(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子写真方式を用いた画像形成装置の感光体上の静電潜像に現像剤を供給し、顕像化する現像ローラに現像剤を供給する供給ローラにおいて、
芯材の表面に、多数のファイバが植毛されているとともに、
ファイバの少なくとも表面は、先端部を除いて導電性または半導電性を有し、
ファイバの先端部の少なくとも表面は電気絶縁性であることを特徴とする供給ローラ。
【請求項２】
芯材の少なくとも表面は、導電性または半導電性を有することを特徴とする請求項１記載の供給ローラ。
【請求項３】
前記ファイバは、電気絶縁性または半導電性の基材と、基材の表面を覆う導電性ポリマ層とを有することを特徴とする請求項１記載の供給ローラ。
【請求項４】
前記導電性ポリマは、電子伝導性材料であることを特徴とする請求項３記載の供給ローラ。
【請求項５】
前記電子伝導性材料は、ポリピロール系導電性ポリマであることを特徴とする請求項４記載の供給ローラ。
【請求項６】
前記ファイバの先端部では、前記導電性ポリマ層が除去されていることを特徴とする請求３〜５のいずれかに記載の供給ローラ。
【請求項７】
静電潜像が形成された感光体上に、現像剤を供給して静電潜像を顕像化する電子写真方式画像形成装置のための現像装置において、
現像剤を貯留する容器と、
感光体上に現像剤を供給する現像ローラと、
芯材の表面に、多数のファイバが植毛され、容器内の現像剤を現像ローラに供給する供給ローラとを含み、
ファイバの少なくとも表面は、先端部を除いて導電性または半導電性を有し、
ファイバの先端部の少なくとも表面は電気絶縁性であることを特徴とする現像装置。
【請求項８】
芯材の少なくとも表面は、導電性または半導電性を有することを特徴とする請求項７記載の現像装置。
【請求項９】
前記ファイバは、電気絶縁性または半導電性の基材と、基材の表面を覆う導電性ポリマ層とを有することを特徴とする請求項７記載の現像装置。
【請求項１０】
前記導電性ポリマは、電子伝導性材料であることを特徴とする請求項９記載の現像装置。
【請求項１１】
前記電子伝導性材料は、ポリピロール系導電性ポリマであることを特徴とする請求項１０記載の現像装置。
【請求項１２】
前記ファイバの先端部では、前記導電性ポリマ層が除去されていることを特徴とする請求項９〜１１のいずれかに記載の現像装置。
【請求項１３】
現像ローラと供給ローラとに所定の電圧が印加されることを特徴とする請求項７〜１２のいずれかに記載の現像装置。
【請求項１４】
供給ローラの印加電圧は、現像ローラの印加電圧と同一の電圧に定められ、または現像剤を現像ローラに供給する電界を形成する電圧に定められることを特徴とする請求項１３記載の現像装置。
【請求項１５】
前記現像剤は、非磁性一成分系トナーであることを特徴とする請求項７〜１４のいずれかに記載の現像装置。
【請求項１６】
現像ローラは、感光体に接触していることを特徴とする請求項７〜１５のいずれかに記載の現像装置。
【請求項１７】
現像ローラは、感光体に非接触であることを特徴とする請求項７〜１５のいずれかに記載の現像装置。
【請求項１８】
前記現像ローラの周面に当接または近接し、供給ローラによって供給される現像剤の付着量を規制する現像剤規制部材を備えることを特徴とする請求項７〜１７のいずれかに記載の現像装置。
【請求項１９】
一対の電極間に、直流電源を接続して電界を形成し、
この電界内に、少なくとも表面が導電性または半導電性である長尺の芯材の前記表面に接着剤を塗布して、配置し、
芯材を、その芯材の軸線まわりに回転しつつ、
一対の電極のうち、高電位側の電極上から、少なくとも表面が導電性または半導電性である多数のファイバを、静電力によって飛翔させて、そのファイバの一端部を、芯材に付着させ、
芯材と、前記高電位側の電極との間に、芯材の軸線に沿って延びるスリットを有する電気絶縁性材料から成る制限部材を配置し、
前記スリットを通過したファイバを、芯材の表面に、傾斜する姿勢で付着させることを特徴とする電子写真方式画像形成装置のための現像装置に用いられる供給ローラの製造方法。
【請求項２０】
一対の電極間に、直流電源を接続して電界を形成し、
この電界内に、長尺の芯材の前記表面に接着剤を塗布して、配置し、
芯材を、その芯材の軸線まわりに回転しつつ、
一対の電極のうち、高電位側の電極上から、少なくとも表面が導電性または半導電性である多数のファイバを、静電力によって飛翔させて、そのファイバの一端部を、芯材に付着させ、
芯材と、前記高電位側の電極との間に、芯材の軸線に沿って延びるスリットを有する電気絶縁性材料から成る制限部材を配置し、
前記スリットを通過したファイバを、芯材の表面に、傾斜する姿勢で付着させることを特徴とする電子写真方式画像形成装置のための現像装置に用いられる供給ローラの製造方法。
【請求項２１】
前記ファイバは、電気絶縁性または半導電性の機材の表面に導電層が形成されて構成され、
芯材の表面にファイバの一端部を付着させた後に、ファイバの他端部付近の導電層を除去することを特徴とする請求項１９または２０に記載の電子写真方式画像形成装置のための現像装置に用いられる供給ローラの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機やプリンタなど、電子写真方式による画像形成のための装置に用いる供給ローラおよび現像装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
たとえば、電子写真方式を用いた複写機やレーザビームプリンタなどの画像形成装置には、画像形成用の現像剤が一成分系トナーの場合、図１０に示すような現像装置１が用いられている。現像ローラ３は、感光ドラム２の表面に形成される静電潜像を顕像化させるために微小な粒子状のトナーを付着させ顕像化する。現像装置１内で現像ローラ３の周面には、供給ローラ４の周面が接触しており、トナーの供給が行われる。現像ローラ３の周面には、さらにブレード５の先端部が当接し、押圧ばね６によって押圧されて、所定のトナー層厚が形成される。供給ローラ６の周囲には、トナーを貯蔵するトナー容器７が設けられる。現像ローラ３および供給ローラ４には、それぞれバイアス電源８，９からトナーを静電的に移行させるための負の電圧がバイアス電源８，９からそれぞれ供給される。
【０００３】
トナーは現像ローラ３の表面に物理的に搬送されるので、供給ローラ４の表面はトナーを物理的に保持可能な表面形状であることが好ましい。このため、通常、供給ローラ４は、金属製の芯金１０の周囲を導電性スポンジ層１１によって被覆して形成している。現像ローラ３は、金属製の芯金１２の周囲に電気絶縁性ゴム層１４を設けている。感光ドラム２の表面には、像担持体として電気絶縁性光半導体層が形成されている。
【０００４】
図１１は、供給ローラ４の製造方法の概要を示す。ステンレス鋼などの金属製の芯金１０を、角柱状に切出した導電性スポンジブロック１５に挿入し、導電性スポンジブロック１５の外周面を円筒面となるように切削して導電性スポンジ層１１（図１０、図１２を参照）を形成する。導電性スポンジ層１１の芯金１０への固定は、導電性接着剤によって行う。
【０００５】
図１２は、現像ローラ３と供給ローラ４との接触部分であるニップ部１６の状態を示す。導電性スポンジ層１１の表面にはトナー１７が保持可能な凹部１８が多数形成されている。トナー１７は、スポンジ表面の凹部１８にて現像ローラ３の表面に供給され、さらに現像ローラ３および供給ローラ４の間に形成される電界により、物理的に現像ローラ３に付着する。このとき、現像ローラ３の表面に導電性スポンジ層１１の表面の凹部１８が押し縮められ、現像ローラ表面のトナー１７は、摺擦され、かつ接触圧が大きいと導電性スポンジ層１１の表面の凹部１８内ではトナー１７が固着されてしまうおそれがある。
【０００６】
図１３には、電界を形成する方法を示している。現像ローラ３には、感光体上の静電潜像を現像させるために必要な電位差を発生させる電圧が印加される。通常、感光体の表面電位を−６５０Ｖ前後に設定する場合には、現像ローラ３に印加される電圧は−３５０Ｖ前後が好ましい。供給ローラ４には、この現像ローラ３に印加される電圧、すなわち現像バイアス電圧と、トナーを供給ローラ４から静電気的に移行させるに必要な極性および電界を発生させる電圧が印加される。通常は、−４００〜−７００Ｖが、たとえば−６５０Ｖ印加される。
【０００７】
以上のようにして使用される供給ローラ４は、次のような特性が要求される。
▲１▼トナーの電荷をリークさせない。このため、極端に導電性を有することは弊害となる。
▲２▼逆極性の電荷をトナーに与えないように、摩擦帯電系列に注意して材料を選択する必要がある。
▲３▼供給ローラ４がチャージアップしない程度に、適度に導電性が必要である。
▲４▼供給ローラ４が現像ローラに接触する場合は、ニップ領域で供給ローラがトナーを現像ローラ３に強く押付け、トナーに対して不要な摩擦帯電を与えないように、導電性スポンジ層などの硬度、発泡率、ニップ幅等を精度よく管理する必要がある。
▲５▼供給ローラ４が現像ローラ表面を摺擦し、当接表面のトナーをかき取り、リフレッシュする方式では、供給ローラ表面の状態が電気的にも機械的にも常に安定して変化しないことが必要である。
▲６▼現像ローラ３に印加されているバイアス電圧に、影響を与えない電気的特性を有していること。電気抵抗に関しては、現像ローラ３の抵抗と同等、もしくは高い方が好ましい。
▲７▼トナーに必要な機械的ストレスを与えない。
▲８▼現像ローラ３に傷を与えない素材であること。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
図１０に示すような従来からの導電性スポンジ層１１を表面に被覆した供給ローラ４は、表面の凹凸によってトナーを搬送し、その有する導電性によって、供給ローラ４に印加される電圧と現像ローラ３に印加される電圧により、現像ローラ３との間で電界を発生させ、トナーを効率よく現像ローラ３に静電的に吸着させる機能が要求される。しかしながら、供給ローラ４の表面の導電性スポンジ層１１には次のような問題がある。
【０００９】
▲１▼導電性スポンジはその発泡率を管理することが容易ではなく、発泡率が変化すると、硬度、抵抗値、表面のセル数が容易に変化してしまう。この所定の特性を確保して、バラツキの少ないスポンジを生産するのは難しい。
▲２▼導電性スポンジ自体は、変形しやすいために、製作時に外形を真円でかつ規定値に形成するのは容易ではない。たとえば、スポンジの外形精度は±０．２ｍｍ程度となる。たとえば、現像ローラ径をφ２０ｍｍ、供給ローラ径をφ１６ｍｍとすると、この精度では、スポンジの食込み量０．５±０．２ｍｍのときニップ幅は３ｍｍ〜５ｍｍ程度となり、そのばらつきが現像ローラ３との接触抵抗やトナーの摩擦帯電とに大きく影響を与えることになる。また、このような加工が必要であるため、製造コストが上昇してしまう。
▲３▼供給ローラ４としてのスポンジローラは、金属製の芯金１０のまわりに導電性スポンジ層１１を装着して形成され、芯金１０と導電性スポンジ層１１との間は導電性の接着剤で固定される。芯金１０と導電性スポンジ層１１との間を均一に接着することは困難であり、接着されている部分と接着されていない部分とでは表面での電気的特性が著しく異なってしまう。
▲４▼導電性スポンジ層１１の表面の凹部１８にトナー１７が固着してしまうと、電気抵抗を上昇させ、トナー１７の搬送力を著しく阻害し、駆動トルクの増大ともなる。このため、供給ローラ４の寿命は比較的に短くなってしまう。
▲５▼また、現像ローラ３に対する供給ローラ表面の押圧力が大きいと、トナーに不要なストレスを与えることになり、トナーの形状あるいは表面状態に著しい変化を与えることになり、安定した画像を維持することができない。
▲６▼供給ローラ４の表面の押圧力が大きいと、不要な摩擦帯電および現像ローラ３上へのフィルミングが発生しやすくなる。
【００１０】
これらの現象は、現像されて形成される画像上では、次のような現象として現れる。
▲１▼トナーの供給が不安定になることによる濃度ムラ。
▲２▼トナー特性の変化による濃度変化およびかぶり濃度の上昇。
【００１１】
また供給ローラ４の導電性スポンジ層１１がトナーの電荷量に著しく変化を与えたり、所定の極性とは異なる逆極性のトナーを生じた場合には、感光体２上の非画像部に不要なトナーが付着する。この感光体２上に付着したトナーは、所定の極性とは異なる逆極性のトナーであるために、静電気的に転写する方式では、静電気的反発力のために記録紙上にはほとんど転写されない。しかしながら、感光体上の残留トナーをクリーニング手段にて感光体２上から回収した後、現像装置内に戻し再利用するリサイクル方式あるいは残留トナーのクリーニングを現像工程にて同時に行う、いわゆるクリーナーレス方式においては、現像装置内の逆帯電トナーの濃度（比率）が印字毎に大きくなり、画像品質に支障をきたしてしまう。
【００１２】
また、これらのトナーは、帯電ローラあるいは帯電ブラシ等の接触帯電方式においては、静電気的にトナーが付着しやすく、帯電手段がこれらのトナーにて汚染され、帯電が正常に行われずに帯電ムラを行こしやすくなる。特にクリーナーレス方式においては、そのトナーを現像ローラ３で静電気的に回収しにくく、感光体２上にトナーが付着した状態となり、さらに画像品質を損なうこととなる。
【００１３】
また、供給ローラ４として、金属製ローラを使用する場合においては、供給ローラ４の抵抗値が著しく低いため、非接触にて使用されている。これによって接触に起因する上述のような問題は発生しないが、金属製ローラの場合には表面が大略的に平滑であるため、トナーの搬送性が悪く、濃度ムラの原因となりやすい。また、非接触であるため、現像ローラ３と供給ローラ４間に形成する電界強度を一定に保つには、両ローラ３，４間のギャップを精度よく管理しなければならない。さらに非接触であるため、現像工程を経てきたトナーを現像ローラ３から剥離させ、トナーを供給するというリセット効果は全く期待できないので、ゴースト像などが発生し、画像品質を損なうこととなる。
【００１４】
本発明の目的は、上述した問題を解決し、安価で長寿命かつ現像剤の帯電量の安定化を図り、さらには逆帯電現像剤の生成を極力抑えることができる供給ローラおよび現像装置ならびに供給ローラの製造方法を提供することである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、電子写真方式を用いた画像形成装置の感光体上の静電潜像に現像剤を供給し、顕像化する現像ローラに現像剤を供給する供給ローラにおいて、
芯材の表面に、多数のファイバが植毛されているとともに、
ファイバの少なくとも表面は、先端部を除いて導電性または半導電性を有し、
ファイバの先端部の少なくとも表面は電気絶縁性であることを特徴とする供給ローラである。
本発明に従えば、供給ローラの表面は、径方向にすなわち放射状に、または芯材の表面に、希望する姿勢で、すなわち径方向に対して零度を超えかつ９０度以下の角度を成して延びるファイバによって植毛されているので、ファイバ間の間隙で現像剤を保持し、現像ローラと供給ローラのファイバとの間に形成される間隙に、適量に規定された現像剤を送込むことができる。現像ローラと供給ローラのファイバとの接触または近接領域で、現像剤が現像ローラの表面に直接押付けられて摺擦されないので、現像剤に対して不要な摩擦帯電を付与したり、あるいは現像剤の有している帯電量を変化させない。また現像剤に対して、機械的なストレスを与えることはない。
さらに、供給ローラの回転に伴って、ファイバが振動するため、現像剤が供給ローラの表面に固着して、寿命を短縮する恐れはなく、長寿命化を図ることができる。現像ローラ上の現像剤を供給ローラで除去するリフレッシュの場合でも、従来のように導電性スポンジ層で面接触状態でこすり取るのに比較し、ファイバの腰で現像剤をはじき飛ばすことによる除去であるので、現像剤に不要なストレスを与えることはない。また、現像ローラと供給ローラ間に発生する摩擦抵抗がほとんどないので、駆動トルクを下げることができる。
また、導電性を有するファイバの先端部の少なくとも表面に電気絶縁部を有するので、供給ローラの導電性ファイバの先端部が現像ローラに接触しても、現像ローラと供給ローラとの間が通電状態とはならず、それぞれの表面電位を安定に維持することができる。
【００１６】
また本発明は、芯材の少なくとも表面は、導電性または半導電性を有することを特徴とする。
また、前記ファイバの少なくとも表面は、導電性または半導電性を有する。
本発明に従えば、芯材の少なくとも表面およびファイバの少なくとも表面が導電性または半導電性を有するので、現像ローラとの間に安定した電界を形成することができ、かつチャージアップを防いで供給ローラの電気的特性を安定に維持し、供給ローラから現像ローラへの現像剤の移行量を安定化させることができる。（ａ）芯材およびファイバの少なくとも表面はいずれも、導電性であってもよく、あるいはまたは（ｂ）芯材の少なくとも表面が導電性であってファイバの少なくとも表面が半導電性であってもよく、または（ｃ）その逆であってもよく、さらに（ｄ）芯材およびファイバの少なくとも表面のいずれもが半導電性であってもよい。導電性というのは、１つの供給ローラに植毛された全てのファイバの一端部と全てのファイバの他端部との間の電気抵抗が１０6〜１０9Ω未満を言い、半導電性というのは、１０9〜１０12Ωを言う。
【００１８】
また本発明で前記ファイバは、電気絶縁性または半導電性の基材と、基材の表面を覆う導電性ポリマ層とを有することを特徴とする。
本発明に従えば、導電性のファイバは、電気絶縁性または半導電性の基材の表面を導電性ポリマ層によって覆うようにして形成されるので、全体に導電性を付与するよりも容易にかつ安価に製造することができる。
【００１９】
また本発明で前記導電性ポリマは、電子伝導性材料であることを特徴とする。本発明に従えば、導電性ポリマが電子伝導性材料であるので、イオン伝導性の場合のような電気抵抗値の湿度依存性が少なく、安定した使用を継続することができる。
【００２０】
また本発明で前記電子伝導性材料は、ポリピロール系導電性ポリマであることを特徴とする。
本発明に従えば、電子伝導性材料としてポリピロール系導電性ポリマを用いるので、多くの種類の基材に対して容易に導電性を付与することができ、イオン伝導性で導電性を付与する場合のような湿度依存性がなく安定して使用することができる。
【００２１】
また本発明の前記ファイバの先端部では、前記導電性ポリマ層が除去されていることを特徴とする。
本発明に従えば、導電性ポリマ層がファイバの先端部で除去されているので、ファイバの先端部が現像ローラに接触しても、現像ローラおよび供給ローラ間の間隙での電界が変化せず、安定した現像剤の移行を円滑に行うことができる。
【００２２】
さらに本発明は、静電潜像が形成された感光体上に、現像剤を供給して静電潜像を顕像化する電子写真方式画像形成装置のための現像装置において、
現像剤を貯留する容器と、
感光体上に現像剤を供給する現像ローラと、
芯材の表面に、多数のファイバが植毛され、容器内の現像剤を現像ローラに供給する供給ローラとを含み、
ファイバの少なくとも表面は、先端部を除いて導電性または半導電性を有し、
ファイバの先端部の少なくとも表面は電気絶縁性であることを特徴とする現像装置である。
本発明に従えば、供給ローラの表面のファイバ間で搬送される現像剤が現像ローラまで円滑に移行され、安定した現像を行うことができる。
【００２３】
また本発明は、現像ローラと供給ローラとに所定の電圧が印加されることを特徴とする。
また本発明は、供給ローラの印加電圧は、現像ローラの印加電圧と同一の電圧に定められ、または現像剤を現像ローラに供給する電界を形成する電圧に定められることを特徴とする。
本発明に従えば、少なくとも表面が導電性または半導電性である現像ローラと供給ローラの少なくとも表面が導電性または半導電性であるファイバとには、所定の電圧を印加し、この電圧は、現像ローラと供給ローラとにおいて同一の電圧であってもよく、あるいはまた現像剤に作用する静電力によってその現像剤が供給ローラから現像剤に移動する電界を形成する電圧に定める。こうして容器内に貯留されている現像剤は、供給ローラから現像ローラに円滑に運搬される。
【００２４】
また本発明は、前記現像剤は、非磁性一成分系トナーであることを特徴とする。
本発明に従えば、非磁性一成分系現像剤は電気絶縁性であって、その静電力によって円滑に移動することができる。また非磁性であることによって、現像剤の移動に不所望な磁界による悪影響がなくなる。
【００２５】
また本発明は、現像ローラは、感光体に接触していることを特徴とする。
また本発明は、現像ローラは、感光体に非接触であることを特徴とする。
本発明に従えば、現像ローラに静電力によって付着している非磁性一成分系トナーまたはその他の現像剤が、その現像ローラに接触している感光体に円滑に移行して、感光体上の静電潜像を顕像化することができ、あるいはまた現像ローラと感光体との間に存在する空隙において、現像ローラから感光体に静電力によって現像剤が飛翔して顕像化される。
【００２６】
また本発明は、前記現像ローラの周面に当接または近接し、供給ローラによって供給される現像剤の付着量を規制する現像剤規制部材を備えることを特徴とする。
本発明に従えば、現像剤の付着量を規制する現像剤規制部材が当接し、または隙間をあけて近接するので、現像ローラの周面に付着している現像剤層の厚みを規制し、現像の感光体に余分な現像剤が移行しないようにして、形成される画像の品質を向上させることができる。
【００２７】
さらに本発明は、一対の電極間に、直流電源を接続して電界を形成し、
この電界内に、少なくとも表面が導電性または半導電性である長尺の芯材の前記表面に接着剤を塗布して、配置し、
芯材を、その芯材の軸線まわりに回転しつつ、
一対の電極のうち、高電位側の電極上から、少なくとも表面が導電性または半導電性である多数のファイバを、静電力によって飛翔させて、そのファイバの一端部を、芯材に付着させ、
芯材と、前記高電位側の電極との間に、芯材の軸線に沿って延びるスリットを有する電気絶縁性材料から成る制限部材を配置し、
前記スリットを通過したファイバを、芯材の表面に、傾斜する姿勢で付着させることを特徴とする電子写真方式画像形成装置のための現像装置に用いられる供給ローラの製造方法である。
接着剤は導電性であってもよいけれども、電気絶縁性であってもよい。ファイバの少なくとも外周面が導電性または半導電性である場合において、接着剤が電気絶縁性であっても、ファイバの前記一端部が、その電気絶縁性接着剤を貫通し、芯材の導電性または半導電性の表面に当接して電気的接続が行われる。
本発明に従えば、供給ローラの表面に静電植毛法によってファイバを植毛するので、均一な植毛を生産性よく行うことができ、供給ローラを安価に製造することができる。
【００２８】
さらに本発明は、一対の電極間に、直流電源を接続して電界を形成し、
この電界内に、長尺の芯材の前記表面に接着剤を塗布して、配置し、
芯材を、その芯材の軸線まわりに回転しつつ、
一対の電極のうち、高電位側の電極上から、少なくとも表面が導電性または半導電性である多数のファイバを、静電力によって飛翔させて、そのファイバの一端部を、芯材に付着させ、
芯材と、前記高電位側の電極との間に、芯材の軸線に沿って延びるスリットを有する電気絶縁性材料から成る制限部材を配置し、
前記スリットを通過したファイバを、芯材の表面に、傾斜する姿勢で付着させることを特徴とする電子写真方式画像形成装置のための現像装置に用いられる供給ローラの製造方法である。
芯材は、たとえば合成樹脂または紙などの材料から成り、したがって電気絶縁性である場合には、導電性接着剤を用いる。芯材は、その少なくとも表面が導電性であってもよい。
上述の各請求項において、ファイバはその少なくとも表面が導電性または半導電性であり、またはファイバ全体が電気絶縁性であってもよく、もしくは導電性または半導電性であってもよい。
【００２９】
さらに、芯材と、前記高電位側の電極との間に、芯材の軸線に沿って延びるスリットを有する電気絶縁性材料から成る制限部材を配置し、
前記スリットを通過したファイバを、芯材の表面に、傾斜する姿勢で付着させる。
制限部材は、たとえば平板状であって、長尺の芯材の軸線に平行な細長いスリットを有し、このスリットを通過したファイバが芯材に接着剤によって付着される。芯材の軸線と細長いスリットの軸線とが仮想上の一平面内に存在する構成において、その仮想上の一平面内に電界内の電気力線が存在するとき、その電気力線に沿って細長く延びた状態で飛翔するファイバは、自然状態において芯材の径方向に延びた姿勢で、そのファイバの一端部が付着される。前記仮想上の一平面と、スリットの軸線を通る電気力線とが交差するとき、その電気力線に沿って延びた状態で飛翔するファイバは、スリットを通過し、自然状態でファイバが延びる方向は、芯材の径方向に対して零度を超えかつ接線の９０度以下の角度で交差した斜めの姿勢で、ファイバの一端部が付着される。このように芯材に達して前記斜めに付着されたファイバは、供給ローラおよび現像ローラの回転方向に対応して好適に使用され、円滑に現像剤を運搬することができる。
【００３０】
また本発明は、ファイバは、電気絶縁性または半導電性の基材の表面に導電層が形成されて構成され、
芯材の表面にファイバの一端部を付着させた後に、ファイバの他端部付近の導電層を除去することを特徴とする。
ファイバの前記他端部は、そのファイバの少なくとも表面の導電性の部分が現像ローラに接触して現像剤の運搬のための電界が乱されることが防がれ、あるいはまたファイバの前記他端部の電気絶縁性の部分が安定して現像ローラに接触しても電界が乱されることはないようにすることが可能である。これによって現像剤による顕像化が安定して行われ、画像品質が向上されることになる。
【００３１】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の実施の一形態の概略的な構成を示す。現像装置２１は現像ローラ２３、供給ローラ２４および現像剤規制部材であるブレード２５を装着する現像剤容器２７として、一体的に構成される。現像ローラ２３および供給ローラ２４は導電性であり、バイアス電源２８，２９から、それぞれ−３５０Ｖおよび−６５０Ｖの電圧がバイアス電圧として共通電位である接地電位との間で印加される。現像ローラ２３の構成は、図１０に示す従来からの現像ローラ３と基本的に同等である。供給ローラ２４は、芯材３０の周囲に植毛部３１が形成されている。
【００３２】
芯材３０は、直円筒状であり、（ａ）金属製、（ｂ）電気絶縁性の合成樹脂製筒体であって、その表面に導電層または半導電層を形成した構成、（ｃ）電気絶縁性の紙製筒体であって、その表面に導電層または半導電層を形成した構成であってもよい。この導電層または半導電層は、めっきなどによって形成されてもよいが、後述の静電植毛法などにおける導電性または半導電性接着剤から成ってもよい。
【００３３】
ブレード２５は、そのエッジが現像ローラ２３の表面から近接して離間し、現像ローラ２３上の現像剤の付着量を規制しているけれども、図１０のブレード５のように、先端部を当接させる形式であってもよい。
【００３４】
図２は、図１の現像ローラ２３に対して供給ローラ２４が接触しているニップ部の状態を示す。植毛部３１には、現像ローラ２３の径方向に延びるファイバ３２が一定の密度で植毛されている。現像剤３７は、ファイバ３２の間のすきまに保持される。ファイバ３２の表面には導電性ポリマ層３３が形成され、中心の電気絶縁性基材３４の繊維を覆っている。ファイバ３２の先端部では前記導電性ポリマ層３３は除去されている。この先端部で導電性ポリマ層３３が除去されているので、ファイバ３２が直接に現像ローラ２３の表面に接触しても通電状態とはならず、現像ローラ２３および供給ローラ２４のバイアス電圧は安定に維持される。ファイバ３２はある程度の腰があるので、現像ローラ２３上に残存している現像剤があれば、ストレスを与えることなく、はじき飛ばすようにして除去することができる。
【００３５】
図３は、ファイバ３２の形状を、（ａ）で示す本実施形態の場合と、（ｂ）で示す全体的に導電性を有する比較例の場合とで比較して示す。図３（ｂ）のように全体的に導電性を有するファイバ３２では、カーボン層３５などの導電性の層が電気絶縁性材料の層間に存在して基材自体に形成されている。このようなカーボン層３５などの導電性部分を基材自体に形成することは、製造が困難であり、製造コストが上昇する原因となる。図３（ａ）に示す本実施形態の導電性ポリマ層３３は、たとえばアキレス株式会社製の商品名「ＳＴポリ」などのポリピロール系導電性ポリマを好適に使用することができる。ポリピロール系導電性ポリマでは、ポリマ主鎖状に生成されるジカチオンなどが主鎖間を移動することによって電荷を運び、導電性を示すと考えられている。このようなポリピロールの層は、表面の厚み０．１〜０．５μｍであり、このため素材の特性を殺すことなく導電性を付与することができる。導電性能は前述した電気抵抗１０2〜１０7Ωまで自由に設定することができる。導電性を付与する機構がジカチオンによる電子伝導性であるため、イオン伝導性の場合のように湿度によって導電性能が変化することがなく、安定に導電性を維持することができる。
【００３６】
基材３４としては、アクリル樹脂、ポリエステル、ナイロンなどの電気絶縁性合成樹脂製繊維を使用することができる。導電性ポリマ層３３と基材３４との接着性を向上させるために、必要に応じてプライマ処理することも可能である。基材３４は、約３デニールであり、長さ１．０〜３．０ｍｍ、好ましくは１．２〜１．５ｍｍであり、これによって芯材３０の表面に密に静電植毛することができ、長すぎると、植毛密度が低下する。またファイバ３２の先端部では、導電性ポリマ層３３を除去して電気絶縁部３６を形成する。
【００３７】
図４は、図１の供給ローラ２４の表面に植毛部３１を、静電植毛法によって形成する工程を概略的に示す。芯材３０の周囲に導電性もしくは半導電性の接着剤層３９を塗布しておき、直流電源３８によって図４の上下に間隔をあけた一対の平行平板電極４１，４２との間に高電圧を印加する。芯材３０の水平軸線４３は、水平な電極４１，４２に平行である。この電界内にある芯材３０の軸線４３を含む仮想上の鉛直一平面４５に平行に電気力線が発生される。電源３８の高電位側の電極４１上には、予め定める同一長さの多数のファイバ３２が乗載されている。芯材３０と電極４１との間には、合成樹脂などの電気絶縁性材料から成る平板状の制限部材４３が介在される。この制限部材４３にはスリット４４が形成されるスリット４４は芯材３０の軸線４３に平行に延びる。軸線４３を含む仮想上の一平面４５が、スリット４４の軸線４６を含む図４の状態では、電気力線に沿って細長く飛翔するファイバ３２が、芯材３０の径方向に、接着剤層３９によって付着される。
【００３８】
本発明の実施の他の形態では、制限部材４３のスリット４３を仮想上の一平面４５から図４の左方または右方に変位して設置する。これによって芯材３０の表面には、その芯材３０の径方向に対して傾斜した姿勢で、ファイバ３２を付着させることができる。
【００３９】
この静電植毛時においては、芯材３０は、矢符４７の方向に回転され、したがってスリット４４を通過してきたファイバ３２が、芯材３０の径方向に、またはその径方向に対して希望する角度で傾斜した状態でファイバ３２を付着し、こうして芯材３０の全周面にわたり植毛することができる。図４は、スリット４４の軸線４６は、前記仮想上の一平面４５内にあり、しかも芯材３０の軸線４３に平行である状態が、図４に示されている。直流電源３８の極性を、図４とは逆とし、ファイバ３２を低電位側の電極に設けてもよい。
【００４０】
ファイバ３２の他端部である先端部に、図３（ａ）で示すような電気絶縁部３６を形成するためには、前記接着後に、いったん形成される導電性ポリマ層３３を機械的に除去したり、有機溶剤などによって除去することによって形成可能である。
【００４１】
図５は、本実施形態による植毛を用いる供給ローラ２４と、従来からの導電性スポンジを用いる供給ローラ４とで、感光体ドラムでの現像剤のかぶり量の推移についての実験結果の一例を示す。本発明の植毛供給ローラ２４は、従来のスポンジを用いる供給ローラ４に比べて、感光体上かぶり濃度が小さく改善されていることがわかる。
【００４２】
図６は、現像ローラ２３に対する植毛供給ローラ２４の食込み量における感光体上かぶり濃度への影響についての実験結果の一例を示す。図６に示すように、非接触および接触においても、感光体上かぶりが一定していることにより、現像剤へのストレスが小さいことが判断される。
【００４３】
図７は、現像剤を介して供給ローラ２４から現像ローラ２３へ流れ込む電流値を示す。図７のように、本発明に従う植毛供給ローラ２４を用いることによって、常に安定した電界を形成することが可能であることが理解される。これに対して従来のスポンジを用いる供給ローラ４では、リーク電流が流れ、現像剤に不要な電荷が与えられていると考えられる。
【００４４】
図８は、現像ローラ２３に対する植毛供給ローラ２４の食込み量における現像剤の追従性についての実験結果の一例を示す。図８に示すように、非接触においても、現像剤の供給が行われ、接触によってより安定した現像剤の供給が行われている。スポンジ製供給ローラ４を用いた場合には、その食い込み量の変化によりかぶり濃度が大きく変化する。
【００４５】
図９は、スポンジを用いる供給ローラ４と植毛供給ローラ２４とを用いた場合の各々の現像ローラ２３上の現像剤規制部材２５を通過した後の現像剤層の電位を示している。この図９より、植毛供給ローラ２４を用いた場合、その供給ローラ２４に印加される電圧に拘わらず、現像剤層の電位が安定している。
【００４６】
これに対してスポンジの供給ローラ４を用いた場合には、印加電圧により、現像剤層の電位が大きく変化しており、スポンジの供給ローラ４から現像剤に対し不要な電荷の注入があったり、あるいは電荷のリークがあることを示している。このことより、スポンジローラ自身の抵抗、スポンジのローラ４と現像ローラ２３のニップ幅などにより、現像剤の電荷が大きく変化することを示唆している。本発明はこの問題を解決する。
【００４７】
本発明は、現像ローラ２３は、芯金の外周を導電性弾性ゴムなどの材料で構成し、感光体をドラム状の固いものとしての弾性接触についてであるが、ベルト状のフレキシブルな弾性感光体を用いる場合に、金属製の円筒状の現像ローラを感光体に接触して用い、この場合にも本発明は有効である。また、感光体と現像ローラとの間に所定の空隙を設け、その空隙を感光体の表面電位の差により現像剤を飛翔させる、いわゆるジャンピング現像方式にも使用できる。以上のように、本発明は現像ローラ上に非磁性一成分系トナーを供給するいかなる現像方式にも好適に使用することができ、また現像剤は、キャリアとトナーとから成る２成分系であってもよい。
【００４８】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、供給ローラの表面にファイバを植毛して現像剤の搬送を行うので、現像剤に余分な機械的ストレスを与えず、現像剤の帯電量を安定に保ちながら、供給ローラから現像ローラまでの現像剤の移行を円滑かつ安定に行うことができる。供給ローラに導電性スポンジを用い、その凹部で現像剤を搬送する場合のように、現像剤が凹部に詰まって寿命を短縮させたり、現像剤に余分な機械的ストレスを与えたり現像剤の帯電量を変化させたりする恐れはなく、また供給ローラとしての製造も導電性スポンジを加工する場合に比較して安価に行うことができる。
また、ファイバの先端部は電気絶縁性を有するので、ファイバが導電性を有しても、現像ローラと供給ローラとの間の電界を安定に維持することができる。
【００４９】
また本発明によれば、ファイバを静電植毛法によって供給ローラの表面に植毛するので、均一な植毛を安価に行うことができる。
【００５０】
また本発明によれば、芯材またはファイバの少なくとも表面は、導電性または半導電性を有するので、供給ローラのチャージアップを防止して安定な現像剤の供給を行うことができる。
【００５２】
また本発明によれば、導電性を有するファイバは、電気絶縁性または半導電性の基材の表面を導電性ポリマ層によって覆って形成するので、基材として導電性のファイバを使用する場合よりも安価に供給ローラを製造することができる。
【００５３】
また本発明によれば、導電性ポリマが電子伝導性材料であるので、イオン伝導性のような湿度依存性がなく安定な現像剤の供給を行うことができる。
【００５４】
また本発明によれば電子伝導性材料がポリピロール系導電性ポリマであるので、各種基材に導電性を付与し、イオン伝導性のような湿度依存性なく、安定に現像剤の供給を行うことができる。
【００５５】
また本発明によれば、ファイバの先端部では導電性ポリマ層が除去されているので、現像ローラと供給ローラとの間の電界を安定に維持し、現像剤の供給を安定に継続することができる。
【００５６】
さらに本発明によれば、現像装置には表面にファイバが植毛されている供給ローラと現像ローラとが含まれ、供給ローラの表面のファイバによって現像剤が現像ローラに安定に供給されるので、良好な品質の画像を形成する現像装置を得ることができる。
【００５７】
本発明によれば、現像ローラと供給ローラとに所定の電圧を印加し、この電圧は、供給ローラと現像ローラとの印加電圧が同一であってもよく、あるいはまた相互に異ならせ、現像剤を供給ローラから現像ローラに移動する電界を形成する電圧に定める。
【００５８】
現像剤として、非磁性一成分系トナーを用いることによって、構成が簡略化され、取扱いが容易となり、そのトナーは静電力によって円滑に移動して供給ローラから現像ローラに供給することができる。
【００５９】
現像ローラは、感光体に接触していてもよく、または非接触であってもよく、現像ローラから感光体に静電力によって現像剤が移動して感光体上の静電潜像が顕像化される。
【００６０】
また本発明によれば、現像ローラの表面に供給される現像剤は、現像剤規制部材によって付着量が規制されるので、余分な現像剤が現像に使用されず、良好な品質の画像を得ることができる。
【００６１】
本発明によれば、静電植毛法によって、少なくとも表面が導電性となっている芯材の表面に、ファイバの一端部を付着することが容易に可能である。
【００６２】
さらに本発明によれば、スリットを有する制限部材を用い、ファイバを傾斜する姿勢で芯材の表面に付着させることができ、これによってファイバの他端部を希望する状態で現像ローラに接触させて、現像剤の円滑な供給を可能にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態の概略的な構成を示す断面図である。
【図２】図１の現像ローラ２３と供給ローラ２４との接触部の拡大図である。
【図３】図１の実施形態の植毛部３１のファイバ３２の構造を示す断面図である。
【図４】図１の植毛部３１を静電植毛法によって形成する状態を示す説明図である。
【図５】本実施形態による植毛供給ローラ２４と従来からのスポンジを用いる供給ローラ４との間で、感光体ドラム上のかぶりの推移を比較した実験結果の一例を示すグラフである。
【図６】本実施形態の植毛供給ローラ２４の現像ローラ２３に対する食込み量の感光体上かぶりへの影響についての実験結果の一例を示すグラフである。
【図７】本実施形態の植毛供給ローラ２４と従来からのスポンジを用いる供給ローラ４とにおける供給ローラ２４，４への印加電圧と現像ローラへの漏れ電流との関係を示す実験結果の一例を示すグラフである。
【図８】本実施形態による植毛供給ローラ２４の現像ローラ２３に対する食込み量と現像剤の追従性との関係についての実験結果の一例を示すグラフである。
【図９】本実施形態による植毛供給ローラ２４と従来からのスポンジを用いる供給ローラ４とにおける供給ローラ２４，４への印加電圧と、現像剤規制部材２５を通過した後の現像ローラ２３上の現像剤層の電位との関係についての実験結果の一例を示すグラフである。
【図１０】従来からの供給ローラ４および現像装置を示す簡略化した断面図である。
【図１１】図１０の供給ローラ４の製法を示す簡略化した斜視図である。
【図１２】図１０の現像ローラ３と供給ローラ４との間の接触部の概略的な断面図である。
【図１３】図１０の現像ローラ３と供給ローラ４との間の電気的接続状態を示す模式図である。
【符号の説明】
２１  現像装置
２３  現像ローラ
２４  供給ローラ
２５  現像剤規制部材
２７  現像剤容器
２８，２９  バイアス電源
３０  芯金
３１  植毛部
３２  ファイバ
３３  導電性ポリマ層
３４  電気絶縁性基材
３６  電気絶縁部
【図１】
0003665433.tif 000002
【図２】
0003665433.tif 000003
【図３】
0003665433.tif 000004
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0003665433.tif 000008
【図８】
0003665433.tif 000009
【図９】
0003665433.tif 000010
【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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