(57)【要約】【課題】  本発明の課題は、弾性部の表面に形成される凹状溝の形状を均一に形成することができる弾性体ローラの製造方法を提供することにあり、この製造方法により製造される現像剤担持体、この現像剤担持体を有する現像装置及びこの現像装置を搭載する画像形成装置を提供することにある。【解決手段】  本発明は、レーザビームを照射することで、均一な凹状溝を形成することができるとともに、その凹状溝の表面に硬化膜を形成することができる。すなわち、弾性体ローラの粗面は均一な凹状溝を有しており、均一に現像剤が付着する。したがって、本発明の方法で形成された弾性体ローラは、高い品質の画像が提供できる。またこの方法により製造された現像剤担持体及びさらにこの現像剤担持体を備える現像装置並びにこの現像装置を備える画像形成装置は、現像剤担持体に現像剤を均一に付着させることができ、高品質な画像が提供できる。【選択図】図４
2008309971.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持体の外周に配設される弾性部を備える弾性体ローラの製造方法であって、
レーザビームを前記弾性部に向かって照射し、前記弾性部の表面が粗面となるように前記弾性部の表面に任意の形状の凹状溝を形成する工程と、
前記弾性部の表面に形成された前記凹状溝の表面に硬化膜を形成する工程とを有することを特徴とする弾性体ローラの製造方法。
【請求項２】
前記弾性部は、高分子からなり、
前記凹状溝を形成する工程で前記弾性部に向かって照射される前記レーザビームよりも小さい出力の第２レーザビームを照射することで前記弾性部表面に形成された前記凹状溝の表面を加熱し、前記凹状溝の表面に硬化膜を形成し、
前記レーザビームと前記第２レーザビームは、光路を一致させて同時に出力することを特徴とする請求項１に記載の弾性体ローラの製造方法。
【請求項３】
前記凹状溝を形成する工程で照射される前記レーザビーム、及び、前記凹状溝の表面に硬化膜を形成する工程で照射される前記第２レーザビームは、光路を一致させた後、シェードマスクの穴を透過させて、任意の光束とすることを特徴とする請求項２に記載の弾性体ローラの製造方法。
【請求項４】
前記弾性部は、高分子からなり、
前記凹状溝を形成する工程で照射されるレーザビームは、楕円形の穴が形成された水平方向に回転する第２シェードマスクの前記穴の所定位置を透過し、
前記凹状溝の表面に硬化膜を形成する工程で照射では、前記第２シェードマスクの回転軸に対して、前記穴の前記所定位置よりも外側を透過させた前記レーザビームを前記弾性部に照射することを特徴とする請求項１に記載の弾性体ローラの製造方法。
【請求項５】
支持体と、
前記支持体の外周に配設される弾性部とを有し、
前記弾性部の表面は、最大高さ粗さＲｙと十点平均粗さＲｚとの商がＲｙ／Ｒｚ≦１．３０を満たすことを特徴とする現像剤担持体。
【請求項６】
前記弾性部は、レーザビームが前記弾性部に向かって照射されることで前記弾性部の表面が粗面となるように前記弾性部の表面に任意の形状の凹状溝が形成され、前記弾性部の表面に形成された前記凹状溝の表面に硬化膜が形成されることを特徴とする請求項５に記載の現像剤担持体。
【請求項７】
前記弾性部の表面は、１．０２≦Ｒｙ／Ｒｚ≦１．２０を満たすことを特徴とする請求項５に記載の現像剤担持体。
【請求項８】
露光によって表面に静電潜像が形成される潜像担持体と、
前記潜像担持体を所定の電位に帯電させる帯電部と、
前記潜像担持体に現像剤を供給することで前記潜像担持体の表面に形成された静電潜像を現像し、請求項５乃至７の何れか１項に記載された前記現像剤担持体とを備えることを特徴とする現像装置。
【請求項９】
請求項８に記載の現像装置と、
画像情報に基づいて前記潜像担持体の表面を露光して前記静電潜像を形成する露光装置と、
前記露光装置で前記潜像担持体の表面に形成された前記静電潜像が前記現像剤担持体によって現像されることで形成された現像剤像を媒体に転写する転写部と、
前記転写部によって転写された前記現像剤像を前記媒体に定着させる定着部とを備える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、弾性体ローラの製造方法、及び、この方法により製造された現像剤担持体に関するものである。また、この現像剤担持体を現像剤担持体として使用した現像装置及び現像装置を搭載する画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば現像ローラといった弾性部が支持体の外周に配設された弾性体ローラは、研磨剤により表面が研磨され、溝が形成されていた（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−０６３０８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１のように、研磨剤により弾性体ローラの表面を研磨する方法では、形成される溝の大きさや深さといった形状が不均一となってしまう。そのため、現像剤が弾性体ローラに付着する量が位置によって不均一となり、画像品質が低下するという問題点があった。
【０００５】
本発明は、上記実状に鑑み、弾性部の表面に形成される凹状溝の形状を均一に形成することができる弾性体ローラの製造方法を提供することを目的とする。また、この製造方法により製造される現像剤担持体、この現像剤担持体を有する現像装置、及び、この現像装置を搭載する画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
そこで、本発明の弾性体ローラの製造方法は、支持体の外周に配設される弾性部を備える弾性体ローラの製造方法であって、レーザビームを前記弾性部に向かって照射し、前記弾性部の表面が粗面となるように前記弾性部の表面に任意の形状の凹状溝を形成する工程と、前記弾性部の表面に形成された前記凹状溝の表面に硬化膜を形成する工程とを有することを特徴とする。
【０００７】
本発明の弾性体ローラの製造方法によれば、レーザビームを照射することで、均一な凹状溝を形成することができるとともに、その凹状溝の表面に硬化膜を形成することができる。すなわち、弾性体ローラの粗面は均一な凹状溝を有しており、均一に現像剤が付着する。したがって、本発明の方法で高い品質の画像を提供できる弾性体ローラが製造できる。
【０００８】
また、本発明の現像剤担持体は、支持体と、前記支持体の外周に配設される弾性部とを有し、前記弾性部の表面は、最大高さ粗さＲｙと十点平均粗さＲｚとの商がＲｙ／Ｒｚ≦１．３０を満たすことを特徴とする。
【０００９】
本発明の現像剤担持体は、上述した方法により均一な凹状溝を有する現像剤担持体であって、最大高さ粗さＲｙと十点平均粗さＲｚとの商がＲｙ／Ｒｚ≦１．３０を満たしている。すなわち、現像剤が均一に付着し、かぶりの少ない高品質な画像を提供することができる。
【００１０】
さらに、露光によって表面に静電潜像が形成される潜像担持体と、前記潜像担持体を所定の電位に帯電させる帯電部と、前記潜像担持体に現像剤を供給することで前記潜像担持体の表面に形成された静電潜像を現像し、上述の前記現像剤担持体とを備えることを特徴とする。本発明の現像装置によれば、上述の現像剤担持体を備えることで、現像剤担持体に現像剤が均一に付着し、かぶりの少ない高品質な画像を提供することができる。
【００１１】
またさらに、本発明の画像形成装置は、上述の現像装置と、画像情報に基づいて前記潜像担持体の表面を露光して前記静電潜像を形成する露光装置と、前記露光装置で前記潜像担持体の表面に形成された前記静電潜像が前記現像剤担持体によって現像されることで形成された現像剤像を媒体に転写する転写部と、前記転写部によって転写された前記現像剤像を前記媒体に定着させる定着部とを備えることを特徴とする。上述の現像装置を備えることで、現像剤担持体に現像剤が均一に付着し、かぶりの少ない高品質な画像を提供することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明は、レーザビームを照射することで、均一な凹状溝を形成することができるとともに、その凹状溝の表面に硬化膜を形成することができる。すなわち、弾性体ローラの粗面は均一な凹状溝を有しており、均一に現像剤が付着する。したがって、本発明の方法で形成された弾性体ローラは、高い品質の画像を提供することができる。またこの方法により製造された現像剤担持体は、均一に現像剤を付着させることができ、高品質な画像を提供することができる。さらに、このような現像剤担持体を備える現像装置、及び、この現像装置を備える画像形成装置も、高品質な画像を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明について図面を参照しながら説明する。なお、本発明は、以下の記述に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。
【００１４】
本発明の画像形成装置は、潜像担持体としての、かつ、感光体としての感光体ドラム上に形成された静電潜像を現像剤としてのトナーによって現像する現像装置を搭載する画像形成装置であり、画像形成装置に搭載される現像装置は、後述する方法で形成された現像剤担持体としての現像剤ローラを使用した現像装置である。
【００１５】
まず、本発明の画像形成装置について説明する。図１に、画像形成装置の構造を説明する側方断面図を示し、図２に画像形成装置における現像装置の構造を説明する側方断面図を示す。
【００１６】
画像形成装置１００は、図１のように、未画像形成の記録媒体としての用紙３０を収納する用紙カセット１０２を備える。この用紙カセット１０２に収納された用紙３０は、ホッピングローラ１０３が回転するのに応じて１枚ずつ分離させて繰り出される。さらに、用紙３０の搬送方向におけるホッピングローラ１０３の下流側には、ピンチローラ１０５，１０６とともに用紙３０を挟持することによって用紙３０を搬送する搬送ローラ１０４、及び、用紙３０の斜行を修正し、現像装置１０１に搬送するレジストローラ１０７を配設している。これらピンチローラ１０５，１０６、搬送ローラ１０４、レジストローラ１０７は、図示しないモータによって回転し、印刷速度に応じた回転速度で回転する転写ベルト上へと所定のタイミングで図１中矢印方向に搬送されて載置される。
【００１７】
また、画像形成装置１００は、ブラックのトナー画像を形成する着脱自在な現像装置１０１を搭載している。現像装置１０１は、図示しないモータや駆動を伝達するギヤ等によって回転駆動される転写ベルト上に載置された用紙３０に対して、トナーを用いた画像形成を行う。
【００１８】
具体的に、図２のように、現像装置１０１は、静電潜像担持体としての感光体ドラム２６と、これら感光体ドラム２６の表面を帯電させる帯電部としての帯電ローラ２８と、図示しないインターフェース部を介して外部装置から受信した画像データに基づいて感光体ドラム２６の表面に選択的に光を照射して露光し、静電潜像を形成させる露光装置としてのＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）ヘッド２５と、感光体ドラム２６の表面に形成された静電潜像をトナー２２によって現像する現像ローラ４と、現像ローラ４に供給するトナー２２を搬送するスポンジローラ２３と、現像ローラ４に搬送されたトナー２２を一定の厚さのトナー層を形成する現像ブレード２４と、用紙３０上にトナー２２が転写されずに感光体ドラム２６の表面に残存したトナー２２をクリーニングして回収するクリーニングローラ２９とを有する。また、スポンジローラ２３の上方には、トナー２２を貯蔵するトナーカートリッジ２１が備えられ、トナーカートリッジ２１からトナー２２が現像装置１０１内に供給される。なお、感光体ドラム２６、帯電ローラ２８は、それぞれ、図示しないモータや駆動を伝達するギヤ等によって回転駆動されるように構成されている。また、ＬＥＤヘッド２５及び現像ローラ４並びにスポンジローラ２３は、図示しない電源及び制御部が接続されている。
【００１９】
現像装置１０１は、このように感光体ドラム２６及び各ローラが回転し、図示しない制御部の制御のもとに、図示しない電源によって所定の電圧が印加された帯電ローラ２８によって感光体ドラム２６の表面を一様電圧に帯電させる。そして、この感光体ドラム２６が回転するのにともない、その帯電された表面がＬＥＤヘッド２５の近傍に到達すると、このＬＥＤヘッド２５によって画像変調された光を感光体ドラム２６に照射して静電潜像を形成する。さらに、現像装置１０１は、形成された静電潜像に現像ローラ４から供給されるトナー２２を付着させることによりトナー画像を生成する。
【００２０】
転写ベルトを介して、この現像装置１０１の感光体ドラム２６に対向する位置に、トナー２２によって静電潜像を可視化して得られたトナー画像を用紙３０上に転写する転写部としての転写ローラ２７が配設されている。転写ローラ２７は、導電性のゴム等によって形成され、図示しない駆動を伝達するギヤ等によって回転駆動されるように構成されている。
【００２１】
現像装置１０１によって現像されたトナー画像は、図示しない制御部の制御のもとに、感光体ドラム２６が回転するのにともない転写ローラ２７の近傍に到達する。そして、用紙３０が転写ベルトによって搬送されるのに応じて、転写ローラ２７によって用紙３０上に転写される。このとき、転写ローラ２７には、図示しない電源によって所定の電圧が印加される。
【００２２】
そして、転写が完了すると、図示しない制御部の制御のもとに、現像装置１０１は、感光体ドラム２６のそれぞれの表面に残存したトナー２２を、クリーニングローラ２９によってクリーニングする。また、画像形成装置１００は、図示しない制御部の制御のもとに、転写ベルトの表面に残存したトナー２２をクリーニングする。画像形成装置１００においては、このような構成からなる現像装置１０１により、用紙３０上に画像形成を行い、画像を形成する。そして、画像形成装置１００においては、用紙を転写ベルトに静電気的に吸着させた状態で、現像装置１０１の下流側にある定着部としての定着器１０８へと搬送する。
【００２３】
定着器１０８は、アルミ素管の表面をＰＦＡやＰＴＦＥでコートした円筒状のヒートローラ３１と、このヒートローラ３１とともに用紙３０を押圧するバックアップローラ３２とを有する。ヒートローラ３１の内部には、図示しない電源によって発光するハロゲンランプ３３が埋設されている。
【００２４】
定着器１０８は、図示しない駆動を伝達するギヤ等によってヒートローラ３１が用紙３０を下流側に搬送するように回転し、ヒートローラ３１の回転にともない連れ回りすることでバックアップローラ３２が回転する。そして、図示しない制御部の制御のもとに、ハロゲンランプ３３を発光させることによってヒートローラ３１を加熱し、ヒートローラ３１及びバックアップローラ３２を圧接しながら用紙３０を通紙させる。これにより、定着器１０８は、用紙３０を加熱及び押圧することにより、用紙３０上のトナーを溶融させ、トナー画像を熱定着させることができる。
【００２５】
定着器１０８の下流には、図示しない駆動を伝達するギヤ等によって回転する排出ローラ１０９，１１０、及び、ピンチローラ１１１，１１２が備えられている。定着器１０８によって用紙３０上に画像を定着させると、画像形成装置１００は、定着器１０８から排出された用紙３０を排出ローラ１０９，１１０、及び、ピンチローラ１１１，１１２で挟持し、排出ローラ１０９，１１０の回転に応じて、用紙３０を搬送して外部へと排紙させ、画像形成装置１００上部に備えられた用紙スタッカ部１１３上に積載させる。
【００２６】
上述した画像形成装置１００は、１つの現像装置１０１を備えるものとして説明したが、本発明はこれだけに限られるものではなく、例えばシアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）、ブラック（Ｋ）の４色のトナーのそれぞれに対応する現像装置をこの順序で、用紙の給紙側から排紙側へと転写ベルトに沿って並設されたものであってもよい。この場合、各色のトナーに対応する現像装置１０１は、図示されない制御部の制御に基づいて搬送ベルトによって搬送される用紙のタイミングに合わせて、各色のトナー画像をそれぞれ転写することで、カラー画像を形成することができる。
【００２７】
現像装置１０１に備えられる現像剤担持体である現像ローラ４は、図３のように、支持体４ａと、弾性部４ｂとを有する弾性体ローラである。現像ローラ４は、感光体ドラム２６等とともに回転するための図示しないギヤなどが備えられ、ＳＵＳなどの導電性金属からなる支持体４ａの外周に、例えばカーボンブラックなどの導電剤が分散されたポリエーテル系のウレタンのような導電性を有する熱によって表面又は基材の硬度が増す高分子や樹脂からなる弾性部４ｂが配設されることで形成され、現像ローラ４は、その弾性部４ｂの表面が粗面となるように、レーザビームが照射される。以下、本発明の弾性体ローラとしての現像ローラ４の製造方法について説明する。
【００２８】
［実施の形態１］
実施の形態１で説明する弾性体ローラとしての現像ローラの製造方法は、現像ローラ４の弾性部４ｂにレーザビーム２を照射して、表面が粗面となるように均一な凹状溝を形成する工程と、形成された凹状溝の表面に硬化膜を形成する工程とを有している。図４は、現像ローラの弾性部に凹状溝を形成する工程を説明する模式図である。
【００２９】
まず、現像ローラ４の弾性部４ｂは、主に加熱によって表面又は基材の硬度が増す高分子や樹脂や樹脂や樹脂が使用され、金型成型によって支持体４ａに配設される。このとき、表面の十点平均粗さは、３μｍ以下となるようにする。なお、本発明では、加熱により表面又は基材の硬度が増す高分子や樹脂の一例として、ウレタンゴムのような熱により硬化する高分子を用いた。
【００３０】
支持体４ａに弾性部４ｂが配設された後、現像ローラ４は、図４のように、シェードマスク３を介して、発振装置１から発振されるレーザビーム２が弾性部４ｂに照射されるような位置に配置される。このとき、現像ローラ４は、支持体４ａを軸として、定速度回転または所定ピッチ回転で周方向に回転できるように配置される。
【００３１】
図５は、現像ローラの弾性部にレーザビームを照射する発振装置の構成を説明する図である。発振装置１は、図５のように、出力の異なるレーザ発振器５，６と、ハーフミラー７と、レーザビーム絞り器８，９とにより構成される。
【００３２】
レーザ発振器５は、現像ローラ４の弾性部４ｂ表面に所定の形状の凹状溝を形成するために熱によって表面又は基材の硬度が増す高分子や樹脂を昇華することができる程度の例えば２０Ｗの高出力のレーザビームを発振する。このレーザ発振器５は、例えばＮｄ−ＹＡＧレーザやエキシマレーザ等の発振器である。レーザ発振器５から発振された高出力のレーザビームは、レーザビーム絞り器８によって例えば０．１〜３μｍといった所定の光束に変換される。
【００３３】
レーザ発振器６は、レーザ発振器５から発振されるレーザビームとは異なり、弾性部４ｂの表面に形成された凹状溝の表面を硬化させる程度の例えば５Ｗの低出力のレーザビームを発振する。このレーザ発振器６から発振される低出力のレーザビームは、レーザ発振器５から発振される高出力のレーザビームとは干渉を起こさないものである。このレーザ発振器６は、例えばＮｄ−ＹＡＧレーザやエキシマレーザ等の発振器である。レーザ発振器６から発振された低出力のレーザビームは、レーザビーム絞り器９によって例えば０．１〜３μｍといった所定の光束に変換される。
【００３４】
ハーフミラー７は、片面からの入射光を透過させ、他面からの入射光を反射させるミラーで、入射したレーザビームを透過させる面をレーザ発振器５に対向するように、入射したレーザビームを反射させる面をレーザ発振器６に対向するように配置している。
【００３５】
レーザ発振器５，６からそれぞれ発振された出力の異なる２つのレーザビームは、ハーフミラー７を介して、その光路を１つにする。このとき、この２つのレーザビーム同士は、互いに干渉しないため、１つの光路に高出力のレーザビームと低出力のレーザビームが存在することになる。このように、発振装置１は、光路を１つに一致させて同時に出力することができる。
【００３６】
シェードマスク３は、レーザビームに侵されにくい金属などの素材によって作られ、例えば０．１〜３μｍといった弾性部４ｂに凹状溝を形成するのに適した任意の大きさの穴が空いている。このシェードマスク３は、この穴に発振装置１から発振されるレーザビーム２を透過させ、弾性部４ｂの表面に照射されるレーザビーム２を任意の光束にすることができる。
【００３７】
シェードマスク３を介して現像ローラ４の弾性部４ｂに照射されるレーザビーム２は、上述のように、出力の異なる２つのレーザビームにより構成されている。レーザビーム２が照射される弾性部４ｂを形成する熱によって表面又は基材の硬度が増す高分子や樹脂は、レーザビーム２のうち、発振装置１のレーザ発振器５から出力された例えば２０Ｗの高出力のレーザビームの加熱によって、昇華する。したがって、レーザビーム２が弾性部４ｂに照射されると、レーザビームが照射された箇所が消滅し、図６に示すような断面を半円錐形とする均一な凹状溝１０が弾性部４ｂに形成され、溝深さや溝幅や凹部の頂点間距離が略等しい凹凸模様が形成される。
【００３８】
また、この熱によって表面又は基材の硬度が増す高分子や樹脂は、レーザビーム２のうち、発振装置１のレーザ発振器６から出力された例えば５Ｗの低出力のレーザビームによって、加熱硬化し、凹状溝１０の表面に硬化膜１１が形成される。
【００３９】
したがって、発振装置１は、高出力のレーザビームと低出力のレーザビームが同時にレーザビーム２として発振しているため、弾性部４ｂに凹状溝１０を形成する工程と、凹状溝１０の表面に硬化膜１１を形成する工程とが略同時に行われる。
【００４０】
そして、現像ローラ４を支持体４ａを軸として、定速度回転または所定ピッチ回転で周方向に回転させながら、軸方向に移動させてレーザビーム２を連続又は断続的発振させることで、現像ローラ４の弾性部４ｂに図６のような均一な凹状溝１０を形成して、弾性部４ｂの表面を粗面とすることができる。このように、本発明により弾性部４ｂの表面に均一な凹状溝を有する現像ローラ４を製造することができる。
【００４１】
画像形成装置に組み込まれている現像ローラのトナー担持能力は、基材の材質の抵抗値のみならず、ローラ表面の幾何学的な形状が起因する。このため、画像形成装置に組み込まれる現像ローラの製造では、幾何学的な形状の最適化を開発段階で決定する必要がある。
【００４２】
従来、現像ローラの表面加工方法は、微細な砂粒子を噴射機から現像ローラの弾性部に衝突させて加工するサンドブラスト法や研磨機を用いた物理的な研磨方法が用いられている。しかしながら、物理的な研磨方法を用いた製造方法では、弾性部の表面の状態は、研磨機械固有の性能差によって大きく変わるため、研磨ムラなど加工不良を抑える工程制御が難しい。また、表面に物理的な力が掛かるために現像ローラの外周に応力が掛かることで、表面だけではなく、機材内部の構造まで変形し、歪みが生じるおそれがある。
【００４３】
ここで、図７に、基材の構成比率、研磨方法など製造条件が同じ現像ローラを一時に連続して製造した場合の製造順序番号と、十点平均粗さＲｚの関係を示す。図７のように、物理研磨を用いて製造された場合、十点平均粗さＲｚは、平均から少なくとも±１μｍの製造ズレが生じることが分かった。
【００４４】
そして、図８に、最大高さ粗さＲｙと十点平均粗さＲｚの商（Ｒｙ／Ｒｚ）と十点平均粗さＲｚとの関係を示す。図８のように、物理研磨では、研磨剤の粗さが現像ローラの粗さに影響することから、Ｒｚの小さいローラを製造した場合、Ｒｙ／Ｒｚの値は、大きくることが分かった。このように、従来の製造方法では、製造条件が同じであっても、研磨工程の制御技術によって表面粗さに際が生じてしまう。
【００４５】
ここで使用した十点平均粗さＲｚ及び最大高さ粗さＲｙは、株式会社小坂研究所ＳＥ−３５００を使用し、現像ローラを０．５ｍｍ／秒で周方向にローラを回転させながら測定を行ったものである。この最大高さ粗さＲｙ、十点平均粗さＲｚは、ＪＩＳＢ０６０１（１９９４）に示されている。
【００４６】
さらに、図９は、基材の構成比率、研磨方法などの製造条件が同じである現像ローラの十点平均粗さＲｚと、この現像ローラを備えた現像装置を搭載する画像形成装置を使用した場合における感光体ドラムに付着したトナーをテープで剥離し、白紙からの色相差ΔＥとの関係を示している。図９のように、十点平均粗さＲｚが増加すると色相差ΔＥも増加することが分かった。
【００４７】
このように、処理を行った表面の粗さ状体は研磨剤の粒径や粒度分布に依存しており、任意の溝の大きさや粗さに仕上げることが困難であるため新規製品開発での開発期間・コストを浪費する問題があったが、本発明では、光路を一致させたレーザビーム２によって現像ローラ４の弾性部４ｂに、図３のような断面が半円錐形の凹状溝１０を精密な間隔で形成することができる。したがって、十点平均粗さＲｚや最大高さ粗さＲｙは、任意の値に設定できるだけでなく、略一定の値に加工することができる。また精密な凹状溝１０を表面に加工したこの現像ローラ４を備える現像装置１０１及びその現像装置１０１を搭載する画像形成装置１００を用いて印刷を行うことで色相差ΔＥの値は略一定となり、画像形成が制御しやすくなり、開発期間・コスト浪費を抑制することができる。
【００４８】
また、現像ローラの表面に光硬化性樹脂を塗布し、レーザ光によって反応した部位のみを残すフォトエッチング処理を用いる場合、有機溶剤などによって現像ローラが膨潤変形し、基材部分の微細構造を崩し、印刷時に不均一な帯電（電荷分布）を生ずる問題があるが、本発明では、現像ローラ４に照射されるレーザビーム２の昇華作用によって照射された部分の熱によって表面又は基材の硬度が増す高分子や樹脂が消滅する。そのため、印刷時に不均一な耐電が生じることがなくなり、高画質な画像を提供することが可能となる。
【００４９】
さらに、フォトエッチング処理された現像ローラは、鋭利な溝が形成される。この現像ローラを現像装置及び画像形成装置に使用すると、画像形成の過程で用いるトナーの構成成分が現像ローラ上に固着し、現像ローラの帯電能力を低下させてしまうという問題があった。本発明では、光路を一致させたレーザビーム２内の出力の弱いレーザビームは、加熱により硬度が増す熱によって表面又は基材の硬度が増す高分子や樹脂からなる現像ローラの表面を加熱させるため、凹状溝１０の表面に硬化膜１１が形成される。
【００５０】
このように硬化膜１１が形成された凹状溝１０は、その表面が滑らかであるため、この現像ローラ４を現像装置及び画像形成装置に使用すると、トナーの固着が抑制でき、現像ローラ４の帯電能力の低下も防止することができる。また、凹状溝１０の硬化膜１１は、使用されるトナーの構成成分が現像ローラ４に浸透することを抑制するとともに、現像ローラ４の構成成分がトナーに浸透することも抑制することができる。
【００５１】
そして、現像ローラの表面をレンズによる光の屈折を利用した集束光で加工する方法では、集光点でレーザビームの研磨能力が最大となるため、任意の加工表面に仕上げるための制御が難しいという問題点があった。本発明で使用する光路を一致させたレーザビーム２は、光束の中心点で研磨能力が最大となっているため、任意の溝を精密に形成することができる。
【００５２】
以下、上述した製造方法により製造された現像ローラについて画像品質の評価を行い、かぶりの少ない高品質な画像を得ることができる現像ローラについて検討した。
【００５３】
このかぶりの試験を行う現像ローラは、上述した製造方法のように、ＳＵＳからなる支持体上に導電材が分散されたポリエーテル系ウレタンのような導電性を有する弾性部を配設し、上述した発振装置１を用いて、十点平均粗さＲｚ、及び、最大高さ粗さＲｙと十点平均粗さＲｚとの商（Ｒｙ／Ｒｚ）の値が下記表１に示される値となるローラ１乃至ローラ３の現像ローラを実施例として用意した。また、その比較例として、機械研磨による方法で十点平均粗さＲｚ、及び、最大高さ粗さＲｙと十点平均粗さＲｚとの商（Ｒｙ／Ｒｚ）の値が下記表１に示される値となるローラ４を用意した。
【００５４】
このローラ１乃至ローラ４の現像ローラを備えた現像装置を搭載する画像形成装置に対して画像品質の評価を行った。この画像品質は、かぶりの評価によって評価を行った。
【００５５】
このかぶりの測定では、０％濃度印刷の途中で装置を止め、現像後、転写前の感光体ドラム上にあるトナーを粘着テープ（住友スリーエム社製、スコッチメンディングテープ）に付着させた。この粘着テープをかぶり採取テープと称する。そのかぶり採取テープを真白な用紙上に貼り付けた。また、かぶり採取テープの比較として、感光体ドラムに貼り付けていない粘着テープ（住友スリーエム社製、スコッチメンディングテープ）を真白な用紙上に貼り付けた。この粘着テープを比較用テープと称する。
【００５６】
このかぶり採取テープと、比較用テープとの色相差を分光測色計（コニカミノルタ社製、ＣＭ−２６００ｄ、測定径＝φ８ｍｍ）にて測定し、色相差（Ｌ＊ａ＊ｂ表色系色度）をΔＥ＝（ΔＬ２＋Δａ２＋Δｂ２）１／２で算出した。その結果を表１に示す。表１おけるかぶり評価は、色相差ΔＥがΔＥ＞１．５である場合を×、１．０＜ΔＥ≦１．５である場合を△、ΔＥ≦１．０である場合を○とした。
【００５７】
【表１】
2008309971.tif 000003
【００５８】
この評価により、最大高さ粗さＲｙと十点平均粗さＲｚとの商（Ｒｙ／Ｒｚ）の値が１．３０より大きい場合、現像ローラの表面の凹状溝の深さのバラツキが大きくなることで、かぶりが増大することが分かった。この結果から、Ｒｙ／Ｒｚの値は１．３０以下であることが好ましく、Ｒｙ／Ｒｚの値が１．２０以下であることがさらに好ましい。なお、Ｒｙ／Ｒｚの値は、１に近いほど凹状溝の深さのバラツキが少ないものであるが、Ｒｙ／Ｒｚの値が１．０２未満となるものを製造することは困難であったため、Ｒｙ／Ｒｚの値が１．０２未満の現像ローラは評価しなかった。
【００５９】
また、表１では、十点平均粗さＲｚの値を７μｍとした現像ローラを用いた結果を示したが、Ｒｚが１μｍ以上、１５μｍ以下の場合であっても、同様の結果が得られた。なお、十点平均粗さＲｚが１．０μｍより小さい値を有する現像ローラは、溝の深さが小さく、画像濃度が十分に確保できないため評価しなかった。また、十点平均粗さＲｚが１５．０μｍ以上の値を有する現像ローラは、溝の深さが大きいためトナーの担持能力が高く、より多くのトナーが現像ローラに付着する。そのため、現像で使用されないトナーが多量に現像ローラに残存し、残留トナーと新規に供給されたトナーとの間の帯電量に差が生じるため、濃度ムラが発生する。そのため、Ｒｚが１５．０μｍ以上の値を有する現像ローラは評価しなかった。
【００６０】
以上の結果から、上述した方法により製造された現像ローラは、均一な凹状溝であるため、均一にトナーを付着させることができる。また、その現像ローラの弾性部表面を、最大高さ粗さＲｙと十点平均粗さＲｚとの商がＲｙ／Ｒｚ≦１．３０を満たすようにすることで、かぶりの少ない現像ローラとなる。より好ましくは、１．０２≦Ｒｙ／Ｒｚ≦１．２０である。そして、この現像ローラを備える現像装置及びこの現像装置を搭載する画像形成装置は、高品質な画像を提供することができる。
【００６１】
［実施の形態２］
実施の形態２で説明する弾性体ローラとしての現像ローラの製造方法は、実施の形態１とはことなり、１つのレーザビームを発振する発振装置を用いるとともに、実施の形態１で使用したシェードマスクとは異なる第２シェードマスクを使用するものである。図１０は、現像ローラの弾性部に凹状溝を形成する工程を説明する模式図である。なお、実施の形態２で説明する弾性体ローラの製造方法により製造される現像ローラは、実施の形態１と同様であるため説明を省略する。
【００６２】
まず、支持体４ａに弾性部４ｂが配設された現像ローラ４は、図１０のように、発振装置１４から発振されるレーザビーム１５が、弾性部４ｂに照射されるような位置に配置される。このとき、現像ローラ４は、支持体４ａを軸として、定速度回転または所定ピッチ回転で周方向に回転できるように配置される。
【００６３】
実施の形態２の製造方法で使用される発振装置１４は、実施の形態１とは異なり、１つのレーザビームを、連続して又はパルスに発振できる装置で、例えばＮｄ−ＹＡＧレーザやエキシマレーザ等の発振器である。この発振装置１４から発振されるレーザビーム１５は、弾性部４ｂの表面に、図６のような、断面を半円錐形とする均一な凹状溝１０が形成され、溝深さや溝幅や凹部の頂点間距離が略等しい凹凸模様が形成される。
【００６４】
図１０のように配置された現像ローラ４には、発振装置１４と現像ローラ４との間に第２シェードマスク１２が配置される。第２シェードマスク１２は、図１１のように、例えば、金属のようなレーザに侵食されにくい物質で構成される円形の平板で、その中心近傍に例えば最大幅０．１〜３μｍといった細長い楕円形の穴１３が空けられている。第２シェードマスク１２は、この穴１３に発振装置１４から発振されるレーザビーム１５を透過させる。そして、この第２シェードマスク１２は、任意の角度で水平に回転することができるように、図示しない回転装置に備えられる。
【００６５】
図４のように、配置された現像ローラ４には、第２シェードマスク１２を水平に回転させ、上述した発振装置１４からレーザビーム１５を発振させ、弾性部４ｂの表面に凹状溝１０を形成する。このとき、レーザビーム１５は、第２シェードマスクの中心近傍から比較的近い所定位置、すなわち、楕円形の穴１３の中心近傍から比較的近い位置を透過できるように、発振装置１４、第２シェードマスク１２及び現像ローラ４の相対的な位置が調整される。
【００６６】
凹状溝１０を形成した後、レーザビーム１５が凹状溝１０を形成した工程においてレーザビーム１５を第２シェードマスク１２の穴１３に透過させた所定位置よりも、第２シェードマスク１２の回転軸に対して外側を透過するように、発振装置１４、第２シェードマスク１２及び現像ローラ４の相対的な位置を調整する。これにより、凹状溝１０の表面に硬化膜が形成される。
【００６７】
水平方向に回転する第２シェードマスク１２の楕円形の穴１３にはレーザビーム１５が透過される。レーザビーム１５が穴１３を透過している状態で、第２シェードマスク１２が水平方向に回転すると、レーザビーム１５が透過している位置によっては、第２シェードマスク１２によって、レーザビーム１５が遮られることがある。さらに、そのレーザビーム１５が遮られる時間は、第２シェードマスクの回転軸から離れるほど長くなる。すなわち、第２シェードマスク１２を回転させ、レーザビーム１５を透過させる位置に応じて、連続的又は断続的に弾性部４ｂにレーザビームを照射させることができ、１度に弾性部４ｂに照射できる時間を制御することができる。
【００６８】
凹状溝１０を形成する工程では、レーザビーム１５を楕円形の穴１３が空けられた第２シェードマスク１２の中心近傍から比較的近い位置を透過させることで、連続又は比較的長い時間断続的にレーザビーム１５を弾性部４ｂに照射することができる。一方、凹状溝１０の表面に硬化膜を形成する工程では、その位置よりも外側の位置を透過させることで、凹状溝１０を形成する工程よりも短い時間断続的にレーザビーム１５が弾性部４ｂに照射されることになる。すなわち、比較的長い時間、レーザビーム１５を弾性部４ｂの表面に照射すると、弾性部４ｂを構成する熱によって表面又は基材の硬度が増す高分子や樹脂が昇華するが、短時間のレーザビーム１５の照射では、昇華するほど加熱されずに弾性部４ｂを構成する熱によって表面又は基材の硬度が増す高分子や樹脂が硬化する。
【００６９】
したがって、楕円形の穴１３を有する第２シェードマスク１２を用いて、凹状溝１０の表面に硬化膜を形成する工程で、第２シェードマスク１２の回転軸に対して、凹状溝１０を形成する工程でレーザビーム１５を透過させた所定位置よりも外側を透過させてたレーザビーム１５を前記弾性部に照射することで、凹状溝１０の表面に硬化膜を形成することができる。
【００７０】
このように、実施の形態２で説明した製造方法であっても、現像ローラ４の弾性部４ｂの表面に凹状溝１０を均一に形成することができ、実施の形態１と同様の効果が得られる。また、実施の形態２で説明した製造方法は、１つのレーザビームによって行えるため、２つのレーザビームの光路を一致させる必要がなくなり、装置調整が容易に行うことができる。
【００７１】
実施の形態１及び２では、本発明の弾性体ローラの製造方法として現像ローラを例示したが、現像ローラに限られるものではなく、同様の素材で構成される帯電ローラや他のローラ部材にも適用することができる。また、実施の形態１及び２では、熱によって表面又は基材の硬度が増す高分子や樹脂を機材の主な構成成分としているが、この材質は限定されるものではなく、レーザビームの昇華作用によって同様の効果が得られるのであれば、他の素材であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】本発明の画像形成装置の構成を示す図である。
【図２】本発明の現像装置の構成を示す図である。
【図３】本発明の現像剤担持体の構成を示す図である。
【図４】実施の形態１で本発明の弾性体ローラの製造方法を説明する模式図である。
【図５】実施の形態１で説明する本発明の弾性体ローラの製造方法に使用される発振装置の構成を示す図である。
【図６】本発明の弾性体ローラの製造方法によって製造された現像ローラの表面の形状を説明する拡大断面図である。
【図７】製造順序番号と、十点平均粗さＲｚの関係を示す図である。
【図８】最大高さ粗さＲｙと十点平均粗さＲｚの商（Ｒｙ／Ｒｚ）と十点平均粗さＲｚとの関係を示す図である。
【図９】十点平均粗さＲｚと、色相差ΔＥとの関係を示す図である。
【図１０】実施の形態１で本発明の弾性体ローラの製造方法を説明する模式図である。
【図１１】実施の形態１で本発明の弾性体ローラの製造方法で使用される第２シェードマスクを示す図である。
【符号の説明】
【００７３】
１、１４  発振装置
２、１５  レーザビーム
３、１２  シェードマスク
４  現像ローラ
４ｂ  弾性部
４ａ  支持体
５、６  レーザ発振器
７  ハーフミラー
８、９  レーザビーム絞り器
１０  凹状溝
１１  硬化膜
１３  穴
２１  トナーカートリッジ
２２  トナー
２３  スポンジローラ
２４  現像ブレード
２５  ヘッド
２６  感光体ドラム
２７  転写ローラ
２８  帯電ローラ
２９  クリーニングローラ
３０  用紙
３１  ヒートローラ
３２  バックアップローラ
３３  ハロゲンランプ
１００  画像形成装置
１０１  現像装置
１０２  用紙カセット
１０３  ホッピングローラ
１０４  搬送ローラ
１０５、１０６  ピンチローラ
１０７  レジストローラ
１０８  定着器
１０９、１１０  排出ローラ
１１１、１１２  ピンチローラ
１１３  用紙スタッカ部
【図１】
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【図２】
2008309971.tif 000005
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2008309971.tif 000010
【図８】
2008309971.tif 000011
【図９】
2008309971.tif 000012
【図１０】
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【図１１】
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