(57)【要約】【課題】本発明は、直前画像のトナー消費履歴の影響を受けることなく、安定したトナー量で現像し、色再現性に優れた均一な画像を長期にわたり得る。【解決手段】本発明に係る現像剤担持体５０は、像担持体１に形成されている静電潜像に対してトナーとキャリアを含む二成分現像剤Ｇを供給するとともに、回転可能な筒状の現像剤支持手段５１と、現像剤支持手段に内包され、固定された磁界発生手段５５を有し、現像剤支持手段５１は、その表面５１ａにサンドブラスト処理が施され、当該表面の平均表面粗さＲａを４．０μｍ以上８．０μｍ以下とした。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体に形成されている静電潜像に対してトナーとキャリアを含む二成分現像剤を供給するとともに、回転可能な筒状の現像剤支持手段と、前記現像剤支持手段に内包され、固定された磁界発生手段を有する現像剤担持体において、
前記現像剤支持手段は、その表面にサンドブラスト処理が施され、当該表面の平均表面粗さＲａが４．０μｍ以上８．０μｍ以下であることを特徴とする現像剤担持体。
【請求項２】
前記現像剤支持手段の表面は、初期の負荷長さ率ｔｐ５０％が５０％以上８０％以下であることを特徴とする請求項１記載の現像剤担持体。
【請求項３】
前記現像剤支持手段の表面は、サンドブラスト処理したのちに、研磨処理をなされて構成されていることを特徴とする請求項２記載の現像剤担持体。
【請求項４】
前記現像剤支持手段の表面に、複数の凹部が互いに重ならないように間隔をあけて、規則的に又は不規則的に多数設けられていることを特徴とする請求項１、２又は３記載の現像剤担持体。
【請求項５】
前記凹部が、平面視で楕円形状に形成され、かつ、その長手方向が前記現像剤支持手段の長手方向と平行になるように配置されていることを特徴とする請求項４に記載の現像剤担持体。
【請求項６】
前記現像剤支持手段の表面に溝部が形成されていることを特徴とする請求項１、２又は３記載の現像剤担持体。
【請求項７】
前記溝部の前記現像剤支持手段の周方向の断面形状が、Ｖ字状に形成されていることを特徴とする請求項６記載の現像剤担持体。
【請求項８】
請求項１乃至７に記載の現像剤担持体を有することを特徴とする現像装置。
【請求項９】
前記現像剤担持体の表面に担持された二成分現像剤の層厚を規制する現像剤規制部材と、
前記現像剤規制部材の現像剤進入方向から見て、上流側の面に沿って固定された第一の磁性板と、
前記現像剤規制部材の上流側の面から前記現像剤進入方向側に突出している第二の磁性板を有し、
前記第一の磁性板は、前記第二の磁性板の突出部よりも現像剤担持体側にその一端を有することを特徴とする請求項８記載の現像装置。
【請求項１０】
前記キャリアの直径が２５μｍ以上４０μｍ以下であることを特徴とする請求項８又は９記載の現像装置。
【請求項１１】
前記キャリアの抵抗が、９乗から１４乗であることを特徴とする請求項８、９又は１０記載の現像装置。
【請求項１２】
請求項８乃至１１の何れか１項に記載の現像装置を備えたことを特徴とするプロセスカートリッジ。
【請求項１３】
請求項１２記載のプロセスカートリッジを備えた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、複写機、プリンタ、ファクシミリ、又は、それらの複合機等の電子写真方式を用いた画像形成装置と、それに設置される現像装置とこれに用いる現像剤担持体及びプロセスカートリッジに関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式の画像形成装置では、像担持体上に静電潜像を形成し、この静電潜像に対して、帯電したトナーを付着させて現像することでトナー像を形成した後、該トナー像を紙等の記録媒体に転写して定着することで出力画像を得ている。このような画像形成装置で使用される現像方式には、一成分現像方式、二成分現像方式、ハイブリッド現像方式などがあるが、色再現性に優れ、均一で鮮明なフルカラー画像を得るためには、像担持体上のトナー量を静電潜像に忠実に保つ必要がある。
トナーを用いる現像方式の場合、像担持体上のトナー量が変動すると記録媒体上で画像濃度が変わったり、画像の色調が変動してしまう。像担持体上のトナー量が変動する原因としては、トナー帯電量の変動などの要因もあるが、例えば、特許文献１に記載されたハイブリッド現像においては、前画像履歴を次画像が引き継ぐ現象（ゴースト現象）が報告されている。特許文献１に示すゴースト現象は、ハイブリッド現像方式固有の課題であり、像担持体上のトナー量が、直前画像のトナー消費パターンに応じて変化するために、次画像の画像濃度が変動する現象である。これは、ハイブリッド現像方式では、常に一定量のトナーが像担持体へ供給されるため、像担持体上のトナー量がトナー供給を受ける回数によって変動してしまうことに起因する。
即ち、前画像がトナー消費の少ない画像を印刷時には、像担持体上の残トナー量は多く、トナー供給後には像担持体上のトナー量は更に多くなってしまい画像濃度は濃くなる。一方、トナー消費の多い画像を印刷後には、像担持体上の残トナー量が少なく、トナー供給後には像担持体上のトナー量が少なくなり画像濃度が薄くなる。
以上のように、ハイブリッド現像におけるゴースト現像は、二成分現像剤から像担持体上にトナーを転移させるときに、トナーが現像され像担持体上からトナーが無くなった部分と、トナーが現像されず像担持体上のトナーがそのまま残る部分のトナー量を均一になるように再塗布することが困難で、直前画像の履歴に応じて次画像印刷時の像担持体上のトナー量が変動してしまうことに起因している。
【０００３】
これらを解決するために、例えば、特許文献１〜３では、像担持体上の残トナーを現像後かつトナー再供給前にスクレーパーやトナー回収ロールにより掻きとることが提案されている。また、特許文献４には、コピーとコピーの間や紙間を利用して、像担持体上の残トナーを電位差により磁気ロールに回収し、像担持体上のトナー量を安定させる方法が提案されている。特許文献５には、磁気ブラシを用いた履歴現象の対応策として、磁気ロールの磁束密度の半値幅領域を広く設定することにより、現像ロール上のトナーの回収と供給を図る提案がなされている。特許文献６には、二成分現像剤用のキャリアとして非球形状のキャリアを使用することで、磁気ブラシ先端のキャリアまで電荷注入し、現像剤担持体と像担持体との実質的な間隔を狭めることで、像担持体への一回でのトナー供給量を増やし、像担持体上のトナー飽和量までトナーを供給することで、直前画像の履歴の影響を受けずに、像担持体上のトナー量を一定に保つ方法が提案されている。
【０００４】
特許文献７には、二成分現像方式におけるゴースト現象について記載されているが、二成分現像方式でゴースト現象が発生する理由について、発明者等は、二成分現像方式における現像剤離れ不良が原因であると推察している。
一般に二成分現像方式においては、回転可能な筒状の現像剤支持手段となる現像スリーブと、現像スリーブに内包され、固定された磁界発生手段としてのマグローラを有する現像剤担持体を用いて、像担持体にトナーを供給することで静電潜像を現像している。すなわち、トナーとキャリアを備えた二成分現像剤の現像スリーブからの剥離は、現像スリーブ内にマグローラにマグネットを奇数個配置し、現像スリーブの回転軸よりも下側の位置に同極のマグネット対を設けて磁力が殆どゼロとなる剥離領域を作り、その領域で重力を用いて現像後の現像剤を自然落下させることにより剥離を行っている。
【０００５】
しかし、直前画像でのトナー消費量時にキャリアにカウンターチャージが発生することで、キャリア／現像剤担持体間に鏡像力が発生し、剤離れ極において正常に剤離れされず、トナー消費によりトナー濃度の低下した現像剤が再度現像領域に搬送されることで、現像能力が低下し画像濃度が薄くなる現象である。即ち現像剤支持手段となる現像スリーブの一周分は正常濃度であるのに対し、二周目以降は濃度が薄くなる問題である。
【０００６】
これらを解決するために、特許文献７には、内部にマグネットを有した汲上ロールを現像スリーブ上の剥離領域付近に配置し、その磁力をもって現像後の現像剤の剥離を行う構成が記載されている。剥離された現像剤は、さらにもう１本の汲上ロールによって汲み上げられた後、スクリュを有した現像剤攪拌室に搬送され、トナー濃度の再調整とトナーの帯電が行われる構成となっている。
一方、現像スリーブの表面をサンドブラス加工による処理で粗す方法が、各種目的で使われている。特許文献８では、一成分現像方式で用いる現像剤担持体としての現像ローラの表面コートを剥がれにくくするために、表面にサンドブラスト処理を行っている。特許文献９では、安定した現像剤規制と、現像スリーブの表面へのトナー樹脂の不規則な融着を防ぐために均一なサンドブラスト処理を行っている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明が課題とする二成分現像剤を供えた現像装置におけるゴースト現象は、上記のいずれのゴースト現象とは発生メカニズムが異なる。この発生メカニズムについて、本発明者らは、以下のように推察している。
直前の画像履歴に応じ現像スリーブ上へトナーが付着し、現像スリーブ上に付着したトナーが持つ電荷による電位に応じ、次画像のトナー現像量が変動する。つまり、直前の画像履歴によって次画像のトナー現像量が変動する。
ベタ画像を現像する際、現像領域では像担持体側（感光体側）にトナーが移動する現像バイアスが印加されるため、現像スリーブ上に付着したトナーのうち正規の電荷を持っているトナーは現像時に現像剤中に再付着されるため、現像スリーブはトナーで汚れていない状態になる。
この状態で引き続きベタ画像が現像されると、現像スリーブが一周して現像されるときに、トナー汚れ分の現像バイアスのかさ上げがなく、トナー現像量が通常どおりになる（非画像部より現像量が低下する）。白ベタ後の黒ベタ、用紙間直後のベタでは上記の過程が発生するために、ベタの進行方向先端が現像スリーブ一周に相当する距離だけ画像濃度が濃くなる。
本発明は、直前画像のトナー消費履歴の影響を受けることなく、安定したトナー量で現像し、色再現性に優れた均一な画像を長期にわたり得ることを、その目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明に係る現像剤担持体は、像担持体に形成されている静電潜像に対してトナーとキャリアを含む二成分現像剤を供給するとともに、回転可能な筒状の現像剤支持手段と、現像剤支持手段に内包され、固定された磁界発生手段を有し、現像剤支持手段は、その表面にサンドブラスト処理が施され、その平均表面粗さＲａが４．０μｍ以上８．０μｍ以下であることを特徴としている。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、固定された磁界発生手段に対して回転可能な筒状の現像剤支持手段の表面をサンドブラスト処理して平均表面粗さＲａを４．０μｍ以上８．０マイクロｍ以下としたので、現像剤支持手段の表面が適度に粗く、二成分現像剤を構成するキャリアとの接触確率（接触面積）が多くなる。このため、現像剤支持手段の表面に付着したトナーがキャリアに再付着されやすくなり、現像バイアスを嵩さ上げしないので、直前画像のトナー消費履歴の影響を受けず、安定したトナー量で現像を行え、色再現性に優れた均一な画像を長期にわたり得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明に係る画像形成装置の一実施形態を示す概略図。
【図２】本発明に係る画像形成装置が備えるプロセスカートリッジの一構成例を示す拡大断面図。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る現像スリーブを備えた現像装置の一実施形態の構成を示す拡大図。
【図４】本発明に係る現像装置の構成を示す平面視図であり、（ａ）は現像装置内の供給スクリュと回収スクリュ間での現像剤の流れを示す図、（ｂ）は現像剤担持体から回収スクリュへの現像剤の流れを示す図。
【図５】本発明に係る現像装置内での現像剤の流れを模式的に示した図。
【図６】本発明に係る現像装置の構成と現像剤担持体の磁力の作用を示す拡大図。
【図７】現像剤担持体の現像スリーブの平均表面粗さと画像濃度差の関係を示す図。
【図８】ゴースト画像の評価方法を示す図。
【図９】トナーとキャリアと現像スリーブの付着関係を示す図であり、（ａ）はトナーと現像スリーブの吸着状態を示す拡大図、（ｂ）はトナーとキャリアの吸着状態を計測した拡大図。
【図１０】現像スリーブの平均表面粗さと現像スリーブの表面電位の関係を示す図。
【図１１】サンドブラスト処理をしていない現像スリーブ表面の状態を示す拡大図。
【図１２】サンドブラスト処理をした現像スリーブ表面の状態を示す拡大図。
【図１３】現像スリーブの平均表面粗さの算出式を示す図。
【図１４】（ａ）、（ｂ）はスリーブ表面の平均表面粗さの違いによるキャリアの付着状態の違いを示す図。
【図１５】現像スリーブの平均表面粗さとゴースト画像濃度差の関係を示す図。
【図１６】二成分現像剤を構成するキャリアの径とゴースト画像濃度差の関係を示す図。
【図１７】キャリアの径とキャリア付着個数の関係を示す図。
【図１８】キャリアの抵抗とゴースト画像濃度差の関係を示す図。
【図１９】キャリア抵抗とキャリア付着個数の関係を示す図。
【図２０】キャリアの体積固有抵抗の計測に用いるキャリアの保持状態を示す斜視図。
【図２１】本発明の第２の実施形態に係る現像スリーブの構成を示す斜視図。
【図２２】第２の実施形態に係る現像スリーブに形成した楕円形状の凹部の構成とサイズを示す図であり、（ａ）は凹部の平面視図、（ｂ）は凹部の断面図。
【図２３】凹部の有無による印刷枚数と現像剤汲み上げ量の関係を示す図
【図２４】印刷枚数と現像スリーブの平均表面粗さの変化を示す図。
【図２５】本発明の第３の実施形態に係る現像スリーブの構成を示す斜視図。
【図２６】第３の実施形態に係る現像スリーブに形成した溝部の構成とサイズを示す断面図。
【図２７】本発明の第４の実施形態に係る現像スリーブの構成を示す斜視図。
【図２８】第４の実施形態に係る現像装置の構成示す拡大図。
【図２９】現像装置が備える現像剤規制部材近傍の構成を示す図であり、（ａ）は比較例１の構成を示す拡大図、（ｂ）は比較例２の構成示す拡大図、（ｃ）は第４の実施形態の構成を示す拡大図。
【図３０】比較例２と第４の実施形態の現像装置におけるドクタギャップと汲み上げ量の関係を示す図。
【図３１】比較例１と第４の実施形態の現像装置におけるドクタギャップと汲み上げ量の関係を示す図。
【図３２】第４の実施形態と比較例１における白スジ発生枚数を比較した図。
【図３３】第４の実施形態と比較例１、２日における印刷枚数と画像濃度の関係を示す図。
【図３４】トナー飛散発生メカニズムを説明する図であり、（ａ）は現像剤汲み上げ量が十分な場合、（ｂ）は現像剤汲み上げ量が不十分な場合を示す。
【図３５】本発明の第５の実施形態に係る現像スリーブを用いた現像装置の構成と現像剤担持体の磁力の作用を示す拡大図。
【図３６】負荷長さ率を説明するための図。
【図３７】本発明の第５の実施形態に係る現像スリーブを用いた負荷長さ率と現像剤の汲み上げ量変化率の関係を示す図。
【図３８】（ａ）〜（ｃ）は第５の実施形態に係る現像スリーブの表面の状態（負荷長さ率）を説明する図。
【図３９】研磨機の一形態を示す概略図。
【図４０】本発明の第６の実施形態に係る現像スリーブの構成を示す斜視図。
【図４１】本発明の第６の実施形態に係る現像スリーブを用いた負荷長さ率と現像剤の汲み上げ量変化率の関係を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明に係る実施形態について図面を用いて説明する。各形態において同一部材または同一機能を有する部材には、同一の符号を付し、後段の実施形態においてはその説明を省略する。なお、以下の記載は例であり、特許請求の範囲を限定するものではない。また当業者は本発明の特許請求の範囲内で変更・修正をして他の実施形態をなすことは容易であるが、これらの変更・修正は当然この特許請求の範囲に含まれる。
最初に画像形成装置とプロセスカートリッジについて説明し、その後に現像装置の実施形態を順次説明する。
【００１２】
図１に示す画像形成装置は、電子写真方式でタンデム型のカラー複写機である。複写機の装置本体１００の上部には、原稿を原稿読込部に搬送して読み取る原稿読取部３２が配置され、装置本体１００の下部には、転写紙等の記録媒体Ｐが収容される給紙部２６と、給紙部２６から記録媒体Ｐを給紙する給紙ローラ２７が配置されている。原稿読取部３２の下方には、画像形成されたプリント物が積載される排紙トレイ３０が配置されている。装置本体１００の内部には、各色（イエローＹ、マゼンタＭ、シアンＣ、ブラックＢＫ）のトナー像がそれぞれ形成される像担持体としての感光体ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１ＢＫを備えた作像部としてプロセスカートリッジ６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６ＢＫが配置されている。なお、Ｙ、Ｍ、Ｃ、ＢＫは各色に対応した構成部材に付す添え字であり、適宜省力する。各感光体ドラムの周囲には、各感光体ドラムを帯電する帯電手段４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４ＢＫと、各感光体ドラム上に形成される静電潜像を現像して各色のトナー像とする現像装置５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５ＢＫと、中間転写体としての中間転写ベルト８と、各感光体ドラムを清掃するドラムクリーニング手段２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２ＢＫと、図示しない除電手段が配置されている。
【００１３】
中間転写ベルト８は、複数のローラ間に巻き掛けられていて、図中反時計周りに回転移動する。ループ状の中間転写ベルト８の、各感光体ドラムと対向するループ内には、各感光体ドラム上に形成されたトナー像を中間転写ベルト８上に転写する１次転写部を形成する１次転写バイアスローラ９Ｙ、９Ｍ、９Ｃ、９ＢＫが配置されている。中間転写ベルト８の外側には、中間転写ベルト８上に転写されたトナー像を記録媒体Ｐ上に一括転写する２次転写部を形成する２次転写部材としての２次転写バイアスローラ１９が配置されている。２次転写バイアスローラ１９と給紙ローラ２７の間には、給紙部２６から給紙された記録媒体Ｐを２次転写部でトナー像と合うタイミングで送り出すレジストローラ２８が配置されている。２次転写バイアスローラ１９と排紙トレイ３０の間には、２次転写部で記録媒体Ｐ上に転写された未定着のトナー像を熱と圧力で定着する定着装置２０が配置されている。符号３１Ｙ、３１Ｍ、３１Ｃ、３１ＢＫは各色（イエロー、シアン、マゼンタ、ブラック）のトナー（トナー粒子）を現像装置５に供給する各色のトナー容器を示す。
【００１４】
以下、画像形成装置における、通常のカラー画像形成時の動作について説明する。なお、感光体ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１ＢＫ上で行なわれる作像プロセスについては、図２も参照する。
原稿は、原稿読取部３２において画像情報が光学的に読み取られる。詳しくは、原稿読取部３２は、コンタクトガラス上の原稿の画像に対して、照明ランプから発した光を照射しながら走査させる。そして、原稿にて反射した光を、ミラー群及びレンズを介して、カラーセンサに結像する。原稿のカラー画像情報は、カラーセンサにてＲＧＢ（レッド、グリーン、ブルー）の色分解光ごとに読み取られた後に、電気的な画像信号に変換される。さらに、ＲＧＢの色分解画像信号をもとにして画像処理部で色変換処理、色補正処理、空間周波数補正処理等の処理をおこない、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのカラー画像情報を得る。
【００１５】
イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色の画像情報は、図示しない書込み部に送信される。この書込み部からは、各色の画像情報に基づいたレーザ光Ｌが、それぞれ対応する感光体ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１ＢＫ上に向けて照射される。
【００１６】
一方、４つの感光体ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１ＢＫは、それぞれ、図１の時計周り方向に回転している。これら感光体ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１ＢＫの表面は、帯電手段４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４ＢＫとの対向部で、一様に帯電される（帯電工程）。こうして、感光体ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１ＢＫ上には、帯電電位が形成される。その後、帯電された感光体ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１ＢＫの表面は、それぞれのレーザ光Ｌの照射位置に達する。書込み部において、４つの光源から画像信号に対応したレーザ光Ｌが各色に対応してそれぞれ射出される。各レーザ光Ｌは、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの色成分ごとに別の光路を通過することになる（露光工程）。
【００１７】
イエロー成分に対応したレーザ光は、紙面左側から１番目の感光体ドラム１Ｙ表面に照射される。このとき、イエロー成分のレーザ光は、高速回転するポリゴンミラーにより、感光体ドラム１Ｙの回転軸方向（主走査方向）に走査される。こうして、帯電手段４Ｙにて帯電された後の感光体ドラム１Ｙ上には、イエロー成分に対応した静電潜像が形成される。
【００１８】
同様に、マゼンタ成分に対応したレーザ光は、紙面左から２番目の感光体ドラム１Ｍ表面に照射されて、マゼンタ成分に対応した静電潜像が形成される。シアン成分のレーザ光は、紙面左から３番目の感光体ドラム１Ｃ表面に照射されて、シアン成分の静電潜像が形成される。ブラック成分のレーザ光は、紙面左から４番目の感光体ドラム１ＢＫ表面に照射されて、ブラック成分の静電潜像が形成される。
【００１９】
その後、各色の静電潜像が形成された感光体ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１ＢＫの表面は、それぞれ、現像装置５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５ＢＫとの対向位置に達する。そして、各現像装置から感光体ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１ＢＫ上に各色のトナーがそれぞれ供給されて、感光体ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１ＢＫ上の潜像が各色のトナー像として現像される（現像工程）。
現像工程後の感光体ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１ＢＫの表面は、それぞれ中間転写ベルト８との対向部としての１次転写部に達し、感光体ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１ＢＫ上に形成された各色のトナー像が、中間転写ベルト８上に順次重ねて転写される（１次転写工程）。
【００２０】
転写工程後の感光体ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１ＢＫの表面は、それぞれドラムクリーニング手段２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２ＢＫとの対向位置に達し、各ドラムクリーニング手段で、感光体ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１ＢＫ上に残存する未転写トナーが回収される（クリーニング工程）。その後、感光体ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１ＢＫの表面は、図示しない除電手段との対向部を通過して、感光体ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１ＢＫにおける一連の作像プロセスが終了する。
【００２１】
他方、感光体ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１ＢＫから各色のトナーが重ねて転写（担持）された中間転写ベルト８は、図中の反時計方向に回転移動して、２次転写バイアスローラ１９との対向位置に達する。そして、２次転写バイアスローラ１９との対向位置で、記録媒体Ｐ上に中間転写ベルト８上に担持されたカラーのトナー像が一括転写される（２次転写工程）。その後、中間転写ベルト８の表面は、図示しない中間転写ベルトクリーニング部の位置に達し、中間転写ベルト８上に付着した未転写トナーが中間転写ベルトクリーニング部に回収されて、中間転写ベルト８における一連の転写プロセスが終了する。
【００２２】
ここで、中間転写ベルト８と２次転写バイアスローラ１９との間（２次転写ニップ）に搬送される記録媒体Ｐは、給紙部２６からレジストローラ２８等を経由して搬送されたものである。詳しくは、記録媒体Ｐを収納する給紙部２６から、給紙ローラ２７により給送された記録媒体Ｐが、搬送ガイドを通過した後に、レジストローラ２８に導かれる。レジストローラ２８に達した記録媒体Ｐは、タイミングを合わせて２次転写部に向けて搬送される。
【００２３】
フルカラーのトナー像が転写された記録媒体Ｐは、定着装置２０に導かれる。定着装置２０では、定着ローラと加圧ローラとの定着ニップにて、フルカラーのトナー像が記録媒体Ｐ上に定着される。定着工程後の記録媒体Ｐは、排紙ローラ２９によって装置本体外にプリント物として排出されて、排紙トレイ３０上にスタックされて、一連の画像形成プロセスが完了する。
【００２４】
図２、図３を用いて、本実施形態における各色プロセスカートリッジと各色の現像装置について説明する。なお、各プロセスカートリッジ及び各現像装置の構成は、使用する現像剤の色が異なる以外は同一構成であるので、図２、図３においては、１つのプロセスカートリッジ及び現像装置の構成を用いて説明し、トナーの色を識別するための添え字であるＹ、Ｍ、Ｃ、ＢＫは省略する。
【００２５】
図２において、プロセスカートリッジ６は、ドラムクリーニング手段２、帯電手段４、現像装置５が１つのケーシングによって一体的に保持されたものであり、装置本体１００に対して着脱自在とされている。
【００２６】
現像装置５は、現像剤担持体としての現像ローラ５０と、現像剤規制部材としてのドクタブレード５２と、供給手段としての供給スクリュ５３、回収手段としての回収スクリュ５４を備え、これらがケーシング５８によって支持されている。ケーシング５８内には、トナーとキャリアを含む二成分現像剤（以下、「現像剤」と記す）Ｇが充填されている。現像装置５には、現像ローラ５０の表面を感光体ドラム１の表面（以下「ドラム表面」と記す）１ａに接触する接触帯電方式が用いられている。
【００２７】
現像ローラ５０は、感光体ドラム１に形成されている静電潜像に対して現像剤中のトナーを供給するものである。現像ローラ５０は、図３にも示すように、回転可能な筒状の現像剤支持手段としての現像スリーブ５１と、現像スリーブ５１に内包されてケーシング５８に固定された磁界発生手段としての磁石を有するマグローラ５５を有している。現像スリーブ５１はアルミ製の筒状スリーブで構成され、マグローラ５５は固定部に極性が異なる永久磁石を複数配置したものである。本実施形態において、現像ローラ５０の表面とは、現像スリーブ５１の表面５１ａ（以下「スリーブ表面」と記す）である。現像スリーブ５１は、マグローラ５５の外周面上を図中半時計周り方向に回転移動するように構成されている。
【００２８】
ドクタブレード５２は、現像ローラ５０（スリーブ表面５１ａ）に担持された現像剤の層厚を一定に規制するものである。供給スクリュ５３は、現像ローラ５０へ現像剤を供給するものであり、回収スクリュ５４は、現像を終えた現像剤を回収するとともに攪拌するものである。
供給スクリュ５３、回収スクリュ５４は互いに平行に配置されていて、図示しない駆動源によって例えば６００ｒｐｍで回転駆動するように構成されている。現像装置５では、この両者の回転によって、補給後のトナー攪拌と搬送を同時に行い、トナーとキャリアの均一混合と帯電付与を行っている。均一混合された現像剤は、図３に示すように、現像スリーブ５１に近接して平行に設けられた供給スクリュ５３により現像スリーブ５１に内包された周知のマグローラ５５のＰ５磁力によってスリーブ表面５１ａに搬送される。搬送された現像剤は、現像スリーブ５１が図中矢印方向に回転することによってドラム表面１ａとスリーブ表面５１ａによって作られる現像領域に運ばれる。そして、図示しない電源による現像電界を形成することによって現像剤Ｇ中のトナーがドラム表面１ａ上の潜像を現像する。現像後の現像剤Ｇは、現像スリーブ５１の回転に伴って現像装置５内に回収されるようになっており、供給スクリュ５３と回収スクリュ５４の間に形成された仕切り板（回収ガイド）５７を介して回収スクリュ５４に回収されるように構成されている。図３中破線矢印は現像剤Ｇの流れを示す。
【００２９】
図４（ａ）は現像装置５を上方（第３図中の矢印Ａ方向）より投影した状態の図（現像容器上壁を取り除いた状態）である。図４（ｂ）に示すように、下段の供給スクリュ５３と上段の回収スクリュ５４の端部に位置する領域ａ及びｂでは、回収スクリュ５４と供給スクリュ５３による攪拌室が上下に連通している。領域ａでは上段から下段へ、領域ｂでは下段から上段へ現像剤Ｇがそれぞれ搬送されるように構成されている。連通部における各スクリュの形状は、パドルや逆巻きのスクリュを設けており、搬送方向に対して垂直方向への搬送能力を持たせている。
【００３０】
図５は、現像装置５中における現像剤Ｇの堆積の様子を示す図である。図５に示す構成の場合、供給スクリュ５３にて攪拌搬送を行いつつ現像スリーブ５１に現像剤Ｇの供給を行い、回収スクリュ５４にすべて回収する方式を取っている。このため、現像剤Ｇの堆積状態が、スクリュ軸線方向において斜めになる（供給スクリュ５３中の現像剤量が下流方向に従って減少する）。供給スクリュ５３の径、ピッチと回転数から求まる現像剤搬送量能力:Ｗｍと現像スリーブ５１上の現像剤搬送量：Ｗｓの関係がＷｍ＞Ｗｓとした場合、現像剤Ｇが一様に現像スリーブ５１上に搬送されるようになる。この条件が成立しないと供給スクリュ５３の下流側において現像剤Ｇが不足してしまい現像スリーブ５１への現像剤Ｇの供給が不可能となってしまう。
図３に示すように、本実施形態における現像装置５は、回収スクリュ５４が上、供給スクリュ５３が下に配置され、ドクタブレード５２（ドクタブレード５２）を現像ローラ５０の下方に設けている。このため、現像装置５の上部に転写部材（中間転写ベルト８）を設ける形態において、現像に使用した現像剤Ｇを供給路に戻さない現像剤一方向循環を実現し、かつ感光体ドラム１に対し現像スリーブ５１が互いの対向部（現像領域）で順方向に回転する現像方式（ウィズ現像）を成立させる事が出来る構造となっている。
【００３１】
次に図６を用いて、現像ローラ５０の磁気パターンを説明する。図６において、現像スリーブ５１は、図中反時計回り方向に回転するが、この回転によって現像剤Ｇが搬送される。なお、図６の現像ローラ５０に付した放射状の線分は、Ｐ１極〜Ｐ５極のそれぞれの磁力がピークになる位置を示すものである。マグローラ５５の法線方向磁気パターンは、Ｐ１（Ｎ）極が現像極であり感光体ドラム１とマグローラ５５の中心を結ぶ直線ｅから半値中央角度−５度でピーク磁力１００ｍＴ、Ｐ２（Ｓ）極は同じく半値中央角度５８度の位置でピーク磁力８５ｍＴ、Ｐ３（Ｎ）極は１２０度の位置でピーク磁力５２ｍＴ、Ｐ４（Ｓ）極は２０５度の位置でピーク磁力７０ｍＴ、Ｐ５（Ｓ）極は２８０度の位置でピーク磁力７８ｍＴである。Ｐ４極は仕切り板５７の下部に具備された磁性板、または磁石などの磁性体５９と略対向する位置にある。本実施形態において、マグローラ５５の磁束密度は、ある範囲で任意に設定可能であるが、高くし過ぎると現像スリーブ５１上でトルクアップや剤劣化を促進してしまう。
本実施形態のスリーブ表面５１ａとドラム表面１ａとの現像領域での最近接距離は０．３ｍｍ、現像剤の単位面積あたりの搬送量は４０ｍｇ／ｃｍ２、現像ローラ５０と感光体ドラム１の線速比は１．７に設定されている。
【００３２】
現像装置５は、トナーとキャリアからなり、７ｗｔ％に均一混合した現像剤Ｇが２２５ｇ、ケーシング５８内に充填されており、並列に配置した供給スクリュ５３と回収スクリュ５４内を６００ｒｐｍで回転させている。これにより、補給後のトナー攪拌と搬送を同時に行い、トナーとキャリアの均一混合と帯電付与を行っている。均一混合された現像剤Ｇは、現像スリーブ５１に近接して平行に設けられた供給スクリュ５３により搬送されて現像スリーブ５１に供給される。そして、現像スリーブ５１に内包されたマグローラ５５のＰ５磁力によってスリーブ表面５１ａで、マグローラ５５の磁力で現像スリーブ５１上にトナー及びキャリア（磁性粒子）からなる現像剤穂としてブラシ状に担持される。現像剤穂（磁気ブラシ）中のトナーは、キャリアと混合されることで規定の帯電量を得る。トナーとキャリアの摩擦帯電は、回収スクリュ５４、供給スクリュ５３の回転・搬送によるトナーの均一化や、現像スリーブ５１とドクタブレード５２とのギャップを磁界に保持されつつ搬送されることによる摺擦力よって行われ、トナーに帯電が付与される。トナーの帯電量としては、−１０〜−５０［μＣ／ｇ］の範囲が好適であり、本実施形態のトナーの帯電量は、実験室で数１０枚の画像を印刷した後では−３５［μＣ／ｇ］であった。
【００３３】
実施形態に使用するトナーとしては下記のものが挙げられる。
使用される結着樹脂としては、従来公知の樹脂が全て使用可能である。例えば、スチレン−アクリロニトリル−アクリル酸エステル共重合体等のスチレン系樹脂（スチレンまたはスチレン置換体を含む単重合体または共重合体）、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂などが挙げられる。また単独使用も可能であるが、二種類以上併用しても良い。また、これら樹脂の製造方法も特に限定されるものではなく、塊状重合、溶液重合、乳化重合、懸濁重合いずれも使用できる。
【００３４】
外添剤としては、無機微粒子を好ましく用いることができる。本実施形態におけるトナーの外添剤は、シリカ１．０重量％、酸化チタン０．５重量％である。またオイルレス定着のため離型剤としては、酸化ライスワックス、低分子量ポリプロピレンワックス、カルナウバワックス等が使用できる。必要に応じて帯電制御剤を含有してもよい。本実施形態では、ポリエステル樹脂を主成分としたトナー（粒径・粒径分布としては、体積平均粒径が６μｍ、５μｍ以下が６０〜８０個数％）を用いた。
【００３５】
実施形態に使用するキャリアとしては下記のものが挙げられる。
本実施形態においては、重量平均粒径３５μｍのフェライト粒子を芯剤とした。キャリアの芯剤としてはマグネタイトのコーティングキャリアでも使用できる。小粒径キャリアを用いることで感光体ドラム１上の潜像を忠実に再現できる。また、小粒径キャリアを用いることでトナーのキャリア被覆率に余裕ができるため、より小粒径のトナーを用いることが可能になり、さらなる高画質の画像を得られる。
キャリアの表層はトナーと摩擦帯電による電荷付与を効率的に行うためにトナーと逆極性に帯電し易い材料をコーティングしている。具体的にはシリコン樹脂及び二酸化アンモニウムを含む材料等を挙げることができる。また更にスチレン−アクリル系樹脂、エポキシ樹脂、スチレン−ブタジエン樹脂、ブチラール樹脂、スチロール樹脂を上挙げられる。ベースになるフェライト系材料は、１２５０〜１３００℃で３〜５時間焼成され、クラッシャー等で粉砕され、求める粒径分布を有するようにするものである。
磁性粒子は鉄、クロム、ニッケル、コバルト、亜鉛、銅、などの金属、或いはそれらの化合物や合金、例えばγ−酸化第二鉄、二酸化クロム、酸化マンガン、フェライトといった強磁性体や常磁性体の球形化された粒子、又はそれら磁性体粒子表面をシリコーン樹脂、スチレン系樹脂、ビニル系樹脂、エチレン系樹脂、アクリル系樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエステルなどの樹脂で球状に被覆する。
【００３６】
＜キャリア製造例＞
湿式法により作成したマグネタイト１００重量部に対してポリビニルアルコール２重量部、水６０重量部をボールミルに入れ１２時間混合してマグネタイトのスラリーを調整した。更にこの中に粒子径８０［ｎｍ］の鉄、ＳＵＳ等の金属粒子に表面をシリコンコーティングしたものを１０重量部混合する。このスラリーをスプレードライヤーにて噴霧造粒し、平均粒径２５〜４０μｍの休憩粒子とした。この粒子を窒素雰囲気中で１０００℃の温度で３時間焼成後冷却し、核体粒子１を得た。
シリコーン樹脂溶液                              １００重量部
トルエン                                        １００重量部
γ −アミノプロピルトリメトキシシラン            ６重量部
カーボンブラック                                １０重量部
上記混合物をホモミキサーで２０分間分散し、被覆層形成液を調整した。この被覆層形成液を、流動床型コーティング装置を用いて核体粒子１を１０００重量部の表面にコーティングして、シリコーン樹脂被覆キャリアを得た。
【００３７】
（第１の実施形態）
本実施形態は、トナーが現像スリーブ５１に付着することで発生するゴースト画像の抑制に対し、スリーブ表面５１ａを、サンドブラスト加工によりサンドブラスト処理して粗して凹凸状として、ゴースト画像の改善を図るものである。
【００３８】
図７を用いて第１の実施形態に係る現像スリーブ５１とゴースト画像の濃度差との関係について説明する。図７は、サンドブラスト処理されていない現像スリーブ（アルミ粗管）とサンドブラスト処理して粗した現像スリーブ５１（粗さを２水準）でのゴースト画像を比較したものである。
サンドブラスト処理は、メディアを現像スリーブ５１の材料であるアルミ製のスリーブに、空気と一緒に吹き付けて当てることで行われる。メディアはアルミナ質の粒子（平均径１８０μｍ）の研削材を空気圧２〜６ｋｇ／ｃｍ２、粒子噴射部からスリーブ表面５１ａまでの距離を１００〜２００ｍｍとしてドライサンドブラストにて行った。
現像スリーブ５１の平均表面粗さＲａの測定は、キーエンス社製超深度カラー３Ｄ形状測定顕微鏡ＶＫ−８５０１で行った。この測定顕微鏡が備えている１５０倍の対物レンズを用いて、３００×３００μｍ２の測定範囲において０．０１μｍの高さ方向の精度にて表面形状を測定した。測定対象である現像スリーブ５１（アルミ製のスリーブ）を観察ステージ上へ載せ、ピントを合わせて白黒長深度測定モードにて測定を行った。測定ピッチは０．０１μｍを選択した。測定後に得られた表面形状データについて線粗さ測定を行い、現像スリーブ５１のスリーブ表面５１ａの平均表面粗さＲａを、図１３に示す式で算出した。図１３に示す式は、算術平均表面粗さ（Ｒａ）を求めるものである。この式では、平均線から絶対値偏差の平均値を算出し、平均表面粗さ（Ｒａ）としている。
現像スリーブのスリーブ表面の水準は次のとおりである。
サンドブラスト処理ナシ（平均表面粗さＲａ：２．１μｍ）
サンドブラスト処理アリ（平均表面粗さＲａ：６．２μｍ）
メディア粒度：Ｆ６０  ／射出圧：４ｋｇｆ／ｃｍ２
サンドブラスト処理アリ（平均表面粗さＲａ：５．５μｍ）
メディア粒度：Ｆ８０  ／射出圧：４ｋｇｆ／ｃｍ２
サンドブラスト処理アリ（平均表面粗さＲａ：４．０μｍ）
メディア粒度：Ｆ１８０  ／射出圧：４ｋｇｆ／ｃｍ２
※サンドブラスト処理のグレード：昭和電工  モランダム    Ａ−４０
現像剤    ｉｍａｇｉｏ ＭＰ Ｃ５０００現像剤  （シアン）
平均キャリアの直径  ３５μｍ    トナー濃度  ９ｗｔ％    Ｑ／Ｍ  ２２μＣ／ｇ
【００３９】
<ゴースト画像の評価方法>
ゴーストについては、市販のデジタルフルカラー複写機（リコー社製  ｉｍａｇｉｏ ＭＰ Ｃ５０００）を改造し、本実施形態の現像装置に上記現像剤（シアン）をセットし、画像面積５％のチャートを２０Ｋ枚出力後に、図８に示す縦帯チャートを記録媒体Ｐに印刷し、スリーブ一周分（ａ）と一周後（ｂ）の濃度差を、反射分光濃度計X−Rite939（X−Rite社製）により、センター、リア、フロントの３箇所測定の平均濃度差をΔＩＤとし、以下のようにランク分けした。
◎：非常に良好、○：良好、△：許容、×：実用上使用できないレベル
◎、○、△を合格とし×を不合格とした。
◎：０．０１≦ΔＩＤ
○：０．０１＜ΔＩＤ≦０．０３
△：０．０３＜ΔＩＤ≦０．０６
×：０．０６＜ΔＩＤ
【００４０】
上記ゴースト画像評価方法に基づいて、ゴースト画像の判定を行なうと表１のような結果となった。この結果、スリーブ表面５１ａの平均表面粗さＲａが４．０μｍ以上において、合格となり、現像スリーブ５１にサンドブラスト処理をすることで、ゴースト画像が改善することが判る。
【００４１】
【表１】
2014186291.tif 000003
【００４２】
スリーブ表面にサンドブラスト処理したものと、しないものにおいて、各現像スリーブ上の現像剤を図９（ａ）に示す状態から剥ぎ取って除去して、図９（ｂ）の状態になった現像スリーブにトナーが同量付着している（現像スリーブ表面のトナー付着量：０．３５ｍｇ／ｃｍ２）ときの表面電位を表面電位計で測定した測定した結果を図１０に示す。
図１０は、縦軸を現像スリーブの表面電位、横軸を現像スリーブの平均表面粗さＲａとしたものである。図１０の計測結果より、サンドブラスト処理をした現像スリーブ５１方がサンドブラスト処理しない方よりも、表面電位が小さいことがわかった。また、現像スリーブ５１の平均表面粗さＲａとトナーの付着している現像スリーブ５１の表面電位には、直線的な関係があることがわかった。
【００４３】
次に、図１１、図１２を用いてサンドブラスト処理によるゴースト画像改善メカニズムについて説明する。図１１は、サンドブラスト処理をしない現像スリーブと現像剤Ｇの関係を示し、図１２は、サンドブラスト処理をした現像スリーブ５１と現像剤Ｇの関係を示している。
図１１において、符号Ｔで示すトナーが付着している現像スリーブ５１の表面電位の結果より、ゴースト画像はスリーブ表面５１ａに付着しているトナーＴが符号Ｋで示すキャリアと現像スリーブ５１にトナー層を形成し、そのトナー層が電位を嵩さ上げすることで、画像濃度差が発生するということが分った。
【００４４】
しかし、サンドブラスト処理をした現像スリーブ５１の場合、図１２に示すように、トナーＴはサンドブラスト処理されたスリーブ表面５１ａの凹部に入り込んで付着する。しかし、キャリアＫはその大きさから、この凹部には入り込めない。ここでキャリアＫと現像スリーブ５１に接点が生じ易くなり、現像スリーブ５１に印加しているバイアスを直接キャリアにかけることができるため、トナー層の介在による電位を嵩さ上げが少なくなると推察する。また、スリーブ表面５１ａの平均表面粗さＲａが４μｍ未満になると、サンドブラスト処理で形成された凹部にトナーＴが入り込めず、トナー層を形成してしまうことで、ゴースト画像が発生または悪化すると推察する。
図１４は、平均表面粗さの違いによるキャリアとスリーブ表面の付着状態を拡大したものである。図１４（ａ）はサンドブラスト処理して平均表面粗さＲａ５．６７μｍとしたスリーブ表面とキャリアＫの関係を示し、図１４（ｂ）はサンドブラスト処理なしで平均表面粗さＲａ２．９９μｍとしたスリーブ表面とキャリアＫの関係を示す。
すなわち、本実施形態において、スリーブ表面５１ａの平均表面粗さＲａは、４．０μｍ以上としている。これは、平均表面粗さＲａ４．０以上でスリーブ表面５１ａは適度に粗いため、図１４（ａ）に示すようにキャリアＫとの接触確率（接触面積）が多くなり、図１２に示すように現像スリーブ５１に付着した正規帯電トナーがキャリアに再付着され易くなる。低帯電トナーはスリーブ汚れとして残るが、低電荷のため現像バイアスを嵩上げすることがないと推察する。
これに対し、平均表面粗さＲａ４．０未満であると、図１４（ｂ）に示すようにキャリアＫとの接触確率（接触面積）が少なくなり、図１１に示すように現像スリーブ５１に付着した正規帯電トナーがキャリアに再付着され難くなると推察する。
【００４５】
図１５は、キャリア直径４０μｍ、キャリア抵抗１４乗の実施形態における現像スリーブ５１の平均表面粗さＲａとゴースト画像の濃度差の関係を示す。画像濃度差の目標値は、表１の結果を踏まえて０．０３とした。このとき、平均表面粗さＲａ４．０以上とすると、この目標値である０．０３以下を達成していることがわかる。なお、ゴースト画像の濃度差は、本実施形態の画像形成装置において、ベタ画像を１枚通紙し、先端の画像濃度と現像スリーブ一周目以降の画像濃度との差を計算して求めた。
【００４６】
また、平均表面粗さＲａが大きくなり過ぎると、逆にキャリアＫがスリーブ表面５１ａの凹凸に嵌まり込んだトナーを清掃することができなくなり、そこに熱がかかるとスリーブ表面５１ａにトナー固着が発生し画像に濃度差が生じることが想定される。表２に平均表面粗さＲａと現像スリーブ５１へのトナー固着との関係を試験した結果を示す。
【００４７】
【表２】
2014186291.tif 000004
【００４８】
トナー固着は、リコーｉｍａｇｉｏＭＰ−Ｃ５０００に本実施形態の現像装置を改造して装着し、ドクタブレード５２とスリーブ表面５１ａとのギャップを通常の設定の１／２に狭め、高温高湿環境にて両面５０００枚通紙後、一昼夜放置する加速条件にて画像濃度差の発生有無の試験を行なって判断した。この試験結果から、スリーブ粗さＲａは８μｍ以下で発生しないことがわかる。
すなわち、サンドブラスト処理が施されていない現像スリーブの表面とキャリアの間にはトナーが挟み込まれてしまうことで、現像バイアスが、挟み込まれたトナーの電荷分の電位だけ嵩さ上げられてしまう。しかし、本実施形態のように、サンドブラスト処理されたスリーブ表面５１ａは、微小な凹凸状となり、凹部にトナーは入り込めるが、キャリアは入り込めなくなる。このため、凸部の頂点部が直接キャリアと接触できることから、現像バイアスは電位の嵩さ上げ分を加味することなく現像することができ、この結果、ゴースト画像を低減することができると、推察することができる。
【００４９】
<現像剤Ｇのキャリア直径>
本実施形態において、現像剤Ｇのキャリア直径は２５μｍ以上４０μｍ以下とした。これは、キャリアの直径が小さいことで現像スリーブ５１との接触面積が増加し、帯電したトナーが取られ易くなることでゴースト画像の発生を抑えることが可能になった。この点について図１６、図１７を用いて説明する。
図１６にキャリア直径とゴースト画像の画像濃度差の関係を示す。図１６において、縦軸はゴースト画像の濃度差、横軸はキャリア直径（μｍ）を示す。ここでは、キャリア抵抗１４乗、現像スリーブ５１の平均表面粗さＲａ:４μｍとしている。濃度差の目標値は、上述のように０．０３とする。図１６によれば、キャリア直径４０μｍ以下で画像濃度差の目標値０．０３以下となっていることがわかる。
図１７は、キャリア直径（μｍ）とキャリア付着（個数／Ａ３）の関係を示す図である。図１７において縦軸はキャリア付着（個数／Ａ３）、横軸はキャリア直径（μｍ）である。キャリア付着（個数／Ａ３）とは、ＪＩＳ規格Ａ３サイズの記録媒体Ｐに付着したキャリア数を示す。キャリア付着は、本実施形態の画像形成装置で非画像部の感光体ドラム上をルーペにて観察して計数した。本実施形態では、キャリア付着の目標値を２００とした。これは、ある条件下で加速評価したキャリア付着の目標値が２００個／Ａ３以下に収まれば、市場要求を満たすためである。
図１７に示すように、キャリア直径を２０μｍ以上にすると、キャリア付着の目標値２００個／Ａ３以下を達成できることがわかった。すなわち、キャリア直径が小さいことで現像スリーブ５１との接触面積が増加し、帯電したトナーが取られやすくなる事でゴースト画像の発生が抑えられる推定される。このため、キャリア直径を２０μｍ以上にすることでキャリア付着を抑えられる。
【００５０】
<現像剤Ｇのキャリア抵抗>
本実施形態では、キャリアの抵抗を９乗〜１４乗とした。現像スリーブ５１のトナー汚れが同程度で汚れトナーの帯電量が同程度でも、現像剤Ｇの抵抗が低い場合には現像スリーブ５１近傍の、キャリアＫと現像スリーブ５１との間の電界が小さくなるため、キャリア付着の発生を抑えることができ、ゴースト画像濃度差としては小さくなる。この点について図１８、図１９を用いて説明する。
図１８は、キャリア抵抗（ｌｏｇΩｃｍ）とゴースト画像の画像濃度差の関係を示す。図１８において、キャリア直径４０μｍ、スリーブ表面５１ａの平均表面粗さ：Ｒａ４μｍとしている。この場合、キャリア抵抗１４乗以下で画像濃度差の目標値０．０３以下を達成することがわかる。
図１９は、キャリア抵抗（ｌｏｇΩｃｍ）とキャリア付着（個数／Ａ３）の関係を示す。図１９において、縦軸はキャリア付着（個数／Ａ３）、横軸はキャリア抵抗（ｌｏｇΩｃｍ）をそれぞれ示す。図１９では、キャリア直径２５μｍの場合を示す。この場合、キャリア抵抗９乗以上で、キャリア付着の目標値２００個／Ａ３以下を達成できることが観察された。
すなわち、キャリア直径としては、キャリア付着の目標値以下となる２５μｍを最低値とし、ゴースト画像の画像濃度差が目標値以下となる４０μｍとするのが好ましい。
【００５１】
キャリアの体積固有抵抗は、図２０に示すように、電極間距離２ｍｍ、表面積２×４ｃｍの電極１２ａ、電極１２ｂを収容したフッ素樹脂製容器からなるセル１１にキャリア１３を充填し、三協パイオテク社製：タッピングマシンＰＴＭ−１型を用いて、タッピングスピード３０回／ｍｉｎにて１分間タッピング操作を行う。そして両電極間に１０００Ｖの直流電圧を印加し、ハイレジスタンスメーター４３２９Ａ（４３２９Ａ＋ＬＪＫ５ＨＶＬＶＷＤＱＦＨ  ０ＨＷＨＵ：横川ヒューレットパッカード株式会社製）により直流抵抗を測定して電気抵抗率ＲΩ・ｃｍを求め、ＬｏｇＲを算出した。
【００５２】
このような構成の現像剤Ｇを用いて、現像スリーブ５１の表面の平均表面粗さＲａを、４．０μｍ以上８．０μｍ以下とした現像ローラ５０を有する現像装置５、プロセスカートリッジ６を備えると、現像装置５の交換が容易で、直前画像のトナー消費履歴の影響を受けることなく、安定したトナー量で現像し、色再現性に優れた均一な画像を長期にわたり得ることができる。
【００５３】
（第２の実施形態）
本実施形態では、サンドブラスト処理して微細な凹凸状とし、平均表面粗さＲａを所定の範囲を４．０μｍ以上８．０μｍ以下に規定した現像スリーブ１５１に表面１５１ａに、図２１に示すように、複数の凹部１５２が互いに重ならないように間隔をあけて多数設けている。この現像スリーブ１５１は、第１の実施形態で説明した現像スリーブ５１に代えて、マグローラ５５の外周面で回転移動するように構成されている。現像スリーブ１５１を用いる現像装置としては、第１の実施形態と同一構成を用いるものとする。
【００５４】
（経時汲み上げ量変動）
第１の実施形態では、現像スリーブ５１のスリーブ表面５１ａにサンドブラスト処理を行なったが、スリーブ表面５１ａに形成された凹凸が非常に細かいため、現像剤Ｇなどにより該凹凸が徐々に削られることが想定される。したがって、前述したサンドブラスト処理が施された現像スリーブ５１は、徐々に現像剤Ｇの搬送量が減少して、形成した画像が徐々に薄くなる傾向となる。
【００５５】
図２３は、縦軸を現像スリーブによる現像剤の汲み上げ量（ｍｇ／ｃｍ２）、横軸を印刷枚数（枚）とした現像剤の汲み上げ量の変化を測定した結果をプロットした図である。図２３において、□で示したプロットは、サンドブラスト処理だけの場合の測定結果を示す。このプロットから明らかなように、印刷枚数が増加するに従い、汲み上げ量が低減することがわかる。具体的には、印刷開始時に４０ｍｇ／ｃｍ２あった現像像剤搬送量が６００００枚印刷時には、２９ｍｇ／ｃｍ２にまで減少し、２０％以上の低減率となる。
一般に、経時の現像剤搬送量が２０％以内であれば、画像形成装置の画像濃度の制御などで画像濃度を保つことが可能であるが、サンドブラスト処理だけの場合だと、制御だけでは画像濃度を維持することは難しい。
【００５６】
サンドブラスト処理が施された現像スリーブ５１のスリーブ表面５１ａの耐久性は、たとえばアルミ材ではなく、ステンレス鋼で現像スリーブを形成することで向上することができるが、加工性やコスト面では望ましくない。
そこで、本実施形態では、図２１に示したように、サンドブラスト処理によって形成される凹凸よりもさらに深くて大きい複数の凹部１５２を、互いに重ならないように間隔をあけて多数、スリーブ表面１５１ａに形成した。凹部１５２の形状は、図２２に示すように、スリーブ表面１５１ａを平面視したときの平面形状が楕円形状であり、スリーブ軸線方向に一列で規則的に並べたものをスリーブ周方向に多数列配置した。凹部１５２は、その長手方向が現像スリーブ１５１の長手方向と平行になるように形成した。
【００５７】
図２３において、◇で示したプロットは、サンドブラスト処理＋凹部１５２の場合の測定結果を示す。このプロットから明らかなように、印刷枚数が増加するに従い、凹部１５２を設けた場合でも、汲み上げ量は低減する。これは、スリーブ素材としてアルミを用いているので、経時での摩耗は避けられない。しかし、その低減率は、サンドブラスト処理だの場合よりも少ない。これは凹部１５２による汲み上げ量が確保されているためであると推察される。具体的には、印刷開始時に４０ｍｇ／ｃｍ２あった現像像剤搬送量が６００００枚印刷時には、３６ｍｇ／ｃｍ２であり、その低減率は、１０％程度と少ない。このため、サンドブラスト処理＋凹部１５２とした現像スリーブ１５１を用いることで、経時の現像剤搬送量の低下を防ぐことができる。
【００５８】
図２４は、縦軸をスリーブ表面の平均表面粗さＲａ、横軸を印刷枚数（枚）とした平均表面粗さＲａの変化を測定した結果をプロットした図である。この平均表面粗さＲａの変化は、リコーｉｍａｇｉｏＭＰ−Ｃ５０００に本実施形態の現像スリーブ１５１を備えた現像装置を改造して装着し、記録媒体Ｐを通紙して印刷し、所定枚数毎に平均表面粗さＲａを測定した。
図２４から明らかなように、現像スリーブ１５１のスリーブ表面１５１ａの平均表面粗さＲａは、印刷開始時においては５．６μｍであり、６００００枚印刷したときにおいても、凡そ４．５μｍあった。このため、平均表面粗さＲａが４μｍ以上に維持されているので、第１の実施形態で説明したようにゴースト画像の発生も防止することができる。
よって、スリーブ表面１５１ａに予め楕円形状の凹部１５２を互いに重ならないように間隔をあけて多数配置し、凹部１５２の長手方向が現像スリーブ１５１の長手方向と平行に配置するように形成するとともに、サンドブラスト処理を施した現像スリーブ１５１を用いることで、経時の現像剤搬送量の低下を抑制して画像濃度を維持しながら、ゴースト画像のない安定した画像を長期わたって得ることができる。
図２２（ａ）に示すように、第２の実施形態において、楕円形状の凹部１５２の長手幅Ｌ１は１．１５ｍｍ、図２２（ｂ）に示すように、スリーブ表面１５１ａからの深さＤは０．０４５ｍｍとし、楕円形状の凹部１５２の短手幅Ｌ２は０．５ｍｍとしたが、これら範囲に限定されるものでない。長手幅Ｌ１の範囲としては、加工性を考慮すると、１ｍｍ〜２．３ｍｍが好ましく、短手幅Ｌ２の範囲としては、０．３ｍｍ〜０．７ｍｍが好ましい。深さＤの範囲はとしては、０．０２ｍｍ〜０．１５ｍｍである。要は，スリーブ表面１５１ａの摩耗により低下する汲み上げ量を補える量の現像剤量を確保できる容量を凹部１５２が添えていればよい。
【００５９】
現像スリーブ５１や現像スリーブ１５１の材質としては、アルミニウム合金、真鍮、ステンレス鋼（ＳＵＳ）、導電性の樹脂などの非磁性材料が挙げられる。アルミニウム合金は、加工性、軽さの面で優れている。アルミニウム合金としては、ＪＩＳ記号Ａ６０６３、Ａ５０５６及びＡ３００３の材質が挙げられる。ステンレス鋼を用いる場合には、ＪＩＳ記号ＳＵＳ３０３、ＳＵＳ３０４及びＳＵＳ３１６を用いるのが、耐摩耗性に優れるので好ましい。
金属ではなく、導電性の樹脂部材で現像スリーブを形成してもよい。樹脂製の場合、スリーブ重量を軽減でき、マグローラ５５上を回転移動する際の現像スリーブのフリクションが低減するとともに、成形方法によっては、凹部１５２を一体成形することも可能であるので、コスト面で有利になる。
【００６０】
（凹部形成方法）
現像スリーブ１５１のスリーブ表面１５１ａに凹部１５２を形成する製造装置については、例えば、特開２００９‐０８０４４７号公報の段落「００９９」〜「０１４５」に記載の装置を用いることで形成することができる。本実施形態では多数の楕円形状の凹部１５２を規則的に配置しているが、不規則に配置したものであってもよいし、あるいは、楕円ではなく平面視において円形であってもよい。
【００６１】
本実施形態では、スリーブ表面１５１ａに凹部１５２が形成されているので、スリーブ表面１５１ａによって汲み上げた現像剤Ｇがスリーブ表面１５１ａから脱落しにくくなり、長期の使用によりスリーブ表面１５１ａが摩耗した場合でも、現像剤の汲み上げ量を確保することができる。また、凹部１５２の部位から現像剤穂がスリーブ表面１５２ａに形成されるため、現像剤穂の位置が安定するので好ましい。これは、サンドブラスト処理をしたスリーブ表面であっても．凹部１５２が形成されていない場合、現像剤穂がランダムにスリーブ表面に形成される。このため、キャリアはスリーブ表面上で滑ってしまい現像剤穂が不安定となることがある。これに対し凹部１５２が形成されていると、この凹部１５２内にキャリアが位置することで、その位置が安定した現像剤穂をスリーブ表面１５２ａに形成することができる。現像剤穂はキャリアとトナーで形成されているため、キャリアの位置が不安定であると、最終的にはトナー供給量のバラツキにつながるため、現像剤穂の位置が安定することは、画像濃度の安定化を図る点で好ましい。
【００６２】
（第３の実施形態）  
第２の実施形態では、サンドブラスト処理されたスリーブ表面に平面視で楕円形状の凹部１５２を形成して現像スリーブ１５１を構成したが、本実施形態では図２５に示すように、凹部１５２ではなく、サンドブラスト処理されたスリーブ表面２５１ａに溝部２５２を形成した現像スリーブ２５１を形成した。この現像スリーブ２５１は、第１の実施形態で説明した現像スリーブ５１に代えて、マグローラ５５の外周面で回転移動するように構成されている。現像スリーブ２５１を用いる現像装置としては、第１の実施形態と同一構成を用いるものとする。
【００６３】
溝部２５２は、スリーブ表面２５１ａに、スリーブ長手方向と平行に直線的に延在し、周方向に複数形成した。溝部としては、複数ではなく、少なくも一つ形成されていればよい。スリーブ長手方向から見た溝部２５２の断面形状は、図２６に示すように、Ｖ字形状としている。
このため、現像スリーブ２５１で汲み上げられる現像剤Ｇをスリーブ長手方向に沿って保持することができるので、現像スリーブ２５１が回転しても、汲み上げた現像剤Ｇがスリーブ表面２５１ａから脱落しにくくなる。よって、スリーブ表面２５１ａが摩耗した場合でも現像剤Ｇの汲み上げ量を確保することができる。また、本実施形態の場合、溝部２５２に沿って現像剤穂がスリーブ表面２５１ａに形成されるため、現像剤穂の位置が安定するので好ましい。このため、溝部２５２内にキャリアが位置することで、現像剤穂の位置が安定した現像剤穂をスリーブ表面に形成することができる。よって、本実施形態の場合でも、経時の現像剤搬送量の低下を抑制して画像濃度を維持しながら、ゴースト画像のない安定した画像を長期わたり得ることができる。なお、スリーブ表面２５１ａに形成する溝部２５２の断面形状としては、Ｖ字形状ではなく、断面円弧形状でもよい。
【００６４】
溝部２５２の具体的な寸法としては、スリーブ長手方向から見たときの断面形状がＶ字形状の場合、図２６に示すように符号Ｗで示す幅が０.１３ｍｍ、スリーブ表面２５１ａからの深さＤを０．１ｍｍとし、Ｖ字の開き角度θを６５度とした。この場合、現像スリーブ２５１の直径は２５ｍｍとし、スリーブ表面２５１ａの周方向に１００本形成した。無論、サンドブラスト処理も施している。
【００６５】
溝部を有する現像スリーブの形態としては、スリーブ長手方向に直線的に延在するように形成するのではく、図２７に示すように、スリーブ長手方向に傾斜して形成した溝部３５２を有する現像スリーブ３５１としてもよい。この場合、溝部３５２はスリーブ表面３５１ａに螺旋状に形成してもよいし、不規則に形成してもよい。形成する方向としては、異なる方向であってもよいが、現像剤穂の立つ方向性を考慮するとも同一方向であるのが好ましい。
【００６６】
このような構成の場合でも、現像スリーブ３５１で汲み上げられる現像剤Ｇを保持することができるので、現像スリーブ３５１が回転しても、汲み上げた現像剤Ｇがスリーブ表面３５１ａから脱落しにくくなり、よって、スリーブ表面３５１ａが摩耗した場合でも現像剤Ｇの汲み上げ量を確保することができる。また、本実施形態の場合、溝部３５２に沿って現像剤穂がスリーブ表面３５１ａに形成されるため、現像剤補の位置が安定するので好ましい。このため、溝部３５２内にキャリアが位置することで、現像剤補の位置が安定した現像剤穂をスリーブ表面に形成することができる。よって、本実施形態の場合でも、経時の現像剤搬送量の低下を抑制して画像濃度を維持しながら、ゴースト画像のない安定した画像を長期にわたりえることができる。なお、スリーブ表面３５１ａに形成する溝部３５２の断面形状としては、Ｖ字形状ではなく断面円弧形状のいずれであっても良い。
【００６７】
上記各形態では、各現像スリーブのスリーブ表面に対し、サンドブラスト処理を施して平均表面粗さを祖にして凹凸状にすることで、ゴースト画像の低減を図るようにした。しかし、サンドブラスト処理が強くなると、現像スリーブの筒状形状の変形が大きくなってしまい、現像スリーブのピッチムラが発生することが想定される。そこで、粒度と射出圧を変更してサンドブラスト処理を行い、現像スリーブの平均表面粗さＲａを変化させたときのピッチムラの発生状況を測定した結果を表３に示す。
【００６８】
【表３】
2014186291.tif 000005
【００６９】
（注１）サンドブラスト処理ナシ
このように、現像スリーブの平均表面粗さＲａが８μｍよりも大きくなるようにサンドブラスト処理を行なうと現像スリーブが変形し、ピッチムラが発生する。この点からも、現像スリーブの平均表面粗さＲａの上限は８μｍ以下が好ましい。
【００７０】
（第４の実施形態）  
本実施形態は、サンドブラスト処理された現像スリーブ５１又はサンドブラスト処理されるとともに、凹部１５２や溝部２５２、３５２が形成された現像スリーブ１５１，２５１、３５１を備えた現像装置を前提としている。
例えば、図２８に示す現像装置５Ａでは、第１の実施形態で説明した現像スリーブ５１を備えていて、スリーブ表面５１ａに担持された現像剤Ｇの層厚を規制する非磁性体で構成されたドクタブレード５２と、ドクタブレード５２の現像剤進入方向から見て、上流側の面５２ａに沿って固定された第一の磁性板６３と、ドクタブレード５２の上流側の面５２ａから現像剤進入方向側に突出している第二の磁性板６２を有している。そして、第一の磁性板６３は、第二の磁性板６２の突出部６２ａよりも現像スリーブ５１側にその一端６３ａが位置するように配置されている。
【００７１】
このような構成であると、現像剤ムラの発生を抑制できる効果を有しながら、現像スリーブ５１とドクタブレード５２の間の距離となるドクタギャップＤＧを広くすることができるので、凝集体がドクタギャップＤＧを通過しやすくなり、白スジ異常画像の発生を抑制することができる。
【００７２】
以下、この原理について図２９（ａ）〜図２９（ｃ）を用いて説明する。なお、本実施形態では、現像スリーブ５１を備えた現像装置５を例に説明するが、現像スリーブ１５１や現像スリーブ２５１、３５１を備えた現像装置であっても、現像スリーブ５１の場合同様の構成であるので、これらを備えた現像装置の構成については省略する。
【００７３】
図２９（ｃ）は、現像スリーブ５１を備えた現像装置５において、ドクタブレード５２近傍を、スリーブ軸線方向から見たときの拡大図である。本実施形態では、磁性体部材として第一の磁性板６３と第２の磁性板６２がドクタブレード５２に対して、現像スリーブ５１による現像剤搬送方向上流（以下、単に「上流」という。）側であり、現像剤進入方向側に配置されている。図２９（ａ）は、第２の磁性体６２を単独で備えた構成、図２９（ｂ）は第１の磁性体６３を単独で備えた構成をスリーブ軸線方向から見たときの拡大図である。図２９（ａ）、図２９（ｂ）は、本実施形態の構成に対する比較例１，２として記載している。
【００７４】
図２９（ｂ）は、薄い平板状の第１の磁性体６３が、ドクタブレード５２の現像剤搬送方向上流側の面５２ａに接合して、同磁性体６３の端面６３ａが、マグローラ５５の現像剤汲み上げ極Ｐ５に向かうように構成したものである。図２９（ｂ）では、ドクタブレード上流側領域の現像剤Ｇが、現像剤汲み上げ極の磁力によって穂立ちする。そのため、ドクタブレード上流側領域の現像剤Ｇは疎な状態となる。図２９（ｂ）に示す構成は、第１の磁性体６３と現像剤汲み上げ極との間に形成される磁界集中領域が狭い。すなわち、ドクタブレード上流側領域における第１の磁性体６３と現像剤汲み上げ極Ｐ５との間の磁界集中領域の長さＸ２（現像スリーブ５１による現像剤搬送方向の長さ）が短く、また現像剤Ｇは疎な状態なので、トナー濃度偏差が顕著な現像剤Ｇが磁界集中領域に搬送されることとなる。このような状態の現像剤Ｇが磁界集中領域に搬送されてきても、トナー濃度偏差が均されずドクタギャップＤＣを通過してしまい、画像濃度ムラが発生する。
【００７５】
図２９（ａ）では、第２の磁性体６２の磁極対向面６２ｂが現像汲み上げ極Ｐ５と対向して配置されており、磁極対向面６２ｂと現像剤汲み上げ極Ｐ５との間に広い磁界集中領域を形成する。すなわち、ドクタブレード上流側領域における磁極対向面６２ｂと現像剤汲み上げ極との間の磁界集中領域の長さＸ１（現像スリーブによる現像剤搬送方向の長さ）が長い。そのため、図２９（ａ）に示す比較例１の構成の場合、ドクタブレード上流側領域の磁界集中領域に進入した現像剤Ｇは、この磁界集中領域で既に拘束されている現像剤と衝突したり、その磁界集中領域中の磁界に拘束されたりして、その進行を妨げられながら磁界集中領域中を移動する。その結果、トナー濃度偏差が顕著な現像剤Ｇが磁界集中領域に搬送され、磁界集中領域を通過した後は、そのトナー濃度偏差が均され、その偏差が少なくなった状態に改善できる。
【００７６】
しかし、図２９（ａ）に示す構成を備えた比較例１の現像装置と、図２９（ｂ）に示す構成を備えた比較例２の現像装置においてドクタギャップＤＧの距離を変えながら汲み上げ量を測定したところ、図３０に示す結果を得られた。図３０は、縦軸を現像剤の汲み上げ量（ｍｇ／ｃｍ２）、横軸をドクタギャップＤＧとしたものである。図３０の計測結果から、図２９（ａ）に示す比較例１の現像装置の方が同じドクタギャップＤＧに対する汲み上げ量が図２９（ｂ）に示す比較例２の現像装置の場合よりも多くなる。
これは、ドクタブレード上流側領域における各磁性体と現像剤汲み上げ極との間の磁界集中領域に拘束されている現像剤Ｇが、図２９（ａ）に示す現像装置の方が多く、また、図２９（ｂ）に示す現像装置だと現像剤Ｇは疎の状態であるため、図３０の結果になったと推察される。図３０から明らかなように図２９（ａ）に示す現像装置の方が、所望の現像剤汲み上げ量（４０−５０（ｍｇ／ｃｍ２）を得るための現像スリーブ５１とドクタブレード５２のドクタギャップＤＧが狭くなる。
【００７７】
このように、ドクタギャップＤＧが狭いと、次のような課題がある。
ドクタブレード５２で現像剤を規制している規制位置近傍では、ドクタブレード５２と現像剤との摩擦、スリーブ表面と現像剤との摩擦、現像剤同士の摩擦によって熱が発生する。この熱による現像剤の温度上昇は、現像剤中にトナーの凝集体を発生させたり、トナーの軟化による磁性キャリアへのトナースペントを促進して現像剤Ｇの寿命を短くしたりする不具合が発生する。
トナーに添加した外添剤が軟化したトナーに埋没して磁性キャリア同士が直に接触する機会が増えることにより、磁性キャリアの形状が変化して現像剤が劣化するという不具合も発生する。
現像剤中のトナーの温度上昇は、スリーブ表面上のトナーフィルミングの原因にもなる。すなわち、上記規制位置でトナーの温度が上昇すると、トナーが軟らかくなり、最終的にはトナーが溶融してしまう場合がある。この場合、トナーの溶融物が現像スリーブ５１の表面にフィルム状に付着し、トナーフィルミングを発生させる。また、上述したようにトナーの温度上昇によりトナー凝集体が発生しやすくなると、そのトナー凝集体がドクタギャップＤＧに挟まってしまい、記録媒体Ｐ上にプリントされる画像上に白スジなどの異常画像の発生が多くなってしまう。
【００７８】
また、現像スリーブをスリーブ表面にサンドブラスト処理を施すことや、凹部、溝部を形成すると、スリーブ表面で保持する現像剤量が多くなるので、単位面積当たりの現像剤付着量（保持量）が大きくなるが、均一ではない。このため、サンドブラスト処理や凹部、溝部が形成されていない現像スリーブの場合と同様のドクタギャップＤＧとすると、ドクタギャップＤＧを通過する現像剤Ｇの総量が多くなるため、ドクタギャップＤＧを狭める方向となる。しかし、ドクタギャップＤＧを狭めると、白スジが発生し易くなる。
【００７９】
これに対し、図２９（ｃ）に示す本実施形態にかかる現像装置５Ａの構成であると、ドクタブレード５２の現像剤進入方向から見て、上流側の面に沿って固定された第一の磁性板６３と、ドクタブレード５２の現像剤進入方向から見て、上流側の面から突出している第二の磁性板６２とを有している。そして、第一の磁性板６３は、第二の磁性板６２の突出部６２ａよりも現像スリーブ５１側にその一端６３ａを有している。
【００８０】
このため、第二の磁性板６２と現像剤汲み上げ極との間に広い磁界集中領域を形成するので、トナー濃度偏差が顕著な現像剤Ｇが磁界集中領域に搬送されてきても、磁界集中領域を通過した後は、そのトナー濃度偏差が均され、画像濃度ムラが無い画像が得られる。さらに、第一の磁性板６３により、磁界集中領域に存在する現像剤Ｇからドクタブレード５２を通過する現像剤を拘束するので、ドクタブレード５２から現像領域に搬送される現像剤総量を減少させることができる。
図２９（ａ）に示す比較例１の現像装置と、図２９（ｃ）に示す本実施形態の構成を備えた現像装置においてドクタギャップＤＧの距離を変えながら汲み上げ量を測定したところ、図３１に示す結果を得られた。
図３１から明らかなように、図２９（ｃ）に示す本実施形態に係る現像装置の構成とすると、所望の現像剤汲み上げ量（４０−５０（ｍｇ／ｃｍ２）を得るためのドクタギャップＤＧを、図２９（ａ）を備えた比較例１の現像装置よりも広くすることができる。その結果、画像濃度ムラが無く、さらに凝集体や異物等がドクタギャップＤＧに詰まらないので、画像上白スジなどの異常画像の発生がない良好な画像が得られる。
図３２は、図２９（ｃ）に示す本実施形態の構成の現像装置５Ａと、図２９（ａ）の比較例１の現像装置とで１００００枚のベタ画像を出力した時に白スジの異常画像が出力された枚数を比較したグラフである。図２９（ａ）の比較例１の現像装置では、異常画像が５００［枚］出力されたにもかかわらず、図２９（ｃ）に示す本実施形態の現像装置では、白スジを含んだ異常画像は１枚も出力されなかった。
表４は、図２９（ｃ）に示す本実施形態の現像装置と、図２９（ａ），図２９（ｂ）に示した比較例１、２の現像装置とで、１０００枚のベタ画像を出力した時に、画像濃度ムラの判定を行った結果である。
判定基準は、○：良好、△：許容、×：実用上使用できないレベル  とした。
【００８１】
【表４】
2014186291.tif 000006
【００８２】
図３３は、図２９（ａ）〜図２９（ｃ）の現像装置で出力したベタ画像の長手方向の１０箇所を、上述した反射分光濃度計X−Ｒｉｔｅ９３９（X−Ｒｉｔｅ社製）で測定し、最も高い画像濃度ＩＤを示した結果である。なお、図２９（ａ）〜図２９（ｃ）の現像装置で出力した全ての画像において、同位置の点で画像濃度ＩＤを測定した。
図２９（ｃ）に示す本実施形態の構成や、図２９（ａ）に示す比較例１の構成のように、第２の磁性体６２があり、磁界集中領域がスリーブ移動方向に広いと、１０００枚ベタ画像を出力しても画像濃度ムラが無い良好な画像が得られるが、図２９（ｂ）の比較例２のように、スリーブ移動方向に磁界集中領域が狭いと、早い段階で良好な画像が得られなくなる。これは、トナー濃度が高くなった現像剤Ｇが磁界集中領域に供給されたとき、磁界集中領域でトナー濃度が均されずに現像領域に搬送されてしまったために、画像濃度ＩＤが高く出てしまったと考えられる。
このようなことから、図２９（ｃ）に示す本実施形態の構成を備えた現像装置５Ａをプロセスカートリッジや画像形成装置に用いると、ゴースト画像の発生を抑えることができるとともに、現像剤Ｇを多く保持可能な現像スリーブを用いても、画像濃度ムラが無く、さらにトナー凝集や異物がドクタギャップＤＧに詰まることによる白スジ発生の異常画像を防止することができる。
国内優先に関する内容
【００８３】
（第５の実施形態）  
第１の実施形態では、現像スリーブ５１のスリーブ表面５１ａにサンドブラスト処理を行なったが、スリーブ表面５１ａに形成された凹凸が非常に細かいため、現像剤Ｇなどにより該凹凸が徐々に削られることが想定される。したがって、前述したサンドブラスト処理が施された現像スリーブ５１は、徐々に現像剤Ｇの搬送量（汲み上げ量）が減少するため、現像能力が低下し、形成した画像が徐々に薄くなる傾向となる。このため、第２の実施形態では、スリーブ表面１５１ａに複数の凹部１５２が互いに重ならないように間隔をあけて多数設けて、現像剤Ｇの搬送量を確保できるようにした。
また、現像スリーブ５１の現像剤Ｇの搬送量が減少すると、現像装置５のケース５８と現像スリーブ上の現像剤Ｇにより、ポンプ効果（現像装置内へ吸い込み気流を発生させる）が低下し、トナー飛散の発生などの不具合が懸念される。トナー飛散が懸念されると、画像形成装置内を汚すことや、飛散量が多い場合には画像形成装置外まで汚してしまう。
【００８４】
ここで、現像剤Ｇの搬送量（汲み上げ量）が少なくなることで、現像装置５外にトナーが飛散するトナー飛散発生メカニズムについて図３４（ａ）、図３４（ｂ）を用いて説明する。
トナーとキャリアからなる２成分現像方式では、通常、現像ローラ５０のマグローラ５５には、図５に示したように、Ｐ１極〜Ｐ５極の５つの磁極が形成されており、５つの磁極が形成されたマグローラ５５の周囲を現像スリーブ５１が回転することで、その回転にともない現像剤Ｇが現像スリーブ５１の表面上を移動することになる。このときドクタブレード５２で規制された現像ローラ５０上の現像剤の量（以降、汲み上げ量とする）を各画像形成装置に最適になるように設定しているが、経時で汲み上げ量が大きく低下する場合は、トナー飛散が発生する。トナー飛散は、現像スリーブ５１上の現像剤中の弱帯電トナーがキャリアから離れることで発生する。しかし、図３４（ａ）に示すように、現像装置５の現像部よりも下流側のケース５８の内面に現像剤Ｇが接触している場合は、現像剤Ｇが現像装置５内に空気を送り込むことで現像装置５内に吸い込み気流が発生するので、現像スリーブ５１上の現像剤Ｇから離れた弱帯電トナーもその気流に乗って、現像装置５内に回収されるので、トナー飛散は発生しない。しかし、現像スリーブ５１上の現像剤Ｇの汲み上げ量が低下すると、図３４（ｂ）に示すように、現像装置５の現像部よりも下流側のケース５８の内面に現像剤Ｇが接触しなくなる。このように現像剤Ｇがケース５８の内面と接触しなくなると、現像装置５内と現像装置５外は同じ気圧となることから、気流が発生せずに、現像装置５外にトナーが飛散してしまう。
【００８５】
そこで、本実施形態では、図３５に示すように、サンドブラスト処理して微細な凹凸状とし、平均表面粗さＲａを所定の範囲を４．０μｍ以上８．０μｍ以下に規定した現像スリーブ４５１の表面４５１ａを、初期の負荷長さ率ｔｐ５０％（凹凸の最大高さＲｙの高さ５０％で切ったときの長さ）が５０％以上８０％以下とした。この現像スリーブ４５１は、第１の実施形態で説明した現像スリーブ５１に代えて、マグローラ５５の外周面で回転移動するように構成されている。現像スリーブ４５１を用いる現像装置としては、第１の実施形態と同一構成を用いるものとする。
ここでいう負荷長さ率ｔｐとは、図３６に示すように、粗さ曲線から、その平均線の方向に基準長さＬだけ抜き取り、この抜き取り部分の粗さ曲線を山頂線に平行な切断レベルで切断したときに得られる切断長さの和（負荷長さηp）の基準長さＬに対する比を百分率で表したものである。負荷長さ率ｔｐを求める数式を下記に記載する。
【００８６】
【数１】
2014186291.tif 000007
【００８７】
ここで、ηｐはｂ１＋ｂ２＋ｂ３・・＋ｂｎ（切断長さの和）、Ｌは基準長さを示す。
【００８８】
そこで、初期の現像スリーブ５１の表面粗さｔｐ(５０％)を振ったときの経時の汲み上げ変動量とそのときのトナー飛散発生状況を確認した。今回の負荷長さ率ｔｐ(５０％)を振った現像スリー部４５１は、アルミ製の現像スリーブ４５１にサンドブラスト処理をしたのち、テープ研磨処理を行い、ラッピングテープの粗さとテープ張力を変えることで作製した。このときの作製条件とスリーブ表面粗さＲａと負荷長さ率ｔｐ(５０％)(％)を表５に示す。
【００８９】
【表５】
2014186291.tif 000008
【００９０】
サンドブラスト処理した現像スリーブ４５１の表面４５１ａの負荷長さ率を振った現像装置をｉｍａｇｉｏ ＭＰ ｃ５０００  改造機にて６００００枚印刷したときの径時の汲み上げ変動率を図３７に示す。そして、６００００印刷後のトナー飛散の状況をトナーが現像装置外に付着しているか否かで確認した。トナーが付着していない若しくはわずかな場合は○、トナー飛散により現像装置が汚れている場合は×とし、表６に示す。
【００９１】
【表６】
2014186291.tif 000009
【００９２】
表６の結果より、初期の現像スリーブ４５１の負荷長さ率ｔｐ（50%）が５０％以上８０％以下であれば、経時の汲み上げ量低下を低減でき、トナー飛散による汚れなどが発生せず、表面粗さＲａが４μｍを維持できている。このため、このような構成の現像スリーブ４５１を用いることで、経時の現像剤搬送量の低下を抑制して画像濃度を維持しながら、ゴースト画像のない安定した画像を長期わたって得ることができる。
しかし、負荷長さ率ｔｐ（５０％）が８０％以上になると、表面粗さＲａが４．０μm以上を満たすことができないことから、８０％以上はゴーストが発生すると考えられる。
【００９３】
次に、現像スリーブ４５１の表面形状について図３８（ａ）〜図３８（ｃ）を用いて説明する。図３８（ａ）は負荷長さ率ｔｐ（５０％）が３０％、図３８（ｂ）は負荷長さ率ｔｐ（５０％）が５０％、図３８（ｃ）は負荷長さ率ｔｐ（５０％）が７５％のときの模式図である。
表面にサンドブラストなどの粗す処理を行なった現像スリーブ４５１の表面４５１ａは、図３８（ａ）に示すように負荷長さ率ｔｐ（５０％）が３０％の場合、先端がとがった状態となっている。この場合、先端部は細く、現像剤Ｇとの摺擦により磨耗しやすい。しかし、図３８（ｂ）、図３８（ｃ）に示すように、表面４５１ａを研磨処理して現像スリーブ４５１の初期から、予め磨耗する部分を除去して、負荷長さ率ｔｐ（５０％）を５０％や負荷長さ率ｔｐ（５０％）を７５％とすることで、経時での磨耗量を低減でき、現像剤Ｇの搬送量の変動を抑えることができる。
【００９４】
現像スリーブ４５１の表面４５１をサンドブラスト処理後に研磨処理を行なうことで、サンドブラストの微小な先端部を除去することができることによって、現像スリーブ４５１の経時での磨耗による汲み上げ量低下を低減することができる。図３９に現像スリーブ４５１の表面４５１ａの研磨方法の一例を示す。この研磨方法に用いる研磨機５００は、複数の押し付けコロ５０１，５０２にラッピングテープ５０３が巻き掛けられたものである。現像スリーブ４５１は、回転駆動される保持部５０４に保持部５０４と一体回転するように装着されて保持される。
現像スリーブ４５１の表面４５１を研磨する場合、押し付けコロ５０１，５０２に巻き掛けられたラッピングテープ５０３を、押し付けコロ５０１，５０２にて現像スリーブ４５１の表面４５１ａに押圧し、保持部５０４を回転駆動して現像スリーブ４５１を回転させながら摺擦することで研磨処理を行う。なお、ラッピングテープ５０３による研磨処理だけでなく、ほかの研磨処理手段を用いても無論構わない。
研磨方法
処理条件  
ラッピングテープ張力  ０．１〜０．１５ＭＰａ
スリーブ回転数  １５２０ｒｐｍ
テープ移動速度  ６０ｍｍ/ｓｅｃ
【００９５】
（第６の実施形態）  
本実施形態は、図４０に示すように、第２の実施形態と第５の実施形態とを１つの現像スリーブ５５１の表面５５１ａに適用したものである。この現像スリーブ５５１は、第１の実施形態で説明した現像スリーブ５１に代えて、マグローラ５５の外周面で回転移動するように構成されている。現像スリーブ５５１を用いる現像装置としては、第１の実施形態と同一構成を用いるものとする。
本実施形態に係る現像スリーブ５５１は、経時の現像剤Ｇの汲み上げ量変動率をより低減するために現像スリーブ５５１の外表面である表面５５１ａに、平面視で円形又は楕円形状とした凹みが、互いに重ならないように間隔をあけて多数配置した。本実施形態では、複数の凹部１５２が互いに重ならないように間隔をあけて多数設けている。
図４１に、サンドブラスト処理した現像スリーブ５５１の表面５５１ａの負荷長さ率を振っり、さらに、楕円形の凹部１５２を形成した現像スリーブ５５１を用いた現像装置をｉｍａｇｉｏ ＭＰ ｃ５０００  改造機にて６００００枚印刷したときの径時の汲み上げ変動率を示す。そして、６００００枚印刷後のトナー飛散の状況をトナーが現像装置５外に付着しているかで確認した。評価は、トナーが付着していない若しくは僅か場合は○、トナー飛散により、現像装置が汚れている場合は×とし表７に示した。
条件  
本体      ｉｍａｇｉｏ ＭＰ Ｃ５０００  改造機
画像      画像面積率５％
現像装置  現像スリーブ
直径  ２０ｍｍ
材質  アルミ
表面処理      サンドブラスト処理アリ
粒度：Ｆ８０  ／射出圧：４ｋｇｆ/ｃｍ２
※サンドブラスト処理のグレード：昭和電工  モランダム    Ａ−４０
凹部：あり
ここでは、現像スリーブ５５１の表面５５１ａには楕円形状の凹み１５２が互いに重ならないように間隔をあけて、規則的に又は不規則的に多数配置されて、凹み１５２の長手方向が現像スリーブ５５１の長手方向と平行に配置した。
形状：楕円形状
長手幅：１．１５ｍｍ
深さ：  ０．０４５ｍｍ
初期汲み上げ量  ４０ｍｇ/ｃｍ２（トナー濃度７ｗｔ％）
現像スリーブとケースのギャップ    １．２ｍｍ
【００９６】
【表７】
2014186291.tif 000010
【００９７】
この結果より、初期において現像スリーブ５５１の負荷長さ率ｔｐ(50%)は５０％から８０％の範囲でトナー飛散の発生を抑制することができている。トナー飛散が発生しない負荷長さ率ｔｐ（５０％）は、第５の実施形態と同じとなってしまったが、汲み上げ量の変動量が第５の実施形態よりも低減できていることから、現像スリーブ５５１の表面５５１ａに凹部１５２を配置することで、汲み上げ量変動の余裕度を向上することができ、トナー飛散の余裕度も増していると考えられる。
【００９８】
なお、第６の実施形態では、現像スリーブ５５１の表面５５１ａに第２の実施形態で説明した楕円形の凹部１５２を形成したが、凹部１５２の寸法については、第２の実施形態と同様に変更することができる。また、現像スリーブ５５１の表面５５１ａには、楕円形の凹部１５２ではなく、第３の実施形態で説明した溝部２５２、溝部３５２を形成してもよい。
また、第５、第６の実施形態に係る現像スリーブ４５１，５５１を備えた現像装置に、第４の実施形態の内容を追加して構成したものであってもよい。
【符号の説明】
【００９９】
１（Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ）              像担持体
５（Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ）５Ａ          現像装置
６（Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ）              プロセスカートリッジ.
５０                              現像剤担持体
５１、１５１、２５１、３５１、４５１、５５１      現像剤支持手段
５１ａ、１５１ａ、２５１ａ、３５１ａ、４５１ａ、５５１ａ  現像剤支持手段の表面
５２                              現像剤規制部材
５２ａ                            上流側の面
５５                              磁界発生手段
６２                              第二の磁性板
６３                              第一の磁性板
６３ａ                            第一の磁性板の一端
１５２                            凹部
２５２、３５２                    溝部
Ｇ                                二成分現像剤
Ｋ                                キャリア
Ｒａ                              平均表面粗さ
Ｔ                                トナー
ｔｐ                              負荷長さ率
【先行技術文献】
【特許文献】
【０１００】
【特許文献１】特許３３５６９４８号
【特許文献２】特開２００５−１５７００２号
【特許文献３】特開平１１−２３１６５２号
【特許文献４】特開平７−７２７３３号
【特許文献５】特開平７−１２８９８３号
【特許文献６】特開平７−９２８１３号
【特許文献７】特開平１１−６５２４７号公報
【特許文献８】特許第３５０１５１２号
【特許文献９】特開平０６−０１９３２２号
【図１】
2014186291.tif 000011
【図２】
2014186291.tif 000012
【図３】
2014186291.tif 000013
【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】
2014186291.tif 000018
【図９】
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【図１０】
2014186291.tif 000020
【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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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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