(57)【要約】【課題】画像パターンとの干渉現象による干渉縞に起因するトナー付着量のムラにより画像濃度ムラが発生することを防止すると共に、大きな表面粗さ及びうねりに起因するトナー付着量のムラにより画像濃度ムラを防止した現像ローラ及びそれを有する現像装置を提供することを目的とする。【解決手段】導電性の円筒状基体１の表面に樹脂で構成される表面層２を有する現像ローラ１０において、該円筒状基体１が、周方向に沿って半径方向の長さを一定にするように、切削加工により表面仕上げされたものであって、該切削加工による該円筒状基体１の軸方向の凹凸ピッチが、０．０６ｍｍ未満である。前記円筒状基体のうねりＷｃａは、好ましくは、０．１μｍ以下である。前記表面層の表面の十点平均粗さＲｚ　は、好ましくは、４μｍ以下であり、そして、前記円筒状基体のうねりＷｃａは、好ましくは、０．５μｍ以下である。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性の円筒状基体の表面に樹脂で構成される表面層を有する現像ローラにおいて、該円筒状基体が、周方向に沿って半径方向の長さを一定にするように、切削加工により表面仕上げされたものであって、該切削加工による該円筒状基体の軸方向の凹凸ピッチが、０．０６ｍｍ未満であることを特徴とする現像ローラ。
【請求項２】
前記円筒状基体のうねりＷｃａが０．１μｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の現像ローラ。
【請求項３】
前記表面層の表面の十点平均粗さＲｚ　が４μｍ以下であり、そして、前記円筒状基体のうねりＷｃａが０．５μｍ以下であ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。
【請求項４】
前記表面層の膜厚が、前記円筒状基体の表面粗さＲｍａｘ　より厚く、且つ、１０μｍ以下であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の現像ローラ。
【請求項５】
前記円筒状基体が金属で構成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の現像ローラ。
【請求項６】
現像ローラと、該現像ローラに接触するように配置されてトナーを該現像ローラに供給するトナー供給ローラと、該現像ローラ上に付着したトナーを規制して薄層を形成するトナー規制部材と、を有する現像装置において、該現像ローラとして、前記請求項１〜５のいずれかに記載の現像ローラを有することを特徴とする現像装置。
【請求項７】
トナー規制部材がトナー規制ローラであることを特徴とする請求項６に記載の現像装置。
【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、プリンタ、ファクシミリ等の電子写真装置において用いられる現像ローラ及びそれを有する現像装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、カラー化において、レイアウトの自由度からベルト感光体を用いたシステムが採用され、そして、ハードローラの表面をコーティングした構成の現像ローラが採用されている。このような現像ローラの円筒状基体は、金属で構成される筒体を研削加工することにより形成されるか、又は、金属で構成される筒体を切削加工することにより形成されるが、それらの加工コスト及び後に行われる樹脂コーティングの観点から、切削加工することにより形成される場合が多い。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、切削加工は、バイトの送りピッチに規則性があるので、かかる切削加工によって形成された現像ローラで静電潜像担持体上の潜像を現像する際に、潜像のパターンによっては、基体加工時の切削によって発生する基体の表面形状と潜像との干渉現象が発生し、そのために、画像上に図６に示すような干渉縞に起因するトナー付着量のムラによる画像濃度ムラが発生するという問題があった。また、円筒状基体の表面に存在する切削の送りピッチのような大きなピッチの形状よりも小さい凹凸形状をした「うねり」によっても、潜像との干渉現象による縞が発生し、そのために、画像上に図７に示すような干渉縞に起因するトナー付着量のムラによる画像濃度ムラが発生するという問題があった。さらに、樹脂被覆によって形成された表面層の表面粗さ及びうねりが大きい場合には、トナー付着量のムラが発生するので、前記干渉縞に起因するものとは異なる画像濃度ムラが発生するという問題があった。
【０００４】
干渉縞が発生する画像は、いわゆるハーフトーン画像であって、２×２のドットで形成される画像である。グラフィック画像においては、画質に応じて（高画質、速度優先）線数を変更しており、例えば、１０６、１３４、１５０、１６８線・・・といった線数が使用される。但し、前記「線数」は、１インチ当たりのライン本数であり、線数が多い方が画質は良くなる。これらの線数のうち、６００ｄｐｉ　で２×２の１５０線のハーフトーン画像に対して、現像ローラの凹凸のピッチ　（切削ピッチ）によって干渉縞が見られた。
【０００５】
本発明は、かかる問題を解決することを目的としている。
即ち、本発明は、画像ターンとの干渉現象による干渉縞に起因するトナー付着量のムラにより画像濃度ムラが発生することを防止すると共に、大きな表面粗さ及びうねりに起因するトナー付着量のムラにより画像濃度ムラを防止した現像ローラ及びそれを有する現像装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、導電性の円筒状基体の表面に樹脂で構成される表面層を有する現像ローラにおいて、該円筒状基体を、周方向に沿って半径方向の長さを一定にするように、切削加工により表面仕上げをし、その際、該切削加工による該円筒状基体の軸方向の凹凸ピッチを０．０６ｍｍ未満としたところ、干渉縞による画像濃度ムラが発生することを防止できることを見いだして本発明を完成するに至った。
【０００７】
即ち、請求項１に記載された発明は、上記目的を達成するために、導電性の円筒状基体の表面に樹脂で構成される表面層を有する現像ローラにおいて、該円筒状基体が、周方向に沿って半径方向の長さを一定にするように、切削加工により表面仕上げされたものであって、該切削加工による該円筒状基体の軸方向の凹凸ピッチが、０．０６ｍｍ未満であることを特徴とする現像ローラである。
【０００８】
請求項２に記載された発明は、請求項１に記載された発明において、前記円筒状基体のうねりＷｃａが０．１μｍ以下であることを特徴とするものである。
【０００９】
請求項３に記載された発明は、請求項１又は２に記載された発明において、前記表面層の表面の十点平均粗さＲｚ　が４μｍ以下であり、そして、前記円筒状基体のうねりＷｃａが０．５μｍ以下であることを特徴とするものである。
【００１０】
請求項４に記載された発明は、請求項１〜３のいずれかに記載された発明において、前記表面層の膜厚が、前記円筒状基体の表面粗さＲｍａｘ　より厚く、且つ、１０μｍ以下であることを特徴とするものである。
【００１１】
請求項５に記載された発明は、請求項１〜４のいずれかに記載された発明において、前記円筒状基体が金属で構成されていることを特徴とするものである。
【００１２】
請求項６に記載された発明は、請求項１〜５のいずれかに記載された発明において、現像ローラと、該現像ローラに接触するように配置されてトナーを該現像ローラに供給するトナー供給ローラと、該現像ローラ上に付着したトナーを規制して薄層を形成するトナー規制部材と、を有する現像装置において、該現像ローラとして、前記請求項１〜５のいずれかに記載の現像ローラを有することを特徴とする現像装置である。
【００１３】
請求項７に記載された発明は、請求項６に記載された発明において、トナー規制部材がトナー規制ローラであることを特徴とするものである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の一実施の形態を示す現像ローラの断面図である。図２は、円筒状基体の表面に切削加工を施す状態を示す説明図である。図３は、円筒状基体の表面に形成された凹凸ピッチ（研削ピッチ）の拡大断面説明図である。図４は、本発明の一実施の形態を示す現像装置の概略説明図である。図５は、従来の現像装置の概略説明図である。図６は、干渉縞のパターンを示す。図７は、他の干渉縞のパターンを示す。
【００１５】
図１において、１０は現像ローラである。現像ローラ１０は、導電性の円筒状基体１の表面に合成樹脂で構成される表面層２を有している。該円筒状基体１は、周方向に沿って半径方向の長さを一定にするように、切削加工により表面仕上げされたものであり、そして、該切削加工による該円筒状基体１の軸方向の凹凸ピッチは、０．０６ｍｍ未満である。
【００１６】
円筒状基体１としては、静電潜像担持体がベルト基体を用いる場合は、弾性体の円筒状基体を使用することもできるが、表面層２の制約（例えば、柔軟性が必要である）等を受けないため、硬い円筒状基体１を用いる方が容易である。硬い円筒状基体１の場合、硬質プラスチックを用いることも考えられるが、現像ローラ１０には、バイアス電圧が印加されるので、円筒状基体１は、導体である必要があり、そのために、金属で構成することが好ましい。また、円筒状基体１が、金属で構成されていると、表面層２を形成する際の焼成温度（１５０〜２００℃）において変形することがないこと、軸より電圧を印加することが可能であること、切削性が良好のために生産性が良好であること、機械的強度（剛性）が高いこと、等の利点がある。
【００１７】
筒体、即ち、アルミの押出しにより形成した三ツ矢パイプの両端に軸を圧入して円筒状基体１とし、その後、図２に示すように、円筒状基体１は、その周方向に沿って半径方向の長さを一定にするように、外径をダイヤモンドバイトにより切削加工することによって、表面仕上げされる。その際における、切削加工による円筒状基体１の軸方向の切削ピッチは、０．０６ｍｍ未満とされる。本発明における「切削ピッチ」は、図３に示される矢印の間、即ち、断面曲線の谷と谷との間を意味する。このように、円筒状基体１を切削加工したものは、研削加工したものと比べて、加工時間の短縮を図ることができ、また、その表面に均一な厚さの表面層２を形成しやすく、しかも、形成された表面層２が剥がれにくいものとなる。このように、切削加工により形成された円筒状基体１の表面は、図２、３に示すような規則的な０．０６ｍｍ未満の凹凸のピッチを有する表面となる。
【００１８】
本発明においては、このように、円筒状基体１が、周方向に沿って半径方向の長さを一定にするように、切削加工により表面仕上げされたものであって、該切削加工による該円筒状基体の軸方向の凹凸ピッチが、０．０６ｍｍ未満であるものとしたので、画像パターンとの干渉現象による干渉縞に起因するトナー付着量のムラにより画像濃度ムラが発生することを防止することができる。
【００１９】
本発明においては、円筒状基体１のうねりＷｃａは、０．１μｍ以下とする。円筒状基体１上のうねりＷｃａが０．１μｍを超えると、切削ピッチによって発生する干渉現象と同様に、干渉現象が発生し、画像において干渉縞が発生する。しかし、本発明においては、円筒状基体１のうねりＷｃａが０．１μｍ以下とするので、切削ピッチの干渉と同様に、画像パターンとの干渉現象による干渉縞に起因するトナー付着量のムラにより画像濃度ムラが発生することを防止することができる。
【００２０】
現像装置においては、通常マイナス帯電トナーが使用されているので、現像ローラ１０の表面層２を構成する樹脂としては、トナーをマイナスに帯電させるためにプラス帯電系列の樹脂を使用することが好ましい。よって、現像ローラ１０の表面層２を構成する樹脂にプラス帯電性の樹脂である窒素原子含有基を有する樹脂を用いることが有効である。このような表面層２を構成する樹脂は、好ましくは、分子中に水酸基を有する樹脂をトリアジン系樹脂（メラミン、グアナミン等の誘導体）で硬化させて得た架橋反応生成物である。このような架橋反応生成物で表面層２を構成すると、表面層２のトナー帯電性を向上させることができ、しかも、表面層２の耐水性、耐溶剤性、耐摩耗性等の機械的物性をも向上させることができる。前記表面層２を構成する樹脂は、あくまでも好ましい例であって、本発明の目的に反しない限り、それ以外の樹脂であってもかまわない。
【００２１】
本発明においては、表面層２の表面の十点平均粗さＲｚ　は、４μｍ以下であり、そして、円筒状基体１のうねりＷｃａは、０．５μｍ以下である。表面層２の表面の十点平均粗さＲｚ　が４μｍを超え、うねりＷｃａが０．５μｍを超えると、画像上のドットの濃度ムラが目立ちやすくなる。しかしながら、本発明においては、表面層２の表面の十点平均粗さＲｚ　が、４μｍ以下であり、そして、円筒状基体１のうねりＷｃａが、０．５μｍ以下であるので、トナー付着ムラを防止することができ、そのために、画像濃度ムラを防止することができる。
【００２２】
本発明においては、表面層２の膜厚は、円筒状基体１の表面粗さＲｍａｘ　より厚く、且つ、１０μｍ以下である。現像ローラ１０の表面層２の表面の十点平均粗さＲｚが４μｍ以下であり、且つ、うねりＷｃａが０．５μｍ以下であることを満足するためには、表面層の膜厚を１０μｍ以下にすることにより達成できる。このように、本発明においては、表面層２の膜厚が、円筒状基体１の表面粗さＲｍａｘ　より厚く、且つ、１０μｍ以下であるので、円筒状基体１の表面の凹凸が表面層２から露出するのを防止することができる。
【００２３】
図４に示されているように、本発明の現像装置は、現像ローラ１０と、該現像ローラ１０に接触するように配置されてトナー１６を該現像ローラ１０に供給するトナー供給ローラ１１と、該現像ローラ１０上に付着したトナー１６を規制して薄層を形成するトナー規制部材（１３）と、を有する現像装置において、該現像ローラ１０として、前記請求項１〜５のいずれかに記載の現像ローラを有している。前記トナー規制部材は、好ましくは、トナー規制ローラである。図４において、１２，１４及び１５は、それぞれ、トナー撹拌・搬送部材、バネ及びケースである。このように、本発明の現像装置は、現像ローラとして、前記請求項１〜５のいずれかに記載の現像ローラ１０を有しているので、画像パターンとの干渉現象による干渉縞に起因するトナー付着量のムラにより画像濃度ムラが発生することを防止すると共に、大きな表面粗さ及びうねりに起因するトナー付着量のムラにより画像濃度ムラを防止することができる。
【００２４】
従来の現像装置は、例えば、図５に示されたものである。図５において、２０は現像ローラ、２１はトナー供給ローラ、２２はトナー撹拌・搬送部材、２３はトナー規制ブレード、２５はケース及び２６はトナーである。本発明の現像装置においては、トナー規制ローラ１３は、駆動回転させるものでなく、現像ローラ１０を非現像時に作像時の回転と逆転させるものである。これによって、現像ローラ１０とトナー規制ローラ１３との間のくさび部分に堆積したトナー１６が非現像時に一旦上流側へ押し戻される効果が発生する。したがって、トナー規制ローラ１３と現像ローラ１０との接触面は常に変化し、前記従来の現像装置で経時で発生していたようなトナー規制ブレード２３へのトナーフィルミング、及び、トナー規制ブレード２３と現像ローラ２０とのくさび部へのトナー堆積による現像ローラ２０におけるトナー薄層上のスジの発生が無くなり、現像装置としての寿命を延ばすことが可能となる。
【００２５】
本発明の現像装置においては、トナー規制ローラ１３を現像ローラ１０と共に駆動回転させることは、現像装置として、不具合が発生しない範囲であれば特に制約を受けることはない。トナー規制ローラ１３を常時回転させない場合を基本として説明すると、トナー規制ローラ１３の軸にワンウェイクラッチ（図示せず）を設けることで、現像ローラ１０が逆回転する場合のみにトナー規制ローラ１３を稼動させることが可能であり、トナー規制ローラ１３と現像ローラ１０の表面の摩擦抵抗のみによってトナー規制ローラ１３を回転させることが可能となる。トナー規制ローラ１３を同方向に強制的に駆動させる方式でも同じ効果を示すが、装置を煩雑にすることになり、また、ギアの構成いかんによっては、バンディング等の副作用が発生することに留意する必要がある。トナー攪拌・搬送部材１２によってトナー供給ローラ１１に供給されたトナー１６は、現像ローラ１０の表面へ供給され、トナー規制ローラ１３との間でトナー１６への摩擦帯電を付与すると同時に、現像ローラ１０の表面のトナー量が適正量になるように調節される。静電潜像担持体（図示せず）の上に形成された潜像は、帯電したトナー１６によって現像される。
【００２６】
【実施例】
（実施例１）
両端に軸が圧入されたアルミニウムで構成される三ツ矢パイプの外径をダイヤモンドバイトにより凹凸ピッチ（切削ピッチ）が０．０５５ｍｍとなるように切削加工して直径２６ｍｍの円筒状基体を形成した。このようにして形成された円筒状基体の表面のうねりＷｃａを測定機（小坂研究所製、　サーフコーダー　ＳＥ３０Ｈ）を用いて、次の測定条件、即ち、▲１▼縦倍率：２０００倍、▲２▼横倍率：２．５倍、▲３▼測定長さ：２５ｍｍ、▲４▼測定速度：２．０ｍｍ／秒、及び、▲５▼カットオフ：ｆｈ　０．８ｍｍ、ｆｌ　２．５ｍｍ、という測定条件で測定したところ、０．０７１μｍであった。この円筒状基体の表面に水酸基を有するポリエステル樹脂７０重量部、トリメトキシメチルメラミン樹脂３０重量部、及び、アルミナ粉をベースとするＩＴＯ導電性粒子５４重量部を配合した塗料をスプレイ塗装し、これを１６０℃で１時間焼成して８μｍ厚の表面層を有する現像ローラを形成した。そして、この現像ローラの表面を＃１０００の研磨テープ（研磨剤：ＳＣ）を用いて膜厚で約０．０５μｍ程度を研磨して現像ローラを形成した。
【００２７】
（実施例２）
三ツ矢パイプの外径をダイヤモンドバイトにより凹凸ピッチ（切削ピッチ）が０．０５７ｍｍとなるように切削加工した以外は実施例１と同様に現像ローラを形成した。
【００２８】
（実施例３）
三ツ矢パイプの外径をダイヤモンドバイトにより凹凸ピッチ（切削ピッチ）が０．０５９ｍｍとなるように切削加工した以外は実施例１と同様に現像ローラを形成した。
【００２９】
（比較例１）
三ツ矢パイプの外径をダイヤモンドバイトにより凹凸ピッチ（切削ピッチ）が０．０６０ｍｍとなるように切削加工した以外は実施例１と同様に現像ローラを形成した。
【００３０】
（比較例２）
三ツ矢パイプの外径をダイヤモンドバイトにより凹凸ピッチ（切削ピッチ）が０．０６３ｍｍとなるように切削加工した以外は実施例１と同様に現像ローラを形成した。
【００３１】
（比較例３）
三ツ矢パイプの外径をダイヤモンドバイトにより凹凸ピッチ（切削ピッチ）が０．０６５ｍｍとなるように切削加工した以外は実施例１と同様に現像ローラを形成した。
【００３２】
（比較例４）
三ツ矢パイプの外径をダイヤモンドバイトにより凹凸ピッチ（切削ピッチ）が０．１８０ｍｍとなるように切削加工した以外は実施例１と同様に現像ローラを形成した。
【００３３】
実施例２〜４及び比較例１〜４においては、実施例１に記載したものと同様にして、円筒状基体の表面のうねりＷｃａを測定した。そして、実施例１〜３及び比較例１〜４により得られた現像ローラの表面層の表面の十点平均粗さＲｚを測定した。前記「十点平均粗さＲｚ」は、前記実施例１に記載した測定機（小坂研究所製、　サーフコーダー　ＳＥ３０Ｈ）を用いて、次の測定条件、即ち、▲１▼縦倍率：２００倍、▲２▼横倍率：２０倍、▲３▼測定長さ：２．５ｍｍ、▲４▼測定速度：０．５ｍｍ／秒、及び、▲５▼カットオフ：λｃ　０．８μｍ、という測定条件で測定した。また、実施例１〜３及び比較例１〜４により得られた現像ローラの表面層の表面のうねりＷｃａを測定した。前記「表面層の表面のうねりＷｃａ」は、前記実施例１に記載した測定方法と同様の測定方法で測定した。また、実施例１〜３及び比較例１〜４により得られた現像ローラを図４に示される現像装置に装着して、６００ｄｐｉ　、２×２画像、１５０線の画像を出力することにより、干渉縞発生の有無及び画像濃度ムラの有無を調べた。測定結果は、次の表１に示される。
【００３４】
【表１】
2004037663.tif 000003
【００３５】
【発明の効果】
（１）請求項１に記載された本発明によれば、円筒状基体が、周方向に沿って半径方向の長さを一定にするように、切削加工により表面仕上げされたものであって、該切削加工による該円筒状基体の軸方向の凹凸ピッチが、０．０６ｍｍ未満であるものとしたので、画像パターンとの干渉現象による干渉縞に起因するトナー付着量のムラにより画像濃度ムラが発生することを防止することができる。
【００３６】
（２）請求項２に記載された本発明によれば、円筒状基体のうねりＷｃａが０．１μｍ以下であるので、切削ピッチの干渉と同様に、画像パターンとの干渉現象による干渉縞に起因するトナー付着量のムラにより画像濃度ムラが発生することを防止することができる。
【００３７】
（３）請求項３に記載された本発明によれば、表面層の表面の十点平均粗さＲｚ　が、４μｍ以下であり、そして、円筒状基体のうねりＷｃａが、０．５μｍ以下であるので、トナー付着ムラを防止することができ、そのために、画像濃度ムラを防止することができる。
【００３８】
（４）請求項４に記載された本発明によれば、表面層の膜厚が、円筒状基体の表面粗さＲｍａｘ　より厚く、且つ、１０μｍ以下であるので、円筒状基体の表面の凹凸が表面層から露出するのを防止することができる。
【００３９】
（５）請求項５に記載された本発明によれば、円筒状基体が金属で構成されているので、表面層を形成する際の焼成温度（１５０〜２００℃）において変形することがないこと、軸より電圧を印加することが可能であること、切削性が良好のために生産性が良好であること、機械的強度（剛性）が高いこと、等の利点がある。
【００４０】
（６）請求項６に記載された本発明によれば、現像ローラと、該現像ローラに接触するように配置されてトナーを該現像ローラに供給するトナー供給ローラと、該現像ローラ上に付着したトナーを規制して薄層を形成するトナー規制部材と、を有する現像装置において、該現像ローラとして、前記請求項１〜５のいずれかに記載の現像ローラを有しているので、画像パターンとの干渉現象による干渉縞に起因するトナー付着量のムラにより画像濃度ムラが発生することを防止すると共に、大きな表面粗さ及びうねりに起因するトナー付着量のムラにより画像濃度ムラを防止ことができる。
【００４１】
（７）請求項７に記載された本発明によれば、トナー規制部材がトナー規制ローラであるので、従来の現像装置で経時で発生していたようなトナー規制ブレードへのトナーフィルミング、及び、トナー規制ブレードと現像ローラとのくさび部へのトナー堆積による現像ローラにおけるトナー薄層上のスジの発生が無くなり、現像装置としての寿命を延ばすことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態を示す現像ローラの断面図である。
【図２】円筒状基体の表面に切削加工を施す状態を示す説明図である。
【図３】円筒状基体の表面に形成された凹凸ピッチ（研削ピッチ）の拡大断面説明図である。
【図４】本発明の一実施の形態を示す現像装置の概略説明図である。
【図５】従来の現像装置の概略説明図である。
【図６】干渉縞のパターンを示す。
【図７】他の干渉縞のパターンを示す。
【符号の説明】
１　円筒状基体
２　表面層
１０　現像ローラ
１１　トナー供給ローラ
１２　　トナー撹拌・搬送部材
１３　トナー規制ローラ
１４　　バネ
１５　　ケース
１６　　トナー
【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】
2004037663.tif 000008
【図６】
2004037663.tif 000009
【図７】
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