(57)【要約】【課題】  静電電位の差による潜像に、周回する無端状周面から磁性一成分現像剤を転移して可視化する現像装置において、現像装置内に十分な量の現像剤（トナー）が収容された初期状態及び現像剤が消費された状態のいずれにおいても、ゴーストを生じることなく適切な濃度で可視像を形成する。【解決手段】  現像剤担持体１０は、回転駆動されるスリーブ１１と、このスリーブの内側に支持され、スリーブ上に磁性一成分現像剤を磁気的に吸着する磁石ロール１２とを有する。スリーブは、基材１１ａの上にＮｉ−Ｐメッキ層１１ｂ、銅メッキ層１１ｃ、パラジウム（Ｐｄ）メッキ層１１ｄを有するものとする。最外層であるＰｄ層は、この現像装置内に収容された磁性一成分現像剤が消費されるまでに摩耗消滅するように層厚を設定する。基材の表面には一様にディンプルを設けるとともに、このディプルの成分を除外した微視的な表面粗さＲｑを０．０３〜０．０８μｍとする。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に静電電位の差による潜像が形成される像担持体と対向するように配置され、無端状の周面が周回移動する現像剤担持体を備えた現像装置であって、
前記現像剤担持体は、回転駆動されるスリーブと、該スリーブの内側に支持され、前記スリーブの外周面上に磁性一成分現像剤を磁気的に吸着する磁石ロールとを有するものであり、
前記スリーブは、前記磁性一成分現像剤と摺擦されたときの現像剤の帯電性が異なる材料の層が積層されたものであり、
前記スリーブの積層された最外層は、該現像装置内に収容された磁性一成分現像剤が消費されるまでに摩耗消滅するように層厚又は最外層を形成する材料が設定されていることを特徴とする現像装置。
【請求項２】
前記スリーブの最外層は、その内側の直下層を形成する材料より、前記磁性一成分現像剤との摺擦による帯電性が低い材料で形成されていることを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
【請求項３】
前記最外層はパラジウムで形成され、前記直下層は銅で形成されていることを特徴とする請求項２に記載の現像装置。
【請求項４】
前記最外層はメッキにより形成されたものであり、層厚が１μｍ以下であることを特徴とする請求項１、請求項２又は請求項３に記載の現像装置。
【請求項５】
前記最外層の表面は、高さ方向の表面位置を示す複数のデータの２乗平均値で表される微視的な表面粗さＲｑが０．０３μｍ以上で０．０８μｍ以下の範囲であることを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれかに記載の現像装置。
【請求項６】
前記スリーブは、金属の基材の外周面に現像剤の粒径より大きい寸法の凹部をほぼ一様に分布するように設け、この上にメッキを施したものであることを特徴とする請求項１から請求項５までのいずれかに記載の現像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置において用いられ、像担持体上に形成された静電潜像に粉状の現像剤を付着させることによって可視化する現像装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
像担持体上に形成された静電潜像に粉状のトナーを選択的に転移して可視化する現像装置は、使用する現像剤の種類に応じ、各種タイプが提案されている。その中で、磁性一成分現像剤を使用する現像装置は、次のような構成を備えている。
像担持体と近接・対向する位置に磁性一成分現像剤の薄層を保持する現像剤担持体を備えており、この現像剤担持体から像担持体上の静電潜像に現像剤を選択的に転移させるものとなっている。上記現像剤担持体は、周回駆動される円筒状のスリーブと、この内部に支持された磁石ロールとを有するものが一般的に用いられており、磁石ロールによる磁界で磁性一成分現像剤をスリーブの周面上に保持し、スリーブの回転駆動によって搬送するものである。上記スリーブ上には層形成部材が当接されており、スリーブの回転によって現像剤が擦りつけられて薄層が形成される。この現像剤の薄層が上記スリーブの回転によって静電潜像が形成された像担持体と対向する位置すなわち現像領域へ搬送され、これらの間に形成された電界内で帯電した磁性一成分現像剤（トナー）を静電的に像担持体に転移し、潜像が可視化される。
【０００３】
上記のような構成の現像装置において、いわゆるゴーストと称される画像欠陥が生じることがある。このゴーストは、先に形成した画像の履歴が後に形成する画像に影響を及ぼすものであり、先の周回でトナーを転移させる黒部分と対向した現像剤担持体上の領域と、先の周回でトナーを転移させない白部分と対向した現像剤担持体上の領域とで、次の周回時にトナーの転移しやすさが異なることによって生じる。例えば、先の周回において黒部分と対向した現像剤担持体の周面は、高帯電のトナーが消費されており、次の現像時には新たなトナーが補給されている。これに対して先の周回で白部分と対向した領域では、先の周回で現像領域を通過したトナーのほとんどが現像剤担持体上に残留しており、繰り返し層形成部材が摺擦される領域を通過することによって帯電量が増加する。このため、先に現像領域を通過した時に黒部分と対向した領域と帯電量に差が生じ、現像性の差として現れるものと考えられている。
【０００４】
トナーの帯電は、主にトナーの薄層を形成するときに現像剤担持体表面とトナーとが摺擦されることによるものであり、十分な現像濃度を確保するためにはトナーを十分に帯電する必要がある。このため、スリーブの周面上に高抵抗の樹脂層を形成したり、トナーに強い帯電性を有するシリカを外添してトナーのの帯電量を確保することが行われている。また、高画質を得るために小粒径のトナーを用いる傾向にあり、小粒径の現像剤は単位質量に対する表面積が大きく、帯電量が大きくなる。
【０００５】
しかし、トナーの帯電量が大きくなると画像履歴による帯電量の差が生じ易くなり、上記のようなゴーストの発生が顕著となる。このため、特許文献１では、フェノール樹脂にカーボンを添加して導電性と表面潤滑性を有する樹脂層を現像剤担持体（スリーブ）の表面に設け、これによって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提案されている。また、特許文献２には現像剤担持体の表面にモリブデン酸皮膜を形成することによってトナーの帯電性を調整する技術が開示されている。
【特許文献１】特開平１−２７６１７４号公報
【特許文献２】特開平７−２８１５１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
磁性一成分現像剤（トナー）としては、スチレン−アクリル系の樹脂をバインダとするものが広く用いられてきたが、近年におけるプリント速度の高速化や、省エネルギーの要請から低温で定着が可能なポリエステル樹脂をバインダとして用いた磁性一成分現像剤が提案されている。また、高画質化の目的で小粒径のトナーが用いられようになっており、ポリエステル系の小粒径のトナーではその凝集性が強くなる。これに対応して十分な現像濃度を確保するためには帯電量を大きくする必要があり、これに起因するゴーストが顕著に発生する。例えば、プロセス方向に帯状の画像を連続して形成した後、ハーフトーンの画像を形成すると、帯状の画像履歴がポジ画像として顕著に現れる。このため、ゴーストを防止するには、従来のスチレン−アクリル系のトナーを用いたときよりも厳格にトナーの帯電性を調整する必要が生じている。
【０００７】
しかしながら、磁性一成分現像剤は、小粒径の現像剤粒子（トナー）が先に現像されるという選択現像性を有しており、現像装置内に収容されているトナーが消費されて減少すると、粒径の大きいトナーが多く残り、トナーの粒度が大きくなる。これによりトナーの帯電性が低下し、現像濃度が低下するという問題が生じる。
【０００８】
なお、上記ポリエステル系の樹脂をバインダとして用いるトナーで、ゴーストが生じ易くなるメカニズムは次のように考えられる。
ポリエステル系の樹脂は、スチレンアクリル系に比べて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。このようなポリエステル系樹脂を粉状にすると、表面エネルギーを低下させるように粒子が互いに凝集する傾向が強く現れる。この効果はトナーとトナーとの間だけではなく、トナーとスリーブとの間でも同様に生じる。このため、現像領域に形成された電界内で静電的にトナーを静電潜像に転移させようとすると、トナーの帯電電荷が大きくなければならない。つまり、帯電電荷が小さいと電界内でトナーに作用する現像方向の力が弱く、非静電的な付着力によって現像が阻害され易くなる。したがって、ポリエステル樹脂をバインダとするトナーを用いる場合には、十分な現像性を得るために高い帯電性を有するスリーブが必要となっている。
【０００９】
しかしながら、トナーの帯電が過剰になるとトナーには静電気的鏡像力が強く作用し、スリーブの表面に付着し易くなる。つまり、鏡像力は、帯電電荷の２乗（ｑ／ｄ）2に比例して大きくなるものである。また、トナーの小粒径化によっても単位体積当たりの表面積が増加し、帯電可能な表面が増加することによって帯電量（ｑ／ｍ）は増加する。このように帯電が過剰となったトナーは静電的にも非静電的にもスリーブに付着しやすくなり、単に帯電性の高いスリーブを用いるだけではかえって現像性を阻害し、ゴーストの原因となってしまう。つまり、先の周回で白部分と対向した領域は、同じトナーが繰り返し層形成部材に摺擦され過剰に帯電して、先の周回で黒部分と対向した領域より現像性が劣ることになる。
【００１０】
一方、現像剤の帯電性を調整するために、特許文献１に記載されているように、現像剤担持体の表面に被覆層を設けることが知られている。しかし、被覆層の表面粗さによっては、ゴーストの発生を誘引する場合がある。そのメカニズムについては次のように考えられる。
【００１１】
従来多く用いられている現像剤担持体の被覆層は、結着樹脂としてフェノール樹脂を用い、これに導電性微粒子として１００〜４００ｎｍのカーボン粒子を添加し、さらに３〜８μｍのグラファイトを添加したコート材を現像剤担持体の表面、すなわち円筒状のスリーブの周面上に塗布したものである。このコート材は、ＤＩＰ法又は突き上げ法によって約２０μｍの厚さに塗布することができる。
【００１２】
上記コート材に導電性微粒子を添加するのは、トナーを像担持体に転移した後に残留する電荷（カウンターチャージ）を除去するため、及び過剰なトナーの帯電を防止するためである。また、グラファイトを添加するのは、スリーブの周面上に凹凸を形成し、トナーの薄層が形成され易くするためである。
【００１３】
しかし、微粒子を分散した樹脂の被覆層を有するスリーブは、表面の微視的な粗さが大きく、トナーがスリーブの表面にひっかかるように付着する、いわゆるアンカー効果が生じ易い。スリーブの表面には層形成部材のブレードが摺擦されており、これによってトナーにせん断力が作用しても上記付着トナーがスリーブの表面上をすべらずに固定されると、このトナーを核として非静電的に他のトナー粒子が付着し、強固な付着トナー群が形成される。このような付着トナー群は、現像領域に搬送されたときに、トナーを転移する黒部分と対向すれば、スリーブ上のトナーが像担持体に転移し、現像に消費される。また、交流を重畳した現像バイアス電圧が印加される場合には往復運動するトナーの衝突現象により、強固に付着したトナー群も徐々にはぎ取られ、トナーの付着が解消される。しかし、トナーが転移しない白部分と対向した領域ではスリーブ上で付着トナー群が成長し、像担持体への転移がし難い状態となる。このため先の周回で黒部分と対向したスリーブ上の領域と白部分と対向した領域とで現像性が異なることになり、白部分と対向した領域は次の周回で現像濃度が低下し、ゴーストを発生してしまう。
【００１４】
本願に係る発明は上記のような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、現像装置内に十分な量の現像剤（トナー）が収容された初期状態及び現像剤が消費された状態のいずれにおいても、現像剤の帯電量を適切に維持し、ゴーストを生じることなく適切な濃度で可視像を形成すること、及びこれに加えて現像剤担持体上に現像剤が付着することによるゴーストの発生を有効に防止することである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記課題を解決するために、請求項１に係る発明は、  表面に静電電位の差による潜像が形成された像担持体と対向するように配置され、無端状の周面が周回移動する現像剤担持体を備えた現像装置であって、  前記現像剤担持体は、回転駆動されるスリーブと、該スリーブの内側に支持され、前記スリーブの外周面上に磁性一成分現像剤を磁気的に吸着する磁石ロールとを有するものであり、  前記スリーブは、前記磁性一成分現像剤と摺擦されたときの現像剤の帯電性が異なる材料の層が積層されたものであり、  前記スリーブの積層された最外層は、該現像装置内に収容された磁性一成分現像剤が消費されるまでに摩耗消滅するように層厚又は最外層を形成する材料が設定されている現像装置を提供する。
【００１６】
この現像装置では、磁性一成分現像剤が十分に収容された状態で使用が開始されると、現像剤はスリーブの最外層との摺擦によって帯電され、静電潜像の現像に供される。そして、繰り返し現像を行うと収容されている現像剤量が減少するのにともなってスリーブの最外層が摩耗し、直下層が表面に現れる。このため、収容されている現像剤量が減少した状態では、現像剤はスリーブの直下層との摺擦によって帯電される。したがって、最外層と直下層とで現像剤の帯電性能が異なる材料を用いることにより、十分な量の現像剤が現像装置内に収容されているときと、現像装置内の現像剤量が減少したときとで、現像剤の帯電性を変化させることができ、現像剤の帯電量の調整が可能となる。
【００１７】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の現像装置において、  前記スリーブの最外層は、その内側の直下層を形成する材料より、前記磁性一成分現像剤との摺擦による帯電性能が低い材料で形成されているものとする。
【００１８】
現像装置内に収容された現像剤は、粒径が小さくなるほど単位体積当たりの表面積が大きくなり、帯電可能な表面積が増加する。このため、現像剤粒子の帯電量（単位質量当たりの電荷量）は増加することになる。このため、帯電量が高い小粒径の現像剤がスリーブの表面に付着しやすく、さらにスリーブ上に担持されて像担持体と対向する現像領域を通過した時に、小粒径の現像剤が多く現像に供される。このため、現像装置内に残留する現像剤量が少なくなると、粒径の大きい現像剤が多く残留しすることになり、帯電量が低下する傾向が生じる。しかし、この現像装置では、残留する現像剤量が減少したときに最外層が摩耗し、帯電性能の高い直下層がスリーブの表面に現れる。現像剤はこの直下層と摺擦され、十分に帯電される。したがって、帯電量の不足による現像性の低下が防止され、現像装置内の現像剤の多くが消費された状態でも十分な濃度の現像が可能となる。
【００１９】
請求項３に係る発明は、請求項１又は請求項２に記載の現像装置において、  前記最外層はパラジウムで形成され、前記直下層は銅で形成されているものとする。
【００２０】
パラジウムは、現像剤と摺擦されたときの帯電性能が銅よりも低く、銅の上に重ねて薄い層を形成することができる。また、現像剤との摺擦よって適度に摩耗し、直下層として形成された銅層をスリーブの表面に露出させることができる。したがって、所定量の現像剤が収容された現像装置の使用初期にはパラジウム層と摺擦させて現像剤を帯電し、現像剤が消費されて減少したときには銅との摺擦によって帯電させることができる。これにより現像剤の帯電量の調整が適切に行われる。
【００２１】
請求項４に係る発明は、請求項１、請求項２又は請求項３に記載の現像装置において、  前記最外層はメッキにより形成されたものであり、層厚が１μｍ以下であるものとする。
【００２２】
上記スリーブの最外層は、上記のように１μｍ以下とすることにより、現像装置内に収容された現像剤を消費し尽くすまでに摩耗するように設定することが可能となる。また、このような薄い最外層は、メッキによって容易に形成することが可能である。
【００２３】
請求項５に係る発明は、請求項１から請求項４までのいずれかに記載の現像装置において、  前記最外層の表面は、高さ方向の表面位置を示す複数のデータの２乗平均値で表される微視的な表面粗さＲｑが０．０３μｍ以上で０．０８μｍ以下の範囲であるものとする。
【００２４】
スリーブの表面に層形成部材としてブレードが押し付けられていると、これらの間で現像剤が摺擦される。そして、スリーブの表面に凹凸があると、アンカー効果によって現像剤がこの凹凸に係止されて固定化され易くなるが、スリーブの表面粗さＲｑが０．０８μｍ以下であることにより、現像剤はスリーブの表面で滑りやすくなり、固定化が防止される。また、スリーブの表面粗さが小さくなりすぎると、ブレードの当接部で波状搬送現象が生じ、スリーブ上に形成される現像剤層に濃淡ムラが生じ易くなる。しかし、上記現像装置ではスリーブの表面粗さＲｑが０．０３μｍ以下となっていることにより、上記波状現象が防止され、スリーブ上に均一な現像剤層を形成することができる。
【００２５】
請求項６に係る発明は、請求項１から請求項５までのいずれかに記載の現像装置において、  前記スリーブは、金属の基材の外周面に現像剤の粒径より大きい寸法の凹部をほぼ一様に分布するように設け、この上にメッキを施したものとする。
【００２６】
スリーブの表面に現像剤の粒径より十分に大きい凹部が均一に形成されていることにより、スリーブ上に担持して搬送可能な現像剤量が確保され、静電潜像の現像に十分な量が、スリーブ上に担持されて現像領域に搬送される。
【発明の効果】
【００２７】
以上説明したように、本願発明に係る現像装置では、所定量の磁性一成分現像剤を収容して現像が開始された初期状態と、収容された現像剤が消費されて減少した状態とで、現像剤に摺擦されるスリーブの表面の材料を換えることができ、選択現像によって小粒径の現像剤の多くが消費されて平均粒径が大きくなった現像剤に対しても、初期と同様の帯電量を確保することができる。したがって、常に現像剤の帯電量を適切に維持することができ、十分な濃度の現像を行うとともに、ゴーストの発生を抑制することができる。
また、スリーブの表面に上記のように被覆層を形成するときに、表面粗さを適切に設定するとことによって、現像剤の固着によるゴーストを防止することができるとともに、現像剤の粒径より十分に大きい凹凸つまりうねり成分を形成することにより、十分な現像剤の搬送量を確保することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、本願発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
図１は、本願に係る発明の一実施形態である現像装置の概略構成図である。
この現像装置は、静電電位の差による潜像が形成される像担持体１に近接・対向する位置に設けられ、像担持体１上の潜像に磁性一成分現像剤を選択的に飛翔させてトナー像を形成させるものであり、円筒状の周面に現像剤を付着して上記像担持体１と対向する位置に搬送する現像剤担持体１０を備えている。この現像剤担持体１０は、ハウジング２０の開口部分に設けられ、像担持体１と微小な間隙をおいて対向するように支持されている。そして、この現像剤担持体には、現像剤の付着量を規制し、円筒状の周面上に現像剤の薄層を形成する層形成部材３０が圧接されている。また、ハウジング２０内の上記現像剤担持体１０の後方には現像剤収容室４０が設けられ、現像剤収容室４０内の現像剤を撹拌する撹拌部材４１が設けられている。
【００２９】
この現像装置で用いられる現像剤は、ポリエステル系樹脂をバインダとする磁性一成分現像剤であり、諸データは次に示すとおりである。
結着樹脂：ポリエステル系樹脂        ５０．０重量部
アルコール成分：ビスフェノールＡのプロピレンオキサイド付加物
酸成分：テレフタル酸
メルトインデックス（ＭＩ）：６  ｇ／１０ｍｉｎ
ガラス転移温度（Ｔｇ）：５８℃
ＴＨＦ可溶分のピーク分子量：５８００
酸価：７．２
水酸基価：８．７
ＴＨＦ不溶分：２８％
磁性体                        ４５．５重量部
負帯電性帯電制御剤              １．０重量部
（Ｆｅ含有アゾ系染料、商品名：「Ｔ７７」（保土谷化学工業社製））
ポリプロピレンワックス          ３．５重量部
（商品名：「６６０Ｐ」（三洋化成社製））
外添剤：
平均一次粒子径１２ｎｍのシリカ微粒子
平均一次粒子径50ｎｍのアナターゼ微粒子をデシルシラン・シリコーンオイル処理したもの
【００３０】
上記像担持体１は、表面に負帯電系の有機感光体層が形成された感光体ドラムであり、外径が３０ｍｍとなっている。この感光体ドラムは、一様に帯電された後、像光が照射されることにより露光部の電位が減衰して静電電位の差による潜像が形成されるものである。
一様に帯電したときの電位は−５００Ｖであり、露光により電位が減衰した部分つまり書き込まれた潜像部分の電位が−１５０Ｖとなる。そして、プロセススピード（周速度）が２０４ｍｍ／ｓで回転駆動されるものとなっている。
【００３１】
上記層形成部材３０は、厚さが０．５ｍｍ程度のステンレスの板バネ３１に、厚さが１．３ｍｍのウレタン樹脂からなるブレード３２が貼り付けられたものであり、板バネ３１の一端がハウジング２０に固定支持されている。そして、ブレード３２を現像剤担持体１０の回転方向の上流側に向けた状態で、現像剤担持体の周面に０．５９Ｎ／ｃｍ（６０ｇ／ｃｍ）の線圧で圧接されている。上記ブレード３２は、硬度（Ｋ６３０１  ＪＩＳ−Ａ）が６５、引張強さが２５Ｍｐａとなるものを用いている。
【００３２】
上記現像剤担持体１０は、像担持体１と近接・対向するように配置され、回転駆動される円筒状のスリーブ１１と、その内側において固定支持されたほぼ円柱形状の磁石ロール１２とを備えるものである。スリーブ１１は像担持体１との間隙が２５０μｍとなるように支持され、像担持体１との間に現像用のバイアス電圧が印加されて像担持体との間隙に電界を形成するものとなっている。磁石ロール１２は周方向に沿って複数のS極とN極とが交互に設けられ、固定支持されて磁極の位置は不動となっている。これらの磁極は磁力が９００ガウスとなっており、スリーブ１１の表面に沿って現像剤を吸着する磁界を形成するもので、スリーブ１１の周回駆動により周面上に吸着した現像剤を搬送することができるようになっている。
【００３３】
上記スリーブ１１は、外径が１６ｍｍの円筒状部材であり、図２に示すように、アルミニウムの基材１１ａの外周面上に、下地メッキ層１１ｂとして３μｍの厚さでニッケル−リンメッキが施され、この上に銅のメッキ層１１ｃとパラジウムのメッキ層１１ｄが積層して形成されたものである。銅のメッキ層１１ｃは厚さが３μｍに形成されており、パラジウムのメッキ層１１ｄは５オングストローム程度の厚さに形成されている。これらのメッキ層は、基材の周面に球形ガラスビーズを用いたブラスト処理を施して周面方向の寸法が２５０〜３５０μｍ程度のディンプルを形成した上に積層して形成されている。そして、銅のメッキ層１１ｃによってトナーサイズより小さい凹凸を滑らかにし、表面の微視的表面粗さＲｑが０．０３〜０．０８μｍに調整されている。上記メッキ層は、ａ）前処理、ｂ）水洗、ｃ）Ｎｉ−Ｐ処理（無電解）、ｄ）水洗、ｅ）Ｃｕ処理（電解）、ｆ）水洗、ｇ）Ｐｄ処理（電解）、ｈ）水洗、ｉ）乾燥の各工程を経ることによって形成することができる。
上記スリーブに施すメッキの材料の選択及び上記スリーブ１１の表面粗さＲｑの評価方法については次に説明する。
【００３４】
上記スリーブ１１に施すメッキの材料は、上記銅及びパラジウムに限定されるものではなく、次にように選択することができる。
メッキ層の材料は、最外層よりその内側にある直下層がトナーの帯電性能が高くなるように選択するとともに、所定の数の画像を現像することによって最外層が摩耗するように、帯電性能とメッキ層の摩耗性とを考慮して選択するのが望ましい。
メッキ層の種類によるトナーの帯電性は、図３に示すとおりであり、次にのような順序となる。
Ｎｉ＞Ｃｕ＞Rｈ＞Ｐｄ＞Ａｕ＞Ｓｎ＞Ａｇ
したがって、上記銅メッキ層に代えて、ニッケルメッキ層を採用することができる。また、パラジウムメッキ層に代えて銀メッキ層を採用することができる。
【００３５】
上記帯電性能は、次のように測定したものである。
外径が１６ｍｍのスリーブ１１の周面上に７０ｍｇの磁性一成分現像剤（トナー）を供給し、その周面上にほぼ均等な層として付着させる。このスリーブ１１に層形成部材３０として用いられるブレード３２を当接し、スリーブ１１を回転駆動してブレード３２との摺擦位置を１０回通過させる。このときスリーブ１１上に形成されたトナーの薄層の帯電量（単位質量当たりの電荷量）を測定したものである。電荷量の測定には、吸引法を用いることができ、スリーブ１１の表面曲率と同じ曲率で面積が２．５ｃｍ2の開口が設けられたマスキングをスリーブ上にセットする。そして、マスキングの開口部に露出しているスリーブ上のトナーを吸引し、ファラデーゲージに溜めて電荷量を測定する。また、吸引後の重量増加を測定し、単位体積当たりの電荷量を演算する。このような測定を各メッキ層が形成されたスリーブについて行い、それぞれにおいて測定された帯電量によって帯電性能を評価するものである。
【００３６】
上記のようにトナーを消費することなく帯電性能を測定する方法を採用したのは、次のような理由によるものである。
実際に現像を行う条件下で帯電性能を測定しようとすると、いわゆる選択搬送という現象が生じる。つまり、スリーブには小粒径であるために高帯電となったトナーが付着し易く、現像装置内に収容されているトナー内で入れ替わりが生じ、高帯電のトナーがスリーブ上で濃縮される。このため、スリーブとトナーとの摺擦による帯電性能以外に、選択搬送による影響でスリーブ上のトナーの帯電量が高く測定されることになる。上記測定方法では、一定量のトナーの全量がスリーブ上に付着するように供給されるので、スリーブ上のトナーの入れ替わりが排除されており、スリーブとトナーとの摺擦による帯電性能のみを評価することが可能となるものである。
【００３７】
一方、最外層の摩耗性については次のように考えることができる。
メッキ層を構成する金属の硬さは、試験方法によってブリネル硬さ、ビッカース硬さ、ロックウェル硬さ、ショアー硬さ等によって示すことができるが、例えばビッカース硬さでメッキされた各金属の硬さを表すとおおよそ次のようになる。
Ａｕ：１５０〜２００
Ｃｕ：４０〜２３０
Ｐｄ：２５０〜６５０
無電解Ｎｉ：５００〜８００
Ｃｒ：５００〜１２５０
【００３８】
しかし、スリーブの外周面に形成されたメッキ層の摩耗形態には、メッキ層がクラスター状に剥離する形態や、メッキに用いた金属が徐々に摩滅して層厚が徐々に減少する形態が考えられる。このため、上記のような硬さの指標のみによって評価することは難しく、各材料について、上記帯電性能の試験を行うことによって評価するのが望ましい。つまり、異なる帯電性能を有する金属上に積層してメッキ層を形成し、繰り返しトナーを摺擦させて帯電量が変化するまでの駆動量（画像の現像枚数に相当する量：ペーパーボリューム［ＰＶ］）で摩耗性を評価するものである。
このようにメッキ層の摩耗性を評価し、スリーブの適切な駆動量において最外層が摩耗によって消滅するように最外層に使用する金属及びその層厚を決定するのがよい。
【００３９】
上記メッキが施されたスリーブの微視的表面粗さＲｑは、次のように評価する。
スリーブの表面の凹凸プロファイルを顕微鏡（例えば、ＫＥＹＥＮＣＥ社製、レーザー顕微鏡VK-8510）によって検出する。測定はスリーブの表面上において、０．１４５６５μｍの間隔で１０２４点について行い、それぞれの点で表面の高さ方向の位置を分解能０．０１μｍとして検出する。したがって、長さＬが１４９．１４５６μｍの範囲が測定対象となる。
上記１０２４点の高さデータｙmを周期関数とし、これによって表される断面形状波形をフーリエ変換する。そして、トナーの粒径相当より大きな波長の成分つまりうねり成分を除去した微細な領域の表面粗さプロファイルｕを以下に記載のように演算する。
なお、ここでｙ’はフーリエ逆変換であり、ｇはうねり成分を示すものである。
【数１】
2007171373.tif 000003
【００４０】
ここで、Ｆｎは、断面形状波形からトナーの粒径ｄ以下の微小粗さを抽出するためのカットオフフィルターであり、カットオフレベルをｋ、カットオフ幅をｗとしたときに、次のように定義される。
【数２】
2007171373.tif 000004
【００４１】
なお、他の係数は以下に示すとおりである。
【数３】
2007171373.tif 000005
【００４２】
以上に示す式によって求められる表面粗さプロファイルｕmから二乗平均値Ｒｑを演算する。ただし、以下の手順によってノイズを除去する。この手順は、レーザー顕微鏡によって高さの検出をしたときに、微細な凹凸の変化が急峻な表面で実際より大きな凹凸と検出してしまうのを是正するものである。
ａ）│ｕm│＜１μとなるｕmのみによって標準偏差σを算出する。
ｂ）│ｕm│＜２σとなるｕmのみによって二乗平均を算出する。
以上により微視的表面粗さＲｑを評価する。
【００４３】
以上に説明した現像装置は、次のように動作する。
ハウジング２０内に収容されている磁性一成分現像剤（トナー）が撹拌部材４１によって撹拌され、スリーブ１１の表面に供給される。そして、磁石ロール１２に設けられた磁極によってスリーブ１１の表面に吸着されたトナーは、スリーブ１１の回転によって層形成部材３０の圧接位置に搬送される。層形成部材３０が圧接されている位置では、トナーがスリーブ１１の表面に摺擦され、これによりトナーが帯電されるとともに薄層化される。その後、トナーは像担持体１と対向する位置において双方間に印加されたバイアス電圧により像担持体１の露光部へと飛翔する。また、現像に寄与しなかったトナーはスリーブ１１の回転にともなって再度現像剤収容室４０に戻される。
【００４４】
上記のように層形成部材３２が圧接された部分でトナーがスリーブ１１の表面に摺擦されるが、スリーブ１１の表面は微視的表面粗さが０．０８μｍ以下に調整されているため、スリーブ１１の表面でトナーが滑りやすくなっており、いわゆるアンカー効果によってスリーブ１１の表面にひっかかるように固定されるのを抑制できる。一方、０．０３μｍ以上とすることで波状搬送現象を防止することができ、均一なトナー層を形成することができる。したがって、スリーブ１１上に形成されたトナー層の濃淡ムラを防止し、現像された画像の濃淡ムラを抑制することができる。また、スリーブ１１上に付着トナー群が形成されることによるゴーストの発生を防止することができる。
【００４５】
一方、上記のように現像を繰り返し行うと、選択搬送性により帯電性の高い小粒径のトナーから現像に消費され易く、粒径の大きいトナーが多く残留することになる。このため、現像装置に所定の量のトナーを収容して使用を開始した当初はトナーの帯電量が高くなる傾向があるが、使用開始時はスリーブ１１の表面が比較的帯電性能の低いパラジウム層１１ｄで被覆された状態となっており、トナーが過剰に帯電するのが抑制される。したがって、先の周回でトナーが飛翔しない潜像の白部分と対向した領域が再度層形成部材３０に摺擦されても、この部分に付着するトナーが過度に高帯電となって、スリーブ１１の周面に強く付着するのが抑制される。したがって、先の周回で白部分と対向した領域からも像担持体１上の潜像にトナーが適正に飛翔し、ゴーストを発生することなく良好な現像が行われる。そして、現像を繰り返すことによって、帯電性の低い大粒径のトナーの割合が増加するのにともなって、スリーブ１１に形成されたパラジウム層１１ｄが磨耗消滅し、直下層である銅層１１ｃが露出する。銅層１１ｃはパラジウム層１１ｄに比べて帯電性能が高く、表面積の少ない大粒径のトナーも適切に帯電されてスリーブ１１の周面上に吸着され、現像領域で像担持体上の潜像に飛翔して十分な濃度の現像が行われる。
【００４６】
次に、上記現像装置におけるスリーブ１１の帯電性能の変化並びに収容されたトナーの平均粒径および帯電量の変化について調査した実験について説明する。
図４は、スリーブの回転駆動量（現像枚数相当量）とスリーブ表面の帯電性能との関係を評価確認した実験結果を示すものである。
この実験は、スリーブ１１の表面にトナーを供給した状態で回転駆動を行い、層形成部材と摺擦させる。所定の現像枚数相当量の駆動を行った時点で古いトナーを除去し、新しいトナー７０ｍｇを供給する。このトナーの全量をスリーブの表面に付着させてほぼ均等な薄層を形成する。そして、現像を行うことなく、つまりトナーの入れ替わりを排除して１０回転し、層形成部材に摺擦させてスリーブ上の現像剤の帯電量を測定する。この現像剤の帯電量を初期状態、Ａ４サイズの現像５００枚相当量の回転駆動を行った後、現像１０００枚相当量の駆動後、現像１０，０００枚相当量の駆動後に測定したものである。
【００４７】
図４に示されるように、スリーブ１１の回転駆動を行うことによって、トナーを帯電する性能が上昇し、現像１０００枚相当量の駆動で帯電性能はほぼ一定となる。これは、スリーブ１１の回転駆動によって、最外層であるパラジウム層１１ｄが摩耗し、現像１０００枚相当量の回転駆動によって直下層である銅層１１ｃが現れて帯電性能が上昇したものと考えることができる。
【００４８】
図５は、上記実施形態の現像装置を用いて実際に現像を行ったときの、スリーブ１１上に保持されるトナーの粒径の変化を調査したものである。また、図６は、同じ実験においてスリーブ上のトナーの帯電量を調査したものである。
なお、図５において粒径は、粒度分布を図７（ａ）に示されるように、体積百分率で示したときに累積して５０％の量が含まれる粒径（ｄ５０ｖｏｌ）、粒度分布を図７（ｂ）に示されるように、粒子の個数の百分率で示したときに累積して５０％の量が含まれる粒径（ｄ５０ｐｏｐ）で示すものである。
この実験は、上記現像装置内に所定量のトナーを収容したものを用い、Ａ４サイズで画像量（トナーが転移される黒部分）が３％の潜像を繰り返し現像して、所定枚数を現像した後にスリーブ１１上のトナーの粒径及び帯電量を測定したものである。なお、トナーの帯電量は、スリーブ１１の先の周回でトナーが白部分と対向し、トナーが消費されていない領域で測定している。
【００４９】
図５に示されるように、現像を開始した後５００枚程度で粒径は急速に大きくなり、その後は緩やかに大きくなる。また、図６に示されるようにスリーブ上のトナーの帯電量は、５００枚程度の現像を行ったところで、やや帯電量が低下するが現像濃度の低下が顕著に現れるものではなく、その後の帯電量の低下もわずかとなる。
上記結果より、現像装置の使用開始後にトナーの粒径が大きくなって帯電量が低下する傾向が認められるが、スリーブ１１の表面の摩耗によって帯電性能の高い銅層１１ｃが現れることによって、帯電量の低下がわずかに抑えられていると考えることができる。したがって、現像装置の使用初期からトナーの残留量が少なくなったときにわたってトナーの帯電量を適切に維持することが可能となり、ゴーストを生じることなく適切な濃度の現像が可能となる。
【００５０】
なお、以上に説明した実施の形態は、磁性一成分現像剤としてポリエステル系の樹脂をバインダとするものを用いているが、スチレン−アクリル系の樹脂をバインダとする現像剤を用いる現像装置であっても、帯電性の調整が必要となる現像装置やスリーブ表面への現像剤の付着が問題となる現像装置において、本願に係る発明を適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本願発明の一実施形態である現像装置を示す概略構成図である。
【図２】図１に示す現像装置に用いられているスリーブの構成を示す拡大断面図である。
【図３】スリーブのメッキに用いることができる各金属材料の現像剤を帯電する性能を示す図である。
【図４】スリーブの回転駆動量とスリーブ表面の帯電性能との関係を示す図である。
【図５】現像枚数とスリーブ上に付着している現像剤の平均粒径との関係を示す図である。
【図６】現像枚数とスリーブ上に付着している現像剤の帯電量との関係を示す図である。
【図７】現像剤の粒度分布を示す図である。
【符号の説明】
【００５２】
１：像担持体、
１０：現像剤担持体、    １１：スリーブ、    １１ａ：スリーブの基材、    １１ｂ：下地メッキ層（Ｎｉ−Ｐメッキ層）、    １１ｃ：直下層（銅のメッキ層）、    １１ｄ：最外層（パラジウムのメッキ層）、    １２：磁石ロール、
２０：ハウジング
３０：層規制部材、    ３１：板バネ、    ３２：ブレード、
４０：現像剤収容室、    ４１：、撹拌部材、
【図１】
2007171373.tif 000006
【図２】
2007171373.tif 000007
【図３】
2007171373.tif 000008
【図４】
2007171373.tif 000009
【図５】
2007171373.tif 000010
【図６】
2007171373.tif 000011
【図７】
2007171373.tif 000012