現像装置、及び画像形成装置
【課題】小粒径重合トナーよりなる一成分現像剤が用いられる場合において、安定したトナーの帯電立ち上がりによって高画質が得られるとともに耐久性の高い現像装置、及び画像形成装置を提供する。
【解決手段】外周部にトナーＴを保持可能とされ、外周部の表面にめっき層３１５が形成された現像ローラ５４と、現像ローラ５１０の外周部に保持するトナーＴの量を規制するとともに規制時の摩擦によりトナーを帯電させる規制ブレード５６０と、規制ブレード５６０により帯電されたトナーＴを付与する感光体２０と、を備えた現像装置５４である。また、めっき層３１５はＣｒＣめっきであり、一部が結晶化した状態に形成されている。
【解決手段】外周部にトナーＴを保持可能とされ、外周部の表面にめっき層３１５が形成された現像ローラ５４と、現像ローラ５１０の外周部に保持するトナーＴの量を規制するとともに規制時の摩擦によりトナーを帯電させる規制ブレード５６０と、規制ブレード５６０により帯電されたトナーＴを付与する感光体２０と、を備えた現像装置５４である。また、めっき層３１５はＣｒＣめっきであり、一部が結晶化した状態に形成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、現像装置、及び画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、複写機やプリンタ等の電子写真方式の画像形成装置において、潜像を担持した感光ドラムに非磁性一成分現像剤を供給し、感光ドラム上に形成された潜像を可視画像化する現像方式がある。一成分現像剤を使用する現像方式では、一成分現像剤であるトナーを担持した現像ローラを感光ドラム等の潜像を担持した潜像担持体に対向させ、トナーを潜像担持体上の潜像に付着させて現像を行う。そして、一成分現像剤による画像形成では、キャリアが不要であるため、装置の簡素化、小型化が容易であるとともに、フルカラーのトナー画像を容易に作成することができるというメリットを有する。
【０００３】
ところで、近年では樹脂粒子を水系媒体中で凝集させる工程を経てトナーを作製する、いわゆる重合トナーの開発がめざましく、小粒径でその形状や粒度分布の揃ったトナーの作製が可能となっている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２０００−２１４６２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述した重合トナーはトナー画像の高画質化に起因する一方、例えば摩擦帯電用のキャリアを使用しない一成分現像剤に適用した場合、帯電立ち上がりの遅れが顕著に現れ、高速での画像形成が困難となる。そのため、一成分現像剤を用いた画像形成では、帯電立ち上がりの遅れたトナーが混在することで形成されるトナー画像上に濃度ムラを発生させるおそれがある。
【０００５】
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、小粒径重合トナーよりなる一成分現像剤が用いられる場合において、安定したトナーの帯電立ち上がりによって高画質が得られるとともに耐久性の高い現像装置、及び画像形成装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明の現像装置は、外周部にトナーを保持可能とされ、前記外周部の表面にめっき層が形成された現像ローラと、該現像ローラの前記外周部に保持する前記トナーの量を規制するとともに規制時の摩擦により前記トナーを帯電させる規制ブレードと、該規制ブレードにより帯電された前記トナーを付与する感光体と、を備え、前記めっき層はＣｒＣめっきであり、一部が結晶化した状態に形成されていることを特徴とする。
【０００７】
本発明の現像装置によれば、一部が結晶化した状態からなるＣｒＣめっき層の働きにより、後述する実験結果に示されるように、トナーの帯電立ち上がりを安定させることで高画質を得るとともに高い耐久性を得ることができる。
【０００８】
また、上記現像装置においては、前記ＣｒＣめっきが、Ｃｒ元素を主成分とし、Ｃ元素を１ｗｔ％〜１０ｗｔ％の割合で含むのが好ましい。
このようにＣ元素を所定の割合で含むＣｒＣめっき層を用いることで、上述したように高画質化、及び高耐久性を実現可能となる。
【０００９】
また、上記現像装置においては、前記ＣｒＣめっきは、２５０℃〜３５０℃で焼鈍処理が施されてなるのが好ましい。
このような温度で焼鈍処理を行うことで、上述のようにめっき層の一部が結晶化した状態とすることができ、上述したような高画質化、及び高耐久性を実現可能となる。また、めっき層の硬度を向上させることでローラの耐久性を向上できる。
【００１０】
また、上記現像装置においては、前記現像ローラは、少なくとも外周部が金属材料で構成され、前記外周部に転造加工を用いて形成された凹凸部に前記トナーが保持可能とされるのが好ましい。
このように現像ローラの外周部の凹凸部が転造加工により形成されている場合、上記ＣｒＣめっき層による効果が顕著となる。
【００１１】
本発明の画像形成装置は、上記現像装置を備えることを特徴とする。
【００１２】
本発明の画像形成装置によれば、上述したように高画質が得られるとともに高い耐久性を得る現像装置を備えているので、画像形成装置自体も高品質で信頼性の高いものとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の現像装置及び画像形成装置に係る一実施形態について図面を用いながら説明する。
（画像形成装置）
まず、本発明の画像装置を備える画像形成装置の一実施形態として、レーザビームプリンタ（以下、「プリンタ」と称す。）について説明する。
【００１４】
図１は、本発明の画像形成装置の概略構成を示す模式的断面図である。なお、図１には、矢印にて上下方向を示している。
図１に示すように、かかるプリンタ１０は、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、一次転写ユニット６０および中間転写体７０、クリーニングユニット７５が順に配設されている。また、プリンタ１０は、図１の下部に、紙などの記録媒体Ｐ１を給紙する給紙トレイ９２を有し、該給紙トレイ９２からの記録媒体Ｐ１の搬送方向下流に、二次転写ユニット８０、定着ユニット９０が順次配設されている。
【００１５】
感光体２０は、円筒状の導電性基材と、その外周面に形成された感光層とを有し、その軸線まわりに図１中矢印方向に回転可能となっている。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に、レーザを照射することによって、静電的な潜像を担持させる装置である。
【００１６】
現像ユニット５０は、ブラック現像装置５１と、マゼンタ現像装置５２と、シアン現像装置５３と、イエロー現像装置５４、すなわち、４つの現像装置を有し、これらの現像装置を感光体２０上の潜像に対応して選択的に用いて、前記潜像を感光体２０上においてトナー像として可視化する装置である。ブラック現像装置５１はブラック（Ｋ）トナー、マゼンタ現像装置５２はマゼンタ（Ｍ）トナー、シアン現像装置５３はシアン（Ｃ）トナー、イエロー現像装置５４はイエロー（Ｙ）トナーを用いてそれぞれ現像を行う。なお、これら各現像装置５１，５２，５３，５４は、本発明の現像装置の一実施例にかかるものである。
【００１７】
本実施形態における現像ユニット５０は、前述の４つの現像装置５１、５２、５３、５４を選択的に感光体２０に対向することができるように、回転可能となっている。具体的には、この現像ユニット５０では、軸５０ａを中心として回転可能な保持体の４つの保持部５５ａ、５５ｂ、５５ｃ、５５ｄにそれぞれ４つの現像装置５１、５２、５３、５４が保持されており、前記保持体の回転により、各現像装置５１、５２、５３、５４が相対位置関係を維持したまま、感光体２０に選択的に対向するようになっている。なお、各現像装置の詳細な構成については後述する。
【００１８】
一次転写ユニット６０は、感光体２０に形成されたトナー像を中間転写体７０に転写するための装置である。
中間転写体７０は、エンドレスのベルトであり、図１に示す矢印方向に、感光体２０とほぼ同じ周速度にて回転駆動される。中間転写体７０上には、ブラック、マゼンタ、シアン、イエローのうちの少なくとも１色のトナー像が担持され、例えばフルカラー画像の形成時に、ブラック、マゼンタ、シアン、イエローの４色のトナー像が順次重ねて転写されて、フルカラーのトナー像が形成される。
【００１９】
二次転写ユニット８０は、中間転写体７０上に形成された単色やフルカラーなどのトナー像を、紙、フィルム、布等の記録媒体Ｐ１に転写するための装置である。
定着ユニット９０は、前記トナー像の転写を受けた記録媒体Ｐ１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Ｐ１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。
クリーニングユニット７５は、一次転写ユニット６０と帯電ユニット３０との間で感光体２０の表面に当接するゴム製のクリーニングブレード７６を有し、一次転写ユニット６０によって中間転写体７０上にトナー像が転写された後に、感光体２０上に残存するトナーをクリーニングブレード７６により掻き落として除去するための装置である。
【００２０】
（現像装置）
次に、現像ユニット５０の現像装置５１、５２、５３、５４について詳細に説明するが、これらは、ほぼ同一の構成であるため、以下、図２に基づき、イエロー現像装置５４を代表的に説明する。なお、本発明の現像装置は、潜像を担持した感光体に非磁性一成分現像剤（トナー）を供給し、感光体上に形成された潜像を可視画像化する現像方式のものである。このような非磁性一成分現像剤による画像形成では、キャリアが不要となっている。
【００２１】
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、イエロートナーであるトナーＴを収容するハウジング５４０と、トナー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の層厚を規制するとともに、トナーＴを規制時の摩擦によって帯電させる規制ブレード５６０とを有している。
【００２２】
ハウジング５４０は、その内部空間として形成された収容部５３０内にトナーＴを収容する。ハウジング５４０では、収容部５３０の下部に形成された開口およびその近傍において、トナー供給ローラ５５０および現像ローラ５１０が互いに圧接回転可能に支持されている。また、ハウジング５４０には、規制ブレード５６０が取り付けられていて、これが現像ローラ５１０に圧接されている。さらに、ハウジング５４０には、前記開口におけ
るハウジング５４０と現像ローラ５１０との間からのトナーの漏れを防止するためのシール部材５２０が取り付けられている。
【００２３】
現像ローラ５１０は、外周部にトナーＴを保持（担持）して、該保持されたトナーＴを感光体２０へ付与する、すなわち、保持されたトナーＴを感光体２０と対向する現像位置に搬送するものである。また、現像ローラ５１０は、軸線まわりに回転可能な円柱状物であり、本実施形態では、感光体２０の回転方向と逆の方向に回転する。
【００２４】
次に、図３〜５に基づき、現像ローラ５１０の構成について詳細に説明する。この現像ローラ５１０は、アルミ合金、鉄合金等からなる部材である。現像ローラ５１０は、その中央部５１０ａの表面に、後述するような転造加工により形成された凸部５１２及び非凸部５１３を有している。この非凸部５１３は、側部５１４及び凹部５１５を備えている。
【００２５】
凸部５１２は、中央部５１０ａの中で最も高い部分であり、図５（Ａ）に示すように、正方形状の平坦な頂面となっている。正方形の当該凸部５１２の一辺の長さＬ１（図５（Ｂ）参照）は、約８０μｍである。凸部５１２は、正方形の二つの対角線の各々が、それぞれ現像ローラ５１０の回転軸方向及び周方向に沿うように、中央部５１０ａの表面に形成されている。
【００２６】
非凸部５１３は、本実施の形態において、互いに巻き方向の異なる第一溝部５１６及び第二溝部５１８となっている。ここで、第一溝部５１６は、その長手方向が図４中記号Ｘで示された方向に沿った螺旋状の溝であり、第二溝部５１８は、その長手方向が図４中記号Ｙで示された方向に沿った螺旋状の溝である。なお、いずれの溝部についても、その長手方向と現像ローラ５１０の回転軸方向との成す鋭角は約４５度となっている（図４参照）。また、溝部の溝幅Ｌ２（換言すると、互いに隣り合う凸部５１２間距離。図５（Ｂ）参照）は、凸部５１２の一辺の長さＬ１と同様、約８０μｍである。
【００２７】
側部５１４は、凸部５１２と凹部５１５とを繋ぐ斜面であり、図５（Ａ）に示すように、前述した正方形状の凸部５１２の各辺に対応して４つ設けられている。そして、図３〜図５（Ａ）に示すように、凸部５１２及び４つの側部５１４（の組）は、現像ローラ５１０の中央部５１０ａの表面に、規則的、かつ、網目状に、多数配置されている。
【００２８】
凹部５１５は、非凸部５１３（すなわち、第一溝部５１６又は第二溝部５１８）の底部に相当し、中央部５１０ａの中で最も低い部分である。この凹部５１５は、図３〜図５に示すように、凸部５１２及び４つの側部５１４の四方を囲うように、規則的、かつ、網状に、形成されている。なお、図５に示すように、凸部５１２を基準とした凹部５１５（非凸部５１３）の深さｄ（現像ローラ５１０の径方向における凸部５１２から凹部５１５までの長さ）は、約９μｍである。現像ローラ５１０には、当該深さｄが現像ローラ５１０に備えられた全ての凹部５１５間で均一となるように、凸部５１２及び凹部５１５が形成されている。本実施の形態においては、トナーＴは粒状（粒子状）をなし、トナーＴの体積平均粒径は、例えば約４．６μｍであるため、トナーＴの体積平均粒径の大きさは凹部５１５の深さｄよりも小さくなっている。なお、このトナーＴは樹脂粒子を水系媒体中で凝集させる工程を経て作製された、所謂、重合トナーから構成されている。
【００２９】
ところで、このような重合トナーから構成されるトナーにおいて上述のようにキャリアを使用しない場合（一成分現像剤として利用）、帯電立ち上りに遅れが生じることで高速での画像形成が困難となる可能性がある。帯電立ち上りが遅れたトナーが画像形成時に混在すると、トナー画像上に濃度ムラが発生し、画像品位を低下させるおそれもある。
【００３０】
これに対し、本実施形態においては、上述した凸部５１２、側部５１４、及び、凹部５１５が備えられた中央部５１０ａの表面に膜厚３μｍのめっき層３１５を備えている（図５（Ｂ）参照）。このめっき層３１５は、Ｃｒ元素（クロム元素）を主成分とし、Ｃ元素（炭素元素）を１ｗｔ％〜１０ｗｔ％の割合で含むめっきであり、硬度がＨＶ１５００となっている。具体的なめっき層３１５としては、ＣｒＣめっきを例示することができる。このめっき層３１５は電解めっき法により形成することができる。また、本実施形態におけるめっき層３１５（ＣｒＣめっき）はＣ含有量が１％とされる。また、めっき層３１５は、２５０℃〜３５０℃の温度条件下で焼鈍処理が施されている（具体的に本実施形態では、３００℃の温度条件下で焼鈍処理を行った）。なお、ＣｒＣにおける結晶化温度は４００℃であり、上記焼鈍温度はこれよりも低い範囲に設定される。
【００３１】
このめっき層３１５が形成された現像ローラ５１０は、後述する実験結果に示されるように良好なトナー帯電性を有するとともに、高い耐久性を備えたものとすることができる。
【００３２】
めっき層３１５（ＣｒＣめっき）は、焼鈍処理前においてはアモルファス状態とされるが、上記温度範囲における焼鈍処理時によって、ＣｒとＣとがアモルファス状態を保ち難くなって次第に結晶化が進む。結晶化の進行に伴ってめっき層３１５の硬度が上昇する。これにより、めっき層３１５は一部Ｃｒが結晶化した状態に形成されたものとなっている。このように結晶化温度に到達する前の状態（一部結晶化状態；遷移状態）は、表面が非常に活性化することでトナーの帯電性を高めることができる。
【００３３】
なお、本発明は、上記めっき層３１５に限定されることはなく、後述する実験結果に示されるようなＣ元素を１ｗｔ％〜１０ｗｔ％の割合で含み、一部が結晶化した状態に形成されためっき層を外周部に形成した現像ローラにおいても同様に、上述のように良好なトナー帯電性及び耐久性を得ることができる。
【００３４】
図２に示したように、イエロー現像装置５４は、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上の潜像についての現像が行われる。
【００３５】
トナー供給ローラ５５０は、収容部５３０に収容されたトナーＴを現像ローラ５１０に供給する。このトナー供給ローラ５５０は、ポリウレタンフォーム等からなり、弾性変形された状態で現像ローラ５１０に圧接している。本実施形態では、トナー供給ローラ５５０は、現像ローラ５１０の回転方向と逆の方向に回転する。なお、トナー供給ローラ５５０は、収容部５３０に収容されたトナーＴを現像ローラ５１０に供給する機能を有するだけでなく、現像後に現像ローラ５１０に残存しているトナーＴを現像ローラ５１０から剥ぎ取る機能も有している。
【００３６】
規制ブレード５６０は、現像ローラ５１０に担持されたトナーＴの層厚を規制するとともに、その規制時における摩擦帯電により、現像ローラ５１０に担持されたトナーＴに電荷を付与する。この規制ブレード５６０は、現像ローラ５１０の回転方向にて現像位置の上流側のシール部材としても機能している。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。
【００３７】
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。
本実施形態では、規制ブレード５６０の自由端部、すなわち、ブレード支持板金５６２に支持されている側とは逆側の端部は、その端縁で現像ローラ５１０に接触せずに、端縁から若干離れた部位で現像ローラ５１０に接触している。また、規制ブレード５６０は、その先端が現像ローラ５１０の回転方向の上流側に向くように配置されており、いわゆるカウンタ当接している。
【００３８】
（現像装置の製造方法）
続いて、現像装置の製造方法について説明する。なお、本説明においても、イエロー現像装置５４を製造する方法について説明する。図６（Ａ）乃至図６（Ｅ）は、現像ローラ５１０の製造工程における、現像ローラ５１０の変遷を示した模式図である。図７は、現像ローラ５１０の転造加工を説明するための説明図である。なお、現像装置を製造する際には、前述したハウジング５４０、現像ローラ５１０、トナー供給ローラ５５０、規制ブレード５６０等がそれぞれ製造された後に、これらの部材を用いて現像装置の組み立てが実施される。本説明では、これらの部材の製造方法のうち現像ローラ５１０の製造方法を中心に説明する。
【００３９】
先ず、図６（Ａ）に示すように、現像ローラ５１０の基材としてのパイプ材６００を準備する。このパイプ材６００の肉厚は０．５〜３ｍｍである。
次に、図６（Ｂ）に示すように、このパイプ材６００の長手方向両端部にフランジ圧入部６０２を作る。このフランジ圧入部６０２は、切削加工により作られる。
次に、図６（Ｃ）に示すように、このフランジ圧入部６０２にフランジ６０４を圧入する。フランジ６０４のパイプ材６００への固定を確実にするために、フランジ６０４の圧入後、フランジ６０４をパイプ材６００へ接着又は溶接するようにしてもよい。
次に、図６（Ｄ）に示すように、フランジ６０４が圧入されたパイプ材６００の表面にセンタレス研磨を施す。このセンタレス研磨は、この表面の全面に亘って実施され、センタレス研磨後の表面の十点平均粗さＲｚは、１．０μｍ以下となる。
次に、図６（Ｅ）に示すように、フランジ６０４が圧入されたパイプ材６００に、転造加工を施す。本実施の形態においては、２つの丸ダイス６５０、６５２を用いた所謂スルーフィード転造（歩み転造、通し転造とも呼ばれている）加工が実施される。
【００４０】
すなわち、図７に示すように、ワークとしてのパイプ材６００を挟むように配置された二つの丸ダイス６５０、６５２、をパイプ材６００に所定の圧力（圧力の方向を、図７中記号Ｐで示す）で押し付けた状態で、二つの丸ダイス６５０、６５２を同方向（図７参照）に回転させる。スルーフィード転造においては、丸ダイス６５０、６５２が回転することにより、パイプ材６００が丸ダイス６５０、６５２の回転方向とは逆方向（図７参照）に回転しながら、図７中記号Ｈで示した方向に移動する。丸ダイス６５０、６５２の表面には、溝６８０を形成するための凸部６５０ａ、６５２ａが備えられており、この凸部６５０ａ、６５２ａがパイプ材６００を変形させることにより、パイプ材６００に溝６８０（第一溝５１６、第二溝５１８に相当）が形成される。
【００４１】
そして、転造加工の終了後に、中央部５１０ａの表面に上記めっき層３１５を形成する。本実施形態においては、電解めっき法によりＣｒＣめっき層を形成した後、３００℃で焼鈍処理を行う。これにより、ＣｒＣめっき層はアモルファス状態から次第に結晶化に向かい、一部が結晶化されてなる上記めっき層３１５となる。以上の工程により、現像ローラ５１０が製造される。
このようにして製造した現像ローラ５１０および規制ブレード５６０をハウジング５４０に取り付けることにより、イエロー現像装置５４の組み立てが完了する。
【００４２】
（プリンタの動作）
次に、このように構成されたプリンタ１０の動作を説明する。
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の各現像装置５１、５２、５３、５４に対応して設けられた上記現像ローラ５１０、および中間転写体７０が回転を開始する。そして、感光体２０は、回転することによって帯電ユニット３０により順次帯電される。
【００４３】
感光体２０上の帯電された領域は、感光体２０の回転に伴って露光ユニット４０と対向する露光位置に至り、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上に形成された潜像は、感光体２０の回転に伴って現像位置に至り、イエロー現像装置５４によってイエロートナーで現像される。これにより、感光体２０上にイエロートナー像が形成される。なお、現像ユニット５０は、イエロー現像装置５４が、前記現像位置にて感光体２０と対向している（図１参照）。このとき、上記イエロー現像装置５４は上述したようにローラ表面にＣｒＣめっき（めっき層３１５）が形成されているため、イエロートナーにおける帯電立ち上がりが優れたものとなる。よって、感光体２０上に形成されるイエロートナー像は、帯電立ち上がりの遅れたトナーが混在して形成される濃度ムラが生じることが防止されたものとなる。
【００４４】
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に至り、一次転写ユニット６０によって、中間転写体７０に転写される。具体的には、一次転写ユニット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）が印加されているため、該一時転写電圧によって感光体２０上に形成されたイエロートナー像が中間転写体７０に吸着される。なお、この間、二次転写ユニット８０は、中間転写体７０から離間している。
【００４５】
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、中間転写体７０に重なり合って転写される。なお、第２色目、第３色目および第４色目に関する各色のトナー像も帯電立ち上がりに優れたものとなるので、濃度ムラの発生が防止されたものとなる。これにより、中間転写体７０上には、フルカラートナー像が形成される。
一方、記録媒体Ｐ１は、給紙トレイ９２から、給紙ローラ９４、レジローラ９６によって二次転写ユニット８０へ搬送される。
【００４６】
中間転写体７０上に形成されたフルカラートナー像は、中間転写体７０の回転に伴って二次転写ユニット８０が配置された二次転写位置に至り、二次転写ユニット８０によって記録媒体Ｐ１に転写される。具体的には、二次転写ユニット８０は、中間転写体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）が印加されているので、該二次転写電圧によって中間転写体７０上に形成されたフルカラートナー像が、中間転写体７０および二次転写ユニット８０の間に介在する記録媒体Ｐ１に吸着されて転写される。
【００４７】
記録媒体Ｐ１に転写されたフルカラートナー像は、定着ユニット９０によって加熱および加圧されて記録媒体Ｐ１に融着される。したがって、本実施形態に係るプリンタ１０によれば、ローラ表面にＣｒＣめっき（めっき層３１５）が形成さてなる現像装置５１，５２，５３，５４を備えているので、濃度ムラの無いフルカラートナー像によって記録媒体Ｐ１上に高画質の印字を行うことができる。また、上記めっき層３１５（ＣｒＣめっき）の働きにより、優れた耐久性を得ることができる。
【００４８】
一方、感光体２０は、一次転写位置を経過した後に、クリーニングユニット７５のクリーニングブレード７６によって、その表面に付着しているトナーが掻き落とされ、次の潜像を形成するための帯電に備える。掻き落とされたトナーは、クリーニングユニット７５内の残存トナー回収部（図示しない）に回収される。
【００４９】
（実験例）
次に、外周部表面に種々のめっきを施した現像ローラを備えたプリンタについて、印字処理を実行し、初期画質、５千枚印字後の画質、１万枚印字後の画質、５万枚印字後の画質を測定することで濃度ムラの発生の有無を判定し、経時的な画質の劣化、すなわち印字耐久性を調べ、得た結果を図８の表に示した。なお、上述した実施形態で用いためっきを同一条件で形成したもの、すなわち上記現像ローラ５１０を実施例１とした。
【００５０】
実施例１に対し、ＣｒＣめっきのＣ含有量（単位は、ｗｔ％）または焼鈍条件（温度：℃）を変化させた現像ローラをそれぞれ実施例２〜４とした。また、実施例２〜４についても実施例１と同様に、印字耐久性を調べ、得られた結果を図８の表に示した。なお、実施例１〜４は転造加工により現像ローラの本体の外周面に凹凸部を形成した後、めっき層が形成されている。
【００５１】
比較のため、上記実施形態におけるＣｒＣめっきの結晶状態を変化させたものを比較例１、２とした。また、比較のため、上記実施例１〜４とは別のめっきであって、従来から用いられているＮｉＰめっきが形成された現像ローラを比較例３〜７とし、ＮｉＢめっきが形成された現像ローラを比較例８とし、ＮｉＢＷめっきが形成された現像ローラを比較例９、１０とした。そして、このような比較例１〜１０についても上記実施例１〜４と同様に、印字耐久性を調べて得られた結果を図８の表に示した。
【００５２】
なお、図８の表においては、濃度ムラの度合いに応じて、４段階の判定を行った。図８の表中における、◎で示されるものは濃度ムラが発生していない、すなわち高品質な画質が得られることを意味している。また、図８の表中における、○で示されるものは濃度ムラが多少発生する（実使用上において問題がないレベル）ことを意味している。また、図８の表中における、△で示されるものは濃度ムラが目立つため画質に影響が及ぶ（画像品質が低い）ことを意味している。また、図８の表中における、×で示されるものは画質不良（試験不可）となることを意味している。
【００５３】
図８の表に示されるように、現像ローラの本体の外周面にＣｒ元素を主成分とし、Ｃ元素を１ｗｔ％〜１０ｗｔ％の割合で含み、一部が結晶化した状態に形成されているＣｒＣめっきが形成される場合（実施例１〜４）、比較例１〜１０に比べ、優れた初期画質を得られることが確認できた。すなわち、実施例１〜４に係るＣｒＣめっきは、良好なトナー帯電の立ち上がり性を備えることが確認できた。
【００５４】
一方、ＣｒＣめっきはアモルファス状態（比較例１参照）、或いは完全に結晶化した状態（比較例２参照）では、良好な初期画質が得られないことが確認できる。
よって、本発明に係るＣｒＣめっきとして上述のような効果（良好なトナー帯電性）を得るためには、焼鈍処理によって一部が結晶化された状態とすることが必須であることが分かる。
【００５５】
また、実施例に係るＣｒＣめっきは、５万枚印字後であっても濃度ムラに起因する画質劣化が生じることが無いことが確認された。すなわち、所定の温度（２５０〜３５０℃）で焼鈍処理を行うことで一部が結晶化した状態に形成されてなるめっき層を備えた現像ローラ（実施例１〜４）は、安定したトナーの帯電立ち上がりによって高画質が得られるとともに耐久性に優れたものとすることができる。
【００５６】
また、比較例３に示されるＮｉＰめっきは、焼鈍処理を行わず、アモルファス状態となっている。また、比較例４に示されるＮｉＰめっきは、焼鈍処理（２５０℃）により一部Ｎｉが結晶化したアモルファス状態となっている。また、比較例５に示されるＮｉＰめっきは、焼鈍処理（４００℃）により後述のように合金結晶が形成されている。
【００５７】
比較例３〜５からは、焼鈍処理の温度が高くなるとＮｉＰめっきの硬度が増して耐久性が向上することが確認できる。しかしながら、ＮｉＰめっきの場合、初期のアモルファス状態（比較例３参照）から焼鈍処理によって次第に結晶化が進むと、２５０℃付近（比較例４参照）で一部Ｎｉが結晶化する。しかしながら、２５０℃付近において、ＮｉとＰとが化学反応してＮｉＰ３が形成される。よって、比較例４に示されるＮｉＰは、上記実施形態に係るＣｒＣめっきと同様、一部Ｎｉが結晶化した状態となるものの、上記化合物（ＮｉＰ３）が形成されるため、トナーの帯電性が低下することで初期画質が低下してしまう。また、比較例５に示されるように、ＮｉＰめっきについて４００℃で焼鈍処理を行うと、硬度は上昇するもののＮｉとＮｉＰ３との合金結晶が形成されることにより、初期画質がさらに低下してしまう。
【００５８】
比較例６に示されるＮｉＰめっきは、初期から微結晶状態となっている。比較例７に示されるＮｉＰめっきは、初期から結晶状態となっている。比較例６，７に示されるように、初期状態から微結晶化又は結晶化しているＮｉＰめっきは、初期画質が低く、かつ耐久性も低くなってしまう。
【００５９】
比較例８に示されるＮｉＢめっきは、初期からＮｉが結晶状態となっている。比較例９に示されるＮｉＢＷめっきは、Ｎｉがアモルファス状態となっており、比較例１０に示されるＮｉＢＷめっきは、初期からＮｉが結晶化状態となっている。
比較例８〜１０に示されるように、初期状態から微結晶化又は結晶化しているＮｉＢめっき又はＮｉＢＷめっきは、初期画質が低く、かつ耐久性も低くなってしまう。
【００６０】
なお、本発明は前記実施形態に限定されることなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
なお、上記実施形態では、転造加工により現像ローラの本体の外周面に凹凸部を形成した後、めっき層を形成することで現像ローラを形成しているが、本発明はこれに限定されない。例えばサンドブラスト処理（ブラスト処理）により現像ローラの本体の外周面に細かな凹凸部を形成し、上述のように所定温度で焼鈍処理をすることで一部を結晶化させたＣｒＣめっきを形成した現像ローラにおいても上述のようにトナーの帯電立ち上がりを安定させることで高画質を得るとともに高い耐久性を備えたプリンタを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明の画像形成装置の概略構成を示す模式的断面図である。
【図２】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３】現像ローラの斜視模式図である。
【図４】現像ローラの正面模式図である。
【図５】凸部、凹部等の形状を示した模式図である。
【図６】現像ローラの製造工程における現像ローラの変遷を示した図である。
【図７】現像ローラの転造加工を説明するための図である。
【図８】実験結果を示す図である。
【符号の説明】
【００６２】
１０…プリンタ（画像形成装置）、２０…感光体、５１…ブラック現像装置（現像装置）、５２…マゼンタ現像装置（現像装置）、５３…シアン現像装置（現像装置）、５４…イエロー現像装置（現像装置）、３１５…めっき層、５１０…現像ローラ、５１２…凸部（凹凸部）、５１５…凹部（凹凸部）、５６０…規制ブレード、Ｔ…トナー
【技術分野】
【０００１】
本発明は、現像装置、及び画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、複写機やプリンタ等の電子写真方式の画像形成装置において、潜像を担持した感光ドラムに非磁性一成分現像剤を供給し、感光ドラム上に形成された潜像を可視画像化する現像方式がある。一成分現像剤を使用する現像方式では、一成分現像剤であるトナーを担持した現像ローラを感光ドラム等の潜像を担持した潜像担持体に対向させ、トナーを潜像担持体上の潜像に付着させて現像を行う。そして、一成分現像剤による画像形成では、キャリアが不要であるため、装置の簡素化、小型化が容易であるとともに、フルカラーのトナー画像を容易に作成することができるというメリットを有する。
【０００３】
ところで、近年では樹脂粒子を水系媒体中で凝集させる工程を経てトナーを作製する、いわゆる重合トナーの開発がめざましく、小粒径でその形状や粒度分布の揃ったトナーの作製が可能となっている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２０００−２１４６２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述した重合トナーはトナー画像の高画質化に起因する一方、例えば摩擦帯電用のキャリアを使用しない一成分現像剤に適用した場合、帯電立ち上がりの遅れが顕著に現れ、高速での画像形成が困難となる。そのため、一成分現像剤を用いた画像形成では、帯電立ち上がりの遅れたトナーが混在することで形成されるトナー画像上に濃度ムラを発生させるおそれがある。
【０００５】
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、小粒径重合トナーよりなる一成分現像剤が用いられる場合において、安定したトナーの帯電立ち上がりによって高画質が得られるとともに耐久性の高い現像装置、及び画像形成装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明の現像装置は、外周部にトナーを保持可能とされ、前記外周部の表面にめっき層が形成された現像ローラと、該現像ローラの前記外周部に保持する前記トナーの量を規制するとともに規制時の摩擦により前記トナーを帯電させる規制ブレードと、該規制ブレードにより帯電された前記トナーを付与する感光体と、を備え、前記めっき層はＣｒＣめっきであり、一部が結晶化した状態に形成されていることを特徴とする。
【０００７】
本発明の現像装置によれば、一部が結晶化した状態からなるＣｒＣめっき層の働きにより、後述する実験結果に示されるように、トナーの帯電立ち上がりを安定させることで高画質を得るとともに高い耐久性を得ることができる。
【０００８】
また、上記現像装置においては、前記ＣｒＣめっきが、Ｃｒ元素を主成分とし、Ｃ元素を１ｗｔ％〜１０ｗｔ％の割合で含むのが好ましい。
このようにＣ元素を所定の割合で含むＣｒＣめっき層を用いることで、上述したように高画質化、及び高耐久性を実現可能となる。
【０００９】
また、上記現像装置においては、前記ＣｒＣめっきは、２５０℃〜３５０℃で焼鈍処理が施されてなるのが好ましい。
このような温度で焼鈍処理を行うことで、上述のようにめっき層の一部が結晶化した状態とすることができ、上述したような高画質化、及び高耐久性を実現可能となる。また、めっき層の硬度を向上させることでローラの耐久性を向上できる。
【００１０】
また、上記現像装置においては、前記現像ローラは、少なくとも外周部が金属材料で構成され、前記外周部に転造加工を用いて形成された凹凸部に前記トナーが保持可能とされるのが好ましい。
このように現像ローラの外周部の凹凸部が転造加工により形成されている場合、上記ＣｒＣめっき層による効果が顕著となる。
【００１１】
本発明の画像形成装置は、上記現像装置を備えることを特徴とする。
【００１２】
本発明の画像形成装置によれば、上述したように高画質が得られるとともに高い耐久性を得る現像装置を備えているので、画像形成装置自体も高品質で信頼性の高いものとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の現像装置及び画像形成装置に係る一実施形態について図面を用いながら説明する。
（画像形成装置）
まず、本発明の画像装置を備える画像形成装置の一実施形態として、レーザビームプリンタ（以下、「プリンタ」と称す。）について説明する。
【００１４】
図１は、本発明の画像形成装置の概略構成を示す模式的断面図である。なお、図１には、矢印にて上下方向を示している。
図１に示すように、かかるプリンタ１０は、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、一次転写ユニット６０および中間転写体７０、クリーニングユニット７５が順に配設されている。また、プリンタ１０は、図１の下部に、紙などの記録媒体Ｐ１を給紙する給紙トレイ９２を有し、該給紙トレイ９２からの記録媒体Ｐ１の搬送方向下流に、二次転写ユニット８０、定着ユニット９０が順次配設されている。
【００１５】
感光体２０は、円筒状の導電性基材と、その外周面に形成された感光層とを有し、その軸線まわりに図１中矢印方向に回転可能となっている。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に、レーザを照射することによって、静電的な潜像を担持させる装置である。
【００１６】
現像ユニット５０は、ブラック現像装置５１と、マゼンタ現像装置５２と、シアン現像装置５３と、イエロー現像装置５４、すなわち、４つの現像装置を有し、これらの現像装置を感光体２０上の潜像に対応して選択的に用いて、前記潜像を感光体２０上においてトナー像として可視化する装置である。ブラック現像装置５１はブラック（Ｋ）トナー、マゼンタ現像装置５２はマゼンタ（Ｍ）トナー、シアン現像装置５３はシアン（Ｃ）トナー、イエロー現像装置５４はイエロー（Ｙ）トナーを用いてそれぞれ現像を行う。なお、これら各現像装置５１，５２，５３，５４は、本発明の現像装置の一実施例にかかるものである。
【００１７】
本実施形態における現像ユニット５０は、前述の４つの現像装置５１、５２、５３、５４を選択的に感光体２０に対向することができるように、回転可能となっている。具体的には、この現像ユニット５０では、軸５０ａを中心として回転可能な保持体の４つの保持部５５ａ、５５ｂ、５５ｃ、５５ｄにそれぞれ４つの現像装置５１、５２、５３、５４が保持されており、前記保持体の回転により、各現像装置５１、５２、５３、５４が相対位置関係を維持したまま、感光体２０に選択的に対向するようになっている。なお、各現像装置の詳細な構成については後述する。
【００１８】
一次転写ユニット６０は、感光体２０に形成されたトナー像を中間転写体７０に転写するための装置である。
中間転写体７０は、エンドレスのベルトであり、図１に示す矢印方向に、感光体２０とほぼ同じ周速度にて回転駆動される。中間転写体７０上には、ブラック、マゼンタ、シアン、イエローのうちの少なくとも１色のトナー像が担持され、例えばフルカラー画像の形成時に、ブラック、マゼンタ、シアン、イエローの４色のトナー像が順次重ねて転写されて、フルカラーのトナー像が形成される。
【００１９】
二次転写ユニット８０は、中間転写体７０上に形成された単色やフルカラーなどのトナー像を、紙、フィルム、布等の記録媒体Ｐ１に転写するための装置である。
定着ユニット９０は、前記トナー像の転写を受けた記録媒体Ｐ１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Ｐ１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。
クリーニングユニット７５は、一次転写ユニット６０と帯電ユニット３０との間で感光体２０の表面に当接するゴム製のクリーニングブレード７６を有し、一次転写ユニット６０によって中間転写体７０上にトナー像が転写された後に、感光体２０上に残存するトナーをクリーニングブレード７６により掻き落として除去するための装置である。
【００２０】
（現像装置）
次に、現像ユニット５０の現像装置５１、５２、５３、５４について詳細に説明するが、これらは、ほぼ同一の構成であるため、以下、図２に基づき、イエロー現像装置５４を代表的に説明する。なお、本発明の現像装置は、潜像を担持した感光体に非磁性一成分現像剤（トナー）を供給し、感光体上に形成された潜像を可視画像化する現像方式のものである。このような非磁性一成分現像剤による画像形成では、キャリアが不要となっている。
【００２１】
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、イエロートナーであるトナーＴを収容するハウジング５４０と、トナー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の層厚を規制するとともに、トナーＴを規制時の摩擦によって帯電させる規制ブレード５６０とを有している。
【００２２】
ハウジング５４０は、その内部空間として形成された収容部５３０内にトナーＴを収容する。ハウジング５４０では、収容部５３０の下部に形成された開口およびその近傍において、トナー供給ローラ５５０および現像ローラ５１０が互いに圧接回転可能に支持されている。また、ハウジング５４０には、規制ブレード５６０が取り付けられていて、これが現像ローラ５１０に圧接されている。さらに、ハウジング５４０には、前記開口におけ
るハウジング５４０と現像ローラ５１０との間からのトナーの漏れを防止するためのシール部材５２０が取り付けられている。
【００２３】
現像ローラ５１０は、外周部にトナーＴを保持（担持）して、該保持されたトナーＴを感光体２０へ付与する、すなわち、保持されたトナーＴを感光体２０と対向する現像位置に搬送するものである。また、現像ローラ５１０は、軸線まわりに回転可能な円柱状物であり、本実施形態では、感光体２０の回転方向と逆の方向に回転する。
【００２４】
次に、図３〜５に基づき、現像ローラ５１０の構成について詳細に説明する。この現像ローラ５１０は、アルミ合金、鉄合金等からなる部材である。現像ローラ５１０は、その中央部５１０ａの表面に、後述するような転造加工により形成された凸部５１２及び非凸部５１３を有している。この非凸部５１３は、側部５１４及び凹部５１５を備えている。
【００２５】
凸部５１２は、中央部５１０ａの中で最も高い部分であり、図５（Ａ）に示すように、正方形状の平坦な頂面となっている。正方形の当該凸部５１２の一辺の長さＬ１（図５（Ｂ）参照）は、約８０μｍである。凸部５１２は、正方形の二つの対角線の各々が、それぞれ現像ローラ５１０の回転軸方向及び周方向に沿うように、中央部５１０ａの表面に形成されている。
【００２６】
非凸部５１３は、本実施の形態において、互いに巻き方向の異なる第一溝部５１６及び第二溝部５１８となっている。ここで、第一溝部５１６は、その長手方向が図４中記号Ｘで示された方向に沿った螺旋状の溝であり、第二溝部５１８は、その長手方向が図４中記号Ｙで示された方向に沿った螺旋状の溝である。なお、いずれの溝部についても、その長手方向と現像ローラ５１０の回転軸方向との成す鋭角は約４５度となっている（図４参照）。また、溝部の溝幅Ｌ２（換言すると、互いに隣り合う凸部５１２間距離。図５（Ｂ）参照）は、凸部５１２の一辺の長さＬ１と同様、約８０μｍである。
【００２７】
側部５１４は、凸部５１２と凹部５１５とを繋ぐ斜面であり、図５（Ａ）に示すように、前述した正方形状の凸部５１２の各辺に対応して４つ設けられている。そして、図３〜図５（Ａ）に示すように、凸部５１２及び４つの側部５１４（の組）は、現像ローラ５１０の中央部５１０ａの表面に、規則的、かつ、網目状に、多数配置されている。
【００２８】
凹部５１５は、非凸部５１３（すなわち、第一溝部５１６又は第二溝部５１８）の底部に相当し、中央部５１０ａの中で最も低い部分である。この凹部５１５は、図３〜図５に示すように、凸部５１２及び４つの側部５１４の四方を囲うように、規則的、かつ、網状に、形成されている。なお、図５に示すように、凸部５１２を基準とした凹部５１５（非凸部５１３）の深さｄ（現像ローラ５１０の径方向における凸部５１２から凹部５１５までの長さ）は、約９μｍである。現像ローラ５１０には、当該深さｄが現像ローラ５１０に備えられた全ての凹部５１５間で均一となるように、凸部５１２及び凹部５１５が形成されている。本実施の形態においては、トナーＴは粒状（粒子状）をなし、トナーＴの体積平均粒径は、例えば約４．６μｍであるため、トナーＴの体積平均粒径の大きさは凹部５１５の深さｄよりも小さくなっている。なお、このトナーＴは樹脂粒子を水系媒体中で凝集させる工程を経て作製された、所謂、重合トナーから構成されている。
【００２９】
ところで、このような重合トナーから構成されるトナーにおいて上述のようにキャリアを使用しない場合（一成分現像剤として利用）、帯電立ち上りに遅れが生じることで高速での画像形成が困難となる可能性がある。帯電立ち上りが遅れたトナーが画像形成時に混在すると、トナー画像上に濃度ムラが発生し、画像品位を低下させるおそれもある。
【００３０】
これに対し、本実施形態においては、上述した凸部５１２、側部５１４、及び、凹部５１５が備えられた中央部５１０ａの表面に膜厚３μｍのめっき層３１５を備えている（図５（Ｂ）参照）。このめっき層３１５は、Ｃｒ元素（クロム元素）を主成分とし、Ｃ元素（炭素元素）を１ｗｔ％〜１０ｗｔ％の割合で含むめっきであり、硬度がＨＶ１５００となっている。具体的なめっき層３１５としては、ＣｒＣめっきを例示することができる。このめっき層３１５は電解めっき法により形成することができる。また、本実施形態におけるめっき層３１５（ＣｒＣめっき）はＣ含有量が１％とされる。また、めっき層３１５は、２５０℃〜３５０℃の温度条件下で焼鈍処理が施されている（具体的に本実施形態では、３００℃の温度条件下で焼鈍処理を行った）。なお、ＣｒＣにおける結晶化温度は４００℃であり、上記焼鈍温度はこれよりも低い範囲に設定される。
【００３１】
このめっき層３１５が形成された現像ローラ５１０は、後述する実験結果に示されるように良好なトナー帯電性を有するとともに、高い耐久性を備えたものとすることができる。
【００３２】
めっき層３１５（ＣｒＣめっき）は、焼鈍処理前においてはアモルファス状態とされるが、上記温度範囲における焼鈍処理時によって、ＣｒとＣとがアモルファス状態を保ち難くなって次第に結晶化が進む。結晶化の進行に伴ってめっき層３１５の硬度が上昇する。これにより、めっき層３１５は一部Ｃｒが結晶化した状態に形成されたものとなっている。このように結晶化温度に到達する前の状態（一部結晶化状態；遷移状態）は、表面が非常に活性化することでトナーの帯電性を高めることができる。
【００３３】
なお、本発明は、上記めっき層３１５に限定されることはなく、後述する実験結果に示されるようなＣ元素を１ｗｔ％〜１０ｗｔ％の割合で含み、一部が結晶化した状態に形成されためっき層を外周部に形成した現像ローラにおいても同様に、上述のように良好なトナー帯電性及び耐久性を得ることができる。
【００３４】
図２に示したように、イエロー現像装置５４は、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上の潜像についての現像が行われる。
【００３５】
トナー供給ローラ５５０は、収容部５３０に収容されたトナーＴを現像ローラ５１０に供給する。このトナー供給ローラ５５０は、ポリウレタンフォーム等からなり、弾性変形された状態で現像ローラ５１０に圧接している。本実施形態では、トナー供給ローラ５５０は、現像ローラ５１０の回転方向と逆の方向に回転する。なお、トナー供給ローラ５５０は、収容部５３０に収容されたトナーＴを現像ローラ５１０に供給する機能を有するだけでなく、現像後に現像ローラ５１０に残存しているトナーＴを現像ローラ５１０から剥ぎ取る機能も有している。
【００３６】
規制ブレード５６０は、現像ローラ５１０に担持されたトナーＴの層厚を規制するとともに、その規制時における摩擦帯電により、現像ローラ５１０に担持されたトナーＴに電荷を付与する。この規制ブレード５６０は、現像ローラ５１０の回転方向にて現像位置の上流側のシール部材としても機能している。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。
【００３７】
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。
本実施形態では、規制ブレード５６０の自由端部、すなわち、ブレード支持板金５６２に支持されている側とは逆側の端部は、その端縁で現像ローラ５１０に接触せずに、端縁から若干離れた部位で現像ローラ５１０に接触している。また、規制ブレード５６０は、その先端が現像ローラ５１０の回転方向の上流側に向くように配置されており、いわゆるカウンタ当接している。
【００３８】
（現像装置の製造方法）
続いて、現像装置の製造方法について説明する。なお、本説明においても、イエロー現像装置５４を製造する方法について説明する。図６（Ａ）乃至図６（Ｅ）は、現像ローラ５１０の製造工程における、現像ローラ５１０の変遷を示した模式図である。図７は、現像ローラ５１０の転造加工を説明するための説明図である。なお、現像装置を製造する際には、前述したハウジング５４０、現像ローラ５１０、トナー供給ローラ５５０、規制ブレード５６０等がそれぞれ製造された後に、これらの部材を用いて現像装置の組み立てが実施される。本説明では、これらの部材の製造方法のうち現像ローラ５１０の製造方法を中心に説明する。
【００３９】
先ず、図６（Ａ）に示すように、現像ローラ５１０の基材としてのパイプ材６００を準備する。このパイプ材６００の肉厚は０．５〜３ｍｍである。
次に、図６（Ｂ）に示すように、このパイプ材６００の長手方向両端部にフランジ圧入部６０２を作る。このフランジ圧入部６０２は、切削加工により作られる。
次に、図６（Ｃ）に示すように、このフランジ圧入部６０２にフランジ６０４を圧入する。フランジ６０４のパイプ材６００への固定を確実にするために、フランジ６０４の圧入後、フランジ６０４をパイプ材６００へ接着又は溶接するようにしてもよい。
次に、図６（Ｄ）に示すように、フランジ６０４が圧入されたパイプ材６００の表面にセンタレス研磨を施す。このセンタレス研磨は、この表面の全面に亘って実施され、センタレス研磨後の表面の十点平均粗さＲｚは、１．０μｍ以下となる。
次に、図６（Ｅ）に示すように、フランジ６０４が圧入されたパイプ材６００に、転造加工を施す。本実施の形態においては、２つの丸ダイス６５０、６５２を用いた所謂スルーフィード転造（歩み転造、通し転造とも呼ばれている）加工が実施される。
【００４０】
すなわち、図７に示すように、ワークとしてのパイプ材６００を挟むように配置された二つの丸ダイス６５０、６５２、をパイプ材６００に所定の圧力（圧力の方向を、図７中記号Ｐで示す）で押し付けた状態で、二つの丸ダイス６５０、６５２を同方向（図７参照）に回転させる。スルーフィード転造においては、丸ダイス６５０、６５２が回転することにより、パイプ材６００が丸ダイス６５０、６５２の回転方向とは逆方向（図７参照）に回転しながら、図７中記号Ｈで示した方向に移動する。丸ダイス６５０、６５２の表面には、溝６８０を形成するための凸部６５０ａ、６５２ａが備えられており、この凸部６５０ａ、６５２ａがパイプ材６００を変形させることにより、パイプ材６００に溝６８０（第一溝５１６、第二溝５１８に相当）が形成される。
【００４１】
そして、転造加工の終了後に、中央部５１０ａの表面に上記めっき層３１５を形成する。本実施形態においては、電解めっき法によりＣｒＣめっき層を形成した後、３００℃で焼鈍処理を行う。これにより、ＣｒＣめっき層はアモルファス状態から次第に結晶化に向かい、一部が結晶化されてなる上記めっき層３１５となる。以上の工程により、現像ローラ５１０が製造される。
このようにして製造した現像ローラ５１０および規制ブレード５６０をハウジング５４０に取り付けることにより、イエロー現像装置５４の組み立てが完了する。
【００４２】
（プリンタの動作）
次に、このように構成されたプリンタ１０の動作を説明する。
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の各現像装置５１、５２、５３、５４に対応して設けられた上記現像ローラ５１０、および中間転写体７０が回転を開始する。そして、感光体２０は、回転することによって帯電ユニット３０により順次帯電される。
【００４３】
感光体２０上の帯電された領域は、感光体２０の回転に伴って露光ユニット４０と対向する露光位置に至り、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上に形成された潜像は、感光体２０の回転に伴って現像位置に至り、イエロー現像装置５４によってイエロートナーで現像される。これにより、感光体２０上にイエロートナー像が形成される。なお、現像ユニット５０は、イエロー現像装置５４が、前記現像位置にて感光体２０と対向している（図１参照）。このとき、上記イエロー現像装置５４は上述したようにローラ表面にＣｒＣめっき（めっき層３１５）が形成されているため、イエロートナーにおける帯電立ち上がりが優れたものとなる。よって、感光体２０上に形成されるイエロートナー像は、帯電立ち上がりの遅れたトナーが混在して形成される濃度ムラが生じることが防止されたものとなる。
【００４４】
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に至り、一次転写ユニット６０によって、中間転写体７０に転写される。具体的には、一次転写ユニット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）が印加されているため、該一時転写電圧によって感光体２０上に形成されたイエロートナー像が中間転写体７０に吸着される。なお、この間、二次転写ユニット８０は、中間転写体７０から離間している。
【００４５】
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、中間転写体７０に重なり合って転写される。なお、第２色目、第３色目および第４色目に関する各色のトナー像も帯電立ち上がりに優れたものとなるので、濃度ムラの発生が防止されたものとなる。これにより、中間転写体７０上には、フルカラートナー像が形成される。
一方、記録媒体Ｐ１は、給紙トレイ９２から、給紙ローラ９４、レジローラ９６によって二次転写ユニット８０へ搬送される。
【００４６】
中間転写体７０上に形成されたフルカラートナー像は、中間転写体７０の回転に伴って二次転写ユニット８０が配置された二次転写位置に至り、二次転写ユニット８０によって記録媒体Ｐ１に転写される。具体的には、二次転写ユニット８０は、中間転写体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）が印加されているので、該二次転写電圧によって中間転写体７０上に形成されたフルカラートナー像が、中間転写体７０および二次転写ユニット８０の間に介在する記録媒体Ｐ１に吸着されて転写される。
【００４７】
記録媒体Ｐ１に転写されたフルカラートナー像は、定着ユニット９０によって加熱および加圧されて記録媒体Ｐ１に融着される。したがって、本実施形態に係るプリンタ１０によれば、ローラ表面にＣｒＣめっき（めっき層３１５）が形成さてなる現像装置５１，５２，５３，５４を備えているので、濃度ムラの無いフルカラートナー像によって記録媒体Ｐ１上に高画質の印字を行うことができる。また、上記めっき層３１５（ＣｒＣめっき）の働きにより、優れた耐久性を得ることができる。
【００４８】
一方、感光体２０は、一次転写位置を経過した後に、クリーニングユニット７５のクリーニングブレード７６によって、その表面に付着しているトナーが掻き落とされ、次の潜像を形成するための帯電に備える。掻き落とされたトナーは、クリーニングユニット７５内の残存トナー回収部（図示しない）に回収される。
【００４９】
（実験例）
次に、外周部表面に種々のめっきを施した現像ローラを備えたプリンタについて、印字処理を実行し、初期画質、５千枚印字後の画質、１万枚印字後の画質、５万枚印字後の画質を測定することで濃度ムラの発生の有無を判定し、経時的な画質の劣化、すなわち印字耐久性を調べ、得た結果を図８の表に示した。なお、上述した実施形態で用いためっきを同一条件で形成したもの、すなわち上記現像ローラ５１０を実施例１とした。
【００５０】
実施例１に対し、ＣｒＣめっきのＣ含有量（単位は、ｗｔ％）または焼鈍条件（温度：℃）を変化させた現像ローラをそれぞれ実施例２〜４とした。また、実施例２〜４についても実施例１と同様に、印字耐久性を調べ、得られた結果を図８の表に示した。なお、実施例１〜４は転造加工により現像ローラの本体の外周面に凹凸部を形成した後、めっき層が形成されている。
【００５１】
比較のため、上記実施形態におけるＣｒＣめっきの結晶状態を変化させたものを比較例１、２とした。また、比較のため、上記実施例１〜４とは別のめっきであって、従来から用いられているＮｉＰめっきが形成された現像ローラを比較例３〜７とし、ＮｉＢめっきが形成された現像ローラを比較例８とし、ＮｉＢＷめっきが形成された現像ローラを比較例９、１０とした。そして、このような比較例１〜１０についても上記実施例１〜４と同様に、印字耐久性を調べて得られた結果を図８の表に示した。
【００５２】
なお、図８の表においては、濃度ムラの度合いに応じて、４段階の判定を行った。図８の表中における、◎で示されるものは濃度ムラが発生していない、すなわち高品質な画質が得られることを意味している。また、図８の表中における、○で示されるものは濃度ムラが多少発生する（実使用上において問題がないレベル）ことを意味している。また、図８の表中における、△で示されるものは濃度ムラが目立つため画質に影響が及ぶ（画像品質が低い）ことを意味している。また、図８の表中における、×で示されるものは画質不良（試験不可）となることを意味している。
【００５３】
図８の表に示されるように、現像ローラの本体の外周面にＣｒ元素を主成分とし、Ｃ元素を１ｗｔ％〜１０ｗｔ％の割合で含み、一部が結晶化した状態に形成されているＣｒＣめっきが形成される場合（実施例１〜４）、比較例１〜１０に比べ、優れた初期画質を得られることが確認できた。すなわち、実施例１〜４に係るＣｒＣめっきは、良好なトナー帯電の立ち上がり性を備えることが確認できた。
【００５４】
一方、ＣｒＣめっきはアモルファス状態（比較例１参照）、或いは完全に結晶化した状態（比較例２参照）では、良好な初期画質が得られないことが確認できる。
よって、本発明に係るＣｒＣめっきとして上述のような効果（良好なトナー帯電性）を得るためには、焼鈍処理によって一部が結晶化された状態とすることが必須であることが分かる。
【００５５】
また、実施例に係るＣｒＣめっきは、５万枚印字後であっても濃度ムラに起因する画質劣化が生じることが無いことが確認された。すなわち、所定の温度（２５０〜３５０℃）で焼鈍処理を行うことで一部が結晶化した状態に形成されてなるめっき層を備えた現像ローラ（実施例１〜４）は、安定したトナーの帯電立ち上がりによって高画質が得られるとともに耐久性に優れたものとすることができる。
【００５６】
また、比較例３に示されるＮｉＰめっきは、焼鈍処理を行わず、アモルファス状態となっている。また、比較例４に示されるＮｉＰめっきは、焼鈍処理（２５０℃）により一部Ｎｉが結晶化したアモルファス状態となっている。また、比較例５に示されるＮｉＰめっきは、焼鈍処理（４００℃）により後述のように合金結晶が形成されている。
【００５７】
比較例３〜５からは、焼鈍処理の温度が高くなるとＮｉＰめっきの硬度が増して耐久性が向上することが確認できる。しかしながら、ＮｉＰめっきの場合、初期のアモルファス状態（比較例３参照）から焼鈍処理によって次第に結晶化が進むと、２５０℃付近（比較例４参照）で一部Ｎｉが結晶化する。しかしながら、２５０℃付近において、ＮｉとＰとが化学反応してＮｉＰ３が形成される。よって、比較例４に示されるＮｉＰは、上記実施形態に係るＣｒＣめっきと同様、一部Ｎｉが結晶化した状態となるものの、上記化合物（ＮｉＰ３）が形成されるため、トナーの帯電性が低下することで初期画質が低下してしまう。また、比較例５に示されるように、ＮｉＰめっきについて４００℃で焼鈍処理を行うと、硬度は上昇するもののＮｉとＮｉＰ３との合金結晶が形成されることにより、初期画質がさらに低下してしまう。
【００５８】
比較例６に示されるＮｉＰめっきは、初期から微結晶状態となっている。比較例７に示されるＮｉＰめっきは、初期から結晶状態となっている。比較例６，７に示されるように、初期状態から微結晶化又は結晶化しているＮｉＰめっきは、初期画質が低く、かつ耐久性も低くなってしまう。
【００５９】
比較例８に示されるＮｉＢめっきは、初期からＮｉが結晶状態となっている。比較例９に示されるＮｉＢＷめっきは、Ｎｉがアモルファス状態となっており、比較例１０に示されるＮｉＢＷめっきは、初期からＮｉが結晶化状態となっている。
比較例８〜１０に示されるように、初期状態から微結晶化又は結晶化しているＮｉＢめっき又はＮｉＢＷめっきは、初期画質が低く、かつ耐久性も低くなってしまう。
【００６０】
なお、本発明は前記実施形態に限定されることなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
なお、上記実施形態では、転造加工により現像ローラの本体の外周面に凹凸部を形成した後、めっき層を形成することで現像ローラを形成しているが、本発明はこれに限定されない。例えばサンドブラスト処理（ブラスト処理）により現像ローラの本体の外周面に細かな凹凸部を形成し、上述のように所定温度で焼鈍処理をすることで一部を結晶化させたＣｒＣめっきを形成した現像ローラにおいても上述のようにトナーの帯電立ち上がりを安定させることで高画質を得るとともに高い耐久性を備えたプリンタを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明の画像形成装置の概略構成を示す模式的断面図である。
【図２】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３】現像ローラの斜視模式図である。
【図４】現像ローラの正面模式図である。
【図５】凸部、凹部等の形状を示した模式図である。
【図６】現像ローラの製造工程における現像ローラの変遷を示した図である。
【図７】現像ローラの転造加工を説明するための図である。
【図８】実験結果を示す図である。
【符号の説明】
【００６２】
１０…プリンタ（画像形成装置）、２０…感光体、５１…ブラック現像装置（現像装置）、５２…マゼンタ現像装置（現像装置）、５３…シアン現像装置（現像装置）、５４…イエロー現像装置（現像装置）、３１５…めっき層、５１０…現像ローラ、５１２…凸部（凹凸部）、５１５…凹部（凹凸部）、５６０…規制ブレード、Ｔ…トナー
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周部にトナーを保持可能とされ、前記外周部の表面にめっき層が形成された現像ローラと、
該現像ローラの前記外周部に保持する前記トナーの量を規制するとともに規制時の摩擦により前記トナーを帯電させる規制ブレードと、
該規制ブレードにより帯電された前記トナーを付与する感光体と、を備え、
前記めっき層はＣｒＣめっきであり、一部が結晶化した状態に形成されていることを特徴とする現像装置。
【請求項２】
前記ＣｒＣめっきが、Ｃｒ元素を主成分とし、Ｃ元素を１ｗｔ％〜１０ｗｔ％の割合で含むことを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
【請求項３】
前記ＣｒＣめっきは、２５０℃〜３５０℃で焼鈍処理が施されてなることを特徴とする請求項１又は２に記載の現像装置。
【請求項４】
前記現像ローラは、少なくとも外周部が金属材料で構成され、前記外周部に転造加工を用いて形成された凹凸部に前記トナーが保持可能とされることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の現像装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項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。
【請求項１】
外周部にトナーを保持可能とされ、前記外周部の表面にめっき層が形成された現像ローラと、
該現像ローラの前記外周部に保持する前記トナーの量を規制するとともに規制時の摩擦により前記トナーを帯電させる規制ブレードと、
該規制ブレードにより帯電された前記トナーを付与する感光体と、を備え、
前記めっき層はＣｒＣめっきであり、一部が結晶化した状態に形成されていることを特徴とする現像装置。
【請求項２】
前記ＣｒＣめっきが、Ｃｒ元素を主成分とし、Ｃ元素を１ｗｔ％〜１０ｗｔ％の割合で含むことを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
【請求項３】
前記ＣｒＣめっきは、２５０℃〜３５０℃で焼鈍処理が施されてなることを特徴とする請求項１又は２に記載の現像装置。
【請求項４】
前記現像ローラは、少なくとも外周部が金属材料で構成され、前記外周部に転造加工を用いて形成された凹凸部に前記トナーが保持可能とされることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の現像装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項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。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１０−９７０４６（Ｐ２０１０−９７０４６Ａ）
【公開日】平成２２年４月３０日（２０１０．４．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２６８４５０（Ｐ２００８−２６８４５０）
【出願日】平成２０年１０月１７日（２００８．１０．１７）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年４月３０日（２０１０．４．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１０月１７日（２００８．１０．１７）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
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