(57)【要約】      （修正有）【課題】現像ローラと、該現像ローラに圧接してトナーの層厚を規制する規制部材を備える現像装置において、出力画像上で画像かぶりや濃度むらを生じさせない。【解決手段】現像ローラ５表面に設けた凹部５ａ1表面に、この凹部５ａ１より小さな凹部５ｂ１を設ける現像ローラ５であって、前記現像ローラ５には、前記第１の凹部５ａ１表面を被覆する被覆層５ｃ１が設けられていることを特徴とする現像ローラ５。【選択図】図２
2013020060.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
現像ローラ表面に第１の凹部と、該第１の凹部表面に設けた、前記第１の凹部より小さな第２の凹部を備える前記現像ローラであって、
前記現像ローラには、前記第１の凹部表面を被覆する被覆層が設けられていることを特徴とする現像ローラ。
【請求項２】
前記第１の凹部は、トナーの体積平均粒径より大きい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】
前記第２の凹部は、前記トナーの体積平均粒径より小さいことを特徴とする請求項１に記載の現像ローラ。
【請求項４】
前記被覆層は、前記現像ローラの主成分より軟らかいことを特徴とする請求項１に記載の現像ローラ。
【請求項５】
請求項１〜４に記載の現像ローラと、該現像ローラに圧接して前記トナーの層厚を規制する規制部材を備えたことを特徴とする現像装置。
【請求項６】
請求項５に記載の現像装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項７】
現像ローラ表面に第１の凹部と、該第１の凹部表面に設けた、前記第１の凹部より小さな第２の凹部を設けたのち、前記現像ローラ上に、前記第１の凹部表面を被覆する被覆層を設けることを特徴とする前記現像ローラの作製方法。
【請求項８】
前記第１の凹部は、ガラスビーズを用いたブラスト処理によって形成することを特徴とする請求項７に記載の現像ローラの作製方法。
【請求項９】
前記第２の凹部は、球状アルミナを用いたブラスト処理によって形成することを特徴とする請求項７に記載の現像ローラの作製方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、現像ローラ、現像装置、及び該現像装置を備えた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
トナーを表面に担持して、回転軸を中心として回転する現像ローラと、現像ローラに圧接して、トナーの層厚を規制する規制部材を備え、規制部材で規制されたのち搬送されるトナーで、現像ローラと対向配置される感光体上の静電潜像を可視化する現像装置では、以下のような問題点が指摘されている。
【０００３】
規制部材と現像ローラとが常に１点で加圧接触し、規制部材と現像ローラ間にトナーを搬送することでトナーが摩擦帯電されるため、長期に亙って現像装置を使用する場合、トナーの帯電性が低下しやすく、出力画像上で画像かぶりが発生するという問題があった。
【０００４】
このような問題に対処するために、例えば、特開２００７−１７１３７３号公報（特許文献１）では、図４に示すように、現像剤担持体表面のスリーブ１００として、磁性一成分現像剤と摺擦されたときの帯電性が異なる材料の層を積層する現像剤担持体が開示されている。
【０００５】
まず、使用が開始されると、磁性一成分現像剤は最外層であるパラジウム層１０１との摺擦によって帯電される。その後、繰り返し現像が行われ、磁性一成分現像剤の量が減少するのにともなってパラジウム層１０１が摩耗し、パラジウム層１０１と帯電性が異なる材料の直下層である銅層１０２が表面に現れる。そして、磁性一成分現像剤は、パラジウム層と帯電性が異なる銅層１０２との摺擦によって帯電される。
【０００６】
このように、現像剤担持体表面に帯電性が異なる材料の層を積層することで、最外層が摩耗したとき、磁性一成分現像剤は、最外層と帯電性の異なる直下層と帯電させられるため、磁性一成分現像剤の帯電性を変化させることができ、磁性一成分現像剤の帯電量の調整が可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００７−１７１３７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１の現像剤担持体では、磁性一成分現像剤の帯電量の調整は可能であるが、最外層が摩耗しても現像剤担持体表面の形状は同じである。したがって、繰り返し現像が行われ、シリカや酸化チタン等の外添剤が埋没もしくは脱落して磁性一成分現像剤の流動性が低下しても流動性が回復することはなく、その結果、出力画像上で画像かぶりや濃度むらが発生してしまった。
【０００９】
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、現像剤担持体である現像ローラ表面に設けた凹部表面に、この凹部より小さな凹部を設けることで、繰り返し現像が行われたのちであっても、流動性の低下した現像ローラ上のトナーを転動させやすくでき、出力画像上で画像かぶりや濃度むらを生じさせない現像ローラ、現像装置、及び該現像装置を備えた画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、現像ローラ表面に第１の凹部と、該第１の凹部表面に設けた、前記第１の凹部より小さな第２の凹部を備える前記現像ローラであって、前記現像ローラには、前記第１の凹部表面を被覆する被覆層が設けられていることを特徴とするものである。
【００１１】
また、本発明は、前記第１の凹部は、トナーの体積平均粒径より大きいことが好ましい。
【００１２】
また、本発明は、前記第２の凹部は、前記トナーの体積平均粒径より小さいことが好ましい。
【００１３】
また、本発明は、前記被覆層は、前記現像ローラの主成分より軟らかいことが好ましい。
【００１４】
また、本発明は、前記現像ローラと、該現像ローラに圧接して前記トナーの層厚を規制する規制部材を備えた現像装置であることが好ましい。
【００１５】
また、本発明は、前記現像装置を備えた画像形成装置を提供することを特徴とするものである。
【００１６】
また、本発明は、現像ローラ表面に第１の凹部と、該第１の凹部表面に設けた、前記第１の凹部より小さな第２の凹部を設けたのち、前記現像ローラ上に、前記第１の凹部表面を被覆する被覆層を設ける前記現像ローラの作製方法であることが好ましい。
【００１７】
また、本発明は、前記第１の凹部は、ガラスビーズを用いたブラスト処理によって形成することが好ましい。
【００１８】
また、本発明は、前記第２の凹部は、球状アルミナを用いたブラスト処理によって形成することが好ましい。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、現像ローラ表面に設けた凹部表面に、この凹部より小さな凹部を設けることで、繰り返し現像が行われたのちであっても、流動性の低下した現像ローラ上のトナーを転動させやすくでき、出力画像上で画像かぶりや濃度むらを生じさせない。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施例となる現像装置の構成を示す概略断面図である。
【図２】本発明の第１の実施例となる現像ローラの表面の構成を示す、現像ローラの軸方向から見た概略断面図である。
【図３】本発明の第２の実施例となる現像ローラの表面の構成を示す、現像ローラの軸方向から見た概略断面図である。
【図４】本発明の従来例となる現像ローラの表面の構成を示す、現像ローラの軸方向から見た概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
＜実施例１＞
以下、本発明の実施形態の現像装置について図面を参照して説明する。
【００２２】
図１は、本発明の現像装置１の構成を示す概略断面図である。以下には、本発明の現像装置に関して説明するが、その他の構成については、電子写真複写装置の一般的な技術が適用できることはいうまでもない。
【００２３】
本発明の現像装置１は、トナー２を感光体３表面の静電潜像に供給して静電潜像を現像する現像装置である。現像装置１は、トナー２を収容する現像槽４と、トナー２を担持して感光体３表面に搬送する現像ローラ５と、トナー２を現像ローラ５上に供給する供給ローラ６と、現像槽４の中でトナー２を撹拌搬送する撹拌部材７と、現像ローラ５上のトナー２の層厚を規制する規制部材としての弾性部材８と、弾性部材８を現像槽４に支持する支持部材９と、現像ローラ５にバイアスを印加する電源１０を含む。
【００２４】
現像ローラ５、供給ローラ６、撹拌部材７は、現像槽４内に回転自在に設けられ、矢印で示す反時計方向に回転している。
【００２５】
感光体３は、直径３０ｍｍであり、対向して配設されている現像ローラ５との間隙は、不図示の間隙保持部材により、２００±２０μｍに設定されている。感光体３の回転方向は、矢印で示す時計方向であり、周速度は、１５０ｍｍ／ｓｅｃとした。
【００２６】
現像槽４は、例えば、硬質の合成樹脂等からなり、外観が略直方体形状を有する容器部材である。
【００２７】
現像ローラ５は、本発明では、直径１６ｍｍ、肉厚が１ｍｍのアルミニウムを主成分とし、周速度１４５ｍｍ／ｓｅｃで、軸線周りに回転駆動される。アルミニウムを主成分としたのは、現像ローラ５の表面の形状を変化させやすいからである。アルミニウムを主成分とする合金材料は、アルミニウム・マグネシウム系のＡ５０５２アルミニウム、もしくはアルミニウム・マグネシウム・シリコーン系のＡ６０６１アルミニウム等を用いることができる。
【００２８】
供給ローラ６は、不図示の金属製の芯金の表面に発泡ウレタン等の多孔性弾性部材が設けられたものであり、表面の空孔にトナー２を吸着しつつ、現像ローラ３を摺擦することで、トナー２を現像ローラ３に供給し、かつ、現像後に現像ローラ３に残存した余分のトナー２をクリーニングする。
【００２９】
供給ローラ６と現像ローラ５の対向する箇所の長手方向、即ち供給ローラ６の軸線方向の幅は、３００ｍｍで設定されている。直径は１４ｍｍ、周速度は、１４５ｍｍ／ｓｅｃとした。
【００３０】
なお、本発明では、トナー２として、ポリエステル樹脂を主成分とし、粉砕法で作製され、体積平均粒子径が８．０μｍのトナーを用いた。
【００３１】
撹拌部材７は、回転軸部から半径方向外方に突出する複数の羽根片を含んで構成され、その羽根片は、例えば、ＰＥＴ（Polyethylene Terephthalate）等の樹脂を用いて薄板状に形成される。
【００３２】
弾性部材８は、現像ローラ５の軸線方向に平行に延び、現像ローラ５との当接面でのトナーの付着を防止するため、本発明では、厚み１〜２ｍｍの絶縁性ウレタンゴムとした。弾性部材を絶縁性とすることで、トナー２は、弾性部材８との接触によって帯電することはない。したがって、トナー２を帯電させるのは、現像ローラ５の表面との接触によって行われることとなる。
【００３３】
弾性部材８と現像ローラ５は、線圧、１０〜３０ｇｆ／ｃｍで当接している。この線圧は、弾性部材８の厚み、材質及び現像ローラ５との当接位置により変更可能である。線圧が１０ｇｆ／ｃｍ未満であれば、現像ローラ５上のトナー２の層厚が均一にならず、トナー２に充分な帯電が付与できない。また、線圧が３０ｇｆ／ｃｍより大きくなると、現像ローラ５上のトナー２へのストレスが大きくなり、トナー２の融着等による画像欠陥が発生する。
【００３４】
支持部材９は、例えば、導電性樹脂や、ステンレス、りん青銅等の材質が用いられる。本発明では、厚み０．０８〜２ｍｍのりん青銅を用いた。このときの線圧は、１５ｇｆ／ｃｍであった。また、このときの現像ローラ５上のトナー２の層厚は、０．６〜０．８ｍｇ／ｃｍ２の範囲であった。
【００３５】
電源１０は、現像ローラ５に、−４００Ｖ〜−２０００Ｖ程度の直流のバイアスを印加し、現像ローラ５と感光体３の間隙及び所望の画像濃度に応じて、随時設定される。本発明では、−１４００Ｖとした。
【００３６】
図２は、本発明の第１の実施例となる現像ローラ５の表面の構成を示す、現像ローラ５の軸方向から見た概略断面図である。
【００３７】
まず、現像ローラ５の表面をガラスビーズ＃３００を用いてブラスト処理することによって、直径１０〜２０μｍの第１の凹部５ａ１を形成する。これにより、現像ローラ５の表面に、トナーの体積平均粒径より大きい第１の凹部５ａ１を形成させることができた。
【００３８】
次に、第１の凹部５ａ１の表面を球状アルミナ＃１０００を用いてブラスト処理することによって、直径１〜５μｍの第２の凹部５ｂ１を形成した。これにより、第１の凹部５ａ１の表面に、トナーの体積平均粒径より小さい第２の凹部５ｂ１を形成させることができた。
【００３９】
その後、第２の凹部５ｂ１表面及び第１の凹部５ａ１表面を被覆する被覆層５ｃ１を設けた。被覆層５ｃ１の表面形状は、第１の凹部５ａ１にならった形状になるように形成した。
【００４０】
被覆層５ｃ１は、現像ローラ５の主成分より軟らかい導電性樹脂とした。導電性樹脂は、例えば、導電性ウレタン樹脂、フッ素化合物を含む導電性ウレタン樹脂、導電性シリコーン樹脂等を用いた。導電性を付与させる導電性付与物質は、カーボンブラックや金属粒子を用いた。なお、被覆層５ｃ１を被覆させる方法は、導電性樹脂と導電性付与物質及び溶媒を混合して得られた被覆液を塗布したのち、乾燥させる方法を用いた。塗布する方法は、ディッピング法、スプレー法等を用いた。
【００４１】
以上のとおり、第１の凹部５ａ１と第２の凹部５ｂ１を設けたのち、被覆層５ｃ１を設けた現像ローラ５を用いて繰り返し現像を行うと、最初は第１の凹部５ａ１にならった形状をしていた被覆層５ｃ１が徐々に摩耗して、第２の凹部５ｂ１だけが被覆層５ｃ１に覆われた状態となった。その後さらに被覆層５ｃ１が摩耗すると、第２の凹部５ｂ１が露出した。これは、被覆層５ｃ１が現像ローラ５の主成分より軟らかいためである。
【００４２】
第１の凹部５ａ１の凹凸がトナーの平均粒子径より大きい場合、使用が開始された直後のトナーは、現像ローラ５の表面を転動しやすい。これは、トナーと現像ローラ５の表面との接触点が少ないからである。このように、トナーが転動しやすいと、流動性が阻害されないため、出力画像上で画像かぶりや濃度むらが生じることはなかった。
【００４３】
一方、第１の凹部５ａ１の凹凸がトナーの体積平均粒径より小さい場合、使用が開始された直後のトナーであっても、出力画像上で画像かぶりや濃度むらが生じてしまった。これは、現像ローラ５の表面との接触点が多くなったため、現像ローラ５の表面を転動しにくくなり、トナーの流動性が阻害されたからである。なお、現像ローラ５の表面をブラスト処理しなければ、使用が開始された直後のトナーは現像ローラ５の表面との接触点は少ない。この場合、トナーは流動性を全く阻害されないものの、現像ローラ５の表面を滑りすぎて搬送されないことがあった。結果として、出力画像上で濃度むらが生じることがあった。また、第１の凹部５ａ１の凹凸がトナーの平均粒子径より大きい場合であっても、繰り返し現像が行われたトナーは、使用が開始された直後と異なり、シリカや酸化チタン等の外添剤がトナーの表面に埋没、もしくは脱落して流動性が低下してしまい、現像ローラ５の表面を転動することができなかった。結果として、出力画像上で画像かぶりや濃度むらが生じてしまった。
【００４４】
第２の凹部５ｂ１がトナーの体積平均粒径より小さいため、第２の凹部５ｂ１の露出によって、流動性が低下したトナーを転動させやすくすることができた。これは現像ローラ５の表面との接触点が多くなったためである。その結果、トナーの流動性が回復したため、出力画像上で画像かぶりや濃度むらが生じることはなかった。同時に、現像ローラ５の表面との接触点が多くなることでトナーの帯電量も回復できたため、出力画像上で画像かぶりが発生することはなかった。なお、第１の凹部５ａ１のようなトナーの体積平均粒径より大きい凹凸では、流動性が低下したトナーを転動させることはできない。
【００４５】
以上、述べてきたように、本発明の現像ローラ５を用いると、使用開始直後はトナーの平均粒子径より大きい第１の凹部５ａ１が現れているため、使用開始直後のトナーと現像ローラ５の表面との接触点が少なくトナーの流動性は保たれ、出力画像上で画像かぶりや濃度むらが生じることはなかった。使用を続けていくうちに、トナーは外添剤が表面に埋没あるいは脱落して流動性が低下していくが、現像ローラは、被覆層５ｃ１が摩耗して、なくなり、トナーの体積平均粒径より小さい第２の凹部５ｂ１が露出するために、トナーの流動性を回復することができ、画像かぶりや濃度むらのない画像を得ることができた。したがって、長期に亙って画像かぶりや濃度むらを抑制することができた。
＜実施例２＞
図３は、本発明の第２の実施例となる現像ローラ５１の表面の構成を示す、現像ローラ５の軸方向から見た概略断面図である。
【００４６】
第１の実施例と異なるのは、被覆層５ｃ２が第２の凹部５ｂ２表面には被覆していない点である。これは、被覆層５ｃ２を構成する導電性樹脂の粘度を調整することで可能である。
【００４７】
実施例１と同様に、トナーの体積平均粒径より大きい凹凸である第１の凹部５ａ２にならった形状に形成された被覆層５ｃ２は、使用にしたがって摩耗していき、トナーの体積平均粒径より小さい凹凸である第２の凹部５ｂ２が露出する。したがって、長期に亙って画像かぶりや濃度むらを抑制することができた。
【符号の説明】
【００４８】
１              現像装置
２              トナー
３              感光体
４              現像槽
５、５１        現像ローラ
５ａ１、５ａ２  第１の凹部
５ｂ１、５ｂ２  第２の凹部
５ｃ１、５ｃ２  被覆層
６              供給ローラ
７              撹拌部材
８              弾性部材
９              支持部材
１０            電源
【図１】
2013020060.tif 000003
【図２】
2013020060.tif 000004
【図３】
2013020060.tif 000005
【図４】
2013020060.tif 000006