現像剤保持体、現像剤保持体の製造方法、現像装置及び画像形成装置
【課題】現像ゴーストの発生を長期にわたって抑制することができる現像剤保持体、現像装置、画像形成装置及び前記現像剤保持体の製造方法を提供すること。
【解決手段】粗面化された中空円筒状の基体と、前記基体上に設けられた表面層であって、金属を含んで構成される表面層とを有し、前記金属は白金族元素と前記白金族元素よりも電気陰性度の小さな元素との合金を含んで構成したことを特徴とする現像剤保持体、該現像剤保持体を有する現像装置及び画像形成装置、並びに前記現像剤保持体の製造方法。
【解決手段】粗面化された中空円筒状の基体と、前記基体上に設けられた表面層であって、金属を含んで構成される表面層とを有し、前記金属は白金族元素と前記白金族元素よりも電気陰性度の小さな元素との合金を含んで構成したことを特徴とする現像剤保持体、該現像剤保持体を有する現像装置及び画像形成装置、並びに前記現像剤保持体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、現像剤保持体、現像剤保持体の製造方法、及び画像形成装置に関し、詳細には、電子写真技術を利用した複写機や印刷機で用いられる現像剤保持体、現像剤保持体の製造方法、現像装置及び画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真技術を利用した複写機や印刷機では、感光体上に形成された静電潜像に、現像剤を静電吸着させることにより、静電潜像の現像が行なわれており、現像剤の供給には、円筒状の現像剤保持体が用いられている。このような現像の際には、感光体の帯電電位に応じた量の現像剤を、静電潜像に供給することが必要とされる。
しかし、小粒径の現像剤や帯電性能の高い現像剤を用いたときには、現像剤保持体上の現像剤に、現像履歴により現像能力分布が生じ、その結果として、感光体の帯電電位に応じた量の現像剤の供給が行なわれないことがある。この現像ゴーストと呼ばれる現象の発生原因は、定性的には以下のように説明することができる。
【０００３】
図５に、磁性トナーを用いる現像装置の概要を示す。現像装置は、現像剤保持体１１とマグネット１２と現像剤ホッパー１３と現像ブレード１４とで構成される。現像剤ホッパー１３には、現像剤１５が蓄えられ、現像剤１５はマグネット１２の磁力により現像剤保持体１１に引きつけられる。現像剤保持体１１が回転することにより、現像剤保持体１１上に付着した現像剤は、現像ブレード１４により所定の膜厚に制御される。また、現像剤１５は、現像剤１５同士の摩擦や現像ブレード１４との摩擦により帯電される。帯電された現像剤１５は、静電潜像保持体１６と近接する箇所で、静電潜像保持体１６上の静電潜像へクーロン力により転移し、静電潜像が顕像化される。この顕像化の際には、現像剤保持体１１上の現像剤１５のうち、静電潜像に対応した部分に位置した現像剤１５だけが消費されることになる。消費された部分には、現像剤保持体１１の回転により、新たな現像剤１５が供給され、現像ブレード１４により帯電される。
【０００４】
このような動作で現像は行われるため、現像行程で現像剤が消費された部分に新たに供給された現像剤１５は現像ブレード１４による摩擦帯電を一度しか受けないが、消費されなかった部分の現像剤１５は重ねて摩擦帯電を受けることになる。
その結果、現像履歴に応じて、現像剤保持体１１上の現像剤１５の帯電量が分布を持つことになる。帯電量が高くなると、現像剤１５と静電潜像とのクーロン相互作用は強くなるが、これと同時に現像剤１５と現像剤保持体１１との間に働く引力も強くなる。現像剤１５の静電潜像への転移量、すなわち、現像能力は、これらの力の大小関係により決まる。
【０００５】
このため、実際の現像においては、新たに現像剤１５が供給された部分の現像能力が他の部分に比べて高くなる場合と、低くなる場合が生じ、それに応じてプリント結果に静電潜像とは異なる像が現われることになる。
【０００６】
例えば、図６に示すような、「ＡＡＡＡＡ」と書かれた部分と、一様な濃度の網点領域とを有する原稿の複写を行う場合を考える。通常、現像剤保持体１１の周速は、静電潜像保持体１６の周速に比べて早いが、ここでは説明の便宜上、両者の周速は等しいものとする。また、現像は、図の上方から行われるものとする。
【０００７】
現像剤保持体の周囲の長さは、一般に原稿の長さより短いため、一枚の原稿の複写を行うためには、現像剤保持体が複数回、回転することが必要である。図６（Ｂ）及び図６（Ｃ）において、Ｌで示した長さが現像剤保持体の周囲の長さであるとする。この部分の現像を行うことにより、現像剤保持体表面には、静電潜像に応じた形で現像能力の分布をもった現像剤層が形成され、この層により、次の部分の現像が行われることになる。このとき、文字の現像に用いられた部分の現像剤の現像能力が他の部分の現像剤に比して高ければ、図６（Ｂ）に示したように、現像剤保持体の周囲の長さＬに応じた位置にポジゴーストと呼ばれる静電潜像にはない像が現像結果に現われることになる。逆に、その部分の現像能力が低ければ、図６（Ｃ）に示したような、静電潜像が存在するにもかかわらず、その静電潜像の現像が行われない、ネガゴーストと呼ばれる現象が発生する。
【０００８】
このように現像ゴーストは、現像剤の帯電性能に関係するものであるため、高品位な画質を得るために開発が進められている小粒径の現像剤や帯電性能を向上させた現像剤を用いたときに特に顕著となる。
【０００９】
現像ゴーストに対処するための技術としては、例えば、現像剤保持体表面に、フェノール樹脂とカーボンを含む導電性と表面潤滑性を有する樹脂層を設けることにより現像ゴーストの発生を抑制する方法が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。
また、現像剤保持体表面に、モリブデンからなる皮膜を設けることにより現像ゴーストの発生を抑制する方法が開示されている（例えば、特許文献２参照。）。
【００１０】
また、現像剤保持体表面にニッケル−リンメッキ層とクロムメッキ層とを設けることにより、トナー汚染を改善し長期に渡り画像品質を安定させる方法が開示されている（例えば、特許文献３参照。）。
【特許文献１】特開２０００−２３１２５７号公報
【特許文献２】特開平７−２８１５１７号公報
【特許文献３】特開２００３−７６１３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかし、現像剤保持体表面に樹脂層を設けるという方法では、樹脂層が摩耗しやすいため、走行するに従いスリーブ表面状態が変わり、現像ゴーストを一定に抑制できる期間が短いといった問題があった。
また、現像剤保持体表面にモリブデン層を設けるという方法では、近年開発された低温定着用トナーを用いたときに、モリブデンの帯電性が低いことから得られる画像の濃度が低くなってしまうといった問題があった。
さらに、現像剤保持体表面にニッケル−リンメッキ層とクロムメッキ層とを設けるという方法では、一成分現像システムにおいて現像ゴーストを抑制することができないといった問題があった。
【００１２】
そこで本発明の目的は、長期にわたって現像ゴーストの発生を抑制することができる現像剤保持体、現像装置、画像形成装置、及び現像剤保持体の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明者らは鋭意検討を重ねた結果、特定の基体と表面層とを有する現像剤保持体により、現像履歴によって生ずる現像ゴーストの発生を長期にわたって抑制することができ、その結果として高品質の画像を形成することができることを見出し、本発明を完成した。
即ち、本発明は、
＜１＞ 粗面化された中空円筒状の基体と、
前記基体上に設けられた表面層であって、金属を含んで構成される表面層とを有し、
前記金属は白金族元素と前記白金族元素よりも電気陰性度の小さな元素との合金を含んで構成された現像剤保持体である。
【００１４】
＜２＞ 前記白金族元素よりも電気陰性度の小さな元素が、Ｎｉ、Ｃｕから選択される１種の元素である前記＜１＞に記載の現像剤保持体である。
【００１５】
＜３＞ 現像剤保持体と、
前記現像剤保持体上に現像剤を供給する現像剤供給手段と、
前記現像剤供給手段により供給された前記現像剤を帯電する帯電手段とを有し、
前記現像剤保持体が粗面化された中空円筒状の基体と前記基体上に設けられた表面層であって金属を含んで構成される表面層とを有し、前記金属は白金族元素と前記白金族元素よりも電気陰性度の小さな元素との合金を含んで構成された現像剤保持体である現像装置である。
【００１６】
＜４＞ 潜像保持体と、
該潜像保持体の表面を帯電する帯電手段と、
前記潜像保持体の表面に潜像を形成する潜像形成手段と、
前記潜像をトナーにより現像してトナー像を形成する現像手段と、
前記トナー像を被転写体に転写する転写手段と、
前記トナー像を被転写体に加熱定着する定着手段とを有し、
前記現像手段は前記現像剤保持体を有し、前記現像剤保持体が粗面化された中空円筒状の基体と前記基体上に設けられた表面層であって金属を含んで構成される表面層を有し、前記金属は白金族元素と白金族元素よりも電気陰性度の小さな元素との合金を含んで構成された現像剤保持体である画像形成装置である。
【００１７】
＜５＞ 粗面化された中空円筒状の基体を、白金族元素と白金族元素よりも電気陰性度の小さな元素を含有する電解液で電解処理する事により、前記基体の表面に表面層を形成する表面層形成工程を有する現像剤保持体の製造方法である。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、現像履歴によって生ずる現像ゴーストの発生を長期にわたって抑制することができ、その結果として高品質の画像を形成することができる現像剤保持体、現像剤保持体の製造方法、現像装置、及び画像形成装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
＜現像剤保持体＞
本発明の現像剤保持体は、粗面化された中空円筒状の基体と、前記基体上に設けられた表面層であって金属を含んで構成される表面層とを有し、前記金属は白金族元素と前記白金族元素よりも電気陰性度の小さな元素との合金を含むことを特徴とする。
以下に、現像剤保持体の各構成を詳細に説明する。
【００２０】
−基体−
本発明にかかる基体は、中空円筒状の形状を有する。基体の素材としては、通常、アルミニウムおよびその合金、ＳＵＳ等が挙げられるが、以下に説明するように、本発明では基体の表面を粗面化するため、アルミニウムまたはその合金であることが好ましい。
【００２１】
本発明では、現像剤保持体によって搬送する現像剤の量を増加させるために、粗面化された中空円筒状の基体を用いる。ここで、本発明における「粗面化」とは、基体表面の算術平均表面粗さＲａ１が、１．０μｍ以上となるように処理することをいう。基体の粗面化加工には、乾式で粒子を吹き付けるブラスト加工法や、湿式で粒子を吹き付けるホーニング加工法、あるいは砥石研削法などがある。
【００２２】
本発明において、基体の表面粗さは、算術平均表面粗さＲａ１が、１．２μｍ以上３．７μｍ以下の範囲であることが好ましく、１．７μｍ以上３．５μｍ以下であることがより好ましく、２．５μｍ以上３．０μｍ以下であることが更に好ましい。Ｒａ１が、１．０μｍよりも小さいと、現像剤保持体によって搬送される現像剤の量を確保することが難しくなり、３．７μｍよりも大きいと、粗面化加工時の現像剤保持体の曲がりが大きくなり、精度良く製造することが困難となる場合があるため、好ましくない。
基体の算術平均表面粗さＲａ１は、東京精密社製（サーフコム１４００Ａ−３ＤＦ）で、ＪＩＳ Ｂ０６０１（２００１年）に準じて測定できる。詳しくは、触針先端２μｍＲ、測定速度０．３ｍｍ／ｓ、カットオフ値０．８ｍｍ、測定長さ４．０ｍｍの測定条件にて、周方向３箇所×軸方向３箇所の計９箇所を軸方向に向かい測定し、平均値を計算したものである。以下、「算術平均表面粗さ」については、同様の測定方法による。
【００２３】
−表面層−
本発明の現像剤保持体は、上記基体上に金属で構成される表面層を有し、前記金属は白金族元素と白金族元素よりも電気陰性度の小さな元素との合金からなる。
ここで、本発明において「合金」とは、ある金属元素と他の金属元素とが共晶を形成している状態を意味する。表面層を構成する金属を合金とすることで、一種類の金属では達成することが難しい帯電性を得ることが可能となる。
【００２４】
一般に、表面層を構成する金属としては、ニッケル、銅、亜鉛、錫、金、パラジウム、ロジウム、ルテニウム、等を適用することができる。中でもゴーストが発生しにくいという点から、白金族元素と、白金族元素よりも電気陰性度の小さな元素との合金を適用することが好適である。ここで、本発明における電気陰性度とは、ポーリング（Ｐａｕｌｉｎｇ）の電気陰性度（１９３２年）により定義されるものを意味する。以下にポーリングの電気陰性度について説明する。
Ｅを原子同士の結合エネルギーとし、原子Ａと原子Ｂの結合エネルギーの実測値を、Ｅ（Ａ−Ｂ）とすると、純粋な共有結合と仮定した場合の結合エネルギーとの差、ΔＥ（Ａ−Ｂ）は下記式（１）のようになる。
式（１）：ΔＥ（Ａ−Ｂ）＝Ｅ（Ａ−Ｂ）−１／２｛Ｅ（Ａ−Ａ）＋Ｅ（Ｂ−Ｂ）｝
ここで、Ｅ（Ａ−Ａ）は原子Ａと原子Ａの結合エネルギーの実測値、Ｅ（Ｂ−Ｂ）は原子Ｂと原子Ｂの結合エネルギーの実測値である。
このΔＥ（Ａ−Ｂ）に関して、下記式（２）を満たすように決定したχＰＡが原子Ａに関してのポーリングの電気陰性度である。（χＰＢは原子Ｂの電気陰性度である。）
式（２）：ΔＥ（Ａ−Ｂ）＝Ｋ（χＰＡ−χＰＢ）２（Ｋは任意の定数である。）
前記白金族元素は、ルテニウム（Ｒｕ：２．２）、ロジウム（Ｒｈ：２．２８）、パラジウム（Ｐｄ：２．２）、オスミウム（Ｏｓ：２．２）、イリジウム（Ｉｒ：２．２）、白金（Ｐｔ：２．２８）の６元素である。各元素記号の後ろに示した数字はポーリングの電気陰性度の値である。（以下も同様である。）これら白金族元素よりも電気陰性度の小さな元素としてはニッケル（Ｎｉ：１．９１）、銅（Ｃｕ：１．９）、亜鉛（Ｚｎ：１．６５）が挙げられ、製造が容易な点から、ニッケル、銅がより好ましい。また、白金族元素と白金族元素よりも電気陰性度の小さな元素との組み合わせとしては、合金を形成したときの帯電性の点から、ロジウム（Ｒｈ：２．２８）、パラジウム（Ｐｄ：２．２）、白金（Ｐｔ：２．２８）と、ニッケル（Ｎｉ：１．９１）、銅（Ｃｕ：１．９）との組み合わせが好ましい。これらの元素の組み合わせが好適な帯電性を示す理由については明らかになっていないが、以下のように推測される。
【００２５】
一般的に、表面層の帯電性を高めると画像濃度は高くなるが、ゴーストの発生が多くなる。そのために、これまでの技術では、画像濃度を若干犠牲にしてゴーストの発生を抑えるよう、帯電性の低いモリブデン等を表面層に用いて、実用に向けて対処していた。しかし、本発明では、表面層に使用する元素を組み合わせて表面層の帯電性を制御することによって、ゴースト発生の観点から従来使いこなしの難かったモリブデンよりも帯電性の高い、白金族元素と白金族元素よりも電気陰性度の小さな元素との合金を表面層に用いることができるようになった。したがって、本発明において、現像剤保持体の表面層に白金族元素と白金族元素よりも電気陰性度の小さな元素との合金を適用すると、ゴーストの発生を抑えつつ、且つ高い画像濃度の画像を得ることができる。
【００２６】
表面層の表面粗さは、算術平均表面粗さＲａ２が、１．０μｍ以上３．５μｍ以下の範囲であることが好ましく、１．５μｍ以上３．３μｍ以下であることがより好ましく、２．４μｍ以上３．０μｍ以下であることが更に好ましい。Ｒａ２が、１．０μｍよりも小さいと、現像剤保持体によって搬送される現像剤の量を確保することが難しくなり、３．５μｍよりも大きいと、搬送能力が向上するため現像される現像剤量が多くなるが、現像剤の帯電が不均一になり、帯電が低い現像剤も入ってくるため、例えば文字画質やソリッド画質の後端部にトナー飛び散りの画像障害が発生する場合があるため、好ましくない。
なお、ここで測定される算術平均表面粗さＲａ２は、図２におけるマクロな凹凸を測定して得られた値に該当する。
【００２７】
また、表面層の算術平均表面粗さＲａ２は、基体の算術平均表面粗さＲａ１に対して、Ｒａ２／Ｒａ１が、０．７以上１未満であることが好ましく、０．７５以上０．９９以下であることがより好ましく、０．８０以上０．９８以下であることが更に好ましい。Ｒａ２／Ｒａ１の値が、０．７未満の場合には、現像剤保持体表面の平滑さが増し、現像剤搬送に不均一が生じ、画像濃度ムラが生じる場合があり、１．０を超える場合には、後述のミクロな凹凸ｒの凹部にトナーが残存するためゴーストが発生する場合があるため好ましくない。
【００２８】
このような表面層の表面粗さ（マクロ及びミクロの状態を含む）にするためには、光沢剤を添加することが好ましい。表面層の光沢剤の添加量は、金属や光沢剤の種類によって異なるため一概に言うことはできず、上記算術平均表面粗さＲａ２の範囲に入るよう、適宜調整することが好ましい。
【００２９】
前述のように、本発明にかかる基体は中空状円筒の表面を粗面化処理して得られる。粗面化することで、表面に凹凸ができる。この凹凸を有する基体表面に金属で構成される表面層を形成すると、下地の凹凸の形状に起因して、表面層の表面にも凹凸が生じる。その様子を図１に示す。
【００３０】
こうして作製された現像剤保持体に現像剤を付着させると、基体１０の凹凸に起因した表面層２０の表面の凹凸（図１におけるマクロな凹凸Ｒ）に現像剤が捕捉されやすくなり、潜像保持体へ現像剤を搬送しやすくなる。しかしながら、過剰な表面の凹凸は、現像ゴーストの発生を多くしてしまう。
また、上記表面の凹凸を拡大すると、図１（Ｂ）に示すように、更に微小な凹凸が存在する。この微小な凹凸（図１におけるミクロな凹凸ｒ）の凹部にトナー粒子が残存し、更なる現像ゴーストの発生を引き起こしていることが明らかとなった。つまり、表面層のミクロな凹凸ｒに残存したトナー粒子は、現像のために移転することなく残存し続けてしまうため、次の帯電工程では、残存したトナーを帯電させてしまう。したがって、新たに供給されたトナーの帯電が潤滑に行われなくなってしまい、その結果、ゴーストの発生が引き起こされているものと考えられる。
【００３１】
そこで、図２に示すように、上記ミクロな凹凸ｒを平坦化し、且つ上記マクロな凹凸Ｒについても基体の凹凸よりは滑らかな表面となるよう、表面層に光沢剤を添加する事が好ましい。その結果、図２に示すように、本発明の現像剤保持体は、マクロな凹凸Ｒを適度に有し、且つミクロな凹凸ｒが平坦化された表面層を有する。このような構造により、トナーが搬送されやすく且つトナーの残存が防止され、長期にわたって現像ゴーストの発生を抑えることができる現像剤保持体となる。
【００３２】
表面層に添加し得る光沢剤としては、上記算術平均表面粗さＲａ２の範囲に調整することができるものであれば、特に限定されないが、例えば、亜鉛用には、デュオジンク１００、ジンクライト１６００、ジンクライトＳ−３４００、ジンクライトＫ−２５００、ジンクライトＫ−７５００、ジンクＮＨ、ジンクＡ−１００、ジンクＡ−２００、ジンクＡＣＫ、ジンクＡ（以上、奥野製薬株式会社製）を挙げることができ、錫用には、トップフローナＲ、トップフローナＭＵ（以上、奥野製薬株式会社製）を挙げることができる。また、ニッケル用には、スーパーネオライト、スーパーゼナー、モノライト、トップセリーナ、トップルナー、トップレオナＮＬ、アクナＢ−３０、アクナＢ、ターボライト（以上、奥野製薬株式会社製）、＃８１０、＃８１、＃８３、＃８１−Ｊ（以上、荏原ユージライト株式会社製）を挙げることができ、銅用には、ＫＯＴＡＣ１、ＫＯＴＡＣ２（以上、大和特殊株式会社製）、エレカッパー２５ＭＵ、エレカッパー２５Ａ（以上、奥野製薬株式会社製）を挙げることができる。
【００３３】
表面層の厚さは、０．０１μｍ以上１μｍ以下の範囲であることが好ましく、０．１μｍ以上１．０μｍ以下であることがより好ましく、０．３μｍ以上０．５μｍ以下であることが更に好ましい。表面層の厚さが０．０１μｍ未満の場合には、繰り返し走行による表面層の磨耗により、下地が露出し、ゴースト抑制を維持できなくなる場合があり、１μｍよりも厚いと膜厚が厚くなったために表面層の面内粗度バラツキが発生し、画像濃度ムラが発生する場合があるため好ましくなく、また生産コストの点から膜厚は薄い方が望ましい。ここでいう表面層の膜厚は、蛍光Ｘ線膜厚計（ＳＦＴ３０００Ｓ：ＳＩＩ製）を用い、現像剤保持体１本当たり周方向４箇所×軸方向９箇所の計３６箇所の膜厚を測定した場合の平均値をいう。
表面層は、単層であっても２層以上であってもよい。表面層が２層以上からなる場合には、全表面層の厚さを合算した値が上記範囲内にあることが好ましい。
【００３４】
表面層は、構成する金属を含む電解液で上記粗面化された基体を電解処理して、該基体上に形成されることが好ましい。上記電解液中に光沢剤を添加し、均一となるように混合した後、基体を陰極として電解処理を行う。
表面層の表面粗さは、表面層に添加する光沢剤の添加量や表面層の膜厚を調整することによって制御することができる。また、表面層の前記表面粗さは、基体の表面粗さから影響を受けるため、基体の表面粗さと光沢剤の添加量と表面層の膜厚を適宜調整することが好ましい。
表面層の膜厚は、電解処理の温度、電流密度、或いは電解処理時間によって調整することができる。なお、表面層に添加する光沢剤の添加量を増やすほど、また表面層の膜厚を厚くするほど、表面層の表面粗さを小さくすることができる。
また、電界処理の温度を高く、電流密度を高く、電界処理時間を長くするほど、表面層の膜厚を大きくすることができる。
【００３５】
−その他の層−
本発明の現像剤保持体は、少なくとも前記基体と表面層とを有していれば、その他は特に制限されず、例えば、基体と表面層との間に密着性を高めたり、帯電量の調整をおこなったりするための下引き層を設けてもよい。また下引き層の上にさらに中間層を設けてもよい。勿論、下引き層を設けない態様であってもよい。下引き層、中間層としては、例えば、ニッケル、銅、クロム、金などの金属を用いることができ、ニッケル、銅を用いることが好ましい。
下引き層及び中間層は、単層であっても２層以上であってもよい。下引き層及び中間層の厚さは、全体で、０．３μｍ以上１０．０μｍ以下であることが好ましく、１．５μｍ以上５．０μｍ以下であることがより好ましい。下引き層及び中間層の厚さが０．３μｍ未満では、前述したミクロな凹凸ｒを平坦化させることができない場合があり、１０．０μｍを超えると、表面層形成後に前述したマクロな凹凸Ｒまで平坦化されてしまい、トナーの搬送性能が低下する場合がある。
【００３６】
＜現像装置＞
本発明の現像装置は、現像剤保持体と、該現像剤保持体上に現像剤を供給する現像剤供給手段と、該現像剤供給手段により供給された現像剤を帯電する帯電手段とを有する。
【００３７】
ここで、本発明の現像装置における現像剤保持体は、これまでに説明したように、粗面化された基体上に、特定の表面状態を有する表面層を有する上記現像剤保持体である。このような現像剤保持体を用いることで、本発明の現像装置では、長期にわたって現像ゴーストの発生を抑えることができる。
【００３８】
本発明の現像装置における現像剤供給手段は、攪拌部材（アジテーター）、螺旋状搬送部材であるオーガなど、現像剤保持体に現像剤を供給するのに用いるものであれば特に制限されず、通常現像装置に適用されるものを適宜適用することができる。
【００３９】
本発明の現像装置における帯電手段は、現像剤を、静電潜像保持体上の静電潜像へクーロン力によって転移することのできる帯電量に帯電させることができるものであれば、特に制限はなく用いることができ、通常現像装置に用いられる帯電手段を適宜適用することができる。通常現像剤は、現像剤同士の摩擦や、現像剤保持体上に付着した現像剤を所定の膜厚に制御するための現像剤層規制部材との摩擦によって帯電される。
【００４０】
本発明に適用し得る現像剤は、磁性一成分系現像剤、二成分系現像剤のいずれであっても本発明の効果を得ることができるが、磁性一成分系現像剤の場合に、本発明の効果をより享受することができる。
本発明の現像装置に適用し得る現像剤の組成は、通常現像剤に適用する組成物を適宜適用することができる。
【００４１】
図３は、本発明の実施に適した現像装置の１例であるが、これに限定されるものではない。
図３において、潜像保持体１には、現像装置３が対向して配置される。現像ハウジング８内には、現像ロール部（現像剤保持体）４と攪拌部材（現像剤供給手段）９とが設けられている。現像ロール部４には、軸方向に均一な磁場を形成するためのマグネットロール５と、このマグネットロール５の外周に装着される現像スリーブ６と、現像スリーブ６に圧接される軟弾性体で構成される現像剤層規制部材７とが配設されている。
マグネットロール５は、図中、例えばＮおよびＳで示す磁気パターンを有し、現像スリーブ６内において現像ハウジング８に固定されている。現像スリーブ６は、現像ハウジング８に回転自在に支持されている。また、現像剤Ｔを攪拌する攪拌部材９も現像ハウジング８に回転可能に設けられている。
【００４２】
本発明に用いられる現像剤層規制部材７の構成としては、ステンレス、銅、鉄及び樹脂等の板材に軟弾性体シートを形成したものを使用できる。軟弾性体シートとしては、シリコーンゴム，ウレタンゴム、ブタジエンゴム、天然ゴム、イソプレンゴム、スチレンブタジエンゴム、ブチルゴム、ニトリルブタジエンゴム、クロロプレンゴム、エチレンプロピレンゴム、エピクロロヒドリンゴム等、また、これらの軟弾性体を単独で成型したものや、鉄、ステンレス、アルミ等の金属性板金に直接シートを貼り付けて構成したものも同様に使用できる。
【００４３】
現像剤Ｔは、ホッパー２内において攪拌部材９の回動により攪拌、搬送され、高画質画像にも耐えられる現像剤Ｔを現像ロール部４側へ供給可能にする。この現像剤Ｔは現像スリーブ６表面にマグネットロール５の磁力により付着した後、現像剤層規制部材７の突き出し量と当接圧により層厚が規制され、かつ、摩擦帯電される。摩擦帯電され現像スリーブ６上に搬送された現像剤は帯電量に応じて潜像保持体１へ移動し現像される。
【００４４】
このような現像方法においては、現像剤保持体表面は、現像スリーブ６と、これに接触する現像剤層規制部材７と、現像剤との摩擦により帯電することとなるが、帯電性の良好な本発明の現像剤保持体を用いることにより潜像保持体１への現像剤の搬送量が安定化されるので、長期にわたって現像ゴーストの発生を抑えることができ、且つ安定した画像濃度を得ることができる。
【００４５】
＜画像形成装置＞
本発明の画像形成装置は、少なくとも、潜像保持体と、前記潜像保持体の表面に潜像を形成する潜像形成手段と、前記潜像をトナーにより現像してトナー像を形成する現像手段（上記本発明の現像装置）と、前記トナー像を被転写体に転写する転写手段と、前記トナー像を被転写体に加熱定着する定着手段と、を有する。
【００４６】
図４は、本発明の画像形成装置の好適な一実施形態の基本構成を概略的に示す断面図である。図４に示す画像形成装置１００は、電子写真感光体（潜像保持体）１０７と、電子写真感光体１０７を帯電させるコロトロンやスコロトロンなどの帯電装置１０８と、帯電装置１０８に接続された電源１０９と、帯電装置（帯電手段）１０８により帯電される電子写真感光体１０７を露光して静電潜像を形成する露光装置（潜像形成手段）１１０と、露光装置１１０により形成された静電潜像をトナーにより現像してトナー像を形成する現像装置（現像手段）１１１と、現像装置１１１により形成されたトナー像を被転写体５００に転写する転写装置（転写手段）１１２と、転写後に電子写真感光体１０７に残留しているトナーを除去するクリーニング装置１１３と、除電器１１４と、定着装置（定着手段）１１５とを備える。
【００４７】
画像形成装置１００における各装置は、いずれも従来の画像形成装置で採用されているものを適用できる。なお、本発明においては、除電器１１４が設けられていない画像形成装置であってもよい。また、図４では、帯電装置１０８は接触型の帯電装置を示しているが、コロトロン帯電器のような非接触型の帯電装置であってもよい。更に、通常画像形成装置に適用される他の構成を適宜備えてもよい。
【実施例】
【００４８】
以下、本発明を実施例によりさらに具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に何ら限定されるものではない。
【００４９】
［実施例１〜５］
（現像剤保持体１の作製）
−基体の作製−
引き抜き成形後、切削加工を施した中空状円筒のＡｌ（アルミニウム：Ａ６０６３）管に、球形研磨材であるＦＧＢ＃６０／＃４０にてブラスト処理を施した。ブラスト圧力は０．２ＭＰａとし、ブラスト時間は６０秒とした。
得られたアルミニウム管（基体）の算術平均表面粗さＲａ１を上記方法で測定したところ、２．８μｍであった。
【００５０】
−下引き層の形成−
上記ブラスト処理を施したアルミニウム管（基体）に対し、めっきの密着性を高めるため、エッチング処理を行った後、ダブルジンケート処理を施した。次に、主剤（商品名；シアン化銅（Ｉ）、関東化学製）を用いた電界処理を行い、銅で構成される平均膜厚３．５μｍの下引き層を形成した。
【００５１】
−中間層１の形成−
上記下引き層を形成したアルミニウム管（基体）に対し、主剤（住友金属鉱山株式会社の商品名：硫酸Ｎｉと、日本化学産業株式会社の商品名：塩化ニッケルとを混合比（質量比）５／１で使用。）を使い建浴したNi浴に対し、光沢剤（荏原ユージライト株式会社、商品名＃８１０／＃８３（混合比率（体積比）１／３を使用。）を２０ｍｌ／ｌ添加した処理液を調整し、かかる処理液を用いて上記下引き層を設けたアルミニウム管（基体）にニッケル電解処理を行い、ニッケルで構成される平均膜厚３μｍの中間層１を形成した。
【００５２】
−中間層２の形成−
上記中間層１を形成したアルミニウム管（基体）に対し、主剤（商品名；オウロナール４４ＢＣ、メルテックス製）を用いた金電界処理を行い、金で構成される平均膜厚１μｍの中間層２を形成した。
【００５３】
−表面層の形成−
一方、主剤（商品名；ＰＮＰ−８０ＥＣ、日進化成製）を使い建浴したパラジウム−ニッケル浴に対し、光沢剤（商品名：ＡＤ５８６、日進化成製）を２００ｍｌ／ｌ添加した処理液を調整し、かかる処理液を用いて上記中間層２までを形成したアルミニウム管（基体）に電解処理を行い、パラジウムとニッケルとの合金で構成される表面層を形成した。
【００５４】
電解処理後、複数回水洗を行なった後、１００℃の雰囲気下で１０分以上乾燥し、現像剤保持体１を作製した。得られた表面層の算術平均表面粗さＲａ２は２．６μｍであり、平均膜厚は０．５μｍであった。
【００５５】
（現像剤保持体２〜５の作製）
上記現像剤保持体１の作製において、アルミニウム管（基体）のブラスト処理で、ブラスト圧力を調整して、基体の表面粗さを変更した以外は同様にして、現像剤保持体２〜５を作製した。アルミニウム管（基体）の算術平均表面粗さＲａ１、表面層の算術平均表面粗さＲａ２、及び平均膜厚を表１に示す。
【００５６】
（現像剤の調製）
・結着樹脂：ポリエステル樹脂 ５０重量部
（アルコール成分：ビスフェノールＡのプロピレンオキサイド付加物、酸成分：テレフタル酸，ＭＩ：５ｇ／１０ｍｉｎ、Ｔｇ：６０℃）
・マグネタイト（粒径：０．２５μｍ） ５０重量部
・ポリプロピレンワックス ３．５重量部
（商品名：６６０Ｐ、三洋化成社製）
【００５７】
上記組成の材料をヘンシェルミキサーにより粉体混合し、これを設定温度１４０℃のエクストルーダーにより熱混練した。冷却後、粗粉砕、微粉砕し、体積平均粒径Ｄ５０が５．８μｍの粉砕物を得た。さらにこの粉砕物を分級して、Ｄ５０が６．２μｍで、４μｍ以下の粒子が２２個数％のトナー分級品を得た。
得られたトナー分級品１００重量部に対して、粒径１２ｎｍのジメチルシリコーンオイル処理シリカ微粒子（炭素量７．５質量％）１．２重量部およびデシルトリメトキシシラン１０質量％で表面処理した平均一次粒子５０ｎｍの酸化チタン微粒子０．６重量部をヘンシェルミキサーで外添して、磁性一成分現像剤を調製した。
【００５８】
（評価）
画質の評価は、画像形成装置（富士ゼロックス社製、ＤｏｃｕＰｒｉｎｔ ３４０Ａ）の現像剤保持体を上記作製の現像剤保持体に変更した改造機を用いて行った。結果を表１に示す。
−画像ゴースト−
画像ゴーストの評価は、上記調製の磁性一成分現像剤でベタ黒１枚・ベタ白３枚のプリント後に、図６に示すゴーストチャ−ト画像を１枚複写し、そのプリント結果を検査することにより、下記の基準で評価した。
◎：目視確認できるゴースト未発生
○：目視確認できるゴースト発生が軽微にみられる
△：目視確認できるゴースト発生はあるが実用上許容レベルの範囲である
×：明らかに目視確認できるゴースト発生で許容できない
−画像濃度−
画像濃度の評価は、プリント結果をＸ−Ｒｉｔｅ濃度計(X‐Ｒｉｔｅ社製)で計測し、その濃度の変動量により下記の基準で評価した。
◎：変動量が５％未満
○：変動量が５％以上１０％未満
×：変動量が１０％以上
【００５９】
尚、現像は、以下に記す条件下で、非接触のジャンピング現像法を用いて行った。
・現像バイアス（ＡＣ）：矩形波、１．８ｋＶｐｐ、Ｄｕｔｙ比５０％、周波数３．３ｋＨｚ
・現像バイアス（ＤＣ）：−４００Ｖ
・ＶＨＩＧＨ：−５００Ｖ、ＶＬＯＷ：−１５０Ｖ
・ドラムと現像剤保持体との間隔：２５０μｍ
・周囲温度：２８℃、湿度：８５％ＲＨ
【００６０】
【表１】
【００６１】
表１に示すとおり、粗面化された中空円筒状の基体上に、パラジウムとパラジウムよりも電気陰性度の小さなニッケルとの合金からなる表面層を有する現像剤保持体を用いると、長期使用（２０００００枚の印刷）においても画像ゴーストの発生が抑えられていた。特に、表面層の算術平均粗さが１．５〜３．３μｍの現像剤保持体１、３及び４を用いた場合が良好であった。なお、表面層の表面粗さＲａ２が１．０μｍである現像剤保持体２では、搬送される現像剤の搬送不良が生じ、得られる画像にムラが見られた。また、表面層の表面粗さＲａ２が３．５μｍである現像剤保持体５では、搬送される現像剤の量は増えるが、現像剤の帯電が不均一になり帯電量の低い現像剤が混入する為、文字画質やソリッド画質の後端部にトナーの飛び散りによる画質欠陥が発生する場合があった。
【００６２】
［実施例６〜１０］
（現像剤保持体６〜１０の作製）
前記現像剤保持体１〜５の作製において、表面層形成に使用した主剤を、主剤（商品名；ＰＵＰ−８６、日進化成製）に変更して、パラジウムと銅との合金で構成される表面層を形成した以外は同様にして、現像剤保持体６〜１０の作製を行った。基体の算術平均表面粗さＲａ１を測定し、表面層の算術平均表面粗さＲａ２、及び平均膜厚の結果を表２に示す。そして、実施例１と同様にして評価を行った。
【００６３】
【表２】
【００６４】
表２に示すように、粗面化された中空円筒状の基体上に、パラジウムとパラジウムよりも電気陰性度の小さな銅との合金からなる表面層を有する現像剤保持体を用いた場合も、長期使用（２０００００枚の印刷）においても画像ゴーストの発生が抑えられていた。特に、表面層の算術平均粗さが１．５〜３．３μｍの現像剤保持体７、８及び９を用いた場合が良好であった。なお、表面層の表面粗さＲａ２が１．０μｍである現像剤保持体６では、搬送される現像剤の搬送不良が生じ、得られる画像にムラが見られた。また、表面層の表面粗さＲａ２が３．５μｍである現像剤保持体１０では、搬送される現像剤の量は増えるが、現像剤の帯電が不均一になり帯電量の低い現像剤が混入する為、文字画質やソリッド画質の後端部にトナーの飛び散りによる画質欠陥が発生する場合があった。
【００６５】
［実施例１１〜１６］
（現像剤保持体１１〜１６の作製）
前記現像剤保持体１の作製において、表面層の形成での電解処理で、温度・電流密度等の条件を固定し、電解処理時間を変えることにより、表面層の膜厚を変えて、現像剤保持体１１〜１６の作製を行った。基体の算術平均表面粗さＲａ１を測定し、表面層の算術平均表面粗さＲａ２、及び平均膜厚の結果を表３に示す。なお、表３には参考として現像剤保持体１の結果も示した。そして、実施例１と同様にして評価を行った。
【００６６】
【表３】
【００６７】
表３に示すように、表面層の膜厚を変えると、表面層膜厚が０．０１〜１．０μｍの範囲であれば、２０００００枚まで印刷しても、いずれの現像剤保持体も画像ゴーストの発生が抑えられていた。但し、現像剤保持体１１は画像ゴースト発生に対して抑制効果があるものの、７０００枚の印刷を行なうと表面層が磨耗し、下地が露出する部位が見られ、同様に現像材保持体１２は９５０００枚の印刷を行うと表面層が磨耗し、下地が露出する部位が見られた。また、現像剤保持体１６では膜厚が厚くなったために表面層の面内表面粗さにバラツキが発生し、画像濃度ムラが生じる場合があった。そのため、表面層は０．１〜１．０μｍの膜厚とすることが望ましいことがわかった。なお、実施例１６を超える表面層膜厚の現像剤保持体は作製しなかったが、生産コストの観点から３．０μｍ程度の膜厚が上限である。
【００６８】
［実施例１７〜２２］
（現像剤保持体１７〜２２の作製）
前記現像剤保持体８の作製において、表面層の形成での電解処理で、温度・電流密度等の条件を固定し、電解処理時間を変えることにより、表面層の膜厚を変えて、現像剤保持体１７〜２２の作製を行った。基体の算術平均表面粗さＲａ１を測定し、表面層の算術平均表面粗さＲａ２、及び平均膜厚の結果を表４に示す。なお、表４には参考として現像剤保持体８の結果も示した。そして、実施例１と同様にして評価を行った。
【００６９】
【表４】
【００７０】
表４に示すように、表面層の膜厚を変えると、表面層膜厚が０．０１〜１．０μｍの範囲であれば、２０００００枚まで印刷しても、いずれの現像剤保持体も画像ゴーストの発生が抑えられていた。但し、現像剤保持体１７は画像ゴースト発生に対して抑制効果があるものの、７０００枚の印刷を行なうと表面層が磨耗し、下地が露出する部位が見られ、同様に現像材保持体１８は９５０００枚の印刷を行うと表面層が磨耗し、下地が露出する部位が見られた。また、現像剤保持体２２では膜厚が厚くなったために表面層の面内粗度バラツキが発生し、画像濃度ムラが生じる場合があった。そのため、表面層は０．１〜１．０μｍの膜厚とすることが望ましいことがわかった。
【００７１】
［比較例１］
（現像剤保持体ａの作製）
実施例１においてダブルジンケート処理までを施したアルミニウム管（基体）を、無電解Ｎｉ−Ｐメッキ液（商品名；Ｓ−７５４、日本カニゼン（株）製）中に浸し、その表面にＮｉ−Ｐで構成される平均膜厚３μｍの中間層を形成した。
次に、上記無電解Ｎｉ−Ｐメッキ中間層を形成したアルミニウム管（基体）に対し、主剤（商品名；ＨＥＥＦ２５Ｃ、アトテックジャパン（株）製）を用い建浴したクロム浴に対し、硫酸２．０ｇ／ｌ及び無水クロム酸２００ｇ／ｌを添加した処理液を調整し、かかる処理液を用いて電解処理を行い、クロムで構成される表面層を形成した以外は同様にして、現像剤保持体ａを作製した。
得られた現像剤保持体ａについて、実施例１と同様の方法で、現像ゴースト及び画像濃度の評価を行った。結果を表５に示す。
【００７２】
［比較例２］
（現像剤保持体ｂの作製）
現像剤保持体１の作製において、主剤（商品名；５Ｃ０１１、日本表面化学（株）製）を使い建浴したモリブデン浴を用い、ダブルジンケート処理までを施したアルミニウム管（基体）に電解処理を行い、複数回水洗を行なった後、３０℃の雰囲気下で１０分乾燥し、その後自然乾燥し、モリブデンで構成される表面層を形成した以外は同様にして、現像剤保持体ｂを作製した。
得られた現像剤保持体ｂについて、実施例１と同様の方法で、現像ゴースト及び画像濃度の評価を行った。結果を表５に示す。
【００７３】
［比較例３］
（現像剤保持体ｃの作製）
現像剤保持体１の作製において、主剤（商品名；Ｓ−２０、日進化成製）を使い建浴したパラジウム浴に対し、光沢剤（商品名：ＡＤ５２５、日進化成製）を２００ｍｌ／ｌ添加した処理液を調整し、かかる処理液を用いて上記中間層２までを形成したアルミニウム管（基体）に電解処理を行い、パラジウムで構成される表面層を形成した以外は同様にして、現像剤保持体ｃを作製した。
得られた現像剤保持体ｃについて、実施例１と同様の方法で、現像ゴースト及び画像濃度の評価を行った。結果を表５に示す。
【００７４】
【表５】
【００７５】
表５に示すように、クロムのみの表面層を有する現像剤保持体ａは画像濃度に問題があり、ゴーストの発生については評価できるレベルではなかった。モリブデンのみの表面層を有する現像剤保持体ｂのスリーブ、パラジウムのみの表面層を有する現像剤保持体ｃについても同様に、画像濃度に問題があり、ゴーストの発生については評価できるレベルではなかった。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】現像剤保持体の一例を示す概略構成図であり、（Ａ）は全体図を示し、（Ｂ）は現像剤保持体の表面層を拡大した図である。
【図２】本発明の現像剤保持体の表面層を拡大した図である。
【図３】本発明の現像装置の一例を示す概略構成図である。
【図４】本発明の画像形成装置の一例を示す概略構成図である。
【図５】磁性トナーを用いる現像装置の一般的な構成を示す図である。
【図６】印画した際に発生するゴーストを説明するための図である。
【符号の説明】
【００７７】
１、１０７ 潜像保持体
２ ホッパー
３、１１１ 現像装置
４ 現像ロール部
５ マグネットロール
６ 現像スリーブ
７ 現像剤層規制部材
８ 現像ハウジング
９ 攪拌部材
１０ 基体
１１ 現像剤保持体
１５、Ｔ 現像剤
２０ 表面層
１００ 画像形成装置
１０８ 帯電装置
１０９ 電源
１１０ 露光装置
１１２ 転写装置
１１３ クリーニング装置
１１４ 除電器
１１５ 定着装置
５００ 被転写体
【技術分野】
【０００１】
本発明は、現像剤保持体、現像剤保持体の製造方法、及び画像形成装置に関し、詳細には、電子写真技術を利用した複写機や印刷機で用いられる現像剤保持体、現像剤保持体の製造方法、現像装置及び画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真技術を利用した複写機や印刷機では、感光体上に形成された静電潜像に、現像剤を静電吸着させることにより、静電潜像の現像が行なわれており、現像剤の供給には、円筒状の現像剤保持体が用いられている。このような現像の際には、感光体の帯電電位に応じた量の現像剤を、静電潜像に供給することが必要とされる。
しかし、小粒径の現像剤や帯電性能の高い現像剤を用いたときには、現像剤保持体上の現像剤に、現像履歴により現像能力分布が生じ、その結果として、感光体の帯電電位に応じた量の現像剤の供給が行なわれないことがある。この現像ゴーストと呼ばれる現象の発生原因は、定性的には以下のように説明することができる。
【０００３】
図５に、磁性トナーを用いる現像装置の概要を示す。現像装置は、現像剤保持体１１とマグネット１２と現像剤ホッパー１３と現像ブレード１４とで構成される。現像剤ホッパー１３には、現像剤１５が蓄えられ、現像剤１５はマグネット１２の磁力により現像剤保持体１１に引きつけられる。現像剤保持体１１が回転することにより、現像剤保持体１１上に付着した現像剤は、現像ブレード１４により所定の膜厚に制御される。また、現像剤１５は、現像剤１５同士の摩擦や現像ブレード１４との摩擦により帯電される。帯電された現像剤１５は、静電潜像保持体１６と近接する箇所で、静電潜像保持体１６上の静電潜像へクーロン力により転移し、静電潜像が顕像化される。この顕像化の際には、現像剤保持体１１上の現像剤１５のうち、静電潜像に対応した部分に位置した現像剤１５だけが消費されることになる。消費された部分には、現像剤保持体１１の回転により、新たな現像剤１５が供給され、現像ブレード１４により帯電される。
【０００４】
このような動作で現像は行われるため、現像行程で現像剤が消費された部分に新たに供給された現像剤１５は現像ブレード１４による摩擦帯電を一度しか受けないが、消費されなかった部分の現像剤１５は重ねて摩擦帯電を受けることになる。
その結果、現像履歴に応じて、現像剤保持体１１上の現像剤１５の帯電量が分布を持つことになる。帯電量が高くなると、現像剤１５と静電潜像とのクーロン相互作用は強くなるが、これと同時に現像剤１５と現像剤保持体１１との間に働く引力も強くなる。現像剤１５の静電潜像への転移量、すなわち、現像能力は、これらの力の大小関係により決まる。
【０００５】
このため、実際の現像においては、新たに現像剤１５が供給された部分の現像能力が他の部分に比べて高くなる場合と、低くなる場合が生じ、それに応じてプリント結果に静電潜像とは異なる像が現われることになる。
【０００６】
例えば、図６に示すような、「ＡＡＡＡＡ」と書かれた部分と、一様な濃度の網点領域とを有する原稿の複写を行う場合を考える。通常、現像剤保持体１１の周速は、静電潜像保持体１６の周速に比べて早いが、ここでは説明の便宜上、両者の周速は等しいものとする。また、現像は、図の上方から行われるものとする。
【０００７】
現像剤保持体の周囲の長さは、一般に原稿の長さより短いため、一枚の原稿の複写を行うためには、現像剤保持体が複数回、回転することが必要である。図６（Ｂ）及び図６（Ｃ）において、Ｌで示した長さが現像剤保持体の周囲の長さであるとする。この部分の現像を行うことにより、現像剤保持体表面には、静電潜像に応じた形で現像能力の分布をもった現像剤層が形成され、この層により、次の部分の現像が行われることになる。このとき、文字の現像に用いられた部分の現像剤の現像能力が他の部分の現像剤に比して高ければ、図６（Ｂ）に示したように、現像剤保持体の周囲の長さＬに応じた位置にポジゴーストと呼ばれる静電潜像にはない像が現像結果に現われることになる。逆に、その部分の現像能力が低ければ、図６（Ｃ）に示したような、静電潜像が存在するにもかかわらず、その静電潜像の現像が行われない、ネガゴーストと呼ばれる現象が発生する。
【０００８】
このように現像ゴーストは、現像剤の帯電性能に関係するものであるため、高品位な画質を得るために開発が進められている小粒径の現像剤や帯電性能を向上させた現像剤を用いたときに特に顕著となる。
【０００９】
現像ゴーストに対処するための技術としては、例えば、現像剤保持体表面に、フェノール樹脂とカーボンを含む導電性と表面潤滑性を有する樹脂層を設けることにより現像ゴーストの発生を抑制する方法が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。
また、現像剤保持体表面に、モリブデンからなる皮膜を設けることにより現像ゴーストの発生を抑制する方法が開示されている（例えば、特許文献２参照。）。
【００１０】
また、現像剤保持体表面にニッケル−リンメッキ層とクロムメッキ層とを設けることにより、トナー汚染を改善し長期に渡り画像品質を安定させる方法が開示されている（例えば、特許文献３参照。）。
【特許文献１】特開２０００−２３１２５７号公報
【特許文献２】特開平７−２８１５１７号公報
【特許文献３】特開２００３−７６１３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかし、現像剤保持体表面に樹脂層を設けるという方法では、樹脂層が摩耗しやすいため、走行するに従いスリーブ表面状態が変わり、現像ゴーストを一定に抑制できる期間が短いといった問題があった。
また、現像剤保持体表面にモリブデン層を設けるという方法では、近年開発された低温定着用トナーを用いたときに、モリブデンの帯電性が低いことから得られる画像の濃度が低くなってしまうといった問題があった。
さらに、現像剤保持体表面にニッケル−リンメッキ層とクロムメッキ層とを設けるという方法では、一成分現像システムにおいて現像ゴーストを抑制することができないといった問題があった。
【００１２】
そこで本発明の目的は、長期にわたって現像ゴーストの発生を抑制することができる現像剤保持体、現像装置、画像形成装置、及び現像剤保持体の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明者らは鋭意検討を重ねた結果、特定の基体と表面層とを有する現像剤保持体により、現像履歴によって生ずる現像ゴーストの発生を長期にわたって抑制することができ、その結果として高品質の画像を形成することができることを見出し、本発明を完成した。
即ち、本発明は、
＜１＞ 粗面化された中空円筒状の基体と、
前記基体上に設けられた表面層であって、金属を含んで構成される表面層とを有し、
前記金属は白金族元素と前記白金族元素よりも電気陰性度の小さな元素との合金を含んで構成された現像剤保持体である。
【００１４】
＜２＞ 前記白金族元素よりも電気陰性度の小さな元素が、Ｎｉ、Ｃｕから選択される１種の元素である前記＜１＞に記載の現像剤保持体である。
【００１５】
＜３＞ 現像剤保持体と、
前記現像剤保持体上に現像剤を供給する現像剤供給手段と、
前記現像剤供給手段により供給された前記現像剤を帯電する帯電手段とを有し、
前記現像剤保持体が粗面化された中空円筒状の基体と前記基体上に設けられた表面層であって金属を含んで構成される表面層とを有し、前記金属は白金族元素と前記白金族元素よりも電気陰性度の小さな元素との合金を含んで構成された現像剤保持体である現像装置である。
【００１６】
＜４＞ 潜像保持体と、
該潜像保持体の表面を帯電する帯電手段と、
前記潜像保持体の表面に潜像を形成する潜像形成手段と、
前記潜像をトナーにより現像してトナー像を形成する現像手段と、
前記トナー像を被転写体に転写する転写手段と、
前記トナー像を被転写体に加熱定着する定着手段とを有し、
前記現像手段は前記現像剤保持体を有し、前記現像剤保持体が粗面化された中空円筒状の基体と前記基体上に設けられた表面層であって金属を含んで構成される表面層を有し、前記金属は白金族元素と白金族元素よりも電気陰性度の小さな元素との合金を含んで構成された現像剤保持体である画像形成装置である。
【００１７】
＜５＞ 粗面化された中空円筒状の基体を、白金族元素と白金族元素よりも電気陰性度の小さな元素を含有する電解液で電解処理する事により、前記基体の表面に表面層を形成する表面層形成工程を有する現像剤保持体の製造方法である。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、現像履歴によって生ずる現像ゴーストの発生を長期にわたって抑制することができ、その結果として高品質の画像を形成することができる現像剤保持体、現像剤保持体の製造方法、現像装置、及び画像形成装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
＜現像剤保持体＞
本発明の現像剤保持体は、粗面化された中空円筒状の基体と、前記基体上に設けられた表面層であって金属を含んで構成される表面層とを有し、前記金属は白金族元素と前記白金族元素よりも電気陰性度の小さな元素との合金を含むことを特徴とする。
以下に、現像剤保持体の各構成を詳細に説明する。
【００２０】
−基体−
本発明にかかる基体は、中空円筒状の形状を有する。基体の素材としては、通常、アルミニウムおよびその合金、ＳＵＳ等が挙げられるが、以下に説明するように、本発明では基体の表面を粗面化するため、アルミニウムまたはその合金であることが好ましい。
【００２１】
本発明では、現像剤保持体によって搬送する現像剤の量を増加させるために、粗面化された中空円筒状の基体を用いる。ここで、本発明における「粗面化」とは、基体表面の算術平均表面粗さＲａ１が、１．０μｍ以上となるように処理することをいう。基体の粗面化加工には、乾式で粒子を吹き付けるブラスト加工法や、湿式で粒子を吹き付けるホーニング加工法、あるいは砥石研削法などがある。
【００２２】
本発明において、基体の表面粗さは、算術平均表面粗さＲａ１が、１．２μｍ以上３．７μｍ以下の範囲であることが好ましく、１．７μｍ以上３．５μｍ以下であることがより好ましく、２．５μｍ以上３．０μｍ以下であることが更に好ましい。Ｒａ１が、１．０μｍよりも小さいと、現像剤保持体によって搬送される現像剤の量を確保することが難しくなり、３．７μｍよりも大きいと、粗面化加工時の現像剤保持体の曲がりが大きくなり、精度良く製造することが困難となる場合があるため、好ましくない。
基体の算術平均表面粗さＲａ１は、東京精密社製（サーフコム１４００Ａ−３ＤＦ）で、ＪＩＳ Ｂ０６０１（２００１年）に準じて測定できる。詳しくは、触針先端２μｍＲ、測定速度０．３ｍｍ／ｓ、カットオフ値０．８ｍｍ、測定長さ４．０ｍｍの測定条件にて、周方向３箇所×軸方向３箇所の計９箇所を軸方向に向かい測定し、平均値を計算したものである。以下、「算術平均表面粗さ」については、同様の測定方法による。
【００２３】
−表面層−
本発明の現像剤保持体は、上記基体上に金属で構成される表面層を有し、前記金属は白金族元素と白金族元素よりも電気陰性度の小さな元素との合金からなる。
ここで、本発明において「合金」とは、ある金属元素と他の金属元素とが共晶を形成している状態を意味する。表面層を構成する金属を合金とすることで、一種類の金属では達成することが難しい帯電性を得ることが可能となる。
【００２４】
一般に、表面層を構成する金属としては、ニッケル、銅、亜鉛、錫、金、パラジウム、ロジウム、ルテニウム、等を適用することができる。中でもゴーストが発生しにくいという点から、白金族元素と、白金族元素よりも電気陰性度の小さな元素との合金を適用することが好適である。ここで、本発明における電気陰性度とは、ポーリング（Ｐａｕｌｉｎｇ）の電気陰性度（１９３２年）により定義されるものを意味する。以下にポーリングの電気陰性度について説明する。
Ｅを原子同士の結合エネルギーとし、原子Ａと原子Ｂの結合エネルギーの実測値を、Ｅ（Ａ−Ｂ）とすると、純粋な共有結合と仮定した場合の結合エネルギーとの差、ΔＥ（Ａ−Ｂ）は下記式（１）のようになる。
式（１）：ΔＥ（Ａ−Ｂ）＝Ｅ（Ａ−Ｂ）−１／２｛Ｅ（Ａ−Ａ）＋Ｅ（Ｂ−Ｂ）｝
ここで、Ｅ（Ａ−Ａ）は原子Ａと原子Ａの結合エネルギーの実測値、Ｅ（Ｂ−Ｂ）は原子Ｂと原子Ｂの結合エネルギーの実測値である。
このΔＥ（Ａ−Ｂ）に関して、下記式（２）を満たすように決定したχＰＡが原子Ａに関してのポーリングの電気陰性度である。（χＰＢは原子Ｂの電気陰性度である。）
式（２）：ΔＥ（Ａ−Ｂ）＝Ｋ（χＰＡ−χＰＢ）２（Ｋは任意の定数である。）
前記白金族元素は、ルテニウム（Ｒｕ：２．２）、ロジウム（Ｒｈ：２．２８）、パラジウム（Ｐｄ：２．２）、オスミウム（Ｏｓ：２．２）、イリジウム（Ｉｒ：２．２）、白金（Ｐｔ：２．２８）の６元素である。各元素記号の後ろに示した数字はポーリングの電気陰性度の値である。（以下も同様である。）これら白金族元素よりも電気陰性度の小さな元素としてはニッケル（Ｎｉ：１．９１）、銅（Ｃｕ：１．９）、亜鉛（Ｚｎ：１．６５）が挙げられ、製造が容易な点から、ニッケル、銅がより好ましい。また、白金族元素と白金族元素よりも電気陰性度の小さな元素との組み合わせとしては、合金を形成したときの帯電性の点から、ロジウム（Ｒｈ：２．２８）、パラジウム（Ｐｄ：２．２）、白金（Ｐｔ：２．２８）と、ニッケル（Ｎｉ：１．９１）、銅（Ｃｕ：１．９）との組み合わせが好ましい。これらの元素の組み合わせが好適な帯電性を示す理由については明らかになっていないが、以下のように推測される。
【００２５】
一般的に、表面層の帯電性を高めると画像濃度は高くなるが、ゴーストの発生が多くなる。そのために、これまでの技術では、画像濃度を若干犠牲にしてゴーストの発生を抑えるよう、帯電性の低いモリブデン等を表面層に用いて、実用に向けて対処していた。しかし、本発明では、表面層に使用する元素を組み合わせて表面層の帯電性を制御することによって、ゴースト発生の観点から従来使いこなしの難かったモリブデンよりも帯電性の高い、白金族元素と白金族元素よりも電気陰性度の小さな元素との合金を表面層に用いることができるようになった。したがって、本発明において、現像剤保持体の表面層に白金族元素と白金族元素よりも電気陰性度の小さな元素との合金を適用すると、ゴーストの発生を抑えつつ、且つ高い画像濃度の画像を得ることができる。
【００２６】
表面層の表面粗さは、算術平均表面粗さＲａ２が、１．０μｍ以上３．５μｍ以下の範囲であることが好ましく、１．５μｍ以上３．３μｍ以下であることがより好ましく、２．４μｍ以上３．０μｍ以下であることが更に好ましい。Ｒａ２が、１．０μｍよりも小さいと、現像剤保持体によって搬送される現像剤の量を確保することが難しくなり、３．５μｍよりも大きいと、搬送能力が向上するため現像される現像剤量が多くなるが、現像剤の帯電が不均一になり、帯電が低い現像剤も入ってくるため、例えば文字画質やソリッド画質の後端部にトナー飛び散りの画像障害が発生する場合があるため、好ましくない。
なお、ここで測定される算術平均表面粗さＲａ２は、図２におけるマクロな凹凸を測定して得られた値に該当する。
【００２７】
また、表面層の算術平均表面粗さＲａ２は、基体の算術平均表面粗さＲａ１に対して、Ｒａ２／Ｒａ１が、０．７以上１未満であることが好ましく、０．７５以上０．９９以下であることがより好ましく、０．８０以上０．９８以下であることが更に好ましい。Ｒａ２／Ｒａ１の値が、０．７未満の場合には、現像剤保持体表面の平滑さが増し、現像剤搬送に不均一が生じ、画像濃度ムラが生じる場合があり、１．０を超える場合には、後述のミクロな凹凸ｒの凹部にトナーが残存するためゴーストが発生する場合があるため好ましくない。
【００２８】
このような表面層の表面粗さ（マクロ及びミクロの状態を含む）にするためには、光沢剤を添加することが好ましい。表面層の光沢剤の添加量は、金属や光沢剤の種類によって異なるため一概に言うことはできず、上記算術平均表面粗さＲａ２の範囲に入るよう、適宜調整することが好ましい。
【００２９】
前述のように、本発明にかかる基体は中空状円筒の表面を粗面化処理して得られる。粗面化することで、表面に凹凸ができる。この凹凸を有する基体表面に金属で構成される表面層を形成すると、下地の凹凸の形状に起因して、表面層の表面にも凹凸が生じる。その様子を図１に示す。
【００３０】
こうして作製された現像剤保持体に現像剤を付着させると、基体１０の凹凸に起因した表面層２０の表面の凹凸（図１におけるマクロな凹凸Ｒ）に現像剤が捕捉されやすくなり、潜像保持体へ現像剤を搬送しやすくなる。しかしながら、過剰な表面の凹凸は、現像ゴーストの発生を多くしてしまう。
また、上記表面の凹凸を拡大すると、図１（Ｂ）に示すように、更に微小な凹凸が存在する。この微小な凹凸（図１におけるミクロな凹凸ｒ）の凹部にトナー粒子が残存し、更なる現像ゴーストの発生を引き起こしていることが明らかとなった。つまり、表面層のミクロな凹凸ｒに残存したトナー粒子は、現像のために移転することなく残存し続けてしまうため、次の帯電工程では、残存したトナーを帯電させてしまう。したがって、新たに供給されたトナーの帯電が潤滑に行われなくなってしまい、その結果、ゴーストの発生が引き起こされているものと考えられる。
【００３１】
そこで、図２に示すように、上記ミクロな凹凸ｒを平坦化し、且つ上記マクロな凹凸Ｒについても基体の凹凸よりは滑らかな表面となるよう、表面層に光沢剤を添加する事が好ましい。その結果、図２に示すように、本発明の現像剤保持体は、マクロな凹凸Ｒを適度に有し、且つミクロな凹凸ｒが平坦化された表面層を有する。このような構造により、トナーが搬送されやすく且つトナーの残存が防止され、長期にわたって現像ゴーストの発生を抑えることができる現像剤保持体となる。
【００３２】
表面層に添加し得る光沢剤としては、上記算術平均表面粗さＲａ２の範囲に調整することができるものであれば、特に限定されないが、例えば、亜鉛用には、デュオジンク１００、ジンクライト１６００、ジンクライトＳ−３４００、ジンクライトＫ−２５００、ジンクライトＫ−７５００、ジンクＮＨ、ジンクＡ−１００、ジンクＡ−２００、ジンクＡＣＫ、ジンクＡ（以上、奥野製薬株式会社製）を挙げることができ、錫用には、トップフローナＲ、トップフローナＭＵ（以上、奥野製薬株式会社製）を挙げることができる。また、ニッケル用には、スーパーネオライト、スーパーゼナー、モノライト、トップセリーナ、トップルナー、トップレオナＮＬ、アクナＢ−３０、アクナＢ、ターボライト（以上、奥野製薬株式会社製）、＃８１０、＃８１、＃８３、＃８１−Ｊ（以上、荏原ユージライト株式会社製）を挙げることができ、銅用には、ＫＯＴＡＣ１、ＫＯＴＡＣ２（以上、大和特殊株式会社製）、エレカッパー２５ＭＵ、エレカッパー２５Ａ（以上、奥野製薬株式会社製）を挙げることができる。
【００３３】
表面層の厚さは、０．０１μｍ以上１μｍ以下の範囲であることが好ましく、０．１μｍ以上１．０μｍ以下であることがより好ましく、０．３μｍ以上０．５μｍ以下であることが更に好ましい。表面層の厚さが０．０１μｍ未満の場合には、繰り返し走行による表面層の磨耗により、下地が露出し、ゴースト抑制を維持できなくなる場合があり、１μｍよりも厚いと膜厚が厚くなったために表面層の面内粗度バラツキが発生し、画像濃度ムラが発生する場合があるため好ましくなく、また生産コストの点から膜厚は薄い方が望ましい。ここでいう表面層の膜厚は、蛍光Ｘ線膜厚計（ＳＦＴ３０００Ｓ：ＳＩＩ製）を用い、現像剤保持体１本当たり周方向４箇所×軸方向９箇所の計３６箇所の膜厚を測定した場合の平均値をいう。
表面層は、単層であっても２層以上であってもよい。表面層が２層以上からなる場合には、全表面層の厚さを合算した値が上記範囲内にあることが好ましい。
【００３４】
表面層は、構成する金属を含む電解液で上記粗面化された基体を電解処理して、該基体上に形成されることが好ましい。上記電解液中に光沢剤を添加し、均一となるように混合した後、基体を陰極として電解処理を行う。
表面層の表面粗さは、表面層に添加する光沢剤の添加量や表面層の膜厚を調整することによって制御することができる。また、表面層の前記表面粗さは、基体の表面粗さから影響を受けるため、基体の表面粗さと光沢剤の添加量と表面層の膜厚を適宜調整することが好ましい。
表面層の膜厚は、電解処理の温度、電流密度、或いは電解処理時間によって調整することができる。なお、表面層に添加する光沢剤の添加量を増やすほど、また表面層の膜厚を厚くするほど、表面層の表面粗さを小さくすることができる。
また、電界処理の温度を高く、電流密度を高く、電界処理時間を長くするほど、表面層の膜厚を大きくすることができる。
【００３５】
−その他の層−
本発明の現像剤保持体は、少なくとも前記基体と表面層とを有していれば、その他は特に制限されず、例えば、基体と表面層との間に密着性を高めたり、帯電量の調整をおこなったりするための下引き層を設けてもよい。また下引き層の上にさらに中間層を設けてもよい。勿論、下引き層を設けない態様であってもよい。下引き層、中間層としては、例えば、ニッケル、銅、クロム、金などの金属を用いることができ、ニッケル、銅を用いることが好ましい。
下引き層及び中間層は、単層であっても２層以上であってもよい。下引き層及び中間層の厚さは、全体で、０．３μｍ以上１０．０μｍ以下であることが好ましく、１．５μｍ以上５．０μｍ以下であることがより好ましい。下引き層及び中間層の厚さが０．３μｍ未満では、前述したミクロな凹凸ｒを平坦化させることができない場合があり、１０．０μｍを超えると、表面層形成後に前述したマクロな凹凸Ｒまで平坦化されてしまい、トナーの搬送性能が低下する場合がある。
【００３６】
＜現像装置＞
本発明の現像装置は、現像剤保持体と、該現像剤保持体上に現像剤を供給する現像剤供給手段と、該現像剤供給手段により供給された現像剤を帯電する帯電手段とを有する。
【００３７】
ここで、本発明の現像装置における現像剤保持体は、これまでに説明したように、粗面化された基体上に、特定の表面状態を有する表面層を有する上記現像剤保持体である。このような現像剤保持体を用いることで、本発明の現像装置では、長期にわたって現像ゴーストの発生を抑えることができる。
【００３８】
本発明の現像装置における現像剤供給手段は、攪拌部材（アジテーター）、螺旋状搬送部材であるオーガなど、現像剤保持体に現像剤を供給するのに用いるものであれば特に制限されず、通常現像装置に適用されるものを適宜適用することができる。
【００３９】
本発明の現像装置における帯電手段は、現像剤を、静電潜像保持体上の静電潜像へクーロン力によって転移することのできる帯電量に帯電させることができるものであれば、特に制限はなく用いることができ、通常現像装置に用いられる帯電手段を適宜適用することができる。通常現像剤は、現像剤同士の摩擦や、現像剤保持体上に付着した現像剤を所定の膜厚に制御するための現像剤層規制部材との摩擦によって帯電される。
【００４０】
本発明に適用し得る現像剤は、磁性一成分系現像剤、二成分系現像剤のいずれであっても本発明の効果を得ることができるが、磁性一成分系現像剤の場合に、本発明の効果をより享受することができる。
本発明の現像装置に適用し得る現像剤の組成は、通常現像剤に適用する組成物を適宜適用することができる。
【００４１】
図３は、本発明の実施に適した現像装置の１例であるが、これに限定されるものではない。
図３において、潜像保持体１には、現像装置３が対向して配置される。現像ハウジング８内には、現像ロール部（現像剤保持体）４と攪拌部材（現像剤供給手段）９とが設けられている。現像ロール部４には、軸方向に均一な磁場を形成するためのマグネットロール５と、このマグネットロール５の外周に装着される現像スリーブ６と、現像スリーブ６に圧接される軟弾性体で構成される現像剤層規制部材７とが配設されている。
マグネットロール５は、図中、例えばＮおよびＳで示す磁気パターンを有し、現像スリーブ６内において現像ハウジング８に固定されている。現像スリーブ６は、現像ハウジング８に回転自在に支持されている。また、現像剤Ｔを攪拌する攪拌部材９も現像ハウジング８に回転可能に設けられている。
【００４２】
本発明に用いられる現像剤層規制部材７の構成としては、ステンレス、銅、鉄及び樹脂等の板材に軟弾性体シートを形成したものを使用できる。軟弾性体シートとしては、シリコーンゴム，ウレタンゴム、ブタジエンゴム、天然ゴム、イソプレンゴム、スチレンブタジエンゴム、ブチルゴム、ニトリルブタジエンゴム、クロロプレンゴム、エチレンプロピレンゴム、エピクロロヒドリンゴム等、また、これらの軟弾性体を単独で成型したものや、鉄、ステンレス、アルミ等の金属性板金に直接シートを貼り付けて構成したものも同様に使用できる。
【００４３】
現像剤Ｔは、ホッパー２内において攪拌部材９の回動により攪拌、搬送され、高画質画像にも耐えられる現像剤Ｔを現像ロール部４側へ供給可能にする。この現像剤Ｔは現像スリーブ６表面にマグネットロール５の磁力により付着した後、現像剤層規制部材７の突き出し量と当接圧により層厚が規制され、かつ、摩擦帯電される。摩擦帯電され現像スリーブ６上に搬送された現像剤は帯電量に応じて潜像保持体１へ移動し現像される。
【００４４】
このような現像方法においては、現像剤保持体表面は、現像スリーブ６と、これに接触する現像剤層規制部材７と、現像剤との摩擦により帯電することとなるが、帯電性の良好な本発明の現像剤保持体を用いることにより潜像保持体１への現像剤の搬送量が安定化されるので、長期にわたって現像ゴーストの発生を抑えることができ、且つ安定した画像濃度を得ることができる。
【００４５】
＜画像形成装置＞
本発明の画像形成装置は、少なくとも、潜像保持体と、前記潜像保持体の表面に潜像を形成する潜像形成手段と、前記潜像をトナーにより現像してトナー像を形成する現像手段（上記本発明の現像装置）と、前記トナー像を被転写体に転写する転写手段と、前記トナー像を被転写体に加熱定着する定着手段と、を有する。
【００４６】
図４は、本発明の画像形成装置の好適な一実施形態の基本構成を概略的に示す断面図である。図４に示す画像形成装置１００は、電子写真感光体（潜像保持体）１０７と、電子写真感光体１０７を帯電させるコロトロンやスコロトロンなどの帯電装置１０８と、帯電装置１０８に接続された電源１０９と、帯電装置（帯電手段）１０８により帯電される電子写真感光体１０７を露光して静電潜像を形成する露光装置（潜像形成手段）１１０と、露光装置１１０により形成された静電潜像をトナーにより現像してトナー像を形成する現像装置（現像手段）１１１と、現像装置１１１により形成されたトナー像を被転写体５００に転写する転写装置（転写手段）１１２と、転写後に電子写真感光体１０７に残留しているトナーを除去するクリーニング装置１１３と、除電器１１４と、定着装置（定着手段）１１５とを備える。
【００４７】
画像形成装置１００における各装置は、いずれも従来の画像形成装置で採用されているものを適用できる。なお、本発明においては、除電器１１４が設けられていない画像形成装置であってもよい。また、図４では、帯電装置１０８は接触型の帯電装置を示しているが、コロトロン帯電器のような非接触型の帯電装置であってもよい。更に、通常画像形成装置に適用される他の構成を適宜備えてもよい。
【実施例】
【００４８】
以下、本発明を実施例によりさらに具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に何ら限定されるものではない。
【００４９】
［実施例１〜５］
（現像剤保持体１の作製）
−基体の作製−
引き抜き成形後、切削加工を施した中空状円筒のＡｌ（アルミニウム：Ａ６０６３）管に、球形研磨材であるＦＧＢ＃６０／＃４０にてブラスト処理を施した。ブラスト圧力は０．２ＭＰａとし、ブラスト時間は６０秒とした。
得られたアルミニウム管（基体）の算術平均表面粗さＲａ１を上記方法で測定したところ、２．８μｍであった。
【００５０】
−下引き層の形成−
上記ブラスト処理を施したアルミニウム管（基体）に対し、めっきの密着性を高めるため、エッチング処理を行った後、ダブルジンケート処理を施した。次に、主剤（商品名；シアン化銅（Ｉ）、関東化学製）を用いた電界処理を行い、銅で構成される平均膜厚３．５μｍの下引き層を形成した。
【００５１】
−中間層１の形成−
上記下引き層を形成したアルミニウム管（基体）に対し、主剤（住友金属鉱山株式会社の商品名：硫酸Ｎｉと、日本化学産業株式会社の商品名：塩化ニッケルとを混合比（質量比）５／１で使用。）を使い建浴したNi浴に対し、光沢剤（荏原ユージライト株式会社、商品名＃８１０／＃８３（混合比率（体積比）１／３を使用。）を２０ｍｌ／ｌ添加した処理液を調整し、かかる処理液を用いて上記下引き層を設けたアルミニウム管（基体）にニッケル電解処理を行い、ニッケルで構成される平均膜厚３μｍの中間層１を形成した。
【００５２】
−中間層２の形成−
上記中間層１を形成したアルミニウム管（基体）に対し、主剤（商品名；オウロナール４４ＢＣ、メルテックス製）を用いた金電界処理を行い、金で構成される平均膜厚１μｍの中間層２を形成した。
【００５３】
−表面層の形成−
一方、主剤（商品名；ＰＮＰ−８０ＥＣ、日進化成製）を使い建浴したパラジウム−ニッケル浴に対し、光沢剤（商品名：ＡＤ５８６、日進化成製）を２００ｍｌ／ｌ添加した処理液を調整し、かかる処理液を用いて上記中間層２までを形成したアルミニウム管（基体）に電解処理を行い、パラジウムとニッケルとの合金で構成される表面層を形成した。
【００５４】
電解処理後、複数回水洗を行なった後、１００℃の雰囲気下で１０分以上乾燥し、現像剤保持体１を作製した。得られた表面層の算術平均表面粗さＲａ２は２．６μｍであり、平均膜厚は０．５μｍであった。
【００５５】
（現像剤保持体２〜５の作製）
上記現像剤保持体１の作製において、アルミニウム管（基体）のブラスト処理で、ブラスト圧力を調整して、基体の表面粗さを変更した以外は同様にして、現像剤保持体２〜５を作製した。アルミニウム管（基体）の算術平均表面粗さＲａ１、表面層の算術平均表面粗さＲａ２、及び平均膜厚を表１に示す。
【００５６】
（現像剤の調製）
・結着樹脂：ポリエステル樹脂 ５０重量部
（アルコール成分：ビスフェノールＡのプロピレンオキサイド付加物、酸成分：テレフタル酸，ＭＩ：５ｇ／１０ｍｉｎ、Ｔｇ：６０℃）
・マグネタイト（粒径：０．２５μｍ） ５０重量部
・ポリプロピレンワックス ３．５重量部
（商品名：６６０Ｐ、三洋化成社製）
【００５７】
上記組成の材料をヘンシェルミキサーにより粉体混合し、これを設定温度１４０℃のエクストルーダーにより熱混練した。冷却後、粗粉砕、微粉砕し、体積平均粒径Ｄ５０が５．８μｍの粉砕物を得た。さらにこの粉砕物を分級して、Ｄ５０が６．２μｍで、４μｍ以下の粒子が２２個数％のトナー分級品を得た。
得られたトナー分級品１００重量部に対して、粒径１２ｎｍのジメチルシリコーンオイル処理シリカ微粒子（炭素量７．５質量％）１．２重量部およびデシルトリメトキシシラン１０質量％で表面処理した平均一次粒子５０ｎｍの酸化チタン微粒子０．６重量部をヘンシェルミキサーで外添して、磁性一成分現像剤を調製した。
【００５８】
（評価）
画質の評価は、画像形成装置（富士ゼロックス社製、ＤｏｃｕＰｒｉｎｔ ３４０Ａ）の現像剤保持体を上記作製の現像剤保持体に変更した改造機を用いて行った。結果を表１に示す。
−画像ゴースト−
画像ゴーストの評価は、上記調製の磁性一成分現像剤でベタ黒１枚・ベタ白３枚のプリント後に、図６に示すゴーストチャ−ト画像を１枚複写し、そのプリント結果を検査することにより、下記の基準で評価した。
◎：目視確認できるゴースト未発生
○：目視確認できるゴースト発生が軽微にみられる
△：目視確認できるゴースト発生はあるが実用上許容レベルの範囲である
×：明らかに目視確認できるゴースト発生で許容できない
−画像濃度−
画像濃度の評価は、プリント結果をＸ−Ｒｉｔｅ濃度計(X‐Ｒｉｔｅ社製)で計測し、その濃度の変動量により下記の基準で評価した。
◎：変動量が５％未満
○：変動量が５％以上１０％未満
×：変動量が１０％以上
【００５９】
尚、現像は、以下に記す条件下で、非接触のジャンピング現像法を用いて行った。
・現像バイアス（ＡＣ）：矩形波、１．８ｋＶｐｐ、Ｄｕｔｙ比５０％、周波数３．３ｋＨｚ
・現像バイアス（ＤＣ）：−４００Ｖ
・ＶＨＩＧＨ：−５００Ｖ、ＶＬＯＷ：−１５０Ｖ
・ドラムと現像剤保持体との間隔：２５０μｍ
・周囲温度：２８℃、湿度：８５％ＲＨ
【００６０】
【表１】
【００６１】
表１に示すとおり、粗面化された中空円筒状の基体上に、パラジウムとパラジウムよりも電気陰性度の小さなニッケルとの合金からなる表面層を有する現像剤保持体を用いると、長期使用（２０００００枚の印刷）においても画像ゴーストの発生が抑えられていた。特に、表面層の算術平均粗さが１．５〜３．３μｍの現像剤保持体１、３及び４を用いた場合が良好であった。なお、表面層の表面粗さＲａ２が１．０μｍである現像剤保持体２では、搬送される現像剤の搬送不良が生じ、得られる画像にムラが見られた。また、表面層の表面粗さＲａ２が３．５μｍである現像剤保持体５では、搬送される現像剤の量は増えるが、現像剤の帯電が不均一になり帯電量の低い現像剤が混入する為、文字画質やソリッド画質の後端部にトナーの飛び散りによる画質欠陥が発生する場合があった。
【００６２】
［実施例６〜１０］
（現像剤保持体６〜１０の作製）
前記現像剤保持体１〜５の作製において、表面層形成に使用した主剤を、主剤（商品名；ＰＵＰ−８６、日進化成製）に変更して、パラジウムと銅との合金で構成される表面層を形成した以外は同様にして、現像剤保持体６〜１０の作製を行った。基体の算術平均表面粗さＲａ１を測定し、表面層の算術平均表面粗さＲａ２、及び平均膜厚の結果を表２に示す。そして、実施例１と同様にして評価を行った。
【００６３】
【表２】
【００６４】
表２に示すように、粗面化された中空円筒状の基体上に、パラジウムとパラジウムよりも電気陰性度の小さな銅との合金からなる表面層を有する現像剤保持体を用いた場合も、長期使用（２０００００枚の印刷）においても画像ゴーストの発生が抑えられていた。特に、表面層の算術平均粗さが１．５〜３．３μｍの現像剤保持体７、８及び９を用いた場合が良好であった。なお、表面層の表面粗さＲａ２が１．０μｍである現像剤保持体６では、搬送される現像剤の搬送不良が生じ、得られる画像にムラが見られた。また、表面層の表面粗さＲａ２が３．５μｍである現像剤保持体１０では、搬送される現像剤の量は増えるが、現像剤の帯電が不均一になり帯電量の低い現像剤が混入する為、文字画質やソリッド画質の後端部にトナーの飛び散りによる画質欠陥が発生する場合があった。
【００６５】
［実施例１１〜１６］
（現像剤保持体１１〜１６の作製）
前記現像剤保持体１の作製において、表面層の形成での電解処理で、温度・電流密度等の条件を固定し、電解処理時間を変えることにより、表面層の膜厚を変えて、現像剤保持体１１〜１６の作製を行った。基体の算術平均表面粗さＲａ１を測定し、表面層の算術平均表面粗さＲａ２、及び平均膜厚の結果を表３に示す。なお、表３には参考として現像剤保持体１の結果も示した。そして、実施例１と同様にして評価を行った。
【００６６】
【表３】
【００６７】
表３に示すように、表面層の膜厚を変えると、表面層膜厚が０．０１〜１．０μｍの範囲であれば、２０００００枚まで印刷しても、いずれの現像剤保持体も画像ゴーストの発生が抑えられていた。但し、現像剤保持体１１は画像ゴースト発生に対して抑制効果があるものの、７０００枚の印刷を行なうと表面層が磨耗し、下地が露出する部位が見られ、同様に現像材保持体１２は９５０００枚の印刷を行うと表面層が磨耗し、下地が露出する部位が見られた。また、現像剤保持体１６では膜厚が厚くなったために表面層の面内表面粗さにバラツキが発生し、画像濃度ムラが生じる場合があった。そのため、表面層は０．１〜１．０μｍの膜厚とすることが望ましいことがわかった。なお、実施例１６を超える表面層膜厚の現像剤保持体は作製しなかったが、生産コストの観点から３．０μｍ程度の膜厚が上限である。
【００６８】
［実施例１７〜２２］
（現像剤保持体１７〜２２の作製）
前記現像剤保持体８の作製において、表面層の形成での電解処理で、温度・電流密度等の条件を固定し、電解処理時間を変えることにより、表面層の膜厚を変えて、現像剤保持体１７〜２２の作製を行った。基体の算術平均表面粗さＲａ１を測定し、表面層の算術平均表面粗さＲａ２、及び平均膜厚の結果を表４に示す。なお、表４には参考として現像剤保持体８の結果も示した。そして、実施例１と同様にして評価を行った。
【００６９】
【表４】
【００７０】
表４に示すように、表面層の膜厚を変えると、表面層膜厚が０．０１〜１．０μｍの範囲であれば、２０００００枚まで印刷しても、いずれの現像剤保持体も画像ゴーストの発生が抑えられていた。但し、現像剤保持体１７は画像ゴースト発生に対して抑制効果があるものの、７０００枚の印刷を行なうと表面層が磨耗し、下地が露出する部位が見られ、同様に現像材保持体１８は９５０００枚の印刷を行うと表面層が磨耗し、下地が露出する部位が見られた。また、現像剤保持体２２では膜厚が厚くなったために表面層の面内粗度バラツキが発生し、画像濃度ムラが生じる場合があった。そのため、表面層は０．１〜１．０μｍの膜厚とすることが望ましいことがわかった。
【００７１】
［比較例１］
（現像剤保持体ａの作製）
実施例１においてダブルジンケート処理までを施したアルミニウム管（基体）を、無電解Ｎｉ−Ｐメッキ液（商品名；Ｓ−７５４、日本カニゼン（株）製）中に浸し、その表面にＮｉ−Ｐで構成される平均膜厚３μｍの中間層を形成した。
次に、上記無電解Ｎｉ−Ｐメッキ中間層を形成したアルミニウム管（基体）に対し、主剤（商品名；ＨＥＥＦ２５Ｃ、アトテックジャパン（株）製）を用い建浴したクロム浴に対し、硫酸２．０ｇ／ｌ及び無水クロム酸２００ｇ／ｌを添加した処理液を調整し、かかる処理液を用いて電解処理を行い、クロムで構成される表面層を形成した以外は同様にして、現像剤保持体ａを作製した。
得られた現像剤保持体ａについて、実施例１と同様の方法で、現像ゴースト及び画像濃度の評価を行った。結果を表５に示す。
【００７２】
［比較例２］
（現像剤保持体ｂの作製）
現像剤保持体１の作製において、主剤（商品名；５Ｃ０１１、日本表面化学（株）製）を使い建浴したモリブデン浴を用い、ダブルジンケート処理までを施したアルミニウム管（基体）に電解処理を行い、複数回水洗を行なった後、３０℃の雰囲気下で１０分乾燥し、その後自然乾燥し、モリブデンで構成される表面層を形成した以外は同様にして、現像剤保持体ｂを作製した。
得られた現像剤保持体ｂについて、実施例１と同様の方法で、現像ゴースト及び画像濃度の評価を行った。結果を表５に示す。
【００７３】
［比較例３］
（現像剤保持体ｃの作製）
現像剤保持体１の作製において、主剤（商品名；Ｓ−２０、日進化成製）を使い建浴したパラジウム浴に対し、光沢剤（商品名：ＡＤ５２５、日進化成製）を２００ｍｌ／ｌ添加した処理液を調整し、かかる処理液を用いて上記中間層２までを形成したアルミニウム管（基体）に電解処理を行い、パラジウムで構成される表面層を形成した以外は同様にして、現像剤保持体ｃを作製した。
得られた現像剤保持体ｃについて、実施例１と同様の方法で、現像ゴースト及び画像濃度の評価を行った。結果を表５に示す。
【００７４】
【表５】
【００７５】
表５に示すように、クロムのみの表面層を有する現像剤保持体ａは画像濃度に問題があり、ゴーストの発生については評価できるレベルではなかった。モリブデンのみの表面層を有する現像剤保持体ｂのスリーブ、パラジウムのみの表面層を有する現像剤保持体ｃについても同様に、画像濃度に問題があり、ゴーストの発生については評価できるレベルではなかった。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】現像剤保持体の一例を示す概略構成図であり、（Ａ）は全体図を示し、（Ｂ）は現像剤保持体の表面層を拡大した図である。
【図２】本発明の現像剤保持体の表面層を拡大した図である。
【図３】本発明の現像装置の一例を示す概略構成図である。
【図４】本発明の画像形成装置の一例を示す概略構成図である。
【図５】磁性トナーを用いる現像装置の一般的な構成を示す図である。
【図６】印画した際に発生するゴーストを説明するための図である。
【符号の説明】
【００７７】
１、１０７ 潜像保持体
２ ホッパー
３、１１１ 現像装置
４ 現像ロール部
５ マグネットロール
６ 現像スリーブ
７ 現像剤層規制部材
８ 現像ハウジング
９ 攪拌部材
１０ 基体
１１ 現像剤保持体
１５、Ｔ 現像剤
２０ 表面層
１００ 画像形成装置
１０８ 帯電装置
１０９ 電源
１１０ 露光装置
１１２ 転写装置
１１３ クリーニング装置
１１４ 除電器
１１５ 定着装置
５００ 被転写体
【特許請求の範囲】
【請求項１】
粗面化された中空円筒状の基体と、
前記基体上に設けられた表面層であって、金属を含んで構成される表面層とを有し、
前記金属は白金族元素と前記白金族元素よりも電気陰性度の小さな元素との合金を含んで構成されたことを特徴とする現像剤保持体。
【請求項２】
現像剤保持体と、
前記現像剤保持体上に現像剤を供給する現像剤供給手段と、
前記現像剤供給手段により供給された前記現像剤を帯電する帯電手段とを有し、
前記現像剤保持体が粗面化された中空円筒状の基体と前記基体上に設けられた表面層であって金属を含んで構成される表面層とを有し、前記金属は白金族元素と前記白金族元素よりも電気陰性度の小さな元素との合金を含んで構成された現像剤保持体であることを特徴とする現像装置。
【請求項３】
潜像保持体と、
該潜像保持体の表面を帯電する帯電手段と、
前記潜像保持体の表面に潜像を形成する潜像形成手段と、
前記潜像をトナーにより現像してトナー像を形成する現像手段と、
前記トナー像を被転写体に転写する転写手段と、
前記トナー像を被転写体に加熱定着する定着手段とを有し、
前記現像手段は現像剤保持体を有し、前記現像剤保持体が粗面化された中空円筒状の基体と前記基体上に設けられた表面層であって金属を含んで構成される表面層を有し、前記金属は白金族元素と白金族元素よりも電気陰性度の小さな元素との合金を含んで構成された現像剤保持体であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】
粗面化された中空円筒状の基体を、白金族元素と白金族元素よりも電気陰性度の小さな元素を含有する電解液で電解処理する事により、前記基体の表面に表面層を形成する表面層形成工程を有することを特徴とする現像剤保持体の製造方法。
【請求項１】
粗面化された中空円筒状の基体と、
前記基体上に設けられた表面層であって、金属を含んで構成される表面層とを有し、
前記金属は白金族元素と前記白金族元素よりも電気陰性度の小さな元素との合金を含んで構成されたことを特徴とする現像剤保持体。
【請求項２】
現像剤保持体と、
前記現像剤保持体上に現像剤を供給する現像剤供給手段と、
前記現像剤供給手段により供給された前記現像剤を帯電する帯電手段とを有し、
前記現像剤保持体が粗面化された中空円筒状の基体と前記基体上に設けられた表面層であって金属を含んで構成される表面層とを有し、前記金属は白金族元素と前記白金族元素よりも電気陰性度の小さな元素との合金を含んで構成された現像剤保持体であることを特徴とする現像装置。
【請求項３】
潜像保持体と、
該潜像保持体の表面を帯電する帯電手段と、
前記潜像保持体の表面に潜像を形成する潜像形成手段と、
前記潜像をトナーにより現像してトナー像を形成する現像手段と、
前記トナー像を被転写体に転写する転写手段と、
前記トナー像を被転写体に加熱定着する定着手段とを有し、
前記現像手段は現像剤保持体を有し、前記現像剤保持体が粗面化された中空円筒状の基体と前記基体上に設けられた表面層であって金属を含んで構成される表面層を有し、前記金属は白金族元素と白金族元素よりも電気陰性度の小さな元素との合金を含んで構成された現像剤保持体であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】
粗面化された中空円筒状の基体を、白金族元素と白金族元素よりも電気陰性度の小さな元素を含有する電解液で電解処理する事により、前記基体の表面に表面層を形成する表面層形成工程を有することを特徴とする現像剤保持体の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００８−７７０００（Ｐ２００８−７７０００Ａ）
【公開日】平成２０年４月３日（２００８．４．３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２５９４０６（Ｐ２００６−２５９４０６）
【出願日】平成１８年９月２５日（２００６．９．２５）
【出願人】（０００００５４９６）富士ゼロックス株式会社 (21,908)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年４月３日（２００８．４．３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年９月２５日（２００６．９．２５）
【出願人】（０００００５４９６）富士ゼロックス株式会社 (21,908)
【Ｆターム（参考）】
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