(57)【要約】【課題】  現像ローラ周期の画像濃淡ムラが発生するのを防ぐ。【解決手段】  感光ドラム上に形成された静電潜像を、接触して現像する現像ローラにおいて、その回転方向において、現像ローラの最大半径から最小半径にかけての表面粗さよりも、最小半径から最大半径にかけての表面粗さの方が、大きい。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
感光ドラム上に形成された静電潜像を、接触して現像する現像ローラにおいて、
その回転方向において、現像ローラの最大半径から最小半径にかけての表面粗さよりも、最小半径から最大半径にかけての表面粗さの方が、大きい、
ことを特徴とする現像ローラ。
【請求項２】
表面粗さは、十点平均粗さ（Ｒｚｊｉｓ）で表される、
ことを特徴とする、請求項１の現像ローラ。
【請求項３】
感光ドラム上に形成された静電潜像を、接触して現像する現像ローラにおいて、
その回転方向において、現像ローラの最大半径から最小半径にかけてのトナーコート量よりも、最小半径から最大半径にかけてのトナーコート量の方が、大きい、
ことを特徴とする現像ローラ。
【請求項４】
請求項１から３の現像ローラを備えることを特徴とする現像装置。
【請求項５】
請求項４に記載の現像装置と静電潜像担持体とを少なくとも備え、画像形成装置に着脱可能に設けられることを特徴とするプロセスカートリッジ。
【請求項６】
請求項４に記載の現像装置または請求項５に記載のプロセスカートリッジを有する画像形成手段を備え、搬送される転写材に画像を形成することを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、転写材（記録媒体）上に画像を形成する機能を備えた、例えば、複写機、プリンタ、あるいは、ファクシミリ装置などの電子写真方式の画像形成装置に関し、特に、これらの装置に備えられる、プロセスカートリッジ、現像装置、及び、現像剤を担持する現像剤担持体に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の画像形成装置においては、像担持体上に形成した静電潜像を、現像装置によりトナー像として可視化することを行っている。
【０００３】
このような現像装置として、例えば、乾式一成分接触現像装置が提案され実用化されている。この場合多くは、回転する静電潜像担持体と同じく回転するトナー担持体とを、適当な相対周速差で押圧もしくは接触させることで、静電潜像を現像している。加えて、磁性材料が不要であり、装置の簡略化および小型化が容易である、非磁性トナーを使用することでフルカラー画像形成装置に応用が可能である等、多くの利点を有している。
【０００４】
トナー担持体としては、弾性および導電性を有する現像ローラを使用することができる。すなわち、静電潜像担持体に押圧もしくは接触させて現像を行うため、特に静電潜像担持体が剛体である場合、これを傷つけることを避けるために、現像ローラを弾性体により構成するのである。
【０００５】
また、現像ローラ表面もしくは表面近傍に導電層を設け、現像バイアスを印加して使用することもできる。
【０００６】
さらに、トナーへの電荷付与および均一なトナー薄層の形成を目的とし、トナー担持体に現像剤規制部材として現像ブレードを当接させることも可能である。
【０００７】
この場合、現像ブレードには、ゴム、またはバネ弾性を有する金属薄板で構成される、弾性ブレードを用いることが可能である。
【０００８】
図６は従来の現像装置である。
【０００９】
トナー担持体である現像ローラ６１は、シリコンゴムを基層とし表層としてアクリル・ウレタン系ゴムをコートした導電性を有する弾性ローラであり、矢印Ａ方向に回転駆動する。
【００１０】
現像ブレード６２は、ブレード支持板金６３に支持され、自由端側の先端近傍を現像ローラ６１の外周面に面接触するように当接されている。
【００１１】
さらに、弾性ローラ６４が現像ローラ６１に当接し、矢印Ｂ方向に回転駆動する。弾性ローラ６４はスポンジローラであり、現像ローラ６１へトナーの供給、かつ、現像されずに現像ローラ上に残ったトナーの剥ぎ取りを目的とし、現像ブレード６２よりも、現像ローラ６１の回転方向上流側に配設されている。
【００１２】
トナー６５は、非磁性一成分現像剤である。トナーの帯電性および、転写性の向上を目的として、適当な量の疎水性シリカを外添している。
【００１３】
上述した構成の現像装置において、現像ローラ６１上に非磁性トナー６５の薄層を良好に形成することができ、担持体上の静電潜像を良好に現像することができた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特開平４−２０４８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
しかしながら、上記のような従来技術において画像形成を行ったところ、現像剤担持体である現像ローラの周期で画像濃淡ムラが発生した。この現象について観察したところ、現像ローラの外径フレに関係があることがわかった。
【００１６】
本発明は上記の従来技術の課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、現像ローラの周期の画像濃淡ムラが発生することが無く、高画質な画像を得ることが可能な、現像剤担持体、現像装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記目的を達成するために本発明にあっては、感光ドラム上に形成された静電潜像を、接触して現像する現像ローラにおいて、その回転方向において、現像ローラの最大半径から最小半径にかけての表面粗さよりも、最小半径から最大半径にかけての表面粗さの方が、大きい、ことを特徴とする。
【００１８】
表面粗さは、十点平均粗さ（Ｒｚｊｉｓ）で表される。
【００１９】
他の実施態様によれば、感光ドラム上に形成された静電潜像を、接触して現像する現像ローラにおいて、その回転方向において、現像ローラの最大半径から最小半径にかけてのトナーコート量よりも、最小半径から最大半径にかけてのトナーコート量の方が、大きい、ことを特徴とする。
【００２０】
他の実施態様によれば、現像装置においては、上記現像ローラを備えることを特徴とする。
【００２１】
他の実施態様によれば、プロセスカートリッジにおいては、上記現像装置と静電潜像担持体とを少なくとも備え、画像形成装置に着脱可能に設けられることを特徴とする。
【００２２】
他の実施態様によれば、画像形成装置においては、上記プロセスカートリッジを有する画像形成手段を備え、搬送される転写材に画像を形成することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２３】
本発明を適用した現像ローラにより、現像ローラの外径フレに関係がある、現像ローラの周期で画像濃淡ムラを解消できる。
【００２４】
さらに、本発明を適用した現像ローラを備えることで、高画質な画像を得ることが可能な装置を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明を適用した画像形成装置と現像装置の一例を示す概略断面図である。
【図２】図１の現像装置の概略断面図である。
【図３】本実施例の現像ローラ、および現像ローラ製造方法を示した図である。
【図４】別の現像ローラ製造方法を示した図である。
【図５】従来の現像装置の概略断面図である。
【図６】本発明を適用したプロセスカートリッジの一例を示す概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下に図面を参照して、この発明の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状それらの相対配置などは、発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるべきものであり、この発明の範囲を以下の実施の形態に限定する趣旨のものではない。
【００２７】
図１は本発明を適用した画像形成装置１０の概略断面図、図２は現像装置の概略断面図である。
【００２８】
まず、画像形成手段による画像形成動作について説明する。
【００２９】
図１において、静電潜像担持体としての感光ドラム１１は、矢印Ａ方向に回転する。まず感光ドラム１１は、帯電装置１２によって一様に帯電される。その後、露光手段であるレーザー光学装置からのレーザー光１３により露光され、その表面に静電潜像が形成される。
【００３０】
この静電潜像を、感光ドラム１１に所定の侵入量をもって押圧、接触し配設された現像装置１４によって現像し、トナー像として可視化する。
【００３１】
可視化された感光ドラム１１上のトナー像は、転写ローラ１５によって転写材としての記録メディア１６に転写される。転写されずに感光ドラム１１上に残存した転写残トナーは、クリーニング部材であるクリーニングブレード１７により掻き取られ、廃トナー容器１８に収納される。クリーニングされた感光ドラム１１は上述作用を繰り返し、画像形成を行う。
【００３２】
一方、トナー像を転写された記録メディア１６は、定着装置１９によって定着された後、機外に排紙される。
【００３３】
現像装置１４について、図２に基づき、さらに説明する。
【００３４】
図２において、２１は現像剤として負帯電性の非磁性一成分トナー２２を収容する現像容器であり、現像装置１４は、現像容器２１内の長手方向に延在する開口部に位置し、感光ドラム１１と対向配置された現像剤担持体としての現像ローラ２３を備え、感光ドラム１１上の静電潜像を現像、可視化するようになっている。
【００３５】
感光ドラム１１は、アルミシリンダーを基体とし、その周囲に所定厚みの感光層を塗工した剛体である。画像形成時において、帯電装置により帯電電位Ｖｄ＝−７００Ｖに均一帯電されており、画像信号に従いレーザーで露光された部分がＶｌ＝−１５０Ｖになる。Ｖｌ部に対し、現像ローラ２３の芯金には直流電圧＝Ｖｄｃ＝−４００Ｖが、現像バイアスとして印加され、負性帯電トナーで反転現像される。
【００３６】
本実施の形態において、一成分現像剤として負帯電性の非磁性トナー２２には、高画質化を図るために、小粒径化を達成し、かつ、転写効率を向上させるため、重量平均粒径約７μｍの略球形トナーを用いている。流動性付与剤として、疎水性シリカを１．５ｗｔ％外添している。外添量は、当然これに限るものではない。トナー表面を外添剤によって被膜することで、負性帯電性能の向上、かつ、トナー間に微小な間隙を設けることによる、流動性の向上を達成している。
【００３７】
現像ローラ２３の下方には、弾性ローラ２４が当接され、回転可能に支持されている。弾性ローラ２４は、スポンジ構造や、芯金上にレーヨン、ナイロン等の繊維を植毛したファーブラシ構造のものが、現像ローラ２３へのトナー供給および未現像トナーの剥ぎ取りの点から好ましい。本実施の形態においては、ウレタンスポンジローラであり、現像ローラ２３と同一方向に回転駆動する。
【００３８】
現像ローラ２３の上方には、弾性を有する現像剤規制部材としての現像ブレード２５が、支持板金２６に支持され、自由端側の先端近傍を現像ローラ２３の外周面に面接触にて当接するように設けられている。当接方向としては、当接部に対して自由端側の先端が、現像ローラ２３の回転方向上流側に位置するカウンター方向となっている。
【００３９】
弾性を有する現像ローラ２３は、上記開口部にて、図に示す右略半周を現像容器２１に突入し、左略半周面を現像容器２１から露出して横設される。この現像容器２１から露出した面は、現像装置１４の左方に位置する感光ドラム１１に所定の侵入量となるように押圧、接触するように対向している。本実施の形態においては、感光ドラム１１に対して現像ローラ２３が５０μｍ侵入し、接触する。
【００４０】
現像ローラ２３は矢印Ｂ方向に回転駆動される。本実施の形態における現像ローラ２３は、シリコンゴムを基層とし、アクリル・ウレタン系ゴムを表面にコートした二層構成であり、１０４〜１０６Ωの抵抗を有している。
【００４１】
ここで、抵抗の測定方法を説明する。現像ローラ２３を、感光ドラム１１と等しい直径のアルミスリーブに、当接荷重５００ｇｆで当接させる。このアルミスリーブを、さらに感光ドラム１１と等しい周速で回転させる。本実施の形態において、感光ドラム１１は周速９０ｍｍ／ｓｅｃで回転し、直径は３０ｍｍであり、現像ローラ２３は、感光ドラム１１よりも速い周速１２０ｍｍ／ｓｅｃで回転し、直径は１６ｍｍである。次に、現像ローラ２３に、本実施の形態における現像バイアスと等しい−４００Ｖの直流電圧を印加する。その際、アース側に１０ｋΩの抵抗を設け、その両端の電圧を測定することで電流を算出し、現像ローラ２３の抵抗を算出する。
【００４２】
従来の現像ローラで発生した画像濃淡ムラについて説明する。
【００４３】
図２に示したように、φ１６の現像ローラはφ８芯金の外周に、シリコンゴムを基層とし表層としてアクリル・ウレタン系ゴムをコートした導電性を有するゴム層を有する構成となっている。現像器は、現像ローラのφ８の芯金を受けている。
【００４４】
画像濃淡ムラが発生した現像ローラのフレと画像濃淡ムラの関係を表１に示す。
【００４５】
【表１】
2011053474.tif 000003
【００４６】
現像ローラ半径は、ローラ形状測定装置で測定している。  
【００４７】
ローラ形状測定装置を用いることで、現像ローラ等のローラ形状を有する測定対象の外径を測定することが可能である。その原理は、レーザ発光源から受光源の間に測定対象を設置することで、レーザ光を遮る幅を測定するものである。回転軸としては、現像器と同様にφ８の芯金部を受けることができ、よって、回転軸中心からの距離が現像ローラ半径である。
【００４８】
表１に示したように、この現像ローラは９０°の位置で最大半径を有し、２７０°の位置で最小半径を有していた。また、現像ローラ回転方向において、最大半径から最小半径にかけての現像ローラ半周で濃度が濃くなり、最小半径から最大半径にかけての現像ローラ半周で濃度が薄くなっていた。
【００４９】
このような現像ローラの回転軸フレが画像濃淡ムラの原因である。
【００５０】
そこで本実施例の現像ローラは、画像濃度が濃い現像ローラ半周面に対して、画像濃度が薄い現像ローラ半周面の現像ローラ表面粗さを大きくしている。
グラフ１に示すように、現像ローラ表面の粗さとトナーコート量には相関があり、概して、粗さが大きくなるほどトナーコート量としては多くなり、よって、トナーコート量が多くなり、画像濃度は濃くなる。すなわち、現像ローラ表面の粗さを大きくすることで、画像濃度を濃くすることができる。本発明における表面粗さは、ＪＩＳ  Ｂ  ０６０１（２００１）に準じて測定される十点平均粗さＲｚｊｉｓを指し、小坂研究所表面粗さ計サーフコーダーＳＥ３５００を用い、カットオフを０．８ｍｍ、測定長さを８ｍｍとして測定を行った。
【００５１】
【表２】
2011053474.tif 000004
【００５２】
本実施例においては、画像濃度が濃い現像ローラ半周面の表面粗さを、十点平均粗さ（Ｒｚｊｉｓ）で、４．５μｍとし、画像濃度が薄い現像ローラ半周面の現像ローラ表面粗さを、Ｒｚｊｉｓで６．５μｍとした。トナーコート量として、０．１ｍｇ／ｃｍ２差を設けることで、現像ローラの回転方向の最大半径から最小半径にかけての現像ローラ半周の濃度と、最小半径から最大半径にかけての現像ローラ半周の濃度を等しくすることができた。
【００５３】
上記本実施例の現像ローラの製造方法を図３を用いて説明する。
【００５４】
内径φ１６の円筒金型にφ８芯金を通した空隙に、シリコンゴムを注入し、加熱、加硫等工程を経て、基層を形成する。円筒金型と芯金の位置関係により、現像ローラの回転軸フレが発生する。次に、ディッピング法によって、アクリル・ウレタン系ゴムが基層表面にコートされる。
【００５５】
こうして得られた現像ローラの形状測定が行われ、その測定結果によって最大半径の位置を、本実施例においては直上に配置するよう現像ローラは固定される。その後、次工程において、図３上、Ｘ部分、現像ローラ回転方向において、最小半径から最大半径を有する部分に、サンドブラスト等を施し、現像ローラ表面粗さを所望の大きさとする。
【００５６】
さらに、現像ローラの別の製造方法を図４を用いて説明する。
【００５７】
上記同様に、基層に表層が塗布された現像ローラに対して、現像ローラの形状測定が行われる。その測定結果によって最大半径の位置を、本実施例においては直上に配置するよう現像ローラは固定される。次工程において、図４上、Ｘ部分、現像ローラ回転方向において、最小半径から最大半径を有する部分に、表層材料であるアクリル・ウレタン系ゴムにアクリル樹脂である粗し粒子を添加したコート液を、スプレー塗布により表層コートし、現像ローラ表面粗さを所望の大きさとする。
【００５８】
こうして、本実施例の現像ローラを得ることができる。
【００５９】
以上説明したように、画像濃度が濃い現像ローラ半周面の表面粗さと、画像濃度が薄い現像ローラ半周面の現像ローラ表面粗さとに差を設けることで、現像ローラ周期の画像濃淡ムラを解消することができた。特に、現像ローラの回転方向の最大半径から最小半径にかけての現像ローラ半周の粗さよりも、最小半径から最大半径にかけての現像ローラ半周の粗さを大きくすることで、画像濃淡ムラの発生を防ぐことができた。
【００６０】
また、図５に示すように、現像剤担持体としての現像ローラ５１と、この現像ローラ５１の外周面に面接触にて当接するように設けられた現像剤規制部材５２、弾性ローラ５３等で構成される、現像装置５４と、感光ドラム５５、帯電手段５６、クリーニング手段５７とで構成され、プラスチック製の現像枠体５８、５９により一体的にカートリッジ化されプロセスカートリッジ５０は、上述した現像装置１４と、感光ドラム５５に作用するプロセス構成部を一体的にユニット化したものである。従って、上述した全ての現像装置構成部が同様にプロセスカートリッジ５０において適用されるものであり、また、このプロセスカートリッジ５０は画像形成装置に着脱可能に設けられるものである。
【符号の説明】
【００６１】
１０  画像形成装置
１１  感光ドラム
１２  帯電装置
１３  レーザ光
１４  現像装置
１５  転写ローラ
１６  記録メディア
１７  クリーニングブレード
１８  廃トナー
１９  定着装置
２１  現像容器
２２  非磁性トナー
２３  現像ローラ
２４  弾性ローラ
２５  現像ブレード
２６  支持板金
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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