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現像装置 - 株式会社リコー
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発明の名称 現像装置
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2001−5281(P2001−5281A)
公開日 平成13年1月12日(2001.1.12)
出願番号 特願平11−171219
出願日 平成11年6月17日(1999.6.17)
代理人 【識別番号】100098626
【弁理士】
【氏名又は名称】黒田 壽
【テーマコード(参考)】
2H077
4K022
【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
発明者 小山 一
要約 目的


構成
特許請求の範囲
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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10Ωcm以下であることを特徴とする現像装置。
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10−97134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、Ni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10Ωcm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Rt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(JISB 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 601−1994参照)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30μm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(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 601−1994参照)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10Ωcm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、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100〜200mm/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10Ωcm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10Ωcm以上)及び現像時1011Ωcm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。




 

 


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