JP5174714B2 - 現像装置及びそれを備えた画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置に搭載される現像装置及びそれを備えた画像形成装置に関し、特に、磁性キャリアとトナーとから成る二成分現像剤を使用し、トナー担持体に帯電したトナーのみを保持させて像担持体上の静電潜像を現像する現像装置に関するものである。

従来、電子写真プロセスを用いた画像形成装置における乾式トナーを用いた現像方式としては、キャリアを用いない一成分現像方式と、磁性キャリアを用いて非磁性のトナーを帯電させる二成分現像剤を使用し、現像ローラ上に形成されたトナー及びキャリアから成る磁気ブラシにより像担持体（感光体）上の静電潜像を現像する二成分現像方式とが知られている。

一成分現像方式は、磁気ブラシによって像担持体上の静電潜像が乱されることがなく高画質化に適している反面、トナーをチャージローラで帯電させ、弾性規制ブレードで現像ローラ上の層厚を規制するため、トナーの添加剤がチャージローラに付着して帯電能力が低下し、トナーの帯電量を安定して維持することが困難であった。また、規制ブレードにトナーが付着し、層形成が不均一になって画像欠陥をきたすことがあった。

また、色重ねを行うカラー印刷の場合、カラートナーに透過性が要求されるため、非磁性トナーである必要がある。そこで、フルカラー画像形成装置においてはキャリアを用いてトナーを帯電及び搬送する二成分現像方式を採用する場合が多い。しかし、二成分現像方式は安定した帯電量を長期間維持できトナーの長寿命化に適している反面、前述した磁気ブラシによる影響のため画質の面で不利であった。

これらの問題を解決する手段の一つとして、磁気ローラ（トナー供給部材）を用いて現像剤を像担持体（感光体）に対して非接触に設置した現像ローラ（トナー担持体）上に移行させる際に、磁気ローラ上に磁性キャリアを残したまま現像ローラ上に非磁性トナーのみを転移させてトナー薄層を形成し、交流電界によって像担持体（感光体）上の静電潜像にトナーを付着させる現像方式が提案されている。

上記の現像方式の場合、現像ローラ上にトナーの消費領域と非消費領域とが生じると、現像ローラ上におけるトナーの付着状態とトナーの電位差にばらつきが生じる関係から、直前の現像画像の一部が次の現像時に残像（ゴースト）として現れる現象、いわゆる履歴現象が発生しやすいという不具合がある。そのため、像担持体との対向部分（現像ニップ部）を通過した後、現像に用いられなかったトナー薄層を現像ローラ上から十分に回収して新たなトナー薄層を形成する必要がある。

ところで、近年の高画質化の要望に伴いトナーの小粒径化が進んでおり、キャリアの小径化も必要となっている。小径キャリアを用いた場合には磁気ローラ上に形成される磁気ブラシの現像ローラへの当たりがソフトになると同時に、長い磁気ブラシを形成することが困難となる。そのため、現像ローラ表面からのトナーの掻き取り力が低下してトナー回収性が悪くなる傾向がある。また、キャリアが静電潜像に付着して画像に白抜けが生じる、いわゆるキャリア引きが発生し易くなる。

また、上記の現像方式では現像ローラに高電圧を印加して像担持体上にトナーを飛翔させるため、現像ローラ表面に酸化被膜（アルミニウム合金製の現像ローラの場合はアルマイト層）を形成して、より高い電圧を安定して印加できるようにされている。しかし、アルマイト層はトナーとの付着力が高いため、トナーの小径化が進むと先に述べたようにトナーの回収性が著しく低下してしまっていた。

そこで、特許文献１には、アルミニウム合金製の現像ローラ表面にアルマイト層を形成し、その上に導電材と樹脂（シリコン変性ポリウレタン樹脂）とを含有する被膜層を形成した現像ローラが開示されている。

特開２００８−７６６１８号公報

特許文献１の方法によれば、被膜層の形成により現像ローラ表面へのトナーの付着力が低下するため、トナーの回収性を向上させることができ、アルマイト層が電荷のバリア層としての機能を有するため、現像ローラの耐リーク性も向上する。また、アルマイト層の微細孔に被膜層が流入することによる投錨効果で被膜層の接着性も向上する。

しかしながら、特許文献１の方法を用いた場合でも、アルマイト層と被膜層の厚みの関係によっては、現像ローラの残留電荷の影響により連続印字時に濃度低下が発生するという問題点があった。つまり、被膜層の厚みがアルマイト層よりも厚くなると、現像ローラ表面に電荷が滞留し易くなるため、現像ローラ上の過帯電トナーの割合が増加して像担持体側へのトナー移動が妨げられる。一方、被膜層の抵抗を下げることで電荷の滞留を抑制可能ではあるが、被膜層の抵抗が低くなり過ぎると現像ローラ表面に電荷が滞留しなくなり、像担持体との間の電位差が維持できず現像性が低下してしまう。

本発明は、上記問題点に鑑み、連続印字時に画像濃度低下を発生させず、長期間に亘って良好な画像が得られる現像装置及びそれを備えた画像形成装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明は、像担持体に非接触で対向配置されるトナー担持体と、該トナー担持体上に磁気ブラシを用いてトナー層を形成するトナー供給部材と、
を有する現像装置において、前記トナー担持体は、アルミニウムまたはアルミニウム合金から成る外周面にアルマイト層を形成し、該アルマイト層の表面に樹脂材料から成るコート層を形成したものであり、前記アルマイト層の厚みが前記コート層の厚みよりも大きいことを特徴としている。

また本発明は、上記構成の現像装置において、前記コート層の体積抵抗値が５×１０⁵〜５×１０⁷Ω・ｃｍになるように抵抗調整剤を添加したことを特徴としている。

また本発明は、上記構成の現像装置において、前記アルマイト層の厚みが１５〜２０μｍであることを特徴としている。

また本発明は、上記構成の現像装置において、前記コート層の材質がシリコン変性ポリウレタン樹脂であることを特徴としている。

また本発明は、上記構成の現像装置が搭載された画像形成装置である。

本発明の第１の構成によれば、アルマイト層及びコート層を設けることでトナー担持体の耐リーク性及びトナー剥離性を高めるとともに、アルマイト層の厚みをコート層の厚みよりも大きくすることによりコート層の誘電率が高くなるため、トナー担持体に電荷が溜まりにくくなって連続印字時の濃度低下を抑制することができる。

また、本発明の第２の構成によれば、上記第１の構成の現像装置において、コート層の体積抵抗値が５×１０⁵〜５×１０⁷Ω・ｃｍになるように抵抗調整剤を添加することにより、トナー担持体の全体としての抵抗値を最適化して安定した現像性を得ることができる。

また、本発明の第３の構成によれば、上記第１又は第２の構成の現像装置において、アルマイト層の厚みを１５〜２０μｍとすることにより、トナー担持体に高電圧の現像バイアスを印加する必要がなくなり、且つトナー担持体の十分な耐リーク性も維持することができる。

また、本発明の第４の構成によれば、上記第１乃至第３のいずれかの構成の現像装置において、コート層の材質をシリコン変性ポリウレタン樹脂とすることにより、トナー剥離性及び環境変化に対する安定性に優れたコート層を形成することができる。

また、本発明の第５の構成によれば、上記第１乃至第４のいずれかの構成の現像装置を搭載することにより、電流リークによるノイズの発生を防止するとともにトナー担持体表面からのトナー回収性を高め、且つ連続印字時の画像濃度ムラも抑制可能な画像形成装置となる。

本発明の現像装置が搭載された画像形成装置の全体構成を示す概略図 本発明の現像装置の構成を示す側面断面図 現像ローラ及び磁気ローラに印加されるバイアス波形の一例を示す図 本発明の現像装置に用いられる現像ローラの側面断面図 現像ローラの断面拡大図

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。図１は、本発明の画像形成装置の概略断面図であり、ここではタンデム方式のカラー画像形成装置について示している。カラー画像形成装置１００本体内には４つの画像形成部Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ及びＰｄが、搬送方向上流側（図１では右側）から順に配設されている。これらの画像形成部Ｐａ〜Ｐｄは、異なる４色（シアン、マゼンタ、イエロー及びブラック）の画像に対応して設けられており、それぞれ帯電、露光、現像及び転写の各工程によりシアン、マゼンタ、イエロー及びブラックの画像を順次形成する。

この画像形成部Ｐａ〜Ｐｄには、各色の可視像（トナー像）を担持する感光体ドラム１ａ、１ｂ、１ｃ及び１ｄが配設されており、これらの感光体ドラム１ａ〜１ｄ上に形成されたトナー像が、駆動手段（図示せず）により図１において時計回りに回転し、各画像形成部に隣接して移動する中間転写ベルト８上に順次転写された後、二次転写ローラ９において転写紙Ｐ上に一度に転写され、さらに、定着部７において転写紙Ｐ上に定着された後、装置本体より排出される構成となっている。感光体ドラム１ａ〜１ｄを図１において反時計回りに回転させながら、各感光体ドラム１ａ〜１ｄに対する画像形成プロセスが実行される。

トナー像が転写される転写紙Ｐは、装置下部の用紙カセット１６内に収容されており、給紙ローラ１２ａ及びレジストローラ対１２ｂを介して二次転写ローラ９へと搬送される。中間転写ベルト８には誘電体樹脂製のシートが用いられ、その両端部を互いに重ね合わせて接合しエンドレス形状にしたベルトや、継ぎ目を有しない（シームレス）ベルトが用いられる。また、二次転写ローラ９の下流側には中間転写ベルト８表面に残存するトナーを除去するためのブレード状のベルトクリーナ１９が配置されている。

次に、画像形成部Ｐａ〜Ｐｄについて説明する。回転自在に配設された感光体ドラム１ａ〜１ｄの周囲及び下方には、感光体ドラム１ａ〜１ｄを帯電させる帯電器２ａ、２ｂ、２ｃ及び２ｄと、各感光体ドラム１ａ〜１ｄに画像情報を露光する露光ユニット４と、感光体ドラム１ａ〜１ｄ上にトナー像を形成する現像装置３ａ、３ｂ、３ｃ及び３ｄと、感光体ドラム１ａ〜１ｄ上に残留した現像剤（トナー）を除去するクリーニング部５ａ、５ｂ、５ｃ及び５ｄが設けられている。

ユーザにより画像形成開始が入力されると、先ず、帯電器２ａ〜２ｄによって感光体ドラム１ａ〜１ｄの表面を一様に帯電させ、次いで露光ユニット４によって光照射し、各感光体ドラム１ａ〜１ｄ上に画像信号に応じた静電潜像を形成する。現像装置３ａ〜３ｄには、それぞれシアン、マゼンタ、イエロー及びブラックの各色のトナーが補給装置（図示せず）によって所定量充填されている。このトナーは、現像装置３ａ〜３ｄにより感光体ドラム１ａ〜１ｄ上に供給され、静電的に付着することにより、露光ユニット４からの露光により形成された静電潜像に応じたトナー像が形成される。

そして、中間転写ベルト８に所定の転写電圧で電界が付与された後、中間転写ローラ６ａ〜６ｄにより感光体ドラム１ａ〜１ｄ上のシアン、マゼンタ、イエロー、及びブラックのトナー像が中間転写ベルト８上に転写される。これらの４色の画像は、所定のフルカラー画像形成のために予め定められた所定の位置関係をもって形成される。その後、引き続き行われる新たな静電潜像の形成に備え、感光体ドラム１ａ〜１ｄの表面に残留したトナーがクリーニング部５ａ〜５ｄにより除去される。

中間転写ベルト８は、上流側の搬送ローラ１０と、下流側の駆動ローラ１１とに掛け渡されており、駆動モータ（図示せず）による駆動ローラ１１の回転に伴い中間転写ベルト８が時計回りに回転を開始すると、転写紙Ｐがレジストローラ１２ｂから所定のタイミングで中間転写ベルト８に隣接して設けられた二次転写ローラ９へ搬送され、フルカラー画像が転写される。トナー像が転写された転写紙Ｐは定着部７へと搬送される。

定着部７に搬送された転写紙Ｐは、定着ローラ対１３により加熱及び加圧されてトナー像が転写紙Ｐの表面に定着され、所定のフルカラー画像が形成される。フルカラー画像が形成された転写紙Ｐは、複数方向に分岐した分岐部１４によって搬送方向が振り分けられる。転写紙Ｐの片面のみに画像を形成する場合は、そのまま排出ローラ１５によって排出トレイ１７に排出される。

一方、転写紙Ｐの両面に画像を形成する場合は、定着部７を通過した転写紙Ｐは分岐部１４で用紙搬送路１８に振り分けられ、画像面を反転させた状態で二次転写ローラ９に再搬送される。そして、中間転写ベルト５上に形成された次の画像が二次転写ローラ９により転写紙Ｐの画像が形成されていない面に転写され、定着部７に搬送されてトナー像が定着された後、排出トレイ１７に排出される。

図２は、本発明の画像形成装置に用いられる現像装置の構成を示す側面断面図である。なお、ここでは図１の画像形成部Ｐａに配置される現像装置３ａについて説明するが、画像形成部Ｐｂ〜Ｐｄに配置される現像装置３ｂ〜３ｄの構成についても基本的に同様であるため説明を省略する。

図２に示すように、現像装置３ａは、二成分現像剤（以下、単に現像剤と呼ぶ）が収納される現像容器２０を備えており、現像容器２０は仕切壁２０ａによって第１及び第２攪拌室２０ｂ、２０ｃに区画され、第１及び第２攪拌室２０ｂ、２０ｃには図示しないトナーコンテナから供給されるトナー（正帯電トナー）をキャリアと混合して撹拌し、帯電させるための第１攪拌スクリュー２１ａ及び第２攪拌スクリュー２１ｂが回転可能に配設されている。

そして、第１攪拌スクリュー２１ａ及び第２攪拌スクリュー２１ｂによって現像剤が攪拌されつつ軸方向に搬送され、仕切壁２０ａに形成された現像剤通過路（図示せず）を介して第１及び第２攪拌室２０ｂ、２０ｃ間を循環する。図示の例では、現像容器２０は左斜め上方に延在しており、現像容器２０内において第２攪拌スクリュー２１ｂの上方には磁気ローラ２２が配置され、磁気ローラ２２の左斜め上方には現像ローラ２３が対向配置されている。そして、現像ローラ２３は現像容器２０の開口側（図２の左側）において感光体ドラム１に対向しており、磁気ローラ２２及び現像ローラ２３は図中時計回りに回転する。

なお、現像容器２０には、第１攪拌スクリュー２１ａと対面してトナー濃度センサ（図示せず）が配置されており、トナー濃度センサで検知されるトナー濃度に応じて補給装置からトナー補給口２０ｄを介して現像容器２０内にトナーが補給される。

磁気ローラ２２は、非磁性の回転スリーブ２２ａと、回転スリーブ２２ａに内包される複数の磁極（ここでは５極）を有する固定マグネットローラ体２２ｂで構成されている。現像ローラ２３は、非磁性の現像スリーブから構成されており、磁気ローラ２２と現像ローラ２３とはその対面位置（対向位置）において所定のギャップをもって対向している。

また、現像容器２０には穂切りブレード２５が磁気ローラ２２の長手方向（図２の紙面表裏方向）に沿って取り付けられており、穂切りブレード２５は、磁気ローラ２２の回転方向（図中時計回り）において、現像ローラ２３と磁気ローラ２２との対向位置よりも上流側に位置付けられている。そして、穂切りブレード２５の先端部と磁気ローラ２２表面との間には僅かな隙間（ギャップ）が形成されている。

現像ローラ２３は、円筒状の現像スリーブ２３ａと、現像スリーブ２３ａ内に固定された現像ローラ側磁極２３ｂで構成されている。現像ローラ側磁極２３ｂは、固定マグネットローラ体２２ｂの対向する磁極と異極性である。

現像ローラ２３には、直流電圧（以下、Ｖｓｌｖ（ＤＣ）という）及び交流電圧（以下、Ｖｓｌｖ（ＡＣ）という）を印加する第１バイアス回路３０が接続されており、磁気ローラ２２には、直流電圧（以下、Ｖｍａｇ（ＤＣ）という）及び交流電圧（以下、Ｖｍａｇ（ＡＣ）という）を印加する第２バイアス回路３１が接続されている。また、第１バイアス回路３０及び第２バイアス回路３１は共通のグランドに接地されている。

第１バイアス回路３０及び第２バイアス回路３１には電圧可変装置３３が接続されており、現像ローラ２３に印加されるＶｓｌｖ（ＤＣ）、Ｖｓｌｖ（ＡＣ）及び磁気ローラ２２に印加されるＶｍａｇ（ＤＣ）、Ｖｍａｇ（ＡＣ）を可変できるようになっている。

前述のように、第１攪拌スクリュー２１ａ及び第２攪拌スクリュー２１ｂによって、現像剤が攪拌されつつ現像容器２０内を循環してトナーを帯電させ、第２攪拌スクリュー２１ｂによって現像剤が磁気ローラ２２に搬送される。穂切りブレード２５には固定マグネットローラ体２２ｂの穂切り用磁極が対向するため、穂切りブレード２５として非磁性体或いは穂切り用磁極と異なる極性の磁性体を用いることにより、穂切りブレード２５の先端と回転スリーブ２２ａとの隙間に引き合う方向の磁界が発生する。

この磁界により、穂切りブレード２５と回転スリーブ２２ａとの間に磁気ブラシが形成される。そして、磁気ローラ２２上の磁気ブラシは穂切りブレード２５によって層厚規制された後、現像ローラ２３に対向する位置に移動すると、固定マグネットローラ体２２ｂ及び現像ローラ側磁極２３ｂにより引き合う磁界が付与されるため、磁気ブラシは現像ローラ２３表面に接触する。そして、磁気ローラ２２に印加されるＶｍａｇ（ＤＣ）と現像ローラ２３に印加されるＶｓｌｖ（ＤＣ）との電位差ΔＶ、及び磁界によって現像ローラ２３上にトナー薄層を形成する。

現像ローラ２３上のトナー層厚は現像剤の抵抗や磁気ローラ２２と現像ローラ２３との回転速度差等によっても変化するが、ΔＶによって制御することができる。ΔＶを大きくすると現像ローラ２３上のトナー層は厚くなり、ΔＶを小さくすると薄くなる。現像時におけるΔＶの範囲は一般的に１００Ｖ〜３５０Ｖ程度が適切である。

図３は、現像ローラ２３及び磁気ローラ２２に印加されるバイアス波形の一例を示す図である。図３（ａ）に示すように、現像ローラ２３には、Ｖｓｌｖ（ＤＣ）にピークツーピーク値がＶｐｐ１である矩形波のＶｓｌｖ（ＡＣ）を重畳した合成波形Ｖｓｌｖ（実線）が第１バイアス回路３０から印加される。また、磁気ローラ２２には、Ｖｍａｇ（ＤＣ）にピークツーピーク値がＶｐｐ２であり、且つＶｓｌｖ（ＡＣ）と位相が異なる矩形波のＶｍａｇ（ＡＣ）を重畳した合成波形Ｖｍａｇ（破線）が第２バイアス回路３１から印加される。

従って、磁気ローラ２２及び現像ローラ２３間（以下、ＭＳ間という）に印加される電圧は、図３（ｂ）に示すようなＶｐｐ（ｍａｘ）とＶｐｐ（ｍｉｎ）を有する合成波形Ｖｍａｇ−Ｖｓｌｖとなる。なお、Ｖｍａｇ（ＡＣ）はＶｓｌｖ（ＡＣ）よりもＤｕｔｙ比が大きくなるように設定される。実際には図３で示すような完全な矩形波ではなく、一部が歪んだ形状の交流電圧が印加される。

磁気ブラシによって現像ローラ２３上に形成されたトナー薄層は、現像ローラ２３の回転によって感光体ドラム１ａと現像ローラ２３との対向部分に搬送される。現像ローラ２３にはＶｓｌｖ（ＤＣ）及びＶｓｌｖ（ＡＣ）が印加されているため、感光体ドラム１ａとの間の電位差によってトナーが飛翔し、感光体ドラム１ａ上の静電潜像が現像される。

さらに回転スリーブ２２ａが時計回りに回転すると、今度は固定マグネットローラ体２２ｂの隣接する異極性の磁極により発生する水平方向（ローラ周方向）の磁界により磁気ブラシは現像ローラ２３表面から引き離され、現像に用いられずに残ったトナーが現像ローラ２３表面から回転スリーブ２２ａ上に回収される。さらに回転スリーブ２２ａが回転すると、固定マグネットローラ体２２ｂの隣接する同極性の磁極により反発する磁界が付与されるため、トナーは現像容器２０内で回転スリーブ２２ａから離脱する。そして、第２攪拌スクリュー２１ｂにより攪拌、搬送された後、再び適正なトナー濃度で均一に帯電された二成分現像剤として再び回転スリーブ２２ａ上に磁気ブラシを形成し、穂切りブレード２５へ搬送される。

図４は、本発明の現像装置に用いられる現像ローラの側面断面図であり、図５は、現像ローラの断面拡大図（図４におけるＡＡ′矢視断面図）である。現像ローラ２３は、アルミニウムまたはアルミニウム合金製の現像スリーブ２３ａの外周面にアルマイト層（アルミニウムの酸化被膜）４０が形成されており、アルマイト層４０の表面には樹脂材料からなるコート層４１が積層されている。なお、現像スリーブ２３ａ内の現像ローラ側磁極２３ｂは記載を省略している。

次に、現像ローラ２３の製造方法について説明する。先ず、アルミニウムまたはアルミニウム合金製の円筒を切削、研磨等により所定の外径寸法の現像スリーブ２３ａに仕上げた後、酸水溶液中で陽極酸化処理を行うことにより表面にアルマイト層４０を形成する。アルマイト層４０は、中心に微細孔を有する六角柱状のセルの集合体であり、微細孔の底面がアルミ素地との界面（バリア層）となる。アルマイト層４０は、現像ローラ２３へ現像バイアスを印加する際のリークの発生を防止する。

アルマイト層４０が厚すぎると、現像ローラ全体の抵抗が大きくなって高電圧の現像バイアスを印加する必要が生じる。一方、アルマイト層４０が薄すぎると、アルマイト層を均一に形成することができずリークが発生するおそれがある。従って、アルマイト層４０の層厚は１５μｍ〜２０μｍ程度が好ましい。

そして、スプレー、ディッピング、ロールコート等によりアルマイト層４０の表面にコート層４１を形成する。コート層４１は、現像スリーブ２３ａ上に供給されたトナーのアルマイト層４０への固着を抑制する。さらに、コート層４１が現像剤に与える機械的ストレスは金属表面に比べて少ないため、現像剤搬送量を増加させたときの現像ローラ２３からのトナー回収性の向上と現像剤の劣化防止との両立を図ることができる。

コート層４１の材質としては、ウレタン樹脂、アクリル樹脂、メラミン樹脂、シリコン樹脂、フッ素樹脂等が挙げられるが、正帯電トナーの樹脂材料と帯電性が近く、トナーの剥離性が良好なウレタン樹脂、アクリル樹脂が好ましい。中でも、ウレタン樹脂の炭素の一部をケイ素に置換したシリコン変性ポリウレタン樹脂を用いた場合、ウレタン樹脂の吸湿性が改善されて環境変化に対するコート層４１の帯電特性の変化が抑制されるため好ましい。

なお、コート層４１には抵抗調整剤４３として誘電率１０以上の導電材を含有させて、コート層４１の体積抵抗値を調整し、且つ抵抗ムラを抑制している。抵抗調整剤４３としてはカーボンブラックや繊維形状のチタン酸カリウム等が挙げられる。これにより、トナー層の帯電状態の安定化とトナー回収時における剥離性の向上を図ることができる。コート層４１の体積抵抗値としては、現像ローラ２３表面の残留電荷を適度に滞留可能な１０⁴〜１０⁸Ω・ｃｍ程度が好ましく、５×１０⁵〜５×１０⁷Ω・ｃｍの範囲がより好ましい。

ここで、アルマイト層４０の層厚ｄ１がコート層４１の層厚ｄ２以下であると、コート層４１の誘電率が低下して現像ローラ２３に残留電荷が溜まり易くなる。その結果、連続印字時に現像ローラ２３上のトナーがチャージアップして感光体へ飛翔し難くなり、画像濃度低下が発生するおそれがある。

そこで、本発明ではアルマイト層４０の層厚ｄ１をコート層４１の層厚ｄ２よりも大きくした。この構成により、現像ローラ２３への電荷の滞留を抑制可能となる。そして、このような現像ローラ２３を用いて図２に示したような現像装置３ａを製造し、さらに図１に示したような画像形成装置に搭載することで、連続印字時に画像濃度低下を発生させず、長期間に亘って良好な画像が得られる現像装置及び画像形成装置となる。

その他本発明は、上記実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。例えば、上記各実施形態では帯電方向が正（プラス側）である正帯電トナーを用いる現像装置を例に挙げて説明したが、帯電方向が負（マイナス側）である負帯電トナーを用いる現像装置にも全く同様に適用可能である。

また、本発明は図１に示したタンデム式のカラープリンタに限らず、デジタル或いはアナログ方式のモノクロ複写機、モノクロプリンタ及びロータリー現像式のカラープリンタ及びカラー複写機、ファクシミリ等、現像装置を備えた種々の画像形成装置に適用可能である。以下、実施例により本発明の効果を更に詳細に説明する。

図２に示した本発明の現像装置が搭載された図１に示すような試験機を用い、現像スリーブ２３ａのアルマイト層４０及びコート層４１の層厚、並びにコート層４１の体積抵抗値を変化させたときの、連続印字時の画像濃度低下及びハーフ画像ムラの発生を比較した。コート層４１としては、シリコン変性ポリウレタン樹脂中に４〜１０重量部のカーボンブラックを添加したものを用い、アルマイト層４０上にスプレーで塗布した。なお、試験は感光体ドラム１ａ及び現像装置３ａを含むシアンの画像形成部Ｐａにおいて行った。

試験機の条件としては、印字速度４０枚／分、感光体ドラムの周速を２００ｍｍ／ｓｅｃとし、ドラム表面電位は白地部電位（Ｖ０）を３００Ｖ、画像部電位（ＶＬ）を２０Ｖとした。現像ローラは直径２０ｍｍの現像スリーブ内に現像ローラ側磁極として４０ｍＴのマグネットを磁気ローラとの最近接点より回転方向上流側に１４°の位置に配置し、現像ローラの周速を感光体に対し周速比１．６（順回転）とした。磁気ローラは直径２０ｍｍとし、磁気ローラの周速を現像ローラに対し周速比１．５（カウンタ回転）とした。また、感光体−現像ローラ間ギャップを０．１５ｍｍ、磁気ローラ−現像ローラ間ギャップを０．３ｍｍとした。

現像剤としては、平均粒径６．８μｍの正帯電トナーと体積固有抵抗１０¹²Ω、飽和磁化４０ｅｍｕ／ｇ、平均粒径３５μｍのコーティングフェライトキャリアとから成る二成分現像剤を用い、キャリアに対するトナーの混合比率（Ｔ／Ｃ）を１２重量％とした。

現像ローラへの電圧印加条件は、Ｖｓｌｖ（ＤＣ）＝５０Ｖ、Ｖｓｌｖ（ＡＣ）のＶｐｐを１５００Ｖ、周波数を３ｋＨｚ、Ｄｕｔｙ＝４０％とした。また、磁気ローラへの電圧印加条件は、Ｖｍａｇ（ＤＣ）＝３００Ｖ、Ｖｍａｇ（ＡＣ）のＶｐｐを１７００Ｖ、周波数＝３ｋＨｚ、Ｄｕｔｙ＝６０％とした。

画像濃度低下の評価方法としては、濃度測定用パッチ部分を含む印字率５％のテスト画像を５０枚連続して印字した後、反射濃度計（スペクトロアイ、グレタグマクベス社製）を用いて１枚目と５０枚目のパッチ部分の画像濃度（ＩＤ；イメージデンシティ）を測定し、測定値の差が０．０８未満である場合を○、０．０８以上である場合を×とした。また、ハーフ画像ムラの評価方法としては、印字率２５％のグレー（ハーフトーン）画像を５０枚連続して印字したとき、白抜けが発生しなかった場合を○、僅かに発生した場合を△、現像ローラピッチで白抜けが発生した場合を×とした。評価結果を表１に示す。

表１から明らかなように、コート層厚よりもアルマイト層厚の方が小さい比較例１〜３では、印字１枚目と５０枚目の画像濃度差がいずれも０．０８以上であり、連続印字後の画像濃度の低下が認められた。これに対し、コート層厚よりもアルマイト層厚の方が大きい本発明１〜５では、印字１枚目と５０枚目の画像濃度差がいずれも０．０８未満であり画像濃度の低下は認められなかった。この原因としては、アルマイト層の層厚が大きいほどコート層の誘電率が高くなるため、現像ローラに電荷が溜まりにくくなって連続印字時の濃度低下が抑制されるためであると考えられる。

また、コート層の体積抵抗値が３×１０⁵Ω・ｃｍ、９×１０⁷Ω・ｃｍの現像スリーブを用いた本発明１及び５では僅かにハーフ画像ムラ（白抜け）が発生したが、体積抵抗値が５×１０⁵〜５×１０⁷Ω・ｃｍの現像スリーブを用いた本発明２〜４では、ハーフ画像ムラの発生は認められなかった。これは、現像ローラの表面に電荷が適度に滞留し、トナー層の帯電状態が安定化したためであると考えられる。一方、コート層厚よりもアルマイト層厚の方が小さい比較例１〜３では、現像ローラの表面に多量の電荷が滞留してトナー層の帯電ムラが生じ、コート層の体積抵抗値に関係なく現像ローラピッチで白抜けが発生した。

以上の結果より、アルミニウムまたはアルミニウム合金製の現像ローラ表面にアルマイト層とコート層を形成する場合、コート層厚よりもアルマイト層厚を大きくしておくことで連続印字時の濃度低下を抑制でき、さらにコート層の体積抵抗値を５×１０⁵〜５×１０⁷Ω・ｃｍとすることでハーフ画像ムラの発生も抑制できることが確認された。なお、ここではシアンの画像形成部Ｐａにおいて試験を行ったが、マゼンタ、イエロー及びブラックの画像形成部Ｐｂ〜Ｐｄにおいても同様の結果が得られることが確認されている。

また、上記実施例は本発明の一構成例にすぎず、ドラム表面電位や現像ローラ及び磁気ローラへの電圧印加条件等は装置の仕様や使用環境に応じて適宜設定することができる。

本発明は、トナー供給部材を用いてトナー担持体上に帯電したトナーのみを保持させて像担持体上の静電潜像を現像する現像装置に利用可能であり、アルミニウムまたはアルミニウム合金から成るトナー担持体の外周面にアルマイト層を形成し、該アルマイト層の表面に樹脂材料から成るコート層を形成したトナー担持体を用いるとともに、アルマイト層の厚みをコート層の厚みよりも大きくしたものである。

これにより、トナー担持体の耐リーク性及びトナー剥離性を高めるとともに、トナー担持体に電荷が溜まりにくくなって連続印字時の濃度低下を抑制できる現像装置を提供することができる。また、コート層の体積抵抗値が５×１０⁵〜５×１０⁷Ω・ｃｍになるように抵抗調整剤を添加したので、トナー担持体の抵抗バランスを最適化して安定した現像性が得られる現像装置となる。

また、アルマイト層の厚みを１５〜２０μｍとしたので、トナー担持体に高電圧の現像バイアスを印加する必要がなくなり、且つトナー担持体の耐リーク性も維持することができる。さらに、シリコン変性ポリウレタン樹脂でコート層を形成したので、トナー剥離性及び環境変化に対する安定性に優れたトナー担持体となる。

また、本発明の現像装置を搭載することにより、電流リークによるノイズ発生の防止、現像ローラ表面からのトナー回収性の向上、及び連続印字時の画像濃度ムラの抑制を同時に達成可能な画像形成装置となる。

１ａ〜１ｄ 感光体ドラム（像担持体）
３ａ〜３ｄ 現像装置
２１ａ 第１攪拌スクリュー
２１ｂ 第２攪拌スクリュー
２２ 磁気ローラ（トナー供給部材）
２２ａ 回転スリーブ
２２ｂ 固定マグネットローラ体
２３ 現像ローラ（トナー担持体）
２５ 穂切りブレード
３０ 第１バイアス回路
３１ 第２バイアス回路
３３ 電圧可変装置
４０ アルマイト層
４１ コート層
４３ 抵抗調整剤
１００ 画像形成装置
Ｐａ〜Ｐｄ 画像形成部

Claims (5)

1. 像担持体に非接触で対向配置されるトナー担持体と、
   該トナー担持体上に磁気ブラシを用いてトナー層を形成するトナー供給部材と、
   を有する現像装置において、
   前記トナー担持体は、アルミニウムまたはアルミニウム合金から成る外周面にアルマイト層を形成し、該アルマイト層の表面に樹脂材料から成るコート層を形成したものであり、前記アルマイト層の厚みが前記コート層の厚みよりも大きく、且つ、前記アルマイト層の厚みが１０〜２３μｍであり、前記コート層の体積抵抗値が３×１０ ⁵ 〜９×１０ ⁷ Ω・ｃｍであることを特徴とする現像装置。
2. 前記コート層の体積抵抗値が５×１０⁵〜５×１０⁷Ω・ｃｍになるように抵抗調整剤を添加したことを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
3. 前記アルマイト層の厚みが１５〜２０μｍであ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。
4. 前記コート層の材質がシリコン変性ポリウレタン樹脂であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の現像装置。
5. 請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の現像装置が搭載された画像形成装置。

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