JP2004085630A

JP2004085630A - 現像装置及びこれを備えた画像形成装置

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Publication number: JP2004085630A
Application number: JP2002242645A
Authority: JP
Inventors: Kazue Nishiyama; 西山　和重
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2002-08-22
Filing date: 2002-08-22
Publication date: 2004-03-18

Abstract

【課題】昇温を低減し、高画質で安定した濃度を維持することのできる現像装置及びこれを備えた画像形成装置を提供する。
【解決手段】像担持体１上の静電潜像を現像する現像剤を担持する複数の現像剤担持体２０，３０のうち、上流側現像剤担持体２０に近接させた状態で配置され、かつ上流側現像剤担持体２０により担持された現像剤を受け取りながら上流側現像剤担持体２０と同方向に回転する最下流側現像剤担持体３０の表面を樹脂によりコーティングを施すようにすることにより、昇温を低減し、高画質で安定した濃度を維持することができる。
【選択図】　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、現像装置及びこれを備えた画像形成装置に関し、特に像担持体上の静電像を現像する現像剤を担持する現像剤担持体の構成に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電子写真方式を用いた複写機、レーザービームプリンタ、ファクシミリ、印刷装置等の画像形成装置においては、像担持体表面に対して一様に帯電を行った後、例えば半導体レーザーないしはＬＥＤにより画像露光を行い、像担持体上に静電潜像を形成すると共に、この静電潜像を現像装置により現像剤像として可視像化した後、この可視像を転写材に転写し、この後、定着装置により転写材に定着して出力する画像形成装置が知られている。
【０００３】
図１８は、このような従来の画像形成装置の画像形成部の構成を示す図である。同図において、１Ａは像担持体の一例である感光ドラムであり、この感光ドラム１Ａは表面にＯＰＣ、ａ−Ｓｉ等の光導電層を備え、矢印方向に回転する。
【０００４】
そして、画像形成の際は、まず感光ドラム１Ａの表面を一次帯電器３により例えば−７００Ｖに一様帯電し、次に画像信号情報に応じ、例えば半導体レーザーあるいはＬＥＤアレーによる画像露光１２により、感光ドラム１Ａの表面電位を−２００Ｖに減衰させ、感光ドラム上に画像の画像信号に応じた潜像を形成する。
【０００５】
次に、潜像を一成分現像剤を用いた現像装置２により現像し、トナー（現像剤）像として可視化する。ここで、乾式一成分現像剤を用いた現像装置２は簡易でキャリア等の交換が要らないため高耐久高寿命であり、磁性一成分トナーを用いたジャンピング現像等により現像を行うものである。そして、現像剤として例えば負に帯電した黒トナーを用いると共に、現像時には現像剤担持体であるスリーブ２Ａに現像バイアスとして−５００Ｖ程度の直流バイアスを印加することにより、潜像を反転現像する。
【０００６】
次に、高速機のように耐久寿命の長いものは感光ドラム１Ａの外径が大きいため、感光ドラム１Ａから転写紙の曲率分離ができないことから、ポスト帯電器１０を用いて転写前処理を施す。なお、このポスト帯電器１０は、通常はＤＣもしくはＡＣによるコロナの付与、または光除電などを組み合わせて転写前処理を施すようになっている。
【０００７】
次に、感光ドラム１Ａに供給された不図示の転写材上に転写帯電器４によりトナー像を転写する。この後、分離帯電器５により感光ドラム１Ａから転写材を分離して定着器７に送り、この定着器７によりトナー像を定着する。そして、最後に感光ドラム上の転写残りトナーをクリーニング装置１１により除去し、次の画像形成に備える。
【０００８】
ところで、従来の現像装置においては、特開平３−２０４０８４号公報に記載されているように２成分磁気ブラシを用いた現像ロールを複数にして画像形成装置の高速化に対応したり、特開平２−１８８７７８号公報に記載されているように、複数のスリーブを設け、スリーブと感光ドラムとの距離を下流のスリーブほど近づけてスリーブからのトナーの補給量の均一化を図るようにしたものがある。
【０００９】
また、特公平３−５５７９号公報には小型化した複数現像スリーブを有する現像装置が、また特開平９−８０９１９号公報や登録特許３０１７５１４号公報には複数の２成分現像法を用いたスリーブの磁力に関する構成が提案されている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、例えば複数のスリーブ（現像剤担持体）が近接し、上流スリーブが下流スリーブの現像剤層厚規制部材をかねる現像装置及びこれを備えた画像形成装置においては、省スペースで小型であるものの、高速機においてはスリーブの回転に伴なう自己発熱によりスリーブが昇温し、この昇温により現像剤が劣化して濃度薄や画像かぶりを生じる場合がある。
【００１１】
なお、これは１成分現像法及び２成分現像法において同様な課題であった。特に、現在の複写機やプリンターにおける高画質化に対してゴースト画像等をなくすためにスリーブにコーティング処理を施すようにすると、コーティング材である樹脂が蓄熱して昇温を加速していた。
【００１２】
また、単に現像スリーブの複数化をすると市場の低コスト化に対して不利となり、さらに、特に高速機、高画質機において、精度、品質仕様が厳しい現像スリーブはリサイクルできないという問題もあった。
【００１３】
そこで、本発明は、このような現状に鑑みてなされたものであり、昇温を低減し、高画質で安定した濃度を維持することのできる現像装置及びこれを備えた画像形成装置を提供することを第１の目的とするものである。また、低コスト化を実現すると共に、現像スリーブのリサイクルが可能な現像装置及びこれを備えた画像形成装置を提供することを第２の目的とするものである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、現像剤により像担持体上の静電潜像を現像する現像装置において、前記現像剤を担持する複数の現像剤担持体を備え、前記複数の現像剤担持体のうち上流側現像剤担持体に近接させた状態で配置され、かつ前記上流側現像剤担持体により担持された前記現像剤を受け取りながら該上流側現像剤担持体と同方向に回転する最下流側現像剤担持体の表面を樹脂によりコーティングを施すようにしたことを特徴とするものである。
【００１５】
また本発明は、前記上流側現像剤担持体の表面を金属表面としたことを特徴とするものである。
【００１６】
また本発明は、前記上流側現像剤担持体表面の粗さが前記最下流側現像剤担持体の粗さ以下であることを特徴とするものである。
【００１７】
また本発明は、前記上流側現像剤担持体表面はＦＧＢ（Ｆｉｎｅ　ＧｌａｓｓＢｅａｄｓ）処理ないしはＡＲＤ（アランダム）処理を施し、前記最下流側現像剤担持体表面を結晶性グラファイト、フェノール樹脂を有するコーティング剤にて被覆することを特徴とするものである。
【００１８】
また本発明は、前記上流側現像剤担持体をリサイクル可能としたことを特徴とするものである。
【００１９】
また本発明は、前記現像した現像剤像を転写材に転写した後、回収される前記像担持体上の残現像剤を再利用することを特徴とするものである。
【００２０】
また本発明は、画像形成装置において、上記のいずれかに記載の現像装置を備えたことを特徴とするものである。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。
【００２２】
図１は本発明の第１の実施の形態に係る画像形成装置の一例であるデジタル複写機の画像形成部の概略構成を示す図である。なお、同図において、図１８と同一符号は、同一又は相当部分を示している。
【００２３】
同図において、１は感光ドラムである。なお、この感光ドラム１としてはФ１０８（ｍｍ）の高耐久なａ−Ｓｉドラム感光体を用いている。なお、このデジタル複写機はプロセススピード（感光ドラム１の回転速度）が４７０ｍｍ／ｓｅｃであり、９０枚／分の白黒デジタル複写機である。
【００２４】
そして、画像形成の際には、まず感光ドラム１の表面は一次帯電器３により例えば＋４５０Ｖに一様帯電された後、６００ｄｐｉで画像露光１２がなされる。ここで、この画像露光１２は半導体レーザーを光源として画像信号により変調されたレーザービームであり、このレーザービームはモーターにより一定の回転数で回転する多面鏡により偏光され、結像レンズを経て、折り返しミラーで反射された後、感光ドラム１上をラスタ走査され、その露光部の表面電位を例えば＋１００Ｖに減衰させることにより、静電潜像を形成する。なお、この画像露光１２（レーザービーム）の波長は６８０ｎｍである。
【００２５】
この後、磁性１成分現像剤を用いた現像装置２により現像を行い、ポスト帯電器１０で差電流−１００μＡ（ＡＣ＋ＤＣ）を流して現像剤像を帯電させると共に感光ドラム１と現像剤との間の吸着力を弱め、転写、分離しやすいようにする。
【００２６】
次に、矢印方向に進む不図示の転写材に対し転写帯電器４により、現像装置２により現像されて感光ドラム１上に形成された現像剤像を転写し、この後、分離帯電器５により転写材を分離して定着器７に送り、定着器７にてトナー像を定着する。
【００２７】
ところで、図２に示すように現像装置２は高速対応が可能となるよう複数、本実施の形態においては、２本の現像スリーブ２０，３０を用いて正規現像を行うようにしている。また、この現像装置２は、簡易で現像スリーブ寿命２０００ｋ枚までメンテの要らない高耐久な現像方式である黒の磁性１成分現像剤を用いた現像を行うようにしている。
【００２８】
ここで、この現像剤を構成するトナーはネガトナーで重量平均粒径は８．０μｍであり、樹脂はポリエステル樹脂よりなり磁性体を９０重量部入れている。また、外添剤として０．８％（重量％）のＳｉＯ_２をまぶしてある。
【００２９】
なお、同図に示す攪拌棒２Ｂ付近の現像剤（トナー）がなくなると、圧電素子２２からの信号により制御部２３がマグロール２４を回転させるようになっており、これによりホッパー９から現像剤Ｔが現像装置２の現像容器２Ａ内に補給される。
【００３０】
ここで、第１現像スリーブ２０と第２現像スリーブ３０は、図３に示すように上下に配置され、矢印のように同方向に回転する。そして、このように第１及び第２現像スリーブ２０，３０が回転した場合、例えばキャリアを有する２成分現像剤の場合には、図４の（ｂ）の矢印に示すように２つの現像スリーブ２０，３０の近接部で現像剤が第１現像スリーブ２０から第２現像スリーブ３０に受け渡される。
【００３１】
即ち、感光ドラム１に面したスリーブ周上に現像剤を搬送する。なお、これは２成分現像法はキャリアでトナーを主に帯電すること及びキャリアによる搬送力が大きいためである。
【００３２】
また、主に現像スリーブ２０，３０が帯電に寄与する磁性一成分現像剤を用いた場合、スリーブ上に安定な薄層コートにしてトナーの帯電を十分にする必要があるため、第２現像スリーブでの現像剤の流れ、言い換えればトナーコートは図４の（ａ）のようになる。なお、同図において、２０Ａは現像ブレードである。
【００３３】
ところで、最近の高画質化にともない現像スリーブ表面の改良がなされている。即ち、現像スリーブ表面はＳＵＳ、Ａｌ素管では現像剤のトリボの制御がしずらいので、トナーのトリボを制御するために最適な樹脂コートを採用している。そして、このようにコーティングを施して帯電制御を行うことにより、例えば特開平３−３６５７０号公報等で問題となってるスリーブ周期で発生するスリーブゴースト画像を防止したり、その他現像特性を良くすることができるようにしている。
【００３４】
一方、本体の高速化においては従来の１本の現像スリーブでは現像時間が短く現像性の確保ができないため、図１及び図２に示すように複数（２本）の現像スリーブ２０，３０を近接させて配置させて現像領域を増やすようにしている。
【００３５】
ここで、このように２本の現像スリーブ２０，３０を近接させるとコンパクトで省スペースであるが、発熱源が２つになるので現像容器内が昇温し易くなる。
【００３６】
次に、このように２本の現像スリーブ２０，３０を近接させた場合でも、現像容器内の昇温を低減することができるようにした本発明について説明する。
【００３７】
本発明者は、複数の現像スリーブを用いた系において以下のことを発見した。
１．樹脂コートは現像容器の熱を蓄熱する。
２．現像特性は最下流の現像スリーブで決まる。
３．ゴースト画像レベルは最下流の現像スリーブで決まる。
【００３８】
次に、これらの発見について説明する。
【００３９】
まず、樹脂コートは現像容器の熱を蓄熱している、という発見について説明する。
【００４０】
図５は現像装置の耐久時間と現像ブレード温度の関係を説明するための図であり、例えば表面に樹脂コートを施した現像スリーブと、樹脂コートを施すことなく表面を金属（ＳＵＳ３０５）とした現像スリーブを用いた場合の現像容器の昇温を示している。
【００４１】
ここで、現像ブレードの温度は、連続耐久時間とともに上昇する。これは現像スリーブ内部に、マグネットを有することで生じる渦電流によるものと、現像剤と現像ブレード、現像スリーブの摩擦によって生じるものである。
【００４２】
ここで、表面が金属の２本の現像スリーブを用いた場合と、表面に樹脂コートが施された２本の現像スリーブを用いた場合を比較すると、表面に樹脂コートを施した場合は昇温が大きいことがわかる。これは、現像スリーブは樹脂コートを施すことで現像スリーブ自体の熱を溜める傾向があるからであり、その結果として昇温を生じてしまう。これに対して、樹脂コートを施さない、表面が金属の現像スリーブの場合は比熱が小さいためエアフローによっても放熱しやすい。
【００４３】
次に、第１現像スリーブ２０をコートしないで第２現像スリーブ３０のみを樹脂コートする場合（上金属下コート）と、第１現像スリーブ２０を樹脂コートし、第２現像スリーブ３０を金属のままにする場合（上コート下金属）とを比較すると、第１現像スリーブ２０を樹脂コートしない方（上金属下コート）が、昇温が少なくなることがわかる。
【００４４】
これは、第１現像スリーブ２０と第２現像スリーブ３０とを比較すると、第１現像スリーブ２０では、第２現像スリーブ３０と異なり、現像ブレード２０Ａの分、トナーとの摺擦部がプラスされるため昇温が生じやすいが、表面を金属にすることで放熱を促進できるためである。これに対し、第１現像スリーブ２０がコートされた場合には、熱の循環的にも現像ブレード２０Ａの影響の他、第２現像スリーブ３０からの熱も蓄熱してしまうので第１現像スリーブ２０の昇温は大きくなる。
【００４５】
ところで、このように現像スリーブの昇温が大きくなると、現像剤の劣化により画像濃度が下がり、現像性が落ちる。これは、現像スリーブの温度が上昇すると、現像剤の帯電性が低下するためトリボ（Ｑ／Ｍ）も下がり、これに伴って現像能力が下がるため、結果として濃度が低下してしまうからである。
【００４６】
図６は耐久枚数と画像濃度を説明するための図であり、同図に示すように耐久枚数が増加して現像スリーブが昇温すると、画像濃度は低下する。
【００４７】
ここで、現像スリーブ２本を樹脂コートした場合、同図に示すように昇温により急激に画像濃度が低下している。一般に現像剤は約４５℃以下で使用しないと帯電特性を維持することはできない。これに対して、第１現像スリーブ２０には樹脂コートを施さず、第２現像スリーブ３０に樹脂コートを施した場合には濃度を維持することができると言うことがわかる。
【００４８】
次に、現像特性は最下流の現像スリーブで決まる、という発見について説明する。
【００４９】
複数現像スリーブを有する系の現像特性を示すＶ−Ｄカーブ（現像コントラスト電位−画像濃度）は、現像バイアスや現像スリーブと感光ドラムとの距離、現像スリーブ回転数等で大きく変えることができる。こうした中、上流の現像スリーブである第１現像スリーブ２０でのＶ−Ｄカーブをどのようにふっても、最下流の現像スリーブである第２現像スリーブ３０の現像特性と、２本の現像スリーブを用いた場合、現像特性は図７に示すように一致する。
【００５０】
次に、ゴースト画像レベルは最下流の現像スリーブで決まる、という発見について説明する。
【００５１】
上流側の第１現像スリーブ２０がコート処理をしていない（例えばＳＵＳ３０５）場合、図８の（ａ）に示すようなスリーブゴースト画像が発生しても、下流側の第２現像スリーブ３０がスリーブ表面に樹脂コートをしてあれば、図８の（ｂ）に示すようにスリーブゴーストはなくなる。
【００５２】
つまり、第１現像スリーブ２０の現像特性が、ゴースト画像が発生する現像特性であってもゴースト画像レベルは最下流の第２現像スリーブ３０で決まる。したがって、上流側の第１現像スリーブ２０は樹脂コートをする必要がない。
【００５３】
以上のことから、
１．上流現像スリーブをコートしないで放熱を促進するほうが全体としての放熱には有利。
２．最下流現像スリーブが画質を主に決定することから、即ち最下流現像スリーブに樹脂コートを施した場合には濃度を維持することができ、またゴースト画像レベルは最下流現像スリーブで決まるということから、複数現像スリーブの最下流現像スリーブ表面のみに樹脂コートを施すことがトータル的に好ましい構成となる。
ということが判明した。
【００５４】
そこで、本実施の形態においては、最下流現像スリーブである第２現像スリーブ３０のみに樹脂コートを施すようにした。
【００５５】
ところで、複数の現像スリーブを用いる場合、下流の現像スリーブの現像剤の搬送性が劣ると、スリーブ間の受け渡し部で現像剤が滞留してコート不良となる。これを防ぐためには、下流の現像スリーブの表面粗さは上流の現像スリーブの粗さ以上にする必要がある。従来は同じ現像スリーブを用いたので粗さは特に問題とはならなかったが、本発明のように現像スリーブ表面がまったく異なる場合、上記の関係が重要となる。
【００５６】
そこで、本実施の形態においては、１成分現像法及び２成分現像法ともに必要な、現像剤の搬送性安定のため現像スリーブの表面に対して行うブラスト処理として、ＦＧＢ（Ｆｉｎｅ　Ｇｌａｓｓ　Ｂｅａｄｓ）処理ないしはＡＲＤ（アランダム）処理や、それらを組み合わせたものを用いている。
【００５７】
なお、下記の表１は、上流と下流の現像スリーブの表面粗さＲｚとトナーコート不良の発生との関係を示すものであり、この表１からも明らかなように上流の現像スリーブ（第１現像スリーブ２０）の表面粗さよりも下流の現像スリーブ（第２現像スリーブ３０）の粗さを大きくすることにより、トナーコート不良の発生を抑えることができる。
【００５８】
【表１】

【００５９】
以上の構成にすることで、図６に示すように２本とも樹脂コートした場合に対し、第２スリーブ３０のみを樹脂コートとするようにした場合では、高速機で劣化の早い系であっても耐久によっても画像濃度１．４以上を維持することができた。また、これにより樹脂によるコート処理を２本スリーブなら１本分、３本スリーブならば２本分省けるのでコストダウンとなる。
【００６０】
次に、現像装置２について詳しく説明する。
【００６１】
本実施の形態の現像装置２において、現像剤は前述のように簡易でメンテナンスが不要で、高耐久高信頼性で生産性の高い負極性の一成分磁性トナーを用いている。また、第１現像スリーブ２０として、非磁性部材であるФ２０のＳＵＳ３０５の表面にＦＧＢ＃６００（これはＡｌでも構わない）でブラスト処理を施し、表面の粗さＲｚ（十点平均高さ）を３μｍとしたものを用いている。
【００６２】
第２現像スリーブ３０も同様で非磁性部材であるФ２０のＳＵＳ３０５の上にＦＧＢ＃６００でブラスト処理し、その後、図９に示すようにコート処理を施して表面粗さＲｚを４μｍとしたものを用いている。
【００６３】
なお、Ｒｚの測定には接触式表面粗さ計（サーフコーダーＳＥ−３３００（株）小坂研究所）を用いた。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／ｓｅｃ、倍率５０００倍である。
【００６４】
次に第２現像スリーブ３０に施す樹脂コートについて説明する。
【００６５】
第２現像スリーブ３０の樹脂コートの処方としては、Ａｌスリーブ表面にフェノール樹脂と結晶性グラファイトおよびカーボンをある重量比割合で混合し、膜厚１０μｍで１５０℃環境で硬化させた膜を用いた。ここで、この膜は、安定かつ均一に形成するため２０μｍ程度の厚さとしている。なお、本実施の形態において、Ｂを樹脂の重量、Ｐを樹脂以外のものの重量（結晶性グラファイト＋カーボン）とすると、この場合Ｐ／Ｂ比は１／２．５とした。
【００６６】
なお、フェノール樹脂は耐久性に優れ、耐環境性についても良いので樹脂として好ましい。また、グラファイトはトナーの潤滑剤として働き、ゴースト低減、膜の抵抗調整に優れているため好ましい。これにより、スリーブピッチで生じるゴーストはなくなる。
【００６７】
ところで、第１現像スリーブ２０は内部に図１０及び下記の表２に示すような磁場パターンを有する固定マグネットを備えており、この第１現像スリーブ２０は感光ドラム１に対して１５０％の速度で回転する。
【００６８】
【表２】

【００６９】
また、この第１現像スリーブ２０は現像ブレード２０Ａにより現像剤の層厚を規制すると共に、第１現像スリーブ２０と現像ブレード２０Ａとの間のＳ−Ｂｇａｐは２５０μｍとしている。
【００７０】
また、第１現像スリーブ２０と感光ドラム１との距離Ｓ−Ｄｇａｐは２００μｍとし、第１現像スリーブ２０には＋２００ＶのＤＣバイアスと、図１１に示すようにＶｐｐ１２００Ｖ、周波数２．５ｋＨｚの矩形波をＡＣバイアスとした現像バイアスを印加し、磁性一成分非接触現像を行う。この場合、現像コントラストは飛翔方向に２００Ｖ、かぶりとりコントラストが１５０Ｖとなる。
【００７１】
一方、第２現像スリーブ３０の内部には図１０及び下記の表３に示す４極の磁場パターンよりなるマグネットを有すると共に対ドラムに対して１５０％の速度で回転する。
【００７２】
【表３】

【００７３】
また、この第２現像スリーブ３０は第１現像スリーブ２０により現像剤の層厚を規制すると共に、Ｓ−Ｄｇａｐは２５０μｍとしている。そして、この第２現像スリーブ３０には＋２００ＶのＤＣバイアスと図１１に示すＶｐｐ１２００Ｖ、周波数２．５ｋＨｚの矩形波をＡＣバイアスとした現像バイアスを印加する。ここで、第２現像スリーブ３０と第１現像スリーブ２０とは同一なので現像バイアスが共通であり、電源は１つでよいのでコストダウンになり、かつ電源のスペースが少なくて済むメリットがある。
【００７４】
なお、第２現像スリーブ３０の表面に形成される被覆層の抵抗値を所定の値に調整するためには、導電性物質を被覆層中に含有させることが好ましい。そして、このような導電性物質としては、例えばアルミニウム、銅、ニッケル、銀等の金属粉体、酸化アンチモン、酸化インジウム、酸化スズ等の金属酸化物、カーボンファイバー、カーボンブラック、グラファイト等の炭素物等が挙げられる。
【００７５】
ここで、これらのうちカーボンブラック、とりわけ導電性のアモルファスカーボンは、特に電気伝導性に優れ、高分子材料に充填して導電性を付与したり、その添加量をコントロールするだけで、ある程度任意の導電度を得ることができるため好適に用いられる。ちなみに、グラファイトとカーボンの比は膜全体の抵抗の安定化のため、グラファイトをカーボンの３倍以上にすることが好ましい。膜は吹き付け法によりスリーブに塗付後、１５０度で３０分間乾燥させる。
【００７６】
次に磁気シール部材について説明する。
【００７７】
既述した図１０に示すように、第１現像スリーブ２０は内部に５極の磁極を有し、第２現像スリーブ３０は内部に４極の磁極を有する現像スリーブであり、両スリーブの外周に沿って同図のような形をした２本スリーブ用の主に鉄よりなるモルダロイ（ＫＮメッキ、透磁率１０^−６）で作製した磁気シール部材４０を、同図及び図１２に示すように現像スリーブ両端近傍に設けた。
【００７８】
なお、現像スリーブ表面と磁気シール部材４０とのギャップは４００μｍ±１００μｍに周全体がなるようにした。また、第１のマグネット長はＬ１＝３０５ｍｍ、第２のマグネット長はＬ２＝３０５ｍｍとした。
【００７９】
ここで、磁気シール部材４０の取り付け位置は、マグネットに対する磁気シール部材４０の適切な外側の端部の位置とマグネットの端部を一致させるのが一番好ましい。これは、磁気シール部材の外側よりマグネットが外に出ると長手方向の外にも磁力が存在するために、その磁力でトナーが外に運ばれてしまい、トナー漏れを引き起こすためである。
【００８０】
また、逆に磁気シール部材４０の外端に対してマグネットの端部が中に入り過ぎると、本来、磁気シール部材４０とマグネットの間で磁気ブラシを形成して、トナー漏れを無くす磁気シール部材が、磁気シール部材の外端部では磁力が存在しないのにもかかわらず、スリーブ上には磁気シール部材の幅で磁気ブラシを形成するために、外側のトナーは端部に漏れると同時に、トナー層厚も大きくなり、ボタ落ちする場合もあるからである。
【００８１】
そこで、本実施の形態においては、それらを考慮し、さらに長手方向のスリーブとマグネットの関係等により生じるガタを考慮して図１２に示すようにマグネット端から１ｍｍ内側に入ったところに磁気シール部材４０の端部が位置するように配置している。
【００８２】
また、画像処理としてはデイザ法による２値化を行うようにしている。なお、図１３は、このような画像処理を行う画像処理部のブロック図である。同図において、２０１は信号処理部であり、入力される画像信号に対して、解像度変換等、操作者の所望する画像処理を施すものである。
【００８３】
２０２は画像信号に対して、ルックアップテーブル（ＬＵＴ）２０２ａを参照してγ補正を行うγ補正部、２０３はそれぞれγ補正後の画像信号に基づいて、レーザーの駆動信号を発生する２値処理部である。そして、この２値処理部２０３から出力される駆動信号に基づき、画像部に対応する画像露光１２を行うレーザー部２０４が駆動される。２０５はＬＵＴ算出部である。今回、現像コントラストに対して、γ補正部２０２内のＬＵＴ２０２ａを現在の動作環境において適切となるようにした。
【００８４】
また本実施の形態では、上述したように、適切な現像コントラストに加え、適切な階調補正（例えばγ補正等）を施す。そして、得られた階調特性が理想的な濃度再現曲線（ＴＲＣ；ｔｏｎｅｒｅｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　ｃｕｒｖｅ）になるように、ＬＵＴ算出部２０５においてγ補正部２０２のＬＵＴ２０２ａを更新する。
【００８５】
このような構成にすることで下記の表４に示すように磁性一成分トナーにおいては従来、超高速機では画質、画像濃度を維持することが課題であったが問題のない構成にすることができた。
【００８６】
【表４】

【００８７】
また、２成分現像においては詳細は述べてないが、同様に昇温により現像剤の劣化して図１４に示すように耐久とともにトナーのトリボ（Ｑ／Ｍ）が低下し、その結果、画像かぶり、飛散が問題となっていた。これに対して本構成（上金属下コート）にすることにより、表５に示すように問題のないレベルにすることができた。
【００８８】
【表５】

【００８９】
なお、この表において、濃度、かぶり、ゴーストの評価基準については下記に示す通りである。
【００９０】

【００９１】
このように、複数の現像スリーブのうち、上流側スリーブ（第１現像スリーブ２０）に近接させた状態で配置された最下流スリーブ（第２現像スリーブ３０）の表面を樹脂にてコーティング処理を施すようにすることにより、昇温を低減することができ、これにより高画質で安定した濃度を維持することができる。なお、この効果は負極性のドラム、負極性のトナーを用いた反転現像を行う場合においても同様である。
【００９２】
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。
【００９３】
図１５は、本実施の形態に係る画像形成装置の一例であるデジタル複写機の画像形成部の概略構成を示す図である。
【００９４】
同図において、２０１は表面にＯＰＣにより構成される光導電層を備えた感光ドラムであり、この感光ドラム２０１を用いたデジタル複写機のプロセススピードは５００ｍｍ／ｓ、１１０枚／分である。
【００９５】
そして、画像を形成する場合は、この感光ドラム２０１の表面を、一次帯電器２０３により−７００Ｖに一様帯電する。次に、波長６８０μｍの半導体レーザーで６００ｄｐｉでＰＷＭによる画像露光２１２を行って、感光ドラム２０１上に静電潜像を形成する。次に、現像装置２０２により反転現像し、トナー像として可視化する。なお、本実施の形態において、この現像装置２０２は現像剤として磁性一成分ネガトナーを用い、ジャンピング現像を行うものである。
【００９６】
また、このトナーの粒径は８．０μｍである。これは従来の２成分現像剤ではキャリアの交換を１０万枚ごとにサービスマンが行わねばならずメンテフリーでないためリユースの利点があまり繁栄できないことから、高耐久性でノーメンテナンスで済む乾式磁性一成分トナーを用いている。
【００９７】
現像バイアスとしては第１現像スリーブ２０及び第２現像スリーブ３０は、共に２４００Ｈｚ、１５００Ｖｐｐ、Ｄｕｔｙ５０％の交流電圧に＋２００Ｖの直流電圧を重畳したバイアス電圧を印加した。また、第１及び第２現像スリーブ２０、３０とも、Ｓ−Ｂｇａｐは２５０μｍ、Ｓ−Ｄｇａｐは２５０μｍとした。
【００９８】
その後、ポスト帯電器２１０で総電流−２００μＡ流してトナー像を帯電させた後、矢印方向に進む転写材に転写帯電器２０４により転写し、定着器２０７に送ってトナー像を定着する。
【００９９】
ところで、本実施の形態に係るデジタル複写機（画像形成装置）は、転写されずに残り、クリーニング装置２０６で回収された廃トナーを用いて現像を行うようにしている。
【０１００】
このため、感光ドラム２０１上の転写残りのトナーをクリーニング装置２０６により除去、回収した後、この廃トナー（以下、リユーストナーという）をクリーニング装置２０６から搬送パイプ２０８を通して現像ホッパー２０９Ｂに戻すようにしている。
【０１０１】
ここで、この搬送パイプ２０８の内部には不図示のスクリュー状の搬送部材が配されており、このスクリュー状の搬送部材が回転することでリユーストナーは現像ホッパー２０９Ｂまで運ばれ、再利用される。なお、Ｎｅｗトナーは別に現像ホッパー２０９Ａに収納されており、これら各現像ホッパー２０９Ａ，２０９Ｂに収納されたリユーストナー及びＮｅｗトナーは、マグローラ２１Ａ、２１Ｂに磁力で引きつけられ、マグローラ２１Ａ、２１Ｂが回転することにより現像容器２０２Ａ内に運ばれる。
【０１０２】
そして、このように現像容器内に運ばれたトナーは現像容器内で混ぜられた後、再び現像スリーブ２０，３０に送られ、感光ドラム上に現像される。なお、マグローラ２１Ａの通常の回転速度は２回転／分でマグローラ２１Ｂの回転速度を変化させる。マグローラ回転の信号は現像容器内のピエゾセンサー（ＴＤＫ製）にトナーの自重がかからなくなり、振動するとトナー供給信号が発せられる。
【０１０３】
ところで、このような廃トナー（リユース系トナー）を用いた場合、リユーストナーは劣化しているためＮｅｗトナーと比較すると、トナー自体の凝集度が高く、結果として現像容器２０２Ａの昇温は大きくなる。
【０１０４】
図１６は、これを示したものであり、例えば２本の現像スリーブ２０，３０に通常の樹脂コートを施した場合の現像容器２０２Ａの昇温を示している。そして、同図に示すように、Ｎｅｗトナーと比較して廃トナーが混在しているリユーストナーの場合は２℃程度温度が上がる。従って濃度低下にはより厳しい系となる。
【０１０５】
しかし、本発明のように第１現像スリーブ２０を金属、第２現像スリーブ３０を樹脂コートした場合（上金属、下コート）、同図に示すような温度に抑えることができた。その結果として濃度を耐久においても維持することができた。なお、本実施の形態において、現像スリーブ２０，３０の磁極、コート材の処方は既述した第１の実施の形態と同様である。
【０１０６】
このように、複数の現像スリーブのうち、上流側スリーブ（第１現像スリーブ２０）に近接させた状態で配置された最下流スリーブ（第２現像スリーブ３０）の表面を樹脂にてコーティング処理を施すようにすることにより、磁性一成分トナーを用いたメンテナンスフリーなトナーリユース小型現像装置においても、昇温を低減し、高画質で安定した濃度を維持することができる。
【０１０７】
なお、本実施の形態ではリユーストナーとＮｅｗトナーを現像容器内で混ぜる方法を採用したが、ホッパー内にトナーを混合するスペースを設け混ぜても構わない。
【０１０８】
ところで、従来高速機においては耐久性、画質が重要なため、現像スリーブのリサイクルは困難であった。これは現像スリーブの外形の振れが大きいと現像スリーブと感光体ドラムとの間のギャップが、現像スリーブが一周する間で変化し、この結果、現像スリーブと感光体ドラムとの間の電界が変化し、さらに長手方向の外形のリップルがあると、スリーブピッチむら画像等の不良画像となり、画質レベルを落とすことがあるためであり、このため現像スリーブとしては新品のみを用いていた。
【０１０９】
ところで、発明者は複数現像スリーブにおいて図１７に示すような特性を発見した。
【０１１０】
即ち、第１現像スリーブ２０と感光体ドラムとのＳ−Ｄｇａｐが２１０μｍの場合と３００μｍの場合において、同図に示すように現像Ｖ−Ｄカーブに対して２本の現像スリーブを用いた場合のＶ−Ｄは、既述したように第２現像スリーブ３０で決まるので、第１現像スリーブ２０のＳＤギャップには依存しない。
【０１１１】
即ち、同図に示すような第１現像スリーブ２０のメカ的振れ等には左右されない。したがって、この結果より上流側の現像スリーブをリサイクルすることが効果的である。なお、この現象はＤＣ（直流）現像よりもＡＣ（交流）バイアスを用いた交番電界による現像方式でより効果を出す。この性質を利用し、上流側の現像スリーブのみをリサイクル品を用いた。
【０１１２】
なお、本件のような２本現像では上一本であるが、３本現像では上流２本の現像スリーブをリサイクルすることができる。これを実施するにあたり現像スリーブの形状は共通化する。これは同じ製品のみでなく、低速機の現像スリーブを用いても良い。
【０１１３】
リサイクルの仕方としては、例えば樹脂コーティング処理がされた使用済み現像スリーブをリサイクルした場合は、スリーブ上の樹脂コートを溶剤でおとし、洗浄した後、乾燥させるのみである。本件では低速機のφ２０の現像スリーブを高速機の第１現像スリーブと同じ形状にする設計にあらかじめしておき、低速機の現像器寿命３０万枚終了後、上記の方法で複数現像装置に用いた。
【０１１４】
このように複数の現像スリーブを近接させた状態で配置し、最下流現像剤担持体のみ樹脂コーティング処理を施した現像装置において、上流現像スリーブのみをリサイクルすることで製品としての低コスト化ができ、環境問題に対して廃棄物レスという現像系にすることができた。
【０１１５】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、複数の現像剤担持体のうち最下流側現像剤担持体の表面を樹脂によりコーティングを施すことにより、昇温を低減することができ、高画質で安定した濃度を維持することができる。また、低コスト化を実現すると共に、現像スリーブのリサイクルが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る画像形成装置の一例であるデジタル複写機の画像形成部の概略構成を示す図。
【図２】上記画像形成部に配された現像装置の構成を説明する図。
【図３】上記現像装置に設けられた第１及び第２現像スリーブの磁極を説明するための図。
【図４】上記第１及び第２現像スリーブに沿った現像剤の種類に応じた流れを示す図。
【図５】上記現像装置の耐久時間と現像ブレード温度の関係を説明するための図。
【図６】上記デジタル複写機の耐久枚数と画像濃度を説明するための図。
【図７】上記現像装置の現像特性（Ｖ−Ｄカーブ）を説明するための図。
【図８】上記現像装置のゴースト画像を説明するための図。
【図９】上記第２現像スリーブの斜視図。
【図１０】上記第１及び第２現像スリーブと端部シールを示す正面図。
【図１１】上記第１及び第２現像スリーブに印加する現像バイアス波形を説明するための図。
【図１２】上記第１及び第２現像スリーブと端部シールを示す側面図。
【図１３】上記画像形成部の画像処理部のブロック図。
【図１４】２成分現像剤のトリボ推移を説明するための図。
【図１５】本発明の第２の実施の形態に係る画像形成装置の一例であるデジタル複写機のリユーストナーを用いる画像形成部の概略構成を示す図。
【図１６】上記リユーストナーを用いる場合の現像容器の昇温を説明するための図。
【図１７】Ｓ−ＤｇａｐとＶ−Ｄカーブを説明するための図。
【図１８】従来の画像形成装置の画像形成部の構成を示す図。
【符号の説明】
１　　　　感光ドラム
２　　　　現像装置
２０　　　第１現像スリーブ
３０　　　第２現像スリーブ
２０１　　感光ドラム
２０２　　現像装置

Claims

現像剤により像担持体上の静電潜像を現像する現像装置において、
前記現像剤を担持する複数の現像剤担持体を備え、
前記複数の現像剤担持体のうち上流側現像剤担持体に近接させた状態で配置され、かつ前記上流側現像剤担持体により担持された前記現像剤を受け取りながら該上流側現像剤担持体と同方向に回転する最下流側現像剤担持体の表面を樹脂によりコーティングを施すようにしたことを特徴とする現像装置。
前記上流側現像剤担持体の表面を金属表面としたことを特徴とする請求項１記載の現像装置。
前記上流側現像剤担持体表面の粗さが前記最下流側現像剤担持体の粗さ以下であることを特徴とする請求項１又は２記載の現像装置。
前記上流側現像剤担持体表面はＦＧＢ（Ｆｉｎｅ　Ｇｌａｓｓ　Ｂｅａｄｓ）処理ないしはＡＲＤ（アランダム）処理を施し、前記最下流側現像剤担持体表面を結晶性グラファイト、フェノール樹脂を有するコーティング剤にて被覆することを特徴とする請求項３記載の現像装置。
前記上流側現像剤担持体をリサイクル可能としたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の現像装置。
前記現像した現像剤像を転写材に転写した後、回収される前記像担持体上の残現像剤を再利用することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の現像装置。
前記請求項１乃至６のいずれか１項に記載の現像装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。