ローラ９の
作用により転写される。トナー像が転写された転写材１
３は、図示しない定着器に搬送されて、トナー像が永久
像として定着される。感光ドラム１上に残留した転写残
りのトナーは、クリーニング装置１１によりクリーニン
グされる。

【０１２７】本実施例において、現像装置４はトナー室
４Ａと現像室４Ｂとを備える。現像装置４の未使用新品
時、このトナー室４Ａと現像室４Ｂとの間にはシール４
Ｃが設けられており、使用時にシート４Ｃが取り除かれ
る。トナー室４Ａ内にはトナー搬送部材が設置され、ま
た一成分現像剤の負極性の非磁性トナーが収容されてい
る。トナー搬送部材は回転することによって、トナー室
４Ａ内の非磁性トナーを撹拌しながら現像室４Ｂに搬送
する。

【０１２８】現像室４Ａには、感光ドラム１と対面した
開口部に導電性の現像スリーブ５が回転可能に設置さ
れ、感光ドラム１とは反対側の現像スリーブ５の背面側
に、弾性ローラ６が回転可能に設置されている。

【０１２９】この弾性ローラ６は、Ｂ方向に回転する現
像スリーブ５に対して、相対速度を有するようにＤ方向
に回転して、現像スリーブ５上に残留した現像残りのト
ナーをはぎ取るとともに、トナー搬送部材により現像室
４Ｂに搬送された新たなトナーを現像スリーブ５に搬送
して塗布する。本実施例では、弾性ローラ６は、芯金２
２の直径を５ｍｍとし、外径を１７ｍｍに形成した。

【０１３０】現像スリーブ５上に塗布された非磁性トナ
ーは、現像スリーブ５の回転により感光ドラム１と対向
した現像領域へと向けて搬送され、その搬送途上で、現
像スリーブ５の表面に弾性当接した規制ブレード７によ
り所定の層厚に規制される。規制ブレード７は、ウレタ
ンゴム等の弾性を有する部材単体か、リン青銅等の弾性
を有する部材にウレタンゴム等のシート上の部材が貼り
付けて構成されている。現像領域に搬送されたトナー
は、バイアス電源２０により現像スリーブ５に印加した
現像バイアスにより、感光ドラム１の潜像を現像する。

【０１３１】本実施例では、画像形成装置は、プロセス
スピード１２０ｍｍ／秒として、Ａ４サイズのプリント
を毎分１６枚出力できるように構成されている。現像ス
リーブ５は、直径を１６ｍｍとして、十分な画像濃度を
達成すべく、プロセススピードとされる感光ドラム１の
周速度に対し約１８０％の周速度で回転するように、毎
分２５０回転の回転数で回転させた。

【０１３２】図１８は、本実施例の弾性ローラ６を示す
斜視図である。弾性ローラ６は、図３に示すように、回
転軸（芯金）２２の周囲に発泡弾性体層、本例では発泡
ウレタンスポンジ層２１をローラ状に被覆したスポンジ
（発泡弾性体）ローラからなり、そのスポンジ層２１の
外周面には、供給ローラ４の軸線方向に沿った凹凸を形
成している。

【０１３３】上記の弾性ローラ６は、高離型性を有する
ローラの金型内に、芯金（回転軸２２）とウレタン原料
を入れ、加熱によりウレタンを発泡してローラ状に成型
後、得られたスポンジローラを金型から取り出し、スポ
ンジローラ外周面に除膜処理を施して、外周面の発泡セ
ルを開孔させることにより製造した。

【０１３４】上述したように、従来、スポンジローラの
表面加工には、赤熱したニクロム線が用いられている
が、表面のスポンジの溶融度合が大きいために、製造し
たトナー供給ローラは、表面に薄膜が形成されてトナー
搬送性が低下したり、あるいは表面加工時、溶融物がニ
クロム線にからまって切断能力が低下したり、切断抵抗
が大きいためにローラ外径の寸法精度を著しく悪るいと
いった不具合があった。このため、セル数が多く高密度
のスポンジ材料を用いる場合には、研削により外径加工
を行なうことが一般的であるが、ローラを回転させなが
ら切削を行なう方式では、表面に凹凸形状を付けること
ができない。

【０１３５】そこで、本実施例では、ローラの金型に予
め凹凸を形成しておき、その凹凸を転写してスポンジ層
２１の表面に形成するようにした。これにより、図３の
ように、弾性ローラ６が、スポンジ層２１の外周面に凸
部２１Ａ及び凹部２１Ｂを有する複雑な形状であって
も、高精度で表面のウレタン溶融物等の存在もないロー
ラを製造することができる。

【０１３６】図１８は、本実施例の弾性ローラ６と現像
スリーブ５のニップ部近傍を示す説明図である。図１８
に示すように、弾性ローラ６のスポンジ層２１に設けた
凹部２１Ｂはトナーを収容して搬送する。凸部２１Ａ
は、上底よりも下底が大きい台形状の断面を有してい
る。現像スリーブ５は矢印Ｂ方向に回転し、弾性ローラ
６はそれと逆方向の矢印Ｄ方向に回転し、その過程で先
に現像スリーブ５に当接するのが、弾性ローラ６の回転
方向に関して凸部２１Ａの下流側の角部ａで、それに追
随して当接するのが上流側の角部ｂである。下流側の角
部ａはその回転方向上流側の部分でトナーを搬送すると
ともに、現像スリーブ５に当接した際には、現像スリー
ブ５上の現像残りのトナーを機械的にはぎ取る役目を担
う。また上流側の角部ｂはその付け根とともに、下流側
の角部ａにかかる力を支える役目を担う。

【０１３７】従って、図１９のように、凸部２１Ａの上
流側の角部ｂが小さい場合、下流側の角部ａが現像スリ
ーブに当接することによって角部ｂに生じる力Ｆによ
り、凸部２１Ａが倒れてしまう。このため、上流側の角
部ｂの角度∠ｂは９０°以上で、かつ下流側の角部ａの
角度∠ａよりも大きいことが好ましい。すなわち、∠ａ
≦∠ｂ ただし、９０°≦∠ｂである。

【０１３８】一方、下流側の角部ａの角度は、トナーの
はぎ取り力の一層の向上を狙って、図２０に示すよう
に、９０°以下にしても、上流側の角部ｂの角度が上記
の式を満たしていれば、凸部が潰れることがないので、
これにより、トナーのはぎ取り性能をさらに向上するこ
とができる。

【０１３９】本実施例において、図１７に示した現像装
置４に上記した弾性ローラ６を組込んで現像に供し、ト
ナーの搬送性の目安となるベタ黒画像を連続出力する画
像形成試験を行なったところ、１枚目から最後の５０枚
目まで、濃度が均一な良好な画像を得ることができた。

【０１４０】また、同様にしてハーフトーン画像を出力
する画像形成試験を行なった。ハーフトーン画像の場
合、低温低湿環境下において、現像スリーブ５上の現像
残りのトナーをはぎ取る力が不足すると、現像スリーブ
上に残存したトナーが電荷を蓄積してしまうため、現像
効率が低下して画像濃度が低下する現象が発生するが、
本実施例の弾性ローラ６を用いることにより、常に安定
した濃度のハーフトーン画像を得ることができた。

【０１４１】実施例６ 図２１は、弾性ローラ６の他の実施例を示す断面図であ
る。本実施例は、図２１に示すように、弾性ローラ６の
スポンジ層２１の外周面に、高さが高い大きい凸部２１
Ａａと、その凸部２１Ａａ同士の間の高さが低い小さい
凸部２１Ａｂを設けて、トナー搬送とトナーはぎ取りの
機能を分離することにより、これらの性能向上を図った
ことが特徴である。

【０１４２】弾性ローラ６によって現像スリーブ５上に
より多くのトナーを供給したい場合、凸部２１Ａａ同士
の間隔を広げ、かつ凸部２１Ａａを高く大きくして、凸
部２１Ａａ同士の間の凹部に多量のトナーを保持して搬
送できるようにすれば、現像スリーブ５に凸部２１Ａａ
が当接したときに、ローラ４の回転方向に関して、接触
した凸部２１Ａａとその上流側の凸部２１Ａａとの間の
凹部に保持した多量のトナーを現像スリーブ５に供給で
きる。

【０１４３】一方、トナー供給ローラ、即ち、弾性ロー
ラ６による現像スリーブ５上のトナーをはぎ取る力を高
くするためには、高さが高い大きい凸部２１Ａａと凸部
２１Ａａとの間の凹部に、高さが低い小さい凸部２１Ａ
ｂを設けて、現像スリーブ５に接触する凸部の回数を増
せばよい。

【０１４４】本実施例は、上記したように弾性ローラ６
を構成したので、トナーの搬送性が高まり、たとえばベ
タ黒画像を連続して出力する際にも、濃度が均一な画像
を安定して得ることができる。またトナーのはぎ取り力
を十分に持たせることできるので、現像スリーブ５上の
トナーを常に新しいトナーに入れ替えることができ、ト
ナーの使用による劣化を防止し、かぶり等の発生を防止
できる。

【０１４５】さらに、大きな凸部２１Ａａの間に小さな
凸部２１Ａｂを配置したので、大きな凸部２１Ａｂが現
像スリーブ５に当接する跡が画像にピッチむらとして現
れるのを防止することができる。

【０１４６】以上の実施例では、大小の凸部２１Ａａ、
２３Ａｂを繰り返す配置としたが、人間の目が繰り返し
模様に敏感であることから、大きさや形の異なる凸部を
ランダムに組合せて繰りことによっても、ピッチむらと
して目立たないようにすることが可能である。

【０１４７】実施例７ 弾性ローラ６のさらに他の実施例を示す。

【０１４８】本実施例では、図２４に示すように、弾性
ローラ６のスポンジ層２１の外周面の凹凸、従って凸部
２１Ａを、ローラ４の端部から中央部方向に見て、ロー
ラの軸線に対しローラの回転方向Ｄと逆方向に４５°以
下の角度で傾斜し、その傾斜をローラの端部で最大と
し、中央部に向けて連続的に減少して、ローラの中央部
で最小にしたことが特徴である。

【０１４９】具体的には、凸部２１Ａの傾斜は、弾性ロ
ーラ６の端部で逆側に１０°の角度を持ち、ローラ端部
から中央部に向けて連続的に減少して、ローラの中央部
で角度０°にした。

【０１５０】図１７に示した現像装置４内において、弾
性ローラ６の端部と内壁との間に大きな隙間があると、
その部分でトナーが滞留し、その滞留したトナーの内圧
が高まると、弾性ローラ６端部のシール部等からトナー
が漏れたり、滞留したトナーが凝集塊となって、規制ブ
レード７と現像スリーブ５のニップ部に挟まり、画像の
白抜けの原因となったりする。

【０１５１】一方、弾性ローラ６が現像装置４の内壁に
対して進入する配置を採ると、内壁との摺擦により弾性
ローラ６のスポンジ層２１がちぎれてしまうので、弾性
ローラ６の端部を内壁と接触または数ｍｍの小間隔を開
けるように配置している。

【０１５２】しかしながら、弾性ローラ６を内壁と接触
または小間隔で配置しても、図２２のように、現像スリ
ーブ５とのニップから弾性ローラ６を正面に見て、スポ
ンジ層２１外周面の凸部２１Ａが端部に向けて、矢印Ｅ
に示す如く上昇するように傾斜している場合は、弾性ロ
ーラ６のＤ方向の回転により、トナーが凸部２１Ａ同士
の間、すなわち凹部２１Ｂを通って端部に向けて矢印Ｅ
方向に上昇し、現像装置４の内壁４ａ方向に押出されて
しまう。従って、これを防ぐためには、凸部２１Ａは弾
性ローラ６の端部に向けて上昇しないことが好ましい。

【０１５３】図２３に示すように、現像スリーブ５との
ニップから弾性ローラ６を正面に見て、弾性ローラ６の
凸部２１Ａが中央部に向けて、矢印Ｆに示す如く上昇す
るように傾斜をしている場合は、弾性ローラ６のＤ方向
の回転により、トナーが凹部２４を通って中央部に向け
て矢印Ｆ方向に下降するので、トナーが現像装置４の内
壁４ａ方向に押出されることはない。

【０１５４】しかし、弾性ローラ６の軸線に対する凸部
２１Ａの傾斜角度が大きすぎると、弾性ローラ６の本来
の機能の１つである現像スリーブ５上のトナーをはぎ取
る力が損なわれる。弾性ローラ６のトナーのはぎ取り能
力および搬送能力を維持するためには、この凸部２１Ａ
のローラ軸線に対する傾斜角度は、４５°以内にするの
が適正である。

【０１５５】本実施例では、弾性ローラ６を上記したよ
うに構成したので、弾性ローラ４のトナーのはぎ取り能
力および搬送能力を良好に発揮することができる。

【０１５６】本実施例および実施例５の弾性ローラ６を
図１７の現像装置４に搭載して、それぞれ現像装置４を
５時間空回転する加速試験を行ない、各弾性ローラ６の
端部シール部からのトナー漏れを調べた。その結果、実
施例５の弾性ローラ６を用いた場合には、端部シール部
からトナーが漏れたのに対し、本実施例のトナー供給ロ
ーラを用いた場合には、端部シール部からのトナーの漏
れ等がなく、良好な結果を得ることができた。

【０１５７】以上では、凸部２１Ａは、弾性ローラ６の
軸線に対する角度が端部から中央部に向けて連続的に減
少するように傾斜させたが、端部のみで凸部２１Ａを傾
斜させる等、その凹部２３の配置形状は自由に設定でき
ることは言うまでもなく、本発明の効果を得ることがで
きる。

【０１５８】以上説明したように、上記実施例５〜７に
よれば、トナー搬送ローラの発泡体弾性層の外周面にロ
ーラ軸方向に沿う凹凸を設けて、その凸部の断面形状を
上底よりも下底が大きい台形にするとともに、凸部の現
像スリーブ等の被当接物に先に当接する角部の角度∠ａ
と、後から当接する角部の角度∠ｂを、∠ａ≦∠ｂ（た
だし、９０°≦∠ｂ）と規定したので、被当接部材上の
トナーを機械的な力により、トナーの劣化や被当接部材
の劣化、損傷を招くことなくはぎ取ることができ、トナ
ーのはぎ取り性能を、トナーの搬送性を維持しつつ安定
かつ十分に発揮させることができる。

【０１５９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の現像装置
は、現像スリーブのような現像剤担持体上へのトナーの
供給及び剥ぎ取りを行うトナー供給剥ぎ取りローラを、
回転軸と該回転軸周囲に設けられた発泡弾性体とを有す
る構成とし、前記発泡弾性体の外周面が周方向に凹凸形
状を設けたことにより、従来の円筒状の発泡体からなる
トナー供給剥ぎ取りローラに比べ、ローラ表面に立体的
なセル骨格が形成され、この凸部がある程度の自由度を
もって現像剤担持体に当接することで、当接時における
接触頻度を増す。つまり、この構成とすることでセル同
士の外周方向の連続性の絶たれた凸部の発泡セルは、柔
軟性に富んでいることから現像剤担持体への接触頻度を
増すことができる。そして凸部において掻き取ったトナ
ーをセル内部のみならず凹部においても保持し搬送でき
ることから、剥ぎ取りトナーの搬送性をも向上できる。
又この凸部がローラの回転に伴い現像剤担持体との当接
ニップを抜け出す際に弾性的に振動し、現像剤担持体上
のトナーを掃くかの如き動きをし、剥ぎ取り性の向上が
得られる。

【０１６０】その結果、トナーや現像剤担持体に大きな
ストレスを与えることなく、トナー供給性を維持しつ
つ、安定、且つ十分なトナーの剥ぎ取りを行うことが可
能となり、ゴースト、カブリのない画像を安定して得る
ことができる現像装置を供給できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る現像装置を使用した画像形成装置
の一実施例を示す概略構成図である。

【図２】本発明の現像装置の一実施例を示す概略構成図
である。

【図３】本発明の現像装置に使用されるトナー供給剥ぎ
取りローラの概略斜視図である。

【図４】図３のトナー供給剥ぎ取りローラの凹凸部の拡
大図である。

【図５】トナー供給剥ぎ取りローラの凹凸部の各部長さ
の名称を定義するための説明図である。

【図６】図４と同様のトナー供給剥ぎ取りローラの凹凸
部の拡大図である。

【図７】図６に示すトナー供給剥ぎ取りローラの凹凸部
の各部長さの名称を定義するための説明図である。

【図８】トナー供給剥ぎ取りローラの外周部部分断面図
である。

【図９】図８のトナー供給剥ぎ取りローラの拡大図であ
る。

【図１０】実施例３の実験に用いた比較例の外周部拡大
図である。

【図１１】実施例３の実験に用いた比較例の外周部拡大
図である。

【図１２】ゴースト画像の一例を示す説明図である。

【図１３】トナー供給剥ぎ取りローラの外周部部分断面
図である。

【図１４】図１３のトナー供給剥ぎ取りローラの拡大図
である。

【図１５】実施例４のトナー供給剥ぎ取りローラの外周
部模式図である。

【図１６】実施例４のトナー供給剥ぎ取りローラの凹凸
部における各部長さを定義するための説明図である。

【図１７】本発明のトナー供給剥ぎ取りローラを利用し
た現像装置を備える画像形成装置を示す概略構成図であ
る。

【図１８】トナー供給剥ぎ取りローラと現像スリーブと
のニップ部近傍を示す説明図である。

【図１９】トナー供給剥ぎ取りローラ外周面の凸部の上
流側の角部が小さい状態を示す説明図である。

【図２０】トナー供給剥ぎ取りローラ外周面の凸部の下
流側の角部が９０°以下の状態を示す説明図である。

【図２１】トナー供給剥ぎ取りローラの他の実施例を示
す断面図である。

【図２２】トナー供給剥ぎ取りローラ外周面の凸部のロ
ーラ軸線に対する不適正な傾斜を示す説明図である。

【図２３】トナー供給剥ぎ取りローラ外周面の凸部のロ
ーラ軸線に対する適正な傾斜を示す説明図である。

【図２４】本発明のさらに他の実施例におけるトナー供
給剥ぎ取りローラを示す斜視図である。

【符号の説明】

１ 潜像担持体（感光ドラム） ４ 現像装置 ５ 現像剤担持体（現像スリーブ） ６ トナー供給剥ぎ取りローラ（弾性ロ
ーラ） １４ 現像容器 ２１ 発泡弾性体 ２２ 回転軸（芯金）

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一成分現像剤を収容する現像容器と、該
   現像容器の開口部に延在する回動する現像剤担持体と、
   該現像剤担持体上への現像剤の供給及び剥ぎ取りを行な
   うトナー供給剥ぎ取りローラと、を有する現像装置にお
   いて、 前記トナー供給剥ぎ取りローラは、回転軸と該回転軸周
   囲に設けられた発泡弾性体とを有し、前記発泡弾性体の
   外周面が周方向に凹凸形状をなすことを特徴とする現像
   装置。
2. 【請求項２】 前記トナー供給剥ぎ取りローラは、前記
   現像剤担持体に所定ニップ幅ｗにて接して用いられ、前
   記発泡弾性体のセル径をａ、凸部外周面の長さをｂ、凸
   部外周面の周方向中心点から隣接凸部外周面の周方向中
   心点までの周方向の距離をｄ、凹部の外周面から凸部の
   外周面までの半径方向の距離をｃ、凸部の根元部分の周
   方向の長さをｅとすると、 ａ≦ｂ≦ｅ＜ｄ≦ｗ、ａ≦ｃ の関係式を満たすことを特徴とする請求項１の現像装
   置。
3. 【請求項３】 前記凸部外周面の周方向中心点から隣接
   凸部外周面の周方向中心点までの周方向の距離ｄ、前記
   凹部の外周面から凸部の外周面までの半径方向の距離ｃ
   との関係が、 ｃ≦ｄ であることを特徴とする請求項２の現像装置。
4. 【請求項４】 前記発泡弾性体の凸部１個当たりの半径
   方向断面積をＳ１、凹部１個当たりの半径方向断面積を
   Ｓ２とするとき、 Ｓ１≦Ｓ２ であることを特徴とする請求項１の現像装置。
5. 【請求項５】 前記発泡弾性体の凸部外周面の長さを
   ｂ、凸部外周面の周方向中心点から隣接凸部外周面の周
   方向中心点までの周方向の距離をｄ、凸部の根元部分の
   周方向の長さをｃ、凹部の谷部分の周方向の長さをｆと
   するとき、 ２ｂ＋ｃ−ｆ≦ｄ であることを特徴とする請求項１の現像装置。
6. 【請求項６】 前記発泡弾性体の前記凸部の断面形状
   は、上底よりも下底が大きい台形であり、前記凸部の前
   記現像剤担持体に先に当接する角部の角度∠ａと、後か
   ら当接する角部の角度∠ｂが、 ∠ａ≦∠ｂ、 ただし、９０°≦∠ｂの関係を満たすこ
   とを特徴とする請求項１の現像装置。
7. 【請求項７】 前記発泡弾性体の前記凸部の断面形状
   は、上底よりも下底が大きい台形であり、前記凸部の断
   面の大きさが、前記ローラの周方向に周期的に変化する
   ことを特徴とする請求項１の現像装置。
8. 【請求項８】 前記断面の大きさが周期的に変化する凸
   部は、相対的に高さが高い凸部と低い凸部とが交互に繰
   り返される請求項７の現像装置。
9. 【請求項９】 前記発泡弾性体の前記凸部の断面形状
   は、上底よりも下底が大きい台形であり、前記ローラの
   端部から中央部方向に見て、前記凸部をローラの軸線に
   対しローラの回転方向と逆側に４５°以下の角度で傾斜
   したことを特徴とする請求項１の現像装置。
10. 【請求項１０】 前記凸部の傾斜角度は、前記ローラの
    端部で４５°で中央部で０°である請求項９の現像装
    置。