JP2001142296A - 現像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 キャリアによって現像スリーブ表面の凹凸部
分の谷へトナーが埋め込まれることが防止され、トナー
融着によるスリーブ汚染を生じることのない長期間安定
して画質のよい画像を得ることが可能な現像装置の提
供。 【解決手段】 像担持体上の静電潜像を現像するため
の、非磁性トナーと磁性キャリアを有する２成分現像剤
と、該２成分系現像剤を担持して現像領域へと搬送する
ための現像剤担持体とを有しており、該現像剤担持体の
表面の凸凹の平均山間隔Ｓｍが、現像剤中の磁性キャリ
アの重量平均粒径Ｄの１／３倍乃至６倍の範囲となるよ
うに調整され、且つ、前記現像剤担持体の表面の十点平
均粗さをＲｚとした場合に、ＲｚとＳｍとの比の値が
０．００１≦Ｒｚ／Ｓｍ≦０．１５の関係を有するよう
に調整されている現像装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、感光ドラム上に形
成された潜像に現像剤を付着させて可視像化する電子写
真方式や静電記録方式が用いられている複写機及びレー
ザービームプリンタ等の画像形成装置に使用される現像
装置に関し、特に、現像剤の搬送に使用される現像剤担
持体が改良された現像装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】感光体ドラム等の像担持体上に形成され
た静電潜像を、現像剤を付着させて可視像化する電子写
真方式を用いた複写機等の画像形成装置に使用される現
像装置では、現像剤担持体として、例えば、金属製の円
筒状の現像スリーブを使用し、現像容器内に収容されて
いる現像剤を現像スリーブ上に担持させて、像担持体に
対向した現像領域まで搬送し、像担持体上に形成された
静電潜像を現像剤で現像し、潜像を可視像化する。現像
剤としては、磁性トナーからなる磁性１成分系現像剤、
非磁性トナーからなる非磁性１成分系現像剤、非磁性ト
ナーと磁性キャリアとからなる２成分系現像剤があり、
これらが適宜に使用される。

【０００３】現像スリーブの材質や構成等は、使用する
これらの現像剤の種類によって夫々に選ばれる。例え
ば、２成分系現像剤の場合には、内部に、磁石等の磁界
発生手段が設けられた現像スリーブが用いられ、その材
質には、従来より、ステンレス鋼やアルミニウム材等の
非磁性金属が主として使用されている。

【０００４】上記のような現像装置においては、現像ス
リーブの表面を粗面化処理することで、トナーとキャリ
アにより構成された２成分系現像剤を現像領域まで搬送
する際の搬送性を向上させ、又、現像スリーブ表面上に
均一な現像剤層をコーティングすることを可能としてい
る。現像スリーブ表面の粗面化方法としては、現像スリ
ーブの表面をサンドペーパーで擦るサンドペーパー法、
球形粒子によるビーズブラスト法や不定形粒子によるサ
ンドブラスト法、これらの混合法や、化学処理による化
学エッチング法等が提案され、実施されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
現像スリーブには以下のような問題があった。上記各種
の方法により表面が粗面化処理された現像スリーブで
は、長期間の使用により、トナー又はトナー中の成分が
その粗面化された表面の凹凸の谷に引っかかり、付着し
易いという問題がある。この谷に付着したトナーは、長
期間の使用により、現像スリーブ表層の現像剤の層厚を
規制する層厚規制部材等の押圧による摩擦熱により融着
に至り、この結果、現像スリーブ表面がトナーで汚染さ
れることが生じる。更に、キャリアを含む２成分系現像
剤を使用した場合には、スリーブ表面に凹凸があると、
キャリアの押圧によってトナー又はトナー中の成分がそ
の粗面化した表面の凹凸の谷、特に幅の狭い谷に埋め込
まれ易い。この谷に埋め込まれたトナーは、長期間の使
用により融着に至り、スリーブ表面がトナーで汚染され
ることが生じ易い。

【０００６】更に、近年、カラー複写機等の需要増大に
伴う複写機の高画質の要求及び消費電力低減の要求に応
じてトナーの小粒径化及び低軟化点化が進むに従い、上
記の粗面化された現像スリーブでは、長期間の使用によ
り、トナー又はトナー中の成分がその粗面化した表面の
凹凸部分に融着し、汚染に至る傾向がより強くなってい
る。

【０００７】現像スリーブ表面にトナー融着が生じる
と、先ず、現像領域への現像剤の搬送量が低下するため
に画像濃度の低下が生じる。又、従来、良好な現像を行
わせるために、現像時に現像スリーブには、直流電圧及
び／又は交流電圧の重畳された現像バイアスが印加され
るが、現像スリーブ表面にトナー融着が生じると、現像
スリーブ表面に融着物による高抵抗層ができてしまい、
現像時に現像スリーブと像担持体間の現像領域に所望の
電界が形成されないことが起こる。この結果、現像バイ
アスによる十分な現像効果が得られず、画像濃度が低下
したり、白抜けのような画像不良が生じる。

【０００８】本発明者らは、実際に、汚染していない現
像スリーブと汚染した現像スリーブとを用意し、同じ現
像剤を用いて画像形成を行い、得られた画像について評
価を行った。この結果、汚染していない現像スリーブの
場合に比べて汚染した現像スリーブでは画像濃度が０．
２低下しており、又、白抜けのような画像不良が生じる
ことが分かった。このことから、現像スリーブ表面にト
ナーが融着して汚染が生じると、明らかに、画像濃度低
下や画像不良の原因となることが分かった。

【０００９】従って、本発明の目的は、上記問題点を解
決し、２成分系現像剤を用いた場合にキャリアによって
現像スリーブ表面の凹凸部分の谷へトナーが埋め込まれ
ることが有効に防止され、トナー融着によるスリーブ汚
染を生じることのない、長期間安定して画質のよい画像
を得ることを可能とする現像装置を提供することにあ
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的は、下記の本発
明によって達成される。即ち、本発明は、像担持体、該
像担持体に画像情報信号に対応した静電潜像を形成する
手段、及び、該静電潜像を現像するための現像装置を有
する画像形成装置に用いられる現像装置であって、該現
像装置は、前記像担持体上の静電潜像を現像してトナー
像を形成するための、非磁性トナー及び磁性キャリアを
有する２成分系現像剤と、該２成分系現像剤を担持して
現像領域へと搬送するための現像剤担持体とを有してお
り、該現像剤担持体の表面の凸凹の平均山間隔Ｓｍが、
前記２成分系現像剤中の磁性キャリアの重量平均粒径Ｄ
の１／３倍乃至６倍（Ｄ／３≦Ｓｍ≦６＊Ｄ）の範囲と
なるように調整され、且つ、前記現像剤担持体の表面の
十点平均粗さをＲｚとした場合に、該Ｒｚと前記平均山
間隔Ｓｍとの比の値が０．００１≦Ｒｚ／Ｓｍ≦０．１
５の関係を有するように調整されていることを特徴とす
る現像装置である。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明の好ましい実施の形態を挙
げて、本発明を詳細に説明する。本発明者らは、上記し
た従来技術の課題を解決すべく、鋭意検討の結果、非磁
性トナーと磁性キャリアからなる２成分系現像剤を担持
して現像領域へと搬送する現像剤担持体を備えた現像装
置において、現像剤担持体の表面の凸凹の平均山間隔Ｓ
ｍが、前記２成分系現像剤中の磁性キャリアの平均粒径
Ｄの１／３倍乃至６倍（Ｄ／３≦Ｓｍ≦６＊Ｄ）に設定
され、更に、前記現像剤担持体の表面の十点平均粗さを
Ｒｚとした場合に、前記平均山間隔ＳｍとＲｚとの比
が、０．００１≦Ｒｚ／Ｓｍ≦０．１５の関係を満足す
るように表面性状を構成すれば、２成分系現像剤を用い
た場合にキャリアによって現像スリーブ表面の凹凸部分
の谷へトナーが埋め込まれることを有効に防止でき、こ
の結果、トナー融着による現像スリーブ汚染を生じるこ
とがなく、長期間安定して画質のよい画像を得ることが
可能となることを知見して本発明に至った。

【００１２】更には、現像剤担持体の表面の十点平均粗
さＲｚが、２成分系現像剤を構成する非磁性トナーの重
量平均粒径ａの１／４倍乃至６倍（ａ／４≦Ｒｚ≦６＊
ａ）に調整されていることが望ましいことも分かった。
又、現像剤担持体の表面を上記のような所望の表面性状
にするには、現像剤担持体表面を粗面化処理することが
好ましく、更には、現像剤担持体の表面を粗面化処理し
た後、その上に、Ｎｉ−Ｐメッキ層、若しくはＮｉ−Ｂ
メッキ層、若しくはＣｒメッキ層をコーティングする方
法、或いは、粗面化処理された表面上に、結晶性グラフ
ァイト及び導電性カーボンを含む樹脂層をコーティング
する方法等を用いれば、現像剤担持体表面の凹凸の平均
山間隔Ｓｍ、十点平均粗さＲｚを所望の値に容易に調整
することができ、しかも、その表面硬度を向上させるこ
とができるので、現像剤担持体の耐久性の向上が可能と
なる。上記のような処理を施して表面を所望の粗さに調
整するための現像剤担持体の材質は、いかなるものでも
よいが、例えば、ステンレススチール又はアルミニウム
とすることが好ましい。

【００１３】以上の構成を有する現像剤担持体を現像装
置に用いれば、２成分系現像剤を用いた場合にキャリア
によって現像スリーブ表面の凹凸部分の谷へトナーが埋
め込まれることが有効に防止され、トナー融着によるス
リーブ汚染が生じることがなく、この結果、画像の品質
を長期間安定して保証することが可能となり、本発明の
目的が達成される。

【００１４】以下、本発明の現像装置を、添付図面に従
って説明する。本発明の現像装置は、例えば、以下に述
べるような画像形成装置の中で使用されるが、必ずしも
この形態に限られるものではない。図１は、図２に示さ
れるようなフルカラー画像形成装置における、Ｙ、Ｍ、
Ｃ、Ｂｋの各ステーションを示したものである。Ｙ、
Ｍ、Ｃ、Ｂｋの各ステーションはほぼ同様の構成であ
り、フルカラー画像において、夫々、イエロー（Ｙ）、
マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｂｋ）の画
像を形成する。以下の説明において、例えば、現像装置
１とあれば、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｂｋ各ステーションにおける
現像装置１Ｙ、現像装置１Ｍ、現像装置１Ｃ、現像装置
１Ｋ（Ｂｋを表す）を共通して指すものとする。

【００１５】図２に従って、本発明の現像装置が用いら
れる画像形成装置全体の動作を説明する。像担持体であ
る感光ドラム４は、回動自在に設けられているが、先
ず、該感光ドラム４を一次帯電器２１で一様に帯電させ
て、この帯電された感光ドラム４上に、例えば、レーザ
ーのような発光素子２２によって情報信号に応じて変調
された光で露光して静電潜像を形成させる。形成された
静電潜像は、現像装置１により、後述のような過程でト
ナー像として可視像化される。得られた可視像は、次
に、転写帯電器２３によって転写紙搬送シート２７によ
り搬送されてきた転写紙２４上に転写され、更に、この
転写画像が定着装置２５によって定着されて、永久画像
が得られる。尚、画像形成後の感光ドラム４上の転写残
トナーは、クリーニング装置２６により除去される。
又、画像形成によって消費されたトナーは、トナー補給
槽６から補給される。

【００１６】次に、図１により現像装置の動作を説明す
る。図１において、像担持体である感光ドラム４と対向
して配置された現像装置１は、現像容器２、現像剤担持
手段としての現像スリーブ３、現像剤の穂高規制部材と
してのブレード５を有している。現像容器２は、隔壁に
より２つの空間に仕切られており、共に非磁性トナーと
磁性キャリアからなる２成分系現像剤が収容されてい
る。

【００１７】現像装置１の現像容器２は、感光ドラム４
に対向した現像領域が開口しており、この開口部に、一
部露出するようにして現像スリーブ３が回転可能に配置
されている。現像スリーブ３は、非磁性材料で構成さ
れ、現像動作時には図１の矢印方向に回転するように構
成されている。又、その内部には、磁界発生手段である
マグネット７が固定されている。マグネット７を内蔵す
る現像スリーブ３は、ブレード５によって層厚規制され
た２成分系現像剤の層を、現像剤溜り部１０から現像領
域へと担持搬送し、感光ドラム４と対向する現像領域で
現像剤を感光ドラム４に供給して感光体に形成されてい
る静電潜像を現像する。

【００１８】ここで、現像スリーブ３に内蔵されている
マグネット７について更に詳細に説明する。図１に示し
たように、マグネット７は５極から構成されているが、
先ず、現像容器２内の攪拌スクリュー８で攪拌された現
像剤は、これらの５極の中の現像剤を汲み上げるための
搬送用磁極（汲み上げ極）Ｎ２の磁力で現像スリーブ３
上に拘束される。次に、規制用磁極（Ｓ２）と規制ブレ
ード５の作用により、現像剤の層が形成され、磁気ブラ
シを形成しつつ現像剤が搬送される。更に、搬送用磁極
Ｎ１の磁力及び現像スリーブ３の回転によって、現像剤
は、この状態のまま現像領域へと搬送される。感光ドラ
ム４と対向している現像領域に搬送された現像剤は、感
光ドラム４上の静電潜像を現像した後、取り込み極Ｎ３
の磁力及び現像スリーブ３の回転によって現像領域から
現像室へと搬送される。ここで、取り込み極Ｎ３と汲み
上げ極Ｎ２は同極であり、この２つの磁極の間には磁力
がほぼ０ガウスとなる領域（反発極）が設けられてい
る。これによって静電潜像を現像した後の現像剤は、そ
のまま続いて汲み上げ極Ｎ２に拘束されてしまうことな
く、現像室２内へと収容される。

【００１９】以上説明したような反発極が設けられた構
成の場合には、現像剤のつれまわりが反発極により低減
されるため、トナーが現像スリーブ３の表面に付着し留
まりにくくなり、スリーブへのトナー融着を低減する効
果がある。従って、このような反発極を持つマグネット
７と、本発明の現像装置を特徴づける以下に述べるよう
な表面構成を持つ現像スリーブ３とを組み合わせて使用
すると、現像スリーブの汚染低減に、より効果的であ
る。

【００２０】次に、本発明の現像装置を特徴づける現像
スリーブ３の表面構成について更に詳しく説明する。先
に述べたように、本発明の現像装置では、現像スリーブ
３の材質は、例えば、ステンレススチール（ＳＵＳ）又
はアルミニウムを用いることが好ましいが、以下に具体
的にＳＵＳを使用し、その表面に凸凹をつけて現像剤の
搬送力を付与したものを例にとり説明する。

【００２１】従来例において述べたように、上記のよう
な粗面化処理された現像スリーブでは、トナー又はトナ
ー中の成分が粗面化された表面の凸凹部分に付着して融
着を起こし易く、表面が汚染される恐れがあった。先
ず、いくつかのＳＵＳ製スリーブについて、砥粒として
不定形アルミナ粒子（ＡＲＤ）や球形のガラスビーズ粒
子（ＦＧＢ）を用いてブラスト処理して、表面を粗面化
処理し、この様々に粗面化処理された現像スリーブの表
面粗さを測定した。

【００２２】表面粗さの測定には、接触式表面粗さ計
［（株）小坂研究所製：サーフコーダーＳＥ−３３０
０］を用いた。かかる測定器では、１回の測定で、現像
スリーブ表面の十点平均粗さＲｚと、凸凹の平均山間隔
Ｓｍを同時に測定することができる。測定条件は、カッ
トオフ値が０．８ｍｍ、測定長さが２．５ｍｍ、送りス
ピードが０．１ｍｍ／秒、倍率が５０００倍である。こ
こで、Ｒｚは、ＪＩＳ Ｂ０６０１による十点平均粗さ
で、定性的には、現像スリーブ表面の凸凹の山と谷の高
低差を表す。

【００２３】又、Ｓｍは、図３に示したように、粗面化
処理した表面の断面曲線Ｄから基準の長さ（測定長さ）
Ｌだけ切り取った部分において、その断面曲線Ｄの中心
線Ｃを横切る最初の山から谷への横断点から、次の山か
ら谷への横断点までの間隔をＳ₁とし、それ以降の横断
点間隔をＳ₂、Ｓ₃、・・・、Ｓ_n（ｎは基準の長さ中の
横断点の総数を示す）とした場合に、これらの値を算術
平均したものであり、次式で表される。即ち、定性的に
は、Ｓｍは、現像スリーブ表面の山と隣の山の平均間隔
を表す。

【００２４】

【数１】

【００２５】このようにして得られた現像スリーブの表
面粗さの情報と、１万枚の長期使用を行った後の現像ス
リーブの汚染の程度との比較を行った。この時、重量平
均粒径が４０μｍの磁性キャリアを含む２成分系現像剤
を用いて検討を行った。又、汚染濃度の評価方法として
は、反射型濃度測定計を用いて、使用前後の現像スリー
ブ表面の反射光を夫々測定し、その光学濃度差ΔＤを汚
染濃度とした。

【００２６】先ず、実験例１（比較例１）の現像スリー
ブでは、不定形のアルミナ粒子（ＡＲＤ＃４００）を用
いてブラスト処理し、ＳＵＳ表面を粗面化処理した。こ
の現像スリーブではＳｍ＝１３μｍであったが、１万枚
の長期使用後、トナーがスリーブ表面に融着することが
分かった（表１参照）。本発明者らは、この現象が以下
のような原因で起こったものと考えている。２成分系現
像方式では、現像スリーブ３がトナーを付着させた磁性
キャリアを表面に保持して現像領域へと搬送する。この
過程では、現像スリーブ表面に直接付着したトナーがあ
っても、キャリアが循環していく過程で、キャリアがそ
のトナーに接触することで、トナーはキャリアに付着し
て運ばれていき、この結果、トナーが現像スリーブ表面
に付着して留まることは生じないので、汚染も起こりづ
らいと考えられる。

【００２７】しかしながら、実験例１のように、現像ス
リーブ表面の平均山間隔Ｓｍが磁性キャリアの重量平均
粒径に比べて非常に小さい場合には、キャリアの押圧等
によってトナーが現像スリーブ表面の細かい凹部の谷に
入り込んでしまうと、キャリアはその谷に入り込めない
ことが起こる。この結果、このトナーは、キャリアが循
環していく過程で、キャリアと接触する機会もなくスリ
ーブ表面の谷に引っかかったまま付着し、長期間使用し
ていく中で、トナー融着に至ると考えられる。

【００２８】以上の述べたように、本発明者らは、現像
スリーブ表面の凹凸の平均山間隔Ｓｍが磁性キャリアの
重量平均粒径に比べて非常に小さいことが、現像スリー
ブ表面へのトナーの融着が生じる原因であると考えた。
そこで、実験例２（比較例２）として、実験例１（比較
例１）と同じ不定形のアルミナ粒子（ＡＲＤ＃２００）
を用いてブラスト処理し、ＳＵＳ表面を粗面化処理し
て、平均山間隔Ｓｍをキャリア重量平均粒径４０μｍと
同程度のＳｍ＝３３μｍとした現像スリーブを用いて、
実験例１と同様の耐久試験を行った。この結果、汚染レ
ベルは、実験例２の場合は、実験例１と比べて低減する
ことが確認できた（表１参照）。

【００２９】更に、キャリアの種類等も含めて、より詳
細な検討を行った結果、平均山間隔Ｓｍが、キャリアの
重量平均粒径をＤとした場合に、Ｄ／３≦Ｓｍ≦６＊
Ｄ、好ましくはＤ／２≦Ｓｍ≦３＊Ｄの範囲に入ってい
れば、トナー融着を有効に抑制できることが分かった。
即ち、平均山間隔Ｓｍの値がＤ／３以上あれば、前述の
ように、現像スリーブ表面凹部の谷に入り込んだトナー
も、キャリアが循環していく過程で、キャリアがそのト
ナーに接触することによりキャリアに付着して運ばれて
行き、その結果、トナーはスリーブ表面に付着し留まる
ことがなく、汚染レベルを有効に低減できることが分か
った。しかし、平均山間隔Ｓｍが６＊Ｄを超えた場合に
は、現像スリーブ表面の凹凸が大き過ぎて、現像スリー
ブの有する現像剤搬送性が不十分となって、実用上の問
題が生じる。

【００３０】以上のように、現像スリーブの平均山間隔
Ｓｍを、使用するキャリアの重量平均粒径との兼ね合い
において適宜に調整することによって、その汚染のレベ
ルを低減させることができる。しかし、その画質を比較
すると、画像不良は未だ生じており、更に汚染レベルを
低減させる必要があることが分かった。そこで、次に述
べるような実験を行った。

【００３１】実験例３（実施例Ａ）として、球形のガラ
スビーズ粒子（ＦＧＢ＃４００）を用いてＳＵＳ表面を
粗面化処理し、平均山間隔Ｓｍ＝３３μｍとした現像ス
リーブを用いて検討を行った結果、先述の実験例２（比
較例２）のスリーブと表面の平均山間隔Ｓｍが同じであ
るにもかかわらず、１万枚の長期使用後、スリーブ汚染
のレベルは、実験例２（比較例２）の場合よりも更に低
減できることが分かった（表１参照）。

【００３２】ＡＲＤを用いてブラスト処理した実験例１
及び２のスリーブと、ＦＧＢ＃４００を用いてブラスト
処理した実験例３の現像スリーブの表面形状を比較する
と、表１に示したように、ＦＧＢ＃４００を用いてブラ
スト処理した実験例３の現像スリーブの方が、現像スリ
ーブの表面の十点平均粗さＲｚを凸凹の平均山間隔Ｓｍ
で割った比の値のＲｚ／Ｓｍが小さいことが分かった。
このＲｚ／Ｓｍの値は、先述したように、定性的には十
点平均粗さＲｚが凸凹の山と谷の高低差を表し、平均山
間隔Ｓｍが凸凹の山と隣の山の平均間隔を表すことか
ら、表面の粗さの傾きが急なほどＲｚ／Ｓｍの値が大き
く、傾きが緩やかなほどＲｚ／Ｓｍの値は小さくなる。
よって、Ｒｚ／Ｓｍの値は、現像スリーブの表面の滑ら
かさを表す指標となり得る。

【００３３】このＲｚ／Ｓｍの値が小さな、ＦＧＢ＃４
００を用いてブラスト処理した実験例３の現像スリーブ
でスリーブ汚染がより低減したのは、ミクロ的に表面の
粗さの傾きが小さいほどトナーが現像スリーブ表面の凹
凸の谷に引っかかりにくく、又、引っかかったとして
も、キャリアが引っかかったトナーを付着し、運んでく
れるため、トナーがスリーブ表面に付着して留まること
がないことによると考えられる。このことから、Ｒｚ／
Ｓｍの値が小さくなるように現像スリーブの表面状態を
調整すれば、現像スリーブ表面のトナー汚染のレベル
を、より低減できることとなる。

【００３４】本発明者らの更なる詳細な検討の結果、現
像スリーブの表面の十点平均粗さＲｚを凸凹の平均山間
隔Ｓｍで割った比の値Ｒｚ／Ｓｍが、０．００１≦Ｒｚ
／Ｓｍ≦０．１５の範囲に入っていることがよいこと
が、より好ましいことが分かった。即ち、Ｒｚ／Ｓｍ≦
０．１５の場合には、先述のように、トナーがスリーブ
表面の凹凸の谷に埋め込まれることがなく、その結果、
トナーはスリーブ表面に付着し、留まることがなく、汚
染レベルを低減できる。しかし、Ｒｚ／Ｓｍの値が０．
００１よりも小さくなると、スリーブ表面が極度に滑ら
かになり、現像スリーブの現像剤搬送性が不十分となっ
て、実用上の問題が生じてくる。

【００３５】実験例４（実施例Ｂ）として、球形のガラ
スビーズ粒子（ＦＧＢ＃２００）を用いて粗面化処理
し、十点平均粗さＲｚ＝３．３μｍ、平均山間隔Ｓｍ＝
４９μｍ、Ｒｚ／Ｓｍ＝０．０７とした現像スリーブを
用いて検討を行った結果、１万枚の長期使用後、スリー
ブ汚染のレベルは先述の実験例３（実施例Ａ）の場合と
ほぼ同じであるが、現像剤の搬送性がよくなり、現像ス
リーブ上の現像剤の層厚をより安定して均一にすること
ができることが分かった（表１参照）。

【００３６】スリーブ表面の平均山間隔Ｓｍを大きくし
たり、更に、十点平均粗さＲｚと平均山間隔Ｓｍの比Ｒ
ｚ／Ｓｍを小さくすれば、キャリアの大きさに比較して
スリーブ表面が平滑になり、スリーブ汚染のレベルを低
減できる。しかし、スリーブ表面が平滑になると、現像
剤の搬送性が低下し像担持体に十分な現像剤を供給する
ことが困難になる可能性があった。更に、近年、複写機
等の高速化、小型化の傾向に伴い、従来より使用されて
きた粉砕トナーの性能を改善すべく、より球形に近いト
ナーが開発され、使用されはじめている。このような球
形トナーを用いると、現像スリーブとの摩擦抵抗が低下
し、搬送性がより低減してしまうことが起こる。

【００３７】しかしながら、この場合でも、上記実験例
４のように、Ｒｚ／Ｓｍの値を同じにしたまま、十点平
均粗さＲｚを大きくすれば、現像スリーブ表面を平滑に
保ちながら、搬送性をよくすることが可能であることが
分かった。一般に、十点平均粗さＲｚの値を大きくする
ことは、トナーが表面の凹部に引っかかり易くなり、ス
リーブ汚染のレベルを悪くすると考えられるが、平均山
間隔Ｓｍを大きくして、Ｒｚ／Ｓｍの値を小さく保て
ば、十点平均粗さＲｚの値をある程度大きくしてもスリ
ーブ汚染のレベルが悪くなることはない。

【００３８】

【表１】

【００３９】更に、本発明者らは、２成分系現像剤を構
成するトナーの種類等も含めて詳細な検討を行った。こ
の結果、トナーの重量平均粒径ａと現像スリーブの十点
平均粗さＲｚとの間に、ａ／４≦Ｒｚ≦６＊ａ、好まし
くは、ａ／２≦Ｒｚ≦３＊ａの関係がある場合に良好な
結果が得られることが分かった。即ち、十点平均粗さＲ
ｚがａ／４以上の場合は、現像剤と現像スリーブとの摩
擦抵抗が高まり、現像剤の搬送性がよくなるが、Ｒｚが
６＊ａよりも大きいと、スリーブ表面の凹凸が目で明ら
かにはっきりと分かるようになり、現像剤の層がその凹
凸を反映してムラ状になり、画像に悪影響を及ぼす。

【００４０】又、上記で述べた実験例１〜４では、現像
スリーブを作製する場合に、ＳＵＳの素管を切削後、砥
粒として不定形アルミナ粒子（ＡＲＤ）や球形のガラス
ビーズ粒子（ＦＧＢ）を用いブラスト処理して、表面を
粗面化処理した現像スリーブの例について述べたが、切
削後、ブラスト処理した表面は、切削時の表面の荒れを
反映して微細なギザギザのある状態になっている。この
ような微細なギザギザが存在すると、トナー中に含まれ
る粒径の小さなトナー等が、この微細な溝に引っかかっ
て付着し、融着状態になり易く、スリーブ汚染が起こる
場合がある。このような問題を解決する方法としては、
スリーブ素管について、切削後、ダイヤモンド研磨を行
ってからブラスト処理して表面を粗面化することにより
改善される。これは、ダイヤモンド研磨により切削時の
ギザギザがほぼなくなり、ミクロ的にもギザギザがない
鏡面状の表面状態に改質されたことによる。

【００４１】以上説明した実験例１〜４及び更なる検討
の結果、以下の知見を得た。即ち、現像装置の現像スリ
ーブ３の表面の凸凹の平均山間隔Ｓｍを２成分系現像剤
中の磁性キャリアの重量平均粒径Ｄの１／３倍乃至６倍
（Ｄ／３≦Ｓｍ≦６＊Ｄ）に、更に、前記現像スリーブ
３の表面の十点平均粗さをＲｚとした場合、その前記平
均山間隔Ｓｍとの比が、０．００１≦Ｒｚ／Ｓｍ≦０．
１５の関係に設定されていることにより、好ましくは、
十点平均粗さＲｚが前記２成分系現像剤中の非磁性トナ
ーの重量平均粒径ａの１／４倍乃至６倍（ａ／４≦Ｒｚ
≦６＊ａ）に設定されていることにより、キャリアによ
って現像スリーブ表面凹部へトナーが埋め込まれること
を防ぎ、トナー融着によるスリーブ汚染が生じることが
なく、それによって長期間安定して画質のよい画像を得
ることが可能になることがわかった。

【００４２】ここで、キャリア及びトナーの平均粒径の
測定法について述べておく。本発明では、キャリアの重
量平均粒径を、以下の手順によって測定した。 （１）試料であるフェライトキャリアを約１００ｇを、
０．１ｇの桁まで秤り取る。 （２）篩は、１００メッシュ〜４００メッシュの標準篩
（以下単に「篩」という）を用い、上から１００、１４
５、２００、２５０、３５０、４００の大きさの順に積
み重ね、底には受け皿を置き、試料は一番上の篩に入れ
て蓋をする。 （３）これを振動機によって、水平旋回数毎分２８５±
６回、振動回数毎分１５０±１０回で１５分間ふるう。 （４）ふるった後、各篩及び受け皿内のフェライトキャ
リアを０．１ｇの桁まで秤り取る。 （５）重量百分率で少数第２位まで算出し、ＪＩＳ−Ｚ
８４０１に準拠して少数第１位まで丸める。 尚、このとき、篩の枠の寸法は、篩面から上の内径が２
００ｍｍ、上面から篩面までの深さが４５ｍｍとされ、
又、ふるった後の各部分のフェライトキャリアの重量の
総和が、始めに秤り取った試料の重量の９９％以下であ
ってはならない。

【００４３】キャリアの重量平均粒径は、上述した粒度
分布の各側定値より、下記の式により求める。

【数２】

【００４４】本発明において、トナーの重量平均粒径
は、下記測定法で測定した。測定装置としてはコールタ
ーマルチサイザー（コールター社製）を用い、個数平均
分布、体積平均分布を出力するインターフェイス（日科
機製）及びＣＸ−ｉパーソナルコンピュータ（キヤノン
製）を接続し、電解質液には、１級塩化ナトリウムを用
いて１％ＮａＣｌ水溶液を調製して使用した。測定は、
前記電解質水溶液１００〜１５０ｍｌ中に、分散剤とし
て界面活性剤（好ましくはアルキルベンゼンスルホン酸
塩）を０．１〜５ｍｌ加え、更に、測定試料０．５〜５
０ｍｇを加えて行った。測定に際しては、上記の試料を
懸濁した電解質液は超音波分散器で１〜３分間分散処理
を行い、前記コールターマルチサイザーにより、アパチ
ャーとして１００μｍアパチャーを用いて２〜４０μｍ
の粒子の粒度分布を測定して分布を求め、サンプルの平
均粒径を得た。

【００４５】本発明において、現像スリーブ表面の凸凹
の平均山間隔Ｓｍ及び十点平均粗さＲｚを適宜なものに
調整する方法としては、現像スリーブ表面を粗面化処理
することが好ましいが、更に、粗面化処理された現像ス
リーブの表面の上に、Ｎｉ−Ｐメッキ層、若しくはＮｉ
−Ｂメッキ層、若しくはＣｒメッキ層を設けることが好
ましい。このように、現像スリーブ表面に、Ｎｉ−Ｐ、
Ｎｉ−Ｂ、Ｃｒといった各めっきをコーティングさせる
と、表面粗さの制御が容易になる上に、現像スリーブの
耐摩耗性を向上させる効果が得られる。又、先に述べた
スリーブ切削時にできる表面の細かいギザギザを滑らか
にする効果もある。

【００４６】特に、現像スリーブの材質にアルミニウム
を用いた場合は、ステンレスを用いた場合に比べて安価
にできるものの、現像スリーブ表面の硬度が低いことか
ら、キャリアを含む２成分系現像剤を用いた場合には、
耐摩耗性が低下し、現像スリーブの寿命が短くなってし
まう。これに対し、アルミニウム製の現像スリーブの場
合においても、表面に、Ｎｉ−Ｐ、Ｎｉ−Ｂ、Ｃｒの各
めっきをコーティングすると、現像スリーブの表面硬度
が、アルミニウムだけの場合よりも増すので、現像スリ
ーブの寿命を延ばすことが可能になる。

【００４７】現像スリーブの表面の耐摩耗性の向上につ
いて更に説明すれば、高速機の感光ドラムとしてａ−Ｓ
ｉドラムを用いている場合には、朝一番の使用で生じる
画質の流れ現象を防止する目的で、ａ−Ｓｉドラム中に
はヒーターが入っている。この場合に、現像スリーブが
ステンレス製であると熱伝導率が小さいために、ドラム
ヒーターの熱により変形を生じ易い。ドラムヒーターに
よる熱変形を避けるためには、現像スリーブに熱伝導率
が大きいアルミニウムを使用すればよいが、アルミニウ
ムはステンレスに比べ耐摩耗性に劣るという別の問題が
ある。従って、特に、アルミニウム製の現像スリーブの
場合には、その表面を粗面化処理した後、Ｎｉ−Ｐ、Ｎ
ｉ−Ｂ、若しくはＣｒの各めっきをコーティングすれ
ば、表面を硬質化させることができるので、容易に耐摩
耗性を向上することが可能となる。

【００４８】更に、現像スリーブ表面の凸凹の平均山間
隔Ｓｍ及び十点平均粗さＲｚを適宜なものに調整するた
めの別の方法としては、現像スリーブ表面を粗面化処理
した後、その上に結晶性グラファイト及び導電性カーボ
ンを含む樹脂層を設けることが挙げられる。このような
樹脂層を現像スリーブ表面に設ければ、上記したＮｉ−
Ｐ、Ｎｉ−Ｂ、Ｃｒの各めっき層を設けた場合と同様
に、所望の表面形状の形成を容易にすることができ、更
に、現像スリーブ表面の硬質化も達成される。

【００４９】

【実施例】次に、本発明の実施例を挙げて本発明を更に
詳細に説明する。 ＜実施例１＞球形のガラスビーズ粒子（ＦＧＢ＃４０
０）を用いてＳＵＳ表面を粗面化処理して、本実施例で
使用する現像スリーブを作製した。この時、現像スリー
ブ表面の性状を、平均山間隔Ｓｍ＝３３μｍ、十点平均
粗さＲｚ＝２．４μｍ（Ｒｚ／Ｓｍ＝０．０７）となる
ように調整した。得られた現像スリーブを、先に説明し
た図１の現像装置に搭載し、図２の画像形成装置で画像
形成を行った。この際、非磁性トナーと磁性キャリアか
らなる２成分系現像剤を用いたが、非磁性トナーの重量
平均粒径ａが７μｍで、磁性キャリアの重量平均粒径Ｄ
が４０μｍのものを用いた。この結果、１万枚の長期使
用後、現像スリーブの表面を観察したところ、スリーブ
汚染は殆どみられなかった。又、形成された画像は、１
万枚後においても、初期と同様の画像濃度を有し、又、
白抜けのない良好な画像が得られた。

【００５０】＜実施例２＞球形のガラスビーズ粒子（Ｆ
ＧＢ＃２００）を用いて粗面化処理し、十点平均粗さＲ
ｚ＝３．３μｍ、平均山間隔Ｓｍ＝４９μｍ（Ｒｚ／Ｓ
ｍ＝０．０７）となるように調整した。実施例１の場合
と同様の方法で現像スリーブの汚染状態、及び、形成さ
れた画像特性を調べた結果、１万枚の長期使用後におい
ても、実施例１の場合と同様に、現像スリーブの汚染レ
ベルは低く、良好な画像を安定して得ることができた。
更に、本実施例の場合は、実施例１の場合よりも現像剤
の搬送性がよくなり、現像スリーブ上の現像剤の層厚を
より安定して均一にすることができることを確認でき
た。

【００５１】＜実施例３＞本実施例は、実施例１と同様
にして現像スリーブの表面を粗面化処理を行なった後、
その上に、Ｎｉ−Ｐめっきをコーティングした。めっき
の方法としては、無電解めっきを用いた。更に、この時
に、コーティング後の現像スリーブ表面の性状が、平均
山間隔Ｓｍ＝３０μｍ、十点平均粗さＲｚ＝３μｍ（Ｒ
ｚ／Ｓｍ＝０．１）となるように調整した。現像スリー
ブの表面が強固になるように形成したことを特徴とす
る。このようにして得られた本実施例で使用した現像ス
リーブは、表面粗さの制御が容易であり、又、その表面
を観察したところ、スリーブ表面を粗面化処理した場合
の切削時にできる表面の細かいギザギザが滑らかになっ
ていることが分かった。このようにして得られた現像ス
リーブを用いて、実施例１の場合と同様の方法で、耐久
における現像スリーブの汚染、及び、形成された画像特
性を調べた。この結果、１万枚の長期使用後において
も、実施例１の場合と同様に、現像スリーブの汚染レベ
ルは低く、良好な画像を安定して得ることができた。

【００５２】＜実施例４＞本実施例は、実施例３と同
様、現像スリーブは表面を粗面化処理した後その上にコ
ーティングを施すことにより、所望の表面状態を得る
が、本実施例では、めっきをする代わりに、結晶性グラ
ファイト及び導電性カーボンを有する樹脂をコーティン
グした。樹脂層の形成は、フェノール樹脂を用い、１５
μｍの厚みに塗布することにより行なった。この際、コ
ーティング後の現像スリーブ表面の性状が、平均山間隔
Ｓｍ＝２５μｍ、十点平均粗さＲｚ＝２．５μｍ（Ｒｚ
／Ｓｍ＝０．１）となるように調整した。このようにし
て得られた本実施例で使用した現像スリーブは、表面粗
さの制御が容易であり、又、その表面を観察したとこ
ろ、スリーブ表面を粗面化処理した場合の切削時にでき
る表面の細かいギザギザを滑らかになっていることが分
かった。以上のようにして得られた現像スリーブを用い
て、実施例１の場合と同様の方法で、耐久における現像
スリーブの汚染状態、及び、形成された画像特性を調べ
た。この結果、１万枚の長期使用後においても、実施例
１の場合と同様に、現像スリーブの汚染レベルは低く、
良好な画像を安定して得ることができた。

【００５３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
現像装置の現像スリーブの表面の凸凹が特定の状態にな
るように調整することによって、２成分系現像剤を構成
するキャリアにより現像スリーブ表面の凹部へトナーが
埋め込まれることを防ぎ、トナー融着によるスリーブ汚
染が生じることがなく、長期間安定して画質のよい画像
を得ることが可能になる現像装置が提供される。又、現
像スリーブの表面の凸凹が特定の状態になるように調整
するには、各種の粗面化処理方法によってすることがで
きるが、更にこれに加えて、粗面化処理された現像スリ
ーブ表面に、Ｎｉ−Ｐめっき、若しくはＮｉ−Ｂめっ
き、若しくはＣｒめっきを施すことによって、又は、結
晶性グラファイト及び導電性カーボンを含んだ樹脂層を
設けることによって、現像スリーブ表面を、上記効果が
得られる良好な凹凸状態に容易に調整することが可能と
なり、しかも、現像スリーブ表面の耐摩耗性を向上させ
ることができるので、現像スリーブがと耐久性に優れた
ものとなり、上記の優れた効果に加えて、耐久性に優れ
る現像装置が提供される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例による現像装置を説明する
図。

【図２】本発明の一実施例に係わる現像装置を用いた画
像形成装置を説明する図。

【図３】平均山間隔について説明するため、図１の現像
スリーブの表面を拡大した図

【符号の説明】

１．現像装置 ３．現像スリーブ ４．感光ドラム ５．穂高規制部剤（ブレード）

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 像担持体、該像担持体に画像情報信号に
   対応した静電潜像を形成する手段、及び、該静電潜像を
   現像するための現像装置を有する画像形成装置に用いら
   れる現像装置であって、該現像装置は、前記像担持体上
   の静電潜像を現像してトナー像を形成するための、非磁
   性トナー及び磁性キャリアを有する２成分系現像剤と、
   該２成分系現像剤を担持して現像領域へと搬送するため
   の現像剤担持体とを有しており、該現像剤担持体の表面
   の凸凹の平均山間隔Ｓｍが、前記２成分系現像剤中の磁
   性キャリアの重量平均粒径Ｄの１／３倍乃至６倍（Ｄ／
   ３≦Ｓｍ≦６＊Ｄ）の範囲となるように調整され、且
   つ、前記現像剤担持体の表面の十点平均粗さをＲｚとし
   た場合に、該Ｒｚと前記平均山間隔Ｓｍとの比の値が
   ０．００１≦Ｒｚ／Ｓｍ≦０．１５の関係を有するよう
   に調整されていることを特徴とする現像装置。
2. 【請求項２】 現像剤担持体の表面の十点平均粗さＲｚ
   が、該２成分系現像剤中の非磁性トナーの重量平均粒径
   ａの１／４倍乃至６倍（ａ／４≦Ｒｚ≦６＊ａ）に設定
   されている請求項１に記載の現像装置。
3. 【請求項３】 現像剤担持体の表面の凸凹の平均山間隔
   Ｓｍ及び十点平均粗さＲｚを調整するために、現像剤担
   持体の表面が粗面化処理されている請求項１又は２に記
   載の現像装置。
4. 【請求項４】 現像剤担持体の表面の凸凹の平均山間隔
   Ｓｍ及び十点平均粗さＲｚを調整するために、現像剤担
   持体の粗面化処理された表面上に、Ｎｉ−Ｐメッキ層、
   若しくはＮｉ−Ｂメッキ層、若しくはＣｒメッキ層が設
   けられている請求項１〜３のいずれか１項に記載の現像
   装置。
5. 【請求項５】 現像剤担持体の表面の凸凹の平均山間隔
   Ｓｍ及び十点平均粗さＲｚを調整するために、現像剤担
   持体の粗面化処理された表面上に、結晶性グラファイト
   及び導電性カーボンを含む樹脂層が設けられている請求
   項１〜３のいずれか１項に記載の現像装置。
6. 【請求項６】 現像剤担持体が、ステンレススチール又
   はアルミニウムからなる材質で構成されている請求項１
   〜５のいずれか１項に記載の現像装置。
7. 【請求項７】 現像剤担持体の内部に磁界発生手段が設
   けられ、且つ、該磁界発生手段が、現像領域の下流側に
   配置された第１磁極と、該第１磁極の現像剤担持体移動
   方向下流側に配置された第１磁極と同極性の第２磁極と
   を有する請求項１〜６のいずれか１項に記載の現像装
   置。