JP2016133644A - 現像装置および画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】現像剤を過剰に帯電させる性質を持つ現像剤担持体を用いた画像形成処理においても、画像濃度の低下およびかぶりの発生を抑制することが可能な現像装置および当該現像装置を備えた画像形成装置を提供する。
【解決手段】現像装置は、静電潜像が形成された感光体ドラム３１に磁性トナー９０を供給して静電潜像を現像する現像装置である。上記現像装置は、感光体ドラム３１に対向して配置され、電荷減衰係数が０．００８以上０．０５以下である磁性トナー９０を担持するとともに磁性トナー９０を過剰帯電させるトナー担持面５１ａを有し、担持された磁性トナー９０を感光体ドラム３１に供給する現像ローラー３３１を備える。
【選択図】図４

Description

本発明は、現像装置および画像形成装置に関し、より特定的には、電子写真方式を利用した画像形成処理に用いられる現像装置および当該現像装置を備えた画像形成装置に関する。

従来、複写機、プリンタ、ファクシミリまたはこれらの機能を備えた複合機などの電子写真方式を利用した画像形成処理に用いられる画像形成装置が知られている。この画像形成装置では、静電潜像が形成された感光体ドラムに現像ローラーから現像剤であるトナーが供給されることにより、当該静電潜像が現像される。その後、感光体ドラム上に形成されたトナー像が用紙などの媒体上に転写され、所定の定着処理が施されることにより画像形成処理が完了する。特許文献１には、この種の画像形成装置に関する技術として、現像ローラーのトナー担持面における表面電位減衰速度を検査する方法が記載されている。

磁性一成分現像剤を用いた現像（以下、磁性一成分現像という）では、長期間の画像形成処理により現像ローラーの表面が削られることでトナーの搬送量が低下し、トナーの帯電量が高くなる。特に、低温低湿環境において低印字率のパターンを印刷し続けると、トナーの帯電量が過剰になることで現像ローラーの表面にトナーが強固に付着し、その結果トナー層の厚みが過剰になる場合がある。これにより、画像にかぶりが発生する。これに対して、現像ローラーの表面にアルマイト層などの酸化膜層を形成することでローラー表面における摩耗を抑制し、トナー層の厚みが過剰になることを抑制する方法がある。絶縁性のアルマイト層を形成する方法では、現像ローラーと感光体ドラムとの間のリークが抑制される。

また磁性一成分現像において、トナーの担持面に鏡面加工仕上げが施された現像ローラーが用いられる場合がある。この場合には、現像ローラーとトナーとの摩擦が起こり易く、現像ローラーの回転駆動により必要なトナーの帯電量が容易に得られる。

特開２００３−２１５９２１号公報

上述のように、現像ローラーの表面にアルマイト層などの酸化膜層が形成される場合には、トナーの外添剤が酸化膜層に形成された凹凸部に残る場合がある。そして、この外添剤の電荷による影響を受けてトナーが過剰に帯電する。また、現像ローラーの表面に鏡面加工仕上げが施される場合には、現像ローラーとトナーとの摺擦頻度が高くなり、同様にトナーが過剰に帯電する場合がある。そのため、特に低湿環境や低印字率の処理においてトナー層乱れなどの不具合が発生し易くなる。このように、従来では現像ローラーの表面の性質によりトナーが過剰に帯電する場合があり、これに起因して画像濃度の低下やかぶりの発生などの画像不良が発生するという問題があった。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、現像剤を過剰に帯電させる性質を持つ現像剤担持体を用いた画像形成処理においても、画像濃度の低下およびかぶりの発生を抑制することが可能な現像装置および当該現像装置を備えた画像形成装置を提供することである。

本発明の一局面に係る現像装置は、静電潜像が形成された像担持体に現像剤を供給して前記静電潜像を現像する現像装置である。前記現像装置は、前記像担持体に対向して配置され、電荷減衰係数が０．００８以上０．０５以下である現像剤を担持するとともに前記現像剤を過剰帯電させる現像剤担持面を有し、担持された前記現像剤を前記像担持体に供給する現像剤担持体を備える。

本発明者らは、現像剤を過剰に帯電させる性質を持つ現像剤担持体を用いた画像形成処理において、画像濃度の低下やかぶりなどの不具合の発生を抑制するための方策について鋭意検討を行った。その結果、現像剤における電荷の注入と減衰との比率に関係するパラメータである電荷減衰係数に着目して本発明に想到した。

上記現像装置では、電荷減衰係数が０．００８以上である現像剤が現像剤担持面において担持される。そのため、当該現像剤担持面が現像剤を過剰帯電させる性質を有する場合でも、現像剤の帯電量を一定以下に保持することができる。その結果、現像剤の過剰帯電に起因した画像濃度の低下を抑制することができる。また上記現像装置では、電荷減衰係数が０．０５以下である現像剤が現像剤担持面において担持される。そのため、現像剤における電荷の減衰が過剰になり、現像剤の帯電量が低下し過ぎることが抑制される。その結果、かぶりの発生を抑制することができる。

ここで、「電荷減衰係数」とは、現像剤における電荷を溜め込む能力の指標となるパラメータである。すなわち、電荷減衰係数が大きくなるに従い現像剤が電荷を溜め込み難くなり、電荷減衰係数が小さくなるに従い現像剤が電荷を溜め込み易くなる。なお、電荷減衰係数は、後述するように静電気拡散率測定装置を用いて電荷減衰速度として測定することができる。また、「過剰帯電」とは、現像剤が使用初期状態の２倍以上に帯電した状態を意味し、その電荷はトレック・ジャパン株式会社製の吸引帯電測定装置 ＭＯＤＥＬ ２１０ＨＳを用いて測定することができる。

上記現像装置において、前記現像剤担持体は、表層部に酸化膜層が形成された金属からなる現像スリーブを有していてもよい。また前記現像剤担持面は、前記酸化膜層の表面であってもよい。

前記酸化膜層の表面には微細な凹凸部が形成されており、当該凹凸部に現像剤の外添剤が残る場合がある。そして、この外添剤の電荷による影響を受けて現像剤が過剰に帯電する場合がある。この場合でも、現像剤の電荷減衰係数を上記範囲内に調整することにより、現像剤の帯電量を一定以下に保持することができる。

上記現像装置において、前記酸化膜層の厚みは、４μｍ以上１５μｍ以下でもよい。

前記酸化膜層の厚みが４μｍ未満である場合には、現像剤の搬送が不安定になり、現像剤の量が不足する部分において画像濃度が低下する。一方、前記酸化膜層の厚みが１５μｍを超える場合には、前記酸化膜層における電位低下が大きくなり、画像濃度が低下する。そのため、前記酸化膜層の厚みは、４μｍ以上１５μｍ以下であることが好ましい。

上記現像装置において、前記現像剤は、磁性トナーでもよい。また前記酸化膜層の表面粗さは、前記磁性トナーの平均粒子径よりも小さくてもよい。

前記酸化膜層の表面粗さが前記磁性トナーの平均粒子径よりも大きい場合には、層厚みが規制された後のトナーの搬送量が多くなり、トナーの帯電量が低下し、その結果かぶりが悪化する。そのため、前記酸化膜層の表面粗さは、磁性トナーの平均粒子径よりも小さいことが好ましい。なお、前記酸化膜層の表面粗さは、ＪＩＳ Ｂ０６０１の十点平均粗さＲｚｊｉｓである。また、磁性トナーの平均粒子径は、体積平均径であり、ベックマン・コールター株式会社製のコールターカウンターマルチサイザーを用いて測定することができる。

上記現像装置において、前記現像剤担持面は、前記現像剤担持面の表面粗さをＲａ（μｍ）としたときに、０．１μｍ＜Ｒａ＜０．７μｍの関係式が満たされるように鏡面加工が施された面でもよい。

表面粗さが上記範囲内となるように前記現像剤担持面に鏡面加工が施される場合には、前記現像剤担持面と現像剤との摺擦頻度が高くなり、現像剤が過剰に帯電する場合がある。この場合でも、現像剤の電荷減衰係数を上記範囲内に調整することにより、現像剤の帯電量を一定以下に保持することができる。

ここで、「鏡面加工」とは前記現像剤担持面の表面粗さＲａを上記範囲内にするための研磨加工であって、その研磨方法は特に限定されない。また、前記現像剤担持面の表面粗さは、ＪＩＳ Ｂ０６０１の算術平均粗さＲａである。

上記現像装置において、前記現像剤担持体は、アルミニウムまたはＳＵＳからなる現像スリーブを有していてもよい。また前記現像剤担持面は、前記現像スリーブの表面であってもよい。

前記現像スリーブの素材として上記素材を採用することにより、表面粗さが上記範囲内にある前記現像剤担持面を容易に得ることができる。

上記現像装置は、前記現像剤担持体に対向して配置され、前記現像剤担持面に担持された前記現像剤の厚みを規制するための層規制部材をさらに備えてもよい。前記現像剤担持体は、複数の磁極を有する固定磁石を含んでもよい。前記層規制部材において前記現像剤担持体と対向する先端部には、対向磁石が設けられてもよい。前記対向磁石は、前記固定磁石の前記複数の磁極のうち一の磁極と同極性の磁極を有し、前記同極性の磁極が前記一の磁極に対向するように配置されてもよい。

これにより、層規制部材と現像剤担持体との間に緻密な磁気ブラシが形成され、層規制部材から現像剤への電荷注入がより容易になる。その結果、現像剤をより確実に帯電させることが可能となり、現像剤における低帯電状態や逆帯電状態を抑制することができる。

上記現像装置において、前記現像剤は、アニオン性を有するコアと、前記コアの表面を被覆するように形成されたカチオン性を有するシェルと、を有する磁性トナーでもよい。

上記コア−シェル構造によれば、電荷減衰係数が上記範囲内に調整されたトナーを容易に得ることができる。

本発明の一局面に係る画像形成装置は、上記本発明の一局面に係る現像装置と、表面に静電潜像が形成され、現像剤担持体から現像剤が供給される像担持体と、を備える。

上記画像形成装置では、上記現像装置と同様に、電荷減衰係数が０．００８以上である現像剤が現像剤担持面において担持されるため、現像剤を過剰帯電させる性質を有する現像剤担持体を用いた場合でも、現像剤の帯電量を一定以下に保持することができる。また、電荷減衰係数が０．０５以下である現像剤が現像剤担持面において担持されるため、現像剤における電荷の減衰が過剰になり、現像剤の帯電量が低下し過ぎることが抑制される。したがって、上記画像形成装置によれば、現像剤の過剰帯電による画像濃度の低下および現像剤の帯電量の低下によるかぶりの発生を抑制することができる。

本発明によれば、現像剤を過剰に帯電させる性質を持つ現像剤担持体を用いた画像形成処理においても、画像濃度の低下およびかぶりの発生を抑制することが可能な現像装置および当該現像装置を備えた画像形成装置を提供することができる。

本発明の実施形態１に係る画像形成装置の外部構造を示す概略斜視図である。 上記画像形成装置の内部構造を示す概略断面図である。 本発明の実施形態１に係る現像装置の内部構造を示す概略図である。 上記現像装置における現像ローラー近傍の構造を示す概略図である。 本発明の実施形態１における現像スリーブの表層部の構造を示す概略図である。 電荷減衰係数の測定装置の構成を示す概略図である。 トナーのコア−シェル構造を示す概略図である。 本発明の実施形態２における現像スリーブの表層部の構造を示す概略図である。

以下、図面に基づいて、本発明の実施形態について詳細に説明する。

（実施形態１）
＜画像形成装置＞
まず、本発明の一実施形態である実施形態１に係る画像形成装置について説明する。図１および図２を参照して、本実施形態に係る画像形成装置１は、たとえばモノクロプリンターであって、本体ハウジング１０と、給紙部２０と、画像形成部３０と、定着部４０と、トナーコンテナ５０とを主に有する。

本体ハウジング１０は略直方体形状の筐体であり、前面側に前カバー１１を有し、かつ後面側に後カバー１２を有する。前カバー１１を開くことにより、トナー切れの際にトナーコンテナ５０を前面側から取り出すことができる。また後カバー１２はシートジャムやメンテナンスの際に開かれ、これにより画像形成部３０および定着部４０を後面側から取り出すことができる。本体ハウジング１０の上面には、画像形成後のシートが排出される排紙部１３が設けられている。

給紙部２０は、画像形成処理が施されるシートを収容し、かつ当該シートを画像形成部３０側へ送り出す部分である。給紙部２０は、シートを収容するための給紙カセット２１を有する。給紙カセット２１の後端側の上部にはシートを画像形成部３０側へ送り出すためのシート繰出部２１Ａが設けられ、当該シート繰出部２１Ａには給紙ローラー２１Ｂが配置される。これにより、給紙カセット２１に収容されるシート束から１枚ずつシートを繰り出して画像形成部３０側へ送り出すことができる。

画像形成部３０は、給紙部２０から送り出されるシートにトナー画像を形成する画像処理を行う部分である。画像形成部３０は、感光体ドラム３１（像担持体）と、帯電装置３２と、露光装置（図示しない）と、現像装置３３と、転写ローラー３４と、クリーニング装置３５とを有する。

感光体ドラム３１は、帯電および露光プロセスを経て表面に静電潜像が形成される。そして、現像装置３３からの現像剤の供給により静電潜像が現像され、当該静電潜像に応じて形成されるトナー像が感光体ドラム３１の表面に担持される。感光体ドラム３１としては、たとえばアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）系材料を用いたものを採用可能である。

帯電装置３２は、感光体ドラム３１の表面を均一に帯電させるためものであり、感光体ドラム３１に当接する帯電ローラーを有する。

露光装置は、帯電装置３２による帯電プロセスを経た感光体ドラム３１の表面を露光し、当該表面に静電潜像を形成する。露光装置は、たとえばレーザやＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）などの光源と、ミラーやレンズ等の光学系機器とを有する。露光装置は、外部装置から入力される画像データに基づいて変調された光を感光体ドラム３１の表面に照射し、当該表面上に静電潜像を形成する。

現像装置３３は、静電潜像が形成された感光体ドラム３１に現像剤を供給して当該静電潜像を現像する。現像装置３３は、現像剤であるトナーを収容するための現像ハウジング３３０と、トナーを担持するとともに当該トナーを感光体ドラム３１に供給する現像ローラー３３１（現像剤担持体）と、現像ハウジング３３０内においてトナーを攪拌しつつ循環搬送する第１搬送スクリュー３３２および第２搬送スクリュー３３３とを有する。なお、現像装置３３の詳細な構造については後述する。

転写ローラー３４は、感光体ドラム３１の表面に形成されたトナー像をシート上に転写するためのローラーである。転写ローラー３４は、感光体ドラム３１の表面に当接し、転写ニップ部を形成する。転写ローラー３４には、トナーと逆極性の転写バイアスが与えられる。

クリーニング装置３５は、クリーニングブレード（図示しない）を有し、これによりトナー像の転写後に感光体ドラム３１の表面に付着したトナーを清掃する。またクリーニング装置３５はトナーを回収装置（図示しない）にまで搬送する。

定着部４０は、シート上に転写されたトナー像を定着させる処理を行う部分である。定着部４０は、加熱源（図示しない）を内部に備えた定着ローラー４１と、定着ローラー４１に対して圧接され、定着ローラー４１との間に定着ニップ部を形成する加圧ローラー４２とを有する。トナー像が転写されたシートが定着ニップ部に通されることにより、トナー像は定着ローラー４１による加熱および加圧ローラー４２による押圧によりシート上に定着される。

トナーコンテナ５０は、トナーを貯留するとともに当該トナーを現像装置３３に補給するための部分である。トナーコンテナ５０はトナーを貯留するコンテナ本体５１を有し、コンテナ本体５１の底部にはトナーを搬送するための回転部材５４が設けられている。回転部材５４の回転駆動により、コンテナ本体５１に貯留されたトナーはトナー排出口５２１にまで搬送され、トナー排出口５２１から現像装置３３に供給される。

本体ハウジング１０内には、シート搬送路として主搬送路２２Ｆおよび反転搬送路２２Ｂが設けられている。主搬送路２２Ｆは、給紙部２０のシート繰出部２１Ａから画像形成部３０および定着部４０を順に経由し、本体ハウジング１０の上部に設けられた排紙口１４に至るように設けられている。反転搬送路２２Ｂは、両面印刷を行う場合において、片面印刷されたシートを主搬送路２２Ｆにおける画像形成部３０の上流側に戻すための搬送路である。

＜現像装置＞
次に、本実施形態に係る現像装置３３の構造についてより詳細に説明する。図３を参照して、現像ハウジング３３０は、一方向（現像ローラー３３１の軸方向）に長尺の箱形状からなり、内部空間３３５を有する。内部空間３３５には、現像ローラー３３１、第１攪拌スクリュー３３２および第２攪拌スクリュー３３３がそれぞれ平行に配置される。また内部空間３３５には、磁性一成分現像剤として、外添剤を含む磁性トナーが充填される。この磁性トナーは、第１および第２攪拌スクリュー３３２，３３３の回転駆動により内部空間３３５において攪拌搬送され、感光体ドラム３１（図２）上に形成される静電潜像を現像するために現像ローラー３３１に供給されて消費される。そして、その消費分に対応して、補充トナーがトナーコンテナ５０（図２）から適宜供給される。

内部空間３３５は、左右方向に延びる仕切り板３３４により第１通路３３６と第２通路３３７とに分けられる。第１通路３３６には第１攪拌スクリュー３３２が収容され、第２通路３３７には第２攪拌スクリュー３３３が収容される。仕切り板３３４の両端には、第１通路３３６と第２通路３３７とを連通させる上流連通部３３８および下流連通部３３９が設けられる。これにより、現像ハウジング３３０の内部には、第１通路３３６、上流連通部３３８、第２通路３３７および下流連通部３３９からなる循環経路が構成される。そして、第１および第２攪拌スクリュー３３２，３３３の回転駆動により上記循環経路においてトナーが循環搬送される。

＜現像ローラー＞
図４を参照して、現像ローラー３３１は、感光体ドラム３１との間に間隔を有するように、感光体ドラム３１に対向して配置される。現像ローラー３３１は、円筒形状を有する現像スリーブ７１と、当該現像スリーブ７１に内包されるマグネット７２（固定磁石）とを有する。

現像スリーブ７１は、現像剤である磁性トナー９０を担持するためのトナー担持面７１ａ（現像剤担持面）を周面において有する。現像スリーブ７１は、駆動手段（図示しない）により感光体ドラム３１の回転方向Ｄ２と逆方向の回転方向Ｄ１に回転する。磁性トナー９０は現像スリーブ７１の回転により周方向に沿って搬送され、その後感光体ドラム３１へ供給される。

図５は、現像スリーブ７１の表層部を模式的に示す拡大図である。図５を参照して、現像スリーブ７１は、アルミニウムからなる基材７６と、基材７６上に設けられた酸化膜層７３（アルマイト層）とを有する。酸化膜層７３は、基材７６に陽極酸化処理を施すことにより形成され、その表面に開口した複数の孔部７４を含むポーラス構造を有する。そして、複数の孔部７４が形成された酸化膜層７３の表面が、磁性トナー９０を担持するためのトナー担持面７１ａとして構成されている。

酸化膜層７３の厚みｔ（μｍ）は、陽極酸化処理の時間により制御可能であり、４μｍ以上１５μｍ以下であることが好ましい。また酸化膜層７３の表面粗さＲｚｊｉｓ（μｍ）は磁性トナー９０の平均粒子径（μｍ）よりも小さくなることが好ましい。たとえば磁性トナー９０の平均粒子径が６．８μｍである場合には、酸化膜層７３の表面粗さＲｚｊｉｓはたとえば６．５μｍや５．５μｍにすることができる。

トナー担持面７１ａにおいて磁性トナー９０が担持される場合、図５に示すように磁性トナー９０の外添剤９１が酸化膜層７３に形成された孔部７４内に入り込み、当該孔部７４において残留する場合がある。そして、磁性トナー９０は、孔部７４に残留した外添剤９１の電荷の影響を受けて過剰に帯電する場合がある。具体的には、図５に示すように負に帯電した外添剤９１の影響により磁性トナー９０の正の帯電量が過剰になる場合がある。このように複数の孔部７４が形成されたトナー担持面７１ａは、当該トナー担持面７１ａにおいて担持される磁性トナー９０を過剰帯電させる性質を有する面である。

図４に戻って、マグネット７２は、円柱形状を有し、周方向に配置される複数の磁極（Ｎ１極、Ｓ１極、Ｎ２極およびＳ２極）を有する。Ｎ１極は、規制極としてトナー担持面７１ａ上のトナー層の規制に用いられる磁極である。Ｓ１極は、現像極として感光体ドラム３１への磁性トナー９０の供給に用いられる磁極である。Ｓ２極は、現像ローラー３３１に磁性トナー９０を汲み上げるための磁極である。Ｎ２極は、Ｓ１極において感光体ドラム３１に移動しなかった磁性トナー９０を現像ハウジング３３０（図２および図３）に回収するための磁極である。

現像装置３３は、現像ローラー３３１に対向して配置される規制ブレード６０（層規制部材）と、当該規制ブレード６０において現像ローラー３３１と対向する先端部６１に配置される磁石プレート７５（対向磁石）とをさらに有する。

規制ブレード６０は、トナー担持面７１ａ上に担持された磁性トナー９０の厚みを規制するための部材であり、たとえば金属性の磁性材料からなる板状部材である。規制ブレード６０は、現像ローラー３３１との間に層規制ギャップＧが形成されるように、現像ローラー３３１との間に間隔をおいて配置される。この金属製の規制ブレード６０から磁性トナー９０へ電荷が注入される。

磁石プレート７５は、マグネット７２の規制極であるＮ１極と同極性のＮ極と、Ｓ極と、を有する。磁石プレート７５は、マグネット７２のＮ１極に対して回転方向Ｄ１の下流側でＮ極が対向するように、規制ブレード６０の先端部６１に設けられている。磁石プレート７５は、規制ブレード６０の表面６０ａ，６０ｂのうち回転方向Ｄ１の上流側にある表面６０ａ上に設けられている。

規制ブレード６０と現像ローラー３３１との間には緻密な磁気ブラシが形成され、規制ブレード６０から磁性トナー９０へ容易に電荷注入される。これにより、磁性トナー９０をより確実に帯電させることが可能となり、磁性トナー９０の低帯電状態や逆帯電状態が抑制される。

＜現像剤＞
次に、上記現像装置３３で使用される現像剤について詳細に説明する。上記現像装置３３で使用される現像剤は、磁性一成分現像剤としての磁性トナー９０である。磁性トナー９０は、電荷減衰係数が０．００８以上０．０５以下の範囲内に調整されている。以下、電荷減衰係数の測定について説明する。

図６を参照して、まず、電荷減衰係数の測定に用いられる静電気拡散率測定装置８０の構成について説明する。静電気拡散率測定装置８０は、恒温恒湿器８１と、コロナ放電を行う放電部８５および表面電位測定を行うセンサ部８６を含む測定部８２と、試料を充填するための凹部８３ａが形成された金属製の測定セル８３と、測定部８２と接続され、当該測定部８２の動作を制御する制御部８４とを有する。測定セル８３の凹部８３ａは、上面視において矩形の開口を有する。凹部６３ａの開口サイズは１０ｍｍ×１０ｍｍであり、深さは１ｍｍである。静電気拡散率測定装置８０としては、株式会社ナノシーズ製のＮＳ−Ｄ１００型を用いることができる。

次に、上記静電気拡散率測定装置８０による電荷減衰係数の測定方法について説明する。まず、測定対象であるトナーが測定セル８３の凹部８３ａに入れられ、当該トナーがスライドガラスなどにより上方から押し込まれる。そして、測定セル８３上でスライドガラスを往復移動させることにより、凹部８３ａから溢れたトナーが擦り切られる。凹部８３ａへのトナーの充填量はスライドガラスによる押し込みの程度により調整可能であり、０．０４ｇ以上０．０６ｇ以下に調整されることが好ましい。

次に、トナー充填後の測定セル８３が温度３２．５℃、相対湿度８０％の環境下において１２時間放置される。次に、測定セル８３が接地された状態で静電気拡散率測定装置８０内に配置され、放電部８５からトナーに対してコロナ放電が行われる。そして、コロナ放電終了後０．７秒を経過した後から、センサ部８６によりトナーの表面電位が連続的に測定される。この測定結果に基づいて、下記の式（１）によりトナーの電荷減衰係数（電荷減衰速度）が算出される。下記の式（１）において、Ｖはトナーの表面電位（Ｖ）を示し、Ｖ_０は初期のトナーの表面電位（Ｖ）を示し、αはトナーの電荷減衰係数（電荷減衰速度）を示し、ｔは減衰時間（秒）を示している。

図７を参照して、磁性トナー９０は、トナーコア９２と、当該トナーコア９２の表面９２ａを被覆するように形成されたトナーシェル９３とからなるコア−シェル構造を有する。トナーコア９２は、磁性粉を含有し、粉砕法により作製される分級品である。トナーコア９２はアニオン性を有する。トナーコア９２のアニオン性は、たとえば日本画像学会が提供する標準キャリアを用いた摩擦帯電において−１０μＣ／ｇ以上の負帯電性を示すか否かにより確認される。また水系媒体下でのトナーコア９２のアニオン性は、ゼータ電位測定において−１０ｍＶ以上の負帯電性を示すか否かにより確認される。

トナーシェル９３はたとえばメラミン樹脂や尿素樹脂などの熱硬化性樹脂からなり、トナーコア９２の表面９２ａを被覆するように形成されている。トナーシェル９３はカチオン性を有する。

トナーシェル９３の形成方法としては、ｉｎ ｓｉｔｕ重合法、液中硬化被覆法またはコアセルベーション法などが好ましく、反応性などの観点からｉｎ ｓｉｔｕ重合法がより好ましい。ｉｎ ｓｉｔｕ重合法では、水系媒体から供給される樹脂原料がトナーコア９２の表面９２ａ上で反応して樹脂化することによりトナーシェル９３が形成される。なお、トナーシェル９３の形成方法は、所望の平均粒子径および粒子径分布を有する磁性トナー９０が得られる方法であればよく、特に限定されない。

トナーシェル９３の形成に用いられる樹脂原料としては、磁性トナー９０の凝集を十分に抑制し、かつ優れた成膜性を確保する観点からメラミン系、尿素レゾルシン系などの尿素系、ウレタン系、アミド系、オレフィン系またはゼラチン・アラビアゴム系の樹脂原料が好ましく、低吸水性および貯蔵安定性の観点からメラミン系または尿素レゾルシン系などの尿素系の樹脂原料が好ましい。メラミン樹脂および尿素樹脂は吸水性が低いため、シェル化後のトナーを乾燥させる際にトナー同士の結着が抑制され、トナーの平均粒子径および粒子径分布の変化を抑制することができる。

具体的には、メラミンとホルムアルデヒドとの付加反応により生成する前駆体（メチロール化物）であるメチロールメラミンの縮合重合によりメラミン樹脂からなるトナーシェル９３が形成されてもよい。また、尿素とホルムアルデヒドとの付加反応により生成する前駆体（メチロール化物）であるメチロール化尿素の縮合重合によりトナーシェル９３が形成されてもよい。なお、トナーシェル９３の形成に用いられる樹脂原料は、上記方法に用いられるものであれば、特に限定されない。

トナーシェル９３の形成は、メチロールメラミンやメチロール化尿素などのメチロール化物を溶解させることが可能な溶媒中で行われることが好ましい。この溶媒としては、たとえば水、メタノールまたはエタノールを用いることが好ましい。

トナーシェル９３の形成においては、上記溶媒中に分散剤を含有させることが好ましい。これにより、溶媒中にトナーコア９２を高度に分散させることが可能となり、トナーコア９２の表面９２ａを上記メチロール化物により均一に被覆することができる。

分散剤としては、たとえばポリアクリル酸ナトリウム、ポリパラビニルフェノール、部分鹸化ポリ酢酸ビニル、イソプレンスルホン酸、ポリエーテル、イソブチレン／無水マレイン酸共重合体、ポリアスパラギン酸ナトリウム、デンプン、アラビアゴム、ポリビニルピロリドンおよびリグニンスルホン酸ナトリウムからなる群より選択される少なくとも一種類の分散剤を用いることができる。また、上記群から選択される一種類の分散剤が用いられてもよいし、上記群から選択される二種類以上の分散剤が組み合わされて用いられてもよい。また分散剤の濃度は特に限定されないが、１００質量部のトナーコア９２に対して７５質量部以下であることが好ましい。

トナーシェル９３が形成される温度は特に限定されないが、４０℃以上８０℃以下であることが好ましく、５５℃以上７０℃以下であることがより好ましい。この温度範囲では、トナーコア９２の表面９２ａにおけるトナーシェル９３の形成が良好に進行し、これによりシェル化された磁性トナー９０の分散液が得られる。その後、必要に応じて洗浄工程および乾燥工程を行うことにより、シェル化された磁性トナー９０の母粒子が得られる。

上記コア−シェル構造により、電荷減衰係数が０．００８以上０．０５以下の範囲内に調整された磁性トナー９０が得られる。また磁性トナー９０の電気抵抗値は、トナーシェル９３の厚みやトナーシェル９３の外側に添加されるシリカや酸化チタンなどの外添剤により調整される。

以上のように、本実施形態に係る現像装置３３では、電荷減衰係数が０．００８以上である磁性トナー９０がトナー担持面７１ａにおいて担持される。そのため、トナー担持面７１ａが磁性トナー９０を過剰帯電させる性質を有する場合でも、磁性トナー９０の帯電量を一定以下に保持することができる。具体的には、図５に示すようにアルミニウムの酸化膜層７３の孔部７４内に外添剤９１が残留し、磁性トナー９０が外添剤９１の電荷による影響を受け易い状況でも、磁性トナー９０の過剰帯電を抑制することができる。また上記現像装置３３では、電荷減衰係数が０．０５以下である磁性トナー９０がトナー担持面７１ａにおいて担持される。そのため、磁性トナー９０における電荷の減衰が過剰になり、帯電量が低下し過ぎることが抑制される。したがって、上記現像装置３３を備えた画像形成装置１によれば、磁性トナー９０の過剰帯電による画像濃度の低下および磁性トナー９０の帯電量の過剰な低下によるかぶりの発生を抑制することができる。

なお、上記実施形態１では、表層部に酸化膜層７３が形成されたアルミニウムからなる現像スリーブ７１が用いられる場合について説明したが、これに限定されない。すなわち、アルミニウムと異なる金属からなり、上記実施形態１と同様に複数の孔部を含む酸化膜層が表層部に形成された現像スリーブが用いられてもよい。この場合、孔部に残留した外添剤によりトナーが過剰帯電し易くなるが、同様にトナーの電荷減衰係数を調整することによりこれを抑制することができる。

（実施形態２）
次に、本発明の他の実施形態である実施形態２について説明する。実施形態２に係る画像形成装置および現像装置は、基本的には上記実施形態１に係る画像形成装置および現像装置と同様の構成を有し、同様に動作し、かつ同様の効果を奏する。しかし、実施形態２に係る現像装置は、現像スリーブの構成において上記実施形態１の場合とは異なっている。

図８は、本実施形態における現像スリーブ７６の表層部を模式的に示す拡大図である。図８を参照して、本実施形態における現像ローラー（現像剤担持体）は、上記実施形態１と同様に円筒形状を有する現像スリーブ７６と、現像スリーブ７６に内包されるマグネット（固定磁石）とを有する。現像スリーブ７６は、たとえばアルミニウムまたはＳＵＳからなる。現像スリーブ７６がアルミニウムからなる場合には、当該現像スリーブ７６の表面にニッケル（Ｎｉ）−クロム（Ｃｒ）めっき処理が施されていてもよい。これにより、現像スリーブ７６の表面強度が増加し、傷の発生やローラー表面の削れを抑制することができる。

現像スリーブ７６の表面は、現像剤である磁性トナー９０を担持するためのトナー担持面７６ａ（現像剤担持面）として構成されている。トナー担持面７６ａには、鏡面加工仕上げが施されている。これにより、トナー担持面７６ａの表面粗さＲａ（μｍ）は、０．１μｍ＜Ｒａ＜０．７μｍの関係式を満たす値となっている。トナー担持面７６ａの表面粗さＲａ（μｍ）は、株式会社東京精密製のサーフコム５０００ＤＸを用いて測定することができる。

上記の関係式を満たすように鏡面加工仕上げが施されたトナー担持面７６ａにおいて磁性トナー９０が担持される場合、図８に示すように磁性トナー９０と現像スリーブ７６との間で摺擦頻度が高くなり、これにより磁性トナー９０が過剰帯電する場合がある。すなわち、鏡面加工が施されたトナー担持面７６ａは、上記実施形態１の場合と同様に磁性トナー９０を過剰帯電させる性質を持つ面となっている。これに対して、上記実施形態１と同様に電荷減衰係数が０．００８以上０．０５以下の範囲内に調整された磁性トナー９０がトナー担持面７６ａにおいて担持されることで、磁性トナー９０と現像スリーブ７６との摺擦頻度が高い状況でも磁性トナー９０の過剰帯電が抑制される。

また上記実施形態では、画像形成装置の一例としてモノクロプリンターについて説明したが、これに限定されない。本発明の画像形成装置は、たとえばカラープリンタ、複写機、ファクシミリまたはこれらの機能を備えた複合機など、電子写真方式を利用した画像形成処理を行う他の画像形成装置においても適用可能である。

（実施例１）
上記実施形態１に係る画像形成装置による画像形成処理において、画像濃度およびかぶりの発生を確認する実験を行った。実験条件は、以下の通りとした。

＜実験条件＞
感光体：ＯＰＣ（Ｏｒｇａｎｉｃ Ｐｈｏｔｏｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）、εｒ＝３．４、感光層の厚み＝３０μｍ、Ｃ＝９．６３×１０^−７（Ｆ）
感光体ドラムの周速度：１１７ｍｍ／ｓｅｃ
現像ローラーの周速度：１６４ｍｍ／ｓｅｃ
感光体ドラムと現像ローラーとの間の距離：０．３ｍｍ
感光体ドラムの電位：＋４００Ｖ（白地部）、＋１００Ｖ（画像部）
現像バイアス交流成分：周波数＝２．４ｋＨｚ、ｄｕｔｙ＝５０％、Ｖｐｐ＝１７００Ｖ
現像バイアス直流成分：Ｖｄｃ＝２７０Ｖ
トナー：正帯電性、平均粒子径＝６．８μｍ
現像スリーブ（トナー担持面）の表面粗さＲｚｊｉｓ：５．５μｍ、６．５μｍ
現像スリーブの表層部に形成されたアルマイト層の膜厚：４μｍ、６μｍ、１０μｍ、１５μｍ

＜実験方法＞
低温低湿環境において印字率０．２％のパターンを１５００枚印刷した場合の画像濃度（Ｉ．Ｄ：Ｉｍａｇｅ Ｄｅｎｓｉｔｙ）を評価した。このとき、１枚のシートが印刷完了した後に装置を一旦停止させ、その後次のシートの印刷を開始する１枚間欠印字を行った。また低温低湿環境において印字率８％のパターンを連続印字した場合のかぶりの発生を確認した。

＜実験結果＞
表１は、上記実験の結果を示している。画像濃度はＩ．Ｄ値により評価し、Ｉ．Ｄ≧１．０である場合は「○」と表記し、１．０＞Ｉ．Ｄ≧０．８である場合は「△」と表記し、０．８＞Ｉ．Ｄである場合は「×」と表記している。かぶりは目視により評価し、かぶりが気にならない程度である場合は「○」と表記し、僅かにかぶりがある場合は「△」と表記し、かぶりがよく確認される場合は「×」と表記している。

表１を参照して、トナー担持面の表面粗さＲｚｊｉｓがトナーの平均粒子径よりも小さく、かつ現像スリーブの表層部に形成されたアルマイト層の膜厚が４μｍ以上１５μｍ以下である場合には、トナーの電荷減衰係数を０．００８以上とすることにより、トナーの過剰帯電による画像濃度の低下が抑制された。またトナーの電荷減衰係数を０．０５以下とすることにより、トナーの低帯電や逆帯電によるかぶりの発生が抑制された。

またトナー担持面の表面粗さＲｚｊｉｓがトナーの平均粒子径よりも大きい場合には、トナー層の厚み規制後のトナーの搬送量が多くなり、トナーの帯電量が低下し、その結果かぶりが悪化した。

またアルマイト層の膜厚が３μｍ以下である場合には、トナーの搬送が不安定になり、トナー量が不足する部分において画像濃度が低下した（特に高温高湿環境において顕著であった）。またアルマイト層の膜厚が１６μｍ以上である場合には、アルマイト層における電位低下が大きくなり、画像濃度が低下した。

（実施例２）
上記実施形態２に係る画像形成装置による画像形成処理において、画像濃度およびかぶりを確認する実験を行った。実験条件は、以下の通りとした。

＜実験条件＞
環境：温度０℃、相対湿度５％
現像スリーブの素材：アルミニウム
現像スリーブの周速度：１６４ｍｍ／ｓｅｃ
現像スリーブの表面加工：鏡面加工仕上げおよびＮｉ−Ｃｒめっき処理
現像スリーブの表面粗さＲａ：０．１３μｍ、０．６８μｍ
トナー：正帯電性、平均粒子径６．８μｍ

＜実験方法＞
印字率０．２％のパターンを１５００枚印刷（１枚間欠印字）した場合の画像濃度を評価した。また印字率８％のパターンを連続印字した場合のかぶりの発生を確認した。

＜実験結果＞
表２は、上記実験の結果を示している。画像濃度はＩ．Ｄ値により評価し、Ｉ．Ｄ≧０．８である場合は「○」と表記し、０．８＞Ｉ．Ｄである場合は「×」と表記している。かぶりは目視により評価し、かぶりが気にならない程度である場合は「○」と表記し、かぶりがよく確認される場合は「×」と表記している。

表２を参照して、トナーの電荷減衰係数を０．００８以上とすることにより、トナーの過剰帯電による画像濃度の低下が抑制された。一方、トナーの電荷減衰係数が０．０５を超えるとトナーからの電荷の減衰が過剰になり、低帯電や逆帯電などの帯電不良によりかぶりが発生した。これに対して、トナーの電荷減衰係数を０．０５以下とすることにより、かぶりの発生が抑制された。

なお、上記実施形態および実施例は例示であって、本発明の範囲は上記実施形態および実施例に制限されるものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記実施形態および実施例ではなく特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１ 画像形成装置、３１ 感光体ドラム（像担持体）、３３ 現像装置、６０ 規制ブレード（層規制部材）、６１ 先端部、７１，７６ 現像スリーブ、７１ａ，７６ａ トナー担持面（現像剤担持面）、７２ マグネット（固定磁石）、７３ 酸化膜層、７５ 磁石プレート（対向磁石）、９０ 磁性トナー（現像剤）、９２ トナーコア（コア）、９２ａ 表面、９３ トナーシェル（シェル）、３３１ 現像ローラー（現像剤担持体）。

Claims (9)

1. 静電潜像が形成された像担持体に現像剤を供給して前記静電潜像を現像する現像装置であって、
   前記像担持体に対向して配置され、電荷減衰係数が０．００８以上０．０５以下である現像剤を担持するとともに前記現像剤を過剰帯電させる現像剤担持面を有し、担持された前記現像剤を前記像担持体に供給する現像剤担持体を備えた、現像装置。
2. 前記現像剤担持体は、表層部に酸化膜層が形成された金属からなる現像スリーブを有し、
   前記現像剤担持面は、前記酸化膜層の表面である、請求項１に記載の現像装置。
3. 前記酸化膜層の厚みは、４μｍ以上１５μｍ以下である、請求項２に記載の現像装置。
4. 前記現像剤は、磁性トナーであり、
   前記酸化膜層の表面粗さは、前記磁性トナーの平均粒子径よりも小さい、請求項２または３に記載の現像装置。
5. 前記現像剤担持面は、前記現像剤担持面の表面粗さをＲａ（μｍ）としたときに、０．１μｍ＜Ｒａ＜０．７μｍの関係式が満たされるように鏡面加工が施された面である、請求項１に記載の現像装置。
6. 前記現像剤担持体は、アルミニウムまたはＳＵＳからなる現像スリーブを有し、
   前記現像剤担持面は、前記現像スリーブの表面である、請求項５に記載の現像装置。
7. 前記現像剤担持体に対向して配置され、前記現像剤担持面に担持された前記現像剤の厚みを規制するための層規制部材をさらに備え、
   前記現像剤担持体は、複数の磁極を有する固定磁石を含み、
   前記層規制部材において前記現像剤担持体と対向する先端部には、対向磁石が設けられ、
   前記対向磁石は、前記固定磁石の前記複数の磁極のうち一の磁極と同極性の磁極を有し、前記同極性の磁極が前記一の磁極に対向するように配置される、請求項１〜６のいずれか１項に記載の現像装置。
8. 前記現像剤は、アニオン性を有するコアと、前記コアの表面を被覆するように形成されたカチオン性を有するシェルと、を有する磁性トナーである、請求項１〜７のいずれか１項に記載の現像装置。
9. 請求項１〜８のいずれか１項に記載の現像装置と、
   表面に静電潜像が形成され、現像剤担持体から現像剤が供給される像担持体と、を備えた、画像形成装置。

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