JP4502145B2 - 現像ローラ、現像装置および画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は外周面に凹凸部を有してトナーを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）。図６（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。

現像ローラａで搬送されるトナーｅの量はトナー規制ブレードｆで規制される。トナーｅの規制方式として、凸部ｇの平坦部ｈに、図６（ａ）に示すトナー規制ブレードｆの先端エッジｆ₁あるいは図６（ｂ）に示す先端エッジｆ₁を含む所定領域ｆ₂を摺擦させて平坦部ｈ上に部分的にトナーｅを載せず、大部分のトナーｅを凹部ｉ内に規制する方式がある。

一方、図６（ｃ）に示すように基材ｂの基材凸部ｊの表面ｋには、基材ｂの凹凸部加工前のセンタレス加工等により多数の微小基材凹部ｍ（図示例では、説明の便宜上１つの微小基材凹部ｍのみ図示）が形成されている。すなわち、基材凸部ｊの表面はある程度の表面粗さを有している。このため、基材凸部ｃの表面を被覆して形成された凸部ｇにおける表面層ｃにも、多数の微小凹部ｎ（図示例では、説明の便宜上１つの微小凹部ｎのみ図示）が形成され、ある程度の表面粗さ（微小凹凸部）を有している。

ところで、現像ローラａにはトナー規制ブレードｆ以外にトナー供給ローラ（不図示）も当接される。また、トナーｅの母粒子を被覆する外添剤の１つとして、一般に硬度の高いシリカやチタニアが用いられている。このため、画像形成回数が多くなってくると、平坦部ｈにおける表面層ｃの表面が、トナー供給ローラやトナー規制ブレードｆの押圧によりシリカやチタニアで現像ローラａが摺擦されることによって削られる。そして、図６（ｄ）に示すようにこの表面層ｃの表面が非常になめらか（微小凹凸部のない鏡面状態）になり、トナー規制ブレードｆの凸部ｇへの接触面積が増大する。その結果、現像ローラａとトナー規制ブレードｆとの密着性が高くなる。特に、凸部ｇの平坦部ｈの一部がトナーｅで被覆されていない場合やトナー規制ブレードｆがゴムブレードである場合には、この密着性が増大する傾向にある。

現像ローラａとトナー規制ブレードｆとの密着性が高いと、トナー規制ブレードｆがびびりを生じてその先端が欠けたり、トナー規制ブレードｆのなき（トナー規制ブレードｆが現像ローラａとの密着で発生するキュッ、キュッという音）が発生したりする。更に、密着するトナー規制ブレードｆにより、現像ローラａの回転抵抗が増大するため、現像ローラａの駆動トルクを上昇させなければならない。そこで、長期にわたる良好な現像を行うには、前述の密着性および現像ローラａの耐久性にそれぞれ改良の余地がある。

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、長期にわたる画像形成により表面層が摩耗しても、当接部材との密着性をより一層抑制して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によれば、溝の底部より突出する凸部が平坦部を有するとともに、基材に形成される基材凸部が基材平坦部を有する。また、基材平坦部がその表面から下方に凹んだ複数の基材凹部を有するとともに、凸部の平坦部が複数の基材凹部に対応して形成される凹部を有する。そして、平坦部の基材凹部による表面層の表面粗さが、平坦部における表面層の厚みより大きく、平坦部における表面層が摩耗して基材凸部の基材平坦部が露出したとき、凹部の少なくとも一部が基材凹部における表面層に存在する。これにより、現像ローラの凸部の平坦部を、基材平坦部が露出する現像ローラの寿命を迎えるまで一定の表面粗さに維持することができる。その場合、表面層が無電解めっきにより構成されることで、微小な凹部が基材凹部により正確に対応して形成することができる。これにより、トナー規制ブレードと凸部の平坦部との密着性の増大を長期にわたって抑制することができる。

したがって、現像ローラとの密着によるトナー規制ブレードのびびりおよびトナー規制ブレードのなきをともに効果的に防止できるとともに、このびびりによるトナー規制ブレードの欠けも防止することができる。このようにして、現像ローラおよびトナー規制ブレードの各耐久性が従来に比べてより一層向上することができ、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、トナー規制ブレードと凸部の平坦部との密着性の増大を抑制できることから、現像ローラの駆動トルクの増大も長期にわたって抑制することができる。

その結果、この現像ローラを有する本発明の現像装置は、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。
特に、トナー規制ブレードの少なくとも先端エッジを凸部の平坦部に当接することにより、トナーが凸部の平坦部を部分的に被覆するようにトナーを規制する方式においては、トナー規制ブレードと凸部の平坦部との密着性の増大を長期にわたってより効果的に抑制することができる。

また、規則性を有する溝で凹凸部を構成した場合には、トナー規制ブレードのなきをより効果的に防止することができる。
一方、この現像装置を備える本発明の画像形成装置は長期にわたって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。

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。

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、およびトナー規制ブレード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、およびトナー規制ブレード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、トナー規制ブレード２６がハウジング２２に設けられている。このトナー規制ブレード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、トナー規制ブレード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、トナー規制ブレード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、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。この表面層２５ｂにより、現像ローラ２５の表面の硬度や電気特性が改善されて、現像ローラ２５はその耐久性が向上しかつ帯電性が良好となっている。

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。

これらの基材凸部３０′の形状は、第１および第２傾斜基材溝２９ａ′,２９ｂ′の傾斜角が４５°でかつそれらのピッチが互いに同じに設定された場合には正方形状を呈し、第１および第２傾斜基材溝２９ａ′,２９ｂ′の傾斜角が４５°以外の角度でかつそれらのピッチが互いに同じに設定された場合には菱形状を呈する。また、基材凸部３０′の形状は、第１および第２傾斜基材溝２９ａ′,２９ｂ′の傾斜角が４５°でかつそれらのピッチが互いに異なるように設定された場合には長方形状を呈し、第１および第２傾斜基材溝２９ａ′,２９ｂ′の傾斜角が４５°以外の角度でかつそれらのピッチが互いに異なるように設定された場合には平行四辺形状を呈する。

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。基材２５ａに表面層２５ｂが形成された状態では、この表面層２５ｂに第１および第２傾斜基材溝２９ａ′,２９ｂ′、基材凸部３０′とそれぞれ同形状の第１および第２傾斜溝２９ａ,２９ｂ、凸部３０が形成される（なお、第１および第２傾斜溝２９ａ,２９ｂの大きさは第１および第２傾斜基材溝２９ａ′,２９ｂ′の大きさより小さく、また凸部３０の大きさは基材凸部３０′の大きさより大きい。）。

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。その場合、凸部３０の幅（例えば、図３（ｂ）において凸部３０の左右両側壁間の長さ）が凸部３０の下部側から上部側に向かって連続して小さくなるように、凸部３０の左右の側壁（つまり、凹凸部の境界部）が傾斜して形成されている。なお、図３（ｂ）は現像ローラ２５の軸方向に沿う断面を示しているが、現像ローラ２５の周方向（現像ローラ２５の回転方向）においても、凸部３０の両側壁が同様に傾斜して形成されている。すなわち、凸部３０は、その四方の側壁が傾斜して截頭四角錐台形状に形成されている。

ところで、図４（ａ）に示すように、この例の現像ローラ２５においても前述と同様に基材２５ａの基材凸部３０′の表面の基材平坦部３０ａ′には、この基材平坦部３０ａ′より下方に凹んだ複数の微小な基材凹部３０ｃ′が形成される（なお、図４（ａ）に示す例では、説明の便宜上１つの基材凹部３０ｃ′のみ図示）。これらの基材凹部３０ｃ′は、基材２５ａの凹凸部加工前の表面仕上げにおいて、適宜の手段により微小のすじ状に粗さを付けることで形成される。なお、すじ状の基材凹部３０ｃ′に代えて、微小なバラストで複数の基材凹部３０ｃ′を形成することもできる。

複数の微小な基材凹部３０ｃ′により、基材凸部３０′の基材平坦部３０ａ′は所定の表面粗さｒ′を有している。また、基材凸部３０′の基材平坦部３０ａ′を被覆して形成される凸部３０における平坦部３０ａの表面層２５ｂにも、この平坦部３０ａより下方に基材凹部３０ｃ′に対応して凹んだ複数の微小の凹部３０ｃが形成される。すなわち、凸部３０の平坦部３０ａは所定の表面粗さｒを有している。その場合、表面層２５ｂが無電解めっきにより構成されることで、微小な凹部３０ｃが基材凹部３０ｃ′により正確に対応して形成される。

そして、この例の現像ローラ２５では、表面層２５の凸部３０の平坦部３０ａにおける表面粗さｒが、表面層２５ｂの厚みｔより大きく設定されている（ｔ＜ｒ）。この表面粗さｒとしては、例えば十点平均高さＲｚを用いることができる。すなわち、この例の現像ローラ２５では、表面層２５の凸部３０の平坦部３０ａにおける十点平均高さＲｚが、表面層２５ｂの厚みｔより大きく設定されている（ｔ＜Ｒｚ）。その場合、平坦部３０ａの十点平均高さＲｚの測定は、例えば、ミツトヨ製サーフテスト（表面粗さ測定器）を用いることができる。

なお、表面粗さｒとして、他に例えば中心線平均高さ（Ｒａ）や最大高さ（Ｒｍａｘ）を用いることもできる。これらの表面粗さの測定は従来周知であるので、それらの説明は省略する。また、基材凸部３０′の基材平坦部３０ａ′における表面粗さｒ′も前述と同様にして測定することができる。

本発明の現像ローラ２５の耐久実験を行った。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。このとき、図４（ａ）に示す複数のすじ状の凹部３０ｃ′が形成された。このときの基材２５ａの１つの基材凸部３０′における基材平坦部３０ａ′の十点平均表面高さＲｚは２μｍであった。

次いで、図４（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）４.５μｍ、基材凹凸ピッチ１００μｍ、基材凹凸深さの１／２ラインでの基材凸部の幅５７μｍ、基材凹凸深さの約１／２ラインでの基材凹部の幅４３μｍ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１.５μｍのめっき層を基材表面に形成した。図５（ａ）に示すように、このときの現像ローラ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。前述の基材凹凸部（溝２９ａ′,２９ｂ′、凸部３０′）および表面層現像ローラの凹凸部（溝２９ａ,２９ｂ、凸部３０）は、３次元測定用レーザ顕微鏡であるＫｅｙｅｎｃｅ製 ＶＫ−９５００で測定した。表面層２５ｂの形成後、凸部３０の平坦部３０ａにおける表面層２５ｂに、複数のすじ状の凹部３０ｃが形成された。このときの凸部３０における平坦部３０ａの十点平均表面高さＲｚは１.８μｍであった。すなわち、平坦部３０ａの十点平均表面高さＲｚが表面層２５ｂの厚みｔの１.５μｍより大きい（平坦部３０ａの十点平均表面高さＲｚ＞表面層２５ｂの厚みｔ）。

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、トナー規制ブレード２６はウレタンゴムからなるブレードで構成した。そして、図４（ａ）に示すようにトナー規制ブレード２６の先端エッジ２６ａを凸部３０の平坦部３０ａに当接させた。このときの先端エッジ２６ａの当接圧は４０ｇ／ｃｍに設定した。

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、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４.５μｍであり凹凸深さ６μｍより小さい小粒径トナーである。他の１つのトナーは、重合法で作製されたスチレンアクリル粒子に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が前述のトナーと同じく４.５μｍである小粒径トナーである。

そして、ＬＰ９０００Ｃの標準画像形成条件で、Ａ４普通紙にモノクロのハーフトーン２５％で耐久画像形成実験を行った。この実験の結果、図５（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の平坦部３０ａが、画像形成回数が増加するにしたがって一点鎖線で示すように平坦状のプロファイルに摩耗する傾向となった。凸部３０のこのような平坦状の摩耗プロファイルは、前述の２番目の小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。

画像形成回数が増大するにつれて、図４（ｂ）に示すように凸部３０の平坦部３０ａがほぼ平坦状に摩耗していく。この摩耗により、平坦部３０ａにおける表面層２５ｂの複数の凹部３０ｃの一部が消滅するが、複数の凹部３０ｃの残部は表面層２５ｂにいまだ存在している。すなわち、凸部３０の平坦部３０ａにおける表面層２５ｂには、所定の表面粗さが維持されている。これにより、トナー規制ブレード２６と凸部３０の平坦部３０ａとの接触面積の増大が抑制されるとともに、残留する凹部３０ａにトナー２８の遊離外添剤等が侵入するようになる。したがって、トナー規制ブレード２６と凸部３０の平坦部３０ａとの密着性の増大が抑制されるとともに残留する凹部３０ａ内の遊離外添剤等が侵入することにより、トナー規制ブレード２６が平坦部３０ａに食い付いてびびりおよびなきを発生することが抑制される。

画像形成回数が更に増大して、図４（ｃ）に示すように凸部３０の平坦部３０ａが更に摩耗すると、基材２５ａの基材凸部３０′の基材平坦部３０ａ′が露出して、現像ローラ２５が寿命となる。このときにも、平坦部３０ａにおける表面層２５ｂの複数の凹部３０ｃの更に一部が消滅するが、複数の凹部３０ｃの残部は表面層２５ｂにいまだ存在している。すなわち、凸部３０の平坦部３０ａにおける表面層２５ｂには、一定の表面粗さが維持されている。したがって、現像ローラ２５は凸部３０の平坦部３０ａにおける一定の表面粗さにより、基材平坦部３０ａ′が露出する寿命を迎えるまでトナー規制ブレード２６と凸部３０の平坦部３０ａとの密着性の増大が抑制される。これにより、現像ローラ２５の耐久性が向上する。

このようにして、この例の現像ローラ２５によれば、凸部３０の平坦部３０ａにおける十点平均表面高さＲｚを表面層２５ｂの厚みｔより大きく（平坦部３０ａの十点平均表面高さＲｚ＞表面層２５ｂの厚みｔ）設定しているので、現像ローラ２５の凸部３０の平坦部３０ａを、現像ローラ２５が寿命を迎えるまで一定の表面粗さに維持することができる。その場合、表面層２５ｂが無電解めっきにより構成されることで、微小な凹部３０ｃが基材凹部３０ｃ′により正確に対応して形成することができる。これにより、トナー規制ブレード２６と凸部３０の平坦部３０ａとの密着性の増大を長期にわたって抑制することができる。

したがって、現像ローラ２５との密着によるトナー規制ブレード２６のびびりおよびトナー規制ブレード２６のなきをともに効果的に防止できるとともに、このびびりによるトナー規制ブレード２６の欠けも防止することができる。このようにして、現像ローラ２５およびトナー規制ブレード２６の各耐久性が従来に比べてより一層向上することができ、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、トナー規制ブレード２６と凸部３０の平坦部３０ａとの密着性の増大を抑制できることから、現像ローラ２５の駆動トルクの増大も長期にわたって抑制することができる。

その結果、この現像ローラ２５を有する現像装置５′は、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、またこの現像装置５′を備える画像形成装置１は長期にわたって良好な画質の画像を形成することができる。

特に、トナー規制ブレード２６の少なくとも先端エッジ（つまり、先端エッジまたは先端エッジを含む所定領域）２６ａを凸部３０の平坦部３０ａに当接することにより、凸部３０の平坦部３０ａについて部分的にトナーが被覆しないようにトナーを規制する方式において、トナー規制ブレード２６と凸部３０の平坦部３０ａとの密着性の増大を長期にわたってより効果的に抑制することができる。
また、規則性を有する溝で凹凸部を構成した場合には、トナー規制ブレード２６のなきをより効果的に防止することができる。

なお、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。

また、現像ローラ２５の凹凸部は転造加工による規則性を有する溝で構成する以外に、例えば切削加工等の他の加工方法による凹凸部で形成することもできる。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。

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に示す現像装置を模式的に示す断面図である。 （ａ）は現像ローラ、トナー供給ローラ、およびトナー規制部材を模式的に示す図、（ｂ）は（ａ）におけるIIIＢ−IIIＢ線に沿う部分断面図、（ｃ）は（ｂ）における基材のみを示す部分断面図である。 （ａ）は現像ローラの１つの凸部を模式的に示す部分断面図、（ｂ）は現像ローラの摩耗の一過程を模式的に示す部分断面図、（ｃ）は現像ローラの摩耗の更なる一過程を模式的に示す部分断面図である。 （ａ）は現像ローラの凹凸部のサイズを示す図、（ｂ）はトナー粒径が現像ローラの凹凸部の深さより小さい場合における現像ローラの摩耗の過程を説明する図である。 （ａ）はトナー規制ブレードの先端エッジを凸部の平坦部に当接させて行うトナー規制方式を説明する図、（ｂ）はトナー規制ブレードの先端エッジを含む所定領域を凸部の平坦部に当接させて行うトナー規制方式を説明する図、（ｃ）は表面層が形成された従来の現像ローラの凸部を模式的に示す部分断面図、（ｄ）は（ｃ）における凸部の表面層の摩耗を説明する部分断面図である。

符号の説明

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…トナー規制ブレード、２６ａ…トナー規制ブレードの先端エッジ、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、３０ａ…平坦部、３０ａ′…基材平坦部、３０ｃ…凹部、３０ｃ′…基材凹部

Claims (7)

1. 外周面の所定領域に形成された基材溝および前記基材溝の底部から突出する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溝および前記基材凸部にそれぞれ対応した溝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、
   前記凸部は平坦部を有するとともに、前記基材凸部は基材平坦部を有し、
   前記基材平坦部はその表面から下方に凹んだ複数の基材凹部を有するとともに、前記凸部の平坦部は、前記複数の基材凹部に対応して形成される凹部を有し、
   前記平坦部の前記基材凹部による前記表面層の表面粗さが、前記平坦部における前記表面層の厚みより大きく、前記平坦部における前記表面層が摩耗して前記基材凸部の前記基材平坦部が露出したとき、前記凹部の少なくとも一部が前記基材凹部における表面層に存在することを特徴とする現像ローラ。
2. 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に記載の現像ローラ。
3. 前記平坦部の表面粗さは、十点平均表面高さであることを特徴とする請求項１または２に記載の現像ローラ。
4. 前記基材溝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３のいずれか１に記載の現像ローラ。
5. 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４のいずれか１に記載の現像ローラであり、前記トナー規制部材はトナー規制ブレードであることを特徴とする現像装置。
6. 前記トナー規制部材の少なくとも先端エッジが前記平坦部における前記表面層に当接していることを特徴とする請求項５に記載の現像装置。
7. 少なくとも静電潜像が形成される潜像担持体と、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５または６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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