(57)【要約】【課題】トナーの漏れや飛散、カブリを低減させるととともに高耐久性を備えた、トナー担持ローラ、現像装置、及び画像形成装置を提供する。【解決手段】規則的に配置された複数の凸部４４１および凸部４４１を取り囲む凹部４４２を表面に有し、表面によりトナーを保持可能とするトナー担持ローラ４４と、トナー担持ローラ４４の表面に当接することにより凸部上のトナーを除去するようにしてトナー量を規制する規制部材と、を備えた現像装置の製造方法である。ローラ基材４４ａの外周表面に凸部４４１及び凹部４４２を形成する。そして、凹凸部を形成した外周表面に凹凸部の磨耗を防止する磨耗防止層１２１を形成する。トナーに対して帯電性を付与する帯電層１２１を磨耗防止層１２０上に形成する。【選択図】図１１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒形状に形成されたローラ基材の表面に複数の凹部が配置されたトナー担持ローラにおいて、
前記ローラ基材表面に形成される磨耗防止層と、
少なくとも、前記複数の凹部に形成される前記磨耗防止層の表面に、ＮｉＰ又はＮｉＢＷの何れかの材料を主成分として形成される帯電層とを備えることを特徴とするトナー担持ローラ。
【請求項２】
前記帯電層の厚みは０．５μm以上、１．５μm以下であることを特徴とする請求項1に記載のトナー担持ローラ。
【請求項３】
前記磨耗防止層は、ＣｒＣ、ＴｉＮ、ＴｉＣＮ、ＣｒＮ、ＴｉＡｌＮ、ＴｉＣ、ＤＬＣからなる群の何れかを主成分とし、前記帯電層の厚みよりも厚く形成されることを特徴とする請求項1または２に記載のトナー担持ローラ。
【請求項４】
前記磨耗防止層は、ＣｒＣめっき層から構成され、Ｃｒの一部が結晶化した状態となっていることを特徴とする請求項３に記載のトナー担持ローラ。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載のトナー担持ローラと、前記トナー担持ローラの表面に当接することによりトナー量を規制する規制部材と、を備えることを特徴とする現像装置。
【請求項６】
請求項５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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トナー担持ローラ、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】
静電潜像をトナーにより現像する技術においては、略円筒形状に形成されたトナー担持ローラの表面にトナーを担持させるものがある。このようなトナー担持ローラの表面に担持されるトナーの特性を改善するため、円筒形状に形成されたローラの表面に規則的に配置された凸部と、該凸部の周囲を取り囲む凹部とを設けたトナー担持ローラの構造が知られている（特許文献１参照）。このような構造は、表面の凹凸パターンが管理されて均一であるために、ローラ表面に担持されるトナー層の厚さや帯電量等を制御しやすいという利点がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−１２７８００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記のような構造を有するトナー担持ローラを使用する場合、凹凸が均一であるが故に、トナー担持ローラ上のトナー層厚を厳密に管理しなければトナー担持ローラ表面からのトナーの飛散やカブリの発生が問題となる。これらの現象が起きる主たる原因の１つは、特性の良好な新しいトナーに混じって、使用につれて特性の劣化した古いトナーが存在した場合、特にトナー担持ローラの表面から離れた層に古いトナーが担持されやすいという点にあると考えられる。そして、トナー担持ローラ表面から離れたトナー層ではトナー担持ローラへの付着力が弱いため、トナーの漏れ、飛散、カブリになりやすいと考えられる。また、トナー担持ローラにおいては、トナーの漏れ、飛散、カブリを低減させるとともに、耐久性の高いものが望まれている。
【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、トナーの漏れや飛散、カブリを低減させるととともに高耐久性を備えた、トナー担持ローラ、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】
本願発明者は、上記課題を解決すべく鋭意研究を行い、以下の知見を得た。
トナー担持ローラの表面に担持されるトナーのうち、トナー担持ローラの表面近くには特性の良好な新しいトナー（以下、「新トナー」という）が集積している一方、これらのトナーの上に積層しトナー担持ローラの表面から離れた状態で担持されているトナーには、長期の使用に伴って特性の劣化したトナー（以下、「旧トナー」という）が多く含まれている。つまり、トナー担持ローラの表面には、まず新トナー主体のトナー層が形成され、さらにその表面に旧トナーを多く含むトナー層が形成されるという形になる。このような旧トナーはトナー担持ローラとの接触が少ないため十分な帯電量が得られず、漏れ、飛散したりカブリを生じさせる。
【０００７】
トナー担持ローラの表面に形成されたトナー層のうちトナー担持ローラの凸部上のトナー層を規制部材により除去することで、凸部から除去されたトナーのうち帯電量の高い新トナーが、凹部に担持されている帯電量が弱くトナー担持ローラに対する静電気的な吸着力の弱い旧トナーを押し出すように作用する。この結果、規制後のトナー層に含まれる旧トナーの比率が低下するため、トナー飛散やカブリの発生を抑えることができる。
【０００８】
しかしながら、上述の場合、トナー担持ローラは、上記凸部に規制部材が接触することで磨耗し、耐久性が低下するといった新たな課題が生じてしまう。ここで、硬度の高い材料をトナー挟持ローラの表面被覆膜として利用することも考えられるが、このような表面被覆膜としては帯電性の良好な材料や防食性を考慮した材料が好適であり、硬度のみを優先して選択することができない。本願発明者は、上記の新たな課題を解決すべく、さらに研究を行い、本発明を完成させたのである。
【０００９】
本発明のトナー担持ローラは、円筒形状に形成されたローラ基材の表面に複数の凹部が配置されたトナー担持ローラにおいて、前記ローラ基材表面に形成される磨耗防止層と、
少なくとも、前記複数の凹部に形成される前記磨耗防止層の表面に、ＮｉＰ又はＮｉＢＷの何れかの材料を主成分として形成される帯電層とを備えることを特徴とする。
【００１０】
本発明によれば、凹部に形成されるＮｉＰ又はＮｉＢＷの何れかの材料を主成分とする帯電層によってトナーを長期に亘って良好に帯電可能となる。また、磨耗防止層によって凸部の磨耗が必要以上に進行することが防止され、長期に亘って良好なトナー担持特性を得ることで信頼性の高い印字品質を得る事ができる。したがって、安定的な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高い耐久性を備えたトナー担持ローラを提供できる。
【００１１】
また、上記トナー担持ローラにおいては、前記帯電層の厚みは０．５μm以上、１．５μm以下であるのが好ましい。
このような厚みの帯電層を用いることで良好なトナー帯電性を得ることができる。
【００１２】
また、上記トナー担持ローラにおいては、前記磨耗防止層は、ＣｒＣ、ＴｉＮ、ＴｉＣＮ、ＣｒＮ、ＴｉＡｌＮ、ＴｉＣ、ＤＬＣからなる群の何れかを主成分とし、前記帯電層の厚みよりも厚く形成されるのが好ましい。
このような材質からなる磨耗防止層を用いることでローラの磨耗が進行することを良好に防止できる。また、帯電層の膜厚が相対的に薄く設定されるため、帯電層が磨耗した場合の凹部の深さの変動を小さくすることができる。よって、帯電層の磨耗がトナーの担持性、すなわち印字濃度等に与える影響を小さくすることができる。
【００１３】
また、上記トナー担持ローラにおいては、前記磨耗防止層は、ＣｒＣめっき層から構成され、Ｃｒの一部が結晶化した状態となっているのが好ましい。
一部結晶化させるように焼鈍処理が施されたＣｒＣめっき層は硬度が高く、焼鈍処理前に比べて良好なトナー帯電性を有する。よって、このようなＣｒＣめっきは磨耗防止層として好適なものとなる。
【００１４】
本発明の現像装置は、上記トナー担持ローラを備えることを特徴とする。
【００１５】
本発明の現像装置によれば、上述したような高画質が得られるとともに高い耐久性を得るトナー担持ローラを備えるので、安定的な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高い耐久性を備えたものとなる。
【００１６】
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。
【００１７】
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耐久性で高品質の印字を得る信頼性の高いものとなる。
【００１８】
現像装置の製造方法は、規則的に配置された複数の凸部および該凸部を取り囲む凹部を表面に有し、該表面によりトナーを保持可能とするトナー担持ローラと、前記トナー担持ローラの表面に当接することにより前記凸部上の前記トナーを除去するようにしてトナー量を規制する規制部材と、を備えた現像装置の製造方法において、ローラ基材の外周表面に前記凸部及び前記凹部を形成する工程と、前記凹凸部を形成した前記外周表面に該凹凸部の磨耗を防止する磨耗防止層を形成する工程と、前記トナーに対して帯電性を付与する帯電層を前記磨耗防止層上に形成する工程と、を備えることを特徴とする。
【００１９】
上記現像装置の製造方法によれば、磨耗防止層及び帯電層によって表面が覆われてなる凹凸部を有したトナー担持ローラを製造することができる。このように製造されたトナー担持ローラにおいて、凸部を覆う帯電層は規制部材との接触により磨耗し易い一方、凹部内を覆う帯電層はトナーのみと接触するため磨耗が生じ難い。ここで、凸部は規制部材によりトナーが除去されるため、凸部はトナーを担持することがなく帯電層が覆っている必要は無い。したがって、トナー担持ローラは、経時的に凸部の帯電層が磨耗したとしても、凹部内の帯電層によってトナーを長期に亘って良好に帯電可能となる。また、磨耗防止層によって凸部の磨耗が必要以上に進行することが防止され、長期に亘って良好なトナー担持特性を得ることで信頼性の高い印字品質を得る事ができる。
したがって、本発明によれば、安定的な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高い耐久性を備えた現像装置を製造できる。
【００２０】
また、上記現像装置においては、前記帯電層の膜厚を前記磨耗防止層の膜厚よりも薄く形成するのが好ましい。
この構成によれば、帯電層の膜厚が相対的に薄く設定されるため、上述のように凸部上を覆っている帯電層が磨耗した場合の凸部及び凹部間における凹凸高さの差を小さくすることができる。よって、凸部を覆っている帯電層の磨耗がトナーの担持性、すなわち印字濃度等に与える影響を小さくすることができる。
【００２１】
また、上記現像装置においては、前記磨耗防止層及び前記帯電層をめっき法によって形成するのが好ましい。
このようにめっき法を用いることで簡便且つ確実に磨耗防止層及び帯電層を簡便且つ確実に形成することができる。
【００２２】
また、上記現像装置においては、ＣｒＣめっき層を形成するとともに、該ＣｒＣめっき層を一部が結晶化した状態となるように焼鈍処理して前記磨耗防止層を形成するのが好ましい。
【００２３】
また、上記現像装置においては、ＮｉＢＷめっき層を形成するとともに、該ＮｉＢＷめっき層を一部が結晶化した状態となるように焼鈍処理して前記帯電層を形成するのが好ましい。
このように一部結晶化させるように焼鈍処理が施されたＮｉＢＷめっき層は、良好なトナー帯電性を有したものとなる。
【００２４】
また、上記現像装置においては、前記ローラ基材の外周表面に転造加工を行うことで前記凸部及び前記凹部を形成するのが好ましい。
このように転造加工を用いることで基材の外周面に凸部及び凹部を精度良く形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】この発明を適用した画像形成装置の第１実施形態を示す図。
【図２】図１の画像形成装置の電気的構成を示すブロック図。
【図３】現像器の外観を示す図。
【図４】現像器の構造を示す断面図。
【図５】現像ローラおよびその表面の部分拡大図を示す図。
【図６】トナー飛散等の発生メカニズムを説明するモデルを示す図。
【図７】トナー粒子径と現像ローラへの付着力との関係を示す図。
【図８】現像ローラと規制ブレードとの当接の状態を示す図。
【図９】第１実施形態における規制ニップの拡大模式図。
【図１０】規制前後で測定したトナーの帯電量分布を示す図。
【図１１】現像ローラの拡大断面形状を示す図。
【図１２】経時的な磨耗が生じた現像ローラにおける拡大断面形状を示す図。
【図１３】現像ローラ表面の高低差と担持されるトナーとの関係を示す模式図。
【図１４】現像ローラの製造工程を説明するための図。
【図１５】現像ローラの転造加工を説明するための図。
【図１６】実験結果の表を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明の一実施形態について図面を用いながら説明する。まず、はじめに本発明の現像装置の製造方法により製造された現像装置を備える画像形成装置として、レーザビームプリンタを例示し、その構成について説明する。
【００２７】
（画像形成装置）
図１はこの発明を適用した画像形成装置の第１実施形態を示す図である。また、図２は図１の画像形成装置の電気的構成を示すブロック図である。この装置１は、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｋ）の４色のトナー（現像剤）を重ね合わせてフルカラー画像を形成したり、ブラック（Ｋ）のトナーのみを用いてモノクロ画像を形成する画像形成装置である。この画像形成装置では、ホストコンピュータなどの外部装置から画像信号がメインコントローラ１１に与えられると、このメインコントローラ１１からの指令に応じてエンジンコントローラ１０に設けられたＣＰＵ１０１がエンジン部ＥＧ各部を制御して所定の画像形成動作を実行し、シートＳに画像信号に対応する画像を形成する。
【００２８】
このエンジン部ＥＧでは、感光体２２が図１の矢印方向Ｄ1に回転自在に設けられている。また、この感光体２２の周りにその回転方向Ｄ1に沿って、帯電ユニット２３、ロータリー現像ユニット４およびクリーニング部２５がそれぞれ配置されている。帯電ユニット２３は所定の帯電バイアスを印加されており、感光体２２の外周面を所定の表面電位に均一に帯電させる。クリーニング部２５は一次転写後に感光体２２の表面に残留付着したトナーを除去し、内部に設けられた廃トナータンクに回収する。これらの感光体２２、帯電ユニット２３およびクリーニング部２５は一体的に感光体カートリッジ２を構成しており、この感光体カートリッジ２は一体として装置本体に対し着脱自在となっている。
【００２９】
そして、この帯電ユニット２３によって帯電された感光体２２の外周面に向けて露光ユニット６から露光ビームＬが照射される。この露光ユニット６は、外部装置から与えられた画像信号に応じて露光ビームＬを感光体２２上に露光して画像信号に対応する静電潜像を形成する。
【００３０】
こうして形成された静電潜像は現像ユニット４によってトナー現像される。すなわち、この実施形態では、現像ユニット４は、図１紙面に直交する回転軸中心に回転自在に設けられた支持フレーム４０、支持フレーム４０に対して着脱自在のカートリッジとして構成されてそれぞれの色のトナーを内蔵するイエロー用の現像器（現像装置）４Ｙ、シアン用の現像器（現像装置）４Ｃ、マゼンタ用の現像器（現像装置）４Ｍ、およびブラック用の現像器（現像装置）４Ｋを備えている。この現像ユニット４は、エンジンコントローラ１０により制御されている。そして、このエンジンコントローラ１０からの制御指令に基づいて、現像ユニット４が回転駆動されるとともにこれらの現像器４Ｙ、４Ｃ、４Ｍ、４Ｋが選択的に感光体２２と当接してまたは所定のギャップを隔てて対向する所定の現像位置に位置決めされると、当該現像器に設けられて選択された色のトナーを担持する現像ローラ４４が感光体２２に対し対向配置され、その対向位置において現像ローラ（トナー担持ローラ）４４から感光体２２の表面にトナーを付与する。これによって、感光体２２上の静電潜像が選択トナー色で顕像化される。
【００３１】
図３は現像器の外観を示す図である。また、図４は現像器の構造を示す断面図である。各現像器４Ｙ、４Ｃ、４Ｍ、４Ｋはいずれも同一構造を有している。したがって、ここでは、現像器４Ｋの構成について図３および図４を参照しながらさらに詳しく説明するが、その他の現像器４Ｙ、４Ｃ、４Ｍについてもその構造および機能は同じである。この現像器４Ｋでは、その内部にトナーＴを収容するハウジング４１に供給ローラ４３および現像ローラ４４が軸着されており、当該現像器４Ｋが上記現像位置に位置決めされると、現像ローラ４４が感光体２２と当接してまたは所定のギャップを隔てて対向位置決めされるとともに、これらのローラ４３、４４が本体側に設けられた回転駆動部（図示省略）と係合されて所定の方向に回転する。供給ローラ４３は例えば発泡ウレタンゴム、シリコンゴムなどの弾性材料により円筒状に形成されている。また、現像ローラ４４は、銅、アルミニウム、ステンレス等の金属または合金からなる円筒状の基材（ローラ基材）から構成されている。なお、現像ローラ４４は、後述する本発明に係る現像装置の製造方法により製造され、これにより優れたトナー帯電性及び耐久性を備えたものとなっている。そして、２つのローラ４３、４４が接触しながら回転することでトナーが現像ローラ４４の表面に擦り付けられて所定厚みのトナー層が現像ローラ４４表面に形成される。この実施形態では負帯電トナーを用いるが、正帯電トナーであってもよい。
【００３２】
ハウジング４１の内部空間は隔壁４１ａによって第１室４１１および第２室４１２に仕切られている。供給ローラ４３および現像ローラ４４はともに第２室４１２に設けられており、これらのローラの回転に伴って第２室４１２内のトナーが流動し攪拌されながら現像ローラ４４の表面に供給される。一方、第１室４１１に貯留されているトナーは、供給ローラ４３および現像ローラ４４とは隔離されているので、これらの回転によっては流動しない。このトナーは、現像ユニット４が現像器を保持したまま回転することによって、第２室４１２に貯留されたトナーと混合され攪拌される。
【００３３】
このように、この現像器では、ハウジング内部を２室に仕切り、供給ローラ４３および現像ローラ４４の周囲をハウジング４１の側壁および隔壁４１ａで囲み比較的容積の小さい第２室４１２を設けることにより、トナー残量が少なくなった場合でも、トナーが効率よく現像ローラ４４の近傍に供給されるようにしている。また、第１室４１１から第２室４１２へのトナー供給およびトナー全体の攪拌を現像ユニット４の回転によって行うようにすることで、現像器内部にトナー攪拌のための攪拌部材（オーガ）を省いたオーガレス構造を実現している。
【００３４】
また、この現像器４Ｋでは、現像ローラ４４の表面に形成されるトナー層の厚みを所定厚みに規制するための規制ブレード４６が配置されている。この規制ブレード４６は、ステンレスやリン青銅などの弾性を有する板状部材４６１と、板状部材４６１の先端部に取り付けられたシリコンゴムやウレタンゴムなどの樹脂部材からなる弾性部材４６２とで構成されている。この板状部材４６１の後端部はハウジング４１に固着されており、図４の矢印に示す現像ローラ４４の回転方向Ｄ４において、板状部材４６１の先端部に取り付けられた弾性部材４６２が板状部材４６１の後端部よりも上流側に位置するように配設されている。そして、その弾性部材４６２が現像ローラ４４表面に弾性的に当接することで規制ニップを形成し、現像ローラ４４の表面に形成されるトナー層を最終的に所定の厚みに規制する。
【００３５】
このようにして現像ローラ４４の表面に形成されたトナー層は、現像ローラ４４の回転によって順次、その表面に静電潜像が形成されている感光体２２との対向位置に搬送される。そして、図示を省略するバイアス用電源からの現像バイアスが現像ローラ４４に印加されると、現像ローラ４４上に担持されたトナーは、感光体２２の表面各部にその表面電位に応じて部分的に付着し、こうして感光体２２上の静電潜像が当該トナー色のトナー像として顕像化される。
【００３６】
さらに、ハウジング４１には、現像ローラ４４の回転方向において感光体２２との対向位置よりも下流側で現像ローラ４４表面に圧接されたシール部材４７が設けられている。シール部材４７は、感光体２２との対向位置を通過した現像ローラ４４表面に残留しているトナーをハウジング４１内に案内するともに、ハウジング内のトナーが外部へ漏れ出すのを防止している。
【００３７】
図５は現像ローラおよびその表面の部分拡大図を示す図である。現像ローラ４４は略円筒形のローラ状に形成されており、その長手方向の両端にはローラと同軸にシャフト４４０が設けられており、該シャフト４４０が現像器本体により軸支されて現像ローラ４４全体が回転自在となっている。現像ローラ４４表面のうちその中央部４４０ａには、図５の部分拡大図（点線円内）に示すように、規則的に配置された複数の凸部４４１と、それらの凸部４４１を取り囲む凹部４４２とが設けられている。
【００３８】
複数の凸部４４１のそれぞれは、図５紙面の手前側に向けて突出しており、各凸部４４１の頂面は、現像ローラ４４の回転軸と同軸である単一の円筒面の一部をそれぞれ成している。また、凹部４４２は凸部４４１の周りを網目状に取り囲む連続した溝となっており、凹部４４２全体も現像ローラ４４の回転軸と同軸かつ凸部の成す円筒面とは異なる１つの円筒面を成す。このような構造の現像ローラ４４については、例えば特開２００７−１４００８０号公報に記載の製造方法により製造することができる。なお、凸部４４１の頂面がいずれも平面となるように、さらに加工を施してもよい。
【００３９】
各凸部４４１の間隔Ｌ２は、例えば１０〜１００μｍ程度とすることができるがこれに限定されるものではない。また、凸部４４１の形状やその配列も、ここに説明したものには限定されない。また、凸部４４１と凹部４４２との高低差については後述する。
【００４０】
図１に戻って画像形成装置の説明を続ける。上記のようにして現像ユニット４で現像されたトナー像は、一次転写領域ＴＲ１で転写ユニット７の中間転写ベルト７１上に一次転写される。転写ユニット７は、複数のローラ７２〜７５に掛け渡された中間転写ベルト７１と、ローラ７３を回転駆動することで中間転写ベルト７１を所定の回転方向Ｄ２に回転させる駆動部（図示省略）とを備えている。そして、カラー画像をシートＳに転写する場合には、感光体２２上に形成される各色のトナー像を中間転写ベルト７１上に重ね合わせてカラー画像を形成するとともに、カセット８から１枚ずつ取り出され搬送経路Ｆに沿って二次転写領域ＴＲ２まで搬送されてくるシートＳ上にカラー画像を二次転写する。
【００４１】
このとき、中間転写ベルト７１上の画像をシートＳ上の所定位置に正しく転写するため、二次転写領域ＴＲ２にシートＳを送り込むタイミングが管理されている。具体的には、搬送経路Ｆ上において二次転写領域ＴＲ２の手前側にゲートローラ８１が設けられており、中間転写ベルト７１の周回移動のタイミングに合わせてゲートローラ８１が回転することにより、シートＳが所定のタイミングで二次転写領域ＴＲ２に送り込まれる。
【００４２】
また、こうしてカラー画像が形成されたシートＳは定着ユニット９によりトナー像を定着され、排出前ローラ８２および排出ローラ８３を経由して装置本体の上面部に設けられた排出トレイ部８９に搬送される。また、シートＳの両面に画像を形成する場合には、上記のようにして片面に画像を形成されたシートＳの後端部が排出前ローラ８２後方の反転位置ＰＲまで搬送されてきた時点で排出ローラ８３の回転方向を反転し、これによりシートＳは反転搬送経路ＦＲに沿って矢印Ｄ３方向に搬送される。そして、ゲートローラ８１の手前で再び搬送経路Ｆに乗せられるが、このとき、二次転写領域ＴＲ２において中間転写ベルト７１と当接し画像を転写されるシートＳの面は、先に画像が転写された面とは反対の面である。このようにして、シートＳの両面に画像を形成することができる。
【００４３】
また、図２に示すように、各現像器４Ｙ，４Ｃ，４Ｍおよび４Ｋには該現像器の製造ロットや使用履歴、内蔵トナーの残量などに関するデータを記憶するメモリ９１〜９４がそれぞれ設けられている。さらに、各現像器４Ｙ，４Ｃ，４Ｍ、４Ｋには無線通信器４９Ｙ、４９Ｃ、４９Ｍ、４９Ｋがそれぞれ設けられている。そして、必要に応じて、これらが選択的に本体側に設けられた無線通信器１０９と非接触にてデータ通信を行い、インターフェース１０５を介してＣＰＵ１０１と各メモリ９１〜９４との間でデータの送受を行って該現像器に関する消耗品管理等の各種情報の管理を行っている。なお、この実施形態では、無線通信等の電磁的手段を用いて非接触にてデータ送受を行っているが、本体側および各現像器側にコネクタ等を設け、コネクタ等を機械的に嵌合させることで相互にデータ送受を行うようにしてもよい。
【００４４】
また、この装置では、図２に示すように、メインコントローラ１１のＣＰＵ１１１により制御される表示部１２を備えている。この表示部１２は、例えば液晶ディスプレイにより構成され、ＣＰＵ１１１からの制御指令に応じて、ユーザへの操作案内や画像形成動作の進行状況、さらに装置の異常発生やいずれかのユニットの交換時期などを知らせるための所定のメッセージを表示する。
【００４５】
なお、図２において、符号１１３はホストコンピュータなどの外部装置よりインターフェース１１２を介して与えられた画像を記憶するためにメインコントローラ１１に設けられた画像メモリである。また、符号１０６はＣＰＵ１０１が実行する演算プログラムやエンジン部ＥＧを制御するための制御データなどを記憶するためのＲＯＭ、また符号１０７はＣＰＵ１０１における演算結果やその他のデータを一時的に記憶するＲＡＭである。
【００４６】
また、ローラ７５の近傍には、クリーナ７６が配置されている。このクリーナ７６は図示を省略する電磁クラッチによってローラ７５に対して近接・離間移動可能となっている。そして、ローラ７５側に移動した状態でクリーナ７６のブレードがローラ７５に掛け渡された中間転写ベルト７１の表面に当接し、二次転写後に中間転写ベルト７１の外周面に残留付着しているトナーを除去する。
【００４７】
さらに、ローラ７５の近傍には、濃度センサ６０が配置されている。この濃度センサ６０は、中間転写ベルト７１の表面に対向して設けられており、必要に応じ、中間転写ベルト７１の外周面に形成されるトナー像の画像濃度を測定する。そして、その測定結果に基づき、この装置では、画像品質に影響を与える装置各部の動作条件、例えば各現像器に与える現像バイアスや、露光ビームＬの強度、さらには装置の階調補正特性などの調整を行っている。
【００４８】
この濃度センサ６０は、例えば反射型フォトセンサを用いて、中間転写ベルト７１上の所定面積の領域の濃淡に対応した信号を出力するように構成されている。そして、ＣＰＵ１０１は、中間転写ベルト７１を周回移動させながらこの濃度センサ６０からの出力信号を定期的にサンプリングすることで、中間転写ベルト７１上のトナー像各部の画像濃度を検出することができる。
【００４９】
次に、上記のように構成された画像形成装置の現像器４Ｋ等における、現像ローラ４４上のトナー層規制の詳細について説明する。前記したように、この画像形成装置の現像器４Ｋ等では、トナーＴを収容したハウジング４１内部において現像ローラ４４の表面に供給ローラ４３が当接するとともに、その現像ローラ回転方向において下流側で規制ブレード４６が現像ローラ上のトナー層に当接することによって、現像ローラ４４表面に担持されるトナー層の厚さを規定している。この厚さが適切でないと画像形成動作に影響を及ぼす。すなわち、トナー層が薄すぎると、感光体２２との対向位置へのトナー搬送量が少なくなり十分な画像濃度を得ることができない。また、トナー層を厚くしすぎると、トナーが現像ローラ４４表面から落下して装置内に漏れ出したり、現像ローラ４４からクラウドとして飛散したり、また感光体２２上に付着してカブリを生じさせたりする（以下ではこれらの現象を総称して「トナー飛散等」という）。
【００５０】
まず、この実施形態におけるトナー層規制の原理について説明する。本願発明者は、トナー層を比較的厚く（トナーの体積平均粒径の数倍程度）した状態で、トナー層が形成された現像ローラ４４の表面状態とトナー飛散等との因果関係について種々の実験を行った。その結果トナー飛散等の発生メカニズムについては、例えば以下のモデルにより説明することができることが明らかになった。
【００５１】
図６はトナー飛散等の発生メカニズムを説明するモデルを示す図である。現像器内には当初、新しいトナーが充填されているが、現像器を用いた画像形成動作が繰り返されるにつれて現像器内には、未使用で当初の特性を保持したトナー（本明細書では「新トナー」という）と、いったん現像ローラ４４表面に担持されたものの現像には使用されず再び現像器内に戻されたことによって特性が劣化した使用済みのトナー（本明細書では「旧トナー」という）とが混在することになる。そのため、図６（ａ）に示すように、現像ローラ４４の周囲は新トナーＴnと旧トナーＴoとが混在した状態となっている。なお、図６においては、新トナーＴnを白丸印により、旧トナーＴoをハッチング付きの丸印により表している。
【００５２】
このうち、新トナーＴnは流動性が高くまた帯電量も高いため、静電気力Ｆtにより現像ローラ４４の表面に引き寄せられる。一方、旧トナーは外添剤の埋没や剥離などの原因から流動性および帯電性に劣るため、現像ローラ４４に引き寄せられる力は新トナーよりも弱い。この結果、図６（ｂ）に示すように、現像ローラ４４に直接接触するトナーはその殆どが新トナーＴnとなる。つまり、現像ローラ４４表面に形成されるトナー層のうち現像ローラ４４直近の第１層は新トナーにより形成される。
【００５３】
一方、こうして形成された第１層の上に堆積する層では、図６（ｃ）に示すように、新トナーＴnおよび旧トナーＴoが混在している。というのは、現像ローラ４４表面が新トナー層により覆われると、その上層では現像ローラ自身の静電気力の影響が弱まるので、新トナーの持つ電荷が新たなトナーを引き寄せることになり、結果として新トナーだけでなく劣化して帯電量が低下したり逆極性に帯電するようになった旧トナーがこのような電荷に引き寄せられるからである。この明細書では、このように現像ローラ４４表面に近い層に新トナーが集中する一方、該表面から遠い層に旧トナーが多く含まれるという現象を「層分離現象」という。
【００５４】
なお、現像ローラ４４の持つ静電気力やトナー自身の帯電特性によっては、図６（ｄ）に示すように、現像ローラ４４の表面に２層以上の新トナー層が形成される場合もあり得る。このような場合においても、現像ローラ４４表面から離れた層では新トナーＴnと旧トナーＴoとが混在し層分離現象が起きている。
【００５５】
このように、現像ローラ４４の表面に形成されるトナー層のうち現像ローラ４４から離れた外側の層では旧トナーＴoの割合が多くなっている。旧トナーＴoは帯電量が低いため現像ローラ４４表面あるいはその上のトナー層への付着力が弱く、その結果、現像ローラ４４の回転によるトナー搬送の過程で現像ローラ４４表面から剥がれ落ちて装置内に飛散してしまう。また、本来の帯電極性とは逆極性に帯電したトナーは、感光体２２の静電潜像のうち本来トナーを付着させるべきでない領域に付着してカブリを生じさせる。
【００５６】
このモデルにより以下のような実験事実を説明することができる。例えば、長期間使用されてトナー残量が少なくなった現像器に新しいトナーを補充したところ、一時的にトナー飛散やカブリが多くなり、その後次第に減少してゆくことが観測された。これは、現像器内の劣化したトナーに大量の新トナーが混入された結果、現像ローラ４４表面近傍は新トナーにより占められ、トナー層の最表面が旧トナーを多く含むようになったためと考えられる。そして、さらに使用を続けると、新トナーが選択的に使用された結果、旧トナーとの特性差が少なくなって層分離現象は緩和されるため、トナー飛散等のレベルも低下するものと考えられる。
【００５７】
このことは、元のトナー色とは異なる色のトナーを補充する実験によってより裏付けられる。例えば、トナー残量が少なくなったシアン用の現像器４Ｃに新しいイエロートナーを補充して現像ローラ４４の表面を観察した。その結果、現像ローラ表面にはシアントナーとイエロートナーとが混じり合ったグリーンに近い色のトナー層が形成されたが、その表面にエアを吹き付けたり刷毛で払うなどして表面のトナーを除去してゆくと、現像ローラ４４表面の色は次第にイエロー色に変化していった。特に、現像ローラ４４の表面に直接接触している第１層のトナーは元のトナー色とほぼ同じイエロー色であった。一方、このような現像器を用いて画像形成動作を実行してみると、現像器の周囲に飛散したり、感光体２２上でカブリとなっていたのは主にシアン色のトナーであった。
【００５８】
これらのことから、現像ローラ４４表面に近い層は主に新トナーによって占められる一方、該表面から遠い層には旧トナーも多く含まれるという層分離現象が起きていること、トナー飛散等は主に旧トナーによって引き起こされていることがわかる。
【００５９】
なお、ここでいう「新トナー」および「旧トナー」は、現像器内のトナー粒子間の相対的な特性差を表す概念であって、トナー自体が新品であるか否かとは必ずしも関係しない。例えば新品のトナーであっても、その中には上記した旧トナーと同様に十分な特性の出ないトナーがいくらか含まれていることがあり、このような場合には当該トナーが「旧トナー」と同じように作用することになる。また、新品でないトナーであっても、各トナー粒子間の相対的な特性差が少なければ全て「新トナー」と考えることができる。
【００６０】
また、同様の現象は、現像器にトナーを補充するための補給口を設けた構造としている場合はもちろんのこと、そうでない場合であっても生じる。例えば本実施形態のように、現像器内が２室以上に分かれておりあるタイミングで１つの室から他の室へトナーが供給されるように構成されている場合には、その供給のタイミングで新トナーと旧トナーとの混合が生じる。この実施形態では現像器内にオーガを設けていないが、ロータリー現像ユニット４の回転に伴い現像器４Ｋ等が回転されると、第１室４１１に貯留されていた新トナーが旧トナーの比率の増大した第２室４１２に流れ込むことにより混合が起きる。現像器内にオーガ等のトナー輸送機構を設けた構成や、現像器とは別個に設けたトナータンクから定期的にトナーを補給する構成においても同様である。
【００６１】
図７はトナー粒子径と現像ローラへの付着力との関係を示す図である。トナー粒子を現像ローラ４４表面あるいは該表面上のトナー層に付着させるべく作用する力としては、帯電トナーに働く静電気的な引力である接触帯電付着力とファンデルワールス力とが主なものである。図７に示すように、トナー粒子径が大きいときには接触帯電付着力とファンデルワールス力とで大きさに顕著な差はない。これに対し、トナー粒子径が小さく、特に５μｍ以下になるとファンデルワールス力が支配的となる。ファンデルワールス力が強くなると、トナー粒子同士が付着しやすくなる。
【００６２】
このようにファンデルワールス力が強く作用する小粒径トナーを使用する場合に上記した層分離現象が特に問題となる。というのは、ファンデルワールス力が弱ければトナーは主に静電気的な引力により現像ローラ４４表面に付着するため、帯電量の小さな旧トナーが現像ローラ４４表面に集まることがない。これに対してファンデルワールス力の作用が強いと、現像ローラ４４上のトナー層に対して、帯電量の多少に関係なくさらなるトナーが付着することになる。このようなトナーには、必然的に旧トナーも多く含まれ、上記した層分離現象を引き起こす。また、旧トナー同士がファンデルワールス力によって凝集し大きなトナー塊を形成しやすくなり、こうしたトナー塊はその粒径に比して帯電量が小さいため現像ローラ４４表面から落下しやすく、トナー飛散等を引き起こす。このように、層分離現象に起因する問題は、使用するトナーＴの粒径が小さい場合に特に顕著であることがわかる。
【００６３】
そこで、この実施形態では、現像ローラ４４表面のうち凸部４４１にはトナーを担持させず、凹部４４２にのみ新トナーによる薄く均一なトナー層が担持されるようにした。凸部４４１にトナーを担持させないのは以下の理由による。凸部４４１にトナーを担持させると、規制ニップにおいて規制ブレード４６に加圧されることにより凝集し、現像ローラ４４表面に固着してフィルミング現象を起こしたり、凝集したトナー塊が現像器外へ飛散したりすることがある。このことは、凸部４４１に旧トナーが担持されている場合に顕著であり、また上記したようにトナーＴが例えば体積平均粒径５μｍ以下の小粒径トナーであれば特に顕著となる。本実施形態では、トナーＴの体積平均粒径は、例えば約４．６μｍとなっている。このような問題を回避するために、ハウジング４１内で現像ローラ４４表面のうち凸部４４１に担持されたトナーについては、規制ブレード４６により掻き取ることとしている。
【００６４】
また、凹部４４２のみにトナーを担持させることで次のような効果が得られる。凹部４４２に担持されたトナーは規制ブレード４６による押圧や摺擦を受けないため、凝集したり劣化することが少ない。このことは、帯電量や流動性などのトナーの特性を長期にわたって新品に近い状態に維持することができるという点で有利である。また、特性の劣化した「旧トナー」の生成を抑えることによって、トナー飛散等をさらに抑制することが可能となる。
【００６５】
図８は現像ローラと規制ブレードとの当接の状態を示す図である。この実施形態では、図８（ａ）に示すように、現像ローラ４４の表面にその回転方向Ｄ４に対しいわゆるカウンタ方向に規制ブレード４６が当接しており、その先端に設けた弾性部材４６２が現像ローラ４４表面に圧接されて部分的に弾性変形することで、現像ローラ４４表面と弾性部材４６２とが接触する規制ニップＮ１を形成している。また、現像ローラ４４の回転方向Ｄ４における弾性部材４６２の上流側端部４６２ａはその上側のエッジが規制ニップＮ１内に含まれ、いわゆるエッジ規制によりトナーを規制している。
【００６６】
図８（ｂ）に示すように、弾性部材４６２の上流側端部４６２ａは、現像ローラ４４の回転中心から弾性部材４６２の上面に下ろした垂線よりも、現像ローラ４４の回転方向Ｄ４において上流側に位置している。このため、上流側端部４６２ａ近傍における弾性変形による弾性部材４６２の変形量Ｄｂは、上記垂線の足近傍における弾性部材４６２の最大変形量Ｄａよりは幾分小さくなっている。このようにすると、弾性部材４６２はその上面の広い範囲で現像ローラ４４と接触することとなり、規制ニップ幅Ｗn1も比較的大きくなる。
【００６７】
図９はこの実施形態における規制ニップの拡大模式図である。図９に「規制前」と記した、現像ローラ４４表面の移動方向Ｄ４において規制ニップＮ１よりも上流側の領域では、現像ローラ４４表面直下には白丸印で示す新トナーＴnからなる層が形成される一方、該トナー層の表面には新トナーＴnおよびハッチング付きの丸印で示す旧トナーＴoが混在した層が形成されている。一方、規制ニップＮ１においては、規制ブレード４６の弾性部材４６２が現像ローラ４４の表面、特にその凸部４４１に圧接されているため、規制前に凸部４４１に担持されていたトナーはその新旧に関わりなく弾性部材４６２の上流側端部４６２ａで掻き取られる。
【００６８】
こうして凸部４４１から掻き取られたトナーには新トナーおよび旧トナーが混在しているが、このうち凸部４４１の表面近傍から除去されたトナーは特に帯電量が高い。これは、凸部４４１表面に付着していたトナーは帯電性の良好な新トナーがほとんどであり、さらに凸部４４１から掻き取られる際の規制ブレード４６との摺擦、転動により帯電量が上昇するため、現像ローラ４４に引き寄せられる強い静電気力が作用することとなるからである。一方、規制ブレード４６との当接位置よりも後方（図９において左方）には帯電量の低い旧トナーも存在している。このような旧トナーに凸部４４１表面近傍から掻き取られた帯電量の高いトナーが衝突すると、高帯電量の新トナーＴn1、Ｔn2は後方の低帯電量の旧トナーＴo1、Ｔo2を弾き出してしまう。こうして現像ローラ４４表面近傍に存在する旧トナーは次第に新トナーＴnにより置換されてゆくこととなり、旧トナーは後方へ追いやられてゆく。結果として、規制ニップＮ１内およびそれよりも現像ローラ回転方向Ｄ4において下流側では、トナーは凹部４４２にのみ担持され、しかも、その中に含まれる旧トナーの比率は極めて低くなっている。
【００６９】
このような現象を促進するために、弾性部材４６２の上流側端部４６２ａにおいては、端面が現像ローラ４４表面に対し略垂直に屹立した壁となっていることが好ましい。弾性部材４６２の端部が成す角θが鋭角であると、掻き取られたトナーは現像ローラ４４表面から引き離されるため、上記した新トナーによる旧トナーの置換が起こりにくくなる。また、上記角θが鈍角であると、掻き取られたトナーが規制ニップＮ１に押し込まれ押圧されてしまう。この角度θを９０度程度とすると、掻き取られたトナーが弾性部材４６２の上流側端部４６２ａ近傍に滞留することとなり、トナーの置換が促進される。
【００７０】
図１０は規制前後で測定したトナーの帯電量分布を示す図である。規制ブレード４６による規制前の現像ローラ４４表面から採取されたトナーの帯電量ごとの個数比率をプロットすると、図１０の実線で示すように、分布曲線は比較的ブロードで、電気的に中性のトナーや正帯電トナーも高い比率で含まれていたのに対し、規制ニップＮ１以降の現像ローラ４４表面から採取されたトナーでは、図１０の破線で示すように、分布曲線がシャープになり、しかも正帯電トナーの比率が格段に低下している。この結果から、本実施形態のトナー規制により、規制後のトナー層は帯電の良好なトナーにより構成されていることがわかる。このように規制されたトナー層を感光体２２との対向位置に搬送し静電潜像を現像することにより、この実施形態では、カブリの少ない良好な画像を形成することができるとともに、帯電量の低い旧トナーが現像器外へ飛散することも抑制される。
【００７１】
ここで現像ローラ４４表面の凸部４４１と凹部４４２との高低差について検討する。本実施形態では、規制ブレード４６との当接により凸部４４１のトナーが除去され、凹部４４２にのみトナーが担持される。したがって、感光体２２との対向位置へのトナー搬送量は凹部４４２に担持されるトナーの量によって決まることになり、良好な画質を得る上でこの高低差は重要な要素である。しかしながら、規制ブレード４６との接触により凸部４４１に磨耗が生じ、凹部４４２に担持されるトナーの量が変化するおそれがある。
【００７２】
これに対し、本実施形態に係る現像ローラ４４は、図１１に示すように基材４４ａの外周表面に磨耗防止層１２０が形成されている。この磨耗防止層１２０は、基材４４ａの表面に形成された凸部４４１及び凹部４４２の表面形状に倣って形成されており、後述するように規制ブレード４６との接触により凸部４４１が磨耗するのを防止するためのものである。磨耗防止層１２０は、厚みが３μｍのＣｒＣめっき層から構成されており、焼鈍処理によってＣｒが一部結晶化した状態となっている。磨耗防止層１２０の硬度は１０００ＨＶ以上となっており、非常に硬いため、規制ブレード４６との接触によっても磨耗することが無い。
【００７３】
さらに、磨耗防止層１２０上には、トナーに対して帯電性を付与する帯電層１２１が形成されている。本実施形態においては、帯電層１２１として厚みが１μｍのＮｉＰめっき層を用いた。帯電層１２１は磨耗防止層１２０の凹凸形状（凸部４４１及び凹部４４２に起因する凹凸）に倣って形成されている。また、帯電層１２１の硬度は５５０ＨＶ程度となっている。
【００７４】
ところで、本実施形態のトナー規制においては、規制ブレード４６が凸部４４１に接触するため、凸部４４１に磨耗が生じてしまう。一方、規制ブレード４６が接触せず、トナーのみが接触する凹部４４２内には磨耗が生じ難くなっている。
【００７５】
凸部４４１上に形成された帯電層１２１は規制ブレード４６との接触により磨耗する。経時的に、図１２に示されるように凸部４４１上において磨耗防止層１２０が露出した状態となる。本実施形態に係る現像ローラ４４においては、凸部４４１上にトナーが担持されることがないため、上述のように凸部４４１上の帯電層１２１が除去されてしまっても問題はない。また、磨耗防止層１２０は帯電層１２１に対して非常に固いため、規制ブレード４６が接触したとしても現像ローラ４４の磨耗が進行することが防止される。すなわち、本実施形態に係る現像ローラ４４によれば、凸部４４１における最大磨耗量が帯電層１２１の厚み（１μｍ）となる。
【００７６】
上述のように本実施形態では、帯電層１２１の膜厚（１μｍ）を磨耗防止層１２０の膜厚よりも薄く形成している。これにより、帯電層１２１の膜厚が相対的に薄く設定されるため、凸部４４１上を覆っている帯電層１２１が磨耗した場合の凸部４４１及び凹部４４２間における凹凸高さの差を小さくすることができる。よって、凸部４４１を覆っている帯電層１２１の磨耗がトナーの担持性、すなわち印字濃度等に与える影響を小さくすることができる。
【００７７】
ところで、帯電層１２１は、その厚みが０．５μｍよりも小さくなると成膜時の管理が煩雑となり、且つ膜厚が薄いことから十分な耐磨耗性を得ることができず、経時的な磨耗によってトナーの担持性が低下し、印字濃度に悪影響が及ぶことで十分な信頼性を得ることができない可能性がある。また、帯電層１２１は、その厚みが１．５μｍよりも大きくなると、上述のように帯電層１２１が磨耗した場合の凸部４４１及び凹部４４２間における凹凸高さが大きく変化することで印字濃度が変化し、十分な信頼性が得られない可能性がある。そこで、帯電層１２１は、０．５μｍ以上、１．５μｍ以下の膜厚に設定するのが望ましい（本実施形態では、上述のように１．０μｍとした）。
【００７８】
図１３は現像ローラ表面の高低差と担持されるトナーとの関係を示す模式図である。この実施形態では、凸部４４１に弾性部材４６２を当接させた状態で凹部４４２にトナーを担持させるために、凸部４４１と凹部４４２との高低差、より厳密には、凹部４４２と弾性部材４６２との間隔を、トナーの体積平均粒径以上としている。本説明における凹部４４２と弾性部材４６２との間隔とは、初期状態（凸部４４１上の帯電層１２１に磨耗が生じていない状態）の現像ローラ４４に対応するものである。以下では、トナーの体積平均粒径を符号Ｄaveによって表す。ここで、図１３（ａ）に示すように、凹部４４２と弾性部材４６２との間隔をトナーの体積平均粒径Ｄaveの２倍以上の値Ｇ１とすると、凹部４４２には平均的には２層分以上のトナーが担持されることとなる。
【００７９】
現像ローラ４４の表面に接触している第１層目のトナーは強い静電気力で現像ローラ４４に付着しているが、第１層目のトナーの上に付着している第２層目以降のトナーに働く静電気力はこれより弱いので現像ローラ４４から離れやすく、感光体２２との対向位置において静電潜像を現像する際に主要な役割を担う。すなわち、このように第２層目以降のトナー層を凹部４４２に形成しておくことで、１層のみのトナー層を担持させた場合よりも現像効率を高めることができる。このことは、ファンデルワールス力によるトナー粒子間の付着力が高くなる小粒径（例えば体積平均粒径が５μｍ以下）のトナーを使用する場合に特に有効である。この点において凹部４４２と弾性部材４６２との間隔をトナーの体積平均粒径Ｄaveの２倍以上とすることがより好ましいが、間隔を大きくしすぎると旧トナーの混入を許すこととなるので、トナーの体積平均粒径Ｄaveの３倍以下が適当である。すなわち、次式：
Ｄave≦Ｇ１≦３Ｄave  …  （式１）
の関係が成立するようにするとよい。特にトナーの粒径ばらつきが小さいトナーにおいてはこのようにすることが好ましい。
【００８０】
一方、トナーの粒径ばらつきを考慮して、図１３（ｂ）に示すように、トナーＴのうち粒径が最大である最大粒径トナーＴｍの粒径以上となるように、凹部４４２と弾性部材４６２との間隔Ｇ２を定めてもよい。ここで、トナーの最大粒径については統計的に次のように定めることができる。すなわち、トナーＴの個数基準の５０％粒子径Ｄ50、その幾何標準偏差σとしたとき、最大粒径Ｄｍを次式：
Ｄｍ＝Ｄ50＋３σ  …  （式２）
により定義することができる。常用されているトナーではこの最大粒径Ｄｍを超える粒径を有するトナーの比率は極めて小さい。
【００８１】
凹部４４２と弾性部材４６２との間隔が小さいと、凹部４４２に入り込んだ粒径の大きなトナーが弾性部材４６２により押圧されて劣化してしまう。また、粒径の大きなトナーが凹部４４２に取り込まれずにいつまでも現像器内に残留したままになり、現像器内におけるトナーの粒径分布が次第に大粒径側にシフトして現像に使えなくなる。これに対し、上記のように凹部４４２と弾性部材４６２との間隔を最大粒径Ｄｍ以上とすると、現像器内に収容されたトナーＴに含有されるトナー粒子のほとんどを凹部４４２に担持することが可能となり、現像器内のトナーを最後まで有効に使い切ることができる。すなわち、次式：
Ｇ２≧Ｄｍ＝Ｄ50＋３σ  …  （式３）
が成立するようにするとよい。
【００８２】
さらに、図１３（ｃ）に示すように、凹部４４２に担持されたトナー層の第１層目の上に最大粒径のトナーＴｍを担持可能としてもよい。すなわち、凹部４４２と弾性部材４６２との間隔Ｇ３が次式：
Ｇ３≧Ｄave＋Ｄｍ＝Ｄave＋Ｄ50＋３σ  …  （式４）
が成立するように、間隔Ｇ３を定めてもよい。このようにすると、最大粒径のトナーＴｍであっても現像ローラ４４に接触したトナー層の上に担持させることができるので、大粒径トナーをより効率よく現像に使用することが可能となる。
【００８３】
以上のように、本実施形態では、現像ローラ４４表面のうち凸部４４１に担持されるトナーを規制ニップＮ１において規制ブレード４６により掻き落とし、凹部４４２にのみトナーを担持させるようにしている。これにより、規制ニップＮ１においてトナーに圧力が加わりトナーが凝集したり劣化したりするのを抑制している。こうしてトナーを劣化させないことにより、劣化したトナーが主因となっている現像ローラ４４から現像器外へのトナーの飛散を低減することができる。また、規制ブレード４６の上流側端面を現像ローラ４４から略垂直に屹立した壁とし、掻き取ったトナーを滞留させることで、凹部４４２に入り込んだ旧トナーを新トナーにより置換して、トナー層に含まれる旧トナーの比率を低下させる。これにより、現像器外へ搬送される旧トナーの量が少なくなり、トナー飛散やカブリの抑制効果がさらに向上する。
【００８４】
また、現像ローラ４４は、帯電層１２１によって凹部４４２内のトナーを良好に帯電させることができ、磨耗防止層１２０によって凸部４４１の磨耗が必要以上に進行することが防止され、長期に亘って良好なトナー担持特性を得ることで信頼性の高い印字品質を得ることができる。
したがって、本実施形態に係る画像形成装置１によれば、安定的な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高い耐久性を備えたものとなる。
【００８５】
（現像装置の製造方法）
続いて、本発明に係る現像装置の製造方法の一実施例として、上記現像器４Ｍを製造する工程について説明する。本発明は、現像器４Ｍの構成要素のうち、現像ローラ４４の製造工程に特徴を有していることから、以下の説明では現像ローラ４４を製造する工程を中心に説明し、それ以外の構成については省略若しくは簡略化する。
【００８６】
図１４（ａ）乃至図１４（ｅ）は、現像ローラ４４の製造工程における、現像ローラ４４の変遷を示した模式図である。図１５は、現像ローラ４４の転造加工を説明するための説明図である。
まず、図１４（ａ）に示すように、現像ローラ４４のパイプ状の基材４４ａを準備する。この基材４４ａの肉厚は例えば０．５〜３ｍｍである。次に、図１４（ｂ）に示すように、この基材４４ａ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１４（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。
【００８７】
次に、図１４（ｄ）に示すように、フランジ６０４が圧入された基材４４ａ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、例えばセンタレス研磨後の表面の十点平均粗さＲｚが１．０μｍ以下とされる。
次に、図１４（ｅ）に示すように、フランジ６０４が圧入された基材４４ａ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。
【００８８】
すなわち、図１５に示すように、ワークとしての基材４４ａ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１５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１５参照）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１５参照）に回転しながら、図１５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が基材４４ａを変形させることにより、図１４（ｅ）に示されるように基材４４ａに凸部４４１及び凹部４４２が形成される。
【００８９】
そして、転造加工の終了後に、中央部５１０ａの表面（外周表面）に膜厚３μｍのＣｒＣめっき層を電解めっき法により形成する。そして、ＣｒＣめっき層を形成した後、焼鈍処理（３００℃、１時間）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され、やがて一部が結晶化されてなる上記磨耗防止層１２０が形成される。このとき、磨耗防止層１２０は基材４４ａに形成された凹凸形状に倣った状態に形成される。
【００９０】
続いて、磨耗防止層１２０上に膜厚１μｍのＮｉＰめっき層を無電解めっき法により形成し、上記帯電層１２１を形成する。このとき、帯電層１２１は基材４４ａに形成された凹凸形状に倣った状態に形成される。
以上の工程により、現像ローラ４４が製造される。
このようにして製造した現像ローラ４４と、別工程により製造した規制ブレード４６とをハウジング４１に取り付けることにより、現像器４Ｍの組み立てが完了する。
【００９１】
（変形例）
続いて、本発明の変形例について説明する。本変形例においては、現像ローラの外周表面に形成される帯電層の材質が異なっており、それ以外の構成は共通となっている。したがって、現像ローラの構成及び現像ローラの製造工程以外の説明については省略する。
【００９２】
本変形例に係る現像ローラは、帯電層１２１として厚みが１μｍのＮｉＢＷめっき層から構成されている。なお、磨耗防止層１２０として上記実施形態同様、厚みが３μｍのＣｒＣめっき層が形成されている。本変形例においては、帯電層１２１及び磨耗防止層１２０が焼鈍処理によってＣｒとＮｉが一部結晶化した状態に形成されている。
したがって、本変形例の現像ローラにおいても、現像ローラ４４の磨耗が進行することが磨耗防止層１２０によって防止され、優れた耐久性を備えたものとなる。
【００９３】
本変形例に係る現像ローラを製造するには、上記実施形態と同様（図１４参照）、基材４４ａに凸部４４１及び凹部４４２を形成する。続いて、基材４４ａの外周面に膜厚３μｍのＣｒＣめっき層を電解めっき法により形成する。
【００９４】
続いて、ＣｒＣめっき層上に膜厚１μｍのＮｉＢＷめっき層を無電解めっき法により形成する。このとき、ＮｉＢＷめっき層は基材４４ａに形成された凹凸形状に倣った状態に形成される。
【００９５】
このように基材４４ａの外周面にＣｒＣめっき層及びＮｉＢＷめっき層を積層した後、焼鈍処理（３００℃、１時間）を行う。これにより、ＣｒＣめっき層及びＮｉＢＷめっき層はそれぞれアモルファス状態から次第に結晶化され、やがて一部が結晶化される。すなわち、Ｃｒ及びＮｉが一部結晶化することで上記磨耗防止層１２０及び帯電層１２１が形成される。このように本変形例においては、磨耗防止層１２０及び帯電層１２１を構成するめっき層（ＣｒＣめっき層およびＮｉＢＷめっき層）を一括して焼鈍処理を行っている。以上の工程により、本変形例に係る現像ローラを製造できる。
【００９６】
本発明は、上述の実施形態に限定されることはなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲内において適宜変更可能である。例えば、上記磨耗防止層として、上記ＣｒＣめっき層の代わりに、ＴｉＮ、ＴｉＣＮ、ＣｒＮ、ＴｉＡｌＮ、ＴｉＣ、ＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）を形成するようにしてもよい。これら磨耗防止層は、蒸着法、めっき法、ＤＩＰ法等により形成することができる。
【００９７】
（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画像形成装置について、印字処理を実行し、初期画質、１万枚印字後の画質、１０万枚印字後の画質、３０万枚印字後の画質、６０万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１６の表に示した。なお、上述の第１実施形態の現像ローラ４４を実施例１とし、上述の第２実施形態の現像ローラを実施例２とした。
【００９８】
また、比較のため、転造加工により凸部及び凹部を形成した基材の外周面にＮｉＰめっき層（３μｍ）のみを形成した現像ローラを備えた画像形成装置を比較例１とした。
また、転造加工により凸部及び凹部を形成した基材の外周面にＮｉＰめっき層（３μｍ）を形成し、その後、焼鈍処理（３００℃、１時間）を行った現像ローラを備えた画像形成装置を比較例２とした。
また、転造加工により凸部及び凹部を形成した基材の外周面にＮｉＢＷめっき層（３μｍ）のみを形成した現像ローラを備えた画像形成装置を比較例３とした。
また、転造加工により凸部及び凹部を形成した基材の外周面にＮｉＢＷめっき層（３μｍ）を形成し、その後、焼鈍処理（３００℃、１時間）を行った現像ローラを備えた画像形成装置を比較例４とした。
また、転造加工により凸部及び凹部を形成した基材の外周面にＣｒＣめっき層（３μｍ）のみを形成した現像ローラを備えた画像形成装置を比較例５とした。
また、転造加工により凸部及び凹部を形成した基材の外周面にＣｒＣめっき層（３μｍ）を形成し、その後、焼鈍処理（３００℃、１時間）を行った現像ローラを備えた画像形成装置を比較例６とした。
また、転造加工により凸部及び凹部を形成した基材の外周面にＣｒＣめっき層（３μｍ）を形成し、焼鈍処理（３００℃、１時間）を行うことで磨耗防止層を形成し、磨耗防止層上にＮｉＰめっき層（３μｍ）を形成した現像ローラを備えた画像形成装置を比較例７とした。
そして、このような比較例１〜７についても上記実施例１、２と同様に、印字耐久性を調べ、得られた結果を図１６の表に示した。
【００９９】
なお、図１６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１６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１６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。
【０１００】
図１６の表に示されるように、実施例１、２に係る画像現像装置は、６０万枚印字後においても良好な印字を得ることができ、非常に高耐久性を有した現像ローラであることが確認できた。
【０１０１】
比較例１からはＮｉＰめっき層のみを形成する場合、３０万枚印字後において濃度ムラが目立ち、良好な印字を得ることができないことが確認できた。
比較例２からはＮｉＰめっきは焼鈍処理を行うと硬度が向上し、ローラとしての耐久性が向上するものの、この場合、トナー帯電性が著しく低下して初期画質の時点で良好な印字を得ることができないことが確認できた。
比較例３からはＮｉＢＷめっき層のみを形成する場合、３０万枚印字後において濃度ムラが目立ち、良好な印字を得ることができないことが確認できた。
比較例４からは実施例１、２に比べると劣るものの、ＮｉＢＷに対し焼鈍処理を行うと良好なトナー帯電性と３０万枚印字まで良好な印字を得ることが確認できた。
比較例５、６からはＣｒＣめっき層或いはこれに焼鈍処理を施したものを形成する場合、凸部の磨耗が防止されるものの、トナー帯電性が低く、良好な印字を得ることができないことが確認できた。
比較例７からは焼鈍処理したＣｒＣめっき層上に形成するＮｉＰの膜厚を厚く（３μｍ）すると、１０万枚印字までは実施例同様に、良好な印字を得ることができるものの、耐久性の点において大きく劣ることが確認できる。すなわち、実施例１に示されるように、帯電層としての機能するＮｉＰめっき層の厚みを薄く形成することがトナー帯電性及び耐久性を両立させるために必要であることが確認できた。
【符号の説明】
【０１０２】
４…ロータリー現像ユニット（トナー移送機構）、２２…感光体（像担持体）、４Ｃ，４Ｋ，４Ｍ，４Ｙ…現像器（現像装置、現像器）、４１…ハウジング（収容部）、４４…現像ローラ（トナー担持ローラ）、４６…規制ブレード（規制部材）、１２０…磨耗防止層、１２１…帯電層、４１１…第１室（トナー収容室）、４１２…第２室（トナー収容室）、４４１…（現像ローラ表面の）凸部、４４２…（現像ローラ表面の）凹部、４６１…板状部材（規制部材）、４６２…弾性部材（弾性当接体）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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