(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
粉体現像剤を用いて感光体上の静電潜像を該感光体と現像材担持体とが接触した状態で現像がなされる現像装置において、
該現像剤担持体がカーボンを含有し、少なくとも表面近傍が低沸点炭化水素を内包した樹脂製球体を含有する高分子材料からなり、その表面層の上記樹脂製球体の一部をカットさせたものであることを特徴とする現像装置。
【請求項２】
現像ローラに担持された粉体現像剤を用いて感光体上の静電潜像を現像する現像装置において、
該現像ローラに該粉体現像剤を供給する現像剤供給ローラを有し、
該粉体現像剤が該現像ローラと該現像剤供給ローラとの接触部で摩擦帯電し、
該現像剤供給ローラがカーボンを含有し、少なくとも表面近傍が低沸点炭化水素を内包した樹脂製球体を含有する高分子材料からなりその表面層の上記樹脂製球体の一部をカットさせたものであることを特徴とする現像装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機、ファクシミリ、プリンター等の画像形成装置において用いられるローラ及び現像装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の画像形成装置においては、静電潜像が形成された潜像担持体に、現像装置により帯電された現像剤を供給して可視像化し、得られた現像像を転写材に転写し、定着させることによって画像を形成するものが知られている。
形成画像の高画質化を図るためには、静電潜像を可視像化する現像領域に搬送される現像剤を所望の帯電量に帯電させておくことや、現像剤を現像領域に均一に供給することが望まれる。
【０００３】
従来、ブレードギャップによるトナーの層厚規制を行うことなく、トナーの薄層化を実現するとともに、摩擦帯電効率を上昇させて印字品質の安定性を向上させることを図ろうとした現像器が提案されている。この現像器は、現像剤搬送部材としての現像スリーブ表面の表面粗度Ｒｓを、Ｒｓ＝（２〜３）×（トナーの平均粒径）μｍに規定し、このスリーブにスクラバーを接触させてスリーブ表面にトナーの平均粒径の２〜３倍の凸部を形成することにより、この凸部と凸部の間にトナーを入り込ませて現像域に搬送するものである（特開平３ー４４６６１号公報参照）。
【０００４】
また、現像装置の使用開始初期において現像剤担持体表面の粗面の状態が変化して現像剤付着量が変化することを防止するために、現像剤担持体の表面を高硬度の研磨剤で粗く研磨し、その後バフなどの柔らかい材料で研磨することによって、現像剤担持体の表面にその回転軸方向の微細な条痕による粗面を形成し、その粗面の凹凸の頂点付近のみが丸みを帯びた断面となるようにした一成分現像装置及びその製造方法も提案されている（特開平４ー２４９２７５号公報参照）。
【０００５】
また、現像剤の担持機能及び搬送機能を高めるために、現像ローラにおける現像に利用される領域、即ち現像剤担持領域の表面に凹凸を形成した現像ローラも提案されている（特開平５ー４６００７号公報参照）。この凹凸は、フォトレジスト方式のエッチング加工によって形成したもので、エッチングによって円形の凹部を均一な大きさ及びピッチで形成し、現像剤担持領域の表面を全体として微細な凹凸となるようにしている。この現像ローラは、現像剤担持領域の両側に設けられる現像剤非担持領域は、現像剤の担持、搬送の機能を極力抑える平滑面とし、現像剤の側方への漏れ防止に有利なようにしたり、凹部に配列を千鳥状にして現像剤の搬送方向とは直角な方向に搬送ムラが生じないようにすることによって、現像ムラやそれによる画像濃度ムラの解消を図るものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記特開平３ー４４６６１号公報で提案されていた現像器においては、現像スリーブ表面の表面粗度Ｒｓを規制する製法が唱えられていなかったため、均一の表面粗度Ｒｓが得られるかどうかが不明であった。
また、上記特開平４ー２４９２７５号公報においては、現像剤担持体表面の研磨が多工程に及ぶため、製造上のコストが高くなってしまうおそれがあった。
また、上記特開平５ー４６００７号公報においても、現像ローラにおける現像剤担持領域の表面に凹凸を形成するためにフォトレジスト方式のエッチング加工を施すようにしていたため、コストが高くなってしまうおそれがあった。
【０００７】
一方、従来より、画像形成装置で現像剤の搬送や帯電に用いられるローラ部材の多くは、剛直な感光体に接触させていることが多いため、ローラ部材表面が硬いと、形成画像上でのジターの発生や、画像上の欠陥が生じるおそれがあった。このため、ローラ部材表面の低硬度化が求められていた。
【０００８】
上記ローラ部材表面の低硬度化を達成する手段としては、硬度制御が容易である等の点からローラ表層を発泡性弾性体で構成することが一般的に知られている。この発泡性弾性体は、主成分とするゴム成分に導電材及び発泡剤を配合し、加熱発泡形成することにより得られる。発泡剤としては一般に有機発泡剤、即ち熱影響下で化学的分解反応をして気体を放出する物質が用いられており、これによれば、一定の温度範囲で迅速に気体を放出するため、比較的大きな気泡を形成できる特徴がある。従って有機発泡剤を配合して発泡性弾性体を発泡形成することにより、低硬度でかつ弾性に優れた導電性ローラを得ることができる。
しかしながら、有機発泡剤は化学反応により爆発的にガスを放出することから、発泡状態や気泡形状は温度条件の影響を著しく受ける。例えば、発泡性弾性体をローラ形状に発泡形成する際、受容熱の分布はその軸方向や半径方向で異なるため、発泡状態や気泡形状には位置的なバラツキが生じる。導電性ローラは形状精度や堅さの均一性が要求されるため、このようなバラツキが生じた場合、要求仕様を満足できないという不具合が発生する。このため、一般的には加熱の際、５０〜８０℃という比較的低い温度から１２０〜２００℃という高温に徐々に上昇させ、熱伝導のバラツキを極力小さくするようにしているが、この方法では、製造に長時間を有する上、温度管理が難しく、形状精度はやはり安定しないという問題がある。
また、有機発泡剤により形成された気泡は、形状安定性に劣り、発泡性弾性体を成形した際、その形状が経時的に変化していくという不具合がある。そこで、一般的には、発泡性弾性体を成形期に７０℃程度の温度下で長時間放置し、いわゆる縮み取りをおこなって強制的に寸法を変化させた後、研削等の外径加工を施して所望の外径寸法を得るという手段を取らざるを得ず、この点でも製造の長時間化を免れ得なかった。
また、有機発泡剤により気泡が形成された発泡性弾性体を有するローラ部材は、通常圧接して使用するため経時的寸法変化が大きく、また、気泡が部分的につながっているために現像剤が弾性体の内部に入り込み初期状態からの経時的な変化が大きいという問題もあった。
【０００９】
本発明は以上の問題点に鑑みなされたものであり、その第一の目的とするところは、種々の抵抗値における弾性に優れたローラを容易に得ることである。
【００１０】
また、その第二の目的は、表面粗度が均一なローラ部材を低コストで得ることである。
【００１１】
また、その第三の目的とするところは、上記ローラ部材を用いた現像装置を提供することである。
【００１２】
【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の発明は、粉体現像剤を用いて感光体上の静電潜像を該感光体と現像材担持体とが接触した状態で現像がなされる現像装置において、該現像剤担持体がカーボンを含有し、少なくとも表面近傍が低沸点炭化水素を内包した樹脂製球体を含有する高分子材料からなり、その表面層の上記樹脂製球体の一部をカットさせたものであることを特徴とするものである。
また、請求項２の発明は、現像ローラに担持された粉体現像剤を用いて感光体上の静電潜像を現像する現像装置において、該現像ローラに該粉体現像剤を供給する現像剤供給ローラを有し、該粉体現像剤が該現像ローラと該現像剤供給ローラとの接触部で摩擦帯電し、該現像剤供給ローラがカーボンを含有し、少なくとも表面近傍が低沸点炭化水素を内包した樹脂製球体を含有する高分子材料からなりその表面層の上記樹脂製球体の一部をカットさせたものであることを特徴とするものである。
【００１３】
上記第一の目的を達成するために、請求項１及び２のローラは、低沸点炭化水素を内包した樹脂製球体を含有する高分子材料基材からなることを特徴とするものである。
請求項１及び２に記載のローラにおいては、低沸点炭化水素を内包した樹脂製球体の低沸点炭化水素が発泡し高分子材料基材中に発泡性セルと呼ばれる気泡を形成して弾性層を形成する。この発泡性セルは、ゴム等の高分子材料基材中に点在しており、内部に空気を有する樹脂製の外殻が高分子材料基材から離脱しにくく、また、現像剤が内部に入り込むことがない。
また、弾性層にカーボンを配合するなどによって、弾性層を所望の体積抵抗にすることができ、低抵抗の導電性ローラから高抵抗のローラまで、種々のローラを得ることが可能となる。
また、上記第二の目的を達成するために、請求項１及び２のローラは、少なくとも表面近傍が低沸点炭化水素を内包した樹脂製球体を含有する高分子材料からなるローラにおける該表面層の上記樹脂製球体の一部をカットさせたことを特徴とするものである。
請求項１及び２に記載のローラにおいては、ローラの表層近傍の低沸点炭化水素を内包した樹脂製球体をカットし、ローラの表層に無数の半球状の凹部を形成する。樹脂製球体をカットする方法としては、ローラの表層を研削することなどがある。また、空気を内包した発泡セルの内径は、樹脂製球体の粒径によって決まるので、この粒径が均一なものを用いることにより、高分子材料基材中の発泡セルを均一にでき、ローラ表層の半球状の凹部も均一に形成できる。
請求項１に記載のローラは、該ローラ表面に現像剤を担持して該現像剤を次工程領域に搬送するものである。
請求項１に記載のローラにおいては、ローラ表面だけでなくローラ表面に均一に形成した凹部内に現像剤を担持し、ローラ表面の移動と供にこの現像剤を次工程領域に搬送する。
また、請求項２に記載のローラは、該ローラを用いて現像剤の帯電を行うことを特徴とするものである。
請求項２に記載のローラにおいては、ローラ表面に均一に形成した凹部内に現像剤を担持することにより、ローラ表面に現像剤を均一に担持しつつ搬送する。このとき、ローラ表面を均一に摩擦することにより、現像剤が均一に摩擦帯電され、現像剤が均一に帯電される。
請求項１または２の現像装置においては、有機発泡剤により気泡が形成される発泡性弾性体を用いるのに比して装置内でのローラの耐久性がよい。
また、請求項１２記載のローラを現像剤を搬送するための現像剤搬送部材として用いることにより、現像剤をムラ無く搬送することができ、現像領域への均一な現像剤の供給を可能とする。
また、請求項２に記載のローラを現像剤を帯電させるための帯電部材として用いることにより、現像剤を保持しているローラが現像ローラと接触する際に均一に帯電させることができ、所望の帯電量を得ることも可能となる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を適用した現像装置について説明する。
図１は、本発明適用可能なローラの１実施形態にかかる断面図である。このローラ１は、芯軸２の外周に樹脂製球体含有弾性体３を被覆した構成となっている。
この樹脂製球体含有弾性体３は、高分子材料４を基材として低沸点炭化水素を内包した樹脂製球体５を含有したものである。ここで、上記樹脂製球体５に内包された低沸点炭化水素はガス化しており、気泡としての役割を果たしているため、樹脂製球体含有弾性体３は優れた弾性を有する。また、高分子材料としては、例えば、ゴム、エラストマ、樹脂等を用ることができる。
【００２３】
図１の樹脂製球体５は、熱膨張マイクロカプセルであるマイクロバルーンを使用しており、外殻として、ポリアクリロニトリル系、内包剤としては、イソペンタンを使用している。樹脂製球体５の膨張前、膨張後の粒径は上記組成成分のグレードによって異なるが、膨張前の粒径で１０〜１６、１８〜２４、３０〜４０μｍの膨張後の粒径はそれぞれ３０〜５０、５０〜８０、８０〜１４０μｍとなる。
【００２４】
ローラの成型方法は、プレス成形、又は押し出し形成等の方法が考えられる。以上の構成により形成したローラはアスカーＣ硬度で４５度が得られた。
上記のような樹脂製球体含有弾性体３によれば、内部に空気を有する樹脂製の外殻が高分子材料基材から離脱しにくく、また、現像剤が内部に入り込むことがないので、この樹脂製球体含有弾性体３を用いたローラは、従来から提案されていたような有機発泡剤により気泡が形成された発泡性弾性体を用いたローラに比して耐久性がよい。
【００２５】
上記構成の樹脂製球体含有弾性体３を用いたローラにおいては、樹脂製球体含有弾性体３に含有させるカーボンの含量及びカーボンの種類の調節を行えば、体積抵抗値が低抵抗のものから高抵抗のものに至る各種のローラを作ることができる。一般的にカーボンの配合比率が多いと体積抵抗が低く、少ないと体積抵抗が高くなる。
また、カーボンの配合比率が異なれば樹脂製球体含有弾性体３の硬度も異なり、カーボンの配合比率が多いほど硬くなり配合比率が少ないほど軟化することから、ローラの弾性度に幅を持たせることもできる。
【００２６】
以上のことから、図１のローラによれば、導電性のローラに限らず中抵抗のローラや高抵抗のローラ等を含む種々のローラにおいて弾性に優れたローラ部材を容易に得ることができる。
【００２７】
次に、図２（ａ）（ｂ）を用いてローラの表面に均一な凹部を形成する方法について説明する。このローラは、図２（ａ）に示すように、プレス形成、或いは押し出し形成などにより芯軸の周囲に樹脂製球体含有弾性体３を形成したものであり、表面にスキン層６が存在する。このスキン層を例えば切削や研磨を施すことによって除去する。これにより、図２（ｂ）に示すように、ローラの樹脂製球体含有弾性体３の表層近傍の樹脂製球体５がカットされてローラ表面に樹脂製球体５の外殻で被覆された凹部５ａが形成される。
【００２８】
上記のように樹脂製球体５をカットして表面に凹部を形成したローラは、従来から提案されていたような有機発泡剤により気泡が形成された発泡性弾性体を用いたローラに比して、ローラ表面にほぼ均一な凹部を形成することができ、ほぼ均一な表面粗度を得ることができる。
【００２９】
次に、本発明に適用可能なローラを現像剤を次工程領域に搬送する現像装置の現像剤搬送部材として用いた実施形態について説明する。
図３は、本実施形態に係る現像装置の概略構成を示す正面図である。この現像装置は像担持体である円筒状の感光体ドラム１０の側方に配設され、感光体ドラム１０に向けて開口部が形成された支持ケース１１、該開口部から一部が露出した、トナー及び磁性粒子（以下「キャリア」という。）からなる現像剤１２を表面に担持する現像剤担持体としての現像スリーブ１３、現像スリーブ１３の内部に固定配置した磁界発生手段としての固定磁石群からなるマグネットローラ１４、現像スリーブ１３上に担持されて搬送されている現像剤の量を規制する現像剤規制部材としてのドクタ１５、現像スリーブ１３上方に現像剤の滞留部を形成するように形成されたドクタ前ヒサシ１６、トナー収容部としてのトナーホッパ１７などを備えている。なお、図３中の現像スリーブ１３の内部に、マグネットローラ１４表面の磁極を図示している。
【００３０】
上記ドクタ前ヒサシ１６は、現像スリーブ１３との間に、感光体ドラム１０との対向部の現像位置に供給されずにドクタ１５で進行が阻止された現像剤が滞留する現像剤滞留部Ａを形成している。この現像剤滞留部Ａに対向する現像スリーブ１３の内側にはマグネットローラ１４の磁極１４ａが配置している。また、トナーホッパ１７は、現像剤搬送方向における現像剤滞留部Ａの上流側に隣接して現像スリーブ１３表面と対向するトナー補給口１７ａを有し、該トナー補給口１７ａに隣合ったスペースには、ホッパ１７内のトナー１２ａをトナー補給口１７ａに向けて撹拌しながら送り出すトナー搬送部材としてのトナーアジテータ１８が配設されている。
【００３１】
図４（ａ）は、図３に示す現像装置における現像スリーブ近傍の横断面図、図４（ｂ）は、同じく現像スリーブの縦断面図である。図４（ａ）において、この現像スリーブ１３にはスリーブ表面を被覆するように樹脂製球体含有弾性体３からなる弾性層１３ａが設けられており、弾性層１３ａからドクタ１５先端が所望の間隔を有するように設けられている。この弾性層１３ａの構造については、図２（ｂ）のローラにおける樹脂製球体含有弾性体３と同じなので説明を省略するが、図２（ｂ）同様表面に均一な凹部を有するものである。
【００３２】
尚、ドクタ１５先端と弾性層１３ａとの間隔については、ドクタ１５を弾性層１３ａに圧接（ドクタギャップを０〜マイナス方向に食い込み設定する）し、且つ、感光体ドラム１０と現像スリーブの弾性層１３ａとのギャップを０〜マイナス方向に食い込み設定する接触接触現像方式、又は、上記ギャップを微小ギャップに設定する非接触現像方式にも適用できるものである。
【００３３】
また、この現像スリーブを高抵抗スリーブとする方法として、弾性層の体積抵抗は１０１０Ω・ｃｍ以上、キャリア抵抗は１０１１Ω・ｃｍ以下とする事が好ましく、より好ましくはキャリア抵抗は１０９Ω・ｃｍ以下とする。
また、中抵抗スリーブとする方法として、弾性層の体積抵抗は１０１１Ω・ｃｍ以下、より好ましくは１０９Ω・ｃｍ以下とし、キャリア抵抗は１０１２Ω・ｃｍ以上とする事が好ましい。
さらに、高分子材料基材中に導電性ゴム等のヒドリンゴムを含有すれば、スリーブを中低抵抗化することができる。
尚、上記現像スリーブの抵抗値は、現像スリーブや現像ドクタへのバイアスのかけ方にも関係するものであり、現像スリーブ、キャリア、現像ドクタ等の組み合わせにより、種々の値に設定することが可能となる。
【００３４】
本実施形態において、現像スリーブ１３は、例えば図４（ｂ）に示すように、スリーブ１３の両端に圧入するように側壁部材２０ａ、２０ｂが設けられ、その中心部にはマグネットローラ軸部１４ａが軸受けを介して軸支されている。そして、図中向かって右側のマグネットローラ軸部１４ａは、側壁部材２０ｂより外側に延設され、装置側板に固定できるようになっている。一方、図中向かって左側の側壁部材２０ａは、スリーブ１３の外側に突出する軸２０ｃが設けられており、この軸２０ｃを装置側板に回動可能に軸支させることによって、この軸２０ｃを介してスリーブ１３を回動可能に現像装置内部に取り付けることができるようになっている。
【００３５】
上記構成の現像装置において、現像スリーブ１３の弾性層１３ａ表面に均一に形成された凹部によって現像剤１２が良好に保持され、該スリーブ１３の矢印方向の回転に伴って搬送され、ドクタ１５により規制されて薄層化される。薄層化された現像剤１２は、矢印方向に回転している感光体ドラム１０と対向する現像領域に搬送される。そして、現像領域では、感光体ドラム１０上に形成されている静電潜像にトナーが供給され、該静電潜像の可視像化が行われる。この可視像化に使用されなかった現像剤１２は、現像スリーブ１３の回転に伴って搬送され、アジテータ１８で送り出されてトナー補給口１７ａから供給された新しいトナー１２ａを取り込んだ後、現像剤滞留部Ａに戻る。そして、新しいトナー１２ａを含んだ現像剤１２はドクタ１５による規制で内圧が増加し、これにより、現像剤１２のトナーの帯電が行われる。
【００３６】
上記構成の現像装置によれば、現像スリーブ１３表面の均一に形成した凹部内に現像剤を保持して現像剤を搬送するので、現像剤を均一に現像領域に搬送することができる。これにより、現像領域への均一な現像剤の供給ができるので、濃度ムラやピッチムラ等の異常画像の発生を防止することができる。
【００３７】
図５（ａ）は、他の実施形態に係る現像装置の概略構成を示す正面図である。この現像装置は、像担持体としての感光体ドラム１０、感光体ドラム１０表面に向けた開口を備えた支持ケース１１、該開口から一部が露出して所定の周速で図中矢印方向に回転駆動される現像ローラ３０と、該現像ローラ３０の右側方部に圧接した状態で図中矢印方向に回転駆動される現像剤供給部材としてのトナー供給ローラ３１と、現像ローラ３０の回転で感光体ドラム１０との対向部である現像領域Ｂに搬送される現像ローラ３０上のトナー層の厚みを均一にならす現像剤規制部材としての薄層ブレード３２とを備えている。また、図示を省略したが、支持ケース１１内の右側方部にはホッパー部に収容されている一成分系現像剤（以下、トナーという）を該供給ローラ３１表面に供給するとともにホッパー部内のトナーを撹拌するアジテーターが設けられている。このアジテーターは、ホッパー部内の収容トナーをトナー供給ローラ３１表面に供給するとともに、該収容トナーを撹拌するものであるが、ホッパー部の形状やトナーの流動性によってトナーの自重でトナー供給ローラ３１表面への供給が可能である場合等には省略してもよい。
【００３８】
上記現像ローラ３０は、現像領域Ｂで感光体ドラム１０表面と所定間隙をおいて対向して非接触現像を行うように配置してもよいし、現像ローラ３０上のトナー層が感光体ドラム１０表面に接触するように配置して接触現像を行うようにしてもよい。
【００３９】
図５（ｂ）は、本実施形態のトナー供給ローラ３１の縦断面図である。このトナー供給ローラ３１は、芯軸２の外周を樹脂製球体含有弾性体３で被覆し、スキン層を研磨したものを用いていおり、図２（ｂ）に示すローラ同様に弾性層の表面にトナーを保持できる多数の開口した凹部を有している。このトナー供給ローラ３１表面の凹部内にトナーを担持させるためには、凹部の大きさがトナーの平均粒径以上あることが必要となるが、図１を用いて説明したように、凹部の直径は３０μｍ前後となっているので、トナーの一例として平均粒径３〜１２μｍ、例えば７．５μｍ前後のものを用いた場合、この条件を充分満たしている。
【００４０】
このトナー供給ローラ３１を用いる際、現像ローラにマグネットローラを内蔵した金属スリーブを用いた場合には、通常金属スリーブが低抵抗の導電体であるため、トナー供給ローラを中高抵抗即ち１０１０Ω・ｃｍ以上とすることが好ましく、より好ましくは１０１２Ω・ｃｍ以上とする。
また、例えばトナー供給ローラを１０５Ω・ｃｍ以下の低抵抗供給ローラとする場合には、現像ローラの体積抵抗は、１０５〜１０７Ω・ｃｍとすることが望ましい。
尚、上記抵抗値の関係は、本実施形態のように一成分現像剤を用いている場合においても、現像ローラ３０、トナー供給ローラ３１、薄層ブレード３２等の組み合わせによって、種々の値に設定する事が可能となる。
【００４１】
また、現像ローラ３０、トナー供給ローラ３１、薄層ブレード３２及びトナーの帯電極性は、トナーを−（マイナス）に帯電させる場合には、現像ローラ３０、トナー供給ローラ３１、薄層ブレード３２の３者がトナーを基準として＋（プラス）側に、トナーを＋（プラス）に帯電させる場合には、上記３者がトナーを基準として−（マイナス）側にある材料を用いる。
【００４２】
なお、トナー供給ローラ３１は、例えば現像ローラ３０の表面に所定量食い込んで圧接する位置に支持される。
【００４３】
以上の構成において、トナー供給ローラ３１表面に、アジテーター６によってホッパー部内の収容トナーが供給される。トナー供給ローラ３１に供給されたトナーは樹脂製球体５を含有している弾性体の表面や凹部内に担持されて、トナー供給ローラ３１によってトナー供給ローラ３１と現像ローラ３０との接触部Ｃに向けて搬送される。
【００４４】
そして、トナー供給ローラ３１に担持されたトナー７は現像ローラ３０とトナー供給ローラ３１間で摺察され、ほとんどが所望の極性に帯電する。
そして、トナー供給ローラ３１上の帯電トナー７は、接触部Ｃにおいて現像ローラ側に多層に担持されこの接触部Ｃを出ていく。
【００４５】
上記接触部Ｃを通過した現像ローラ３０上のトナー層は、現像ローラ３０上に当接している薄層ブレード３２で厚みを均一に摺擦されて均一な薄層にされ、現像ローラ３０の回転で現像領域Ｂに搬送される。そして、現像領域Ｂでは、接触又は非接触現像法で最適な現像バイアスが印加された現像が行われる。
【００４６】
現像領域Ｂの通過時に感光体ドラム１０表面に付着せずに現像ローラ３０表面に残留している非画像部の残トナーは、トナー供給ローラ３１により機械的、電気的に掻き取られ、また、現像ローラ３０上の電荷もトナー供給ローラ３１による摩擦帯電により一定化され、これにより、現像ローラ３０表面は初期化される。
【００４７】
上記構成の現像装置によれば、トナー供給ローラ３１表面の樹脂製球体含有弾性体３表面及び凹部内にトナーを担持して現像ローラ３０との接触部Ｃに充分かつ均一な状態でトナーを搬送できるので、トナーを良好に帯電させることができ、トナーの帯電不足や不均一な帯電による地汚れや画像上の不具合を防止でき、良好な形成画像を得ることができる。
また特に、本実施形態においては、現像ローラ３０との摩擦によりトナーを帯電させるトナー供給ローラ３１に、耐久性のよいローラを用いているので、摩擦によるローラの劣化を低減することができ、装置内でのローラの長期使用が可能となるいう優れた効果がある。
【００４８】
また、本実施形態において、現像ローラ３０にも本発明の弾性ローラを適用することができる。従来、現像ローラ３０としては、表面に薄くトナーを担持して現像領域Ｂに搬送する目的で、表面をサンドブラスト加工したステンレスや、アルミローラ等が用いられおり、その表面粗度は２〜１０μｍ程度となっていた。この現像ローラ３０を本発明の弾性ローラで構成する際には、ローラ表面の凹部の直径が２〜１０μｍ程度となるよう、樹脂製球体の直径が上記トナー供給ローラ３１で用いたものに比して小さいものを用いればよい。
【００４９】
以上、２種類の現像装置を用いて本発明のローラを用いる現像装置の実施形態について説明したが、これらの現像装置内で使用する現像ローラ、又はトナー供給ローラにおいて、樹脂製球体含有弾性体３の体積抵抗の調節には、樹脂製球体含有弾性体３に含有させるカーボンの含量及びカーボンの種類の調節を行えばよい。一般的にカーボンの配合比率が多いと体積抵抗が低く、少ないと体積抵抗が高くなる。
ここで、カーボンの配合比率が異なれば樹脂製球体含有弾性体３の硬度も異なり、カーボンの配合比率が多いほど硬くなり配合比率が少ないほど軟化することから、ローラの弾性度に幅を持たせることができる。これによって、現像装置に用いるローラの体積抵抗、弾性度の両方の点での制約が少なくなり、感光体ドラム、現像ローラ、トナー供給ローラ、更には二成分現像剤を用いる場合にはキャリアをも含めた装置のシステムの選択幅を広げることができる。
【００５０】
なお、以上の実施形態においては、現像装置内で、現像スリーブ１３又はトナー供給ローラ３１として、それぞれ本発明の弾性ローラを用いた実施形態について説明したが、本発明の弾性ローラを更に応用することもできる。
【００５１】
例えば、図５の一成分現像装置の構成に加えて、トナー供給ローラ３１にトナーを供給する補給スポンジローラを設け、この補給スポンジローラを本発明の弾性ローラで構成することが考えられる。この場合、例えば、補給スポンジローラとトナー供給ローラ３１との接触部でトナーを摩擦帯電させてトナー供給ローラ３１にトナーを補給し、補給されたトナーがブレードによって薄層化されて現像ローラ３０に供給されるように構成することができる。
【００５２】
また、図６は、本発明の弾性ローラをケーシング内に補給するトナー補給ローラ４５として用いた現像装置の正面図である。
この図現像装置は、感光体ドラム１０の表面に対向した現像器４０と該現像器に付設されたトナー収容器としての円筒状のトナーカートリッジ５０とから構成されている。
【００５３】
上記現像器４０は現像ローラ１００と、該現像ローラ１００表面にトナーとキャリアとからなる二成分現像剤を供給するとともにケーシング４１内の現像剤を撹拌する撹拌ローラ４２と、該撹拌ローラ４２で現像ローラ１００表面に供給された現像剤の量を規制するドクタ４３とを有している。ケーシング４１の右上部に、トナー消費に伴ってこのケーシング４１内に補給するトナーを一旦収容するホッパー４４が形成されている。このホッパー４４のケーシング４１内に向いた開口にはトナー補給ローラ４５が配設され、このトナー補給ローラ４５に圧接するようにスポンジ４６、４７が設けられている。また、ホッパー４４の上部開口部に上記トナーカートリッジ５０脱着自在に支持するホルダー４８が形成されている。このホルダー４８はトナーカートリッジ５０の外形よりもやや大きな円筒状の空洞を有している。
上記トナーカートリッジ５０はトナー放出用開口（図示せず）が形成され、内部にアジテータ５２が設けられている。
そして、上記トナー補給ローラ４５として、本発明の弾性ローラを用いている。
【００５４】
上記構成の現像装置において、トナーカートリッジ５０からアジテータ５２の回転により図中Ｄ部にトナーが落下して溜まる。このトナーがトナー補給ローラ４５の表面に形成された溝に入り込み、スポンジ４６との接触位置でトナー補給ローラ表面から掻き取られてケーシング４０内に落下する。ケーシング４０内のトナーは撹拌ローラ４２により現像ローラ１００に供給される。
また、上記スポンジ４６にかえて、長手方向に小孔を配列した薄板部材を設けてもよい。
【００５５】
上記のように、本発明の弾性ローラは、現像装置内で必要に応じて種々の部材に用いることができる。
【００５６】
【発明の効果】
請求項１及び２に記載のローラによれば、高分子材料基材中に発泡性セルと呼ばれる気泡を形成してローラを弾性化するので、弾性に優れるとともに、内部に空気を有する樹脂製の外殻が高分子材料基材から離脱しにくく、また、現像剤が内部に入り込むことがない耐久性が優れたローラ部材を容易に得ることができるという優れた効果がある。
また、弾性層にカーボンを配合するなどによって、低抵抗の導電性ローラから高抵抗のローラまで、種々のローラを容易に得ることができるという優れた効果もある。
さらに、均一な粒径の樹脂製球体を用い、かつ、ローラ表面部の表層を樹脂製球体をカットするという容易な操作によって、ローラの表層に無数の半球状の凹部を均一に形成できるので、表面粗度が均一なローラ部材を低コストで得ることができるという優れた効果がある。
特に、請求項１に記載のローラによれば、ローラ表面だけでなく該表面に均一に形成した凹部内に現像剤を担持して現像剤を搬送するので、現像剤を次工程領域に均一に搬送することができるという効果がある。
また、請求項２に記載のローラによれば、ローラ表面に現像剤を均一に担持した状態で現を帯電させるので、現像剤を均一に帯電させることができるという効果がある。
また、請求項１及び２の現像装置によれば、ローラの耐久性がよいので、装置内でのローラの長期使用が可能となるという優れた効果がある。
また、現像領域への均一な現像剤の供給ができるので、形成画像に、濃度ムラやピッチムラ等の異常画像の発生を防止することができる。また、現像剤を均一に帯電させることができるので、地汚れ等の現像剤の帯電不足によって発生する種々の不具合を防止することもできる。従って、良好な画像を得ることができるという優れた効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用したローラの実施形態にかかる断面図。
【図２】（ａ）は、スキン層を研磨する前のローラの横断面図。
（ｂ）は、スキン層を研磨した後のローラの横断面図。
【図３】本実施形態に係る現像装置の概略構成を示す正面図。
【図４】（ａ）は、図３の現像装置における現像スリーブ近傍の横断面図。
（ｂ）は、同現像スリーブの縦断面図。
【図５】（ａ）は、他の実施形態に係る現像装置の概略構成を示す正面図。
（ｂ）は、同現像装置に用いるトナー供給ローラの縦断面図。
【図６】本発明の弾性ローラをトナー補給ローラとして用いた現像装置の正面図。
【符号の説明】
１      ローラ
２      芯軸
３      樹脂製球体含有弾性体
４      高分子材料
５      樹脂製球体５
５ａ    凹部
１０    感光体ドラム
１１    支持ケース
１２    現像剤
１３    現像スリーブ
１４    マグネットローラ
３０    現像ローラ
３１    トナー供給ローラ
３２    薄層ブレード
４５    トナー補給ローラ
【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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