(57)【要約】【課題】トナー像の濃度を適正に調整することができると共に、カブリを抑制することが可能な現像ローラ、そのような現像ローラを有する現像装置および画像形成装置を提供することを目的とする。【解決手段】現像ローラ２２は、磁性トナーを含有する現像剤を所定の像担持体１０に搬送して、所定の像担持体１０上にトナー像を形成するための現像ローラ２２であって、非磁性金属からなるローラ基材３２と、ローラ基材３２上に積層され、磁性を有する磁性層３３とを含む。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁性トナーを含有する現像剤を所定の像担持体に搬送して、前記所定の像担持体上にトナー像を形成するための現像ローラであって、
非磁性金属からなるローラ基材と、
前記ローラ基材上に積層され、磁性を有する磁性層と、
を備えた現像ローラ。
【請求項２】
請求項１に記載の現像ローラにおいて、
さらに、前記磁性層上に積層され、前記磁性層よりも高い硬度を有する上層を備えた現像ローラ。
【請求項３】
請求項２に記載の現像ローラにおいて、
前記ローラ基材は、前記磁性層側に向く基材表面を有し、
前記基材表面は、前記磁性トナーの平均粒子径に応じて設定された表面粗さを有し、
前記磁性層は、無電解めっき層であり、前記上層は、０．０６μｍ以上かつ０．２μｍ未満の層厚を有する電解めっき層である現像ローラ。
【請求項４】
請求項３に記載の現像ローラにおいて、
前記磁性層は、前記上層よりも高い摩擦係数を有する現像ローラ。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載の現像ローラにおいて、
前記磁性層は、ニッケルの含有率が９５％以上の層である現像ローラ。
【請求項６】
請求項２〜５のいずれか一項に記載の現像ローラにおいて、
前記上層は、クロムめっき層である現像ローラ。
【請求項７】
磁性トナーを含有する現像剤を貯留する現像剤貯留部と、
所定の像担持体との間に形成された現像ギャップを有し、前記現像剤貯留部中の前記現像剤を前記所定の像担持体に搬送して、前記所定の像担持体上にトナー像を形成するための現像ローラと、
前記現像ローラに現像バイアスを印加して前記現像ローラと前記所定の像担持体との間に電位差を生じさせることにより、前記現像ローラ上の前記現像剤を前記所定の像担持体に移動させるバイアス印加部と、
を備え、
前記現像ローラとして、請求項１〜６のいずれか一項に記載の現像ローラが用いられている現像装置。
【請求項８】
トナー像が形成される像担持体と、
前記像担持体に現像剤を搬送して、前記トナー像を前記像担持体上に形成する現像装置と、
前記トナー像をシート上に転写させる転写部材と、
前記トナー像を前記シート上に定着させる定着部と、
を備え、
前記現像装置として、請求項７に記載の現像装置が用いられている画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、感光体ドラム等の像担持体上にトナー像を形成するために用いられる現像ローラ、現像ローラを備えた現像装置、および現像装置を備えた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
複写機、プリンタ等の電子写真方式を利用する画像形成装置の現像装置は、感光体ドラム等の像担持体上にトナー像を形成するための現像ローラを含む（例えば特許文献１）。
【０００３】
特許文献１の現像装置において用いられている現像ローラは、アルミニウムから形成されたスリーブ基材と、Ｃｕを用いてスリーブ基材上に形成したＣｕ電気めっき層と、Ｃｒを用いてＣｕ電気めっき層上に形成したＣｒ電気めっき層とを有する。Ｃｒ電気めっき層は、５．０μｍの厚さに設定されている。そのため、Ｃｒ電気めっき層は、Ｈｖ硬度が３００以上に設定されている。これにより、現像ローラの耐久性が確保されていると考えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−３５１２０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１の現像ローラは、現像ローラの耐久性について対策を講じているものの、現像ローラから感光体ドラムへ所定量以上の余分なトナーが搬送される場合に生じ得るカブリを抑制する対策を講じていないと考えられる。カブリに対する対策を講じないと、良好なトナー像が得られない。
【０００６】
そこで、本発明は、上記事情に鑑み、トナー像の濃度を適正に調整することができると共に、カブリを抑制することが可能な現像ローラ、そのような現像ローラを有する現像装置および画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明に係る現像ローラは、磁性トナーを含有する現像剤を所定の像担持体に搬送して、前記所定の像担持体上にトナー像を形成するための現像ローラであって、非磁性金属からなるローラ基材と、前記ローラ基材上に積層され、磁性を有する磁性層とを含む。
【０００８】
本発明に係る現像ローラによれば、磁性を有する磁性層が非磁性金属からなるローラ基材上に積層されている。磁性層は、現像ローラが磁性トナーを搬送する際に磁性トナーに対して磁力を作用させる。そのため、磁性トナーは現像ローラ上に磁気的に保持される。したがって、磁性層の磁力の大きさを適宜設定することにより、現像ローラ上に磁気的に保持される磁性トナーの量を適正に調整することができる。これにより、余分な量の磁性トナーが所定の像担持体に搬送されないので、カブリの発生を抑制することができる。なお、磁性層の磁力の設定は、所定の像担持体に搬送される磁性トナーの搬送量が大幅に低下せず、トナー像の濃度およびドット再現性が許容範囲に収まるように行われる。
【０００９】
本発明の好ましい実施形態では、現像ローラは、さらに、前記磁性層上に積層され、前記磁性層よりも高い硬度を有する上層を含む。
【００１０】
この構成によれば、上層は、磁性層よりも高い硬度を有するので、現像ローラに耐久性を付与することができる。
【００１１】
本発明の他の好ましい実施形態では、前記ローラ基材は、前記磁性層側に向く基材表面を有し、前記基材表面は、前記磁性トナーの平均粒子径に応じて設定された表面粗さを有し、前記磁性層は、無電解めっき層であり、前記上層は、０．０６μｍ以上かつ０．２μｍ未満の層厚を有する電解めっき層である。
【００１２】
この構成によれば、磁性層は無電解めっき加工によって形成されているので、無電解めっき加工の特性により、磁性層はローラ基材の基材表面の凹凸に沿って形成される。つまり、ローラ基材上に磁性層を形成しても、基材表面の凹凸の度合いの低下が極力抑えられる。また、上層は電解めっき加工によって形成されているが、上層の層厚は０．０６μｍ以上０．２μｍ未満に設定されているので、基材表面の凹凸の度合いの低下が極力抑えられる。これにより、磁性トナーは凹部に入り込んだ状態で所定の像担持体に搬送される。その結果、磁性トナーの搬送性が確保される。
【００１３】
本発明のさらに他の好ましい実施形態では、前記磁性層は、前記上層よりも高い摩擦係数を有する。
【００１４】
この構成によれば、長期間の使用によって上層が削れた場合、磁性層が現れる。磁性層は、上層よりも高い摩擦係数を有するので、磁性トナーとの間に作用する摩擦によって磁性トナーを搬送することができる。そのため、上層が削れてしまった場合であっても、トナーの搬送性を維持することができる。
【００１５】
本発明のさらに他の好ましい実施形態では、前記磁性層は、ニッケルの含有率が９５％以上の層である。
【００１６】
この構成によれば、含有率が９５％以上になると磁性体となるニッケルめっきの特性を利用することで、磁性層の形成が容易となる。
【００１７】
本発明のさらに他の好ましい実施形態では、前記上層は、クロムめっき層である。
【００１８】
この構成によれば、クロムを選択することで、現像ローラに耐久性を容易に付与することができる。
【００１９】
本発明に係る現像装置は、磁性トナーを含有する現像剤を貯留する現像剤貯留部と、所定の像担持体との間に形成された現像ギャップを有し、前記現像剤貯留部中の前記現像剤を前記所定の像担持体に搬送して、前記所定の像担持体上にトナー像を形成するための現像ローラと、前記現像ローラに現像バイアスを印加して前記現像ローラと前記所定の像担持体との間に電位差を生じさせることにより、前記現像ローラ上の前記現像剤を前記所定の像担持体に移動させるバイアス印加部とを含み、前記現像ローラとして、上記構成の現像ローラが用いられている。
【００２０】
本発明に係る現像装置では、現像ギャップの大きさおよび現像バイアスのレベルは、磁性トナーが現像ローラから所定の像担持体に搬送される搬送量、ひいてはトナー像の濃度に影響する要素である。したがって、現像ギャップおよび現像バイアスを適宜設定することで、磁性トナーの搬送量を適正に調整することができる。しかも、本発明に係る現像装置は、上記構成の現像ローラを用いているので、磁性層の磁力を適宜設定することで、トナー像の濃度を適正に調整することができると共に、カブリを抑制することができる。このように、本発明に係る現像装置は、現像ギャップの大きさおよび現像バイアスのレベルに加え、磁性層の磁力を設定して、トナー像の濃度調整およびカブリの抑制を行う。これにより、現像ギャップの大きさおよび現像バイアスのレベルの設定に余裕を持たせることができるので、トナー像の濃度、トナー像のドット再現性およびカブリの抑制を長期にわたって確保することができると共に、現像装置の設計の自由度が高くなる。
【００２１】
本発明に係る画像形成装置は、トナー像が形成される像担持体と、前記像担持体に現像剤を搬送して、前記トナー像を前記像担持体上に形成する現像装置と、前記トナー像をシート上に転写させる転写部材と、前記トナー像を前記シート上に定着させる定着部とを含み、前記現像装置として、上記構成の現像装置が用いられている。
【００２２】
本発明に係る画像形成装置は、トナー像の濃度の確保、トナー像のドット再現性の確保およびカブリの抑制を可能とする上記構成の現像装置を用いているので、良好なトナー像を得ることができる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明に係る現像ローラによれば、余分な量の磁性トナーが所定の像担持体に搬送されないので、カブリの発生を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】画像形成装置の内部構造を概略的に示す図である。
【図２】画像形成装置に用いられる現像装置の内部構成を示す図である。
【図３】現像装置の現像スリーブを断面で示すと共に、現像スリーブの動作を説明する模式図である。
【図４】図３においてサークルで囲った部分の拡大図であり、現像スリーブの３層構造を示す。
【図５】感光体ドラム上に形成されるトナー像の画像濃度と、カブリの濃度との間の関係を示す図である。
【図６】ニッケルめっき層のニッケル純度とカブリとの間の関係を調べるために行った実験に関する図である。
【図７】ニッケルめっき層のニッケル純度とカブリとの間の関係を調べるために行った実験に関する図である。
【図８】ニッケル純度とカブリ濃度との間の関係を示す図である。
【図９】トナー像の画像濃度の低下幅について行った実験に関する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、図面を参照して本発明に係る実施形態を詳しく説明する。尚、本発明の一実施形態として、以下の説明では、画像形成装置としてモノクロタイプのプリンタを示すが、本発明は、これに限定されるものではなく、複写機、ファクシミリ装置、これらの機能を併せ持つ複合機などの他の画像形成装置にも適用可能である。
【００２６】
図１は、画像形成装置１の内部構造を概略的に示す図である。画像形成装置１は、外部（例えばパーソナルコンピュータ）からの画像データに基づいてシートＰ上にトナー像を形成する画像形成部４と、シートＰ上に形成されたトナー像を加熱してシートＰ上に定着させる定着部５と、シートＰを収容する給紙カセット７と、シートＰが排出される排紙トレイ１２と、給紙カセット７から画像形成部４および定着部５を経由して排紙トレイ１２に向けてシートＰを搬送する搬送路６と、画像形成装置１の図１における右側面に設けられた手差しトレイ３と、各種のメニューを設定する複数のメニュー設定キー等が配置された操作部（図示せず）とを含む。
【００２７】
画像形成部４は、感光体ドラム１０（像担持体）と、感光体ドラム１０に帯電処理を実行する帯電器４２と、帯電された感光体ドラム１０にレーザ光Ｌを照射して、静電潜像を形成する露光器４３と、感光体ドラム１０に形成された静電潜像にトナーを静電付着させ、トナー像を顕像化する現像装置２０と、内部に充填されたトナーを現像装置２０へ供給するトナーカートリッジ４５と、現像されたトナー像をシートＰに転写する転写ローラ４６（転写部材）と、感光体ドラム１０のドラム表面１０ａ上に残留するトナーを除去並びに回収するトナー除去器４７とを含む。なお、感光体ドラム１０の回転方向（図１では時計回りの方向）から見て、帯電器４２、現像装置２０、転写ローラ４６、トナー除去器４７の順に、感光体ドラム１０の周方向に沿って配置されている。また、露光器４３は、帯電器４２の上方に配置されている。
【００２８】
感光体ドラム１０は、例えば、アルミニウム製シリンダの表面に正帯電性光導電体であるアモルファスシリコン層が蒸着された感光体を有するドラムである。
【００２９】
帯電器４２は、例えば帯電ローラ５０を含む。帯電ローラ５０は、直流電圧と交流電圧が重畳された所定の基準帯電電圧（基準帯電バイアス）をドラム表面１０ａに印加することにより、ドラム表面１０ａの表面電位を均一に帯電させる。
【００３０】
露光器４３は、外部ＰＣ（パーソナルコンピュータ）等から入力された画像データに基づくレーザ光Ｌを感光体ドラム１０のドラム表面１０ａに導くポリゴンミラー（図示せず）を有している。ポリゴンミラーは、所定の駆動源によって回転しつつ、感光体ドラム１０のドラム表面１０ａ上にレーザ光Ｌを走査して、ドラム表面１０ａに静電潜像を形成する。現像装置２０は、静電潜像にトナーを供給してドラム表面１０ａ上にトナー像を形成する現像動作を行う。
【００３１】
転写ローラ４６は、搬送路６において感光体ドラム１０のドラム表面１０ａに圧接されており、転写ローラ４６とドラム表面１０ａとの間には、ニップ部Ｎが形成されている。転写ローラ４６には、ドラム表面１０ａの表面電位とは逆極性の電圧が印加されるので、ドラム表面１０ａ上のトナー像は、シートＰがニップ部Ｎを通過する際にシートＰ上に転写される。ニップ部Ｎを通過したシートＰは搬送路６を通って定着部５に搬送される。
【００３２】
定着部５において、シートＰ上のトナー像が該シートＰ上に加熱定着された後、シートＰは搬送路６を通って排紙トレイ１２に搬送される。
【００３３】
以下、現像装置２０について、図１に加え、図２を参照しながら詳述する。図２は、現像装置２０の内部構成を示す図である。現像装置２０は、磁性のトナーを含む１成分現像剤を使用するものであって、図１および図２に示すように、該現像装置２０の内部空間を画定する現像容器２１と、現像剤を貯留する現像剤貯留部１１と、感光体ドラム１０のドラム表面１０ａに対向する現像ローラ２２と、規制ブレード３０とを、基本的な構成要素として含む。なお、現像装置２０は、非磁性体のトナーと磁性体のキャリアとを含む２成分現像剤を用いることもできる。
【００３４】
現像容器２１は、底フレーム２１ｂと、底フレーム２１ｂを上方から覆う本体フレーム２１ａとを含み、これらの両フレーム２１ａ，２１ｂ間において内部空間が画定されている。
【００３５】
現像剤貯留部１１は、内部空間の大部分を占めて現像剤を貯留する現像剤貯留空間Ｓと、現像剤貯留空間Ｓにおいて底フレーム２１ｂに形成され、現像装置２０の長手方向に延びる２つの隣り合う現像剤循環路１４，１５とを含む。
【００３６】
現像剤循環路１４，１５は、例えばアルミニウム等の金属からなる仕切り板１７によって長手方向において互いに仕切られているが、長手方向における両端部において互いに連通されている。各現像剤循環路１４，１５には、回転により現像剤を攪拌しつつ搬送するスクリューフィーダ１８，１９が回転可能に装着されている。スクリューフィーダ１８，１９は、搬送方向が互いに逆方向に設定されているので、現像剤は、現像剤循環路１４および現像剤循環路１５間を攪拌されつつ搬送される。現像剤貯留部１１は、トナーカートリッジ４５から図略の補給口を介してトナーを現像剤貯留空間Ｓ内に受け入れる。
【００３７】
現像ローラ２２は、感光体ドラム１０のドラム表面１０ａとの間に０．２ｍｍ〜０．４ｍｍの現像ギャップが形成された状態で感光体ドラム１０に対向配置されている。現像ローラ２２は、現像装置２０の長手方向（つまり、感光体ドラム１０の軸方向）に延びる筒状の現像スリーブ２４と、現像スリーブ２４を図２では反時計回りの方向に回転させる図略の回転軸とを含むローラ部材である。
【００３８】
図３は、現像スリーブ２４を断面で示す模式図である。同図に示すように、現像スリーブ２４は、筒状のスリーブ基材３２（ローラ基材）と、スリーブ基材３２の外周面３６（基材表面）上に積層されたニッケルめっき層３３と、ニッケルめっき層３３上に積層された上層３４とを含む３層構造を有する。
【００３９】
スリーブ基材３２は、アルミニウム等の非磁性金属から形成された素管である。ニッケルめっき層３３は、無電解めっき加工によって外周面３６上に形成され、ニッケルめっきの種類は、ニッケル（Ｎｉ）−リン（Ｐ）である。ニッケルの純度が高くなるにつれ（つまり、リンの含有率が小さくなるにつれ）、ニッケルめっき層３３の磁性が強くなる。一方、リンの含有率が大きくなると、ニッケルめっき層３３は、アモルファスとなって結晶性が低下するため、その磁性は低下する。リンの含有率が８％以上になると、ニッケルめっき層３３はほぼ非磁性体となる。本実施形態では、ニッケルめっき層３３において、ニッケルの純度は９５％以上に設定され、リンの含有率は５％以下に設定されている。したがって、ニッケルめっき層３３は、磁性を備えた磁性層として作用する。これにより、非磁性金属からなるスリーブ基材３２に磁性が付与される。また、ニッケルめっき層３３の層厚は、０．１μｍ〜２０μｍの範囲におけるいずれかの値に設定されている。
【００４０】
上層３４は、電解めっき加工によって形成されたクロムめっき層（電解めっき層）である。上層３４は、ニッケルめっき層３３よりも高い硬度（ビッカース硬度）を有する。また、上層３４の層厚は、０．０６μｍ〜０．２μｍの範囲におけるいずれかの値に設定されている。クロムとしては、３価のクロムであることが好ましい。
【００４１】
ニッケルめっき層３３は、そのめっき材料の性質により、上層３４であるクロムめっき層よりも高い摩擦係数を備えている。ニッケルめっき層３３の摩擦係数は０．５であり、上層３４の摩擦係数は０．４６である。ここでの摩擦係数は、ニッケルめっき層３３および上層３４を構成する材料同士の摩擦係数であり、具体的には、例えば、Ｅ．Ｒａｂｉｎｏｗｉｃｚ，ＡＳＬＥ  Ｔｒａｎｓ．，１９７１，Ｖｏｌ．１４，Ｎｏ．３，ｐ．１９８で定義された値等に基づいている。
【００４２】
図４は、図３においてサークルで囲った部分ＣＡの拡大図である。同図に示すように、スリーブ基材３２の外周面３６には、ブラスト処理等によって凹凸が形成されている。外周面３６の表面粗さＲｚは、トナーの平均粒子径に応じて設定されている。具体的には、外周面３６の表面粗さＲｚは、トナーの平均粒子径よりも若干大きく設定されている。平均粒子径が７．１μｍのトナーを用いる場合、外周面３６の表面粗さＲｚは、十点平均粗さで７．８μｍ程度に設定される。
【００４３】
ニッケルめっき層３３は、スリーブ基材３２の外周面３６の凹凸に沿って形成されている。また、上層３４は、ニッケルめっき層３３を介してスリーブ基材３２の外周面３６の凹凸に沿うように形成されている。ニッケルめっき層３３および上層３４の外周面３６上への形成に起因する凹凸の度合い（表面粗さＲｚ）の低下は極力抑制されている。
【００４４】
現像スリーブ２４の内部には、磁石ロール２５が内蔵されている。磁石ロール２５は、現像スリーブ２４の長手方向に延び、支持軸２８に固定的に支持されている。
【００４５】
磁石ロール２５には、汲上極２７が形成されている。汲上極２７は、現像スリーブ２４を介して現像剤循環路１４に対向配置された磁極、例えばＮ極である。汲上極２７は、現像剤循環路１４内のトナーを、回転している現像スリーブ２４上に磁気的に付着させ、現像剤層として現像スリーブ２４上に担持させる。トナーは、スリーブ基材３２の外周面３６に形成された凹凸の凹部に入り込んだ状態または凹部に引っ掛かった状態で、現像スリーブ２４の回転に伴って規制部Ｒに向けて搬送される。
【００４６】
規制部Ｒは、現像剤層の層厚を薄層化かつ均一化するために設けられている。規制部Ｒは、規制ブレード３０、規制極２９および磁石部材３５から構成されている。
【００４７】
規制ブレード３０は、現像スリーブ２４の上方位置で現像スリーブ２４に対向した状態で配設され、現像スリーブ２４の長手方向に延びる薄板状のＳＵＳ部材である。規制ブレード３０は、現像スリーブ２４に向かって延びる先端部３１を有しており、先端部３１の先端面と現像スリーブ２４との間に０．３ｍｍ程度の規制ギャップが形成されている。
【００４８】
規制極２９は、規制ブレード３０の先端面に対向するように磁石ロール２５に形成された磁極、例えばＳ極である。磁石部材３５は、現像スリーブ２４の回転方向から見た規制ブレード３０の上流面に接合され、現像スリーブ２４の長手方向に延びる板状の磁石である。磁石部材３５は、現像スリーブ２４に向かって延びる先端部を有しており、先端部には、規制極２９と同極性の磁極、例えばＳ極が形成されている。
【００４９】
規制ブレード３０の先端部３１には、規制極２９の磁界および磁石部材３５の磁界により、規制極２９および磁石部材３５とは逆の磁極、例えばＮ極が誘起されており、規制ブレード３０、規制極２９および磁石部材３５間には、磁路、いわゆる磁気シールドが形成されている。現像剤層は、現像スリーブ２４の回転に伴って規制部Ｒに到達すると、磁気シールドの磁界によって規制ギャップにおいて磁気的に拘束されつつ、規制ブレード３０によって穂切りされる。これにより、現像剤層の層厚が適正に調整される。
【００５０】
規制された現像剤層は、現像スリーブ２４の回転に伴って感光体ドラム１０に向けて搬送される。現像装置２０は、図３に示すように、現像スリーブ２４に現像バイアスを印加するバイアス印加部３７をさらに含む。バイアス印加部３７は、現像スリーブ２４に現像バイアスを印加して、現像スリーブ２４と、ドラムバイアスが印加されている感光体ドラム１０のドラム表面１０ａとの間に電位差を生じさせる。この電位差にしたがって、現像剤層の磁性トナーは、現像スリーブ２４からドラム表面１０ａに移動する。これにより、ドラム表面１０ａ上の静電潜像に磁性トナーが付着し、トナー像が形成される。
【００５１】
具体的には、本実施形態では、図３に示すように、磁性を備えたニッケルめっき層３３がスリーブ基材３２上に積層されている。そのため、ニッケルめっき層３３は、現像スリーブ２４が磁性トナーをドラム表面１０ａに搬送する際に（つまり、電位差にしたがって磁性トナーがドラム表面１０ａに移動する際に）、現像スリーブ２４上の磁性トナーに対して磁力を作用させる。そのため、ニッケルめっき層３３は、現像スリーブ２４およびドラム表面１０ａ間の現像領域ＤＲにおいて前記電位差にしたがってドラム表面１０ａに移動しようとする磁性トナーの一部ＲＴを現像スリーブ２４上に磁気的に保持する。これにより、現像領域ＤＲに搬送されてくる磁性トナーの一部ＲＴは、ドラム表面１０ａに移動することが妨げられる。一方、現像スリーブ２４上に磁気的に保持されなかった磁性トナーＦＴは、前記電位差にしたがってドラム表面１０ａに移動して、トナー像を形成する磁性トナーＴＴとして作用する。
【００５２】
現像スリーブ２４上に磁気的に保持される磁性トナーＲＴの量は、ニッケルめっき層３３の磁力の大きさ、つまり、ニッケルの純度およびリンの含有率を、ニッケルの純度が９５％以上となるように適宜調整することにより、適正に調整することができる。ニッケルの純度およびリンの含有率の調整は、現像スリーブ２４からドラム表面１０ａに搬送される磁性トナーＦＴの搬送量を大幅に低下させない程度に、つまり、ドラム表面１０ａ上に形成されるトナー像の濃度およびトナー像のドット再現性が許容範囲内に収まる程度に行われる。
【００５３】
適量の磁性トナーＲＴが現像スリーブ２４上に保持されることで、余分な量の磁性トナーがドラム表面１０ａに移動しないので、カブリの発生を抑制することができる。カブリは、余分な量の磁性トナーがドラム表面１０ａに移動して、トナー像の周囲に付着し、トナー像周囲を汚してしまう現象である。現像スリーブ２４上に保持されている磁性トナーＲＴは、現像スリーブ２４の回転に伴って現像剤貯留室１４に戻される。
【００５４】
図５は、ドラム表面１０ａ上に形成されるトナー像の画像濃度と、カブリの濃度との間の関係を示す図である。縦軸は、トナー像の濃度およびカブリの濃度の高低を表し、横軸は、現像領域ＤＲにおいて作用する磁力の高低を表す。トナー像の画像濃度は、現像領域ＤＲにおける磁力が高くなるにつれて低くなる。これは、現像領域ＤＲにおける磁力が高くなると、現像スリーブ２４上に保持される磁性トナーＲＴの量が大きくなる。その結果、トナー像の画像濃度が低下する。
【００５５】
また、カブリの濃度も、現像領域ＤＲにおける磁力が高くなるにつれて低くなる。これは、現像領域ＤＲにおける磁力が高くなると、現像スリーブ２４上に保持される磁性トナーＲＴの量が大きくなり、その結果、カブリ濃度が低下し、カブリが抑制される。
【００５６】
トナー像の画像濃度およびカブリ濃度は共に、現像領域ＤＲにおける磁力が高くなるにつれて低下するが、その低下幅は互いに異なる。現像領域ＤＲにおける磁力が高くなるにつれて低下するカブリ濃度の低下幅Ｄ２は、トナー像の画像濃度の低下幅Ｄ１よりも大きい。つまり、ニッケルめっき層３３を磁性層とすることで、トナー像の画像濃度は若干低下するものの、カブリ濃度を大きく低下させること、つまりカブリの発生を抑制することができる。もちろん、トナー像の画像濃度の低下幅が許容範囲内に抑えられるように、ニッケルめっき層３３のニッケル純度は調整される。
【００５７】
このように、本実施形態では、現像スリーブ２４のスリーブ基材３２上に磁性層であるニッケルめっき層３３を形成することで、トナー像の画像濃度およびトナー像のドット再現性を許容範囲内に調整しつつ、カブリの発生を抑制する。これにより、良好なトナー像が得られる。
【００５８】
また、本実施形態では、ニッケルめっき層３３上に積層された上層３４は、ニッケルめっき層３３よりも高い硬度を有しているので、現像スリーブ２４に耐久性を付与することができる。
【００５９】
さらに、本実施形態では、ニッケルめっき層３３は無電解めっき加工によって形成されているので、無電解めっき加工の特性により、ニッケルめっき層３３はスリーブ基材３２の基材表面３６の凹凸に沿って形成される。これにより、スリーブ基材３２上にニッケルめっき層３３を形成しても、基材表面３６の凹凸の度合いの低下が極力抑えられる。また、上層３４は電解めっき加工によって形成されているが、上層３４の層厚は０．０６μｍ以上０．２μｍ未満に設定されているので、基材表面３６の凹凸の度合いの低下が極力抑えられる。これにより、磁性トナーは凹部に入り込んだ状態または凹部に引っ掛かった状態で感光体ドラム１０に搬送される。その結果、磁性トナーの搬送性が確保される。
【００６０】
さらに、本実施形態では、ニッケルめっき層３３は、上層３４よりも高い摩擦係数を有する。長期間の使用によって上層３４が削れた場合、ニッケルめっき層３３が現れる。ニッケルめっき層３３は、上層３４よりも高い摩擦係数を有するので、磁性トナーとの間に作用する摩擦によって磁性トナーを搬送することができる。そのため、上層が削れて基材表面３６の凸部が無くなり、基材表面３６の表面粗さＲｚが低下してしまった場合であっても、磁性トナーの搬送性が維持される。上層３４が削れ、ニッケルめっき層３３が現れるタイミングは、現像装置２０の使用条件、使用状況、環境条件等にもよるが、印字枚数が３万枚〜４０万枚に達したときとなるように設定することが好ましい。印字枚数が３万枚〜４０万枚に達したとき、磁性トナーの流動性（帯電性）は低下していると考えられるため、クロムめっき層である上層３４では、磁性トナーの搬送性を維持することが難しいからである。
【００６１】
さらに、本実施形態の現像装置２０では、現像スリーブ２４および感光体ドラム１０間の現像ギャップの大きさ、および現像スリーブ２４に印加される現像バイアスは、磁性トナーが現像スリーブ２４から感光体ドラム１０に搬送される搬送量、ひいてはトナー像の画像濃度に影響する要素である。したがって、現像ギャップおよび現像バイアスを適宜設定することで、磁性トナーの搬送量を適正に調整することができる。しかも、本実施形態の現像装置２０は、磁性層であるニッケルめっき層３３が形成された現像スリーブ２４を用いているので、トナー像の画像濃度およびトナー像のドット再現性を許容範囲内に収めつつ、カブリを抑制することができる。したがって、現像装置２０は、現像ギャップの大きさおよび現像バイアスのレベルに加え、ニッケルめっき層３３の磁力を設定して、トナー像の濃度の確保、トナー像のドット再現性の確保およびカブリの抑制を行う。これにより、現像ギャップの大きさおよび現像バイアスのレベルの設定に余裕を持たせることができるので、トナー像の濃度、トナー像のドット再現性およびカブリの抑制を長期にわたって確保することができると共に、現像装置の設計の自由度が高くなる。
【００６２】
（実験Ｉ）
次に、ニッケルめっき層のニッケル純度とカブリとの間の関係を調べるために行った実験Ｉについて説明する。実験Ｉでは、図６に示すように、実施例１〜３および比較例１，２が用いられた。実施例１〜３および比較例１，２は全て、スリーブ基材、ニッケルめっき層および上層を有する３層構造（２層のめっき構造）の現像スリーブを用いた。実施例１〜３および比較例１，２では、ニッケルめっき層のニッケル純度（つまり、リン含有率）を互いに異ならせた。その他の条件は同一である。
【００６３】
また、実験Ｉでは、図７に示すように、実施例４〜６および比較例３，４も用いられた。実施例４〜６および比較例３，４は全て、スリーブ基材、ニッケルめっき層、中間層および最上層を有する４層構造（３層のめっき構造）の現像スリーブを用いた。最上層は、クロムめっき層である。中間層は、ニッケルめっき層と最上層との間に形成された無電解めっき層であり、めっきの種類として、ニッケル−タングステン−リンめっき（Ｎｉ−Ｗ−Ｐめっき）を用いた。ニッケル−タングステン−リンめっきは非磁性である。実施例４〜６および比較例３，４では、ニッケルめっき層のニッケル純度（つまり、リン含有率）を互いに異ならせた。その他の条件は同一である。
【００６４】
実施例１〜６および比較例１〜４における各めっき層の層厚は、蛍光Ｘ線膜厚計（セイコーインスツル株式会社製のＳＦＴ３２０）を用いて、Ｃｒめっき、Ｎｉめっきの各検量線を作成した上で測定した。スリーブ基材の表面粗さは、東京精密社製のＳＵＲＦＣＯＭ５００ＤＸを用いて測定した。実験Ｉの他の条件を、以下に箇条書きにて示す。
・トナーの平均粒子径：７．１μｍ
・現像スリーブの外径：２０ｍｍ
・感光体ドラムの外径：３０ｍｍ
・現像スリーブの回転速度：３１０ｍｍ／ｓ
・現像ローラおよび感光体ドラム間の現像ギャップ：３００μｍ
・規制ギャップ：３００μｍ
・規制ブレードの材料：ＳＵＳ４３０
・トナーの帯電極性：プラス
・現像ローラへの印加バイアス：ＶＰＰ  １７００Ｖ、Ｖｄｃ  １５０Ｖ
・ドラム表面電位：Ｖ０  ２５０Ｖ
・感光体ドラムの材料：アモルファスシリコン
【００６５】
実験Ｉでは、実施例１〜６および比較例１〜４のそれぞれにおいて、１０００枚を連続印字した後に、シート上に形成されたトナー像の周囲のカブリの濃度ＦＤが測定された。カブリ濃度ＦＤは、トナー像の周囲に付着したトナーの濃度と、シート自体が有する濃度との差であり、東京電色社製の色差計（ＴＣ−６ＤＳ）を用いて測定された。
【００６６】
図８は、実験Ｉで測定されたカブリ濃度に基づいて作成されたグラフであり、ニッケル純度とカブリ濃度との間の関係を示している。図８のグラフから、２層めっき構造を有する実施例１〜３および比較例１，２においても、３層めっき構造を有する実施例４〜６および比較例３，４においても、ニッケル純度が９５％のときに変曲点が現れている。変曲点を境に、ニッケル純度が９５％以上のとき、カブリ濃度ＦＤが０．００６以下に低下するのに対し、ニッケル純度が９５％未満のとき、カブリ濃度ＦＤが０．０１３以上に急激に上昇する。実験Ｉの結果から、ニッケル純度を９５％以上に設定したニッケルめっき層がカブリの抑制に効果的であることが確認された。また、めっき構造が２層構造であっても３層構造であっても、ニッケル純度が９５％以上であれば、カブリを抑制できることが確認された。なお、カブリ濃度が０．０１を超えると、視覚的にカブリが目立つ。
【００６７】
（実験ＩＩ）
次に、トナー像の画像濃度の低下幅に関して行った実験ＩＩについて図９を参照して説明する。実験ＩＩでは、実施例７および比較例５，６が用いられた。実施例７および比較例５，６は全て、図９に示すように、スリーブ基材、ニッケルめっき層（下層）および上層を有する３層構造の現像スリーブを用いた。ただし、実施例７では、クロムめっき層が上層として用いられたのに対し、比較例５では、金（Ａｕ）めっき層が上層として用いられ、比較例６では、すず（Ｓｎ）めっき層が上層として用いられた。
【００６８】
実施例７および比較例５，６のスリーブ基材、ニッケルめっき層および上層のそれぞれに関し、摩擦係数、ビッカース硬度および厚みは、図９に示すとおりである。スリーブ基材の表面粗さは、実施例７および比較例５では、７．８μｍに設定され、比較例６では、７．７μｍに設定された。実験ＩＩの他の条件を箇条書きにて以下に示す。
・トナーの平均粒子径：７．１μｍ
・現像スリーブの外径：２０ｍｍ
・感光体ドラムの外径：３０ｍｍ
・現像スリーブの回転速度：３１０ｍｍ／ｓ
・現像ローラおよび感光体ドラム間の現像ギャップ：３００μｍ
・規制ギャップ：３００μｍ
・規制ブレードの材料：ＳＵＳ４３０
・トナーの帯電極性：プラス
・現像ローラへの印加バイアス：ＶＰＰ  １７００Ｖ、Ｖｄｃ  １５０Ｖ
・ドラム表面電位：Ｖ０  ２５０Ｖ
・感光体ドラムの材料：アモルファスシリコン
【００６９】
実験ＩＩでは、実施例７および比較例５，６のそれぞれにおいて、印字初期（０Ｋ）のトナー像の画像濃度と、１００万枚を連続印字した後のトナー像の画像濃度とが測定され、印字初期の画像濃度と連続印字後の画像濃度との差、つまり画像濃度の低下幅が求められた。トナー像の画像濃度は、印字初期時においても連続印字後においてもシート上にトナー像を形成した後に分光濃度計を用いて測定された。結果は図９に示すとおりである。
【００７０】
図９に示すように、実施例７では、印字初期時の画像濃度が１．３８であり、連続印字後の画像濃度が１．３６であり、画像濃度の低下幅は、わずか０．０２であった。印字初期時では、スリーブ基材の凹凸が上層の耐久性によって確保されていたため、磁性トナーの搬送性は確保されていたと考えられる。連続印字によって上層が削れた後は、上層よりも高い摩擦係数を有するニッケルめっき層が現れ、磁性トナーの搬送性が確保されていたと考えられる。このように、印字初期時においても連続印字時においても磁性トナーの搬送性が確保されていたため、画像濃度の低下幅が小さかったと考えられる。
【００７１】
一方、比較例５では、印字初期時の画像濃度が１．２１であり、連続印字後の画像濃度が１．０２であり、画像濃度の低下幅は０．１９と大きかった。また、比較例６では、印字初期時の画像濃度が１．３であり、連続印字後の画像濃度が０．９２であり、画像濃度の低下幅は０．３８とかなり大きかった。
【００７２】
比較例５および比較例６は、上層として、ニッケルめっき層よりもビッカース硬度が低い金めっき層およびすずめっき層をそれぞれ用いていたため、印字初期時から上層が削れ、そして、印字が行われるにつれ、上層およびニッケルめっき層の削れが一層進み、スリーブ基材の表面粗さが確保されなかった結果、磁性トナーの搬送性が低下したと考えられる。また、比較例６では、ニッケルめっき層よりも高い摩擦係数を備えた上層（すずめっき層）を用いたが、上層は、ビッカース硬度が低いため、印字初期時から削れてしまったと考えられるので、上層の摩擦係数が磁性トナーの搬送性に寄与したとは考えられない。
【００７３】
実験ＩＩの結果から、上層のビッカース硬度をニッケルめっき層よりも高くし、かつニッケルめっき層の摩擦係数を上層よりも高くすることで、磁性トナーの搬送性が確保され、連側印字後の画像濃度の低下幅が小さくなることが確認された。
【符号の説明】
【００７４】
１  画像形成装置
１０  感光体ドラム
２０  現像装置
２２  現像ローラ
２４  現像スリーブ
３２  スリーブ基材（ローラ基材）
３３  ニッケルめっき層
３４  上層
３６  外周面（基材表面）
Ｒｚ  スリーブ基材の表面粗さ
【図１】
2012155110.tif 000003
【図２】
2012155110.tif 000004
【図３】
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【図４】
2012155110.tif 000006
【図５】
2012155110.tif 000007
【図６】
2012155110.tif 000008
【図７】
2012155110.tif 000009
【図８】
2012155110.tif 000010
【図９】
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