(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
スリーブ状の金属基体と、この金属基体の表面に形成された、セラミックス粒子を分散して含有する、セラミック分散めっき金属被膜とを含むことを特徴とする現像スリーブ。
【請求項２】
前記セラミックス粒子は、０.１〜１０μｍの平均粒径を有する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】
前記セラミックス粒子は、シリカ粒子、アルミナ粒子、チタニア粒子、およびシリカ−アルミナ粒子からなる群から選ばれた少なくとも１種である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４】
前記セラミックス粒子は、アミノシランカップリング処理されたシリカ粒子である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】
前記金属被膜の金属は、Ｎｉ、Ｚｎ、およびＣｕからなる群から選ばれた少なくとも１種である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６】
前記セラミックス分散めっき金属被膜は、セラミックス粒子を含むめっき浴を用いた分散めっき処理により形成されためっき被膜である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７】
前記金属被膜中のセラミック粒子の含有量は、２〜２０ｍａｓｓ％である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８】
前記金属被膜の膜厚は、４〜３０μｍである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９】
前記金属被膜の表面粗さは、Ｒｚ１〜５μｍである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１０】
前記金属基体の金属は、アルミニウム、銅、およびステンレス鋼からなる群から選ばれた１種である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１１】
現像剤を収容する容器と、この容器内に配置された、請求項１に記載の現像スリーブと、前記容器内に配置され、前記現像スリーブに現像剤を供給する供給器と、前記現像スリーブ表面に担持された現像剤の層厚を規制する部材とを具備することを特徴とする現像装置。
【請求項１２】
感光体と、この感光体の表面に帯電する帯電器と、帯電された感光体の表面を露光して静電潜像を形成する露光装置と、前記感光体に対向して配置され、前記静電潜像を現像して現像剤像を形成する、請求項１１に記載の現像装置と、前記現像剤像を転写媒体に転写する転写装置とを具備する画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真を応用した複写機、プリンタなどの画像形成装置の現像器に用いられる現像スリーブ、この現像スリーブを備える現像装置、およびこの現像装置を具備する画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子写真装置における現像装置では、トナーを保持し、帯電し、感光体に搬送するために、一般に金属またはゴムからなる現像スリーブが用いられる。金属製の現像スリーブの場合、トナーを保持し、摩擦帯電し、搬送するために、表面をサンドブラスト処理などを施すことによって、適当な表面粗さを与えている。
【０００３】
しかし、従来の金属製の現像スリーブには、次のような欠点があった。
【０００４】
現像スリーブは、サンドブラスト処理などによって表面に一定の粗さを与えられることにより、表面にトナーの搬送能力が付与されるが、ＳＵＳなどの金属は表面が硬いため、サンドブラスト処理が困難であるという問題がある。また、Ａｌをスリーブ基材に使用した場合、軟質であるため表面のサンドブラスト処理は容易であるが、耐摩耗性が劣り、耐久性に問題がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記事情の下になされ、表面にサンドブラスト処理等を施すことなく、優れた現像剤搬送性を有するとともに、耐久性にも優れた現像スリーブを提供することを目的とする。
【０００６】
本発明の他の目的は、優れた現像剤搬送性を有するとともに、耐久性にも優れた現像スリーブを備えた現像装置を提供することにある。
【０００７】
本発明の更に他の目的は、この現像装置を備えた、長期の運転においても所定の画像濃度を維持する画像形成装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明は、スリーブ状の金属基体と、この金属基体の表面に形成された、セラミックス粒子を分散して含有する、セラミック分散めっき金属被膜とを含む現像スリーブを提供する。
【０００９】
また、本発明は、現像剤を収容する容器と、この容器内に配置された、上述の現像スリーブと、前記容器内に配置され、前記現像スリーブに現像剤を供給する供給器と、前記現像スリーブ表面に担持された現像剤の層厚を規制する部材とを具備する現像装置を提供する。
【００１０】
更に、本発明は、感光体と、この感光体の表面に帯電する帯電器と、帯電された感光体の表面を露光して静電潜像を形成する露光装置と、前記感光体に対向して配置され、前記静電潜像を現像して現像剤像を形成する、上述の現像装置と、前記現像剤像を転写媒体に転写する転写装置とを具備する画像形成装置を提供する。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の現像スリーブは、スリーブ基体の表面に、セラミックス粒子を分散めっきすることによって、表面に良好な粗面を形成し、それによって１成分現像剤の搬送性を改善するとともに、強度および耐久性を向上させたことを特徴とする。
【００１２】
図１は、本発明の一実施例に係る現像スリーブの表面部分を示す断面図である。本実施例に係る現像スリーブ１００は、スリーブ基体としてのスリーブ状の金属部材１の表面に、セラミックス粒子を含むめっき浴を用いてセラミック分散めっき処理を施すことにより構成されている。
【００１３】
現像スリーブ基体の材料としては、Ａｌ、Ｃｕ、ＳＵＳなどの金属を挙げることが出来る。また、セラミックス粉体の材料としては、はシリカ、アルミナ、チタニア、シリカ−アルミナなどを挙げることが出来る。なお、セラミックス粉体としてシリカ使用する場合は、予めシリカ粒子の表面をアミノシラカンカップリング処理しておくことが好ましい。
【００１４】
セラミックス粉体の平均粒径は、０．１〜１０．０μｍの範囲であるのが好ましい。セラミックス粉体の平均粒径が０．１μｍ未満では、現像スリーブの表面の粗さが低くなり、トナーの搬送性が低下し、１０．０μｍを超えると、現像スリーブの表面の粗さが高くなり過ぎ、トナーの搬送性が多くなりすぎる傾向となる。
【００１５】
めっき金属としては、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｃｕなどを用いることが出来る。
【００１６】
セラミックス粒子の電解めっきによる分散めっき条件は、次の通りである。
【００１７】
陰極：スリーブ基体
めっき浴の液温：２０〜４０℃
めっき浴のセラミックス粒子含有量：１０〜３００ｇ／ｄｍ3 
めっき浴の金属イオン濃度：１〜１０ｍｏｌ／ｄｍ3 、
めっき浴の初期ｐＨ：２〜５
電流密度：５〜５０ｍＡ／ｃｍ2 
以上の条件で電解分散めっきを行うことにより、膜厚４μｍ〜３０μｍ、セラミックス含有率２〜２０ｍａｓｓ％のめっき被膜を得ることが出来る。
【００１８】
めっき被膜の膜厚が４μｍ未満では、本発明の効果が得にくく、３０μｍを越える膜厚は、めっき被膜の形成が困難である。
【００１９】
また、セラミックス含有率が２ｍａｓｓ％未満では、本発明の効果が得にくく、２０ｍａｓｓ％を越えると、めっき被膜の形成が困難である。
【００２０】
なお、分散めっきの方法としては、公知の手法であるＮｉ−Ｐなどの無電解めっきを用いることも可能である。
【００２１】
得られた分散めっき被膜の表面粗さは、Ｒｚ１〜５であることが望ましい。Ｒｚ１未満では、トナーの搬送性が低く、Ｒｚ５を越えると、トナーの搬送性が高くなり過ぎる傾向となる。
【００２２】
以上説明した現像スリーブは、図２に示す現像器２０８〜２１１に組み込まれ、現像器２０８〜２１１は、図３に示す画像形成装置３００で使用される。
【００２３】
表１に、本実施例で作成した現像スリーブを、図２に示す現像装置に組み込み、この現像装置を備えた、図３に示す画像形成装置３００を用いて、現像動作試験を行った時の出力画像の初期画像濃度と耐久性とを示した。なお、表１には、従来の現像スリーブ（ＳＵＳ製現像スリーブの未処理品およびＳＵＳ・Ａｌ製現像スリーブのサンドブラスト処理品）も併せて示している。
【００２４】
現像動作は、現像ローラ周速２５０ｍｍ／ｓで３０ｈｒ連続して行った。初期画像濃度については、１．６以上を良好とし、１．６未満は不良とした。耐久性については、試験後の画像濃度が１．５以上なら良好とし、１．５未満は不良とした。
【００２５】
画像濃度は、マクベス反射濃度計ＲＤ９１８（商品名）を用いて測定した。
【００２６】
以下、現像動作試験に用いた現像装置および画像形成装置について、図２および図３を参照して説明する。
【００２７】
図２は、本発明の一実施例に係る現像スリーブを組み込んだ現像器を概略的に示す図である。図２に示すように、各現像器２０８〜２１１のそれぞれは、筐体２０５内に、３つの搬送ばね２０１〜２０３、１つの回収攪拌パドル２０４、剥離供給ローラ２０７、および現像スリーブ１００を配設することにより構成される。この筐体２０５内には非磁性１成分トナー２０６が収容されいる。
【００２８】
筐体２０５内の非磁性１成分トナー２０６は、剥離供給ローラ２０７によって現像スリーブ１００に担持させ、トナー２０６の層厚は、層規制ブレード２１２によって規制され、感光体２上の潜像を現像する。
【００２９】
図３は、図２に示す現像器２０８〜２１１を組み込んだ画像形成装置を概略的に示す図である。図３に示す画像形成装置３００は、無端ベルト状の感光体２、感光体２を所定の電位に帯電させる帯電装置５、帯電された感光体２に静電潜像を形成する露光装置４、露光装置４により感光体２に形成された静電潜像にトナーを供給して可視化する、第１から第４の現像器２０８〜２１１、各現像装置２０８〜２１１により感光体２に形成されたトナー像を一旦保持する中間転写体３、中間転写体３をクリーニングする中間転写体クリーナー１５、および感光体２に残ったトナーを除去するクリーニング装置６からなる画像形成部１７を有する。
【００３０】
感光体２は、第1および第２のローラ２ａ，２ｂにより中間転写体３の外周面に密着させられるとともに、第３および第４のローラ２ｃ，２ｄ、および第５のローラ２ｅにより、個々の現像装置との間隔を一定に維持するように所定の張力が与えられて支持されている。また、感光体２は、いずれかのローラに設けられている図示されないモータの回転により、矢印の方向に所定の速度で回転される。画像形成部１７の下方には、所定のサイズの用紙、（出力材）Ｐを保持している用紙カセット１８が設けられている。
【００３１】
用紙カセット１８には、カセット内の用紙を１枚ずつ取り出す給紙ローラ７が設けられており、用紙カセット１８と中間転写体３との間には、中間転写体３に向けて用紙を搬送するための搬送系１９が備えられている。
【００３２】
搬送系１９には、中間転写体３と搬送された用紙Ｐが接する位置に、中間転写体３に形成されたトナー像を転写するための転写ローラ１１が配設されている。なお、転写ローラ１１の上流側（カセット１８側）には、搬送系１９で搬送されている用紙Ｐを一旦停止させて、搬送方向に対する用紙Ｐの傾きを除去するとともに、用紙Ｐの先端と中間転写体３上のトナー像の先端とを一致させるためのアライニングローラ１０が設けられている。また、転写ローラ１１の下流側には、トナー像が転写された用紙Ｐを中間転写体３から剥離するためにＡＣチャージを与える剥離装置１２と、用紙Ｐに転写されたトナー像を用紙Ｐに定着する定着装置１３を備えている。
【００３３】
次いで、図３に示した画像形成装置のフルカラー印字の動作について説明する。まず、帯電器５によって、回転する感光体３の表面を一様に帯電させる。続いて、露光装置４によってイエロー画像に対応した露光が感光体２上になされ、静電潜像が形成される。続いて、感光体２上の静電潜像はイエロー現像器２０８によってイエロートナーで現像され、さらに中間転写体３上に転写される。
【００３４】
転写後、中間転写体３と剥離した感光体２は、除電器で光除電され、また、中間転写体３へ転写されずに感光体２上に残ったトナーは、感光体クリーナー６でクリーニングされる。クリーニングされたトナーは、廃トナーボックスに回収される。
【００３５】
次に、感光体２は、帯電器５により再帯電され、露光装置４上によってマゼンタ画像に対応した露光がなされ、静電潜像が形成される。続いて、感光体２上の静電潜像はマゼンタ現像器２０９によってマゼンタトナーで現像され、さらに中間転写体３上のイエロー画像に重ねて、マゼンタのトナー画像が転写される。シアン画像、ブラック画像についても同様な工程を重ねて、中間転写体３上に４色重ねの画像を形成する。
【００３６】
その後、中間転写体３と転写ローラ１１との間に用紙Ｐを給紙し、用紙に４色重ねのトナー画像を一括して２次転写する。４色のトナー画像を保持した用紙は、剥離チャージャー１２によって中間転写体３から剥離され、定着器１３に至り、トナーが定着されたカラー画像を得る。
【００３７】
一方、中間転写体３上には、紙に転写しきれなかったトナーが残留するため、２次転写後完了後に中間転写体クリーナー１５を接触させて、中間転写体３をクリーニングする。なお、先に記述した４色の重ね画像を中間転写体３上に作成している間は、中間転写体クリーナー１５は中間転写体３から離間している。
【００３８】
【表１】
0004659305.tif 000002
【００３９】
上記表１に示すように、本発明の現像スリーブは、初期画像濃度・耐久性のいずれにおいても優れた性能を示すことがわかる。また、本発明の現像スリーブでは、電解条件やセラミックス粉体の粒径を変えることによって表面粗さの制御が可能であるので、使用するトナーの特性に応じた現像ローラを提供することができる。
【００４０】
以下、本発明の具体的実施例を示し、本発明についてより具体的に説明する。
【００４１】
（実施例１）
Ｃｕ合金製のローラ基材２０１の表面をアセトンとアルカリ水溶液で脱脂した後、５ｍｏｌ／ｄｍ3 の濃度のＨＮＯ3 水溶液へ浸せきし、ローラ基材２０１の表面を化学研磨する。
【００４２】
次いで、ＺｎＳＯ4 を１ｍｏｌ／ｄｍ3、Ｈ3 ＢＯ3 を０．５ｍｏｌ／ｄｍ3 含むめっき溶中に、３−［２−（２−アミノエチルアミノ）エチルアミノ］プロピルトリメトキシシランでシランカップリング処理された平均粒径１μｍのシリカ粒子を５０ｇ／ｄｍ3の濃度で分散し、希硫酸でｐＨを４に調整した後、攪拌混合しながら２５℃下で電流密度１０ｍＡ／ｃｍ2 で１ｈｒ定電流電解めっき処理した。
【００４３】
電解めっき処理されたローラ基材２０１の表面を蒸留水で十分洗浄して、現像スリーブを得た。表面に形成されためっき被膜の膜厚は１２μｍであり、めっき被膜中のシリカの含有率は３〜５ｍａｓｓ％であった。
【００４４】
このようにしてセラミックス分散めっき処理された現像スリーブは、Ａｌのスリーブ基体にサンドブラスト処理を施した従来のローラと同様のトナーの搬送性を有し、この現像スリーブを組み込んだ現像器を現像ローラ周速２５０ｍｍ／ｓで３０ｈｒ連続運転しても、画像濃度の低下はなかった。
【００４５】
（実施例２）
Ｃｕ合金製のローラ基材２０１の表面をアセトンとアルカリ水溶液で脱脂した後、５ｍｏｌ／ｄｍ3 の濃度のＨＮＯ3 水溶液へ浸せきし、ローラ基材２０１の表面を化学研磨した。ＮｉＳＯ4 を１ｍｏｌ／ｄｍ3、Ｈ3 ＢＯ3 を０．５ｍｏｌ／ｄｍ3含むめっき浴中に平均粒径が１μｍのシリカ粒子を１００ｇ／ｄｍ3 で分散し、希硫酸でｐＨを３に調整した後、攪拌混合しながら２５℃で電流密度１０ｍＡ／ｃｍ2 で６０ｍｉｎ定電流電解めっき処理した。
【００４６】
最後に、電解めっき処理されたローラ基材２０１の表面を蒸留水で十分に洗浄して、現像スリーブを得た。形成されためっき被膜の膜厚は１２μｍであり、めっき被膜中のシリカの含有率は３〜５ｍａｓｓ％であった。
【００４７】
このようにしてセラミックス分散めっき処理された現像スリーブは、Ａｌのスリーブ基体にサンドブラスト処理を施した従来のローラと同等のトナーの搬送性を有し、この現像スリーブを組み込んだ現像器を現像ローラ周速２５０ｍｍ／ｓで３０ｈｒ連続運転しても、画像濃度の低下はなかった。
【００４８】
（実施例３）
Ｃｕ合金製のローラ基材２０１の表面をアセトンとアルカリ水溶液で脱脂した後、５ｍｏｌ／ｄｍ3 の濃度のＨＮＯ3 水溶液へ浸せきし、ローラ基材２０１の表面を化学研磨した。ＮｉＳＯ4 を１ｍｏｌ／ｄｍ3、Ｈ3 ＢＯ3 を０．５ｍｏｌ／ｄｍ3含むめっき浴中に平均粒径が１μｍのアルミナ粒子を１００ｇ／ｄｍ3 の濃度で分散し、希硫酸でｐＨを３に調整した後、攪拌混合しながら２５℃で電流密度１０ｍＡ／ｃｍ2 で６０ｍｉｎ定電流電解めっき処理した。
【００４９】
最後に、電解めっき処理されたローラ基材２０１の表面を蒸留水で十分に洗浄して、現像スリーブを得た。形成されためっき被膜の膜厚は１２μｍであり、めっき被膜中のアルミナの含有率は３〜５ｍａｓｓ％であった。
【００５０】
このようにしてセラミックス分散めっき処理された現像スリーブは、Ａｌのスリーブ基体にサンドブラスト処理を施した従来のローラと同等のトナーの搬送性を有し、この現像スリーブを組み込んだ現像器を現像ローラ周速２５０ｍｍ／ｓで３０ｈｒ連続運転しても、画像濃度の低下はなかった。
【００５１】
【発明の効果】
以上のように、本発明の現像スリーブによると、金属製のローラ基体表面にセラミックス分散めっきを行うことにより、トナーの搬送性と耐久性を大幅に向上させることを可能にした。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例に係る現像スリーブを示す断面図。
【図２】本発明の一実施例に係る現像スリーブを組み込んだ現像器を概略的に示す断面図。
【図３】本発明の現像スリーブを組み込んだ現像器を備えた画像形成装置を示す断面図。
【符号の説明】
１・・・金属部材
１００・・・現像スリーブ
２０８〜２１１・・・現像器
３００・・・画像形成装置
【図１】
0004659305.tif 000003
【図２】
0004659305.tif 000004
【図３】
0004659305.tif 000005