(57)【要約】【課題】  トナーとキャリアを含む現像剤を現像剤担持体の外周面に保持し、この現像剤担持体により現像剤を像担持体と対向する現像領域に搬送して現像を行う現像装置において、現像剤担持体より長期にわたって一定した量の現像剤が安定して搬送されるようにし、長期にわたって良好な現像が安定して行えるようにする。【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像担持体１と対向する現像領域に搬送する現像剤担持体１２において、凹凸加工が施された基体１２ａの外周面に、基体の外周面における凹凸に沿うようにして摩耗性のコート層１２ｃを形成し、基体の外周面における凹凸の表面粗さより、コート層の表面粗さが小さくなるようにした。【選択図】  図２
2012073546.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像担持体と対向する現像領域に搬送する現像剤担持体において、凹凸加工が施された基体の外周面に、基体の外周面における凹凸に沿うようにして摩耗性のコート層が形成されてなり、基体の外周面における凹凸の表面粗さより、上記のコート層の表面粗さが小さくなっていることを特徴とする現像剤担持体。
【請求項２】
請求項１に記載の現像剤担持体において、上記の基体の外周面に施される凹凸加工がＶ溝加工であることを特徴とする現像剤担持体。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の現像剤担持体において、上記のコート層が樹脂材料で構成されていることを特徴とする現像剤担持体。
【請求項４】
請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の現像剤担持体において、上記のコート層中に、コート層と硬度の異なる粒子からなる分散粒子が分散されていることを特徴とする現像剤担持体。
【請求項５】
トナーとキャリアを含む現像剤を現像剤担持体の外周面に保持させ、この現像剤担持体により現像剤を像担持体と対向する現像領域に搬送させて現像を行う現像装置において、請求項１〜請求項４の何れか１項に記載の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、プリンタ、ファクシミリ及びこれらの複合機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現像剤担持体の外周面に保持させ、この現像剤担持体により現像剤を像担持体と対向する現像領域に搬送させて現像を行う現像装置及びこのような現像装置に使用する現像剤担持体に関するものである。特に、上記の現像剤担持体を改良し、この現像剤担持体により長期にわたって一定した量の現像剤を安定して像担持体と対向する現像領域に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】
複写機、プリンタ、ファクシミリ及びこれらの複合機等の画像形成装置においては、従来から、像担持体に形成された静電潜像を現像させる現像装置として、トナーとキャリアを含む現像剤を現像剤担持体の外周面に保持させ、この現像剤担持体により現像剤を像担持体と対向する現像領域に搬送させて現像を行うようにしたものが使用されている。
【０００３】
ここで、このような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現像剤担持体の外周面に保持させて像担持体と対向する現像領域に搬送させる途中において、現像剤担持体と所要間隔を介して対向するように規制部材を設け、この規制部材により像担持体と対向する現像領域に搬送される現像剤の量を規制するようにしている。
【０００４】
また、従来においては、現像剤担持体によって十分な量の現像剤を搬送させるようにするため、現像剤担持体の外周面にサンドブラスト加工やエッチング加工やＶ溝加工等の凹凸加工を施して、現像剤担持体の外周面における摩擦力を高め、現像剤担持体の外周面に現像剤を十分に保持させるようにすることが行われている。
【０００５】
ここで、上記のように現像剤担持体の外周面に凹凸加工を施した場合においても、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おける凸部が現像剤との接触等により次第に摩耗し、特に、材料コストや加工容易性等を考慮して、現像剤担持体にアルミニウム材料を用いた場合には、凸部の摩耗が激しくなって、現像剤担持体の外周面における凹凸が減少し、またトナーやトナーに外添されているステアリン酸亜鉛などの滑剤等が現像剤担持体の外周面における凹部内に入り込むようになる。
【０００６】
この結果、現像剤担持体の外周面における摩擦力が低下して、現像剤担持体の外周面における現像剤の保持力が次第に低下し、これにより現像剤担持体の外周面に保持されて像担持体と対向する現像領域に搬送される現像剤の量が減少して十分な現像が行えなくなり、形成される画像の画像濃度が低下する等の問題があった。
【０００７】
そして、近年においては、特許文献１に示されるように、サンドブラスト加工された現像剤担持体の外周面における凹凸の谷部にだけ、現像剤担持体よりも材料硬度が低い材質からなる軟質表面化処理層を設け、現像剤担持体の外周面における凹凸を緩和するようにしたものや、特許文献２に示されるように、現像剤担持体の外周面にコート層を設け、このコート層のコーティング材にコート層の表面に接触される物体より軟らかいものを用い、耐久するに連れてコート層の表面が削られて、表面粗さが大きくなるようにしたものが示されている。
【０００８】
しかし、特許文献１に示されるものにおいても、現像剤担持体の外周面における凸部が現像剤との接触等により摩耗するのを抑制することはできず、またトナーやトナーに外添されているステアリン酸亜鉛などの滑剤等が現像剤担持体の外周面における凹部内に入り込むのを十分に抑制することは困難であり、依然として、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おける現像剤の保持力が次第に低下し、現像剤担持体の外周面に保持されて像担持体と対向する現像領域に搬送される現像剤の量が減少して、十分な現像が行えなくなり、形成される画像の画像濃度が低下する等の問題があった。
【０００９】
また、特許文献２に示されるものにおいて、コート層のコーティング材にコート層の表面に接触される物体より軟らかいものを用い、耐久するに連れてコート層の表面が削られて、表面粗さが大きくなるように、コート層の削れを適切に制御することは非常に困難であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００３−３３０２６３号公報
【特許文献２】特開２００１−４２６３２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、上記のようにトナーとキャリアを含む現像剤を現像剤担持体の外周面に保持し、この現像剤担持体により現像剤を像担持体と対向する現像領域に搬送して現像を行う現像装置における上記のような問題を解決することを課題とするものである。
【００１２】
すなわち、本発明においては、上記のような現像装置に使用する現像剤担持体を改良し、長期にわたって一定した量の現像剤を安定して搬送できるようにして、長期にわたって良好な現像が安定して行え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】
【００１３】
本発明に係る現像剤担持体においては、上記のような問題を解決するため、トナーとキャリアを含む現像剤を外周面に保持して像担持体と対向する現像領域に搬送する現像剤担持体において、凹凸加工が施された基体の外周面に、基体の外周面における凹凸に沿うようにして摩耗性のコート層を形成し、基体の外周面における凹凸の表面粗さより、上記のコート層の表面粗さが小さくなるようにした。
【００１４】
ここで、上記の現像剤担持体において、基体の外周面に施す凹凸加工にはサンドブラスト加工やエッチング加工やＶ溝加工等が存在するが、現像剤担持体における現像剤の搬送性能を高めると共に、この現像剤担持体を長く使用した場合に、基体の外周面における凸部が現像剤との接触等により次第に摩耗して、現像剤担持体の外周面における摩擦力が大きく低下するのを抑制するためには、Ｖ溝加工を施すことが好ましい。
【００１５】
また、上記の現像剤担持体において、上記のコート層の材料としては、一般に摩耗性の樹脂材料を用いることができ、このコート層が現像剤との接触等により次第に基体の外周面に凹凸に沿うように適切に摩耗されるようにすると共に、トナーの特性等に悪影響を及ぼさないようにするため、キャリアのコート材等に使用するのと同じ樹脂材料を使用することが好ましい。
【００１６】
また、このコート層が、現像剤との接触等により基体の外周面に凹凸に沿うようにして適切に摩耗されるようにするため、このコート層中に、コート層と硬度の異なる粒子からなる分散粒子を分散させるようにすることもできる。なお、コート層中に分散させる分散粒子としては、例えば、チタン酸ストロンチウム粒子等のトナーの添加剤として使用する各種の材料を使用することができる。
【００１７】
そして、本発明における現像装置においては、トナーとキャリアを含む現像剤を現像剤担持体の外周面に保持させ、この現像剤担持体により現像剤を像担持体と対向する現像領域に搬送させて現像を行うにあたり、上記のような現像剤担持体を用いるようにした。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の現像剤担持体においては、凹凸加工が施された基体の外周面に、基体の外周面における凹凸に沿うようにして摩耗性のコート層を形成し、基体の外周面における凹凸の表面粗さより、上記のコート層の表面粗さが小さくなるようにしたため、この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、この現像剤担持体により現像剤を像担持体と対向する現像領域に搬送させて現像を行うにあたり、基体の外周面における凹凸の表面粗さを大きくしても、上記のコート層によって現像剤担持体の外周面の表面粗さが小さくなり、現像剤が現像剤担持体の外周面に過剰に保持されて現像領域に搬送されるということがなくなる。
【００１９】
そして、このような現像剤担持体を使用して現像を行った場合、基体の外周面における凹凸に沿うようにして設けられたコート層によって現像剤担持体の外周面における凸部が現像剤との接触等により摩耗するのが抑制されると共に、このコート層が現像剤との接触等により基体の外周面の凹凸に沿うように摩耗されて、現像剤担持体の外周面における凹凸が大きくなり、またトナーやトナーに外添されているステアリン酸亜鉛などの滑剤等がコート層の凹部内に入り込んでも、このコート層が上記のように摩耗されることにより、コート層の凹部内に蓄積されて現像剤担持体の外周面における凹凸が小さくなるのも抑制される。
【００２０】
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一定した量の現像剤が長期にわたって安定して搬送できるようになり、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。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【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において、Ｖ溝が設けられた基体の外周面にコート層を設けた状態を示した部分模式断面図である。
【図３】上記の現像剤担持体を使用して現像を行った場合に、基体の外周面に設けられたコート層が基体の外周面に設けられたＶ溝に沿うように摩耗される状態を示した部分模式断面図である。
【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、Ｖ溝が設けられた基体の外周面に設けるコート層内に分散粒子を分散させた状態を示した部分模式断面図である。
【図５】実施例１，２及び比較例１，２の各現像ローラを使用して現像領域に現像剤を搬送させる場合において、現像ローラと規制部材との間隔（規制ギャップ）と、現像ローラによって現像領域に搬送される現像剤搬送量との関係を示した図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
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。
【００２３】
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、トナーとキャリアとを含む現像剤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ローラ（現像剤担持体）１２を設けると共に、上記のハウジング１０内に上記の現像ローラ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。
【００２４】
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、上記の現像ローラ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。そして、上記の第１の搬送部１４における現像剤Ｄを第１の搬送部材１４ａと対向する上記の現像ローラ１２に供給し、このように供給された現像剤Ｄを、現像ローラ１２の内周側に設けられた上記のマグネット部材１１により現像ローラ１２の外周面に保持させるようにする。
【００２５】
そして、上記の現像ローラ１２を回転させて、その外周面に保持された現像剤Ｄを現像ローラ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、この現像ローラ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を現像ローラ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。
【００２６】
ここで、この実施形態の現像装置においては、上記の現像ローラ１２として、図２に示すように、アルミニウム等で構成された基体１２ａの外周面にＶ溝加工により複数のＶ溝１２ｂを形成すると共に、このように複数のＶ溝１２ｂが設けられた基体１２ａの外周面に、キャリアのコート材等に使用するのと同じ樹脂材料を用いて摩耗性のコート層１２ｃを設けるようにしている。そして、コート層１２ｃを設けるにあたっては、このコート層１２ｃが基体１２ａの外周面における複数のＶ溝１２ｂによる凹凸に沿うようにして、このコート層１２ｃの表面粗さが基体１２ａの外周面の表面粗さより小さくなるようにしている。
【００２７】
そして、このような現像ローラ１２を用いて、現像剤Ｄを像担持体１と対向する現像領域に導いて現像を行うようにすると、初期の段階においては、図２に示すように、上記の基体１２ａの外周面におけるＶ溝１２ｂによる凹凸の表面粗さが大きくなっていても、上記のコート層１２ｃによって現像ローラ１２の外周面における表面粗さが小さくなり、現像剤Ｄが現像ローラ１２の外周面に過剰に保持されて現像領域に搬送されるということがなくなる。
【００２８】
そして、このような現像ローラ１２を使用して現像を続けて行った場合、図３に示すように、基体１２ａの外周面に設けられたコート層１２ｃが現像剤Ｄとの接触等により基体１２ａの外周面に設けられたＶ溝１２ｂに沿うように摩耗され、現像剤担持体１２の外周面における凹凸が大きくなって摩擦力が高くなる一方、トナーに含まれる滑剤等の付着物ｘがコート層１２ｃやコート層１２ｃが摩耗されて露出した基体１２ａの外周面に付着して摩擦力が低下し、結果として、現像ローラ１２の外周面における摩擦力が初期と同様になる。
【００２９】
この結果、上記のような現像ローラ１２を使用して現像を行うようにした場合、この現像ローラ１２により一定した量の現像剤Ｄ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安定して行えるようになる。
【００３０】
なお、この実施形態における現像ローラ１２においては、基体１２ａの外周面における複数のＶ溝１２ｂによる凹凸に沿うようして、キャリアのコート材等に使用するのと同じ樹脂材料を用いた摩耗性のコート層１２ｃを設けるようにしただけであるが、基体１２ａの外周面におけるＶ溝１２ｂからなる凹凸に沿うようにしてコート層１２ｃが適切に摩耗されるようにするため、図４に示すように、このコート層１２ｃ中に、コート層１２ｃと硬度の異なる粒子からなる分散粒子１２ｄを分散させるようにすることもできる。
【００３１】
また、この実施形態における現像ローラ１２においては、基体１２ａの外周面に凹凸加工を施すにあたり、基体１２ａの外周面にＶ溝加工により複数のＶ溝１２ｂを形成するようにしたが、基体１２ａの外周面に施す凹凸加工はこのようなものに限定されず、サンドブラスト加工やエッチング加工等を行うこともできる。但し、前記のように現像ローラ１２における現像剤Ｄの搬送性能を高めると共に、この現像ローラ１２を長く使用した場合に、基体１２ａの外周面における凸部が現像剤Ｄとの接触等により摩耗して、現像ローラ１２の外周面における摩擦力が大きく低下するのを抑制するためには、Ｖ溝加工を施すことが好ましい。また、このように基体１２ａの外周面にＶ溝加工を施すにあたり、現像ローラ１２における現像剤Ｄの搬送性能を適切に調整するためには、Ｖ溝１２ｂの溝深さを７５〜１００μｍ程度にすることが好ましい。
【００３２】
次に、実施例１，２及び比較例１，２の各現像ローラを、市販の画像形成装置（コニカミノルタ社製：ｂｉｚｈｕｂ  Ｃ６５０）に使用される現像装置に使用して、現像剤の搬送量の調整性能や、初期と耐久後における現像剤の搬送性能の変化を調べる実験を行った。
【００３３】
ここで、比較例１の現像ローラとしては、直径が１８ｍｍになったアルミニウム素材からなる基体の外周面にサンドブラスト加工を施し、外周面の十点平均粗さＲｚが１０μｍになったものを用いるようにした。
【００３４】
また、比較例２の現像ローラとしては、上記の基体の外周面にＶ溝加工を施し、溝深さが１００μｍ、Ｖ字角度が１２０°になったＶ溝を１００本形成したものを用いるようにした。
【００３５】
また、実施例１の現像ローラとしては、上記の比較例２のようにして基体の外周面にＶ溝を形成した後、スチレン／メチルメタクリレート（共重合比２／８）の共重合体樹脂微粒子を上記の基体の外周面に付与し、これを１５０℃のオーブンで６０分間加熱処理して、上記のＶ溝が形成された基体の外周面に沿うようにしてコート層を形成し、上記の基体の外周面における凹凸の表面粗さより、コート層の表面粗さが小さくなったものを用いるようにした。
【００３６】
また、実施例２の現像ローラとしては、上記の実施例１の現像ローラのようにして、Ｖ溝が形成された基体の外周面にコート層を形成するにあたり、上記の共重合体樹脂微粒子に対してトナーの添加剤として使用されるチタン酸ストロンチウム粒子からなる分散粒子を２ｗｔ％添加し、Ｖ溝が形成された基体の外周面に分散粒子が分散されたコート層を形成したものを用いるようにした。
【００３７】
そして、上記の実施例１，２及び比較例１，２の各現像ローラを上記の現像装置に使用し、現像ローラと規制部材との間隔（規制ギャップ）を変更させて、各現像ローラによって現像領域に搬送される現像剤搬送量の変化を調べ、その結果を図５に示した。
【００３８】
この結果、基体の外周面にＶ溝加工を施しただけの比較例２の現像ローラは、上記の実施例１，２及び比較例１の各現像ローラに比べて、現像ローラと規制部材との間隔の変化に伴う、現像剤搬送量の変化が非常に大きくなっており、現像ローラと規制部材との間隔を正確に制御しなければならず、現像領域に搬送される現像剤搬送量を適切に調整することが困難になっていた。
【００３９】
次に、実施例１，２及び比較例１，２の各現像ローラを上記の現像装置に使用し、各現像ローラによって現像領域に搬送される現像剤搬送量が２００ｇ／ｍ２になるように、各現像ローラと規制部材との間隔（規制ギャップ）を調整した。この結果、下記の表１に示すように、上記の規制ギャップが、実施例１の現像ローラでは０．４２ｍｍ，実施例２の現像ローラでは０．３８ｍｍ，比較例１の現像ローラでは０．４０ｍｍ，比較例２の現像ローラでは０．２５ｍｍになっていた。
【００４０】
そして、このように各現像ローラと規制部材との間隔を調整した状態で、各現像ローラを５０時間回転駆動させる耐久試験を行い、初期と耐久後における各現像ローラによる現像剤搬送量を測定し、初期の現像剤搬送量に対する耐久後の現像剤搬送量の比率（搬送量維持率）を求め、その結果を下記の表１に示した。
【００４１】
【表１】
2012073546.tif 000003
【００４２】
この結果、基体の外周面にサンドブラスト加工を施しただけの比較例１の現像ローラにおいては、実施例１，２及び比較例２の各現像ローラに比べて、耐久後における搬送量維持率が大きく低下していた。
【００４３】
また、Ｖ溝加工が施された基体の外周面にコート層を形成した実施例１，２の各現像ローラは、基体の外周面にＶ溝加工を施しただけの比較例２の現像ローラに比べて、耐久後における搬送量維持率がさらに向上していた。
【００４４】
このように、Ｖ溝加工が施された基体の外周面にコート層を形成した実施例１，２の各現像ローラを使用した場合、現像領域に搬送される現像剤搬送量を適切に調整することができるようになると共に、初期と耐久後における現像剤搬送量の変動も抑制されるようになる。
【符号の説明】
【００４５】
１  像担持体
１０  ハウジング
１１  マグネット部材
１２  現像ローラ（現像剤担持体）
１２ａ  基体
１２ｂ  Ｖ溝
１２ｃ  コート層
１２ｄ  分散粒子
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
Ｄ  現像剤
ｘ  付着物
【図１】
2012073546.tif 000004
【図２】
2012073546.tif 000005
【図３】
2012073546.tif 000006
【図４】
2012073546.tif 000007
【図５】
2012073546.tif 000008