(57)【要約】【課題】  回転する現像剤担持体の外周面にトナーとキャリアを含む現像剤を保持させて搬送させるにあたり、適切な量の現像剤を長期にわたって安定して搬送できるようにする。【解決手段】  トナーとキャリアを含む現像剤Dを外周面に保持して回転する現像剤担持体12の外周面に凹凸を形成し、その凸部12aの頂部を平滑化させると共に、凹部12bの最下点から現像剤担持体の回転方向下流側の凸部の頂点までの５０〜８０％の範囲における傾斜角θの平均値を５°〜２４°の範囲にし、現像剤担持体の外周面における十点平均粗さ（Ｒｚ）及び凹凸の平均間隔（Ｓｍ）と、キャリアの平均粒径（ｒ）との関係が、０.１７≦Ｒｚ／ｒ≦０．９２、３．３≦Ｓｍ／ｒ≦１３．３の条件を満たすようにした。【選択図】  図３
2012103301.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナーとキャリアを含む現像剤を外周面に保持して回転する現像剤担持体において、現像剤担持体の外周面に凹凸が形成され、その凸部の頂部が平滑化されてなると共に、現像剤担持体の外周面の凹部の最下点から現像剤担持体の回転方向下流側の凸部の頂点までの５０〜８０％の範囲における傾斜角θの平均値が５°〜２４°の範囲であり、現像剤担持体の外周面についてＪＩＳ  Ｂ  ０６０１に基づく粗さ曲線における基準長さ（ｌ）を２．５ｍｍ、カットオフ値（λｃ）を２．５ｍｍにして求めた十点平均粗さ（Ｒｚ）及び凹凸の平均間隔（Ｓｍ）と、上記のキャリアの平均粒径（ｒ）との関係が、０．１７≦Ｒｚ／ｒ≦０．９２、３．３≦Ｓｍ／ｒ≦１３．３の条件を満たすことを特徴とする現像剤担持体。
【請求項２】
回転する現像剤担持体の外周面にトナーとキャリアを含む現像剤を保持させて搬送させるようにした現像装置において、請求項１に記載した現像剤担持体を用いたことを特徴とする現像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機やプリンタ等の画像形成装置において、トナーとキャリアを含む現像剤を用いて像担持体に形成された静電潜像を現像する現像装置及びこの現像装置においてトナーとキャリアを含む現像剤を外周面に保持して回転する現像剤担持体に関するものである。特に、回転する現像剤担持体の外周面にトナーとキャリアを含む現像剤を保持させて搬送させるにあたり、適切な量の現像剤を長期にわたって安定して搬送できるようにした点に特徴を有するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、複写機やプリンタ等の画像形成装置においては、感光体等の像担持体に形成された静電潜像に現像装置からトナーを供給して、像担持体に形成された静電潜像を現像するようにしている。
【０００３】
そして、このような現像装置としては、トナーとキャリアを含む現像剤を使用した２成分現像方式のものと、キャリアを使用せずにトナーのみを使用した１成分現像方式のものとが知られている。
【０００４】
ここで、トナーとキャリアを含む現像剤を使用した２成分現像方式の現像装置においては、一般に、トナーとキャリアを含む現像剤を回転する現像剤担持体の外周面に保持させて、この現像剤担持体により現像剤を像担持体に向けて搬送させると共に、このように搬送される現像剤の量を規制部材により規制し、現像剤担持体によって所定量の現像剤を像担持体と対向する現像領域に導き、この現像剤中におけるトナーを像担持体に形成された静電潜像に供給して現像を行うようにしている。
【０００５】
ここで、このようにトナーとキャリアを含む現像剤を回転する現像剤担持体の外周面に保持させて搬送させるにあたり、現像剤担持体の外周面に十分な量の現像剤が保持されて搬送されるようにするため、従来から、現像剤担持体の外周面に溝加工やブラスト加工を施して、現像剤担持体の外周面に凹凸を形成することが広く行われている。
【０００６】
しかし、このように現像剤担持体の外周面に凹凸を形成した場合においても、このような現像剤担持体を長く使用して現像を行うと、現像剤担持体の外周面にトナーやトナーの外添剤が付着したり、また現像剤担持体の外周面における凸部がキャリアとの接触により摩耗されたりし、特に、アルミニウム等の軟質材料で構成された現像剤担持体においては、現像剤担持体の外周面における凸部の摩耗が大きくなり、現像剤担持体によって搬送される現像剤の量が次第に低下して、十分な画像濃度を有する画像が得られなくなる等の問題があった。
【０００７】
また、従来においては、特許文献１に示されるように、使用するトナーの粒径等と現像剤担持体の外周面における十点平均粗さＲｚとを規定したものや、特許文献２に示されるように、現像剤担持体の外周面における凸部を平滑面にしたものや、特許文献３に示されるように、現像剤担持体の外周面における十点平均粗さＲｚや凹凸の平均間隔Ｓｍ等を規定したものが提案されている。
【０００８】
しかし、特許文献１，３のものにおいても、現像剤担持体を長く使用して現像を行った場合に、現像剤担持体の外周面にトナーやトナーの外添剤が付着したり、現像剤担持体の外周面における凸部がキャリアとの接触によって摩耗されたりするのを十分に抑制することはできず、また現像剤担持体によって搬送される現像剤の量を適切に調整して、適切な量の現像剤を長期にわたって安定して搬送させるようにすることは困難であった。
【０００９】
また、特許文献２のものにおいては、現像剤担持体の外周面における凸部が平滑面になっており、キャリアとの接触によって摩耗されるのが抑制されるが、現像剤担持体の外周面にトナーやトナーの外添剤が付着したりするのを十分に抑制することができず、また現像剤担持体によって搬送される現像剤の量を適切に調整して、適切な量の現像剤を長期にわたって安定して搬送させるようにすることは困難であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２０００−２５８９９２号公報
【特許文献２】特開２００８−４０４００号公報
【特許文献３】特開２００８−２９２９７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、トナーとキャリアを含む現像剤を用いて像担持体に形成された静電潜像を現像する現像装置において、回転する現像剤担持体の外周面にトナーとキャリアを含む現像剤を保持させて搬送させるにあたり、適切な量の現像剤を長期にわたって安定して搬送できるようにすることを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明においては、上記のような課題を解決するため、トナーとキャリアを含む現像剤を外周面に保持して回転する現像剤担持体において、現像剤担持体の外周面に凹凸を形成し、その凸部の頂部を平滑化させると共に、現像剤担持体の外周面の凹部の最下点から現像剤担持体の回転方向下流側の凸部の頂点までの５０〜８０％の範囲における傾斜角θの平均値が５°〜２４°の範囲にし、現像剤担持体の外周面についてＪＩＳ  Ｂ  ０６０１に基づく粗さ曲線における基準長さ（ｌ）を２．５ｍｍ、カットオフ値（λｃ）を２．５ｍｍにして求めた十点平均粗さ（Ｒｚ）及び凹凸の平均間隔（Ｓｍ）と、上記のキャリアの平均粒径（ｒ）との関係が、０．１７≦Ｒｚ／ｒ≦０．９２、３．３≦Ｓｍ／ｒ≦１３．３の条件を満たすようにした。
【００１３】
また、本発明の現像装置においては、回転する現像剤担持体の外周面にトナーとキャリアを含む現像剤を保持させて搬送させるにあたり、上記のような現像剤担持体を用いるようにした。
【００１４】
ここで、本発明の現像剤担持体のように、凹凸が形成された外周面における凸部の頂部を平滑化させると、この現像剤担持体の外周面に現像剤を保持させて搬送させる場合に、その凸部がキャリアとの接触により摩耗されるのが抑制され、現像剤担持体の外周面に保持されて搬送される現像剤の量が減少するのが抑制される。
【００１５】
また、本発明の現像剤担持体のように、現像剤担持体の外周面の凹部の最下点から現像剤担持体の回転方向下流側の凸部の頂点までの５０〜８０％の範囲における傾斜角θの平均値を５°〜２４°の範囲にすると、この現像剤担持体を回転させて現像剤を搬送させる場合に、現像剤が現像剤担持体の外周面に適切に保持されて十分な量の現像剤が搬送されるようになると共に、現像剤担持体の外周面にトナーやトナーの外添剤が付着するのが抑制される。すなわち、上記の傾斜角θの平均値が５°未満になると、現像剤担持体の外周面においてキャリアがスリップして、現像剤が現像剤担持体の外周面に適切に保持されなくなって、十分な量の現像剤を搬送させることができなくなる。一方、上記の傾斜角θの平均値が２４°を超えると、傾斜した面に対してキャリアを押しつける力が強くなって、現像剤担持体の外周面にトナーやトナーの外添剤が付着しやすくなり、この現像剤担持体を長く使用すると、現像剤担持体の外周面に付着したトナーやトナーの外添剤により、現像剤が現像剤担持体の外周面に適切に保持されなくなって、十分な量の現像剤を搬送させることができなくなる。
【００１６】
また、本発明の現像剤担持体のように、現像剤担持体の外周面における上記の十点平均粗さ（Ｒｚ）及び凹凸の平均間隔（Ｓｍ）と、上記のキャリアの平均粒径（ｒ）との関係が、０．１７≦Ｒｚ／ｒ≦０．９２、３．３≦Ｓｍ／ｒ≦１３．３の条件を満たすようにすると、適当量の現像剤が現像剤担持体の外周面に保持されて搬送されるようになる。すなわち、Ｒｚ／ｒの値が０．１７未満になったり、Ｓｍ／ｒの値が３．３未満になったりすると、現像剤担持体の外周面における凹凸が小さくなりすぎて、現像剤担持体の外周面に十分の量の現像剤が保持されなくなって、十分な量の現像剤を搬送させることができなくなる。一方、Ｒｚ／ｒの値が０．９２を超えたり、Ｓｍ／ｒの値が１３．３を超えたりすると、現像剤担持体の外周面における凹凸が大きくなりすぎて、現像剤担持体の外周面に現像剤が過剰に保持されて搬送されるようになり、規制部材によって搬送される現像剤の量を適切に規制することが困難になる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明における現像剤担持体のように、その外周面に形成した凹凸における凸部の頂部を平滑化させ、また現像剤担持体の外周面の凹部の最下点から現像剤担持体の回転方向下流側の凸部の頂点までの５０〜８０％の範囲における傾斜角θの平均値を５°〜２４°の範囲にすると共に、現像剤担持体の外周面についてＪＩＳ  Ｂ  ０６０１に基づく粗さ曲線における基準長さ（ｌ）を２．５ｍｍ、カットオフ値（λｃ）を２．５ｍｍにして求めた十点平均粗さ（Ｒｚ）及び凹凸の平均間隔（Ｓｍ）と、上記のキャリアの平均粒径（ｒ）との関係が、０．１７≦Ｒｚ／ｒ≦０．９２、３．３≦Ｓｍ／ｒ≦１３．３の条件を満たすようにすると、この現像剤担持体の外周面に現像剤を保持させて搬送させる場合に、適切な量の現像剤が現像剤担持体の外周面に保持されて搬送されるようになると共に、現像剤担持体の外周面における凸部が摩耗したり、現像剤担持体の外周面にトナーやトナーの外添剤が付着したりするのが抑制される。
【００１８】
この結果、上記のような現像剤担持体を用いた現像装置においては、現像剤担持体を長く使用しても、この現像剤担持体により適切な量の現像剤が長期にわたって安定して搬送されるようになり、長期にわたって良好な現像が行えるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施形態に係る現像装置の概略説明図である。
【図２】上記の実施形態に係る現像装置に使用する現像剤担持体の外周面の状態を示した部分模式図である。
【図３】上記の実施形態に係る現像装置に使用する現像剤担持体において、その外周面の凹部の最下点から現像剤担持体の回転方向下流側の凸部の頂点までの５０〜８０％の範囲における傾斜角θを示した部分模式図である。
【図４】上記の実施形態に係る現像装置に使用する現像剤担持体において、上記の傾斜角θが大きい場合と、小さい場合とで、キャリアに作用する力が変化する状態を示した模式図である。
【図５】実験例において作製した現像剤担持体Ａ２、Ａ１０、Ａ２６、Ａ３４、Ａ４１を用い、傾斜角θと各耐久時点での現像剤の搬送量残存率（％）との関係を求めた結果を示した図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
次に、この発明の実施形態に係る現像装置及びこの現像装置に用いる現像剤担持体を添付図面に基づいて具体的に説明する。なお、本発明に係る現像装置及び現像剤担持体は、下記の実施形態に示したものに限定されず、その要旨を変更しない範囲において適宜変更して実施できるものである。
【００２１】
この実施形態における現像装置においては、図１に示すように、トナーとキャリアを含む現像剤Ｄが収容されたハウジング１０の開口部分に、内周側にマグネット部材１１が固定して設けられた現像剤担持体１２を設けている。また、上記のハウジング１０内に上記の現像剤担持体１２の軸方向に沿った隔壁１３を設け、この隔壁１３によってハウジング１０内を、第１の搬送部材１４ａが設けられた第１の搬送部１４と、第２の搬送部材１５ａが設けられた第２の搬送部１５とに分離させている。
【００２２】
ここで、上記の現像装置を用いて像担持体１に形成された静電潜像を現像するにあたっては、図１に示すように、上記の現像剤担持体１２が像担持体１と所要間隔を介して対向するようにセットし、ハウジング１０内に収容された現像剤Ｄを、上記の第１及び第２の搬送部材１４ａ，１５ａにより混合攪拌させながら第１の搬送部１４と第２の搬送部１５とで逆方向に搬送させ、隔壁１３の両端部に設けられた循環口（図示せず）を通して、この現像剤Ｄを第１の搬送部１４と第２の搬送部１５との間で循環させるようにする。
【００２３】
そして、上記の第１の搬送部１４において搬送される現像剤Ｄの一部を第１の搬送部材１４ａにより上記の現像剤担持体１２の外周面に供給し、このように供給された現像剤Ｄを、現像剤担持体１２の内周側に設けられた上記のマグネット部材１１により現像剤担持体１２の外周面に保持させるようにする。
【００２４】
そして、上記の現像剤担持体１２を回転させて、その外周面に保持された現像剤Ｄを現像剤担持体１２によって像担持体１と対向する現像領域に向けて搬送させると共に、現像領域に搬送させる途中において、この現像剤担持体１２と所要間隔を介して対向するように設けられた規制部材１６により現像領域に搬送される現像剤Ｄの量を規制し、このように規制された現像剤Ｄを現像剤担持体１２により像担持体１と対向する現像領域に導いて現像を行うようにしている。
【００２５】
ここで、この実施形態においては、上記の現像剤担持体１２として、アルミニウム等で構成された現像剤担持体１２の外周面を、シリコンビーズ等の粒径が小さい砥粒を用いてブラスト処理し、現像剤担持体１２の外周面に微細な凹凸を形成した後、砥粒を弾性体内に練り込んだ弾性メディアを用いて微細な凹凸が形成された現像剤担持体１２の外周面を二次ブラスト処理し、図２に示すように、現像剤担持体１２の外周面に形成された微細な凹凸における凸部１２ａを平滑化させたものを用いるようにした。
【００２６】
そして、この実施形態における現像剤担持体１２においては、上記のように外周面に凸部１２ａが平滑化された凹部１２ｂと凸部１２ａとを設けるにあたり、図３に示すように、現像剤担持体１２の外周面の凹部１２ｂの最下点から現像剤担持体１２の回転方向ｘの下流側における凸部１２ａの頂点までの５０〜８０％の範囲における傾斜角θの平均値が５°〜２４°の範囲になるようにした。
【００２７】
ここで、図４（Ａ）に示すように、現像剤担持体１２における上記の傾斜角θが大きくなると、現像剤Ｄ中のキャリアＣに作用する力Ｆにおいて、キャリアＣを現像剤担持体１２の外周面に対して垂直方向に押し付ける力Ｆｂが強くなり、現像剤Ｄ中におけるトナーやトナーの外添剤が現像剤担持体１２の外周面に次第に付着し、現像剤Ｄが現像剤担持体１２の外周面に適切に保持されなくなって十分な量の現像剤Ｄを搬送させることができなくなる。
【００２８】
一方、図４（Ｂ）に示すように、現像剤担持体１２における上記の傾斜角θが小さくなると、現像剤Ｄ中のキャリアＣに作用する力Ｆにおいて、キャリアＣを現像剤担持体１２の外周面に対して垂直方向に押し付ける力Ｆｂが弱くなって、現像剤Ｄ中におけるトナーやトナーの外添剤が現像剤担持体１２の外周面に付着するのが抑制される一方、キャリアＣを現像剤担持体１２の外周面に沿って移動させる方向の力Ｆａが強くなる。そして、この傾斜角θが小さくなりすぎると、現像剤担持体１２の外周面においてキャリアＣがスリップし、現像剤Ｄが現像剤担持体１２の外周面に適切に保持されなくなって十分な量の現像剤Ｄを搬送させることができなくなる。
【００２９】
そして、この実施形態における現像剤担持体１２のように、上記の傾斜角θを５°〜２４°の範囲にすると、トナーやトナーの外添剤が現像剤担持体１２の外周面に付着するのが抑制されると共に、現像剤担持体１２の外周面に現像剤Ｄが適切に保持されて、十分な量の現像剤Ｄが搬送されるようになる。
【００３０】
また、上記の現像剤担持体１２の外周面についてＪＩＳ  Ｂ  ０６０１に基づく粗さ曲線における基準長さ（ｌ）を２．５ｍｍ、カットオフ値（λｃ）を２．５ｍｍにして求めた十点平均粗さ（Ｒｚ）及び凹凸の平均間隔（Ｓｍ）と、上記の現像剤Ｄ中におけるキャリアＣの平均粒径（ｒ）との関係が、０．１７≦Ｒｚ／ｒ≦０．９２、３．３≦Ｓｍ／ｒ≦１３．３の条件を満たすようにした。
【００３１】
このようにすると、前記のように現像剤担持体１２の外周面に十分の量の現像剤Ｄが保持されなくなって、十分な量の現像剤Ｄを搬送させることができなくなったり、現像剤担持体１２の外周面に現像剤Ｄが過剰に保持されて搬送され、像担持体１に搬送される現像剤Ｄの量を規制部材１６によって適切に規制することが困難になったりすることなく、現像剤担持体１２により適当な量の現像剤Ｄが像担持体１に安定して搬送されるようになる。
【００３２】
この結果、上記のような現像剤担持体１２を使用して現像を行うようにした場合、この現像剤担持体１２により一定した量の現像剤Ｄが像担持体１に長期にわたって安定して搬送されるようになり、長期にわたって良好な現像が安定して行えるようになる。
【００３３】
次に、市販の画像形成装置（コニカミノルタ社製：ｂｉｚｈｕｂ  Ｃ３６０）に使用されている現像装置において、現像剤中におけるキャリアとして、粒径ｒが３０μｍ，磁化量が４３Ａｍ２／ｋｇのキャリアを用いると共に、現像剤担持体の外周面に凹凸を形成する条件を変更させて、上記の傾斜角θ、十点平均粗さ（Ｒｚ）及び凹凸の平均間隔（Ｓｍ）を変更させた現像剤担持体Ａ１〜Ａ４２を用いるようにした。
【００３４】
ここで、上記の現像剤担持体Ａ１〜Ａ４２を得るにあたっては、アルミニウム製の現像剤担持体の外周面に対して、下記の表１に示すように、粒径の異なるシリコンビーズを用いると共に加工圧を変更させて、それぞれ６０秒間ブラスト処理し、各現像剤担持体の外周面に凹凸を形成した後、粒径が３００〜４００μｍの市販の弾性メディア（不二製作所社製：シリウス＃３０００）を用い、０．４ＭＰａの加工圧でそれぞれ８０秒間二次ブラスト処理して、各現像剤担持体の外周面に形成された凹凸における凸部の頂部を平滑化させて、現像剤担持体Ａ１〜Ａ４２を作製した。
【００３５】
【表１】
2012103301.tif 000003
【００３６】
そして、上記のように作製した現像剤担持体Ａ１〜Ａ４２について、それぞれ上記の傾斜角θを求めると共に、十点平均粗さ（Ｒｚ）及び凹凸の平均間隔（Ｓｍ）とキャリアの平均粒径（ｒ）との関係、Ｒｚ／ｒ及びＳｍ／ｒの値を求め、その結果を下記の表２に示した。
【００３７】
また、上記の各現像剤担持体Ａ１〜Ａ４２をそれぞれ上記の現像装置に使用して初期における現像剤の搬送特性（初期搬送特性）を調べ、その結果を表２に示した。ここで、初期搬送特性については、各現像剤担持体Ａ１〜Ａ４２と規制部材との間隔を０．３．３〜０．５ｍｍの範囲に設定した場合において、適当な現像剤搬送量とされている１５０〜２５０ｇ／ｍ２の搬送量が得られた場合を「適」と表示する一方、現像剤搬送量が１５０ｇ／ｍ２未満である場合を「不足」、現像剤搬送量が２５０ｇ／ｍ２を超える場合を「過剰」として表示した。
【００３８】
【表２】
2012103301.tif 000004
【００３９】
この結果、Ｒｚ／ｒの値が０．１７未満であったり、Ｓｍ／ｒの値が３．３未満であったりする現像剤担持体Ａ５〜Ａ７，Ａ１２〜Ａ１４，Ａ２０，Ａ２１，Ａ２７，Ａ２８，Ａ３５，Ａ４２においては、上記の初期搬送特性が「不足」であり、初期から適当な量の現像剤を搬送させることができなかった。
【００４０】
また、Ｒｚ／ｒの値が０．９２を超えたり、Ｓｍ／ｒの値が１３．３を超えたりする現像剤担持体Ａ２２，Ａ２９，Ａ３０，Ａ３６〜Ａ３８においては、上記の初期搬送特性が「過剰」であり、現像剤担持体と規制部材との間隔が僅かに変動するだけで、現像剤担持体によって搬送される現像剤の量が大きく変動し、現像剤担持体によって搬送される現像剤の量を規制部材によって適切に規制することが困難になる。
【００４１】
これに対して、Ｒｚ／ｒ及びＳｍ／ｒの値が、０．１７≦Ｒｚ／ｒ≦０．９２及び３．３≦Ｓｍ／ｒ≦１３．３の条件を満たす現像剤担持体Ａ１〜Ａ４，Ａ８〜Ａ１１，Ａ１５〜Ａ１９，Ａ２３〜Ａ２６，Ａ３１〜Ａ３４，Ａ３９〜Ａ４１においては、上記の初期搬送特性が「適」であり、初期から適当な量の現像剤を現像剤担持体によって搬送させることができた。
【００４２】
次に、傾斜角θが６°の現像剤担持体Ａ２と、傾斜角θが８°の現像剤担持体Ａ１０と、傾斜角θが１６°の現像剤担持体Ａ２６と、傾斜角θが２４°の現像剤担持体Ａ３４と、傾斜角θが２８°の現像剤担持体Ａ４１とを用い、それぞれ３０万枚の耐久試験を行い、初期における現像剤の搬送量に対する各耐久時点での現像剤の搬送量残存率（％）を求め、その結果を図５に示した。
【００４３】
この結果、傾斜角θが小さくなるほど、耐久後における現像剤の搬送量残存率の低下が少なくなっており、傾斜角θが５°〜２４°の範囲になった現像剤担持体Ａ２，Ａ１０，Ａ２６，Ａ３４においては、３０万枚の耐久試験を行った後においても搬送量残存率が７５％以下になるということがなく、画質低下が生じなかった。これに対して、傾斜角θが２８°になった現像剤担持体Ａ４１においては、１０万枚の耐久試験の時点において搬送量残存率が７５％以下になっており、画質低下が生じた。
【符号の説明】
【００４４】
１  像担持体
１０  ハウジング
１１  マグネット部材
１２  現像剤担持体
１２ａ  凸部
１２ｂ  凹部
１３  隔壁
１４  第１の搬送部
１４ａ  第１の搬送部材
１５  第２の搬送部
１５ａ  第２の搬送部材
１６  規制部材
Ｃ  キャリア
Ｄ  現像剤
θ  傾斜角
【図１】
2012103301.tif 000005
【図２】
2012103301.tif 000006
【図３】
2012103301.tif 000007
【図４】
2012103301.tif 000008
【図５】
2012103301.tif 000009