(57)【要約】【課題】使用する現像剤のトナー粒径で現像スリーブ表面の特性（十点平均粗さ：Ｒｚ、局部山頂の平均間隔：Ｓ）を規定することでスリーブ固着を防ぐことによって、濃度低下、地汚れなどの異常画像を防ぎ、安定して良好な画像が得られる現像装置およびこれを使用する画像形成装置を提供することにある。【解決手段】回転する現像剤担持体１６とその表面に積層される磁性キャリアとトナーから成る２成分現像剤１８の層厚を規制する現像剤規制部材２１を備えた現像装置４において、前記トナーの平均粒径をＤμｍとしたとき現像剤担持体１６の表面１６ａが下記条件2004226615.tif 000011（Ｒｚ：十点平均粗さ  Ｓ：局部山頂の平均間隔）を満足する現像装置。【選択図】      図１
2004226615.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転する現像剤担持体と、その表面に積層される磁性キャリアとトナーから成る２成分現像剤の層厚を規制する現像剤規制部材と、を備えた現像装置において、前記トナーの平均粒径をＤμｍとしたとき現像剤担持体の表面が下記条件
2004226615.tif 000010
（Ｒｚ：十点平均粗さ  Ｓ：局部山頂の平均間隔）
を満足することを特徴とする現像装置。
【請求項２】
前記現像剤担持体と前記現像剤規制部材との隙間Ｇを０．３ｍｍ＜Ｇ＜０．７ｍｍとす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】
前記現像剤担持体の表面は、長軸方向にＶ字溝を等間隔に有し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４】
前記トナーのＤｖが４〜８μｍであり、Ｄｖ／Ｄｎが１．０５〜１．３０（Ｄｖは体積平均粒径、Ｄｎは個数平均粒径）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】
請求項１〜４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】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、２成分現像剤を用いた現像装置およびこれを使用する画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電子写真式の画像形成装置の現像装置において、現像スリーブ表面のトナー厚を規制する現像剤規制部材を接地する、または電圧を印加することにより、トナーを現像スリーブより引き離す力を掛けることが知られており（例えば、特許文献１参照）、また、現像スリーブ内の磁力の変化や現像スリーブ表面に不規則な凹凸パターンを形成することによってスリーブ固着を防止することも知られており（例えば、特許文献２参照）、さらに、現像スリーブの表面特性として、十点平均粗さＲｚおよび凹凸の平均間隔Ｓｍを規定することも知られている（例えば、特許文献３参照）。
【特許文献１】特開２００１−２２８７０６公報
【特許文献２】特開２００１−２４２７１１公報
【特許文献３】特開２０００−２５８９９２公報
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来、この種の現像装置を使用する画像形成装置、例えば複写機やレーザプリンタでは現像剤担持体上の現像剤の汲み上げ量を確保するため、現像剤担持体（現像スリーブ）に例えばサンドブラストのような表面処理を施したり、現像剤の層厚を均一化するために現像剤規制部材（ドクタブレード）を設けている。
ところが、作像動作を繰り返すと像担持体（感光体）と現像スリーブ間、現像スリーブとドクタブレード間で現像剤にストレスが掛かり、トナーが現像スリーブ上に摩擦熱等により溶融し固着するスリーブ固着という現象が起きる。現像スリーブ上にトナーによる固着が発生すると、濃度低下、地汚れ等の異常画像を発生させてしまう。
さらにこのスリーブ固着の要因としては、現像スリーブ表面の特性とトナー粒径やトナー粒径分布が大きく関与していることが明らかとなっている。さらに、スリーブ固着が一度発生すると現像スリーブ表面がトナーで覆われることで固着が経時で加速する傾向にある。
例えば、特許文献１では現像剤規制部材を接地するか、または電圧を印加することによりトナーを現像スリーブより引き離す力を掛けている。ところが、この方法ではすべてのトナーの動きを制御することはできず、余裕度が少ない。
例えば、特許文献２では現像スリーブ内の磁力の変化や現像スリーブ表面に不規則な凹凸パターンを形成することでスリーブ固着を防止している。ところが、この方法では不規則な凹凸パターンであるため、トナーの物性との組み合わせにおいて固着を加速してしまうという懸念がある。
例えば、特許文献３では現像スリーブの表面特性として、十点平均粗さＲｚおよび凹凸の平均間隔Ｓｍを規定している。ところが、この方法では粗さ曲線の細かい凹凸の存在を無視しておりトナー粒径の影響が考慮されておらず不十分である場合がある。
また、例えば特許文献１では現像スリーブの表面特性として、十点平均粗さＲｚおよび凹凸の平均間隔Ｓｍをキャリア粒径で規定している。ところが、この方法では上記特許文献３と同様の理由から不十分である場合がある。
そこで本発明の目的は、上記の問題点を解決するために、使用する現像剤のトナー粒径で現像スリーブ表面の特性（十点平均粗さ：Ｒｚ、局部山頂の平均間隔：Ｓ）を規定することで、スリーブ固着を防ぐことによって、濃度低下、地汚れなどの異常画像を防ぎ、安定して良好な画像が得られる現像装置およびこれを使用する画像形成装置を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
前記の課題を解決するために、請求項１記載の発明では、回転する現像剤担持体とその表面に積層される磁性キャリアとトナーから成る２成分現像剤の層厚を規制する現像剤規制部材を備えた現像装置において、前記トナーの平均粒径をＤμｍとしたとき現像剤担持体の表面が下記条件
2004226615.tif 000003
《Ｒｚ：十点平均粗さ  Ｓ：局部山頂の平均間隔》
を満足する現像装置を最も主要な特徴とする。
請求項２記載の発明では、現像剤担持体と現像剤規制部材との隙間Ｇを０．３ｍｍ＜Ｇ＜０．７ｍｍとする請求項１に記載の現像装置を主要な特徴とする。
請求項３記載の発明では、現像剤担持体の表面は、長軸方向にＶ字溝を等間隔有している請求項１に記載の現像装置を主要な特徴とする。
請求項４記載の発明では、前記トナーのＤｖが４〜８μｍであり、Ｄｖ／Ｄｎが１．０５〜１．３０（Ｄｖは体積平均粒径、Ｄｎは個数平均粒径）である請求項１に記載の現像装置を主要な特徴とする。
請求項５記載の発明では、請求項１〜４のいずれか１項に記載の現像装置を備えた画像形成装置を主要な特徴とする。
【０００５】
【発明の実施の形態】
以下、図面により本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は現像装置および感光体ユニットを示す画像形成装置の概略図である。像担持体（感光体ドラム）１は矢印方向Ａに回転される。像担持体の周囲には帯電装置２、露光装置３、現像装置４、転写装置５、クリーニング装置６、除電装置７が配置されている。
感光体ドラム１は帯電装置２の具体例である帯電ローラ８により一様に帯電され、露光装置３のレーザにより静電潜像が形成され、現像装置４によりトナー像が形成される。その後、転写ベルト９上で図示しない転写紙に転写され、転写紙は分離爪１０により感光体ドラム１より引き剥がされ、図示しない定着器により転写紙上の現像剤（トナー）１８は転写紙に定着される。
また、感光体ドラム１上に残留しているトナーはクリーニング装置６内のクリーニングブレード１１により除去され、トナー回収羽根１２によりトナー回収路１３へ移動し、トナー回収路１３内のトナー回収コイル１４により回収される。その後、感光体ドラム１は除電装置７内の具体例である除電ランプ１５により表面の電位が除電される。このような帯電工程、露光工程、現像工程、転写工程、クリーニング工程および除電工程が繰り返して実行される。
現像装置４は、現像剤担持体（現像スリーブ）１６、現像剤容器１７、この現像剤容器１７内の２成分現像剤（トナー）１８、現像剤容器１７内下部に取り付けられたトナー濃度センサ１９、２成分現像剤１８を撹拌し現像スリーブ１６へ供給する搬送スクリュ２０、現像スリーブ１６の感光体ドラム１への供給量を規制する現像剤規制部材（ドクタブレード）２１により構成されている。現像剤１８は磁性キャリアと非磁性のトナーとを混合してなる２成分現像剤である。
本発明では現像装置４の現像スリーブ１６の表面１６ａの状態が、現像剤として使用するトナー１８の平均粒径をＤとしたとき、以下に示す条件、すなわち、
2004226615.tif 000004
（Ｒｚ：十点平均粗さ  Ｓ：局部山頂の平均間隔）、を満足するように設けられる。
ここで、十点平均粗さＲｚおよび局部山頂の平均間隔ＳはＪＩＳＢ０６０１に規定されているパラメータであり、Ｒｚは以下の式で与えられる。
2004226615.tif 000005
2004226615.tif 000006
【０００６】
図２は局部山頂の平均間隔Ｓを示す粗さ曲線図である。局部山頂の平均間隔Ｓは図２に示す局部山頂の間隔値Ｓｉの値の平均値であり、以下の式で与えられる。
2004226615.tif 000007
まず、前記現像スリーブ１６の表面１６ａをサンドブラスト−Ｆ１２０のアルミナ材を使用して粗面化し、３種類の導電性テフロン（登録商標）樹脂−ＭＰ６１４を静電塗装して焼成した。なお、本発明の測定における現像スリーブ１６の表面１６ａの測定は接触式表面粗さ計ＳＵＲＦＣＯＭ５９０Ａ（株式会社東京精密製）を使用した。
トナーの平均粒径をＤμｍとしたとき現像剤担持体（現像スリーブ）１６の表面１６ａが下記条件
2004226615.tif 000008
（Ｒｚ：十点平均粗さ  Ｓ：局部山頂の平均間隔）を満足する。
現像剤担持体（現像スリーブ）１６の表面１６ａのＲｚがＤ／４より小さい場合には現像剤１８と現像スリーブ１６の表面１６ａでの摩擦係数が低くなり、現像剤１８を安定して供給することができず画像濃度が低くなってしまう。また、十点平均粗さＲｚが平均粒径Ｄよりも大きくなる場合、現像剤規制部材（ドクタブレード）２１によるストレスが部分的に大きくなってしまい、経時で現像剤１８の劣化が起こり異常画像の原因となる。
ここで、ＲｚがＤよりも小さい場合においては、現像剤（トナー）１８が現像スリーブ１６の表面１６ａの凹部にトラップされ固着を引き起こす恐れがある。そこで、局部山頂の平均間隔Ｓを規定する必要がある。
現像スリーブ１６の表面１６ａのＳが４Ｄより小さい場合はＲｚが上記条件を満たした場合においても、局部的な凹部にトナー１８がトラップされ、トナー１８が表面１６ａ上に留まりスリーブ固着が発生しやすい。
また、局部山頂の平均間隔Ｓが１０Ｄよりも大きくなる場合には現像剤の供給量にバラツキが生じ、画像濃度ムラの原因となる。つまり、４Ｄ≦Ｓ≦１０Ｄとすることで表面１６ａの凹凸にトナー１８がトラップされるのを防ぎかつ安定して現像剤１８を供給できる。
【０００７】
このように現像スリーブ１６の表面特性を平均トナー粒径で規定することにより、スリーブ固着の発生を防ぐことができる。
現像剤担持体１６と現像剤規制部材２１との隙間Ｇを０．３ｍｍ＜Ｇ＜０．７ｍｍとする。現像剤担持体（現像スリーブ）１６と現像剤規制部材（ドクタブレード）２１の隙間Ｇを０．３ｍｍ以下にすると、現像剤汲み上げ不良が起こり画像濃度を上昇できない。
また、上記隙間Ｇを０．７ｍｍ以上にすると現像剤汲み上げ過多による現像スリーブ１６表面１６ａに現像剤溜まりが発生し、濃度ムラが起こる。さらに、ドクタブレード２１でのストレスが大きくなり、現像剤１８の滞留が起こりスリーブ固着を起こしやすい。現像スリーブ１６の表面特性を平均トナー粒径で規定する現像スリーブ１６を用いた場合においても、隙間Ｇを０．３＜Ｇ＜０．７ｍｍ、好ましくは、０．４＜Ｇ＜０．６ｍｍにすることでより高画質な画像を得ることができる。
【０００８】
図３は現像スリーブ表面に設けた溝を示す概略図である。現像装置４の現像スリーブ１６とドクタブレード２１との隙間Ｇを、０．３ｍｍ＜Ｇ＜０．７ｍｍに設定する。また、現像装置４の現像スリーブ１６の表面１６ａに図３に示すような角度９０°深さ０．２ｍｍのＶ字溝１６ｂを設けた。本発明の評価ではφ２０のスリーブを用い、このＶ字溝を５０本等間隔に設けた。
現像剤担持体１６の表面１６ａは、長軸方向にＶ字溝１６ｂを等間隔で有している。現像剤担持体（現像スリーブ）１６の表面１６ａが平面であると現像スリーブ１６と現像剤１８（主にキャリア）との摩擦係数が低くなり、現像剤汲み上げ不良が起こる懸念がある。
本発明に用いた現像スリーブ１６にＶ字溝１６ｂを設けることで、現像スリーブ１６の表面１６ａと現像剤１８（主にキャリア）との滑りを防止し搬送性を向上させることでより安定して現像剤１８の供給を行うことができる。
現像剤のトナー１８としてはＤｖが４〜８μｍであり、Ｄｖ／Ｄｎが１．０５〜１．３０であるトナー１８を用いる（Ｄｖは体積平均粒径、Ｄｎは個数平均粒径）。一般に２成分現像剤１８においては、長期にわたる現像装置４内での循環で選択現像（画像パターンに応じたトナー粒径を有するトナー粒子が選択的に現像される）が起こり、現像剤１８中のトナー粒子が変動してしまう。つまり、粒径の小さなトナー、大きなトナーの割合が高くなる傾向にある。
スリーブ固着の原因としては、現像スリーブ１６にトナーが滞留することが挙げられる。また、粒径の小さなトナーは表面の小さな溝に入りやすくスリーブ固着を加速させる要因となる。よって、使用するトナー粒径がＤｖ／Ｄｎが１．０５〜１．３０、好ましくは１．１０〜１．２５を満足すると、選択現像が起こりにくく、長期にわたって粒径の変動がなく安定した画像を得ることができる。
【０００９】
一般的には、トナー１８の粒子径は小さければ小さいほど、高解像で高画質の画像を得るために有利であるといわれているが、逆に転写性やクリーニング性に対しては不利である。本発明においても指定範囲よりも体積平均粒径が小さい場合、現像装置４における長期の撹拌において現像剤１８のキャリアの表面にトナーが融着しキャリアの帯電能力を低下させるといった不具合が発生した。
逆に、トナーの粒子径が本発明の範囲よりも大きい場合には、高解像で高画質の画像を得ることが難しくなるとともに、トナー粒子径の変動が大きくなる場合が多い。また、Ｄｖ／Ｄｎが１．３０よりも大きい場合も同様である。
さらに、Ｄｖ／Ｄｎが１．０５より小さい場合には、トナー挙動の安定化、帯電量の均一化の面から好ましい面もあるが、細線部分を小サイズ粒子で現像、一方、ベタ画像を大きなサイズの粒子を中心に現像するといった、トナー粒径による機能分離ができにくくなるため、かえって好ましくない。
Ｖ字溝１６ｂを設ける現像スリーブ１６と前記の粒径を有したトナーにより、高解像で高画質でありかつスリーブ固着を防止できるので長期にわたり安定した画像を提供できる現像装置となる。
【００１０】
ここでＤｖ／Ｄｎの測定法について述べる。コールカウンター法によるトナー粒子の粒度分布の測定装置としては、コールターカウンターＴＡ−ＩＩ（コールター社製）を用いた。
電解水溶液１００〜１５０ｍｌ中に分散剤として界面活性剤（好ましくはアルキルベンゼンスルフォン酸塩）を０．１〜５ｍｌ加える。ここで、電解液とは１級塩化ナトリウムを用いて約１％ＮａＣｌ水溶液を調整したもので、例えばＩＳＯＴＯＮ−ＩＩ（コールター社製）が使用できる。ここで、さらに測定試料を２〜２０ｍｇ加える。
試料を懸濁した電解液は、超音波分散器で約１〜３分間分散処理をおこない、前記測定装置により、アパーチャとして１００μｍアパーチャを用いて、トナー粒子またはトナーの体積、個数を測定して、体積分布と個数分布を算出する。得られた分布から、トナーの体積平均粒径（Ｄｖ）、個数平均粒径（Ｄｎ）を求めることができる。
チャンネルとしては、２．００〜２．５２μｍ未満；２．５２〜３．１７μｍ未満；３．１７〜４．００μｍ未満；４．００〜５．０４μｍ未満；５．０４〜６．３５μｍ未満；６．３５〜８．００μｍ未満；８．００〜１０．０８μｍ未満；１０．０８〜１２．７０μｍ未満；１２．７０〜１６．００μｍ未満；１６．００〜２０．２０μｍ未満；２０．２０〜２５．４０μｍ未満；２５．４０〜３２．００μｍ未満；３２．００〜４０．３０μｍ未満の１３チャンネルを使用し、粒径２．００μｍ以上４０．３０μｍ未満の粒子を対象とする。
本発明の効果を確認するために４本の現像スリーブを比較評価した。現像スリーブ表面の各特性値は表１に示す通りである。
【表１】
2004226615.tif 000009
【００１１】
図４は４本の現像スリーブに５００００枚の画像通紙を行った結果を示す特性図である。使用トナーは平均粒径６μｍのトナーを使用した。図において、横軸は現像スリーブ１６とドクタブレード２１の隙間Ｇであり、縦軸にスリーブ固着ＩＤを示した。
ここで、スリーブ固着ＩＤとは画像評価後の現像スリーブ１６の表面１６ａをプリンタックでテープ転写し測定したＩＤである。このスリーブ固着ＩＤが０．１を越えると濃度ムラや地汚れなどの異常画像を引き起こす。
この結果より図中のＮＯ．１およびＮＯ．２の現像スリーブではスリーブ固着が発生せず、さらに現像スリーブ１６とドクタブレード２１の隙間Ｇを０．３〜０．７にすることで画像濃度不良や濃度ムラなどの副作用も発生しない。
図５はＤｖ／Ｄｎを初期状態で１．０５〜１．３０にしたトナーＡと粒径制御をしていないトナーＢによる１５００００枚の画像通紙評価の結果を示す特性図である。図５において、Ｄｖ／Ｄｎを初期状態で１．０５〜１．３０にしたトナーＡと粒径制御をしていないトナーＢによる１５００００枚の画像通紙評価をおこなった。また、現像スリーブ１６は表１に記載したＮＯ．１とＮＯ．４を用い、現像スリーブ１６とドクタブレード２１の隙間Ｇは０．５に設定した。
この結果粒径を制御していないトナーＢは小粒径トナー比率が増えることで、経時でスリーブ固着が加速している。ところが形状制御をおこなっているトナーＡは経時での粒径分布変動が少ないために、経時でもスリーブ固着に対して余裕度が高い。
【００１２】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１によれば、記載された表面の条件を満たす現像剤担持体（現像スリーブ）を用いることで、スリーブ固着による濃度低下、地汚れといった異常画像を防ぐことができる。
請求項２によれば、現像剤担持体と現像剤規制部材との隙間Ｇを規定することによって、現像剤の供給量を安定させることでさらなる高画質で安定した画像を供給できる。
請求項３によれば、現像剤担持体の表面に長軸方向にＶ字溝を等間隔に設けることによって現像剤の供給量を安定させることでさらなる高画質で安定した画像を供給できる。
請求項４によれば、  Ｄｖが４〜８μｍであり、Ｄｖ／Ｄｎが１．０５〜１．３０であることによって、通常の画像の高精細化だけでなく、経時でも安定して高画質の画像を提供できる。
請求項５によれば、上述した現像スリーブを使用することによって、高解像で高画質であり且つスリーブ固着を防止できるので長期にわたり安定した画像を提供できる画像形成装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】現像装置および感光体ユニットを示す画像形成装置の概略図である。
【図２】局部山頂の平均間隔Ｓを示す粗さ曲線図である。
【図３】現像スリーブ表面に設けた溝を示す概略図である。
【図４】４本の現像スリーブに５００００枚の画像通紙を行った結果を示す特性図である。
【図５】Ｄｖ／Ｄｎを初期状態で１．０５〜１．３０にしたトナーＡと粒径制御をしていないトナーＢによる１５００００枚の画像通紙評価の結果を示す特性図である。
【符号の説明】
４    現像装置
１６    現像剤担持体（現像スリーブ）
１６ａ  現像スリーブの表面
１６ｂ  現像スリーブの表面のＶ字溝
１８    現像剤（トナー）
２１    現像剤規制部材（ドクターブレード）
【図１】
2004226615.tif 000012
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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