JP6053669B2 - 現像装置に適用される現像ローラーの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、像担持体の外周面に非接触で対向配置される現像ローラーを備える現像装置及び画像形成装置に関する。

電子写真方式によって用紙に画像を形成する複写機やプリンター等の画像形成装置には現像装置が搭載されている。現像装置は、感光体ドラム等の像担持体上に形成された静電潜像をトナーで現像する。現像方式としては、磁性を有するキャリアとトナーとを含む２成分現像剤を使用して像担持体にトナー像を現像する所謂２成分現像方式が知られている。２成分現像方式の一例として、従来から、インタラクティブタッチダウン現像方式と称する非接触による現像方式が知られている。前記インタラクティブタッチダウン現像方式では、前記像担持体から所定のギャップを隔てて配置された現像ローラーと、内部に磁極が設けられた磁気ローラーとが用いられる。前記磁気ローラーは、トナーとともにキャリアを磁気的に汲み上げて表面に保持する。前記磁気ローラーは、磁気ブラシによって現像ローラーにトナーのみを転移させ、現像ローラー上にトナーの薄層を形成する。そして、現像ローラーに印加された交流成分を含む現像バイアスによって生じた交流電界により現像ローラーから前記像担持体の静電潜像へトナーを飛ばして付着させる。

特開２００９−２５１２７２号公報 特開２００８−１２２９５２号公報

ところで、現像装置においては、前記磁気ローラーからトナーとともにキャリアが現像ローラーに転移して付着するという問題が生じることがある。以下、このようにキャリアが現像ローラーに付着する現象をキャリア付着現象と称する。前記キャリア付着現象が生じ、現像ローラーに付着したキャリアが更に前記像担持体に供給されると、像担持体上のトナーのクリーニング性が悪化したり、転写抜けなどの画像不良が生じたりして、画像品質が低下するという問題を招来する。前記キャリア付着現象は、磁気ローラーに対して現像ローラーの抵抗が低い状態であって、現像ローラーからキャリアに電荷が付与されやすい状態となっている場合に生じる。前記キャリア付着現象を抑制するためには、現像ローラーを高抵抗化する方法があるが、現像ローラーの抵抗を高くすると、現像ローラーから像担持体へのトナーの現像性が低下するだけでなく、磁気ローラーから現像ローラーへのトナーの転移不足が生じ、画像濃度不足を生じさせることになる。かかる問題は、トナーの帯電量が高くなる低温低湿環境下において顕著である。

なお、特許文献１及び２には、前記現像性が良好となる値になるように現像ローラーの表面のコーティング層の体積抵抗値を特定の値にする方法が開示されている。

本発明は、前記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、非接触によるトナーの現像性を良好にし、且つ、現像ローラーにキャリアが付着することを防止できる現像装置、及びこれを備えが画像形成装置を提供することにある。

本発明の一の局面に係る現像装置は、現像ローラーと、磁気ローラーとを備える。前記現像ローラーは、像担持体の外周面に非接触で対向配置され、アルミニウムを含む金属からなる基体の外周面に形成された酸化アルミニウム薄膜、及び前記酸化アルミニウム薄膜の表面に形成された樹脂材料からなる導電性を有する樹脂コート層を有する。前記磁気ローラーは、前記現像ローラーの外周面に非接触で対向配置され、アルミニウムを含む金属からなる基体の外周面に形成された酸化アルミニウム薄膜を有し、トナー及び磁性キャリアからなる磁気ブラシによって前記現像ローラーの表面にトナー層を形成する。かかる現像装置において、前記磁気ローラーに前記磁気ブラシが形成された状態で所定の周波数の交流電圧が前記磁気ローラーの前記基体と前記現像ローラーの前記基体との間に印加されたときに得られる交流インピーダンスＺ１が１．０×１０^５［Ω］〜１．０×１０^６［Ω］の範囲内であり、且つ、前記樹脂コート層の表面粗さＲａが、０．０５７［μｍ］〜０．２８０［μｍ］の範囲内であることを満たす。

本発明の他の局面に係る画像形成装置は、前記現像装置を備える。

本発明によれば、非接触によるトナーの現像性を良好にし、且つ、現像ローラーにキャリアが付着することを防止できる。

本発明の実施形態に係る画像形成装置の構成を示す模式図である。 図１の画像形成装置が備える制御部の構成を示すブロック図である。 本発明の実施形態に係る現像装置の構成を示す断面図である。 現像装置が備える磁気ローラーの回転スリーブ、及び現像ローラーの現像スリーブの構成を示す断面図である。 交流インピーダンスＺ１と現像スリーブの表面粗Ｒａについての比較例１〜５、及び実施例１〜４を示す図である。 実施例１における交流インピーダンスＺ１に対する交流インピーダンスＺ２，Ｚ３の比率についての測定値を示す図である。 交流インピーダンスＺ１の測定方法を説明するための模式図である。 交流インピーダンスＺ２，Ｚ３の測定方法を説明するための模式図である。 画像形成装置１０及び現像装置４１の各構成要素の諸条件を示す図である。

以下、適宜図面を参照して本発明の実施形態について説明する。なお、以下に説明される実施形態は本発明を具体化した一例にすぎず、本発明の要旨を変更しない範囲で、本発明の実施形態は適宜変更できる。

図１は、本発明の実施形態に係る画像形成装置１０（本発明の画像形成装置の一例）の概略構成を示す模式図である。図１に示されるように、画像形成装置１０は、いわゆるタンデム方式のカラー画像形成装置であり、複数の画像形成部１〜４と、中間転写ベルト５と、駆動ローラー７Ａと、従動ローラー７Ｂと、二次転写装置１５と、定着装置１６と、制御部８と、給紙トレイ１７と、排紙トレイ１８と、を備えている。なお、本発明の実施形態に係る画像形成装置１０の具体例は、カラー画像又はモノクロ画像を形成可能なプリンターや複写機、ファクシミリ、これらの各機能を備えた複合機である。

画像形成部１〜４は、電子写真方式に基づいて画像を形成するものである。画像形成部１〜４は、並設された複数の感光体ドラム１１〜１４（本発明の像担持体の一例）それぞれに色の異なるトナー像を形成し、そのトナー像を走行中（移動中）の中間転写ベルト５に順次重ね合わせて転写する。図１に示される例では、中間転写ベルト５の移動方向（矢印１９方向）の下流側から順に、ブラック用の画像形成部１、イエロー用の画像形成部２、シアン用の画像形成部３、及びマゼンタ用の画像形成部４がその順番で一列に配置されている。

画像形成部１〜４それぞれは、感光体ドラム１１〜１４、帯電装置２１〜２４、露光装置３１〜３４、現像装置４１〜４４（本発明の現像装置の一例）、一次転写装置５１〜５４等を備えている。感光体ドラム１１〜１４は、その表面にトナー像を担持する。帯電装置２１〜２４は、対応する感光体ドラム１１〜１４の表面を所定の電位に帯電させる。露光装置３１〜３４は、帯電された感光体ドラム１１〜１４の表面を露光して光を走査することにより静電潜像を形成する。現像装置４１〜４４は、感光体ドラム１１〜１４上の静電潜像をトナーによって現像する。一次転写装置５１〜５４は、回転する感光体ドラム１１〜１４上のトナー像を中間転写ベルト５に転写する。なお、図１には示されていないが、各画像形成部１〜４は、感光体ドラム１１〜１４上に残存したトナー像を除去するクリーニング装置も備えている。

中間転写ベルト５は、例えばゴムやウレタン等の素材からなる無端環状のベルトである。中間転写ベルト５は、駆動ローラー７Ａ及び従動ローラー７Ｂによって回転駆動可能に支持されている。駆動ローラー７Ａは定着装置１６に近い位置（図１において左側）に配置されており、従動ローラー７Ｂは定着装置１６から離れた位置（図１において右側）に配置されている。駆動ローラー７Ａの表面は中間転写ベルト５との摩擦力を高めるために例えばゴムやウレタン等の素材で形成されている。駆動ローラー７Ａ及び従動ローラー７Ｂによって支持されることにより、中間転写ベルト５は、その表面が各感光体ドラム１１〜１４の表面に接しながら移動（走行）可能となる。そして、中間転写ベルト５は、その表面が感光体ドラム１１〜１４と一次転写装置５１〜５４との間を通過する際に、感光体ドラム１１〜１４からトナー像が順に重ね合わせて転写される。

二次転写装置１５は、中間転写ベルト５に転写されたトナー像を給紙トレイ１７から搬送されてきた印刷用紙に転写させる。トナー像が転写された印刷用紙は、図示しない搬送手段によって定着装置１６に搬送される。定着装置１６は、高温に加熱された加熱ローラー１６Ａと、この加熱ローラー１６Ａに対向配置された加圧ローラー１６Ｂとを有する。定着装置１６に搬送された印刷用紙は、加熱ローラー１６Ａと加圧ローラー１６Ｂとによって挟持されつつ搬送されることによって、トナー像が印刷用紙に溶着される。その後、印刷用紙は排紙トレイ１８に排出される。

このように、画像形成装置１０は、複数の画像形成部１〜４によって各色のトナー像を走行中の中間転写ベルト５上に重ねて転写することにより、カラーのトナー像を中間転写ベルト５の表面に形成させる。そして、そのカラーのトナー像は、二次転写装置１５によって中間転写ベルト５から印刷用紙へ転写される。これにより、印刷用紙上にカラー画像が形成される。なお、中間転写ベルト５を搬送ベルトとして用い、その搬送ベルト上に搬送される印刷用紙にトナー像が直接に重ね合わせて転写される構成や、中間転写ベルト５に代えてローラー状の中間転写部材を用いることも他の実施例として考えられる。

制御部８は、画像形成装置１０を統括的に制御する。制御部８は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＥＥＰＲＯＭ、モータードライバー等を有している。前記ＲＡＭは揮発性の記憶媒体、前記ＥＥＰＲＯＭは不揮発性の記憶媒体である。前記ＲＡＭおよび前記ＥＥＰＲＯＭは、前記ＣＰＵが実行する各種の処理の一時記憶メモリーとして使用される。前記モータードライバーは、前記ＣＰＵからの制御信号に基づいて各種用途のモーター（不図示）を駆動制御する。

また、制御部８は、図２に示されるように、第１バイアス回路７１、第２バイアス回路７２、および電圧可変装置７３を有している。第１バイアス回路７１は、現像装置４１〜４４が備える現像ローラー６３（図３参照）に電圧を印加する。また、第２バイアス回路７２は、現像装置４１〜４４が備える磁気ローラー６２（図３参照）に電圧を印加する。電圧可変装置７３は、現像ローラー６３および磁気ローラー６２に印加される電圧を可変する。

図３は、画像形成部１が備える現像装置４１の構成を示す断面図である。以下、図３を参照して、現像装置４１の構成について説明する。なお、他の現像装置４２〜４４は、現像装置４１と同じ構成であるため、その詳細な説明を省略する。

現像装置４１は、感光体ドラム１１に対して非接触状態でトナーを静電潜像に静電的に付着させる現像方式であって、インタラクティブタッチダウン現像方式と称される現像方式によって現像する装置である。図３に示されるように、現像装置４１は、トナーと磁性キャリアとを含む２成分現像剤（以下、単に現像剤ともいう。）が収納される現像容器６０を備えている。現像容器６０は仕切壁６０Ａによって第１撹拌室６０Ｂ及び第２撹拌室６０Ｃに区画されている。第１撹拌室６０Ｂ及び第２撹拌室６０Ｃそれぞれに、現像剤が収容されている。第１撹拌室６０Ｂには第１撹拌スクリュー６１Ａが回転可能に設けられている。第２撹拌室６０Ｃには第２撹拌スクリュー６１Ｂが回転可能に設けられている。第１撹拌スクリュー６１Ａ及び第２撹拌スクリュー６１Ｂは、トナーコンテナ（不図示）から現像容器６０に供給されたトナーを磁性キャリアと混合して撹拌し、前記トナーを帯電させる。

現像容器６０内に磁気ローラー６２及び現像ローラー６３が設けられている。磁気ローラー６２は、トナー及び磁性キャリアがローラー面に保持されるものである。この磁気ローラー６２は、トナーが付着された磁性キャリアからなる後述の磁気ブラシによって現像ローラー６３の表面にトナー層を形成する。現像ローラー６３は、磁気ローラー６２に対向して配置されている。具体的には、磁気ローラー６２は、第２撹拌スクリュー６１Ｂの上方に配置されている。現像ローラー６３は、磁気ローラー６２の左斜め上方に、磁気ローラー６２と所定のギャップを隔てた状態で対向するように配置されている。また、現像ローラー６３は、現像容器６０の開口６４側（図３の左側）において感光体ドラム１１に所定のギャップを隔てた状態で対向している。つまり、現像ローラー６３は、感光体ドラム１１の外周面に対向するように配置されている。磁気ローラー６２及び現像ローラー６３は、図３において時計回転方向（矢印９１，９２参照）へ回転される。

磁気ローラー６２は、非磁性の回転スリーブ６２Ａと、複数の磁極を有する磁気ローラー側磁極６２Ｂとにより構成されている。回転スリーブ６２Ａは、現像装置４１のフレーム（不図示）に回転可能に支持されている。

図４（Ａ）に示されるように、回転スリーブ６２Ａは、アルミニウム製の素管からなる筒形状の基体８５で構成されており、その外周面にアルマイト層８６がアルマイト処理によりコーティングされている。前記アルマイト処理は、陽極酸化処理とも呼ばれており、硫酸などの酸性水溶液を電解浴（処理浴）とした電解槽に電極としてアルミニウムの基体８５を浸し、これを直流又は交流で電気分解することにより、基体８５の表面に酸化アルミニウム皮膜を形成する処理である。このアルマイト処理により、基体８５の表面に５〜１００μｍの酸化アルミニウム皮膜を形成することが可能である。本実施形態では、外径が１２ｍｍ〜２０ｍｍのアルミニウム製の基体８５の表面に対して、クラックが生じ難い最大厚みとして１０μｍのアルマイト層８２がコーティング処理（アルマイト処理）される。アルマイト層８６としては、例えば、硫酸アルマイト、シュウ酸アルマイト、有機混酸を用いて電解液温度を常温とすることで得られるアルマイトなどが適用可能である。なお、アルマイト層８６は、現像ローラー６３との間を電気的に絶縁する役割を担っており、アルマイト層８６の層厚が調整されることにより、アルマイト層８６において適切で安定した絶縁性が保たれ、リークの発生が抑制される。

磁気ローラー側磁極６２Ｂは、回転スリーブ６２Ａに内包されている。つまり、磁気ローラー６２の内部に磁気ローラー側磁極６２Ｂが設けられている。磁気ローラー側磁極６２Ｂは、回転スリーブ６２Ａ内で固定されている。本実施形態では、磁気ローラー側磁極６２Ｂは、主極７５、規制極（穂切り用磁極）７６、搬送極７７、剥離極７８、及び汲上極７９の５極の磁極を有する。各磁極７５〜７９は、例えば、磁力を発生する永久磁石や電磁石などで構成されている。

主極７５は、その磁極面が現像ローラー６３側に向けられた状態で磁気ローラー側磁極６２Ｂに取り付けられている。この主極７５は、現像ローラー６３が備える現像ローラー側磁極６３Ｂとの間で引き合う方向の磁界を形成する。

現像容器６０には穂切りブレード６５が設けられている。穂切りブレード６５は、磁気ローラー６２の長手方向（図３の紙面に垂直な方向）に沿って取り付けられている。穂切りブレード６５は、磁気ローラー６２の回転方向（矢印９２参照）において、現像ローラー６３と磁気ローラー６２との対向位置よりも上流側に配置されている。穂切りブレード６５の先端部と磁気ローラー６２のローラー面との間には僅かなギャップ（隙間）が形成されている。

規制極７６は、その磁極面が穂切りブレード６５側に向けられた状態で磁気ローラー側磁極６２Ｂに取り付けられている。つまり、規制極７６と穂切りブレード６５とは互いに対向するように配置されている。穂切りブレード６５は、例えば、非磁性体或いは磁性体で構成されている。穂切りブレード６５に磁気ローラー側磁極６２Ｂの規制極７６が対向するため、穂切りブレード６５の先端と回転スリーブ６２Ａとのギャップに引き合う方向の磁界が発生する。この磁界と第２バイアス回路７２による印加電圧とにより、穂切りブレード６５と回転スリーブ６２Ａとの間に、トナー及び磁性キャリアからなる磁気ブラシが形成される。

現像ローラー６３は、円筒状の現像スリーブ６３Ａと、現像ローラー側磁極６３Ｂとにより構成されている。現像スリーブ６３Ａは、現像装置４１のフレーム（不図示）に回転可能に支持されている。

図４（Ｂ）に示されるように、現像スリーブ６３Ａは、アルミニウム製の素管からなる筒形状の基体８１で構成されており、その外周面に前述したアルマイト処理によってアルマイト層８２がコーティングされている。このアルマイト処理により、基体８１の表面に５〜１００μｍの酸化アルミニウム皮膜を形成することが可能である。アルマイト層８２としては、例えば、硫酸アルマイト、シュウ酸アルマイト、有機混酸を用いて電解液温度を常温とすることで得られるアルマイトなどが適用可能である。

そして、アルマイト層８２の表面に樹脂材料からなる導電性を有する樹脂コート層８３（本発明の樹脂コート層の一例）がコーティングされている。つまり、現像スリーブ６３Ａは、基体８１の外周面にアルマイト層８２が形成されており、そのアルマイト層８２の表面に樹脂コート層８３が形成されている。樹脂コート層８３の材料としては、ナイロン樹脂が用いられている。つまり、樹脂コート層８３は、ナイロン樹脂からなるコート層である。より詳細には、樹脂コート層８３は、導電剤として導電性を有する酸化チタンを前記ナイロン樹脂に分散状に含有したものである。前記酸化チタンが含まれているため、樹脂コート層８３は導電性を有する。

本実施形態では、外径が１２ｍｍ〜２０ｍｍのアルミニウム製の基体８１の表面に１０μｍのアルマイト層８２がコーティング処理（アルマイト処理）される。その後、ディッピング方式により厚み２μｍ〜９μｍの範囲内で樹脂コート層８３がアルマイト層８２の表面に形成される。アルマイト層８２の厚みは適宜選択できる要素であるが、直径１２ｍｍ〜２０ｍｍ程度の基体８１に対して１０μｍが最適値である。樹脂コート層８３の材料は、ナイロン樹脂１００［重量部］に対して５０〜１２５［重量部］の酸化チタンが添加されたものが使用される。

本実施形態の現像スリーブ６３Ａは、次の工程を経て製作される。すなわち、基体８１の外周面に前記アルマイト処理を施して、１０μｍのアルマイト層８２を形成する。その後、基体８１の表面、つまり、アルマイト層８２の表面を１２０℃で熱処理する。この熱処理は、樹脂コート層８３の乾燥工程においてクラックを生じさせず、前記乾燥工程の前に予めクラックを生じさせるために行われる。前記熱処理の時間は予め定められており、例えば、前記乾燥工程に要する時間以上に定められている。前記熱処理は、常に一定の温度で一定の時間だけ行われる。これにより、前記熱処理が行われる全ての基体８１に対して概ね定量のクラックが生じる。前記熱処理の後に樹脂コート層８３を形成する処理が行われる。具体的には、結着樹脂としての前記ナイロン樹脂、導電剤としての前記酸化チタン、および分散媒体としてのメタノール８００［重量部］を直径１．０ｍｍのジルコニアビーズとともにボールミルで約４８時間混合し、その混合液に前記アルマイト処理されたアルミニウム製の基体８１を浸漬させた後に引き上げ、１３０℃の高温環境の下で１０分間乾燥させることにより、厚み２μｍ〜９μｍの樹脂コート層８３がコーティングされた現像スリーブ６３Ａが製作される。このように、樹脂コート層８３がコーティングされる前に前記熱処理によってアルマイト層にクラックを生じさせているため、樹脂コート層８３に含有されている導電剤が、樹脂コート層８３の乾燥時に樹脂コート層８３の内部に発生する対流による影響で偏在することが防止される。その結果、均一な樹脂コート層８３の形成が可能になる。

図３に示されるように、現像ローラー側磁極６３Ｂは、現像スリーブ６３Ａに内包されている。つまり、現像ローラー６２の内部に現像ローラー側磁極６３Ｂが設けられている。現像ローラー側磁極６３Ｂは、例えば、磁力を発生する永久磁石で構成されており、主極７５とは異なる極性である。このため、現像ローラー側磁極６３Ｂは、主極７５との間で引き合う方向の磁界を形成する。

現像ローラー６３の現像スリーブ６３Ａ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７１（図２参照）が接続されている。磁気ローラー６２の回転スリーブ６２Ａ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７２（図２参照）が接続されている。第１バイアス回路７１及び第２バイアス回路７２は共通のグランドに接地されている。第１バイアス回路７１及び第２バイアス回路７２は、直流電源（不図示）から供給される直流電圧に交流電源（不図示）から供給される交流電圧を重畳させて印加する。本実施形態では、第１バイアス回路７１及び第２バイアス回路７２は、互いに逆位相の電圧を印加する。

第１バイアス回路７１及び第２バイアス回路７２には電圧可変装置７３（図２参照）が接続されている。電圧可変装置７３によって、現像ローラー６３に印加されるＶｓｌｖ［ＤＣ］、Ｖｓｌｖ［ＡＣ］、及び磁気ローラー６２に印加されるＶｍａｇ［ＤＣ］、Ｖｍａｇ［ＡＣ］が変更可能である。

前述のように、第１撹拌スクリュー６１Ａ及び第２撹拌スクリュー６１Ｂによって、現像剤が撹拌されつつ現像容器６０内を循環してトナーを帯電させ、第２撹拌スクリュー６１Ｂによって現像剤が磁気ローラー６２に搬送される。穂切りブレード６５には磁気ローラー側磁極６２Ｂの規制極７６が対向している。そのため、穂切りブレード６５と回転スリーブ６２Ａとの間に前記磁気ブラシが形成される。磁気ローラー６２上の前記磁気ブラシは穂切りブレード６５によって層厚が規制された後、回転スリーブ６２Ａの回転によって現像ローラー６３に対向する位置に移動する。この位置に移動した前記磁気ブラシは、磁気ローラー側磁極６２Ｂの主極７５及び現像ローラー側磁極６３Ｂにより引き合う磁界が付与される。そのため、前記磁気ブラシは現像ローラー６３のローラー面に接触される。これにより、磁気ブラシの磁性キャリアに付着したトナーが現像ローラー６２に転移する。また、磁気ローラー６２に印加されるＶｍａｇ［ＤＣ］と現像ローラー６３に印加されるＶｓｌｖ［ＤＣ］との電位差ΔＶ及び磁界によって、現像ローラー６３のローラー面上にトナー薄層が形成される。なお、前記電位差ΔＶが電圧可変装置７３によって調整されることにより、現像ローラー６３上のトナー層厚が変化する。

前記磁気ブラシによって現像ローラー６３上に形成されたトナー薄層は、現像ローラー６３の回転によって感光体ドラム１１と現像ローラー６３との対向部分に搬送される。現像ローラー６３の現像スリーブ６３Ａには交流成分を含む電圧が印加されているため、感光体ドラム１１との間の電位差（現像バイアス）によってトナーが感光体ドラム１１へ飛翔する。このとき、現像スリーブ６３Ａに印加された交流電圧により形成される交流電界によって、トナーは感光体ドラム１１と現像スリーブ６３Ａとの間を活発に往復運動する。その往復運動において感光体ドラム１１上の静電潜像にたどりついたトナーは静電潜像に付着して、この静電潜像を現像する。一方、静電潜像以外の非画像領域との間で往復運動するトナーは、非画像領域に付着せずに現像スリーブ６３Ａに戻される。

さらに磁気ローラー６２の回転スリーブ６２Ａが時計回りに回転すると、今度は主極７５に隣接する異極性の搬送極７７により発生する水平方向（ローラー周方向）の磁界によって、前記磁気ブラシは現像ローラー６３のローラー面から引き離され、現像に用いられずに残ったトナーが現像ローラー６３から回転スリーブ６２Ａ上に回収される。さらに回転スリーブ６２Ａが回転すると、磁気ローラー側磁極６２Ｂの剥離極７８及びこれと同極性の汲上極７９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６０内で回転スリーブ６２Ａから離脱する。そして、第２撹拌スクリュー６１Ｂにより撹拌、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２成分現像剤として汲上極７９により再び回転スリーブ６２Ａ上に保持されて、磁気ブラシを形成し、穂切りブレード６５へ搬送される。

ところで、現像装置４１では、磁気ローラー６２からトナーとともに前記磁性キャリアが現像ローラー６３に転移して付着するというキャリア付着現象が生じることがある。このキャリア付着現象は、磁気ローラー６２の回転スリーブ６２Ａに対して現像ローラー６３の現像スリーブ６３Ａの抵抗が低い状態のときに生じる傾向があり、特に、現像ローラー６３から回転スリーブ６２Ａ上の前記磁気ブラシにおける磁性キャリアに電荷が付与されやすい状態となっている場合に生じ易い。一方、現像スリーブ６３Ａの抵抗を安易に高くすると、感光体ドラム１１の静電潜像に対するトナーの現像性が低下し、しかも、磁気ローラー６２から現像ローラー６３へのトナーの転移不足が生じるため好ましくない。

そこで、本発明者等は、前記事情に鑑みて鋭意検討を行った結果、現像スリーブ６３Ａと回転スリーブ６２Ａとの間に所定の交流電圧を印加したときに得られる交流インピーダンスＺ１の数値と、現像スリーブ６３Ａの表面粗さＲａの数値との間に、前記キャリア付着現像を抑制可能であり、且つ前記現像性を良好にすることが可能な関係性を後述の実験１及び実験２の実験結果から見出した。

なお、前記交流インピーダンスＺ１は、現像スリーブ６３Ａの基体８１と回転スリーブ６２Ａの基体８５との間に所定の交流電圧を印加したときの電流の流れにくさを示すものであり、その間の抵抗成分Ｒｓ及び電容量成分Ｃｓを用いて、以下の式（１）により表される。

実験１では、図５に示されるように、比較例１〜５及び実施例１〜４の現像装置４１を用意した。当該実験１では、比較例及び実施例それぞれについて、図７に示される測定方法により、現像スリーブ６３Ａと回転スリーブ６２Ａとの間の交流インピーダンスＺ１を求めた。具体的には、現像装置４１に備えられた磁気ローラー６２の回転スリーブ６２Ａにインピーダンス測定器９７（日置電機株式会社製のＬＣＲハイテスタ３５２２）の一方の電極を接続し、現像ローラー６３の現像スリーブ６３Ａに他方の電極を接続し、この状態で、図５に示す比較例１〜５及び実施例１〜４に対して、インピーダンス測定器９７によるインピーダンスＺ１の測定を行った。当該実験１において、インピーダンス測定器９７の電極には、周波数が５．０ｋＨｚの正弦波形の交流電圧５．０Ｖが印加される。交流インピーダンスＺ１の測定は複数回（２回〜１６回）行われ、測定値の平均値が実験結果として図５の表に示されている。

また、当該実験１で用意した比較例１及び５では、導電剤として、１次粒子の粒子径が３０ｎｍである石原産業株式会社製の酸化チタン（ＥＴ３００Ｗ）にカーボンブラックが混在されたものが使用されている。また、他の例では、導電剤として、１次粒子の粒子径が３０ｎｍである石原産業株式会社製の酸化チタン（ＥＴ３００Ｗ）のみ使用されている。前記酸化チタン及び前記カーボンブラックの含有量は図５に示すとおりである。また、比較例１及び５の樹脂コート層の材質はウレタン樹脂とし、それ以外の例の樹脂コート層の材質はナイロン樹脂とした。

なお、図５において、現像スリーブ６３Ａの樹脂コート層８３の表面粗さＲａは、株式会社東京精密製の測定装置「ＳＵＲＦＣＯＭ５０００ＤＸ」を用いて測定した。また、当該実験１で用いられる画像形成装置１０及び現像装置４１の各構成要素の諸条件は、図９に示すとおりである。

更に、図５に示される各例の回転スリーブ６２Ａ及び現像スリーブ６３Ａを搭載した現像装置４１を用いて印刷用紙に単色の画像形成を行った結果から、クリーニング性（クリーニング不良の発生状態）及び前記現像性ぞれぞれに関する評価を行い、その評価結果が図５の表に示されている。なお、前記クリーニング不良は、感光体ドラム１１に磁性キャリアが付着した場合にトナーよりも直径が大きい磁性キャリアがクリーニング装置により除去されなかったことにより生じる画像不良であり、前記キャリア付着現象の判定指標となり得る。前記現像性については、１００％ベタ画像を画像形成したときの印刷物から得られる透過濃度値が１．０以上である場合を○（Ｇｏｏｄ：良好）、同透過濃度値が０．７以上であり１．０未満である場合を△（Ｆａｉｒ：中程度）、同透過濃度値が０．７未満である場合を×（Ｐｏｏｒ：悪い）とした。前記クリーニング性については、Ｂ／Ｗ比が４．０％のプリントパターンを用いてＡ４サイズの印刷用紙に１０００枚連続印字した後に、クリーニング後の感光体ドラム１１の表面を目視確認し、感光体ドラム１１に周方向の筋や凹みが無くクリーニングが良好な場合を○（Ｇｏｏｄ：良好）、クリーニング不良が生じているが軽微な場合を△（Ｆａｉｒ：中程度）、クリーニング不良が生じており、それが軽微でない場合を×（Ｐｏｏｒ：悪い）とした。

図５に示される各比較例１〜５では、前記クリーニング性及び前記現像性の両方が良好にならず、比較例１，２，４，５においては前記現像性が良好であるがクリーニング不良が発生しており、比較例３においては前記現像性が悪いがクリーニング不良は発生していないという評価となった。一方、実施例１〜５では、前記クリーニング性及び前記現像性及の両方が良好であるという評価となった。図５に示される表から明らかなように、前記クリーニング性及び前記現像性の両方が良好である場合の交流インピーダンスＺ１の下限値は１．４×１０^５Ω（実施例１，２参照）であり、上限値は９．７×１０^５Ω（実施例４参照）である。また、同様に、前記クリーニング性及び前記現像性の両方が良好である場合の現像スリーブ６３Ａの樹脂コート層８３の表面粗さＲａの下限値は０．０５７μｍであり、上限値は０．２８０μｍである。これらの下限値及び上限値から、交流インピーダンスＺ１が、１．０×１０^５［Ω］から１．０×１０^５［Ω］の範囲内であり、かつ、樹脂コート層８３の表面粗さＲａが０．０５７［μｍ］〜０．２８０［μｍ］の範囲内であれば前記クリーニング性及び前記現像性の両方が中程度又は良好であることが分かる。つまり、前記キャリア付着現象が生じにくく、前記現像性が良好であると判定できる。さらに、好ましくは表面粗さＲａが０．１４２［μｍ］〜０．２８０［μｍ］の範囲内であれば、前記クリーニング性及び前記現像性の両方が良好であることが分かる。とりわけ、樹脂コート層８３がナイロン樹脂で構成されている場合に、前記クリーニング性及び前記現像性の両方が良好であることが分かる。このことは、交流インピーダンスＺ１と現像スリーブ６３Ａの表面粗さＲａとの特定の組み合わせ（関係性）が、前記クリーニング性及び前記現像性の双方を客観的に評価できる指標として有効であることを意味する。したがって、交流インピーダンスＺ１及び現像スリーブ６３Ａの表面粗さＲａが前記範囲内となるように回転スリーブ６２Ａ及び現像スリーブ６３Ａを構成することにより、前記キャリア付着現象が生じにくく、前記現像性が良好である現像装置４１及び画像形成装置１０を実現することができる。

実験２では、前記実施例１の現像装置４１で用いられた磁気ローラー６２の回転スリーブ６２Ａによる現像剤の汲上量を変化させて交流インピーダンスＺ１の数値を変化させる実験２−１〜２−８（図６参照）を行った。各実験において、図７に示される測定方法により交流インピーダンスＺ１を求めた。図７に示される測定方法では、インピーダンス測定器９７として日置電機株式会社製のＬＣＲハイテスタ３５２２を用いた。そして、磁気ローラー６２の回転スリーブ６２Ａに磁気ブラシが形成された状態で、回転スリーブ６２Ａと現像スリーブ６３Ａとの間に周波数５．０ｋＨｚの正弦波形の交流電圧５．０Ｖが印加されて、インピーダンス測定器９７によるインピーダンスＺ１の測定が行われる。また、図８に示される実験装置９０を用いた測定方法により、回転スリーブ６２Ａの交流インピーダンスＺ２及び現像スリーブ６３Ａの交流インピーダンスＺ３を求めた。ここで、図８は、回転スリーブ６２Ａ及び現像スリーブ６３Ａそれぞれの交流インピーダンスＺ１，Ｚ２を測定するための実験装置９０を示す図である。この実験装置９０は、水平方向へ４ｍｍの間隔を隔てて配置された直径１８ｍｍの２本のステンレス製のＳＵＳローラー９１，９２を備える。ＳＵＳローラー９１，９２間には、アルミ製のフィルム電極９３（水平方向長さ１５０ｍｍ）が懸架されている。フィルム電極９３の上面にローラー面が密着するように、実験対象である回転スリーブ６２Ａ又は現像スリーブ６３Ａのいずれかが配置される。更に、その回転スリーブ６２Ａ又は現像スリーブ６３Ａの上方に直径３０ｍｍのＳＵＳローラー９５が配置されている。ＳＵＳローラー９５には、５００ｇのウエイト９６によって下方へ荷重がかけられており、その荷重がＳＵＳローラー９５を介して回転スリーブ６２Ａ又は現像スリーブ６３Ａにかけられている。なお、回転スリーブ６２Ａ及び現像スリーブ６３Ａを含め各ローラー体は回転されない状態で実験される。２本のＳＵＳローラー９１，９２は、インピーダンス測定器９７（日置電機株式会社製のＬＣＲハイテスタ３５２２）の一方の電極に接続されており、回転スリーブ６２Ａの基体８５又は現像スリーブ６３Ａの基体８１は、インピーダンス測定器９７の他方の電極に接続されている。この状態で、インピーダンス測定器９７の電極の両端には、周波数５．０ｋＨｚの正弦波形の交流電圧５．０Ｖが印加されて、回転スリーブ６２Ａの交流インピーダンスＺ２又は現像スリーブ６３Ａの交流インピーダンスＺ３の測定が行われる。以上のようにして、交流インピーダンス測定器９７による各交流インピーダンスＺ１，Ｚ２，Ｚ３の測定を行った。当該実験２において、交流インピーダンスＺ１，Ｚ２，Ｚ３の測定は複数回（２回〜１６回）行われ、測定値の平均値が実験結果として図６の表に示されている。なお、図６では、交流インピーダンスＺ２，Ｚ３は、交流インピーダンスＺ１に対する比率で表示されている。

更に、図６に示される各実験結果の数値を有する現像装置４１を用いて印刷用紙に単色の画像形成を行った結果から、リークの発生状態の評価を行い、その評価結果が図６の表に示されている。ここで、前記リークは、回転スリーブ６２Ａと現像スリーブ６３Ａとの間のリークである。このリークは、回転スリーブ６２Ａの基体８５に過電流が流れて、磁気ローラー６２Ａのアルマイト層８６の絶縁を破って前記磁気ブラシから現像ローラー６３の現像スリーブ６３Ａに過電流が流れる現象である。前記リークは、現像スリーブ６３Ａ及び回転スリーブ６２Ａそれぞれの表面の抵抗が高ければ生じ難い。しかし、現像スリーブ６３Ａ及び回転スリーブ６２Ａそれぞれの表面うちのどちらか一方の抵抗が高ければ、前記リークは広範囲に生じることになり、出力画像においても目視確認できるほどに現れる。本発明者等は、実験２−１〜２−８（図６参照）の結果から、前記リークが生じ難い交流インピーダンスＺ１，Ｚ２，Ｚ３の関係性について更に見出した。

前記リークの発生状態の評価については、Ｂ／Ｗ比が３０％のプリントパターンを用いてＡ４サイズの印刷用紙に１０００枚連続印字し、その全ての印刷物の画像を目視で確認することにより評価を行った。ここで、前記リークの発生状態については、印刷物の画像を目視確認し、リーク発生の影響を受けた低画質部分を確認できなかった場合をリーク不発生として○（Ｇｏｏｄ：良好）とし、リーク発生の影響を受けた低画質部分を確認できた場合をリークが発生しているとして×（Ｐｏｏｒ：悪い）とした。

図６に示される各実験２−１〜２−８の実験結果から、交流インピーダンスＺ１に対する交流インピーダンスＺ２，Ｚ３それぞれの比率Ｚ２／Ｚ１，Ｚ３／Ｚ１が、０．２５〜０．４の範囲内となることを満足する場合に、前記リークの発生状態が良好であることが読み取れる。このことは、本実施形態の現像装置４１においては、比率Ｚ２／Ｚ１，Ｚ３／Ｚ１が前記リークの発生状態を客観的に評価できる指標として有効であることを意味する。したがって、の比率Ｚ２／Ｚ１及び比率Ｚ３／Ｚ１が、ともに、前記範囲内となるような構成とすることにより、前記リークの発生状態が良好である現像装置４１を実現することができる。つまり、比率Ｚ２／Ｚ１及び比率Ｚ３／Ｚ１がともに前記範囲内である現像装置４１は、前記リークの発生状態および前記現像性が良好であり、しかも、磁性キャリアが現像スリーブ６３Ａに付着し難い。

なお、上述の実施形態では、アルマイト層８２を備えた現像スリーブ６３Ａを例示したが、本発明は、基体８１にアルマイト層８２を形成せずに、直接に樹脂コート層８３が形成された現像スリーブ６３Ａにも適用可能である。また、アルマイト層８２を備えた現像スリーブ６３Ａ、アルマイト層８６を備えが回転スリーブ６２Ａを例示したが、本発明は、アルマイト層８２，８６に代えて、前記アルマイト処理以外の成膜処理によって形成された酸化アルミニウム薄膜を備える回転スリーブ６２Ａ及び現像スリーブ６３Ａにも適用可能である。

８：制御部
１０：画像形成装置
１１〜１４：感光体ドラム
４１〜４４：現像装置
６２：磁気ローラー
６２Ａ：回転スリーブ
６３：現像ローラー
６３Ａ：現像スリーブ
８１：基体：
８２：アルマイト層
８３：樹脂コート層
８５：基体
８６：アルマイト層

Claims (3)

1. 像担持体の外周面に非接触で対向配置され、予め定められた回転方向へ回転する現像ローラー、及び前記現像ローラーの外周面に非接触で対向配置され、前記現像ローラーの回転方向と同じ回転方向へ回転する磁気ローラーを備える現像装置に適用される前記現像ローラーの製造方法であって、
   前記現像ローラーは、アルミニウムを含む金属からなる基体を有しており、
   前記現像ローラーの前記基体の外周面にアルマイト処理を施して酸化アルミニウム薄膜を形成する工程、前記酸化アルミニウム薄膜に一定の温度で一定の時間だけ所定の熱処理を施すことによって前記酸化アルミニウム薄膜に定量のクラックを生じさせる工程、前記定量のクラックを有する前記酸化アルミニウム薄膜の表面にディッピング方式によって導電剤を含むナイロン樹脂材料からなる導電性を有する樹脂コート層を形成する工程、及び、前記樹脂コート層を乾燥させる工程を有し、前記所定の熱処理に要する時間は、前記乾燥に要する時間以上に定められている現像ローラーの製造方法。
2. 前記磁気ローラーは、アルミニウムを含む金属からなる基体の外周面に形成された酸化アルミニウム薄膜を有し、トナー及び磁性キャリアからなる磁気ブラシによって前記現像ローラーの表面にトナー層を形成するものである請求項１に記載の現像ローラーの製造方法。
3. 前記導電剤は、酸化チタンである請求項１又は２に記載の現像ローラーの製造方法。

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