現像装置及びそれを備えた画像形成装置
【課題】現像ローラ表面への外添剤中の酸化チタンの付着を抑制することにより、長期間に亘って良好な画像が得られる現像装置及びそれを備えた画像形成装置を提供する。
【解決手段】現像ローラ２３を構成する現像スリーブ２３ａは、アルミニウムまたはアルミニウム合金製のスリーブ本体の外周面にコート層を形成したものである。コート層には抵抗調整剤として酸化チタンを含有させて、コート層の体積抵抗値を調整し、且つ抵抗ムラを抑制している。また、トナーの外添剤として現像スリーブ２３ａのコート層に添加される酸化チタンと帯電性が同極性の酸化チタンを用いている。
【解決手段】現像ローラ２３を構成する現像スリーブ２３ａは、アルミニウムまたはアルミニウム合金製のスリーブ本体の外周面にコート層を形成したものである。コート層には抵抗調整剤として酸化チタンを含有させて、コート層の体積抵抗値を調整し、且つ抵抗ムラを抑制している。また、トナーの外添剤として現像スリーブ２３ａのコート層に添加される酸化チタンと帯電性が同極性の酸化チタンを用いている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置に搭載される現像装置及びそれを備えた画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子写真プロセスを用いた画像形成装置における乾式トナーを用いた現像方式としては、キャリアを用いない一成分現像方式と、磁性キャリア（以下、単にキャリアともいう）を用いて非磁性のトナーを帯電させる二成分現像剤を使用し、現像ローラ上に形成されたトナー及びキャリアから成る磁気ブラシにより感光体上の静電潜像を現像する二成分現像方式とが知られている。
【０００３】
一成分現像方式は、磁気ブラシによって像担持体上の静電潜像が乱されることがなく高画質化に適している反面、規制ブレードにトナーが付着し、層形成が不均一になって画像欠陥をきたすことがあった。
【０００４】
また、色重ねを行うカラー印刷の場合、カラートナーに透過性が要求されるため、非磁性トナーである必要がある。そこで、フルカラー画像形成装置においてはキャリアを用いてトナーを帯電及び搬送する二成分現像方式を採用する場合が多い。しかし、二成分現像方式は安定した帯電量を長期間維持することができトナーの長寿命化に適している反面、前述した磁気ブラシによる影響のため画質の面で不利であった。
【０００５】
これらの問題を解決する手段の一つとして、磁気ローラ（トナー供給部材）を用いて現像剤を感光体（像担持体）に対して非接触に設置した現像ローラ（トナー担持体）上に移行させる際に、磁気ローラ上に磁性キャリアを残したまま現像ローラ上に非磁性トナーのみを転移させてトナー薄層を形成し、交流電界によって感光体上の静電潜像にトナーを付着させる現像方式が提案されている。
【０００６】
上記の現像方式の場合、現像ローラ表面が金属であると現像ローラ表面へのトナーの付着力が大きくなる。その結果、現像ローラ上のトナーの回収性が低下するため、現像ローラ上にトナー薄層が均一に形成されないことにより画像濃度むらが発生したり、感光体上に形成された静電潜像に供給するトナーが不足して画像濃度が低下する濃度追随不良が発生したりするおそれがある。
【０００７】
また、現像ローラ上にトナーの消費領域と非消費領域とが生じると、現像ローラ上におけるトナーの付着状態とトナーの電位差にばらつきが生じる関係から、直前の現像画像の一部が次の現像時に残像（ゴースト）として現れる現象、いわゆる履歴現象が発生しやすいという不具合がある。そのため、像担持体との対向部分（現像ニップ部）を通過した後、現像に用いられなかったトナー薄層を現像ローラ上から十分に回収して新たなトナー薄層を形成する必要がある。
【０００８】
さらに、現像ローラに低抵抗の金属製スリーブを用いた場合、現像ローラに印加する現像バイアスの交流成分を高くし過ぎると、現像領域で感光体の表面電位と交流電圧のピーク値との電位差が大きくなって感光体と現像ローラとの間の電流リークによるノイズの発生が問題となる。
【０００９】
そこで、現像ローラ表面へのトナー付着性を低下させる方法が種々提案されており、例えば特許文献１には、導電性粉体を無機系コーティング液に分散させて硬化させた無機系導電性被膜を表面に形成した現像ローラが開示されている。
【００１０】
特許文献１のように現像ローラ表面に被膜層を形成することにより、現像ローラ表面へのトナーの付着力が低下するため、トナーの回収性を向上させることができる。また、被膜層が電荷のバリア層としての機能を有するため、現像ローラの耐リーク性も向上する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開平８−６３７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
ところで、電子写真方式で用いられるトナーには、帯電性を安定化させる目的や感光体表面を研磨する目的で、シリカや酸化チタン等のトナー外添剤（以下、単に外添剤ともいう）で表面処理されているものが多く、そのほとんどが一次粒子径で２０〜２００ｎｍのものが処理されている。このような外添剤は、トナーが現像装置内に投入され、攪拌スクリューなどで機械的ストレスを受けるとトナー表面から脱離してしまい、その多くが脱離した状態で現像ローラを介して感光体上へ移動し、クリーニングブレードやクリーニングローラ等により回収される。
【００１３】
しかし、トナー表面から脱離した外添剤の一部には、現像ローラ表面に強固に付着してしまうものがある。付着量が少ない場合は別段問題はないが、付着量（特に外添剤中の酸化チタンの付着量）が多くなると、現像ローラの表面抵抗が低下し、耐リーク性が低下したり、トナーの付着力が増大して現像性が低下したりする問題があった。なお、上述したような課題は一成分現像方式においても同様に発生し、現像ローラに金属スリーブを用いた場合の現像性や耐リーク性に課題があった。
【００１４】
本発明は、上記問題点に鑑み、現像ローラ表面への外添剤中の酸化チタンの付着を抑制することにより、長期間に亘って良好な画像が得られる現像装置及びそれを備えた画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記目的を達成するために本発明は、像担持体に対向配置されるトナー担持体を有し、該トナー担持体に担持されたトナー層を用いて像担持体上に形成される静電潜像を現像する現像装置において、前記トナー担持体の外周面に樹脂材料から成るコート層が形成され、該コート層中に酸化チタンが添加されており、トナー外添剤として、前記コート層中に添加される酸化チタンと帯電性が同極性の酸化チタンが添加されていることを特徴としている。
【００１６】
なお、本明細書中において「帯電性が同極性」とは、帯電特性が正帯電同士、或いは負帯電同士のような、電気的極性（正、負）が同じことを指すものとする。
【００１７】
また本発明は、上記構成の現像装置において、トナー外添剤として添加される酸化チタンの一次粒子径が２０〜２００ｎｍであることを特徴としている。
【００１８】
また本発明は、上記構成の現像装置が搭載された画像形成装置である。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の第１の構成によれば、トナー外添剤として、トナー担持体のコート層中に添加される酸化チタンと帯電性が同極性の酸化チタンを添加することにより、トナー外添剤中の酸化チタンのトナー担持体表面に対する静電的付着力を低下させてトナー担持体の表面抵抗の上昇やリークの発生を抑制することができる。
【００２０】
また、本発明の第２の構成によれば、上記第１の構成の現像装置において、トナー外添剤として添加される酸化チタンの一次粒子径を２０〜２００ｎｍとすることにより、酸化チタンのトナー外添剤としての機能を維持しつつ、酸化チタンのトナー担持体表面に対する静電的付着力を低下させることができる。
【００２１】
また、本発明の第３の構成によれば、上記第１又は第２の構成の現像装置を搭載することにより、画像濃度不良やトナー担持体の表面抵抗の上昇によるリークを発生させず、長期間に亘って良好な画像が得られる画像形成装置となる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の第１実施形態に係る現像装置が搭載された画像形成装置の全体構成を示す概略図
【図２】第１実施形態の現像装置の構成を示す側面断面図
【図３】第１実施形態の現像装置の現像ローラ及び磁気ローラに印加されるバイアス波形の一例を示す図
【図４】本発明の第２実施形態に係る現像装置が搭載された画像形成装置の全体構成を示す概略図
【図５】第２実施形態の現像装置の構成を示す側面断面図
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係る現像装置が搭載された画像形成装置の概略断面図であり、ここではタンデム方式のカラープリンタについて示している。カラープリンタ１００本体内には４つの画像形成部Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ及びＰｄが、搬送方向上流側（図１では右側）から順に配設されている。これらの画像形成部Ｐａ〜Ｐｄは、異なる４色（シアン、マゼンタ、イエロー及びブラック）の画像に対応して設けられており、それぞれ帯電、露光、現像及び転写の各工程によりシアン、マゼンタ、イエロー及びブラックの画像を順次形成する。
【００２４】
この画像形成部Ｐａ〜Ｐｄには、各色の可視像（トナー像）を担持する感光体ドラム１ａ、１ｂ、１ｃ及び１ｄが配設されており、さらに駆動手段（図示せず）により図１において時計回りに回転する中間転写ベルト８が各画像形成部Ｐａ〜Ｐｄに隣接して設けられている。これらの感光体ドラム１ａ〜１ｄ上に形成されたトナー像が、各感光体ドラム１ａ〜１ｄに当接しながら移動する中間転写ベルト８上に順次一次転写されて重畳された後、二次転写ローラ９の作用によって記録媒体の一例としての転写紙Ｓ上に二次転写され、さらに、定着部１３において転写紙Ｓ上に定着された後、装置本体より排出される。感光体ドラム１ａ〜１ｄを図１において反時計回りに回転させながら、各感光体ドラム１ａ〜１ｄに対する画像形成プロセスが実行される。
【００２５】
トナー像が転写される転写紙Ｓは、装置下部の用紙カセット１６内に収容されており、給紙ローラ１２ａ及びレジストローラ対１２ｂを介して二次転写ローラ９と後述する中間転写ベルト８の駆動ローラ１１とのニップ部へと搬送される。中間転写ベルト８には誘電体樹脂製のシートが用いられ、継ぎ目を有しない（シームレス）ベルトが主に用いられる。また、中間転写ベルト８の回転方向において二次転写ローラ９の下流側には、中間転写ベルト８表面に残存するトナー等を除去するためのブレード状のベルトクリーナ１９が配置されている。
【００２６】
次に、画像形成部Ｐａ〜Ｐｄについて説明する。回転自在に配設された感光体ドラム１ａ〜１ｄの周囲及び下方には、感光体ドラム１ａ〜１ｄを帯電させる帯電器２ａ、２ｂ、２ｃ及び２ｄと、各感光体ドラム１ａ〜１ｄに画像情報を露光する露光装置５と、感光体ドラム１ａ〜１ｄ上にトナー像を形成する現像装置３ａ、３ｂ、３ｃ及び３ｄと、感光体ドラム１ａ〜１ｄ上に残留した現像剤（トナー）等を除去するクリーニング部７ａ、７ｂ、７ｃ及び７ｄが設けられている。
【００２７】
パソコン等の上位装置から画像データが入力されると、先ず、帯電器２ａ〜２ｄによって感光体ドラム１ａ〜１ｄの表面を一様に帯電させ、次いで露光装置５によって画像データに応じて光照射し、各感光体ドラム１ａ〜１ｄ上に画像データに応じた静電潜像を形成する。現像装置３ａ〜３ｄには、それぞれシアン、マゼンタ、イエロー及びブラックの各色のトナーを含む二成分現像剤が所定量充填されている。なお、後述のトナー像の形成によって各現像装置３ａ〜３ｄ内に充填された二成分現像剤中のトナーの割合が規定値を下回った場合にはトナーコンテナ４ａ〜４ｄから各現像装置３ａ〜３ｄにトナーが補給される。この現像剤中のトナーは、現像装置３ａ〜３ｄにより感光体ドラム１ａ〜１ｄ上に供給され、静電的に付着することにより、露光装置５からの露光により形成された静電潜像に応じたトナー像が形成される。
【００２８】
そして、一次転写ローラ６ａ〜６ｄに所定の転写電圧を付与することにより、感光体ドラム１ａ〜１ｄ上のイエロー、シアン、マゼンタ及びブラックのトナー像が中間転写ベルト８上に一次転写される。これらの４色の画像は、所定のフルカラー画像形成のために予め定められた所定の位置関係をもって形成される。その後、引き続き行われる新たな静電潜像の形成に備え、感光体ドラム１ａ〜１ｄの表面に残留したトナー等がクリーニング部７ａ〜７ｄにより除去される。
【００２９】
中間転写ベルト８は、上流側の搬送ローラ１０と、下流側の駆動ローラ１１とに掛け渡されており、駆動モータ（図示せず）による駆動ローラ１１の回転に伴い中間転写ベルト８が時計回りに回転を開始すると、転写紙Ｓがレジストローラ１２ｂから所定のタイミングで駆動ローラ１１とこれに隣接して設けられた二次転写ローラ９とのニップ部（二次転写ニップ部）へ搬送され、中間転写ベルト８上のフルカラー画像が転写紙Ｓ上に転写される。トナー像が転写された転写紙Ｓは定着部１３へと搬送される。
【００３０】
定着部１３に搬送された転写紙Ｓは、定着ローラ対１３ａにより加熱及び加圧されてトナー像が転写紙Ｓの表面に定着され、所定のフルカラー画像が形成される。フルカラー画像が形成された転写紙Ｓは、複数方向に分岐した分岐部１４によって搬送方向が振り分けられる。転写紙Ｓの片面のみに画像を形成する場合は、そのまま排出ローラ１５によって排出トレイ１７に排出される。
【００３１】
一方、転写紙Ｓの両面に画像を形成する場合は、定着部１３を通過した転写紙Ｓの一部を一旦排出ローラ対１５から装置外部にまで突出させる。その後、転写紙Ｓは排出ローラ対１５を逆回転させることにより分岐部１４で用紙搬送路１８に振り分けられ、画像面を反転させた状態で二次転写ニップ部に再搬送される。そして、中間転写ベルト８上に形成された次の画像が二次転写ローラ９により転写紙Ｓの画像が形成されていない面に転写され、定着部１３に搬送されてトナー像が定着された後、排出トレイ１７に排出される。
【００３２】
図２は、第１実施形態の現像装置の構成を示す側面断面図である。なお、ここでは図１の画像形成部Ｐａに配置される現像装置３ａについて説明するが、画像形成部Ｐｂ〜Ｐｄに配置される現像装置３ｂ〜３ｄの構成についても基本的に同様であるため説明を省略する。
【００３３】
図２に示すように、現像装置３ａは、二成分現像剤（以下、単に現像剤ともいう）が収納される現像容器２０を備えており、現像容器２０は仕切壁２０ａによって第１及び第２攪拌室２０ｂ、２０ｃに区画され、第１及び第２攪拌室２０ｂ、２０ｃにはトナーコンテナ４ａ（図１参照）から供給されるトナー（正帯電トナー）をキャリアと混合して撹拌し、帯電させるための第１攪拌スクリュー２１ａ及び第２攪拌スクリュー２１ｂが回転可能に配設されている。
【００３４】
そして、第１攪拌スクリュー２１ａ及び第２攪拌スクリュー２１ｂによって現像剤が攪拌されつつ軸方向に搬送され、仕切壁２０ａの長手方向両端に形成された現像剤通過路（図示せず）を介して第１及び第２攪拌室２０ｂ、２０ｃ間を循環する。図示の例では、現像容器２０は左斜め上方に延在しており、現像容器２０内において第２攪拌スクリュー２１ｂの上方には磁気ローラ２２が配置され、磁気ローラ２２の左斜め上方には現像ローラ２３が対向配置されている。そして、現像ローラ２３は現像容器２０の開口側（図２の左側）において感光体ドラム１に対向しており、磁気ローラ２２及び現像ローラ２３は図中時計回りに回転する。
【００３５】
なお、現像容器２０には、第１攪拌スクリュー２１ａと対面してトナー濃度センサ（図示せず）が配置されており、トナー濃度センサで検知されるトナー濃度に応じてトナーコンテナ４ａからトナー補給口２０ｄを介して現像容器２０内にトナーが補給される。
【００３６】
磁気ローラ２２は、非磁性の回転スリーブ２２ａと、回転スリーブに内包される複数の磁極を有する固定マグネット体２２ｂで構成されている。本実施形態では、固定マグネット体２２ｂの磁極は、主極３５、規制極（穂切り用磁極）３６、搬送極３７、剥離極３８、及び汲上極３９の５極構成である。
【００３７】
また、現像容器２０には規制ブレード２５が磁気ローラ２２の長手方向（図２の紙面表裏方向）に沿って取り付けられており、規制ブレード２５は、磁気ローラ２２の回転方向（図中時計回り）において、現像ローラ２３と磁気ローラ２２との対向位置よりも上流側に位置付けられている。そして、規制ブレード２５の先端部と磁気ローラ２２表面との間には僅かな隙間（ギャップ）が形成されている。
【００３８】
現像ローラ２３は、円筒状の現像スリーブ２３ａと、現像スリーブ２３ａ内に固定された磁石部材２３ｂで構成されており、磁気ローラ２２と現像ローラ２３とはその対面位置（対向位置）において所定のギャップをもって対向している。磁石部材２３ｂは、固定マグネット体２２ｂの対向する磁極（主極）３５と異極性である。
【００３９】
現像ローラ２３には、直流電圧（以下、Ｖｓｌｖ（ＤＣ）という）及び交流電圧（以下、Ｖｓｌｖ（ＡＣ）という）を印加する第１バイアス回路３０が接続されており、磁気ローラ２２には、直流電圧（以下、Ｖｍａｇ（ＤＣ）という）及び交流電圧（以下、Ｖｍａｇ（ＡＣ）という）を印加する第２バイアス回路３１が接続されている。また、第１バイアス回路３０及び第２バイアス回路３１は共通のグランドに接地されている。
【００４０】
第１バイアス回路３０及び第２バイアス回路３１には電圧可変装置３３が接続されており、現像ローラ２３に印加されるＶｓｌｖ（ＤＣ）、Ｖｓｌｖ（ＡＣ）及び磁気ローラ２２に印加されるＶｍａｇ（ＤＣ）、Ｖｍａｇ（ＡＣ）を可変できるようになっている。
【００４１】
前述のように、第１攪拌スクリュー２１ａ及び第２攪拌スクリュー２１ｂによって、現像剤が攪拌されつつ現像容器２０内を循環してトナーを帯電させ、第２攪拌スクリュー２１ｂによって現像剤が磁気ローラ２２に搬送される。規制ブレード２５には固定マグネット体２２ｂの規制極３６が対向するため、規制ブレード２５として非磁性体或いは磁性体を用いることにより、規制ブレード２５の先端と回転スリーブ２２ａとの隙間に引き合う方向の磁界が発生する。
【００４２】
この磁界により、規制ブレード２５と回転スリーブ２２ａとの間に磁気ブラシが形成される。そして、磁気ローラ２２上の磁気ブラシは規制ブレード２５によって層厚規制された後、現像ローラ２３に対向する位置に移動すると、固定マグネット体２２ｂの主極３５及び現像ローラ側磁極２３ｂにより引き合う磁界が付与されるため、磁気ブラシは現像ローラ２３表面に接触する。そして、磁気ローラ２２に印加されるＶｍａｇ（ＤＣ）と現像ローラ２３に印加されるＶｓｌｖ（ＤＣ）との電位差ΔＶ、及び磁界によって現像ローラ２３上にトナー薄層を形成する。
【００４３】
現像ローラ２３上のトナー層厚は現像剤の抵抗や磁気ローラ２２と現像ローラ２３との回転速度差等によっても変化するが、ΔＶによって制御することができる。ΔＶを大きくすると現像ローラ２３上のトナー層は厚くなり、ΔＶを小さくすると薄くなる。現像時におけるΔＶの範囲は一般的に１００Ｖ〜３５０Ｖ程度が適切である。
【００４４】
図３は、現像ローラ２３及び磁気ローラ２２に印加されるバイアス波形の一例を示す図である。図３（ａ）に示すように、現像ローラ２３には、Ｖｓｌｖ（ＤＣ）にピークツーピーク値がＶｐｐ１である矩形波のＶｓｌｖ（ＡＣ）を重畳した合成波形Ｖｓｌｖ（実線）が第１バイアス回路３０から印加される。また、磁気ローラ２２には、Ｖｍａｇ（ＤＣ）にピークツーピーク値がＶｐｐ２であり、且つＶｓｌｖ（ＡＣ）と位相が異なる矩形波のＶｍａｇ（ＡＣ）を重畳した合成波形Ｖｍａｇ（破線）が第２バイアス回路３１から印加される。
【００４５】
従って、磁気ローラ２２及び現像ローラ２３間（以下、ＭＳ間という）に印加される電圧は、図３（ｂ）に示すようなＶｐｐ（ｍａｘ）とＶｐｐ（ｍｉｎ）を有する合成波形Ｖｍａｇ−Ｖｓｌｖとなる。なお、Ｖｍａｇ（ＡＣ）はＶｓｌｖ（ＡＣ）よりもＤｕｔｙ比が大きくなるように設定される。実際には図３で示すような完全な矩形波ではなく、一部が歪んだ形状の交流電圧が印加される。
【００４６】
磁気ブラシによって現像ローラ２３上に形成されたトナー薄層は、現像スリーブ２３ａの回転によって感光体ドラム１ａと現像ローラ２３との対向部分に搬送される。現像ローラ２３にはＶｓｌｖ（ＤＣ）及びＶｓｌｖ（ＡＣ）が印加されているため、感光体ドラム１ａとの間の電位差によってトナーが飛翔し、感光体ドラム１ａ上の静電潜像が現像される。
【００４７】
さらに回転スリーブ２２ａが時計回りに回転すると、今度は主極３５に隣接する異極性の剥離極３８により発生する水平方向（ローラ周方向）の磁界により磁気ブラシは現像ローラ２３表面から引き離され、現像に用いられずに残ったトナーが現像ローラ２３から回転スリーブ２２ａ上に回収される。さらに回転スリーブ２２ａが回転すると、固定マグネット体２２ｂの剥離極３８及びこれと同極性の汲上極３９により反発する磁界が付与されるため、トナーは現像容器２０内で回転スリーブ２２ａから離脱する。そして、第２攪拌スクリュー２１ｂにより攪拌、搬送された後、再び適正なトナー濃度で均一に帯電された二成分現像剤として汲上極３９により再び回転スリーブ２２ａ上に磁気ブラシを形成し、規制ブレード２５へ搬送される。
【００４８】
次に、現像ローラ２３を構成する現像スリーブ２３ａについて詳述する。現像スリーブ２３ａは、アルミニウムまたはアルミニウム合金製のスリーブ本体の外周面にコート層を形成したものである。コート層は、現像スリーブ２３ａ上に供給されたトナーの固着を抑制し、現像ローラ２３から感光体ドラム表面へのトナーの移送が比較的容易に行われるようにする。さらに、コート層が現像剤に与える機械的ストレスは金属表面に比べて少ないため、現像剤搬送量を増加させたときの現像ローラ２３からのトナー回収性の向上と現像剤の劣化防止との両立を図ることができる。
【００４９】
コート層の材質としては、シリコン変性ポリウレタンの他、ウレタン樹脂、アクリル樹脂、メラミン樹脂、シリコン樹脂、フッ素樹脂等が挙げられるが、正帯電トナーの樹脂材料と帯電性が近く、トナーの剥離性が良好なウレタン樹脂、アクリル樹脂が好ましい。中でも、ウレタン樹脂の炭素の一部をケイ素に置換したシリコン変性ポリウレタン樹脂を用いた場合、ウレタン樹脂の吸湿性が改善されて環境変化に対するコート層の帯電特性の変化が抑制されるため好ましい。
【００５０】
なお、コート層には抵抗調整剤として酸化チタンを含有させて、コート層の体積抵抗値を調整し、且つ抵抗ムラを抑制している。これにより、トナー層の帯電状態の安定化とトナー回収時における剥離性を図ることができる。体積抵抗値としては、現像ローラ２３表面の残留電荷を適度に滞留可能な１０4〜１０8Ω・ｃｍ程度が好ましい。
【００５１】
また、コート層の表面粗さ（算術平均粗さ）Ｒａは、コート剤をスプレー、ディッピング、ロールコート等により塗布した際に通常得られる表面粗さとするか、或いはウレタンビーズなどの表面粗さ調整剤を付与して０．４〜１．５μｍに調整されている。
【００５２】
また、コート層を形成する前に、スリーブ本体の外周面をアルマイト処理してアルマイト層を形成しても良い。この構成によれば、スリーブ表面に形成されたアルマイト層が電荷のバリア層としての機能を有するため、現像ローラ２３へ現像バイアスを印加する際のリークの発生を防止することができる。
【００５３】
次に、本発明の現像装置に用いられる二成分現像剤について説明する。二成分現像剤は、トナーとキャリアとを含有するものである。二成分現像剤におけるトナーとキャリアとの重量比（Ｔ／Ｃ）は、キャリア１００重量部に対してトナー５〜２０重量部が好ましく、８〜１５重量部がより好ましい。
【００５４】
トナーはトナー母粒子に外添剤を添加したものである。トナー母粒子は、結着樹脂および着色剤を含有するものである。トナー母粒子には、必要に応じて離型剤、電荷制御剤、磁性粉等を含有させてもよい。トナー母粒子の重量平均粒子径は、５〜１２μｍが好ましく、６〜１０μｍがより好ましい。トナー母粒子の重量平均粒子径は、粒度分布測定装置（例えば、コールター社製、マルチサイザーＩＩ型）によって測定する。トナー母粒子は、粉砕分級法、溶融造粒法、スプレー造粒法、重合法等の公知の方法で製造される。外添剤の添加量は、トナー母粒子１００重量部に対して、通常０．１〜５重量部である。
【００５５】
キャリアとしては、磁性体の粒子、または結着樹脂中に磁性体を分散させた樹脂粒子が用いられる。磁性体としては、例えば、鉄、ニッケル、コバルト等の磁性体金属、これらの合金、あるいは希土類を含有する合金類、ヘマタイト、マグネタイト、マンガン−亜鉛系フェライト、ニッケル−亜鉛系フェライト、マンガン−マグネシウム系フェライト、リチウム系フェライトなどのソフトフェライト、銅−亜鉛系フェライト等の鉄系酸化物、これらの混合物が挙げられる。
【００５６】
結着樹脂としては、例えば、ビニル系樹脂、ポリエステル系樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、尿素樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリイミド樹脂、セルロース樹脂、ポリエーテル樹脂、これらの混合物等が挙げられる。磁性体の粒子は、焼結法、アトマイズ法等の公知の方法によって製造される。キャリアは、その表面に、コート樹脂からなる被覆層を有していてもよい。
【００５７】
本発明においては、トナーの外添剤として一次粒子径が２０〜２００ｎｍであり、現像スリーブ２３ａのコート層に添加される酸化チタンと同極性の酸化チタンを用いることを特徴としている。現像スリーブ２３ａ表面に外添剤が付着する要因としては、外添剤の粒子径が非常に小さいため、スリーブ表面のコート層と外添剤との物理的付着性が非常に大きくなることと、それに加えてスリーブ表面のコート層と外添剤との間に静電的付着力が作用することが挙げられる。
【００５８】
このうち、外添剤としての機能は粒子径に依存するところが大きいため、粒子径を大きくして物理的付着性を低下させることはできない。しかし、静電的付着力については外添剤とコート層とを電気的に同極性にすることで低下させることができる。具体的には、トナー母粒子に外添剤として処理されている酸化チタンとして、現像スリーブ２３ａのコート層中に添加される酸化チタンと帯電性が同極性のものを使用する。
【００５９】
次に、酸化チタンの極性（帯電特性）をコントロールする方法について説明する。酸化チタンの帯電性は疎水化処理の度合いによって調整することができる。即ち、疎水化処理の度合いが大きいほど、酸化チタン表面の水酸基（−ＯＨ基）が少なくなり正帯電性が大きくなる。逆に疎水化処理の度合いが小さいほど、酸化チタン表面の水酸基が多くなり負帯電性が大きくなる。
【００６０】
疎水化処理の方法としては、酸化チタンをデシケータに保存して脱水処理した後、酸化チタン微粉末とシランカップリング剤とをトルエン中で反応させて酸化チタン表面の水酸基を疎水化処理する方法が挙げられる。シランカップリング剤としては、例えばヘキサメチルジシラザン、メチルトリメトキシシラン、オクチルトリメトキシシラン等が挙げられる。
【００６１】
図４は、本発明の第２実施形態に係る現像装置が搭載された画像形成装置の全体構成を示す概略構成図であり、右側を画像形成装置の前方側として図示している。図１と共通する部分には同一の符号を付している。図４に示すように、モノクロプリンタ１０１の本体下部には、積載された転写紙を収容する用紙カセット１６が配置されている。この用紙カセット１６の上方には、本体前方から本体後方へ略水平に延び、更に上方へ延びて本体上面に形成された排出トレイ１７に至る用紙搬送路が形成されており、この用紙搬送路に沿って上流側から順に、給紙ローラ１２ａ、レジストローラ対１２ｂ、画像形成部Ｐ、定着部１３及び排出ローラ対１５が配置されている。
【００６２】
画像形成部Ｐは、図４において時計回りに回転可能に軸支された感光体ドラム１と、この感光体ドラム１の周囲に配置されるスコロトロン式の帯電器２、現像装置３、クリーニング部７、用紙搬送路を挟んで感光体ドラム１に対向するように配置される転写ローラ６及び感光体ドラム１の上方に配置される露光装置５から構成されており、現像装置３の上方には、現像装置３へトナーを補給するトナーコンテナ４が配置されている。
【００６３】
帯電器２に所定の電圧を印加することにより、感光体ドラム１の表面が一様に帯電させられる。次いで、露光装置５からの光照射により感光体ドラム１上に入力された画像データに基づく静電潜像が形成され、現像装置３により静電潜像にトナーが付着されて感光体ドラム１の表面にトナー像が形成される。そして、レジストローラ対１２ｂから感光体ドラム１と転写ローラ６とのニップ部（転写位置）に転写紙（図示せず）が所定のタイミングで供給され、転写ローラ６により転写紙上に感光体ドラム１の表面のトナー像が転写される。
【００６４】
トナー像が転写された転写紙は、感光体ドラム１から分離されて定着部１３に向けて搬送される。画像形成部Ｐにおいてトナー像が転写された転写紙は、定着部１３に備えられた加熱ローラ及び加熱ローラ２１に圧接される加圧ローラから成る定着ローラ対１３ａによって加熱、加圧され、転写紙に転写されたトナー像が定着される。
【００６５】
そして、画像形成部Ｐ及び定着部１３において画像形成がなされた転写紙は、排出ローラ対１５によって排出トレイ１７に排出される。一方、転写後に感光体ドラム１の表面に残留しているトナーはクリーニング部７により除去される。そして、感光体ドラム１は帯電器２によって再び帯電され、以下同様にして画像形成が行われる。
【００６６】
図５は、第２実施形態の現像装置の側面断面図である。第１実施形態の図２と共通する部分には同一の符号を付している。図５に示すように、現像装置３は、磁性トナーから成る一成分現像剤が収容される現像容器２０内に、第１攪拌スクリュー２１ａ、第２攪拌スクリュー２１ｂ、現像ローラ２３、規制ブレード２５が備えられている。
【００６７】
現像容器２０の内部は、長手方向（図の紙面方向）に延在する仕切壁２０ａによって第１攪拌室２０ｂと第２攪拌室２０ｃとに区画されており、第１攪拌室２０ｂには第１攪拌スクリュー２１ａが、第２攪拌室２０ｃには第２攪拌スクリュー２１ｂがそれぞれ配設されている。また、仕切壁２０ａは現像容器２０の長手方向両端部には設けられておらず、この部分が第１攪拌室２０ｂと第２攪拌室２０ｃの間をトナーが移動する通路（現像剤受け渡し部）となっている。
【００６８】
現像ローラ２３は、金属製の現像スリーブ２３ａと、現像スリーブ２３ａの内部に固定された複数の磁極（ここでは３極）を有する磁石部材２３ｂで構成されており、第１攪拌スクリュー２１ａ及び第２攪拌スクリュー２１ｂと略平行となるように第１攪拌室２０ｂ内に回転可能に軸支されている。現像ローラ２３には、Ｖｓｌｖ（ＤＣ）及びＶｓｌｖ（ＡＣ）を印加する第１バイアス回路３０が接続されており、第１バイアス回路３０はグランドに接地されている。第１バイアス回路３０には電圧可変装置３３が接続されている。
【００６９】
感光体ドラム１の回転に応じて現像スリーブ２３ａが回転すると、磁石部材２３ｂの磁力により現像スリーブ２３ａの表面にトナーが付着（担持）されてトナー層が形成される。そして、現像スリーブ２３ａに付着したトナーは、現像ローラ２３と感光体ドラム１とが対峙する現像ニップ部において感光体ドラム１の表面電位と現像ローラ２３に印加される現像バイアスとの電位差により感光体ドラム１へと飛翔して感光層に付着し、感光体ドラム１表面にトナー像が形成される。
【００７０】
規制ブレード２５は、感光体ドラム１に供給するトナー量、すなわち現像ローラ２３へのトナー付着量を規制するものであり、例えばＳＵＳ（ステンレス）等の磁性体が用いられる。そして、規制ブレード２５は、その先端と現像ローラ２３との間に所定の隙間（０．２〜０．３ｍｍ）が形成されるように配設されており、この規制ブレード２５と現像ローラ２３との間隔及び隙間に発生する磁界によって現像ローラ２３へのトナー付着量が規制され、現像ローラ２３の表面には数十ミクロンのトナー薄層が形成される。他の部分の構成は第１実施形態と同様であるため説明を省略する。
【００７１】
本実施形態においても、外周面にコート層を形成した現像スリーブ２３ａで現像ローラ２３を構成し、コート層中の酸化チタンと帯電性が同極性の酸化チタンを外添剤として用いてトナーの表面処理を行うことで、外添剤（酸化チタン）とコート層の間に作用する静電的付着力を低下させて現像スリーブ２３ａへの酸化チタンの付着を抑制することができる。
【００７２】
その他本発明は、上記実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。例えば、本発明は図１及び図４に示したタンデム式のカラープリンタ或いはモノクロプリンタに限らず、デジタル或いはアナログ方式のモノクロ複写機、ロータリー現像式のカラープリンタ及びカラー複写機、ファクシミリ等、コート層を有する現像ローラを備えた現像装置が搭載される種々の画像形成装置に適用可能である。以下、実施例により本発明の効果を更に詳細に説明する。
【参考例】
【００７３】
（酸化チタンの疎水化処理）
酸化チタン（チタン工業社製）１００ｇをデシケータに２４時間保存して脱水処理した後、酸化チタンとヘキサメチルジシラザン（有機合成薬品株式会社製）１０ｇをトルエン５００ｍＬ中で所定時間反応させ、酸化チタン表面の水酸基を疎水化処理した。
【００７４】
その後、ノンコートのフェライトキャリア（ＰＴＫ社製）１０ｇと酸化チタン０．１ｇを５０ｍＬのガラス瓶に投入し、ボールミルにて３０分間混合した。混合物の帯電量をＱＭメータ（トレック社製）にて測定した。疎水化処理時間をそれぞれ３０分、６０分、９０分、１２０分、１５０分、及び１８０分とした酸化チタンＡ〜Ｆの帯電量（μＣ／ｇ）を表１に示す。
【００７５】
【表１】
【００７６】
表１から、疎水化処理時間が長くなるにつれて酸化チタン表面の水酸基が疎水化されて減少するため、帯電が負から正に変化することが確認された。
【実施例１】
【００７７】
図２に示した現像装置３ａの、金属製の現像スリーブ２３ａをシリコーン樹脂（ＫＢＣ１００３、信越シリコーン社製）でコーティングし、コーティング液中に上記Ａの酸化チタンを樹脂１００重量部に対し１００重量部添加した。一方、トナーの外添剤として上記Ｂの酸化チタンをトナー母粒子に対し１．５重量％添加し、このトナーとコーティングフェライトキャリアとから成る二成分現像剤を、キャリアに対するトナーの混合比率（Ｔ／Ｃ）を８重量％として現像装置３ａ内に投入した。
【実施例２】
【００７８】
現像スリーブ２３ａのコーティング液中に添加する酸化チタンを上記Ｃに、トナーの外添剤として添加する酸化チタンを上記Ａに変更する以外は実施例１と同様にして現像装置３ａを構成した。
【実施例３】
【００７９】
現像スリーブ２３ａのコーティング液中に添加する酸化チタンを上記Ｃに変更する以外は実施例１と同様にして現像装置３ａを構成した。
【実施例４】
【００８０】
現像スリーブ２３ａのコーティング液中に添加する酸化チタンを上記Ｂに変更する以外は実施例１と同様にして現像装置３ａを構成した。
【実施例５】
【００８１】
現像スリーブ２３ａのコーティング液中に添加する酸化チタンを上記Ｄに、トナーの外添剤として添加する酸化チタンを上記Ｆに変更する以外は実施例１と同様にして現像装置３ａを構成した。
【実施例６】
【００８２】
現像スリーブ２３ａのコーティング液中に添加する酸化チタンを上記Ｆに、トナーの外添剤として添加する酸化チタンを上記Ｄに変更する以外は実施例１と同様にして現像装置３ａを構成した。
【実施例７】
【００８３】
現像スリーブ２３ａのコーティング液中に添加する酸化チタンを上記Ｄに、トナーの外添剤として添加する酸化チタンを上記Ｅに変更する以外は実施例１と同様にして現像装置３ａを構成した。
【実施例８】
【００８４】
現像スリーブ２３ａのコーティング液中に添加する酸化チタンを上記Ｅに、トナーの外添剤として添加する酸化チタンを上記Ｅに変更する以外は実施例１と同様にして現像装置３ａを構成した。
【比較例１】
【００８５】
トナーの外添剤として添加する酸化チタンを上記Ｄに変更する以外は実施例１と同様にして現像装置３ａを構成した。
【比較例２】
【００８６】
現像スリーブ２３ａのコーティング液中に添加する酸化チタンを上記Ｃに、トナーの外添剤として添加する酸化チタンを上記Ｅに変更する以外は実施例１と同様にして現像装置３ａを構成した。
【比較例３】
【００８７】
現像スリーブ２３ａのコーティング液中に添加する酸化チタンを上記Ｆに、トナーの外添剤として添加する酸化チタンを上記Ｃに変更する以外は実施例１と同様にして現像装置３ａを構成した。
【比較例４】
【００８８】
現像スリーブ２３ａのコーティング液中に添加する酸化チタンを上記Ｃに、トナーの外添剤として添加する酸化チタンを上記Ｄに変更する以外は実施例１と同様にして現像装置３ａを構成した。
【試験例１】
【００８９】
実施例１〜８、及び比較例１〜４の現像装置３ａを、図１に示すような試験機に搭載して耐久試験（印字率５％のテスト画像を１０，０００枚印字）を行い、２，５００枚毎に画像濃度（ＩＤ；イメージデンシティ）、リーク発生の有無、スリーブ表面の抵抗値及びスリーブ表面に対する付着力を調査した。
【００９０】
なお、画像濃度は反射濃度計（スペクトロアイ、グレタグマクベス社製）により測定し、リーク発生は画像にリーク痕が確認できるか否かを目視により観察した。スリーブ表面抵抗は高抵抗率測定器（ハイレスターＭＣＰ−ＨＴ４５０、三菱化学社製）により測定し、スリーブ表面に対する付着力（以下、スリーブ付着力という）は粒子間付着力測定装置（ナノシーズ社製）により測定針の付着力を測定した。結果を表２に示す。
【００９１】
現像ローラへの電圧印加条件は、Ｖｓｌｖ（ＤＣ）＝５０Ｖ、Ｖｓｌｖ（ＡＣ）のＶｐｐを１．５ｋＶ、周波数を４ｋＨｚ、Ｄｕｔｙ＝５０％とした。また、磁気ローラにはＶｍａｇ（ＤＣ）＝２５０Ｖ、Ｖｍａｇ（ＡＣ）のＶｐｐを２．０ｋＶとして逆位相で印加した。
【００９２】
【表２】
【００９３】
表２から明らかなように、コーティング液中に添加する酸化チタンとトナーの外添剤として添加する酸化チタンとを同極性（負と負、または正と正）とした実施例１〜８では、１０，０００枚の耐久後においてもスリーブ付着力は１５ｎＮ以下であった。これは、外添剤として添加された酸化チタンと現像スリーブ表面のコート層との間に静電的反発力が作用するためスリーブ表面に酸化チタンが付着せず、スリーブ表面の平滑性が維持されるためにスリーブ付着力も増大しないものと考えられる。
【００９４】
また、外添剤の酸化チタンがスリーブ表面に付着し難いためスリーブ表面抵抗も耐久初期からほとんど低下せず、リークの発生も認められなかった。さらに、現像スリーブからのトナー回収性も向上し、現像スリーブ上に均一なトナー層が形成されるため、耐久後においても１．３以上のＩＤを維持しており、画像濃度の低下も認められなかった。
【００９５】
これに対し、コーティング液中に添加する酸化チタンとトナーの外添剤として添加する酸化チタンとを異極性（負と正、または正と負）とした比較例１〜４では、外添剤として添加された酸化チタンと現像スリーブ表面との間に静電的吸着力が作用するため、１０，０００枚の耐久後においてスリーブ付着力は５０ｎＮを超えた。また、外添剤の酸化チタンがスリーブ表面に付着し易いためスリーブ表面抵抗も耐久初期から大幅に低下し、比較例１、３では５，０００枚印字後に、比較例２、４では１０，０００枚印字後にリークの発生が認められた。さらに、耐久後においてＩＤが０．４〜１．１となり、画像濃度の低下も認められた。
【試験例２】
【００９６】
現像スリーブ２３ａのコーティング液中に添加する酸化チタン、トナーの外添剤として添加する酸化チタンの組み合わせを実施例１〜８、及び比較例１〜４と同様にして、図５に示した一成分現像方式の現像装置３を構成し、それぞれ実施例９〜１６、及び比較例５〜８とした。
【００９７】
実施例９〜１６、及び比較例５〜８の現像装置３を、図４に示すような試験機に搭載して耐久試験（印字率５％のテスト画像を１０，０００枚印字）を行い、試験例１と同様に２５００枚毎に画像濃度（ＩＤ；イメージデンシティ）、リーク発生の有無、スリーブ表面の抵抗値及びスリーブ付着力を調査した。結果を表３に示す。
【００９８】
【表３】
【００９９】
表３から明らかなように、コーティング液中に添加する酸化チタンとトナーの外添剤として添加する酸化チタンとを同極性（負と負、または正と正）とした実施例９〜１６では、実施例１〜８と同様にスリーブ付着力及びスリーブ表面抵抗の上昇、リークの発生、及び画像濃度の低下は認められなかった。一方、コーティング液中に添加する酸化チタンとトナーの外添剤として添加する酸化チタンとを異極性（負と正、または正と負）とした比較例５〜８では、比較例１〜４と同様にスリーブ付着力及びスリーブ表面抵抗の上昇、リークの発生、及び画像濃度の低下が認められた。
【０１００】
以上の結果より、二成分現像方式、一成分現像方式のいずれにおいても、コーティング液中に添加する酸化チタンとトナーの外添剤として添加する酸化チタンとを同極性とすることで、酸化チタンの付着によるスリーブ付着力の上昇、リークの発生、濃度低下、履歴現像等の不具合を効果的に抑制できることが確認された。
【０１０１】
なお、上記実施例は本発明の一構成例にすぎず、ドラム表面電位や現像ローラ及び磁気ローラへの電圧印加条件等は装置の仕様や使用環境に応じて適宜設定することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１０２】
本発明は、トナー担持体上に帯電したトナーを保持させて像担持体上の静電潜像を現像する現像装置に利用可能であり、トナー外添剤として、トナー担持体のコート層中に添加される酸化チタンと同極性の酸化チタンを添加したものである。
【０１０３】
これにより、トナー外添剤中の酸化チタンのトナー担持体表面に対する静電的付着力を低下させてトナー担持体表面への酸化チタンの付着を効果的に抑制することができる。従って、トナー担持体表面の付着力の上昇による現像性の低下、表面抵抗の上昇、リーク等の発生し難い現像装置を提供することができる。
【符号の説明】
【０１０４】
１、１ａ〜１ｄ 感光体ドラム（像担持体）
３、３ａ〜３ｄ 現像装置
２１ａ 第１攪拌スクリュー
２１ｂ 第２攪拌スクリュー
２２ 磁気ローラ
２２ａ 回転スリーブ
２２ｂ 固定マグネット体
２３ 現像ローラ（トナー担持体）
２３ａ 現像スリーブ
２３ｂ 現像ローラ側磁極
２５ 規制ブレード
３０ 第１バイアス回路
３１ 第２バイアス回路
３３ 電圧可変装置
１００ カラープリンタ
１０１ モノクロプリンタ
Ｐ、Ｐａ〜Ｐｄ 画像形成部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置に搭載される現像装置及びそれを備えた画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子写真プロセスを用いた画像形成装置における乾式トナーを用いた現像方式としては、キャリアを用いない一成分現像方式と、磁性キャリア（以下、単にキャリアともいう）を用いて非磁性のトナーを帯電させる二成分現像剤を使用し、現像ローラ上に形成されたトナー及びキャリアから成る磁気ブラシにより感光体上の静電潜像を現像する二成分現像方式とが知られている。
【０００３】
一成分現像方式は、磁気ブラシによって像担持体上の静電潜像が乱されることがなく高画質化に適している反面、規制ブレードにトナーが付着し、層形成が不均一になって画像欠陥をきたすことがあった。
【０００４】
また、色重ねを行うカラー印刷の場合、カラートナーに透過性が要求されるため、非磁性トナーである必要がある。そこで、フルカラー画像形成装置においてはキャリアを用いてトナーを帯電及び搬送する二成分現像方式を採用する場合が多い。しかし、二成分現像方式は安定した帯電量を長期間維持することができトナーの長寿命化に適している反面、前述した磁気ブラシによる影響のため画質の面で不利であった。
【０００５】
これらの問題を解決する手段の一つとして、磁気ローラ（トナー供給部材）を用いて現像剤を感光体（像担持体）に対して非接触に設置した現像ローラ（トナー担持体）上に移行させる際に、磁気ローラ上に磁性キャリアを残したまま現像ローラ上に非磁性トナーのみを転移させてトナー薄層を形成し、交流電界によって感光体上の静電潜像にトナーを付着させる現像方式が提案されている。
【０００６】
上記の現像方式の場合、現像ローラ表面が金属であると現像ローラ表面へのトナーの付着力が大きくなる。その結果、現像ローラ上のトナーの回収性が低下するため、現像ローラ上にトナー薄層が均一に形成されないことにより画像濃度むらが発生したり、感光体上に形成された静電潜像に供給するトナーが不足して画像濃度が低下する濃度追随不良が発生したりするおそれがある。
【０００７】
また、現像ローラ上にトナーの消費領域と非消費領域とが生じると、現像ローラ上におけるトナーの付着状態とトナーの電位差にばらつきが生じる関係から、直前の現像画像の一部が次の現像時に残像（ゴースト）として現れる現象、いわゆる履歴現象が発生しやすいという不具合がある。そのため、像担持体との対向部分（現像ニップ部）を通過した後、現像に用いられなかったトナー薄層を現像ローラ上から十分に回収して新たなトナー薄層を形成する必要がある。
【０００８】
さらに、現像ローラに低抵抗の金属製スリーブを用いた場合、現像ローラに印加する現像バイアスの交流成分を高くし過ぎると、現像領域で感光体の表面電位と交流電圧のピーク値との電位差が大きくなって感光体と現像ローラとの間の電流リークによるノイズの発生が問題となる。
【０００９】
そこで、現像ローラ表面へのトナー付着性を低下させる方法が種々提案されており、例えば特許文献１には、導電性粉体を無機系コーティング液に分散させて硬化させた無機系導電性被膜を表面に形成した現像ローラが開示されている。
【００１０】
特許文献１のように現像ローラ表面に被膜層を形成することにより、現像ローラ表面へのトナーの付着力が低下するため、トナーの回収性を向上させることができる。また、被膜層が電荷のバリア層としての機能を有するため、現像ローラの耐リーク性も向上する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開平８−６３７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
ところで、電子写真方式で用いられるトナーには、帯電性を安定化させる目的や感光体表面を研磨する目的で、シリカや酸化チタン等のトナー外添剤（以下、単に外添剤ともいう）で表面処理されているものが多く、そのほとんどが一次粒子径で２０〜２００ｎｍのものが処理されている。このような外添剤は、トナーが現像装置内に投入され、攪拌スクリューなどで機械的ストレスを受けるとトナー表面から脱離してしまい、その多くが脱離した状態で現像ローラを介して感光体上へ移動し、クリーニングブレードやクリーニングローラ等により回収される。
【００１３】
しかし、トナー表面から脱離した外添剤の一部には、現像ローラ表面に強固に付着してしまうものがある。付着量が少ない場合は別段問題はないが、付着量（特に外添剤中の酸化チタンの付着量）が多くなると、現像ローラの表面抵抗が低下し、耐リーク性が低下したり、トナーの付着力が増大して現像性が低下したりする問題があった。なお、上述したような課題は一成分現像方式においても同様に発生し、現像ローラに金属スリーブを用いた場合の現像性や耐リーク性に課題があった。
【００１４】
本発明は、上記問題点に鑑み、現像ローラ表面への外添剤中の酸化チタンの付着を抑制することにより、長期間に亘って良好な画像が得られる現像装置及びそれを備えた画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記目的を達成するために本発明は、像担持体に対向配置されるトナー担持体を有し、該トナー担持体に担持されたトナー層を用いて像担持体上に形成される静電潜像を現像する現像装置において、前記トナー担持体の外周面に樹脂材料から成るコート層が形成され、該コート層中に酸化チタンが添加されており、トナー外添剤として、前記コート層中に添加される酸化チタンと帯電性が同極性の酸化チタンが添加されていることを特徴としている。
【００１６】
なお、本明細書中において「帯電性が同極性」とは、帯電特性が正帯電同士、或いは負帯電同士のような、電気的極性（正、負）が同じことを指すものとする。
【００１７】
また本発明は、上記構成の現像装置において、トナー外添剤として添加される酸化チタンの一次粒子径が２０〜２００ｎｍであることを特徴としている。
【００１８】
また本発明は、上記構成の現像装置が搭載された画像形成装置である。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の第１の構成によれば、トナー外添剤として、トナー担持体のコート層中に添加される酸化チタンと帯電性が同極性の酸化チタンを添加することにより、トナー外添剤中の酸化チタンのトナー担持体表面に対する静電的付着力を低下させてトナー担持体の表面抵抗の上昇やリークの発生を抑制することができる。
【００２０】
また、本発明の第２の構成によれば、上記第１の構成の現像装置において、トナー外添剤として添加される酸化チタンの一次粒子径を２０〜２００ｎｍとすることにより、酸化チタンのトナー外添剤としての機能を維持しつつ、酸化チタンのトナー担持体表面に対する静電的付着力を低下させることができる。
【００２１】
また、本発明の第３の構成によれば、上記第１又は第２の構成の現像装置を搭載することにより、画像濃度不良やトナー担持体の表面抵抗の上昇によるリークを発生させず、長期間に亘って良好な画像が得られる画像形成装置となる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の第１実施形態に係る現像装置が搭載された画像形成装置の全体構成を示す概略図
【図２】第１実施形態の現像装置の構成を示す側面断面図
【図３】第１実施形態の現像装置の現像ローラ及び磁気ローラに印加されるバイアス波形の一例を示す図
【図４】本発明の第２実施形態に係る現像装置が搭載された画像形成装置の全体構成を示す概略図
【図５】第２実施形態の現像装置の構成を示す側面断面図
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係る現像装置が搭載された画像形成装置の概略断面図であり、ここではタンデム方式のカラープリンタについて示している。カラープリンタ１００本体内には４つの画像形成部Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ及びＰｄが、搬送方向上流側（図１では右側）から順に配設されている。これらの画像形成部Ｐａ〜Ｐｄは、異なる４色（シアン、マゼンタ、イエロー及びブラック）の画像に対応して設けられており、それぞれ帯電、露光、現像及び転写の各工程によりシアン、マゼンタ、イエロー及びブラックの画像を順次形成する。
【００２４】
この画像形成部Ｐａ〜Ｐｄには、各色の可視像（トナー像）を担持する感光体ドラム１ａ、１ｂ、１ｃ及び１ｄが配設されており、さらに駆動手段（図示せず）により図１において時計回りに回転する中間転写ベルト８が各画像形成部Ｐａ〜Ｐｄに隣接して設けられている。これらの感光体ドラム１ａ〜１ｄ上に形成されたトナー像が、各感光体ドラム１ａ〜１ｄに当接しながら移動する中間転写ベルト８上に順次一次転写されて重畳された後、二次転写ローラ９の作用によって記録媒体の一例としての転写紙Ｓ上に二次転写され、さらに、定着部１３において転写紙Ｓ上に定着された後、装置本体より排出される。感光体ドラム１ａ〜１ｄを図１において反時計回りに回転させながら、各感光体ドラム１ａ〜１ｄに対する画像形成プロセスが実行される。
【００２５】
トナー像が転写される転写紙Ｓは、装置下部の用紙カセット１６内に収容されており、給紙ローラ１２ａ及びレジストローラ対１２ｂを介して二次転写ローラ９と後述する中間転写ベルト８の駆動ローラ１１とのニップ部へと搬送される。中間転写ベルト８には誘電体樹脂製のシートが用いられ、継ぎ目を有しない（シームレス）ベルトが主に用いられる。また、中間転写ベルト８の回転方向において二次転写ローラ９の下流側には、中間転写ベルト８表面に残存するトナー等を除去するためのブレード状のベルトクリーナ１９が配置されている。
【００２６】
次に、画像形成部Ｐａ〜Ｐｄについて説明する。回転自在に配設された感光体ドラム１ａ〜１ｄの周囲及び下方には、感光体ドラム１ａ〜１ｄを帯電させる帯電器２ａ、２ｂ、２ｃ及び２ｄと、各感光体ドラム１ａ〜１ｄに画像情報を露光する露光装置５と、感光体ドラム１ａ〜１ｄ上にトナー像を形成する現像装置３ａ、３ｂ、３ｃ及び３ｄと、感光体ドラム１ａ〜１ｄ上に残留した現像剤（トナー）等を除去するクリーニング部７ａ、７ｂ、７ｃ及び７ｄが設けられている。
【００２７】
パソコン等の上位装置から画像データが入力されると、先ず、帯電器２ａ〜２ｄによって感光体ドラム１ａ〜１ｄの表面を一様に帯電させ、次いで露光装置５によって画像データに応じて光照射し、各感光体ドラム１ａ〜１ｄ上に画像データに応じた静電潜像を形成する。現像装置３ａ〜３ｄには、それぞれシアン、マゼンタ、イエロー及びブラックの各色のトナーを含む二成分現像剤が所定量充填されている。なお、後述のトナー像の形成によって各現像装置３ａ〜３ｄ内に充填された二成分現像剤中のトナーの割合が規定値を下回った場合にはトナーコンテナ４ａ〜４ｄから各現像装置３ａ〜３ｄにトナーが補給される。この現像剤中のトナーは、現像装置３ａ〜３ｄにより感光体ドラム１ａ〜１ｄ上に供給され、静電的に付着することにより、露光装置５からの露光により形成された静電潜像に応じたトナー像が形成される。
【００２８】
そして、一次転写ローラ６ａ〜６ｄに所定の転写電圧を付与することにより、感光体ドラム１ａ〜１ｄ上のイエロー、シアン、マゼンタ及びブラックのトナー像が中間転写ベルト８上に一次転写される。これらの４色の画像は、所定のフルカラー画像形成のために予め定められた所定の位置関係をもって形成される。その後、引き続き行われる新たな静電潜像の形成に備え、感光体ドラム１ａ〜１ｄの表面に残留したトナー等がクリーニング部７ａ〜７ｄにより除去される。
【００２９】
中間転写ベルト８は、上流側の搬送ローラ１０と、下流側の駆動ローラ１１とに掛け渡されており、駆動モータ（図示せず）による駆動ローラ１１の回転に伴い中間転写ベルト８が時計回りに回転を開始すると、転写紙Ｓがレジストローラ１２ｂから所定のタイミングで駆動ローラ１１とこれに隣接して設けられた二次転写ローラ９とのニップ部（二次転写ニップ部）へ搬送され、中間転写ベルト８上のフルカラー画像が転写紙Ｓ上に転写される。トナー像が転写された転写紙Ｓは定着部１３へと搬送される。
【００３０】
定着部１３に搬送された転写紙Ｓは、定着ローラ対１３ａにより加熱及び加圧されてトナー像が転写紙Ｓの表面に定着され、所定のフルカラー画像が形成される。フルカラー画像が形成された転写紙Ｓは、複数方向に分岐した分岐部１４によって搬送方向が振り分けられる。転写紙Ｓの片面のみに画像を形成する場合は、そのまま排出ローラ１５によって排出トレイ１７に排出される。
【００３１】
一方、転写紙Ｓの両面に画像を形成する場合は、定着部１３を通過した転写紙Ｓの一部を一旦排出ローラ対１５から装置外部にまで突出させる。その後、転写紙Ｓは排出ローラ対１５を逆回転させることにより分岐部１４で用紙搬送路１８に振り分けられ、画像面を反転させた状態で二次転写ニップ部に再搬送される。そして、中間転写ベルト８上に形成された次の画像が二次転写ローラ９により転写紙Ｓの画像が形成されていない面に転写され、定着部１３に搬送されてトナー像が定着された後、排出トレイ１７に排出される。
【００３２】
図２は、第１実施形態の現像装置の構成を示す側面断面図である。なお、ここでは図１の画像形成部Ｐａに配置される現像装置３ａについて説明するが、画像形成部Ｐｂ〜Ｐｄに配置される現像装置３ｂ〜３ｄの構成についても基本的に同様であるため説明を省略する。
【００３３】
図２に示すように、現像装置３ａは、二成分現像剤（以下、単に現像剤ともいう）が収納される現像容器２０を備えており、現像容器２０は仕切壁２０ａによって第１及び第２攪拌室２０ｂ、２０ｃに区画され、第１及び第２攪拌室２０ｂ、２０ｃにはトナーコンテナ４ａ（図１参照）から供給されるトナー（正帯電トナー）をキャリアと混合して撹拌し、帯電させるための第１攪拌スクリュー２１ａ及び第２攪拌スクリュー２１ｂが回転可能に配設されている。
【００３４】
そして、第１攪拌スクリュー２１ａ及び第２攪拌スクリュー２１ｂによって現像剤が攪拌されつつ軸方向に搬送され、仕切壁２０ａの長手方向両端に形成された現像剤通過路（図示せず）を介して第１及び第２攪拌室２０ｂ、２０ｃ間を循環する。図示の例では、現像容器２０は左斜め上方に延在しており、現像容器２０内において第２攪拌スクリュー２１ｂの上方には磁気ローラ２２が配置され、磁気ローラ２２の左斜め上方には現像ローラ２３が対向配置されている。そして、現像ローラ２３は現像容器２０の開口側（図２の左側）において感光体ドラム１に対向しており、磁気ローラ２２及び現像ローラ２３は図中時計回りに回転する。
【００３５】
なお、現像容器２０には、第１攪拌スクリュー２１ａと対面してトナー濃度センサ（図示せず）が配置されており、トナー濃度センサで検知されるトナー濃度に応じてトナーコンテナ４ａからトナー補給口２０ｄを介して現像容器２０内にトナーが補給される。
【００３６】
磁気ローラ２２は、非磁性の回転スリーブ２２ａと、回転スリーブに内包される複数の磁極を有する固定マグネット体２２ｂで構成されている。本実施形態では、固定マグネット体２２ｂの磁極は、主極３５、規制極（穂切り用磁極）３６、搬送極３７、剥離極３８、及び汲上極３９の５極構成である。
【００３７】
また、現像容器２０には規制ブレード２５が磁気ローラ２２の長手方向（図２の紙面表裏方向）に沿って取り付けられており、規制ブレード２５は、磁気ローラ２２の回転方向（図中時計回り）において、現像ローラ２３と磁気ローラ２２との対向位置よりも上流側に位置付けられている。そして、規制ブレード２５の先端部と磁気ローラ２２表面との間には僅かな隙間（ギャップ）が形成されている。
【００３８】
現像ローラ２３は、円筒状の現像スリーブ２３ａと、現像スリーブ２３ａ内に固定された磁石部材２３ｂで構成されており、磁気ローラ２２と現像ローラ２３とはその対面位置（対向位置）において所定のギャップをもって対向している。磁石部材２３ｂは、固定マグネット体２２ｂの対向する磁極（主極）３５と異極性である。
【００３９】
現像ローラ２３には、直流電圧（以下、Ｖｓｌｖ（ＤＣ）という）及び交流電圧（以下、Ｖｓｌｖ（ＡＣ）という）を印加する第１バイアス回路３０が接続されており、磁気ローラ２２には、直流電圧（以下、Ｖｍａｇ（ＤＣ）という）及び交流電圧（以下、Ｖｍａｇ（ＡＣ）という）を印加する第２バイアス回路３１が接続されている。また、第１バイアス回路３０及び第２バイアス回路３１は共通のグランドに接地されている。
【００４０】
第１バイアス回路３０及び第２バイアス回路３１には電圧可変装置３３が接続されており、現像ローラ２３に印加されるＶｓｌｖ（ＤＣ）、Ｖｓｌｖ（ＡＣ）及び磁気ローラ２２に印加されるＶｍａｇ（ＤＣ）、Ｖｍａｇ（ＡＣ）を可変できるようになっている。
【００４１】
前述のように、第１攪拌スクリュー２１ａ及び第２攪拌スクリュー２１ｂによって、現像剤が攪拌されつつ現像容器２０内を循環してトナーを帯電させ、第２攪拌スクリュー２１ｂによって現像剤が磁気ローラ２２に搬送される。規制ブレード２５には固定マグネット体２２ｂの規制極３６が対向するため、規制ブレード２５として非磁性体或いは磁性体を用いることにより、規制ブレード２５の先端と回転スリーブ２２ａとの隙間に引き合う方向の磁界が発生する。
【００４２】
この磁界により、規制ブレード２５と回転スリーブ２２ａとの間に磁気ブラシが形成される。そして、磁気ローラ２２上の磁気ブラシは規制ブレード２５によって層厚規制された後、現像ローラ２３に対向する位置に移動すると、固定マグネット体２２ｂの主極３５及び現像ローラ側磁極２３ｂにより引き合う磁界が付与されるため、磁気ブラシは現像ローラ２３表面に接触する。そして、磁気ローラ２２に印加されるＶｍａｇ（ＤＣ）と現像ローラ２３に印加されるＶｓｌｖ（ＤＣ）との電位差ΔＶ、及び磁界によって現像ローラ２３上にトナー薄層を形成する。
【００４３】
現像ローラ２３上のトナー層厚は現像剤の抵抗や磁気ローラ２２と現像ローラ２３との回転速度差等によっても変化するが、ΔＶによって制御することができる。ΔＶを大きくすると現像ローラ２３上のトナー層は厚くなり、ΔＶを小さくすると薄くなる。現像時におけるΔＶの範囲は一般的に１００Ｖ〜３５０Ｖ程度が適切である。
【００４４】
図３は、現像ローラ２３及び磁気ローラ２２に印加されるバイアス波形の一例を示す図である。図３（ａ）に示すように、現像ローラ２３には、Ｖｓｌｖ（ＤＣ）にピークツーピーク値がＶｐｐ１である矩形波のＶｓｌｖ（ＡＣ）を重畳した合成波形Ｖｓｌｖ（実線）が第１バイアス回路３０から印加される。また、磁気ローラ２２には、Ｖｍａｇ（ＤＣ）にピークツーピーク値がＶｐｐ２であり、且つＶｓｌｖ（ＡＣ）と位相が異なる矩形波のＶｍａｇ（ＡＣ）を重畳した合成波形Ｖｍａｇ（破線）が第２バイアス回路３１から印加される。
【００４５】
従って、磁気ローラ２２及び現像ローラ２３間（以下、ＭＳ間という）に印加される電圧は、図３（ｂ）に示すようなＶｐｐ（ｍａｘ）とＶｐｐ（ｍｉｎ）を有する合成波形Ｖｍａｇ−Ｖｓｌｖとなる。なお、Ｖｍａｇ（ＡＣ）はＶｓｌｖ（ＡＣ）よりもＤｕｔｙ比が大きくなるように設定される。実際には図３で示すような完全な矩形波ではなく、一部が歪んだ形状の交流電圧が印加される。
【００４６】
磁気ブラシによって現像ローラ２３上に形成されたトナー薄層は、現像スリーブ２３ａの回転によって感光体ドラム１ａと現像ローラ２３との対向部分に搬送される。現像ローラ２３にはＶｓｌｖ（ＤＣ）及びＶｓｌｖ（ＡＣ）が印加されているため、感光体ドラム１ａとの間の電位差によってトナーが飛翔し、感光体ドラム１ａ上の静電潜像が現像される。
【００４７】
さらに回転スリーブ２２ａが時計回りに回転すると、今度は主極３５に隣接する異極性の剥離極３８により発生する水平方向（ローラ周方向）の磁界により磁気ブラシは現像ローラ２３表面から引き離され、現像に用いられずに残ったトナーが現像ローラ２３から回転スリーブ２２ａ上に回収される。さらに回転スリーブ２２ａが回転すると、固定マグネット体２２ｂの剥離極３８及びこれと同極性の汲上極３９により反発する磁界が付与されるため、トナーは現像容器２０内で回転スリーブ２２ａから離脱する。そして、第２攪拌スクリュー２１ｂにより攪拌、搬送された後、再び適正なトナー濃度で均一に帯電された二成分現像剤として汲上極３９により再び回転スリーブ２２ａ上に磁気ブラシを形成し、規制ブレード２５へ搬送される。
【００４８】
次に、現像ローラ２３を構成する現像スリーブ２３ａについて詳述する。現像スリーブ２３ａは、アルミニウムまたはアルミニウム合金製のスリーブ本体の外周面にコート層を形成したものである。コート層は、現像スリーブ２３ａ上に供給されたトナーの固着を抑制し、現像ローラ２３から感光体ドラム表面へのトナーの移送が比較的容易に行われるようにする。さらに、コート層が現像剤に与える機械的ストレスは金属表面に比べて少ないため、現像剤搬送量を増加させたときの現像ローラ２３からのトナー回収性の向上と現像剤の劣化防止との両立を図ることができる。
【００４９】
コート層の材質としては、シリコン変性ポリウレタンの他、ウレタン樹脂、アクリル樹脂、メラミン樹脂、シリコン樹脂、フッ素樹脂等が挙げられるが、正帯電トナーの樹脂材料と帯電性が近く、トナーの剥離性が良好なウレタン樹脂、アクリル樹脂が好ましい。中でも、ウレタン樹脂の炭素の一部をケイ素に置換したシリコン変性ポリウレタン樹脂を用いた場合、ウレタン樹脂の吸湿性が改善されて環境変化に対するコート層の帯電特性の変化が抑制されるため好ましい。
【００５０】
なお、コート層には抵抗調整剤として酸化チタンを含有させて、コート層の体積抵抗値を調整し、且つ抵抗ムラを抑制している。これにより、トナー層の帯電状態の安定化とトナー回収時における剥離性を図ることができる。体積抵抗値としては、現像ローラ２３表面の残留電荷を適度に滞留可能な１０4〜１０8Ω・ｃｍ程度が好ましい。
【００５１】
また、コート層の表面粗さ（算術平均粗さ）Ｒａは、コート剤をスプレー、ディッピング、ロールコート等により塗布した際に通常得られる表面粗さとするか、或いはウレタンビーズなどの表面粗さ調整剤を付与して０．４〜１．５μｍに調整されている。
【００５２】
また、コート層を形成する前に、スリーブ本体の外周面をアルマイト処理してアルマイト層を形成しても良い。この構成によれば、スリーブ表面に形成されたアルマイト層が電荷のバリア層としての機能を有するため、現像ローラ２３へ現像バイアスを印加する際のリークの発生を防止することができる。
【００５３】
次に、本発明の現像装置に用いられる二成分現像剤について説明する。二成分現像剤は、トナーとキャリアとを含有するものである。二成分現像剤におけるトナーとキャリアとの重量比（Ｔ／Ｃ）は、キャリア１００重量部に対してトナー５〜２０重量部が好ましく、８〜１５重量部がより好ましい。
【００５４】
トナーはトナー母粒子に外添剤を添加したものである。トナー母粒子は、結着樹脂および着色剤を含有するものである。トナー母粒子には、必要に応じて離型剤、電荷制御剤、磁性粉等を含有させてもよい。トナー母粒子の重量平均粒子径は、５〜１２μｍが好ましく、６〜１０μｍがより好ましい。トナー母粒子の重量平均粒子径は、粒度分布測定装置（例えば、コールター社製、マルチサイザーＩＩ型）によって測定する。トナー母粒子は、粉砕分級法、溶融造粒法、スプレー造粒法、重合法等の公知の方法で製造される。外添剤の添加量は、トナー母粒子１００重量部に対して、通常０．１〜５重量部である。
【００５５】
キャリアとしては、磁性体の粒子、または結着樹脂中に磁性体を分散させた樹脂粒子が用いられる。磁性体としては、例えば、鉄、ニッケル、コバルト等の磁性体金属、これらの合金、あるいは希土類を含有する合金類、ヘマタイト、マグネタイト、マンガン−亜鉛系フェライト、ニッケル−亜鉛系フェライト、マンガン−マグネシウム系フェライト、リチウム系フェライトなどのソフトフェライト、銅−亜鉛系フェライト等の鉄系酸化物、これらの混合物が挙げられる。
【００５６】
結着樹脂としては、例えば、ビニル系樹脂、ポリエステル系樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、尿素樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリイミド樹脂、セルロース樹脂、ポリエーテル樹脂、これらの混合物等が挙げられる。磁性体の粒子は、焼結法、アトマイズ法等の公知の方法によって製造される。キャリアは、その表面に、コート樹脂からなる被覆層を有していてもよい。
【００５７】
本発明においては、トナーの外添剤として一次粒子径が２０〜２００ｎｍであり、現像スリーブ２３ａのコート層に添加される酸化チタンと同極性の酸化チタンを用いることを特徴としている。現像スリーブ２３ａ表面に外添剤が付着する要因としては、外添剤の粒子径が非常に小さいため、スリーブ表面のコート層と外添剤との物理的付着性が非常に大きくなることと、それに加えてスリーブ表面のコート層と外添剤との間に静電的付着力が作用することが挙げられる。
【００５８】
このうち、外添剤としての機能は粒子径に依存するところが大きいため、粒子径を大きくして物理的付着性を低下させることはできない。しかし、静電的付着力については外添剤とコート層とを電気的に同極性にすることで低下させることができる。具体的には、トナー母粒子に外添剤として処理されている酸化チタンとして、現像スリーブ２３ａのコート層中に添加される酸化チタンと帯電性が同極性のものを使用する。
【００５９】
次に、酸化チタンの極性（帯電特性）をコントロールする方法について説明する。酸化チタンの帯電性は疎水化処理の度合いによって調整することができる。即ち、疎水化処理の度合いが大きいほど、酸化チタン表面の水酸基（−ＯＨ基）が少なくなり正帯電性が大きくなる。逆に疎水化処理の度合いが小さいほど、酸化チタン表面の水酸基が多くなり負帯電性が大きくなる。
【００６０】
疎水化処理の方法としては、酸化チタンをデシケータに保存して脱水処理した後、酸化チタン微粉末とシランカップリング剤とをトルエン中で反応させて酸化チタン表面の水酸基を疎水化処理する方法が挙げられる。シランカップリング剤としては、例えばヘキサメチルジシラザン、メチルトリメトキシシラン、オクチルトリメトキシシラン等が挙げられる。
【００６１】
図４は、本発明の第２実施形態に係る現像装置が搭載された画像形成装置の全体構成を示す概略構成図であり、右側を画像形成装置の前方側として図示している。図１と共通する部分には同一の符号を付している。図４に示すように、モノクロプリンタ１０１の本体下部には、積載された転写紙を収容する用紙カセット１６が配置されている。この用紙カセット１６の上方には、本体前方から本体後方へ略水平に延び、更に上方へ延びて本体上面に形成された排出トレイ１７に至る用紙搬送路が形成されており、この用紙搬送路に沿って上流側から順に、給紙ローラ１２ａ、レジストローラ対１２ｂ、画像形成部Ｐ、定着部１３及び排出ローラ対１５が配置されている。
【００６２】
画像形成部Ｐは、図４において時計回りに回転可能に軸支された感光体ドラム１と、この感光体ドラム１の周囲に配置されるスコロトロン式の帯電器２、現像装置３、クリーニング部７、用紙搬送路を挟んで感光体ドラム１に対向するように配置される転写ローラ６及び感光体ドラム１の上方に配置される露光装置５から構成されており、現像装置３の上方には、現像装置３へトナーを補給するトナーコンテナ４が配置されている。
【００６３】
帯電器２に所定の電圧を印加することにより、感光体ドラム１の表面が一様に帯電させられる。次いで、露光装置５からの光照射により感光体ドラム１上に入力された画像データに基づく静電潜像が形成され、現像装置３により静電潜像にトナーが付着されて感光体ドラム１の表面にトナー像が形成される。そして、レジストローラ対１２ｂから感光体ドラム１と転写ローラ６とのニップ部（転写位置）に転写紙（図示せず）が所定のタイミングで供給され、転写ローラ６により転写紙上に感光体ドラム１の表面のトナー像が転写される。
【００６４】
トナー像が転写された転写紙は、感光体ドラム１から分離されて定着部１３に向けて搬送される。画像形成部Ｐにおいてトナー像が転写された転写紙は、定着部１３に備えられた加熱ローラ及び加熱ローラ２１に圧接される加圧ローラから成る定着ローラ対１３ａによって加熱、加圧され、転写紙に転写されたトナー像が定着される。
【００６５】
そして、画像形成部Ｐ及び定着部１３において画像形成がなされた転写紙は、排出ローラ対１５によって排出トレイ１７に排出される。一方、転写後に感光体ドラム１の表面に残留しているトナーはクリーニング部７により除去される。そして、感光体ドラム１は帯電器２によって再び帯電され、以下同様にして画像形成が行われる。
【００６６】
図５は、第２実施形態の現像装置の側面断面図である。第１実施形態の図２と共通する部分には同一の符号を付している。図５に示すように、現像装置３は、磁性トナーから成る一成分現像剤が収容される現像容器２０内に、第１攪拌スクリュー２１ａ、第２攪拌スクリュー２１ｂ、現像ローラ２３、規制ブレード２５が備えられている。
【００６７】
現像容器２０の内部は、長手方向（図の紙面方向）に延在する仕切壁２０ａによって第１攪拌室２０ｂと第２攪拌室２０ｃとに区画されており、第１攪拌室２０ｂには第１攪拌スクリュー２１ａが、第２攪拌室２０ｃには第２攪拌スクリュー２１ｂがそれぞれ配設されている。また、仕切壁２０ａは現像容器２０の長手方向両端部には設けられておらず、この部分が第１攪拌室２０ｂと第２攪拌室２０ｃの間をトナーが移動する通路（現像剤受け渡し部）となっている。
【００６８】
現像ローラ２３は、金属製の現像スリーブ２３ａと、現像スリーブ２３ａの内部に固定された複数の磁極（ここでは３極）を有する磁石部材２３ｂで構成されており、第１攪拌スクリュー２１ａ及び第２攪拌スクリュー２１ｂと略平行となるように第１攪拌室２０ｂ内に回転可能に軸支されている。現像ローラ２３には、Ｖｓｌｖ（ＤＣ）及びＶｓｌｖ（ＡＣ）を印加する第１バイアス回路３０が接続されており、第１バイアス回路３０はグランドに接地されている。第１バイアス回路３０には電圧可変装置３３が接続されている。
【００６９】
感光体ドラム１の回転に応じて現像スリーブ２３ａが回転すると、磁石部材２３ｂの磁力により現像スリーブ２３ａの表面にトナーが付着（担持）されてトナー層が形成される。そして、現像スリーブ２３ａに付着したトナーは、現像ローラ２３と感光体ドラム１とが対峙する現像ニップ部において感光体ドラム１の表面電位と現像ローラ２３に印加される現像バイアスとの電位差により感光体ドラム１へと飛翔して感光層に付着し、感光体ドラム１表面にトナー像が形成される。
【００７０】
規制ブレード２５は、感光体ドラム１に供給するトナー量、すなわち現像ローラ２３へのトナー付着量を規制するものであり、例えばＳＵＳ（ステンレス）等の磁性体が用いられる。そして、規制ブレード２５は、その先端と現像ローラ２３との間に所定の隙間（０．２〜０．３ｍｍ）が形成されるように配設されており、この規制ブレード２５と現像ローラ２３との間隔及び隙間に発生する磁界によって現像ローラ２３へのトナー付着量が規制され、現像ローラ２３の表面には数十ミクロンのトナー薄層が形成される。他の部分の構成は第１実施形態と同様であるため説明を省略する。
【００７１】
本実施形態においても、外周面にコート層を形成した現像スリーブ２３ａで現像ローラ２３を構成し、コート層中の酸化チタンと帯電性が同極性の酸化チタンを外添剤として用いてトナーの表面処理を行うことで、外添剤（酸化チタン）とコート層の間に作用する静電的付着力を低下させて現像スリーブ２３ａへの酸化チタンの付着を抑制することができる。
【００７２】
その他本発明は、上記実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。例えば、本発明は図１及び図４に示したタンデム式のカラープリンタ或いはモノクロプリンタに限らず、デジタル或いはアナログ方式のモノクロ複写機、ロータリー現像式のカラープリンタ及びカラー複写機、ファクシミリ等、コート層を有する現像ローラを備えた現像装置が搭載される種々の画像形成装置に適用可能である。以下、実施例により本発明の効果を更に詳細に説明する。
【参考例】
【００７３】
（酸化チタンの疎水化処理）
酸化チタン（チタン工業社製）１００ｇをデシケータに２４時間保存して脱水処理した後、酸化チタンとヘキサメチルジシラザン（有機合成薬品株式会社製）１０ｇをトルエン５００ｍＬ中で所定時間反応させ、酸化チタン表面の水酸基を疎水化処理した。
【００７４】
その後、ノンコートのフェライトキャリア（ＰＴＫ社製）１０ｇと酸化チタン０．１ｇを５０ｍＬのガラス瓶に投入し、ボールミルにて３０分間混合した。混合物の帯電量をＱＭメータ（トレック社製）にて測定した。疎水化処理時間をそれぞれ３０分、６０分、９０分、１２０分、１５０分、及び１８０分とした酸化チタンＡ〜Ｆの帯電量（μＣ／ｇ）を表１に示す。
【００７５】
【表１】
【００７６】
表１から、疎水化処理時間が長くなるにつれて酸化チタン表面の水酸基が疎水化されて減少するため、帯電が負から正に変化することが確認された。
【実施例１】
【００７７】
図２に示した現像装置３ａの、金属製の現像スリーブ２３ａをシリコーン樹脂（ＫＢＣ１００３、信越シリコーン社製）でコーティングし、コーティング液中に上記Ａの酸化チタンを樹脂１００重量部に対し１００重量部添加した。一方、トナーの外添剤として上記Ｂの酸化チタンをトナー母粒子に対し１．５重量％添加し、このトナーとコーティングフェライトキャリアとから成る二成分現像剤を、キャリアに対するトナーの混合比率（Ｔ／Ｃ）を８重量％として現像装置３ａ内に投入した。
【実施例２】
【００７８】
現像スリーブ２３ａのコーティング液中に添加する酸化チタンを上記Ｃに、トナーの外添剤として添加する酸化チタンを上記Ａに変更する以外は実施例１と同様にして現像装置３ａを構成した。
【実施例３】
【００７９】
現像スリーブ２３ａのコーティング液中に添加する酸化チタンを上記Ｃに変更する以外は実施例１と同様にして現像装置３ａを構成した。
【実施例４】
【００８０】
現像スリーブ２３ａのコーティング液中に添加する酸化チタンを上記Ｂに変更する以外は実施例１と同様にして現像装置３ａを構成した。
【実施例５】
【００８１】
現像スリーブ２３ａのコーティング液中に添加する酸化チタンを上記Ｄに、トナーの外添剤として添加する酸化チタンを上記Ｆに変更する以外は実施例１と同様にして現像装置３ａを構成した。
【実施例６】
【００８２】
現像スリーブ２３ａのコーティング液中に添加する酸化チタンを上記Ｆに、トナーの外添剤として添加する酸化チタンを上記Ｄに変更する以外は実施例１と同様にして現像装置３ａを構成した。
【実施例７】
【００８３】
現像スリーブ２３ａのコーティング液中に添加する酸化チタンを上記Ｄに、トナーの外添剤として添加する酸化チタンを上記Ｅに変更する以外は実施例１と同様にして現像装置３ａを構成した。
【実施例８】
【００８４】
現像スリーブ２３ａのコーティング液中に添加する酸化チタンを上記Ｅに、トナーの外添剤として添加する酸化チタンを上記Ｅに変更する以外は実施例１と同様にして現像装置３ａを構成した。
【比較例１】
【００８５】
トナーの外添剤として添加する酸化チタンを上記Ｄに変更する以外は実施例１と同様にして現像装置３ａを構成した。
【比較例２】
【００８６】
現像スリーブ２３ａのコーティング液中に添加する酸化チタンを上記Ｃに、トナーの外添剤として添加する酸化チタンを上記Ｅに変更する以外は実施例１と同様にして現像装置３ａを構成した。
【比較例３】
【００８７】
現像スリーブ２３ａのコーティング液中に添加する酸化チタンを上記Ｆに、トナーの外添剤として添加する酸化チタンを上記Ｃに変更する以外は実施例１と同様にして現像装置３ａを構成した。
【比較例４】
【００８８】
現像スリーブ２３ａのコーティング液中に添加する酸化チタンを上記Ｃに、トナーの外添剤として添加する酸化チタンを上記Ｄに変更する以外は実施例１と同様にして現像装置３ａを構成した。
【試験例１】
【００８９】
実施例１〜８、及び比較例１〜４の現像装置３ａを、図１に示すような試験機に搭載して耐久試験（印字率５％のテスト画像を１０，０００枚印字）を行い、２，５００枚毎に画像濃度（ＩＤ；イメージデンシティ）、リーク発生の有無、スリーブ表面の抵抗値及びスリーブ表面に対する付着力を調査した。
【００９０】
なお、画像濃度は反射濃度計（スペクトロアイ、グレタグマクベス社製）により測定し、リーク発生は画像にリーク痕が確認できるか否かを目視により観察した。スリーブ表面抵抗は高抵抗率測定器（ハイレスターＭＣＰ−ＨＴ４５０、三菱化学社製）により測定し、スリーブ表面に対する付着力（以下、スリーブ付着力という）は粒子間付着力測定装置（ナノシーズ社製）により測定針の付着力を測定した。結果を表２に示す。
【００９１】
現像ローラへの電圧印加条件は、Ｖｓｌｖ（ＤＣ）＝５０Ｖ、Ｖｓｌｖ（ＡＣ）のＶｐｐを１．５ｋＶ、周波数を４ｋＨｚ、Ｄｕｔｙ＝５０％とした。また、磁気ローラにはＶｍａｇ（ＤＣ）＝２５０Ｖ、Ｖｍａｇ（ＡＣ）のＶｐｐを２．０ｋＶとして逆位相で印加した。
【００９２】
【表２】
【００９３】
表２から明らかなように、コーティング液中に添加する酸化チタンとトナーの外添剤として添加する酸化チタンとを同極性（負と負、または正と正）とした実施例１〜８では、１０，０００枚の耐久後においてもスリーブ付着力は１５ｎＮ以下であった。これは、外添剤として添加された酸化チタンと現像スリーブ表面のコート層との間に静電的反発力が作用するためスリーブ表面に酸化チタンが付着せず、スリーブ表面の平滑性が維持されるためにスリーブ付着力も増大しないものと考えられる。
【００９４】
また、外添剤の酸化チタンがスリーブ表面に付着し難いためスリーブ表面抵抗も耐久初期からほとんど低下せず、リークの発生も認められなかった。さらに、現像スリーブからのトナー回収性も向上し、現像スリーブ上に均一なトナー層が形成されるため、耐久後においても１．３以上のＩＤを維持しており、画像濃度の低下も認められなかった。
【００９５】
これに対し、コーティング液中に添加する酸化チタンとトナーの外添剤として添加する酸化チタンとを異極性（負と正、または正と負）とした比較例１〜４では、外添剤として添加された酸化チタンと現像スリーブ表面との間に静電的吸着力が作用するため、１０，０００枚の耐久後においてスリーブ付着力は５０ｎＮを超えた。また、外添剤の酸化チタンがスリーブ表面に付着し易いためスリーブ表面抵抗も耐久初期から大幅に低下し、比較例１、３では５，０００枚印字後に、比較例２、４では１０，０００枚印字後にリークの発生が認められた。さらに、耐久後においてＩＤが０．４〜１．１となり、画像濃度の低下も認められた。
【試験例２】
【００９６】
現像スリーブ２３ａのコーティング液中に添加する酸化チタン、トナーの外添剤として添加する酸化チタンの組み合わせを実施例１〜８、及び比較例１〜４と同様にして、図５に示した一成分現像方式の現像装置３を構成し、それぞれ実施例９〜１６、及び比較例５〜８とした。
【００９７】
実施例９〜１６、及び比較例５〜８の現像装置３を、図４に示すような試験機に搭載して耐久試験（印字率５％のテスト画像を１０，０００枚印字）を行い、試験例１と同様に２５００枚毎に画像濃度（ＩＤ；イメージデンシティ）、リーク発生の有無、スリーブ表面の抵抗値及びスリーブ付着力を調査した。結果を表３に示す。
【００９８】
【表３】
【００９９】
表３から明らかなように、コーティング液中に添加する酸化チタンとトナーの外添剤として添加する酸化チタンとを同極性（負と負、または正と正）とした実施例９〜１６では、実施例１〜８と同様にスリーブ付着力及びスリーブ表面抵抗の上昇、リークの発生、及び画像濃度の低下は認められなかった。一方、コーティング液中に添加する酸化チタンとトナーの外添剤として添加する酸化チタンとを異極性（負と正、または正と負）とした比較例５〜８では、比較例１〜４と同様にスリーブ付着力及びスリーブ表面抵抗の上昇、リークの発生、及び画像濃度の低下が認められた。
【０１００】
以上の結果より、二成分現像方式、一成分現像方式のいずれにおいても、コーティング液中に添加する酸化チタンとトナーの外添剤として添加する酸化チタンとを同極性とすることで、酸化チタンの付着によるスリーブ付着力の上昇、リークの発生、濃度低下、履歴現像等の不具合を効果的に抑制できることが確認された。
【０１０１】
なお、上記実施例は本発明の一構成例にすぎず、ドラム表面電位や現像ローラ及び磁気ローラへの電圧印加条件等は装置の仕様や使用環境に応じて適宜設定することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１０２】
本発明は、トナー担持体上に帯電したトナーを保持させて像担持体上の静電潜像を現像する現像装置に利用可能であり、トナー外添剤として、トナー担持体のコート層中に添加される酸化チタンと同極性の酸化チタンを添加したものである。
【０１０３】
これにより、トナー外添剤中の酸化チタンのトナー担持体表面に対する静電的付着力を低下させてトナー担持体表面への酸化チタンの付着を効果的に抑制することができる。従って、トナー担持体表面の付着力の上昇による現像性の低下、表面抵抗の上昇、リーク等の発生し難い現像装置を提供することができる。
【符号の説明】
【０１０４】
１、１ａ〜１ｄ 感光体ドラム（像担持体）
３、３ａ〜３ｄ 現像装置
２１ａ 第１攪拌スクリュー
２１ｂ 第２攪拌スクリュー
２２ 磁気ローラ
２２ａ 回転スリーブ
２２ｂ 固定マグネット体
２３ 現像ローラ（トナー担持体）
２３ａ 現像スリーブ
２３ｂ 現像ローラ側磁極
２５ 規制ブレード
３０ 第１バイアス回路
３１ 第２バイアス回路
３３ 電圧可変装置
１００ カラープリンタ
１０１ モノクロプリンタ
Ｐ、Ｐａ〜Ｐｄ 画像形成部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体に対向配置されるトナー担持体を有し、該トナー担持体に担持されたトナー層を用いて像担持体上に形成される静電潜像を現像する現像装置において、
前記トナー担持体の外周面に樹脂材料から成るコート層が形成され、該コート層中に酸化チタンが添加されており、
トナー外添剤として、前記コート層中に添加される酸化チタンと帯電性が同極性の酸化チタンが添加されていることを特徴とする現像装置。
【請求項２】
トナー外添剤として添加される酸化チタンの一次粒子径が２０〜２００ｎｍであることを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の現像装置が搭載された画像形成装置。
【請求項１】
像担持体に対向配置されるトナー担持体を有し、該トナー担持体に担持されたトナー層を用いて像担持体上に形成される静電潜像を現像する現像装置において、
前記トナー担持体の外周面に樹脂材料から成るコート層が形成され、該コート層中に酸化チタンが添加されており、
トナー外添剤として、前記コート層中に添加される酸化チタンと帯電性が同極性の酸化チタンが添加されていることを特徴とする現像装置。
【請求項２】
トナー外添剤として添加される酸化チタンの一次粒子径が２０〜２００ｎｍであることを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の現像装置が搭載された画像形成装置。
【図１】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【公開番号】特開２０１１−１６９９９４（Ｐ２０１１−１６９９９４Ａ）
【公開日】平成２３年９月１日（２０１１．９．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−３１９２２（Ｐ２０１０−３１９２２）
【出願日】平成２２年２月１７日（２０１０．２．１７）
【出願人】（０００００６１５０）京セラミタ株式会社 (13,173)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年９月１日（２０１１．９．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年２月１７日（２０１０．２．１７）
【出願人】（０００００６１５０）京セラミタ株式会社 (13,173)
【Ｆターム（参考）】
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