現像装置
【課題】小型軽量化を図ったカートリッジ方式で画像不良を低減できる現像装置を提供する。
【解決手段】芯金21の周囲に弾性層22を有する現像ロール20と、この現像ロール20に当接されるトナー供給ロール30及び現像ブレード40とを具備すると共に電子写真式画像形成装置に着脱自在に設けられる現像装置であって、前記現像ロール20の前記弾性層22が、長手方向中央部から端部に向かって直径が漸大する逆クラウン形状を有し、且つ当該現像ロール20は前記トナー供給ロール30及び現像ブレード40の押圧力により芯金がたわんだ状態で保持されており、前記現像ロールの感光体との接触領域の長手方向両端部の半径方向の表面位置を基準とした中央部の半径方向の表面位置は、凸方向を+で表した場合、0μm〜+50μmの範囲となる。
【解決手段】芯金21の周囲に弾性層22を有する現像ロール20と、この現像ロール20に当接されるトナー供給ロール30及び現像ブレード40とを具備すると共に電子写真式画像形成装置に着脱自在に設けられる現像装置であって、前記現像ロール20の前記弾性層22が、長手方向中央部から端部に向かって直径が漸大する逆クラウン形状を有し、且つ当該現像ロール20は前記トナー供給ロール30及び現像ブレード40の押圧力により芯金がたわんだ状態で保持されており、前記現像ロールの感光体との接触領域の長手方向両端部の半径方向の表面位置を基準とした中央部の半径方向の表面位置は、凸方向を+で表した場合、0μm〜+50μmの範囲となる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、電子写真方式による複写機、ファクシミリ、プリンタなどの電子写真式画像形成装置に着脱自在に搭載される現像装置に関する。
【背景技術】
【0002】
電子写真方式による複写機、ファクシミリ、プリンタなどの電子写真式画像形成装置の現像装置には、現像ロールと、この現像ロールに当接した状態で保持されているトナー供給部材及びトナー規制部材とが組み込まれて使用されている。近年、カートリッジとして交換可能な現像装置が用いられているが、交換時の取り扱いの容易さのために現像装置の小型軽量化を図るようになり、現像ロールの芯金を小径化して、現像ロールの小径化、軽量化が図られている。しかしながら、特にこのように小型軽量化を図ったカートリッジとして交換可能な現像装置においては、現像装置と感光ドラムとを圧接させると、現像ローラの芯金がたわんでしまい、画像不良が生じるという問題があった。
【0003】
そして、このような小型軽量化を図った現像ロールを使用した場合の画像不良を解決する技術として、正クラウン形状とした導電性ローラが提案されている(特許文献1参照)。この技術は導電性ローラの芯軸を小径化した場合の感光ドラムへの圧接の際の、芯軸のたわみによる導電性ローラと感光ドラムのニップ領域の不均一を改善しようとするものである。
【0004】
しかしながら、上述したカートリッジとして交換可能な現像装置において、現像ロールを正クラウン形状としても、画像不良は解消されず、特許文献1とは異なる問題が生じていることが明らかとなった。
【0005】
【特許文献1】特開平10−196637号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
本発明は上述した事情に鑑み、小型軽量化を図ったカートリッジ方式の現像装置において、現像ローラの芯金のたわみによる画像不良を起こさない現像装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
前記課題を解決するために鋭意研究を重ねた結果、上述した画像不良はカートリッジとして交換可能な現像装置に組み込まれた現像ロールの芯金、特に直径が8mm以下の芯金が、トナー供給部材としてのトナー供給ロールやトナー規制部材としての現像ブレードによる押圧力によりその芯金の中央部が感光ドラムの方へ凸となるように微小にたわんでいることが原因であり、このように芯金がたわんだ状態で現像ロールを組み込んだ現像装置を用いた場合、現像ロールの両端部において感光ドラムとのニップ幅の不足が生じ、これが画像不良となることを知見し、本発明を完成させた。
【0008】
かかる本発明の第1の態様は、芯金の周囲に弾性層を有する現像ロールと、この現像ロールに当接されるトナー供給部材及びトナー規制部材の少なくとも一方とを具備すると共に電子写真式画像形成装置に着脱自在に設けられる現像装置であって、前記現像ロールの前記弾性層が逆クラウン形状を有し、且つ当該現像ロールは前記トナー供給ロール及び現像ブレードの押圧力により芯金がたわんだ状態で保持されており、前記現像ロールの感光体との接触領域の長手方向両端部の半径方向の表面位置を基準とした中央部の半径方向の表面位置は、凸方向を+で表した場合、0μm〜+50μmの範囲となることを特徴とする現像装置にある。
【0009】
本発明の第2の態様は、第1の態様に記載の現像装置において、前記弾性層の長手方向両端部の直径と中央部の直径との差である逆クラウン量が、55μm未満であることを特徴とする現像装置にある。
【0010】
本発明の第3の態様は、第1又は2の態様に記載の現像装置において、前記芯金の支持端部に対する長手方向中央部の半径方向への突出量であるたわみ量が、8μm〜130μmであることを特徴とする現像装置にある。
【発明の効果】
【0011】
本発明は、前記弾性層の長手方向中央部から端部に向かって直径が漸大する逆クラウン形状を有する現像ロールを用い、且つ当該小径化された現像ロールを前記トナー供給ロール及び現像ブレードの押圧力により芯金がたわんだ状態で保持されている現像装置としたので、現像ロールの小径化による装置の小型化を実現し、且つ現像ロールの長手方向全体に亘って感光ドラムとのニップが均一になり、良好な画像を得ることができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【0012】
図1は、本発明の一実施形態に係る現像装置の断面を概略的に示す図である。図1に示すように、本実施形態の現像装置1は、トナーを内蔵したカートリッジタイプのものであり、カートリッジ本体10の開口部11に、現像ロール20を具備するものであり、カートリッジ本体10の内部には、現像ロール20に当接した状態でトナー供給部材としてのトナー供給ロール30とトナー規制部材としての現像ブレード40とが組み込まれている。なお、トナー供給部材としてはトナー供給ロールの他、トナー供給ブレードやトナー供給ベルトなどがあり、また、トナー規制部材としては、現像ブレードの他、トナー規制ロールなどがあり、特に限定されず、また、トナー供給部材及びトナー規制部材の何れか一方のみが設けられている場合もある。
【0013】
現像ロール20は、基本的に、鉄、ステンレス鋼等の金属で作製された円柱状の導電性ロール本体(芯金)21と、この芯金21の面長部の外周面を実質的に全面的に覆うように設けられた弾性層22とを具備する。
【0014】
弾性層22は、弾性ポリマー材料をベースとし、これにカーボンブラック、金属粉末等の導電性付与剤を配合した導電性の弾性ポリマー材料により形成される。ベースの弾性ポリマー材料としては、シリコーンゴム、アクリロニトリルブタジエンゴム、シリコーン変性エチレンプロピレンゴム、ウレタンゴム等の合成ゴム材料、または熱可塑性ウレタン樹脂等の熱可塑性エラストマーを用いることができる。本発明において好ましいベースポリマー材料は、合成ゴム材料である。また、導電性付与剤は、弾性層21が102〜1010Ω・cmの体積抵抗値を示すような量的割合でベースポリマー材料に配合することが好ましい。さらに、弾性層22は、20゜〜60゜のJIS A硬度を有することが好ましい。
【0015】
また、現像ロール20は感光体ドラムやトナー規制部材とニップ部を形成して接触するので、弾性層22の圧縮歪が大きいと、ニップ跡が現像ロール20に残ってしまい、画像に悪影響を与える。したがって、弾性層22を構成する材料は、25%圧縮負荷の下に70℃で22時間置かれた後に、5%以下の圧縮永久歪を示すことが最も好ましいが、実用のレベルとして当該圧縮永久歪が10%以下であれば支障なく使用することができる。
【0016】
なお、弾性層22の表面には、図示しない被覆層が設けられていてもよい。かかる被覆層は、例えば、イソシアネート化合物と、反応性シリコーンオイルと、ポリオールとを反応させて得られるウレタンシリコーンなどから形成される。また、被覆層は、100%以上、好ましくは130%以上の破断点伸びを有するのが好ましい。被覆層が100%以上の破断点伸びを有することにより、中速以上の速度での使用に際しても、被覆層は、下地の弾性層22の変形に追従することができ、トナー漏れを効果的に防止することができるからである。
【0017】
ここで、本発明の現像ロール20の弾性層22は、図2に示すように、長手方向中央部から端部に向かって直径が漸大する逆クラウン形状を有する。すなわち、弾性層22の長手方向中央部D2の直径が一番小さく、中央部から端部に近いほど直径が徐々に大きくなって両端のD1及びD3が最大となる、いわゆる逆クラウン形状を有する。
【0018】
また、本発明の現像ロール20は、芯金21が、例えば、8.0mm以下、好ましくは、6.5mm〜7.5mm程度の直径であり、且つ上述したトナー供給ロール30及び現像ブレード40がかなりの力で現像ロール20に押圧された状態でカートリッジ本体10に組み込まれているので、現像ロール20は、芯金21が前記トナー供給ロール30及び現像ブレード40の押圧力によりたわんだ状態で保持されている。
【0019】
この状態を図3に模式的に示す。図3に図示するのは、現像ロール20とトナー供給ロール30であるが、現像ロール20の芯金21がトナー供給ロール30とは反対方向に向かって凸となるようにたわんでいる状態を示している。
【0020】
このように現像ロール20は芯金21がたわんだ状態でカートリッジ本体10に組み込まれているので、カートリッジ本体10の開口部11から露出した弾性層22の外周面は長手方向に亘って略直線状となっている。すなわち、カートリッジ本体10の開口部11は、現像ロール20と感光体50との接触領域であり、この領域の外周面の半径方向の表面位置が長手方向に亘って略直線状となっている。
【0021】
ここで、現像ロール20の感光体50との接触領域において表面位置が長手方向に亘って略直線状となる状態は、長手方向両端部の半径方向の表面位置を基準とした中央部の半径方向の表面位置は、凸方向を+で表した場合、0μm〜+50μmの範囲となるのが好ましい。感光体50とのニップ量を長手方向に亘って均一にとることができ、画像不良の原因となるニップ不良が防止できるからである。なお、中央部の表面位置が−となると、中央部でニップ不良が生じやすく、一方、中央部の表面位置が+50μmを越えると、両端部でニップ不良が生じやすくなる。
【0022】
このような現像装置を製造するためには、現像ロール20の芯金21のたわみ量と、弾性層22の逆クラウン量とを所定の範囲に設定する必要がある。
【0023】
現像ロール20の芯金21のたわみ量は芯金21の太さや材質、並びにトナー供給ロール30や現像ブレード40の押圧力に依存するが、現像ロール20がトナー供給ロール30や現像ブレード40から受ける押圧力は通常500〜1000g程度であり、A4サイズの芯金21を外径10〜6mmのSUM材としたときの支持端部に対する長手方向中央部の半径方向への突出量であるたわみ量を均等荷重の計算式で計算すると、約8μm〜130μmとなる。
【0024】
これに対し、現像ロール20の弾性層22の長手方向両端部の直径と中央部の直径との差である逆クラウン量は、55μm未満とするのが好ましい。これより大きくなると、画像不良が生じるからである。また、逆クラウンが全くない状態でも画像不良となるので、最低限2μm程度、好ましくは5μm程度の逆クラウン量とする必要がある。
【0025】
よって、このような逆クラウン形状の現像ロール20を用い、芯金21をたわんだ状態で組み込んだ現像装置では、現像ロール20の弾性層22の長手方向両端部の半径方向の表面位置を基準とした中央部の半径方向の表面位置は、凸方向を+で表した場合、0μm〜+50μmの範囲となるのが好ましい。
【0026】
なお、このような逆クラウン形状の弾性層22を有する現像ロール20の製造方法は特に限定されない。例えば、弾性層となる筒状体を押出成形して所定の長さに切断した後、筒状体内に芯金を圧入し、その後、逆クラウン形状に研磨して弾性層としてもよいし、弾性層を金型で成型し、その後、逆クラウン形状に研磨しても良いし、または、逆クラウン形状の弾性層を金型で成形してもよい。また、何れの場合にも、クラウン形状の弾性層とした後、必要に応じて被覆層を設けることができる。
【実施例】
【0027】
以下、本発明を実施例により説明するが、本発明はそれら実施例により限定されるものではない。
【0028】
<実施例1〜3>
(現像ロールの製造)
シリコーンゴムとしてカーボンブラックが配合された未硬化シリコーンゴム材料(東レ・ダウコーニング社製DY32-4036)を用い、これをチューブ状に押し出し、400℃で2分間硬化(1次硬化)させた後、所定の長さに切断し、200℃で4時間硬化(2次硬化)させ、内径が6.5mmで外径が20mmのチューブを作成した。
【0029】
このチューブを、直径7.5mmのSUM22からなる芯金に圧縮空気を用いて圧入し、チューブ表面を下記表に示すような所定の逆クラウン形状に研磨し、面長234mmのロールとした。
【0030】
一方、フッ素含有ポリオール(ダイキン工業社製ゼッフル)100重量部、導電性カーボンブラック(キャボット社製)5重量部、酢酸ブチル300重量部を分散機で分散し、これに揮発性シリコーンオイル(信越化学工業社製KF96L)5重量部を加えて主剤とし、この主剤と、硬化剤としてのウレタン変性ヘキサメチレンジイソシアネート(旭化成工業社製)とを、主剤のヒドロキシル基の当量と硬化剤中のイソシアネート基の当量とが1:1となるように配合してコーティング材を調製した。
【0031】
このコーティング材を上記のロール表面に厚さが10μmにスプレー塗装し風乾後160℃で40分加熱し、実施例1〜3の被覆層を持つ現像ロールを得た。
【0032】
<比較例1〜5>
実施例と同様に製造したチューブ表面を下記表に示すような所定の逆クラウン形状に研磨し、ロールとし、実施例と同様に被覆層を形成して比較例1〜5の現像ロールを得た。
【0033】
<試験例1> (現像ロール外径測定)
レーザ測長機(東京光電子社製RSV15100)を用いて両端部より27mmの位置と中央部を含め19箇所を測定し(mm)、逆クラウン量Cを測定した。結果を図4〜図11及び表1に示す。なお、逆クラウン量は以下の通りである。
【0034】
逆クラウン量C(μm)=[(D1+D3)/2−D2]×1000
【0035】
<試験例2>(現像装置に組み込まれた現像ロールのたわみ測定)
実施例1〜3及び比較例1〜5の各現像ロールをトナーユニット(現像装置):TN-350(ブラザー工業社製プリンターHL-2040用)に組み込んで現像装置とした。
【0036】
そして、無負荷の現像ロール、並びに現像装置に組み込まれた現像ロールの表面位置を下記の通り測定して、たわみを測定した。
【0037】
たわみ測定:表面粗さ計(東京精密社製サーフコム1400D)で測定長さ180mm、JIS82規格で断面測定を行い、6mm/sec、500倍で測定した。
【0038】
結果は図12〜図19に示す。
【0039】
また、両端の変位(変位A、Cとする)と、中央部の変位(変位Bとする)から、以下の式によりたわみを算出した。なお、各変位A〜Cは、それぞれ周方向の異なる5箇所で測定した平均値とした。
【0040】
たわみ(μm)=(変位A+変位C)/2−変位B
【0041】
<試験例3>(画像評価試験)
現像装置をブラザー工業社製プリンターHL-2040に組み込み、A4サイズで10枚のハーフトーンの画像を印刷し、目視にて画像を確認し、以下の評価を行った。
【0042】
評価の判断基準:○ 濃度差が無く、良好
△ 濃度差はあるが使用上問題なし
× 濃度差がありNG
【0043】
【表1】
【0044】
(試験の結果)
試験例1及び2の結果、逆クラウン量が5、25、50μmの実施例1〜3の現像ロールを用いた現像装置では、たわみが45、28、5μmと、それぞれ現像ロールの長手方向中央部が突出した状態となり、画像評価は良好であった。一方、表面がストレートに研磨された比較例1の現像ロールを用いた現像装置では、たわみが50μmとなり、特に幅方向両端側の濃度が薄く、画像不良となった。また、クラウン形状を有する比較例2、3の現像ロールを用いた現像装置では、たわみが53、60μmと大きくなり、幅方向両端部の画像がさらに悪くなった。一方、逆クラウン量を55μm、60μmとした比較例4、5の現像ロールを用いた現像装置では、たわみが0、−2μmとなり、フラットに近い状態であったが、幅方向中央部の濃度が薄くなる傾向となり、画像不良であった。
【0045】
以上の結果より、所定範囲の逆クラウン形状の現像ロールを用いて、その芯金をたわんだ状態で保持した現像装置は、画像を犠牲にすることなく、軽量小型化を実現することができることが明らかとなった。
【図面の簡単な説明】
【0046】
【図1】本発明の一実施形態に係る現像装置の断面を概略的に示す図である。
【図2】本発明の一実施形態に係る現像ロールの断面を概略的に示す図である。
【図3】本発明の一実施形態に係る現像装置の現像ロール及びトナー供給ロールの断面を概略的に示す図である。
【図4】本発明の実施例1に係る現像ロールの外径曲線を示す図である。
【図5】本発明の実施例2に係る現像ロールの外径曲線を示す図である。
【図6】本発明の実施例3に係る現像ロールの外径曲線を示す図である。
【図7】本発明の比較例1に係る現像ロールの外径曲線を示す図である。
【図8】本発明の比較例2に係る現像ロールの外径曲線を示す図である。
【図9】本発明の比較例3に係る現像ロールの外径曲線を示す図である。
【図10】本発明の比較例4に係る現像ロールの外径曲線を示す図である。
【図11】本発明の比較例5に係る現像ロールの外径曲線を示す図である。
【図12】本発明の実施例1に係る現像ロールの断面曲線を示す図である。
【図13】本発明の実施例2に係る現像ロールの断面曲線を示す図である。
【図14】本発明の実施例3に係る現像ロールの断面曲線を示す図である。
【図15】本発明の比較例1に係る現像ロールの断面曲線を示す図である。
【図16】本発明の比較例2に係る現像ロールの断面曲線を示す図である。
【図17】本発明の比較例3に係る現像ロールの断面曲線を示す図である。
【図18】本発明の比較例4に係る現像ロールの断面曲線を示す図である。
【図19】本発明の比較例5に係る現像ロールの断面曲線を示す図である。
【符号の説明】
【0047】
10 カートリッジ本体
20 現像ロール
21 導電性ロール本体(芯金)
22 弾性層
30 トナー供給ロール
40 現像ブレード
【技術分野】
【0001】
本発明は、電子写真方式による複写機、ファクシミリ、プリンタなどの電子写真式画像形成装置に着脱自在に搭載される現像装置に関する。
【背景技術】
【0002】
電子写真方式による複写機、ファクシミリ、プリンタなどの電子写真式画像形成装置の現像装置には、現像ロールと、この現像ロールに当接した状態で保持されているトナー供給部材及びトナー規制部材とが組み込まれて使用されている。近年、カートリッジとして交換可能な現像装置が用いられているが、交換時の取り扱いの容易さのために現像装置の小型軽量化を図るようになり、現像ロールの芯金を小径化して、現像ロールの小径化、軽量化が図られている。しかしながら、特にこのように小型軽量化を図ったカートリッジとして交換可能な現像装置においては、現像装置と感光ドラムとを圧接させると、現像ローラの芯金がたわんでしまい、画像不良が生じるという問題があった。
【0003】
そして、このような小型軽量化を図った現像ロールを使用した場合の画像不良を解決する技術として、正クラウン形状とした導電性ローラが提案されている(特許文献1参照)。この技術は導電性ローラの芯軸を小径化した場合の感光ドラムへの圧接の際の、芯軸のたわみによる導電性ローラと感光ドラムのニップ領域の不均一を改善しようとするものである。
【0004】
しかしながら、上述したカートリッジとして交換可能な現像装置において、現像ロールを正クラウン形状としても、画像不良は解消されず、特許文献1とは異なる問題が生じていることが明らかとなった。
【0005】
【特許文献1】特開平10−196637号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
本発明は上述した事情に鑑み、小型軽量化を図ったカートリッジ方式の現像装置において、現像ローラの芯金のたわみによる画像不良を起こさない現像装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
前記課題を解決するために鋭意研究を重ねた結果、上述した画像不良はカートリッジとして交換可能な現像装置に組み込まれた現像ロールの芯金、特に直径が8mm以下の芯金が、トナー供給部材としてのトナー供給ロールやトナー規制部材としての現像ブレードによる押圧力によりその芯金の中央部が感光ドラムの方へ凸となるように微小にたわんでいることが原因であり、このように芯金がたわんだ状態で現像ロールを組み込んだ現像装置を用いた場合、現像ロールの両端部において感光ドラムとのニップ幅の不足が生じ、これが画像不良となることを知見し、本発明を完成させた。
【0008】
かかる本発明の第1の態様は、芯金の周囲に弾性層を有する現像ロールと、この現像ロールに当接されるトナー供給部材及びトナー規制部材の少なくとも一方とを具備すると共に電子写真式画像形成装置に着脱自在に設けられる現像装置であって、前記現像ロールの前記弾性層が逆クラウン形状を有し、且つ当該現像ロールは前記トナー供給ロール及び現像ブレードの押圧力により芯金がたわんだ状態で保持されており、前記現像ロールの感光体との接触領域の長手方向両端部の半径方向の表面位置を基準とした中央部の半径方向の表面位置は、凸方向を+で表した場合、0μm〜+50μmの範囲となることを特徴とする現像装置にある。
【0009】
本発明の第2の態様は、第1の態様に記載の現像装置において、前記弾性層の長手方向両端部の直径と中央部の直径との差である逆クラウン量が、55μm未満であることを特徴とする現像装置にある。
【0010】
本発明の第3の態様は、第1又は2の態様に記載の現像装置において、前記芯金の支持端部に対する長手方向中央部の半径方向への突出量であるたわみ量が、8μm〜130μmであることを特徴とする現像装置にある。
【発明の効果】
【0011】
本発明は、前記弾性層の長手方向中央部から端部に向かって直径が漸大する逆クラウン形状を有する現像ロールを用い、且つ当該小径化された現像ロールを前記トナー供給ロール及び現像ブレードの押圧力により芯金がたわんだ状態で保持されている現像装置としたので、現像ロールの小径化による装置の小型化を実現し、且つ現像ロールの長手方向全体に亘って感光ドラムとのニップが均一になり、良好な画像を得ることができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【0012】
図1は、本発明の一実施形態に係る現像装置の断面を概略的に示す図である。図1に示すように、本実施形態の現像装置1は、トナーを内蔵したカートリッジタイプのものであり、カートリッジ本体10の開口部11に、現像ロール20を具備するものであり、カートリッジ本体10の内部には、現像ロール20に当接した状態でトナー供給部材としてのトナー供給ロール30とトナー規制部材としての現像ブレード40とが組み込まれている。なお、トナー供給部材としてはトナー供給ロールの他、トナー供給ブレードやトナー供給ベルトなどがあり、また、トナー規制部材としては、現像ブレードの他、トナー規制ロールなどがあり、特に限定されず、また、トナー供給部材及びトナー規制部材の何れか一方のみが設けられている場合もある。
【0013】
現像ロール20は、基本的に、鉄、ステンレス鋼等の金属で作製された円柱状の導電性ロール本体(芯金)21と、この芯金21の面長部の外周面を実質的に全面的に覆うように設けられた弾性層22とを具備する。
【0014】
弾性層22は、弾性ポリマー材料をベースとし、これにカーボンブラック、金属粉末等の導電性付与剤を配合した導電性の弾性ポリマー材料により形成される。ベースの弾性ポリマー材料としては、シリコーンゴム、アクリロニトリルブタジエンゴム、シリコーン変性エチレンプロピレンゴム、ウレタンゴム等の合成ゴム材料、または熱可塑性ウレタン樹脂等の熱可塑性エラストマーを用いることができる。本発明において好ましいベースポリマー材料は、合成ゴム材料である。また、導電性付与剤は、弾性層21が102〜1010Ω・cmの体積抵抗値を示すような量的割合でベースポリマー材料に配合することが好ましい。さらに、弾性層22は、20゜〜60゜のJIS A硬度を有することが好ましい。
【0015】
また、現像ロール20は感光体ドラムやトナー規制部材とニップ部を形成して接触するので、弾性層22の圧縮歪が大きいと、ニップ跡が現像ロール20に残ってしまい、画像に悪影響を与える。したがって、弾性層22を構成する材料は、25%圧縮負荷の下に70℃で22時間置かれた後に、5%以下の圧縮永久歪を示すことが最も好ましいが、実用のレベルとして当該圧縮永久歪が10%以下であれば支障なく使用することができる。
【0016】
なお、弾性層22の表面には、図示しない被覆層が設けられていてもよい。かかる被覆層は、例えば、イソシアネート化合物と、反応性シリコーンオイルと、ポリオールとを反応させて得られるウレタンシリコーンなどから形成される。また、被覆層は、100%以上、好ましくは130%以上の破断点伸びを有するのが好ましい。被覆層が100%以上の破断点伸びを有することにより、中速以上の速度での使用に際しても、被覆層は、下地の弾性層22の変形に追従することができ、トナー漏れを効果的に防止することができるからである。
【0017】
ここで、本発明の現像ロール20の弾性層22は、図2に示すように、長手方向中央部から端部に向かって直径が漸大する逆クラウン形状を有する。すなわち、弾性層22の長手方向中央部D2の直径が一番小さく、中央部から端部に近いほど直径が徐々に大きくなって両端のD1及びD3が最大となる、いわゆる逆クラウン形状を有する。
【0018】
また、本発明の現像ロール20は、芯金21が、例えば、8.0mm以下、好ましくは、6.5mm〜7.5mm程度の直径であり、且つ上述したトナー供給ロール30及び現像ブレード40がかなりの力で現像ロール20に押圧された状態でカートリッジ本体10に組み込まれているので、現像ロール20は、芯金21が前記トナー供給ロール30及び現像ブレード40の押圧力によりたわんだ状態で保持されている。
【0019】
この状態を図3に模式的に示す。図3に図示するのは、現像ロール20とトナー供給ロール30であるが、現像ロール20の芯金21がトナー供給ロール30とは反対方向に向かって凸となるようにたわんでいる状態を示している。
【0020】
このように現像ロール20は芯金21がたわんだ状態でカートリッジ本体10に組み込まれているので、カートリッジ本体10の開口部11から露出した弾性層22の外周面は長手方向に亘って略直線状となっている。すなわち、カートリッジ本体10の開口部11は、現像ロール20と感光体50との接触領域であり、この領域の外周面の半径方向の表面位置が長手方向に亘って略直線状となっている。
【0021】
ここで、現像ロール20の感光体50との接触領域において表面位置が長手方向に亘って略直線状となる状態は、長手方向両端部の半径方向の表面位置を基準とした中央部の半径方向の表面位置は、凸方向を+で表した場合、0μm〜+50μmの範囲となるのが好ましい。感光体50とのニップ量を長手方向に亘って均一にとることができ、画像不良の原因となるニップ不良が防止できるからである。なお、中央部の表面位置が−となると、中央部でニップ不良が生じやすく、一方、中央部の表面位置が+50μmを越えると、両端部でニップ不良が生じやすくなる。
【0022】
このような現像装置を製造するためには、現像ロール20の芯金21のたわみ量と、弾性層22の逆クラウン量とを所定の範囲に設定する必要がある。
【0023】
現像ロール20の芯金21のたわみ量は芯金21の太さや材質、並びにトナー供給ロール30や現像ブレード40の押圧力に依存するが、現像ロール20がトナー供給ロール30や現像ブレード40から受ける押圧力は通常500〜1000g程度であり、A4サイズの芯金21を外径10〜6mmのSUM材としたときの支持端部に対する長手方向中央部の半径方向への突出量であるたわみ量を均等荷重の計算式で計算すると、約8μm〜130μmとなる。
【0024】
これに対し、現像ロール20の弾性層22の長手方向両端部の直径と中央部の直径との差である逆クラウン量は、55μm未満とするのが好ましい。これより大きくなると、画像不良が生じるからである。また、逆クラウンが全くない状態でも画像不良となるので、最低限2μm程度、好ましくは5μm程度の逆クラウン量とする必要がある。
【0025】
よって、このような逆クラウン形状の現像ロール20を用い、芯金21をたわんだ状態で組み込んだ現像装置では、現像ロール20の弾性層22の長手方向両端部の半径方向の表面位置を基準とした中央部の半径方向の表面位置は、凸方向を+で表した場合、0μm〜+50μmの範囲となるのが好ましい。
【0026】
なお、このような逆クラウン形状の弾性層22を有する現像ロール20の製造方法は特に限定されない。例えば、弾性層となる筒状体を押出成形して所定の長さに切断した後、筒状体内に芯金を圧入し、その後、逆クラウン形状に研磨して弾性層としてもよいし、弾性層を金型で成型し、その後、逆クラウン形状に研磨しても良いし、または、逆クラウン形状の弾性層を金型で成形してもよい。また、何れの場合にも、クラウン形状の弾性層とした後、必要に応じて被覆層を設けることができる。
【実施例】
【0027】
以下、本発明を実施例により説明するが、本発明はそれら実施例により限定されるものではない。
【0028】
<実施例1〜3>
(現像ロールの製造)
シリコーンゴムとしてカーボンブラックが配合された未硬化シリコーンゴム材料(東レ・ダウコーニング社製DY32-4036)を用い、これをチューブ状に押し出し、400℃で2分間硬化(1次硬化)させた後、所定の長さに切断し、200℃で4時間硬化(2次硬化)させ、内径が6.5mmで外径が20mmのチューブを作成した。
【0029】
このチューブを、直径7.5mmのSUM22からなる芯金に圧縮空気を用いて圧入し、チューブ表面を下記表に示すような所定の逆クラウン形状に研磨し、面長234mmのロールとした。
【0030】
一方、フッ素含有ポリオール(ダイキン工業社製ゼッフル)100重量部、導電性カーボンブラック(キャボット社製)5重量部、酢酸ブチル300重量部を分散機で分散し、これに揮発性シリコーンオイル(信越化学工業社製KF96L)5重量部を加えて主剤とし、この主剤と、硬化剤としてのウレタン変性ヘキサメチレンジイソシアネート(旭化成工業社製)とを、主剤のヒドロキシル基の当量と硬化剤中のイソシアネート基の当量とが1:1となるように配合してコーティング材を調製した。
【0031】
このコーティング材を上記のロール表面に厚さが10μmにスプレー塗装し風乾後160℃で40分加熱し、実施例1〜3の被覆層を持つ現像ロールを得た。
【0032】
<比較例1〜5>
実施例と同様に製造したチューブ表面を下記表に示すような所定の逆クラウン形状に研磨し、ロールとし、実施例と同様に被覆層を形成して比較例1〜5の現像ロールを得た。
【0033】
<試験例1> (現像ロール外径測定)
レーザ測長機(東京光電子社製RSV15100)を用いて両端部より27mmの位置と中央部を含め19箇所を測定し(mm)、逆クラウン量Cを測定した。結果を図4〜図11及び表1に示す。なお、逆クラウン量は以下の通りである。
【0034】
逆クラウン量C(μm)=[(D1+D3)/2−D2]×1000
【0035】
<試験例2>(現像装置に組み込まれた現像ロールのたわみ測定)
実施例1〜3及び比較例1〜5の各現像ロールをトナーユニット(現像装置):TN-350(ブラザー工業社製プリンターHL-2040用)に組み込んで現像装置とした。
【0036】
そして、無負荷の現像ロール、並びに現像装置に組み込まれた現像ロールの表面位置を下記の通り測定して、たわみを測定した。
【0037】
たわみ測定:表面粗さ計(東京精密社製サーフコム1400D)で測定長さ180mm、JIS82規格で断面測定を行い、6mm/sec、500倍で測定した。
【0038】
結果は図12〜図19に示す。
【0039】
また、両端の変位(変位A、Cとする)と、中央部の変位(変位Bとする)から、以下の式によりたわみを算出した。なお、各変位A〜Cは、それぞれ周方向の異なる5箇所で測定した平均値とした。
【0040】
たわみ(μm)=(変位A+変位C)/2−変位B
【0041】
<試験例3>(画像評価試験)
現像装置をブラザー工業社製プリンターHL-2040に組み込み、A4サイズで10枚のハーフトーンの画像を印刷し、目視にて画像を確認し、以下の評価を行った。
【0042】
評価の判断基準:○ 濃度差が無く、良好
△ 濃度差はあるが使用上問題なし
× 濃度差がありNG
【0043】
【表1】
【0044】
(試験の結果)
試験例1及び2の結果、逆クラウン量が5、25、50μmの実施例1〜3の現像ロールを用いた現像装置では、たわみが45、28、5μmと、それぞれ現像ロールの長手方向中央部が突出した状態となり、画像評価は良好であった。一方、表面がストレートに研磨された比較例1の現像ロールを用いた現像装置では、たわみが50μmとなり、特に幅方向両端側の濃度が薄く、画像不良となった。また、クラウン形状を有する比較例2、3の現像ロールを用いた現像装置では、たわみが53、60μmと大きくなり、幅方向両端部の画像がさらに悪くなった。一方、逆クラウン量を55μm、60μmとした比較例4、5の現像ロールを用いた現像装置では、たわみが0、−2μmとなり、フラットに近い状態であったが、幅方向中央部の濃度が薄くなる傾向となり、画像不良であった。
【0045】
以上の結果より、所定範囲の逆クラウン形状の現像ロールを用いて、その芯金をたわんだ状態で保持した現像装置は、画像を犠牲にすることなく、軽量小型化を実現することができることが明らかとなった。
【図面の簡単な説明】
【0046】
【図1】本発明の一実施形態に係る現像装置の断面を概略的に示す図である。
【図2】本発明の一実施形態に係る現像ロールの断面を概略的に示す図である。
【図3】本発明の一実施形態に係る現像装置の現像ロール及びトナー供給ロールの断面を概略的に示す図である。
【図4】本発明の実施例1に係る現像ロールの外径曲線を示す図である。
【図5】本発明の実施例2に係る現像ロールの外径曲線を示す図である。
【図6】本発明の実施例3に係る現像ロールの外径曲線を示す図である。
【図7】本発明の比較例1に係る現像ロールの外径曲線を示す図である。
【図8】本発明の比較例2に係る現像ロールの外径曲線を示す図である。
【図9】本発明の比較例3に係る現像ロールの外径曲線を示す図である。
【図10】本発明の比較例4に係る現像ロールの外径曲線を示す図である。
【図11】本発明の比較例5に係る現像ロールの外径曲線を示す図である。
【図12】本発明の実施例1に係る現像ロールの断面曲線を示す図である。
【図13】本発明の実施例2に係る現像ロールの断面曲線を示す図である。
【図14】本発明の実施例3に係る現像ロールの断面曲線を示す図である。
【図15】本発明の比較例1に係る現像ロールの断面曲線を示す図である。
【図16】本発明の比較例2に係る現像ロールの断面曲線を示す図である。
【図17】本発明の比較例3に係る現像ロールの断面曲線を示す図である。
【図18】本発明の比較例4に係る現像ロールの断面曲線を示す図である。
【図19】本発明の比較例5に係る現像ロールの断面曲線を示す図である。
【符号の説明】
【0047】
10 カートリッジ本体
20 現像ロール
21 導電性ロール本体(芯金)
22 弾性層
30 トナー供給ロール
40 現像ブレード
【特許請求の範囲】
【請求項1】
芯金の周囲に弾性層を有する現像ロールと、この現像ロールに当接されるトナー供給部材及びトナー規制部材の少なくとも一方とを具備すると共に電子写真式画像形成装置に着脱自在に設けられる現像装置であって、前記現像ロールの前記弾性層が逆クラウン形状を有し、且つ当該現像ロールは前記トナー供給ロール及び現像ブレードの押圧力により芯金がたわんだ状態で保持されており、前記現像ロールの感光体との接触領域の長手方向両端部の半径方向の表面位置を基準とした中央部の半径方向の表面位置は、凸方向を+で表した場合、0μm〜+50μmの範囲となることを特徴とする現像装置。
【請求項2】
請求項1記載の現像装置において、前記弾性層の長手方向両端部の直径と中央部の直径との差である逆クラウン量が、55μm未満であることを特徴とする現像装置。
【請求項3】
請求項1又は2に記載の現像装置において、前記芯金の支持端部に対する長手方向中央部の半径方向への突出量であるたわみ量が、8μm〜130μmであることを特徴とする現像装置。
【請求項1】
芯金の周囲に弾性層を有する現像ロールと、この現像ロールに当接されるトナー供給部材及びトナー規制部材の少なくとも一方とを具備すると共に電子写真式画像形成装置に着脱自在に設けられる現像装置であって、前記現像ロールの前記弾性層が逆クラウン形状を有し、且つ当該現像ロールは前記トナー供給ロール及び現像ブレードの押圧力により芯金がたわんだ状態で保持されており、前記現像ロールの感光体との接触領域の長手方向両端部の半径方向の表面位置を基準とした中央部の半径方向の表面位置は、凸方向を+で表した場合、0μm〜+50μmの範囲となることを特徴とする現像装置。
【請求項2】
請求項1記載の現像装置において、前記弾性層の長手方向両端部の直径と中央部の直径との差である逆クラウン量が、55μm未満であることを特徴とする現像装置。
【請求項3】
請求項1又は2に記載の現像装置において、前記芯金の支持端部に対する長手方向中央部の半径方向への突出量であるたわみ量が、8μm〜130μmであることを特徴とする現像装置。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【公開番号】特開2008−26392(P2008−26392A)
【公開日】平成20年2月7日(2008.2.7)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2006−195852(P2006−195852)
【出願日】平成18年7月18日(2006.7.18)
【出願人】(000227412)シンジーテック株式会社 (99)
【Fターム(参考)】
【公開日】平成20年2月7日(2008.2.7)
【国際特許分類】
【出願日】平成18年7月18日(2006.7.18)
【出願人】(000227412)シンジーテック株式会社 (99)
【Fターム(参考)】
[ Back to top ]