(57)【要約】【課題】現像ローラにおいて、本現像ローラは現像剤を選択的に穂立ちさせる機能と、現像剤を良好に搬送することを可能とする。【解決手段】現像スリーブ用のスリーブ基体と、前記スリーブ基体上に設けられた現像剤保持層と、を備え、前記現像剤保持層は、前記スリーブ基体の面方向に沿って現像剤を保持する凹凸部を有し、前記凹凸部のうち凹部の上に非磁性層５を形成することを特徴とする。非磁性層は、少なくとも前記凹部を覆ってもよい。現像スリーブを備えた画像形成装置としてもよい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
現像スリーブ基体と、
前記現像スリーブ基体の面上に設けられ、磁性材料で形成された現像剤保持層と、を備え、
前記現像剤保持層の表面には、現像剤を保持するための凹凸部が所定のパターン形状で設けられ、
前記凹凸部のうち少なくとも凹部内には、非磁性部が設けられたことを特徴とする現像スリーブ。
【請求項２】
前記現像剤保持層は、前記現像スリーブ基体の面上に設けられる下地層と、前記下地層上に形成される複数の凸部とで構成され、
前記非磁性部は、前記複数の凸部を取り囲むように前記下地層上に設けられたことを特徴とする請求項１に記載の現像スリーブ。
【請求項３】
前記現像スリーブ基体は、非磁性材料から形成されたことを特徴とする請求項１又は２に記載の現像スリーブ。
【請求項４】
前記非磁性部は、前記凹凸部の表面上において層状に設けられたことを特徴とする請求項１に記載の現像スリーブ。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の現像スリーブを備えたことを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、複写機、ファクシミリ、プリンタ等に用いられる現像スリーブ（現像ローラ）に関し、さらに詳しくは、現像スリーブに担持された現像剤を、感光体ドラムと現像スリーブとが間隙をもって対向する現像領域に搬送し、該感光体ドラム上の静電潜像を現像してトナー像を形成する現像スリーブに関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式を用いた複写機などの画像形成装置では、感光体ドラムなどの像担持体上に形成された静電潜像に現像剤を付着させて可視像化する。このような画像形成装置では、トナーと磁性キャリアからなる二成分現像剤を用いるものが知られている。
【０００３】
このような画像形成装置としては、回転する現像スリーブに二成分現像剤を磁気的に保持させながら、像担持体近傍まで搬送し、感光体の静電潜像を現像剤中のトナーで現像し可視像化する。
【０００４】
このように可視像化する方法では、回転する現像スリーブの内部に固定配置された磁石体を備えることで、現像剤を現像スリーブ上に磁気的な力で保持し、さらに、現像スリーブに規制ブレードを所定の間隔で対向配置する。このようにすることで、二成分現像剤を所望の現像剤量に規制しながら、現像スリーブ上を感光体近傍まで搬送する。
【０００５】
この時、現像剤を安定的に搬送するために、従来は、砥粒によるサンドブラストによって表面に凹凸を形成した現像スリーブや現像スリーブ回転軸に対して平行に延びる複数の溝を表面に形成した現像スリーブを使用している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１４−２３５３４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述した特許文献１に記載の現像スリーブにおいては、レーザー加工により外表面に多数の凹形状を形成することが示されている。
【０００８】
現像スリーブは、アルミニウム合金、真鍮、ステンレス、導電性樹脂のうちいずれかの非磁性材料で構成されるが、コストの低減及び加工精度の向上を図るために、アルミニウム合金で構成されることが多い。レーザー加工にて外表面に凹形状を加工する場合、加工時間を要するとともに、加工形状の精度が低下する懸念がある。
【０００９】
本発明は、現像剤を所定パターンで良好に穂立ちさせることができる現像スリーブ、および画像形成装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、現像スリーブ基体と、前記現像スリーブ基体の面上に設けられ、磁性材料で形成された現像剤保持層と、を備え、前記現像剤保持層の表面には、現像剤を保持するための凹凸部が所定のパターン形状で設けられ、前記凹凸部のうち少なくとも凹部内には、非磁性部が設けられた現像スリーブとする点に特徴がある。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、現像剤を所定パターンで良好に穂立ちさせることができる現像スリーブおよび画像形成装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明に係る現像スリーブの一実施形態 構成断面図。
【図２】本発明に係る現像スリーブのドットパターン上面図。
【図３】本発明に係る現像スリーブと感光性ドラムとの構成図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の一実施形態を、図１ないし図３に基づいて説明する。
図１は、本発明の一実施形態にかかる現像スリーブ７の構成断面図である。図２は、図１に示された現像スリーブ７のドットパターン上面図である。図３は、本発明に係る現像スリーブ７と感光性ドラム４との構成図である。
【００１４】
図３に示すように、現像ローラ１は、芯金２と、円筒状の磁石体３と、前述した円筒状の現像スリーブ７とを備えている。芯金２は、長手方向が感光体ドラム４の長手方向と平行に配され、画像形成装置に回転することなく固定されている。
【００１５】
磁石体３は、磁性材料で構成され、かつ円筒状に形成されているとともに、複数の固定磁極が取り付けられている。磁石体３は、芯金２の外周に軸芯回りに回転することなく固定されている。
【００１６】
固定磁石は、長尺で棒状の磁石であり、磁石体３に取り付けられている。固定磁石は、磁石体３である現像ローラ１の長手方向に沿って延びており、該磁石体３の全長に亘って設けられている。前述した構成の磁石体３は、現像スリーブ７内に内包されている。
【００１７】
ここで、一つの固定磁極は、現像剤が収容される収容槽に相対している。この一つの固定磁極は、汲み上げ磁極をなしており、現像スリーブ７即ち現像ローラ１の外表面上に磁気力を生じて、収容槽内の現像剤を現像スリーブ７の外表面に吸着する。
【００１８】
他の一つの固定磁極は、静電潜像が形成される感光体ドラムと相対している。この固定磁極は、現像磁極をなしており、現像スリーブ７即ち現像ローラ１の外表面上に磁気力を生じて、現像スリーブ７と感光体ドラム４との間に磁界を形成する。
【００１９】
この固定磁極は、該磁界によって磁気ブラシを形成することで、現像スリーブ７の外表面に吸着された現像剤のトナーを感光体ドラム４に受け渡すようになっている。
【００２０】
前述した汲み上げ磁極と現像磁極との間には、少なくとも一つの固定磁極が設けられている。この少なくとも一つの固定磁極は、現像スリーブ７即ち現像ローラ１の外表面上に磁気力を生じて、現像前の現像剤を感光体ドラム４に向けて搬送するとともに、現像済みの現像剤を感光体ドラム４から収容槽内まで搬送する。
【００２１】
前述した固定磁極は、現像スリーブ７の外表面に現像剤を吸着すると、現像剤の磁性キャリアは該固定磁極が生じる磁力線に沿って複数重ねさせて、該現像スリーブ７の外表面上に立設（穂立ち）させる。
【００２２】
このように、磁性キャリアが磁力線に沿って複数重なって現像スリーブ７の外表面上において立設する状態を、磁性キャリアが現像スリーブ７の外表面上に「穂立ち」するという。すると、この穂立ちした磁性キャリアに前述したトナーが吸着する。即ち、現像スリーブ７は、磁石体３の磁力により外表面に現像剤を保持（吸着）する機能を備える。つまり、現像スリーブ７の最表層は、現像剤保持層となる。
【００２３】
現像スリーブ７は、無端の筒状部材であり、本実施形態では円筒状に形成されている。現像スリーブ７は、磁石体３を内包し（収容し）て、軸芯回りに回転自在に設けられている。現像スリーブ７は、その内周面が固定磁極に順に相対するように回転される。現像スリーブ７の基材は、例えば、アルミニウム合金、真鍮、ステンレス鋼（ＳＵＳ）、導電性の樹脂などの非磁性材料で構成されている。
【００２４】
ここで、現像スリーブ７の基材（現像スリーブ基体）としては、特に、ステンレス鋼、アルミニウム合金が好適である。ステンレス鋼やアルミニウム合金は、加工性、軽さの面で優れている。アルミニウム合金を用いる場合には、Ａ６０６３、Ａ５０５６及びＡ３００３を用いるのが好ましい。ＳＵＳを用いる場合には、ＳＵＳ３０３、ＳＵＳ３０４及びＳＵＳ３１６を用いるのが好ましい。なお、図示例では、現像スリーブ７は、ＳＵＳ３１６で構成した。
【００２５】
なお、現像スリーブ７の外径は、例えば、本実施形態では、２０ｍｍとし、また現像スリーブ７の軸（軸芯）方向の長さは、４００ｍｍとした。
【００２６】
次に、フォトリソグラフィーを用いて現像スリーブ７の外表面へ凹形状を形成する工程を、以下に説明する。
【００２７】
〔実施例１〕
まず、現像スリーブ７の基材の外表面へ金属材料を電鋳めっきを行って、磁性材料からなる下地層（めっき層）６を形成する。本実施例では、下地層６の厚さ（めっき膜厚）を２０μｍとした。めっき材料は、透磁率が高く残留磁化が小さい軟磁性が好ましい。Ｎｉ系の金属材料であれば純ニッケル・ニッケル−リン合金・ニッケル−鉄合金などが挙げられ、この限りではない。保磁力Ｈｏは０．１[Ｏｅ]〜２０[Ｏｅ]程度が好ましい。
【００２８】
次に、現像スリーブ７の下地層６の表面に対して、非磁性材料を塗布して所定の形状にパターニングすることにより非磁性部５を形成する。ここで、本実施例では非磁性部５を形成する材料は、レジスト材を用い、その形成方法に関しては、液状レジスト、ドライフィルムレジスト、電着レジストなどが挙げられ、この限りではない。
【００２９】
なお、非磁性部５の形成には、場合によっては、導電性フィラーを混合させ、導電性を持たせても良い。本実施例では、膜厚６０μｍの永久ドライフィルムレジスト〔ネガティブ〕を使用した。なお、基板とレジストとの付着力を向上させるべく下地処理として、例えば、カップリング剤のコート、金属酸化膜の形成等も採用できる。
【００３０】
次に、非磁性材料の塗布膜の表面にフォトマスク（図示略）を配して露光、現像処理を行うことにより、所定の開口形状を形成する。露光に関しては、幾つかの方法が挙げられる。例えば、平面上で非磁性材料の塗布膜を露光した後、現像スリーブ７へ巻付ける方法がある。その他の方法としては、フレキシブルな樹脂製のフォトマスクを現像スリーブ７に巻付け、現像スリーブ７若しくは光源を回転させながら露光する方法もある。
【００３１】
更に別の方法としては、集光レーザー光などを用い、現像スリーブ７外表面にパターンを直接描画する方法も適用できる。集光レーザーなどでロール表面にパターンを直接描画する方法は、微細なパターンを形成することができ、また、微細パターンの継ぎ目が発生しないため好適である。
【００３２】
次に、現像に関しては、ディッピング方式やスプレー方式などの方法で処理することができ、この限りではない。
【００３３】
現像後、非磁性部５にてパターンを形成した開口部に電鋳めっきを実施し、下地層６上に凸部６ａを形成する。すなわち、現像スリーブの基材表面に、非磁性部５が凹部に埋設された凹凸形状の現像剤保持層１００を形成する。ここで、凸部６ａを形成するめっき材料は、透磁率が高く残留磁化が小さい軟磁性が好ましい。Ｎｉ系の金属材料であれば純ニッケル・ニッケル−リン合金・ニッケル−鉄合金などが挙げられ、この限りではない。保磁力Ｈｏは０．１[Ｏｅ]〜２０[Ｏｅ]程度が好ましい。めっき膜厚は、非磁性部５の膜厚以下であれば良く、本実施例では非磁性部５の１／２膜厚を狙い３０μｍとした。
【００３４】
電鋳めっき後は図１（Ａ）と図２に示される構成となり、現像スリーブ７の外表面に規則正しく並んだ微細な円形の凹形状パターンが形成される。本実施例において微細凹形状パターンは、格子形状に並んでおり、間隔が１３０μｍ、直径が７０μｍ、高さが３０μｍである。凹形状パターンに関しては、ドットに限らず多角形やライン形状でも良い。
【００３５】
最後に、ポストベーク、ＵＶ照射処理を実施し、非磁性部５を永久的に硬化させる。
【００３６】
次に、本発明の現像スリーブ７を用い、現像剤が磁力線に沿って外表面上へ穂立ちする形態について説明する。
【００３７】
図１（Ａ）構成では、現像剤は金属材料６の凸型形状部に磁力線が集中し穂立ちする。現像剤をより選択的に高密度に穂立ちさせるには、現像剤保持層１００における凹型形状部で現像剤が穂立ちしないよう、少なくとも、凹凸部のうち凹部内に非磁性部５を設けることが好ましいが、凹凸部の全面に平滑性の良い非磁性層を形成するようにしてもよい。例えば、現像剤の除去時に、現像剤の残留磁化による残存を防ぐため、凹凸部の表面に２０μｍ以上の膜厚で非磁性層を形成することが好ましい。
【００３８】
その他利点としては、金属材料から形成された凸部６ａ（凸型形状部）は、非磁性部５に囲まれている構成であるため、現像剤はその凹部にて搬送性が補助され、結果として搬送性が向上する。また、凸部６ａは、非磁性部５によって保護されているため、現像剤との間で生じる経時的な金属摩耗が低減される。
【００３９】
〔実施例２〕
まず、現像スリーブ７の外表面へ金属材料を電鋳めっきし、下地層６を形成する。本実施例では、この下地層６の厚さ（めっき膜厚）を２０μｍとした。めっき材料は、透磁率が高く残留磁化が小さい軟磁性が好ましい。Ｎｉ系の金属材料であれば純ニッケル・ニッケル−リン合金・ニッケル−鉄合金などが挙げられ、この限りではない。保磁力Ｈｏは０．１[Ｏｅ]〜２０[Ｏｅ]程度が好ましい。
【００４０】
次に、現像スリーブ７外表面へ非磁性材料の塗布膜を所定厚さに塗布する。本実施例では非磁性材料としてレジストを用い、その形成方法に関しては、液状レジスト、ドライフィルムレジスト、電着レジストなどが挙げられ、この限りではない。場合によっては、導電性フィラーを混合させ、導電性を持たせても良い。本実施例では、膜厚６０μｍの永久ドライフィルムレジスト〔ネガティブ〕を使用した。なお、基板とレジストとの付着力を向上させるべく下地処理として、例えば、カップリング剤のコート、金属酸化膜の形成等も採用できる。
【００４１】
次に、非磁性材料の塗布膜の表面にフォトマスク（図示略）を配して露光、現像処理を行うことにより、所定の開口形状を形成する。露光に関しては、幾つかの方法が挙げられる。例えば、平面上で非磁性材料の塗布膜を露光した後、現像スリーブ７へ巻付ける方法がある。その他の方法としては、フレキシブルな樹脂製のフォトマスクを現像スリーブ７に巻付け、現像スリーブ７若しくは光源を回転させながら露光する方法もある。
【００４２】
更に別の方法としては、集光レーザー光などを用い、現像スリーブ７外表面にパターンを直接描画する方法も適用できる。集光レーザーなどでロール表面にパターンを直接描画する方法は、微細なパターンを形成することができ、また、微細パターンの継ぎ目が発生しないため好適である。
【００４３】
次に、現像に関しては、ディッピング方式やスプレー方式などの方法で処理することができ、この限りではない。
【００４４】
現像後、非磁性部５にてパターンを形成した開口部へ電鋳めっきを実施し、下地層６上に凸部６ａを形成する。すなわち、現像スリーブの基材表面に、非磁性部５が凹部に埋設された凹凸形状の現像剤保持層１００を形成する。この現像剤保持層１００の凸部６ａの厚さ（めっき膜厚）は、非磁性部５の膜厚以上とし、本実施例では非磁性部５を７０μｍとした。めっき材料は、透磁率が高く残留磁化が小さい軟磁性が好ましい。Ｎｉ系の金属材料であれば純ニッケル・ニッケル−リン合金・ニッケル−鉄合金などが挙げられ、この限りではない。保磁力Ｈｏは０．１[Ｏｅ]〜２０[Ｏｅ]程度が好ましい。
【００４５】
電鋳めっき後は図１（Ｂ）と図２に示される構成となり、現像スリーブ７の外表面に規則正しく並んだ微細な円形の凹形状パターンが形成される。本実施例において微細凹形状パターンは、格子形状に並んでおり、間隔が１３０μｍ、直径が７０μｍ、高さが７０μｍである。凹形状パターンに関しては、ドットに限らず多角形やライン形状でも良い。
【００４６】
最後に、ポストベーク、ＵＶ照射処理を実施し、非磁性層５を永久的に硬化させる。
【００４７】
次に、本発明の現像スリーブ７を用い、現像剤が磁力線に沿って外表面上へ穂立ちする形態について説明する。
【００４８】
図１（Ｂ）構成では、現像剤は、金属材料からなる凸部６ａの凸型形状部に磁力線が集中し穂立ちする。現像剤をより選択的に高密度に穂立ちさせるには、凸部６ａの周辺にある凹型形状部で現像剤が穂立ちしないよう、平滑性の良い非磁性層を形成することが好ましい。現像剤の除去時に、現像剤の残留磁化による残存を防ぐため、凹凸部の表面に、２０μｍ以上の膜厚で非磁性層を形成することが好ましい。
【００４９】
しかし、図１（Ｂ）の構造例は、図１（Ａ）と比較して、金属材料からなる凸部６ａの側面の保護が十分ではないため、現像剤の搬送性や金属材料６と現像剤との経時的な金属摩耗対策を施すことが好ましい。
【００５０】
〔実施例３〕
まず、現像スリーブ７の基材の外表面へ金属材料を電鋳めっきし、下地層６を形成する。本実施例では、下地層６の厚さ（めっき膜厚）を２０μｍとした。めっき材料は、透磁率が高く残留磁化が小さい軟磁性が好ましい。Ｎｉ系の金属材料であれば純ニッケル・ニッケル−リン合金・ニッケル−鉄合金などが挙げられ、この限りではない。保磁力Ｈｏは０．１[Ｏｅ]〜２０[Ｏｅ]程度が好ましい。
【００５１】
次に、現像スリーブ７の基材の外表面（下地層６の表面）へ非磁性材料の塗布膜を所定厚さに塗布する。本実施例では非磁性材料としてはレジストを用い、その形成方法に関しては、液状レジスト、ドライフィルムレジスト、電着レジストなどが挙げられ、この限りではない。場合によっては、導電性フィラーを混合させ、導電性を持たせても良い。本実施例では、膜厚６０μｍの永久ドライフィルムレジスト〔ネガティブ〕を使用した。なお、基板とレジストとの付着力を向上させるべく下地処理として、例えば、カップリング剤のコート、金属酸化膜の形成等も採用できる。
【００５２】
次に、非磁性材料の塗布膜の表面にフォトマスク（図示略）を配して露光、現像処理を行うことにより、非磁性部５の周囲に所定の開口形状を形成する。露光に関しては、幾つかの方法が挙げられる。例えば、平面上で非磁性材料の塗布膜を露光した後、現像スリーブ７へ巻付ける方法がある。その他の方法としては、フレキシブルな樹脂製のフォトマスクを現像スリーブ７に巻付け、現像スリーブ７若しくは光源を回転させながら露光する方法もある。
【００５３】
更に別の方法としては、集光レーザー光などを用い、現像スリーブ７外表面にパターンを直接描画する方法も適用できる。集光レーザーなどでロール表面にパターンを直接描画する方法は、微細なパターンを形成することができ、また、微細パターンの継ぎ目が発生しないため好適である。
【００５４】
次に、現像に関しては、ディッピング方式やスプレー方式などの方法で処理することができ、この限りではない。
【００５５】
現像後、非磁性部５の周囲にてパターンを形成した開口部へ電鋳めっきを実施して、下地層６の上に凸部６ａを形成する。この凸部６ａの厚さ（めっき膜厚）は、非磁性部５の膜厚以下であれば良く、本実施例では非磁性部５を６０μｍとした。めっき材料は、透磁率が高く残留磁化が小さい軟磁性が好ましい。Ｎｉ系の金属材料であれば純ニッケル・ニッケル−リン合金・ニッケル−鉄合金などが挙げられ、この限りではない。保磁力Ｈｏは０．１[Ｏｅ]〜２０[Ｏｅ]程度が好ましい。
【００５６】
電鋳めっき後は図１（Ｃ）と図２に示される構成となり、現像スリーブ７の外表面に規則正しく並んだ微細な円形の凹形状パターンが形成される。本実施例において微細凹形状パターンは、格子形状に並んでおり、間隔が１３０μｍ、直径が７０μｍ、高さが６０μｍである。凹形状パターンに関しては、ドットに限らず多角形やライン形状でも良い。
【００５７】
次に、非磁性部を一度剥離し、再度、凹凸部の全面へ非磁性材料を塗布して非磁性層５を形成する。最後に、ポストベーク、ＵＶ照射処理を実施し、非磁性層５を永久的に硬化させる。これにより、現像スリーブの基材表面に、非磁性層５で覆われた凹凸形状の現像剤保持層１００が形成される。
【００５８】
次に、本発明の現像スリーブ７を用い、現像剤が磁力線に沿って外表面上へ穂立ちする形態について説明する。
【００５９】
図１（Ｃ）構成では、現像剤は凸部６ａの凸型形状部に磁力線が集中し穂立ちする。現像剤をより選択的に高密度に穂立ちさせるには、現像剤保持層の凹型形状部で現像剤が穂立ちしないよう、凹凸部の表面へ平滑性の良い非磁性層を形成することが好ましい。現像剤の除去時に、現像剤の残留磁化による残存を防ぐため、凹凸部の表面に２０μｍ以上の膜厚で非磁性層を形成することが好ましい。
【００６０】
ただし、図１（Ａ）と比較して工程数が増えてしまう欠点がある。また、現像剤保持層の凸型形状部と凹型形状部とで非磁性層の膜厚を変えてもよい。
【００６１】
上述した現像スリーブによれば、現像剤を選択的に穂立ちさせることが出来、現像剤を良好に搬送することが実現する。このため、画像の高画質化が期待できる。
【符号の説明】
【００６２】
１：現像ローラ
２：芯金
３：磁石体
４：感光体ドラム
５：非磁性層
６：金属材料
７：現像スリーブ
【図１】
2018180467.tif 000003
【図２】
2018180467.tif 000004
【図３】
2018180467.tif 000005