(57)【要約】【課題】トナー担持体の表面に担持されたトナーを像担持体の表面に均一に現像する現像性能を向上させることができる画像形成装置を提供する。【解決手段】現像容器２１と、トナー担持体２２と、供給部材２５１と、回収部材２３と、トナー担持体２２に接触し、トナー担持体２２に担持されたトナーを受け取る受容部材２４と、を備え、非磁性トナー４１の累計粒径分布における１０％の粒径をｒｔ１０（μｍ）、９０％の粒径をｒｔ９０（μｍ）、（ｒｔ９０−ｒｔ１０）をσ（μｍ）としたとき、受容部材２４の表面において、表面から深さσまでのヤング率ＥＩＴ（ＭＰａ）がＥＩＴ ＜ １０００／（σ＾（３／２））の関係を満たす現像装置２０を構成した。【選択図】  図６
2017040884.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
非磁性トナー及び磁性キャリアを有する現像剤を収容する現像容器と、
前記現像容器に回転可能に配置され、表面にトナーを担持するための凹凸を備え、内部に複数の磁極を有する磁場発生手段が配置された凹凸部材と、
前記凹凸部材に現像剤を供給する供給手段と、
前記凹凸部材から磁性キャリアを回収する回収手段と、
前記凹凸部材の回転方向に関して、前記回収手段よりも下流側で前記凹凸部材に接触し、前記凹凸部材に担持されたトナーを受け取る受容部材と、
を備えた現像装置であって、
前記凹凸部材に形成された各溝の側面は、前記凹凸部材の周方向に関して、一方向に形成された第１側面の方が、他方向に形成された第２側面よりも傾斜角度が緩やかであり、
前記凹凸部材の周方向において、前記第１側面を下る方向を正とした場合に、前記凹凸部材と前記受容部材が接触する位置において、前記受容部材の表面速度に対する前記凹凸部材の表面速度の相対速度が正に設定されており、
前記非磁性トナーの累計粒径分布における１０％の粒径をｒｔ１０（μｍ）、９０％の粒径をｒｔ９０（μｍ）、（ｒｔ９０−ｒｔ１０）をσ（μｍ）とした場合に、前記受容部材は、表面から深さσまでのヤング率ＥＩＴ（ＭＰａ）がＥＩＴ ＜ １０００／（σ＾（３／２））の関係を満たすことを特徴とする現像装置。
【請求項２】
非磁性トナー及び磁性キャリアを有する現像剤を収容する現像容器と、
前記現像容器に回転可能に配置され、表面にトナーを担持するための凹凸を備え、内部に複数の磁極を有する磁場発生手段が配置された凹凸部材であって、表面に潜像を担持する像担持体に対して接触するように設けられ、前記潜像を現像する凹凸部材と、
前記凹凸部材に現像剤を供給する供給手段と、
前記凹凸部材の回転方向に対して、前記像担持体よりも上流で、かつ、前記供給手段よりも下流で前記凹凸部材に接触し、前記凹凸部材から磁性キャリアを回収する回収手段と、
を備えた現像装置であって、
前記凹凸部材に形成された各溝の側面は、前記凹凸部材の周方向に関して、一方向に形成された第１側面の方が、他方向に形成された第２側面よりも傾斜角度が緩やかであり、
前記凹凸部材の周方向において、前記第１側面を下る方向を正とした場合に、前記凹凸部材と前記像担持体が接触する位置において、前記像担持体の表面速度に対する前記凹凸部材の表面速度の相対速度が正に設定されており、
前記非磁性トナーの累計粒径分布における１０％の粒径をｒｔ１０（μｍ）、９０％の粒径をｒｔ９０（μｍ）、（ｒｔ９０−ｒｔ１０）をσ（μｍ）とした場合に、前記凹凸部材は、表面から深さσまでのヤング率ＥＩＴ（ＭＰａ）がＥＩＴ ＜ １０００／（σ＾（３／２））の関係を満たすことを特徴とする現像装置。
【請求項３】
前記凹凸部材の表面の凸部の頂点同士を結ぶ第１仮想線に接すると共に、隣り合う前記凸部同士の間に形成される２つの傾斜面と接する非磁性トナーの粒径をＲｎとし、
前記２つの傾斜面のうちの一方の傾斜面の頂点と他方の傾斜面とに接する非磁性トナーのトナー中心、及び、前記第１仮想線と前記非磁性トナーとに接する所定の粒径を有する磁性キャリアのキャリア中心を結ぶ第２仮想線が前記一方の傾斜面の頂点を通るときの非磁性トナーの粒径をＲｘとした場合に、
Ｒｎ≦非磁性トナーの粒径≦Ｒｘの関係が成立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】
前記非磁性トナーに関しては、累積粒度分布における１０％の粒径がＲｎ以上であり、累積粒度分布における９０％の粒径がＲｘ以下であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の現像装置。
【請求項５】
回転方向で隣接する前記凹凸部材の表面の凸部同士の間隔は、トナーの粒径の３倍よりも小さいことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の現像装置。
【請求項６】
前記凸部の前記第１側面の最大傾斜角度｜κＬ｜は０．５以下であり、前記凸部の前記第２側面の最大傾斜角度｜κＲ｜は１．０以上であることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の現像装置。
【請求項７】
前記凹凸部材の表面と、前記非磁性トナーと、前記磁性キャリアと、の帯電系列は、前記非磁性トナーと前記凹凸部材の表面との間に、前記磁性キャリアが並ぶことを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の現像装置。
【請求項８】
前記凹凸部材は、前記第２側面の上部から前記正の方向に広がる第１平坦部、及び、前記第１側面の下部から前記正の方向に広がる第２平坦部の少なくともいずれか一方を有することを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の現像装置。
【請求項９】
前記凹凸部材は、前記第１側面、もしくは前記第１平坦部を有する場合には、前記第１側面及び前記第１平坦部の少なくとも一部の表面粗さが前記第２側面よりも粗く形成されることを特徴とする請求項８に記載の現像装置。
【請求項１０】
前記凹凸部材は、
前記現像容器に回転自在に支持されるスリーブと、
前記スリーブの内部に回転不可に支持された複数の磁極を有する永久磁石と、
を有し、
前記凹凸部材に現像剤を供給する供給手段は、
前記現像容器の内部の現像剤を撹拌しつつ前記凹凸部材に供給し、
前記回収手段は、
前記現像容器に回転自在に支持されるスリーブと、
前記スリーブの内部に回転不可に支持された複数の磁極を有する永久磁石と、
を有し、
前記凹凸部材の内部の前記永久磁石と前記回収手段の内部の前記永久磁石とが協働して磁場を形成して、前記回収手段が磁気力により現像剤を回収することを特徴とする請求項１乃至請求項９のいずれか１項に記載の現像装置。
【請求項１１】
前記凹凸部材は、
前記現像容器に回転自在に支持されるスリーブと、
前記スリーブの内部に回転不可に支持された複数の磁極を有する永久磁石と、
を有し、
前記凹凸部材に現像剤を供給する供給手段は、
前記現像容器の内部の現像剤を撹拌しつつ前記凹凸部材に供給し、
前記回収手段は、磁性材料、又は、透磁率が所定量よりも高い金属材料で形成され、
前記凹凸部材の内部の前記永久磁石と前記回収手段とが協働して磁場を形成して、前記回収手段が磁気力により現像剤を回収することを特徴とする請求項１乃至請求項９のいずれか１項に記載の現像装置。
【請求項１２】
前記凹凸部材は、
前記現像容器に回転自在に支持されるベルトと、
前記ベルトの内部に回転不可に支持された複数の磁極を有する永久磁石と、
前記ベルトを懸架する複数のローラと、
を有することを特徴とする請求項１乃至請求項９のいずれか１項に記載の現像装置。
【請求項１３】
前記凹凸部材は、
前記現像容器に回転自在に支持されるベルトと、
前記ベルトの内部に回転自在に支持される複数の磁極を有する永久磁石と、
前記ベルトを懸架する複数のローラと、
を有することを特徴とする請求項１乃至請求項９のいずれか１項に記載の現像装置。
【請求項１４】
像担持体と、
請求項１乃至請求項１３のいずれか１項に記載の現像装置と、
を備えることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１５】
像担持体と、
非磁性トナー及び磁性キャリアを有する現像剤を収容する現像容器と、
前記現像容器に回転可能に配置され、表面にトナーを担持するための凹凸を備え、内部に複数の磁極を有する磁場発生手段が配置された凹凸部材と、
前記凹凸部材に現像剤を供給する供給手段と、
前記凹凸部材から磁性キャリアを回収する回収手段と、
前記凹凸部材の回転方向に関して、前記回収手段よりも下流側で前記凹凸部材に接触し、前記凹凸部材に担持されたトナーを受け取る受容部材と、
を備え、
表面に潜像を担持する像担持体に対して前記受容部材を接触させて、前記像担持体にトナー像を形成する画像形成装置であって、
前記凹凸部材に形成された各溝の側面は、前記凹凸部材の周方向に関して、一方向に形成された第１側面の方が、他方向に形成された第２側面よりも傾斜角度が緩やかであり、
前記凹凸部材の周方向において、前記第１側面を下る方向を正とした場合に、前記凹凸部材と前記受容部材が接触する位置において、前記受容部材の表面速度に対する前記凹凸部材の表面速度の相対速度が正に設定されており、
前記非磁性トナーの累計粒径分布における１０％の粒径をｒｔ１０（μｍ）、９０％の粒径をｒｔ９０（μｍ）、（ｒｔ９０−ｒｔ１０）をσ（μｍ）とした場合に、少なくとも、前記受容部材、もしくは、前記凹凸部材と前記像担持体の両方は、表面から深さσまでのヤング率ＥＩＴ（ＭＰａ）がＥＩＴ ＜ １０００／（σ＾（３／２））の関係を満たすことを特徴とする画像形成装置。
【請求項１６】
像担持体と、
非磁性トナー及び磁性キャリアを有する現像剤を収容する現像容器と、
前記現像容器に回転可能に配置され、表面にトナーを担持するための凹凸を備え、内部に複数の磁極を有する磁場発生手段が配置された凹凸部材と、
前記凹凸部材に現像剤を供給する供給手段と、
前記凹凸部材の回転方向に対して、前記像担持体よりも上流で、かつ、前記供給手段よりも下流で前記凹凸部材に接触し、前記凹凸部材から磁性キャリアを回収する回収手段と、
を備え、
表面に潜像を担持する像担持体に対して前記凹凸部材を接触させて、前記像担持体にトナー像を形成する画像形成装置であって、
前記凹凸部材に形成された各溝の側面は、前記凹凸部材の周方向に関して、一方向に形成された第１側面の方が、他方向に形成された第２側面よりも傾斜角度が緩やかであり、
前記凹凸部材の周方向において、前記第１側面を下る方向を正とした場合に、前記凹凸部材と前記像担持体が接触する位置において、前記像担持体の表面速度に対する前記凹凸部材の表面速度の相対速度が正に設定されており、
前記非磁性トナーの累計粒径分布における１０％の粒径をｒｔ１０（μｍ）、９０％の粒径をｒｔ９０（μｍ）、（ｒｔ９０−ｒｔ１０）をσ（μｍ）とした場合に、少なくとも前記凹凸部材もしくは前記像担持体は、表面から深さσまでのヤング率ＥＩＴ（ＭＰａ）がＥＩＴ ＜ １０００／（σ＾（３／２））の関係を満たすことを特徴とする画像形成装置。
【請求項１７】
前記凹凸部材の表面の凸部の頂点同士を結ぶ第１仮想線に接すると共に、隣り合う前記凸部同士の間に形成される２つの傾斜面と接する非磁性トナーの粒径をＲｎとし、
前記２つの傾斜面のうちの一方の傾斜面の頂点と他方の傾斜面とに接する非磁性トナーのトナー中心、及び、前記第１仮想線と前記非磁性トナーとに接する所定の粒径を有する磁性キャリアのキャリア中心を結ぶ第２仮想線が前記一方の傾斜面の頂点を通るときの非磁性トナーの粒径をＲｘとした場合に、
Ｒｎ≦非磁性トナーの粒径≦Ｒｘの関係が成立することを特徴とする請求項１５又は請求項１６に記載の画像形成装置。
【請求項１８】
前記非磁性トナーに関しては、累積粒度分布における１０％の粒径がＲｎ以上であり、累積粒度分布における９０％の粒径がＲｘ以下であることを特徴とする請求項１５乃至請求項１７のいずれか1項に記載の画像形成装置。
【請求項１９】
回転方向で隣接する前記凹凸部材の表面の凸部同士の間隔は、トナーの粒径の３倍よりも小さいことを特徴とする請求項１５乃至請求項１８のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項２０】
前記凸部の前記第１側面の最大傾斜角度｜κＬ｜は０．５以下であり、前記凸部の前記第２側面の最大傾斜角度｜κＲ｜は１．０以上であることを特徴とする請求項１５乃至請求項１９のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項２１】
前記凹凸部材の表面と、前記非磁性トナーと、前記磁性キャリアと、の帯電系列は、前記非磁性トナーと前記凹凸部材の表面との間に、前記磁性キャリアが並ぶことを特徴とする請求項１５乃至請求項２０のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項２２】
前記凹凸部材は、前記第２側面の上部から前記正の方向に広がる第１平坦部、及び、前記第１側面の下部から前記正の方向に広がる第２平坦部の少なくともいずれか一方を有することを特徴とする請求項１５乃至請求項２１のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項２３】
前記凹凸部材は、前記第１側面、もしくは前記第１平坦部を有する場合には、前記第１側面及び前記第１平坦部の少なくとも一部の表面粗さが前記第２側面よりも粗く形成されることを特徴とする請求項２２に記載の画像形成装置。
【請求項２４】
前記凹凸部材は、
前記現像容器に回転自在に支持されるスリーブと、
前記スリーブの内部に回転不可に支持された複数の磁極を有する永久磁石と、
を有し、
前記凹凸部材に現像剤を供給する供給手段は、
前記現像容器の内部の現像剤を撹拌しつつ前記凹凸部材に供給し、
前記回収手段は、
前記現像容器に回転自在に支持されるスリーブと、
前記スリーブの内部に回転不可に支持された複数の磁極を有する永久磁石と、
を有し、
前記凹凸部材の内部の前記永久磁石と前記回収手段の内部の前記永久磁石とが協働して磁場を形成して、前記回収手段が磁気力により現像剤を回収することを特徴とする請求項１５乃至請求項２３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項２５】
前記凹凸部材は、
前記現像容器に回転自在に支持されるスリーブと、
前記スリーブの内部に回転不可に支持された複数の磁極を有する永久磁石と、
を有し、
前記凹凸部材に現像剤を供給する供給手段は、
前記現像容器の内部の現像剤を撹拌しつつ前記凹凸部材に供給し、
前記回収手段は、磁性材料、又は、透磁率が所定量よりも高い金属材料で形成され、
前記凹凸部材の内部の前記永久磁石と前記回収手段とが協働して磁場を形成して、前記回収手段が磁気力により現像剤を回収することを特徴とする請求項１５乃至請求項２３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項２６】
前記凹凸部材は、
前記現像容器に回転自在に支持されるベルトと、
前記ベルトの内部に回転不可に支持された複数の磁極を有する永久磁石と、
前記ベルトを懸架する複数のローラと、
を有することを特徴とする請求項１５乃至請求項２３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項２７】
前記凹凸部材は、
前記現像容器に回転自在に支持されるベルトと、
前記ベルトの内部に回転自在に支持される複数の磁極を有する永久磁石と、
前記ベルトを懸架する複数のローラと、
を有することを特徴とする請求項１５乃至請求項２３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真方式を用いた複写機、プリンタ、ファクシミリなどの画像形成装置に用いられる現像装置、及び、これを備える画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１（ａ）は、従来からある一成分現像方式の現像装置の断面図である。この現像装置２０は現像容器２１を有する。現像容器２１の内部には、トナーを撹拌する撹拌部材３５と、トナー担持体２２にトナーを供給する供給部材３０と、が配置される。また、現像容器２１の内部には、トナーを担持して感光体ドラム１と対向する現像部まで搬送するトナー担持体２２と、トナー担持体２２のトナーの層厚を規制する規制部材３２と、が配置される。
【０００３】
現像容器２１の内部のトナーは、撹拌部材３５により撹拌され、供給部材３０へと搬送されてこれに充填され、トナー担持体２２に受け渡される。トナー担持体２２の表面のトナーは、規制部材３２により規制されて、所定のトナー量及び帯電量に調整され、現像部まで搬送されて、感光体ドラム１の表面の静電像を現像する。
【０００４】
この場合に、供給部材３０や規制部材３２により、トナー担持体２２の軸方向や周方向で、トナー担持体２２の表面のトナーのコート量が均一にすることが難しい。これは、トナー担持体２２の軸方向や周方向で、供給部材３０がトナー担持体２２に接触する接触量や規制部材３２がトナー担持体２２に侵入する侵入量が僅かにずれるために、そのコート量が変動するためである。そうなると、画像に濃淡ムラが発生し、画質の安定性が低下する。これを改善するための技術として、特許文献１には、トナー担持体の表面に凹凸構造を設けたトナー担持体を採用した現像装置が開示される。
【０００５】
図１（ｂ）は、特許文献１の技術を適用したトナー担持体２２の表面に凹凸構造が形成された現像装置２０の断面図である。凹凸構造により、トナー担持体２２上に均一かつ最適な量のトナーを担持することが可能になるため、濃淡ムラ等の無い均一な画像を安定して得ることができるとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−１０８３５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、トナー担持体の表面に凹凸構造を設けたトナー担持体２２を採用したとしても、現像後の画像に濃淡ムラが発生する場合がある。
【０００８】
上記要因について、図２及び図３を用いて説明する。図２は、トナー担持体２２から感光体ドラム１にトナー４１が現像される様子を示す断面図である。図３は、トナー４１がトナー担持体２２に収容される様子を示す断面図及び平面図である。トナー担持体２２の表面には、図３（ａ）のような凹凸構造が、図３（ｂ）のようにトナー担持体２２の回転方向ｎに対して規則的に形成されている。
【０００９】
感光体ドラム１とトナー担持体２２が現像部において非接触である場合、トナー４１は、現像部においてトナー担持体２２から感光体ドラム１へと空間を飛翔する必要がある。この際、空間を飛翔するトナー間には、誘電分極による静電的な凝集力や同極電荷による静電的な反発力が働く。その結果、トナー４１は、図２（ａ）のように、トナー担持体２２上では均一にコートされ、図２（ｂ）のように空間を飛翔している間に静電的な力によって凝集または反発し、図２（ｃ）のように感光体ドラム１上に到達した時にはトナー分布に疎密が生じる。そのために、画像に濃淡ムラが発生する。
【００１０】
また、トナー４１は、トナー担持体２２の凹凸構造にて凹部の底面と側面の複数点で接触している。各接触部においてトナー４１とトナー担持体２２の間には鏡映力等による静電的な付着力とファンデルワールス力等による非静電的な付着力が働いている。そのため、接触点が複数になるとトナー４１とトナー担持体２２の付着力が大きくなり、トナー担持体２２上からのトナー脱離が阻害される場合がある。そのため、トナー担持体２２の表面のトナーには、トナー担持体２２上から現像出来た部分と、付着力によってトナー担持体２２上からトナーが脱離出来ず現像が出来なかった部分が発生する。その結果、感光体ドラム１上のトナー分布に疎密が生じ、画像の濃淡ムラが助長される。
【００１１】
また、感光体ドラム１とトナー担持体２２が現像部において接触している場合でも、現像後の画像に濃淡ムラが発生する場合がある。上記要因について図４を用いて説明する。図４は、感光体ドラム１とトナー担持体２２とが現像部で接触していて、トナー担持体２２から感光体ドラム１にトナー４１が現像される様子を示す断面図である。
【００１２】
感光体ドラム１とトナー担持体２２を現像部において接触させようとした際、感光体ドラム１とトナー担持体２２との間にはトナー４１が介在する。トナー４１は粒径分布を持つため、感光体ドラム１またはトナー担持体２２が硬い材質で形成されていると、大粒径のトナー４１がスペーサーとなり小粒径のトナー４１は感光体ドラム１に接触できない。その結果、小粒径トナーはトナー担持体２２から感光体ドラム１へと現像する際に空間を飛翔する必要がある。この際、空間を飛翔するトナー間には誘電分極による静電的な凝集力や同極電荷による静電的な反発力が働く。
【００１３】
そのため、トナー４１は、図４（ａ）のようにトナー担持体２２上では均一にコートされていても、図４（ｂ）のように小粒径トナーが空間を飛翔している間に静電的な力によって凝集または反発する。そして、図４（ｃ）のように感光体ドラム１上に到達した時にはトナー分布に疎密が生じる。その結果、画像に濃淡ムラが発生する。
【００１４】
また、大粒径トナーがスペーサーとなり小粒径トナーは感光体ドラム１に接触できないため、小粒径トナーには感光体ドラム１との接触による付着力が働かない。その結果、感光体ドラム１に接触できなかったトナー４１の一部がトナー担持体２２上から感光体ドラム１上へと移動出来ず、感光体ドラム１上のトナー分布に疎密が生じ、画像の濃淡ムラが助長される。
【００１５】
また、トナー４１はトナー担持体２２の表面凹部に対し、複数点で接触、拘束されているため、トナー担持体２２上から現像出来た部分と、付着力によってトナー担持体２２上からトナーが脱離出来ず現像が出来なかった部分が発生する。そして、感光体ドラム１上のトナー分布に疎密が生じ、画像の濃淡ムラがさらに助長される。
【００１６】
本発明は、上記実情に鑑み、トナーを担持するための凹凸が周期的に形成された凹凸部材を備え、該凹凸部材からトナーを接触させながら転移させて現像する現像装置において、トナー粒径に分布があっても、画像濃度ムラを抑制可能な現像装置、もしくは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】
【００１７】
上記目的を達成するために、本発明の現像装置は、非磁性トナー及び磁性キャリアを有する現像剤を収容する現像容器と、前記現像容器に回転可能に配置され、表面にトナーを担持するための凹凸を備え、内部に複数の磁極を有する磁場発生手段が配置された凹凸部材と、前記凹凸部材に現像剤を供給する供給手段と、前記凹凸部材から磁性キャリアを回収する回収手段と、前記凹凸部材の回転方向に関して、前記回収手段よりも下流側で前記凹凸部材に接触し、前記凹凸部材に担持されたトナーを受け取る受容部材と、を備えた現像装置であって、前記凹凸部材に形成された各溝の側面は、前記凹凸部材の周方向に関して、一方向に形成された第１側面の方が、他方向に形成された第２側面よりも傾斜角度が緩やかであり、前記凹凸部材の周方向において、前記第１側面を下る方向を正とした場合に、前記凹凸部材と前記受容部材が接触する位置において、前記受容部材の表面速度に対する前記凹凸部材の表面速度の相対速度が正に設定されており、前記非磁性トナーの累計粒径分布における１０％の粒径をｒｔ１０（μｍ）、９０％の粒径をｒｔ９０（μｍ）、（ｒｔ９０−ｒｔ１０）をσ（μｍ）とした場合に、前記受容部材は、表面から深さσまでのヤング率ＥＩＴ（ＭＰａ）がＥＩＴ ＜ １０００／（σ＾（３／２））の関係を満たすことを特徴とする。
【００１８】
本発明の他の現像装置は、非磁性トナー及び磁性キャリアを有する現像剤を収容する現像容器と、前記現像容器に回転可能に配置され、表面にトナーを担持するための凹凸を備え、内部に複数の磁極を有する磁場発生手段が配置された凹凸部材であって、表面に潜像を担持する像担持体に対して接触するように設けられ、前記潜像を現像する凹凸部材と、前記凹凸部材に現像剤を供給する供給手段と、前記凹凸部材の回転方向に対して、前記像担持体よりも上流で、かつ、前記供給手段よりも下流で前記凹凸部材に接触し、前記凹凸部材から磁性キャリアを回収する回収手段と、を備えた現像装置であって、前記凹凸部材に形成された各溝の側面は、前記凹凸部材の周方向に関して、一方向に形成された第１側面の方が、他方向に形成された第２側面よりも傾斜角度が緩やかであり、前記凹凸部材の周方向において、前記第１側面を下る方向を正とした場合に、前記凹凸部材と前記像担持体が接触する位置において、前記像担持体の表面速度に対する前記凹凸部材の表面速度の相対速度が正に設定されており、前記非磁性トナーの累計粒径分布における１０％の粒径をｒｔ１０（μｍ）、９０％の粒径をｒｔ９０（μｍ）、（ｒｔ９０−ｒｔ１０）をσ（μｍ）とした場合に、前記凹凸部材は、表面から深さσまでのヤング率ＥＩＴ（ＭＰａ）がＥＩＴ ＜ １０００／（σ＾（３／２））の関係を満たすことを特徴とする。
【００１９】
本発明の画像形成装置は、像担持体と、非磁性トナー及び磁性キャリアを有する現像剤を収容する現像容器と、前記現像容器に回転可能に配置され、表面にトナーを担持するための凹凸を備え、内部に複数の磁極を有する磁場発生手段が配置された凹凸部材と、前記凹凸部材に現像剤を供給する供給手段と、前記凹凸部材から磁性キャリアを回収する回収手段と、前記凹凸部材の回転方向に関して、前記回収手段よりも下流側で前記凹凸部材に接触し、前記凹凸部材に担持されたトナーを受け取る受容部材と、を備え、表面に潜像を担持する像担持体に対して前記受容部材を接触させて、前記像担持体にトナー像を形成する画像形成装置であって、前記凹凸部材に形成された各溝の側面は、前記凹凸部材の周方向に関して、一方向に形成された第１側面の方が、他方向に形成された第２側面よりも傾斜角度が緩やかであり、  前記凹凸部材の周方向において、前記第１側面を下る方向を正とした場合に、前記凹凸部材と前記受容部材が接触する位置において、前記受容部材の表面速度に対する前記凹凸部材の表面速度の相対速度が正に設定されており、前記非磁性トナーの累計粒径分布における１０％の粒径をｒｔ１０（μｍ）、９０％の粒径をｒｔ９０（μｍ）、（ｒｔ９０−ｒｔ１０）をσ（μｍ）とした場合に、少なくとも、前記受容部材、もしくは、前記凹凸部材と前記像担持体の両方は、表面から深さσまでのヤング率ＥＩＴ（ＭＰａ）がＥＩＴ ＜ １０００／（σ＾（３／２））の関係を満たすことを特徴とする。
【００２０】
本発明の画像形成装置は、像担持体と、非磁性トナー及び磁性キャリアを有する現像剤を収容する現像容器と、前記現像容器に回転可能に配置され、表面にトナーを担持するための凹凸を備え、内部に複数の磁極を有する磁場発生手段が配置された凹凸部材と、前記凹凸部材に現像剤を供給する供給手段と、前記凹凸部材の回転方向に対して、前記像担持体よりも上流で、かつ、前記供給手段よりも下流で前記凹凸部材に接触し、前記凹凸部材から磁性キャリアを回収する回収手段と、を備え、表面に潜像を担持する像担持体に対して前記凹凸部材を接触させて、前記像担持体にトナー像を形成する画像形成装置であって、前記凹凸部材に形成された各溝の側面は、前記凹凸部材の周方向に関して、一方向に形成された第１側面の方が、他方向に形成された第２側面よりも傾斜角度が緩やかであり、前記凹凸部材の周方向において、前記第１側面を下る方向を正とした場合に、前記凹凸部材と前記像担持体が接触する位置において、前記像担持体の表面速度に対する前記凹凸部材の表面速度の相対速度が正に設定されており、前記非磁性トナーの累計粒径分布における１０％の粒径をｒｔ１０（μｍ）、９０％の粒径をｒｔ９０（μｍ）、（ｒｔ９０−ｒｔ１０）をσ（μｍ）とした場合に、少なくとも前記凹凸部材もしくは前記像担持体は、表面から深さσまでのヤング率ＥＩＴ（ＭＰａ）がＥＩＴ ＜ １０００／（σ＾（３／２））の関係を満たすことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、トナーを担持するための凹凸が周期的に形成された凹凸部材を備え、該凹凸部材からトナーを接触させながら転移させて現像する現像装置において、トナー粒径に分布があっても、画像濃度ムラを抑制可能な現像装置、もしくは画像形成装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】従来からある一成分現像方式における現像装置の断面図である。
【図２】トナー担持体から感光体ドラムにトナーが現像される様子を示す断面図である。
【図３】トナーがトナー担持体に収容される様子を示す断面図及び平面図である。
【図４】感光体ドラムとトナー担持体とが現像部で接触していて、トナー担持体から感光体ドラムにトナーが現像される様子を示す断面図である。
【図５】本発明の実施例１に係る画像形成装置の断面図である。
【図６】現像装置の断面図である。
【図７】（ａ）は、トナー担持体の斜視図である。（ｂ）は、スリーブの表面の凸部を示す斜視図である。（ｃ）は、スリーブの表面の凸部を示す断面図である。
【図８】本実施例で凹部が形成されたコーティング層の断面図である。
【図９】現像装置におけるトナー担持体上へのトナーコート、トナー担持体から受容部材へのトナーの受け渡し、及び受容部材から感光体ドラムの静電像への現像について示す断面図である。
【図１０】二成分現像剤の搬送の様子を説明する模式図である。
【図１１】スリーブにおける二成分現像剤の搬送時のトナー挙動について説明する模式図等である。
【図１２】現像剤の回収後に、スリーブ上にコートされたトナー像の模式図である。
【図１３】凹凸構造上に拘束されたトナーが後続から搬送されてくる二成分現像剤中の磁性キャリアと衝突した際の模式図である。
【図１４】凹凸構造の断面図に対して、トナー、磁性キャリアに相当する円を記載した模式図である。
【図１５】トナーの製造条件（重合条件、分級条件）を可変して得られた負帯電性トナーと標準キャリアＮ−０２を用いて、凹凸構造にコートされるトナーの粒径分布を測定した結果を示すグラフ等である。
【図１６】受け渡し部の拡大概略図である。
【図１７】受け渡し部の中央部の拡大図等である。
【図１８】また、表２における各σに対する、均一性が○の最大ＥＩＴと均一性が×の最小ＥＩＴを縦軸ＥＩＴ、横軸σでプロットしたグラフである。
【図１９】トナー担持体のスリーブ上のトナーの粒径分布が小さい場合と、トナー担持体のスリーブ上のトナーの粒径分布が大きい場合と、を示す受容部材とトナー担持体の断面図である。
【図２０】（ａ）は受容部材のトナー担持体への侵入量が小さい場合、（ｂ）は受容部材のトナー担持体への侵入量が大きい場合とで、トナー担持体と受容部材の様子を示す断面図である。
【図２１】トナー担持体上から受容部材上へとトナーが受け渡される過程を示す断面図等である。
【図２２】磁気穂搬送の模式図である。
【図２３】周期Ｌがトナー粒径の３倍のスリーブの模式図等である。
【図２４】ダイヤモンドエッジング法による形成方法の概略図等である。
【図２５】ＡＦＭの測定で用いる２種類のカンチレバー（探針）の先端形状の模式図等である。
【図２６】探針Ａと探針ＢによりＡＦＭで測定される形状のグラフである。
【図２７】凸部が並んだ凹凸構造を前述の測定方法により測定した形状（Ｊ１、Ｊ２）の差分（Ｊ２−Ｊ１）を示す図等である。
【図２８】平均形状に対して、粒径ｒｃの磁性キャリアに相当する円ｃが、第１仮想線Ｌ１に接し、且つ、急傾斜面ＳＲ上の頂点ＰＬと緩傾斜面ＳＬと多点接触する直径Ｒｘのトナー４１に相当する円ｔに接する状態を示す断面図である。
【図２９】本発明における凹凸構造の一例等である。
【図３０】平坦部を含む凹凸構造の平面図である。
【図３１】本発明の実施例３、実施例４に係る画像形成装置における現像装置の断面図等である。
【図３２】本発明の実施例５、実施例６に係る画像形成装置における現像装置の断面図等である。
【図３３】本発明の実施例７に係る画像形成装置の断面図等である。
【図３４】本発明の実施例７に係る画像形成装置における現像装置の断面図等である。
【図３５】現像部Ｔの拡大概略図等である。
【図３６】本発明の実施例８に係る画像形成装置における現像装置の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、図面を参照して、この発明を実施するための形態を実施例に基づいて例示的に詳しく説明する。ただし、この実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対位置等は、発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるから、特に特定的な記載が無い限りは、発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。なお、後の実施例の構成に関して、前の実施例と同一の構成に関しては前の実施例と同一の符号を付して、前の実施例中の説明が援用されるものとする。
【実施例１】
【００２４】
図５は、本発明の実施例１に係る画像形成装置１００の断面図である。電子写真方式を用いた画像形成装置１００は、装置本体１００Ａを有する。装置本体１００Ａの内部には、静電像を保持する像担持体として導電基板上に光導電層を塗布して構成されるドラム状の感光体ドラム１を回転自在に設けられる。そして、感光体ドラム１を帯電器２で一様に帯電し、次に例えばレーザーのような発光素子３によって情報信号を露光し、静電像を形成し、現像装置２０で可視化する。次に、転写帯電器４で転写材５へ転写し、更に定着装置６により定着する。また、感光体ドラム１上の転写残トナーはクリーニング装置７によってクリーニングされる。
【００２５】
図６は、現像装置２０の断面図である。現像装置２０は、感光体ドラム１に対向して配置される。現像装置２０は現像容器２１を有する。現像容器２１の内部には、非磁性トナー４１及び磁性キャリア４２を有する現像剤４０を収容する（図９参照）。現像容器２１の開口部に、受容部材２４が配置されている。受容部材２４は、『凹凸部材』としてのトナー担持体２２に接触し、トナー担持体２２に担持されたトナーが転移される。また、『像担持体』としての感光体ドラム１は、受容部材２４に接触し、受容部材２４の表面のトナーを受け取ってトナー像を形成する。
【００２６】
受容部材２４は、金属材料を基層とする円筒状の部材に、弾性層を被覆した構造、もしくは弾性層のさらにその表面を柔軟なコート層で被覆した構造の部材で形成されている。弾性層は、適度な弾性を有するシリコーンゴム、アクリルゴム、ニトリルゴム、ウレタンゴム、エチレンプロピレンゴム、イソプロピレンゴム、スチレンブタジエンゴムなどのゴム材料を基材とする。また、この弾性層は、これにカーボン、酸化チタン、金属微粒子などの導電性微粒子を添加して導電性を付与したものである。
【００２７】
受容部材２４の表面は、後述するが、非磁性トナー４１の累計粒径分布における１０％の粒径をｒｔ１０（μｍ）、９０％の粒径をｒｔ９０（μｍ）、（ｒｔ９０−ｒｔ１０）をσ（μｍ）としたとき、受容部材２４の表面において、表面から深さσまでのヤング率ＥＩＴ（ＭＰａ）がＥＩＴ ＜ １０００／（σ＾（３／２））の関係を満たすように形成されている。
【００２８】
受容部材２４の表面について、表面ヤング率ＥＩＴの測定方法については後ほど詳細に説明する。本実施例ではステンレス製の基層上にカーボンが分散されたシリコーンゴムから成る弾性層を２．５ｍｍ被覆し、更にその表面に導電性ＰＦＡ樹脂を３０μｍ被覆した受容部材２４を用いた。受容部材２４の表面から深さ２．８μｍまでの表面ヤング率ＥＩＴを測定したところ、１５０ＭＰａであった。
【００２９】
［受容部材２４と感光体ドラム１との関係］
受容部材２４は、感光体ドラム１に接触するように配置され、感光体ドラム１の回転方向ｍに対して、現像部Ｔで同方向の回転方向ｊに移動するように回転可能に設けられ、且つ両速度は略同等になるように設定している。受容部材２４と感光体ドラム１は接触するために、受容部材２４と感光体ドラム１の少なくとも一方が弾性または可撓性を有する部材で構成される必要がある。本実施例では上記の通り、受容部材２４が弾性を有する部材で構成されている。
【００３０】
受容部材２４と感光体ドラム１の接触については、１０μｍ以上５００μｍ以下で侵入するのが好ましい。侵入量が過剰になると弾性または可撓性を有する部材の変形が過剰となり、安定性等に弊害が生じる。また侵入量が過少だと感光体ドラム１や受容部材２４の回転軸のブレや径の誤差などの機械公差によって、受容部材２４と感光体ドラム１が十分に接触出来ない可能性がある。本実施例では、感光体ドラム１に対する受容部材２４の侵入量は１００μｍとした。また、感光体ドラム１に対する受容部材２４の周速比は１倍以上１．１倍以下であることが好ましい。
【００３１】
感光体ドラム１に対する受容部材２４の周速比が１倍以下だと、受容部材２４上にコートされているトナー密度に比べ感光体ドラム１上に現像されるトナー密度が小さくなってしまう。その為ベタ黒部のような高濃度画像の際に、十分な画像濃度を確保することが困難となってしまう。一方、感光体ドラム１に対する受容部材２４の周速比が１．１倍以上だとハキヨセと呼ばれる画像不良が発生する場合がある。
【００３２】
ハキヨセとは、感光体ドラム１の進行方向に対して、ベタ黒部のような高濃度部とベタ白部のような低濃度部が隣接する画像を出力した際に、ベタ黒部の後端の濃度が濃く出力される画像である。これは、上流部（ベタ白部）において現像されずに受容部材２４の上に残存しているトナーが、感光体ドラム１上の後端部を追い抜いていく際に現像されてしまうことにより発生する。本実施例では感光体ドラム１に対する受容部材２４の周速比は１．０５倍とした。
【００３３】
［受容部材２４とトナー担持体２２との関係］
現像容器２１の内部では、トナー担持体２２は、受容部材２４に接触するように配置され、受容部材２４の回転方向に対して受け渡し部Ｔ′で同方向に移動するように回転可能に設けられている。トナー担持体２２と受容部材２４は接触するために、トナー担持体２２と受容部材２４の少なくとも一方が弾性または可撓性を有する部材で構成される必要がある。
【００３４】
本実施例では上記の通り、受容部材２４が弾性を有する部材で構成されている。トナー担持体２２と受容部材２４の接触については、１０μｍ以上５００μｍ以下で侵入するのが好ましい。侵入量が過剰になると弾性または可撓性を有する部材の変形が過剰となり、安定性等に弊害が生じる。また侵入量が過少だとトナー担持体２２や受容部材２４の回転軸のブレや径の誤差などの機械公差によって、受容部材２４とトナー担持体２２が十分に接触出来ない可能性がある。本実施例では、トナー担持体２２に対する受容部材２４の侵入量は１５０μｍとした。受容部材２４に対するトナー担持体２２の周速比は１倍以上であることが好ましい。
【００３５】
受容部材２４に対するトナー担持体２２の周速比について、１倍以上が好ましい理由については後ほど詳しく説明する。本実施例では受容部材２４に対するトナー担持体２２の周速比は１倍とした。
【００３６】
トナー担持体２２は、回転可能なスリーブ２２１と、その内部に回転不可に支持されて配置された複数の磁極を有する『磁場発生手段』としての永久磁石２２２と、を有する。図７（ａ）は、トナー担持体２２の斜視図である。図７（ｂ）は、スリーブ２２１の表面の凸部２２Ａを示す斜視図である。図７（ｃ）は、スリーブ２２１の表面の凸部２２Ａを示す断面図である。図中の矢印方向ｈは、図中ｋを回転軸としたスリーブ２２１の回転方向を示し、凸部２２Ａは、回転軸ｋに対し平行に配置され、回転方向ｈに対し規則的に並んでいる。
【００３７】
スリーブ２２１は、金属材料からなる円筒状の部材である基層２２１ａ上に樹脂材料から成るコーティング層２２１ｂを設け、コーティング層２２１ｂにスリーブ２２１の回転方向ｈに対して規則的に複数の凸部２２Ａを規則的に形成している。基層２２１ａとコーティング層２２１ｂの接着性を上げるために、両者の間にプライマー層を設けても構わない。また、本実施例では、基層２２１ａ上にコーティング層２２１ｂを形成したが、基層２２１ａとコーティング層２２１ｂの間に弾性層を設けても構わない。
【００３８】
弾性層は、適度な弾性を有するシリコーンゴム、アクリルゴム、ニトリルゴム、ウレタンゴム、エチレンプロピレンゴム、イソプロピレンゴム、スチレンブタジエンゴムなどのゴム材料を基材とする。また、この弾性層は、これにカーボン、酸化チタン、金属微粒子などの導電性微粒子を添加して導電性を付与したものである。このとき弾性層上にコート層を設けても構わない。また、基層２２１ａに直接に凸部２２Ａを形成しても構わない。
【００３９】
また、基層２２１ａ上に弾性層を設けた場合、弾性層に凸部２２Ａを形成しても構わない。更に、凸部２２Ａを有するコート層や弾性層や基層上に、削れ防止や絶縁処理のために、高硬度材料や絶縁材料をコートしても構わない。このとき、凸部２２Ａが十分残る程度に薄いコート層にする必要がある。本実施例では、ステンレス製の基層２２１ａ上にＰＭＭＡで形成された凸部２２Ａを有するコーティング層２２１ｂから成る。
【００４０】
図８は、本実施例で凹部２２Ｂが形成されたコーティング層２２１ｂの断面図である。図８に示されるように、トナー担持体２２に形成された各々の凹部２２Ｂ（各溝）の側面は、トナー担持体２２（凹凸部材）の周方向に関して、頂点Ｐから右の底点ＹＬまでの緩やかな緩傾斜角で形成される緩傾斜面ＳＬ（一方向に形成された第１側面）を有する。また、トナー担持体２２に形成された各々の凹部２２Ｂ（各溝）の側面は、トナー担持体２２（凹凸部材）の周方向に関して、頂点Ｐから左の底点ＹＲまでの急な急傾斜角で形成される急傾斜面ＳＲ（他方向に形成された第２側面）を有する。
【００４１】
複数の凸部２２Ａは、緩傾斜角｜κＬ｜＜急傾斜角｜κＲ｜のように、角度が異なる傾斜を有する。したがって、緩傾斜面ＳＬの方が、急傾斜面ＳＲよりも傾斜角度が緩やかに設定されている。
【００４２】
ここで、トナー担持体２２の周方向（矢印ｈ方向）において、緩傾斜面ＳＬを下る方向を正とする。この場合に、前述のトナー担持体２２と受容部材２４との速度関係に関しては、トナー担持体２２と受容部材２４が接触する位置において、受容部材２４の表面速度に対するトナー担持体２２の表面速度の相対速度が正に設定されている。
【００４３】
凸部２２Ａは、周期Ｌで規則的に並ぶ凹凸構造であることを特徴としている。以後、最大傾きの小さい緩傾斜面をＳＬ、最大傾きの大きい急傾斜面をＳＲとする。
【００４４】
本実施例において、周期Ｌは６．５μｍ、緩傾斜面ＳＬの幅ｘＬは５．５μｍ、深さｄは１．５μｍであり、急傾斜面ＳＲの最大傾きκＲは１．５、緩傾斜面ＳＬの最大傾きκＬは０．２７である。また、コーティング層２２１ｂの厚さＤは７μｍである。なお、本発明では、凸部２２Ａは回転軸ｋに対し平行に配置されているが、傾きを有していても構わない。また、本発明は、この構造に限定されるわけではなく、後述する凹凸構造の判定方法に該当する構造であればこれに含まれる。なお、本発明における凹凸構造の詳細な形成方法、判定方法に関しては後述する。
【００４５】
ここで、図６の説明に戻る。現像容器２１の内部には、前述の受容部材２４の下方にて、右側にトナー担持体２２が、左側に回収部材２３が、配置される。トナー担持体２２は、現像容器２１に回転可能に配置され、回転方向に関して複数の溝２２Ｂが周期的に形成され、現像剤を担持可能である。トナー担持体２２は、現像容器２１に回転自在に支持されるスリーブ２２１と、スリーブ２２１の内部に回転不可に支持された複数の磁極を有する永久磁石２２２と、を有する。
【００４６】
『回収手段』としての回収部材２３は、トナー担持体２２に対向して設けられ、トナー担持体２２から磁性キャリアを回収する。回収部材２３は、現像容器２１に回転自在に支持されるスリーブ２３１と、スリーブ２３１の内部に固定配置された複数の磁極を有する永久磁石２３２と、を有する。回収部材２３は、トナー担持体２２の回転方向ｈに対して、『受容部材２４との対向位置』としての剥ぎ取り部Ｙよりも上流で、かつ、『供給部材２５１との対向位置』としての回収部Ｕよりも下流で、対向して設けられる。なお、このことから、受容部材２４は、トナー担持体２２の回転方向ｈに関して、回収部材２３よりも下流側でトナー担持体２２に接触し、トナー担持体２２に担持されたトナーを受け取る。
【００４７】
また、トナー担持体２２の下方にはトナー担持体２２に対して間隙を有して対向する供給部材２５１が配置され、回収部材２３の下方にはトナー担持体２２に対して間隙を有して対向する供給部材２５２が配置される。『供給手段』としての供給部材２５１は、トナー担持体２２に対向して設けられ、現像容器２１の内部の現像剤を撹拌しつつトナー担持体２２に現像剤を供給する。また、供給部材２５２が、回収部材２３に間隙を有して対向して配置され、回収部材２３から回収された現像剤を撹拌して再び供給部材２５１へと搬送する。
【００４８】
供給部材２５１、２５２は、後述する回収部材２３により回収された現像剤を撹拌し、トナー担持体２２と供給部材２５１が対向する供給部Ｗへ搬送し、永久磁石２２２により作用する磁気力により供給する。
【００４９】
一方、回収部材２３は、回転可能なスリーブ２３１と内部に固定配置された永久磁石２３２から構成される。スリーブ２３１は、トナー担持体２２と対向する回収部Ｕにおいて同方向に移動するように回転可能に設けられている。回収部Ｕにおいて、トナー担持体２２の内部の永久磁石２２２と回収部材２３の内部の永久磁石２３２とが協働して磁場を形成して、その磁場により作用する磁気力により、回収部材２３が磁気力により現像剤を回収する。このため、回収部材２３は、トナー担持体２２の回転方向ｈに対して、受け渡し部Ｔ′より上流、且つ供給部Ｗより下流の位置に配置されることを特徴とする。
【００５０】
次に、本発明の特徴である現像装置２０におけるトナー担持体２２上へのトナーコート、トナー担持体２２から受容部材２４へのトナーの受け渡し、及び受容部材２４から感光体ドラム１の静電像への現像について図９を用いて概略を説明する。なお、詳細な説明は後述する。
【００５１】
まず供給部Ｗにおいて、供給部材２５１により、表面に規則的に並ぶ凹凸構造を有したトナー担持体２２に二成分現像剤４０を供給する。二成分現像剤４０がトナー担持体２２に供給されて、後述する回収部材２３により回収されるまでの搬送過程において、トナー担持体２２のスリーブ２２１と接触した二成分現像剤４０中のトナーが、凹凸構造に接触して、磁性キャリアから脱離する。そして、安定して薄層で均一コートされる。コートされたトナー以外の二成分現像剤４０は、回収部Ｕにおいて回収部材２３により、磁気力で回収され、矢印ｃ方向の経路で搬送される。
【００５２】
回収されずにトナー担持体２２に薄層均一コートされたトナー４１は、受け渡し部Ｔ′において受容部材２４と接触し、トナー担持体２２と受容部材２４との間の電位差により受容部材２４上に受け渡される。受容部材２４上に受け渡されたトナー４１は受容部材２４により現像部Ｔにおいて感光体ドラム１と接触し、受容部材２４と感光体ドラム１との間の電位差により感光体ドラム１上に現像する。
【００５３】
一方、感光体ドラム１に現像しなかった非画像部のトナーは、受容部材２４によってさらに搬送され、トナー剥ぎ取り部Ｙにおいて回収部Ｕにて回収部材２３に回収された現像剤４０と摺擦し、現像剤４０によって受容部材２４上から剥ぎ取られる。トナー剥ぎ取り部Ｙで受容部材２４上からトナー４１を回収した現像剤４０は、回収部材２３によって搬送され、現像剤剥ぎ取り部Ｚにおいて磁気力およびスクレーパ２７によって回収部材２３上から剥ぎ取られる。そして、供給部材２５２により撹拌、再び供給部材２５１へと供給され、以後これを繰り返す。
【００５４】
以下、本発明の特徴である現像装置２０におけるトナー担持体２２上へのトナーコート、トナー担持体２２から受容部材２４へのトナー受け渡し、及び受容部材２４から感光体ドラム１の静電像への現像について詳細に説明する。現像容器２１内の二成分現像剤４０は、供給部材２５１、２５２により、供給部Ｗまで撹拌、搬送される。本実施例においては、重合法により製造された個数平均粒径（Ｄ５０）ｒｔが６．９μｍ、累計粒径分布における１０％粒径（ｒｔ１０）が５．５μｍ、９０％粒径（ｒｔ９０）が８．３μｍ、平均円形度が０．９７の負帯電性トナーを用いた。
【００５５】
累計粒径分布における１０％粒径とは、例えば、複数の粒子の粒径を計測して分布を導出して、その中の粒径が小さいものから１０％の粒径をいう。また、累積粒径分布における９０%粒径とは、同様に、その中の粒径が小さいものから９０%の粒径をいう。
【００５６】
平均円形度は、トナーがスリーブ２２１上を回転移動するために、０．９５以上であることが好ましい。磁性キャリアは、個数平均粒径ｒｃが９０μｍの標準キャリアＮ−０２（日本画像学会製）を用いた。磁性キャリアの粒径ｒｃは、被覆するトナーが十分に接触し、帯電できる表面積が必要なことから、トナー粒径ｒｔの２倍以上であることが好ましい。
【００５７】
なお、トナーおよび磁性キャリアの個数平均粒径、トナーの平均円形度の測定方法に関しては後述する。トナー及び磁性キャリアを、全体の質量に対するトナー質量比（ＴＤ比ｘ）８％に混合し、二成分現像剤４０とした。ＴＤ比ｘは、適切なトナー量をスリーブ２２１に供給するために、磁性キャリアの表面をトナーが被覆する割合として計算される被覆率Ｓ（（式１）参照）が９０％以上２００％以下になるように調整されている。
【００５８】
【数１】
2017040884.tif 000003
【００５９】
ここで、ρｃ：キャリア真密度（４．８ｇ／ｃｍ＾３）、ρｔ：トナー真密度（１．１ｇ／ｃｍ＾３）である。なお、トナー及び磁性キャリアは、これに限定されず、一般に使用されている公知のトナー及び磁性キャリアを使用することができる。供給部Ｗまで搬送された二成分現像剤４０は、トナー担持体２２の内部に固定配置される複数の永久磁石２２２によって作られる磁界により、スリーブ２２１に供給される。供給された二成分現像剤４０は、スリーブ２２１の回転および永久磁石２２２によって作られる磁界の影響を受けて磁気穂化し、スリーブ２２１の回転方向ｈに搬送される。
【００６０】
図１０は、二成分現像剤４０の搬送の様子を説明する模式図である。なお、図面上、スリーブ２１１の表面における凹凸構造は省略している。永久磁石２２２による磁界により、二成分現像剤４０は磁気穂化する（図１０（ａ））。そして、スリーブ２２１の回転に伴い、磁気穂は隣接する極の影響を受け始める（図１０（ｂ））。さらに回転すると磁気穂がスリーブ２２１上に倒れる（図１０（ｃ））。さらに回転すると磁気穂が隣接する極の影響を強く受けて立ち上がり（図１０（ｄ））、以後これを繰り返す。
【００６１】
このとき、スリーブ２２１による搬送力以外に、磁気力の影響を受けるため、スリーブ２２１の移動速度ｈに比べて、磁気穂の移動速度が速まり易い。つまり、搬送過程において、スリーブ２２１に対し速度差を有して二成分現像剤を搬送するためには、少なくともトナー担持体２２の内部には２極以上の複数の永久磁石２２２が配置されることが必要である。
【００６２】
図１１（ａ）は、スリーブ２２１における二成分現像剤４０の搬送時のトナー挙動について説明する模式図である。なお、図ではスリーブ２２１の表面における凹凸構造（２２１ｂ）近傍の磁性キャリア４２のみ記載しているが、実際は磁気穂化し複数存在している。図のように、スリーブ２２１上には、回転方向ｈに沿う方向に規則的に並ぶ凹凸構造を有す。スリーブ２２１上の磁気穂、特に永久磁石２２２に近いスリーブ２２１に接触する磁性キャリア４２には、強い磁気力が作用する。
【００６３】
さらに、スリーブ２２１の回転及び磁気力により、磁性キャリア４２は、図中の矢印ｇ方向にスリーブ２２１の移動速度ｈに比べて速く移動する。このため、磁性キャリア４２がスリーブ２２１の表面上を移動する際に、磁性キャリア４２に被覆されたトナー４１が、磁性キャリア４２と凹凸構造の緩傾斜面ＳＬ及び急傾斜面ＳＲの間に挟まれ、摺擦され帯電する。そして、トナー４１が凹凸構造の頂点Ｐｎや緩傾斜面ＳＬ及び急傾斜面ＳＲと多点接触することにより、凹凸構造に強く拘束される。その結果、非磁性トナー４１は磁性キャリア４２から脱離し、凹凸構造へ移行する。
【００６４】
図１１（ｂ）は、凹凸構造の比較例として、凹凸構造を有していないスリーブ２２１における二成分現像剤４０の搬送時のトナー挙動について説明する模式図である。搬送過程において、スリーブ２２１上に接触するトナー４１は、凹凸構造に比べ拘束力が弱く、スリーブ２２１上にコートされ難い。更に搬送過程において、スリーブ２２１上に一度付着したトナー４１も、後続から搬送されてくる磁性キャリア４２と絶えず接触する。
【００６５】
凹凸構造を有していない場合、スリーブ２２１上に付着したトナー４１は、凹凸構造に比べ拘束力が弱いため、接触する磁性キャリア４２に回収され易い。このため、二成分現像剤４０の搬送方向、ここではスリーブ２２１の回転方向ｈと略平行に磁気穂によるかき取り跡が顕著となり、均一なコートができない。
【００６６】
図１２は、後述する現像剤の回収後に、スリーブ２２１上にコートされたトナー像の模式図である。図１２（ａ）のように凹凸構造を有するスリーブ２２１の場合には、トナー４１が凹凸構造により拘束され、磁気穂によりかき取られ難いため、凹凸構造上に均一なトナー４１を薄層コートすることができる。
【００６７】
一方、図１２（ｂ）のように凹凸構造を有していないスリーブ２２１の場合には、トナー４１の拘束力が弱く、スリーブ２２１上に付着し難く、更にトナー４１が磁気穂によりかき取られ易いため、凹凸構造上に均一なトナー４１を薄層コートすることができない。
【００６８】
スリーブ２２１上にコートされるトナー量は、トナー４１が磁性キャリア４２からスリーブ２２１上に移行する確率Ｑ１と、トナー４１が磁気穂によりスリーブ２２１上から剥ぎ取られる確率Ｑ２によって決定される。確率Ｑ１が確率Ｑ２よりも十分に大きければ、搬送過程におけるトナーの接触頻度の増加に伴い、スリーブ２２１上へ移行するトナー４１が増加していく。その結果、回収部Ｕを通過後（図９参照）には、スリーブ２２１上の凹凸構造へ選択的に薄層且つ均一にトナー４１がコートされる。
【００６９】
図１３は、凹凸構造上に拘束されたトナー４１が後続から搬送されてくる二成分現像剤中の磁性キャリア４２と衝突した際の模式図である。トナー４１は、磁性キャリア４２の中心Ｏｃ（重心）からトナー４１の中心Ｏｔ（重心）の方向に力Ｆを受ける。このとき、トナー４１には、トナー４１と凹凸構造の急傾斜面ＳＲ上の接点Ｐを回転軸として、力Ｆの垂直成分Ｆ⊥によりトルクがかかり、図中のｍｔ方向に回転し、急傾斜面ＳＲを乗り越え、磁性キャリア４２にかき取られると考えられる。トナー４１にトルクがかかるのは凹凸構造にコートする際も同様であり、トナー４１がｍｔ方向に回転することを抑制することにより、確率Ｑ１を高め、確率Ｑ２を低めることができると考えられる。
【００７０】
図１４は、凹凸構造の断面図に対して、トナー４１、磁性キャリア４２に相当する円を下記条件で記載した模式図である。ここから、図１４を用いてトナーの最大値Ｒｘを算出する。なお、図１５（ｂ）を用いてトナーの最小値Ｒｎを算出する。
【００７１】
図１４の状態では、第２仮想線Ｌ２が一方の急傾斜面ＳＲの頂点ＰＬを通るが、このときの非磁性トナー４１の粒径が最大値となり、これを最大値Ｒｘとする。ここで、第２仮想線Ｌ２は、非磁性トナー４１（円ｔ）のトナー中心（Ｏｔ）、及び、磁性キャリア４２（円ｃ）のキャリア中心（Ｏｃ）を結ぶ線である。トナー（円ｔ）は、凹部２２Ｂを形成する２つの傾斜面のうちの一方の急傾斜面ＳＲの頂点ＰＬと接する。また、トナー（円ｔ）は、他方の緩傾斜面ＳＬと接する。
【００７２】
磁性キャリア４２（円ｃ）は、トナー担持体２２の表面の凸部２２Ａの頂点ＰＬ、ＰＲ同士（頂点同士）を結ぶ第１仮想線Ｌ１と非磁性トナー４１とに接して所定の粒径ｒｃを有する。このとき、円ｔには接点ＰＬを回転軸として、ｍｔ方向に回転させるトルクを発生させる力が働かない。
【００７３】
一方、円ｔの粒径がＲｘを超えると、図１３と同様に垂直成分Ｆ⊥が働き、トルクが発生し、図中のｍｔ方向に回転してしまう。つまり、凹凸構造と磁性キャリアの粒径ｒｃが決定されると、スリーブ２２１上にコートできるトナー粒径の上限は幾何学的にＲｘと決定される。本実施例で使用した凹凸構造（Ｌ６．５μｍ、ｘＬ５．５μｍ、ｄ１．５μｍ、κＲ＝１．５、κＬ＝０．２７）、磁性キャリアの粒径（ｒｃ９０μｍ）から、幾何学的に求められる最大トナー粒径Ｒｘは１０μｍである。なお、磁性キャリアの粒径ｒｃが凹凸構造の周期Ｌ、深さｄに比べて十分大きいため、磁性キャリアの接点を第１仮想線Ｌ１と近似している。
【００７４】
図１５（ａ）は、トナーの製造条件（重合条件、分級条件）を可変して得られた負帯電性トナー（ｒｔ７．６μｍ、平均円形度０．９７）と標準キャリアＮ−０２を用いた結果である。すなわち、凹凸構造（Ｌ６．５μｍ、ｘＬ５．５μｍ、ｄ１．５μｍ、κＲ＝１．５、κＬ＝０．２７）にコートされるトナーの粒径分布を測定した結果である。
【００７５】
点線ａは、現像容器２１に入れたトナーの粒径分布であり、実線ｂはスリーブ２２１上を現像剤が搬送され、後述する現像剤の回収手段により、現像剤が回収後に、スリーブ２２１上にコートされたトナーの粒径分布である。図のように、幾何学的に決定される最大トナー粒径Ｒｘ（１０μｍ）より大きいトナーは、スリーブ２２１上にコートされないことを確認した。
【００７６】
一方、スリーブ２２１上に薄層均一なコートをするためには、凹凸構造の急傾斜面ＳＲに複数のトナー４１が付着することは好ましくない。二個以上のトナー４１が付着することを防止するためには、トナー４１の粒径が凹凸構造に対して一定の大きさ以上であることが必要である。
【００７７】
図１５（ｂ）は、凹凸構造の断面図に対して、トナー４１に相当する円を下記条件で記載した模式図である。図１５（ｂ）の状態で、頂点ＰＬ、ＰＲを結んだ第１仮想線Ｌ１に接すると共に、隣り合う凸部２２Ａ同士の間に形成される２つの急傾斜面ＳＲ及び緩傾斜面ＳＬと多点（２点）で接する非磁性トナー４１（円ｔ）の粒径をＲｎとする。図のように、トナー粒径がＲｎ以上であれば、急傾斜面ＳＲに複数のトナーが付着することを防止することができる。つまり、凹凸構造が決定されると、スリーブ２２１上に薄層均一にコートできるトナー粒径の下限は幾何学的にＲｎと決定される。
【００７８】
本実施例で使用した凹凸構造（Ｌ６．５μｍ、ｘＬ５．５μｍ、ｄ１．５μｍ、κＲ＝１．５、κＬ＝０．２７）から、幾何学的に求められる最小トナー粒径Ｒｎは１．４μｍである。
【００７９】
以上より、凹凸構造と磁性キャリアの粒径ｒｃが決定されると、スリーブ２２１上に薄層均一にコートできるトナー粒径ｒｔは幾何学的に求められるＲｘとＲｎより、Ｒｎ≦非磁性トナー４１の粒径ｒｔ≦Ｒｘの関係が成立する。非磁性トナー４１に関しては、累積粒度分布における１０％の粒径がＲｎ以上であり、累積粒度分布における９０％の粒径がＲｘ以下であることが望ましい。
【００８０】
ここで、図９の説明に戻る。その後、トナー担持体２２上の現像剤は回収部材２３と対向する回収部Ｕまで搬送される。回収部材２３は、内部に固定された永久磁石２３２と、円筒状の非磁性金属材料で形成され回転可能なスリーブ２３１から構成される。スリーブ２３１は、トナー担持体２２と対向する回収部Ｕにおいて同方向に移動するように回転可能に設けられている。トナー担持体２２と回収部材２３は非接触であり、２ｍｍ以下に離間して配置されている。
【００８１】
トナー担持体２２内の永久磁石２２２は、交互に配設された３個のＮ極と２個のＳ極を有している。一方、回収部材２３内の永久磁石２３２は、交互に配設された３個のＮ極と４個のＳ極を有している。このとき、図９に示すように、トナー担持体２２と回収部材２３が対向する回収部Ｕにおいて、両者の磁極が異極となるように、トナー担持体２２内に磁極Ｎ２２、回収部材２３内に磁極Ｓ２３Ｕが対向するように配置する。
【００８２】
また、回収部材２３内の磁極は磁極Ｓ２３Ｕよりスリーブ２３１の回転方向の下流側に、現像剤４０を搬送するために隣接する磁極が異極となるように交互に磁極を配置する。また、後述する現像剤剥ぎ取り部Ｚにおいて、現像剤４０を回収部材２３上から剥ぎ取るために磁極Ｓ２３Ｕと同極となる磁極を配置する。
【００８３】
トナー担持体２２上を搬送され回収部Ｕに到達した現像剤４０は、トナー担持体２２内の磁極Ｎ２２と回収部材２３内の磁極Ｓ２３Ｕが形成する磁場によって、トナー担持体２２上から回収部材２３上へと移動する。回収部材２３上に回収された現像剤４０は、スリーブ２３１の回転及び回収部材２３内の永久磁石２３２による磁気力によって矢印ｃの方向に搬送される。一方、回収を受けず、スリーブ２２１上に薄層均一にコートされたトナーは、受容部材２４と対向する受け渡し部Ｔ′まで搬送される。
【００８４】
図１６は、受け渡し部Ｔ′の拡大概略図である。受け渡し部Ｔ′で受容部材２４がトナー担持体２２のスリーブ２２１に１５０μｍの侵入量（図中Ｃｏ）で接触するように配置される。スリーブ２２１は、受容部材２４の回転方向ｊに対して、受け渡し部Ｔ′で同方向の回転方向ｈに移動するように回転可能に設けられている。
【００８５】
図１７（ａ）は、受け渡し部Ｔ′の中央部の拡大図である。受け渡し部Ｔ′の中央部では、トナー担持体２２のスリーブ２２１に担持されたトナー４１の表面へ受容部材２４の表面が押圧されている。一方、トナー４１には粒径分布が存在するため、中心粒径よりも大粒径のトナー４１も存在すれば小粒径のトナー４１も存在する。受容部材２４の表面がトナー担持体２２のスリーブ２２１に担持された全てのトナー４１の表面に接触するためには、小粒径トナーと大粒径トナーの粒径差分だけ、大粒径トナーが受容部材２４の表面に侵入する必要がある。そのため、受容部材２４の表面はトナー４１が侵入できる程度に十分に柔軟である必要がある。
【００８６】
図１７（ｂ）は、受容部材２４の表面が硬い場合の、受け渡し部Ｔ′の中央部の拡大図である。受容部材２４の表面が硬い場合、受容部材２４の表面がトナー担持体２２のスリーブ２２１に担持されたトナー４１の表面に十分に追従出来ない。そのため大粒径トナー４１Ｊがスペーサーとなってしまい、小粒径トナー４１Ｋと受容部材２４の表面の間に空間が生じてしまう。その結果、小粒径トナー４１Ｋはトナー担持体２２のスリーブ２２１から受容部材２４へと受け渡される際に空間を飛翔する必要がある。
【００８７】
この際、空間を飛翔するトナー間には誘電分極による静電的な凝集力や同極電荷による静電的な反発力が働く。そのため、トナー担持体２２上では均一にコートされていたトナー４１でも、小粒径トナー４１Ｋが空間を飛翔している間に静電的な力によって凝集または反発し、受容部材２４上に到達した時にはトナー分布に疎密が生じてしまう。また、大粒径トナー４１Ｊがスペーサーとなり小粒径トナー４１Ｋは受容部材２４に接触できないため、小粒径トナー４１Ｋには受容部材２４との接触による付着力が働かない。その結果、受容部材２４に接触できなかったトナー４１の一部がトナー担持体２２上から受容部材２４上へと移動出来ない場合が存在、トナー分布に疎密が生じてしまう。
【００８８】
表１は本実施例における現像装置２０において、受容部材２４の表面のコート層を変更し、表面から深さ２．８μｍまでのヤング率ＥＩＴを変更した際の、受容部材２４上に受け渡されたトナーの面内均一性の評価結果である。ヤング率ＥＩＴの測定方法、トナー均一性の評価方法については後述する。
【００８９】
【表１】
2017040884.tif 000004
受容部材２４の表面のヤング率ＥＩＴが２００ＭＰａ以下の柔軟な場合では、トナー４１が均一に受容部材２４上へと受け渡しが出来ている。これに対し、受容部材２４の表面のヤング率ＥＩＴが４００ＭＰａ以上の硬い場合では、受容部材２４上でトナー４１が不均一になっている。この結果から、受容部材２４の表面を柔軟にすることでトナー４１を均一に受容部材２４上へと受け渡しが出来ることがわかる。
【００９０】
【表２】
2017040884.tif 000005
表２は、受容部材２４上に受け渡したトナー均一性の評価結果である。本実施例における現像装置において、製造条件（重合条件、分級条件）を変更することで累計粒径分布を変更したトナーを用い、また受容部材２４の表面のコート層を変更することで受容部材２４の表面のヤング率ＥＩＴを変更した際のものである。評価に用いた各トナーの累計粒径分布における１０％の粒径をｒｔ１０、９０％の粒径をｒｔ９０、（ｒｔ９０−ｒｔ１０）をσ（μｍ）とした時、受容部材２４の表面から深さσ（μｍ）までの表面ヤング率を測定する。そして、各トナーに対する評価時の表面ヤング率ＥＩＴとした。各σに対するＥＩＴと受容部材２４上に受け渡されたトナー均一性の関係を表２に示す。
【００９１】
また、表２における各σに対する、均一性が○の最大ＥＩＴと均一性が×の最小ＥＩＴを縦軸ＥＩＴ、横軸σでプロットしたものを図１８に示す。図１８から、トナーの粒径分布がブロードになりσが大きくなる程、受容部材２４の表面に均一にトナーを受け渡すのに必要な表面ヤング率ＥＩＴが小さくなる必要、すなわち、より受容部材２４の表面が柔軟になる必要があることがわかる。
【００９２】
σとＥＩＴの関係について図１９を用いて説明する。トナー担持体２２のスリーブ２２１上のトナー４１の粒径分布が大きい場合（図１９（ａ））、小粒径トナーに受容部材２４が接するには図中σＬだけ大粒径トナーが受容部材２４に侵入する必要がある。一方、トナー担持体２２のスリーブ２２１上のトナー４１の粒径分布が小さい場合（図１９（ｂ））、小粒径トナーに受容部材２４が接するには図中σＳだけ大粒径トナーが受容部材２４に侵入すれば良い。
【００９３】
すなわち、トナー粒径分布が広い程、受容部材２４の表面はより大きく変形する必要があるため、受容部材２４の表面はより柔軟である必要がある。トナーの累計粒径分布における９０％の粒径ｒｔ９０から１０％の粒径ｒｔ１０との差分σだけ受容部材２４の表面が変形することが出来れば、全トナーの８０％と受容部材２４の表面が接触できることになる。そのため、トナー４１を均一に受容部材２４上へと受け渡すことが出来る。そのため、受容部材２４の表面より深さσの範囲について、トナー４１が侵入出来る程十分に柔軟である必要がある。
【００９４】
図１８より、受容部材２４の表面に均一にトナーを受け渡すのに必要な表面ヤング率ＥＩＴ（ＭＰａ）とトナー粒径分布σ（μｍ）の関係は下記（式２）で表現できることがわかった。
【００９５】
【数２】
2017040884.tif 000006
上記（式２）を満たすことで、受容部材２４の表面に均一にトナー４１を受け渡すことが可能になる。
【００９６】
【表３】
2017040884.tif 000007
表３は本実施例における現像装置において、受容部材２４の表面のコート層を変更し、表面から深さ２．８μｍまでのヤング率ＥＩＴを変更すると共に、受容部材２４のトナー担持体２２への侵入量を変化させた際のトナー均一性の評価結果である。表３から、受容部材２４のトナー担持体２２への侵入量が変化しても、受容部材２４の表面ヤング率ＥＩＴとトナー均一性の関係が変化していないことがわかる。
【００９７】
この結果について、図２０を用いて説明する。図２０（ａ）は受容部材２４のトナー担持体２２への侵入量が小さい場合、図２０（ｂ）は受容部材２４のトナー担持体２２への侵入量が大きい場合を示す。受容部材２４のトナー担持体２２への押し付け圧を増加させ、侵入量を図２０（ａ）から図２０（ｂ）に増加させると、受容部材２４がトナー担持体２２上のトナー４１と接している範囲が図２０（ａ）のＴ′Ｓから図２０（ｂ）のＴ′Ｌに増加する。
【００９８】
トナー担持体２２上には密にトナーがコートされているため、受容部材２４がトナー担持体２２上のトナー４１と接している範囲の増加と、受容部材２４が接触するトナー担持体２２上のトナー４１の個数は比例する。トナー４１の受容部材２４への侵入量はトナーひとつに対する受容部材２４の押し付け圧に依存する。
【００９９】
そのため、受容部材２４のトナー担持体２２への押し付け圧を増加させても、受容部材２４に接触するトナー個数も増加するため、トナーひとつに対する受容部材２４の押し付け圧は増加せず、トナーひとつの受容部材２４への侵入量は変化しない。上記理由により、トナー担持体２２上のトナーに受容部材２４が十分に接触するためには、侵入量に依らず受容部材２４の表面を十分に柔軟にする必要がある。
【０１００】
次に、トナー担持体２２上から受容部材２４上へとトナーが受け渡される過程について、図２１（ａ）を用いてさらに詳細に説明する。図２１（ａ）に受容部材２４とトナー担持体２２のスリーブ２２１の接触開始部から受け渡し部Ｔ′の中央部への概略図を示している。トナー担持体２２のスリーブ２２１上のトナー４１と受容部材２４が接触を開始する。そうすると、トナー４１はトナー担持体２２のスリーブ２２１の回転に伴い、図２１（ａ）の矢印ｅで示されるトナー担持体２２のスリーブ２２１の回転方向で、受容部材２４の表面へと侵入を開始する。
【０１０１】
受容部材２４の表面は弾性により、トナー４１を矢印ｅの反対方向である矢印ｆ方向へと押し返す。この矢印ｆ方向に押し返す反発力によって、トナー４１には緩傾斜面ＳＬ方向へ回転するトルクが発生する。このトルクによってトナー４１は緩傾斜面ＳＬを転がり上がり、急傾斜面ＳＲからは離れるため、トナー４１とトナー担持体２２の接触点が減少し、トナー４１をトナー担持体２２のスリーブ２２１上へと拘束する付着力が減少する。
【０１０２】
また、トナー担持体２２と受容部材２４の間には電圧印加手段によって電位差が生じている。本実施例では、トナー担持体２２にＶ１＝−７００Ｖ、受容部材２４にＶ３＝−４００Ｖを印加しており、トナー４１にはトナー担持体２２から受容部材２４へと向かう静電気力が働く。この静電気力とトナー担持体２２のスリーブ２２１との付着力減少によって、トナー４１はトナー担持体２２のスリーブ２２１から受容部材２４へと確実に受け渡される。
【０１０３】
トナー４１を緩傾斜面ＳＬに沿って登る方向へ回転させ、トナー４１とトナー担持体２２の付着力を低減する方法は、受容部材２４に対するトナー担持体２２の周速比を１倍より大きくする。このことで、トナー担持体２２の表面を受容部材２４の表面よりも速く動かすことによっても達成することが出来る。上記理由より、受容部材２４に対するトナー担持体２２の周速比は１倍以上であることが好ましい。
【０１０４】
受容部材２４に対するトナー担持体２２の周速比を大きくすることで、トナー担持体２２上でのトナー密度に対し、受容部材２４上にコートされるトナー密度を周速比分だけ増加させることが可能である。すなわち、受容部材２４に対するトナー担持体２２の周速比を可変することで、受容部材２４上にコートされるトナー量を可変することが出来る。
【０１０５】
トナー担持体２２から受容部材２４へと均一に受け渡されたトナー４１は、感光体ドラム１と対向する現像部Ｔまで搬送され、感光体ドラム１と受容部材２４の周速が略等速の条件で現像される。このため、ハキヨセを抑えた高密度なトナー像を感光体ドラム１上に現像することができる。
【０１０６】
また、現像部Ｔにおいても、受容部材２４の表面が（式２）を満たす十分に柔軟な構成であるため、図２１（ｂ）に示す通りトナー４１は受容部材２４から感光体ドラム１へと、空間を飛翔せずに現像することが可能となる。そのため、静電的な力によるトナーの凝集または反発に起因するトナーの不均一性を抑制し、濃淡ムラ等の無い均一なトナー像を安定して得ることができる。本実施例では、感光体ドラム１上の画像部Ｉｍの電位Ｖｌが−１００Ｖ、感光体ドラム１上の非画像部の電位Ｖｄが−６００Ｖとしている。
【０１０７】
本実施例では、受容部材２４のみ表面が（式２）を満たす柔軟な構成としたが、トナー担持体２２、感光体ドラム１についても表面が（式２）を満たす柔軟な構成としても良い。また、トナー担持体２２と感光体ドラム１の両方について表面が（式２）を満たす柔軟な構成の場合、受け渡し部Ｔ′ではトナー担持体２２の表面に、現像部Ｔでは感光体ドラム１の表面にトナーが侵入できる。そのため、受容部材２４の表面が（式２）を満たさない構成でも良い。
【０１０８】
このことから、以下のことが言える。受容部材２４の表面において、非磁性トナー４１の累計粒径分布における１０％の粒径をｒｔ１０（μｍ）、９０％の粒径をｒｔ９０（μｍ）、（ｒｔ９０−ｒｔ１０）をσ（μｍ）としたとき、受容部材２４の表面において、表面から深さσまでのヤング率ＥＩＴ（ＭＰａ）がＥＩＴ ＜ １０００／（σ＾（３／２））の関係を満たすように形成される。このように受容部材２４がその関係を満たす場合には、トナー担持体２２と感光体ドラム１の両方の表面において、前述のＥＩＴ ＜ １０００／（σ＾（３／２））の関係を満たさなくても良い。
【０１０９】
また、受容部材２４の表面ではなくて、トナー担持体２２と感光体ドラム１の両方の表面において、前述のＥＩＴ ＜ １０００／（σ＾（３／２））の関係を満たす関係であっても良い。このようにトナー担持体２２と感光体ドラム１がその関係を満たす場合には、受容部材２４の表面において、表面から深さσまでのヤング率ＥＩＴ（ＭＰａ）がＥＩＴ ＜ １０００／（σ＾（３／２））の関係を満たさなくても良い。
【０１１０】
さらに、受容部材２４の表面ではなくて、受容部材２４とトナー担持体２２と感光体ドラム１の全部の表面において、前述のＥＩＴ ＜ １０００／（σ＾（３／２））の関係を満たす関係であっても良い。
【０１１１】
本実施例の画像形成装置は、トナー担持体２２と受容部材２４の周速比によって受容部材２４上にコートされるトナー量を可変出来る。これと共に、受容部材２４と感光体ドラム１を略等速とすることで、ハキヨセを抑えた高密度かつ高安定なトナー像を感光体ドラム１上に現像することが出来る。
【０１１２】
ここで、図９の説明に戻る。次に、現像されず受容部材２４上に残留した残トナー４１の回収について説明する。残トナー４１は、受容部材２４により回収部材２３と対向する回収部Ｙまで搬送される。このとき、回収部材２３に担持される現像剤４０と接触する。現像剤４０は、既にトナー担持体２２にトナーをコートしているため、ＴＤ比が下がっている。
【０１１３】
このため、現像剤としてトナーを回収する能力を有しているため、接触により、残トナー４１は受容部材２４から脱離し、回収部材２３に担持される現像剤４０に回収される。本実施例では回収部Ｙにおいて残トナー４１を回収するために、回収部材２３に電圧を印加している。この時、回収部Ｙにおいて残トナー４１を回収するために、回収部材２３に印加する電圧Ｖ２は、受容部材２４に印加するＤＣ電圧Ｖ３以上（正帯電性トナーを使用する場合はＶ３以下）にすることが好ましい。一方、回収部材２３に電圧を印加すると、回収部Ｕにも電界が作用する。
【０１１４】
このような条件下においても、スリーブ２２１上にコートされたトナーは、凹凸構造により電界の方向に対して垂直成分の拘束力が生じる。一方、それ以外の現像剤は回収部材２３へ回収されるために、トナー担持体２２上に安定して均一な薄層コートが可能になる。さらに好ましくは、回収部Ｙに対して配置される永久磁石２３２の磁極（Ｓ２３Ｙ極）と回収部Ｕに対して配置される永久磁石２３２の磁極（Ｓ２３Ｕ極）が同極であることが好ましい。図２２により、その理由を説明する。
【０１１５】
図２２は、回収部Ｕから回収部Ｙまでの磁気穂搬送の模式図である。回収部Ｕにおいて、電界Ｅ２３が作用し、スリーブ２２１上にコートされるトナー以外のトナーは回収部材２３方向に飛翔し、磁気穂上で回収部材２３近傍のトナー量が増加する（図２２（ａ））。スリーブ２３１の回転および永久磁石２３２により作られる磁界により磁気穂は搬送され（図２２（ｂ））、回収部Ｙまで搬送される磁気穂は、受容部材２４近傍のトナー量が減少している（図２２（ｃ））。
【０１１６】
このため、磁性キャリアが残トナー４１をより回収し易くなるため、より低い電界Ｅ４３でも回収可能になる。本実施例では、回収部材２３に印加する電圧Ｖ２を−２００Ｖとした。なお、回収部材２３内の磁極構成は磁極構成に限定されることはなく、回収部Ｙに対して配置される永久磁石２３２の磁極と回収部Ｕに対して配置される永久磁石２３２の磁極が同極であればよい。
【０１１７】
回収部Ｕおよび回収部Ｙにおいて、回収された現像剤４０および残トナー４１は、磁界およびスクレーパ２７により現像容器２１に戻され、再び供給部材２５１、２５２により撹拌搬送され、供給部Ｗにおいてトナー担持体２２上へ供給される。
【０１１８】
【表４】
2017040884.tif 000008
表４は本実施例において、トナー担持体２２上の凹凸構造の寸法を変更した際の受容部材２４上に受け渡したトナーの均一性の評価結果である。構造Ａ、Ｂ、Ｄでは均一なトナー受け渡しを実現できたが、構造Ｃ、Ｅでは受け渡し時にトナーが不均一になっていた。構造Ｃではトナー（ｒｔ６．９μｍ）が幾何学的に求められる最小トナー粒径Ｒｎ（７μｍ）を下回っているため、スリーブ２２１上にトナーが多層でコートされてしまう。
【０１１９】
トナーが多層でコートされてしまうと受け渡し部Ｔ′において、多層トナーがスペーサーとなり、トナー担持体２２上トナーと受容部材２４の表面の接触を阻害する。そして、トナー４１がトナー担持体２２のスリーブ２２１から受容部材２４へと受け渡される際に空間を飛翔する必要が生じる。空間を飛翔するトナー間には誘電分極による静電的な凝集力や同極電荷による静電的な反発力が働くため、受容部材２４に到達するまでにトナー４１が不均一となってしまう。
【０１２０】
一方、構造Ｅではトナー（ｒｔ６．９μｍ）が幾何学的に求められる最大トナー粒径Ｒｘ（６．６μｍ）を上回っているため、スリーブ２２１上にトナー４１を均一にコートすることができない。そのため、受容部材２４上に受け渡されたトナー４１の配置も不均一となってしまう。
【０１２１】
上記の通り、トナー粒径ｒｔは凹凸構造と磁性キャリアの粒径ｒｃによって幾何学的に決定される範囲（Ｒｎ≦ｒｔ≦Ｒｘ）であることが望ましいが、トナー粒径がＲｎ≦ｒｔ１０≦ｒｔ９０≦Ｒｘであるとより好ましい。この条件により、トナー担持体２２上でのトナー多層化をより抑制すると共に、現像剤４０からトナー担持体２２上にコートされるトナー粒径の選択性を低減し、現像剤中のトナーをより効率良く使用することが可能となる。また、回転方向ｈで隣接するトナー担持体２２の表面の凹凸構造の凸部２２Ａ同士の間隔（周期Ｌ）は、トナーの粒径の３倍よりも小さく、更に好ましくは２倍より小さいと好ましい。
【０１２２】
図２３（ａ）は、周期Ｌがトナー粒径の３倍のスリーブ２２１の模式図である。図のように、急傾斜面ＳＲと緩傾斜面ＳＬに多点接触できるトナー４１ｃはスリーブ２２１上に拘束されるが、その上方に位置するトナー４１ｄ、トナー４１ｅは、上方にいくに従い磁性キャリアからかき取られ易い。このため、コート量の安定性が低下し、それに伴い現像量の安定性が低下してしまう。１周期に拘束されるトナー数を制限する、具体的には２個以下、更に好ましくは１個に制限することにより、周期間におけるコート量の変動が抑制され、コート量、現像量の安定性を改善することができる。
【０１２３】
【表５】
2017040884.tif 000009
また、凹凸構造の凸部２２Ａの緩傾斜面ＳＬの最大傾斜角度｜κＬ｜は０．５以下であり、凸部２２Ａの急傾斜面ＳＲの最大傾斜角度｜κＲ｜は１．０以上であることが好ましい。表５は本実施例における現像装置において、スリーブ２２１上の凹凸構造の形状を可変した際の定着後の画像濃度評価の結果である。評価方法の詳細については後述する。構造Ｇと構造Ｉにおいて目標の画像濃度に未達であった。
【０１２４】
構造Ｇにおいてはスリーブ２２１上には十分なトナー量がコートされているが、スリーブ２２１上のトナーを受容部材２４へ受け渡す際に、緩傾斜面ＳＬの最大傾き｜κＬ｜が０．５より大きい。そのためにトナーが緩傾斜面ＳＬ上を回転移動できず、スリーブ２２１上から受容部材２４へのトナー受け渡しが困難になっているためだと考えられる。
【０１２５】
構造Ｉにおいては、急傾斜面ＳＲの最大傾き｜κＲ｜が１．０より小さいことにより、トナーがトナー担持体２２上に拘束され難いため、スリーブ２２１上で十分なトナー量がコートされていないと考えられる。以上より、凹凸構造の緩傾斜面ＳＬにおける最大傾き｜κＬ｜は０．５以下、凹凸構造の急傾斜面ＳＲにおける最大傾き｜κＲ｜は１．０以上であることが好ましい。
【０１２６】
また、トナー４１とスリーブ２２１の接触点における静電的付着力が大きければ、トナーはスリーブ２２１上に拘束され易くなり、コート量の安定性が改善する。更に現像剤の搬送過程において、スリーブ２２１とトナーの接触頻度や摩擦を過度に上げる必要がなくなり、現像剤の劣化を抑えることができる。
【０１２７】
そのためには、トナー担持体２２のスリーブ２２１の表面と、非磁性トナー４１と、磁性キャリア４２と、の帯電系列（帯電列）は、非磁性トナー４１とトナー担持体２２のスリーブ２２１の表面（コーティング層２２１ｂ）との間に、磁性キャリア４２が入るようが並ぶことが好ましい。この条件においては、トナー４１とスリーブ２２１の表面材料の帯電系列差が、トナー４１と磁性キャリア４２の帯電系列差に比べて大きくなる。
【０１２８】
このため、トナー４１とスリーブ２２１が接触、摩擦し帯電した際に、トナー４１と磁性キャリア４２の静電的付着力に比べて、強い静電的付着力が発生し、トナー４１が磁性キャリア４２から脱離しスリーブ２２１に付着しやすくなる。なお、帯電系列の決定方法に関しては後述する。
【０１２９】
＜凹凸構造の形成方法＞
スリーブ２２１上の凹凸構造は、光硬化性樹脂を用いた光インプリント法や熱可塑性樹脂を用いた熱インプリント法により形成することができる。また、レーザーを走査しエッジングを行うレーザーエッジング法やダイヤモンド刃により機械的に削るダイヤモンドエッジング法により形成することができる。更にそれらの成型から電鋳技術などによる複製などにより形成することができる。
【０１３０】
図２３（ｂ）は、熱インプリント法による形成方法の概略図である。ハロゲンヒータ５１を内包した転写用ローラ５０上に、所望の凹凸構造とは逆形状の構造を有したフィルムモールド５２を固定し、スリーブ２２１に接触、加圧する。転写用ローラ５０とスリーブ２２１を等速で回転させながら、ハロゲンヒータ５１により、ガラス転移温度から融点の範囲内に加熱し、スリーブ２２１上に凹凸構造を形成する。
【０１３１】
このとき、スリーブ２２１上に塗工した熱可塑性樹脂から成るコーティング層２２１ｂに形成しても構わないし、弾性層２２１ｃ上に直接形成しても構わない。本実施例で使用したスリーブ２２１は熱インプリント法で形成されており、ステンレス製の基層２２１ａ上に接着性を高めるために数ｎｍのプライマー層を設け、その上に１０μｍのＰＭＭＡ層２２１ｂを塗工し、熱インプリント法によりのこぎり形状を形成した。
【０１３２】
図２３（ｃ）は、光インプリント法による形成方法の概略図である。光インプリント法は、光硬化性樹脂をスリーブ２２１の表面に塗工し、ハロゲンヒータの代わりに設置したＵＶ光源５３により、ＵＶ照射し、光硬化性樹脂を硬化させ凹凸構造を形成する。
【０１３３】
図２４（ａ）は、ダイヤモンドエッジング法による形成方法の概略図である。スリーブ２２１に対して、先端がのこぎり形状のダイヤモンド刃を有す針５４を矢印ｆ方向に走査し、スリーブ２２１の表面を機械的に削り凹凸構造を形成する。更にスリーブ２２１を矢印ｇ方向にわずかに回転し、再び針５４を矢印ｆ方向に走査し、これを繰り返し、凹凸構造を形成する。
【０１３４】
＜凹凸構造の判定方法＞
スリーブ２２１上における凹凸構造の判定はＡＦＭ（Ｐａｃｉｆｉｃ  ｎａｎｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ社製Ｎａｎｏ−Ｉ）を用い、測定装置の操作マニュアルに従い測定を行う。以下判定方法について説明する。
【０１３５】
図２４（ｂ）は、サンプリングについて説明する模式図である。サンプリングはスリーブ２２１の中央部における表面をカッターやレーザーなどにより切り取り、平滑なシート状に加工する。ＡＦＭの測定は、スリーブ２２１の回転軸ｋの水平方向ｋ″に対して垂直方向である図中矢印ｓ方向に走査して行う。なお、ＡＦＭにより直接にスリーブ２２１上を測定し、円筒補正を行っても構わない。
【０１３６】
図２５は、ＡＦＭの測定で用いる２種類のカンチレバー（探針）の先端形状の模式図である。探針Ａは先端がトナー粒径ｒｔ相当の半球状の探針（図２５（ａ）参照）であり、探針Ｂは、先端がキャリア粒径ｒｃ相当の半球状の探針（図２５（ｂ）参照）である。
【０１３７】
図２５（ｃ）は、後述する凹凸構造の測定方法で得られる構造形状の一例である。図２６は、探針Ａと探針ＢによりＡＦＭで測定される形状のグラフである。図２６中のグラフＪ１は、探針ＡによりＡＦＭで測定される凹凸構造の形状Ｊ１（黒丸のプロットが複数ある実線部分）である。図２６（ｂ）中のグラフＪ２は、探針ＢによりＡＦＭで測定される凹凸構造の形状Ｊ２（水平線に相当する点線部分）である。走査方向に対して探針Ａ、Ｂの先端位置を計測する。なお、図２６（ｃ）中のグラフＪ３は、図２６（ａ）のトナー担持体２２の凹凸構造を示す。
【０１３８】
このとき、探針の先端径ｒｔに対して、走査方向の解像度を十分に確保して測定を行う。具体的には、先端径ｒｔの１／１０以下であることが好ましい。得られる形状の差分（グラフＪ２の位置−グラフＪ１の位置）を取り、更にその微分を取り、頂点Ｐ″を決定し、頂点Ｐ″の左右に位置する底点ＹＬ″、ＹＲ″を決定する。ＹＬ″、ＹＲ″間の凸部２２Ａを単位構造としたとき、凸部２２Ａの頂点Ｐ″の左右に位置する緩傾斜面ＳＬ″（Ｐ″ＹＬ″）、急傾斜面ＳＲ″（Ｐ″ＹＲ″）の最大傾きκＬ″、κＲ″を算出する。
【０１３９】
図２７（ａ）は、凸部２２Ａが並んだ凹凸構造を前述の測定方法により測定した形状（Ｊ１、Ｊ２）の差分（Ｊ２−Ｊ１）を示す図である。構造が凹凸構造であるかは以下の判定基準により決定される。
【０１４０】
条件（１）・・・ 頂点Ｐ″ｎと左右の底点から成る凸ｎ構造のうち、隣接する１０個の凸ｎ構造（凸１〜凸１０）の緩傾斜面ＳＬｎ″、急傾斜面ＳＲｎ″の最大傾きκＬｎ″とκＲｎ″が｜κＬｎ″｜＜｜κＲｎ″｜を満たす。なお、回転方向ｈで隣接する所定数（例えば１０個）の凸ｎ構造の緩傾斜面ＳＬｎ″、急傾斜面ＳＲｎ″の最大傾きκＬｎ″とκＲｎ″の平均値がΣ（｜κＬｎ″｜／ｎ）＜Σ（｜κＲｎ″｜／ｎ）を満たすという条件であっても良い。
【０１４１】
条件（２）・・・隣り合う頂点間距離Ｌ″ｎ（Ｌ″１〜Ｌ″１０）が（式３）を満たし、且つ頂点間距離Ｌ″ｎに対する緩傾斜面ＳＬ″の幅ｘＬ″ｎの比（ｘＬ″１／Ｌ″１〜ｘＬ″１０／Ｌ″１０）が（式４）を満たす。
【０１４２】
【数３】
2017040884.tif 000010
【０１４３】
【数４】
2017040884.tif 000011
【０１４４】
ここで、（式３）に関して解説する。例えば頂点間距離を５点で計測した場合を例示する。Ｌ”ｎ１＝７．８μｍ、Ｌ”ｎ２＝８．２μｍ、Ｌ”ｎ３＝７．５μｍ、Ｌ”ｎ４＝８．５μｍ、Ｌ”ｎ５＝８．０μｍであったとする。右辺は、Ｌ”１〜Ｌ”５の平均値の１０％であるから、０．８μｍとなる。左辺は、例えば、Ｌ”１からＬ”１〜Ｌ”５の平均値を引くから絶対値は０．２μｍとなる。こうしたことから、特定の頂点間距離のピッチ幅の誤差が、平均の頂点間距離のピッチ幅の誤差の範囲内にある。
【０１４５】
また、頂点間距離を５点で計測した場合に、Ｌ”ｎ１＝９．０μｍ、Ｌ”ｎ２＝７．０μｍ、Ｌ”ｎ３＝１０．０μｍ、Ｌ”ｎ４＝６．０μｍ、Ｌ”ｎ５＝８．０μｍであったとする。右辺は、Ｌ”１〜Ｌ”５の平均値の１０％であるから、０．８μｍとなる。左辺は、例えば、Ｌ”１からＬ”１〜Ｌ”５の平均値を引くから絶対値は１．０μｍとなる。こうしたことから、特定の頂点間距離のピッチ幅の誤差が、平均の頂点間距離のピッチ幅の誤差の範囲内にない。
【０１４６】
こうしたことから、前述の（式３）や（式４）は、頂点間距離の誤差、及び、このような頂点間距離に対する緩傾斜面幅の誤差が、１０％以内にあることを意味する。このように、凹凸構造は、回転方向ｈで所定の規則性を有して凹部２２Ｂと凸部２２Ａを有する。
【０１４７】
前述の条件（１）及び条件（２）を満たす構造は、角度が異なる傾斜を有す凸部２２Ａが規則的に並ぶ凹凸構造とし、本発明における凹凸構造と判定する。なお、探針Ａが追従できない微小構造や周期の短い構造、探針Ｂが侵入できる周期の長い構造に関しては、本発明の課題に影響せず、スリーブ２２１の表面に構造が含まれていても構わない。
【０１４８】
＜凹凸構造の測定方法及びトナー粒径の規定方法＞
凹凸構造の判定方法により、凹凸構造と判定された場合に、凹凸構造の測定方法及びトナー粒径の規定方法について説明する。測定は、判定方法で用いたサンプルに対して、非接触表面・層断面形状計測システムＲ５２００（菱化システム社製）を用い、測定装置の操作マニュアルに従い測定を行う。
【０１４９】
図２７（ｂ）は、測定により得られる形状を示す図である。このとき、測定方向はＡＦＭ測定と同様に、スリーブ２２１の回転軸ｋの水平方向ｋ″に対して垂直方向であり、測定範囲はＡＦＭ測定で得られる平均頂点間距離（１／ｎΣＬ″ｎ）の１０倍以上とする。このとき、測定範囲における最下点を原点Ｏとし、原点Ｏから平均頂点間距離までの最高点をＰ１、Ｐ１から平均頂点間距離までの最下点をＹ１、Ｙ１から平均頂点間距離までの最高点をＰ２とし、以後これを繰り返し、Ｐ１からＰ１１までを決定する。次に、隣接する頂点Ｐ間（Ｐ１〜Ｐ２、Ｐ２〜Ｐ３・・・Ｐ１０〜Ｐ１１）の平均形状を算出する。
【０１５０】
図２７（ｃ）は、図２７（ｂ）の頂点Ｐ間の平均形状を示す図である。このとき、頂点間（ＰＬ、ＰＲ）を結ぶ第１仮想線Ｌ１と急傾斜面ＳＲ、緩傾斜面ＳＬに接する円の直径を最小トナー粒径Ｒｎとする。
【０１５１】
図２８では、平均形状に対して、粒径ｒｃの磁性キャリアに相当する円ｃが、第１仮想線Ｌ１に接し、且つ、急傾斜面ＳＲ上の頂点ＰＬと緩傾斜面ＳＬと多点接触する直径Ｒｘのトナー４１に相当する円ｔに接する。このとき、円ｃの中心Ｏｃと円ｔの中心Ｏｔを結ぶ第２仮想線Ｌ２が、頂点ＰＬを通る際の模式図である。このとき得られる円ｔの直径を最大トナー粒径Ｒｘとする。
【０１５２】
＜粒径の測定方法＞
トナー粒径はコールターマルチサイザ−ＩＩＩ（ベックマンコールター社製）を用い、測定装置の操作マニュアルに従い測定を行う。具体的には、電解液１００ｍｌ（ＩＳＯＴＯＮ）に、分散剤として界面活性剤を０．１ｇ加え、さらに測定試料（トナー）を５ｍｇ加える。試料を懸濁した電解液を超音波分散器で約２分間分散処理して測定サンプルとする。アパーチャ−は１００μｍのアパーチャ−とし、試料の個数を、チャンネルごとに測定して、メジアン径ｄ５０、累積分布の１０％径ｄ１０、９０％径ｄ９０を算出し、試料の個数平均粒径ｒｔ、ｒｔ１０、ｒｔ９０とする。
【０１５３】
磁性キャリア粒径はレーザー回折式粒度分布測定器ＳＡＬＤ−３０００（島津製作所製）を用い、測定装置の操作マニュアルに従い測定を行う。具体的には、磁性キャリア０．１ｇを装置に導入し測定を行い、試料の個数を、チャンネルごとに測定して、メジアン径ｄ５０を算出し、試料の個数平均粒径ｒｃとする。
【０１５４】
＜円形度の測定方法＞
トナーの円相当径、円形度及びそれらの頻度分布はＦＰＩＡ−２１００型（シスメックス社製）を用い測定を行い、下の（式５）、（式６）を用い算出する。
【０１５５】
【数５】
2017040884.tif 000012
【０１５６】
【数６】
2017040884.tif 000013
ここで、「粒子投影面積」とは二値化されたトナー粒子像の面積であり、「粒子投影像の周囲長」とはトナー粒子像のエッジ点を結んで得られる輪郭線の長さと定義する。
【０１５７】
本発明における円形度はトナー粒子の凹凸の度合いを示す指標であり、トナー粒子が完全な球形の場合に１．００を示し、表面形状が複雑になるほど、円形度は小さい値となる。また、円形度頻度分布の平均値を意味する平均円形度Ｃは、粒度分布の分割点ｉでの円形度（中心値）をｃｉ、頻度をｆｃｉとすると、下の（式７）から算出される。
【０１５８】
【数７】
2017040884.tif 000014
【０１５９】
具体的な測定方法としては、容器中に予め不純固形物などを除去したイオン交換水１０ｍｌを用意し、その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ホン酸塩を加えた後、更に測定試料を０．０２ｇ加え、均一に分散させる。分散させる手段としては、超音波分散器Ｔｅｔｏｒａ１５０型（日科機バイオス社製）を用い、２分間分散処理を行い、測定用の分散液とする。その際、分散液の温度が４０℃以上にならないように適宜冷却する。
【０１６０】
トナー粒子の形状測定には、ＦＰＩＡ−２１００型を用い、測定時のトナー粒子濃度が３０００〜１万個／μｌとなるように分散液濃度を調整し、トナー粒子を１０００個以上計測する。計測後、このデータを用いて、トナー粒子の平均円形度を求める。
【０１６１】
＜表面ヤング率の算出方法＞
受容部材２４の表面のヤング率ＥＩＴの測定方法について説明する。測定はＩＳＯ１４５７７−１に準拠した測定を行なうナノインデンター（エリオニクス社製ＥＮＴ−１１００ａ）を用い、測定装置の操作マニュアルに従い測定を行う。サンプリングは受容部材２４の中央部における、基層上に配置されている弾性層を、その上にコート層を塗膜した状態のまま１ｃｍ四方カッターやレーザーなどにより切り取り、平滑なシート状に加工する。
【０１６２】
加工したサンプルを試料台上に接着剤を用いて固定し、サンプル上１０点を下記測定条件で測定し、得られたヤング率ＥＩＴの平均値を受容部材２４の表面のヤング率ＥＩＴとした。測定条件、解析条件は下記の通り。
【０１６３】
試験モード：押込み深さ設定試験
測定点数：直線
除荷プロセス：直線
圧子形状：バーコビッチ
圧子先端補正方式：田中方式
除荷フィッテイング方式：直線（７０−９５％）
フレームコンプライアンスＣｆ：０．４８９７４
補正長さｄｈｃ：１１．６８
【０１６４】
圧子のヤング率：１１４００００Ｎ／ｍｍ＾２
圧子のポアソン比：０．０７
角錐の面と軸の成す角度：６５．０３
投影面積の係数Ａｐ０：０
投影面積の係数Ａｐ１：０
投影面積の係数Ａｐ２：２３．９６２
接触押込み深さ補正係数 ε：０．７５
【０１６５】
投影面積Ａｐと係数Ａｐ０〜２の関係は下記の通り
【０１６６】
【数８】
2017040884.tif 000015
ｈｃ：圧子接触深さ
押圧開始荷重：０ｍＮ
押圧終了荷重：５ｍＮ
分割数：１０００
ステップ間隔：１０ｍｓｅｃ
最大荷重保持時間：１０ｓｅｃ
【０１６７】
＜評価方法＞
・トナー均一性評価
トナー担持体２２よりトナーが受け渡された受容部材２４上をマイクロスコープ（Ｋｅｙｅｎｃｅ社製ＶＨＸ−５０００、レンズＶＨ−Ｚ１００使用）で１０００倍率で３６０μｍ×２７０μｍの範囲を撮影する。撮影した画像を画像処理ソフト（アドビ社製ｐｈｏｔｏｓｈｏｐ）を用いて、４５μｍ四方のエリアで４８分割した上で各エリアにおけるトナー部のみの面積を求め、エリア内全面積に対するトナー部の面積比（％）を４８のエリアそれぞれに対して求める。上記４８エリアのトナー面積比（％）について標準偏差を求め、下記基準に従って判定を行なった。
【０１６８】
トナー均一（○）：４８エリアのトナー面積比（％）の標準偏差が７％未満
トナー不均一（×）：４８エリアのトナー面積比（％）の標準偏差が７％以上
【０１６９】
・定着後の濃度評価
現像、転写、定着を順次行い、コート紙上にトナー像を定着し、濃度評価を行う。濃度評価は、コート紙上の反射濃度Ｄｒを反射濃度計（エックスライト株式会社製５００Ｓｅｒｉｅｓ）により測定し、所望の反射濃度（ＣＭＹ：Ｄｒ≧１．３、Ｋ：Ｄｒ≧１．５）に対し、未達の場合を×、到達の場合を○とした。
【０１７０】
＜帯電系列の決定方法＞
現像装置２０の現像容器２１内に磁性キャリアのみを入れて、１分程度通常の現像における回転動作を行う。このとき、電界印加部は取り外し、トナー担持体２２と回収部材２３は電気的にフロートの状態とする。また受容部材２４を取り外し、受け渡し部Ｔ′の位置に、トナー担持体２２に対向するように、表面電位計ＭＯＤＥＬ３４７（トレック社製）のプローブを設置し、トナー担持体２２の表面電位を測定する。
【０１７１】
回転動作前後の電位差（動作後電位−動作前電位）を計測し、電位差がプラスであればトナー担持体２２のスリーブ２２１は磁性キャリアに比べて帯電系列上ポジ側、マイナスであればネガ側と判断することができる。一方、上記磁性キャリアとトナーの摩擦帯電により、トナーが磁性キャリアに比べて帯電系列上ポジ側、ネガ側かを判断できるため、３者の相対的な帯電系列を決定することができる。
【実施例２】
【０１７２】
図２９は、本発明における凹凸構造の一例である。実施例２では、トナー担持体２２は、急傾斜面ＳＲの上部から正の方向に広がる平坦部Ｍ１（第１平坦部）、及び、緩傾斜面ＳＬの下部から正の方向に広がる平坦部Ｍ２（第２平坦部）の少なくともいずれか一方を有する点で、実施例１の構成と異なる。
【０１７３】
図２９（ａ）は、凹凸構造の緩傾斜面ＳＬが複数の傾きの傾斜から成る。特に図２９（ａ）に示すように、緩傾斜面ＳＬに平坦部Ｍ２を設けることにより、微粉トナーが凹凸構造内に留まり、現像剤や感光体ドラム１の摺擦を受け続けることにより発生するトナー融着を改善することができる。このとき、平坦部の幅ＬＦａは、トナー粒径ｒｔの３倍より小さい、更に好ましくは２倍より小さいことが好ましい。
【０１７４】
これにより、凹凸構造上に安定したトナー量をコートすることができる。当然、本構造においても、頂点Ｐの左右に位置する緩傾斜面ＳＬ（ＰＹＬ）、急傾斜面ＳＲ（ＰＹＲ）の最大傾きκＬ、κＲは、｜κＬ｜＜｜κＲ｜であり、更に好ましくは、｜κＬ｜は０．５以下、｜κＲ｜は１．０以上であることが好ましい。
【０１７５】
図２９（ｂ）は、凹凸構造の急傾斜面ＳＲが複数の傾きの傾斜から成る。特に図２９（ｂ）に示すように、急傾斜面ＳＲに平坦部Ｍ１を設けることにより、凹凸構造が現像剤や感光体ドラム１との摺擦により、摩耗し、形状が変化することを抑制することができる。このとき、平坦部Ｍ１の幅ＬＦｂは、トナー粒径ｒｔより小さいことが好ましい。
【０１７６】
これにより、平坦部Ｍ１にコートされるトナーが限定され、凹凸構造上に安定したトナー量をコートすることができる。当然、本構造においても、頂点Ｐの左右に位置する緩傾斜面ＳＬ（ＰＹＬ）、急傾斜面ＳＲ（ＰＹＲ）の最大傾きκＬ、κＲは、｜κＬ｜＜｜κＲ｜であり、更に好ましくは、｜κＬ｜は０．５以下、｜κＲ｜は１．０以上であることが好ましい。
【０１７７】
開口幅Ｚ（図３０参照）の寸法は、１μｍ以上、１００μｍ以下に設定するのが好ましい。
【０１７８】
スリーブ２２１上における前記平坦部Ｍ１（凸部における）の割合は４５％以下とすることが好ましい。図３０はスリーブ２２１上の領域Ｓ（破線）、前記領域Ｓにおける開口幅Ｌ−ＬＦｂの開口部Ｓｔ、前記領域Ｓにおける幅ＬＦｂの平坦部Ｍ１を示す。トナーは前記開口部Ｓｔにコートされている。前記の通り、感光体ドラム１上には少なくともスリーブ２２１上のトナー量以上のトナーが現像される。
【０１７９】
一方、感光体ドラム１上に必要なトナー量は、定着後に隙間なくトナー同士が接着し、紙上をトナー像で覆うことができる程度である。具体的には、前記開口部Ｓｔにコートされるトナーの総体積が、領域Ｓの面積Ｓａと定着後のトナー層厚ｄｔの積で決定される立方体の体積以上である。
【０１８０】
【数９】
2017040884.tif 000016
（Ｓｔａ：開口部Ｓｔの面積ｃｍ２、Ｓａ：領域Ｓの面積ｃｍ２、ρ：トナー真比重ｇ／ｃｍ３、ｄｔ：定着後のトナー層厚ｃｍ、κ：開口部Ｓｔにおけるトナー量ｇ／ｃｍ２）
【０１８１】
前記開口部Ｓｔにおけるトナー量κは、ほぼ最密に充填されるために、下式で近似することができる。
【０１８２】
【数１０】
2017040884.tif 000017
【０１８３】
また、定着後のトナー層厚ｄｔは、一般的な定着条件で、トナー粒径ｒｔの１／３程度までつぶすことができることから、上記２式より、下式で近似することができる。
【０１８４】
【数１１】
2017040884.tif 000018
【０１８５】
つまり、スリーブ２２１上における平坦部Ｍ１の割合が４５％以下であれば、トナーにより隙間なく定着することが可能になる。
【０１８６】
図２９（ｃ）は、図２９（ａ）、図２９（ｂ）の特徴を兼ね備えた構造である。これによりトナー融着や構造の摩耗を抑制することができる。
【０１８７】
図２９（ｄ）は、図２９（ｃ）の緩傾斜面ＳＬの一部の表面粗さを急傾斜面ＳＲに比べて大きくしている。すなわち、トナー担持体２２は、緩傾斜面ＳＬ及び平坦部Ｍ１の少なくとも一部の表面粗さが急傾斜面ＳＲよりも粗く形成される。なお、緩傾斜面ＳＬが粗く形成されれば平坦部Ｍ１が粗く形成されなくてもその効果がある。その意味では、緩傾斜面ＳＬ、もしくは、平坦部Ｍ１を有する場合には、緩傾斜面ＳＬ及び平坦部Ｍ１の少なくとも一部の表面粗さが粗く形成されれば良いと言える。これにより緩傾斜面ＳＬとトナー間の付着力が低下し、凹凸構造へのコート性を維持したままトナー担持体２２を改善することができる。図２９（ｃ）以外の凹凸構造においても同様の効果を得ることができる。
【実施例３】
【０１８８】
図３１（ａ）は、本発明の実施例３に係る画像形成装置における現像装置を示す概略構成図である。本実施例では、像担持体には実施例１と同様に感光体ドラム１を用いている。実施例３では、受容部材２４が前述の（式２）を満たす点で、実施例１と同様である。この一方で、実施例３では、受容部材２４から現像剤を回収する回収部材６０と、トナー担持体２２から現像剤を回収する回収部材２３と、を有する点で、実施例１と異なる。
【０１８９】
本実施例における現像装置２０は、感光体ドラム１に対向して配置され、現像容器２１の開口部に、受容部材２４が配置されている。受容部材２４は、金属材料を基層とする円筒状の部材に、弾性層を被覆した構造、もしくは弾性層のさらにその表面を柔軟なコート層で被覆した構造の部材で形成されている。
【０１９０】
弾性層は、適度な弾性を有するシリコーンゴム、アクリルゴム、二トリルゴム、ウレタンゴム、エチレンプロピレンゴム、イソプロピレンゴム、スチレンブタジエンゴムなどのゴム材料を基材とする。そして、これにカーボン、酸化チタン、金属微粒子などの導電性微粒子を添加して導電性を付与したものである。受容部材２４の表面は、本実施例で使用する非磁性トナーの累計粒径分布における１０％の粒径をｒｔ（μｍ）、９０％の粒径をｒｔ９０（μｍ）、（ｒｔ９０−ｒｔ１０）をσ（μｍ）としたとき、表面から深さσまでのヤング率ＥＩＴ（ＭＰａ）がＥＩＴ ＜ １０００／（σ＾（３／２））を満たすように形成されている。
【０１９１】
本実施例ではステンレス製の基層上にカーボンが分散されたシリコーンゴムから成る弾性層を２．５ｍｍ被覆し、更にその表面に導電性ＰＦＡ樹脂を３０μｍ被覆した受容部材２４を用いた。受容部材２４の表面から深さ２．８μｍまでの表面ヤング率ＥＩＴを測定したところ、１５０ＭＰａであった。受容部材２４は、感光体ドラム１に接触するように配置され、感光体ドラム１の回転方向に対して、現像部Ｔで同方向に移動するように回転可能に設けられ、且つ両速度は略同等になるように設定している。
【０１９２】
本実施例では感光体ドラム１に対する受容部材２４の周速比は１倍とした。また、感光体ドラム１と受容部材２４の接触については、部材の変形や機械公差を考慮し１０μｍ以上５００μｍ以下の侵入量が好ましい。本実施例では、感光体ドラム１に対する受容部材２４の侵入量を５０μｍとした。
【０１９３】
トナー担持体２２は、矢印方向ｈに回転可能なスリーブ２２１と内部に固定配置された永久磁石２２２から成る。スリーブ２２１には、その移動方向に対して、本発明における凹凸構造が形成され、且つ、トナー担持体２２と受容部材２４は受け渡し部Ｔ′で互いに接触するように配置されている。トナー担持体２２と受容部材２４の接触については、部材の変形や機械公差を考慮し１０μｍ以上５００μｍ以下の侵入量が好ましい。本実施例では、トナー担持体２２に対する受容部材２４の侵入量は１００μｍとした。また、本実施例では受容部材２４に対するトナー担持体２２の周速比は１．０５倍とした。
【０１９４】
本実施例において、スリーブ２２１は、ステンレス製の基層２２１ａとその上部にカーボンが分散されたシリコーンゴムから成る厚み３ｍｍ程度の弾性層２２１ｃ、さらにその表面にＰＭＭＡのコーティング層２２１ｂを７μｍ形成することにより構成される。凹凸構造は、熱インプリント方式を用いてコーティング層２２１ｂに形成されている。
【０１９５】
本実施例で用いる凹凸構造も、実施例１と同様、図８のように頂点Ｐに対し緩傾斜面ＳＬと急傾斜面ＳＲを有す凸部２２Ａであり、凸部２２Ａが周期Ｌで規則的に並ぶ凹凸構造である。本実施例においては、周期Ｌは６．５μｍ、緩傾斜面ＳＬの幅ｘＬは５．５μｍ、深さｄは１．５μｍであり、急傾斜面ＳＲの最大傾きκＲは１．５、緩傾斜面ＳＬの最大傾きκＬは０．２７の凹凸構造を用いた。
【０１９６】
現像容器２１の内部には、トナー担持体２２に現像剤を供給する供給部材２５１と、トナー担持体２２上の現像剤を回収する回収部材２３が、トナー担持体２２に間隙を有して対向している。また回収部材２３から回収された現像剤を撹拌し供給部材２５３へと搬送する供給部材２５２が、回収部材２３に間隙を有して対向している。供給部材２５１は、後述する回収部材２３により回収された現像剤を撹拌し、トナー担持体２２と供給部材２５１が対向する供給部Ｗへ搬送し、永久磁石２２２により作用する磁気力により供給する。
【０１９７】
回収部材２３は、回転可能なスリーブ２３１と、その内部に固定配置された永久磁石２３２から構成される。スリーブ２３１は、トナー担持体２２と対向する回収部Ｕにおいて逆方向に移動するように回転可能に設けられている。供給部材２５１によりトナー担持体２２に供給された現像剤の一部を、受け渡し部Ｔ’に搬送される前に、永久磁石２２２と、永久磁石２３２が協働で形成した磁場により作用する磁気力により回収する。このため、回収部材２３は、トナー担持体２２の回転方向ｈに対して、受け渡し部Ｔ’より上流、且つ供給部Ｗより下流の位置に配置されることを特徴とする。
【０１９８】
回収部材６０は、矢印方向ｎに回転可能なスリーブ６０１と、その内部に固定配置された永久磁石６０２と、を有する。スリーブ６０１は受容部材２４と対向するトナー剥ぎ取り部Ｙにおいて逆方向に移動するように回転可能に設けられている。また現像容器２１の内部には、回収部材６０に現像剤を供給する供給部材２５３が、回収部材６０に間隙を有して対向している。供給部材２５３は、供給部材２５２により回収された現像剤を撹拌、搬送し、回収部材６０と供給部材２５３が対向する供給部Ｗ２へ搬送し、永久磁石６０２により作用する磁気力により供給する。
【０１９９】
また、現像容器２１の内部には、回収部材２３と対向し、回収部Ｕよりも回収部材２３回転方向の下流に、回収部材２３に担持された現像剤を剥ぎ取るスクレーパ２７１が、回収部材２３と接触するように配置されている。また、回収部材６０と対向し、トナー剥ぎ取り部Ｙよりも回収部材６０の回転方向の下流に、回収部材６０に担持された現像剤を剥ぎ取るスクレーパ２７２が、回収部材６０と接触するように配置されている。また現像容器２１の開口部においては、現像容器２１の外へトナーが飛散することを防ぐために、飛散防止シート２８が備えられている。
【０２００】
また本実施例では、重合法により製造された個数平均粒径（Ｄ５０）ｒｔが６．９μｍ、累計粒径分布における１０％粒径（ｒｔ１０）が５．５μｍ、９０％粒径（ｒｔ９０）が８．３μｍ、平均円形度が０．９７の負帯電性トナーを用いた。磁性キャリアは、個数平均粒径ｒｃが９０μｍの標準キャリアＮ−０２（日本画像学会製）を用いた。トナー及び磁性キャリアを、全体の質量に対するトナー質量比（ＴＤ比ｘ）８％に混合し、二成分現像剤４０とした。
【０２０１】
本実施例ではトナー担持体２２と回収部材２３にはＶ１＝−７００Ｖ、受容部材２４にはＶ２＝−４００Ｖ、回収部材６０にはＶ４＝−２００Ｖの電圧が印加されている。本実施例において回収部材２３にはトナー担持体２２と等電位になるように電圧が印加されているが、フロートでも構わない。この電圧により、受け渡し部Ｔ′ではトナー担持体２２から受容部材２４に向かってトナーに静電力が働く。また現像部Ｔでは感光体ドラム１上の静電像Ｖｌ＝−１００Ｖに対し、受容部材２４から感光体ドラム１上の静電像に向かったトナーに静電力が働く。また、トナー剥ぎ取り部Ｙでは受容部材２４から回収部材６０に向かってトナーに静電力が働く。
【０２０２】
本実施例におけるトナー担持体２２上へのトナーコート、トナー担持体２２から受容部材２４へのトナー受け渡し、及び受容部材２４から感光体ドラム１の静電像への現像について説明する。まず供給部Ｗにおいて、供給部材２５１により、表面に規則的に並ぶ凹凸構造を有したトナー担持体２２に二成分現像剤４０を供給する。
【０２０３】
二成分現像剤４０がトナー担持体２２に供給されて回収部材２３により回収されるまでの搬送過程で、トナー担持体２２のスリーブ２２１と接触した二成分現像剤４０中のトナーが、凹凸構造に接触して、磁性キャリアから脱離し、安定して薄層均一コートされる。コートされたトナー以外の二成分現像剤４０は、回収部Ｕにおいて回収部材２３により、磁気力で回収され、矢印ｃ１の経路で搬送される。
【０２０４】
一方、搬送過程において、スリーブ２２１に接触し、コートされるトナーは、磁気力による拘束を受けない。トナーは、回収部Ｕを通過し、受け渡し部Ｔ′で受容部材２４と接触する。そして、トナーは、トナー担持体２２と受容部材２４との間の電位差、及び受容部材２４の表面からの弾性反発力によるトナー回転に起因する、トナーと受容部材２４との付着力の低減により受容部材２４上に受け渡される。
【０２０５】
受容部材２４上に受け渡されたトナー４１は受容部材２４により現像部Ｔにおいて感光体ドラム１と接触し、受容部材２４と感光体ドラム１との間の電位差により感光体ドラム１上に現像する。一方、感光体ドラム１に現像しなかった非画像部のトナーは受容部材２４によってさらにトナー剥ぎ取り部Ｙまで搬送される。
【０２０６】
回収部材２３によって回収された現像剤４０は供給部材２５２によって回収された後に撹拌、搬送され、供給部材２５３によって回収部材６０に供給される。回収部材６０に供給された現像剤４０は、回収部材６０のスリーブ６０１の回転及び内部の磁極６０２が作用する磁気力によって矢印ｃ２の経路で搬送され、トナー剥ぎ取り部Ｙにおいて、受容部材２４上の現像残トナーと接触する。
【０２０７】
このとき、回収部材６０に担持される現像剤４０は、既にトナー担持体２２にトナーをコートしているため、ＴＤ比が下がっている。このため、現像剤としてトナーを回収する能力を有しているため、接触により、トナーは受容部材２４から脱離し、回収部材６０に担持される現像剤４０に回収される。
【０２０８】
本実施例では回収部Ｙにおいて残トナーを回収するために、回収部材６０に電圧を印加している。この時、回収部Ｙにおいてトナーを回収するために、回収部材６０に印加する電圧Ｖ４は、受容部材２４に印加するＤＣ電圧Ｖ３以上（正帯電性トナーを使用する場合はＶ３以下）にすることが好ましい。回収部Ｙにおいてトナーを回収した現像剤４０は、磁界およびスクレーパ２７２により現像容器２１に戻され、再び供給部材２５３により撹拌されて供給部材２５１へ再び搬送され、供給部Ｗにおいてトナー担持体２２上へ供給される。
【０２０９】
本実施例では回転可能なスリーブ６０１と内部に固定配置された永久磁石６０２から成る回収部材６０を用いたが、回収部材６０を受容部材２４に接触するよう固定配置されたスクレーパとし、機械的に受容部材２４上からトナーを回収しても良い。
【実施例４】
【０２１０】
図３１（ｂ）は、本発明の実施例４に係る画像形成装置における現像装置の概略構成図である。本実施例では、像担持体には実施例１と同様に感光体ドラム１を用いている。実施例４では、受容部材２４が（式２）を満たす点で、実施例１と同様である。この一方で、実施例４では、回収部材２３がローラではなく、磁性材料、又は、透磁率が所定量よりも高い金属材料で形成される点で、実施例１と異なる。
【０２１１】
本実施例における現像装置２０は、感光体ドラム１に対向して配置され、現像容器２１の開口部に、受容部材２４が配置されている。受容部材２４は、金属材料を基層とする円筒状の部材に、弾性層を被覆した構造、もしくは弾性層のさらにその表面を柔軟なコート層で被覆した構造の部材で形成されている。弾性層の材質、受容部材２４の表面のＥＩＴとσの関係、受容部材２４と感光体ドラム１の回転方向の関係や速度差に関しては、実施例３と同様である。
【０２１２】
本実施例では感光体ドラム１に対する受容部材２４の周速比は１倍とした。また、感光体ドラム１と受容部材２４の接触については、部材の変形や機械公差を考慮し１０μｍ以上２５０μｍ以下で侵入するのが好ましい。本実施例では、感光体ドラム１に対する受容部材２４の侵入量は１５０μｍとした。
【０２１３】
トナー担持体２２は、矢印方向ｈに回転可能なスリーブ２２１と、その内部に固定配置された永久磁石２２２と、を有する。スリーブ２２１には、その移動方向に対して、本発明における凹凸構造が形成され、且つ、トナー担持体２２と受容部材２４は受け渡し部Ｔ′で互いに接触するように配置されている。トナー担持体２２と受容部材２４の接触については、５００μｍ以下で侵入するのが好ましく、より好ましくは５０μｍ以上２５０μｍ以下で侵入するのが好ましい。本実施例では、トナー担持体２２に対する受容部材２４の侵入量は１５０μｍとした。また、本実施例では受容部材２４に対するトナー担持体２２の周速比は１倍とした。
【０２１４】
本実施例において、スリーブ２２１は、ステンレス製の基層２２１ａとその上部にカーボンが分散されたシリコーンゴムから成る厚み３ｍｍ程度の弾性層２２１ｃ、さらにその表面にＰＭＭＡのコーティング層２２１ｂを７μｍ形成することにより構成される。凹凸構造は、熱インプリント方式を用いてコーティング層２２１ｂに形成されている。
【０２１５】
本実施例で用いる凹凸構造も、実施例１と同様、図８のように頂点Ｐに対し緩傾斜面ＳＬと急傾斜面ＳＲを有する凸部２２Ａを有し、凸部２２Ａが周期Ｌで規則的に並ぶ凹凸構造である。本実施例においては、周期Ｌは６．５μｍ、緩傾斜面ＳＬの幅ｘＬは５．５μｍ、深さｄは１．５μｍであり、急傾斜面ＳＲの最大傾きκＲは１．５、緩傾斜面ＳＬの最大傾きκＬは０．２７の凹凸構造を用いた。
【０２１６】
また、現像容器２１の内部には、トナー担持体２２に現像剤を供給する供給部材２５と、トナー担持体２２上の現像剤を回収する回収部材２３が、トナー担持体２２に対向し、間隙を有して固定配置される。供給部材２５は、後述する回収部材２３により回収された現像剤を撹拌し、トナー担持体２２と供給部材２５が対向する供給部Ｗへ現像剤を搬送し、永久磁石２２２により作用する磁気力により現像剤を供給する。
【０２１７】
一方、回収部材２３は、磁性材料、又は、透磁率が所定量よりも高い金属材料で形成される。そして、トナー担持体２２の内部の永久磁石２２２と回収部材２３とが協働して磁場を形成して、その磁場により作用する磁気力により、回収部材２３が磁気力により現像剤を回収する。回収部材２３は、スリーブ２２１の回転方向ｈに対して、トナー担持体２２上のトナーを受容部材２４へ受け渡す受け渡し部Ｔ′より上流、且つ供給部Ｗより下流の位置に配置されることを特徴としている。
【０２１８】
また、現像容器２１の内部には、受容部材２４と対向し、受け渡し部Ｔ′よりも受容部材２４の回転方向ｊの上流、且つ、現像部Ｔよりも受容部材２４の回転方向ｊの下流に、スクレーパ２９が、受容部材２４と接触するように配置されている。スクレーパ２９は、現像部において現像しなかった残トナー４１を受容部材２４上から回収する。また現像容器２１の開口部においては、現像容器２１の外へトナーが飛散することを防ぐために、飛散防止シート２８が備えられている。
【０２１９】
また本実施例では、重合法により製造された個数平均粒径（Ｄ５０）ｒｔが６．９μｍ、累計粒径分布における１０％粒径（ｒｔ１０）が５．５μｍ、９０％粒径（ｒｔ９０）が８．３μｍ、平均円形度が０．９７の負帯電性トナーを用いた。磁性キャリアは、個数平均粒径ｒｃが９０μｍの標準キャリアＮ−０２（日本画像学会製）を用いた。トナー及び磁性キャリアを、全体の質量に対するトナー質量比（ＴＤ比ｘ）８％に混合し、二成分現像剤４０とした。
【０２２０】
本実施例ではトナー担持体２２にはＶ１＝−７００Ｖ、受容部材２４にはＶ２＝−４００Ｖの電圧が印加されている。この電圧により、受け渡し部Ｔ′ではトナー担持体２２から受容部材２４に向かってトナーに静電力が働く。また現像部Ｔでは感光体ドラム１上の静電像の電位Ｖｌ＝−１００Ｖに対し、受容部材２４から感光体ドラム１上の静電像に向かったトナーに静電力が働く。
【０２２１】
本実施例におけるトナー担持体２２上へのトナーコート、トナー担持体２２から受容部材２４へのトナー受け渡し、及び、受容部材２４から感光体ドラム１の静電像への現像について説明する。まず供給部Ｗにおいて、供給部材２５により、表面に規則的に並ぶ凹凸構造を有したトナー担持体２２に二成分現像剤４０を供給する。
【０２２２】
二成分現像剤４０がトナー担持体２２に供給され、回収部材２３により回収されるまでの搬送過程で、トナー担持体２２のスリーブ２２１と接触した二成分現像剤４０中のトナーが、凹凸構造に接触して、磁性キャリアから脱離し、安定して薄層均一コートされる。コートされたトナー以外の二成分現像剤４０は、回収部材２３と永久磁石２２２により協働で形成された磁場により作用する磁気力により、回収部材２３とトナー担持体２２が対向する回収部Ｕにおいて拘束され、最終的に現像容器２１内へ重力により落下する。
【０２２３】
一方、搬送過程において、スリーブ２２１に接触し、コートされるトナーは、磁気力による拘束を受けない。そのために、トナーは、回収部Ｕを通過し、受け渡し部Ｔ′において受容部材２４と接触する。そして、トナーは、トナー担持体２２と受容部材２４との間の電位差、及び受容部材２４の表面からの弾性反発力によるトナー回転に起因する、トナーと受容部材２４との付着力の低減により受容部材２４上に受け渡される。
【０２２４】
受容部材２４上に受け渡されたトナー４１は受容部材２４により現像部Ｔにおいて感光体ドラム１と接触し、受容部材２４と感光体ドラム１との間の電位差により感光体ドラム１上に現像する。一方、感光体ドラム１に現像しなかった非画像部のトナーは受容部材２４によってさらに搬送され、スクレーパ２９によって受容部材２４上から回収され、現像容器２１内へ重力により落下する。本実施例では受容部材２４上からトナーを回収する手段としてスクレーパを用いたが、ファーブラシを用いてトナーを回収しても良い。
【０２２５】
本実施例は回収部材２３を固定配置された磁性材料とすること、及び受容部材２４からトナーを回収する方法をスクレーパ２９とすることで構成を簡易化、現像装置の小型化に対応することが出来る。
【実施例５】
【０２２６】
図３２（ａ）は、本発明の実施例５に係る画像形成装置における現像装置の概略構成図である。本実施例では、像担持体には実施例１と同様に感光体ドラム１を用いている。実施例５では、受容部材２４が（式２）を満たす点で、実施例１と同様である。この一方で、実施例５では、トナー担持体２２がローラではなく、ベルト部材２２３を含む構成で形成される点で、実施例１と異なる。
【０２２７】
本実施例における現像装置２０は、感光体ドラム１に対向して配置され、現像容器２１の開口部に、受容部材２４が配置されている。受容部材２４は、金属材料を基層とする円筒状の部材に、弾性層を被覆した構造、もしくは弾性層のさらにその表面を柔軟なコート層で被覆した構造の部材で形成されている。弾性層の材質、受容部材２４の表面のＥＩＴとσの関係、受容部材２４と感光体ドラム１の回転方向の関係や速度差に関しては、実施例３と同様である。
【０２２８】
本実施例では感光体ドラム１に対する受容部材２４の周速比は１．０５倍とした。また、感光体ドラム１と受容部材２４の接触については、部材の変形や機械公差を考慮し１０μｍ以上２５０μｍ以下で侵入するのが好ましい。本実施例では、感光体ドラム１に対する受容部材２４の侵入量は１５０μｍとした。
【０２２９】
トナー担持体２２は、現像容器２１に回転自在に支持される表面に凹凸構造が形成されるベルト部材２２３（ベルト）と、ベルトの内部に回転不可に支持された複数の磁極を有する永久磁石２２２と、を有する。また、トナー担持体２２は、ベルトを懸架する『複数のローラ』としてのベルト駆動用ローラ２２４と、押圧ローラ２２５と、を有する。本実施例において、ベルト部材２２３として、ポリイミド製の基材上に直接熱インプリント法により、本発明における凹凸構造を形成している。
【０２３０】
この他にベルト部材としては、基材上に熱硬化性樹脂や光硬化性樹脂から成るコーティング層を設け、コーティング層に対してインプリント法により凹凸構造を形成しても構わない。また、ＳＵＳの基材上にＮｉ−Ｐなどの透磁率の低い金属層を電鋳などにより設け、金属層に対してダイヤモンドエッジング法により凹凸構造を形成しても構わない。
【０２３１】
ベルト部材２２３は基材上に弾性部材を設け、その上に直接に凹凸構造を形成しても構わないし、弾性部材上にコート層を設け、コート層に凹凸構造を設けても構わない。更に削れ防止や絶縁処理のために、凹凸構造上に高硬度材料や絶縁材料をコートしても構ない。このとき、構造が十分残る程度に薄いコート層にする必要がある。本実施例で用いる凹凸構造も、実施例１と同様、図８のように頂点Ｐに対し緩傾斜面ＳＬと急傾斜面ＳＲを有す凸部２２Ａであり、凸部２２Ａが周期Ｌで規則的に並ぶ凹凸構造である。
【０２３２】
本実施例においては、周期Ｌは６．５μｍ、緩傾斜面ＳＬの幅ｘＬは５．５μｍ、深さｄは１．５μｍであり、急傾斜面ＳＲの最大傾きκＲは１．５、緩傾斜面ＳＬの最大傾きκＬは０．２７の凹凸構造を用いた。供給部Ｗでは、永久磁石２２２が隣り合う磁極と異極になるように配置されており、ベルト部材２２３の駆動と共に永久磁石２２２が形成する磁界によって現像剤がトナー担持体２２上を回収部Ｕへと搬送されるように構成されている。
【０２３３】
また、本実施例では、ローラ２２５にＶ１＝−７００Ｖ，受容部材２４にＶ３＝−４００Ｖの電圧を印加している。本実施例においては、ベルト部材２２３の内部に配置するローラ２２５に給電しているが、ベルト部材２２３の基材に直接給電しても構わない。本実施例はローラ２２５はステンレスで作成した金属ローラを用いているが、ローラ２２５は弾性ローラでも構わない。本実施例ではローラ２２５に対して受容部材２４がベルト部材２２３を介して１５０μｍ侵入している。またベルト部材２２３は受け渡し部Ｔ′において受容部材２４と同方向に進行しており、本実施例では受容部材２４に対するベルト２２３の周速比は１倍とした。
【０２３４】
回収部材２３は、内部に固定された永久磁石２３２と、円筒状の非磁性金属材料で形成され回転可能なスリーブ２３１から構成される。スリーブ２３１は、トナー担持体２２と対向する回収部Ｕにおいて同方向に移動するように回転可能に設けられている。トナー担持体２２と回収部材２３は非接触であり、２ｍｍ以下に離間して配置されている。
【０２３５】
回収部材２３内の永久磁石２３２は、４個のＮ極と２個のＳ極を有している。回収部材２３内の磁極は回収部Ｕにおいてトナー担持体２２中の回収部に配置された磁極Ｓ２２と異極となるように、回収部Ｕに磁極Ｎ２３を配置する。また、回収部に配置された磁極Ｎ２３よりスリーブ２３１の回転方向の下流側に、現像剤４０を搬送するために隣接する磁極が異極となるように交互に磁極を配置する。現像剤の剥ぎ取り部Ｚにおいて、現像剤４０を回収部材２３上から剥ぎ取るために同極の磁石が隣接するように配置する。
【０２３６】
また、現像容器２１の内部には、回収部材２３と対向し、剥ぎ取り部Ｚにおいて回収部材２３上から現像剤を回収するスクレーパ２７が、回収部材２３と接触するように配置されている。また現像容器２１の開口部においては、現像容器２１の外へトナーが飛散することを防ぐために、飛散防止シート２８が備えられている。
【０２３７】
本実施例では、重合法により製造された個数平均粒径（Ｄ５０）ｒｔが６．９μｍ、累計粒径分布における１０％粒径（ｒｔ１０）が５．５μｍ、９０％粒径（ｒｔ９０）が８．３μｍ、平均円形度が０．９７の負帯電性トナーを用いた。磁性キャリアは、個数平均粒径ｒｃが９０μｍの標準キャリアＮ−０２（日本画像学会製）を用いた。トナー及び磁性キャリアを、全体の質量に対するトナー質量比（ＴＤ比ｘ）８％に混合し、二成分現像剤４０とした。
【０２３８】
本実施例におけるトナー担持体２２上へのトナーコート、トナー担持体２２から受容部材２４へのトナー受け渡し、及び受容部材２４から感光体ドラム１の静電像への現像について説明する。まず供給部Ｗにおいて、供給部材２５により、表面に規則的に並ぶ凹凸構造を有したトナー担持体２２に二成分現像剤４０を供給する。
【０２３９】
二成分現像剤４０がトナー担持体２２に供給されて、回収部材２３により回収されるまでの搬送過程で、トナー担持体２２のベルト２２３と接触した二成分現像剤４０中のトナーが、凹凸構造に接触して、磁性キャリアから脱離し、安定して薄層均一コートされる。コートされたトナー以外の二成分現像剤４０は、トナー担持体２２内の磁極Ｎ２２と回収部材２３内の磁極Ｓ２３Ｕが形成する磁場によって、トナー担持体２２上から回収部材２３上へと移動する。
【０２４０】
回収部材２３上に回収された現像剤４０は、スリーブ２３１の回転及び回収部材２３内の永久磁石２３２による磁気力によって回収部材２３の回転方向の下流に搬送される。一方、搬送過程において、ベルト２２３に接触し、コートされるトナーは、磁気力による拘束を受けない。そのために、トナーは、回収部Ｕを通過し、受け渡し部Ｔ′において受容部材２４と接触する。そして、トナーは、トナー担持体２２と受容部材２４との間の電位差、及び受容部材２４の表面からの弾性反発力によるトナー回転に起因する、トナーと受容部材２４との付着力低減により受容部材２４上に受け渡される。
【０２４１】
受容部材２４上に受け渡されたトナー４１は受容部材２４により現像部Ｔにおいて感光体ドラム１と接触し、受容部材２４と感光体ドラム１との間の電位差により感光体ドラム１上に現像する。現像されず受容部材２４上に残留したトナーは、受容部材２４により回収部材２３と対向する回収部Ｙまで搬送される。このとき、回収部材２３に担持される現像剤４０と接触する。現像剤４０は、既にトナー担持体２２にトナーをコートしているため、ＴＤ比が下がっている。
【０２４２】
このため、現像剤としてトナーを回収する能力を有しているため、接触により、トナーは受容部材２４から脱離し、回収部材２３に担持される現像剤４０に回収される。本実施例では回収部Ｙにおいて残トナーを回収するために、回収部材２３に電圧を印加している。この時、回収部Ｙにおいてトナーを回収するために、回収部材２３に印加する電圧Ｖ２は、受容部材２４に印加するＤＣ電圧Ｖ３以上（正帯電性トナーを使用する場合はＶ３以下）にすることが好ましい。
【０２４３】
本実施例ではＶ２＝−２００Ｖを印加している。回収部Ｕおよび回収部Ｙにおいて、回収された現像剤及び残トナーは、磁界およびスクレーパ２７により現像容器２１に戻され、再び供給部材２５により撹拌搬送され、供給部Ｗにおいてトナー担持体２２上へ供給される。
【０２４４】
本実施例における現像装置は、ベルト部材２２３を用いることにより、供給部Ｗから回収部Ｕまでの搬送距離を任意に可変することができるため、空間の制約を受けづらく、搬送距離を確保し易い。
【実施例６】
【０２４５】
図３２（ｂ）は、本発明の実施例６に係る画像形成装置における現像装置の概略構成図である。本実施例では、像担持体には実施例１と同様に感光体ドラム１を用いている。実施例６では、受容部材２４が（式２）を満たす点で、実施例１と同様である。この一方で、実施例６では、トナー担持体２２がローラではなく、ベルト部材２２３で形成される点で、実施例１と異なる。
【０２４６】
本実施例における現像装置２０は、感光体ドラム１に対向して配置され、現像容器２１の開口部に、受容部材２４が配されている。受容部材２４は、金属材料を基層とする円筒状の部材に、弾性層を被覆した構造、もしくは弾性層のさらにその表面を柔軟なコート層で被覆した構造の部材で形成されている。弾性層の材質、受容部材２４の表面のＥＩＴとσの関係、受容部材２４と感光体ドラム１の回転方向の関係や速度差に関しては、実施例３と同様である。
【０２４７】
本実施例では感光体ドラム１に対する受容部材２４の周速比は１．０５倍とした。また、感光体ドラム１と受容部材２４の接触については、部材の変形や機械公差を考慮し１０μｍ以上２５０μｍ以下で侵入するのが好ましい。本実施例では、感光体ドラム１に対する受容部材２４の侵入量は１５０μｍとした。
【０２４８】
トナー担持体２２は、現像容器２１に回転自在に支持される表面に凹凸構造が形成されるベルト部材２２３（ベルト）と、ベルト部材２２３の内部に回転自在に支持される複数の磁極を有する永久磁石２２２と、を有する。トナー担持体２２は、ベルト部材２２３を懸架する『複数のローラ』としてのベルト駆動用ローラ２２４と押圧ローラ２２５を有する。本実施例において、ベルト部材２２３として、ポリイミド製の基材上に直接熱インプリント法により、本発明における凹凸構造を形成している。
【０２４９】
この他にベルト部材２２３の構成や凹凸構造に関しては実施例５と同様である。供給部Ｗでは、ベルト部材２２３内部の永久磁石２２２が回転することにより、現像剤がベルト部材２２３上を回収部Ｕへと搬送されるように構成されている。
【０２５０】
ベルト部材２２３は基材上に弾性部材を設け、その上に直接凹凸構造を形成しても構わないし、弾性部材上にコート層を設け、コート層に凹凸構造を設けても構わない。更に削れ防止や絶縁処理のために、凹凸構造上に高硬度材料や絶縁材料をコートしても構ない。このとき、構造が十分残る程度に薄いコート層にする必要がある。
【０２５１】
本実施例で用いる凹凸構造も、実施例１と同様、図８のように頂点Ｐに対し緩傾斜面ＳＬと急傾斜面ＳＲを有する凸部２２Ａであり、凸部２２Ａが周期Ｌで規則的に並ぶ凹凸構造である。本実施例においては、周期Ｌは６．５μｍ、緩傾斜面ＳＬの幅ｘＬは５．５μｍ、深さｄは１．５μｍであり、急傾斜面ＳＲの最大傾きκＲは１．５、緩傾斜面ＳＬの最大傾きκＬは０．２７の凹凸構造を用いた。供給部Ｗでは、ベルト部材２２３内部の磁石２２２が回転することにより、現像剤がトナー担持体ベルト２２３上を回収部Ｕへと搬送されるように構成されている。
【０２５２】
回収部Ｕにおいて永久磁石２２２と対向する位置に固定配置される回収部材２３は、永久磁石２２２と協働で形成された磁場により作用する磁気力により現像剤を回収するため、鉄などの透磁率が高い金属材料から成ることが好ましい。押圧ローラ２２５は金属材料の基層に弾性層を被覆した構造で形成されている。本実施例ではステンレス製の基層上にカーボンが分散されたシリコーンゴムから成る弾性層を３ｍｍ被覆した構造とした。
【０２５３】
本実施例では、ローラ２２５にＶ１＝−７００Ｖ、受容部材２４にＶ３＝−４００Ｖの電圧を印加している。本実施例においては、ベルト部材２２３内部に配するローラ２２５に給電しているが、ベルト部材２２３の基材に直接給電しても構わない。また、ローラ２２５の代わりに、ベルト部材２２３に弾性層を設けても構わない。
【０２５４】
受け渡し部Ｔ′において、ベルト部材２２３は押圧ローラ２２５によって受容部材２４に接触するように配置され、受容部材２４の回転方向に対して、受け渡し部Ｔ′で同方向に移動するように回転可能に設けられ、且つ両速度は略同等になるように設定している。本実施例では受容部材２４に対するベルト部材２２３の周速比は１．０５倍とした。また、本実施例では受容部材２４に対して押圧ローラ２２５がベルト部材２２３を介して１５０μｍ侵入している。また現像容器２１の開口部においては、現像容器２１の外へトナーが飛散することを防ぐために、飛散防止シート２８が備えられている。
【０２５５】
本実施例では、重合法により製造された個数平均粒径（Ｄ５０）ｒｔが６．９μｍ、累計粒径分布における１０％粒径（ｒｔ１０）が５．５μｍ、９０％粒径（ｒｔ９０）が８．３μｍ、平均円形度が０．９７の負帯電性トナーを用いた。磁性キャリアは、個数平均粒径ｒｃが９０μｍの標準キャリアＮ−０２（日本画像学会製）を用いた。トナー及び磁性キャリアを、全体の質量に対するトナー質量比（ＴＤ比ｘ）８％に混合し、二成分現像剤４０とした。
【０２５６】
本実施例におけるトナー担持体２２上へのトナーコート、トナー担持体２２から受容部材２４へのトナー受け渡し、及び受容部材２４から感光体ドラム１の静電像への現像について説明する。まず供給部Ｗにおいて、供給部材２５により、表面に規則的に並ぶ凹凸構造を有したトナー担持体２２に二成分現像剤４０を供給する。
【０２５７】
二成分現像剤４０がトナー担持体２２に供給されて、回収部材２３により回収されるまでの搬送過程において、永久磁石２２２が回転することにより、ベルト部材２２３上を現像剤４０で形成された磁気ブラシが回転しながら搬送される。
【０２５８】
搬送過程でトナー担持体２２のベルト部材２２３と接触した二成分現像剤４０中のトナーが、凹凸構造に接触して、磁性キャリアから脱離し、安定して薄層均一コートされる。コートされたトナー以外の二成分現像剤４０は、回収部材２３と永久磁石２２２により協働で形成された磁場により作用する磁気力により、回収部材２３とトナー担持体２２が対向する回収部Ｕにおいて拘束され、最終的に現像容器２１内へ重力により落下する。
【０２５９】
一方、搬送過程において、ベルト２２３に接触し、コートされるトナーは、磁気力による拘束を受けない。そのために、回収部Ｕを通過し、受け渡し部Ｔ′において受容部材２４と接触し、トナー担持体２２と受容部材２４との間の電位差、及び受容部材２４の表面からの弾性反発力によるトナー回転に起因する、トナーと受容部材２４との付着力の低減により受容部材２４上に受け渡される。
【０２６０】
受容部材２４上に受け渡されたトナー４１は受容部材２４により現像部Ｔにおいて感光体ドラム１と接触し、受容部材２４と感光体間の電位差により感光体ドラム１上に現像する。現像されず受容部材２４上に残留したトナーは、スクレーパ２９によって受容部材２４上から機械的に剥ぎ取られ、現像容器２１に戻され、再び供給部材２５により現像剤４０と撹拌搬送され、供給部Ｗにおいてトナー担持体２２上へ供給される。本実施例では受容部材２４上からトナーを回収する手段としてスクレーパを用いたが、ファーブラシを用いてトナーを回収しても良い。
【０２６１】
本実施例では、ベルト部材２２３内部に配置される永久磁石が回転することにより、磁気ブラシがベルト部材２２３上を回転しながら搬送される。このために、短い搬送距離、搬送時間でベルト部材２２３とトナーの接触頻度を上げることできる。また、永久磁石２２２の回転速度を制御することにより、他の構成に影響を与えずにコート量の変動を抑えることができる。
【実施例７】
【０２６２】
実施例７では、電極ドラム６１が（式２）を満たす点で、実施例１と異なる。図３３（ａ）の電子写真方式を用いた画像形成装置は、静電像を保持する像担持体として絶絶縁基板上に導電電極を配線し、電極への電圧印加によって静電像を形成するドラム状の電子写真方式の電極ドラム６１を回転自在に設ける。そして、電極ドラムの導電電極への電圧印加により静電像を形成し、現像装置２０で可視化する。次に、転写帯電器４で転写材５へ転写し、更に定着装置６により定着する。また、電極ドラム６１上の転写残トナーはクリーニング装置７によってクリーニングされる。
【０２６３】
電極ドラム６１は基板上または導電電極上を、柔軟なコート層によって被覆されている。コート層に必要は条件は実施例１における受容部材２４表面のコート層と同じであり、後述する非磁性トナーの累計粒径分布における１０％の粒径をｒｔ（μｍ）、９０％の粒径をｒｔ９０（μｍ）、（ｒｔ９０−ｒｔ１０）をσ（μｍ）としたとき、表面から深さσまでのヤング率ＥＩＴ（ＭＰａ）がＥＩＴ ＜ １０００／（σ＾（３／２））を満たすように形成されている。本実施例では電極ドラム表面に４０μｍの絶縁性ＰＦＡ樹脂をコーティングしており、電極ドラム表面から深さ３．２μｍまでのヤング率ＥＩＴが１５０ＭＰａとなっている。
【０２６４】
本実施例では電極ドラムを用いているが、例えば透明樹脂基材上にＩＴＯ等の導電透明材料を塗布し、その表面に光導電層を塗布、更にその表面に柔軟なコート層を形成して構成されるドラム状の電子写真感光体６２でも良い。この場合、画像形成装置は図３３（ｂ）に示す通り電子写真感光体６２の露光を電子写真感光体６２内部から行なうことで静電像を作成する。
【０２６５】
図３４（ａ）は、本発明の現像装置の一実施例を示す概略構成図である。本実施例における現像装置２０は、電極ドラム６１に対向して配置され、現像容器２１の開口部に、トナー担持体２２が配置されている。トナー担持体２２は電極ドラム６１に接触するように配置され、電極ドラム６１の回転方向に対して、現像部Ｔで同方向に移動するように回転可能に設けられている。トナー担持体２２は回転可能なスリーブ２２１と内部に固定配置された永久磁石２２２から構成される。
【０２６６】
スリーブ２２１は、金属材料からなる円筒状の部材である基層２２１ａ上に弾性材料から成る弾性層２２１ｃが被覆され、さらに弾性層の上に樹脂材料から成るコーティング層２２１ｂを設ける。コート層にスリーブ２２１の回転方向ｈに対して規則的に複数の凸部２２Ａを規則的に形成している。弾性層２２１ｃとコーティング層２２１ｂの接着性を上げるために、両者の間にプライマー層を設けても構わない。
【０２６７】
弾性層は、適度な弾性を有するシリコーンゴム、アクリルゴム、二トリルゴム、ウレタンゴム、エチレンプロピレンゴム、イソプロピレンゴム、スチレンブタジエンゴムなどのゴム材料を基材とする。そして、これにカーボン、酸化チタン、金属微粒子などの導電性微粒子を添加して導電性を付与したものである。また、弾性層に凸部２２Ａを形成しても構わない。更に、凸部２２Ａを有するコート層や弾性層や基層上に、削れ防止や絶縁処理のために、高硬度材料や絶縁材料をコートしても構わない。このとき、凸部２２Ａが十分残る程度に薄いコート層にする必要がある。
【０２６８】
本実施例では、ステンレス製の基層２２１ａ上にカーボンが分散されたシリコーンゴムから成る弾性層２２１ｃを配し、さらにその表面にフッ素系光硬化性樹脂により形成された凸部２２Ａを有すコーティング層２２１ｂから成る。電極ドラム６１とトナー担持体２２の接触については、部材の変形や機械公差を考慮し１０μｍ以上２５０μｍ以下で侵入するのが好ましい。
【０２６９】
本実施例では、電極ドラム６１に対するトナー担持体２２の侵入量は１５０μｍとした。トナー担持体２２上のトナー４１をトナー担持体２２と電極ドラム６１の周速差または電極ドラム６１表面の弾性反発によって回転、トナー担持体２２とトナーとの付着力を低減させる。そのために、電極ドラム６１に対するトナー担持体２２の周速比は１倍以上であることが好ましい。本実施例では電極ドラム６１に対するトナー担持体２２の周速比は１．０５倍とした。
【０２７０】
本実施例の凸部２２Ａも実施例１と同様、図８のように頂点Ｐに対し緩傾斜面ＳＬと急傾斜面ＳＲを有する凸部２２Ａであり、凸部２２Ａが周期Ｌで規則的に並ぶ凹凸構造である。本実施例において、周期Ｌは８μｍ、緩傾斜面ＳＬの幅ｘＬは７．３μｍ、深さｄは１．９μｍであり、急傾斜面ＳＲの最大傾きκＲは２．７、緩傾斜面ＳＬの最大傾きκＬは０．２６である。また、コーティング層２２１ｂの厚さＤは７μｍである。
【０２７１】
現像容器２１の内部には、トナー担持体２２に現像剤を供給する供給部材２５と、トナー担持体２２上の磁性キャリアを回収する回収部材２３が、トナー担持体２２に間隙を有して対向している。供給部材２５は、後述する回収部材２３により回収された現像剤を撹拌し、トナー担持体２２と供給部材２５が対向する供給部Ｗへ搬送し、永久磁石２２２により作用する磁気力により供給する。
【０２７２】
回収部材２３は、回転可能なスリーブ２３１と内部に固定配置された永久磁石２３２から構成される。スリーブ２３１は、トナー担持体２２と対向する回収部Ｕにおいて逆方向に移動するように回転可能に設けられている。供給部材２５によりトナー担持体２２に供給された現像剤の一部を、現像部Ｔに搬送される前に、永久磁石２２２と、永久磁石２３２が協働で形成した磁場により作用する磁気力により回収する。
【０２７３】
回収部材２３はトナー担持体２２の回転方向ｈで、現像部Ｔより上流、且つ供給部Ｗより下流の位置に配置されることを特徴とする。回収部材２３はトナー担持体２２の回転方向ｈに対して電極ドラム６１よりも上流で供給部材２５よりも下流でトナー担持体２２に接触しトナー担持体２２から磁性キャリアを回収する。
【０２７４】
ここでは、重合法により製造された個数平均粒径（Ｄ５０）ｒｔが７．８μｍ、累計粒径分布における１０％粒径（ｒｔ１０）が６．２μｍ、９０％粒径（ｒｔ９０）が９．４μｍ、平均円形度が０．９７、真密度が１．１ｇ／ｃｍ＾３の正帯電性トナーを用いた。磁性キャリアは、個数平均粒径ｒｃが９０μｍ、真密度が４．８ｇ／ｃｍ＾３の標準キャリアＰ−０１（日本画像学会製）を用いた。トナー及び磁性キャリアを、全体の質量に対するトナー質量比（ＴＤ比ｘ）８％に混合し、二成分現像剤４０とした。
【０２７５】
次に、現像装置２０におけるトナー担持体２２上へのトナーコート、トナー担持体２２から電極ドラム６１の静電像への現像について図３４（ｂ）を用いて概略を説明する。まず供給部Ｗにおいて、供給部材２５により、表面に規則的に並ぶ凹凸構造を有したトナー担持体２２に二成分現像剤４０を供給する。
【０２７６】
二成分現像剤４０がトナー担持体２２に供給される。そして、後述する回収部材２３により回収されるまでの搬送過程で、トナー担持体２２のスリーブ２２１と接触した二成分現像剤４０中のトナーが、凹凸構造に接触して、磁性キャリアから脱離し、安定して薄層均一コートされる。コートされたトナー以外の二成分現像剤４０は、回収部Ｕにおいて回収部材２３により、磁気力で回収され、矢印ｃの経路で搬送される。
【０２７７】
回収されずにトナー担持体２２に薄層均一コートされたトナー４１は、現像部Ｔにおいて電極ドラム６１と接触し、トナー担持体２２と電極ドラム６１の電位差により電極ドラム６１上に現像する。一方、電極ドラム６１に現像しなかった非画像部のトナーはトナー担持体２２によってさらに搬送され、供給部Ｗにおいてトナー担持体２２上に新しい二成分現像剤４０が供給される。そして回収部Ｕに搬送される過程において二成分現像剤４０中のトナーが、凹凸構造に接触して、磁性キャリアから脱離し、また非画像部トナーも新規トナーと入れ替わり、安定して薄層均一コートされる。以後これを繰り返す。
【０２７８】
本実施例におけるトナー担持体２２から回収部材２３への現像剤の回収について詳細に説明する。回収部材２３は、内部に固定された永久磁石２３２と、円筒状の非磁性金属材料で形成され回転可能なスリーブ２３１から構成される。スリーブ２３１は、トナー担持体２２と対向する回収部Ｕにおいて逆方向に移動するように回転可能に設けられている。トナー担持体２２と回収部材２３は非接触であり、２ｍｍ以下に離間して配置されている。本実施例において回収部材２３には電圧印加部２６により、トナー担持体２２と等電位になるように電圧が印加されているが、フロートでも構わない。
【０２７９】
トナー担持体２２内の永久磁石２２２は、それぞれ２個ずつ交互に配設されたＮ極とＳ極を有している。一方、回収部材２３内の永久磁石２３２は、２個のＮ極と１個のＳ極を有している。このとき、図３４（ａ）に示すように、トナー担持体２２と回収部材２３が対向する回収部Ｕにおいて、両者の磁極が異極となるように、トナー担持体２２内に磁極Ｎ２２、回収部材２３内に磁極Ｓ２３が対向するように配置される。更に回収部材２３の回転方向の下流側にＮ極を並べて配置する。
【０２８０】
磁極Ｎ２２及び磁極Ｓ２３の大きさは、磁極Ｓ２３の幅が磁極Ｎ２２の幅よりも狭くなるように設定され、これにより磁極Ｓ２３と磁極Ｎ２２との間で形成される磁場の磁束密度はトナー担持体２２から回収部材２３側にいくほど高くなるように変化する。このため、回収部Ｕにおいて磁性キャリアにはトナー担持体２２から回収部材２３側への磁気力が働き、磁極Ｎ２２から磁極Ｓ２３間の磁界に沿って磁気穂が形成される。
【０２８１】
更に、回収部材２３のスリーブ２３１は、トナー担持体２２のスリーブ２２１の回転方向ｈと、回収部Ｕにおいて逆方向のｉ方向に回転する。そのため、回収部材２３の表面に磁気力によって保持された現像剤には、前述の磁気力と回収部材２３の表面との摩擦力により、回収部材２３から現像容器２１の内部方向に向かう搬送力が加わる。
【０２８２】
回収部材２３の表面に担持された現像剤は、永久磁石２３２のＮ極が並んで配置された位置付近において現像容器２１に一端を保持されたスクレーパ２７によりかき落とされ、現像容器２１内に戻される。現像容器２１内に戻された現像剤は、新たに補給される現像剤などと供給部材２５により撹拌され、再び供給部Ｗにおいてトナー担持体２２に供給される。即ち、磁性キャリアを含む現像剤の現像容器２１内の循環経路は図３４（ｂ）中における矢印ｃに示すようになる。
【０２８３】
本実施例におけるトナー担持体２２から電極ドラム６１へのトナー現像について詳細に説明する。図３５（ａ）は現像部Ｔの拡大概略図である。現像部Ｔでトナー担持体２２が電極ドラム６１に１５０μｍの侵入量（図中Ｃｏ）で接触するように配置され、電極ドラム６１の回転方向に対して、現像部Ｔで同方向に移動するように回転可能に設けられている。図３５（ｂ）に現像部Ｔの中央部の拡大図を示す。
【０２８４】
現像部Ｔの中央部では、トナー担持体２２のスリーブ２２１に担持されたトナー４１の表面が電極ドラム６１の表面へ押圧されている。一方、トナー４１には粒径分布が存在するため、中心粒径よりも大粒径のトナーも存在すれば小粒径のトナーも存在する。電極ドラム６１の表面がトナー担持体２２のスリーブ２２１に担持された全てのトナーの表面に接触するためには、小粒径トナーと大粒径トナーの粒径差分だけ、大粒径トナーが電極ドラム６１の表面に侵入する必要がある。そのため、電極ドラム６１表面はトナーが侵入できる程度に十分に柔軟である必要がある。
【０２８５】
現像部Ｔで電極ドラム６１表面がトナーが侵入できる程度に十分に柔軟であるための条件は、実施例１において受容部材２４上にトナーが侵入できる条件と同一である。すなわち、電極ドラム６１表面に均一にトナーを現像するのに必要な、電極ドラム６１表面のヤング率ＥＩＴ（ＭＰａ）と、トナー担持体２２のスリーブ２２１にコートされたトナーの粒径分布σ（μｍ）の関係は（式２）で表現できることがわかる。
【０２８６】
（式２）を満たすことで、電極ドラム６１の表面に均一にトナーを現像することが可能になる。また、本実施例では電極ドラム６１に対するトナー担持体２２の周速比を１．０５倍とする。このことで、現像部Ｔでトナー担持体２２のスリーブ２２１に担持されているトナー４１に回転トルクを与え、トナー４１を緩傾斜面ＳＬの方向へ回転させ、トナー４１とトナー担持体２２のスリーブ２２１の付着力を低減させている。
【０２８７】
更に、電極ドラム６１の導電電極に電圧を印加することで形成している電極ドラム６１表面の静電像（Ｖｌ＝１００Ｖ）に対し、トナー担持体２２に電圧Ｖ＝５００Ｖを印加する。このことで、トナー４１にはトナー担持体２２から電極ドラム６１上の静電像へと向かう静電気力が働く。この静電気力とトナー担持体２２のスリーブ２２１との付着力の減少によって、トナー４１はトナー担持体２２のスリーブ２２１から電極ドラム６１上の静電像へと現像される。
【０２８８】
本実施例では電極ドラム６１表面を（式２）を満たす柔軟な構成としたが、トナー担持体２２の表面を（式２）を満たす柔軟な構成としても良い。トナー担持体２２の表面が（式２）を満たす柔軟な構成の場合、トナーが現像部Ｔにおいてトナー担持体２２の表面に侵入できるため、電極ドラム６１表面は（式２）を満たさなくても良い。
【０２８９】
本実施例の画像形成装置は電極ドラムであるため、感光体に必要な帯電器や露光用の発光素子を使用せず、またトナー担持体２２から直接に電極ドラム６１へと現像するため、受容部材２４を使用しない。そのため簡易な構成となり現像装置の小型化に対応することが出来る。一方、実施例１等と違いトナー担持体２２から受容部材２４を介さず直接に像担持体である電極ドラム６１に現像する。このため、電極ドラム６１上のトナー量を増加させようと、電極ドラム６１に対するトナー担持体２２の周速比を過剰に上げるとハキヨセ等の課題が生じる。
【実施例８】
【０２９０】
実施例８では、トナー担持体２２が（式２）を満たす点で、実施例１と異なる。また、実施例８では、トナー担持体２２が、実施例１の受容部材２４の機能を兼用する点で、実施例１と異なる。図３６は、本発明の実施例８に係る画像形成装置における現像装置の概略構成図である。本実施例では、像担持体には表面に１０μｍのＰＦＡ樹脂をコーティングしている電極ドラム６１を用いており、電極ドラム６１の表面から深さ０．５μｍまでのヤング率ＥＩＴが１５０ＭＰａとなっている。トナー担持体２２は、矢印方向ｈに回転可能なスリーブ２２１と、その内部に固定配置された永久磁石２２２と、を有する。
【０２９１】
スリーブ２２１には、その移動方向に対して、本発明における凹凸構造が形成され、且つ、トナー担持体１１と電極ドラム６１は互いに接触するように配置されている。電極ドラム６１とトナー担持体２２の接触については、部材の変形や機械公差を考慮し１０μｍ以上２５０μｍ以下で侵入するのが好ましい。本実施例では、電極ドラム６１に対するトナー担持体２２の侵入量は１５０μｍとした。また、本実施例では電極ドラム６１に対するトナー担持体２２の周速比は１．１倍とした。
【０２９２】
本実施例において、スリーブ２２１は、ステンレス製の基層２２１ａとその上部にカーボンが分散されたシリコーンゴムから成る厚み３ｍｍ程度の弾性層２２１ｃ、さらにその表面にＰＭＭＡのコーティング層２２１ｂを７μｍ形成することにより構成される。凹凸構造は、熱ナノインプリント方式を用いてコーティング層２２１ｂに形成されている。
【０２９３】
本実施例で用いる凹凸構造も、実施例１と同様、図７のように頂点Ｐに対し緩傾斜面ＳＬと急傾斜面ＳＲを有する凸部２２Ａであり、凸部２２Ａが周期Ｌで規則的に並ぶ凹凸構造である。本実施例において、周期Ｌは５．０μｍ、緩傾斜面ＳＬの幅ｘＬは４．０μｍ、深さｄは１．３μｍであり、急傾斜面ＳＲの最大傾きκＲは１．３、緩傾斜面ＳＬの最大傾きκＬは０．３３である。
【０２９４】
ここでは、重合法により製造された個数平均粒径（Ｄ５０）ｒｔが５μｍ、累計粒径分布における１０％粒径（ｒｔ１０）が４．７μｍ、９０％粒径（ｒｔ９０）が５．２μｍ、平均円形度が０．９７、真密度が１．１ｇ／ｃｍ＾３の負帯電性トナーを用いた。磁性キャリアは、個数平均粒径ｒｃが９０μｍ、真密度が４．８ｇ／ｃｍ＾３の標準キャリアＮ−０２（日本画像学会製）を用いた。トナー及び磁性キャリアを、全体の質量に対するトナー質量比（ＴＤ比ｘ）６％に混合し、二成分現像剤４０とした。
【０２９５】
現像容器２１の内部には、トナー担持体２２に現像剤を供給する供給部材２５と、トナー担持体２２上の磁性キャリアを回収する回収部材２３が、トナー担持体２２に対向し、間隙を有して固定配置される。供給部材２５は、後述する回収部材２３により回収された現像剤を撹拌し、トナー担持体２２と供給部材２５が対向する供給部Ｗへ現像剤を搬送し、永久磁石２２２により作用する磁気力により現像剤を供給する。
【０２９６】
一方、回収部材２３は、磁性材料、あるいは透磁率が高い金属材料から成り、永久磁石２２２と協働で形成した磁場により作用する磁気力により、現像剤を回収する。回収部材２３は、スリーブ２２１の回転方向ｈに対して、トナー担持体２２上のトナーを電極ドラム６１へ現像する現像部Ｔより上流、且つ供給部Ｗより下流の位置に対向して配置されることを特徴としている。回収部材２３は、トナー担持体２２の回転方向ｈに対して、電極ドラム６１よりも上流で供給部材２５よりも下流でトナー担持体２２に接触しトナー担持体２２から磁性キャリアを回収する。現像容器２１の開口部においては、現像容器２１の外へトナーが飛散することを防ぐために、飛散防止シート２８が備えられている。
【０２９７】
本実施例におけるトナー担持体２２上へのトナーコート及び電極ドラム６１への現像について説明する。供給部Ｗにおいて、供給部材２５により、トナー担持体２２へ供給される現像剤は、スリーブ２２１の回転（図中ｈ方向）、及び、永久磁石２２２が作り出す磁場により作用する磁気力により、図中ｈ方向に搬送される。搬送される現像剤は、回収部材２３と永久磁石２２２により協働で形成された磁場により作用する磁気力により、回収部材２３とトナー担持体２２が対向する回収部Ｕにおいて拘束され、最終的に現像容器２１内へ重力により落下する。
【０２９８】
一方、搬送過程において、スリーブ２２１に接触し、コートされるトナーは、磁気力による拘束を受けないために、回収部Ｕを通過し、電極ドラム６１と対向する現像部Ｔまで搬送される。トナー担持体２２には、電圧印加部２６によって電圧が印加され、トナー担持体２２と電極ドラム６１の間には電位差が発生している。
【０２９９】
本実施例では、電極ドラム６１上の静電像の電位Ｖｌ＝−１００Ｖに対し、トナー担持体２２にＶ＝−５００Ｖを印加している。また、本実施例では電極ドラム６１に対するトナー担持体２２の周速比は１．１倍とする。現像部Ｔにおいてトナー担持体２２のスリーブ２２１に担持されているトナー４１に回転トルクを与え、トナー４１を緩傾斜面ＳＬ方向へ回転させ、トナー４１とトナー担持体２２のスリーブ２２１の付着力を低減させている。この静電気力とトナー担持体２２のスリーブ２２１との付着力減少によって、トナー４１はトナー担持体２２のスリーブ２２１から電極ドラム６１上の静電像へと現像される。
【０３００】
本実施例では、回収部材２３を固定配置の磁性材料、あるいは透磁率が高い金属材料とすることで更に簡易な構成となり現像装置の小型化に対応することが出来る。なお、本実施例でも、トナー担持体２２の表面が（式２）を満たす構成の他、電極ドラム６１の表面が（式２）を満たす構成や、トナー担持体２２と電極ドラム６１の両方の表面が（式２）を満たす構成も可能である。
【０３０１】
実施例１乃至８のいずれかの構成によれば、トナー担持体２２の表面に担持されたトナーを、感光体ドラム１の表面に均一に現像する現像性能を向上させることができる。ひいては、安定して高画質画像を出力可能となる。
【符号の説明】
【０３０２】
１      感光体ドラム（像担持体）
２１    現像容器
２２    トナー担持体（凹凸部材）
２２Ｂ  溝
２３    回収部材（回収手段）
２４    受容部材（受容部材）
４１    非磁性トナー
４２    磁性キャリア
１００  画像形成装置
２２２  永久磁石（磁場発生手段）
２５１  供給部材（供給手段）
ｊ      回転方向
Ｙ      剥ぎ取り部（受容部材との対向位置）
Ｕ      回収部（供給部材との対向位置）
ＳＬ    緩傾斜面（第１側面）
ＳＲ    急傾斜面（第２側面）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【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】
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【図９】
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【図１０】
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【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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