(57)【要約】【課題】非現像時に現像ローラが作像時と逆回転することで、現像時は停止しているトナー規制ローラが現像ローラと同一方向に回転する現像装置を提供する。【解決手段】トナーはトナー搬送部材３およびトナー供給ローラ２を介して現像ローラ１の表面に供給される。現像ローラ１上に供給されたトナーは、さらに、トナー規制ローラ４の当接圧によって所定量に薄層化され、現像ローラ１を回転させることによって感光体に搬送される。現像ローラ１は感光体に平行して接触し、感光体の帯電電位と光書き込み後、残留電位のほぼ中間のバイアス電圧が印加されている。現像ローラ１上のトナーが感光体との接触部に搬送され、感光体電位と現像バイアスによる現像電界に応じて帯電したトナーが感光体に付着し、静電像が可視像化される。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
静電潜像が形成された像担持体に接触しかつトナーを付着させて前記静電潜像を可視化させるために作像時に回転する現像ローラと、前記現像ローラに接触するように配置されて前記トナーを前記現像ローラに供給するトナー供給ローラと、前記現像ローラに接触して前記現像ローラに付着するトナーの量を規制し、前記現像ローラにトナー薄層を形成するトナー規制ローラを有する現像装置において、
前記トナー規制ローラの両端部に回転軸部を有する金属製の円筒状芯金と、
該円筒状芯金の外周に形成された弾性層とを有することを特徴とする現像装置。
【請求項２】
前記弾性層は、外周に表面層を備えたことを特徴とする請求項１記載の現像装置。
【請求項３】
前記表面層は、水あるいはアルコール可溶性の樹脂材料を用いて形成することを特徴とする請求項１または２記載の現像装置。
【請求項４】
前記樹脂材料は、前記水、前記アルコールまたは、前記水および前記アルコールの混合物を溶剤として用いることで、表面層形成物質を形成することを特徴とする請求項３記載の現像装置。
【請求項５】
前記現像ローラは、非現像時に作像時とは逆回転することで現像時は停止している前記トナー規制ローラが前記現像ローラと同一方向に回転することを特徴とする請求項１記載の現像装置。
【請求項６】
前記トナー規制ローラは、外径が前記円筒状芯金の延びる方向回転軸部から中央に向かって徐々に増大する構成であることを特徴とする請求項１記載の現像装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明の複写機やプリンタにおける現像装置に関し、特に像担持体に形成された潜像を顕像化する現像装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
１成分現像装置においては、カブリやゴースト等の発生を防ぎ、画像品質を維持するために、トナーを高く・均一に帯電させることが必須であり、トナーと接触し摩擦帯電させる部品の表面材質の選定が重要となる。
また、近年の環境問題より、装置の長寿命化が課題となり、部品の表面については、トナー規制部材上、現像ローラ表面へのトナー凝集・固着の発生、現像ローラ表面、トナー規制部材表面のキズ、亀裂、剥離等の劣化、に対応していく必要がある。
さらに、現像装置としては長期間での使用に対して、トナー漏れや飛散による画像形成装置内部の汚染に対応していく必要がある。
【０００３】
このような問題を解決することを目的とした技術として以下のような従来技術がある。
平板（ブレード）形状であるトナー規制部材を振動させる機構を設け、同様のトナー凝集の発生を防止する（特許文献１参照）。
【０００４】
また、現像剤規制部材へのトナー融着および未帯電トナーの現像剤規制部材からのすり抜けを防止し、トナーの現像剤担持体への均一なコートができる（特許文献２参照）。
【０００５】
また、現像剤担持体に圧接した現像剤規制部材により現像剤担持体上の一成分現像剤を、現像残りの現像剤に現像剤担持体の表面への固着を生じることなく良好に規制して、現像剤担持体上に現像剤の均一な薄層を形成して現像する（特許文献３参照）。
【０００６】
さらに、トナー規制部材をローラとし、非現像時に所定のタイミングで回転させることでトナーの凝集・固着を防ぐ。また、トナー規制部材をローラとすることは、ブレード方式と比較し、現像ローラとの接触部分が増加するため（使用面積の増加）、機械的な磨耗を防ぐためでは有効である（特許文献４参照）。
【０００７】
【特許文献１】
特開平５−１４２９３８号公報
【特許文献２】
特開平９−８０９０５号公報
【特許文献３】
特開平９−２５８５５２号公報
【特許文献４】
特開平１１−８４８６７号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来技術である現像装置は、ブレードを振動させるための構成部品が多数必要であり、現像ユニットが非常に煩雑で大掛かりな構成となる。
また、ブレード方式では、現像ローラとの接触部分が限定されるため、機械的な摩耗による劣化のために十分な寿命を得ることができない。
【０００９】
また、現像ローラは、現像時も非現像時も常に一定方向に回転しており、トナー規制ローラと同方向に回転させるために、楔部分に堆積したトナーに対し、さらに下流へ移行させる方向の圧力を加える方式となるため、楔部分のトナー凝集に対しては有効な手段とは言えず、６千枚程度の作像回数であり、さらに高寿命化を達成するには不十分である。
【００１０】
本発明は係る問題に鑑みてなされたものであり、作像時と逆回転するとともに、現像ローラが逆回転することで、現像時は、停止しているトナー規制ローラが現像ローラと同一方向に回転する機構を備えた現像装置を提供することを目的とする。
【００１１】
また、現像ローラは、金属表面に１成分トナーと逆極性の帯電極性を有する樹脂層を設けた剛体とし、トナー規制ローラは表面に離型層を備えた弾性体とすることにより、現像ローラ端部のシールによる摩耗を防止でき、また、現像ローラを平滑でトナーと逆極性の帯電性を有する材料を形成することで、トナー搬送を静電気的に行うことが可能であり、現像装置を極めて長時間使用することが可能となる。
【００１２】
さらに、トナー規制ローラの外形が円筒状芯金の伸びる方向回転軸部側から中央に向かって徐々に増大する端部より中心の外径が大きいクラウン形状を使用することにより、現像ローラとの当接圧力を均一化、トナー規制ローラ軸方向の偏摩耗を防ぎ、部品の長寿命化を実現でき、また、現像ローラ逆転に対するトナー規制ローラの連れ回り安定性を向上することが可能となり、現像装置を極めて長時間使用することが可能となる。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１記載の現像装置は、静電潜像が形成された像担持体に接触しかつトナーを付着させて静電潜像を可視化させるために作像時に回転する現像ローラと、現像ローラに接触するように配置されてトナーを現像ローラに供給するトナー供給ローラと、現像ローラに接触して現像ローラに付着するトナーの量を規制し、現像ローラにトナー薄層を形成するトナー規制ローラを有する現像装置において、トナー規制ローラの両端部に回転軸部を有する金属製の円筒状芯金と、円筒状芯金の外周に形成された弾性層とを有することを特徴とする。
【００１４】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の現像装置であって、弾性層は、外周に表面層を備えたことを特徴とする。
【００１５】
請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の現像装置であって、表面層は、水あるいはアルコール可溶性の樹脂材料を用いて形成することを特徴とする。
【００１６】
請求項４記載の発明は、請求項３記載の現像装置であって、樹脂材料は、水、アルコールまたは、水およびアルコールの混合物を溶剤として用いることで、表面層形成物質を形成することを特徴とする。
【００１７】
請求項５記載の発明は、請求項１記載の現像装置であって、現像ローラは、非現像時に作像時とは逆回転することで現像時は停止しているトナー規制ローラが現像ローラと同一方向に回転することを特徴とする。
【００１８】
請求項６記載の発明は、請求項１記載の現像装置であって、トナー規制ローラは、外径が円筒状芯金の延びる方向回転軸部から中央に向かって徐々に増大する構成であることを特徴とする。
【００１９】
【発明の実施の形態】
次に添付図面を参照しながら本発明の実施形態を説明する。
図１は、現像ローラを備えた現像装置の構成を示した図である。
現像装置は、現像ローラ１とトナー供給ローラ２、トナー搬送部材３、トナー規制ローラ４、ケース５、バネ６から構成されている。現像ローラ１、芯軸の周囲にスポンジを形成してなるトナー供給ローラ２、トナー搬送部材３は、ケース５の側板に軸で支えられている。またトナー規制ローラ４は、金属バネ６のバネ圧によって現像ローラ１に当接配置される。トナーはトナー搬送部材３、およびトナー供給ローラ２を介して現像ローラ１の表面に供給される。現像ローラ１上に供給されたトナーは、さらに、トナー規制ローラ４の当接圧によって所定量に薄層化され、現像ローラ１を回転させることによって感光体に搬送される。
【００２０】
現像ローラ１は、感光体に平行して接触し、感光体の帯電電位と光書き込み後（露光後）、残留電位のほぼ中間のバイアス電圧が印加されている。現像ローラ１上のトナーが感光体との接触部に搬送され、感光体電位と現像バイアスによる現像電界に応じて、帯電したトナーが感光体に付着し、静電潜像が可視像化される。トナー規制ローラ４は、現像動作時には静止した状態で現像ローラ１に当接しているが、非現像時に１ｐｒｉｎｔ　の現像動作に１回の頻度で所定のタイミングで連れ回りするようになっている。
【００２１】
現像ローラ１は、φ２６ｍｍのアルミローラに、ポリエステル樹脂とグアナミン硬化剤と導電粒子とを分散した塗料を、スプレー塗装後硬化させることにより１０μｍの表面層として形成している。現像ローラ１の表面粗さは、Ｒｚ２μｍ以下の平滑面とした。グアナミンはアミノ基を含有する物質であり、マイナス帯電トナーと逆極性を示す物質である。ポリエステル樹脂とグアナミン硬化剤と導電粒子とを分散した塗料は、アルミナ粉をベースとし、この表面にインジウムドープ酸化錫をコーティングしたものである。
【００２２】
また、トナー供給ローラ２は、金属芯軸の周囲に導電性発泡体を形成したもので、抵抗値は１０６Ω、芯軸には現像バイアスと同電位を印加する。
トナー規制ローラ４は、現像ローラ１を剛体としたので、弾性体ローラとする。ローラ構成としては、芯金上に、弾性層として、ニトリルゴム、エピクロルヒドリンゴム、熱可塑性エラストマー等を被覆したものを使用し、弾性層の外周には離型層としての表面層を設けている。
【００２３】
ここで、トナー規制ローラ４の課題として、トナー薄層の均一化による画像濃度の均一化のために、弾性体層の低硬度化があげられる。低硬度化に当たり、弾性体材料の配合としては、一般に可塑剤の添加が行われる（可塑剤を添加することで低硬度化）が、表面層形成後、トナー規制ローラ４表面へのブリードが発生し、その結果ローラ表面へのトナーフィルミングが発生し、画像ムラ等の原因となる。また、トナー薄層の均一化のため、金属バネ６のバネ圧をあげることで、ローラ表面へのブリードの促進により、ローラ表面へのトナーフィルミングがさらに助長される。
【００２４】
表面層の表面へのブリードに対して、弾性体層表面付近に存在する低分子量可塑剤成分が表面層を形成する際に使用する溶剤に抽出されることによって生じる。
従って表面層を形成する樹脂材料として水またはアルコール可溶性の材料を用い、表面層と表面層によって被覆されている弾性体層に存在する低分子量可塑剤成分との相溶性を低くする。これにより、表面層表面への低分子量可塑剤成分のブリードの発生を防止する。
【００２５】
表面層の樹脂としては、水またはアルコール可溶性の材料であれば選択可能である。しかし離型性、弾性層との密着性を考慮する場合、選択する必要性がある。例えばポリウレタン樹脂、フッ素樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、ポリアミド樹脂などが挙げられる。よってトナー規制ローラ４表面へのブリードが発生し、その結果、ローラ表面へのトナーフィルミングが発生し、画像ムラ等の原因となることを防止し、トナー薄層の均一化による画像濃度の均一化を図ることができ、現像装置の耐久性をさらに向上させ、信頼性を高めることができる。
【００２６】
次にトナー規制ローラ４の構成および製造方法に関する実施例を示す。
トナー規制ローラ４は、中央部の外径φ１４ｍｍとしたが、両端部はφ１３．７５ｍｍとし、外径差で２５０μｍのクラウンを付与した。トナー規制ローラ４をストレート形状とした場合、トナー規制ローラ４の両端部をバネで押すことによる撓みが発生し、トナー規制ローラ４の両端部が約４万枚で摩耗し、ゴムが露出することが確認された。クラウンを付与することでトナー規制ローラ４の軸方向の偏摩耗を防ぐことができた。クラウンの付与はトナー規制ローラ４単独の寿命上の問題だけでなく、現像ローラ１との圧力分布の均一化を意味し、現像ローラ１に対するトナー規制ローラ４の連れ回り性の信頼性を向上させるためのものである。クラウン付与した場合、現像ローラ１の回転量に対するトナー規制ローラ４の移動量が１００％と安定性を示したのに対し、ストレート形状の場合７５〜８０％しか移動することができなかった。
【００２７】
クラウン形状については、輪郭形状を台形形状としたり、多角形形状とした場合は、変極点部分で現像ローラ１上に帯状のトナー層ムラが発生し、画像濃度が不均一となるため、円弧形状と２次曲線形状といった連続波形形状とした。弾性層としては、ＮＢＲ（ニトリルゴム）を使用し、ゴムローラと芯金とは接着している。弾性層の低硬度化のため、ナフテン系オイルを添加し、ローラ硬度としてはＪＩＳ−Ａ硬度として４５とする。
【００２８】
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【００２９】
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【００３０】
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【００３１】
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【００３２】
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【００３３】
上記に挙げた実施例１〜４および比較例のトナー規制ローラ４を用い、現像ローラ１への当接は、トナー規制ローラ４の芯金ジャーナル部へのバネ加圧（片側２０Ｎ）にて実施する。
評価項目としてはトナー規制ローラ４表面へのトナーフィルミング、薄層均一性、そして画像濃度の均一性について評価する。評価結果を下記の表に示す。
【００３４】
【表１】
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【００３５】
表１より、実施例１〜４に示すように、表面層を形成する樹脂材料として水またはアルコール可溶性の材料を用いたことにより、トナー規制ローラ４表面へのトナーフィルミング、薄層均一性、画像濃度の均一性の面で有効であることがわかる。別途、表面層形成後のトナー規制ローラ４表面について、ブリード状況を確認したところ、比較例では粘着性が確認できたが、実施例１〜４では全く確認できない。
【００３６】
また、実施例１、２のトナーフィルミングが実施例３、４より良好である理由としてはＰＴＦＥ分散の効果が考えられる。また、水／エタノールの比率によるトナー規制ローラ４表面へのトナーフィルミングの影響は見られないことより、表面層加工時のローラ表面粗さ、うねり等のローラ特性や加工性の面より、水／エタノールの比率を選択することができる。
なお、実施例中の表面層形成についてはスプレー塗装にて実施したが、ディッピング等の他の表面総形成方法でも同様の結果が得られる。
【００３７】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明の現像装置は、静電潜像が形成された像担持体に接触し、かつトナーを付着させて静電潜像を可視化させるために作像時に回転される現像ローラと現像ローラに接触するように配置されてトナーを現像ローラに供給するトナー供給ローラとを備えて現像ローラが非現像時に作像時の回転方向とは逆方向に回転される現像装置に組み込まれ、かつ現像ローラに接触して現像ローラに付着するトナーの量を規制して現像ローラにトナー薄層を形成するトナー規制ローラであって、両端に回転軸部を有する金属製の円筒状芯金と、円筒状芯金の外周に形成された弾性層とを備え、さらに弾性層の外周に表面層を備えたトナー規制ローラにおいて、表面層は水あるいはアルコール可溶性の樹脂材料を用いて形成したことを特徴とする現像装置とすることにより、初期、耐久ともにトナー規制ローラ表面へのトナーフィルミング、薄層均一性、画像濃度均一性に対して、有利となる作用を有する。
【００３８】
また、樹脂材料の溶剤として、水、アルコール、または、水およびアルコールの混合物を用い、溶剤中に樹脂材料を溶いてなる表面層形成物質により、表面層を形成するようにしたことを特徴とし、トナー規制ローラの製造方法とすることにより、初期、耐久ともにトナー規制ローラ表面へのトナーフィルミング、薄層均一性、画像濃度均一性に対して有利となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態における現像ローラを用いた現像装置の構成を示した図である。
【符号の説明】
１　現像ローラ
２　トナー供給ローラ
３　トナー搬送部材
４　トナー規制ローラ
５　ケース
６　バネ
【図１】
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