JP4839790B2 - 現像剤担持体の製造方法、現像剤担持体、現像装置、および画像形成装置 - Google Patents
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Description
このような画像形成装置には、静電的な潜像を担持する感光体に対向して配設され、トナーを担持する現像ローラ(現像剤担持体)を有する現像装置が備えられている。かかる現像装置は、現像工程にて、現像ローラから感光体へトナーを付与することにより、前記潜像をトナー像として可視化する。
しかしながら、特許文献1にかかる現像ローラは、前述したような凹凸をブラスト処理により形成するため、形成された凹凸の形状、大きさ、配置が不均一なものとなり、現像特性の低下を招く場合がある。
また、一般に、軽量化などの目的から、現像ローラは、その本体が円筒状部材で構成され、この円筒状部材の軸線方向での両端部の内周面にそれぞれ、軸受のためのフランジ部材が嵌入(圧入)されている。このような場合、凹凸の形成は、円筒状部材にフランジ部材を嵌入し、これらの軸線を一致させる処理を行った後に行う必要がある。しかしながら、円筒状部材は、円柱状部材に比し変形しやすく、また、フランジ部材が嵌入された部分とそうでない部分とで剛性が異なるため、均一な凹凸加工が難しい。円筒状部材が変形すると、規制ブレードとの接触圧が変動し、搬送不良や帯電不良を招くおそれがある。
本発明の現像剤担持体の製造方法は、円筒状をなし、その外周面に現像剤を担持する凹凸部を有する現像剤担持体を製造する方法であって、
前記現像剤担持体となるべき円筒状の基材の軸線方向での両端部の内周面にフランジ部材を嵌入する工程と、
前記フランジ部材を嵌入した前記基材の外周面に前記凹凸部の形成のための型を押圧することにより、前記凹凸部を形成する工程とを有し、
前記凹凸部を形成する工程における前記凹凸部の形成領域は、前記基材の内周面と前記フランジ部材の外周面との接触部よりも、前記基材の軸線方向の中央部側の外周面部分であることを特徴とする。
当該現像剤担持体となるべき円筒状の基材の軸線方向での両端部の内周面にフランジ部材を嵌入して、該フランジ部材を嵌入した前記基材の外周面に前記凹凸部の形成のための型を押圧することにより、前記凹凸部が形成されており、
前記凹凸部の形成領域は、前記基材の内周面と前記フランジ部材の外周面との接触部よりも、前記基材の軸線方向の中央部側の外周面部分であり、
前記凹凸部が形成される際には、前記基材の縦断面において、前記凹凸部の各凹部の側面から直角かつ前記基材の軸線に向けて延びる線が、それぞれ、前記基材の内周面と前記フランジ部材の外周面との接触部の前記嵌入方向側の端縁よりも前記基材の軸線方向での中央部側を通るように、前記凹凸部の形成が行われることを特徴とする。
これにより、より確実に、基材の外周面に均一な凹凸部を形成するとともに、基材の変形(塑性変形)を防止することができる。
これにより、さらに確実に、基材の外周面に均一な凹凸部を形成するとともに、基材の変形(塑性変形)を防止することができる。
これにより、最も確実に、基材の外周面に均一な凹凸部を形成するとともに、基材の変形(塑性変形)を防止することができる。
これにより、薄肉部とそうでない部分との境界およびその近傍部位において、基材の剛性の急激あるいは局所的な変化を抑えることができる。したがって、基材にフランジ部材の嵌入のための薄肉部が形成されている場合においても、基材の外周面に均一な凹凸部を形成するとともに、基材の変形(塑性変形)を防止しつつ、凹凸部の形成領域の面積を増大させることができる。
これにより、基材の内周面とフランジ部材の外周面との接触部とそうでない部分との境界およびその近傍部位において、基材の剛性の急激あるいは局所的な変化を抑えることができる。したがって、より確実に、基材の外周面に均一な凹凸部を形成するとともに、基材の変形(塑性変形)を防止することができる。
これにより、比較的単純な形状の型を用いて、規則的かつ均一な凹凸部を簡単に形成することができる。
これにより、得られる現像剤担持体は、現像剤の転動性を優れたものとしつつ、凹凸部に現像剤を均一かつ最適な量で担持することができる。
これにより、現像特性および耐久性に優れた現像装置を提供することができる。
本発明の画像形成装置は、帯電・露光・現像・転写・定着を含む一連の画像形成プロセスにより、画像を記録媒体に形成する画像形成装置であって、
本発明の現像装置を備えることを特徴とする。
これにより、現像特性および耐久性に優れた画像形成装置を提供することができる。
<画像形成装置>
まず、本発明の画像形成装置、すなわち本発明の現像装置を備える画像形成装置を簡単に説明する。
本発明の第1実施形態を説明する。
図1は、本実施形態にかかる画像形成装置の全体構成を示す模式的断面図である。
図1に示す本実施形態の画像形成装置10は、主として露光・現像・転写・定着を含む一連の画像形成プロセスによって画像を記録媒体に記録するものである。このような画像形成装置10は、図1に示すように、静電的な潜像を担持し図示矢印方向に回転する感光体20を有し、その回転方向に沿って順次、帯電ユニット30、露光ユニット40、現像ユニット50、一次転写ローラ60、クリーニングユニット75が配設されている。また、画像形成装置10は、図1にて下部に、紙などの記録媒体Pを収容する給紙トレイ82が設けられ、その給紙トレイ82に対して記録媒体Pの搬送方向下流に、二次転写ローラ80、定着装置90が記録媒体Pの搬送方向に沿って順次配設されている。また、画像形成装置10には、記録媒体の両面に画像を形成する場合に、定着装置90によって一方の面に定着処理された記録媒体Pを表裏反転させて二次転写ローラ80へ帰還させるための搬送部88が設けられている。
帯電ユニット30は、コロナ帯電などにより感光体20の表面を一様に帯電するための装置である。
露光ユニット40は、図示しないパーソナルコンピュータなどのホストコンピュータから画像情報を受けこれに応じて、一様に帯電された感光体20上に、レーザを照射することによって、静電的な潜像を形成する装置である。
一次転写ローラ60は、感光体20に形成された単色のトナー像を中間転写ベルト70に転写するための装置である。
定着装置90は、前記トナー像の転写を受けた記録媒体Pを加熱および加圧することにより、前記トナー像を記録媒体Pに融着させて永久像として定着させるための装置である。
搬送部88は、定着装置90によって一方の面に定着処理された記録媒体Pを挟持搬送する搬送ローラ対88A、88Bと、搬送ローラ対88A、88Bによって搬送される記録媒体Pを表裏反転しつつレジローラ86へ向け案内する搬送路88Cとを備えている。これにより、記録媒体の両面に画像形成する場合に、定着装置90によって一方の面に定着処理された記録媒体Pを表裏反転して二次転写ローラ80へ帰還させる。
まず、図示しないホストコンピュータからの指令により、感光体20、現像ユニット50に設けられた現像ローラ(図示せず)、および中間転写ベルト70が回転を開始する。そして、感光体20は、回転しながら、帯電ユニット30により順次帯電される。
感光体20の帯電された領域は、感光体20の回転に伴って露光位置に至り、露光ユニット40によって、第1色目、例えばイエローYの画像情報に応じた潜像が前記領域に形成される。
感光体20上に形成されたイエロートナー像は、感光体20の回転に伴って一次転写位置(すなわち、感光体20と一次転写ローラ60との対向部)に至り、一次転写ローラ60によって、中間転写ベルト70に転写(一次転写)される。このとき、一次転写ローラ60には、トナーの帯電極性とは逆の極性の一次転写電圧(一次転写バイアス)が印加される。なお、この間、二次転写ローラ80は、中間転写ベルト70から離間している。
前述の処理と同様の処理が、第2色目、第3色目および第4色目について繰り返して実行されることにより、各画像信号に対応した各色のトナー像が、中間転写ベルト70に重なり合って転写される。これにより、中間転写ベルト70上にはフルカラートナー像が形成される。
中間転写ベルト70上に形成されたフルカラートナー像は、中間転写ベルト70の回転に伴って二次転写位置(すなわち、二次転写ローラ80と駆動ローラ71との対向部)に至り、二次転写ローラ80によって記録媒体Pに転写(二次転写)される。このとき、二次転写ローラ80は中間転写ベルト70に押圧されるとともに二次転写電圧(二次転写バイアス)が印加される。
記録媒体Pに転写されたフルカラートナー像は、定着装置90によって加熱および加圧されて記録媒体Pに融着される。その後、記録媒体Pは、排紙ローラ対87によって画像形成装置10の外部へ排出される。
記録媒体の両面に画像形成する場合には、定着装置90によって一方の面に定着処理された記録媒体Pを一旦排紙ローラ対87により挟持した後に、排紙ローラ対87を反転駆動するとともに、搬送ローラ対88A、88Bを駆動して、当該記録媒体Pを搬送路88Cを通じて表裏反転して二次転写ローラ80へ帰還させ、前述と同様の動作により、記録媒体Pの他方の面に画像を形成する。
次に、現像ユニット50の現像装置51、52、53、54を詳細に説明する。なお、現像装置51、52、53、54は、使用するトナーが異なるが、それ以外は同様の構成であるため、以下、図2に基づいて、イエロー現像装置54を代表的に説明する。
図2は、本発明の現像装置の概略構成を示す模式的断面図である。
図2に示すイエロー現像装置54は、現像剤たるトナーT(イエロートナー)を収容するハウジング540と、現像剤担持体たる現像ローラ510と、この現像ローラ510にトナーTを供給するトナー供給ローラ550と、現像ローラ510に担持されたトナーTの層厚を規制する規制ブレード560とを有している。
また、本実施形態では、イエロー現像装置54による現像時に、現像ローラ510と感光体20とが微小間隙をもって、非接触状態で対向する。そして、現像ローラ510と感光体20との間に交番電界を印加することにより、トナーTを現像ローラ510上から感光体20へ飛翔させて、感光体20上の潜像が現像される。
この規制ブレード560は、現像ローラ510の軸方向に沿って当接される当接部材としてのゴム部560aと、このゴム部560aを支持する支持部材としてのゴム支持部560bとを有している。ゴム部560aは、シリコンゴム、ウレタンゴム等を主材料として構成され、ゴム支持部560bは、ゴム部560aを現像ローラ510側に付勢する機能も有するため、リン青銅、ステンレス等のバネ性(弾性)を有するシート状の薄板が用いられる。ゴム支持部560bは、その一端がブレード支持板金562に固定されている。ブレード支持板金562は、ハウジング540に取り付けられ、シール部材520もハウジング540に取り付けられる。さらに現像ローラ510が取り付けられた状態で、ゴム部560aは、ゴム支持部560bの撓みによる弾性力によって、現像ローラ510に押しつけられている。
また、本実施形態では、規制ブレード560の現像ローラ510側とは逆側には、ブレード裏部材570が設けられ、ゴム支持部560bとハウジング540との間にトナーTが入り込むことを防止するとともに、ゴム部560aを現像ローラ510へ押圧して、ゴム部560aを現像ローラ510に押しつけている。
ここで、図3および図4に基づき、本発明の現像剤担持体の一例である現像ローラ510を詳細に説明する。
図3は、図2に示す現像装置に備えられた現像剤担持体の概略構成を示す平面図、図4は、図3におけるA−A線での拡大断面図である。
図3に示す現像ローラ510は、円筒状の本体300と、この本体300の両端から突出する軸受部310とを有している。このように円筒状の本体300を用いて現像ローラ510を構成することにより、現像ローラ510(ひいては現像装置や画像形成装置)の軽量化を図ることができ、その結果、取り扱い性が向上する。
また、図4に示すように、第1の溝21は、その横断面形状が台形をなしている。なお、第2の溝22の構成は、前述したように延在方向が異なる以外は、第1の溝21の構成と同様である。なお、説明の便宜上、図4では、第1の溝21および第2の溝22を模式的に示している。
このような凹凸部2は規則的かつ均一であるため、現像ローラ510上に均一かつ最適な量のトナーTを担持させることが、また、現像ローラ510の外周面でのトナーの転動性(転がりやすさ)も均一なものとすることができる。その結果、トナーの局所的な帯電不良や搬送不良を防止して、優れた現像特性を発揮させることができる。
なお、本体300の外周面(外周面301)には、必要に応じて、ニッケルメッキ、クロムメッキ等が施されていてもよい。
また、本体300の外径(直径)は、特に限定されないが、例えば、10〜30mmであるのが好ましく、15〜20mmであるのがより好ましい。
次に、図5ないし図9に基づいて、本発明の現像剤担持体の製造方法の一例として、前述した現像ローラ510の製造方法を説明する。
図5は、本発明の実施形態にかかる現像剤担持体の製造方法を説明するための図、図6は、図5に示す製造方法において基材の外周面に凹凸部を形成する装置の概略構成を示す斜視図、図7は、図6に示す装置の平面図、図8は、図5に示す製造方法において基材の外周面に対する凹凸部の形成を説明するための図、図9は、図5に示す製造方法において基材の外周面に対する凹凸部の形成領域を説明するための図である。
現像ローラ510の製造方法は、[1]現像ローラ510となるべき円筒状の基材を用意する工程と、[2]この基材の外周面に凹凸部2を形成する工程とを有する。
[1]基材を用意する工程
まず、図5(a)に示すように、現像ローラ510となるべき円筒状の基材300Aを用意する。
この基材300Aは、前述した現像ローラ510の本体300となるべきものであり、アルミニウム、ステンレス、鉄等のような金属材料を主材料として構成されている。これにより、後述する製造工程において、凹凸部2を本体300(現像ローラ510)の外周面301に形成するとき、当該溝を容易かつ確実に形成することができる。
また、この基材300Aの外径は、特に限定されないが、10〜30mmであるのが好ましく、15〜25mmであるのがより好ましい。
また、基材300Aの厚さは、特に限定されないが、0.2〜3mmであるのが好ましく、0.5〜3mmであるのがより好ましい。
そして、図5(c)に示すように、基材300Aの薄肉部302にフランジ部材310Aを嵌入する。これにより、フランジ部材310Aが基材300Aに固定される。なお、図5(c)に矢印でフランジ部材310Aの嵌入方向を示している。以下、フランジ部材310Aの嵌入方向を単に嵌入方向と言う。
その後、基材300Aの軸線と、フランジ部材310Aのうちの基材300Aの端面から突出した部分の軸線とが一致するように、基材300Aの外周面とフランジ部材310Aの前記突出した部分の外周面とを研削する。これにより、図5(d)に示すように、基材300Aの両端から突出する軸受部310が形成される。
また、研削後の基材300Aおよび軸受部310において、外径精度を±10〜±50μmとするのが好ましく、また、ふれを10〜50μmとするのが好ましく、さらに、表面粗さを0.5〜1μmとするのが好ましい。これらにより、得られる現像ローラ510の寸法精度をより優れたものとすることができる。
なお、薄肉部302の形成や、フランジ部材310Aの嵌入は、後述する工程[2]の後に行ってもよい。また、薄肉部302の形成や、基材300Aおよびフランジ部材310Aの外周面の研削を省略することもできる。
次に、図5(e)に示すように、基材300Aの外周面に、凹凸部2を形成する。
以下、凹凸部2の形成について、図6ないし図8に基づいて、詳細に説明する。
凹凸部2の形成に際しては、例えば、図6および図7に示すような加工装置200を用いる。
第1の型220および第2の型230は、それぞれ、円板状(短い円柱状)をなし、その軸線まわりに回転可能となっている。
前述したように、凹凸部2は、互いに平行に形成された多数の第1の溝21と、第1の溝21に交差するとともに、互いに平行に形成された多数の第2の溝22とで構成されている。したがって、第1の型220および第2の型230として前述したような比較的単純な形状の型を用いて、規則的かつ均一な凹凸部2を簡単に形成することができる。
また、第1の溝21同士間および/または第2の溝22同士間のピッチをpとしたとき、pは、用いられる解像度(画像の解像度)のピッチよりも小さいのが好ましく、より具体的には、例えば、Pは、前記解像度が150dpiである場合には、169μmよりも小さいのが好ましく、前記解像度が200dpiである場合には、127μmよりも小さいのが好ましく、前記解像度が300dpiである場合には、85μmよりも小さいのが好ましい。これにより、現像によって得られるトナー像のムラを防止することができる。
このような第1の型220および第2の型230を基材300Aをその両側から押圧しつつ互いに逆方向に回転すると、図6中矢印で示すように、基材300Aがその軸線方向に搬送されながら、第1の型220および第2の型230による加工が行われる。
まず、一回目の押圧では、図8(a)に示すような基材300Aの外周面に対し、第1の型220の凸条221を押圧することにより、図8(b)に示すように、形成するべき第1の溝21の深さの例えば3分の1程度の深さの溝21Aを形成する。
そして、三回目の押圧でさらに、基材300Aの溝21Bと同一箇所に対し、第1の型220の凸条221を押圧することにより、図8(d)に示すように、第1の溝21を形成する。
このように、第1の溝21および第2の溝22の形成を、基材300Aの外周面の同一箇所に型を複数回に分けて押圧して行うと、均一な凹凸部2をより確実に形成することができる。
一方、各回の押圧において、互いに異なる型を用いると、各回に用いる型を適宜選択することにより、所望の形状の凹凸部2を形成することができる。
この場合、各回に用いる型は、第1の溝21および/または第2の溝22の形成のための凸条の幅が互いに異なるのが好ましい。これにより、凹凸部2の形成に際し、各回に用いる型を適宜選択することにより、基材300Aに対する加工のし易さや、型の耐久性などを向上させることができる。
また、最終回またはその近くの回に用いる型の凸条の高さは、凹凸部2の凹部の深さよりも小さいのが好ましい。これにより、最終回等での押圧時に、型の凹部が凹凸部2の凸部の先端を押圧するため、得られる凹凸部2の凸部の先端形状を所望の形状に整え、また、当該先端の強度を向上させることができる。
すなわち、凹凸部2を形成する工程では、図9に示すように、基材300Aの内周面とフランジ部材310Aの外周面との接触部(より具体的には、嵌入方向側の端縁A)よりも、基材300Aの軸線方向の中央部側の外周面部分(図9にてaの位置よりも右側の外周面部分)に、凹凸部2を形成する。言い換えすれば、基材300Aがその内周側からフランジ部材310Aで支持されることにより剛性が急激に大きくなっている部分を除いた部分、すなわち基材300Aの剛性の比較的均一な部分において、基材300Aの外周面に凹凸部2を形成する。
以上のようにして型を用いて凹凸部2を形成した後に、その表面に、必要に応じて、メッキ処理を施す。これにより、得られる凹凸部2の機械的強度をさらに優れたものとすることができる。
このようなメッキ処理の方法としては、特に限定されないが、無電解Ni−Pメッキ、電気メッキ、硬質クロームメッキなどを好適に用いることができる。
また、メッキの厚さは、2〜10μm程度であるのが好ましい。
以上のようにして現像ローラ510を製造することができる。
次に、本発明の第2実施形態を説明する。
以下、第2実施形態の現像剤担持体およびその製造方法について、前記第1実施形態の現像剤担持体およびその製造方法との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
本実施形態は、基材およびフランジ部材の一部の形状が異なる以外は、前述した第1実施形態と同様である。
本実施形態で用いる基材300Aの肉厚は、図10に示すように、薄肉部302から基材300Aの薄肉部302以外の部分(肉厚部)へ連続的に変化している。これにより、凹凸部2を形成する際に、薄肉部302とそうでない部分との境界およびその近傍部位において、基材300Aの剛性の急激あるいは局所的な変化を抑えることができる。したがって、基材300Aにフランジ部材310Aの嵌入のための薄肉部302が形成されている場合においても、基材300Aの外周面に均一な凹凸部2を形成するとともに、基材300Aの変形(塑性変形)を防止しつつ、凹凸部2の形成領域の面積を増大させることができる。なお、基材300Aの肉厚を、薄肉部302から基材300Aの薄肉部302以外の部分(肉厚部)へ断続的に変化させてもよい。
以上説明したような第1および2実施形態の現像ローラ510、およびこれを備える現像装置や画像形成装置は、現像特性および耐久性に優れたものとすることができる。
また、凹凸部2の形成に用いる型は、前述したような円板状または円筒状のものに限定させず、板状などの他の形状のものであってもよい。
Claims (10)
- 円筒状をなし、その外周面に現像剤を担持する凹凸部を有する現像剤担持体を製造する方法であって、
前記現像剤担持体となるべき円筒状の基材の軸線方向での両端部の内周面にフランジ部材を嵌入する工程と、
前記フランジ部材を嵌入した前記基材の外周面に前記凹凸部の形成のための型を押圧することにより、前記凹凸部を形成する工程とを有し、
前記凹凸部を形成する工程における前記凹凸部の形成領域は、前記基材の内周面と前記フランジ部材の外周面との接触部よりも、前記基材の軸線方向の中央部側の外周面部分であることを特徴とする現像剤担持体の製造方法。 - 円筒状をなし、その外周面に現像剤を担持する凹凸部を有する現像剤担持体であって、
当該現像剤担持体となるべき円筒状の基材の軸線方向での両端部の内周面にフランジ部材を嵌入して、該フランジ部材を嵌入した前記基材の外周面に前記凹凸部の形成のための型を押圧することにより、前記凹凸部が形成されており、
前記凹凸部の形成領域は、前記基材の内周面と前記フランジ部材の外周面との接触部よりも、前記基材の軸線方向の中央部側の外周面部分であり、
前記凹凸部が形成される際には、前記基材の縦断面において、前記凹凸部の各凹部の側面から直角かつ前記基材の軸線に向けて延びる線が、それぞれ、前記基材の内周面と前記フランジ部材の外周面との接触部の前記嵌入方向側の端縁よりも前記基材の軸線方向での中央部側を通るように、前記凹凸部の形成が行われることを特徴とする現像剤担持体。 - 前記基材の両端部には、前記フランジ部材を嵌入するためにその内径を拡大して薄肉化した薄肉部が形成されており、前記凹凸部が形成される際には、前記基材の縦断面において、前記凹凸部の各凹部の側面から直角かつ前記基材の軸線に向けて延びる線が、それぞれ、前記薄肉部の内周面の前記嵌入方向側の端縁よりも前記基材の軸線方向での中央部側を通るように、前記凹凸部の形成が行われる請求項2に記載の現像剤担持体。
- 前記凹凸部が形成される際には、前記基材の縦断面において、前記凹凸部の各凹部の側面から直角かつ前記軸線に向けて延びる線が、それぞれ、前記基材の前記薄肉部以外の部分の内周面の軸線方向での端縁よりも前記基材の軸線方向での中央部側を通るように、前記凹凸部の形成が行われる請求項3に記載の現像剤担持体。
- 前記基材の両端部には、前記フランジ部材を嵌入するためにその内径を拡大して薄肉化した薄肉部が形成されており、前記基材の肉厚は、前記薄肉部から前記基材の前記薄肉部以外の部分へ連続的または断続的に変化している請求項2ないし4のいずれかに記載の現像剤担持体。
- 前記フランジ部材の前記嵌入方向での端部は、その横断面積が前記嵌入方向に漸減している請求項2ないし5のいずれかに記載の現像剤担持体。
- 前記凹凸部は、互いに平行に形成された多数の第1の溝と、該第1の溝に交差するとともに、互いに平行に形成された多数の第2の溝とで構成されている請求項2ないし6のいずれかに記載の現像剤担持体。
- 前記第1の溝および/または前記第2の溝の側面同士のなす角をθとしたとき、θは、80〜130°である請求項7に記載の現像剤担持体。
- 請求項2ないし8のいずれかに記載の現像剤担持体を備え、該現像剤担持体は、潜像を担持する潜像担持体に接触または近接して対向しており、前記現像剤担持体から前記潜像担持体へ現像剤を付与することにより、前記潜像を現像剤像として可視化することを特徴とする現像装置。
- 帯電・露光・現像・転写・定着を含む一連の画像形成プロセスにより、画像を記録媒体に形成する画像形成装置であって、
請求項9に記載の現像装置を備えることを特徴とする画像形成装置。
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