JP2009198673A - 現像ローラ、現像装置および画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】凹凸部を形成しても、現像ローラの耐久性を更に一層向上させてより長期にわたって良好な現像を行うことができるようにする。
【解決手段】外周面の所定領域に形成された基材凹部(第1および第2傾斜基材溝29a′,29b′)および基材凸部30′を有する基材25aと、この基材25aの外周面に形成されかつ基材凹部および基材凸部にそれぞれ対応した凹部(第1および第2傾斜溝29a,29b)および凸部30を外周面に有する表面層25bとを少なくとも有し、基材凸部30′が湾曲凸面で形成されているとともに凸部30の表面層25bが湾曲凸面で形成されている現像ローラ25である。
【選択図】図6
【解決手段】外周面の所定領域に形成された基材凹部(第1および第2傾斜基材溝29a′,29b′)および基材凸部30′を有する基材25aと、この基材25aの外周面に形成されかつ基材凹部および基材凸部にそれぞれ対応した凹部(第1および第2傾斜溝29a,29b)および凸部30を外周面に有する表面層25bとを少なくとも有し、基材凸部30′が湾曲凸面で形成されているとともに凸部30の表面層25bが湾曲凸面で形成されている現像ローラ25である。
【選択図】図6
Description
本発明は外周面に凹凸部を有してトナーを潜像担持体に搬送する現像ローラ、現像ローラを有する現像装置、および現像装置を備えた画像形成装置の技術分野に関する。
従来、非磁性一成分トナーで静電潜像を現像する現像装置では、現像ローラ上で摩擦帯電によりトナーに電荷を付与している。この現像ローラとして、外周面に凹凸部を有しかつ凸部の表面が平坦またはほぼ平坦な現像ローラが知られている(例えば、特許文献1参照)。この凹凸部でトナーを現像ローラ上で効果的に摩擦帯電させている。図7(a)に示すように現像ローラaは基材bとこの基材bの表面をめっき等により被覆した表面層cとからなる。
特開2007−121948号公報。
一般に、現像ローラaには、図示しないがトナー供給ローラおよびトナー規制部材が当接されている。また、トナー母粒子を被覆する外添剤の1つとして、硬度の高いシリカが用いられている。
一方、基材bの外周面には基材凹部mおよび基材凸部eからなる複数の基材凹凸部が形成されている。そして、基材凸部eの先端の基材平坦部fにおける側縁gはほぼエッジに形成されている。また、表面層cの外周面にも凹部hおよび凸部iからなる複数の凹凸部が形成されている。そして、表面層cの凸部iの先端の平坦部jにおける側縁kもほぼエッジに形成されている。
一方、基材bの外周面には基材凹部mおよび基材凸部eからなる複数の基材凹凸部が形成されている。そして、基材凸部eの先端の基材平坦部fにおける側縁gはほぼエッジに形成されている。また、表面層cの外周面にも凹部hおよび凸部iからなる複数の凹凸部が形成されている。そして、表面層cの凸部iの先端の平坦部jにおける側縁kもほぼエッジに形成されている。
ところで、画像形成回数が多くなってくると、図7(b)に示すように現像ローラaの凸部iにおける表面層cが丸く湾曲して削られてくる。そして、凸部iの平坦部jの側縁kがエッジに形成されているため、凸部iにおける表面層cが湾曲して摩耗すると、基材凸部eの基材平坦部fにおける側縁gが早期に露出してしまう。基材bの一部が露出すると、現像ローラaのトナー帯電性が低下して良好な現像を行うことができなくなる。また、基材bに安価なFe系材料を用いた場合には腐食の原因になるという問題もある。このように基材bが早期に露出することで現像ローラaが寿命となるため、現像ローラaの耐久性に改良の余地がある。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、凹凸部を形成しても、耐久性を更に一層向上させてより長期にわたって良好な現像を行うことのできる現像ローラ、現像装置および画像形成装置を提供することである。
前述の課題を解決するために、本発明に係る現像ローラ、現像装置、および画像形成装置によれば、基材凸部が湾曲凸面で形成されている。すなわち、基材凸部にエッジ部が存在しない。そして、画像形成回数が多くなって、凸部における表面層が基材凸部の湾曲凸面にほぼならって湾曲して摩耗する。したがって、表面層が摩耗しても、基材の基材凸部が早期に露出することはなく、現像ローラの耐久性がより効果的に向上する。これにより、現像ローラのトナー帯電性を長期にわたって良好に維持することができる。また、基材に安価なFe系材料を用いることで、基材の腐食を長期にわたって防止することができる。
また、多数の基材凹部の湾曲凹面とこれらの凹部に隣接する多数の基材凸部の湾曲凸面とを、現像ローラの周方向および軸方向のいずれにも連続して湾曲した波面形状に形成することで、現像ローラの耐久性をさらに一層効果的に向上させることができる。特に、基材の凹凸部の連続した波面形状を正弦波形状にすることが、現像ローラの耐久性を効果的に向上させるうえで好ましい。
一方、本発明の現像ローラ有する現像装置によれば、潜像担持体の静電潜像を長期にわたって良好に現像することができる。更に、この現像装置を備える画像形成装置は長期にわたって安定した良好な画質の画像を形成することができる。
以下、図面を用いて本発明を実施するための最良の形態について説明する。
図1は、本発明にかかる画像形成装置の実施の形態の一例を模式的に示す図である。
図1に示すように、この例の画像形成装置1は、基本的には前述の特許文献1に記載の従来の画像形成装置1と同じ構成を有している。まず、この従来の画像形成装置1と同じ構成について説明する。
図1は、本発明にかかる画像形成装置の実施の形態の一例を模式的に示す図である。
図1に示すように、この例の画像形成装置1は、基本的には前述の特許文献1に記載の従来の画像形成装置1と同じ構成を有している。まず、この従来の画像形成装置1と同じ構成について説明する。
装置本体2内に図1において時計回りの回転方向αに回転可能に設けられた潜像担持体である感光体3を備えている。この感光体3の外周近傍に位置して、帯電装置4が設けられている。また、感光体3の外周近傍には、現像装置であるロータリー現像ユニット5、一次転写装置6、およびクリーニング装置7が、それぞれ帯電装置4より感光体3の回転方向αに向かってこれらの順に配置されている。ロータリー現像ユニット5は、イエロー用の現像装置5Y、マゼンタ用の現像装置5M、シアン用の現像装置5C、およびブラック用の現像装置5Kを有している。そして、これらの各現像装置5Y,5M,5C,5Kは、中心軸を中心に回転方向β(図1において反時計回り)に回転可能に設けられたロータリ5aに着脱可能に支持されている。更に、帯電装置4およびクリーニング装置7の下方には、露光装置8が配置されている。
更に、画像形成装置1は、中間転写媒体である無端ベルト状の中間転写ベルト9を備えている。この中間転写ベルト9は、ベルト駆動ローラ10および従動ローラ11に掛け渡されている。ベルト駆動ローラ10には、図示しないモータの回転駆動力が伝達される。そして、ベルト駆動ローラ10によって、中間転写ベルト9は一次転写装置6で感光体2に圧接されながら、回転方向γ(図1において、反時計回り)に回転するようになっている。
中間転写ベルト9のベルト駆動ローラ10側には、二次転写装置12が設けられている。また、露光装置8の下方には、転写紙等のシート状の転写材(不図示;本発明の転写媒体に相当)が収納された転写材カセット13が設けられている。更に、転写材カセット13から二次転写装置12への転写材搬送経路14には、二次転写装置12の近傍に位置してピックアップローラ15およびゲートローラ対16が設けられている。
二次転写装置12の上方には、定着装置17が設けられている。この定着装置17は、加熱ローラ18と、この加熱ローラに圧接される加圧ローラ19とを有している。更に、装置本体2の上部には、排転写材トレイ20が設けられている。また、定着装置17と排転写材トレイ20との間には、排転写材ローラ対21が設けられている。
このように構成されたこの例の画像形成装置1においては、帯電装置4によって一様に帯電された感光体3に、露光装置8の例えばレーザ光L等によって、例えばまずイエローの静電潜像を形成される。感光体3のイエローの静電潜像は、ロータリ5aの回転で図示の現像位置に位置決めされたイエロー用の現像装置5Yのイエローのトナーによって現像される。こうして、感光体3にイエローのトナー像が形成される。このイエロートナー像は一次転写装置6によって中間転写ベルト9に転写される。転写後に感光体3に残留するトナーは、クリーニング装置7のクリーニングブレード等によって掻き落とされて、回収される。
次に、前述と同様に帯電装置4によって再び一様に帯電された感光体3に、露光装置8によって、マゼンタの静電潜像を形成される。このマゼンタの静電潜像は、現像位置に位置決めされたマゼンタ用の現像装置5Mのマゼンタのトナーによって現像される。この感光体3上のマゼンタのトナー像は一次転写装置6によって中間転写ベルト9に、イエローのトナー像に色重ねされて転写される。転写後に感光体3に残留するトナーは、クリーニング装置7によって回収される。以後、シアンおよびブラックについても同様にしてそれぞれ感光体3にトナー像が順次形成され、これらのトナー像が順次中間転写ベルト9に、先に転写されたトナー像に色重ねされて転写される。こうして、中間転写ベルト9にフルカラーのトナー像が形成される。同様にして、転写後に感光体3に残留する各トナーは、それぞれクリーニング装置7によって回収される。
中間転写ベルト9に転写されたフルカラーのトナー像は転写材カセット13から転写材搬送経路14を通って搬送されてくる転写材に、二次転写装置12によって転写される。このとき、転写材はゲートローラ対16によって、中間転写ベルト9のフルカラーのトナー像にタイミングを合わされて二次転写装置12に搬送される。
転写材に定着されたトナー像は、定着装置12の加熱ローラ18および加圧ローラ19によって加熱、加圧定着される。こうして画像が形成された転写材は転写材搬送経路14を通って搬送されて、排転写材ローラ対21によって排転写材トレイ20に排出され、収容される。
次に、この例の画像形成装置1の特徴部分の構成について説明する。
この例の画像形成装置1における各色の現像装置5Y,5M,5C,5Kは、いずれもまったく同じ構成を有している。したがって、以下の現像装置5Y,5M,5C,5Kの説明においては、各色の符号Y,M,C,Kを省略して説明する。その場合、現像装置には、ロータリー現像ユニット5と区別するために符号5′を付す。
この例の画像形成装置1における各色の現像装置5Y,5M,5C,5Kは、いずれもまったく同じ構成を有している。したがって、以下の現像装置5Y,5M,5C,5Kの説明においては、各色の符号Y,M,C,Kを省略して説明する。その場合、現像装置には、ロータリー現像ユニット5と区別するために符号5′を付す。
図2は、この例の実施の形態の現像装置の長手方向と直交する方向に沿う断面図である。
この例の現像装置5′は長い容器状に形成される。図2に示すように、この現像装置5′は、前述の特許文献1に記載の現像装置と同様に長いハウジング22に、トナー収容部23、トナー供給ローラ24、現像ローラ25、およびトナー規制部材26を有している。これらのトナー収容部23、トナー供給ローラ24、現像ローラ25、およびトナー規制部材26は、現像装置5′の長手方向(図2において紙面と直交する方向)に沿って延設されている。
この例の現像装置5′は長い容器状に形成される。図2に示すように、この現像装置5′は、前述の特許文献1に記載の現像装置と同様に長いハウジング22に、トナー収容部23、トナー供給ローラ24、現像ローラ25、およびトナー規制部材26を有している。これらのトナー収容部23、トナー供給ローラ24、現像ローラ25、およびトナー規制部材26は、現像装置5′の長手方向(図2において紙面と直交する方向)に沿って延設されている。
トナー収容部23は、仕切り壁27によって2つの第1および第2トナー収容部23a,23bに区画されている。その場合、トナー収容部23は、図2において第1および第2トナー収容部23a,23bの上部が互いに連通する連通部23cとして形成されている。この状態では、仕切り壁27により第1および第2トナー収容部23a,23b間のトナー28の移動が抑制される。ロータリー現像ユニット5のロータリ5aが回転して現像装置5′が図2に示す状態と上下逆の状態になると、第1および第2トナー収容部23a,23bにそれぞれ収容されたトナー28が連通部23c側に移動する。ロータリ5aが更に回転して現像装置5′が図2に示す状態になると、トナー28は第1および第2トナー収容部23a,23b側に再び移動する。これにより、前に第1トナー収容部23a内に収容されたトナー28の一部が第2トナー収容部23b内に移動し、また前に第2トナー収容部23b内に収容されたトナー28の一部が第1トナー収容部23a内に移動して、トナー収容部23内のトナー28が混合撹拌される。このトナー28はそのトナー母粒子が外添剤で被覆された非磁性一成分トナーである。その場合、本発明では外添剤として少なくともシリカが用いられる。
第1トナー収容部23a内の図2において下部には、トナー供給ローラ24が図2において時計回りに回転可能に設けられている。また、ハンジング22の外部には現像ローラ25が図2において反時計回りに回転可能に設けられている。そして、現像ローラ25は、感光体3に近接して(非接触で)設けられている。また、現像ローラ25はハウジング22の開口22aを通してトナー供給ローラ24に所定の当接圧で当接されている。更に、トナー規制部材26がハウジング22に設けられている。このトナー規制部材26は、現像ローラ25とトナー供給ローラ24とのニップ部(当接部)より現像ローラ25の回転方向下流側の位置で現像ローラ25に当接している。これにより、トナー規制部材26は、トナー供給ローラ24から現像ローラ25に供給されたトナー28の層厚を規制する。したがって、トナー規制部材26によって規制されたトナー28が現像ローラ25によって感光体3の方へ搬送される。そして、現像ローラ25で搬送されたトナー28によって感光体3の静電潜像が非接触で現像されて、感光体3に各色のトナー像が形成される。
図3(a)に示すように、現像ローラ25の外周面には、前述の特許文献1に記載の現像ローラと同様に網の目状の凹凸パターンが形成されている。この例の現像ローラ25ではこの凹凸パターンとして、その外周面の軸方向所定位置に溝29が全周にわたって形成されている。その場合、溝29は、現像ローラ25の軸方向に対して所定角(図示例では45°であるが、これに限定されない)で傾斜した螺旋状に連続して形成され規則性を有する所定数の第1傾斜溝29aと、これらの第1傾斜溝29aと傾斜が逆方向に傾斜した螺旋状に連続する所定数の第2傾斜溝29bとからなる。これらの第1および第2傾斜溝29a,29bは、いずれもそれらの傾斜方向に所定のピッチ間隔pでかつ軸方向に所定幅Wに形成されている。なお、第1および第2傾斜溝29a,29bの各傾斜角および各ピッチは、いずれも互いに異ならせることもできる。
図3(b)に示すように、現像ローラ25は、基材25aと、この基材25aの外周面に形成された表面層25bとからなる。基材25aは、5056アルミ合金や6063アルミ合金等のアルミニウム系やSTKM等の鉄系等の金属材料のスリーブからなる。また、表面層25bは基材25a上に施されたニッケル系めっきやクロム系めっき等のめっき層からなる。
図3(c)に示すように、現像ローラ25の基材25aの外周面には、第1および第2傾斜溝29a,29bを構成するための第1および第2傾斜基材溝29a′,29b′がそれぞれ転造加工によって形成されている。この基材における第1および第2傾斜基材溝29a′,29b′の加工方法は従来公知の加工方法を採用することができる。したがって、この加工方法の説明は省略する。そして、基材25aの外周面には、第1および第2傾斜基材溝29a′,29b′で囲まれた所定数の島状の基材凸部30′が形成されている。なお、本発明では、基材凸部30′は第1および第2傾斜基材溝29a′,29b′の底部から見て外方に突出していることで凸部という。
第1傾斜基材溝29a′は、その傾斜方向に沿って正弦波形状の湾曲凹部に形成されているとともに、この第1傾斜基材溝29a′に隣接する基材凸部30′もその傾斜方向に沿って正弦波形状の湾曲凸部に形成されている。また、基材凸部30′に隣接する第2傾斜基材溝29b′もその傾斜方向に沿って正弦波形状の湾曲凹部に形成されている。更に、この第2傾斜基材溝29b′に隣接する基材凸部30′もその傾斜方向に沿って正弦波形状の湾曲凸部に形成されている。こうして、第1および第2傾斜基材溝29a′,29b′からなる基材凹部とこの基材凹部に隣接する基材凸部30′の湾曲凸面とがそれぞれそれらの傾斜方向に沿って連続して湾曲した正弦波形状からなる波面形状に形成されている。
そして、第1および第2傾斜基材溝29a′,29b′、基材凸部30′が形成された基材25aの外周面にニッケル系無電解めっき等のめっきを施すことで、基材25aの表面に表面層25bが形成される。その場合、表面層25bの第1および第2傾斜溝29a,29bがそれぞれ第1および第2傾斜基材溝29a′,29b′に倣って湾曲凹面で形成されるとともに、表面層25bの凸部30が基材凸部30′に倣って湾曲凸面で形成される。そして、第1および第2傾斜溝29a,29bの湾曲凹面とこれらの第1および第2傾斜溝29a,29bに隣接する凸部30の湾曲凸面とが連続して湾曲した正弦波形状の波面形状に形成されている。こうして、第1および第2傾斜溝29a,29bと凸部30とにより、現像ローラ25の外周面には凹凸部(つまり、凹部および凸部)が形成される。
一方、本発明者は、前述の図7(b)に示すように現像ローラ25の表面層25bが湾曲した摩耗形状で摩耗する現象について、更に耐久実験をしながら検討した。なお、この摩耗の形状は、3次元測定用レーザ顕微鏡であるKeyence VK−9500で測定した。実験に用いた画像形成装置は、セイコーエプソン社製LP9000Cのプリンタである。そして、このプリンタに用いられている現像ローラに代えて、次の現像ローラ25を用いた。その場合、この現像ローラ25が使用可能にするために、セイコーエプソン社製LP9000Cのプリンタを改造した。耐久実験における画像形成条件は、LP9000Cのプリンタの標準の画像形成条件である。
現像ローラ25の基材25aにSTKM材を用いて、基材25aに凹凸部を加工する前にセンタレス加工により基材25aの表面仕上げを行った。次に、表面層25bとして、無電解ニッケル-リン(Ni-P)めっきにより厚み3μmのめっき層を基材表面に形成した。このとき、図4(a)に示すように、現像ローラ25の凹凸部は、凹凸深さ(溝29a,29bの底から凸部30の上面までの高さ)6μm、凹凸ピッチ100μm、凹凸深さの1/2ラインでの凸部30の幅60μm、凹凸深さの1/2ラインでの凹部(溝29a,29b)の幅40μmであった。
また、トナー供給ローラ24はウレタン発泡ローラで形成して現像ローラ25に対して食い込み量1.5mmで設置した。更に、トナー規制部材26はウレタンゴムからなるブレードで構成し、現像ローラ25に対して当接圧40g/cmで設置した。
更に、用いたトナーは2種類のトナーである。そのうち1つのトナーは、粉砕法で作製されたポリエステル粒子にCCA、WAX、顔料を適量内添してトナー母粒子を構成するとともに、このトナー母粒子に20nmの小粒径シリカ、40nmの中粒径シリカ、および30nmチタニアを外添して、平均粒径D50が8.5μmである大粒径トナーである。他の1つのトナーは、粉砕法で作製されたポリエステル粒子にCCA、WAX、顔料を適量内添してトナー母粒子を構成するとともに、このトナー母粒子に20nmの小粒径シリカ、40nmの中粒径シリカ、100nmの大粒径シリカ、および30nmチタニアを外添して、平均粒径D50が6.5μmである大粒径トナーである。
そして、LP9000Cの標準画像形成条件で、A4普通紙にモノクロの画占率5%の文字パターンで耐久画像形成実験を行った。この実験の結果、前述の最初の大粒径トナーを用いた場合、図4(b)に実線で示された初期のプロファイルを有する凸部30の表面層25bの四方の上端側縁部が、画像形成回数が増加するにしたがって点線で示すように湾曲したプロファイルに摩耗し、画像形成回数が更に増加するにしたがって一点鎖線で示すように凸部30の表面層25bの平坦面30aが更に湾曲したプロファイルに摩耗する傾向となった。凸部30のこのような湾曲した摩耗プロファイルは、前述の2番目の大粒径トナーを用いた場合にも、同様の湾曲したプロファイルに摩耗する傾向となった。
この摩耗プロファイルについて精緻に検討すると、図4(b)に示される湾曲した摩耗プロファイルは、トナー粒径(D50粒径;体積50%の平均粒径)が現像ローラ25の凹凸深さより大きい(トナー粒径>現像ローラ25の凹凸深さ)場合に生じる傾向にあることが分かった。
この理由は次のように考えられる。図5(a)において現像ローラ25の回転に伴い、現像ローラ25にそれぞれ圧接されるトナー供給ローラ24およびトナー規制部材26により、凸部30の平坦面30aに位置するトナー粒子が第1および第2傾斜溝29a,29b内にそれぞれ移動する。このとき、トナー粒子の平均粒径が凹凸部の深さより大きいことから、第1および第2傾斜溝29a,29b内に移動したトナー28の粒子はほとんど一層になる。更に、現像ローラ25の回転に伴い、第1および第2傾斜溝29a,29bに位置するトナー粒子が凸部30の平坦面30aに移動する。また、凸部30の平坦面30aに位置するトナー粒子が第1および第2傾斜溝29a,29bに移動する。このとき、トナー粒子が凸部30における表面層25bの四方の上端側縁のエッジ部に比較的大きな荷重を加えるようになる。このおため、図5(b)に示すようにトナー粒子の表面の比較的硬い外添剤によって表面層25bの表面および四方の上端側縁部が長期にわたって徐々に湾曲状に摩耗される。
なお、図5(a)および(b)は、図3(b)と同様に第1および第2傾斜溝29a,29bの傾斜方向に沿う断面図である。このため、これらの現像ローラ25の部分断面は、現像ローラ25の回転方向と異なる。したがって、第1傾斜溝29aに位置するトナー粒子が凸部30の平坦面30a上に移動し、その後平坦面30a上のトナーは、この平坦面30aに隣接する第1および第2傾斜溝29a,29bのいずれにも移動するようになる。また、第2傾斜溝29aに位置するトナー粒子が凸部30の平坦面30a上に移動し、その後平坦面30a上のトナーは、この平坦面30aに隣接する第1および第2傾斜溝29a,29bのいずれにも移動するようになる。
次に、本発明の現像ローラ25の具体例について説明する。
現像ローラ25の基材25aにSTKM材を用いて、基材25aに凹凸部を加工する前にセンタレス加工により基材25aの表面仕上げを行った。次いで、図6(a)で示すように転造加工で表面に基材凹凸深さ(基材凹部の底から基材凸部の上面までの高さ)d′が8μm、基材凹凸ピッチpが150μmの正弦波形状の湾曲形状の凹凸部を形成した。
現像ローラ25の基材25aにSTKM材を用いて、基材25aに凹凸部を加工する前にセンタレス加工により基材25aの表面仕上げを行った。次いで、図6(a)で示すように転造加工で表面に基材凹凸深さ(基材凹部の底から基材凸部の上面までの高さ)d′が8μm、基材凹凸ピッチpが150μmの正弦波形状の湾曲形状の凹凸部を形成した。
表面層25bとして、無電解ニッケル-リン(Ni-P)めっきにより厚み3μmのめっき層を基材表面に形成した。このときの表面層25bの凹凸深さ(凹部の底から凸部30の上面までの高さ)dが8μmであった。
そして、この現像ローラ25を用いて、前述のLP9000Cのプリンタを用いて前述と同様の耐久実験を行った。このとき、用いたトナーは、前述の平均粒径D50が8.5μmである大粒径トナーである。その場合、トナーの平均粒径D50が8.5μmであり、表面層25bの凹凸深さdの8μmより大きい。したがって、表面層25bの摩耗は、図5(b)に示す例と同様に湾曲した摩耗プロファイルとなる。
このとき、表面層25bの凹凸部および基材25aの凹凸部が正弦波形状の湾曲形状であって側縁のエッジを有していないため、長期にわたる画像形成により表面層25bはこの正弦波形状の湾曲形状にほぼ沿って湾曲して摩耗するようになる。したがって、基材25aの凸部30′は早期に露出することはない。そして、画像形成が更に長期にわたって行われると、図6(b)に示すように基材25aの凸部30′の頂部近傍の表面層25bが比較的大きく摩耗して凸部30′の頂部が露出するようになる。これにより、現像ローラ25は寿命となる。このとき、第1および第2傾斜溝29a,29bにおける表面層25bの摩耗は凸部30′の頂部における表面層25bの摩耗に比べて少ない。
このようにして、この例の現像ローラ25によれば、基材凸部30′が湾曲凸面で形成されているとともに表面層25bの凸部30が湾曲凸面で形成されている。すなわち、基材凸部30′にエッジ部が存在しない。そして、画像形成回数が多くなって、凸部30における表面層25bが基材凸部30′の湾曲凸面にほぼならって湾曲して摩耗するようになる。したがって、表面層25bが摩耗しても、基材25aの基材凸部30′が早期に露出することはない。これにより、現像ローラ25の耐久性がより効果的に向上する。その結果、現像ローラ25のトナー帯電性を長期にわたって良好に維持することができる。また、基材25aに安価なFe系材料を用いることで、基材25aの腐食を長期にわたって防止することができる。
また、多数の基材凹部(第1および第2傾斜基材溝29a′,29b′)の湾曲凹面とこれらの凹部に隣接する多数の基材凸部30′の湾曲凸面とを、現像ローラ25の周方向および軸方向のいずれにも連続して湾曲した波面形状に形成することで、現像ローラ25の耐久性をさらに一層効果的に向上させることができる。特に、基材25aの凹凸部の波面形状を正弦波形状にすることが、現像ローラ25の耐久性を効果的に向上させるうえで好ましい。
この現像ローラ25を有する現像装置5′によれば、感光体3の静電潜像を長期にわたって良好に現像することができる。また、トナー28の平均粒径(D50の平均粒径)が現像ローラ25の凹凸部の深さより大きいトナー28を用いることで、凸部30における表面層25bをより効果的に湾曲して摩耗させることができる。これにより、基材25aの露出を更に長期にわたって抑制することができる。
なお、本発明では、必ずしも第2傾斜溝29bの軸方向の間隔および数は、いずれも第1傾斜溝29aのそれらと必ずしも同じである必要はなく異なってもよい。また、第1および第2傾斜溝29a,22bの数は1本以上任意の数だけ設けることができる。
また、外添剤に比較的硬いシリカを用いたトナーであって、トナー母粒子に対するシリカ被覆率が100%以上であるトナーを用いた場合には、トナー母粒子の表面に多くのシリカが存在するだけでなく、遊離シリカも多くなるため、凸部30の表面層25bの摩耗速度が比較的より速くなる。このようなトナーは非磁性一成分非接触現像で流動性を必要とする場合に多く用いられるが、シリカ被覆率が100%以上であるトナーを用いる現像装置5′にこの例の現像ローラ25を用いても、現像ローラ25の耐久性をより効果的に向上することができる。
一方、この現像装置5′を備える画像形成装置1は長期にわたって安定した良好な画質の画像を形成することができる。
一方、この現像装置5′を備える画像形成装置1は長期にわたって安定した良好な画質の画像を形成することができる。
更に、前述の例ではロータリー現像ユニット5を有する画像形成装置1に適用しているが、本発明はこれに限定されるものではない。本発明は、例えば、画像形成ユニットがタンデムに配置された画像形成装置、4サイクルの画像形成装置、単色の画像形成装置、あるいはトナー像を潜像担持体から転写材(本発明の転写媒体に相当)へ直接転写する画像形成装置(つまり、中間転写媒体を備えない画像形成装置)等、少なくとも凹凸部を有する現像ローラを備える現像装置を備えたどのような画像形成装置にも適用することができる。要は、本発明は、特許請求の範囲に記載された事項の範囲内でどのような画像形成装置にも適用することができる。
1…画像形成装置、3…感光体、5…ロータリー現像ユニット、5Y,5M,5C,5K,5′…現像装置、24…トナー供給ローラ、25…現像ローラ、25a…基材、25b…表面層、26…トナー規制部材、28…トナー、29…溝、29a…第1傾斜溝、29b…第2傾斜溝、29a′…第1傾斜基材溝、29b′…第2傾斜基材溝、30…凸部、30′…基材凸部
Claims (9)
- 外周面の所定領域に形成された基材凹部および基材凸部を有する基材と、この基材の外周面に形成されかつ前記基材凹部および前記基材凸部にそれぞれ対応した凹部および凸部を外周面に有する表面層とを少なくとも有し、
前記基材凸部が湾曲凸面で形成されていることを特徴とする現像ローラ。 - 前記基材凹部が湾曲凹面で形成され、
前記基材凹部の湾曲凹面とこの基材凹部に隣接する前記基材凸部の湾曲凸面とが連続して接続されており、
前記凹部の湾曲凹面とこの凹部に隣接する前記凸部の湾曲凸面とが連続して湾曲した波面形状に形成されていることを特徴とする請求項1に記載の現像ローラ。 - 前記波面形状は正弦波形状であることを特徴とする請求項2に記載の現像ローラ。
- 前記表面層の前記凸部が湾曲凸面で形成され、前記表面層の前記凹部が湾曲凹面で形成されていることを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1に記載の現像ローラ。
- 前記表面層は無電解めっきにより形成されていることを特徴とする請求項1ないし4のいずれか1に記載の現像ローラ。
- 前記基材凹部は螺旋状に連続する溝で形成されていることを特徴とする請求項1ないし5のいずれか1に記載の現像ローラ。
- 潜像担持体へトナーを搬送する現像ローラと、この現像ローラに当接して前記トナーを供給するトナー供給ローラと、前記現像ローラに当接して前記潜像担持体へ搬送するトナーの量を規制するトナー規制部材とを少なくとも有し、
前記現像ローラは請求項1ないし6のいずれか1に記載の現像ローラであり、
前記トナーの平均粒径が、前記現像ローラの前記凹部の深さより大きいことを特徴とする現像装置。 - 前記トナーはトナー母粒子が外添剤で被覆された非磁性一成分トナーであり、前記外添剤として少なくともシリカが用いられているとともに、このシリカの被覆率が100%以上であることを特徴とする請求項7に記載の現像装置。
- 少なくとも静電潜像が形成される潜像担持体と、非接触現像で前記静電潜像をトナーにより現像して前記潜像担持体にトナー像を形成する現像装置と、前記潜像担持体のトナー像を転写媒体に転写する転写装置とを少なくとも備え、
前記現像装置は請求項7または8に記載の現像装置であることを特徴とする画像形成装置。
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