(57)【要約】【課題】  凝集性が強いトナーを用いた場合においても、現像ゴーストの発生を抑制する。【解決手段】  現像ロール２０の表面粗さにおいて、ＪＩＳ１９９４に準拠した測定方法により測定した算術平均粗さＲａを１．３μｍ以上とし、かつ、表面粗さの測定ピッチを０．１５μｍ、高さ方向の分解能を０．０１μｍの条件で表面形状測定を行い、得られた断面形状波形をフーリエ変換し、トナー粒径以上の長周波成分をカットし、かつ各点を５点加重平均した波形に関し、二乗平均値Ｒｑを０．０８以下とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
現像剤担持体でトナーを担持搬送し、該トナーを像担持体へ供給して現像する磁性一成分現像方式の現像装置において、
前記現像剤担持体の表面粗さは、ＪＩＳ１９９４に準拠した測定方法により測定した算術平均粗さＲａが１．３μｍ以上であり、かつ、表面粗さの測定ピッチを０．１５μｍ、高さ方向の分解能を０．０１μｍの条件で表面形状測定を行い、得られた断面形状波形をフーリエ変換し、トナー粒径以上の長周波成分をカットし、かつ各点を５点加重平均した波形に関し、二乗平均値Ｒｑが０．０８μｍ以下であることを特徴とする現像装置。
【請求項２】
前記現像剤担持体上にトナーの薄層を形成する層形成部材が設けられ、該層形成部材は磁性材料を備えていることを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
【請求項３】
前記現像剤担持体は、樹脂材料中に、導電性物質を分散させることにより、抵抗値を２０Ω以下に調整した樹脂層を有することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の現像装置。
【請求項４】
前記現像剤担持体へ当接して、前記現像剤担持体上にトナーの薄層を形成する層形成部材を備え、
前記現像剤担持体は、帯電能力Ｑ／Ｓが１０μＣ／ｃｍ2以上であり、
前記層形成部材は、ＪＩＳ−Ｋ６３０１スプリング式Ａ型で測定した場合における硬度が４０度以下であり、当接圧が線圧で６０ｇｆ／ｃｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
【請求項５】
前記層形成部材は、前記現像剤担持体と対向する面がストレート形状または前記現像剤担持体に沿うように湾曲していることを特徴とする請求項４に記載の現像装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の現像装置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、現像ゴースト（画像履歴による濃度ムラ）の発生を抑制する現像装置およびこれを用いた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
現像ゴーストの発生を抑制する現像装置としては、特許文献１〜４に開示されている現像装置が公知である。特許文献１には、現像剤担持体上にフェノール樹脂とカーボンからなる導電性と、表面潤滑性とを有する樹脂層を設けることにより、トナーの過剰帯電を防止し、ゴーストの発生を抑制する技術が開示されている。特許文献２の現像装置では、現像後のスリーブ上のトナーをスリーブと非接触に配置した磁性体ロールにより除去し、履歴を解消して現像ゴーストの発生を抑制する。特許文献３、４の現像装置では、現像後のスリーブ上のトナーをスクレーパーにより除去し、履歴を解消して現像ゴーストの発生を抑制する。
【特許文献１】特開平１−２７６１７４号公報
【特許文献２】特開昭６０−９１３７３号公報
【特許文献３】特開昭６２−２５１７７１号公報
【特許文献４】特開平９−２７４３８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、近年、プリント速度の高速化の観点から、低温定着性が良好なポリエステル樹脂を用いた磁性一成分トナーが提案されている。また、高画質化の目的で、トナー粒径が小径化する方向にある。
【０００４】
ポリエステル樹脂を用いた磁性一成分トナー及び小径化したトナーは、凝集性が強く、現像剤担持体上に固着されやすい。このため、トナーが消費されなかった非画像部では、トナーが現像剤担持体上に固着され、トナーが消費された画像部では、新しいトナーに入れ替わるのでトナーが現像剤担持体上に固着されない。
【０００５】
現像剤担持体上にトナーが固着されると、トナーが像担持体へ供給されにくいため、現像性が低下するのに対して、現像剤担持体上にトナーが固着されなかった部分では、トナーが像担持体へ供給されやすいため、現像性が良い。この現像性の差が、現像ゴースト（画像履歴による濃度ムラ）としてあらわれる。
【０００６】
このように、凝集性の強いトナーでは、現像性に差が出やすいため、現像ゴーストが発生しやすく、特許文献１〜２の現像装置を用いた場合でも現像ゴーストが発生する場合がある。特許文献３，４の現像装置を用いた場合では、現像ゴーストの発生を抑制する効果あるものの、スクレーパと現像ロールとの接触部分の傷、剥ぎ取ったあとのトナーの処理、部品コスト増加などの問題がある。
【０００７】
本発明は、上記事実を考慮し、凝集性が強いトナーを用いた場合においても、現像ゴーストの発生を抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の請求項１に係る現像装置は、現像剤担持体でトナーを担持搬送し、該トナーを像担持体へ供給して現像する磁性一成分現像方式の現像装置において、前記現像剤担持体の表面粗さは、ＪＩＳ１９９４に準拠した測定方法により測定した算術平均粗さＲａが１．３μｍ以上であり、かつ、表面粗さの測定ピッチを０．１５μｍ、高さ方向の分解能を０．０１μｍの条件で表面形状測定を行い、得られた断面形状波形をフーリエ変換し、トナー粒径以上の長周波成分をカットし、かつ各点を５点加重平均した波形に関し、二乗平均値Ｒｑが０．０８μｍ以下であることを特徴とする。
【０００９】
このように、現像剤担持体の表面粗さにおいて、表面粗さの測定ピッチを０．１５μｍ、高さ方向の分解能を０．０１μｍの条件で表面形状測定を行い、得られた断面形状波形をフーリエ変換し、トナー粒径以上の長周波成分をカットし、かつ各点を５点加重平均した波形に関し、二乗平均値Ｒｑを０．０８μｍ以上とすることにより、現像剤担持体の表面でトナーが滑りやすく、凝集性が強いトナーにおいても、現像剤担持体上にトナーが固着されにくい。このため、連続的にトナーが消費されなかった現像剤担持体の部分においても、トナーが現像剤担持体上に固着されにくく、連続的にトナーが消費された部分との現像性に差が出にくいため、現像ゴーストの発生を抑制できる。
【００１０】
また、請求項１に記載の構成のように、上記の算術平均粗さＲａを１．３μｍ以上とすることにより、現像担持体のトナーの搬送性を確保し、像担持体へ充分なトナーを供給でき、濃度低下が起こらない。
【００１１】
本発明の請求項２に係る現像装置は、請求項１の構成において、前記現像剤担持体上にトナーの薄層を形成する層形成部材が設けられ、該層形成部材は磁性材料を備えていることを特徴とする。
【００１２】
この構成では、層形成部材が備える磁性部材の作用により、現像担持体上のトナー同士の磁気的拘束力を高めることで、現像担持体の表面とトナーとの拘束力を弱める。このため、現像剤担持体上にトナーが固着されにくく、現像ゴーストを抑制できる。
【００１３】
本発明の請求項３に係る現像装置は、請求項１又は請求項２の構成において、前記現像剤担持体は、樹脂材料中に、導電性物質を分散させることにより、抵抗値を２０Ω以下に調整した樹脂層を有することを特徴とする。なお、抵抗値は、三菱油化製ロレスタを用い、４探針法により測定したものである。
【００１４】
本発明の請求項４に係る現像装置は、請求項１の構成において、前記現像剤担持体へ当接して、前記現像剤担持体上にトナーの薄層を形成する層形成部材を備え、前記現像剤担持体は、帯電能力Ｑ／Ｓが１０μＣ／ｃｍ2以上であり、前記層形成部材は、ＪＩＳ−Ｋ６３０１スプリング式Ａ型で測定した場合における硬度が４０度以下であり、当接圧が線圧で６０ｇｆ／ｃｍ以下であることを特徴とする。
【００１５】
このように、現像剤担持体の帯電能力Ｑ／Ｓを１０μＣ／ｃｍ2以上とすることにより、トナーに作用する現像電界による電気的現像方向の力（像担持体へ付着しようとする力）が強くなるため、凝集性が強いトナーであっても、像担持体へ充分なトナーを供給でき、高い現像性を得られる。
【００１６】
また、現像剤担持体へ当接して、現像剤担持体上にトナーの薄層を形成する層形成部材において、ＪＩＳ−Ｋ６３０１スプリング式Ａ型で測定した場合における硬度が４０度以下であり、当接圧が線圧で６０ｇｆ/ｃｍ以下であると、硬度及び当接圧が高い場合に起きるチャージアップ現象が起こりにくく、ベタ黒出力後（以後、「黒後」と呼ぶ。）、ベタ白出力後（以後、「白後」と呼ぶ。）のトナー層の帯電分布を略同じにできるため、白後黒後の現像性も同じくすることが可能となり、現像ゴーストの発生を抑制できる。
【００１７】
本発明の請求項５に係る現像装置は、請求項４の構成において、前記層形成部材は、前記現像剤担持体と対向する面がストレート形状または前記現像剤担持体に沿うように湾曲していることを特徴とする。
【００１８】
層形成部材が、現像剤担持体に対して反対側に湾曲している場合では、当接幅を有効に稼げず、層形成部材が突っ張った状態で、現像剤担持体上に当接するので、実質上、材料硬度以上の硬度の層形成部材が現像剤担持体に当接したのと同じ作用をもたらす。
【００１９】
それに対して、請求項５に記載の構成では、現像剤担持体に対向側の側面がストレート形状または現像剤担持体に沿うように湾曲しているので、上記の問題が起こらず、層形成部材の硬度を４０度以下にし、当接圧を線圧で６０ｇｆ/ｃｍ以下に構成した請求項４の効果を確実に発揮する。
【００２０】
本発明の請求項６に係る画像形成装置は、請求項１〜５のいずれか１項に記載の現像装置を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
本発明は、上記構成としたので、凝集性が強いトナーを用いた場合においても、現像ゴーストを抑制できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下に、本発明の現像装置およびこれを用いた画像形成装置に係る実施形態を図面に基づき説明する。
〔第１実施形態〕
まず、本発明の第１実施形態について説明する。図１に示すように、本実施の形態に係る画像形成装置１０は、一方向（図１においてＡ方向）へ回転する感光体ドラム１２を備えている。この感光体ドラム１２の近傍には、感光体ドラム１２上へ磁性トナーからなる一成分現像剤Ｄを供給して現像する現像装置１４が設けられている。
【００２３】
現像装置１４は、現像剤Ｄを収容する現像剤収容室１８と、現像ロール２０を収容する現像ロール収容室２２とからなるハウジング２４を備えている。このハウジング２４には、現像剤収容室１８と現像ロール収容室２２とを連通する開口部１６が形成され、この開口部１６を通じて現像剤収容室１８から現像ロール収容室２２へ、攪拌部材２６で攪拌された現像剤Ｄが供給される。
【００２４】
現像ロール収容室２２は上方が開放され、この開放領域で、現像ロール２０が感光体ドラム１２に対向している。この現像ロール２０には、現像ロール２０へ現像バイアスを印可する電源（不図示）が接続されている。
【００２５】
また、現像ロール２０の内部には、回転しないように固定され複数の磁極が交互に配設された磁石ロール２８が備えられ、磁石ロール２８の周囲には、一方向（図１においてＢ方向）へ回転する非磁性円筒状の現像スリーブ３０が設けられている。
【００２６】
この現像スリーブ３０の表面に当接し、現像スリーブ３０上に現像剤Ｄの薄層を形成する層形成ブレード（層形成部材）３２がハウジング２４に取り付けられている。層形成ブレード３２は、一端がハウジング２４に固定された板ばね材３４と、板ばね材３４の他端に張り付けられたゴム部材３６から構成される。ゴム部材３６としては、例えば、シリコンゴム、ウレタンゴム等が使用される。
【００２７】
また、現像スリーブ３０は、基材としてアルミニウムを用い、表面処理として略球形のディンプルを形成するブラスト処理をした後、アルマイト処理をし、ニッケルを析出させた。
【００２８】
ブラスト処理では、吹きつけるガラスビーズの大きさを調整することにより、ＪＩＳ１９９４に準拠した測定方法により測定した算術平均粗さＲａを１．３μｍ以上にし、好ましくは、１．５μm以上にする。また、ニッケルの析出条件を調整することにより、表面粗さの測定ピッチを０．１５μｍ、高さ方向の分解能を０．０１μｍの条件で表面形状測定を行い、得られた断面形状波形をフーリエ変換し、トナー粒径以上の長周波成分をカットし、かつ各点を５点加重平均した波形に関し、二乗平均値Ｒｑ（以下、単に、微少表面粗さＲｑという）を０．０８μｍ以下にし、好ましくは、０．０４５μｍ以下にする。なお、５点加重平均は、次式で求められる。
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【００２９】
次に、微視的な微少表面粗さＲｑの詳細な評価法（測定方法）について説明する。
【００３０】
ＫＥＹＥＮＣＥ社製レーザー顕微鏡ＶＫ−８５１０にて、対物レンズ１００倍を取り付け、現像スリーブ表面の凹凸プロファイルを得る。
【００３１】
長さ方向Ｘの測定ピッチは０．１４５６５μｍ、高さＹ方向の分解能は０．０１μｍと設定し、Ｘ方向に１０２４点の高さデータｙmを採取する。
長さＬ＝１４９．１４５６μｍの粗さ測定対象となる。
得られた断面形状波形をフーリエ変換し、トナー粒径相当以上の大きなうねりを除去した微細な領域の表面粗さプロファイルｕを以下のように求める。なお、ｙ'はフーリエ逆変換、ｇはうねり成分である。
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ここで、Ｆｎは、カットオフフィルターで、断面曲線からトナー粒径ｄ以下の微少粗さを抽出するため、カットオフレベルｋ、カットオフ幅ｗとおき下式で定義される。
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なお、他の係数は以下のとおりである。
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【００３２】
以上より求めた微少表面粗さプロファイルｕmから二乗平均値Ｒｑを求める。しかし、レーザー顕微鏡の高さ検知方法の都合から、微細表面凹凸の変化が急峻な表面ほど実際以上に大きな凹凸と検出してしまう。そこで、ｕmはノイズを多く含むため、ノイズ除去を以下の手順で施す。
＜１＞｜ｕm｜＜１μなるｕmのみで標準偏差σを算出する。
＜２＞｜ｕm｜＜２σなるｕmのみで二乗平均を算出し、これをＲｑとおく。
以上が微少表面粗さＲｑの測定方法である。
【００３３】
次に、第１実施形態について作用を説明する。
【００３４】
第１実施形態の現像装置１４においては、現像剤収容室１８から現像ロール収容室２２へ供給された現像剤Ｄは、磁石ロール２８の磁力で現像スリーブ３０の表面上に保持され、感光体ドラム１２に対向する現像領域に現像剤Ｄを搬送される。搬送される現像剤Ｄは、層形成ブレード３２により、現像スリーブ３０上で薄層に層形成され、現像領域に搬送された現像剤Ｄは、現像ロール２０へ現像バイアスが印可されることにより生じる電界の作用によって、感光体ドラム１２へ飛翔する。以上のように一連の現像動作が行われる。
【００３５】
第１実施形態では、現像スリーブ３０表面の微少表面粗さＲｑを０．０８μｍ以下としているので、層形成時に、現像スリーブ３０でトナーが滑りやすく、凝集性が強いトナーにおいても、現像スリーブ３０上にトナーが固着されにくい。このため、連続的にトナーが消費されなかった現像スリーブ３０の部分においても、トナーが現像スリーブ３０上に固着されにくく、連続的にトナーが消費された部分との現像性に差が出にくいため、現像ゴーストの発生を抑制できる。また、この効果は、現像スリーブ３０表面の微少表面粗さＲｑを０．０４５μｍ以上とすると、より効果的に発揮される。
【００３６】
現像スリーブ３０表面の微少表面粗さＲｑが０．０８μｍを超えると、表面が粗く、トナーが現像スリーブ３０の表面上に引っ掛かりやすいため、現像スリーブ３０の表面上に固着されやすく、現像ゴーストの発生が顕著となる。
【００３７】
また、ＪＩＳ１９９４に準拠した測定方法により測定した現像スリーブ３０表面の算術平均粗さＲａを１．３μｍ以上とすることにより、現像スリーブ３０の現像剤Ｄの搬送性を確保しているので、感光体ドラム１２へ充分なトナーを供給でき、画像の濃度低下が起こらない。また、この効果は、現像スリーブ３０表面の算術平均粗さＲａを１．５μｍ以上とすると、より効果的に発揮される。
【００３８】
ＪＩＳ１９９４に準拠した測定方法により測定した現像スリーブ３０の算術平均粗さＲａを１．３μｍ未満とすると、現像スリーブ３０の現像剤Ｄの搬送力が低下し、感光体ドラム１２へ充分なトナーを供給できない。
【００３９】
（試験例）
第１実施形態の効果を確かめるための比較試験を行った。
【００４０】
第１実施形態の上記構成において、重合法により作成し粒子の重量平均径が８μｍ以下のトナーを用い、現像スリーブ３０表面の微少表面粗さＲｑの値を変えて、他の条件については同一に調整し、現像ゴーストが発生するか否かの比較試験を行った。
【００４１】
この結果、図２の表に示すように、微少表面粗さＲｑの値が０．０４５μｍを超える場合には、ゴーストが発生し、微少表面粗さＲｑの値が０．０４５μｍ以下の場合には、ゴーストが発生しなかった。また、０．０８μｍを超える場合には、許容範囲外のゴーストが発生し、微少表面粗さＲｑの値が０．０８μｍ以下の場合には、許容範囲内のゴーストが発生した。
【００４２】
また、第１実施形態の上記構成において、重合法により作成し粒子の重量平均径が８μｍ以下のトナーを用い、ＪＩＳ１９９４に準拠した測定方法により測定した現像スリーブ３０表面の算術平均粗さＲａの値を変えて、他の条件については同一に調整し、現像ロールが搬送できる現像剤量を測定した。
【００４３】
この結果、図４の表に示すように、ＪＩＳ１９９４に準拠した測定方法により測定した算術平均粗さＲａを１．３μｍ以上とすることにより、画像に濃度低下が起こらない現像剤量である１．７ｍｇ／ｃｍ2以上の現像剤Ｄを現像剤担持体上に担持できることがわかった。
【００４４】
〔第２実施形態〕
次に、本発明の第２実施形態について説明する。第２実施形態に係る現像装置では、第１実施形態の構成に加えて、樹脂材料中に導電性物質を分散させることにより、現像スリーブ３０の表面の樹脂層を抵抗値２０Ω以下に、好ましくは１２Ω以下に、調整した。なお、抵抗値は、三菱油化製ロレスタを用い、４探針法により測定したものである。  樹脂材料としては、例えば、フェノール樹脂（重量平均分子量Ｍｗ＝４５００、粘度150mps、加熱残分43％）を用いることができ、導電性物質としては、例えば、カーボンブラック（給油量169cc/100g（ASTM規格）、加熱残分≦1％（ASTM規格）、灰分≦0.05％（ASTM規格）、粒径150〜350nm）を用いることができる。希釈剤としては、例えば、エタノールを用いる。
【００４５】
フェノール樹脂１００重量部、カーボンブラック２０重量部、希釈液２５０重量部に調整し、＃６０番手のガラスビーズブラストしたアルミニウムのスリーブ表面に約6μのコートを行ない、現像スリーブ３０の表面の樹脂層の抵抗値を２０Ω以下に、好ましくは１２Ω以下に、微少表面粗さＲｑを０．０７μｍとすることにより現像ゴーストを抑制する効果が高まった。
【００４６】
また、第２実施の形態では、上記構成に加えて、図４に示すように、層形成ブレード３２のゴム部材３６の背面側（現像スリーブ３０の表面に当接する面の反対面）に磁性部材４０を設けてもよい。この磁性部材４０としては、SUM材を用いることができる。
【００４７】
この構成により、現像スリーブ３０上のトナー同士の磁気的拘束力を高めることで、現像スリーブ３０の表面とトナーとの拘束力を弱めることができる。これにより、現像スリーブ３０の表面近傍にあるトナー（下層にあるトナー）が移動しやすくなり、トナーの滞留及び凝集を防止する作用が働き、現像ゴーストを抑制する効果が高まる。
【００４８】
なお、上記構成では、磁性部材４０は、ゴム部材３６の背面側に取りつけられているが、層形成ブレード３２自体に、磁性部材を用いてもよい。
【００４９】
〔第３実施形態〕
次に、本発明の第３実施形態について説明する。第３実施形態の現像装置では、第１実施形態の構成に加えて、現像スリーブ１６の帯電能力Ｑ／Ｓを、１０μＣ／ｃｍ2以上とし、好ましくは、１０〜２２μＣ／ｃｍ2の範囲に調整し、更に好ましくは、１６〜２２μＣ／ｃｍ2に調整した。なお、帯電能力Ｑ／Ｓは、現像ロール（現像担持体）２０上に層形成ブレード３２にて層形成された後の現像担持体単位表面積あたりのトナー帯電電荷量で、画像印字の際に印加される条件と同じ現像バイアスを与えて黒ベタ現像を現像担持体４周分現像後に、バイアスを印加せずに３０周分空回転した後のトナー層にて測定する。また、測定環境は２２℃、５５％の温湿度下で行なうものとした。
【００５０】
また、層形成ブレード３２のゴム部材３６のゴム硬度（測定方法は、ＪＩＳ−Ｋ６３０１スプリング式Ａ型）４０度以下にし、好ましくは３５度以下にし、更に好ましくは、３０度以下に調整した。
【００５１】
この層形成ブレード３２が現像スリーブ３０の表面へ当接する当接圧を、線圧で６０ｇｆ／ｃｍ以下とし、好ましくは、５０ｇｆ／ｃｍ以下とし、更に好ましくは、４０ｇｆ／ｃｍ以下に調整した。
【００５２】
なお、層形成ブレード３２のゴム部材３６は、現像スリーブ３０と当接する当接面を除き、現像スリーブ３０へ対向側の側面がストレート形状または現像スリーブ３０の表面に沿う曲率を有するように構成することが好ましい。
【００５３】
層形成ブレード３２が、現像スリーブ３０に対して逆側に曲率を有する場合では、当接幅を有効に稼げず、層形成ブレード３２のゴム部材３６が突っ張った状態で、現像スリーブ３０表面に当接するので、当接面では実質的に材料硬度以上の表面硬度で現像スリーブ３０と当接しすることなり、当接圧分布が急峻な分布となる。
【００５４】
それに対して、現像スリーブ３０に対向側の側面がストレート形状または現像スリーブ３０に沿う曲率を有する場合には、現像スリーブ３０との当接面の当接幅を有効に稼げ、材料硬度以上の表面硬度で現像スリーブ３０と当接することがない。
【００５５】
次に、従来の問題点と比較しつつ、第３実施形態の作用を説明する。
【００５６】
トナーの帯電メカニズムは、複雑で未解明の現象が多く残っているものの、トナー薄層形成の際の現像スリーブ表面とトナーとの摩擦帯電が主たるものである。このような帯電方式では、黒後、白後のトナーの帯電差が発生しやすく、従来のスチレンアクリル系の付着性（凝集性）の低いトナーの場合は、この帯電差が現像性の差として現れ、濃度差即ちゴーストとして現れ易い。そこで、従来技術では、帯電性を低く保ち、帯電差の絶対値を小さくすることで現像性差をプリント上に現れ難くしていた。
【００５７】
近年、定着性確保のため、ポリエステル系トナーが用いられている。スチレンアクリル系に比べ、ポリエステル系は分極の強いエステル結合を多く含むため、分子間で極性基による分極力と水素結合によるいわゆる非静電的付着力が強く作用する。このような材料を粉体状にすると、表面エネルギーを低下させるように粒子同士が凝集する傾向が強く現れる。また、小粒径化に伴い単位体積あたりの表面積が増加しするため、大粒径トナーに比べると相対的にこの凝集性が強くあらわれる。この効果はトナーとトナー間だけではなく、トナーとスリーブ間でも同様におきる。このため、現像スリーブの帯電能力Ｑ／Ｓが１０μＣ／ｃｍ2未満の場合には、トナーの帯電レベルが低くなり、現像電界によるトナーに作用する電気的現像方向の力が弱く、非静電的付着力が現像性を阻害し易い条件にある。
【００５８】
従って、第３実施形態のように、現像スリーブ１６の帯電能力Ｑ／Ｓは、１０μＣ／ｃｍ2以上であることが必須であり、この構成により、現像電界によるトナーに作用する電気的現像方向の力が強くなり、凝集性が強いトナーであっても、感光体ドラム１２へ充分なトナーが供給され、高い現像性が得られる。
【００５９】
しかしながら、トナーの帯電が過剰だと、トナーは静電気的鏡像力によりスリーブに付着し易くもなり得る。また、小粒径化するほど、単位体積あたりの表面積は増加し、トナーの帯電可能な表面積は増加するので、帯電量は増加する。スリーブ単位表面積のスリーブからの高さで囲まれる体積をとりあげ、トナーが充填されているモデルを考えると、微粉トナーの方がより多くの電荷を蓄えることになる。従って、上記体積内のトナー層に作用する静電的付着力は微粉トナーの方が強く付着し易いことを意味している。このように帯電過剰なトナーは静電的にも非静電的にもスリーブに付着し易く、単に帯電性の高いスリーブだけでは、かえって現像性を阻害し白後の濃度低下即ちゴーストを発生させてしまう場合がある。
【００６０】
従って、現像スリーブ１６の帯電能力Ｑ／Ｓは、１０〜２２μＣ／ｃｍ2の範囲であることが好ましく、１６〜２２μＣ／ｃｍ2の範囲であることが、更に好ましく、この構成により、凝集性が強いトナーを用いた場合でも、白後の濃度低下が起こらず、現像ゴーストの発生を抑制する。
【００６１】
また、層形成ブレードのゴム部材のゴム硬度（測定方法は、ＪＩＳ−Ｋ６３０１スプリング式Ａ型）４０度を超え、この層形成ブレードが現像スリーブの表面へ当接する当接圧を、線圧で６０ｇｆ/ｃｍを超える構成では、トナーのチャージアップ現象が顕著にあらわれ、白後と黒後のトナーの帯電差に起因する現像性の差が出てしまい、現像ゴーストが発生しまう。
【００６２】
第３実施形態のように、層形成ブレード３２のゴム部材３６のゴム硬度（測定方法は、ＪＩＳ−Ｋ６３０１スプリング式Ａ型）４０度以下にし、好ましくは３５度以下にし、更に好ましくは、３０度以下にし、この層形成ブレード３２が現像スリーブ３０の表面へ当接する当接圧を、線圧で６０ｇｆ/ｃｍ以下とし、好ましくは、５０ｇｆ／ｃｍ以下とし、更に好ましくは、４０ｇｆ／ｃｍ以下とすることにより、白後黒後のトナー層の帯電分布を略同じにでき、またトナー層の下層の帯電量を過剰に高めることなく、かつ中層から上層にかけてのトナー層の帯電をあげることで、現像に寄与できるトナー量を増やし、白後黒後の帯電性を等しくすることで現像性も同じくすることが可能となり、現像ゴーストの発生を抑制することができた。
【００６３】
なお、この特性を有効に得るためには、微少表面粗さＲｑが０．０８μｍ以下の現像スリーブが必要である。これは薄層形成当接部でトナーのマイグレーションが良好に行なわれることに起因すると推察される。現像スリーブ表面を滑りやすい特性と低硬度の層形成ブレードで当接幅が広く、当接圧がなだらかな特性、さらに現像スリーブ３０の摩擦帯電特性が三位一体となって効果を発揮する。
【００６４】
（試験例）
第３実施形態の効果を確かめるために、以下のように比較試験を行った。
【００６５】
現像装置１４は、現像ロール２０として外側直径が１６ｍｍの円筒状の現像スリーブ３０と、現像領域における現像スリーブ表面における磁力が９００ガウスとなる現像極を配した磁石ロール２８とからなるものを使用し、現像領域における感光体ドラム１２との離間距離Ｌが250μｍとなるように設置した。現像バイアスとして、電圧が−400Ｖの直流成分に周波数が3.3ｋHz、ピーク間電圧Ｖppが１．８ｋＶpp、Dutyが５０％の矩形波からなる交流成分を重畳したものを印加した。
【００６６】
感光体ドラム１２として、直径が３０ｍｍの有機感材からなるものを使用した。そして、この感光体ドラム１２は、帯電器により帯電電位（非画像部電位）が−500Ｖとなるように帯電させた後、潜像電位が−150Ｖである静電潜像を書きこんだ。そして、この試験では、現像装置１４及び感光体ドラム１２等を、そのプロセススピードが204ｍｍ／ｓｅｃとなるように動作させて現像及び画像形成を行った。感光体ドラム１２と現像ロール２０との周速比は１：１〜１：１．２の範囲内である。
【００６７】
結着樹脂としてポリエステル系の樹脂を含有するトナーで、体積平均粒径7μ以下、4μアンダーの個数％が15％以上となる粒度分布のトナーを使用した。
【００６８】
以上のごとき構成からなる現像装置１４及び一成分磁性トナーを使用し、いずれも22℃、55％ＲＨの試験環境下で現像ゴーストが発生するか否かについてそれぞれ試験を実施した。
【００６９】
層形成ブレードは、従来構成のブレード（２ピース）として、硬度65（K6301  JIS-A）、引っ張り強さ25Mpa、ウレタン樹脂t=1.3mmのブレードをドクターに腹当てするよう圧接したものを使用した。ブレードの当接圧を線圧で６０ｇｆ/ｃｍとした。
【００７０】
第３実施形態のブレード（３ピース）として、引っ張り強さ6.2Mpa、シリコーンゴムt=1.0の短冊ブレードをリン青銅t=0.08のばね材に張り合わせ腹当てするよう圧接させ、ゴム硬度を３０、３５、４０（K6301  JIS-A）とそれぞれ変えたものを使用した。ブレードの当接圧を線圧で６０ｇｆ/ｃｍとした（図５（Ａ）参照）。
【００７１】
また、第３実施形態のブレード（３ピース）として、硬度３０（K6301  JIS-A）引っ張り強さ6.2Mpa、シリコーンゴムt=1.0の短冊ブレードをリン青銅t=0.08のばね材に張り合わせ腹当てするよう圧接し、ブレードの当接圧を線圧で４０ｇｆ/ｃｍ、５０ｇｆ/ｃｍ、６０ｇｆ/ｃｍと変えたものを使用した（図５（Ｂ）参照）。また、この比較例として、ブレードの当接圧を線圧で７０ｇｆ/ｃｍとしたものを使用した（図５（Ｂ）参照）。
【００７２】
この結果、図５（Ａ）、（Ｂ）の表に示すように、第３実施形態の構成では、プリント濃度に濃度差が起こらないか、濃度差が小さく、現像ゴーストを抑制できることがわかった。
【００７３】
〔参考例〕
次に、本発明に関連する技術を参考例として説明する。
【００７４】
まず、この技術が提案された背景を説明する。従来の現像装置では、現像ロール上に現像剤の薄層を形成する層形成ブレードが、現像ロール上に圧接されているため、この圧接部分にトナーが通過すると、現像ロール上に押しつけられ、トナーが現像ロール上に凝集することにより、トナーの帯電性や付着性等が変化し、現像ゴーストが生じることが知られている。
【００７５】
この問題を解決する手段としては、層形成の際に、トナーをいったん現像ロールからはがし、新しいトナーを供給することにより、トナーの凝集を解消して、現像ゴーストを抑制する構成がある。
【００７６】
この一例として、機械的にトナーを現像ロールからはがすスクレーパ方式が提案されているが、この方式では、スクレーパと現像ロールとの接触部分の傷、剥ぎ取ったあとのトナーの処理、部品コスト増加などの問題がある。
【００７７】
スクレーパ等の部品を追加することなく、類似の効果を持たせる構成としては、層形成ブレードの自由端側の接触面と、現像ロールの表面とで形成されるくさび領域のトナー内圧を上げ、強固な静止トナー（スタティックトナー）域を形成することが有効と考えている。
【００７８】
トナー内圧を上げるためには、くさび領域の角度を小さくしたほうが望ましいが、一般的な構成では、層形成ブレードの接触面は、真直な面で形成されているので、くさび領域の角度は、現像ロールのロール径で、ほぼ決まってしまう。現像ロールのロール径を大きくせず、くさび角度を小さくする構成として、あらかじめ層形成ブレードの形状を変えて取り付ける構成があるが、この構成では、取り付け位置がずれると均一な層が得られないため、精度良く取り付ける必要があった。
【００７９】
本提案は、上記事実を考慮し、簡易な構成でくさび領域の形状を制御し、その領域に生成するスタティックトナーを強固にして、現像ロールからトナーを剥ぎ取る効果を高め、現像ゴーストを抑制することを目的としてなされたものである。
【００８０】
次に、本提案の構成について説明する。なお、現像装置の全体構成については、第１実施形態と同様であるので省略し、異なる部分である層形成ブレード（層形成部材）の説明をする。
【００８１】
本提案における層形成ブレードは、現像ロールへ接触するゴム硬度５０度以下のゴム部材と（測定方法は、ＪＩＳ−Ｋ６３０１スプリング式Ａ型）、前記ゴム部材の接触面を覆う樹脂或いは金属の薄膜シートと、前記ゴム部材の背面（接触面と反対面）側に設けられ前記ゴム部材を前記現像ロールへ押圧する押圧部材と、を備え、前記押圧部材は、現像ロールとゴム部材が接触する接触部分とその接触部分から見て現像ロールの回転方向下流部分に対応する背面に固定接着されると共に、前記ゴム部材は、前記現像ロールと前記ゴム部材が接触する接触部分から見て、前記現像ロールの回転方向上流部分がフリー（自由状態）となっていることを特徴とする。
【００８２】
具体的には、本提案の層形成ブレード５０では、図６に示すように、押圧部材としての厚み０．１ｍｍのステンレス（ＳＵＳ３０４）製の板ばね５２に、厚み１ｍｍ、幅８ｍｍのゴム部材５４（例えば、シリコンゴム）を貼り付けた。その際、ゴム部材は、板ばねの先端から３ｍｍ突き出す形で接着してある。また、ゴム部材は、ＪＩＳ−Ｋ６３０１スプリング式Ａ型で測定した場合におけるゴム硬度５０度以下、好ましくは３０度以下のものを用いる。
【００８３】
図６には、層形成ブレード５０を実装したときの現像ロール２０の位置を想像線で記入してある。現像ロール２０と接触する部分とそこから現像ロール２０の回転方向（図６においてＡ方向）下流側に対応する板ばね５２の背面を覆っている形状となっている。一方、接触部分より自由端側（回転方向上流部分）は板ばね５２がなく、ゴム部材５４はフリー（自由状態）となっている。また、ゴム部材５４の現像ロール２０との接触面には、薄膜シートとしての５０ミクロンのＰＥＴフィルム５６が貼り付けてある。なお、この薄膜シートとしては、ＰＥＴフィルムに限られず、他の樹脂材料を用いても良く、また、金属のシートであっても構わない。
【００８４】
この層形成ブレード５０は、直径１６ｍｍのフェノール樹脂とカーボンの混合物でコーティングされた現像ロールに線圧５０ｇ／ｃｍで押し付けられている。
【００８５】
層形成ブレード５０（ゴム部材の硬度３０度（測定方法は、ＪＩＳ−Ｋ６３０１スプリング式Ａ型）、接触面にＰＥＴフィルムあり）を使用した上記構成の現像装置１４を用いて、現像ロール２０上のトナー量のサイクル特性と測定したところ、１回転目も８回転目もトナー量は安定していた。
【００８６】
図７に示すように、比較例として層形成ブレード６０（ゴム部材６４の硬度５０度（測定方法は、ＪＩＳ−Ｋ６３０１スプリング式Ａ型）、接触面にＰＥＴフィルムなし）では、ゴム部材６４をその背面全体で板ばね６２に張り付け、他の条件を同一に調整して、現像ロール上のトナー量のサイクル特性を測定すると１回転目と８回転目でおよそ２倍の増加があった。現像ロール２０の回転サイクルに伴って、現像ロール２０上のトナー量が増加するのは、トナーの付着力が増加したことを示すものであり、本提案では、トナーの付着力の増加が抑えられていると考えられる。実際に、この状態で現像ゴーストを確認する画像を採取した結果、比較例では現像ゴーストが見られたが、本提案の現像装置１４においてはゴーストが抑制されていた。
【００８７】
この効果は、くさび領域の角度が小さく設定され強固なスタティックトナーが形成されたためと考えられるが、確認のため、現像ロール２０の軸方向から観察を実施した。
【００８８】
図８のように、ゴム部材５４が曲がり、くさび領域θ１の角度を小さくしていることが確認できた。これはゴム部材５４が、現像ロール２０と押圧されて変形したときに上層のＰＥＴシート５６に引張応力を与え、その力を緩和するためゴム部材５４が曲がったことによる。その部分の背面には板ばね５２がないため、容易に曲がることができる。
【００８９】
一方、比較例して図７に示した層形成ブレードで同様の観察をおこなった。図９に示すとおり、ゴム部材６４の撓みは発生しておらず、くさび領域の角度θ２は大きいままである。これはゴム部材６４の裏側前面に板ばね６２があるため、曲がりにくく、さらにゴム部材６４の変形を利用した引張加重はＰＥＴシートがないためブレード面に働きにくい、ゴム硬度も高く変形しにくい、といった点が理由である。
【００９０】
本提案は、このようにロール径、層形成ブレードの形状変更の手段を用いることなく、くさび領域の角度を小さくすることができた。したがって、低線圧でもトナー層をかきとる効果が高まり付着力の増加を抑制、ひいてはゴーストが抑制できる効果を持つ特徴をもつ。
【図面の簡単な説明】
【００９１】
【図１】図１は、本発明の第1実施形態に係る現像装置を備えた画像形成装置を示す概略図である。
【図２】図２は、第１実施形態に係る現像装置において、現像ゴーストの発生と微少表面粗さとの関係を示す表である。
【図３】図３は、第１実施形態に係る現像装置において、ＪＩＳ１９９４に準拠した測定方法により測定した現像スリーブ表面の算術平均粗さＲａと、現像スリーブが搬送できる現像剤量との関係を示す表である。
【図４】図４は、第２実施形態に係る磁性部材を備えた層形成ブレードを示す図である。
【図５】図５は、第３実施形態に係る層形成ブレードを用いた場合と、比較例の層形成ブレードを用いた場合において、プリント濃度を比較した表である。
【図６】図６は、参考例に係る層形成ブレードの一例を示す図である。
【図７】図７は、従来技術層形成ブレードの一例を示す図である。
【図８】図８は、参考例に係る層形成ブレードを適用したときにおける現像ロールと当接部を示す拡大図である。
【図９】図９は、従来例に係る層形成ブレードを適用したときにおける現像ロールと当接部を示す拡大図である。
【符号の説明】
【００９２】
１０  画像形成装置
１２  感光体ドラム（像担持体）
１４  現像装置
２０  現像ロール（現像剤担持体）
３２  層形成ブレード（層形成部材）
４０  磁性部材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2006267949.tif 000010
【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
2006267949.tif 000014
【図９】
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