JP2007334182A - 現像剤担持体と現像装置とプロセスカートリッジおよび画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】小径で薄肉であっても、外径・振れ・表面精度が得られやすく、経年変化による現像剤の搬送量の低下を抑制できるとともに、画像のムラが生じることを防止できる現像剤担持体、現像装置、及び該現像装置を備えたプロセスカートリッジ並びに画像形成装置を提供する。
【解決手段】画像形成装置101のプロセスカートリッジ106の現像装置113の現像ローラ115の現像スリーブ132の外周面と内周面に用いる材質を異なるものとする。具体的には外周面132aにアルミニウム合金、内周面132bにステンレス鋼の磁性を有しないクラッド材を用いることにより、薄肉でも十分な強度・剛性を有することが可能となるため、切削加工または研削加工による加工精度が容易に得られやすくなる。
【選択図】図6
【解決手段】画像形成装置101のプロセスカートリッジ106の現像装置113の現像ローラ115の現像スリーブ132の外周面と内周面に用いる材質を異なるものとする。具体的には外周面132aにアルミニウム合金、内周面132bにステンレス鋼の磁性を有しないクラッド材を用いることにより、薄肉でも十分な強度・剛性を有することが可能となるため、切削加工または研削加工による加工精度が容易に得られやすくなる。
【選択図】図6
Description
本発明は、例えば、複写機、ファクシミリ、プリンタ等に用いられる現像剤担持体、現象装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置に関し、さらに詳しくは、現像剤担持体に担持された現像剤を、静電潜像担持体と現像剤担持体とが間隙をもって対向する現像領域に搬送し、該静電潜像担持体上の静電潜像を現像してトナー像を形成する現像剤担持体及び現像装置に関する。また、前記現像装置を有するプロセスカートリッジ及び画像形成装置に関する。
複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置には、トナーと磁性キャリアとを含んだ所謂二成分現像剤(以下、単に現像剤と記す)を用いて画像を形成する種々の現像装置(例えば、特許文献1参照)が用いられる。この種の現像装置は、現像剤を静電潜像担持体としての感光体ドラムに対向する現像領域に搬送し、感光体ドラム上に形成された静電潜像を現像剤により現像してトナー像を形成する現像剤担持体としての現像ローラを備えている。
この現像ローラは、円筒状に形成された非磁性材料で構成された現像スリーブと、前記現像スリーブ内に収容され且つ当該現像スリーブの表面に現像剤の穂立ちを生じさせるように磁界を形成するマグネットローラを備えている。この現像ローラには、現像剤の穂立ちの際、磁性キャリアがマグネットローラで生じる磁力線に沿うように現像スリーブ上に穂立ちすると共に、この穂立ちした磁性キャリアにトナーが付着する。
特開2000−347506号公報
近年、装置の小型化によって現像ローラも小型化が要求されている。現像ローラが小型化されると、内包されているマグネットローラも小型化されなければならない。マグネットローラが小型化されると、マグネット体積が減少するので所望の磁力を得にくくなってくる。それでも所望の磁力を得るには、マグネット材料を高磁力化するか、マグネットローラ表面と現像スリーブ表面の距離を短くするか、どちらかが有効な手段である。後者の場合、現像スリーブを薄肉にする手段が最も効果的である。しかし小径で薄肉のスリーブを切削や研削加工で精度を出そうとすると、大径で薄肉のスリーブよりも、つぶれやたわみの影響がより顕在化してびびりやすくなるため、外径精度、振れ精度、表面精度が得られにくくなる。
また、前述した現像ローラの現像スリーブの外周面には、前述した現像剤を汲み上げて、該現像剤を感光体ドラムまで搬送するために、各種の粗面化処理が施されている。
例えば、サンドブラスト加工が施された現像スリーブは、その外周面に形成された凹凸が非常に細かいので、現像剤などにより該凹凸が徐々に削られて、印刷枚数が増加するにしたがって則ち経年変化によって、前述した凹凸が削られて平らになってしまう。したがって、前述したサンドブラスト加工が施された現像スリーブは、前述した現像剤の粉体特性の変化に伴って、徐々に現像剤の搬送量が減少して、形成した画像が徐々に薄くなるという不具合を生じる。特に、希土類元素を含んだ磁極を用いた場合には、現像剤の汲み上げ量の低下による画像の品質の低下が顕著になる。
また、外周面にV溝が形成された現像スリーブは、該V溝が前述したサンドブラスト加工によって形成される凹凸より遙かに大きい。則ち、V溝が現像剤の磁性キャリアなどより遙かに大きい(深い)ので、V溝が形成された現像スリーブは、該V溝が摩耗しにくく経年変化とともに現像剤の搬送量が低下することが無い。しかしながら、前述したV溝を外周面に形成した現像スリーブは、V溝内で搬送する現像剤が、V溝が設けられていない部分で搬送する現像剤より多くなるので、該現像スリーブの周方向での現像剤の搬送量にムラが生じ易い。よって、外周面にV溝が形成された現像スリーブは、形成した画像に濃度ムラが生じ易い。さらに、外周面にV溝が形成された現像スリーブは、該V溝を機械加工によって形成する際に、軸芯が曲がったり、歪んだり、内外径が軸方向に変化するなどの所謂振れ精度が低下する傾向であった。よって、前述した外周面にV溝が形成された現像スリーブは、前述した振れ精度の低下によって、画像にムラなどを生じ易くなっている。
本発明は、以上の背景に鑑みてなされたものであり、小径で薄肉であっても、外径・振れ・表面精度が得られやすく、経年変化による現像剤の搬送量の低下を抑制できるとともに、画像のムラが生じることを防止できる現像剤担持体、現像装置、及び該現像装置を備えたプロセスカートリッジ並びに画像形成装置を提供することを目的としている。
請求項1に記載の現像剤担持体は、磁界発生手段と、前記磁界発生手段を内包して該磁界発生手段の磁力により外周面に現像材を吸着するとともに、静電潜像が外周面上に形成され、かつ担持する静電潜像担持体に、前記現像材に含まれるトナーを受け渡す現像領域が外周面に形成された中空体と、を備えた現像剤担持体において、前記中空体が、JIS G 4303に規定されるSUS303と、SUS304と、SUS316とのステンレス鋼から選ばれる少なくとも1種の内周面と、JIS H 4080に規定されるA6063と、A5056と、A3003とのアルミニウム合金から選ばれる少なくとも1種の外周面と、から構成されていることを特徴としている。
請求項2に記載の現像剤担持体は、請求項1に記載の現像剤担持体において、前記中空体の外周面の肉厚の大きさが、内周面の肉厚の大きさ以下であることを特徴としている。
請求項3に記載の現像剤担持体は、請求項1または2に記載の現像剤担持体において、前記中空体の外周面に、多数の楕円形状の凹みがランダムに設けられたことを特徴としている。
請求項4に記載の現像剤担持体は、請求項3に記載の現像剤担持体において、前記多数の楕円形状の凹みが、楕円形状の長手方向が前記中空体の軸方向に沿う凹みと、楕円形状の長手方向が前記中空体の周方向に沿う凹みとを含み、楕円形状の長手方向が前記中空体の軸方向に沿う凹みが、楕円形状の長手方向が前記中空体の周方向に沿う凹みより多いことを特徴としている。
請求項5に記載の現像剤担持体は、請求項3または4に記載の現像剤担持体において、前記多数の楕円形状の凹みが、前記中空体の外周面にランダムに衝突させた短線状の線条材によって形成されたことを特徴としている。
請求項6に記載の現像剤担持体は、請求項5に記載の現像剤担持体において、前記線条材が、回転磁場に位置付けられて、該回転磁場によって前記中空体の外周面に衝突させたことを特徴としている。
請求項7に記載の現像剤担持体は、請求項6に記載された現像剤担持体において、前記中空体が前期線条材とともに収容槽内に収容されて、磁場発生部が前記収容槽内に前記回転磁場を発生させたことを特徴としている。
請求項8に記載の現像剤担持体は、請求項7に記載された現像剤担持体において、前記収容層内に収容された中空体が、その軸芯を中心として回転されながら前記線条材が衝突されたことを特徴としている。
請求項9に記載の現像剤担持体は、請求項1乃至8のいずれか一項に記載の現像剤担持体において、前記磁界発生手段が、円筒状に形成され前記現像領域に対応する部分に他の部材が配置できるような凹状の溝が少なくとも一つ設けられた円筒状磁界発生手段と、前記溝内に配置されかつ前記円筒状磁界発生手段よりも高磁束密度であるとともに希土類元素を含んだ長尺磁界発生手段と、を備えたことを特徴としている。
請求項10に記載の現像剤担持体は、請求項9に記載の現像剤担持体において、前記長尺磁界発生手段が、希土類元素を含んだ磁性紛と、熱可塑性樹脂微粒子と、を有した圧縮成形用磁石コンパウンドを、磁場中で圧縮成形したことを特徴としている。
請求項11に記載の現像装置は、請求項1乃至10のうちいずれか一項に記載の現像剤担持体を備えたことを特徴としている。
請求項12に記載のプロセスカートリッジは、請求項11に記載の現像装置を備えたことを特徴としている。
請求項13に記載の画像形成装置は、請求項12に記載のプロセスカートリッジを備えたことを特徴としている。
請求項1に記載の現像剤担持体によれば、中空体の外周面側がSUS303と、SUS304と、SUS316から選ばれる少なくとも1種のステンレス鋼で、内周面側がA6063と、A5056と、A3003から選ばれる少なくとも1種のアルミニウム合金であるので、外周面側に加工のしやすい機械的性質の小さい材質を配置し、内周面側に変形しにくい機械的性質の優る材質を配置するような機能分離を容易に具現化できる。したがって、中空体が小径で薄肉であっても、外径・振れ・表面精度が得られやすくなる。また前記ステンレス鋼およびアルミニウム合金は磁性を有しないので、中空体が内包する磁界発生手段から磁気的吸着力の影響を受けず、変形などの副作用が生じない。
請求項2に記載の現像剤担持体によれば、中空体の外周面側の肉厚を内周面側の肉厚以下にしたため、小径で薄肉であっても表面加工の精度が得られやすくなる。
請求項3に記載の現像剤担持体によれば、外周面に形成された楕円形状の凹みがランダムに配置されているので、現像剤が凹み内に溜まると、該現像剤の溜まる箇所が外周面にランダムに配置されることとなり、画像のムラが生じることを防止できる。
請求項4に記載の現像剤担持体によれば、長手方向が軸方向に沿う凹みが、長手方向が周方向に沿う凹みより多いので、汲み上げられる現像剤を軸方向に沿って並設させることとなり、そのために、中空体が回転しても、汲み上げた現像剤が該中空体の外周面から脱落しにくくなり、よって、楕円形状の凹みが従来から用いられてきたV溝と同様の作用効果を奏でて、現像剤の汲み上げ量を確保することができる。
請求項5に記載の現像剤担持体によれば、線条材をランダムに外周面に衝突させて楕円形状の凹みを形成するので、中空体の軸芯が湾曲したり内外径が変化したり断面形状が楕円形状になることを防止できる。則ち、中空体の振れ精度を高精度に保つことができる。さらに、ランダムな凹凸が形成されるので、該現像剤担持体から静電潜像担持体に供給される現像剤の量にムラが生じることを防止でき、形成した画像に濃度のムラが生じることを防止できる。
請求項6に記載の現像剤担持体によれば、回転磁場内に位置付けられた線条材を中空体の外周面に衝突させるので、よりランダムに線条材を中空体の外周面に衝突させることとなり、より一様な凹凸を中空体の外周面に形成でき、より一様な画像を得ることができる。また、回転磁場内に線条材を位置付けることで中空体の外周面に凹凸を形成できるので、中空体の外周面に凹凸を形成する際にかかる工程が増加することを防止でき、中空体の外周面に凹凸を形成するための工程が煩雑になることを防止でき、加工にかかるコストが高騰することを防止できる。さらに、回転磁場により線条材をランダムに中空体の外周面に衝突されるので、該中空体の外周面に形成された凹凸がより確実にランダムになり、現像剤担持体が形成する画像にムラが生じることを防止できる。
請求項7に記載の現像剤担持体によれば、中空体が線条材とともに収容槽内に収容されるので、該中空体の外周面に線条材が確実に衝突し、よって、中空体の外周面に確実に粗面化処理を施すことができる。
請求項8に記載の現像剤担持体によれば、収容槽内で回転中の中空体の外周面に線条材が衝突するので、より一層ランダムに線条材が現像スリーブの外周面に衝突し、よって、より高精度に保ちながらより一様に凹みを形成でき、ムラの少ない画像を得ることができる。
請求項9に記載の現像剤担持体によれば、希土類元素を含んだ高磁力の長尺磁界発生手段を現像領域に対応する部分に配置するので、現像領域における現像剤の搬送能力が良好となり、画像のムラが生じることを防止できる。
請求項10に記載の現像剤担持体によれば、圧縮成形用磁石コンパウンドを磁場中で圧縮成形してなる長尺磁界発生手段を備えているので、結合樹脂の濃度を小さくして磁気特性の大きな長尺磁界発生手段とすることができ、そのために、高磁力の長尺磁界発生手段を得ることができる。したがって現像領域における現像剤の搬送能力が良好となり、画像のムラが生じることのない現像剤担持体を得ることができる。
請求項11に記載の現像装置によれば、請求項1乃至10に記載の現像剤担持体を備えているので、経年変化による現像剤の搬送量の低下を抑制できるとともに、画像のムラが生じることを防止できる。
請求項12に記載のプロセスカートリッジによれば、請求項11に記載の現像装置を備えているので、経年変化による現像剤の搬送量の低下を抑制できるとともに、画像のムラが生じることを防止できる。
請求項13に記載の画像形成装置によれば、請求項12に記載のプロセスカートリッジを備えているので、経年変化による現像剤の搬送量の低下を抑制できるとともに、画像のムラが生じることを防止できる。
以下、本発明の一実施形態を、図1ないし図18に基づいて説明する。図1は、本発明の一実施形態にかかる画像形成装置の構成を正面からみた説明図である。図2は、図1に示された画像形成装置の本発明の一実施形態にかかるプロセスカートリッジの断面図である。図3は、図2中のIII−III線に沿う断面図である。図4は、図3に示された現像装置の現像剤担持体としての現像スリーブの斜視図である。図5は、図2に示された現像装置の現像剤の磁性キャリアの断面図である。図6は、図2に示された画像形成装置の現像ローラの断面図である。図7は、図6中のA部分の拡大図である。図8は、図6に示されたマグネットローラを構成する圧縮用磁石コンパウンドの説明図である。図9は、図6に示されたマグネットローラを構成する圧縮用磁石コンパウンドの説明図である。図10は、図6に示されたマグネットローラを構成する磁性紛の説明図である。図11は、図4に示された現像スリーブの外周面を拡大して示す説明図である。図12は、図11に示された現像スリーブの外周面を模式的に示す説明図である。図13は、図4に示された現像スリーブの外周面に粗面化処理を施す表面処理装置の構成の概略を示す斜視図である。図14は、図13中のII−II線に沿う断面図である。図15は、図13で示された表面処理装置で用いられる線条材の斜視図である。図16は、図15中のXI−XI線に沿う断面図である。図17は、図13で示された表面処理装置の現像スリーブと現像スリーブの外周を自転しながら公転する線条材を示す説明図である。図18は、図17に示された線条材が現像スリーブの外周面に衝突する状態を示す説明図である。
画像形成装置101は、イエロー(Y)、マゼンダ(M)、シアン(C)、黒(K)の各色の画像則ちカラー画像を、一枚の転写材としての記録紙107(図1に示す)に形成する。なお、イエロー、マゼンダ、シアン、黒の各色に対応するユニットなどを、以下、符号の末尾に各々Y、M、C、Kを付けて示す。
画像形成装置101は、図1に示すように、装置本体102と、給紙ユニット103と、レジストローラ対110と、転写ユニット104と、定着ユニット105と、複数のレーザ書き込みユニット122Y、122M、122C、122Kと、複数のプロセスカートリッジ106Y、106M、106C、106Kとを少なくとも備えている。
装置本体102は、例えば、箱状に形成され、フロア上などに設置される。装置本体102は、給紙ユニット103と、レジストローラ対110と、転写ユニット104と、定着ユニット105と、複数のレーザ書き込みユニット122Y、122M、122C、122Kと、複数のプロセスカートリッジ106Y、106M、106C、106Kを収容している。
給紙ユニット103は、装置本体102の下部に複数設けられている。給紙ユニット103は、前述した記録紙107を重ねて収容するとともに装置本体102に出し入れ自在な給紙カセット123と、給紙ローラ124とを備えている。給紙ローラ124は、給紙カセット123内の一番上の記録紙107に押し当てられている。給紙ローラ124は、前述した一番上の記録紙107を、転写ユニット104の後述する搬送ベルト129と、プロセスカートリッジ106Y、106M、106C、106Kの後述する現像装置113の感光体ドラム108との間に送り出す。
レジストローラ対110は、給紙ユニット103から転写ユニット104に搬送される記録紙107の搬送経路に設けられており、一対のローラ110a、110bを備えている。レジストローラ対110は、一対のローラ110a、110b間に記録紙107を挟み込み、該挟み込んだ記録紙107を、トナー像を重ね合わせ得るタイミングで、転写ユニット104とプロセスカートリッジ106Y、106M、106C、106Kとの間に送り出す。
転写ユニット104は、給紙ユニット103の上方に設けられている。転写ユニット104は、駆動ローラ127と、従動ローラ128と、搬送ベルト129と、転写ローラ130Y、130M、130C、130Kとを備えている。駆動ローラ127は、記録紙107の搬送方向の下流側に配置されており、駆動源としてのモータなどによって回転駆動される。従動ローラ128は、装置本体102に回転自在に支持されており、記録紙107の搬送方向の上流側に配置されている。搬送ベルト129は、無端環状に形成されており、前述した駆動ローラ127と従動ローラ128との双方に掛け渡されている。搬送ベルト129は、駆動ローラ127が回転駆動されることで、前述した駆動ローラ127と従動ローラ128との回りを図中半時計回りに循環(無端走行)する。
転写ローラ130Y、130M、130C、130Kは、それぞれ、プロセスカートリッジ106Y、106M、106C、106Kの感光体ドラム108との間に搬送ベルト129と該搬送ベルト129上の記録紙107とを挟む。転写ユニット104は、転写ローラ130Y、130M、130C、130Kが、給紙ユニット103から送り出された記録紙107を各プロセスカートリッジ106Y、106M、106C、106Kの感光体ドラム108の外周面に押し付けて、感光体ドラム108上のトナー像を記録紙107に転写する。転写ユニット104は、トナー像を転写した記録紙107を定着ユニット105に向けて送り出す。
定着ユニット105は、転写ユニット104の記録紙107の搬送方向下流に設けられ、互いの間に記録紙107を挟む一対のローラ105a、105bを備えている。定着ユニット105は、一対のローラ105a、105b間に転写ユニット104から送り出されてきた記録紙107を押圧加熱することで、感光体ドラム108から記録紙107上に転写されたトナー像を、該記録紙107に定着させる。
レーザ書き込みユニット122Y、122M、122C、122Kは、それぞれ、装置本体102の上部に取り付けられている。レーザ書き込みユニット122Y、122M、122C、122Kは、それぞれ一つのプロセスカートリッジ106Y、106M、106C、106Kに対応している。レーザ書き込みユニット122Y、122M、122C、122Kは、プロセスカートリッジ106Y、106M、106C、106Kの後述の帯電ローラ109により一様に帯電された感光体ドラム108の外周面にレーザ光を照射して、静電潜像を形成する。
プロセスカートリッジ106Y、106M、106C、106Kは、それぞれ、転写ユニット104と、レーザ書き込みユニット122Y、122M、122C、122Kとの間に設けられている。プロセスカートリッジ106Y、106M、106C、106Kは、装置本体102に着脱自在である。プロセスカートリッジ106Y、106M、106C、106Kは、記録紙107の搬送方向に沿って、互いに並設されている。
プロセスカートリッジ106Y、106M、106C、106Kは、図2に示すように、カートリッジケース111と、帯電装置としての帯電ローラ109と、静電潜像担持体としての感光体ドラム108と、クリーニング装置としてのクリーニングブレード112と、現像装置113と、を備えている。このため、画像形成装置101は、帯電ローラ109と、感光体ドラム108と、クリーニングブレード112と、現像装置113と、を少なくとも備えている。
カートリッジケース111は、装置本体102に着脱自在で、かつ帯電ローラ109と、感光体ドラム108と、クリーニングブレード112と、現像装置113と、を収容している。帯電ローラ109は、感光体ドラム108の外周面を一様に帯電する。感光体ドラム108は、現像装置113の後述する現像ローラ115と間隔をあけて配されている。感光体ドラム108は、軸芯を中心として回転自在な円柱状又は円筒状に形成されている。感光体ドラム108は、対応するレーザ書き込みユニット122Y、122M、122C、122Kにより、外周面上に静電潜像が形成される。感光体ドラム108は、外周面上に形成されかつ担持する静電潜像にトナーが吸着して現像し、こうして得られたトナー像を搬送ベルト129との間に位置付けられた記録紙107に転写する。クリーニングブレード112は、記録紙107にトナー像を転写した後に、感光体ドラム108の外周面に残留した転写残トナーを除去する。
現像装置113は、図2に示すように、現像剤供給部114と、ケース125と、現像剤担持体としての現像ローラ115と、規制部材としての規制ブレード116とを少なくとも備えている。
現像剤供給部114は、収容槽117と、攪拌部材としての一対の攪拌スクリュー118と、を備えている。収容槽117は、感光体ドラム108と長さが略等しい箱状に形成されている。また、収容槽117内には、該収容槽117の長手方向に沿って延びた仕切壁119が設けられている。仕切壁119は、収容槽117内を第1空間120と、第2空間121とに区画している。また、第1空間120と第2空間121とは、両端部が互いに連通している。
収容槽117は、第1空間120と第2空間121との双方に現像剤を収容する。現像剤は、トナーと、磁性キャリア(磁性粉ともいい、図5に断面を示す)135とを含んでいる。トナーは、第1空間120と、第2空間121とのうち現像ローラ115から離れた側の第1空間120の一端部に、適宜供給される。トナーは、乳化重合法又は懸濁重合法により製造された球状の微粒子である。なお、トナーは、種々の染料又は顔料を混入・分散した合成樹脂で構成される塊を粉砕して得られても良い。トナーの平均粒径は、3μm以上でかつ7μm以下である。また、トナーは、粉砕加工などにより形成されても良い。
磁性キャリア135は、第1空間120と第2空間121との双方に収容されている。磁性キャリア135の平均粒径は、20μm以上でかつ50μm以下である。磁性キャリア135は、図5に示すように、芯材136と、該芯材136の外周面を被覆した樹脂コート膜137と、樹脂コート膜137に分散されたアルミナ粒子138と、を備えている。
芯材136は、磁性材料としてのフェライトで構成されているとともに、球形に形成されている。樹脂コート膜137は、芯材136の外周面全体を被覆している。樹脂コート膜137は、アクリルなどの熱可塑性樹脂とメラミン樹脂とを架橋させた樹脂成分と、帯電調整剤とを含有している。この樹脂コート膜137は、弾力性と強い接着力を有している。アルミナ粒子138は、外径が樹脂コート膜137の厚みより大きな球形に形成されている。アルミナ粒子138は、樹脂コート膜137の強い接着力で保持されている。アルミナ粒子138は、樹脂コート膜137より磁性キャリア135の外周側に突出している。
攪拌スクリュー118は、第1空間120と第2空間121それぞれに収容されている。攪拌スクリュー118の長手方向は、収容槽117、現像ローラ115及び感光体ドラム108の長手方向と平行である。攪拌スクリュー118は、軸芯周りに回転自在に設けられており、軸芯周りに回転することで、トナーと磁性キャリア135とを攪拌するとともに、該軸芯に沿って現像剤を搬送する。
図示例では、第1空間120内の攪拌スクリュー118は、現像剤を前述した一端部から他端部に向けて搬送する。第2空間121内の攪拌スクリュー118は、現像剤を他端部から一端部に向けて搬送する。
前述した構成によれば、現像剤供給部114は、第1空間120の一端部に供給されたトナーを、磁性キャリア135と攪拌しながら、他端部に搬送し、この他端部から第2空間121の他端部に搬送する。そして、現像剤供給部114は、第2空間121内でトナーと磁性キャリア135とを攪拌し、軸芯方向に搬送しながら、現像ローラ115の外周面に供給する。
ケース125は、箱状に形成され、前述した現像剤供給部114の収容槽117に取り付けられて、該収容槽117とともに、現像ローラ115などを覆う。また、ケース125の感光体ドラム108と相対する部分には、開口部125aが設けられている。
現像ローラ115は、円柱状に形成され、第2空間121と、感光体ドラム108との間でかつ前述した開口部125aの近傍に設けられている。現像ローラ115は、感光体ドラム108と収容槽117との双方と平行である。現像ローラ115は、感光体ドラム108と間隔をあけて配されている。
現像ローラ115は、図2及び図3に示すように、芯金134と、磁界発生手段、円筒状磁界発生手段としての円筒状のマグネットローラ(磁石体ともいう)133と、中空体としての円筒状の現像スリーブ132とを備えている。芯金134は、長手方向が感光体ドラム108の長手方向と平行に配され、前述したケース125に回転することなく固定されている。
マグネットローラ133は、図6および図7に示すように現像スリーブ132内に収容されている(内包されている)。マグネットローラ133は、図6に示すように、円筒状磁石成形体としての円筒状のローラ本体140と、長尺磁界発生手段としてのマグネットブロック141と、を備えている。
ローラ本体140は、磁性材料で構成され、かつ円筒状に形成されているとともに、芯金134の外周に軸芯周りに回転することなく固定されている。ローラ本体140は、射出成形及び押出成形にて製造したものである。ローラ本体140は、原料としてはSrもしくはBaを含む磁性粉に高分子化合物を混合したプラスチックマグネットもしくはゴムマグネットを用いることが多い。また、ローラ本体140は、高分子化合物としては6PAもしくは12PA等のPA系材料、EEA(エチレン・エチル共重合体)・EVA(エチレン・ビニル共重合体)等のエチレン系化合物、CPE(塩素化ポリエチレン)等の塩素系材料、NBR等のゴム材料が使用できる。
ローラ本体140には、図6に示すように、溝142が設けられているとともに、図示しない固定磁極が形成されている。溝142は、勿論、ローラ本体140の外周面から凹に形成されているとともに、断面矩形状に形成されている。溝142は、ローラ本体140の長手方向に沿って直線状に延在しているとともに、該ローラ本体140の全長に亘って設けられている。
溝142は、感光体ドラム108と相対する位置(即ち後述の現像領域131に対応する部分)に設けられている。
ローラ本体140に設けられた固定磁極は、該ローラ本体140の一部がN極又はS極に直されて形成されている。固定磁極は、ローラ本体140の長手方向に沿って延在しているとともに、該ローラ本体140の全長に亘って設けられている。
一つの固定磁極は、前述した攪拌スクリュー118と相対している。該一つの固定磁極は、汲み上げ磁極をなしており、現像スリーブ132即ち現像ローラ115の外周面上に磁気力を生じて、収容槽117の第2空間121内の現像剤を現像スリーブ132の外周面に吸着する。
前述した汲み上げ磁極と前述した溝142との間には、少なくとも一つの固定磁極が設けられている。この少なくとも一つの固定磁極は、現像スリーブ132即ち現像ローラ115の外周面上に磁気力を生じて、現像前の現像剤を感光体ドラム108に向けて搬送する。
前述した固定磁極及び後述するマグネットブロック141は、現像スリーブ132の外周面に現像剤を吸着すると、現像剤の磁性キャリア135が該固定磁極で生じる磁力線に沿って複数重ねさせて、該現像スリーブ132の外周面上に立設(穂立ち)させる。このように、磁性キャリア135が磁力線に沿って複数重なって現像スリーブ132の外周面上に立設する状態を、磁性キャリア135が現像スリーブ132の外周面上に穂立ちするという。すると、この穂立ちした磁性キャリア135に前述したトナーが吸着する。則ち、現像スリーブ132は、マグネットローラ133の磁力により外周面に現像剤を吸着する。
マグネットブロック141は、長尺の棒状に形成されている。マグネットブロック141は、溝142内に埋設されて、該溝142の内面に接着剤などによって固定されて、ローラ本体140に取り付けられている。マグネットブロック141は、ローラ本体140即ちマグネットローラ133の長手方向に沿って直線状に延びており、ローラ本体140即ちマグネットローラ133の全長に亘って設けられている。
マグネットブロック141は、前述した溝142内に埋設されて、ローラ本体140に取り付けられている。マグネットブロック141は、前述した感光体ドラム108と相対している。このマグネットブロック141は、現像磁極をなしており、現像スリーブ132即ち現像ローラ115の外周面上に磁気力を生じて、現像スリーブ132と感光体ドラム108との間に磁界を形成する。このマグネットブロック141は、該磁界によって磁気ブラシを形成することで、現像スリーブ132の外周面に吸着された現像剤のトナーを感光体ドラム108に受け渡すようになっている。このように、マグネットブロック141は、現像スリーブ132の外周面に付着した現像剤のトナーを感光体ドラム108に受け渡す現像領域131を前述した現像スリーブ132の外周面に形成する。
マグネットブロック141は、図8及び図9に示す圧縮成形用磁石コンパウンド150A、150Bを磁場中でプレス金型内に充填し、圧縮成形して得られる。即ち、マグネットブロック141は、圧縮成形用磁石コンパウンド150A、150Bを磁場中で圧縮成形して得られる。この圧縮成形は、結合樹脂の量が少なくとも成形可能であるため、後述の磁性粉151の配合比率を高めることができる。また、圧縮成形によって、マグネットブロック141の成形密度を高めることができるため、高磁力化には優れた工法である。
圧縮成形用磁石コンパウンド150A、150Bは、図8及び図9に示すように、角のとれた平均粒径80〜150μmの磁性粒子152で構成される磁性粉151と熱可塑性樹脂微粒子153とを有している。そして、圧縮成形用磁石コンパウンド150Bにおいては、前記磁性粒子152の表面の少なくとも一部は、ポリウレタン樹脂又はポリウレタン樹脂とアミノ樹脂との縮合架橋生成物で構成される被覆層154を有している。このように、圧縮成形用磁石コンパウンド150A、150Bが、磁性粉151と熱可塑性樹脂微粒子153とを有していると、磁性粒子152と熱可塑性樹脂微粒子153とを攪拌・混合する際に、摩擦帯電によって磁性粒子152がプラスに帯電すると共に、熱可塑性樹脂微粒子153がマイナスに帯電し、それらのために、熱可塑性樹脂微粒子153が磁性粒子152の表面に静電気的な付着力によって付着した状態となり、よって、成形されるマグネットブロック141における磁性粒子152の配向が向上し、該マグネットブロック141の磁気特性が向上する。
また、図9に示されている圧縮成形用磁石コンパウンド150Bのように、前記磁性粒子152の表面の少なくとも一部がポリウレタン樹脂又はポリウレタン樹脂とアミノ樹脂との縮合架橋生成物で構成される被覆層154を有していると、前記熱可塑性樹脂微粒子153がマイナスに帯電しやすくなると共に、前記ポリウレタン樹脂又はポリウレタン樹脂とアミノ樹脂との縮合架橋生成物がプラスに帯電しやすくなって、前記熱可塑性樹脂微粒子153と前記ポリウレタン樹脂又はポリウレタン樹脂とアミノ樹脂との縮合架橋生成物との静電気的な付着力が強くなり、そのために、圧縮成形用磁石コンパウンド150Bを金型に充填する際に加わる負荷により、熱可塑性樹脂微粒子153が遊離して飛散することがほとんどなくなり、よって、配向磁場における磁性粒子152の配向性を大きくしてマグネットブロック141の磁気特性を向上させると共に、磁束密度のばらつきを小さくしたマグネットブロック141とすることができ、しかも、圧縮成形の際の熱減磁を抑制することができる。
本発明における圧縮成形用磁石コンパウンド150A、150Bにおける磁性粉151の配合比率は、好ましくは、90〜99wt%であり、さらに好ましくは、92〜97wt%である。磁性粉151の含有量が少なすぎると、磁気特性の向上が図れず、また、磁性粉の含有量が多すぎると、結合樹脂の含有量が少なくなり、マグネットブロック141の成形性が低下(割れなどの発生)する。
図10に示されているように、磁性粉151は、角の取れた平均粒径80〜150μmの磁性粒子152で構成されている。そして、その嵩密度は、3.3g/cm3 〜4.0g/cm3 に調整されている。本明細書においては、前記「嵩密度」は、磁性粉485gを100ccの金属容器に漏斗を介して山盛りに充填し、その容器上面に沿って擦り切りした後に重量を計測し、次に、この測定した重量を容積100ccで割った値とする。
このように、角の取れた磁性粒子152で構成された磁性粉151であって、その嵩密度が3.3g/cm3 〜4.0g/cm3 に調整されていると、高磁力であって、且つ、長尺であっても磁束密度のばらつきを小さくした圧縮成形によるマグネットブロック141とすることができる。
前記嵩密度が3.3g/cm3 〜4.0g/cm3 に調整された磁性粉151が、角張った磁性粒子152同士の衝突、又は、角張った磁性粒子152と該角張った磁性粒子よりも高硬度の物質で構成される粒子(図示せず)との衝突によって形成されている。このように、前記嵩密度が3.3g/cm3 〜4.0g/cm3 に調整された磁性粉151が、角張った磁性粒子152同士の衝突、又は、角張った磁性粒子152と該角張った磁性粒子152よりも高硬度の物質で構成される粒子との衝突によって形成されていると、調整前の磁性粉個々の角が容易に取リ除かれて球形(図10参照)に近い形状になり、そのために、調整前の磁性粉の嵩密度が3.3g/cm3 以下であっても、嵩密度が3.3g/cm3 〜4.0g/cm3 に調整された磁性粉151を容易に得ることができる。
磁性粉151は、それを構成する平均粒径80〜150μmの磁性粒子152同士の接触面積が大きくなるので、嵩密度が大きくなる。本発明者らは、磁性粉151の嵩密度とマグネットブロック141の磁束密度には密接な関係があること、及び、嵩密度が大きいほどマグネットブロック141の磁束密度が高くなることを見出した。このように、嵩密度が大きいほどマグネットブロック141の磁束密度が高くなるのは、平均粒径80〜150μmの磁性粒子152が金型に密に充填されて成形されるマグネットブロック141の成形密度を高くすることができると同時に、該磁性粒子152が球形に近い形状であるために磁場配向時の磁性粉151の回転が阻害されにくくなって磁化容易軸の向きがそろいやすくなるからである。磁性粉151の嵩密度が3.3g/cm3 未満であると、所定の高い磁束密度が得られず、また、磁性粉151の嵩密度が4.0g/cm3 を越えるものは、現時点の技術では得られない。したがって、本発明のように、磁性粉151の嵩密度が3.3g/cm3 〜4.0g/cm3 であると、所定の高い磁束密度が得られる。
一般的に磁性粉151の再粉砕には、アトライター粉砕機、ジェットミル粉砕機等の粉砕機、及び、ヘンシェルミキサー等の攪拌機が使用されている。しかし、これらの再粉砕に使用される粉砕機及び攪拌機は、磁性粉151を構成する磁性粒子152を細かく粉砕してしまうので、該磁性粒子152の平均粒径が小さくなってしまう。また、磁性粒子152の平均粒径が小さくなると、磁気特性が低下してしまうので好ましくない。また、再粉砕によって微粉量が増加するので、磁性粉151の流動性が低下し、そのために、金型への充填性が低下する。このような不具合をなくしつつ磁性粉151の密度を向上させるためには、本発明のように、ターブラーミキサーを用いて、磁性粒子152同士、又は、磁性粒子152とメディアの混合剤を攪拌することがもっとも有効な手段である。希土類磁石粉末の真比重は、約7.5g/cm3 であり、理論的上限はこの数値であるが、実際には4.0g/cm3 を超えるものは、現時点の技術では得られない。
本発明における磁性粉151は、高磁力化(13MGOe以上)が可能な希土類磁性体よりなる磁性粒子152で構成されている。本発明における希土類磁性体は、好ましくは、希土類元素と遷移金属とを含む合金よりなる次の(1)〜(3)のものであるが、特に、(1)が好ましい。
(1)R(ただし、RはYを含む希土類元素のうち少なくとも1種である)と、Feを主とする遷移金属と、Bと、を基本成分とするもの(R−Fe−B系合金といわれているもの)。代表的なものとしては、Nd−Fe−B系合金、Pr−Fe−B系合金、Nd−Pr−Fe−B系合金、Ce−Nd−Fe−B系合金、Ce−Pr−Nd−Fe−B系合金、及び、これらにおけるFeの一部をCo、Niなどのほかの遷移金属で置換したものがあげられる。
(2)Smを主とする希土類元素と、Coを主とする遷移金属と、を基本成分とするもの(Sm−Co系合金といわれているもの)。代表的なものとしては、SmCo5 、及び、Sm2 TM17(TMは遷移金属)があげられる。
(3)Smを主とする希土類元素と、Feを主とする遷移金属と、Nを主とする格子間元素と、を基本成分とするもの(Sm−Fe−N系合金といわれているもの)。代表的なものとしては、Sm2 TM17合金を窒化して作製したSm2 Fe17N3 があげられる。
前記希土類元素としては、Y、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、ミッシュメタルなどがあげられ、そして、これらを1種または2種以上含むことができる。また、遷移金属としては、Fe、Co、Niなどがあげられ、そして、これらを1種または2種以上含むことができる。また、磁気特性を向上させるために、磁性粉151には、必要に応じ、B、Al、Mo、Cu、Ga、Si、Ti、Ta、Zr、Hf、Ag、Zn等を含有させることもできる。
磁性粉151を構成する磁性粒子152の体積平均粒径は、好ましくは、80〜150μmであり、さらに好ましくは、90〜140μmである。前記平均粒径の測定は、シスメックス株式会社製のMastersizer2000のDRYユニットで測定した。
図9に示されているように、磁性粉151を構成する磁性粒子152の表面の少なくとも一部は、ポリウレタン樹脂又はポリウレタン樹脂とアミノ樹脂との縮合架橋生成物で構成される被覆層154を有している。このように、磁性粉151を構成する磁性粒子152の表面の少なくとも一部が、ポリウレタン樹脂又はポリウレタン樹脂とアミノ樹脂との縮合架橋生成物で構成される被覆層154を有していると、圧縮成形用磁石コンパウンド150Bとしたときに、前記ポリウレタン樹脂又はポリウレタン樹脂とアミノ樹脂との縮合架橋生成物がプラスに帯電しやすくなって、該被覆層154を有する磁性粒子152が、結合樹脂となる熱可塑性樹脂微粒子153との静電気的な付着力が強くなり、そのために、圧縮成形用磁石コンパウンド150Bを金型に充填する際に加わる負荷により、熱可塑性樹脂微粒子153が遊離して飛散することがほとんどなくなる。
圧縮成形用磁石コンパウンド150A、150Bにおける熱可塑性樹脂微粒子153の平均粒径は、好ましくは、磁性粉151の磁性粒子152の平均粒径の1/10以下である。このように、圧縮成形用磁石コンパウンド150A、150Bにおける熱可塑性樹脂微粒子153の平均粒径が、磁性粉151の磁性粒子152の1/10以下であると、磁石成形体の成形密度を高くすることが可能になり、そのために、磁気特性を向上させることができる。
圧縮成形用磁石コンパウンド150A、150Bにおける熱可塑性樹脂微粒子153は、好ましくは、乳化重合法又は懸濁重合法により製造された球状の微粒子である。このように、圧縮成形用磁石コンパウンド150A、150Bにおける熱可塑性樹脂微粒子153が乳化重合法又は懸濁重合法により製造された球状の微粒子であると、圧縮成形物の高密度化が可能になり、そのために、磁気特性をさらに向上させることができる。また、このように、球状の微粒子とすると、磁性粉への被覆面積が向上するので、磁石成形体表面への磁性粉の露出面積が低減でき、そのために、防錆効果が生じる。
熱可塑性樹脂微粒子153を構成する熱可塑性樹脂は、例えば、ポリスチレン、ポリクロロエチレン、ポリビニルトルエン等のスチレン系化合物及びその置換体よりなる単重合体、並びに、スチレン−p−クロロスチレン共重合体、スチレン−プロピレン共重合体、スチレン−ビニルトルエン共重合体、スチレン−ビニルナフタレン共重合体、スチレン−アクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリル酸エチル共重合体、スチレン−アクリル酸ブチル共重合体、スチレン−アクリル酸オクチル共重合体、スチレン−メタクリル酸メチル共重合体、スチレン−メタクリル酸エチル共重合体、スチレン−メタクリル酸ブチル共重合体、スチレン−α−クロルメタクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリロニトリル重合体、スチレン−ビニルメチルエーテル重合体、スチレン−ビニルメチルケトン重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン-イソプレン共重合体、スチレン-アクリロニトリル-インデン共重合体、スチレン−マレイン酸共重合体、スチレン−マレイン酸エステル共重合体等のスチレン系共重合体があげられる。また、熱可塑性樹脂153は、ポリメチルメタクリレート、ポリブチルメタクリレート、ポリ塩化ビニル、ポリ酢酸ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリビニルブチルブチラール、ポリアクリル酸樹脂、ロジン、変性ロジン、テルペン樹脂、フェノール樹脂、エポキシポリオール系樹脂等の樹脂であってもかまわない。これらの樹脂は、1種又は2種以上混合して使用することができる。
熱可塑性樹脂微粒子153は、前述したように、結合樹脂(バインダー)として用いられるものであるが、例えば、ポリエステル、ポリオ−ル等の熱可塑性樹脂に帯電制御剤(CCA)、顔料、低軟化点物質(ワックス)を分散混合し、その周囲にシリカ、酸化チタン等の物質を外添して、流動性を高めたものである。顔料の添加量は、1〜20wt%、好ましくは、5〜10wt%である。帯電制御剤は、磁石粒子と熱可塑性樹脂微粒子の分散性を向上するために添加される。帯電制御剤の添加量は、1〜20wt%、好ましくは、0.5〜10wt%である。離型剤は、成形後の型離れ性を良くするために添加される。離型剤の添加量は、1〜20wt%、好ましくは、2〜10wt%である。この熱可塑性樹脂微粒子153は、マイナスに帯電しやすく、かつ流動性に優れるので、磁性粉との静電気的付着力に優れ、磁石粒子間の隙間を埋めることが十分可能になる。
熱可塑性樹脂微粒子153には、外添剤としては、例えば、酸化アルミニウム、酸化チタン、チタン酸ストロンチウム、酸化セルウム、酸化マグネシウム、酸化クロム、酸化スズ、酸化亜鉛等の金属酸化物、窒化ケイ素等の窒化物、炭化ケイ素等の炭化物、硫酸カルシウム、硫酸バリウム、炭酸カルシウム等の金属塩、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸カルシウム等の脂肪酸金属塩、カーボンブラック、及び、シリカを挙げることができる。外添剤の粒径は、通常0.1〜1.5μmの範囲であり、添加量としては、外添前100重量部に対し、好ましくは、0.01〜10重量部、さらに好ましくは、0.05〜5重量部である。これらの外添剤は、単独で用いてもよいが、複数を併用しても構わない。また、これらの外添剤は、好ましくは、疎水化処理されたものである。
熱可塑性樹脂微粒子153に混合する顔料は、例えば、カ−ボンブラック、ランプブラック、マグネタイト、チタンブラック、クロムイエロー、群青、アニリンブルー、フタロシアニンブル−、フタロシアニングリーン、ハンザイエローG、ローダミン6G、カルコオイルブルー、キナクリドン、ベンジジンイエロー、ローズベンガル、マラカイトグリーンレーキ、キノリンイエロー、C.I.ピグメント・レッド48:1、C.I.ピグメント・レッド122、C.I.ピグメント・レッド57:1、C.I.ピグメント・レッド184、C.I.ピグメント・イエロー12、C.I.ピグメント・イエロー17、C.I.ピグメント・イエロー97、C.I.ピグメント・イエロー180、C.I.ソルベント・イエロー162、C.I.ピグメント・ブルー5:1、C.I.ピグメント・ブルー15:3、カ−ミン等を挙げることができる。
また、熱可塑性樹脂微粒子153には、その内部に低軟化物質を内添することも可能である。かかる低軟化物質としては、パラフィンワックス、ポリオレフィンワックス、フィッシャートロピッシュワックス、アミドワックス、高級脂肪酸、エステルワックス及びこれらの誘導体又はこれらのグラフト/ブロック化合物等をあげることができる。この様な低軟化物質を添加する場合は、5〜30質量%程度添加することが好ましい。
マグネットブロック141は、最高磁束密度が100〜130mTで最高磁束密度が80〜120mTの従来のプラスチックマグネットよりも高磁力化(13〜16MGOe)されている。
現像スリーブ132は、図4に示すように、円筒状に形成されている。また、現像スリーブ132は、図6および図7に示すように、外周面132aと内周面132bで材質が異なっている。外周面側の材質は内周面側の材質よりも機械的性質、例えば、弾性係数(kN/mm2)や引張強さ(N/mm2)、ブリネル硬さ(HB)あるいはビッカース硬さ(HV)などが小さく、かつ両材質ともに磁性を有さない材質で構成されている。
さらに具体的には、外周面側の材質はアルミニウム合金であることが望ましい。この場合、A6063、A5056及びA3003を用いるのが好ましい。内周面側の材質はステンレス鋼(SUS)であることが望ましい。この場合、磁性を有さないオーステナイト系のSUS303、SUS304及びSUS316を用いるのが好ましい。
現像スリーブ132の肉厚は、0.3mm〜2.0mm程度であることが望ましい。より望ましくは0.5mm〜1.0mmである。0.5mmより薄いと剛性が不足して、加工精度を得られにくくなるばかりか、中空体への加工そのものが難しくなる。また1.0mmより厚くなると、マグローラ133表面とのギャップが広くなり、高磁力を得られにくくなる。
現像スリーブ132の外径は、φ10mm〜φ18mm程度であるのが望ましい。現像スリーブ132の軸(軸芯)方向の長さは、300mm〜350mm程度であるのが望ましい。現像スリーブ132の外周面の表面粗さは、該現像スリーブ132の軸芯方向の中央部から両端部に向かうにしたがって、徐々に大きく(粗く)なっている。
現像スリーブの肉厚が0.5mm(外径φ10mm、内径φ9mm)の場合、外周面側の材質の肉厚と内周面側の材質の肉厚は、外周面側が0.03mm〜0.3mm、内周面側が0.47mm〜0.2mmであることが望ましい。より望ましくは、外周面側が0.1mm〜0.25mm、内周面側が0.4mm〜0.25mmであり、かつ外周面側の肉厚は内週面側の肉厚以下とすることがよい。
現像スリーブ132は、マグネットローラ133を内包し(収容し)て、軸芯回りに回転自在に設けられている。現像スリーブ132は、その内周面が固定磁極に順に相対するように回転される。現像スリーブ132は、外周面に粗面化処理が施されている。
また、現像スリーブ132の外周面には、粗面化処理によって図11及び図12に示すように、平面形状が楕円形状の凹み139が多数設けられている。凹み139は、現像スリーブ132の外周面にランダムに多数(複数)配置されている。勿論、凹み139は、長手方向が現像スリーブ132の軸方向に沿う凹み139と、長手方向が現像スリーブ132の周方向に沿う凹み139とを含んでいる。長手方向が現像スリーブ132の軸方向に沿う凹み139が、長手方向が現像スリーブ132の周方向に沿う凹み139より多い。さらに、凹み139の長手方向の長さ(長径)は、0.05mm以上でかつ0.3mm以下となっており、幅方向の幅(端径)は、0.02mm以上でかつ0.1mm以下となっている。なお、図11及び図12では、図中の左右方向が現像スリーブ132の軸方向となっている。
規制ブレード116は、現像装置113の感光体ドラム108寄りの端部に設けられている。規制ブレード116は、現像スリーブ132の外周面と間隔をあけた状態で、前述したケース125に取り付けられている。規制ブレード116は、所望の厚さを越える現像スリーブ132の外周面上の現像剤を収容槽117内にそぎ落として、現像領域131に搬送される現像スリーブ132の外周面上の現像剤を所望の厚さにする。
前述した構成の現像装置113は、現像剤供給部114でトナーと磁性キャリア135とを十分に攪拌し、この攪拌した現像剤を固定磁極により現像スリーブ132の外周面に吸着する。そして、現像装置113は、現像スリーブ132が回転して、複数の固定磁極により吸着した現像剤を現像領域131に向かって搬送する。現像装置113は、規制ブレード116で所望の厚さになった現像剤を感光体ドラム108に吸着させる。こうして、現像装置113は、現像剤を現像ローラ115に担持し、現像領域131に搬送して、感光体ドラム108上の静電潜像を現像して、トナー像を形成する。
そして、現像装置113は、現像済みの現像剤を、収容槽117に向かって離脱させる。さらに、そして、収容槽117内に収容された現像済みの現像剤は、再度、第2空間121内で他の現像剤と十分に攪拌されて、感光体ドラム108の静電潜像の現像に用いられる。
前述した構成の画像形成装置101は、以下に示すように、記録紙107に画像を形成する。まず、画像形成装置101は、感光体ドラム108を回転して、この感光体ドラム108の外周面を一様に帯電ローラ109により帯電する。感光体ドラム108の外周面にレーザ光を照射して、該感光体ドラム108の外周面に静電潜像を形成する。そして、静電潜像が現像領域131に位置付けられると、現像装置113の現像スリーブ132の外周面に吸着した現像剤が感光体ドラム108の外周面に吸着して、静電潜像を現像し、トナー像を感光体ドラム108の外周面に形成する。
そして、画像形成装置101は、給紙ユニット103の給紙ローラ124などにより搬送されてきた記録紙107が、プロセスカートリッジ106Y、106M、106C、106Kの感光体ドラム108と転写ユニット104の搬送ベルト129との間に位置して、感光体ドラム108の外周面上に形成されたトナー像を記録紙107に転写する。画像形成装置101は、定着ユニット105で、記録紙107にトナー像を定着する。こうして、画像形成装置101は、記録紙107にカラー画像を形成する。
次に、現像スリーブ132に粗面化処理を施す方法について説明する。前述した現像スリーブ132は、図13及び図14に示す表面処理装置1によって外周面に粗面化処理が施される。
表面処理装置1は、図13に示すように、ベース3と、固定保持部4と、移動手段としての電磁コイル移動部5と、移動保持部6と、移動チャック部7と、磁場発生部としての電磁コイル8と、収容槽9と、回収部10と、冷却部11と、検出手段としてのリニアエンコーダ75と、制御手段としての制御装置76(図14に示す)と、を備えている。
ベース3は、平板状に形成されて、工場のフロアやテーブル上等に設置される。ベース3の上面は、水平方向と平行に保たれる。ベース3の平面形状は、矩形状に形成されている。
固定保持部4は、ベース3の長手方向(以下、矢印Xで示す)の一端部から立設した複数の支柱12と、保持ベース13と、立設ブラケット14と、円筒保持部材15と、保持チャック16と、を備えている。
保持ベース13は、平板状に形成され、支柱12の上端に取り付けられている。立設ブラケット14は、平板状に形成され、保持ベース13から立設している。円筒保持部材15は、円筒状に形成され、立設ブラケット14と保持ベース13とに取り付けられている。円筒保持部材15は、その軸芯が水平方向と矢印Xとの双方と平行な状態でかつ前記立設ブラケット14よりベース3の中央部寄りに配置されている。円筒保持部材15は、内側に収容槽9の後述する一端部9aに取り付けられた後述するフランジ部材51b、51c、51d(即ち一端部9a)を収容する。
保持チャック16は、前述した円筒保持部材15即ち保持ベース13の近傍に配され、前述したベース3に取り付けられている。保持チャック16は、円筒保持部材15内に一端部9aが収容された収容槽9をチャックして、該収容槽9の一端部9aを保持する。前述した構成の固定保持部4は、収容槽9の一端部9aを保持する。
電磁コイル移動部5は、一対のリニアガイド17と、電磁コイル保持ベース18と、電磁コイル移動用アクチュエータ19と、を備えている。リニアガイド17は、レール20と、スライダ21とを備えている。レール20は、ベース3上に設置されている。レール20は、直線状に形成されているとともに、その長手方向がベース3の長手方向即ち矢印Xと平行に配されている。スライダ21は、レール20に該レール20の長手方向即ち矢印Xに沿って移動自在に支持されている。一対のリニアガイド17は、レール20がベース3の幅方向(以下、矢印Yで示す)に沿って互いに間隔をあけて配されている。なお、矢印Xと矢印Yとは、勿論、互いに直交しているとともに、それぞれ水平方向と平行である。
電磁コイル保持ベース18は、平板状に形成され、前述したスライダ21上に取り付けられている。電磁コイル保持ベース18の上面は、水平方向と平行に配されている。電磁コイル保持ベース18は、電磁コイル8を表面上に設置する。電磁コイル移動用アクチュエータ19は、ベース3に取り付けられているとともに、前述した電磁コイル保持ベース18を矢印Xに沿って、スライド移動させる。前述した電磁コイル移動部5は、電磁コイル移動用アクチュエータ19により電磁コイル保持ベース18即ち電磁コイル8を矢印Yに沿ってスライド移動させる。また、電磁コイル移動部5による電磁コイル8の移動速度は、0mm/秒〜300mm/秒の間で変更可能である。さらに、電磁コイル移動部5の電磁コイル8の移動範囲は、600mm程度である。
移動保持部6は、一対のリニアガイド22と、保持ベース23と、第1アクチュエータ24と、第2アクチュエータ25と、移動ベース26と、軸受回転部27と、保持チャック28と、を備えている。
リニアガイド22は、レール29と、スライダ30とを備えている。レール29は、ベース3上に設置されている。レール29は、直線状に形成されているとともに、その長手方向が矢印X即ちベース3の長手方向と平行に配されている。スライダ30は、レール29に該レール29の長手方向即ち矢印Xに沿って移動自在に支持されている。一対のリニアガイド22は、レール29が矢印Y即ちベース3の幅方向に沿って互いに間隔をあけて配されている。
保持ベース23は、平板状に形成され、前述したスライダ30上に取り付けられている。保持ベース23の上面は、水平方向と平行に配されている。第1アクチュエータ24は、ベース3に取り付けられているとともに、前述した保持ベース23を矢印Xに沿って、スライド移動させる。
第2アクチュエータ25は、保持ベース23に取り付けられているとともに、移動ベース26を矢印Yに沿って、スライド移動させる。移動ベース26は、平板状に形成され、その上面が水平方向と平行に配されている。
軸受回転部27は、一対の軸受31と、芯軸としての中空保持部材32と、回転手段としての駆動用モータ33と、チャック用シリンダ34とを備えている。一対の軸受31は、矢印Xに沿って、互いに間隔をあけて配置されているとともに、移動ベース26上に設置されている。中空保持部材32は、磁性材料で構成され、かつ円筒状に形成されているとともに、前述した軸受31により軸芯回りに回転自在に支持されている。中空保持部材32は、その軸芯が前述した矢印X即ち固定保持部4の円筒保持部材15の軸芯と平行に配置されている。中空保持部材32は、一端部32aが収容槽9内に位置するように移動ベース26上から固定保持部4に向かって突出した格好で、かつ、他端部32cが移動ベース26上に位置した状態に配されている。中空保持部材32は、図2に示すように、円筒状の現像スリーブ132内に通される。また、中空保持部材32の移動ベース26上に位置付けられた他端部32cには、プーリ35が固定されている。プーリ35は、中空保持部材32と同軸に配置されている。
駆動用モータ33は、移動ベース26に設置されているとともに、その出力軸にプーリ36が取り付けられている。駆動用モータ33の出力軸の軸芯は、矢印Xと平行である。前述したプーリ35,36には、無端状のタイミングベルト37が掛け渡されている。駆動用モータ33は、中空保持部材32を軸芯回りに回転させる。駆動用モータ33は、中空保持部材32を軸芯回りに回転させることで、現像スリーブ132を収容槽9の長手方向と平行な中空保持部材32の軸芯則ち現像スリーブ132の軸芯を中心として回転させる。
チャック用シリンダ34は、移動ベース26に設置されたシリンダ本体38と、該シリンダ本体38にスライド自在に設けられたチャック軸39とを備えている。チャック軸39は、円柱状に形成されその長手方向が矢印Xと平行に配されている。チャック軸39は、中空保持部材32内に収容されているとともに、該中空保持部材32と同軸に配置されている。チャック軸39には、一対のチャック爪40が複数取り付けられている。
一対のチャック爪40は、チャック軸39の外周面から該チャック軸39の外周方向に突出する格好で、該チャック軸39に取り付けられている。また、チャック爪40は、中空保持部材32の外周面から該中空保持部材32の外周に向かって突出可能となっている。チャック爪40は、チャック軸39及び中空保持部材32からの突出量が変更自在に設けられている。複数対のチャック爪40は、前述したチャック軸39の長手方向即ち矢印Xに沿って、間隔をあけて配置されている。一対のチャック爪40は、チャック用シリンダ34のチャック軸39がシリンダ本体38に近づく方向に縮小すると、前述したチャック軸39及び中空保持部材32からの突出量が増加する。
前述したチャック用シリンダ34は、チャック軸39がシリンダ本体38に縮小することで、チャック爪40をよりチャック軸39の外周方向に突出させて、該チャック爪40を中空保持部材32の外周に取り付けられた現像スリーブ132の内周面に押圧させて、チャック軸39と中空保持部材32と現像スリーブ132とを固定する。このとき、勿論、チャック軸39と中空保持部材32と現像スリーブ132と後述の円筒部材50即ち収容槽9は、同軸になる。
前述したチャック用シリンダ34とチャック爪40は、中空保持部材32と収容槽9と同軸となるように現像スリーブ132を保持する。即ち、チャック用シリンダ34とチャック爪40は、現像スリーブ132を収容槽9の中心に保持する。前述したチャック用シリンダ34とチャック爪40と、中空保持部材32とは、特許請求の範囲に記載された保持手段をなしている。
保持チャック28は、前述した移動ベース26上に設置されている。保持チャック28は、収容槽9の他端部9bに取り付けられた後述のフランジ部材51aをチャックして、該収容槽9の他端部9bを保持する。保持チャック28は、収容槽9がその軸芯回りに回転することを規制する。
前述した構成の移動保持部6は、保持チャック28及び中空保持部材32などをアクチュエータ24、25により互いに直交する矢印X、Yに沿って移動させる。即ち、移動保持部6は、保持チャック28で保持した収容槽9を矢印X、Yに沿って移動させる。
移動チャック部7は、保持ベース41と、リニアガイド42と、保持チャック43とを備えている。保持ベース41は、リニアガイド22のレール29の固定保持部4寄り端部に固定されている。保持ベース41は、平板状に形成され、その上面が水平方向と平行に配されている。
リニアガイド42は、レール44と、スライダ45とを備えている。レール44は、保持ベース41上に設置されている。レール44は、直線状に形成されているとともに、その長手方向が矢印Y即ちベース3の幅方向と平行に配されている。スライダ45は、レール44に該レール44の長手方向即ち矢印Yに沿って移動自在に支持されている。
保持チャック43は、スライダ45上に設置されている。保持チャック43は、前述した保持チャック16、28間に位置付けられている。保持チャック43は、収容槽9の他端部9b寄りの箇所をチャックして、該収容槽9を保持する。前述した移動チャック部7は、保持チャック43が収容槽9を保持することで、該収容槽9を位置決めする。また、移動チャック部7は、保持チャック43が収容槽9を保持することで、収容槽9が軸芯に沿って移動する際に、前述した保持チャック28と協働して収容槽9を保持して、該収容槽9が軸受回転部27即ち表面処理装置1から脱落することを防止する。
電磁コイル8は、図14に示すように、円筒状に形成された外皮46と該外皮46内に配された複数のコイル部47とを備えて、全体として円環状に形成されている。電磁コイル8の内径は、収容槽9の外径より大きい。即ち、電磁コイル8の内周面と収容槽9の外周面との間には、空間が形成されている。また、電磁コイル8の軸芯方向の全長は、収容槽9の軸芯方向の全長より十分に短い。電磁コイル8の軸芯方向の全長は、収容槽9の軸芯方向の全長2/3以下であるのが望ましい。図示例では、電磁コイル8の内径は、90mmであるとともに、電磁コイル8の軸芯方向の長さは、85mmである。
外皮46は、その軸芯即ち電磁コイル8自身の軸芯が矢印Xと平行な状態で前述した電磁コイル保持ベース18に取り付けられている。電磁コイル8は、中空保持部材32、チャック軸39及び収容槽9と同軸に配置されている。複数のコイル部47は、外皮46即ち電磁コイル8の周方向に沿って互いに並設されている。コイル部47は、図14に示す三相交流電源48により印加される。複数のコイル部47には互いに移送のずれた電力が印加されて、これらの複数のコイル部47が互いに位相のずれた磁場を発生する。そして、電磁コイル8は、これらの磁場を合成して形成される該電磁コイル8の軸芯回りの回転方向の磁場(回転磁場)を内側に生じさせる。
前述した電磁コイル8は、三相交流電源48から印加されて、回転磁場を発生するとともに、電磁コイル移動部5によりその軸芯即ち収容槽9の長手方向に沿って移動される。そして、電磁コイル8は、前述した回転磁場により、収容槽9内に収容された線条材65を現像スリーブ132の外周に位置付け、該線条材65を収容槽9及び現像スリーブ132の軸芯回りに回転(移動)させる。そして、電磁コイル8は、前述した回転磁場により移動させた線条材65を現像スリーブ132の外周面に衝突させる。
また、三相交流電源48と電磁コイル8との間には、磁場変更手段としてのインバータ49が設けられている。則ち、表面処理装置1は、磁場変更手段としてのインバータ49を備えている。インバータ49は、三相交流電源48が電磁コイル8に印加する電力の周波数、電流値、電圧値を変更自在である。インバータ49は、電磁コイル8に印加する電力の周波数、電流値、電圧値を変更することで、三相交流電源48が電磁コイル8に印加する電力を増減させて、該電磁コイル8が発生する回転磁場の強さを変更する。
収容槽9は、図14に示すように、外壁が一重構造(外壁が一枚の壁からなること)の円筒部材50と、複数のフランジ部材51と、一対の削り屑封止ホルダ52と、一対の削り屑封止板53と、一対の位置決め部材54と、複数の仕切手段としての仕切部材55と、一対の封止板56とを備えている。
円筒部材50は、円筒状に形成されており、収容槽9の外殻を構成している。このため、収容槽9は、円筒部材50が一重構造に形成されていることで、外壁が一重構造に形成されているとともに、円筒状に形成されている。円筒部材50即ち収容槽9の外径は、40mm〜80mm程度であるのが望ましい。さらに、円筒部材50の肉厚は、0.5mm〜2.0mm程度であるのが望ましい。円筒部材50の軸芯方向の長さは、600mm〜800mm程度であるのが望ましい。円筒部材50は、非磁性体で構成されている。
円筒部材50には、複数の砥粒供給孔57が設けられている。砥粒供給孔57は、勿論、円筒部材50を貫通して、該円筒部材50の内外を連通している。砥粒供給孔57には、封止キャップ58が取り付けられている。砥粒供給孔57は、内側に線条材65を通して、該線条材65を円筒部材50即ち収容槽9に出し入れする。また、封止キャップ58は、砥粒供給孔57を塞いで、線条材65が円筒部材50即ち収容槽9の外部に流出することを規制する。
複数のフランジ部材51は、円環状又は円柱状に形成されている。複数のフランジ部材51のうち一つを除く大多数のフランジ部材51(図示例では、三つ)は、円筒部材50の一端部9aに取り付けられ、一つのフランジ部材51(以下、符号51aで示す)は、円筒部材50の他端部9bに取り付けられている。
円筒部材50の一端部9aに取り付けられた複数のフランジ部材51のうち一つのフランジ部材51(以下、符号51bで示す)は、円環状に形成され、かつ円筒部材50の外周に嵌合している。他の一つのフランジ部材51(以下、符号51cで示す)は、円環状に形成され、かつ前述したフランジ部材51bの外周に嵌合している。残りのフランジ部材51(以下、符号51dで示す)は、円環状のリング部59と、円柱状の円柱部60とを一体に備えている。リング部59は、円柱部60の外縁から立設した格好となっている。フランジ部材51dは、リング部59がフランジ部材51cの外周に嵌合している。
前述したフランジ部材51dには、軸受74により従動軸73が回転自在に支持されている。従動軸73は、円柱状に形成され、かつ収容槽9の円筒部材50と同軸に配されている。従動軸73は、端面に中空保持部材32が押し付けられる。従動軸73は、中空保持部材32とともに回転するとともに、該中空保持部材32の自由端としての一端部32aを支持する。
前述した一つのフランジ部材51aは、円環状に形成され、かつ円筒部材50の他端部9bの外周に嵌合している。フランジ部材51aは、内側に中空保持部材32を通している。なお、円筒部材50の一端部9aは、収容槽9の一端部をなしているとともに、円筒部材50の他端部9bは、収容槽9の他端部をなしている。
一対の削り屑封止ホルダ52は、それぞれ、円環状に形成されている。一方の削り屑封止ホルダ52は、円筒部材50の一端部9aの内周に嵌合し、他方の削り屑封止ホルダ52は、円筒部材50の他端部9bの内周に嵌合している。該他方の削り屑封止ホルダ52は、内側に中空保持部材32を通している。
一対の削り屑封止板53は、それぞれ、メッシュ状に形成されている。一方の削り屑封止板53は、円板状に形成され、かつ円筒部材50の一端部9aの内周に配されているとともに、前述した一方の削り屑封止ホルダ52に取り付けられている。さらに、一方の削り屑封止板53は、内側に従動軸73を通している。他方の削り屑封止板53は、円環状に形成され、かつ円筒部材50の他端部9bの内周に配されているとともに、前述した他方の削り屑封止ホルダ52に取り付けられている。他方の削り屑封止板53は、内側に中空保持部材32を通している。削り屑封止板53は、後述の線条材65が現像スリーブ132の外周面に衝突して、該現像スリーブ132から削りとられて形成される削り屑が円筒部材50即ち収容槽9外に漏れ出ることを規制する。
一対の位置決め部材54は、円筒状に形成されている。一方の位置決め部材54は、中空保持部材32の自由端である一端部32aの外周に嵌合している。他方の位置決め部材54は、円筒部材50内に位置しかつ他端部9b寄りの中空保持部材32の中央部32bの外周に嵌合している。一対の位置決め部材54は、互いに間に現像スリーブ132を挟んで、該現像スリーブ132を中空保持部材32に位置決めする。なお、一端部32aは、中空保持部材32の固定保持部4寄りでかつ移動保持部6から離れた側の端部をなしている。中央部32bは、収容槽9内でかつ中空保持部材32の固定保持部から離れた側であるとともに移動保持部6寄りの端部をなしている。
仕切部材55は、円環状に形成された本体部61と、メッシュ部62とを備えている。本体部61即ち仕切部材55は、円筒部材50の内周に嵌合して、該円筒部材50に取り付けられているとともに、内側に中空保持部材32を通している。本体部61即ち複数の仕切部材55は、一対の削り屑封止板53間に配されている。また、本体部61即ち複数の仕切部材55は、円筒部材50の軸芯P即ち長手方向に沿って、互いに間隔をあけて、並設されている。図示例では、仕切部材55は、7つ設けられている。
本体部61には、貫通孔63が設けられている。メッシュ部62は、貫通孔63を塞ぐ格好で本体部61に取り付けられている。メッシュ部62は、メッシュ状に形成されており、気体と削り屑が通ることを許容するとともに、線条材65が通ることを規制する。
前述した複数の仕切部材55は、円筒部材50内即ち収容槽9内の空間を、該円筒部材50即ち収容槽9の軸芯即ち現像スリーブ132の軸芯Pに沿って、仕切っている。また、軸芯Pは、収容槽9の軸芯と中空保持部材32の軸芯との双方をなしているとともに、収容槽9の長手方向をなしている。即ち、軸芯Pと収容槽9の長手方向とは、互いに平行である。さらに、前述した本体部61とメッシュ部62との双方即ち仕切部材55は、非磁性体で構成されている。
一対の封止板56は、円環状に形成されている。また、封止板56は、メッシュ状に形成されているとともに、気体と削り屑が通ることを許容するとともに、線条材65が通ることを規制する。一方の封止板56は、最も一端部9a寄りの仕切部材55に取り付けられているとともに、他方の封止板56は、最も他端部9b寄りの仕切部材55に取り付けられている。封止板56は、内側に現像スリーブ132の両端に取り付けられた後述するキャップ64を通す。封止板56は、仕切部材55間に位置付けられた線条材65を通すことを規制して、該線条材65の円筒部材50即ち収容槽9の外部への流出を規制する。
前述した構成の収容槽9は、複数の仕切部材55間に磁性体で構成される線条材65を収容するとともに、中空保持部材32に取り付けられた現像スリーブ132を円筒部材50内に収容する。即ち、収容槽9は、現像スリーブ132と線条材65との双方を収容する。また、線条材65は、前述した回転磁場により現像スリーブ132の外周を回転(移動)するなどして、現像スリーブ132の外周面に衝突する。線条材65は、現像スリーブ132の外周面に衝突して、現像スリーブ132の外周面から該現像スリーブ132の一部を削り取り、該現像スリーブ132の外周面を粗面化する。
線条材65は、例えば、オーステナイト系のステンレス鋼又はマルチンサイト系のステンレス鋼などの磁性材料で構成されている。線条材65は、図15に示すように、短線状の円柱状に形成されている。線条材65は、その外径が0.5mm以上でかつ1.2mm以下に形成されている。線条材65は、その全長をLとし、その外径をDとすると、L/Dが4以上でかつ10以下に形成されている。
さらに、線条材65の両端の外縁部65aは、図15及び図16に示すように、全周に亘って、断面円弧状の面取り加工が施されている。外縁部65aの曲率半径rは、0.05mm以上でかつ0.2mm以下に形成されている。
前述した線条材65は、図17に示すように、前述した回転磁場によりその長手方向の中央を中心に回転(自転)されながら、前述した収容槽9と現像スリーブ132の周方向に回転(公転)される。
回収部10は、図14に示すように、気体流入管66と、気体排出用孔67と、メッシュ部材68と、気体排出用ダクト69と、集塵機70(図13に示す)とを備えている。気体流入管66は、他方の削り屑封止ホルダ52より円筒部材50即ち収容槽9の端(移動保持部6)寄りに設けられ、円筒部材50即ち収容槽9の内部に開口している。気体流入管66は、図示しない加圧気体供給源から加圧された気体などが供給される。気体流入管66は、加圧された気体を円筒部材50即ち収容槽9内に導く。
気体排出用孔67は、円筒部材50を貫通して、収容槽9の内外を連通しているとともに、一方の削り屑封止ホルダ52より円筒部材50即ち収容槽9の端寄り(移動保持部6から離れた側)に設けられている。メッシュ部材68は、気体排出用孔67を塞いだ格好で、円筒部材50に取り付けられている。メッシュ部材68は、削り屑と気体とが通ることを許容し、線条材65が通ることを規制する。メッシュ部材68は、線条材65が円筒部材50即ち収容槽9の外部に流出することを規制する。
気体排出用ダクト69は、配管であるとともに、気体排出用孔67の近傍に取り付けられている。気体排出用ダクト69は、気体排出用孔67の外縁を囲んでいる。気体排出用孔67及び気体排出用ダクト69は、気体流入管66から円筒部材50即ち収容槽9内に供給された気体を、円筒部材50即ち収容槽9の外部に導く。
集塵機70は、気体排出用ダクト69に接続しているとともに、該気体排出用ダクト69内の気体を吸引する。集塵機70は、気体排出用ダクト69内の気体を吸引することで、円筒部材50即ち収容槽9内の気体を前述した削り屑とともに吸引する。集塵機70は、削り屑を回収する。前述した回収部10は、気体流入管66を通して円筒部材50即ち収容槽9内に気体を供給し、該気体と集塵機70により気体排出用孔67と気体排出用ダクト69を通して、削り屑を円筒部材50即ち収容槽9の外部に導く。そして、回収部10は、集塵機70に削り屑を回収する。
冷却部11は、図13に示すように、冷却用ファン71と、冷却用ダクト72とを備えている。冷却用ファン71は、加圧された気体を冷却用ダクト72に供給する。冷却用ダクト72は、配管である。冷却用ダクト72は、冷却用ファン71から供給された加圧された気体を電磁コイル8に導く。冷却用ダクト72は、冷却用ファン71から供給された加圧された気体を、電磁コイル8に吹き付ける。冷却部11は、加圧された気体を電磁コイル8に吹き付けて、該電磁コイル8を冷却する。
リニアエンコーダ75は、図11に示すように、本体部77と、該本体部77に移動自在に設けられた検出子78とを備えている。本体部77は、直線状の延在しており、ベース3に取り付けられている。本体部77は、レール20と平行に、該一対のレール20間に配置されている。本体部77の全長は、前述した収容槽9より長い。本体部77は、長手方向の両端部が前述した収容槽9より該収容槽9の長手方向に沿って外側に突出した位置に配置されている。
検出子78は、本体部77則ち収容槽9の長手方向に沿って移動自在に設けられている。検出子78は、電磁コイル保持ベース18に取り付けられている。則ち、検出子78は、電磁コイル保持ベース18を介して、電磁コイル8に取り付けられている。
前述したリニアエンコーダ75は、本体部77則ち収容槽9に対する検出子78の位置を検出して、該検出した結果を制御装置76に向かって出力する。このように、リニアエンコーダ75は、電磁コイル8の収容槽9則ち現像スリーブ132に対する相対的な位置を検出して、検出結果を制御装置76に向かって出力する。
制御装置76は、周知のRAM、ROM、CPUなどを備えたコンピュータである。制御装置76は、電磁コイル移動部5と、移動保持部6と、移動チャック部7と、電磁コイル8と、インバータ49と、回収部10と、冷却部11と、リニアエンコーダ75などと接続しており、これらを制御して、表面処理装置1全体の制御を司る。
制御装置76は、リニアエンコーダ75の検出した電磁コイル8の現像スリーブ132に対する相対的な位置に応じた電磁コイル8の回転磁場の強さを記憶している。則ち、制御装置76は、電磁コイル8の現像スリーブ132に対する相対的な位置に応じたインバータ49が電磁コイル8に印加する電力を記憶している。また、制御装置76は、前述した電力を現像スリーブ132の品番毎に記憶している。
図示例では、制御装置76は、電磁コイル8が現像スリーブ132の長手方向(軸方向)の中央部から両端部に向かうにしたがって、インバータ49が電磁コイル8に印加する電力を徐々に大きくするパターンを予め記憶している。そして、制御装置76は、予め記憶した前述した電力のパターン通りにインバータ49に電磁コイル8の発生する回転磁場の強さを変更させる。このように、図示例では、制御装置76は、現像スリーブ132の両端部を加工する際の回転磁場が、現像スリーブ132の中央部を加工する際の回転磁場より強くなるように、インバータ49に電磁コイル8の発生する磁場の強さを変更させる。前述したように、制御装置76は、リニアエンコーダ75が検出した電磁コイル8の収容槽9則ち現像スリーブ132に対する相対的な位置に基づいて、インバータ49に電磁コイル8の発生する回転磁場の強さを変更させる。
さらに、制御装置76には、キーボードなどの各種の入力装置や、ディスプレイなどの各種の表示装置が接続している。
次に、前述した構成の表面処理装置1を用いて現像スリーブ132の外周面を処理(粗面化)して、現像スリーブ132を製造する工程を、以下説明する。
まず、制御装置76に入力装置から現像スリーブ132の品番などを入力する。そして、現像スリーブ132の長手方向(軸方向)の両端の外周に円筒状のキャップ64を嵌合させる。そして、前述した他方の位置決め部材54を中空保持部材32の外周に嵌合させる。そして、両端にキャップ64が取り付けられた現像スリーブ132内に中空保持部材32を通す。その後、前述した一方の位置決め部材54を中空保持部材32の外周に嵌合させる。そして、チャック用シリンダ34のチャック軸39を縮小させて、中空保持部材32に現像スリーブ132を固定する。このとき、中空保持部材32と現像スリーブ132などが同軸になる。こうして、現像スリーブ132を中空保持部材32に取り付ける。
そして、収容槽9内に現像スリーブ132及び中空保持部材32を収容するとともに、収容槽9の円筒部材50内に線条材65を供給する。こうして、収容槽9内に線条材65及び現像スリーブ132を収容する。さらに、収容槽9を保持チャック28,43でチャックする。こうして、移動保持部6に現像スリーブ132と収容槽9とを取り付ける。すると、収容槽9の円筒部材50と中空保持部材32と現像スリーブ132などが同軸になる。
前述した作業は、勿論、アクチュエータ24、25で移動ベース26の位置を調整しながら行われる。さらに、前述した作業は、勿論、保持ベース41の位置を調整しながら行われる。保持チャック16で収容槽9の一端部9aをチャックさせるなどして、固定保持部4に収容槽9の一端部9aを保持させる。
そして、回収部10の気体流入管66を通して収容槽9内に気体を供給するとともに、集塵機70で収容槽9内の気体を吸引するとともに、冷却部11に加圧された気体を電磁コイル8に吹き付けさせる。
そして、駆動用モータ33で中空保持部材32とともに現像スリーブ132を軸芯P回りに回転させる。その後、電磁コイル8に三相交流電源48からの電力を印加して、電磁コイル8に回転磁場を発生させる。すると、電磁コイル8の内側に位置する線条材65が自転しながら軸芯P回りに公転(回転即ち移動)して、該線条材65が現像スリーブ132の外周面に衝突して、該現像スリーブ132の外周面を粗面化する。
そして、電磁コイル移動部5が、適宜、電磁コイル8を軸芯Pに沿って移動する。すると、電磁コイル8の内側に侵入した線条材65が前述した回転磁場により移動(自転及び公転)するとともに、電磁コイル8の内側から抜け出た線条材65が停止する。また、仕切部材55が収容槽9内の空間を仕切っているので、線条材65が仕切部材55を越えて移動することが規制され、電磁コイル8の内側から抜け出た線条材65が前述した回転磁場内から抜け出ることとなる。さらに、電磁コイル移動部5が予め定められた所定の回数電磁コイル8を矢印Xに沿って往復移動させると、現像スリーブ132の外周面の粗面化が終了する。
さらに、電磁コイル8が現像スリーブ132の中央部から両端部に向かうにしたがって、電磁コイル8の発生する回転磁場が強くなる。回転磁場が強くなるにしたがって、線条材65の動きが激しくなる。すると、回転磁場が強くなるのにしたがって、線条材65がより勢い良く加工対象物に衝突して、該現像スリーブ132の外周面の表面粗さがより粗くなる。
前述した現像スリーブ132の外周面の粗面化が終了すると、電磁コイル8への電力の印加を停止するとともに、駆動用モータ33を停止する。さらに、回収部10と冷却部11とを停止する。そして、固定保持部4の保持チャック16の収容槽9の保持を解除するとともに、移動チャック部7の保持チャック43と移動保持部6の保持チャック28とが収容槽9を保持したまま、第1アクチュエータ24で移動ベース26を矢印Xに沿って固定保持部4から離す。すると、収容槽9が固定保持部4から離れる。そして、収容槽9内から外周面の粗面化が終了した現像スリーブ132を取り出して、新たな現像スリーブ132を収容槽9内に収容する。こうして、現像スリーブ132の外周面の粗面化を行って、外周面の表面粗さが中央部から両端部に向かうにしたがって徐々に粗くなる現像スリーブ132(図4に示す)が得られる。
また、前述した回転磁場によって、図17に示すように、線条材65が、長手方向が収容9及び現像スリーブ132の径方向などに沿う状態で長手方向の中央部を中心として自転しながら、現像スリーブ132の外周を公転する。このため、図18中実線で示すように、現像スリーブ132の外周面に線条材65の外縁部65aが衝突する。そして、図11及び図12に示すように、現像スリーブ132の外周面に略楕円(長円)形状の凹み139が、ランダムに多数形成される。そして、現像スリーブ132の外周面に形成された略楕円(長円)形状の凹み139は、長手方向が現像スリーブ132の軸方向に沿うものが該現像スリーブ132の周方向に沿うものより多い。
本実施形態によれば、現像スリーブ132の外周面の材質をA6063と、A5056と、A3003のうちのいずれか1種のアルミニウム合金、内周面の材質をSUS303と、SUS304と、SUS316のうちのいずれか1種のステンレス鋼にとして形成しているので小径で薄肉であっても、外径・振れ・表面精度が得られやすくなる。
また、現像スリーブ132の外周面の材質をアルミニウム合金、内周面の材質をステンレス鋼にとして形成しているので、磁性を有しないことからマグネットローラ133からの磁気的吸着力の影響を受けず、変形などの副作用が生じなく、さらに機械的性質(弾性係数、引張強さ、HBあるいはHVなど)が、外周面側が内周面側よりも小さいので、薄肉でも十分な強度・剛性を有することが可能となるため、切削加工または研削加工による加工精度が容易に得られやすい。
また、現像スリーブ132の外周面に従来のサンドブラスト加工により形成される凹みより遙かに大きな楕円形状の凹み139(長径が、0.05mm以上でかつ0.3mm以下、短径が、0.02mm以上でかつ0.1mm以下)が形成されている。このため、経年変化によっても、凹み139が摩耗しにくくなる。したがって、経年変化による現像剤の搬送量の低下を抑制できる。
また、現像スリーブ132は、外周面に形成された楕円形状の凹み139がランダムに配置されている。このため、現像剤が凹み139内に溜まるので、該現像剤の溜まる箇所が外周面にランダムに配置される。したがって、画像のムラが生じることを防止できる。
また、長手方向が現像スリーブ132の軸方向に沿う凹み139が、長手方向が現像スリーブ132の周方向に沿う凹み139より多いので、汲み上げられる現像剤を現像スリーブ132の軸方向に沿って並設させることとなる。このため、現像スリーブ132が回転しても、汲み上げた現像剤が該現像スリーブ132の外周面から脱落しにくくなる。したがって、楕円形状の凹み139が従来から用いられてきたV溝と同様の作用効果を奏でて、現像剤の汲み上げ量を確保することができる。
さらに、線条材65をランダムに外周面に衝突させて楕円形状の凹み139を形成するので、現像スリーブ132の軸芯が湾曲したり内外径が変化したり断面形状が楕円形状になることを防止できる。則ち、現像スリーブ132の振れ精度を高精度に保つことができる。
さらに、現像スリーブ132にランダムな凹凸が形成される。したがって、感光体ドラム108に供給される現像剤の量にムラが生じることを防止でき、形成した画像に濃度のムラが生じることを防止できる。
回転磁場内に位置付けられた線条材65を現像スリーブ132の外周面に衝突させるので、よりランダムに線条材65を現像スリーブ132の外周面に衝突させることとなる。したがって、より一様な凹凸を現像スリーブ132の外周面に形成でき、より一様な画像を得ることができる。
また、回転磁場内に線条材65を位置付けることで現像スリーブ132の外周面に凹凸を形成できるので、現像スリーブ132の外周面に凹凸を形成する際にかかる工程が増加することを防止できる。したがって、現像スリーブ132の外周面に凹凸を形成するための工程が煩雑になることを防止でき、加工にかかるコストが高騰することを防止できる。
さらに、回転磁場内に線条材65を位置付けることで、現像スリーブ132の外周面に凹凸を形成できるので、該線条材65の長手方向が該回転磁場の径方向に沿った状態で、長手方向の中央部を中心として自転しながら現像スリーブ132の外周を公転する。このため、線条材65の長手方向の両端部の外縁部が現像スリーブ132に衝突して、該現像スリーブ132の外周面に形成された凹凸の特に凹み139が、現像スリーブ132の軸(長手)方向に沿うものが多くなる。このため、現像スリーブ132の外周面に形成された凹み139が、従来から用いられてきたV溝と同様の効果を確実に奏でて、現像剤の汲み上げ量を確保することができる。
また、回転磁場により線条材65をランダムに現像スリーブ132の外周面に衝突されるので、該現像スリーブ132の外周面に形成された凹凸がより確実にランダムになる。したがって、現像スリーブ132が形成する画像にムラが生じることを防止できる。
現像スリーブ132が線条材65とともに収容槽9内に収容されるので、該現像スリーブ132の外周面に確実に衝突される。したがって、現像スリーブ132の外周面に確実に粗面化処理を施すことができる。
収容槽9内で回転中の現像スリーブ132に線条材65が衝突するので、より一層ランダムに線条材65が現像スリーブ132の外周面に衝突する。したがって、より高精度に保ちながらより一様に凹み139を形成でき、ムラの少ない画像を得ることができる。
さらに、希土類元素を含んだ高磁力のマグネットブロック141をローラ本体140の現像領域131に対応する部分に配置するので、現像領域における現像剤の搬送能力が良好となり、よって、画像のムラが生じることを防止できる。
圧縮成形用磁石コンパウンド150A、150Bを磁場中で圧縮成形してなるマグネットブロック141を備えているので、結合樹脂の濃度を小さくして磁気特性の大きなマグネットブロック141とすることができ、そのために、13MGOe以上(100mT以上)の高磁力のマグネットブロック141を得ることができる。したがって、現像領域における現像剤の搬送能力が良好となり、よって、画像のムラが生じることを防止できる。
磁性粉151の嵩密度が3.3g/cm3 〜4.0g/cm3 に調整されているので、成形時に、磁性粉151の磁性粒子152同士が密に充填されて、マグネットブロック141の磁性粉151の密度を高くすることができるので、高磁力のマグネットブロック141となる。
熱可塑性樹脂微粒子153の平均粒径が磁性粉151の磁性粒子152の1/10以下であるので、磁性粉151の磁性粒子152間の隙間を熱可塑性樹脂微粒子153が埋めることとなって、マグネットブロック141の成形密度を高くすることが可能になり、そのために、該マグネットブロック141aの磁気特性を向上させることができる。
熱可塑性樹脂微粒子153が乳化重合法又は懸濁重合法により製造された球状の微粒子であるので、圧縮成形物の高密度化が可能になり、そのために、磁気特性をさらに向上させることができる。また、球状粒子とすると、磁性粉151の磁性粒子152への被覆面積が向上するので、マグネットブロック141表面への磁性粉151の磁性粒子152の露出面積が低減でき、そのために、防錆効果が生じる。
前述した画像形成装置101によれば、磁性キャリア135の平均粒径が20μm以上でかつ35μm以下の現像剤を用いているので、粒状度に優れ、ムラの少ない優れた画像を得ることができる。磁性キャリア135の平均粒径が20μm未満であると、磁性キャリア135一つ一つの磁化の大きさが小さくなるために、磁性キャリア135の現像ローラ115からの磁気的拘束力が弱くなり、該磁性キャリア135が感光体ドラム108に吸着しやすくため、望ましくない。磁性キャリア135の平均粒径が35μmを越えると、磁性キャリア135と感光体ドラム108上の静電潜像との間の電界が疎になるため、均一な画像を得ることができない(画質が劣化する)ため、望ましくない。
また、前述した現像装置113を有しているため、長期間に亘って高品質な画像が得られるプロセスカートリッジ106Y、106M、106C、106K及び画像形成装置101を提供することができる。
さらに、現像スリーブ132と感光体ドラム108との間隔が、0.1mm以上でかつ0.4mm以下であるので、現像スリーブ132に穂立ちした現像剤からトナーを確実に感光体ドラム108に供給でき、高品質な画像を得ることができる。現像スリーブ132と感光体ドラム108との間隔が、0.1mm未満であると、現像スリーブ132と感光体ドラム108との間の電界が強くなりすぎて、感光体ドラム108上に磁性キャリア135が移動してしまい、望ましくない。現像スリーブ132と感光体ドラム108との間隔が、0.4mmを越えると、現像スリーブ132と感光体ドラム108との間の電界が弱くなりすぎて、感光体ドラム108に供給できるトナーの量が減少して、現像効率が低下するとともに、画像のエッジにおいて電界のエッジ効果が大きくなり均一な画像を得ることができないため、望ましくない。
また、芯材136の表面を熱可塑性樹脂とメラミン樹脂とを架橋させた樹脂成分に帯電調整剤を含有させた樹脂コート膜137で被覆した磁性キャリア135を有した現像剤を用いている。このように、芯材136を、弾力性を有した樹脂コート膜137で被覆した磁性キャリア135を用いているため、樹脂コート膜137が弾力性を有するので衝撃を吸収して、磁性キャリア135が削られることを防止する。このため、従来の磁性キャリアより長寿命化を図ることができる。
さらに、前述した樹脂コート膜137に、該樹脂コート膜137の厚みより大きなアルミナ粒子138分散している。このように、樹脂コート膜137の外周面より突出したアルミナ粒子138を設けた磁性キャリア135を有した現像剤を用いている。このため、該アルミナ粒子138が、樹脂コート膜137への衝突を阻止し、しかもスペント物のクリーニングを行うことができる。
したがって、樹脂コート膜137の削れスペント化を阻止できるので、従来の磁性キャリアに比べ、より長寿命化を図ることができる。したがって、長期間に亘って、トナーの汲み上げ量の安定化則ち高画質化を得ることができる。
トナーが乳化重合法又は懸濁重合法によるものに選定されたことにより、トナーの球形度が良好であるので、画像上に残留する濃度ムラが視認的に改善されるという効果が奏される。
線条材65の外径Dが0.5mm以上でかつ1.2mm以下であるので、経年変化によっても加工対象物としての現像スリーブ132の外周面に形成された凹凸が摩耗しにくくなり、現像スリーブ132は、経年変化により現像剤の汲み上げ量が低下することを防止できる。したがって、経年変化によって、画像が薄くなることを防止できる。
したがって、現像スリーブ132の経年変化により現像剤の搬送量の低下を抑制できるとともに、画像のムラが生じることを防止できるように現像スリーブ132の外周面に粗面化処理を施すことができる線条材65及び表面処理装置1を提供することができる。
また、全長Lと外径Dの比(L/D)が4以上でかつ12以下であるので、該線条材65の、長手方向の両端の外縁部65aが現像スリーブ132に確実に衝突するとともに、線条材65の全長が現像スリーブ132の外周面に十分な深さ(大きさ)の凹凸を形成するのに十分となる。このため、現像スリーブ132の外周面に凹凸を確実に形成でき、該現像スリーブ132の現像剤の汲み上げ量を十分な量にすることができる。
さらに、線条材65の、長手方向の両端の外縁部65aが断面円弧状に面取り加工が施されている。このため、加工対象物としての現像スリーブ132の外周面に滑らかな凹凸を形成でき、現像スリーブ132の現像剤則ち磁性キャリア135などの経年変化を防止できる。
線条材65の長手方向の両端部に形成された外縁部65aの断面形状の曲率半径Rが、0.05mm以上でかつ0.2mm以下であるので、加工対象物としての現像スリーブ132の外周面に滑らかな凹凸を形成できる。
線条材65は、オーステナイト系のステンレス鋼又はマルチンサイト系のステンレス鋼で構成されているので、該線条材65の入手が容易になり、該線条材65のコストを低減することができる。
制御装置76が、電磁コイル8の収容槽9則ち現像スリーブ132に対する相対的な位置に基づいて、該電磁コイル8の発生する回転磁場の強さを変更できる。このため、回転磁場が強くなると、線条材65の動きが活発となって、線条材65が現像スリーブ132の外周面に衝突する際の運動エネルギが高くなるため、現像スリーブ132の外周面の表面粗さが粗くなる。
これにより、現像スリーブ132の長手方向(軸方向)の、任意の位置の外周面の表面粗さを、任意に変更できる。したがって、現像スリーブ132を現像スリーブ132として用いた際に、該現像スリーブ132の、任意の位置の汲み上げ量を増やすことができるとともに任意の位置の汲み上げ量を減らすことができる。したがって、現像スリーブ132の汲み上げ量の少ない位置の表面粗さを粗くして、該少ない位置の汲み上げ量を増やすことができ、該現像スリーブ132を備えた画像形成装置101の形成する画像にムラが生じることを防止できる。したがって、画像のムラが生じることを防止できるように現像スリーブ132の外周面に粗面化処理を施すことができる。
制御装置76が予め定められたパターンにしたがって回転磁場の強さを変更するので、常に一定のパターンに現像スリーブ132の外周面に粗面化処理を施すことができる。
制御装置76が両端部を加工する際の回転磁場を、中央部を加工する際の回転磁場より強くするので、現像スリーブ132の汲み上げ量の少ない両端部の表面粗さを汲み上げ量の多い中央部の表面粗さより粗くすることができる。このため、現像スリーブ132の汲み上げ量の少ない両端部の表面粗さを粗くして、該両端部の汲み上げ量を増やすことができ、該現像スリーブ132を備えた画像形成装置101の形成する画像にムラが生じることを確実に防止できる。したがって、画像のムラが生じることを防止できるように現像スリーブ132の外周面に粗面化処理を確実に施すことができる。
電磁コイル8が移動することにより、現像スリーブ132の加工を行うと同時に、線条材65が回転磁場内から急激に抜け出ることとなる。このため、線条材65に作用する磁場の強さが急激に変化(減少)して、線条材65内で揃っていた磁区が、不揃いになることにより磁化が弱まり、現像スリーブ132の加工と同時に線条材65の残留磁化を取り除く効果を奏でる。
この結果、表面処理装置1と別体の線条材65の残留磁化を取り除く消磁装置などが不要となる。したがって、容易に線条材65の消磁を行うことが可能になり、現像スリーブ132の長時間に亘る連続した加工が可能になって、表面処理の加工効率を向上させることができる。したがって、現像スリーブ132の大量生産を前提とした量産装置としての表面処理装置1を得ることができる。
現像スリーブ132を収容槽9の中心に保持するので、該現像スリーブ132の外周面に略一様に線条材65を衝突させることができる。したがって、現像スリーブ132の外周面を一様に加工することができる。
線条材65が現像スリーブ132の外周で移動(公転)することで、該線条材65を確実に加工対象物の外周面に衝突させることができ、該現像スリーブ132の加工を確実に行うことができる。
現像スリーブ132を回転させるので、該現像スリーブ132の外周面により一様に線条材65を衝突させることができ、現像スリーブ132の外周面をより一様に加工することができる。
電磁コイル8が収容槽9より短いので、電磁コイル8が収容槽9と略同等の長さの表面処理装置を用いるよりも、回転磁場を強くすることが可能となり、収容槽9内に発生させる回転磁場の損失を少なくすることが出来る。したがって、現像スリーブ132の加工効率を向上させることが可能となるとともに、さらに消費電力を抑えることができる。
また、電磁コイル8が収容槽9より短いので、収容槽9の両端を支持することが可能となる。これにより、線条材65の移動などで収容槽9が振動(移動)することを防止でき、現像スリーブ132の外周面により一層一様に線条材65を衝突させることができ、現像スリーブ132の外周面をより一層一様に加工することができる。
収容槽9が円筒状であるので、線条材65に回転磁場を作用させた時の、該線条材65の円周方向の挙動を収容槽9が妨げることがない。したがって、安定した加工が可能となる。
仕切部材55が収容槽9内の空間を長手方向に仕切っている。このため、仕切部材55により、線条材65の移動可能な領域(自転・公転領域)を限定することとなり、より効率的に加工することが可能になる。
また、線条材65が仕切部材55を越えて移動することを規制できるので、線条材65と回転磁場とを確実に相対的に移動でき、該線条材65を確実に消磁させることができる。
仕切部材55は非磁性体で構成されているので、仕切部材55が磁化されることがなく、該仕切部材55が線条材65の挙動を妨げたり、削り屑などが磁化されて仕切部材55に張り付くことがない。このため、安定して加工を行うことが可能となる。
仕切部材55が複数設けられているので、現像スリーブ132の外周面の粗面化する範囲を区切ることができる。このため、仕切部材55により、線条材65の移動可能な領域(自転・公転領域)を確実に限定することとなり、より効率的に加工することが可能になる。
また、線条材65が仕切部材55を越えて移動することを規制できるので、線条材65の消磁を確実に行うことができる。
収容槽9の円筒部材50の外壁が一重構造であるため、電磁コイル8から現像スリーブ132までの距離を短くすることが可能となり、電磁コイル8が発生する回転磁場をより効率的に加工に使用することが可能となる。
封止板56により線条材65の収容槽9外への流出を防ぐことが可能となり加工時の作業性、生産性の向上が可能となり、連続加工することでその効果はさらに高くなり、表面処理装置1は、大量生産を前提とした量産装置としての現像スリーブ132の生産(処理)が可能となる。
次に本発明の発明者らは、前述した中空体としての現像スリーブ132において、外周面側にA6063−T1、内周面側にSUS304を用いて、外径φ10mm、内径φ9mmの肉厚の異なるサンプルを試作し、外周面の切削加工および前述した表面処理装置1により粗面化処理した。結果を表1に示す。
表1判定欄の○は非常に優れて実用に耐えうるもの、△は実用に耐えうるが劣るもの、×は実用に耐えなく著しく劣るものを表す。
表1によれば、現像スリーブ132がアルミニウム合金単体から構成される場合(比較例3)や内周面側のステンレス鋼が0.1mm程度(比較例2)では、薄肉のスリーブは切削加工で「びびる」という現象が顕在化し、その後の粗面化処理でもこのびびり模様は改善されないことが明らかとなった。
また現像スリーブ132がステンレス鋼単体から構成される場合(比較例1)、切削加工により加工精度は出せるが、バイト(刃物)の磨耗が激しく、頻繁な交換が必要になり、また粗面化処理では所望の楕円形状の凹みよりも小さい形状の凹みしか得られないことが明らかとなった。さらにメディア(磁性砥粒)の磨耗も激しく、加工コストが高くつくという不具合もあった。
外径φ10mmの現像スリーブの場合、外周面に0.1〜0.25mmのアルミニウム合金(非磁性材料)、内周面に0.4〜0.25mmのステンレス鋼(非磁性のオーステナイト系;いわゆる300系)から構成される、いわゆるクラッド材を用いた場合は(本発明品1〜3)、小径で薄肉な現像スリーブを、加工精度良好で、所望の楕円形状の凹みを得ることができることが明らかとなった。すなわち、外周面の肉厚が内周面の肉厚以下とすることにより加工精度良好で、所望の楕円形状の凹みを得た現像スリーブが得られることが明らかとなった。
さらに本発明の発明者らは、表2に示した本発明品1〜5および比較例1〜3の現像スリーブ132と、外周面の材質がA6063−T1で肉厚が0.2mmであり、かつ内周面の材質がSUS304で肉厚が0.3mmの現像スリーブ132において、外周面の粗面化方法をV溝加工(比較例4)およびサンドブラスト処理(比較例5)とした現像スリーブ132を準備し、これら7種類の現像スリーブ132を、外径がφ8.5mmで内径がφ5mmで長さが314mmのパイプ状に成形されたローラ本体140に組付けて、現像ローラ115を得た。これら現像ローラ115を用いて10万枚後の画像を形成した際の評価を行った。結果を表2に示す。
マグネットローラ133は次の通り製造した。磁性粉としてSrフェライト100重量部、バインダーとしてEEA(EA分35重量%)7.7重量部、樹脂系潤滑剤として低分子量ポリプロピレン0.5重量部の材料で、磁場を印加しながら押出し成形してパイプ状のローラ本体140を成型した。そして、脱磁して、外径が5mmの芯金134をローラ本体140内に圧入して、フライス加工によって、前述した溝142を形成した後、着磁済みのマグネットブロック141を溝142内に配置した。その後、ヨーク着磁により各磁極を形成して所望の磁気特性に調整した。
また、本発明のマグネットブロックを以下のように製造した。愛知製鋼株式会社製のマグファインMFP−13(異方性Ne−Fe−B系希土類磁石)950g秤量し、ポリエステル樹脂100重量部に対して、4級アンモニウム塩(帯電制御剤)1.5重量部、スチレンアクリル樹脂(低軟化点物質)1.5重量部、カーボンブラック2.0重量部が内添され、シリカ(H2000)1.5重量部が外添されている熱可塑性樹脂を50g秤量し、ターブラーミキサーで22rpm×10minの条件で混練した。
磁性材料(SKS3)で構成された金型のキャビティ(W2.2mm×H10.0mm×L313mm)内に、前記材料を12.0g充填し、配向電流として100Aをプレス方向と直行する方向に流しながら、400kNのプレス圧力を付与して成形した。その後、3500Vのパルス電圧で金型およびマグネットブロックを脱磁して、金型を開いてマグネットブロックを脱型し、これらのマグネットブロックを100℃×60分にて焼成した。出来上がったマグネットブロックはW3.0mm×H2.2mm×L313mmだった。
表3中の、○は優れる、△は劣るを表している。比較例1は、SUS304上に前述した表面処理装置1により粗面化処理(電磁ブラスト処理)を施してあるため、所望の楕円形状の凹みよりも小さい(浅い)形状の凹みしか得られず、現像剤の搬送量にムラが生じやすく、そのため画像ムラが発生していた。比較例2は、剛性の不足しているスリーブを切削加工したため表面にびびりが発生し、前述した表面処理装置1による粗面化処理をしてもびびり模様が残ったままだった。そのため現像剤の搬送量にムラが生じ、画像ムラの発生につながった。比較例3は、V溝内で搬送する現像剤が、V溝が設けられていない部分で搬送する現像剤量より多くなるので、現像剤の搬送量にムラが生じ、そのため画像ムラが発生していた。比較例4は、凹凸が削られて平滑な表面に変化してしまい、徐々に現像剤の搬送量が減少し、画像濃度が徐々に薄くなってしまった。これらに対して、本発明品1〜5は画像ムラもなく良好な画像が形成できた。
前述した画像形成装置101では、プロセスカートリッジ106Y、106M、106C、106Kはカートリッジケース111と帯電ローラ109と感光体ドラム108とクリーニングブレード112と現像装置113とを備えている。しかしながら、本発明ではプロセスカートリッジ106Y、106M、106C、106Kは少なくとも現像装置113を備えていれば良く、カートリッジケース111と帯電ローラ109と感光体ドラム108とクリーニングブレード112を必ずしも備えていなくても良い。また、前述した実施形態では、画像形成装置101は装置本体102に着脱自在なプロセスカートリッジ106Y、106M、106C、106Kを備えている。しかしながら本発明では、画像形成装置101は現像装置113を備えていれば良く、プロセスカートリッジ106Y、106M、106C、106Kを必ずしも備えていなくても良い。
前述した実施形態では、現像スリーブ132の外径と、線条材65の大きさと、収容槽9の円筒部材50の外径を適宜変更しても良いことは勿論である。また、現像スリーブ132の両端の形状に関しても、面取りの曲率半径や面取りの形状の大きさなども目標とする粗面の粗さ、加工時間(加工条件)、電磁コイル8の往復回数及び線条材65の耐久性などから適切な形状を選定するのが望ましい。また、収容槽9内に収容する線条材65の総量も、目標とする粗面の粗さ、加工時間(加工条件)、電磁コイル8の往復回数及び線条材65の耐久性などから適切な量に定められるのが望ましい。
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。即ち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
8 電磁コイル(磁場発生部)
9 収容槽
65 線条材
101 画像形成装置
106Y、106M、106C、106K プロセスカートリッジ
108 感光体ドラム(静電潜像担持体)
113 現像装置
115 現像ローラ(現像剤担持体)
131 現像領域
132 現像スリーブ(中空体)
133 マグネットローラ(磁界発生手段)
139 凹み
140 ローラ本体(円筒状磁界発生手段)
141 マグネットブロック(長尺磁界発生手段)
142 溝
150A、150B 圧縮成型用磁石コンパウンド
151 磁性紛
152 磁性粒子
153 熱可塑性樹脂微粒子
R 現像スリーブの回転方向
9 収容槽
65 線条材
101 画像形成装置
106Y、106M、106C、106K プロセスカートリッジ
108 感光体ドラム(静電潜像担持体)
113 現像装置
115 現像ローラ(現像剤担持体)
131 現像領域
132 現像スリーブ(中空体)
133 マグネットローラ(磁界発生手段)
139 凹み
140 ローラ本体(円筒状磁界発生手段)
141 マグネットブロック(長尺磁界発生手段)
142 溝
150A、150B 圧縮成型用磁石コンパウンド
151 磁性紛
152 磁性粒子
153 熱可塑性樹脂微粒子
R 現像スリーブの回転方向
Claims (13)
- 磁界発生手段と、前記磁界発生手段を内包して該磁界発生手段の磁力により外周面に現像材を吸着するとともに、静電潜像が外周面上に形成されかつ担持する静電潜像担持体に、前記現像材に含まれるトナーを受け渡す現像領域が外周面に形成された中空体と、を備えた現像剤担持体において、
前記中空体が、JIS G 4303に規定されるSUS303と、SUS304と、SUS316とのステンレス鋼から選ばれる少なくとも1種の内周面と、
JIS H 4080に規定されるA6063と、A5056と、A3003とのアルミニウム合金から選ばれる少なくとも1種の外周面と、
から構成されていることを特徴とする現像剤担持体。 - 前記中空体の外周面の肉厚の大きさが、内周面の肉厚の大きさ以下であることを特徴とする請求項1に記載の現像剤担持体。
- 前記中空体の外周面に、多数の楕円形状の凹みがランダムに設けられたことを特徴とする請求項1または2に記載の現像剤担持体。
- 前記多数の楕円形状の凹みが、楕円形状の長手方向が前記中空体の軸方向に沿う凹みと、楕円形状の長手方向が前記中空体の周方向に沿う凹みとを含み、楕円形状の長手方向が前記中空体の軸方向に沿う凹みが、楕円形状の長手方向が前記中空体の周方向に沿う凹みより多いことを特徴とする請求項3に記載の現像剤担持体。
- 前記多数の楕円形状の凹みが、前記中空体の外周面にランダムに衝突させた短線状の線条材によって形成されたことを特徴とする請求項3または4に記載の現像剤担持体。
- 前記線条材が、回転磁場に位置付けられて、該回転磁場によって前記中空体の外周面に衝突させたことを特徴とする請求項5に記載の現像剤担持体。
- 前記中空体が前記線条材とともに収容槽内に収容されて、磁場発生部が前記収容槽内に前記回転磁場を発生させたことを特徴とする請求項6に記載の現像剤担持体。
- 前記収容層内に収容された中空体が、その軸芯を中心として回転されながら前記線条材が衝突されたことを特徴とする請求項7に記載の現像剤担持体。
- 前記磁界発生手段が、円筒状に形成され前記現像領域に対応する部分に他の部材が配置できるような凹状の溝が少なくとも一つ設けられた円筒状磁界発生手段と、前記溝内に配置されかつ前記円筒状磁界発生手段よりも高磁束密度であるとともに希土類元素を含んだ長尺磁界発生手段と、を備えたことを特徴とする請求項1乃至8のいずれか一項に記載の現像剤担持体。
- 前記長尺磁界発生手段が、希土類元素を含んだ磁性紛と、熱可塑性樹脂微粒子と、を有した圧縮成形用磁石コンパウンドを、磁場中で圧縮成形したことを特徴とする請求項9に記載の現像剤担持体。
- 請求項1乃至10のうちいずれか一項に記載の現像剤担持体を備えたことを特徴とする現像装置。
- 請求項11に記載の現像装置を備えたことを特徴とするプロセスカートリッジ。
- 請求項12に記載のプロセスカートリッジを備えたことを特徴とする画像形成装置。
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2006168413A JP2007334182A (ja) | 2006-06-19 | 2006-06-19 | 現像剤担持体と現像装置とプロセスカートリッジおよび画像形成装置 |
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JP2010015120A (ja) * | 2008-03-28 | 2010-01-21 | Ricoh Co Ltd | 現像装置並びにこれを備える画像形成装置及びプロセスカートリッジ |
JP2014026296A (ja) * | 2008-03-28 | 2014-02-06 | Ricoh Co Ltd | 現像装置並びにこれを備える画像形成装置及びプロセスカートリッジ |
US8805249B2 (en) | 2012-03-22 | 2014-08-12 | Fuji Xerox Co., Ltd. | Image forming apparatus |
JP2017062329A (ja) * | 2015-09-24 | 2017-03-30 | 富士ゼロックス株式会社 | 現像装置および画像形成装置 |
-
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- 2006-06-19 JP JP2006168413A patent/JP2007334182A/ja not_active Withdrawn
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