JP2001005281A - 現像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 トナーに酸化ケイ素や酸化チタン等の硬い添
加剤が添加されている場合でも、該添加剤による現像ロ
ーラ表面の削れを抑制し、長期間にわたって現像ローラ
による均一な現像剤搬送を安定して行うことができる現
像装置を提供する。 【解決手段】 トナー薄層化ブレード２で規制して薄層
化した現像ローラ１上のトナーを現像位置に搬送して感
光体５上の潜像を現像する現像装置において、該現像ロ
ーラ１として、トナーを担持する表面に複合めっき処理
によりめっき被膜１０を形成したものを用い、該複合め
っき処理で分散析出させる微粉末１０ａとして、該微粉
末を分散析出させないめっき処理の場合に比してめっき
被膜１０の耐摩耗性が高まるものを用いる。上記微粉末
としては、例えばめっき被膜の表面硬度が高まるもの
や、めっき被膜の潤滑性が高まるものを用いることがで
きる。

Description

【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
ー、ＦＡＸなどの画像形成装置に用いる現像装置に係
り、詳しくは、移動可能な表面に現像剤を担持する現像
剤担持体と、該現像剤担持体の表面に担持した現像剤の
量を規制する現像剤規制部材とを備え、該現像剤規制部
材で規制した現像剤を潜像担持体と対向する現像位置に
搬送して該潜像担持体上の潜像を現像する現像装置に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の現像装置に用いる現像剤
担持体としては、金属製円筒状基体の表面に、樹脂等か
らなる被膜層を設けたものが知られている。例えば、特
開平６−５１６１８号公報には、表面に担持したトナー
層に対して適切な搬送量及び帯電付与性を長期的に維持
するために、表面の樹脂層に導電性微粒子を分散するこ
とにより比較的滑らかな多数の凹部域が形成されるよう
に表面を粗面化処理した現像剤担持体が開示されてい
る。また、特開平１０−９７１３４号公報には、球状粒
子によるビーズブラスト処理と不定形粒子によるサンド
ブラスト処理とにより粗面化処理された金属製円筒状基
体と、該基体の表面に設けられた樹脂被膜層とを有する
現像剤担持体が開示されている。この現像剤担持体の表
面も、表面に担持したトナー層に対して適切な搬送量及
び帯電付与性を長期的に維持するために粗面化処理が施
されている。これらの公報に開示されているような現像
剤担持体の被膜層は削れ等が発生せずに高耐久性を有す
るのが好ましい。そのため、上記特開平１０−９７１３
４号公報には、該樹脂被膜層に珪酸微粉末を含有させる
ことにより被膜強度を増大させた現像剤担持体も開示さ
れている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記特開平
１０−９７１３４号公報における現像装置において、上
記樹脂被膜層に珪酸微粉末を含有させ現像剤担持体を用
いたとしても、酸化ケイ素や酸化チタン等の硬い添加剤
を添加した現像剤を用いた場合、該添加剤によって現像
剤担持体の表面が削れ、現像剤搬送能力が低下していく
おそれがあるという不具合があった。特に、同公報の現
像装置における現像剤担持体のように表面を粗面化処理
している場合には、上記添加剤による現像剤担持体表面
の削れが発生しやすくなる。この現像剤担持体表面の削
れが部分的に発生すると、現像剤の均一な搬送を行うこ
とができなくなってしまい、現像ムラの原因になる。な
お、上記現像剤担持体表面の削れを抑えて耐摩耗性を向
上させるために、本出願人が特願平１１−４５２４１号
において示しているように、ハードアルマイト処理、Ｎ
ｉめっき等の通常のめっき処理、ＳＵＳ等の溶射処理等
の被膜処理を施すことが考えられる。しかしながら、こ
の種の被膜処理を施しても、上記現像剤中の酸化ケイ素
等の添加剤による現像剤担持体表面の削れを十分に抑え
ることができず、長期間にわたって現像剤担持体の均一
且つ安定した搬送能力を維持することができないおそれ
がある。

【０００４】本発明は以上の問題点に鑑みなされたもの
であり、その目的は、現像剤に酸化ケイ素や酸化チタン
等の硬い添加剤が添加されている場合でも、該添加剤に
よる現像剤担持体表面の削れを抑制し、長期間にわたっ
て現像剤担持体による均一な現像剤搬送を安定して行う
ことができる現像装置を提供することである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１の発明は、現像剤を無端移動可能に担持す
る現像剤担持体と、該現像剤担持体の表面に担持した現
像剤の量を規制する現像剤規制部材とを備え、該現像剤
規制部材で規制した現像剤を潜像担持体と対向する現像
位置に搬送して該潜像担持体上の潜像を現像する現像装
置において、該現像剤担持体として、現像剤を担持する
表面に複合めっき処理によりめっき被膜を形成したもの
を用い、該複合めっき処理で分散析出させる微粉末とし
て、該微粉末を分散析出させないめっき処理の場合に比
して該めっき被膜の耐摩耗性が高まるものを用いたこと
を特徴とするものである。請求項２の発明は、請求項１
の現像装置において、請求項１の現像装置において、上
記微粉末として、該微粉末を分散析出させないめっき処
理の場合に比して上記めっき被膜の表面硬度が高まるも
のを用いたことを特徴とするものである。請求項３の発
明は、請求項１の現像装置において、上記微粉末とし
て、該微粉末を分散析出させないめっき処理の場合に比
して上記めっき被膜の潤滑性が高まるものを用いたこと
を特徴とするものである。

【０００６】請求項１の現像装置では、現像剤担持体の
現像剤を担持する表面に、複合めっき処理により上記所
定の微粉末を分散析出させためっき被膜を形成してい
る。この耐摩耗性が高いめっき被膜により、現像剤が酸
化ケイ素等の添加剤を含有している場合でも、該現像剤
担持体の表面が該添加剤で摩耗しにくくなる。

【０００７】上記めっき被膜の耐摩耗性が高まる微粉末
としては、請求項２の現像装置のように、微粉末を分散
析出させないめっき処理の場合に比してめっき被膜の表
面硬度が高まるものを用いることができる。この場合
は、上記現像剤中の添加剤による該めっき被膜の削れが
抑制されることにより、該めっき被膜の耐摩耗性が高ま
る。

【０００８】また、上記めっき被膜の耐摩耗性が高まる
微粉末としては、請求項３の現像装置のように、微粉末
を分散析出させないめっき処理の場合に比してめっき被
膜の潤滑性が高まるものを用いることもできる。この場
合は、上記現像剤中の添加剤と該めっき被膜との潤滑性
が高まることにより、該めっき被膜の耐摩耗性が高ま
る。

【０００９】請求項４の発明は、上記現像剤担持体の表
面が粗面化処理されている請求項１、２又は３の現像装
置であって、該現像剤担持体の表面凹凸の平均間隔をＳ
ｍとしたとき、上記複合めっき処理で形成しためっき被
膜の平均厚さｔが、Ｓｍ／１０≦ｔ≦Ｓｍ／５の範囲内
にあることを特徴とするものである。

【００１０】請求項４の現像装置では、上記複合めっき
処理で形成しためっき被膜の平均厚さｔが上記所定の範
囲内にあるので、現像剤担持体の表面凹凸が平滑化され
すぎることなく、めっき被膜の欠損部分や機械的に弱い
部分が発生しにくくなる。

【００１１】請求項５の発明は、上記現像剤担持体の表
面が粗面化処理されている請求項１、２又は３の現像装
置であって、該現像剤担持体の表面凹凸の平均粗さをＲ
ａとしたとき、上記複合めっき処理で形成しためっき被
膜の平均厚さｔが、２Ｒａ≦ｔ≦２０Ｒａの範囲内にあ
ることを特徴とするものである。

【００１２】請求項５の現像装置では、上記複合めっき
処理で形成しためっき被膜の平均厚さｔが上記所定の範
囲内にあるので、現像剤担持体の表面凹凸が平滑化され
すぎることなく、めっき被膜の欠損部分や機械的に弱い
部分が発生しにくくなる。

【００１３】請求項６の発明は、請求項１、２又は３の
現像装置において、上記複合めっき処理で形成しためっ
き被膜の体積抵抗率が１０^９Ωcm以下であることを特徴
とするものである。

【００１４】請求項６の現像装置では、上記複合めっき
処理で形成しためっき被膜の体積抵抗率が上記所定以下
であるので、現像応答時間が所定以下に抑えられ、現像
不足が発生しにくくなる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明を一成分現像装置
（以下「現像装置」という。）に適用した実施形態につ
いて説明する。図２は、本実施形態に係る現像装置の概
略構成図である。この現像装置は、一成分現像剤のトナ
ーを無端移動可能に担持する現像剤担持体としての現像
ローラ１と、該現像ローラ１の表面に担持したトナー量
を規制する現像剤規制部材としてのトナー薄層化ブレー
ド２と、トナー３を格納するトナー格納室４ａが内部に
形成されるケーシング４とを備えている。現像ローラ１
及びトナー薄層化ブレード２は、像担持体としての感光
体５に対向する該ケーシング４の開口部に配設されてい
る。また、ケーシング４の内部には、現像ローラ１にト
ナーを供給するためのトナー供給ローラ６、トナー格納
室４ａ内のトナー３を撹拌しながらトナー供給ローラ６
側に搬送するトナー搬送部材７等も設けられている。

【００１６】上記トナー３には、流動性の向上などのた
めに酸化ケイ素や酸化チタンなどの微粒子からなる添加
剤が添加されている。

【００１７】上記現像ローラ１上に担持されたトナーは
トナー薄層化ブレード２により規制され、該現像ローラ
１上にトナー薄層が形成される。このトナー薄層は、ト
ナー３の体積平均粒径の２倍程度の厚さである。好まし
くはトナー１層程度の厚さでトナーが緻密に担持されて
いる状態のトナー薄層がよい。この現像ローラ１上のト
ナー薄層を感光体５と近接又は圧接する態様で相対的に
移動させる。例えば、現像ローラ１の線速を感光体５の
線速の１．１〜２．５倍にする。この現像ローラ１上の
トナー薄層の移動とともに、該現像ローラ１に適宜現像
バイアスを印加することにより、感光体５表面の画像パ
ターンに対応した静電潜像がトナーで顕像化される。

【００１８】以下、本実施形態の現像装置に用いた現像
ローラ１について詳述する。現像ローラ１の表面は、微
細な凹凸を有するように粗面化処理がされている。この
凹凸は、十点平均粗さＲｚがトナー３の体積平均粒径Ｒ
ｔの１／２以下になるように形成するのが好ましい。例
えば、トナーの体積平均粒径Ｒｔが１０μｍの場合は、
上記凹凸の十点平均粗さＲｚは５μｍ以下が好適であ
る。

【００１９】現像ローラ１の基体の材質としてはアルミ
ニウムが一般的であり、該基体の表面に、微細な粒子を
用いたブラスト処理により上記凹凸が形成される。特
に、球形のビーズを用いたビーズブラスト処理を施す
と、鋭利な角が少なく耐摩耗性がよい。このビーズブラ
スト処理は、例えば＃１００〜＃１０００程度のセラミ
ック製又はガラス製の球形ビーズを所定の圧力でノズル
から吹き付け、被処理面に凹凸をつけるように行う。こ
れらのブラスト処理におけるノズル径、吹き付け圧、吹
き付け時間などの条件は装置によって異なり、また、粗
面化処理の加工仕様は一般にビーズ（又は「サンド」と
呼ばれる砥粒）の粒径（又は番手）や表面粗さで決めら
れる。

【００２０】ここで、上記粗面化処理の後の無垢のまま
の状態で用いると、使用中にトナー（特に流動性向上な
どのために外添する酸化ケイ素や酸化チタンなどの微粒
子）が研磨剤の役割を示す。そして、使用時間が長引く
と、現像ローラの表面が摩耗して平均表面粗さＲａ（Ｊ
ＩＳＢ ６０１−１９９４参照）が減少し、トナーの搬
送能力が低下する。

【００２１】そこで、本実施形態では、上記酸化ケイ素
などの添加剤による摩耗を抑え、トナー搬送能力の低下
を防止するために、図１に示すように上記現像ローラ１
の粗面化処理された基体１１の表面に複合めっき処理で
耐摩耗性を有するめっき被膜１０を形成している。この
複合めっき処理は、めっき母材（マトリックス）のめっ
き液の中に所定の微粒子を分散させ、該微粒子１０ａを
析出させながらめっき対象物である基体１１の表面にめ
っき被膜１０を形成するように行う。

【００２２】上記複合めっき処理で均一な層厚のめっき
被膜１０を形成するためには、無電解めっきが好適であ
る。また、めっき被膜１０の耐摩耗性を高めるために
は、ニッケル−リン、又はニッケル−ホウ素などをめっ
き母材（マトリックス）とする合金が好ましい。そし
て、分散析出させる微粒子としては、めっき被膜の表面
硬度を高めるものを用いることができる。この種の分散
粒子の具体例としては、二酸化ケイ素、アルミナ、三酸
化タングステン、ジルコニア、二酸化チタンなどの酸化
物や、炭化ケイ素、炭化クロム、炭化タングステン、炭
化ホウ素などの炭化物が挙げられる。また、分散・析出
させる微粒子としては、めっき被膜の潤滑性を高めるも
のを用いることもできる。この種の分散粒子としては、
二硫化モリブデン、黒鉛、窒化ホウ素、フッ化黒鉛、高
分子フッ素化合物などが好適である。さらに、分散・析
出させる微粒子としては、めっき被膜に非粘着性を持た
せるものを用いても良い。この種の分散粒子としては、
フッ化黒鉛、フッ素樹脂（ＰＴＦＥ）などが好適であ
る。

【００２３】以上、本実施形態によれば、現像ローラ１
の表面に上記複合めっき処理によるめっき皮膜１０を形
成しているので、トナーに酸化ケイ素等の硬い添加剤が
外添されている場合でも、該添加剤による現像ローラ表
面の削れを抑制することができる。従って、長期間にわ
たって現像ローラ１による均一なトナー搬送を安定して
行うことができる。

【００２４】なお、上記実施形態において、現像ローラ
１の表面凹凸の平均間隔をＳｍ（ＪＩＳＢ ６０１−１
９９４参照）としたとき、上記めっき被膜１０の平均厚
さｔは、Ｓｍ／１０≦ｔ≦Ｓｍ／５の範囲内に設定する
のが好ましい（図３参照）。このようにめっき被膜１０
の平均厚さｔを設定することにより、現像ローラ１の表
面凹凸が平滑化されすぎることがないため、複合めっき
処理前の粗し形状をあまり損なうことがなく、しかも、
めっき被膜の削れ、剥離の発生も防止することができ
る。したがって、長期間にわたる現像ローラ１による均
一なトナー搬送を更に安定して行うことができるとも
に、トナーに対する良好な帯電付与性を維持することが
できる。実際に、上記表面凹凸の平均間隔Ｓｍが約３０
μmの現像ローラ１を用いた場合について実験を行った
ところ、めっき被膜１０の平均厚さｔが３≦ｔ≦６（μ
m）の範囲で前述のように現像ローラ１の表面凹凸が平
滑化されすぎることがなく、めっき被膜の削れ、剥離の
発生も防止できるという良好な結果が得られた。なお、
上記表面凹凸の平均間隔Ｓｍは、東京精密社製の表面形
状測定装置（Surfcom）を用いて測定したものである。
測定条件としては、測定速度＝０．３ｍｍ、カットオフ
波長＝０．８ｍｍ、カットオフ種別＝ガウシアンを採用
した。

【００２５】また、上記実施形態において、現像ローラ
１の表面凹凸の平均粗さをＲａ（ＪＩＳＢ ６０１−１
９９４参照）としたとき、上記めっき被膜１０の平均厚
さｔは、２Ｒａ≦ｔ≦２０Ｒａの範囲内に設定するのが
好ましい（図４参照）。このようにめっき被膜１０の平
均厚さｔを設定することによっても、現像ローラ１の表
面凹凸が平滑化されすぎることがないため、複合めっき
処理前の粗し形状をあまり損なうことがなく、しかも、
めっき被膜の削れ、剥離の発生も防止することができ
る。したがって、長期間にわたる現像ローラ１による均
一なトナー搬送を更に安定して行うことができるとも
に、トナーに対する良好な帯電付与性を維持することが
できる。実際に、上記表面凹凸の平均粗さＲａが約０．
３μmの現像ローラ１を用いた場合について実験を行っ
たところ、めっき被膜１０の平均厚さｔが０．６≦ｔ≦
６（μm）の範囲で前述のように現像ローラ１の表面凹
凸が平滑化されすぎることがなく、めっき被膜の削れ、
剥離の発生も防止できるという良好な結果が得られた。
なお、上記表面凹凸の平均粗さＲａは、上記表面凹凸の
平均間隔Ｓｍの場合と同様に、東京精密社製の表面形状
測定装置（Surfcom）を用いて測定したものである。測
定条件としては、測定速度＝０．３ｍｍ、カットオフ波
長＝０．８ｍｍ、カットオフ種別＝ガウシアンを採用し
た。

【００２６】また、上記実施形態において、上記めっき
被膜１０の抵抗が高すぎると現像応答時間が延びてしま
い、限られた現像時間では現像不足が発生するおそれが
ある。そこで、上記めっき被膜１０の体積抵抗率は１０
^９Ωcm以下であるのが好ましい。このようにめっき被膜
１０の体積抵抗率を設定することにより、上記現像不足
を防止することができる。ここで、めっき被膜１０の厚
さが１０μm〜１００μm程度、ベタ部の現像トナー量が
０．５〜１．０mg／cm^２、現像されたトナーの平均帯電
量が５〜３０μＣ／ｇ、感光体５の線速が１００〜２０
０mm／sec、感光体５の回動方向における現像の有効範
囲が０．５〜４．０mmの条件下で実験を行ったところ、
上記めっき被膜１０の体積抵抗率を１０^９Ωcm以下にす
ることで現像不足を防止することができた。なお、上記
めっき被膜１０と感光体５の下地導電層との間に比較的
抵抗の高い現像剤層（実効的には１０^９Ωcm以上）及び
現像時１０^１１Ωcm以上の抵抗の感光体が介在するた
め、通常、めっき被膜１０の体積抵抗率の下限値につい
ては規定する必要がない。しかしながら、感光体に欠陥
があったり現像剤層の抵抗が低い場合（例えば二成分現
像剤において導電性キャリアを使用した場合）には、め
っき被膜と感光体の下地導電性層との間が導通（リー
ク）状態になり、現像電界が正規に作用しなくなり、リ
ーク箇所の画像が濃度不足や地汚れ状態になるという不
具合が発生するおそれがある。したがって、このような
場合には、上記不具合が発生しない下限値以上に、めっ
き被膜の体積抵抗率を設定するのが好ましい。

【００２７】なお、上記実施形態では、現像ローラ１の
表面に、耐摩耗性を高めるように微粉末を分散析出させ
る複合めっき処理でめっき被膜を形成しているが、該微
粉末としては、上記耐摩耗性の向上の他に、耐食性の向
上、表面性の適正化、電気抵抗の適正化等の様々な機能
を持たせるようなものを用いてもよい。

【００２８】また、上記実施形態では、表面が粗面化処
理された現像ローラに一成分現像剤を担持する現像装置
の場合について説明したが、本発明は、二成分現像剤を
用いる現像装置や、表面を粗面化処理していない現像剤
担持体を用いた現像装置等にも適用でき、上記分散めっ
き処理で形成しためっき被膜で現像剤担持体の耐摩耗性
を向上させることができるものである。

【００２９】

【発明の効果】請求項１乃至６の発明によれば、現像剤
が酸化ケイ素等の添加剤を含有している場合でも、該添
加剤による現像剤担持体表面の削れを抑制し、長期間に
わたって現像剤担持体による均一な現像剤搬送を安定し
て行うことができるという効果がある。

【００３０】特に、請求項４及び５の発明によれば、現
像剤担持体の表面凹凸が平滑化されすぎることなく、め
っき被膜の欠損部分や機械的に弱い部分が発生しにくく
なるので、長期間にわたる現像剤担持体による均一な現
像剤搬送を更に安定して行うことができるともに、現像
剤に対する良好な帯電付与性を維持することができる。

【００３１】また特に、請求項６の発明によれば、現像
応答時間を所定以下に抑え、現像不足を防止することが
できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態に係る現像装置に用いた現像
ローラの部分断面図。

【図２】同現像装置の概略構成図。

【図３】同現像ローラの表面凹凸の平均間隔Ｓｍとめっ
き被膜の厚さｔとの関係を示す部分断面図。

【図４】同現像ローラの表面凹凸の平均粗さＲａとめっ
き被膜の厚さｔとの関係を示す部分断面図。

【符号の説明】

１ 現像ローラ ２ トナー薄層化ブレード ３ トナー ４ ケーシング ５ 感光体 ６ トナー供給ローラ ７ トナー搬送部材 １０ めっき被膜 １０ａ 複合めっき後の分散析出微粒子 １１ 基体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H077 AC04 AD02 AD06 AD13 AD35 EA03 EA11 EA15 EA16 FA03 FA14 FA25 4K022 AA02 AA33 AA41 BA02 BA04 BA05 BA07 BA13 BA14 BA15 BA16 BA20 BA22 BA24 BA25 BA28 BA33 CA02 CA11

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】現像剤を無端移動可能に担持する現像剤担
   持体と、該現像剤担持体の表面に担持した現像剤の量を
   規制する現像剤規制部材とを備え、該現像剤規制部材で
   規制した現像剤を潜像担持体と対向する現像位置に搬送
   して該潜像担持体上の潜像を現像する現像装置におい
   て、 該現像剤担持体として、現像剤を担持する表面に複合め
   っき処理によりめっき被膜を形成したものを用い、 該複合めっき処理で分散析出させる微粉末として、該微
   粉末を分散析出させないめっき処理の場合に比して該め
   っき被膜の耐摩耗性が高まるものを用いたことを特徴と
   する現像装置。
2. 【請求項２】請求項１の現像装置において、 上記微粉末として、該微粉末を分散析出させないめっき
   処理の場合に比して上記めっき被膜の表面硬度が高まる
   ものを用いたことを特徴とする現像装置。
3. 【請求項３】請求項１の現像装置において、 上記微粉末として、該微粉末を分散析出させないめっき
   処理の場合に比して上記めっき被膜の潤滑性が高まるも
   のを用いたことを特徴とする現像装置。
4. 【請求項４】上記現像剤担持体の表面が粗面化処理され
   ている請求項１、２又は３の現像装置であって、 該現像剤担持体の表面凹凸の平均間隔をＳｍとしたと
   き、上記複合めっき処理で形成しためっき被膜の平均厚
   さｔが、Ｓｍ／１０≦ｔ≦Ｓｍ／５の範囲内にあること
   を特徴とする現像装置。
5. 【請求項５】上記現像剤担持体の表面が粗面化処理され
   ている請求項１、２又は３の現像装置であって、 該現像剤担持体の表面凹凸の平均粗さをＲａとしたと
   き、上記複合めっき処理で形成しためっき被膜の平均厚
   さｔが、２Ｒａ≦ｔ≦２０Ｒａの範囲内にあることを特
   徴とする現像装置。
6. 【請求項６】請求項１、２又は３の現像装置において、 上記複合めっき処理で形成しためっき被膜の体積抵抗率
   が１０^９Ωcm以下であることを特徴とする現像装置。