現像装置及びこれを用いた画像形成装置、現像剤担持体及びその製法
【課題】二成分現像剤を担持搬送する現像剤担持体の周面に着目し、長期的に安定した周面を得るようにした現像装置及びこれを用いた画像形成装置、現像剤担持体及びその製法を提供する。
【解決手段】像担持体１に対向配置される現像剤担持体２を有し、この現像剤担持体２にてトナー及びキャリアが含まれる二成分現像剤（現像剤）を担持搬送する現像装置において、現像剤担持体２は、周面に現像剤が担持可能な微小粗面３を形成し、この微小粗面３の表面凸部３ａ平滑面４とする。
【解決手段】像担持体１に対向配置される現像剤担持体２を有し、この現像剤担持体２にてトナー及びキャリアが含まれる二成分現像剤（現像剤）を担持搬送する現像装置において、現像剤担持体２は、周面に現像剤が担持可能な微小粗面３を形成し、この微小粗面３の表面凸部３ａ平滑面４とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機やプリンタ等の画像形成装置に用いられる現像装置に係り、特に、トナー及びキャリアを含む二成分現像剤が使用される現像装置及びこれを用いた画像形成装置、二成分現像剤が担持可能な現像剤担持体及びその製法の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、電子写真方式等の画像形成装置で用いられる現像装置としてトナー及びキャリアが含まれる二成分現像剤（現像剤）を用いる二成分現像方式では、現像前の現像剤担持体上の現像剤を所定の層厚に規制するために現像剤担持体と所定のギャップを介した位置に層厚規制部材が配置される。
このような層厚規制部材を用いると、層厚規制部材の現像剤搬送方向上流側近傍では層厚規制部材のギャップを現像剤の全量が通過できずに現像剤の溜まりが形成されるようになる。そのため、この溜まった現像剤の影響によってこの部位で現像剤が現像剤担持体とスリップし易くなり、現像剤担持体の周面を摩耗して現像剤担持体の表面形状が変化するようになる。その結果、現像剤担持体によって搬送される現像剤搬送量が変化するようになったり、スリップによって現像剤自体の劣化を起こすようになり、長期に亘る安定した画像の維持を図ることが困難となっていた。
【０００３】
このような現像剤の溜まりを低減するために、通常、現像剤のキャリアの磁力や層厚規制位置での磁力（磁界）を調整することで、現像剤搬送量の経時的な安定化を図る対策がなされている。
一方、近年の高画質化への要請のため、現像剤担持体と層厚規制部材とのギャップを通過し易く、現像剤の長寿命化が可能な球形キャリアを用いる提案もなされている（特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−２４４０６号公報（実施例）
【特許文献２】特開２００１−２９６７３５号公報（発明の実施の形態、表１）
【特許文献３】特開２０００−２３１２５７号公報（発明の実施の形態、表２）
【特許文献４】特開平１０−９０９９５号公報（実施例、表１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、一般的に球形キャリアとしては磁性体と樹脂とが分散された構成であり、そのため、通常の不定形のフェライトキャリアを用いたものに比べ、低磁力となり易いこともあって、球形キャリアを用いた現像剤は現像剤担持体での現像剤搬送力がフェライトキャリアを用いたものに比べ低下するようになる。したがって、層厚規制部材の上流側での現像剤の溜まりが一層発生し易くなり、現像剤担持体の摩耗や現像剤の劣化も起こり易くなる。その結果、現像剤担持体による現像剤搬送量も経時的に変化し、画質の安定性を損なうという技術的課題がある。
【０００６】
本発明は、このような技術的課題を解決するためのものであり、二成分現像剤を担持搬送する現像剤担持体の周面に着目し、長期的に安定した周面を得るようにした現像装置及びこれを用いた画像形成装置、現像剤担持体及びその製法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
このような現像剤担持体の周面に着目した技術としては、特許文献２〜４に記載されたようなものが知られている。特許文献２には、中心線平均粗さＲａが１．０〜２．０μｍで凹凸ピッチ３．８μｍ以下のＳＲｌｒが１０１％以下の周面を持つ現像剤担持体が記されている。また、特許文献３，４には大きい凹凸と小さい凹凸を設け、大きい凹凸のＲａと小さい凹凸のＳＲｌｒとが夫々規定された周面を持つ現像剤担持体が記されている。
【０００８】
しかしながら、これらの特許文献に記載された現像剤担持体は、いずれも一成分現像剤を使用する際の課題を解決するためになされたものであり、二成分現像剤を想定したものではない。また、特許文献２では現像剤担持体の周面を化学めっき、化成処理又は樹脂皮膜によって構成するものが示され、一方、特許文献３，４では樹脂皮膜で構成するものが示されているに過ぎず、その主眼もトナー付着防止にある。そのため、二成分現像剤を使用する際の現像剤と現像剤担持体との摺動に着眼したものでもない。
【０００９】
本件発明者らは、二成分現像剤（現像剤）を搬送するための適正な現像剤担持体の周面について鋭意検討した結果、現像剤担持体の周面に現像剤が搬送可能な凹部を形成するための粗面化を行った場合、その凹部周辺には尖鋭な凸部（表面凸部）が形成され易く、現像剤の溜まりによってこの表面凸部の摩耗が急速に行われ、現像剤搬送量の経時的安定性を損なうようになるとの知見を得て、本件発明を見出すに至った。
【００１０】
すなわち、本発明は、図１に示すように、像担持体１に対向配置される現像剤担持体２を有し、この現像剤担持体２にてトナー及びキャリアが含まれる二成分現像剤（現像剤）を担持搬送する現像装置において、現像剤担持体２は、周面に現像剤が担持可能な微小粗面３を形成し、この微小粗面３の表面凸部３ａを平滑面４としたことを特徴とするものである。尚、平滑面４としては、微小粗面３の表面凸部３ａを除去したり、反対に表面凸部３ａを覆ったりできるものであれば特に限定されず、各種研磨方法や各種めっき方法を採用することが可能である。
【００１１】
このような技術的手段において、現像剤担持体２としてはトナー及びキャリアが含まれる二成分現像剤（現像剤）を担持搬送できるものであればよく、代表的態様としては回転可能な非磁性スリーブの内部に固定配置された磁界発生手段を備えた構成が挙げられる。また、現像剤担持体２と像担持体１とは、その互いの回動方向は対向部位で同方向（Ｗｉｔｈ方向）でもあってもよいし、反対方向（Ａｇａｉｎｓｔ方向）であってもよい。
【００１２】
そして、本発明では、現像剤担持体２の周面に対し、現像剤が担持可能な微小粗面３が形成され、この微小粗面３の表面凸部３ａを平滑面４とすることで、長期に亘って安定的な現像剤搬送性を確保することができるようになる。すなわち、微小粗面３を形成すると夫々の微小粗面３の凹部周辺には尖鋭的な凸部が形成され易くなり、そのまま現像剤の担持搬送を繰り返すと、この表面凸部３ａが現像剤によって摩耗され、徐々に現像剤担持体２の周面形状が変化するようになる。そのため、現像剤担持体２による現像剤搬送量が経時的に変化するようになり、画質の安定性を損なうようにもなる。これに対し、本発明では、微小粗面３の表面凸部３ａを平滑面４とすることで現像剤のスリップによって現像剤担持体２が摩耗してもその変形量が小さく抑えられ、長期に亘って安定した周面が得られるようになり、現像剤搬送量を安定化させることができるようになる。
【００１３】
また、本発明の具体的態様としては、現像剤担持体２は、その周面がＪＩＳ Ｂ０６０１−１９８２による中心線平均粗さＲａが１．６μｍ以上であり、かつ、粗さ曲線の有効線長さＳＲｌｒが１０３％以下の表面形状に設定されることが好ましい。
ここで、中心線平均粗さＲａと粗さ曲線の有効線長さＳＲｌｒについて図２を基に説明する。同図において、評価長さｌの範囲内の粗さ曲線ｆ（ｘ）が図のようになっているとすると、中心線平均粗さＲａは図の斜線部面積の平均値で表される（図中（１）式に相当する）。一方、粗さ曲線の有効線長さＳＲｌｒは、３．８μｍより長い各周波数成分をカットオフし、得られた粗さ曲線ｆ（ｘ）の全長を評価長さ（測定区間長）ｌで除した値を％表示したもので表される（図中（２）式に相当する）。
【００１４】
本発明では、Ｒａが１．６μｍ以上、かつ、ＳＲｌｒが１０３％以下となるようにすることで、現像剤担持体２の周面に微小粗面３を残しながら、エッジ部３ａを平滑面４にすることができ、現像剤のスリップによっても長期に亘って安定な周面を実現できるようになる。
更に、本発明では、微小粗面３のＲａの上限は４μｍとすることが好ましく、Ｒａがこれより大きいと、現像剤が現像剤担持体２上で一層スリップを生じ易くなり、周面の摩耗や現像剤自体の劣化が生じる虞があり、現像剤搬送量の安定化を損なう可能性がある。尚、Ｒａを大きくすると、ＳＲｌｒ自体も大きくなる傾向にあることは云うまでもない。
【００１５】
そして、本発明に用いられる現像剤のキャリアは、磁性体と結着樹脂とが分散混合された構成を有するものであることが好ましく、このような分散混合されたキャリアは球形度の高いキャリアであったり、磁化特性の低いキャリアであり、本発明はこのようなキャリアを用いた現像剤を使用する際に特に好適である。尚、磁性体と結着樹脂とが分散混合された構成を有するものとは、磁性体と樹脂を分散混合し粉砕分級したもの、重合法によって作製したもの、ポーラスな磁性体に樹脂を含浸させたもの等が挙げられる。また、磁性体と結着樹脂とを混合分散することで磁性キャリア単独のものに比べ磁化も小さくなる。
【００１６】
また、キャリアは重合法によって作製され且つ形状係数ＳＦ−２が１１５以下のものとすることが好ましい。形状係数が大きくなると、層厚規制部材のギャップでの現像剤への抵抗が大きくなりすぎたり、キャリア相互の衝突が増えることでトナーの劣化が早まるようになったりするようになる。形状係数ＳＦ−２はキャリア粒子の投影像の周囲長をＬとし、キャリア粒子径の投影面積をＳとしたときに、次の式によって算出される。
ＳＦ−２＝（Ｌ2／Ｓ）×｛１００／（４π）｝
尚、高画質化を図る観点から、キャリアの平均粒径は５０μｍ以下とすることが好ましい。
【００１７】
更に、キャリアとしては、磁場１０６／４π（Ａ／ｍ）（１０００Ｏｅ）における磁化の強さが３．２π〜８．４π×１０−２Ｗｂ／ｍ２（８０〜２１０ｅｍｕ／ｃｍ３）の低磁力のものであることが好ましく、このような低磁力のキャリアを使用すると、現像剤を現像剤担持体２側に引き付ける作用が弱くなる分現像剤のスリップを起こし易くなるが、現像剤担持体２の周面が摩耗の変化に強くなっていることから、長期に亘って安定な現像剤搬送量を維持することができるようになる。磁化の強さがこれより大きいと現像剤による現像剤担持体２の周面の摩耗が増えるようになり、一方、これより小さいと現像剤担持体２による現像剤の搬送性を損なうようになる。
【００１８】
そして、本発明は、上述した現像装置に限られるものではなく、これらの現像装置を用いた画像形成装置をも対象とし、この場合、静電潜像が担持される像担持体１と上述した現像装置とを備えるようにすればよい。
また、本発明は、現像剤担持体２も対象とし、この場合、像担持体１に対向配置され且つトナー及びキャリアが含まれる二成分現像剤（現像剤）を担持搬送可能な現像剤担持体２であって、周面に現像剤が担持可能な微小粗面３を形成し、この微小粗面３の表面凸部３ａを平滑面４としたことを特徴とする。
【００１９】
更に、本発明は、上述した現像剤担持体２を作製する製法をも対象とするものであり、この場合、像担持体１に対向配置され且つトナー及びキャリアが含まれる二成分現像剤（現像剤）を担持搬送可能な現像剤担持体２を作製する現像剤担持体２の製法であって、現像剤担持体２周面に現像剤が担持可能な微小粗面３を形成する粗面化処理工程と、この粗面化処理工程にて形成された微小粗面３を損なわない状態で微小粗面３の表面凸部３ａを平滑化する平滑化処理工程を行うことを特徴とする。
【００２０】
ここで、粗面化処理としては現像剤担持体２の周面を粗面化できるものであればよく、代表的にはブラスト処理やケミカルエッチング処理が挙げられるが、周面にランダムな微小粗面３を容易に形成する観点からはブラスト処理（砥粒を液体に混ぜて吹き付けて加工する液体ホーニングも含む）が好適である。
また、粗面化処理は、ブラスト処理にて一旦中心線平均粗さＲａが少し大きくなるように微小粗面３を形成し、その後平滑化処理を行うようにすれば、平滑化処理時に粗面化処理にて形成された微小粗面３を損なわない状態を保つことができるようになる。
【００２１】
一方、平滑化処理は、例えばバフによるバフ研磨、研磨粒子による研磨、電界研磨、めっき付与等の方法が挙げられる。更に、平滑化処理としては、微小粗面３を損なわずにエッジ部３ａを平滑化する観点からバフ研磨が好ましく、また、表面凸部３ａを覆う観点から非磁性の金属めっき層を形成することが好ましい。平滑化処理としてめっき層を施すことで、現像剤担持体２周面の摩耗量を低減するようにして表面性を維持したり、逆に、摩耗がされ易いめっき層を形成して研磨されても下地によって摩耗が進まないようになり、安定した現像剤搬送性が確保されるようになる。尚、具体的には、硬質めっきとしてはニッケルめっきやクロムめっき等が挙げられ、軟質めっきとしては光沢銅めっき等が挙げられる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、二成分現像剤を担持搬送する現像剤担持体を用いた現像装置において、現像剤担持体は、周面に現像剤が担持可能な微小粗面を形成し、この微小粗面の表面凸部を平滑面としたので、現像剤担持体上の現像剤搬送量を長期に亘って安定させることができる現像装置を実現できる。
また、このような現像装置を用いることで、長期に亘って安定した画質が維持できる画像形成装置を実現できる。
更に、周面に二成分現像剤が担持可能な微小粗面を形成し、この微小粗面の表面凸部を平滑面としたので、長期に亘って安定した現像剤の搬送性が確保される現像剤担持体を実現できる。
更にまた、現像剤担持体周面に現像剤が担持可能な微小粗面を形成する粗面化処理工程と、この粗面化処理工程にて形成された微小粗面を損なわない状態で微小粗面の表面凸部を平滑化する平滑化処理工程を行うようにしたので、長期に亘って二成分現像剤が安定して担持搬送可能な現像剤担持体を作製する製法が実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、添付図面に示す実施の形態に基づいてこの発明を詳細に説明する。
図３は、本発明が適用された現像装置を含む画像形成装置の実施の形態を示す。同図において、符号２１は、矢印方向に回転し、表面に有機光導電層等からなる感光層を含む像担持体としての感光体であり、この感光体２１は帯電ロール等の帯電器２２によって帯電され、レーザ書込装置等の露光器２３によって静電潜像が書き込まれる。この書き込まれた静電潜像は、感光体２１の光の当たった部分の表面電位が低下し、光の当たっていない高電位部分とのコントラストによる電位画像として形成される。
【００２４】
また、感光体２１に対向して配置される現像装置３０は、現像ハウジング３１内に着色粒子であるトナーとトナーを担持して搬送するキャリアが含まれる二成分現像剤（現像剤）が収容され、現像剤担持体としての現像ロール３２に現像剤を担持させ、この現像ロール３２に図示外のバイアス電源からの現像バイアスを印加することで、現像ロール３２側を静電潜像の高電位部と低電位部との中間電位に保持し、感光体２１上の静電潜像の画像部を現像剤中の帯電されたトナーにて現像するようにしたものである。
【００２５】
更に、感光体２１の周囲には転写器２４が設けられ、この転写器２４は、例えば感光体２１に圧接配置される転写ロールにて構成され、図示外のバイアス電源によって感光体２１上のトナー像が引き付けられる方向の転写バイアスが印加されることで、感光体２１上のトナー像を記録材２６に転写させるようにしたものである。また、感光体２１上に残留したトナーは、例えばドクターブレード式のクリーナー２５によって除去される。
【００２６】
更にまた、本実施の形態では、感光体２１上のトナー像が転写された記録材２６は、定着器５０に搬送され、この定着器５０により記録材２６上のトナー像が定着される。定着器５０としては、例えばヒートロール方式が採用され、加熱ロール５１と加圧ロール５２とを有し、この加熱ロール５１と加圧ロール５２との間に記録材２６を通過させることによりトナー像が記録材２６に定着されるようになっている。
【００２７】
本実施の形態における現像装置３０は、図４に示すように、感光体２１に向かって開口する現像ハウジング３１を有し、この現像ハウジング３１の開口に面して現像ロール３２を配設し、現像ハウジング３１の開口下縁には現像ロール３２表面の現像剤の層厚を規制する層厚規制部材としてのトリマ３３を設けたものとなっている。本実施の形態における現像ロール３２は、表面形状が調整された周面を持った回転可能な非磁性の現像スリーブ３２ａを有し、その内部に複数の磁極（本例ではＳ１，Ｎ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｎ２磁極）を固定的に配設した磁石ロール３２ｂを備えたものとなっている。磁石ロール３２ｂの磁極は、感光体２１と対向する位置に現像磁極としてＳ１磁極を配置し、その現像剤搬送方向下流側には搬送磁極としてのＮ１磁極、反発磁極としてのＳ２，Ｓ３磁極（Ｓ３磁極はピックアップ磁極としても働く）を配置し、トリマ３３と対向する位置にトリマ磁極としてのＮ２磁極を配置したものである。尚、磁極の数や配置はこれに限られるものではなく、適宜選定するようにすればよい。
【００２８】
また、現像ロール３２の背後には、現像ハウジング３１の一部で構成される仕切壁３１ａを挟んで、現像剤を撹拌搬送可能な２個のオーガー３４（３４ａ，３４ｂ）が設けられ、例えば現像ロール３２側のオーガーを主として現像ロール３２に現像剤を供給するサプライオーガー３４ａとし、仕切壁３１ａの背後のオーガーは主として現像剤の混合撹拌を行うアドミクスオーガー３４ｂとなっている。
【００２９】
次に、本実施の形態の現像スリーブ３２ａについて詳細に説明する。
本実施の形態の現像スリーブ３２ａは、アルミ合金やステンレス合金等の金属パイプ表面に、ブラスト材を吹き付けて粗面化するブラスト処理を行い、中心線平均粗さＲａが所定の値となるように加工する。その後、バフ研磨を行い、中心線平均粗さＲａが１．６μｍ以上、かつ、粗さ曲線の有効線長さＳＲｌｒが１０３％以下となる周面を形成するようにしている。
ブラスト処理に使用するブラスト材としては、ガラス系、セラミックス系、金属系、樹脂系メディア等限定されないが、所望の表面粗さ（凹凸面）を得る観点から所定の粒度の球形粒子を使用することが好ましい。また、バフ研磨としては、アルミナ等の研磨粒子を併用するようにしても差し支えない。
【００３０】
図５（ａ）は、本実施の形態における現像スリーブ３２ａの表面近傍の断面模式図を示すものであり、加工前（周面は二点鎖線で示す）の現像スリーブ３２ａにブラスト処理を施すと、左図のようにスリーブ周面には複数の凹部が重なったり離間した形の微小粗面（図中実線で示す）が形成される。このとき、この形成された微小粗面には、その凹部の周囲に尖鋭な形状を呈する凸部が形成された状態となっている。その後、研磨処理（本例ではバフ研磨）を行うと、特に表面凸部が多く研磨されて右図に示すように、表面凸部が滑らかな曲線部を形成するようになる。そして、このような現像スリーブ３２ａが使用される。
更に、本実施の形態で使用する現像剤のキャリアとしては、重合法によって作製された形状係数ＳＦ−２が１１０の所謂球形キャリアを用いた。また、このときのキャリアの磁化の強さは４π×１０−２Ｗｂ／ｍ２（１００ｅｍｕ／ｃｍ３）であった。
【００３１】
次に、本実施の形態における画像形成装置の作動を、現像装置３０を中心に説明する。
図４において、アドミクスオーガー３４ｂ及びサプライオーガー３４ａによって所定の帯電が付与された現像剤は、現像ロール３２のピックアップ磁極のＳ３磁極の作用によって現像ロール３２上（具体的には現像スリーブ３２ａ上）に導かれる。現像スリーブ３２ａ上に導かれた現像剤は、現像スリーブ３２ａの回転並びにＳ３磁極とトリマ磁極のＮ２磁極の間の磁界によって現像スリーブ３２ａ上を搬送される。
そして、トリマ３３の部位では、Ｎ２磁極の作用によって十分穂立ちがなされた現像剤がトリマ３３と現像スリーブ３２ａとの間隙であるトリマギャップによって所定の層厚に規制され、この規制された層厚の現像剤が感光体２１と現像ロール３２との対向領域である現像領域に搬送され、この現像領域にて現像剤中のトナーが感光体２１上の静電潜像を顕像化するようになる。
【００３２】
現像を終えた現像剤は、現像スリーブ３２ａの回転に伴ってそのままＮ１磁極、Ｓ２磁極と搬送され、その後Ｓ２磁極とＳ３磁極とで構成される反発磁界の作用によって現像スリーブ３２ａからピックオフされる。このピックオフされた現像剤は、オーガー３４に戻され、オーガー３４によって撹拌が繰り返された後、再度現像に供するようになる。
【００３３】
このような現像装置３０の作動にあって、トリマ３３の上流側近傍ではトリマギャップによって規制された現像剤が溜まり易くなる。
すなわち、現像剤のキャリアが球形のため、また、低磁力のために、特にこの部位では、現像剤を現像スリーブ３２ａ側へ保持しようとする力（現像剤保持力）が弱いため、現像スリーブ３２ａによる現像剤搬送力が低下し、一層溜まりを形成するようになる。結果的に、現像剤が搬送される速度が現像スリーブ３２ａの周速より遅くなることで、現像剤が現像スリーブ３２ａ表面でスリップを起こすようになる。
【００３４】
通常、現像スリーブ３２ａの表面で現像剤がスリップするようになると、スリーブ表面の摩耗が促進され、表面の粗さが低下するようになり、結果的に現像スリーブ３２ａによる現像剤搬送量が減少するようになる。このことは、特にブラスト処理のみを行ったようなスリーブ表面では、図５（ａ）の左図に示すように、ブラスト処理によって形成された凹部の周辺（表面側）に尖鋭な凸部が形成され、現像剤のスリップによってこの表面凸部が急速に摩耗されるようになる。そのため、現像剤搬送量は急激に低下するようになる。そして、この表面凸部が摩耗した後はスリーブ表面の全体的な摩耗が徐々に進むようになり、現像剤搬送量の変化は緩やかになる。したがって、特に表面凸部が摩耗するまでの初期的な変動が大きく、このとき現像剤搬送量の大幅な低下を来すようになり、画像濃度の低下等の画像欠陥が発生するようになる。尚、このとき、スリーブ表面のＳＲｌｒも摩耗によって急激に低下する方向に向かう。
【００３５】
一方、本実施の形態の現像スリーブ３２ａは、その表面をブラスト処理した後に更にバフ研磨を行うことで、ブラスト処理によって発生する表面凸部を図５（ａ）の右図に示すように始めから除去するようにしたので、現像剤のスリップによるスリーブ表面の摩耗が抑えられるようになり、現像剤搬送量の変化が小さく抑えられるようになる。
更に、本実施の形態では、ブラスト処理によるスリーブ表面のＲａを１．６μｍ以上とし、ＳＲｌｒを１０３％以下としたことで、スリーブ表面の凹部も浅くでき、かつ、凹部を稠密に配置しすぎないようにでき、現像剤のスリップによるスリーブ表面の摩耗を低減することができ、長期に亘って安定した現像剤搬送量を維持できるようになる。そのため、長期に亘って安定した画像形成が行えるようになる。
【００３６】
本実施の形態では、現像スリーブ３２ａの表面に対しブラスト処理を行った後に研磨処理としてバフ研磨を行う方式を示したが、ＲａとＳＲｌｒが所定の値になるようにできれば、研磨粒子による研磨、電解研磨等の他の研磨方法を用いるようにしてもよい。
更に、本実施の形態では粗面化処理としてブラスト処理を行った後に平滑化処理として研磨処理を行う方式を示したが、平滑化処理として研磨処理の代わりにめっき処理を行うようにしてもよい。
【００３７】
図５（ｂ）は、めっき処理の一例として光沢銅めっきを行った場合の現像スリーブ３２ａの断面を示すもので、左図がブラスト処理を行った状態の形状であり、右図はめっき処理を行った状態を示している。
この場合、現像スリーブ３２ａの表面が所定のＲａになるようにブラスト処理を行い、適宜下地処理を行った後に光沢銅めっきを行う。すると、ブラスト処理によって発生したエッジ部を覆うようにめっき皮膜が形成され、ブラスト処理後のＲａやＳＲｌｒの値から共に小さくなった値の表面形状が形成されるようになる。特に、めっき皮膜としてこのような軟質めっき皮膜を使用した場合には、硬質めっき皮膜を使用する場合に比べ皮膜自体の耐摩耗性は低下するが、初期的な搬送性の変化はめっき皮膜による平滑化処理によって防止することができ、一方、経時的な搬送性の変化はめっき皮膜が削られた後に出てくる素地の粗さで維持することが可能になる。また、このような安価なめっき皮膜を使用することで、現像スリーブ３２ａとしての部品の耐久性とコストとの関係でコストパフォーマンスの選択肢を拡げることもできるようになる。
【００３８】
また、めっき皮膜としては、上述した光沢銅めっきに限らず、硬質めっき皮膜として例えば光沢ニッケルめっき皮膜を形成するようにしても差し支えない。めっき皮膜として硬質膜を使用するようにすれば、平滑化処理がなされると共に現像剤のスリップによる摩耗量を低減することも可能になり、長期に亘って安定した表面を維持することができるようになる。更に、より耐久性を必要とする場合には、光沢ニッケル皮膜の表面に例えばクロムめっき皮膜等のより高い硬度のめっき皮膜を施すようにすればよい。尚、これらに用いられる皮膜は、非磁性の特性を必要とすることから、各種添加剤等の調整がなされていることは云うまでもない。
【００３９】
以上のように、本実施の形態では、現像スリーブ３２ａの表面を粗面化処理としてブラスト処理を行った後に平滑化処理として研磨処理やめっき処理を行って、スリーブ表面の中心線平均粗さＲａ及び粗さ曲線の有効線長さＳＲｌｒを所定の値に設定するようにしたので、現像剤のキャリアとして球形キャリアを使用したにも拘わらず、長期に亘って安定した現像剤搬送量を維持することができるようになる。
尚、本実施の形態の画像形成装置は、単色のものを示したが、このような現像装置３０を複数用いて、例えばフルカラーの画像形成装置に適用できることは云うまでもない。
【実施例】
【００４０】
◎実施例１
本実施例は、表面形状の異なる２種の現像スリーブにて重合キャリアの現像剤を使用したときに、現像スリーブ上の現像剤量ＭＯＳ（Mass on Sleeve）がどう変化するかを評価確認したものである。尚、比較のために、従来の組合せ（従来のフェライトキャリアの現像剤と従来の現像スリーブの組合せ）も評価した。
使用した現像スリーブとしては、本発明のように、ブラスト処理を行った後にバフ研磨を行い、Ｒａ１．６μｍ以上、ＳＲｌｒ１０３％以下となるように調整したものとした。更に、ブラスト処理（Ｒａが５μｍ、ＳＲｌｒが１０８％のもの）のみを行ったものを比較（従来の現像スリーブ）とした。
テストは、通常の画像面積率約５％の出力を行い、適宜現像スリーブ上の現像剤量を計測することで、ＭＯＳの変化を測定した。
【００４１】
結果は、図６に示すように、重合キャリア（重合ＣＡ）を用いたものでは、現像スリーブによってＭＯＳの変化の様子が大きく異なることが判明し、従来の現像スリーブ（従来スリーブ）では、プリント初期から急激にＭＯＳが低下するようになり、約２０万枚では飽和してくるようになることが判明した。これに対し、本件の現像スリーブ（本スリーブ）では、３０万枚の出力を行っても大きな変化がないことが確認された。
一方、従来のフェライトキャリアの現像剤（従来現像剤）と従来スリーブとの組合せでは、徐々にＭＯＳの低下が生じることが判明した。
このことから、重合キャリアを使用することで、従来の現像剤を使用するときよりも現像スリーブの表面摩耗が大きくなり、現像剤が現像スリーブ上を激しくスリップしていることが窺える。また、ＭＯＳの変化は初期の８０％程度を合格ラインと考えると、重合キャリアを使用した場合、従来スリーブでは約５万枚しか出力できないものが、本スリーブでは３０万枚出力しても問題がないことが確認され、本件の有効性が改めて確認された。尚、従来の組合せでは、約２３万枚であり、これよりも長期に亘って安定であることも判明した。
【００４２】
◎実施例２
本実施例は、現像スリーブのＲａ及びＳＲｌｒに着目し、現像剤として重合キャリアを使用したもので出力を繰り返したときの現像スリーブの維持性を評価確認したものである。
維持性としては、実施例１同様にプリント出力を重ね、３０万枚の出力を行うまでに適宜ＭＯＳを測定し、ＭＯＳの初期との変化が８０％を下回るかどうかで判断し、下回る場合にはＮＧとした。
結果は、図７に示すようになった。ここで、○印はＯＫレベルのもの、×印はＮＧレベルのものを示しており、また、●印は、現像スリーブにブラスト処理を行ったのみのもののＲａとＳＲｌｒの実測値を参考として示したものである。
【００４３】
この結果によれば、現像スリーブの表面のＲａが１．６μｍ以上であり、かつ、ＳＲｌｒが１０３％以下であれば、安定したＭＯＳを維持できることが判明し、本件の有効性が確認された。また、Ｒａが４μｍを超えると、ＮＧとなる可能性が高いことも確認された。
更に、本件発明者らは、使用する現像剤について詳細に検討を重ね、キャリアの形状係数ＳＦ−２が１１５以下であれば上述と同様の結果が得られることを確認した。また、キャリアの磁化の強さについても、３．２π〜８．４π×１０−２Ｗｂ／ｍ２（８０〜２１０ｅｍｕ／ｃｍ３）であれば、同様の効果が得られることを確認した。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明に係る現像装置の概要を示す説明図である。
【図２】中心線平均粗さＲａ及び粗さ曲線の有効線長さＳＲｌｒを示す説明図である。
【図３】本発明が適用された画像形成装置の実施の形態を示す説明図である。
【図４】実施の形態の現像装置を示す説明図である。
【図５】実施の形態の現像スリーブの表面近傍の断面模式図であり、（ａ）は平滑化処理としてバフ研磨をしたもの、（ｂ）はめっき皮膜を施したものである。
【図６】実施例１の結果を示すグラフである。
【図７】実施例２の結果を示すグラフである。
【符号の説明】
【００４５】
１…像担持体，２…現像剤担持体，３…微小粗面，３ａ…表面凸部，４…平滑面
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機やプリンタ等の画像形成装置に用いられる現像装置に係り、特に、トナー及びキャリアを含む二成分現像剤が使用される現像装置及びこれを用いた画像形成装置、二成分現像剤が担持可能な現像剤担持体及びその製法の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、電子写真方式等の画像形成装置で用いられる現像装置としてトナー及びキャリアが含まれる二成分現像剤（現像剤）を用いる二成分現像方式では、現像前の現像剤担持体上の現像剤を所定の層厚に規制するために現像剤担持体と所定のギャップを介した位置に層厚規制部材が配置される。
このような層厚規制部材を用いると、層厚規制部材の現像剤搬送方向上流側近傍では層厚規制部材のギャップを現像剤の全量が通過できずに現像剤の溜まりが形成されるようになる。そのため、この溜まった現像剤の影響によってこの部位で現像剤が現像剤担持体とスリップし易くなり、現像剤担持体の周面を摩耗して現像剤担持体の表面形状が変化するようになる。その結果、現像剤担持体によって搬送される現像剤搬送量が変化するようになったり、スリップによって現像剤自体の劣化を起こすようになり、長期に亘る安定した画像の維持を図ることが困難となっていた。
【０００３】
このような現像剤の溜まりを低減するために、通常、現像剤のキャリアの磁力や層厚規制位置での磁力（磁界）を調整することで、現像剤搬送量の経時的な安定化を図る対策がなされている。
一方、近年の高画質化への要請のため、現像剤担持体と層厚規制部材とのギャップを通過し易く、現像剤の長寿命化が可能な球形キャリアを用いる提案もなされている（特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−２４４０６号公報（実施例）
【特許文献２】特開２００１−２９６７３５号公報（発明の実施の形態、表１）
【特許文献３】特開２０００−２３１２５７号公報（発明の実施の形態、表２）
【特許文献４】特開平１０−９０９９５号公報（実施例、表１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、一般的に球形キャリアとしては磁性体と樹脂とが分散された構成であり、そのため、通常の不定形のフェライトキャリアを用いたものに比べ、低磁力となり易いこともあって、球形キャリアを用いた現像剤は現像剤担持体での現像剤搬送力がフェライトキャリアを用いたものに比べ低下するようになる。したがって、層厚規制部材の上流側での現像剤の溜まりが一層発生し易くなり、現像剤担持体の摩耗や現像剤の劣化も起こり易くなる。その結果、現像剤担持体による現像剤搬送量も経時的に変化し、画質の安定性を損なうという技術的課題がある。
【０００６】
本発明は、このような技術的課題を解決するためのものであり、二成分現像剤を担持搬送する現像剤担持体の周面に着目し、長期的に安定した周面を得るようにした現像装置及びこれを用いた画像形成装置、現像剤担持体及びその製法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
このような現像剤担持体の周面に着目した技術としては、特許文献２〜４に記載されたようなものが知られている。特許文献２には、中心線平均粗さＲａが１．０〜２．０μｍで凹凸ピッチ３．８μｍ以下のＳＲｌｒが１０１％以下の周面を持つ現像剤担持体が記されている。また、特許文献３，４には大きい凹凸と小さい凹凸を設け、大きい凹凸のＲａと小さい凹凸のＳＲｌｒとが夫々規定された周面を持つ現像剤担持体が記されている。
【０００８】
しかしながら、これらの特許文献に記載された現像剤担持体は、いずれも一成分現像剤を使用する際の課題を解決するためになされたものであり、二成分現像剤を想定したものではない。また、特許文献２では現像剤担持体の周面を化学めっき、化成処理又は樹脂皮膜によって構成するものが示され、一方、特許文献３，４では樹脂皮膜で構成するものが示されているに過ぎず、その主眼もトナー付着防止にある。そのため、二成分現像剤を使用する際の現像剤と現像剤担持体との摺動に着眼したものでもない。
【０００９】
本件発明者らは、二成分現像剤（現像剤）を搬送するための適正な現像剤担持体の周面について鋭意検討した結果、現像剤担持体の周面に現像剤が搬送可能な凹部を形成するための粗面化を行った場合、その凹部周辺には尖鋭な凸部（表面凸部）が形成され易く、現像剤の溜まりによってこの表面凸部の摩耗が急速に行われ、現像剤搬送量の経時的安定性を損なうようになるとの知見を得て、本件発明を見出すに至った。
【００１０】
すなわち、本発明は、図１に示すように、像担持体１に対向配置される現像剤担持体２を有し、この現像剤担持体２にてトナー及びキャリアが含まれる二成分現像剤（現像剤）を担持搬送する現像装置において、現像剤担持体２は、周面に現像剤が担持可能な微小粗面３を形成し、この微小粗面３の表面凸部３ａを平滑面４としたことを特徴とするものである。尚、平滑面４としては、微小粗面３の表面凸部３ａを除去したり、反対に表面凸部３ａを覆ったりできるものであれば特に限定されず、各種研磨方法や各種めっき方法を採用することが可能である。
【００１１】
このような技術的手段において、現像剤担持体２としてはトナー及びキャリアが含まれる二成分現像剤（現像剤）を担持搬送できるものであればよく、代表的態様としては回転可能な非磁性スリーブの内部に固定配置された磁界発生手段を備えた構成が挙げられる。また、現像剤担持体２と像担持体１とは、その互いの回動方向は対向部位で同方向（Ｗｉｔｈ方向）でもあってもよいし、反対方向（Ａｇａｉｎｓｔ方向）であってもよい。
【００１２】
そして、本発明では、現像剤担持体２の周面に対し、現像剤が担持可能な微小粗面３が形成され、この微小粗面３の表面凸部３ａを平滑面４とすることで、長期に亘って安定的な現像剤搬送性を確保することができるようになる。すなわち、微小粗面３を形成すると夫々の微小粗面３の凹部周辺には尖鋭的な凸部が形成され易くなり、そのまま現像剤の担持搬送を繰り返すと、この表面凸部３ａが現像剤によって摩耗され、徐々に現像剤担持体２の周面形状が変化するようになる。そのため、現像剤担持体２による現像剤搬送量が経時的に変化するようになり、画質の安定性を損なうようにもなる。これに対し、本発明では、微小粗面３の表面凸部３ａを平滑面４とすることで現像剤のスリップによって現像剤担持体２が摩耗してもその変形量が小さく抑えられ、長期に亘って安定した周面が得られるようになり、現像剤搬送量を安定化させることができるようになる。
【００１３】
また、本発明の具体的態様としては、現像剤担持体２は、その周面がＪＩＳ Ｂ０６０１−１９８２による中心線平均粗さＲａが１．６μｍ以上であり、かつ、粗さ曲線の有効線長さＳＲｌｒが１０３％以下の表面形状に設定されることが好ましい。
ここで、中心線平均粗さＲａと粗さ曲線の有効線長さＳＲｌｒについて図２を基に説明する。同図において、評価長さｌの範囲内の粗さ曲線ｆ（ｘ）が図のようになっているとすると、中心線平均粗さＲａは図の斜線部面積の平均値で表される（図中（１）式に相当する）。一方、粗さ曲線の有効線長さＳＲｌｒは、３．８μｍより長い各周波数成分をカットオフし、得られた粗さ曲線ｆ（ｘ）の全長を評価長さ（測定区間長）ｌで除した値を％表示したもので表される（図中（２）式に相当する）。
【００１４】
本発明では、Ｒａが１．６μｍ以上、かつ、ＳＲｌｒが１０３％以下となるようにすることで、現像剤担持体２の周面に微小粗面３を残しながら、エッジ部３ａを平滑面４にすることができ、現像剤のスリップによっても長期に亘って安定な周面を実現できるようになる。
更に、本発明では、微小粗面３のＲａの上限は４μｍとすることが好ましく、Ｒａがこれより大きいと、現像剤が現像剤担持体２上で一層スリップを生じ易くなり、周面の摩耗や現像剤自体の劣化が生じる虞があり、現像剤搬送量の安定化を損なう可能性がある。尚、Ｒａを大きくすると、ＳＲｌｒ自体も大きくなる傾向にあることは云うまでもない。
【００１５】
そして、本発明に用いられる現像剤のキャリアは、磁性体と結着樹脂とが分散混合された構成を有するものであることが好ましく、このような分散混合されたキャリアは球形度の高いキャリアであったり、磁化特性の低いキャリアであり、本発明はこのようなキャリアを用いた現像剤を使用する際に特に好適である。尚、磁性体と結着樹脂とが分散混合された構成を有するものとは、磁性体と樹脂を分散混合し粉砕分級したもの、重合法によって作製したもの、ポーラスな磁性体に樹脂を含浸させたもの等が挙げられる。また、磁性体と結着樹脂とを混合分散することで磁性キャリア単独のものに比べ磁化も小さくなる。
【００１６】
また、キャリアは重合法によって作製され且つ形状係数ＳＦ−２が１１５以下のものとすることが好ましい。形状係数が大きくなると、層厚規制部材のギャップでの現像剤への抵抗が大きくなりすぎたり、キャリア相互の衝突が増えることでトナーの劣化が早まるようになったりするようになる。形状係数ＳＦ−２はキャリア粒子の投影像の周囲長をＬとし、キャリア粒子径の投影面積をＳとしたときに、次の式によって算出される。
ＳＦ−２＝（Ｌ2／Ｓ）×｛１００／（４π）｝
尚、高画質化を図る観点から、キャリアの平均粒径は５０μｍ以下とすることが好ましい。
【００１７】
更に、キャリアとしては、磁場１０６／４π（Ａ／ｍ）（１０００Ｏｅ）における磁化の強さが３．２π〜８．４π×１０−２Ｗｂ／ｍ２（８０〜２１０ｅｍｕ／ｃｍ３）の低磁力のものであることが好ましく、このような低磁力のキャリアを使用すると、現像剤を現像剤担持体２側に引き付ける作用が弱くなる分現像剤のスリップを起こし易くなるが、現像剤担持体２の周面が摩耗の変化に強くなっていることから、長期に亘って安定な現像剤搬送量を維持することができるようになる。磁化の強さがこれより大きいと現像剤による現像剤担持体２の周面の摩耗が増えるようになり、一方、これより小さいと現像剤担持体２による現像剤の搬送性を損なうようになる。
【００１８】
そして、本発明は、上述した現像装置に限られるものではなく、これらの現像装置を用いた画像形成装置をも対象とし、この場合、静電潜像が担持される像担持体１と上述した現像装置とを備えるようにすればよい。
また、本発明は、現像剤担持体２も対象とし、この場合、像担持体１に対向配置され且つトナー及びキャリアが含まれる二成分現像剤（現像剤）を担持搬送可能な現像剤担持体２であって、周面に現像剤が担持可能な微小粗面３を形成し、この微小粗面３の表面凸部３ａを平滑面４としたことを特徴とする。
【００１９】
更に、本発明は、上述した現像剤担持体２を作製する製法をも対象とするものであり、この場合、像担持体１に対向配置され且つトナー及びキャリアが含まれる二成分現像剤（現像剤）を担持搬送可能な現像剤担持体２を作製する現像剤担持体２の製法であって、現像剤担持体２周面に現像剤が担持可能な微小粗面３を形成する粗面化処理工程と、この粗面化処理工程にて形成された微小粗面３を損なわない状態で微小粗面３の表面凸部３ａを平滑化する平滑化処理工程を行うことを特徴とする。
【００２０】
ここで、粗面化処理としては現像剤担持体２の周面を粗面化できるものであればよく、代表的にはブラスト処理やケミカルエッチング処理が挙げられるが、周面にランダムな微小粗面３を容易に形成する観点からはブラスト処理（砥粒を液体に混ぜて吹き付けて加工する液体ホーニングも含む）が好適である。
また、粗面化処理は、ブラスト処理にて一旦中心線平均粗さＲａが少し大きくなるように微小粗面３を形成し、その後平滑化処理を行うようにすれば、平滑化処理時に粗面化処理にて形成された微小粗面３を損なわない状態を保つことができるようになる。
【００２１】
一方、平滑化処理は、例えばバフによるバフ研磨、研磨粒子による研磨、電界研磨、めっき付与等の方法が挙げられる。更に、平滑化処理としては、微小粗面３を損なわずにエッジ部３ａを平滑化する観点からバフ研磨が好ましく、また、表面凸部３ａを覆う観点から非磁性の金属めっき層を形成することが好ましい。平滑化処理としてめっき層を施すことで、現像剤担持体２周面の摩耗量を低減するようにして表面性を維持したり、逆に、摩耗がされ易いめっき層を形成して研磨されても下地によって摩耗が進まないようになり、安定した現像剤搬送性が確保されるようになる。尚、具体的には、硬質めっきとしてはニッケルめっきやクロムめっき等が挙げられ、軟質めっきとしては光沢銅めっき等が挙げられる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、二成分現像剤を担持搬送する現像剤担持体を用いた現像装置において、現像剤担持体は、周面に現像剤が担持可能な微小粗面を形成し、この微小粗面の表面凸部を平滑面としたので、現像剤担持体上の現像剤搬送量を長期に亘って安定させることができる現像装置を実現できる。
また、このような現像装置を用いることで、長期に亘って安定した画質が維持できる画像形成装置を実現できる。
更に、周面に二成分現像剤が担持可能な微小粗面を形成し、この微小粗面の表面凸部を平滑面としたので、長期に亘って安定した現像剤の搬送性が確保される現像剤担持体を実現できる。
更にまた、現像剤担持体周面に現像剤が担持可能な微小粗面を形成する粗面化処理工程と、この粗面化処理工程にて形成された微小粗面を損なわない状態で微小粗面の表面凸部を平滑化する平滑化処理工程を行うようにしたので、長期に亘って二成分現像剤が安定して担持搬送可能な現像剤担持体を作製する製法が実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、添付図面に示す実施の形態に基づいてこの発明を詳細に説明する。
図３は、本発明が適用された現像装置を含む画像形成装置の実施の形態を示す。同図において、符号２１は、矢印方向に回転し、表面に有機光導電層等からなる感光層を含む像担持体としての感光体であり、この感光体２１は帯電ロール等の帯電器２２によって帯電され、レーザ書込装置等の露光器２３によって静電潜像が書き込まれる。この書き込まれた静電潜像は、感光体２１の光の当たった部分の表面電位が低下し、光の当たっていない高電位部分とのコントラストによる電位画像として形成される。
【００２４】
また、感光体２１に対向して配置される現像装置３０は、現像ハウジング３１内に着色粒子であるトナーとトナーを担持して搬送するキャリアが含まれる二成分現像剤（現像剤）が収容され、現像剤担持体としての現像ロール３２に現像剤を担持させ、この現像ロール３２に図示外のバイアス電源からの現像バイアスを印加することで、現像ロール３２側を静電潜像の高電位部と低電位部との中間電位に保持し、感光体２１上の静電潜像の画像部を現像剤中の帯電されたトナーにて現像するようにしたものである。
【００２５】
更に、感光体２１の周囲には転写器２４が設けられ、この転写器２４は、例えば感光体２１に圧接配置される転写ロールにて構成され、図示外のバイアス電源によって感光体２１上のトナー像が引き付けられる方向の転写バイアスが印加されることで、感光体２１上のトナー像を記録材２６に転写させるようにしたものである。また、感光体２１上に残留したトナーは、例えばドクターブレード式のクリーナー２５によって除去される。
【００２６】
更にまた、本実施の形態では、感光体２１上のトナー像が転写された記録材２６は、定着器５０に搬送され、この定着器５０により記録材２６上のトナー像が定着される。定着器５０としては、例えばヒートロール方式が採用され、加熱ロール５１と加圧ロール５２とを有し、この加熱ロール５１と加圧ロール５２との間に記録材２６を通過させることによりトナー像が記録材２６に定着されるようになっている。
【００２７】
本実施の形態における現像装置３０は、図４に示すように、感光体２１に向かって開口する現像ハウジング３１を有し、この現像ハウジング３１の開口に面して現像ロール３２を配設し、現像ハウジング３１の開口下縁には現像ロール３２表面の現像剤の層厚を規制する層厚規制部材としてのトリマ３３を設けたものとなっている。本実施の形態における現像ロール３２は、表面形状が調整された周面を持った回転可能な非磁性の現像スリーブ３２ａを有し、その内部に複数の磁極（本例ではＳ１，Ｎ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｎ２磁極）を固定的に配設した磁石ロール３２ｂを備えたものとなっている。磁石ロール３２ｂの磁極は、感光体２１と対向する位置に現像磁極としてＳ１磁極を配置し、その現像剤搬送方向下流側には搬送磁極としてのＮ１磁極、反発磁極としてのＳ２，Ｓ３磁極（Ｓ３磁極はピックアップ磁極としても働く）を配置し、トリマ３３と対向する位置にトリマ磁極としてのＮ２磁極を配置したものである。尚、磁極の数や配置はこれに限られるものではなく、適宜選定するようにすればよい。
【００２８】
また、現像ロール３２の背後には、現像ハウジング３１の一部で構成される仕切壁３１ａを挟んで、現像剤を撹拌搬送可能な２個のオーガー３４（３４ａ，３４ｂ）が設けられ、例えば現像ロール３２側のオーガーを主として現像ロール３２に現像剤を供給するサプライオーガー３４ａとし、仕切壁３１ａの背後のオーガーは主として現像剤の混合撹拌を行うアドミクスオーガー３４ｂとなっている。
【００２９】
次に、本実施の形態の現像スリーブ３２ａについて詳細に説明する。
本実施の形態の現像スリーブ３２ａは、アルミ合金やステンレス合金等の金属パイプ表面に、ブラスト材を吹き付けて粗面化するブラスト処理を行い、中心線平均粗さＲａが所定の値となるように加工する。その後、バフ研磨を行い、中心線平均粗さＲａが１．６μｍ以上、かつ、粗さ曲線の有効線長さＳＲｌｒが１０３％以下となる周面を形成するようにしている。
ブラスト処理に使用するブラスト材としては、ガラス系、セラミックス系、金属系、樹脂系メディア等限定されないが、所望の表面粗さ（凹凸面）を得る観点から所定の粒度の球形粒子を使用することが好ましい。また、バフ研磨としては、アルミナ等の研磨粒子を併用するようにしても差し支えない。
【００３０】
図５（ａ）は、本実施の形態における現像スリーブ３２ａの表面近傍の断面模式図を示すものであり、加工前（周面は二点鎖線で示す）の現像スリーブ３２ａにブラスト処理を施すと、左図のようにスリーブ周面には複数の凹部が重なったり離間した形の微小粗面（図中実線で示す）が形成される。このとき、この形成された微小粗面には、その凹部の周囲に尖鋭な形状を呈する凸部が形成された状態となっている。その後、研磨処理（本例ではバフ研磨）を行うと、特に表面凸部が多く研磨されて右図に示すように、表面凸部が滑らかな曲線部を形成するようになる。そして、このような現像スリーブ３２ａが使用される。
更に、本実施の形態で使用する現像剤のキャリアとしては、重合法によって作製された形状係数ＳＦ−２が１１０の所謂球形キャリアを用いた。また、このときのキャリアの磁化の強さは４π×１０−２Ｗｂ／ｍ２（１００ｅｍｕ／ｃｍ３）であった。
【００３１】
次に、本実施の形態における画像形成装置の作動を、現像装置３０を中心に説明する。
図４において、アドミクスオーガー３４ｂ及びサプライオーガー３４ａによって所定の帯電が付与された現像剤は、現像ロール３２のピックアップ磁極のＳ３磁極の作用によって現像ロール３２上（具体的には現像スリーブ３２ａ上）に導かれる。現像スリーブ３２ａ上に導かれた現像剤は、現像スリーブ３２ａの回転並びにＳ３磁極とトリマ磁極のＮ２磁極の間の磁界によって現像スリーブ３２ａ上を搬送される。
そして、トリマ３３の部位では、Ｎ２磁極の作用によって十分穂立ちがなされた現像剤がトリマ３３と現像スリーブ３２ａとの間隙であるトリマギャップによって所定の層厚に規制され、この規制された層厚の現像剤が感光体２１と現像ロール３２との対向領域である現像領域に搬送され、この現像領域にて現像剤中のトナーが感光体２１上の静電潜像を顕像化するようになる。
【００３２】
現像を終えた現像剤は、現像スリーブ３２ａの回転に伴ってそのままＮ１磁極、Ｓ２磁極と搬送され、その後Ｓ２磁極とＳ３磁極とで構成される反発磁界の作用によって現像スリーブ３２ａからピックオフされる。このピックオフされた現像剤は、オーガー３４に戻され、オーガー３４によって撹拌が繰り返された後、再度現像に供するようになる。
【００３３】
このような現像装置３０の作動にあって、トリマ３３の上流側近傍ではトリマギャップによって規制された現像剤が溜まり易くなる。
すなわち、現像剤のキャリアが球形のため、また、低磁力のために、特にこの部位では、現像剤を現像スリーブ３２ａ側へ保持しようとする力（現像剤保持力）が弱いため、現像スリーブ３２ａによる現像剤搬送力が低下し、一層溜まりを形成するようになる。結果的に、現像剤が搬送される速度が現像スリーブ３２ａの周速より遅くなることで、現像剤が現像スリーブ３２ａ表面でスリップを起こすようになる。
【００３４】
通常、現像スリーブ３２ａの表面で現像剤がスリップするようになると、スリーブ表面の摩耗が促進され、表面の粗さが低下するようになり、結果的に現像スリーブ３２ａによる現像剤搬送量が減少するようになる。このことは、特にブラスト処理のみを行ったようなスリーブ表面では、図５（ａ）の左図に示すように、ブラスト処理によって形成された凹部の周辺（表面側）に尖鋭な凸部が形成され、現像剤のスリップによってこの表面凸部が急速に摩耗されるようになる。そのため、現像剤搬送量は急激に低下するようになる。そして、この表面凸部が摩耗した後はスリーブ表面の全体的な摩耗が徐々に進むようになり、現像剤搬送量の変化は緩やかになる。したがって、特に表面凸部が摩耗するまでの初期的な変動が大きく、このとき現像剤搬送量の大幅な低下を来すようになり、画像濃度の低下等の画像欠陥が発生するようになる。尚、このとき、スリーブ表面のＳＲｌｒも摩耗によって急激に低下する方向に向かう。
【００３５】
一方、本実施の形態の現像スリーブ３２ａは、その表面をブラスト処理した後に更にバフ研磨を行うことで、ブラスト処理によって発生する表面凸部を図５（ａ）の右図に示すように始めから除去するようにしたので、現像剤のスリップによるスリーブ表面の摩耗が抑えられるようになり、現像剤搬送量の変化が小さく抑えられるようになる。
更に、本実施の形態では、ブラスト処理によるスリーブ表面のＲａを１．６μｍ以上とし、ＳＲｌｒを１０３％以下としたことで、スリーブ表面の凹部も浅くでき、かつ、凹部を稠密に配置しすぎないようにでき、現像剤のスリップによるスリーブ表面の摩耗を低減することができ、長期に亘って安定した現像剤搬送量を維持できるようになる。そのため、長期に亘って安定した画像形成が行えるようになる。
【００３６】
本実施の形態では、現像スリーブ３２ａの表面に対しブラスト処理を行った後に研磨処理としてバフ研磨を行う方式を示したが、ＲａとＳＲｌｒが所定の値になるようにできれば、研磨粒子による研磨、電解研磨等の他の研磨方法を用いるようにしてもよい。
更に、本実施の形態では粗面化処理としてブラスト処理を行った後に平滑化処理として研磨処理を行う方式を示したが、平滑化処理として研磨処理の代わりにめっき処理を行うようにしてもよい。
【００３７】
図５（ｂ）は、めっき処理の一例として光沢銅めっきを行った場合の現像スリーブ３２ａの断面を示すもので、左図がブラスト処理を行った状態の形状であり、右図はめっき処理を行った状態を示している。
この場合、現像スリーブ３２ａの表面が所定のＲａになるようにブラスト処理を行い、適宜下地処理を行った後に光沢銅めっきを行う。すると、ブラスト処理によって発生したエッジ部を覆うようにめっき皮膜が形成され、ブラスト処理後のＲａやＳＲｌｒの値から共に小さくなった値の表面形状が形成されるようになる。特に、めっき皮膜としてこのような軟質めっき皮膜を使用した場合には、硬質めっき皮膜を使用する場合に比べ皮膜自体の耐摩耗性は低下するが、初期的な搬送性の変化はめっき皮膜による平滑化処理によって防止することができ、一方、経時的な搬送性の変化はめっき皮膜が削られた後に出てくる素地の粗さで維持することが可能になる。また、このような安価なめっき皮膜を使用することで、現像スリーブ３２ａとしての部品の耐久性とコストとの関係でコストパフォーマンスの選択肢を拡げることもできるようになる。
【００３８】
また、めっき皮膜としては、上述した光沢銅めっきに限らず、硬質めっき皮膜として例えば光沢ニッケルめっき皮膜を形成するようにしても差し支えない。めっき皮膜として硬質膜を使用するようにすれば、平滑化処理がなされると共に現像剤のスリップによる摩耗量を低減することも可能になり、長期に亘って安定した表面を維持することができるようになる。更に、より耐久性を必要とする場合には、光沢ニッケル皮膜の表面に例えばクロムめっき皮膜等のより高い硬度のめっき皮膜を施すようにすればよい。尚、これらに用いられる皮膜は、非磁性の特性を必要とすることから、各種添加剤等の調整がなされていることは云うまでもない。
【００３９】
以上のように、本実施の形態では、現像スリーブ３２ａの表面を粗面化処理としてブラスト処理を行った後に平滑化処理として研磨処理やめっき処理を行って、スリーブ表面の中心線平均粗さＲａ及び粗さ曲線の有効線長さＳＲｌｒを所定の値に設定するようにしたので、現像剤のキャリアとして球形キャリアを使用したにも拘わらず、長期に亘って安定した現像剤搬送量を維持することができるようになる。
尚、本実施の形態の画像形成装置は、単色のものを示したが、このような現像装置３０を複数用いて、例えばフルカラーの画像形成装置に適用できることは云うまでもない。
【実施例】
【００４０】
◎実施例１
本実施例は、表面形状の異なる２種の現像スリーブにて重合キャリアの現像剤を使用したときに、現像スリーブ上の現像剤量ＭＯＳ（Mass on Sleeve）がどう変化するかを評価確認したものである。尚、比較のために、従来の組合せ（従来のフェライトキャリアの現像剤と従来の現像スリーブの組合せ）も評価した。
使用した現像スリーブとしては、本発明のように、ブラスト処理を行った後にバフ研磨を行い、Ｒａ１．６μｍ以上、ＳＲｌｒ１０３％以下となるように調整したものとした。更に、ブラスト処理（Ｒａが５μｍ、ＳＲｌｒが１０８％のもの）のみを行ったものを比較（従来の現像スリーブ）とした。
テストは、通常の画像面積率約５％の出力を行い、適宜現像スリーブ上の現像剤量を計測することで、ＭＯＳの変化を測定した。
【００４１】
結果は、図６に示すように、重合キャリア（重合ＣＡ）を用いたものでは、現像スリーブによってＭＯＳの変化の様子が大きく異なることが判明し、従来の現像スリーブ（従来スリーブ）では、プリント初期から急激にＭＯＳが低下するようになり、約２０万枚では飽和してくるようになることが判明した。これに対し、本件の現像スリーブ（本スリーブ）では、３０万枚の出力を行っても大きな変化がないことが確認された。
一方、従来のフェライトキャリアの現像剤（従来現像剤）と従来スリーブとの組合せでは、徐々にＭＯＳの低下が生じることが判明した。
このことから、重合キャリアを使用することで、従来の現像剤を使用するときよりも現像スリーブの表面摩耗が大きくなり、現像剤が現像スリーブ上を激しくスリップしていることが窺える。また、ＭＯＳの変化は初期の８０％程度を合格ラインと考えると、重合キャリアを使用した場合、従来スリーブでは約５万枚しか出力できないものが、本スリーブでは３０万枚出力しても問題がないことが確認され、本件の有効性が改めて確認された。尚、従来の組合せでは、約２３万枚であり、これよりも長期に亘って安定であることも判明した。
【００４２】
◎実施例２
本実施例は、現像スリーブのＲａ及びＳＲｌｒに着目し、現像剤として重合キャリアを使用したもので出力を繰り返したときの現像スリーブの維持性を評価確認したものである。
維持性としては、実施例１同様にプリント出力を重ね、３０万枚の出力を行うまでに適宜ＭＯＳを測定し、ＭＯＳの初期との変化が８０％を下回るかどうかで判断し、下回る場合にはＮＧとした。
結果は、図７に示すようになった。ここで、○印はＯＫレベルのもの、×印はＮＧレベルのものを示しており、また、●印は、現像スリーブにブラスト処理を行ったのみのもののＲａとＳＲｌｒの実測値を参考として示したものである。
【００４３】
この結果によれば、現像スリーブの表面のＲａが１．６μｍ以上であり、かつ、ＳＲｌｒが１０３％以下であれば、安定したＭＯＳを維持できることが判明し、本件の有効性が確認された。また、Ｒａが４μｍを超えると、ＮＧとなる可能性が高いことも確認された。
更に、本件発明者らは、使用する現像剤について詳細に検討を重ね、キャリアの形状係数ＳＦ−２が１１５以下であれば上述と同様の結果が得られることを確認した。また、キャリアの磁化の強さについても、３．２π〜８．４π×１０−２Ｗｂ／ｍ２（８０〜２１０ｅｍｕ／ｃｍ３）であれば、同様の効果が得られることを確認した。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明に係る現像装置の概要を示す説明図である。
【図２】中心線平均粗さＲａ及び粗さ曲線の有効線長さＳＲｌｒを示す説明図である。
【図３】本発明が適用された画像形成装置の実施の形態を示す説明図である。
【図４】実施の形態の現像装置を示す説明図である。
【図５】実施の形態の現像スリーブの表面近傍の断面模式図であり、（ａ）は平滑化処理としてバフ研磨をしたもの、（ｂ）はめっき皮膜を施したものである。
【図６】実施例１の結果を示すグラフである。
【図７】実施例２の結果を示すグラフである。
【符号の説明】
【００４５】
１…像担持体，２…現像剤担持体，３…微小粗面，３ａ…表面凸部，４…平滑面
【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体に対向配置される現像剤担持体を有し、この現像剤担持体にてトナー及びキャリアが含まれる二成分現像剤を担持搬送する現像装置において、
現像剤担持体は、周面に現像剤が担持可能な微小粗面を形成し、この微小粗面の表面凸部を平滑面としたことを特徴とする現像装置。
【請求項２】
請求項１記載の現像装置において、
現像剤担持体は、その周面がＪＩＳ Ｂ０６０１−１９８２による中心線平均粗さＲａが１．６μｍ以上であり、かつ、粗さ曲線の有効線長さＳＲｌｒが１０３％以下の表面形状に設定されることを特徴とする現像装置。
【請求項３】
請求項２記載の現像装置において、
現像剤担持体は、微小粗面のＲａが４μｍ以下に設定されることを特徴とする現像装置。
【請求項４】
請求項１記載の現像装置において、
現像剤のキャリアは、磁性体と結着樹脂とが分散混合された構成を有するものであることを特徴とする現像装置。
【請求項５】
請求項４記載の現像装置において、
キャリアは、重合法によって作製され且つ形状係数ＳＦ−２が１１５以下のものであることを特徴とする現像装置。
【請求項６】
請求項５記載の現像装置において、
キャリアは、磁場１０６／４π（Ａ／ｍ）（１０００Ｏｅ）における磁化の強さが３．２π〜８．４π×１０−２Ｗｂ／ｍ２（８０〜２１０ｅｍｕ／ｃｍ３）の低磁力のものであることを特徴とする現像装置。
【請求項７】
静電潜像が担持される像担持体と、
請求項１乃至６のいずれかに記載の現像装置とを備えることを特徴とする画像形成装置。
【請求項８】
像担持体に対向配置され且つトナー及びキャリアが含まれる二成分現像剤を担持搬送可能な現像剤担持体であって、
周面に現像剤が担持可能な微小粗面を形成し、この微小粗面の表面凸部を平滑面としたことを特徴とする現像剤担持体。
【請求項９】
像担持体に対向配置され且つトナー及びキャリアが含まれる二成分現像剤を担持搬送可能な現像剤担持体を作製する現像剤担持体の製法であって、
現像剤担持体周面に現像剤が担持可能な微小粗面を形成する粗面化処理工程と、
この粗面化処理工程にて形成された微小粗面を損なわない状態で微小粗面の表面凸部を平滑化する平滑化処理工程を行うことを特徴とする現像剤担持体の製法。
【請求項１０】
請求項９記載の現像剤担持体の製法において、
平滑化処理は、非磁性の金属めっき層を形成するものであることを特徴とする現像剤担持体の製法。
【請求項１】
像担持体に対向配置される現像剤担持体を有し、この現像剤担持体にてトナー及びキャリアが含まれる二成分現像剤を担持搬送する現像装置において、
現像剤担持体は、周面に現像剤が担持可能な微小粗面を形成し、この微小粗面の表面凸部を平滑面としたことを特徴とする現像装置。
【請求項２】
請求項１記載の現像装置において、
現像剤担持体は、その周面がＪＩＳ Ｂ０６０１−１９８２による中心線平均粗さＲａが１．６μｍ以上であり、かつ、粗さ曲線の有効線長さＳＲｌｒが１０３％以下の表面形状に設定されることを特徴とする現像装置。
【請求項３】
請求項２記載の現像装置において、
現像剤担持体は、微小粗面のＲａが４μｍ以下に設定されることを特徴とする現像装置。
【請求項４】
請求項１記載の現像装置において、
現像剤のキャリアは、磁性体と結着樹脂とが分散混合された構成を有するものであることを特徴とする現像装置。
【請求項５】
請求項４記載の現像装置において、
キャリアは、重合法によって作製され且つ形状係数ＳＦ−２が１１５以下のものであることを特徴とする現像装置。
【請求項６】
請求項５記載の現像装置において、
キャリアは、磁場１０６／４π（Ａ／ｍ）（１０００Ｏｅ）における磁化の強さが３．２π〜８．４π×１０−２Ｗｂ／ｍ２（８０〜２１０ｅｍｕ／ｃｍ３）の低磁力のものであることを特徴とする現像装置。
【請求項７】
静電潜像が担持される像担持体と、
請求項１乃至６のいずれかに記載の現像装置とを備えることを特徴とする画像形成装置。
【請求項８】
像担持体に対向配置され且つトナー及びキャリアが含まれる二成分現像剤を担持搬送可能な現像剤担持体であって、
周面に現像剤が担持可能な微小粗面を形成し、この微小粗面の表面凸部を平滑面としたことを特徴とする現像剤担持体。
【請求項９】
像担持体に対向配置され且つトナー及びキャリアが含まれる二成分現像剤を担持搬送可能な現像剤担持体を作製する現像剤担持体の製法であって、
現像剤担持体周面に現像剤が担持可能な微小粗面を形成する粗面化処理工程と、
この粗面化処理工程にて形成された微小粗面を損なわない状態で微小粗面の表面凸部を平滑化する平滑化処理工程を行うことを特徴とする現像剤担持体の製法。
【請求項１０】
請求項９記載の現像剤担持体の製法において、
平滑化処理は、非磁性の金属めっき層を形成するものであることを特徴とする現像剤担持体の製法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００８−４０４００（Ｐ２００８−４０４００Ａ）
【公開日】平成２０年２月２１日（２００８．２．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２１７９８５（Ｐ２００６−２１７９８５）
【出願日】平成１８年８月１０日（２００６．８．１０）
【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２月２１日（２００８．２．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年８月１０日（２００６．８．１０）
【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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