現像ローラー、画像形成装置
【課題】リークを生じにくい現像ローラーを提供する。
【解決手段】本発明の現像ローラー３は、表面に周期的に溝部３７１が形成され溝部３７１の内側にトナーを担持可能なシャフト３０ａと、溝部３７１に追従してシャフト３０ａを被覆しており、シャフト３０ａよりも導電率が低い熱収縮チューブからなる被覆材３０ｂと、を含んでいる。被覆材３０ｂが熱収縮チューブからなっているので、均一な厚みでシャフト３０ａを被覆することができる。被覆材３０ｂは、シャフト３０ａよりも導電率が低いので、リークを生じることが防止される。
【解決手段】本発明の現像ローラー３は、表面に周期的に溝部３７１が形成され溝部３７１の内側にトナーを担持可能なシャフト３０ａと、溝部３７１に追従してシャフト３０ａを被覆しており、シャフト３０ａよりも導電率が低い熱収縮チューブからなる被覆材３０ｂと、を含んでいる。被覆材３０ｂが熱収縮チューブからなっているので、均一な厚みでシャフト３０ａを被覆することができる。被覆材３０ｂは、シャフト３０ａよりも導電率が低いので、リークを生じることが防止される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、現像ローラー、画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、複写機やプリンター等の電子写真方式の画像形成装置が知られている。電子写真方式の画像形成装置は、感光ドラムや感光ドラムの表面を帯電させる帯電装置、帯電した感光ドラムに潜像を形成する書込装置、潜像に対応させて感光ドラムにトナーを付着させる現像装置、感光ドラムに付着したトナーを転写する転写装置等を含んでいる。
【０００３】
現像装置は、感光ドラム表面に近接して回転する現像ローラー、トナーを帯電させるとともに現像ローラー表面に一様にトナーを付着させる規制ブレード等を含んでいる。現像ローラーが回転すると、現像ローラー表面の一部が順に感光ドラム表面に近接する。感光ドラム表面に近接した現像ローラー表面のトナーは、現像ローラーと感光ドラムとの間の電界により飛翔して感光ドラムに付着する。
【０００４】
現像ローラーの表面には、トナーを良好に担持可能にするために、凹凸が設けられている。凹凸を設ける手法の１つとして、現像ローラーの表面をブラスト処理する手法が知られている。ブラスト処理により形成された凹凸は、規制ブレードとの接触により磨耗しやすいこと、帯電性が不均一になりやすいこと等の不都合がある。このような不都合を解決する技術として、特許文献１に記載されている技術が挙げられる。
【０００５】
特許文献１の画像形成装置において、現像ローラー表面には転造加工により複数の溝部が周期的に形成されており、溝部の内側にトナーを担持可能になっている。ブラスト処理による凹凸と比較して、現像ローラーの溝部間の表面に尖った構造がなくなり、現像ローラーの耐摩耗性が格段に改善される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−１１６５４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
転造加工により溝部が形成された現像ローラーを用いれば、現像装置を長寿命にすることができるが、一方で現像ローラーと感光ドラムとの間でリークが生じやすくなってしまう。これは、溝部に起因して周期的にエッジが存在することや溝部間の凸部上の面積が大きいこと等に起因すると考えられる。リーク部分では現像ローラーと感光ドラムとの間の電界が弱くなり、トナーを感光ドラムに良好に付着させることができなくなってしまう。
本発明は、このような事情に鑑み成されたものであって、リークを生じにくい現像ローラーを提供することを目的の１つとする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の現像ローラーは、表面に周期的に溝部が形成され該溝部の内側にトナーを担持可能なシャフトと、前記溝部に追従して前記シャフトを被覆しており前記シャフトよりも導電率が低い熱収縮チューブからなる被覆材と、を含んでいること特徴とする。
【０００９】
このようにすれば、シャフトが、シャフトよりも導電率が低い材質からなる被覆材により被覆されているので、シャフトと感光ドラムとの間のリークが格段に低減される。また、被覆材が熱収縮チューブからなっているので、シャフトを均一な厚みで被覆することができる。したがって、現像ローラーと感光ドラムとの間に所望の電界を作用させることができ、感光ドラムに良好にトナーを付着させることができる。よって、高品質な画像を形成することが可能になる。
【００１０】
また、シャフトが規制ブレード等と直接接触しないので、現像ローラーの使用に伴ってシャフト自体が磨耗しなくなる。したがって、被覆材が磨耗した場合には被覆材を交換することにより現像ローラーを再生することができ、シャフト自体が磨耗する場合に比べて現像ローラーを低コストで容易に再生することができる。
【００１１】
また、前記溝部が転造加工により形成されていることが好ましい。
このようにすれば、ブラスト処理と異なり、シャフトの溝部の間に尖った形状の構造が形成されなくなる。したがって、シャフト表面に追従してシャフトを被覆している被覆材の表面に尖った形状がなくなり、現像ローラーの耐摩耗性を格段に向上させることができる。
【００１２】
また、前記シャフトの軸方向において前記トナーが担持される領域の外側に凹部が形成されており、前記被覆材が前記シャフトの軸方向において前記凹部の内側まで連続して設けられていることが好ましい。この場合には、前記被覆材を前記凹部内に押圧する押圧部が設けられていることが好ましい。
【００１３】
シャフトの端部に凹部が形成されていれば、凹部内に被覆材が引っかかることにより、被覆材がシャフトの軸方向においてずれにくくなる。したがって、被覆材がシャフトの軸方向にずれることによる被覆材のたるみを低減することができ、被覆材のたるみにより被覆材がシャフトから剥離することが低減される。また、凹部の側壁と被覆材との摩擦力により、被覆材がシャフトから剥離しにくくなる。このように、シャフトから被覆材が剥離することが防止されるので、剥離部分において現像ローラーと感光ドラムとの間の電界が歪むことが防止され、感光ドラムに良好にトナーを付着させることが可能になる。
【００１４】
凹部内に押圧部が設けられていれば、被覆材が押圧部により凹部内に押圧されるので、現像ローラーの使用に伴って被覆材がシャフトから剥離することが防止される。また、凹部内に押圧部が設けられていれば、押圧部が凹部に引っかかることによりシャフトの軸方向においてずれにくくなる。
【００１５】
また、前記溝部の寸法が、前記トナーの粒径と前記被覆材の厚みとに基づいて選択されていることが好ましい。
このようにすれば、現像ローラー表面での溝部の内寸をシャフトの溝部の寸法により規定することができ、現像ローラー表面での溝部の内寸をトナーの粒径に高精度に対応させることができる。したがって、現像ローラー表面にトナーを良好に担持させることができ、高品質な画像を形成することが可能になる。
【００１６】
本発明の画像形成装置は、前記の本発明の現像ローラーを含んで構成された現像装置を備えていることを特徴とする。
本発明の現像ローラーを含んで構成された現像装置は、良好に潜像を現像することが可能であり、しかも長寿命のものになっているので、本発明の画像形成装置は、高品質な画像を形成可能であり、しかも長寿命のものになる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の現像ローラーを含んだプリンターの構成を示す模式断面図である。
【図２】本発明の現像ローラーを含んだ現像装置の構成を示す模式的断面図である。
【図３】第１実施形態の現像ローラーの概略構成を示す斜視図である。
【図４】第１実施形態の現像ローラーの（ａ）は断面図、（ｂ）は拡大図である。
【図５】第２実施形態の現像ローラーの（ａ）は斜視図、（ｂ）は断面図である。
【図６】（ａ）は、第３実施形態の断面図、（ｂ）は第４実施形態の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施形態を説明するが、本発明の技術範囲は以下の実施形態に限定されるものではない。本発明の主旨を逸脱しない範囲内で多様な変形が可能である。なお、説明に用いる図面において、特徴的な部分を分かりやすく示すために、図面中の構造の寸法や縮尺を実際の構造に対して異ならせている場合がある。また、実施形態において同様の構成要素については、同じ符号を付して図示し、その詳細な説明を省略する場合がある。
【００１９】
図１は、本発明に係るプリンター１（画像形成装置）の概略構成を模式的に示す断面図である。図１に示すようにプリンター１は、図示矢印方向（図１では時計回り）に回転する感光体１１０を有している。プリンター１において、感光体１１０の周囲には、その回転方向に沿って帯電ユニット１２０、露光ユニット１３０、現像ユニット１４０、一次転写ユニット１５０および中間転写体１６０、クリーニングユニット１７０が順に配設されている。プリンター１は、図１の下部に、紙などの記録媒体Ｐ１を給紙する給紙トレイ１８０を有している。記録媒体Ｐ１は、給紙ローラー１８１、レジローラー１８２によって搬送される。記録媒体Ｐ１の搬送方向下流に、二次転写ユニット１８３、定着ユニット１８４が順次配設されている。
【００２０】
感光体１１０は、円筒状の導電性基材と、その外周面に形成された感光層とを有し、その中心軸周りに回転可能になっている。帯電ユニット１２０は、コロナ帯電などにより感光体１１０の表面を一様に帯電させる装置である。露光ユニット１３０は、例えば図示略のパーソナルコンピュータなどの信号源から供給される画像情報に基づいて、感光体１２０にレーザー照射することにより静電気的な潜像を書き込む（形成する）ものである。
【００２１】
現像ユニット１４０は、感光体１１０上にて潜像をトナー像として可視化（現像）する装置である。現像ユニット１４０の中心軸１４０ａの周囲には、保持部１４１〜１４４が設けられている。保持部１４１〜１４４には、それぞれ現像装置２ａ〜２ｄが着脱可能に保持されている。現像装置２ａ〜２ｄは、それぞれブラック、マゼンダ、シアン、イエローの各色に対応している。現像装置２ａ〜２ｄの詳細な構成については後述する。
【００２２】
現像ユニット１４０は、概略すると以下のように動作する。現像ユニット１４０は、中心軸１４０ａ周りに保持部１４１〜１４４を回転させる。保持部１４１〜１４４の回転に伴って、現像装置２ａ〜２ｄは、互いの相対位置を維持した状態で中心軸１４０ａ周りに回転する。このようにして現像ユニット１４０は、潜像に対応させて現像装置２ａ〜２ｄを選択的に感光体１１０に対向させる。感光体１１０に対向した現像装置２ａ〜２ｄは、感光体１１０の表面に各色のトナーを潜像に対応したパターンで付着させてトナー像を形成する。
【００２３】
一次転写ユニット１５０は、感光体１１０に形成されたトナー像を中間転写体１６０に転写する装置である。
中間転写体１６０は、エンドレスのベルトであり、図１に示す矢印方向（図１では反時計回り）に、感光体１１０とほぼ同じ周速度にて回転駆動される。中間転写体１６０上には、ブラック、マゼンタ、シアン、イエローのうちの１色以上のトナー像が転写される。例えばフルカラー画像の形成時には、ブラック、マゼンタ、シアン、イエローの４色のトナー像が順次重ねて転写されて、フルカラーのトナー像が形成される。
【００２４】
二次転写ユニット１８３は、中間転写体１６０上に形成された単色やフルカラーなどのトナー像を、紙、フィルム、布等の記録媒体Ｐ１に転写する装置である。
定着ユニット１８４は、トナー像の転写を受けた記録媒体Ｐ１を加熱および加圧することにより、トナー像を記録媒体Ｐ１に融着させて永久像として定着させる装置である。
【００２５】
クリーニングユニット１７０は、感光体１１０上のトナー像が中間転写体１６０上に転写された後に、感光体１１０上に残存したトナーを除去する装置である。クリーニングユニット１７０は、一次転写ユニット１５０と帯電ユニット１２０との間で感光体１１０の表面に当接するゴム製のクリーニングブレード１７１を有している。クリーニングブレード１７１が、感光体１１０の表面に当接して残存したトナーを掻き落とすようになっている。
【００２６】
次に、現像ユニット１４０の現像装置２ａ〜２ｄについて詳細に説明する。現像装置２ａ〜２ｄはいずれもほぼ同一の構成である。ここでは、現像装置２ａの構成を説明し、現像装置２ｂ〜２ｄの構成についてはその詳細な説明を省略する。
【００２７】
図２は、本発明に係る現像装置の概略構成を示す模式的断面図である。図２に示すように、現像装置２ａは、ハウジング２１を有している。ハウジング２１は、その内部空間である収容部２２にトナーＴを収容可能になっている。収容部２２は、外部に通じる開口を有している。収容部２２の内部における開口近傍には、トナー供給ローラー２３が回転可能に支持されている。収容部２２の外部における開口近傍には、現像ローラー３が回転可能に支持されている。
【００２８】
現像ローラー３の回転方向において収容部２２の内部を起点とすると、回転方向の下流側における収容部２２の開口近傍に、現像ローラー３の一部に当接させて規制ブレード２４が配置されている。回転方向の上流側における収容部２２の開口近傍に、現像ローラー３の一部に当接させてシール部材２５が配置されている。
【００２９】
現像ローラー３は、本発明を適用したものであり、その詳細な構造については後述する。現像ローラー３の表面は、感光体１１０の表面と非接触に対向している。現像ローラー３は、その表面にトナーＴを担持可能になっている。現像ローラー３と感光体１１０との間には、電界を印加することが可能になっている。トナーＴは、例えばポリエステル等の樹脂からなり帯電性を有する粒状体に、顔料や電荷制御材等の微粒子を付着させたものである。トナーＴの粒径は、例えば７±３μｍ程度である。
【００３０】
トナー供給ローラー２３は、ポリウレタンフォーム等からなり、弾性変形（圧縮）された状態で現像ローラー３に圧接されている。現像ローラー３の回転に伴ってトナー供給ローラー２３が回転し、現像ローラー３にトナーが供給される。
【００３１】
規制ブレード２４は、現像ローラー３表面のトナーＴの厚みを規制するとともに、このトナーＴに電荷を付与するものである。規制ブレード２４は、現像ローラー３の軸方向に沿って現像ローラー３に当接するゴム部２４１と、ゴム部２４１を支持するゴム支持部２４２とを有している。
【００３２】
ゴム部２４１は、シリコンゴム、ウレタンゴム等を主材料として構成される。収容部２２の内部側におけるゴム部２４１の端部は、端縁が現像ローラー３の表面から離れている。ゴム部２４１は、この端縁よりも収容部２２の外部側の部分が、現像ローラー３と当接している。このように、ゴム部２４１の端縁が現像ローラー３の回転に巻き込まれないようになっている。
【００３３】
ゴム支持部２４２は、リン青銅、ステンレス等の弾性薄板により構成される。ゴム支持部２４２は、ゴム部２４１を現像ローラー３側に付勢して設けられている。ゴム支持部２４２は、その一端がブレード支持板金２７に固定されている。ブレード支持板金２７は、ハウジング２１に取り付けられている。規制ブレード２４の現像ローラー３と反対側に、ブレード裏部材２６が設けられている。ブレード裏部材２６により、ゴム支持部２４２とハウジング２１との間にトナーＴが入り込まないようになっている。ゴム部２４１は、ゴム支持部２４２やブレード裏部材２６により、現像ローラー３に押圧されている。
【００３４】
収容部２２の開口は、おおむね現像ローラー３により塞がれている。収容部２２は、現像ローラー３の軸方向に沿った部分において、回転方向の上流側がシール部材２５により封止されており、回転方向の下流側が規制ブレード２４により封止されている。収容部２２の開口は、現像ローラー３の周方向に沿った部分において図示略のシール部材により封止されている。このシール部材は、現像ローラー３の両端部にそれぞれ配置されて、現像ローラー３の端部に当接させて設けられている。このように、収容部２２は、その内部から外部にトナーが漏れ出さないように封止されている。
【００３５】
以上のような構成の現像装置２ａは、概略すると以下のように動作する。
現像ローラー３は、感光体１１０に対応して回転する。すると、現像ローラー３に連動してトナー供給ローラー２３が回転し、現像ローラー３の表面にトナーＴが供給される。現像ローラー３表面のトナーＴは、余分な厚み部分が規制ブレード２４によりそぎ落とされるとともに、規制ブレード２４との摩擦により帯電する。
【００３６】
帯電したトナーＴは、現像ローラー３と感光体１１０との間の電界により、現像ローラー３の表面上から感光体１１０の表面上に飛翔する。現像ローラー３と感光体１１０との間の電界の強さは、潜像のパターンと対応した分布になるので、トナーＴが潜像に対応したパターンで飛翔して感光体１１０の表面に付着する。これにより、感光体１１０の表面に、潜像に対応したトナー像が形成（現像）される。
【００３７】
［第１実施形態］
次に、図３、及び図４（ａ）、（ｂ）を参照しつつ現像ローラー３の第１実施形態について説明する。図３は現像ローラー３の概略構成を示す斜視図である。図４（ａ）は、図３のＣ−Ｃ’線を含んだ面における現像ローラー３の断面図であり、図４（ｂ）は、中央領域３４における現像ローラー３表面の拡大図である。図４（ｂ）では、被覆材の一部を破断して表層を模式的に示している。
【００３８】
図３に示すように、現像ローラー３は、Ｃ−Ｃ’線を中心軸とする略円柱状のものである。現像ローラー３は、主部３１と、主部３１の軸方向両端にそれぞれ設けられた副部３２、３３とを含んでいる。主部３１、副部３２、３３はいずれも略円柱状のものであり、主部３１の径は副部３２、３３の径よりも大きくなっている。主部３１は、現像ローラー３の使用時にトナーを担持する部分である。副部３２、３３は、現像ローラー３の製造時や使用時に主部３１を支持する部分である。ここでは、副部３２、３３が主部３１と一体に形成されている。
【００３９】
主部３１において、軸方向の中央領域３４はトナーを担持させる領域になっており、軸方向両端の周縁領域３５、３６はそれぞれシール部材２８が当接する領域になっている。中央領域３４には、トナーを担持可能な複数のトナー担持溝３７が設けられている。トナー担持溝３７は、主部３１の軸方向において一方の端から他方の端に向かって螺旋状に設けられている。トナー担持溝３７は、主部３１の一方の端を起点として互いに反対方向に捩れた２つの溝群を含んでいる。２つの溝群の各々は、軸方向において略等間隔で並ぶ複数のトナー担持溝３７により構成されている。２つの溝群の一方を構成する２つのトナー担持溝３７と、他方を構成する２つのトナー担持溝３７とに囲まれる面領域３８は、規制ブレード２４に直接的に、あるいはトナーを介して間接的に摩擦される部分である。
【００４０】
図４（ａ）に示すように、現像ローラー３は、シャフト３０ａと被覆材３０ｂとを含んでいる。シャフト３０ａは、アルミ合金や鉄合金等からなる円柱状部材を母材にして形成されている。シャフト３０ａは、母材表面に複数の溝部３７１が転造加工により形成されたものである。転造加工によれば、溝部３７１の形状や位置を高精度にすることができる。軸方向におけるシャフト３０ａの両端部は、溝部３７１の非形成領域になっている。シール部材２８は、図２に示した現像装置２ａにおいて、現像ローラー３の軸方向の両端における収容部２２の内部と外部と隙間を塞ぐ部材である。周縁領域３５、３６は、溝部３７１が形成されていないので凹凸がほとんどない。したがって、収容部２２の内部をシール部材２８により良好に封止することができる。
【００４１】
被覆材３０ｂは、被覆材３０ｂは、溝部３７１の底面３７２と、溝部３７１の側面３７３と、２つの溝部３７１間の頂面３８１とに、追従させてかつ当接させて設けられている。ここでは、被覆材３０ｂが主部３１の両端の各々を覆って連続して設けられている。被覆材３０ｂは、シャフト３０ａよりも導電率が低い導電材料あるいは絶縁材料からなる略円筒状の熱収縮チューブにより形成されている。熱収縮チューブの材質としては、例えば導電性ゴムや導電性樹脂等が挙げられる。熱収縮チューブの具体例としては、導電性スーパーテレチューブ（帝人化成製） 等が挙げられる。
【００４２】
絶縁材料からなる熱収縮チューブを採用する場合には、トナー担持溝３７内にトナーを担持可能になるように、熱収縮チューブの材質や肉厚を選択するとよい。簡単なモデルに基づいて説明すると、現像ローラー３の回転時にトナーに作用する遠心力は、トナーの質量、現像ローラー３の回転速度、現像ローラー３の中心軸からトナー担持溝３７内のトナーまでの距離等により求まる。また、トナーを現像ローラー３に吸着させる静電気力は、シャフト３０ａの電位や、トナーの電荷量、被覆材３０ｂの肉厚、被覆材３０ｂの誘電率等により求まる。この静電気力が前記の遠心力以上であれば、トナーをトナー担持溝３７に保持することができる。被覆材３０ｂの肉厚、及び被覆材３０ｂの誘電率は、熱収縮チューブの材質や肉厚により定まるので、これらを選択することによりトナーをトナー担持溝３７内に担持可能になる。
【００４３】
図４（ｂ）に示すように、主部３１の表面を平面状に展開した状態で２つの溝群は互いに略直交しており、面領域３８の平面形状は略正方形になっている。面領域３８の頂面からトナー担持溝３７の底面までの距離（図４（ａ）参照）、すなわちトナー担持溝３７の深さは、トナーの体積平均粒径よりも大きくなっている。被覆材３０ｂは、底面３７２と頂面３８１とを略均一な厚みで被覆しており、トナー担持溝３７の深さは、頂面３８１から底面３７２までの深さとほぼ一致している。トナー担持溝３７の幅は、溝部３７１の幅よりも被覆材３０ｂの厚みに応じた寸法だけ狭くなっている。本実施形態では、被覆材の厚みを考慮して溝部３７１の幅や深さ等の寸法が選択されている。前記のように、溝部３７１は転造加工により寸法や位置が高精度になっており、被覆材３０ｂがシャフト３０ａの表面形状にならって形成されている。したがって、トナー担持溝３７の寸法が高精度になり、トナー担持溝３７内にトナーを良好に担持させることが可能になっている。
【００４４】
現像ローラー３の製造方法の一例としては、以下のような方法が挙げられる。溝部３７１が形成されたシャフト３０ａを熱収縮チューブに挿通する。次いで、熱収縮チューブを加熱して収縮させることにより現像ローラー３が得られる。熱収縮チューブの加熱時に熱収縮チューブの円筒内側の圧力を円筒外側の圧力よりも低くすると、熱収縮チューブとシャフト３０ａとの間のガスが溝部３７１を通って排気される。これにより、熱収縮チューブをシャフト３０ａの溝部３７１に良好に追従させることができる。円筒内側の圧力を円筒外側の圧力よりも低くする方法としては、円筒内側の圧力を減圧する手法や円筒外側の圧力を加圧する手法、これらの手法を併用する手法等が挙げられる。円筒外側の圧力を加圧する手法は、円筒外側の雰囲気圧力を高めることや、圧縮可能な弾性部材により円筒外側を押圧することにより行うことができる。
【００４５】
絶縁材料からなる熱収縮チューブを採用する場合には、現像ローラー３の製造方法の一例として以下のような方法が挙げられる。例えば、ポリイミド前駆体からなる熱収縮チューブを用意する。ポリイミド前駆体の重合度を調整することにより、熱収縮チューブを変形可能な硬さに調整しつつ成形することができる。このような熱収縮チューブでシャフト３０ａを被覆するとともに、加熱等によりポリイミド前駆体の重合度を高めることにより、溝部３７１に追従しつつ強固な被覆材３０ｂを形成することができる。
【００４６】
以上のような構成の現像ローラー３において、被覆材３０ｂの導電率がシャフト３０ａの導電率よりも低くなっている。したがって、シャフト３０ａと感光体１１０との間のリークが格段に低減され、現像ローラー３と感光体１１０との間に所望の電界を作用させることができる。よって、感光ドラムに良好にトナーを付着させることができ、高品質な画像を形成することが可能になる。
【００４７】
また、被覆材３０ｂが、熱収縮チューブからなっているので、シャフト３０ａを均一な厚みで被覆することが可能になっている。
例えば、シャフトの表面に塗装等により被覆膜を形成すると、シャフトの外面が曲面になっており塗料の流動することにより、重力方向において被覆膜の厚みを均一にすることが難しくなる。また、シャフト表面の凸部（例えば頂面３８１上）から凹部（例えば溝部３７１内）に塗料が流動することにより、被覆膜の厚みが凸部上で凹部内よりも薄くなりやすくなる。すると、凸部は凹部よりも感光ドラムに接近する部分であるが、凸部上の非腹膜の厚みが相対的に薄くなっているのでリークを防止する効果が薄れてしまう。また、凹部はトナーが担持される部分であるが、凹部内の被覆膜が相対的に厚くなってので、トナーを静電吸着させる力が弱まり、トナーを良好に担持させることができなくなる。
前記のように本実施形態によれば、被覆材３０ｂの厚みが均一であるので、リークが低減されるとともにトナーを良好に担持させることが可能になる。したがって、感光ドラムに良好にトナーを付着させることができ、高品質な画像を形成することが可能になる。
【００４８】
シャフト３０ａが規制ブレード２４等と直接接触しないので、現像ローラー３の使用に伴ってシャフト３０ａ自体が磨耗しなくなる。被覆材３０ｂが磨耗した場合には、被覆材３０ｂを交換することにより現像ローラー３を再生することができる。したがって、被覆材３０ｂが設けられていない場合に比べてシャフト３０ａを再生する必要性が低くなり、現像ローラー３を低コストで容易に再生することができる。
【００４９】
［第２実施形態］
次に、本発明の現像ローラーの第２実施形態を説明する。第２実施形態が第１実施形態と異なる点は、トナーが担持される領域の外側に凹部が形成されており、被覆材がシャフトの軸方向において凹部まで延設されている点である。
【００５０】
図５（ａ）は、第２実施形態の現像ローラー４の概略構成を示す斜視図であり、図５（ｂ）は、現像ローラー４の中心軸を通る面における現像ローラー４の断面構造を模式的に示す図である。図５（ａ）に示すように、現像ローラー４の周縁領域３５、３６には、それぞれ凹部４１、４２が設けられている。凹部４１、４２は、主部３１の周方向に沿って設けられている。
【００５１】
図５（ｂ）に示すように、凹部４１、４２は、トナー担持溝３７よりも深く形成されている。本実施形態では凹部４１、４２は、現像ローラー４がシール部材２８と当接する部分に対して軸方向の外側に設けられており、使用時に凹部４１、４２にトナーが入り込まないようになっている。被覆材３０ｂは、凹部４１、４２の側面と底面とに追従するとともに当接して、主部３１の両端まで延設されている。
【００５２】
以上のような構成の現像ローラー４にあっては、被覆材３０ｂが凹部４１、４２の側面に引っかかることにより、被覆材３０ｂの軸方向のずれが防止される。凹部４１、４２がトナー担持溝３７よりも深く形成されているので、被覆材３０ｂにトナー担持溝３７よりも効果的にアンカー効果を生じさせることができ、被覆材３０ｂがシャフト３０ａから剥離することが防止される。
【００５３】
なお、凹部４１、４２は、現像ローラー４がシール部材２８と当接する部分に対して軸方向の内側に配置されていてもよい。また、凹部４１、４２の少なくとも一方が、複数設けられていてもよい。
【００５４】
［第３実施形態］
次に、本発明の現像ローラーの第３実施形態を説明する。第３実施形態が第２実施形態と異なる点は、凹部の内側に被覆材を押圧する押圧部が設けられている点である。
【００５５】
図６（ａ）は、第３実施形態の現像ローラー５の断面構造を模式的に示す図である。図６（ａ）に示すように、凹部４１、４２の内側には、それぞれ、被覆材３０ｂに当接して押圧部５１、５２が設けられている。本実施形態の押圧部５１、５２は、ゴム等の弾性材料からなるリング状のものである。押圧部５１、５２は、伸長等により張力を発現させられて凹部４１、４２に取り付けられている。押圧部５１、５２が収縮する力により、被覆材３０ｂは凹部４１、４２の内側に押圧される。
【００５６】
以上のような構成の現像ローラー５にあっては、被覆材３０ｂが押圧部５１、５２により押圧され、被覆材３０ｂがシャフト３０ａから剥離することや軸方向にずれることが防止される。また、押圧部５１、５２が凹部４１、４２内に配置されているので、押圧部５１、５２が軸方向にずれることも防止される。これにより、押圧部５１、５２を良好に機能させることができる。
［第４実施形態］
次に、本発明の現像ローラーの第４実施形態を説明する。第４実施形態が第３実施形態と異なる点は、押圧部が凹部の内側全体に埋め込まれている点、押圧部がシール部材２８を兼ねている点である。
【００５７】
図６（ｂ）は、第４実施形態の現像ローラー６の断面構造を模式的に示す図である。図６（ｂ）に示すように、本実施形態の凹部４１、４２は、周縁領域３５、３６のほぼ全域に設けられている。凹部４１、４２内には、それぞれ押圧部６１、６２が埋め込まれている。押圧部６１、６２は、発泡ウレタンやバルクゴム等の圧縮性を有する材質からなっている。押圧部６１、６２は、使用時に現像装置２ａのハウジング２１（図２参照）側と当接して圧縮されるように、厚みが選択されている。押圧部６１、６２は、圧縮されると反発力により被覆材３０ｂをシャフト３０ａに押し付けるようになっている。
【００５８】
以上のような構成の現像ローラー６にあっては、被覆材３０ｂが押圧部６１、６２により押圧され、被覆材３０ｂの剥離やずれることが防止される。また、押圧部６１、６２が凹部４１、４２内に配置されているので、押圧部５１、５２のずれも防止される。
【符号の説明】
【００５９】
１・・・プリンター（画像形成装置）、２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ・・・現像装置、３、４、５、６・・・現像ローラー、３０ａ・・・シャフト、３０ｂ・・・被覆材、３７１・・・溝部、４１、４２・・・凹部、５１、５２、６１、６２・・・押圧部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、現像ローラー、画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、複写機やプリンター等の電子写真方式の画像形成装置が知られている。電子写真方式の画像形成装置は、感光ドラムや感光ドラムの表面を帯電させる帯電装置、帯電した感光ドラムに潜像を形成する書込装置、潜像に対応させて感光ドラムにトナーを付着させる現像装置、感光ドラムに付着したトナーを転写する転写装置等を含んでいる。
【０００３】
現像装置は、感光ドラム表面に近接して回転する現像ローラー、トナーを帯電させるとともに現像ローラー表面に一様にトナーを付着させる規制ブレード等を含んでいる。現像ローラーが回転すると、現像ローラー表面の一部が順に感光ドラム表面に近接する。感光ドラム表面に近接した現像ローラー表面のトナーは、現像ローラーと感光ドラムとの間の電界により飛翔して感光ドラムに付着する。
【０００４】
現像ローラーの表面には、トナーを良好に担持可能にするために、凹凸が設けられている。凹凸を設ける手法の１つとして、現像ローラーの表面をブラスト処理する手法が知られている。ブラスト処理により形成された凹凸は、規制ブレードとの接触により磨耗しやすいこと、帯電性が不均一になりやすいこと等の不都合がある。このような不都合を解決する技術として、特許文献１に記載されている技術が挙げられる。
【０００５】
特許文献１の画像形成装置において、現像ローラー表面には転造加工により複数の溝部が周期的に形成されており、溝部の内側にトナーを担持可能になっている。ブラスト処理による凹凸と比較して、現像ローラーの溝部間の表面に尖った構造がなくなり、現像ローラーの耐摩耗性が格段に改善される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−１１６５４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
転造加工により溝部が形成された現像ローラーを用いれば、現像装置を長寿命にすることができるが、一方で現像ローラーと感光ドラムとの間でリークが生じやすくなってしまう。これは、溝部に起因して周期的にエッジが存在することや溝部間の凸部上の面積が大きいこと等に起因すると考えられる。リーク部分では現像ローラーと感光ドラムとの間の電界が弱くなり、トナーを感光ドラムに良好に付着させることができなくなってしまう。
本発明は、このような事情に鑑み成されたものであって、リークを生じにくい現像ローラーを提供することを目的の１つとする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の現像ローラーは、表面に周期的に溝部が形成され該溝部の内側にトナーを担持可能なシャフトと、前記溝部に追従して前記シャフトを被覆しており前記シャフトよりも導電率が低い熱収縮チューブからなる被覆材と、を含んでいること特徴とする。
【０００９】
このようにすれば、シャフトが、シャフトよりも導電率が低い材質からなる被覆材により被覆されているので、シャフトと感光ドラムとの間のリークが格段に低減される。また、被覆材が熱収縮チューブからなっているので、シャフトを均一な厚みで被覆することができる。したがって、現像ローラーと感光ドラムとの間に所望の電界を作用させることができ、感光ドラムに良好にトナーを付着させることができる。よって、高品質な画像を形成することが可能になる。
【００１０】
また、シャフトが規制ブレード等と直接接触しないので、現像ローラーの使用に伴ってシャフト自体が磨耗しなくなる。したがって、被覆材が磨耗した場合には被覆材を交換することにより現像ローラーを再生することができ、シャフト自体が磨耗する場合に比べて現像ローラーを低コストで容易に再生することができる。
【００１１】
また、前記溝部が転造加工により形成されていることが好ましい。
このようにすれば、ブラスト処理と異なり、シャフトの溝部の間に尖った形状の構造が形成されなくなる。したがって、シャフト表面に追従してシャフトを被覆している被覆材の表面に尖った形状がなくなり、現像ローラーの耐摩耗性を格段に向上させることができる。
【００１２】
また、前記シャフトの軸方向において前記トナーが担持される領域の外側に凹部が形成されており、前記被覆材が前記シャフトの軸方向において前記凹部の内側まで連続して設けられていることが好ましい。この場合には、前記被覆材を前記凹部内に押圧する押圧部が設けられていることが好ましい。
【００１３】
シャフトの端部に凹部が形成されていれば、凹部内に被覆材が引っかかることにより、被覆材がシャフトの軸方向においてずれにくくなる。したがって、被覆材がシャフトの軸方向にずれることによる被覆材のたるみを低減することができ、被覆材のたるみにより被覆材がシャフトから剥離することが低減される。また、凹部の側壁と被覆材との摩擦力により、被覆材がシャフトから剥離しにくくなる。このように、シャフトから被覆材が剥離することが防止されるので、剥離部分において現像ローラーと感光ドラムとの間の電界が歪むことが防止され、感光ドラムに良好にトナーを付着させることが可能になる。
【００１４】
凹部内に押圧部が設けられていれば、被覆材が押圧部により凹部内に押圧されるので、現像ローラーの使用に伴って被覆材がシャフトから剥離することが防止される。また、凹部内に押圧部が設けられていれば、押圧部が凹部に引っかかることによりシャフトの軸方向においてずれにくくなる。
【００１５】
また、前記溝部の寸法が、前記トナーの粒径と前記被覆材の厚みとに基づいて選択されていることが好ましい。
このようにすれば、現像ローラー表面での溝部の内寸をシャフトの溝部の寸法により規定することができ、現像ローラー表面での溝部の内寸をトナーの粒径に高精度に対応させることができる。したがって、現像ローラー表面にトナーを良好に担持させることができ、高品質な画像を形成することが可能になる。
【００１６】
本発明の画像形成装置は、前記の本発明の現像ローラーを含んで構成された現像装置を備えていることを特徴とする。
本発明の現像ローラーを含んで構成された現像装置は、良好に潜像を現像することが可能であり、しかも長寿命のものになっているので、本発明の画像形成装置は、高品質な画像を形成可能であり、しかも長寿命のものになる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の現像ローラーを含んだプリンターの構成を示す模式断面図である。
【図２】本発明の現像ローラーを含んだ現像装置の構成を示す模式的断面図である。
【図３】第１実施形態の現像ローラーの概略構成を示す斜視図である。
【図４】第１実施形態の現像ローラーの（ａ）は断面図、（ｂ）は拡大図である。
【図５】第２実施形態の現像ローラーの（ａ）は斜視図、（ｂ）は断面図である。
【図６】（ａ）は、第３実施形態の断面図、（ｂ）は第４実施形態の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施形態を説明するが、本発明の技術範囲は以下の実施形態に限定されるものではない。本発明の主旨を逸脱しない範囲内で多様な変形が可能である。なお、説明に用いる図面において、特徴的な部分を分かりやすく示すために、図面中の構造の寸法や縮尺を実際の構造に対して異ならせている場合がある。また、実施形態において同様の構成要素については、同じ符号を付して図示し、その詳細な説明を省略する場合がある。
【００１９】
図１は、本発明に係るプリンター１（画像形成装置）の概略構成を模式的に示す断面図である。図１に示すようにプリンター１は、図示矢印方向（図１では時計回り）に回転する感光体１１０を有している。プリンター１において、感光体１１０の周囲には、その回転方向に沿って帯電ユニット１２０、露光ユニット１３０、現像ユニット１４０、一次転写ユニット１５０および中間転写体１６０、クリーニングユニット１７０が順に配設されている。プリンター１は、図１の下部に、紙などの記録媒体Ｐ１を給紙する給紙トレイ１８０を有している。記録媒体Ｐ１は、給紙ローラー１８１、レジローラー１８２によって搬送される。記録媒体Ｐ１の搬送方向下流に、二次転写ユニット１８３、定着ユニット１８４が順次配設されている。
【００２０】
感光体１１０は、円筒状の導電性基材と、その外周面に形成された感光層とを有し、その中心軸周りに回転可能になっている。帯電ユニット１２０は、コロナ帯電などにより感光体１１０の表面を一様に帯電させる装置である。露光ユニット１３０は、例えば図示略のパーソナルコンピュータなどの信号源から供給される画像情報に基づいて、感光体１２０にレーザー照射することにより静電気的な潜像を書き込む（形成する）ものである。
【００２１】
現像ユニット１４０は、感光体１１０上にて潜像をトナー像として可視化（現像）する装置である。現像ユニット１４０の中心軸１４０ａの周囲には、保持部１４１〜１４４が設けられている。保持部１４１〜１４４には、それぞれ現像装置２ａ〜２ｄが着脱可能に保持されている。現像装置２ａ〜２ｄは、それぞれブラック、マゼンダ、シアン、イエローの各色に対応している。現像装置２ａ〜２ｄの詳細な構成については後述する。
【００２２】
現像ユニット１４０は、概略すると以下のように動作する。現像ユニット１４０は、中心軸１４０ａ周りに保持部１４１〜１４４を回転させる。保持部１４１〜１４４の回転に伴って、現像装置２ａ〜２ｄは、互いの相対位置を維持した状態で中心軸１４０ａ周りに回転する。このようにして現像ユニット１４０は、潜像に対応させて現像装置２ａ〜２ｄを選択的に感光体１１０に対向させる。感光体１１０に対向した現像装置２ａ〜２ｄは、感光体１１０の表面に各色のトナーを潜像に対応したパターンで付着させてトナー像を形成する。
【００２３】
一次転写ユニット１５０は、感光体１１０に形成されたトナー像を中間転写体１６０に転写する装置である。
中間転写体１６０は、エンドレスのベルトであり、図１に示す矢印方向（図１では反時計回り）に、感光体１１０とほぼ同じ周速度にて回転駆動される。中間転写体１６０上には、ブラック、マゼンタ、シアン、イエローのうちの１色以上のトナー像が転写される。例えばフルカラー画像の形成時には、ブラック、マゼンタ、シアン、イエローの４色のトナー像が順次重ねて転写されて、フルカラーのトナー像が形成される。
【００２４】
二次転写ユニット１８３は、中間転写体１６０上に形成された単色やフルカラーなどのトナー像を、紙、フィルム、布等の記録媒体Ｐ１に転写する装置である。
定着ユニット１８４は、トナー像の転写を受けた記録媒体Ｐ１を加熱および加圧することにより、トナー像を記録媒体Ｐ１に融着させて永久像として定着させる装置である。
【００２５】
クリーニングユニット１７０は、感光体１１０上のトナー像が中間転写体１６０上に転写された後に、感光体１１０上に残存したトナーを除去する装置である。クリーニングユニット１７０は、一次転写ユニット１５０と帯電ユニット１２０との間で感光体１１０の表面に当接するゴム製のクリーニングブレード１７１を有している。クリーニングブレード１７１が、感光体１１０の表面に当接して残存したトナーを掻き落とすようになっている。
【００２６】
次に、現像ユニット１４０の現像装置２ａ〜２ｄについて詳細に説明する。現像装置２ａ〜２ｄはいずれもほぼ同一の構成である。ここでは、現像装置２ａの構成を説明し、現像装置２ｂ〜２ｄの構成についてはその詳細な説明を省略する。
【００２７】
図２は、本発明に係る現像装置の概略構成を示す模式的断面図である。図２に示すように、現像装置２ａは、ハウジング２１を有している。ハウジング２１は、その内部空間である収容部２２にトナーＴを収容可能になっている。収容部２２は、外部に通じる開口を有している。収容部２２の内部における開口近傍には、トナー供給ローラー２３が回転可能に支持されている。収容部２２の外部における開口近傍には、現像ローラー３が回転可能に支持されている。
【００２８】
現像ローラー３の回転方向において収容部２２の内部を起点とすると、回転方向の下流側における収容部２２の開口近傍に、現像ローラー３の一部に当接させて規制ブレード２４が配置されている。回転方向の上流側における収容部２２の開口近傍に、現像ローラー３の一部に当接させてシール部材２５が配置されている。
【００２９】
現像ローラー３は、本発明を適用したものであり、その詳細な構造については後述する。現像ローラー３の表面は、感光体１１０の表面と非接触に対向している。現像ローラー３は、その表面にトナーＴを担持可能になっている。現像ローラー３と感光体１１０との間には、電界を印加することが可能になっている。トナーＴは、例えばポリエステル等の樹脂からなり帯電性を有する粒状体に、顔料や電荷制御材等の微粒子を付着させたものである。トナーＴの粒径は、例えば７±３μｍ程度である。
【００３０】
トナー供給ローラー２３は、ポリウレタンフォーム等からなり、弾性変形（圧縮）された状態で現像ローラー３に圧接されている。現像ローラー３の回転に伴ってトナー供給ローラー２３が回転し、現像ローラー３にトナーが供給される。
【００３１】
規制ブレード２４は、現像ローラー３表面のトナーＴの厚みを規制するとともに、このトナーＴに電荷を付与するものである。規制ブレード２４は、現像ローラー３の軸方向に沿って現像ローラー３に当接するゴム部２４１と、ゴム部２４１を支持するゴム支持部２４２とを有している。
【００３２】
ゴム部２４１は、シリコンゴム、ウレタンゴム等を主材料として構成される。収容部２２の内部側におけるゴム部２４１の端部は、端縁が現像ローラー３の表面から離れている。ゴム部２４１は、この端縁よりも収容部２２の外部側の部分が、現像ローラー３と当接している。このように、ゴム部２４１の端縁が現像ローラー３の回転に巻き込まれないようになっている。
【００３３】
ゴム支持部２４２は、リン青銅、ステンレス等の弾性薄板により構成される。ゴム支持部２４２は、ゴム部２４１を現像ローラー３側に付勢して設けられている。ゴム支持部２４２は、その一端がブレード支持板金２７に固定されている。ブレード支持板金２７は、ハウジング２１に取り付けられている。規制ブレード２４の現像ローラー３と反対側に、ブレード裏部材２６が設けられている。ブレード裏部材２６により、ゴム支持部２４２とハウジング２１との間にトナーＴが入り込まないようになっている。ゴム部２４１は、ゴム支持部２４２やブレード裏部材２６により、現像ローラー３に押圧されている。
【００３４】
収容部２２の開口は、おおむね現像ローラー３により塞がれている。収容部２２は、現像ローラー３の軸方向に沿った部分において、回転方向の上流側がシール部材２５により封止されており、回転方向の下流側が規制ブレード２４により封止されている。収容部２２の開口は、現像ローラー３の周方向に沿った部分において図示略のシール部材により封止されている。このシール部材は、現像ローラー３の両端部にそれぞれ配置されて、現像ローラー３の端部に当接させて設けられている。このように、収容部２２は、その内部から外部にトナーが漏れ出さないように封止されている。
【００３５】
以上のような構成の現像装置２ａは、概略すると以下のように動作する。
現像ローラー３は、感光体１１０に対応して回転する。すると、現像ローラー３に連動してトナー供給ローラー２３が回転し、現像ローラー３の表面にトナーＴが供給される。現像ローラー３表面のトナーＴは、余分な厚み部分が規制ブレード２４によりそぎ落とされるとともに、規制ブレード２４との摩擦により帯電する。
【００３６】
帯電したトナーＴは、現像ローラー３と感光体１１０との間の電界により、現像ローラー３の表面上から感光体１１０の表面上に飛翔する。現像ローラー３と感光体１１０との間の電界の強さは、潜像のパターンと対応した分布になるので、トナーＴが潜像に対応したパターンで飛翔して感光体１１０の表面に付着する。これにより、感光体１１０の表面に、潜像に対応したトナー像が形成（現像）される。
【００３７】
［第１実施形態］
次に、図３、及び図４（ａ）、（ｂ）を参照しつつ現像ローラー３の第１実施形態について説明する。図３は現像ローラー３の概略構成を示す斜視図である。図４（ａ）は、図３のＣ−Ｃ’線を含んだ面における現像ローラー３の断面図であり、図４（ｂ）は、中央領域３４における現像ローラー３表面の拡大図である。図４（ｂ）では、被覆材の一部を破断して表層を模式的に示している。
【００３８】
図３に示すように、現像ローラー３は、Ｃ−Ｃ’線を中心軸とする略円柱状のものである。現像ローラー３は、主部３１と、主部３１の軸方向両端にそれぞれ設けられた副部３２、３３とを含んでいる。主部３１、副部３２、３３はいずれも略円柱状のものであり、主部３１の径は副部３２、３３の径よりも大きくなっている。主部３１は、現像ローラー３の使用時にトナーを担持する部分である。副部３２、３３は、現像ローラー３の製造時や使用時に主部３１を支持する部分である。ここでは、副部３２、３３が主部３１と一体に形成されている。
【００３９】
主部３１において、軸方向の中央領域３４はトナーを担持させる領域になっており、軸方向両端の周縁領域３５、３６はそれぞれシール部材２８が当接する領域になっている。中央領域３４には、トナーを担持可能な複数のトナー担持溝３７が設けられている。トナー担持溝３７は、主部３１の軸方向において一方の端から他方の端に向かって螺旋状に設けられている。トナー担持溝３７は、主部３１の一方の端を起点として互いに反対方向に捩れた２つの溝群を含んでいる。２つの溝群の各々は、軸方向において略等間隔で並ぶ複数のトナー担持溝３７により構成されている。２つの溝群の一方を構成する２つのトナー担持溝３７と、他方を構成する２つのトナー担持溝３７とに囲まれる面領域３８は、規制ブレード２４に直接的に、あるいはトナーを介して間接的に摩擦される部分である。
【００４０】
図４（ａ）に示すように、現像ローラー３は、シャフト３０ａと被覆材３０ｂとを含んでいる。シャフト３０ａは、アルミ合金や鉄合金等からなる円柱状部材を母材にして形成されている。シャフト３０ａは、母材表面に複数の溝部３７１が転造加工により形成されたものである。転造加工によれば、溝部３７１の形状や位置を高精度にすることができる。軸方向におけるシャフト３０ａの両端部は、溝部３７１の非形成領域になっている。シール部材２８は、図２に示した現像装置２ａにおいて、現像ローラー３の軸方向の両端における収容部２２の内部と外部と隙間を塞ぐ部材である。周縁領域３５、３６は、溝部３７１が形成されていないので凹凸がほとんどない。したがって、収容部２２の内部をシール部材２８により良好に封止することができる。
【００４１】
被覆材３０ｂは、被覆材３０ｂは、溝部３７１の底面３７２と、溝部３７１の側面３７３と、２つの溝部３７１間の頂面３８１とに、追従させてかつ当接させて設けられている。ここでは、被覆材３０ｂが主部３１の両端の各々を覆って連続して設けられている。被覆材３０ｂは、シャフト３０ａよりも導電率が低い導電材料あるいは絶縁材料からなる略円筒状の熱収縮チューブにより形成されている。熱収縮チューブの材質としては、例えば導電性ゴムや導電性樹脂等が挙げられる。熱収縮チューブの具体例としては、導電性スーパーテレチューブ（帝人化成製） 等が挙げられる。
【００４２】
絶縁材料からなる熱収縮チューブを採用する場合には、トナー担持溝３７内にトナーを担持可能になるように、熱収縮チューブの材質や肉厚を選択するとよい。簡単なモデルに基づいて説明すると、現像ローラー３の回転時にトナーに作用する遠心力は、トナーの質量、現像ローラー３の回転速度、現像ローラー３の中心軸からトナー担持溝３７内のトナーまでの距離等により求まる。また、トナーを現像ローラー３に吸着させる静電気力は、シャフト３０ａの電位や、トナーの電荷量、被覆材３０ｂの肉厚、被覆材３０ｂの誘電率等により求まる。この静電気力が前記の遠心力以上であれば、トナーをトナー担持溝３７に保持することができる。被覆材３０ｂの肉厚、及び被覆材３０ｂの誘電率は、熱収縮チューブの材質や肉厚により定まるので、これらを選択することによりトナーをトナー担持溝３７内に担持可能になる。
【００４３】
図４（ｂ）に示すように、主部３１の表面を平面状に展開した状態で２つの溝群は互いに略直交しており、面領域３８の平面形状は略正方形になっている。面領域３８の頂面からトナー担持溝３７の底面までの距離（図４（ａ）参照）、すなわちトナー担持溝３７の深さは、トナーの体積平均粒径よりも大きくなっている。被覆材３０ｂは、底面３７２と頂面３８１とを略均一な厚みで被覆しており、トナー担持溝３７の深さは、頂面３８１から底面３７２までの深さとほぼ一致している。トナー担持溝３７の幅は、溝部３７１の幅よりも被覆材３０ｂの厚みに応じた寸法だけ狭くなっている。本実施形態では、被覆材の厚みを考慮して溝部３７１の幅や深さ等の寸法が選択されている。前記のように、溝部３７１は転造加工により寸法や位置が高精度になっており、被覆材３０ｂがシャフト３０ａの表面形状にならって形成されている。したがって、トナー担持溝３７の寸法が高精度になり、トナー担持溝３７内にトナーを良好に担持させることが可能になっている。
【００４４】
現像ローラー３の製造方法の一例としては、以下のような方法が挙げられる。溝部３７１が形成されたシャフト３０ａを熱収縮チューブに挿通する。次いで、熱収縮チューブを加熱して収縮させることにより現像ローラー３が得られる。熱収縮チューブの加熱時に熱収縮チューブの円筒内側の圧力を円筒外側の圧力よりも低くすると、熱収縮チューブとシャフト３０ａとの間のガスが溝部３７１を通って排気される。これにより、熱収縮チューブをシャフト３０ａの溝部３７１に良好に追従させることができる。円筒内側の圧力を円筒外側の圧力よりも低くする方法としては、円筒内側の圧力を減圧する手法や円筒外側の圧力を加圧する手法、これらの手法を併用する手法等が挙げられる。円筒外側の圧力を加圧する手法は、円筒外側の雰囲気圧力を高めることや、圧縮可能な弾性部材により円筒外側を押圧することにより行うことができる。
【００４５】
絶縁材料からなる熱収縮チューブを採用する場合には、現像ローラー３の製造方法の一例として以下のような方法が挙げられる。例えば、ポリイミド前駆体からなる熱収縮チューブを用意する。ポリイミド前駆体の重合度を調整することにより、熱収縮チューブを変形可能な硬さに調整しつつ成形することができる。このような熱収縮チューブでシャフト３０ａを被覆するとともに、加熱等によりポリイミド前駆体の重合度を高めることにより、溝部３７１に追従しつつ強固な被覆材３０ｂを形成することができる。
【００４６】
以上のような構成の現像ローラー３において、被覆材３０ｂの導電率がシャフト３０ａの導電率よりも低くなっている。したがって、シャフト３０ａと感光体１１０との間のリークが格段に低減され、現像ローラー３と感光体１１０との間に所望の電界を作用させることができる。よって、感光ドラムに良好にトナーを付着させることができ、高品質な画像を形成することが可能になる。
【００４７】
また、被覆材３０ｂが、熱収縮チューブからなっているので、シャフト３０ａを均一な厚みで被覆することが可能になっている。
例えば、シャフトの表面に塗装等により被覆膜を形成すると、シャフトの外面が曲面になっており塗料の流動することにより、重力方向において被覆膜の厚みを均一にすることが難しくなる。また、シャフト表面の凸部（例えば頂面３８１上）から凹部（例えば溝部３７１内）に塗料が流動することにより、被覆膜の厚みが凸部上で凹部内よりも薄くなりやすくなる。すると、凸部は凹部よりも感光ドラムに接近する部分であるが、凸部上の非腹膜の厚みが相対的に薄くなっているのでリークを防止する効果が薄れてしまう。また、凹部はトナーが担持される部分であるが、凹部内の被覆膜が相対的に厚くなってので、トナーを静電吸着させる力が弱まり、トナーを良好に担持させることができなくなる。
前記のように本実施形態によれば、被覆材３０ｂの厚みが均一であるので、リークが低減されるとともにトナーを良好に担持させることが可能になる。したがって、感光ドラムに良好にトナーを付着させることができ、高品質な画像を形成することが可能になる。
【００４８】
シャフト３０ａが規制ブレード２４等と直接接触しないので、現像ローラー３の使用に伴ってシャフト３０ａ自体が磨耗しなくなる。被覆材３０ｂが磨耗した場合には、被覆材３０ｂを交換することにより現像ローラー３を再生することができる。したがって、被覆材３０ｂが設けられていない場合に比べてシャフト３０ａを再生する必要性が低くなり、現像ローラー３を低コストで容易に再生することができる。
【００４９】
［第２実施形態］
次に、本発明の現像ローラーの第２実施形態を説明する。第２実施形態が第１実施形態と異なる点は、トナーが担持される領域の外側に凹部が形成されており、被覆材がシャフトの軸方向において凹部まで延設されている点である。
【００５０】
図５（ａ）は、第２実施形態の現像ローラー４の概略構成を示す斜視図であり、図５（ｂ）は、現像ローラー４の中心軸を通る面における現像ローラー４の断面構造を模式的に示す図である。図５（ａ）に示すように、現像ローラー４の周縁領域３５、３６には、それぞれ凹部４１、４２が設けられている。凹部４１、４２は、主部３１の周方向に沿って設けられている。
【００５１】
図５（ｂ）に示すように、凹部４１、４２は、トナー担持溝３７よりも深く形成されている。本実施形態では凹部４１、４２は、現像ローラー４がシール部材２８と当接する部分に対して軸方向の外側に設けられており、使用時に凹部４１、４２にトナーが入り込まないようになっている。被覆材３０ｂは、凹部４１、４２の側面と底面とに追従するとともに当接して、主部３１の両端まで延設されている。
【００５２】
以上のような構成の現像ローラー４にあっては、被覆材３０ｂが凹部４１、４２の側面に引っかかることにより、被覆材３０ｂの軸方向のずれが防止される。凹部４１、４２がトナー担持溝３７よりも深く形成されているので、被覆材３０ｂにトナー担持溝３７よりも効果的にアンカー効果を生じさせることができ、被覆材３０ｂがシャフト３０ａから剥離することが防止される。
【００５３】
なお、凹部４１、４２は、現像ローラー４がシール部材２８と当接する部分に対して軸方向の内側に配置されていてもよい。また、凹部４１、４２の少なくとも一方が、複数設けられていてもよい。
【００５４】
［第３実施形態］
次に、本発明の現像ローラーの第３実施形態を説明する。第３実施形態が第２実施形態と異なる点は、凹部の内側に被覆材を押圧する押圧部が設けられている点である。
【００５５】
図６（ａ）は、第３実施形態の現像ローラー５の断面構造を模式的に示す図である。図６（ａ）に示すように、凹部４１、４２の内側には、それぞれ、被覆材３０ｂに当接して押圧部５１、５２が設けられている。本実施形態の押圧部５１、５２は、ゴム等の弾性材料からなるリング状のものである。押圧部５１、５２は、伸長等により張力を発現させられて凹部４１、４２に取り付けられている。押圧部５１、５２が収縮する力により、被覆材３０ｂは凹部４１、４２の内側に押圧される。
【００５６】
以上のような構成の現像ローラー５にあっては、被覆材３０ｂが押圧部５１、５２により押圧され、被覆材３０ｂがシャフト３０ａから剥離することや軸方向にずれることが防止される。また、押圧部５１、５２が凹部４１、４２内に配置されているので、押圧部５１、５２が軸方向にずれることも防止される。これにより、押圧部５１、５２を良好に機能させることができる。
［第４実施形態］
次に、本発明の現像ローラーの第４実施形態を説明する。第４実施形態が第３実施形態と異なる点は、押圧部が凹部の内側全体に埋め込まれている点、押圧部がシール部材２８を兼ねている点である。
【００５７】
図６（ｂ）は、第４実施形態の現像ローラー６の断面構造を模式的に示す図である。図６（ｂ）に示すように、本実施形態の凹部４１、４２は、周縁領域３５、３６のほぼ全域に設けられている。凹部４１、４２内には、それぞれ押圧部６１、６２が埋め込まれている。押圧部６１、６２は、発泡ウレタンやバルクゴム等の圧縮性を有する材質からなっている。押圧部６１、６２は、使用時に現像装置２ａのハウジング２１（図２参照）側と当接して圧縮されるように、厚みが選択されている。押圧部６１、６２は、圧縮されると反発力により被覆材３０ｂをシャフト３０ａに押し付けるようになっている。
【００５８】
以上のような構成の現像ローラー６にあっては、被覆材３０ｂが押圧部６１、６２により押圧され、被覆材３０ｂの剥離やずれることが防止される。また、押圧部６１、６２が凹部４１、４２内に配置されているので、押圧部５１、５２のずれも防止される。
【符号の説明】
【００５９】
１・・・プリンター（画像形成装置）、２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ・・・現像装置、３、４、５、６・・・現像ローラー、３０ａ・・・シャフト、３０ｂ・・・被覆材、３７１・・・溝部、４１、４２・・・凹部、５１、５２、６１、６２・・・押圧部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に周期的に溝部が形成され該溝部の内側にトナーを担持可能なシャフトと、
前記溝部に追従して前記シャフトを被覆しており前記シャフトよりも導電率が低い熱収縮チューブからなる被覆材と、を含んでいること特徴とする現像ローラー。
【請求項２】
前記溝部が転造加工により形成されていることを特徴とする請求項１に記載の現像ローラー。
【請求項３】
前記シャフトの軸方向において前記トナーが担持される領域の外側に凹部が形成されており、前記被覆材が前記シャフトの軸方向において前記凹部の内側まで連続して設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の現像ローラー。
【請求項４】
前記被覆材を前記凹部内に押圧する押圧部が設けられていることを特徴とする請求項３に記載の現像ローラー。
【請求項５】
前記溝部の寸法が、前記トナーの粒径と前記被覆材の厚みとに基づいて選択されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の現像ローラー。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項に記載の現像ローラーを含んで構成された現像装置を備えていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１】
表面に周期的に溝部が形成され該溝部の内側にトナーを担持可能なシャフトと、
前記溝部に追従して前記シャフトを被覆しており前記シャフトよりも導電率が低い熱収縮チューブからなる被覆材と、を含んでいること特徴とする現像ローラー。
【請求項２】
前記溝部が転造加工により形成されていることを特徴とする請求項１に記載の現像ローラー。
【請求項３】
前記シャフトの軸方向において前記トナーが担持される領域の外側に凹部が形成されており、前記被覆材が前記シャフトの軸方向において前記凹部の内側まで連続して設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の現像ローラー。
【請求項４】
前記被覆材を前記凹部内に押圧する押圧部が設けられていることを特徴とする請求項３に記載の現像ローラー。
【請求項５】
前記溝部の寸法が、前記トナーの粒径と前記被覆材の厚みとに基づいて選択されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の現像ローラー。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項に記載の現像ローラーを含んで構成された現像装置を備えていることを特徴とする画像形成装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１０−１６４７５８（Ｐ２０１０−１６４７５８Ａ）
【公開日】平成２２年７月２９日（２０１０．７．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−６６３７（Ｐ２００９−６６３７）
【出願日】平成２１年１月１５日（２００９．１．１５）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年７月２９日（２０１０．７．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１月１５日（２００９．１．１５）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
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