JPH08297407A

JPH08297407A - 現像ローラ及び現像装置

Info

Publication number: JPH08297407A
Application number: JP10410795A
Authority: JP
Inventors: Kotaro Takebe; 浩太郎武部
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 1995-04-27
Filing date: 1995-04-27
Publication date: 1996-11-12

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は、現像ローラのフランジ部分の表面
の一部又は全体における耐摩耗性に優れ、長期間にわた
り高品質の画像の得られる現像ローラ及び現像装置を提
供することを目的とする。【構成】本発明の現像ローラは、マグネットローラと
スリーブ及びフランジ部材とを有する現像ローラにおい
て、前記フランジ部材の表面の一部又は全体にドライプ
レーティング法により金属、合金、金属窒化物、金属酸
化物、金属炭化物又は金属硫化物を主材とする皮膜を形
成した構造を有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子写真方式の複写
機、プリンター、ファクシミリ等に用いられる現像ロー
ラ及び現像装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、複写機やレーザービームプリンタ
ー、ファクシミリ等に広く利用されている電子写真式印
刷装置には、トナーやキャリア等の現像剤の搬送等のた
めに現像ローラが用いられている。この現像ローラは磁
界発生手段としての本体スリーブとその片端部又は両端
部に固定されているフランジ部材と、前記本体スリーブ
内に収納され且つ片端部又は両端部を前記フランジ部材
で支持されるマグネットローラとを有している。

【０００３】一般に、上記現像ローラは、いわゆるジャ
ンピング現像方法により現像剤を感光ドラム等に搬送す
るが、その際画像の再現性を向上させるために本体スリ
ーブに供電される。従来、本体スリーブへの供電方法と
しては、（１）金属シャフトフライスカット面から、
（２）耐摩耗性のあるＳＵＳ等を用いてフランジ部材端
面から、或は（３）フランジ部材軸受けベアリングから
等のルートがある。そのため、上記（２）、（３）のよ
うにフランジ部材から電圧を印加する場合には、該フラ
ンジ部材に導電性を付与する必要がある。従って、その
材質としてはアルミニウム合金、ステンレス合金（ＳＵ
Ｓ）、或は導電性樹脂等が用いられているが、ＳＵＳで
はコストが高く、又アルミニウム合金や導電性樹脂等で
は耐摩耗性が悪いため、電極と接触する部分が削れて導
電不良を起こし、長期間にわたって使用していると画像
不良となる欠点があった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記事情に
鑑みなされたものであり、現像ローラのフランジ部材表
面の耐摩耗性に優れ、長期間にわたって高品質の画像が
得られる現像ローラ及び現像装置を提供することを目的
とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】請求項１の如く、本体ス
リーブと、その片端部又は両端部に固定されるフランジ
部材と、前記本体スリーブ内に収納され且つ片端部また
は両端部を前記フランジ部材で支持されるマグネットロ
ーラとを有する現像ローラにおいて、前記フランジ部材
の表面の一部又は全体に金属、合金、金属窒化物、金属
酸化物、金属炭化物又は金属硫化物を主材とし、かつ２
０℃における固有抵抗値が０．０１Ωｍ以下である皮膜
をドライプレーティング法により形成したことを特徴と
する現像ローラである。

【０００６】請求項２の現像ローラは、上記皮膜の材料
がクロム、銅−アルミニウム合金、ステンレス合金又は
窒化チタンであることを特徴とする。

【０００７】請求項３の現像ローラは、上記ドライプレ
ーティング法がスパッタリング法であることを特徴とす
る。

【０００８】請求項４の現像ローラは、上記フランジ部
材の材料がアルミニウム合金或は非導電性樹脂であるこ
とを特徴とする。

【０００９】本発明の現像装置は、請求項１乃至４記載
のいずれか１項記載の現像ローラを用いることを特徴と
する。

【００１０】

【作用】本発明の現像ローラは、前記フランジ部材の表
面の一部又は全体に金属、合金、金属窒化物、金属酸化
物、金属炭化物又は金属硫化物を主材とする皮膜を被覆
したことにより、上記皮膜の硬度が比較的高いために使
用するフランジ部材自身が摩耗することなく長期間の使
用においても初期の表面状態を維持することができる。
また、この皮膜の２０℃における固有抵抗値が０．０１
Ωｍ以下であることにより、現像画質を低下させること
がない。さらに、この皮膜をドライプレーティング法に
より形成したことにより、皮膜の厚みのばらつきを低減
することができ、廃液が発生しないために環境衛生上も
好ましい。

【００１１】

【実施例】以下、本発明について詳細に説明する。図１
は本発明の現像ローラの一例を示す正面図である。図２
は図１の現像ローラのＸ−Ｘ矢視断面図の一部を示す断
面図である。ここで、１はマグネットローラ、２はスリ
ーブ、３はフランジ部材、４は皮膜、Ａは現像ローラで
あり、図２ではフランジ部材３の端面５に皮膜４が形成
されているため、フランジ部材３の端面５からスリーブ
２の表面に供電される。また、図３は本発明の現像ロー
ラＡのその他の例を示す断面図であり、皮膜４をフラン
ジ部材３の軸部６及び端部５に形成されているため、軸
受けベアリング（図示しない）を用いてスリーブ２の表
面に供電される。なお、皮膜４は、これらの例に限定さ
れず、スリーブ２への供電方法に応じて適当な箇所に形
成することができる。

【００１２】なお、皮膜４の厚みとしては、０．２ミク
ロン以上で３ミクロン以下が好ましく、皮膜の厚みが
０．２ミクロン未満であると耐摩耗特性が十分に向上さ
れず、また、その厚みが３ミクロンを超えると、皮膜４
の内部応力が増大するために皮膜４の剥離や割れ等が発
生しやすくなったり、コストが高くなってしまったり、
さらにはフランジ部材３の表面に微小な凹凸を形成した
場合には表面状態が変化したりする恐れもある。

【００１３】マグネットローラ１としては、特に限定さ
れず、ボンデッドマグネット、焼結磁石等の材料からな
るものが挙げられるが、特に成形性の点でボンデッドマ
グネットが好ましい。

【００１４】スリーブ２としては、特に限定されず、樹
脂又はアルミニウム合金、ステンレス合金、銅合金等の
金属材料からなるものが挙げられるが、特に材料コスト
や加工性等の点でアルミニウム合金が好ましい。

【００１５】また、フランジ部材３についても、特に限
定されず、樹脂又はアルミニウム金、ステンレス合金、
銅合金等の金属材料からなるものが挙げられるが、コス
ト或は加工性の観点からアルミニウム合金または非導電
樹脂が好ましく、このフランジ部材３の表面に耐摩耗性
を向上するために皮膜４を形成される。皮膜４の形成に
あたっては、その前にブラスト処理による微小な凹凸等
を形成することができる。ブラスト処理の方式として
は、加圧式または吸引式のエアーブラスト法、バキュー
ムブラスト法、ウォーターブラスト法或いは遠心ブラス
ト法のいずれでも良い。ブラスト処理に用いる研削材と
しては、鋳鉄グリッド、スティールグリッド、銅スラ
グ、ニッケルスラグ、溶融アルミナ、炭化ケイ素などか
ら選ぶことができるが、皮膜との密着力を向上するなど
の目的で、フランジ部材の表面研磨又は清掃するため
に、グラスビーズ、プラスチックビーズ、砂、或いはく
るみの殻などを用いてもよい。ブラスト処理の圧力、距
離、角度等は、特に制限されず、目的とする微小な凹凸
の形状や表面研磨の程度などに応じて設定することがで
きる。

【００１６】ブラスト処理とは別に、フランジ部材３の
表面と皮膜４との密着性を向上するために、皮膜４を形
成する前にフランジ部材３の表面に前処理をすることが
できる。前処理方法としては、溶剤洗浄、酸・アルカリ
洗浄、水洗浄、フレーム処理、コロナ放電処理、プラズ
マ処理等があるが、特に処理効果の高さと廃液処理の必
要がない点で水洗浄とプラズマ処理が好適であるが、特
にドライプレーティング法による皮膜４形成の前処理と
しては、プラズマ処理が処理効果が高いために好まし
い。

【００１７】皮膜４としては、金属、合金、金属窒化
物、金属酸化物、金属炭化物又は金属硫化物の少なくと
も１種を５０重量％以上含む材料からなるものが挙げら
れるが、例えば、金属としてはクロム、モリブデン、チ
タン、亜鉛、タングステン等、合金としては銅−アルミ
ニウム合金、ステンレス合金等、金属窒化物としては窒
化チタン、金属酸化物としては酸化錫、酸化錫−酸化イ
ンジウム複合体、二酸化モリブテン等、金属炭化物とし
ては炭化チタン、炭化モリブテン等であるが、特にクロ
ム、銅−アルミニウム合金、ステンレス合金又は窒化チ
タンが比較的低コストでかつ耐摩耗性に優れた皮膜４が
得られるため好ましい。また、皮膜４には絶縁性酸化物
や絶縁性窒化物等のセラミックス成分、ポリ四弗化エチ
レンやポリエチレン等の有機粒子を含んでいても良い。
さらに、これらの材料の２０℃における固有抵抗値は
０．０１Ωｍ以下であることが好ましく、０．０１Ωｍ
を超えると良好な現像品質が得られない。なお、皮膜４
は上記した材料を２層以上の積層することもできる。

【００１８】次に、皮膜４を形成方法としては、均一で
高密度な薄膜が形成できるドライプレーティング法を利
用する。

【００１９】ドライプレーティング法としては、真空蒸
着法、イオンプレーティング法、スパッタリング法等の
物理蒸着法（ＰＶＤ）と化学気相成長法（ＣＶＤ）等が
あるが、特に高沸点金属、合金、金属窒化物、金属酸化
物、金属炭化物又は金属硫化物合金からなる皮膜４を比
較的簡単に形成することができ、フランジ部材３との密
着性が良く、耐摩耗性に優れた良質の膜を得ることがで
きるスパッタリング法又はイオンプレーティング法が好
ましく、成膜コストの点からスパッタリング法がより好
ましい。さらに、皮膜４が非常に薄い場合でも膜厚のば
らつきが小さく、特に母材のフランジ部材３の表面に微
小な凹凸が形成されている場合でも、皮膜４によって、
実質的に微小な凹凸がなくなってしまったり、凹凸の程
度が小さくなるといったレベリング効果は小さく、いわ
ゆるステップカバレッジ性の良い均一な厚みの皮膜４を
形成することができる。

【００２０】また、スパッタリング法には、特に限定さ
れず通常使用されているどのような方法でも良いが、例
えば、マグネトロンスパッタリングが好適であり、直流
法と高周波法のいずれでも構わない。また、バイアスス
パッタリング法や反応性スパッタリング法等を利用する
こともできる。直流法マグネトロンスパッタリングの場
合は、金属、合金あるいは異なる金属や合金を組み合わ
せた複合型の導電性ターゲットを用いて、０．１〜１０
０Ｐａ（パスカル）のアルゴンガス雰囲気で、単位平方
センチメートル当たり１〜１５ワットの直流出力によっ
て、フランジ部材３の表面に好適な皮膜４を形成するこ
とができる。また、これらのドライプレーティング法で
は、電気めっき法や無電解めっき法などの湿式めっき法
と比較して、均質で密着性の良い薄い膜を作成できる
上、湿式めっきで問題となるような環境衛生上好ましく
ない廃液が発生することもない。

【００２１】［比較例１］アルミニウム合金「５０５
２」を用いて、図２に示した形状のフランジ部材を７個
作成し、この外側表面をアランダム＃４６を用いて加圧
式エアーブラスト処理を施した（以下、フランジＡ）。
これにより表面の粗度をＲｚ＝１８ミクロンに調整し
た。なお表面の粗度は周方向と軸方向で各々異なる４箇
所測定した平均値とし、ミクロン以下の単位は四捨五入
した。

【００２２】［実施例１］上記比較例で得たフランジＡ
を純水中で超音波洗浄したのち、温風で乾燥した。これ
を５０Ｐａのアルゴン雰囲気で、１３．５６ＭＨｚで単
位平方センチメートル当たりおよそ０．２Ｗの高周波出
力によるプラズマ放電に５分間接触させた。この後さら
に、直流マグネトロンスパッタリングにより、パイプ表
面上に皮膜を形成した。なお、実施例１〜４では４００
ｍｍ長、１００ｍｍ幅の大きさの平板ターゲットを用
い、プレーナー型磁気回路をもつスパッタリングガンを
使用した。パイプは中心軸をターゲット表面から５０ｍ
ｍ離して保持し、成膜中は回転させることで、周方向に
均一な成膜を得た。直流出力は０．２５〜０．２７ｋＷ
とし、膜の厚みは成膜時間の長さで調節した。また、皮
膜の固有抵抗値は平板ガラス基盤に同一条件で成膜した
後、四端子法で測定した。次に、純度９９．９％の純ク
ロムをターゲットとして、１Ｐａのアルゴンガス中で厚
さが０．４５〜０．４７ミクロンの皮膜を形成した（以
下、フランジＢ）。表面の粗度を測定すると、Ｒｚ＝１
８ミクロンであり、固有抵抗値は０．００００１Ωｍで
あった。

【００２３】［実施例２］ターゲットとして、純度９
９．９％の純モリブデンを用い、０．５Ｐａのアルゴン
ガス中で厚さが０．２４〜０．２６ミクロンの皮膜を形
成した（以下、フランジＣ）。表面の粗度を測定する
と、Ｒｚ＝１８ミクロンであり、固有抵抗値は０．００
００３Ωｍであった。

【００２４】［実施例３］ターゲットとして、銅を４０
重量％含む銅−アルミニウム合金を用い、４Ｐａのアル
ゴンガス雰囲気で厚さが０．８〜０．８３ミクロンの皮
膜を形成した（以下、フランジＤ）。表面の粗度を測定
すると、Ｒｚ＝１７ミクロンであり、固有抵抗値は０．
００００１Ωｍであった。

【００２５】［実施例４］ターゲットとして、ステンレ
ス３０４を用い、０．５Ｐａのアルゴンガス中で０．９
〜０．９５ミクロンの皮膜を形成した（以下、フランジ
Ｅ）。表面の粗度を測定すると、Ｒｚ＝１７ミクロンで
あり、固有抵抗値は０．００００１Ωｍであった。

【００２６】［実施例５］ターゲットとして、純度９
９．９の純度タングステンを用い、１Ｐａのアルゴンガ
ス中で厚さが０．４５〜０．４７ミクロンの皮膜を形成
した（以下、フランジＦ）。表面の粗度を測定すると、
Ｒｚ＝１８ミクロンであり、固有抵抗値は０．００００
１Ωｍであった。

【００２７】［比較例２］ターゲットとして、石英ガラ
ス（二酸化珪素）を用い、１Ｐａのアルゴンガス中で厚
さが０．３〜０．３２ミクロンの皮膜を形成した（以
下、フランジＧ）。表面の粗度を測定すると、Ｒｚ＝１
８ミクロンであり、固有抵抗値は０．１Ωｍを超えてい
たために計測不可能であった。

【００２８】［現像ローラとしての評価］これらのスリ
ーブの内側に嵌合するサイズのマグネットローラと、ス
リーブ端部の片端面又は両端面フランジ部材とを組み合
わせて、７種類の現像ローラを作成した。これらの現像
ローラをレーザービームプリンターに組み入れて、０．
１ｍｍ〜３ｍｍの５種類のピッチの模様を含んだテスト
パターンを連続して印刷させた。それぞれ印刷枚数が４
万枚になった時点で、現像ローラを取り出して、フラン
ジ部材の表面状態を観測したところ、フランジＡは表面
が摩耗し酸化皮膜が形成されていたが、フランジＢ〜Ｇ
では摩耗は観測されなかった。

【００２９】また、随時、印刷されるテストパターンを
観察したところ、フランジＡを使った現像ローラを用い
た場合は、印刷枚数が５千枚を越えたあたりから、印刷
されるテストパターンに乱れが観察されはじめたが、フ
ランジＢ〜Ｆを使った現像ローラを用いた場合は印刷枚
数が４万枚に達しても印刷品質に劣化が見られなかっ
た。なお、フランジＧを使用した現像ローラは、最初か
ら鮮明な印刷画像が得られなかった。

【００３０】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明の現像ロ
ーラは、フランジ部材の表面に金属、合金、金属窒化
物、金属酸化物、金属炭化物又は金属硫化物を主材とす
る皮膜を被覆したことにより、フランジ部材表面の耐摩
耗性に優れ、長期間にわたって高品質の画像が得られる
現像ローラ及び現像装置を提供することができ、また、
この皮膜をドライプレーティング法により形成したこと
により、皮膜の厚みのばらつきを低減してフランジ部材
の表面の寸法精度を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の現像ローラの一例を示す正面図であ
る。

【図２】本発明の現像ローラのＸ−Ｘ矢視図の一部を示
す断面図である。

【図３】本発明の現像ローラのＸ−Ｘ矢視図の一部を示
す他の断面図である。

【符号の説明】

Ａ：現像ローラ１：マグネットローラ２：スリーブ３：フランジ部材４：皮膜５：端部６：軸部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】本体スリーブと、その片端部又は両端部
に固定されるフランジ部材と、前記本体スリーブ内に収
納され且つ片端部または両端部を前記フランジ部材で支
持されるマグネットローラとを有する現像ローラにおい
て、前記フランジ部材の表面の一部又は全体に金属、合
金、金属窒化物、金属酸化物、金属炭化物又は金属硫化
物を主材とし、かつ２０℃における固有抵抗値が０．０
１Ωｍ以下である皮膜をドライプレーティング法により
形成したことを特徴とする現像ローラ。
【請求項２】上記皮膜の材料がクロム、銅−アルミニ
ウム合金、ステンレス合金又は窒化チタンであることを
特徴とする請求項１記載の現像ローラ。
【請求項３】上記ドライプレーティング法がスパッタ
リング法であることを特徴とする請求項１又は請求項２
記載の現像ローラ。
【請求項４】上記フランジ部材の材料がアルミニウム
合金又は非導電性樹脂であることを特徴とする請求項１
乃至３いずれか１項記載の現像ローラ。
【請求項５】請求項１乃至４いずれか１項記載の現像
ローラを用いることを特徴とする現像装置。