現像装置およびそれを備えた画像形成装置
【課題】シール部材に拘束された現像剤の過帯電を抑制することが可能な現像装置およ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。
【解決手段】現像装置２０は、現像ローラ２２と、現像ローラ２２上の現像剤を隙間Ｇ２において拘束して、現像剤がハウジング２１から漏出することを抑制するシール部材３８とを含み、現像ローラ２２は、所定の像担持体１０に対向する第１領域Ａ１と、シール部材３８に対向する第２領域Ａ２とを有し、第１領域Ａ１には、現像ローラ２２の回転に伴う現像剤との接触により現像剤を帯電させる帯電能力を備えた第１金属層３４が形成されており、第２領域Ａ２には、第１金属層３４の帯電能力よりも低い帯電能力を備えた第２金属層３３が形成されている。
【解決手段】現像装置２０は、現像ローラ２２と、現像ローラ２２上の現像剤を隙間Ｇ２において拘束して、現像剤がハウジング２１から漏出することを抑制するシール部材３８とを含み、現像ローラ２２は、所定の像担持体１０に対向する第１領域Ａ１と、シール部材３８に対向する第２領域Ａ２とを有し、第１領域Ａ１には、現像ローラ２２の回転に伴う現像剤との接触により現像剤を帯電させる帯電能力を備えた第１金属層３４が形成されており、第２領域Ａ２には、第１金属層３４の帯電能力よりも低い帯電能力を備えた第２金属層３３が形成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁性トナーを含有する現像剤を所定の像担持体に供給してトナー像を形成する現像装置、およ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。
【背景技術】
【０００２】
複写機、プリンタ等の電子写真方式を利用する画像形成装置の現像装置は、現像剤を感光体ドラム等の像担持体上に供給してトナー像を形成するものであって、現像剤を像担持体に搬送するための現像ローラと、現像剤が外部に漏出することを抑制するシール部材とを含む（例えば特許文献１）。現像剤が磁性トナーを含有する場合、磁性トナーは、現像ローラの回転に伴って現像ローラと接触し、その接触による摩擦によって帯電する。磁性トナーは、帯電した状態で現像ローラの周面から像担持体に搬送される。
【０００３】
特許文献１では、シール部材は、現像ローラに内蔵されている磁石ロールによって磁化される鉄板等の磁性体であって、現像ローラの軸方向両端部のそれぞれに隙間を介して対向配置されている。シール部材と磁石ロールとの間には、磁界が形成されている。現像ローラの軸方向端部から外部に漏出しようとする現像剤は、前記磁界によって前記隙間において磁気的に拘束される。これにより、現像剤の外部への漏出が抑制される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−３９６２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１の現像装置では、シール部材と現像ローラとの間の隙間に磁気的に拘束された磁性トナーは、トナー像の形成のために消費されないため、現像ローラとの摩擦によって過帯電されやすい。過帯電された磁性トナーは、現像ローラに付着した状態で前記隙間に滞留するだけでなく、周囲の磁性トナーを引き付ける。そのため、前記隙間に多量の磁性トナーが堆積する場合がある。磁性トナーが多量に堆積すると、堆積トナーの上層部分と感光体ドラムとの間の距離が小さくなるため、非画像部に、堆積トナーの一部が移動しやすくなる。堆積した磁性トナーの一部が感光体ドラムに移動してしまうと、感光体ドラム上で形成されるトナー像が汚れてしまう。その結果、良好なトナー像を形成することはできない。
【０００６】
そこで、本発明は、上記事情に鑑み、現像剤漏出を抑制するためのシール部材を用いている構成において、シール部材に拘束された現像剤の過帯電を抑制することが可能な現像装置およ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。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明に係る現像装置は、ハウジングと、前記ハウジング内に回転可能に配置され、回転に伴い、帯電性を備えた現像剤を所定の像担持体に搬送して、前記所定の像担持体上にトナー像を形成する現像ローラと、前記ハウジング内で前記現像ローラとの間に隙間が形成された状態で前記現像ローラに対向配置され、前記現像ローラ上の前記現像剤を前記隙間において拘束して、前記現像剤が前記ハウジングから漏出することを抑制するシール部材とを含み、前記現像ローラは、前記所定の像担持体に対向する第１領域と、前記シール部材に対向する第２領域とを有し、前記第１領域には、前記現像ローラの回転に伴う前記現像剤との接触により該現像剤を帯電させる帯電能力を備えた第１金属層が形成されており、前記第２領域には、前記第１金属層の前記帯電能力よりも低い帯電能力を備えた第２金属層が形成されている。
【０００８】
本発明に係る現像装置によれば、シール部材は、現像ローラの第２領域に形成された第２金属層との間の隙間において現像剤を拘束して、現像剤の外部への漏出を抑制する。第２金属層は、現像剤に対する帯電能力が低い。そのため、前記隙間に拘束されている現像剤は、現像ローラの回転に伴って第２金属層と接触を繰り返しても過帯電され難い。これにより、現像剤の過帯電に起因して多量の現像剤が前記隙間に堆積し、現像ローラに付着することが抑制される。その結果、堆積した現像剤が周囲に飛散することが抑制されると共に、堆積した現像剤の所定の像担持体への移動によってトナー像が汚されること、所謂カブリが抑制される。
【０００９】
本発明の好ましい実施形態では、前記現像剤は、プラスに帯電されるトナーを含有し、前記第１金属層は、クロムめっき層であり、前記第２金属層は、ニッケルめっき層である。
【００１０】
この構成によれば、第１金属層として、クロムめっき層が用いられており、第２金属層として、ニッケルめっき層が用いられている。クロムめっきは、プラス帯電トナーに対して高いイオン化傾向を示すため、トナーに対して高い帯電能力を有する。そのため、所定の像担持体に対向する第１金属層は、所定の像担持体にトナーを円滑に搬送することができる。これにより、良好なトナー像が形成される。しかも、クロムめっきは高い硬度を有しているので、現像ローラに対して耐久性を付与することができる。
【００１１】
一方、ニッケルめっきは、プラス帯電トナーに対して低いイオン化傾向を示すため、トナーに対する帯電能力は低い。そのため、シール部材に対向する第２金属層は、シール部材によって拘束されているトナーを過帯電させない。
【００１２】
本発明の他の好ましい実施形態では、前記シール部材は、磁気的に前記現像剤を拘束する。
【００１３】
本発明に係る現像装置では、シール部材が磁気的に現像剤を拘束する場合であっても、第２金属層の特性により、現像剤の過帯電を抑制することができる。
【００１４】
本発明のさらに他の好ましい実施形態では、前記現像ローラは、磁石部材を内蔵しており、前記シール部材は、磁性体からなり、前記磁石部材との間で磁界を形成して前記現像剤を磁気的に拘束する。
【００１５】
この構成によれば、シール部材は磁石部材との間で形成する磁界によって現像剤を磁気的に拘束する。現像剤の磁気的拘束力は、磁石部材の磁力やシール部材の材料を適宜設定することで強くすることができる。本発明に係る現像装置では、磁気的拘束力を強くした場合であっても、第２金属層の特性により、現像剤の過帯電を抑制することができる。そのため、現像剤の外部への漏出を抑制するシール性能を高めることができる。また、現像ローラの回転速度を上げた場合であっても、現像剤の過帯電を抑制することができるので、現像装置の高速化に寄与することができる。
【００１６】
本発明に係る画像形成装置は、トナー像が形成される像担持体と、磁性トナーを含有する現像剤を前記像担持体に搬送して、該像担持体上に前記トナー像を形成する現像装置とを含み、前記現像装置として、上記構成の現像装置が用いられている。
【００１７】
本発明に係る画像形成装置は、現像ローラとシール部材との間で現像剤の過帯電を抑制することが可能な現像装置を用いているので、良好なトナー像を得ることができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明に係る現像装置および画像形成装置によれば、第２金属層は現像剤に対する帯電能力が低いので、シール部材によって拘束された現像剤が過帯電されることが抑制される。これにより、現像剤の過帯電に起因して現像ローラに付着することが抑制される。その結果、堆積した現像剤が周囲に飛散することが抑制されると共に、堆積した現像剤の所定の像担持体への移動によってトナー像が汚されること、所謂カブリが抑制される。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】画像形成装置の内部構造を概略的に示す図である。
【図２】画像形成装置に用いられる現像装置の内部構成を示す図である。
【図３】現像スリーブ２４を感光体ドラム１０側から見た図である。
【図４】図３のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿って切断した断面図である。
【図５】現像スリーブの斜視図である。
【図６】現像スリーブの第１領域における３層構造を断面示す模式図である。
【図７】現像スリーブの第２領域における２層構造を断面示す模式図である。
【図８】図６においてサークルで囲った部分の拡大図であり、現像ローラの３層構造を示す。
【図９】ニッケルめっき層およびクロムめっき層のトナーに対する帯電特性、および各めっき層の作用について説明するための模式図である。
【図１０】トナー帯電量、画像濃度、トナー搬送量およびカブリ濃度を調べるために行った実験において用いられた実施例および比較例の構成を示す図である。
【図１１】実験におけるトナー帯電量の結果を示す図である。
【図１２】実験における画像濃度の結果を示す図である。
【図１３】実験におけるトナー搬送量の結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、図面を参照して本発明に係る実施形態を詳しく説明する。尚、本発明の一実施形態として、以下の説明では、画像形成装置としてモノクロタイプのプリンタを示すが、本発明は、これに限定されるものではなく、複写機、ファクシミリ装置、これらの機能を併せ持つ複合機などの他の画像形成装置にも適用可能である。
【００２１】
図１は、画像形成装置１の内部構造を概略的に示す図である。画像形成装置１は、外部（例えばパーソナルコンピュータ）からの画像データに基づいてシートＰ上にトナー像を形成する画像形成部４と、シートＰ上に形成されたトナー像を加熱してシートＰ上に定着させる定着部５と、シートＰを収容する給紙カセット７と、シートＰが排出される排紙トレイ１２と、給紙カセット７から画像形成部４および定着部５を経由して排紙トレイ１２に向けてシートＰを搬送する搬送路６と、画像形成装置１の図１における右側面に設けられた手差しトレイ３と、各種のメニューを設定する複数のメニュー設定キー等が配置された操作部（図示せず）とを含む。
【００２２】
画像形成部４は、感光体ドラム１０（像担持体）と、感光体ドラム１０に帯電処理を実行する帯電器４２と、帯電された感光体ドラム１０にレーザ光Ｌを照射して、静電潜像を形成する露光器４３と、感光体ドラム１０に形成された静電潜像にトナーを静電付着させ、トナー像を顕像化する現像装置２０と、内部に充填されたトナーを現像装置２０へ供給するトナーカートリッジ４５と、現像されたトナー像をシートＰに転写する転写ローラ４６（転写部材）と、感光体ドラム１０のドラム表面上に残留するトナーを除去並びに回収するトナー除去器４７とを含む。なお、感光体ドラム１０の回転方向（図１では時計回りの方向）から見て、帯電器４２、現像装置２０、転写ローラ４６、トナー除去器４７の順に、感光体ドラム１０の周方向に沿って配置されている。また、露光器４３は、帯電器４２の上方に配置されている。
【００２３】
感光体ドラム１０は、例えば、アルミニウム製シリンダの表面に正帯電性光導電体であるアモルファスシリコン層が蒸着された感光体を有するドラムである。
【００２４】
帯電器４２は、例えば帯電ローラ５０を含む。帯電ローラ５０は、直流電圧と交流電圧が重畳された所定の基準帯電電圧（基準帯電バイアス）をドラム表面に印加することにより、ドラム表面の表面電位を均一に帯電させる。
【００２５】
露光器４３は、外部ＰＣ（パーソナルコンピュータ）等から入力された画像データに基づくレーザ光Ｌを感光体ドラム１０のドラム表面に導くポリゴンミラー（図示せず）を有している。ポリゴンミラーは、所定の駆動源によって回転しつつ、感光体ドラム１０のドラム表面上にレーザ光Ｌを走査して、ドラム表面に静電潜像を形成する。現像装置２０は、静電潜像にトナーを供給してドラム表面上にトナー像を形成する現像動作を行う。
【００２６】
転写ローラ４６は、搬送路６において感光体ドラム１０のドラム表面に圧接されており、転写ローラ４６とドラム表面との間には、ニップ部Ｎが形成されている。転写ローラ４６には、ドラム表面の表面電位とは逆極性の電圧が印加されるので、ドラム表面上のトナー像は、シートＰがニップ部Ｎを通過する際にシートＰ上に転写される。ニップ部Ｎを通過したシートＰは搬送路６を通って定着部５に搬送される。
【００２７】
定着部５において、シートＰ上のトナー像が該シートＰ上に加熱定着された後、シートＰは搬送路６を通って排紙トレイ１２に搬送される。
【００２８】
以下、現像装置２０について、図１に加え、図２を参照しながら詳述する。図２は、現像装置２０の内部構成を示す図である。現像装置２０は、帯電性を備えた磁性のトナーを含む１成分現像剤を使用するものであって、図１および図２に示すように、該現像装置２０の内部空間を画定する現像容器２１と、現像剤を貯留する現像剤貯留部１１と、感光体ドラム１０のドラム表面に対向する現像ローラ２２と、規制ブレード３０と、シール部材３８とを、基本的な構成要素として含む。なお、現像装置２０は、非磁性体のトナーと磁性体のキャリアとを含む２成分現像剤を用いることもできる。
【００２９】
現像容器２１（ハウジング）は、底フレーム２１ｂと、底フレーム２１ｂを上方から覆う本体フレーム２１ａとを含み、これらの両フレーム２１ａ，２１ｂ間において内部空間が画定されている。
【００３０】
現像剤貯留部１１は、内部空間の大部分を占めて現像剤を貯留する現像剤貯留空間Ｓと、現像剤貯留空間Ｓにおいて底フレーム２１ｂに形成され、現像装置２０の長手方向に延びる２つの隣り合う現像剤循環路１４，１５とを含む。
【００３１】
現像剤循環路１４，１５は、例えばアルミニウム等の金属からなる仕切り板１７によって長手方向において互いに仕切られているが、長手方向における両端部において互いに連通されている。各現像剤循環路１４，１５には、回転により現像剤を攪拌しつつ搬送するスクリューフィーダ１８，１９が回転可能に装着されている。スクリューフィーダ１８，１９は、搬送方向が互いに逆方向に設定されているので、現像剤は、現像剤循環路１４および現像剤循環路１５間を攪拌されつつ搬送される。現像剤貯留部１１は、トナーカートリッジ４５から図略の補給口を介してトナーを現像剤貯留空間Ｓ内に受け入れる。
【００３２】
現像ローラ２２は、感光体ドラム１０に現像剤を搬送して感光体ドラム１０上にトナー像を形成するローラ部材であって、感光体ドラム１０のドラム表面との間に０．２ｍｍ〜０．４ｍｍの隙間が形成された状態で感光体ドラム１０に対向配置されている。現像ローラ２２は、現像装置２０の長手方向（つまり、感光体ドラム１０の軸方向）に延びる筒状の現像スリーブ２４と、現像スリーブ２４を図２では反時計回りの方向に回転させる図略の回転軸とを含むローラ部材である。現像スリーブ２４は、現像剤循環路１４から現像剤を受け取って外周面３６上に担持し、回転に伴い、現像剤を後述する規制ブレード３０、感光体ドラム１０の順に搬送する。
【００３３】
現像スリーブ２４の内部には、磁石ロール２５が内蔵されている。磁石ロール２５は、現像スリーブ２４の長手方向に延び、現像スリーブ２４の内周面との間で微小隙間が形成された状態で支持軸２８に固定的に支持されている。
【００３４】
磁石ロール２５には、汲上極２７が形成されている。汲上極２７は、現像スリーブ２４を介して現像剤循環路１４に対向配置された磁極、例えばＮ極である。汲上極２７は、現像剤循環路１４内のトナーを、回転している現像スリーブ２４の外周面３６上に磁気的に付着させ、現像剤層として外周面３６上に担持させる。トナーは、現像スリーブ２４の回転に伴って規制部Ｒに向けて搬送される。
【００３５】
規制部Ｒは、外周面３６上の現像剤層の層厚を薄層化かつ均一化するために設けられている。規制部Ｒは、規制ブレード３０、規制極２９および磁石部材３５から構成されている。
【００３６】
規制ブレード３０は、現像スリーブ２４の上方位置で現像スリーブ２４に対向した状態で配設され、現像スリーブ２４の長手方向に延びる薄板状のＳＵＳ部材である。規制ブレード３０は、現像スリーブ２４に向かって延びる先端部３１を有しており、先端部３１の先端面と現像スリーブ２４の外周面３６との間に０．３ｍｍ程度の規制ギャップＧ１が形成されている。
【００３７】
規制極２９は、規制ブレード３０の先端面に対向するように磁石ロール２５に形成された磁極、例えばＳ極である。磁石部材３５は、現像スリーブ２４の回転方向から見た規制ブレード３０の上流面に接合され、現像スリーブ２４の長手方向に延びる板状の磁石である。磁石部材３５は、現像スリーブ２４に向かって延びる先端部を有しており、先端部には、規制極２９と同極性の磁極、例えばＳ極が形成されている。
【００３８】
規制ブレード３０の先端部３１には、規制極２９の磁界および磁石部材３５の磁界により、規制極２９および磁石部材３５の先端部とは逆の磁極、例えばＮ極が誘起されており、規制ブレード３０、規制極２９および磁石部材３５間には、磁路、いわゆる磁気シールドが形成されている。現像剤層は、現像スリーブ２４の回転に伴って規制部Ｒに到達すると、磁気シールドの磁界によって規制ギャップＧ１において磁気的に拘束されつつ、規制ブレード３０によって穂切りされる。これにより、現像剤層の層厚が適正に調整される。
【００３９】
現像剤層中のトナーは、現像スリーブ２４の外周面３６上に担持されるときに外周面３６と摩擦接触するので、例えばプラスに帯電する。また、トナーは、規制部Ｒによって規制されるときにも規制ブレード３０と摩擦接触することで帯電する。規制された現像剤層中のトナーは、そのように帯電された状態で現像スリーブ２４の回転に伴って感光体ドラム１０に向けて搬送される。トナーは、現像スリーブ２４に印加される現像バイアスと感光体ドラム１０に印加されるドラムバイアスとの電位差によって感光体ドラム１０のドラム表面の静電潜像に付着する。これにより、ドラム表面上にトナー像が形成される。
【００４０】
シール部材３８は、現像容器２１の内部から、特に、トナーを担持する現像スリーブ２４からトナーが外部に漏出することを抑制するための部材である。シール部材３８について、図２に加え、図３および図４を参照しながら説明する。図３は、現像スリーブ２４を感光体ドラム１０側から見た図であり、図４は、図３のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿って切断した断面図である。
【００４１】
シール部材３８は、現像容器２１の内部空間に向かって、かつ現像スリーブ２４の外周面３６に沿って湾曲した形状を有し、現像スリーブ２４の軸方向端部に対向配置されている。図示は省略するが、現像スリーブ２４の他方の軸方向端部にもシール部材３８が対向配置されている。シール部材３８の内周面と現像スリーブ２４の外周面３６との間には、外周面３６に沿って約０．５ｍｍの隙間Ｇ２が形成されている。シール部材３８における現像スリーブ２４の周方向から見た一方の端部３８１は、現像容器２１の内部空間側から規制ブレード３０に対向している。シール部材３８における他方の端部３８２は、現像容器２１の内部空間側から感光体ドラム１０に対向している。
【００４２】
磁石ロール２５には、汲上極２７および規制極２９に加え、トナー飛散防止用の飛散防止極３７が形成されている。飛散防止極３７は、支持軸２８を挟んで規制極２９とは反対側に位置する磁極、例えばＳ極である。
【００４３】
シール部材３８は、ＳＥＣＣ等の磁性材料から形成されており、磁石ロール２５の汲上極２７、規制極２９および剥離極３７の磁力によって磁化され、それらの磁極２７，２９，３７との間で磁界を形成する。シール部材３８は、その磁界の作用により、トナーを、現像スリーブ２４の軸方向端部における外周面３６とシール部材３８との間の隙間Ｇ２において磁気的に拘束する。そのため、現像スリーブ２４の外周面３６上に担持されているトナーが、現像スリーブ２４の軸方向端部から外部に漏出することが抑制される。
【００４４】
次に、現像スリーブ２４の構成について図５を参照して説明する。図５は、現像スリーブ２４の斜視図である。現像スリーブ２４は、回転に伴い、感光体ドラム１０のドラム表面に対向する第１領域Ａ１と、シール部材３８に対向する第２領域Ａ２とを有する。第２領域Ａ２は、現像スリーブ２４の軸方向両端部のそれぞれに設定されている。第１領域Ａ１は、一対の第２領域Ａ２間に設定されている。
【００４５】
現像スリーブ２４は、第１領域Ａ１において３層構造を有し、第２領域Ａ２において２層構造を有する。図６は、現像スリーブ２４の３層構造を示し、図７は、現像スリーブ２４の２層構造を示す。具体的には、現像スリーブ２４は、第１領域Ａ１から第２領域Ａ２にわたって延びるスリーブ基材３２と、スリーブ基材３２の基材表面（外周面３６）の全体にわたって、つまり第１領域Ａ１から第２領域Ａ２にわたって積層されたニッケルめっき層３３とを含む。現像スリーブ２４は、さらに、第１領域Ａ１のみにおいてニッケルめっき層３３上に積層されたクロムめっき層３４を含む。つまり、現像スリーブ２４は、第１領域Ａ１において、クロムめっき層３４を最上層として有し、第２領域Ａ２において、ニッケルめっき層３３を最上層として有する。
【００４６】
スリーブ基材３２は、アルミニウム等の非磁性材料から形成された素管である。ニッケルめっき層３３は、無電解めっき加工によって形成されためっき層である。このニッケルめっき層３３は、具体的には、Ｎｉ−Ｐ、Ｎｉ−Ｂ、Ｎｉ−Ｗ−Ｐ、Ｎｉ−Ｃｕ−Ｐ等が好適である。ニッケルめっき層３３の層厚は、０．３μｍ〜１０μｍの範囲におけるいずれかの値に設定されている。ニッケルめっき層３３は、本発明の第２金属層の一例である。
【００４７】
クロムめっき層３４は、電解めっき加工によって形成されためっき層である。クロムめっき層３４は、ニッケルめっき層３３よりも高い硬度（ビッカース硬度）を有する。クロムめっき層３４の層厚は、０．０６μｍ〜０．２μｍの範囲におけるいずれかの値に設定されている。クロムとしては、３価のクロムであることが好ましい。クロムめっき層３４は、本発明の第１金属層の一例である。
【００４８】
図８は、図６においてサークルで囲った部分ＣＡの拡大図である。同図に示すように、スリーブ基材３２の外周面３６には、ブラスト処理等によって凹凸が形成されている。外周面３６の表面粗さＲｚは、トナーの平均粒子径に応じて設定されている。具体的には、外周面３６の表面粗さＲｚは、トナーの平均粒子径よりも若干大きく設定されている。平均粒子径が７．１μｍのトナーを用いる場合、外周面３６の表面粗さＲｚは、十点平均粗さで７．５μｍ程度に設定される。
【００４９】
ニッケルめっき層３３は、スリーブ基材３２の外周面３６の凹凸に沿って形成されている。また、クロムめっき層３４は、ニッケルめっき層３３を介してスリーブ基材３２の外周面３６の凹凸に沿うように形成されている。ニッケルめっき層３３およびクロムめっき層３４の外周面３６上への形成に起因する凹凸の度合い（表面粗さＲｚ）の低下は極力抑制されている。
【００５０】
次に、図９を参照しながら、ニッケルめっき層３３およびクロムめっき層３４のトナーに対する帯電特性、および各めっき層３３，３４の作用について説明する。
【００５１】
クロムめっきは、酸化皮膜が形成されやすい金属であるため、高いイオン化傾向を示す。そのため、クロムめっき層３４は、プラスに帯電する特性を備えたトナーに対して高い帯電能力を有する。したがって、現像スリーブ２４の回転に伴ってクロムめっき層３４が第１領域Ａ１においてトナーと接触すると、トナーは、接触による摩擦によって高いレベルで帯電される。これにより、第１領域Ａ１において現像スリーブ２４の外周面３６上に担持されるトナーＴ１は、その帯電量（μＣ／ｇ）が高くなる。その結果、トナーＴ１は、現像スリーブ２４と感光体ドラム１０との間の電位差に従って円滑に移動するので、感光体ドラム１０上に良好なトナー像が形成される。
【００５２】
一方、ニッケルめっきは、酸化皮膜が形成され難い金属であり、クロムめっきよりも低いイオン化傾向を示す。ニッケルのイオン化傾向は、−０．２５７Ｖであり、クロムのイオン化傾向は、−０．７４Ｖである。そのため、ニッケルめっき層３３は、プラスに帯電する特性を備えたトナーに対してクロムめっき層３４よりも低い帯電能力を有する。したがって、現像スリーブ２４の回転に伴ってニッケルめっき層３３が第２領域Ａ２においてトナーと接触しても、トナーは、第１領域Ａ１における場合よりも帯電され難い。これにより、第２領域Ａ２において外周面３６上に担持されるトナーＴ２は、つまり、シール部材３８によって隙間Ｇ２内に磁気的に拘束されているＴ２は、その帯電量（μＣ／ｇ）が第１領域Ａ１におけるトナーＴ１の帯電量よりも低くなる。
【００５３】
トナーＴ２は、シール部材３８によって隙間Ｇ２内に磁気的に拘束されているため、現像スリーブ２４の回転に伴ってニッケルめっき層３３と摩擦接触を繰り返す。しかしながら、ニッケルめっき層３３は上述したように低い帯電能力を有するので、トナーＴ２は、ニッケルめっき層３３と摩擦接触を繰り返しても過帯電され難い。そのため、過帯電されたトナーが外周面３６に強固に付着してしまうことや、過帯電されたトナーが周囲のトナーを静電気的に引き付けつつ隙間Ｇ２において多量に堆積してしまうことが抑制される（トナーが多量に堆積して、堆積層における上層のトナーと感光体ドラム１０との間の距離が小さくなることが抑制される）。これにより、隙間Ｇ２内に堆積したトナーが周囲に飛散したり、堆積トナーの感光体ドラム１０への移動によってトナー像が汚されること、所謂カブリが抑制される。
【００５４】
以上説明したように、本実施形態に係る現像装置２０では、現像スリーブ２４は、第１領域Ａ１においてクロムめっき層３４が感光体ドラム１０に対向しているため、感光体ドラム１０に円滑にトナーを搬送して良好なトナー像を形成することができると共に、第２領域Ａ２においてニッケルめっき層３３がシール部材３８に対向しているため、シール部材３８によって隙間Ｇ２内に磁気的に拘束されているトナーが過帯電されることを抑制することができる（トナーの飛散およびカブリを抑制することができる）。
【００５５】
また、本実施形態に係る現像装置２０では、シール部材３８は、汲上極２７、規制極２９および剥離極３７との間で形成する磁界によってトナーＴ２を隙間Ｇ２において磁気的に拘束する。トナーの磁気的拘束力は、磁極２７，２９，３７の各磁力やシール部材３８の材料を適宜設定することで強くすることができる。本実施形態に係る現像装置２０では、磁気的拘束力を強くした場合であっても（言い換えれば、トナーＴ２とニッケルめっき層３３との間の摩擦量が増加する場合であっても）、ニッケルめっき層３３の特性により、トナーＴ２の過帯電を抑制することができる。そのため、トナーＴ２の外部への漏出を抑制するシール性能を高めることができる。
【００５６】
また、現像スリーブ２４の回転速度を上げた場合であっても（言い換えれば、トナーＴ２とニッケルめっき層３３との間の摩擦量が増加する場合であっても）、ニッケルめっき層３３の特性により、トナーＴ２の過帯電を抑制することができる。これにより、現像装置２０の高速化に寄与することができる。
【００５７】
さらに、本実施形態に係る現像装置２０では、現像スリーブ２４の第１領域Ａ１において、クロムめっき層３４が最上層として用いられている。ニッケルめっきは高い硬度を有しているので、現像スリーブ２４に対して耐久性を付与することができる。
【００５８】
以下、上記説明した現像装置２０、特に現像スリーブ２４を用いて行った実験について、図１０〜図１３を参照して説明する。実験では、トナー帯電量、画像濃度およびトナー搬送量について調べるために、図１０に示すように、実施例１と、比較例１および２とが用いられた。実施例１では、感光体ドラムに対向する第１金属層として、クロムめっき層が用いられ、シール部材に対向する第２金属層として、ニッケルめっきが用いられた。これに対し、比較例１では、第１金属層および第２金属層とも、ニッケルめっきが用いられ、比較例２では、第１金属層および第２金属層とも、クロムめっきが用いられた。
【００５９】
以下に、実験の条件を箇条書きにて示す。
現像スリーブの外径：２０ｍｍ
現像スリーブの回転速度：４９６ｍｍ／ｓ
トナー：磁性トナー
トナーの帯電極性：プラス
トナーの平均粒子径：７．１μｍ
現像スリーブの表面粗さ：７．５μｍ
規制ブレードの材料：ＳＵＳ４３０
磁性シールの材料：ＳＥＣＣ
上記の実験条件で、現像装置の現像剤貯留部に１８０ｇのトナーを補給し、３０分間、トナー無消費の連続駆動を行った。そして、現像装置の連続駆動が終了した後に、実施例１および比較例１，２のそれぞれにおいて、第１金属層および第２金属層におけるトナー帯電量が測定された。トナー帯電量の結果を図１１に示す。また、３０分間の連続駆動の後、シート上にトナー像を形成し、そのトナー像の画像濃度を、分光濃度計を用いて測定した。画像濃度の結果を図１２に示す。
【００６０】
図１１に示すように、実施例１では、第１金属層におけるトナーの帯電量は７．７μＣ／ｇであり、第２金属層におけるトナーの帯電量は４．１μＣ／ｇであった。実施例１では、クロムめっきを第１金属層として用いたため、トナーが高いレベルで帯電された。そして、図１２に示すように、第１金属層によって十分なトナー帯電量が確保されたため、形成されたトナー像の画像濃度は１．３４であった。要求される画像濃度は１．２以上である。また、実施例１では、ニッケルめっきを第２金属層として用いたため、トナーが過帯電されず、トナーの帯電量を抑えることができた。
【００６１】
一方、比較例１では、第１金属層におけるトナーの帯電量は３．６μＣ／ｇであり、第２金属層におけるトナーの帯電量は４．２μＣ／ｇであった。比較例１では、ニッケルめっきを第１金属層として用いたため、トナーの帯電量が低くなった。そのため、図１２に示すように、形成されたトナー像の画像濃度は１．１４であり、要求画像濃度を超えなかった。
【００６２】
また、比較例２では、第１金属層におけるトナーの帯電量は７．３μＣ／ｇであり、第２金属層におけるトナーの帯電量は９．８μＣ／ｇであった。比較例２では、クロムめっきを第１金属層として用いたため、十分なトナー帯電量が確保された。しかしながら、第２金属層においてもクロムめっきを用いたため、トナーの帯電量が高くなり過ぎた。
【００６３】
さらに、実験では、３０分間の現像装置の連続駆動の後に、実施例１および比較例１，２のそれぞれにおいて、第１金属層および第２金属層におけるトナー搬送量が測定された。トナー搬送量の結果を図１３に示す。
【００６４】
図１３に示すように、実施例１および比較例１，２において、トナー帯電量が増加するにつれてトナー搬送量が増加することが確認された。これは、トナー帯電量が増加するにつれ、帯電した下層のトナーが周囲のトナーを静電気的に引き付けるためである。
【００６５】
実施例１では、第１金属層におけるトナー搬送量は０．９５ｍｇ／ｃｍ２であり、第２金属層におけるトナー搬送量は０．８４ｍｇ／ｃｍ２であった。実施例１では、クロムめっきを第１金属層として用いたため、十分な搬送量が確保された。
【００６６】
一方、比較例２では、クロムめっきを第２金属層として用いたため、第２金属層におけるトナー搬送量（１．２２ｍｇ／ｃｍ２）が高くなり過ぎた。
【００６７】
以上の実験結果から明らかなように、クロムめっきを第１金属層として用いることにより、画像濃度を確保することができる（つまり、良好なトナー像の形成に寄与することができる）と共に、ニッケルめっきを第２金属層として用いることにより、トナーの搬送量を抑制することができる。
【符号の説明】
【００６８】
１ 画像形成装置
１０ 感光体ドラム
２０ 現像装置
２２ 現像ローラ
２４ 現像スリーブ
３２ スリーブ基材
３３ ニッケルめっき層（第２金属層）
３４ クロムめっき層（第１金属層）
３６ 外周面
３８ シール部材
Ａ１ 第１領域
Ａ２ 第２領域
Ｇ２ 隙間
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁性トナーを含有する現像剤を所定の像担持体に供給してトナー像を形成する現像装置、およ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。
【背景技術】
【０００２】
複写機、プリンタ等の電子写真方式を利用する画像形成装置の現像装置は、現像剤を感光体ドラム等の像担持体上に供給してトナー像を形成するものであって、現像剤を像担持体に搬送するための現像ローラと、現像剤が外部に漏出することを抑制するシール部材とを含む（例えば特許文献１）。現像剤が磁性トナーを含有する場合、磁性トナーは、現像ローラの回転に伴って現像ローラと接触し、その接触による摩擦によって帯電する。磁性トナーは、帯電した状態で現像ローラの周面から像担持体に搬送される。
【０００３】
特許文献１では、シール部材は、現像ローラに内蔵されている磁石ロールによって磁化される鉄板等の磁性体であって、現像ローラの軸方向両端部のそれぞれに隙間を介して対向配置されている。シール部材と磁石ロールとの間には、磁界が形成されている。現像ローラの軸方向端部から外部に漏出しようとする現像剤は、前記磁界によって前記隙間において磁気的に拘束される。これにより、現像剤の外部への漏出が抑制される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−３９６２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１の現像装置では、シール部材と現像ローラとの間の隙間に磁気的に拘束された磁性トナーは、トナー像の形成のために消費されないため、現像ローラとの摩擦によって過帯電されやすい。過帯電された磁性トナーは、現像ローラに付着した状態で前記隙間に滞留するだけでなく、周囲の磁性トナーを引き付ける。そのため、前記隙間に多量の磁性トナーが堆積する場合がある。磁性トナーが多量に堆積すると、堆積トナーの上層部分と感光体ドラムとの間の距離が小さくなるため、非画像部に、堆積トナーの一部が移動しやすくなる。堆積した磁性トナーの一部が感光体ドラムに移動してしまうと、感光体ドラム上で形成されるトナー像が汚れてしまう。その結果、良好なトナー像を形成することはできない。
【０００６】
そこで、本発明は、上記事情に鑑み、現像剤漏出を抑制するためのシール部材を用いている構成において、シール部材に拘束された現像剤の過帯電を抑制することが可能な現像装置およ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。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明に係る現像装置は、ハウジングと、前記ハウジング内に回転可能に配置され、回転に伴い、帯電性を備えた現像剤を所定の像担持体に搬送して、前記所定の像担持体上にトナー像を形成する現像ローラと、前記ハウジング内で前記現像ローラとの間に隙間が形成された状態で前記現像ローラに対向配置され、前記現像ローラ上の前記現像剤を前記隙間において拘束して、前記現像剤が前記ハウジングから漏出することを抑制するシール部材とを含み、前記現像ローラは、前記所定の像担持体に対向する第１領域と、前記シール部材に対向する第２領域とを有し、前記第１領域には、前記現像ローラの回転に伴う前記現像剤との接触により該現像剤を帯電させる帯電能力を備えた第１金属層が形成されており、前記第２領域には、前記第１金属層の前記帯電能力よりも低い帯電能力を備えた第２金属層が形成されている。
【０００８】
本発明に係る現像装置によれば、シール部材は、現像ローラの第２領域に形成された第２金属層との間の隙間において現像剤を拘束して、現像剤の外部への漏出を抑制する。第２金属層は、現像剤に対する帯電能力が低い。そのため、前記隙間に拘束されている現像剤は、現像ローラの回転に伴って第２金属層と接触を繰り返しても過帯電され難い。これにより、現像剤の過帯電に起因して多量の現像剤が前記隙間に堆積し、現像ローラに付着することが抑制される。その結果、堆積した現像剤が周囲に飛散することが抑制されると共に、堆積した現像剤の所定の像担持体への移動によってトナー像が汚されること、所謂カブリが抑制される。
【０００９】
本発明の好ましい実施形態では、前記現像剤は、プラスに帯電されるトナーを含有し、前記第１金属層は、クロムめっき層であり、前記第２金属層は、ニッケルめっき層である。
【００１０】
この構成によれば、第１金属層として、クロムめっき層が用いられており、第２金属層として、ニッケルめっき層が用いられている。クロムめっきは、プラス帯電トナーに対して高いイオン化傾向を示すため、トナーに対して高い帯電能力を有する。そのため、所定の像担持体に対向する第１金属層は、所定の像担持体にトナーを円滑に搬送することができる。これにより、良好なトナー像が形成される。しかも、クロムめっきは高い硬度を有しているので、現像ローラに対して耐久性を付与することができる。
【００１１】
一方、ニッケルめっきは、プラス帯電トナーに対して低いイオン化傾向を示すため、トナーに対する帯電能力は低い。そのため、シール部材に対向する第２金属層は、シール部材によって拘束されているトナーを過帯電させない。
【００１２】
本発明の他の好ましい実施形態では、前記シール部材は、磁気的に前記現像剤を拘束する。
【００１３】
本発明に係る現像装置では、シール部材が磁気的に現像剤を拘束する場合であっても、第２金属層の特性により、現像剤の過帯電を抑制することができる。
【００１４】
本発明のさらに他の好ましい実施形態では、前記現像ローラは、磁石部材を内蔵しており、前記シール部材は、磁性体からなり、前記磁石部材との間で磁界を形成して前記現像剤を磁気的に拘束する。
【００１５】
この構成によれば、シール部材は磁石部材との間で形成する磁界によって現像剤を磁気的に拘束する。現像剤の磁気的拘束力は、磁石部材の磁力やシール部材の材料を適宜設定することで強くすることができる。本発明に係る現像装置では、磁気的拘束力を強くした場合であっても、第２金属層の特性により、現像剤の過帯電を抑制することができる。そのため、現像剤の外部への漏出を抑制するシール性能を高めることができる。また、現像ローラの回転速度を上げた場合であっても、現像剤の過帯電を抑制することができるので、現像装置の高速化に寄与することができる。
【００１６】
本発明に係る画像形成装置は、トナー像が形成される像担持体と、磁性トナーを含有する現像剤を前記像担持体に搬送して、該像担持体上に前記トナー像を形成する現像装置とを含み、前記現像装置として、上記構成の現像装置が用いられている。
【００１７】
本発明に係る画像形成装置は、現像ローラとシール部材との間で現像剤の過帯電を抑制することが可能な現像装置を用いているので、良好なトナー像を得ることができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明に係る現像装置および画像形成装置によれば、第２金属層は現像剤に対する帯電能力が低いので、シール部材によって拘束された現像剤が過帯電されることが抑制される。これにより、現像剤の過帯電に起因して現像ローラに付着することが抑制される。その結果、堆積した現像剤が周囲に飛散することが抑制されると共に、堆積した現像剤の所定の像担持体への移動によってトナー像が汚されること、所謂カブリが抑制される。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】画像形成装置の内部構造を概略的に示す図である。
【図２】画像形成装置に用いられる現像装置の内部構成を示す図である。
【図３】現像スリーブ２４を感光体ドラム１０側から見た図である。
【図４】図３のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿って切断した断面図である。
【図５】現像スリーブの斜視図である。
【図６】現像スリーブの第１領域における３層構造を断面示す模式図である。
【図７】現像スリーブの第２領域における２層構造を断面示す模式図である。
【図８】図６においてサークルで囲った部分の拡大図であり、現像ローラの３層構造を示す。
【図９】ニッケルめっき層およびクロムめっき層のトナーに対する帯電特性、および各めっき層の作用について説明するための模式図である。
【図１０】トナー帯電量、画像濃度、トナー搬送量およびカブリ濃度を調べるために行った実験において用いられた実施例および比較例の構成を示す図である。
【図１１】実験におけるトナー帯電量の結果を示す図である。
【図１２】実験における画像濃度の結果を示す図である。
【図１３】実験におけるトナー搬送量の結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、図面を参照して本発明に係る実施形態を詳しく説明する。尚、本発明の一実施形態として、以下の説明では、画像形成装置としてモノクロタイプのプリンタを示すが、本発明は、これに限定されるものではなく、複写機、ファクシミリ装置、これらの機能を併せ持つ複合機などの他の画像形成装置にも適用可能である。
【００２１】
図１は、画像形成装置１の内部構造を概略的に示す図である。画像形成装置１は、外部（例えばパーソナルコンピュータ）からの画像データに基づいてシートＰ上にトナー像を形成する画像形成部４と、シートＰ上に形成されたトナー像を加熱してシートＰ上に定着させる定着部５と、シートＰを収容する給紙カセット７と、シートＰが排出される排紙トレイ１２と、給紙カセット７から画像形成部４および定着部５を経由して排紙トレイ１２に向けてシートＰを搬送する搬送路６と、画像形成装置１の図１における右側面に設けられた手差しトレイ３と、各種のメニューを設定する複数のメニュー設定キー等が配置された操作部（図示せず）とを含む。
【００２２】
画像形成部４は、感光体ドラム１０（像担持体）と、感光体ドラム１０に帯電処理を実行する帯電器４２と、帯電された感光体ドラム１０にレーザ光Ｌを照射して、静電潜像を形成する露光器４３と、感光体ドラム１０に形成された静電潜像にトナーを静電付着させ、トナー像を顕像化する現像装置２０と、内部に充填されたトナーを現像装置２０へ供給するトナーカートリッジ４５と、現像されたトナー像をシートＰに転写する転写ローラ４６（転写部材）と、感光体ドラム１０のドラム表面上に残留するトナーを除去並びに回収するトナー除去器４７とを含む。なお、感光体ドラム１０の回転方向（図１では時計回りの方向）から見て、帯電器４２、現像装置２０、転写ローラ４６、トナー除去器４７の順に、感光体ドラム１０の周方向に沿って配置されている。また、露光器４３は、帯電器４２の上方に配置されている。
【００２３】
感光体ドラム１０は、例えば、アルミニウム製シリンダの表面に正帯電性光導電体であるアモルファスシリコン層が蒸着された感光体を有するドラムである。
【００２４】
帯電器４２は、例えば帯電ローラ５０を含む。帯電ローラ５０は、直流電圧と交流電圧が重畳された所定の基準帯電電圧（基準帯電バイアス）をドラム表面に印加することにより、ドラム表面の表面電位を均一に帯電させる。
【００２５】
露光器４３は、外部ＰＣ（パーソナルコンピュータ）等から入力された画像データに基づくレーザ光Ｌを感光体ドラム１０のドラム表面に導くポリゴンミラー（図示せず）を有している。ポリゴンミラーは、所定の駆動源によって回転しつつ、感光体ドラム１０のドラム表面上にレーザ光Ｌを走査して、ドラム表面に静電潜像を形成する。現像装置２０は、静電潜像にトナーを供給してドラム表面上にトナー像を形成する現像動作を行う。
【００２６】
転写ローラ４６は、搬送路６において感光体ドラム１０のドラム表面に圧接されており、転写ローラ４６とドラム表面との間には、ニップ部Ｎが形成されている。転写ローラ４６には、ドラム表面の表面電位とは逆極性の電圧が印加されるので、ドラム表面上のトナー像は、シートＰがニップ部Ｎを通過する際にシートＰ上に転写される。ニップ部Ｎを通過したシートＰは搬送路６を通って定着部５に搬送される。
【００２７】
定着部５において、シートＰ上のトナー像が該シートＰ上に加熱定着された後、シートＰは搬送路６を通って排紙トレイ１２に搬送される。
【００２８】
以下、現像装置２０について、図１に加え、図２を参照しながら詳述する。図２は、現像装置２０の内部構成を示す図である。現像装置２０は、帯電性を備えた磁性のトナーを含む１成分現像剤を使用するものであって、図１および図２に示すように、該現像装置２０の内部空間を画定する現像容器２１と、現像剤を貯留する現像剤貯留部１１と、感光体ドラム１０のドラム表面に対向する現像ローラ２２と、規制ブレード３０と、シール部材３８とを、基本的な構成要素として含む。なお、現像装置２０は、非磁性体のトナーと磁性体のキャリアとを含む２成分現像剤を用いることもできる。
【００２９】
現像容器２１（ハウジング）は、底フレーム２１ｂと、底フレーム２１ｂを上方から覆う本体フレーム２１ａとを含み、これらの両フレーム２１ａ，２１ｂ間において内部空間が画定されている。
【００３０】
現像剤貯留部１１は、内部空間の大部分を占めて現像剤を貯留する現像剤貯留空間Ｓと、現像剤貯留空間Ｓにおいて底フレーム２１ｂに形成され、現像装置２０の長手方向に延びる２つの隣り合う現像剤循環路１４，１５とを含む。
【００３１】
現像剤循環路１４，１５は、例えばアルミニウム等の金属からなる仕切り板１７によって長手方向において互いに仕切られているが、長手方向における両端部において互いに連通されている。各現像剤循環路１４，１５には、回転により現像剤を攪拌しつつ搬送するスクリューフィーダ１８，１９が回転可能に装着されている。スクリューフィーダ１８，１９は、搬送方向が互いに逆方向に設定されているので、現像剤は、現像剤循環路１４および現像剤循環路１５間を攪拌されつつ搬送される。現像剤貯留部１１は、トナーカートリッジ４５から図略の補給口を介してトナーを現像剤貯留空間Ｓ内に受け入れる。
【００３２】
現像ローラ２２は、感光体ドラム１０に現像剤を搬送して感光体ドラム１０上にトナー像を形成するローラ部材であって、感光体ドラム１０のドラム表面との間に０．２ｍｍ〜０．４ｍｍの隙間が形成された状態で感光体ドラム１０に対向配置されている。現像ローラ２２は、現像装置２０の長手方向（つまり、感光体ドラム１０の軸方向）に延びる筒状の現像スリーブ２４と、現像スリーブ２４を図２では反時計回りの方向に回転させる図略の回転軸とを含むローラ部材である。現像スリーブ２４は、現像剤循環路１４から現像剤を受け取って外周面３６上に担持し、回転に伴い、現像剤を後述する規制ブレード３０、感光体ドラム１０の順に搬送する。
【００３３】
現像スリーブ２４の内部には、磁石ロール２５が内蔵されている。磁石ロール２５は、現像スリーブ２４の長手方向に延び、現像スリーブ２４の内周面との間で微小隙間が形成された状態で支持軸２８に固定的に支持されている。
【００３４】
磁石ロール２５には、汲上極２７が形成されている。汲上極２７は、現像スリーブ２４を介して現像剤循環路１４に対向配置された磁極、例えばＮ極である。汲上極２７は、現像剤循環路１４内のトナーを、回転している現像スリーブ２４の外周面３６上に磁気的に付着させ、現像剤層として外周面３６上に担持させる。トナーは、現像スリーブ２４の回転に伴って規制部Ｒに向けて搬送される。
【００３５】
規制部Ｒは、外周面３６上の現像剤層の層厚を薄層化かつ均一化するために設けられている。規制部Ｒは、規制ブレード３０、規制極２９および磁石部材３５から構成されている。
【００３６】
規制ブレード３０は、現像スリーブ２４の上方位置で現像スリーブ２４に対向した状態で配設され、現像スリーブ２４の長手方向に延びる薄板状のＳＵＳ部材である。規制ブレード３０は、現像スリーブ２４に向かって延びる先端部３１を有しており、先端部３１の先端面と現像スリーブ２４の外周面３６との間に０．３ｍｍ程度の規制ギャップＧ１が形成されている。
【００３７】
規制極２９は、規制ブレード３０の先端面に対向するように磁石ロール２５に形成された磁極、例えばＳ極である。磁石部材３５は、現像スリーブ２４の回転方向から見た規制ブレード３０の上流面に接合され、現像スリーブ２４の長手方向に延びる板状の磁石である。磁石部材３５は、現像スリーブ２４に向かって延びる先端部を有しており、先端部には、規制極２９と同極性の磁極、例えばＳ極が形成されている。
【００３８】
規制ブレード３０の先端部３１には、規制極２９の磁界および磁石部材３５の磁界により、規制極２９および磁石部材３５の先端部とは逆の磁極、例えばＮ極が誘起されており、規制ブレード３０、規制極２９および磁石部材３５間には、磁路、いわゆる磁気シールドが形成されている。現像剤層は、現像スリーブ２４の回転に伴って規制部Ｒに到達すると、磁気シールドの磁界によって規制ギャップＧ１において磁気的に拘束されつつ、規制ブレード３０によって穂切りされる。これにより、現像剤層の層厚が適正に調整される。
【００３９】
現像剤層中のトナーは、現像スリーブ２４の外周面３６上に担持されるときに外周面３６と摩擦接触するので、例えばプラスに帯電する。また、トナーは、規制部Ｒによって規制されるときにも規制ブレード３０と摩擦接触することで帯電する。規制された現像剤層中のトナーは、そのように帯電された状態で現像スリーブ２４の回転に伴って感光体ドラム１０に向けて搬送される。トナーは、現像スリーブ２４に印加される現像バイアスと感光体ドラム１０に印加されるドラムバイアスとの電位差によって感光体ドラム１０のドラム表面の静電潜像に付着する。これにより、ドラム表面上にトナー像が形成される。
【００４０】
シール部材３８は、現像容器２１の内部から、特に、トナーを担持する現像スリーブ２４からトナーが外部に漏出することを抑制するための部材である。シール部材３８について、図２に加え、図３および図４を参照しながら説明する。図３は、現像スリーブ２４を感光体ドラム１０側から見た図であり、図４は、図３のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿って切断した断面図である。
【００４１】
シール部材３８は、現像容器２１の内部空間に向かって、かつ現像スリーブ２４の外周面３６に沿って湾曲した形状を有し、現像スリーブ２４の軸方向端部に対向配置されている。図示は省略するが、現像スリーブ２４の他方の軸方向端部にもシール部材３８が対向配置されている。シール部材３８の内周面と現像スリーブ２４の外周面３６との間には、外周面３６に沿って約０．５ｍｍの隙間Ｇ２が形成されている。シール部材３８における現像スリーブ２４の周方向から見た一方の端部３８１は、現像容器２１の内部空間側から規制ブレード３０に対向している。シール部材３８における他方の端部３８２は、現像容器２１の内部空間側から感光体ドラム１０に対向している。
【００４２】
磁石ロール２５には、汲上極２７および規制極２９に加え、トナー飛散防止用の飛散防止極３７が形成されている。飛散防止極３７は、支持軸２８を挟んで規制極２９とは反対側に位置する磁極、例えばＳ極である。
【００４３】
シール部材３８は、ＳＥＣＣ等の磁性材料から形成されており、磁石ロール２５の汲上極２７、規制極２９および剥離極３７の磁力によって磁化され、それらの磁極２７，２９，３７との間で磁界を形成する。シール部材３８は、その磁界の作用により、トナーを、現像スリーブ２４の軸方向端部における外周面３６とシール部材３８との間の隙間Ｇ２において磁気的に拘束する。そのため、現像スリーブ２４の外周面３６上に担持されているトナーが、現像スリーブ２４の軸方向端部から外部に漏出することが抑制される。
【００４４】
次に、現像スリーブ２４の構成について図５を参照して説明する。図５は、現像スリーブ２４の斜視図である。現像スリーブ２４は、回転に伴い、感光体ドラム１０のドラム表面に対向する第１領域Ａ１と、シール部材３８に対向する第２領域Ａ２とを有する。第２領域Ａ２は、現像スリーブ２４の軸方向両端部のそれぞれに設定されている。第１領域Ａ１は、一対の第２領域Ａ２間に設定されている。
【００４５】
現像スリーブ２４は、第１領域Ａ１において３層構造を有し、第２領域Ａ２において２層構造を有する。図６は、現像スリーブ２４の３層構造を示し、図７は、現像スリーブ２４の２層構造を示す。具体的には、現像スリーブ２４は、第１領域Ａ１から第２領域Ａ２にわたって延びるスリーブ基材３２と、スリーブ基材３２の基材表面（外周面３６）の全体にわたって、つまり第１領域Ａ１から第２領域Ａ２にわたって積層されたニッケルめっき層３３とを含む。現像スリーブ２４は、さらに、第１領域Ａ１のみにおいてニッケルめっき層３３上に積層されたクロムめっき層３４を含む。つまり、現像スリーブ２４は、第１領域Ａ１において、クロムめっき層３４を最上層として有し、第２領域Ａ２において、ニッケルめっき層３３を最上層として有する。
【００４６】
スリーブ基材３２は、アルミニウム等の非磁性材料から形成された素管である。ニッケルめっき層３３は、無電解めっき加工によって形成されためっき層である。このニッケルめっき層３３は、具体的には、Ｎｉ−Ｐ、Ｎｉ−Ｂ、Ｎｉ−Ｗ−Ｐ、Ｎｉ−Ｃｕ−Ｐ等が好適である。ニッケルめっき層３３の層厚は、０．３μｍ〜１０μｍの範囲におけるいずれかの値に設定されている。ニッケルめっき層３３は、本発明の第２金属層の一例である。
【００４７】
クロムめっき層３４は、電解めっき加工によって形成されためっき層である。クロムめっき層３４は、ニッケルめっき層３３よりも高い硬度（ビッカース硬度）を有する。クロムめっき層３４の層厚は、０．０６μｍ〜０．２μｍの範囲におけるいずれかの値に設定されている。クロムとしては、３価のクロムであることが好ましい。クロムめっき層３４は、本発明の第１金属層の一例である。
【００４８】
図８は、図６においてサークルで囲った部分ＣＡの拡大図である。同図に示すように、スリーブ基材３２の外周面３６には、ブラスト処理等によって凹凸が形成されている。外周面３６の表面粗さＲｚは、トナーの平均粒子径に応じて設定されている。具体的には、外周面３６の表面粗さＲｚは、トナーの平均粒子径よりも若干大きく設定されている。平均粒子径が７．１μｍのトナーを用いる場合、外周面３６の表面粗さＲｚは、十点平均粗さで７．５μｍ程度に設定される。
【００４９】
ニッケルめっき層３３は、スリーブ基材３２の外周面３６の凹凸に沿って形成されている。また、クロムめっき層３４は、ニッケルめっき層３３を介してスリーブ基材３２の外周面３６の凹凸に沿うように形成されている。ニッケルめっき層３３およびクロムめっき層３４の外周面３６上への形成に起因する凹凸の度合い（表面粗さＲｚ）の低下は極力抑制されている。
【００５０】
次に、図９を参照しながら、ニッケルめっき層３３およびクロムめっき層３４のトナーに対する帯電特性、および各めっき層３３，３４の作用について説明する。
【００５１】
クロムめっきは、酸化皮膜が形成されやすい金属であるため、高いイオン化傾向を示す。そのため、クロムめっき層３４は、プラスに帯電する特性を備えたトナーに対して高い帯電能力を有する。したがって、現像スリーブ２４の回転に伴ってクロムめっき層３４が第１領域Ａ１においてトナーと接触すると、トナーは、接触による摩擦によって高いレベルで帯電される。これにより、第１領域Ａ１において現像スリーブ２４の外周面３６上に担持されるトナーＴ１は、その帯電量（μＣ／ｇ）が高くなる。その結果、トナーＴ１は、現像スリーブ２４と感光体ドラム１０との間の電位差に従って円滑に移動するので、感光体ドラム１０上に良好なトナー像が形成される。
【００５２】
一方、ニッケルめっきは、酸化皮膜が形成され難い金属であり、クロムめっきよりも低いイオン化傾向を示す。ニッケルのイオン化傾向は、−０．２５７Ｖであり、クロムのイオン化傾向は、−０．７４Ｖである。そのため、ニッケルめっき層３３は、プラスに帯電する特性を備えたトナーに対してクロムめっき層３４よりも低い帯電能力を有する。したがって、現像スリーブ２４の回転に伴ってニッケルめっき層３３が第２領域Ａ２においてトナーと接触しても、トナーは、第１領域Ａ１における場合よりも帯電され難い。これにより、第２領域Ａ２において外周面３６上に担持されるトナーＴ２は、つまり、シール部材３８によって隙間Ｇ２内に磁気的に拘束されているＴ２は、その帯電量（μＣ／ｇ）が第１領域Ａ１におけるトナーＴ１の帯電量よりも低くなる。
【００５３】
トナーＴ２は、シール部材３８によって隙間Ｇ２内に磁気的に拘束されているため、現像スリーブ２４の回転に伴ってニッケルめっき層３３と摩擦接触を繰り返す。しかしながら、ニッケルめっき層３３は上述したように低い帯電能力を有するので、トナーＴ２は、ニッケルめっき層３３と摩擦接触を繰り返しても過帯電され難い。そのため、過帯電されたトナーが外周面３６に強固に付着してしまうことや、過帯電されたトナーが周囲のトナーを静電気的に引き付けつつ隙間Ｇ２において多量に堆積してしまうことが抑制される（トナーが多量に堆積して、堆積層における上層のトナーと感光体ドラム１０との間の距離が小さくなることが抑制される）。これにより、隙間Ｇ２内に堆積したトナーが周囲に飛散したり、堆積トナーの感光体ドラム１０への移動によってトナー像が汚されること、所謂カブリが抑制される。
【００５４】
以上説明したように、本実施形態に係る現像装置２０では、現像スリーブ２４は、第１領域Ａ１においてクロムめっき層３４が感光体ドラム１０に対向しているため、感光体ドラム１０に円滑にトナーを搬送して良好なトナー像を形成することができると共に、第２領域Ａ２においてニッケルめっき層３３がシール部材３８に対向しているため、シール部材３８によって隙間Ｇ２内に磁気的に拘束されているトナーが過帯電されることを抑制することができる（トナーの飛散およびカブリを抑制することができる）。
【００５５】
また、本実施形態に係る現像装置２０では、シール部材３８は、汲上極２７、規制極２９および剥離極３７との間で形成する磁界によってトナーＴ２を隙間Ｇ２において磁気的に拘束する。トナーの磁気的拘束力は、磁極２７，２９，３７の各磁力やシール部材３８の材料を適宜設定することで強くすることができる。本実施形態に係る現像装置２０では、磁気的拘束力を強くした場合であっても（言い換えれば、トナーＴ２とニッケルめっき層３３との間の摩擦量が増加する場合であっても）、ニッケルめっき層３３の特性により、トナーＴ２の過帯電を抑制することができる。そのため、トナーＴ２の外部への漏出を抑制するシール性能を高めることができる。
【００５６】
また、現像スリーブ２４の回転速度を上げた場合であっても（言い換えれば、トナーＴ２とニッケルめっき層３３との間の摩擦量が増加する場合であっても）、ニッケルめっき層３３の特性により、トナーＴ２の過帯電を抑制することができる。これにより、現像装置２０の高速化に寄与することができる。
【００５７】
さらに、本実施形態に係る現像装置２０では、現像スリーブ２４の第１領域Ａ１において、クロムめっき層３４が最上層として用いられている。ニッケルめっきは高い硬度を有しているので、現像スリーブ２４に対して耐久性を付与することができる。
【００５８】
以下、上記説明した現像装置２０、特に現像スリーブ２４を用いて行った実験について、図１０〜図１３を参照して説明する。実験では、トナー帯電量、画像濃度およびトナー搬送量について調べるために、図１０に示すように、実施例１と、比較例１および２とが用いられた。実施例１では、感光体ドラムに対向する第１金属層として、クロムめっき層が用いられ、シール部材に対向する第２金属層として、ニッケルめっきが用いられた。これに対し、比較例１では、第１金属層および第２金属層とも、ニッケルめっきが用いられ、比較例２では、第１金属層および第２金属層とも、クロムめっきが用いられた。
【００５９】
以下に、実験の条件を箇条書きにて示す。
現像スリーブの外径：２０ｍｍ
現像スリーブの回転速度：４９６ｍｍ／ｓ
トナー：磁性トナー
トナーの帯電極性：プラス
トナーの平均粒子径：７．１μｍ
現像スリーブの表面粗さ：７．５μｍ
規制ブレードの材料：ＳＵＳ４３０
磁性シールの材料：ＳＥＣＣ
上記の実験条件で、現像装置の現像剤貯留部に１８０ｇのトナーを補給し、３０分間、トナー無消費の連続駆動を行った。そして、現像装置の連続駆動が終了した後に、実施例１および比較例１，２のそれぞれにおいて、第１金属層および第２金属層におけるトナー帯電量が測定された。トナー帯電量の結果を図１１に示す。また、３０分間の連続駆動の後、シート上にトナー像を形成し、そのトナー像の画像濃度を、分光濃度計を用いて測定した。画像濃度の結果を図１２に示す。
【００６０】
図１１に示すように、実施例１では、第１金属層におけるトナーの帯電量は７．７μＣ／ｇであり、第２金属層におけるトナーの帯電量は４．１μＣ／ｇであった。実施例１では、クロムめっきを第１金属層として用いたため、トナーが高いレベルで帯電された。そして、図１２に示すように、第１金属層によって十分なトナー帯電量が確保されたため、形成されたトナー像の画像濃度は１．３４であった。要求される画像濃度は１．２以上である。また、実施例１では、ニッケルめっきを第２金属層として用いたため、トナーが過帯電されず、トナーの帯電量を抑えることができた。
【００６１】
一方、比較例１では、第１金属層におけるトナーの帯電量は３．６μＣ／ｇであり、第２金属層におけるトナーの帯電量は４．２μＣ／ｇであった。比較例１では、ニッケルめっきを第１金属層として用いたため、トナーの帯電量が低くなった。そのため、図１２に示すように、形成されたトナー像の画像濃度は１．１４であり、要求画像濃度を超えなかった。
【００６２】
また、比較例２では、第１金属層におけるトナーの帯電量は７．３μＣ／ｇであり、第２金属層におけるトナーの帯電量は９．８μＣ／ｇであった。比較例２では、クロムめっきを第１金属層として用いたため、十分なトナー帯電量が確保された。しかしながら、第２金属層においてもクロムめっきを用いたため、トナーの帯電量が高くなり過ぎた。
【００６３】
さらに、実験では、３０分間の現像装置の連続駆動の後に、実施例１および比較例１，２のそれぞれにおいて、第１金属層および第２金属層におけるトナー搬送量が測定された。トナー搬送量の結果を図１３に示す。
【００６４】
図１３に示すように、実施例１および比較例１，２において、トナー帯電量が増加するにつれてトナー搬送量が増加することが確認された。これは、トナー帯電量が増加するにつれ、帯電した下層のトナーが周囲のトナーを静電気的に引き付けるためである。
【００６５】
実施例１では、第１金属層におけるトナー搬送量は０．９５ｍｇ／ｃｍ２であり、第２金属層におけるトナー搬送量は０．８４ｍｇ／ｃｍ２であった。実施例１では、クロムめっきを第１金属層として用いたため、十分な搬送量が確保された。
【００６６】
一方、比較例２では、クロムめっきを第２金属層として用いたため、第２金属層におけるトナー搬送量（１．２２ｍｇ／ｃｍ２）が高くなり過ぎた。
【００６７】
以上の実験結果から明らかなように、クロムめっきを第１金属層として用いることにより、画像濃度を確保することができる（つまり、良好なトナー像の形成に寄与することができる）と共に、ニッケルめっきを第２金属層として用いることにより、トナーの搬送量を抑制することができる。
【符号の説明】
【００６８】
１ 画像形成装置
１０ 感光体ドラム
２０ 現像装置
２２ 現像ローラ
２４ 現像スリーブ
３２ スリーブ基材
３３ ニッケルめっき層（第２金属層）
３４ クロムめっき層（第１金属層）
３６ 外周面
３８ シール部材
Ａ１ 第１領域
Ａ２ 第２領域
Ｇ２ 隙間
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジングと、
前記ハウジング内に回転可能に配置され、回転に伴い、帯電性を備えた現像剤を所定の像担持体に搬送して、前記所定の像担持体上にトナー像を形成する現像ローラと、
前記ハウジング内で前記現像ローラとの間に隙間が形成された状態で前記現像ローラに対向配置され、前記現像ローラ上の前記現像剤を前記隙間において拘束して、前記現像剤が前記ハウジングから漏出することを抑制するシール部材と、
を備え、
前記現像ローラは、前記所定の像担持体に対向する第１領域と、前記シール部材に対向する第２領域とを有し、
前記第１領域には、前記現像ローラの回転に伴う前記現像剤との接触により該現像剤を帯電させる帯電能力を備えた第１金属層が形成されており、
前記第２領域には、前記第１金属層の前記帯電能力よりも低い帯電能力を備えた第２金属層が形成されている現像装置。
【請求項２】
請求項１に記載の現像装置において、
前記現像剤は、プラスに帯電されるトナーを含有し、
前記第１金属層は、クロムめっき層であり、前記第２金属層は、ニッケルめっき層である現像装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の現像装置において、
前記シール部材は、磁気的に前記現像剤を拘束する現像装置。
【請求項４】
請求項３に記載の現像装置において、
前記現像ローラは、磁石部材を内蔵しており、
前記シール部材は、磁性体からなり、前記磁石部材との間で磁界を形成して前記現像剤を磁気的に拘束する現像装置。
【請求項５】
トナー像が形成される像担持体と、
磁性トナーを含有する現像剤を前記像担持体に搬送して、該像担持体上に前記トナー像を形成する現像装置と、
を備え、
前記現像装置として、請求項１〜４のいずれか一項に記載の現像装置が用いられている画像形成装置。
【請求項１】
ハウジングと、
前記ハウジング内に回転可能に配置され、回転に伴い、帯電性を備えた現像剤を所定の像担持体に搬送して、前記所定の像担持体上にトナー像を形成する現像ローラと、
前記ハウジング内で前記現像ローラとの間に隙間が形成された状態で前記現像ローラに対向配置され、前記現像ローラ上の前記現像剤を前記隙間において拘束して、前記現像剤が前記ハウジングから漏出することを抑制するシール部材と、
を備え、
前記現像ローラは、前記所定の像担持体に対向する第１領域と、前記シール部材に対向する第２領域とを有し、
前記第１領域には、前記現像ローラの回転に伴う前記現像剤との接触により該現像剤を帯電させる帯電能力を備えた第１金属層が形成されており、
前記第２領域には、前記第１金属層の前記帯電能力よりも低い帯電能力を備えた第２金属層が形成されている現像装置。
【請求項２】
請求項１に記載の現像装置において、
前記現像剤は、プラスに帯電されるトナーを含有し、
前記第１金属層は、クロムめっき層であり、前記第２金属層は、ニッケルめっき層である現像装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の現像装置において、
前記シール部材は、磁気的に前記現像剤を拘束する現像装置。
【請求項４】
請求項３に記載の現像装置において、
前記現像ローラは、磁石部材を内蔵しており、
前記シール部材は、磁性体からなり、前記磁石部材との間で磁界を形成して前記現像剤を磁気的に拘束する現像装置。
【請求項５】
トナー像が形成される像担持体と、
磁性トナーを含有する現像剤を前記像担持体に搬送して、該像担持体上に前記トナー像を形成する現像装置と、
を備え、
前記現像装置として、請求項１〜４のいずれか一項に記載の現像装置が用いられている画像形成装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１２−１５５１０９（Ｐ２０１２−１５５１０９Ａ）
【公開日】平成２４年８月１６日（２０１２．８．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１３５４０（Ｐ２０１１−１３５４０）
【出願日】平成２３年１月２６日（２０１１．１．２６）
【出願人】（０００００６１５０）京セラドキュメントソリューションズ株式会社 (13,173)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年８月１６日（２０１２．８．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１月２６日（２０１１．１．２６）
【出願人】（０００００６１５０）京セラドキュメントソリューションズ株式会社 (13,173)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]