現像装置及び画像形成装置
【課題】磁性一成分トナーを用いた場合でも、現像剤担持体上に安定して均一にトナーを長期間コートし、かつ高画質を達成できる現像装置及び画像形成装置を提供する。
【解決手段】第１のトナー担持体３aに担持されたトナーの層厚を規制する規制部材３jを有し、第２のトナー担持体３bに担持されたトナーの層厚規制を前記第１のトナー担持体により行う現像装置において、所定の吸引力Ｗ（Ｗ）で所定時間Ｔ（ｓｅｃ）に亘り前記トナー担持体の所定の吸引面積Ｓ（ｃｍ２）からトナーを吸引した後に前記トナー担持体に残留したトナー量をＭｙ（ｍｇ）、吸引後にトナー量が安定するまでの平衡時間をＴｓ（ｓｅｃ）とし、前記トナー担持体に対するトナーの付着力Ａｆを（Ｍｙ×Ｗ／Ｓ）×（Ｔｓ／Ｔ）としたとき、前記第１のトナー担持体に対するトナーの付着力Ａｆは、前記第２のトナー担持体に対するトナーの付着力Ａｆよりも小さい。
【解決手段】第１のトナー担持体３aに担持されたトナーの層厚を規制する規制部材３jを有し、第２のトナー担持体３bに担持されたトナーの層厚規制を前記第１のトナー担持体により行う現像装置において、所定の吸引力Ｗ（Ｗ）で所定時間Ｔ（ｓｅｃ）に亘り前記トナー担持体の所定の吸引面積Ｓ（ｃｍ２）からトナーを吸引した後に前記トナー担持体に残留したトナー量をＭｙ（ｍｇ）、吸引後にトナー量が安定するまでの平衡時間をＴｓ（ｓｅｃ）とし、前記トナー担持体に対するトナーの付着力Ａｆを（Ｍｙ×Ｗ／Ｓ）×（Ｔｓ／Ｔ）としたとき、前記第１のトナー担持体に対するトナーの付着力Ａｆは、前記第２のトナー担持体に対するトナーの付着力Ａｆよりも小さい。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、感光体等の像担持体上に形成された静電潜像を現像して現像剤像を形成する現像装置、及びこ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】
近年、複写機やプリンタ等の画像形成装置は、ユーザからのニーズでもある高速対応にともない、現像装置の現像剤担持体も高速回転する必要がある。このため、現像剤担持体上の現像剤を感光体上の静電潜像を可視化する時間が短くなり、現像不良が発生する課題が生じている。
【０００３】
また、高速化とともに、高耐久性、高信頼性の要望も増えている。しかしながら、従来の電子写真技術は、ユーザの使用条件、たとえば、使用環境や転写紙の種類、１日の使用枚数、原稿の画像比率などによって、画像品質へ影響を及ぼすことは公知である。更に、近年、業務の効率化が進み、画像形成装置の稼働時間が問題視され、特に、高速（１００ｐｐｍ以上）の画像形成装置では、１０時間以上連続しても停止しない高生産性・高耐久性も求められている。
【０００４】
更に、ユーザやサービスの作業効率を高めるため、メンテナンス性の向上が市場で求められている。
【０００５】
従来技術では、高速化、高画質化を実現するために、複数の現像剤担持体を用いた技術が提案されている。
【０００６】
特許文献１（特開２００４−１６３９０６）では、複数の現像剤担持体を持ち、かつ上流の現像剤担持体のＳｍ（表面の山と山の間隔）が下流の現像剤担持体のＳｍよりも大きくなるように、粗面化処理する。これにより、高画質化、高速化を達成し、かつ付着量を抑え、耐久による濃度安定を実現している。
【０００７】
特許文献２（特開２００５−９９３９４）では、複数の現像剤担持体を持つ現像システムにおいて、現像剤担持体表面にフェノール樹脂によるコートを行い、下流の現像剤担持体側のみに４級アンモニム塩を入れる。さらに高速化、高画質化、耐久性を向上させるために、耐久寿命共通化を球状炭素粒子により行う。
【０００８】
【特許文献１】特開２００４−１６３９０６号公報
【特許文献２】特開２００５−９９３９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上記従来例には以下の課題がある。
【００１０】
ａ）Ｓｍ規定だけでは、上流下流の現像剤担持体の劣化（トナー付着、帯電量）を長寿命保つことができない。大きいＳｍ、つまり山と山の隙間に小径物質（外添剤、微粉トナー）がはまりやすく、特に、複数の現像剤担持体を用いる現像装置では、上流現像剤担持体で現像剤担持体付着が発生する課題がある。
【００１１】
ｂ）樹脂コーティングでは、耐久で摩耗し、トナー量が低下、帯電能が低下し画質が低下する課題がある。
【００１２】
ｃ）下流に樹脂コートを用いると、上流にくらべ帯電能が低下し、画質が悪化する課題がある。
【００１３】
そこで本発明は、磁性一成分トナー（一成分現像剤）を用いた場合でも、現像剤担持体上に安定して均一に現像剤（トナー）を長期間コートし、かつ高画質を達成できる現像装置及び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】
【００１４】
上記課題を解決するために本発明に係る現像装置及び画像形成装置の代表的な構成は、像担持体に形成された静電像を現像するべく互いに近接して設けられ磁性トナーを磁気的に担持して搬送する第１及び第２のトナー担持体と、前記第１のトナー担持体に担持されたトナーの層厚を規制する規制部材と、を有し、前記第２のトナー担持体に担持されたトナーの層厚規制を前記第１のトナー担持体により行う現像装置において、所定の吸引力Ｗ（Ｗ）で所定時間Ｔ（ｓｅｃ）に亘り前記トナー担持体の所定の吸引面積Ｓ（ｃｍ２）からトナーを吸引した後に前記トナー担持体に残留したトナー量をＭｙ（ｍｇ）、吸引後にトナー量が安定するまでの平衡時間をＴｓ（ｓｅｃ）とし、前記トナー担持体に対するトナーの付着力Ａｆを（Ｍｙ×Ｗ／Ｓ）×（Ｔｓ／Ｔ）としたとき、前記第１のトナー担持体に対するトナーの付着力Ａｆは、前記第２のトナー担持体に対するトナーの付着力Ａｆよりも小さいことを特徴とする
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、磁性一成分トナー（一成分現像剤）を用いた場合でも、現像剤担持体上に安定して均一に現像剤（トナー）を長期間コートし、かつ高画質を達成できる
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
［第一実施形態］
本発明に係る現像装置及び画像形成装置の第一実施形態について、図を用いて説明する。図１は本実施形態に係る現像装置３を備えた画像形成装置の構成図である。
【００１７】
（画像形成装置）
図１に示すように、画像形成装置は、像担持体としての感光ドラム（正帯電のａ−Ｓｉ感光体）１の周囲に、一次帯電器２、現像装置３、転写前帯電器（ポスト帯電器）４、転写帯電器（転写手段）５、分離帯電器６、クリーニング装置７、定着装置８を有している。また、感光ドラム１と転写帯電器５との間には転写部が形成される。定着装置８は、転写部より転写材搬送方向の下流側に配置されている。
【００１８】
感光ドラム１は、直径８４ｍｍであり、時計回り（矢印方向）に所定の周速（４５０ｍｍ／ｓｅｃ）で回転している。感光ドラム１は、一次帯電器２により例えば＋５００Ｖに帯電される。帯電された感光ドラム１は、図示しない露光装置により１２００ｄｐｉで画像露光Ｌが与えられ、入力される画像情報に応じた静電潜像（静電像）が形成される。
【００１９】
現像装置３の２つの現像剤担持体（第１のトナー担持体、第２のトナー担持体）３ａ、３ｂは、感光ドラム１の帯電極性と同極性の現像バイアス（ＤＣ成分にＡＣ成分を重畳したバイアス）が印加されている。現像剤担持体３ａ、３ｂは、感光ドラム１の帯電極性と逆極性に帯電された現像剤（磁性トナー（磁性一成分トナー））ｔを感光ドラム１表面（静電潜像の現像部位）に付着させて、ジャンピング現像法により現像してトナー像として可視像化する。
【００２０】
トナー像が形成された感光ドラム１表面を転写前帯電器（ポスト帯電器）４で転写前帯電する。感光ドラム１表面のトナー像が感光ドラム１と転写帯電器５間の転写部に到達する。このタイミングに合わせて給紙カセット（不図示）内の用紙などの転写材Ｐが転写部に搬送される。そして、トナーと逆極性の転写電圧が印加された転写帯電器５によりトナー像が転写材Ｐに転写される。そして、トナー像が転写された転写材Ｐは、分離帯電器６で感光ドラム１から分離されて定着装置８に搬送される。定着装置８の定着ローラ８ａと加圧ローラ８ｂ間の定着ニップ部にて、トナー像を転写材Ｐに加熱、加圧して熱定着した後に、転写材Ｐを外部に排出する。
【００２１】
なお、トナー像転写後の感光ドラム１表面に残留している転写残トナー（残留現像剤）は、クリーニング装置（クリーニング手段）７によって除去され回収される。
【００２２】
（現像装置３）
次に、現像装置３について詳細に説明する。現像剤は現像剤がコートされている現像剤担持体３ａに高圧を印加することで、現像剤担持体３ａ表面の現像剤が感光体１へ飛翔し、静電潜像を可視化することができる。正規現像の場合、帯電電位と同じ極性の現像剤で可視化することができ、また逆に反転現像の場合、帯電電位とは逆の極性の現像剤で可視化できる。
【００２３】
現像装置３は、現像容器３ｃの開口部に感光ドラム１と対向するよう近接して、矢印方向（反時計方向）に回転自在な現像剤担持体としての現像剤担持体３ａ、３ｂが、感光ドラム１の回転方向に沿ってそれぞれ配置されている。現像剤担持体３ａは、感光ドラム１対向する現像部より感光ドラム１の回転方向上流に位置し、感光ドラム１と近接対向している。現像剤担持体３ｂは、現像剤担持体３ａより感光ドラム１の回転方向下流側に位置し、感光ドラム１、現像剤担持体３ａと近接対向している。
【００２４】
現像剤担持体３ａ内部には上流マグネットロール３ｈが設けられている。現像剤担持体３ｂ内部には下流マグネットロール３ｉが設けられている。現像容器３ｃ内部において、現像剤は第二攪拌部（トナー攪拌部材）３ｅから第一攪拌部（トナー攪拌部材）３ｄへ移動し、現像剤担持体３ａ、３ｂに供給される。
【００２５】
現像剤担持体３ａは、層厚規制ブレード（規制部材）３ｊによってトナーｔのコート厚が規制される。現像剤担持体３ｂは、近接して配置されている現像剤担持体３ａによってトナーｔのコート厚が規制される。
【００２６】
現像装置３で可視化した現像剤像に対して、転写前帯電器４（ポスト帯電）を用いて、電荷を付与している。転写前帯電器４で転写するときに発生する現像剤と感光体との静電吸着力を弱める働きがある。このため、次の転写工程で転写材Ｐを感光ドラム１から分離しやすくなる。
【００２７】
現像容器３ｃ内には、２つのトナー攪拌部材３ｄ、３ｅと、現像容器３ｃ内のトナー量を検知する図示しないトナー量検知センサを有している。トナー攪拌部材３ｄ、３ｅは、現像容器３ｃ内のトナーｔを攪拌して現像剤担持体３ａ、３ｂ側に搬送する。トナー（磁性一成分トナー）ｔは、ネガトナーであり、重量平均粒径は５．０〜１０．０μｍであり、樹脂は少なくともスチレンアクリル樹脂またはポリエステル樹脂のどちらか一方から成り磁性体を５０〜１００重量部入れている。また、外添剤として、０．２〜２．０％（重量％）のＳｉＯ２を含有している。
【００２８】
現像剤担持体３ａ、３ｂの表面３ｆ、３ｇは、非磁性部材である直径２０ｍｍのＳＵＳ３０５の上にＦＧＢ＃６００でブラスト処理をして表面粗さＲｚを３μｍとした。この表面粗さＲｚの測定には、接触式表面粗さ計（サーフコーダーＳＥ−３３００（株）小坂研究所）を用いた。また、測定条件は、カットオフ値が０．８ｍｍ、測定長さが２．５ｍｍ、送りスピードが０．１ｍｍ／ｓｅｃ、倍率５０００倍である。下流現像剤担持体は、前記上流現像剤担持体よりも、メッキ厚が厚い。
【００２９】
現像剤担持体３ａ、３ｂは、感光ドラム１の回転速度（プロセススピード）に対して５０〜１５０％の速度で回転し、現像位置での現像剤担持体３ａ、３ｂと感光ドラム１間の隙間（ギャップ）は１００〜４００μｍである。上流マグネットロール３ｈの磁力によってトナーが現像剤担持体３ａ上に担持される。上流マグネットロール３ｈの磁力によってトナーが下流現像剤担持体３ｂ上に担持される。上流現像剤担持体３ａと下流現像剤担持体３ｂの回転中心を結ぶ直線上における現像剤担持体３ａと現像剤担持体３ｂ間の隙間（ギャップ）は１００〜４００μｍである。
【００３０】
現像剤担持体３ａ、３ｂには、図示しない現像バイアス電源（バイアス印加手段）から＋３００Ｖの直流バイアスと交流バイアスを重畳した現像バイアスが印加されることにより、トナー（磁性一成分トナー）を感光ドラム１側に飛翔させて静電潜像を非接触現像する。なお、交流バイアスとは、図２に示すようなピーク間電圧（Ｖｐｐ）が９００〜２０００Ｖ、周波数が１．０〜４．０ｋＨｚの矩形波である。また、本実施形態では矩形波を用いて良いるが、トナーの種類、感光ドラム、潜像方式等に応じて波形の形状を最適化する必要がある。この時の現像コントラストは飛翔方向に２００Ｖであり、かぶりとりコントラストは１５０Ｖとした。
【００３１】
このように、上流下流現像剤担持体３ａ、３ｂに直流バイアスに重畳して交流バイアスが印加される。これにより、上流現像剤担持体３ａによる現像に寄与しなかった余分なトナーを下流現像剤担持体３ｂによって回収し、再び現像容器３ｃ内に戻すことができるため、トナーの消費量を減らすことができる。
【００３２】
例えば、画像比率６％原稿を画像出力した場合において、従来の磁性一成分トナーを用いた現像装置ではトナー消費量が５０〜６０ｍｇ／枚であったが、本実施形態の現像装置３では、トナー消費量は約４０ｍｇ／枚であった。
【００３３】
（スリーブに対する現像剤の付着）
本実施形態の現像装置３は、従来技術に比べスリーブに対する現像剤の付着力を低減する構成となっている。
【００３４】
図３に従来技術における通紙枚数に対する反射濃度と上流下流現像剤担持体表面（上流下流スリーブ表面）のトナー付着量の関係を示す。実験条件は、温度２６度、湿度４５％、画像比率５％で、連続耐久を１０００ｋ枚（１００万枚）実施した。
【００３５】
通紙枚数が進むほど、反射濃度が低下する。たとえば、１５０ｋ時点では、反射濃度（分光測色濃度計 X-Rite 500測定値）は０．０５しか低下していないが、２００ｋ時点で１．３０を下回ってしまう。さらに通紙を継続すると、１０００ｋ時点で１．２程度まで低下する課題が発生した。
【００３６】
本件では、濃度低下について、上流下流スリーブ表面の付着物に注目し、付着量について同時に観察した。上流下流スリーブ表面を一定圧で吸引し、残留した付着物をテープで剥ぎ取り、テープに残っている物質を透過濃度計で測定している。
【００３７】
初期１００ｋ時点ですでに０．０５の付着量が検出されている。更に濃度低下した２００ｋ時点では、０．１５と顕著に多くなっている。以降、付着量は比例して増加していることがわかる。
【００３８】
本件のテープ剥ぎ取り測定について説明する。本件では、現像スリーブ表面を５００Ｗの吸引力で、約２０秒、１０ｃｍ２の領域を吸引機でトナーを吸引した。吸引機にはフィルタがあり、フィルタ内のトナーを測定する。更に、現像スリーブ表面に付着したトナーをテープ（ｓｃｏｔｃｈメンディングテープ基材アセテートフィルム、粘着材：アクリル系粘着剤）で剥離する。そして、透過濃度計（ＭａｃｂｅｔｈＴＤＳ９０４）を用いて、付着しているトナー量を換算している。
【００３９】
スリーブ付着量と透過濃度の関係を図５に示す。スリーブ表面の付着物質は、電子線顕微鏡、ならびに元素分析装置を用いて、スリーブ表面の付着物質の質量分析を実施した結果である。透過濃度による付着量が増加すると、ほぼ同じ関係で、スリーブ表面の付着物質の質量も増加している。ほとんど比例の関係であり、透過濃度で間接的にスリーブ表面の付着量を測定することが可能である。
【００４０】
図４にスリーブ付着量と反射濃度の関係を示す。反射濃度規格を１．４とした場合、スリーブ付着量規格はだいたい０．１程度になる。本実施例では上記規格値を元にスリーブ付着しやすさを比較している。
【００４１】
上記実験結果から、スリーブ付着が有る一定量に達するとて濃度低下する、つまり付着量を低減すれば、濃度低下を抑えることが可能と言える。
【００４２】
吸引しても現像スリーブに付着しているトナーは、一定の力で引き剥がすことのできない付着力の強いトナーであると言える。付着しているトナーは、スリーブと静電的、力学的、粘性的にくっついている。つまり、「一定の吸引力で引き剥がすことができない」＝「付着しているトナーは一定の付着力（静電的、粘性的力等）を持つ」ことを意味している。
【００４３】
しかしながら、付着量は、吸引のパワーである吸引力、吸引している時間、吸引する面積に影響がある。例えば、吸引パワーが強いほど、吸引時間が長いほど、吸引面積が小さいほど、静電的強く付着しているトナーを吸引し、異差を判断できない場合がある。また、初めのスリーブ上トナー量によっても付着量が異なるケースがある。
【００４４】
図６に時間に対する、吸引力を４００、６００、８００Ｗと変化したときのトナー残量を示す。付着量は吸引時間、吸引力、吸引面積によって変化するため、一定の評価が難しい。
【００４５】
そこで、付着量ではなく付着力を下記で定義する。付着力（Ａｆ：ｍｇ・Ｗ／ｃｍ２）とは、現像剤（Ｍ：ｍｇ）が現像剤担持体表面に付着する力である。現像剤担持体表面を吸引する一定の吸引力（Ｗ：ワット）、一定時間（Ｔ秒）、一定の面積（Ｓ：ｃｍ２）吸った時の現像剤残量（Ｍｙ：ｍｇ）で表される。
【００４６】
Ｍ＝Ｍｘ＋Ｍｙ（式１）
Ａｆ＝Ｍｙ＊（Ｗ）／Ｓ＊Ｔｓ／Ｔ（式２）
現像剤担持体表面の現像剤量（Ｍ：ｍｇ）、吸引で吸い取られた現像剤量（Ｍｘ：ｍｇ）、現像剤担持体表面の現像剤残量（Ｍｙ：ｍｇ）、吸引力（Ｗ：ワット）、吸引時間（Ｔ：ｓｅｃ）、吸引面積（Ｓ：ｃｍ２）、付着力（Ａｆ：ｍｇ・Ｗ／ｃｍ２）、吸引して現像剤量が安定する平衡時間（Ｔｓ：ｓｅｃ）
【００４７】
図２１に、吸引パワーを４００Ｗ、８００Ｗ、時間を０ｓｅｃから６０ｓｅｃ、と変化させたときの透過濃度である付着量、付着力（Ａｆ）を示す。なお、平衡時間は事前に測定済みの値を、吸引面積は１０ｃｍ２で固定である。
【００４８】
図２１に示すように、吸引時間Ｔが増えるほど透過濃度Ｍｙが増加している。吸引力Ｗが大きいほど、スリーブ表面の付着している物質を剥ぎ取る力が大きいため、透過濃度が大きい。また、ある一定時間吸引すると、透過濃度は安定している。これは、スリーブ表面に静電的に付着している物質の付着力が、吸引力以上であることを意味する。この状態を平衡状態と呼び、平衡状態に達する時間を平衡時間Ｔｓとしている。４００ｗの場合、約５０秒で平衡状態に達する。
【００４９】
上記の実験では、平衡状態でない場合、透過濃度が変化するため、正確に付着力を判定することができない欠点がある。図２１に付着力を示す。透過濃度に比べ、ほぼ同じ値を算出することが可能である。吸引力が８００Ｗの場合、２０ｍｇ・Ｗ／ｃｍ２である。吸引時間が少ない場合でもある程度予想して算出することができる。また、４００Ｗの場合、５ｍｇ・Ｗ／ｃｍ２である。
【００５０】
図７に、付着力と透過濃度の関係（付着力ｖｓ付着量）を示す。このように同じ吸引力で測定した場合、一定時間以内であれば、同じ付着力として算出することができる。このように、付着力を計算することで、付着しているトナーの静電的、粘性的力を間接的に、かつ正確に測定することが可能になる。
【００５１】
次に、付着している物質について説明する。付着している物質は主に、高帯電量をもった微粉や外添剤と、トナーやＷＡＸといった温度に弱い物質に分けられる。
【００５２】
前者は、低湿環境や画像比率が低い場合など、帯電能力が高いときに発生しやすい。特に微粉やシリカなどのネガ系の強い物質は、鏡映力でスリーブ表面に付着しやすく、濃度低下の一要因となっている。
【００５３】
付着力は大きく分けて以下の３つに分類できる。（１）トナーとスリーブの鏡映力で付着する静電的な力。（２）トナーが凹凸しているスリーブ表面に引っかかり付着する力学的な力。（３）粘トナー表面のＷＡＸやスリーブ表面の水滴などの表面張力で付着する粘性的な力。本件の付着力は、上記３つの力をひとつの指標で表すことが可能である。
【００５４】
図８に上流スリーブの帯電量であるＱ／Ｍと上流スリーブ付着力について、絶対水分量が１ｇ／ＫｇＤｒｙＡｉｒの時、画像比率を１％（加速）、５％（標準）の２モードについて、５０ｋ枚通紙試験を実施した結果を示す。スリーブ上Ｑ／Ｍが増加するとともに上流スリーブ上付着量も増加している。特に画像比率が１％の場合、５％に比べ増加傾向が著しい。スリーブ上Ｑ／Ｍが５から１５になると付着力は３倍に、画像比率が５％のときは、５倍に増加する。つまり、Ｑ／Ｍを上昇させるとスリーブ付着が増加してしまう。
【００５５】
スリーブ上Ｑ／Ｍは画像形成でもっとも重要なパラメータのひとつである。一般にＱ／Ｍが高いほど、感光ドラム上の潜像を少量のトナーでかつ、エッジ強調することなく忠実に再現できるため、飛び散りや尾引きなどが良くなり、消費量も低減が可能になる。実現するためには高Ｑ／Ｍ物質の付着をなくすことが重要である。
【００５６】
図９に画像比率に対するスリーブ付着力について、絶対水分量が１、１０、２０ｇ／ＫｇＤｒｙＡｉｒ（絶対水分量（ｇ）／ＤｒｙＡｉｒ（Ｋｇ））の詳細データを示す。図９に示すように、絶対水分量が少ないほど帯電量が上昇し、スリーブ付着も悪化していることがわかる。また、画像比率を低くすることで、チャージアップが激しくなり、スリーブ付着も悪化している。具体的には、画像比率を１５％から１％にすることで５倍（絶対水分量が１ｇ／ＫｇＤｒｙＡｉｒの場合）、水分量を２０ｇから１ｇにすることで２．５倍（画像比率が１％の場合）の付着量が増加している。
【００５７】
付着力は規制力によって影響されやすい。本件の上流現像剤担持体３ａは、粗さをもっている。図１に示すとおり、現像剤担持体３ａは規制ブレード３ｊと接し、力学的に上流現像剤担持体３ａは摺擦されやすい。つまり、トナー付着が発生しやすい状況にある。
【００５８】
上流現像剤担持体３ａ（上流スリーブ）と規制ブレード３ｊのギャップであるＳＢギャップ（μ）と上流スリーブ付着力との関係について、絶対水分量を１、１０、２０ｇ／ＫｇＤｒｙＡｉｒと変化させたときのデータを図１０に示す。
【００５９】
図１０に示すように、ＳＢギャップが小さいほどスリーブ付着力が悪化している。また、絶対水分量が多いほどスリーブ付着力が増加している。一方で絶対水分量が１ｇと１０ｇではほとんど同じである。これは、水分量が少ないとＱ／Ｍが増加し、高Ｑ／Ｍ付着が発生するためである。本実験は熱、圧の影響を加速的に見るため、機内温度を４７度に設定した。通紙枚数は５０ｋ、画像比率は５％、Ｖｓｌｖは５００ｍｍ／ｓである。付着力は、上流現像剤担持体と下流現像剤担持体の間（以下、ＳＳ部と呼ぶ）でも同様の付着が発生する。
【００６０】
図１１は、ＳＳ部の圧縮度、つまりＳＳギャップ（μｍ）に対する付着力を示している。ＳＳギャップが大きくなるとスリーブ付着力は低下している。また、上流スリーブは下流スリーブに比べ付着力が大きいことがわかる。たとえば、ＳＳギャップは４００μを超えると安定し、上流スリーブ付着力は約０．７ｍｇ・Ｗ／ｃｍ２、下流スリーブ付着力は０．２５ｍｇ・Ｗ／ｃｍ２である。
【００６１】
このように、ＳＢとともにＳＳ部でも付着が発生している。つまり、上下流スリーブでは、ＳＢ、ＳＳと接触している上流スリーブの方が下流スリーブより付着し易い状況にあるといえる。
【００６２】
（トナーが付着する現像剤担持体）
トナーが付着する現像剤担持体（スリーブ）について説明する。スリーブは、トナーを送り、帯電する機能を持つ。そのために、有る一定の凹凸（粗さ）を持つことが重要である。
【００６３】
粗さを形成するために、様々な材料が使われている。現像剤担持体の表面をサンドペーパーで擦るサンドペーパー法、球形粒子によるビーズブラスト法、不定形粒子によるサンドブラスト法、或いは、これらの混合法、更には、化学処理による化学エッチング法等が提案され、実施されている。
【００６４】
現像剤担持体の材質では、ＡＬ、ＳＵＳなどがあり、直接、現像剤担持体自体を研摩し、粗さをつける場合がある。また、現像剤担持体表面に、ガラスビーズ等を一定の砥出口から圧力をかけ、現像剤担持体を回転しながら塗布する処理もある。材料には、アランダム系、モランダム系、ホワイトモランダム系など、砥粒の形状の円形度が高い材質や、鋭い形状を持つものなど、様々である。また、各砥粒は、粒径があり０．１μ〜１０μまで用途に応じて使われている。
【００６５】
しかしながら、上記コート性、帯電量、現像性を満足しても、環境変動や耐久条件によって、様々な欠点が生じる。長期間の使用により、トナー又はトナー中の成分がその粗面化された表面の凹凸の谷に引っかかり、付着し易いという課題がある。
【００６６】
この谷に付着したトナーは、長期間の使用で、現像剤に加わる摩擦熱等により融着に至り、この結果、現像剤担持体表面がトナーで汚染される。特に、複数の接触部が有るほど付着量は増加する欠点がある。つまり、スリーブ表面の形状は、トナーの帯電量、画像比率、ＳＢギャップ、ＳＳギャップなどとともに重要なパラメータである。
【００６７】
（熱、圧力）
熱、圧力も、スリーブ付着力に影響があり、一定以上の熱量、圧力をトナーに与えるとスリーブ付着力が増加する。トナーはある一定温度で溶け出す特性がある。当然、定着器以外の場所でも、周囲温度が上昇するとトナーが融着する。また、トナーに含まれるＷＡＸがトナー内部から染み出し、スリーブ表面に付着し、核となりスリーブ付着レベルが悪化する。一方で、温度とともに圧依存によるスリーブ付着もある。ジャンピング現像の場合、トナー同士、トナーとスリーブとで摩擦帯電するため、ある一定の圧を力学的または磁気的に与えている。このため、あまりにも圧が高い場合、トナーをスリーブにこすり付けスリーブ付着が発生することがある。
【００６８】
発熱に影響のあるスリーブの回転速度（Ｖｓｌｖ）に対するスリーブ付着量について、絶対水分量を１から２０ｇまで変化させたデータを図１２に示す。速度が上がるとスリーブ付着力も悪化している。また、絶対水分量が高いほど傾向が多いことがわかる。これは、高速回転によって、発生熱量が大きくなり、トナーとスリーブの摺擦力が上昇し、トナーが劣化し、スリーブに付着しているためである。スリーブの回転速度は画像形成装置の生産性に直接影響を与える。回転速度によって１分あたりの出力枚数が決定するといっても過言ではない。よって、いかに高速回転でもスリーブ付着が発生しない条件を見つけることが重要である。また、上流スリーブは下流スリーブより付着量が増加していることが分かる。
【００６９】
上述の如く、スリーブの付着は、トナーの帯電量（Ｑ／Ｍ）、現像スリーブの粗さ、材質、ＳＢ部、ＳＳ部の規制、画像ｄｕｔｙ、耐久枚数、温度・圧力要因、回転数要因など様々である。
【００７０】
（スリーブ付着を改善する方法）
次にスリーブ付着を改善する方法について述べる。スリーブ付着を改善する方法として、様々な方法がある。例えば、現像剤担持体表面に付着した物質を機械的に除去する方法、バイアスを印加して付着物を吐き出す方法、現像剤担持体自体を軟らかい樹脂で構成し耐久で表面を磨耗する方法などがある。
【００７１】
しかしながら、現像剤担持体自体の寿命の低下や、バイアスでは完全に剥ぎ取れないこと、現像剤担持体表面を削ると粗さが変化し、初期と耐久後でトナー量、帯電量などが変化し画像不良が生じるなどの課題がある。
【００７２】
図２２に実施例（１）と従来例とを比較した実験結果を示す。本実験では、ＳＢギャップ２００μ、ＳＳギャップ４００μ、上流下流現像剤担持体回転速度を５００ｍｍ／ｓｅｃ、環境２３度７０％、画像ｄｕｔｙ５％、連続通紙でスリーブ付着力、画質、を測定している。なお、スリーブ付着力の測定は、測定値を安定させるために連続通紙後、１分以上５分以内で測定している。
【００７３】
図２２に示すように、実施例（１）では、上流下流スリーブ付着力、画質のトナーのチリである飛び散り、耐久濃度安定性である耐久性を検証した。主に、トナー関連のパラメータである粒度、外添剤のシリカ量、トナーの微粉量、現像剤担持体（スリーブ）表面の表面粗さＲｚ等をパラメータとした。
【００７４】
トナーの外添剤シリカ量は、主に、トナーの帯電量をコントロールしている。多いほど、ネガ付与性が高く、スリーブ付着力が大きくなる傾向がある。実施例（１）―１では、シリカ量を、従来例の２％（重量比）の半分（１％）にすることで、上流スリーブ付着力を従来の０．２から０．１８へ１０％削減している。
【００７５】
トナーの微粉量は、トナーに含まれる小さい粒子のトナーの量である。微粉量が少ない場合、スリーブ表面の凹凸に付着する物質が少なくなるため、スリーブ付着力が低減する。実施例（１）―２では、従来例に比べ微粉量を２０％から１０％（対全トナー量）に減らすことで、スリーブ付着力を０．１８から０．１７へ低下させている。
【００７６】
粒度（μｍ）は、大きいほど、上流下流スリーブ表面の凹凸に付着しにくくなる傾向があるため大きくすると、スリーブ付着力が低下する。従来例に比べ実施例（１）―３では、粒度を８から１０に増やすことで、スリーブ付着力を０．１７から０．１６まで低下させている。
【００７７】
しかしながら、上記説明した粒度、シリカ量、微粉量は画質や耐久安定性に影響をあたえる。実際、シリカ量を低減することで、画像のトナーのチリを示す飛び散り（指数：あるラインからの距離と面積で計算。数値が大きいほどチリが悪いことを示す）が従来の２０に比べ２２へ悪化。また、粒度をアップさせるこで、チリの面積が増加し、飛び散り指数が２２から２５へと悪化している。更に、濃度やかぶりの安定性を示す耐久性も従来は５００ｋ枚保障できたが、シリカ量減で４００ｋ、と低下している。
【００７８】
本件では、高画質化、高生産性を向上させるため、対策手段として、現像剤担持体表面形状に着目し、耐久性、現像剤担持体付着を防止する方法を提案する。まず、現像剤担持体表面粗さについて図１６（ａ）、図１７、図１８に名称と記号を、図１６（ｂ）に３次元形状を示す（ＪＩＳｂ０６０１−１９８２、１９９４、ＩＳＯ４６８−１９８２Ｓｕｒｆａｃｅｒｏｕｇｈｎｅｓｓ参照）。Ｒｚは表面１０点平均粗さといい一定幅における高いポイント５点と低いポイント５点の平均値を表す。
【００７９】
現像スリーブの表面荒さ（Ｒｚ）が大きいと、スリーブ付着の原因である微粉が付着しにくくなるため、スリーブ付着力を低減できる。図２２の実施例（１）―４では、特にスリーブ付着の悪い上流スリーブのＲｚを従来の６μから８μに上げている。結果、スリーブ付着力は従来の０．２に比べ０．１５と飛躍的に向上し、また、飛び散りも従来なみの２１、耐久性は、スリーブ付着力が改善したため５００ｋ枚から６５０ｋ枚と約１．３倍まで良くなっていることがわかる。
【００８０】
さらに表面粗さＲｚを１０まで大きくした例を実施例（１）―５に示す。上流スリーブの付着力は０．１４と低下し、反射濃度１．４以上の耐久性も６７５ｋと良くなっている。しかしながら、現像剤担持体上でトナー同士が磁気的に形成している穂立ちの高さ・太さ（コート性と呼ぶ）が不均一になり、画像ムラが悪化している。これは、粗さＲｚが高く、スリーブ上の乗り量ｍｇ／ｃｍ２が非常に大きくなり、磁気規制力よりトナー量が上回っなったためである。
【００８１】
以上より、上流スリーブの粗さＲｚは６〜８が好ましい。上流スリーブのＲｚを大きくするために、ブラスト条件をＳＵＳ３０５の上にＦＧＢ＃４００でブラスト処理をして表面粗さＲｚを１０μｍとした。ブラストの番手を小さくするとブラストする粒子の粒径が大きくなり、上流スリーブ表面の凹凸が大きく形成でき、Ｒｚを高めにすることが可能になる。
【００８２】
下流スリーブの付着力を上流スリーブと同じように下げた場合、たとえばＲｚを大きくすると、スリーブ付着は上流と同じく減少する。しかしながら、トナー量が増加し、帯電量が減少、画質、特にドット再現性、飛び散りなどが悪化する。つまり、下流スリーブの付着力をある程度保ちながらコントロールすることで、画質、耐久性、コート性をバランスよく満足することが可能になる。好ましくは、上流現像剤担持体の表面１０点平均粗さを６．０以上８．０以下、下流の現像剤担持体の表面１０点平均粗さを３．０以上６．０以下とする。
【００８３】
上記説明のとおり、所定の吸引力Ｗ（Ｗ）で所定時間Ｔ（ｓｅｃ）に亘りトナー担持体の所定の吸引面積Ｓ（ｃｍ２）からトナーを吸引した後にトナー担持体に残留したトナー量をＭｙ（ｍｇ）、吸引後にトナー量が安定するまでの平衡時間をＴｓ（ｓｅｃ）とし、トナー担持体に対するトナーの付着力Ａｆを（Ｍｙ×Ｗ／Ｓ）×（Ｔｓ／Ｔ）としたとき、現像剤担持体３ａに対するトナーの付着力Ａｆを現像剤担持体３ｂに対するトナーの付着力Ａｆよりも小くする。これにより、画質的安定し、かつ濃度の耐久性を向上させることができた。
【００８４】
［第二実施形態］
次に本発明に係る現像装置及び画像形成装置の第二実施形態について図を用いて説明する。上記第一実施形態と説明の重複する部分については、同一の符号を付して説明を省略する。
【００８５】
上記第一実施形態では、上流スリーブのＲｚを下流より大きくし、付着力を低減することで対応しているが、十分な耐久性があるといえない（濃度低下）。
【００８６】
現像剤担持体表面に大きな凹凸があると、特に凸部のまわり、つまり凹部にトナーが付着し、核となり、新たなトナーが付着、成長する現象であるトナー融着が発生する。すると、先ず、現像領域へのトナー量が低下するために画像濃度の低下が生じる。また、従来、良好な現像を行わせるために、現像時に現像剤担持体には、直流電圧及び／又は交流電圧の重畳された現像バイアスを印加する。しかし、現像剤担持体表面にトナー融着が生じると、現像剤担持体表面に融着物による高抵抗層ができてしまい、現像時に現像剤担持体と像担持体間の現像領域に所望の電界が形成されないことが起こる。この結果、現像バイアスによる十分な現像効果が得られず、画像濃度が低下し、白抜けのような画像不良が生じる。上記説明したトナー融着は、微粉などの高Ｑ／Ｍトナーの付着力と異なる。必要以上の凸を設けないことが必要である。
【００８７】
そこで、本実施形態では、対策手段として、Ｋ（形状係数）に注目する。まず、現像剤担持体表面粗さについて図１６（ａ）、図１７、図１８に名称と記号を、図１６（ｂ）に３次元形状を示す（ＪＩＳｂ０６０１−１９８２、１９９４、ＩＳＯ４６８−１９８２Ｓｕｒｆａｃｅｒｏｕｇｈｎｅｓｓ参照）。Ｓｍは、山と山の平均間隔を、Δａは山の傾斜角度θａのＴａｎを示す。Ｒｍａｘは、高いポイントと低いポイントの高さを示す。
【００８８】
本実施形態では、上記粗さ以外に、谷高さＲｐ、谷深さＲｖ、山谷の高さＲｍａｘからなる形状係数Ｋ（Ｋ＝Ｒｖ／Ｒｍａｘ）に注目し現像剤担持体付着を防止する方法を提案している。
【００８９】
現像剤担持体の表面粗さ面積を二分する平均値に対して、Ｒｐは粗さの平均線から山の頂上までの高さをいい、Ｒｖは粗さの平均線から谷の底までの高さをいう。つまりＲｐ＋Ｒｖ＝Ｒｍａｘである。
【００９０】
上記述べたとおり、現像剤担持体付着は現像剤担持体の凹凸の凹部で主に発生する。凹部に微粒子が付着し核となり、周囲に他の物質が付着、成長することで現像剤担持体汚染が発生する。つまり、凹部をなくせば、付着することはない。凹部は、粗さの谷の部分にあるため、谷の粗さを極力おさえる、理想的には平らにすることで、現像剤担持体汚染が解決できる。
【００９１】
Ｋ値をコントロールするためには、ブラスト条件を変更することで対応できる。たとえば、圧力を高く、ブラスト時間を長く、現像剤担持体とブラスト先端の距離を遠くするなどでＫ値を小さくすることが可能になる。
【００９２】
図１３に理想の粗さ形状を示す。図１３（ａ）では、谷部の粗さを平らにし、全体の粗さを一定量保つことで、トナー量を保持しながら現像剤担持体付着を低減させている。図１３（ｂ）では、谷部に一定の粗さを持たせ、全体の粗さは同じとしている。また、それぞれの３次元形状の一例を、図１３（ｃ）、図１３（ｄ）に示す。
【００９３】
図１４に形状係数Ｋの計算結果を示す。形状係数Ｋは、ＲｖとＲｍａｘで決定される。凹部を減らす、つまり谷の高さを小さくする場合、Ｒｍａｘを小さくするか、形状係数を小さくすことで対応できる。なお、本実験の形状作成の基本条件は、スリーブ材質アルミ、ＦＧＢ＃６００、ブラスト圧２ｋｇｆ、回転速度１０ｒｐｍ、ブラスト時間１０ｓｅｃ、ブラスト距離１５０ｍｍ、ブラスト口径Φ１０、である。Ｒｍａｘを上昇させたい場合はブラスト圧をあげること、またＲＶを下げるにはＦＧＢの番手を大きくすること、またはブラスト時間を延ばすことなどが上げられる。組み合わせは無数あり、スリーブの材質やトナーの物性によって適正化することが望ましい。
【００９４】
図１９は、形状係数に対する上流スリーブ付着力について、スリーブ上のＱ／Ｍを４μｃ／ｃｍ２から２０μｃ／ｃｍ２まで変化させたときにデータである。なお、本件では、下流にくらべ上流の付着力が画像濃度耐久性に影響を与える寄与度が高いため、上流のみのデータとしている。
【００９５】
実験条件は、スリーブ材質アルミ、ＦＧＢ＃６００、ブラスト圧２ｋｇｆ、回転速度１０ｒｐｍ、ブラスト時間１０ｓｅｃ、ブラスト距離１５０ｍｍ、ブラスト口径Φ１０、ネガトナー、画像比率１％、水分量１ｇ、加速、５０ｋ時点データである。Ｑ／Ｍの大きさはトナーの外添処方をかえることで対応している。
【００９６】
図１９に示すように、形状係数が０．４５を超えるとスリーブ付着力が増加していることがわかる。つまり、下地のでこぼこに付着させない形状は、山と谷の比率を５５：４５にする必要があることになる。これは、トナーの粒径やＱ／Ｍとの関係もある。本実施形態では、約５μ〜７μのトナー、ネガ系の外添剤は５０ｎｍ〜１００ｎｍを採用している。つまり、更に小径化が進むと、形状係数を下げる必要がある。粒径が大きくなると画質、とくに飛び散りや文字の再現性が悪化する。一般、７μ以下のトナーが使われているため、０．４５以下で十分である。
【００９７】
つぎに下限の形状係数について述べる。形状係数は卓上である程度値をだすことができる。
【００９８】
図１５に計算に用いる図を示す。下地に付着しない場合、つまり、下地の粗さがほぼゼロであるときが下限の形状係数になる。まず、トナー粒径が５μ〜７μで、トナー量を安定した状態のＲｍａｘを測定したところ、１０．４１９μｍ、下地の長さＳｍ２はほぼ６０μであった。本実施形態では、ブラストする砥粒の形状はほぼ円形であるため、外接円の角度θａは６０度である。これらの条件から、平均値より高い面積をＳ１、低い谷の部分の面積をＳ２とした場合、Ｓ１＝Ｓ２を満たす値が下限の形状係数となる。
【００９９】
下記連立方程式を解くと、
・Ｓ１＝（Ｓｍ１＋Ｓｍ２）×ｙ／２
・Ｓ２＝（ｘ／３０．５）×２×ｘ／２
・ｘ＋ｙ＝Ｒｍａｘ
・Ｓｍ１＝Ｓｍ２−ｙ／３０．５
面積は、約４８μｍ２であり、形状係数は０．１２４７となる。
【０１００】
本実施形態の実験結果を図２３に示す。本実験の条件は、ＳＢギャップ２００μ、ＳＳギャップ４００μ、上流下流現像剤担持体回転速度を５００ｍｍ／ｓｅｃ、シリカ量２％、粒度８μｍ、微粉量２０％、環境２３度７０％、画像ｄｕｔｙ５％、連続通紙でスリーブ付着力、画質、を測定している。
【０１０１】
図２３に示すように、実施例（２）―１は、実施例（１）―４に比べ、上流スリーの形状係数を下流にくらべ小さく０．４５まで少なくした。これにより、上流スリーブ付着力を０．１０まで低下させることができ、かつ、反射濃度１．４以上の濃度耐久性も６５０ｋ枚から７００ｋ枚まで向上した。さらに実施例（２）―２は、形状係数を０．２５まで下げると上流スリーブ付着力は０．０８まで低下し、反射濃度１．４以上の耐久枚数も７５０ｋ枚まで向上している。
【０１０２】
トナーの粒度を小径化（８μから５．５μ）した実施例（２）―３では、おなじ形状係数であるが付着力が増加している。これは、微粉が増加したためである。さらに、実施例（２）―４では形状係数を０．２まで下げると、逆にミクロなコート性が悪化している。コート性とは、トナー同士が磁気的に形成している穂立ちの高さ・太さの均一性である。コート性は、主に磁気規制力とトナー量によって決定される。マクロなコート性は、大きなトナー量であるＲｚやＲｍａｘが影響する。一方ミクロなコート性、Ｒｚの山と山の間の穂立ち形成は、形状係数が影響する。上記説明した形状係数は理論的には０．１２程度が限界であるが、平坦になりすぎると、ミクロな穂立ち（５０μ間隔）が形成できず、高解像度のドット再現性などに影響を与える。本件では、トナーの粒度を５〜７μとしているため、実験では、形状係数を０．２０以上０．４５以下がコート性を安定させる領域であった。
【０１０３】
実施例（２）―５は、上流、下流スリーブの形状係数をともに０．２５とすると、下流スリーブ付着力が０．０５まで低下している。しかしながら、下流スリーブでミクロなコート性が悪化した。原因は上流スリーブと同じである。同じトナー、同じ形状係数なのに下流が悪い理由は、下流スリーブの磁気規制力が上流に比べ大きいためである。上流はマグネットの磁束密度と規制ブレードの磁気によって規制されている。一方、下流スリーブは、下流マグネットの磁束密度と上流の密度で規制されているため磁気拘束力が上流にくらべ大きい。したがって、ある程度のトナー量でないとミクロなコート性を満足することができない。
【０１０４】
このように、上流現像剤担持体に比べ下流現像剤担持体の形状係数を少なくすることで、上流現像剤担持体の付着力を低下させ、かつ、画質を安定させ、また、耐久安定性を向上することができた。好ましくは、上流現像剤担持体の形状係数を０．２０以上０．４５以下、下流現像剤担持体の形状係数を０．３以上０．５５以下とする。
【０１０５】
尚、本件の現像条件、あくまでも一例であり、画像形成装置の仕様、条件に応じて最適化することが望ましい。
【０１０６】
［第三実施形態］
次に本発明に係る現像装置及び画像形成装置の第三実施形態について図を用いて説明する。上記第一実施形態と説明の重複する部分については、同一の符号を付して説明を省略する。
【０１０７】
上記第二実施形態では、スリーブ付着力が低減し濃度安定は達成できた。しかし、画質的に従来例とほぼ同じである。たとえば、飛び散りは従来の２１に対して、実施例（２）―１では２１でほとんど変わらない。そこで、本実施形態では、スリーブ付着力を下げたまま、画質、特に飛び散りを高める方法について提案する。
【０１０８】
現像における飛び散りは、潜像と現像間に形成された電界に応じてトナーが飛翔し、ライン潜像、ドット潜像のエッジ部で、不適切なトナー、たとえば、ネガ帯電量が少ないトナーが潜像のない場所へ飛翔する現象である。また、感光ドラム表面のトナー像を転写するとき、トナー像に電荷を与えるときなどでもトナーが潜像形成部から散ることがある。つまり、トナー自体の電荷量であるトリボを上げることで、対ドラムとの吸着力をため、飛び散りを改善することが可能になる。
【０１０９】
しかしながら、上記説明したとおり、トリボをあげるために、外添剤であるシリカ量を増加する、粒径を小さくするなどを実施すると、スリーブ付着が発生し、耐久による濃度低下が発生する。
【０１１０】
そこで本実施形態では、トナーではなく現像剤担持体でトナーの帯電量をコントロールする。上記説明したが、主にスリーブ付着力が高いのは上流現像剤担持体である。そこで、下流現像剤担持体に注目した。
【０１１１】
下流現像剤担持体のスリーブ付着力は、図２２に示す実施例（１）の場合、ほぼ上流現像剤担持体の半分、０．１弱である。しかも下流スリーブの付着力が増加しても濃度耐久性は低下していない。
【０１１２】
そこで、下流現像剤担持体の粗さＲｚを下げることで、帯電量を増加させ、画質による影響を検証した。実験結果を図２４に示す。本実験の条件は、ＳＢギャップ２００μ、ＳＳギャップ４００μ、上流下流現像剤担持体回転速度を５００ｍｍ／ｓｅｃ、上流現像剤担持体と感光ドラムの距離を２００μｍ、下流現像剤担持体と感光ドラムとの距離を３００μｍ、現像バイアスはＶｐｐ１．５ｋｖ、ｆ２．７ｋＨｚ、シリカ量２％、粒度８μｍ、微粉量２０％、環境２３度７０％、画像ｄｕｔｙ５％、連続通紙でスリーブ付着力、画質、を測定している。
【０１１３】
図２４に示すように、実施例（３）―１は、実施例（２）―１にくらべ、下流現像剤担持体（スリーブ）のＲｚを６μから５μに小さくしている。これにより、スリーブ付着力は０．１ｍｇ・Ｗ・ｃｍ２から０．１５ｍｇ・Ｗ・ｃｍ２と増加しているが、飛び散りは２１から１９と良くなり、かつ耐久安定性は、７００ｋ枚と変化していない。これは、上流と下流の現像剤担持体の機能が異なるため発生している。
【０１１４】
本実施例（３）では、上流現像剤担持体は主にベタ潜像の現像を行い、下流現像剤担持体は小さいドット（３ｄｏｔや５ｄｏｔ、１ｄｏｔは解像度１２００ｄｐｉの場合、約２１μ×２１μ）やライン潜像の現像を行う機能分離を実現している。これにより、下流現像剤担持体は多少スリーブ付着が発生しても、濃度などの耐久安定性に影響を及ぼすことはすくない。一方で、下流現像剤担持体の帯電量をあげることで、飛び散りや、ドット再現性を向上させている。具体的には、現像剤担持体３ａに担持されたトナーの帯電量（μｃ／ｍｇ）を、現像剤担持体３ｂに担持されたトナーの帯電量（μｃ／ｍｇ）よりも小さくする。これにより、飛び散りや、ドット再現性を向上させている。
【０１１５】
本実施例（３）―１では、実施例（２）-１に比べ、Ｒｚを６μから５μにした。これにより、トナーの載り量が減少し、帯電量を９μｃ／ｍｇから12μｃ／ｍｇへ増加させている。これにより、飛び散りも従来の２１から１９へ良くなり、反射濃度が１．４以上である耐久性も７００ｋ枚とほぼ同じ寿命をもつ。
【０１１６】
実施例（３）―３では、下流スリーブの粗さＲｚを３μまで下げている。結果、トナーの乗り量が減少し、帯電量は１４まで上昇、飛び散りも１７までよくなっている。濃度耐久性も７００ｋ枚と維持している。しかしながら、現像剤担持体上でコート性が不均一になり、画像ムラが悪化している。これは、粗さＲｚが低く、磁気規制力よりトナー量が小さくなったためである。このように下流スリーブの粗さＲｚは４μから６μが好ましい。
【０１１７】
本実施例（３）の帯電量（Ｑ：μｃ／ｍｇ）は、現像剤（Ｍ：ｍｇ）が保持する単位質量あたりの電荷量であり、現像剤担持体表面を一定の吸引力（Ｗ：ワット）、一定時間（Ｔ秒）、一定の面積（Ｓ：ｃｍ２）吸った時のＱ／Ｍであらわす。
【０１１８】
Ｍ＝Ｍｘ＋Ｍｙ（式３）
Ｑ＝Ｍｘ／Ｓ（式４）
現像剤担持体表面の現像剤量（Ｍ）、吸引で吸い取られた現像剤量（Ｍｘ：ｍｇ）、現像剤残量（Ｍｙ：ｍｇ）、吸引力（Ｗ：ワット）、吸引時間（Ｔ：ｓｅｃ）、吸引面積（Ｓ：ｃｍ２）、吸引電荷量（Ｑ：μｃ）
【０１１９】
上記説明したとおり、現像スリーブの表面荒さ（Ｒｚと形状係数）の最適化によって、スリーブは付着力を低減し、かつ帯電量を増加させ、画質の向上、耐久安定性を実現できる。
【０１２０】
本実施例によれば、形状係数、最大高さ等の粗さを規定することで山と山の隙間に小径物質の付着を抑制できる。平均山間隔によって、トナー量を安定させ、高速回転でも十分コートを安定させることができる。現像剤担持体表面に安定して均一に現像剤（トナー）を薄層コートし、かつ、環境変動や耐久変動等に対応し長時間安定コート、特に現像剤担持体付着を低減できる。
【０１２１】
尚、本件の現像条件はあくまでも一例であり、画像形成装置の仕様、条件に応じて最適化することが望ましい。
【０１２２】
図２０は、上記説明したパラメータを変更した場合の効果を記載した図である。
【図面の簡単な説明】
【０１２３】
【図１】第一実施形態に係る現像装置を備えた画像形成装置の構成図である。
【図２】現像バイアスを示す図である。
【図３】従来例のスリーブ付着量、濃度推移を示す図である。
【図４】スリーブ付着力と反射濃度の関係図である。
【図５】スリーブ付着量（透過濃度）と付着量の関係図である。
【図６】吸引時間に対するスリーブ付着量の関係図である。
【図７】スリーブ付着力に対する付着力（透過濃度）の関係図である。
【図８】帯電量に対するスリーブ付着力の関係図である。
【図９】画像比率に対するスリーブ付着力の関係図である。
【図１０】ＳＢギャップに対するスリーブ付着力の関係図である。
【図１１】ＳＳギャップに対するスリーブ付着力の関係図である。
【図１２】回転速度に対するスリーブ付着力の関係図である。
【図１３】第二実施形態に係る現像剤担持体の表面粗さを示す図である。
【図１４】第二実施形態に係る谷の高さと形状係数の関係を示す図である。
【図１５】第二実施形態に係る現像剤担持体の表面粗さを示す図である。
【図１６】現像剤担持体の表面粗さを示す図である。
【図１７】現像剤担持体の表面粗さを示す図である。
【図１８】現像剤担持体の表面粗さを示す図である。
【図１９】第二実施形態における形状係数とスリーブ付着力の関係を示す図である。
【図２０】パラメータと効果の関係を示す図である。
【図２１】透過濃度と付着力との関係
【図２２】実施例（１）の実験結果を示す図である。
【図２３】実施例（２）の実験結果を示す図である。
【図２４】実施例（３）の実験結果を示す図である。
【符号の説明】
【０１２４】
Ｌ …画像露光
Ｐ …転写材
ｔ …トナー
１ …感光ドラム（像担持体）
２ …一次帯電器
３ …現像装置
３ａ …現像剤担持体（第１のトナー担持体）
３ｂ …現像剤担持体（第２のトナー担持体）
３ｃ …現像容器
３ｄ …第一攪拌部
３ｅ …第二攪拌部
３ｆ …表面
３ｇ …表面
３ｈ …上流マグネットロール
３ｉ …下流マグネットロール
３ｊ …層厚規制ブレード（規制部材）
４ …ポスト帯電器
５ …転写帯電器
６ …分離帯電器
７ …クリーニング装置
８ …定着装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、感光体等の像担持体上に形成された静電潜像を現像して現像剤像を形成する現像装置、及びこ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】
近年、複写機やプリンタ等の画像形成装置は、ユーザからのニーズでもある高速対応にともない、現像装置の現像剤担持体も高速回転する必要がある。このため、現像剤担持体上の現像剤を感光体上の静電潜像を可視化する時間が短くなり、現像不良が発生する課題が生じている。
【０００３】
また、高速化とともに、高耐久性、高信頼性の要望も増えている。しかしながら、従来の電子写真技術は、ユーザの使用条件、たとえば、使用環境や転写紙の種類、１日の使用枚数、原稿の画像比率などによって、画像品質へ影響を及ぼすことは公知である。更に、近年、業務の効率化が進み、画像形成装置の稼働時間が問題視され、特に、高速（１００ｐｐｍ以上）の画像形成装置では、１０時間以上連続しても停止しない高生産性・高耐久性も求められている。
【０００４】
更に、ユーザやサービスの作業効率を高めるため、メンテナンス性の向上が市場で求められている。
【０００５】
従来技術では、高速化、高画質化を実現するために、複数の現像剤担持体を用いた技術が提案されている。
【０００６】
特許文献１（特開２００４−１６３９０６）では、複数の現像剤担持体を持ち、かつ上流の現像剤担持体のＳｍ（表面の山と山の間隔）が下流の現像剤担持体のＳｍよりも大きくなるように、粗面化処理する。これにより、高画質化、高速化を達成し、かつ付着量を抑え、耐久による濃度安定を実現している。
【０００７】
特許文献２（特開２００５−９９３９４）では、複数の現像剤担持体を持つ現像システムにおいて、現像剤担持体表面にフェノール樹脂によるコートを行い、下流の現像剤担持体側のみに４級アンモニム塩を入れる。さらに高速化、高画質化、耐久性を向上させるために、耐久寿命共通化を球状炭素粒子により行う。
【０００８】
【特許文献１】特開２００４−１６３９０６号公報
【特許文献２】特開２００５−９９３９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上記従来例には以下の課題がある。
【００１０】
ａ）Ｓｍ規定だけでは、上流下流の現像剤担持体の劣化（トナー付着、帯電量）を長寿命保つことができない。大きいＳｍ、つまり山と山の隙間に小径物質（外添剤、微粉トナー）がはまりやすく、特に、複数の現像剤担持体を用いる現像装置では、上流現像剤担持体で現像剤担持体付着が発生する課題がある。
【００１１】
ｂ）樹脂コーティングでは、耐久で摩耗し、トナー量が低下、帯電能が低下し画質が低下する課題がある。
【００１２】
ｃ）下流に樹脂コートを用いると、上流にくらべ帯電能が低下し、画質が悪化する課題がある。
【００１３】
そこで本発明は、磁性一成分トナー（一成分現像剤）を用いた場合でも、現像剤担持体上に安定して均一に現像剤（トナー）を長期間コートし、かつ高画質を達成できる現像装置及び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】
【００１４】
上記課題を解決するために本発明に係る現像装置及び画像形成装置の代表的な構成は、像担持体に形成された静電像を現像するべく互いに近接して設けられ磁性トナーを磁気的に担持して搬送する第１及び第２のトナー担持体と、前記第１のトナー担持体に担持されたトナーの層厚を規制する規制部材と、を有し、前記第２のトナー担持体に担持されたトナーの層厚規制を前記第１のトナー担持体により行う現像装置において、所定の吸引力Ｗ（Ｗ）で所定時間Ｔ（ｓｅｃ）に亘り前記トナー担持体の所定の吸引面積Ｓ（ｃｍ２）からトナーを吸引した後に前記トナー担持体に残留したトナー量をＭｙ（ｍｇ）、吸引後にトナー量が安定するまでの平衡時間をＴｓ（ｓｅｃ）とし、前記トナー担持体に対するトナーの付着力Ａｆを（Ｍｙ×Ｗ／Ｓ）×（Ｔｓ／Ｔ）としたとき、前記第１のトナー担持体に対するトナーの付着力Ａｆは、前記第２のトナー担持体に対するトナーの付着力Ａｆよりも小さいことを特徴とする
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、磁性一成分トナー（一成分現像剤）を用いた場合でも、現像剤担持体上に安定して均一に現像剤（トナー）を長期間コートし、かつ高画質を達成できる
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
［第一実施形態］
本発明に係る現像装置及び画像形成装置の第一実施形態について、図を用いて説明する。図１は本実施形態に係る現像装置３を備えた画像形成装置の構成図である。
【００１７】
（画像形成装置）
図１に示すように、画像形成装置は、像担持体としての感光ドラム（正帯電のａ−Ｓｉ感光体）１の周囲に、一次帯電器２、現像装置３、転写前帯電器（ポスト帯電器）４、転写帯電器（転写手段）５、分離帯電器６、クリーニング装置７、定着装置８を有している。また、感光ドラム１と転写帯電器５との間には転写部が形成される。定着装置８は、転写部より転写材搬送方向の下流側に配置されている。
【００１８】
感光ドラム１は、直径８４ｍｍであり、時計回り（矢印方向）に所定の周速（４５０ｍｍ／ｓｅｃ）で回転している。感光ドラム１は、一次帯電器２により例えば＋５００Ｖに帯電される。帯電された感光ドラム１は、図示しない露光装置により１２００ｄｐｉで画像露光Ｌが与えられ、入力される画像情報に応じた静電潜像（静電像）が形成される。
【００１９】
現像装置３の２つの現像剤担持体（第１のトナー担持体、第２のトナー担持体）３ａ、３ｂは、感光ドラム１の帯電極性と同極性の現像バイアス（ＤＣ成分にＡＣ成分を重畳したバイアス）が印加されている。現像剤担持体３ａ、３ｂは、感光ドラム１の帯電極性と逆極性に帯電された現像剤（磁性トナー（磁性一成分トナー））ｔを感光ドラム１表面（静電潜像の現像部位）に付着させて、ジャンピング現像法により現像してトナー像として可視像化する。
【００２０】
トナー像が形成された感光ドラム１表面を転写前帯電器（ポスト帯電器）４で転写前帯電する。感光ドラム１表面のトナー像が感光ドラム１と転写帯電器５間の転写部に到達する。このタイミングに合わせて給紙カセット（不図示）内の用紙などの転写材Ｐが転写部に搬送される。そして、トナーと逆極性の転写電圧が印加された転写帯電器５によりトナー像が転写材Ｐに転写される。そして、トナー像が転写された転写材Ｐは、分離帯電器６で感光ドラム１から分離されて定着装置８に搬送される。定着装置８の定着ローラ８ａと加圧ローラ８ｂ間の定着ニップ部にて、トナー像を転写材Ｐに加熱、加圧して熱定着した後に、転写材Ｐを外部に排出する。
【００２１】
なお、トナー像転写後の感光ドラム１表面に残留している転写残トナー（残留現像剤）は、クリーニング装置（クリーニング手段）７によって除去され回収される。
【００２２】
（現像装置３）
次に、現像装置３について詳細に説明する。現像剤は現像剤がコートされている現像剤担持体３ａに高圧を印加することで、現像剤担持体３ａ表面の現像剤が感光体１へ飛翔し、静電潜像を可視化することができる。正規現像の場合、帯電電位と同じ極性の現像剤で可視化することができ、また逆に反転現像の場合、帯電電位とは逆の極性の現像剤で可視化できる。
【００２３】
現像装置３は、現像容器３ｃの開口部に感光ドラム１と対向するよう近接して、矢印方向（反時計方向）に回転自在な現像剤担持体としての現像剤担持体３ａ、３ｂが、感光ドラム１の回転方向に沿ってそれぞれ配置されている。現像剤担持体３ａは、感光ドラム１対向する現像部より感光ドラム１の回転方向上流に位置し、感光ドラム１と近接対向している。現像剤担持体３ｂは、現像剤担持体３ａより感光ドラム１の回転方向下流側に位置し、感光ドラム１、現像剤担持体３ａと近接対向している。
【００２４】
現像剤担持体３ａ内部には上流マグネットロール３ｈが設けられている。現像剤担持体３ｂ内部には下流マグネットロール３ｉが設けられている。現像容器３ｃ内部において、現像剤は第二攪拌部（トナー攪拌部材）３ｅから第一攪拌部（トナー攪拌部材）３ｄへ移動し、現像剤担持体３ａ、３ｂに供給される。
【００２５】
現像剤担持体３ａは、層厚規制ブレード（規制部材）３ｊによってトナーｔのコート厚が規制される。現像剤担持体３ｂは、近接して配置されている現像剤担持体３ａによってトナーｔのコート厚が規制される。
【００２６】
現像装置３で可視化した現像剤像に対して、転写前帯電器４（ポスト帯電）を用いて、電荷を付与している。転写前帯電器４で転写するときに発生する現像剤と感光体との静電吸着力を弱める働きがある。このため、次の転写工程で転写材Ｐを感光ドラム１から分離しやすくなる。
【００２７】
現像容器３ｃ内には、２つのトナー攪拌部材３ｄ、３ｅと、現像容器３ｃ内のトナー量を検知する図示しないトナー量検知センサを有している。トナー攪拌部材３ｄ、３ｅは、現像容器３ｃ内のトナーｔを攪拌して現像剤担持体３ａ、３ｂ側に搬送する。トナー（磁性一成分トナー）ｔは、ネガトナーであり、重量平均粒径は５．０〜１０．０μｍであり、樹脂は少なくともスチレンアクリル樹脂またはポリエステル樹脂のどちらか一方から成り磁性体を５０〜１００重量部入れている。また、外添剤として、０．２〜２．０％（重量％）のＳｉＯ２を含有している。
【００２８】
現像剤担持体３ａ、３ｂの表面３ｆ、３ｇは、非磁性部材である直径２０ｍｍのＳＵＳ３０５の上にＦＧＢ＃６００でブラスト処理をして表面粗さＲｚを３μｍとした。この表面粗さＲｚの測定には、接触式表面粗さ計（サーフコーダーＳＥ−３３００（株）小坂研究所）を用いた。また、測定条件は、カットオフ値が０．８ｍｍ、測定長さが２．５ｍｍ、送りスピードが０．１ｍｍ／ｓｅｃ、倍率５０００倍である。下流現像剤担持体は、前記上流現像剤担持体よりも、メッキ厚が厚い。
【００２９】
現像剤担持体３ａ、３ｂは、感光ドラム１の回転速度（プロセススピード）に対して５０〜１５０％の速度で回転し、現像位置での現像剤担持体３ａ、３ｂと感光ドラム１間の隙間（ギャップ）は１００〜４００μｍである。上流マグネットロール３ｈの磁力によってトナーが現像剤担持体３ａ上に担持される。上流マグネットロール３ｈの磁力によってトナーが下流現像剤担持体３ｂ上に担持される。上流現像剤担持体３ａと下流現像剤担持体３ｂの回転中心を結ぶ直線上における現像剤担持体３ａと現像剤担持体３ｂ間の隙間（ギャップ）は１００〜４００μｍである。
【００３０】
現像剤担持体３ａ、３ｂには、図示しない現像バイアス電源（バイアス印加手段）から＋３００Ｖの直流バイアスと交流バイアスを重畳した現像バイアスが印加されることにより、トナー（磁性一成分トナー）を感光ドラム１側に飛翔させて静電潜像を非接触現像する。なお、交流バイアスとは、図２に示すようなピーク間電圧（Ｖｐｐ）が９００〜２０００Ｖ、周波数が１．０〜４．０ｋＨｚの矩形波である。また、本実施形態では矩形波を用いて良いるが、トナーの種類、感光ドラム、潜像方式等に応じて波形の形状を最適化する必要がある。この時の現像コントラストは飛翔方向に２００Ｖであり、かぶりとりコントラストは１５０Ｖとした。
【００３１】
このように、上流下流現像剤担持体３ａ、３ｂに直流バイアスに重畳して交流バイアスが印加される。これにより、上流現像剤担持体３ａによる現像に寄与しなかった余分なトナーを下流現像剤担持体３ｂによって回収し、再び現像容器３ｃ内に戻すことができるため、トナーの消費量を減らすことができる。
【００３２】
例えば、画像比率６％原稿を画像出力した場合において、従来の磁性一成分トナーを用いた現像装置ではトナー消費量が５０〜６０ｍｇ／枚であったが、本実施形態の現像装置３では、トナー消費量は約４０ｍｇ／枚であった。
【００３３】
（スリーブに対する現像剤の付着）
本実施形態の現像装置３は、従来技術に比べスリーブに対する現像剤の付着力を低減する構成となっている。
【００３４】
図３に従来技術における通紙枚数に対する反射濃度と上流下流現像剤担持体表面（上流下流スリーブ表面）のトナー付着量の関係を示す。実験条件は、温度２６度、湿度４５％、画像比率５％で、連続耐久を１０００ｋ枚（１００万枚）実施した。
【００３５】
通紙枚数が進むほど、反射濃度が低下する。たとえば、１５０ｋ時点では、反射濃度（分光測色濃度計 X-Rite 500測定値）は０．０５しか低下していないが、２００ｋ時点で１．３０を下回ってしまう。さらに通紙を継続すると、１０００ｋ時点で１．２程度まで低下する課題が発生した。
【００３６】
本件では、濃度低下について、上流下流スリーブ表面の付着物に注目し、付着量について同時に観察した。上流下流スリーブ表面を一定圧で吸引し、残留した付着物をテープで剥ぎ取り、テープに残っている物質を透過濃度計で測定している。
【００３７】
初期１００ｋ時点ですでに０．０５の付着量が検出されている。更に濃度低下した２００ｋ時点では、０．１５と顕著に多くなっている。以降、付着量は比例して増加していることがわかる。
【００３８】
本件のテープ剥ぎ取り測定について説明する。本件では、現像スリーブ表面を５００Ｗの吸引力で、約２０秒、１０ｃｍ２の領域を吸引機でトナーを吸引した。吸引機にはフィルタがあり、フィルタ内のトナーを測定する。更に、現像スリーブ表面に付着したトナーをテープ（ｓｃｏｔｃｈメンディングテープ基材アセテートフィルム、粘着材：アクリル系粘着剤）で剥離する。そして、透過濃度計（ＭａｃｂｅｔｈＴＤＳ９０４）を用いて、付着しているトナー量を換算している。
【００３９】
スリーブ付着量と透過濃度の関係を図５に示す。スリーブ表面の付着物質は、電子線顕微鏡、ならびに元素分析装置を用いて、スリーブ表面の付着物質の質量分析を実施した結果である。透過濃度による付着量が増加すると、ほぼ同じ関係で、スリーブ表面の付着物質の質量も増加している。ほとんど比例の関係であり、透過濃度で間接的にスリーブ表面の付着量を測定することが可能である。
【００４０】
図４にスリーブ付着量と反射濃度の関係を示す。反射濃度規格を１．４とした場合、スリーブ付着量規格はだいたい０．１程度になる。本実施例では上記規格値を元にスリーブ付着しやすさを比較している。
【００４１】
上記実験結果から、スリーブ付着が有る一定量に達するとて濃度低下する、つまり付着量を低減すれば、濃度低下を抑えることが可能と言える。
【００４２】
吸引しても現像スリーブに付着しているトナーは、一定の力で引き剥がすことのできない付着力の強いトナーであると言える。付着しているトナーは、スリーブと静電的、力学的、粘性的にくっついている。つまり、「一定の吸引力で引き剥がすことができない」＝「付着しているトナーは一定の付着力（静電的、粘性的力等）を持つ」ことを意味している。
【００４３】
しかしながら、付着量は、吸引のパワーである吸引力、吸引している時間、吸引する面積に影響がある。例えば、吸引パワーが強いほど、吸引時間が長いほど、吸引面積が小さいほど、静電的強く付着しているトナーを吸引し、異差を判断できない場合がある。また、初めのスリーブ上トナー量によっても付着量が異なるケースがある。
【００４４】
図６に時間に対する、吸引力を４００、６００、８００Ｗと変化したときのトナー残量を示す。付着量は吸引時間、吸引力、吸引面積によって変化するため、一定の評価が難しい。
【００４５】
そこで、付着量ではなく付着力を下記で定義する。付着力（Ａｆ：ｍｇ・Ｗ／ｃｍ２）とは、現像剤（Ｍ：ｍｇ）が現像剤担持体表面に付着する力である。現像剤担持体表面を吸引する一定の吸引力（Ｗ：ワット）、一定時間（Ｔ秒）、一定の面積（Ｓ：ｃｍ２）吸った時の現像剤残量（Ｍｙ：ｍｇ）で表される。
【００４６】
Ｍ＝Ｍｘ＋Ｍｙ（式１）
Ａｆ＝Ｍｙ＊（Ｗ）／Ｓ＊Ｔｓ／Ｔ（式２）
現像剤担持体表面の現像剤量（Ｍ：ｍｇ）、吸引で吸い取られた現像剤量（Ｍｘ：ｍｇ）、現像剤担持体表面の現像剤残量（Ｍｙ：ｍｇ）、吸引力（Ｗ：ワット）、吸引時間（Ｔ：ｓｅｃ）、吸引面積（Ｓ：ｃｍ２）、付着力（Ａｆ：ｍｇ・Ｗ／ｃｍ２）、吸引して現像剤量が安定する平衡時間（Ｔｓ：ｓｅｃ）
【００４７】
図２１に、吸引パワーを４００Ｗ、８００Ｗ、時間を０ｓｅｃから６０ｓｅｃ、と変化させたときの透過濃度である付着量、付着力（Ａｆ）を示す。なお、平衡時間は事前に測定済みの値を、吸引面積は１０ｃｍ２で固定である。
【００４８】
図２１に示すように、吸引時間Ｔが増えるほど透過濃度Ｍｙが増加している。吸引力Ｗが大きいほど、スリーブ表面の付着している物質を剥ぎ取る力が大きいため、透過濃度が大きい。また、ある一定時間吸引すると、透過濃度は安定している。これは、スリーブ表面に静電的に付着している物質の付着力が、吸引力以上であることを意味する。この状態を平衡状態と呼び、平衡状態に達する時間を平衡時間Ｔｓとしている。４００ｗの場合、約５０秒で平衡状態に達する。
【００４９】
上記の実験では、平衡状態でない場合、透過濃度が変化するため、正確に付着力を判定することができない欠点がある。図２１に付着力を示す。透過濃度に比べ、ほぼ同じ値を算出することが可能である。吸引力が８００Ｗの場合、２０ｍｇ・Ｗ／ｃｍ２である。吸引時間が少ない場合でもある程度予想して算出することができる。また、４００Ｗの場合、５ｍｇ・Ｗ／ｃｍ２である。
【００５０】
図７に、付着力と透過濃度の関係（付着力ｖｓ付着量）を示す。このように同じ吸引力で測定した場合、一定時間以内であれば、同じ付着力として算出することができる。このように、付着力を計算することで、付着しているトナーの静電的、粘性的力を間接的に、かつ正確に測定することが可能になる。
【００５１】
次に、付着している物質について説明する。付着している物質は主に、高帯電量をもった微粉や外添剤と、トナーやＷＡＸといった温度に弱い物質に分けられる。
【００５２】
前者は、低湿環境や画像比率が低い場合など、帯電能力が高いときに発生しやすい。特に微粉やシリカなどのネガ系の強い物質は、鏡映力でスリーブ表面に付着しやすく、濃度低下の一要因となっている。
【００５３】
付着力は大きく分けて以下の３つに分類できる。（１）トナーとスリーブの鏡映力で付着する静電的な力。（２）トナーが凹凸しているスリーブ表面に引っかかり付着する力学的な力。（３）粘トナー表面のＷＡＸやスリーブ表面の水滴などの表面張力で付着する粘性的な力。本件の付着力は、上記３つの力をひとつの指標で表すことが可能である。
【００５４】
図８に上流スリーブの帯電量であるＱ／Ｍと上流スリーブ付着力について、絶対水分量が１ｇ／ＫｇＤｒｙＡｉｒの時、画像比率を１％（加速）、５％（標準）の２モードについて、５０ｋ枚通紙試験を実施した結果を示す。スリーブ上Ｑ／Ｍが増加するとともに上流スリーブ上付着量も増加している。特に画像比率が１％の場合、５％に比べ増加傾向が著しい。スリーブ上Ｑ／Ｍが５から１５になると付着力は３倍に、画像比率が５％のときは、５倍に増加する。つまり、Ｑ／Ｍを上昇させるとスリーブ付着が増加してしまう。
【００５５】
スリーブ上Ｑ／Ｍは画像形成でもっとも重要なパラメータのひとつである。一般にＱ／Ｍが高いほど、感光ドラム上の潜像を少量のトナーでかつ、エッジ強調することなく忠実に再現できるため、飛び散りや尾引きなどが良くなり、消費量も低減が可能になる。実現するためには高Ｑ／Ｍ物質の付着をなくすことが重要である。
【００５６】
図９に画像比率に対するスリーブ付着力について、絶対水分量が１、１０、２０ｇ／ＫｇＤｒｙＡｉｒ（絶対水分量（ｇ）／ＤｒｙＡｉｒ（Ｋｇ））の詳細データを示す。図９に示すように、絶対水分量が少ないほど帯電量が上昇し、スリーブ付着も悪化していることがわかる。また、画像比率を低くすることで、チャージアップが激しくなり、スリーブ付着も悪化している。具体的には、画像比率を１５％から１％にすることで５倍（絶対水分量が１ｇ／ＫｇＤｒｙＡｉｒの場合）、水分量を２０ｇから１ｇにすることで２．５倍（画像比率が１％の場合）の付着量が増加している。
【００５７】
付着力は規制力によって影響されやすい。本件の上流現像剤担持体３ａは、粗さをもっている。図１に示すとおり、現像剤担持体３ａは規制ブレード３ｊと接し、力学的に上流現像剤担持体３ａは摺擦されやすい。つまり、トナー付着が発生しやすい状況にある。
【００５８】
上流現像剤担持体３ａ（上流スリーブ）と規制ブレード３ｊのギャップであるＳＢギャップ（μ）と上流スリーブ付着力との関係について、絶対水分量を１、１０、２０ｇ／ＫｇＤｒｙＡｉｒと変化させたときのデータを図１０に示す。
【００５９】
図１０に示すように、ＳＢギャップが小さいほどスリーブ付着力が悪化している。また、絶対水分量が多いほどスリーブ付着力が増加している。一方で絶対水分量が１ｇと１０ｇではほとんど同じである。これは、水分量が少ないとＱ／Ｍが増加し、高Ｑ／Ｍ付着が発生するためである。本実験は熱、圧の影響を加速的に見るため、機内温度を４７度に設定した。通紙枚数は５０ｋ、画像比率は５％、Ｖｓｌｖは５００ｍｍ／ｓである。付着力は、上流現像剤担持体と下流現像剤担持体の間（以下、ＳＳ部と呼ぶ）でも同様の付着が発生する。
【００６０】
図１１は、ＳＳ部の圧縮度、つまりＳＳギャップ（μｍ）に対する付着力を示している。ＳＳギャップが大きくなるとスリーブ付着力は低下している。また、上流スリーブは下流スリーブに比べ付着力が大きいことがわかる。たとえば、ＳＳギャップは４００μを超えると安定し、上流スリーブ付着力は約０．７ｍｇ・Ｗ／ｃｍ２、下流スリーブ付着力は０．２５ｍｇ・Ｗ／ｃｍ２である。
【００６１】
このように、ＳＢとともにＳＳ部でも付着が発生している。つまり、上下流スリーブでは、ＳＢ、ＳＳと接触している上流スリーブの方が下流スリーブより付着し易い状況にあるといえる。
【００６２】
（トナーが付着する現像剤担持体）
トナーが付着する現像剤担持体（スリーブ）について説明する。スリーブは、トナーを送り、帯電する機能を持つ。そのために、有る一定の凹凸（粗さ）を持つことが重要である。
【００６３】
粗さを形成するために、様々な材料が使われている。現像剤担持体の表面をサンドペーパーで擦るサンドペーパー法、球形粒子によるビーズブラスト法、不定形粒子によるサンドブラスト法、或いは、これらの混合法、更には、化学処理による化学エッチング法等が提案され、実施されている。
【００６４】
現像剤担持体の材質では、ＡＬ、ＳＵＳなどがあり、直接、現像剤担持体自体を研摩し、粗さをつける場合がある。また、現像剤担持体表面に、ガラスビーズ等を一定の砥出口から圧力をかけ、現像剤担持体を回転しながら塗布する処理もある。材料には、アランダム系、モランダム系、ホワイトモランダム系など、砥粒の形状の円形度が高い材質や、鋭い形状を持つものなど、様々である。また、各砥粒は、粒径があり０．１μ〜１０μまで用途に応じて使われている。
【００６５】
しかしながら、上記コート性、帯電量、現像性を満足しても、環境変動や耐久条件によって、様々な欠点が生じる。長期間の使用により、トナー又はトナー中の成分がその粗面化された表面の凹凸の谷に引っかかり、付着し易いという課題がある。
【００６６】
この谷に付着したトナーは、長期間の使用で、現像剤に加わる摩擦熱等により融着に至り、この結果、現像剤担持体表面がトナーで汚染される。特に、複数の接触部が有るほど付着量は増加する欠点がある。つまり、スリーブ表面の形状は、トナーの帯電量、画像比率、ＳＢギャップ、ＳＳギャップなどとともに重要なパラメータである。
【００６７】
（熱、圧力）
熱、圧力も、スリーブ付着力に影響があり、一定以上の熱量、圧力をトナーに与えるとスリーブ付着力が増加する。トナーはある一定温度で溶け出す特性がある。当然、定着器以外の場所でも、周囲温度が上昇するとトナーが融着する。また、トナーに含まれるＷＡＸがトナー内部から染み出し、スリーブ表面に付着し、核となりスリーブ付着レベルが悪化する。一方で、温度とともに圧依存によるスリーブ付着もある。ジャンピング現像の場合、トナー同士、トナーとスリーブとで摩擦帯電するため、ある一定の圧を力学的または磁気的に与えている。このため、あまりにも圧が高い場合、トナーをスリーブにこすり付けスリーブ付着が発生することがある。
【００６８】
発熱に影響のあるスリーブの回転速度（Ｖｓｌｖ）に対するスリーブ付着量について、絶対水分量を１から２０ｇまで変化させたデータを図１２に示す。速度が上がるとスリーブ付着力も悪化している。また、絶対水分量が高いほど傾向が多いことがわかる。これは、高速回転によって、発生熱量が大きくなり、トナーとスリーブの摺擦力が上昇し、トナーが劣化し、スリーブに付着しているためである。スリーブの回転速度は画像形成装置の生産性に直接影響を与える。回転速度によって１分あたりの出力枚数が決定するといっても過言ではない。よって、いかに高速回転でもスリーブ付着が発生しない条件を見つけることが重要である。また、上流スリーブは下流スリーブより付着量が増加していることが分かる。
【００６９】
上述の如く、スリーブの付着は、トナーの帯電量（Ｑ／Ｍ）、現像スリーブの粗さ、材質、ＳＢ部、ＳＳ部の規制、画像ｄｕｔｙ、耐久枚数、温度・圧力要因、回転数要因など様々である。
【００７０】
（スリーブ付着を改善する方法）
次にスリーブ付着を改善する方法について述べる。スリーブ付着を改善する方法として、様々な方法がある。例えば、現像剤担持体表面に付着した物質を機械的に除去する方法、バイアスを印加して付着物を吐き出す方法、現像剤担持体自体を軟らかい樹脂で構成し耐久で表面を磨耗する方法などがある。
【００７１】
しかしながら、現像剤担持体自体の寿命の低下や、バイアスでは完全に剥ぎ取れないこと、現像剤担持体表面を削ると粗さが変化し、初期と耐久後でトナー量、帯電量などが変化し画像不良が生じるなどの課題がある。
【００７２】
図２２に実施例（１）と従来例とを比較した実験結果を示す。本実験では、ＳＢギャップ２００μ、ＳＳギャップ４００μ、上流下流現像剤担持体回転速度を５００ｍｍ／ｓｅｃ、環境２３度７０％、画像ｄｕｔｙ５％、連続通紙でスリーブ付着力、画質、を測定している。なお、スリーブ付着力の測定は、測定値を安定させるために連続通紙後、１分以上５分以内で測定している。
【００７３】
図２２に示すように、実施例（１）では、上流下流スリーブ付着力、画質のトナーのチリである飛び散り、耐久濃度安定性である耐久性を検証した。主に、トナー関連のパラメータである粒度、外添剤のシリカ量、トナーの微粉量、現像剤担持体（スリーブ）表面の表面粗さＲｚ等をパラメータとした。
【００７４】
トナーの外添剤シリカ量は、主に、トナーの帯電量をコントロールしている。多いほど、ネガ付与性が高く、スリーブ付着力が大きくなる傾向がある。実施例（１）―１では、シリカ量を、従来例の２％（重量比）の半分（１％）にすることで、上流スリーブ付着力を従来の０．２から０．１８へ１０％削減している。
【００７５】
トナーの微粉量は、トナーに含まれる小さい粒子のトナーの量である。微粉量が少ない場合、スリーブ表面の凹凸に付着する物質が少なくなるため、スリーブ付着力が低減する。実施例（１）―２では、従来例に比べ微粉量を２０％から１０％（対全トナー量）に減らすことで、スリーブ付着力を０．１８から０．１７へ低下させている。
【００７６】
粒度（μｍ）は、大きいほど、上流下流スリーブ表面の凹凸に付着しにくくなる傾向があるため大きくすると、スリーブ付着力が低下する。従来例に比べ実施例（１）―３では、粒度を８から１０に増やすことで、スリーブ付着力を０．１７から０．１６まで低下させている。
【００７７】
しかしながら、上記説明した粒度、シリカ量、微粉量は画質や耐久安定性に影響をあたえる。実際、シリカ量を低減することで、画像のトナーのチリを示す飛び散り（指数：あるラインからの距離と面積で計算。数値が大きいほどチリが悪いことを示す）が従来の２０に比べ２２へ悪化。また、粒度をアップさせるこで、チリの面積が増加し、飛び散り指数が２２から２５へと悪化している。更に、濃度やかぶりの安定性を示す耐久性も従来は５００ｋ枚保障できたが、シリカ量減で４００ｋ、と低下している。
【００７８】
本件では、高画質化、高生産性を向上させるため、対策手段として、現像剤担持体表面形状に着目し、耐久性、現像剤担持体付着を防止する方法を提案する。まず、現像剤担持体表面粗さについて図１６（ａ）、図１７、図１８に名称と記号を、図１６（ｂ）に３次元形状を示す（ＪＩＳｂ０６０１−１９８２、１９９４、ＩＳＯ４６８−１９８２Ｓｕｒｆａｃｅｒｏｕｇｈｎｅｓｓ参照）。Ｒｚは表面１０点平均粗さといい一定幅における高いポイント５点と低いポイント５点の平均値を表す。
【００７９】
現像スリーブの表面荒さ（Ｒｚ）が大きいと、スリーブ付着の原因である微粉が付着しにくくなるため、スリーブ付着力を低減できる。図２２の実施例（１）―４では、特にスリーブ付着の悪い上流スリーブのＲｚを従来の６μから８μに上げている。結果、スリーブ付着力は従来の０．２に比べ０．１５と飛躍的に向上し、また、飛び散りも従来なみの２１、耐久性は、スリーブ付着力が改善したため５００ｋ枚から６５０ｋ枚と約１．３倍まで良くなっていることがわかる。
【００８０】
さらに表面粗さＲｚを１０まで大きくした例を実施例（１）―５に示す。上流スリーブの付着力は０．１４と低下し、反射濃度１．４以上の耐久性も６７５ｋと良くなっている。しかしながら、現像剤担持体上でトナー同士が磁気的に形成している穂立ちの高さ・太さ（コート性と呼ぶ）が不均一になり、画像ムラが悪化している。これは、粗さＲｚが高く、スリーブ上の乗り量ｍｇ／ｃｍ２が非常に大きくなり、磁気規制力よりトナー量が上回っなったためである。
【００８１】
以上より、上流スリーブの粗さＲｚは６〜８が好ましい。上流スリーブのＲｚを大きくするために、ブラスト条件をＳＵＳ３０５の上にＦＧＢ＃４００でブラスト処理をして表面粗さＲｚを１０μｍとした。ブラストの番手を小さくするとブラストする粒子の粒径が大きくなり、上流スリーブ表面の凹凸が大きく形成でき、Ｒｚを高めにすることが可能になる。
【００８２】
下流スリーブの付着力を上流スリーブと同じように下げた場合、たとえばＲｚを大きくすると、スリーブ付着は上流と同じく減少する。しかしながら、トナー量が増加し、帯電量が減少、画質、特にドット再現性、飛び散りなどが悪化する。つまり、下流スリーブの付着力をある程度保ちながらコントロールすることで、画質、耐久性、コート性をバランスよく満足することが可能になる。好ましくは、上流現像剤担持体の表面１０点平均粗さを６．０以上８．０以下、下流の現像剤担持体の表面１０点平均粗さを３．０以上６．０以下とする。
【００８３】
上記説明のとおり、所定の吸引力Ｗ（Ｗ）で所定時間Ｔ（ｓｅｃ）に亘りトナー担持体の所定の吸引面積Ｓ（ｃｍ２）からトナーを吸引した後にトナー担持体に残留したトナー量をＭｙ（ｍｇ）、吸引後にトナー量が安定するまでの平衡時間をＴｓ（ｓｅｃ）とし、トナー担持体に対するトナーの付着力Ａｆを（Ｍｙ×Ｗ／Ｓ）×（Ｔｓ／Ｔ）としたとき、現像剤担持体３ａに対するトナーの付着力Ａｆを現像剤担持体３ｂに対するトナーの付着力Ａｆよりも小くする。これにより、画質的安定し、かつ濃度の耐久性を向上させることができた。
【００８４】
［第二実施形態］
次に本発明に係る現像装置及び画像形成装置の第二実施形態について図を用いて説明する。上記第一実施形態と説明の重複する部分については、同一の符号を付して説明を省略する。
【００８５】
上記第一実施形態では、上流スリーブのＲｚを下流より大きくし、付着力を低減することで対応しているが、十分な耐久性があるといえない（濃度低下）。
【００８６】
現像剤担持体表面に大きな凹凸があると、特に凸部のまわり、つまり凹部にトナーが付着し、核となり、新たなトナーが付着、成長する現象であるトナー融着が発生する。すると、先ず、現像領域へのトナー量が低下するために画像濃度の低下が生じる。また、従来、良好な現像を行わせるために、現像時に現像剤担持体には、直流電圧及び／又は交流電圧の重畳された現像バイアスを印加する。しかし、現像剤担持体表面にトナー融着が生じると、現像剤担持体表面に融着物による高抵抗層ができてしまい、現像時に現像剤担持体と像担持体間の現像領域に所望の電界が形成されないことが起こる。この結果、現像バイアスによる十分な現像効果が得られず、画像濃度が低下し、白抜けのような画像不良が生じる。上記説明したトナー融着は、微粉などの高Ｑ／Ｍトナーの付着力と異なる。必要以上の凸を設けないことが必要である。
【００８７】
そこで、本実施形態では、対策手段として、Ｋ（形状係数）に注目する。まず、現像剤担持体表面粗さについて図１６（ａ）、図１７、図１８に名称と記号を、図１６（ｂ）に３次元形状を示す（ＪＩＳｂ０６０１−１９８２、１９９４、ＩＳＯ４６８−１９８２Ｓｕｒｆａｃｅｒｏｕｇｈｎｅｓｓ参照）。Ｓｍは、山と山の平均間隔を、Δａは山の傾斜角度θａのＴａｎを示す。Ｒｍａｘは、高いポイントと低いポイントの高さを示す。
【００８８】
本実施形態では、上記粗さ以外に、谷高さＲｐ、谷深さＲｖ、山谷の高さＲｍａｘからなる形状係数Ｋ（Ｋ＝Ｒｖ／Ｒｍａｘ）に注目し現像剤担持体付着を防止する方法を提案している。
【００８９】
現像剤担持体の表面粗さ面積を二分する平均値に対して、Ｒｐは粗さの平均線から山の頂上までの高さをいい、Ｒｖは粗さの平均線から谷の底までの高さをいう。つまりＲｐ＋Ｒｖ＝Ｒｍａｘである。
【００９０】
上記述べたとおり、現像剤担持体付着は現像剤担持体の凹凸の凹部で主に発生する。凹部に微粒子が付着し核となり、周囲に他の物質が付着、成長することで現像剤担持体汚染が発生する。つまり、凹部をなくせば、付着することはない。凹部は、粗さの谷の部分にあるため、谷の粗さを極力おさえる、理想的には平らにすることで、現像剤担持体汚染が解決できる。
【００９１】
Ｋ値をコントロールするためには、ブラスト条件を変更することで対応できる。たとえば、圧力を高く、ブラスト時間を長く、現像剤担持体とブラスト先端の距離を遠くするなどでＫ値を小さくすることが可能になる。
【００９２】
図１３に理想の粗さ形状を示す。図１３（ａ）では、谷部の粗さを平らにし、全体の粗さを一定量保つことで、トナー量を保持しながら現像剤担持体付着を低減させている。図１３（ｂ）では、谷部に一定の粗さを持たせ、全体の粗さは同じとしている。また、それぞれの３次元形状の一例を、図１３（ｃ）、図１３（ｄ）に示す。
【００９３】
図１４に形状係数Ｋの計算結果を示す。形状係数Ｋは、ＲｖとＲｍａｘで決定される。凹部を減らす、つまり谷の高さを小さくする場合、Ｒｍａｘを小さくするか、形状係数を小さくすことで対応できる。なお、本実験の形状作成の基本条件は、スリーブ材質アルミ、ＦＧＢ＃６００、ブラスト圧２ｋｇｆ、回転速度１０ｒｐｍ、ブラスト時間１０ｓｅｃ、ブラスト距離１５０ｍｍ、ブラスト口径Φ１０、である。Ｒｍａｘを上昇させたい場合はブラスト圧をあげること、またＲＶを下げるにはＦＧＢの番手を大きくすること、またはブラスト時間を延ばすことなどが上げられる。組み合わせは無数あり、スリーブの材質やトナーの物性によって適正化することが望ましい。
【００９４】
図１９は、形状係数に対する上流スリーブ付着力について、スリーブ上のＱ／Ｍを４μｃ／ｃｍ２から２０μｃ／ｃｍ２まで変化させたときにデータである。なお、本件では、下流にくらべ上流の付着力が画像濃度耐久性に影響を与える寄与度が高いため、上流のみのデータとしている。
【００９５】
実験条件は、スリーブ材質アルミ、ＦＧＢ＃６００、ブラスト圧２ｋｇｆ、回転速度１０ｒｐｍ、ブラスト時間１０ｓｅｃ、ブラスト距離１５０ｍｍ、ブラスト口径Φ１０、ネガトナー、画像比率１％、水分量１ｇ、加速、５０ｋ時点データである。Ｑ／Ｍの大きさはトナーの外添処方をかえることで対応している。
【００９６】
図１９に示すように、形状係数が０．４５を超えるとスリーブ付着力が増加していることがわかる。つまり、下地のでこぼこに付着させない形状は、山と谷の比率を５５：４５にする必要があることになる。これは、トナーの粒径やＱ／Ｍとの関係もある。本実施形態では、約５μ〜７μのトナー、ネガ系の外添剤は５０ｎｍ〜１００ｎｍを採用している。つまり、更に小径化が進むと、形状係数を下げる必要がある。粒径が大きくなると画質、とくに飛び散りや文字の再現性が悪化する。一般、７μ以下のトナーが使われているため、０．４５以下で十分である。
【００９７】
つぎに下限の形状係数について述べる。形状係数は卓上である程度値をだすことができる。
【００９８】
図１５に計算に用いる図を示す。下地に付着しない場合、つまり、下地の粗さがほぼゼロであるときが下限の形状係数になる。まず、トナー粒径が５μ〜７μで、トナー量を安定した状態のＲｍａｘを測定したところ、１０．４１９μｍ、下地の長さＳｍ２はほぼ６０μであった。本実施形態では、ブラストする砥粒の形状はほぼ円形であるため、外接円の角度θａは６０度である。これらの条件から、平均値より高い面積をＳ１、低い谷の部分の面積をＳ２とした場合、Ｓ１＝Ｓ２を満たす値が下限の形状係数となる。
【００９９】
下記連立方程式を解くと、
・Ｓ１＝（Ｓｍ１＋Ｓｍ２）×ｙ／２
・Ｓ２＝（ｘ／３０．５）×２×ｘ／２
・ｘ＋ｙ＝Ｒｍａｘ
・Ｓｍ１＝Ｓｍ２−ｙ／３０．５
面積は、約４８μｍ２であり、形状係数は０．１２４７となる。
【０１００】
本実施形態の実験結果を図２３に示す。本実験の条件は、ＳＢギャップ２００μ、ＳＳギャップ４００μ、上流下流現像剤担持体回転速度を５００ｍｍ／ｓｅｃ、シリカ量２％、粒度８μｍ、微粉量２０％、環境２３度７０％、画像ｄｕｔｙ５％、連続通紙でスリーブ付着力、画質、を測定している。
【０１０１】
図２３に示すように、実施例（２）―１は、実施例（１）―４に比べ、上流スリーの形状係数を下流にくらべ小さく０．４５まで少なくした。これにより、上流スリーブ付着力を０．１０まで低下させることができ、かつ、反射濃度１．４以上の濃度耐久性も６５０ｋ枚から７００ｋ枚まで向上した。さらに実施例（２）―２は、形状係数を０．２５まで下げると上流スリーブ付着力は０．０８まで低下し、反射濃度１．４以上の耐久枚数も７５０ｋ枚まで向上している。
【０１０２】
トナーの粒度を小径化（８μから５．５μ）した実施例（２）―３では、おなじ形状係数であるが付着力が増加している。これは、微粉が増加したためである。さらに、実施例（２）―４では形状係数を０．２まで下げると、逆にミクロなコート性が悪化している。コート性とは、トナー同士が磁気的に形成している穂立ちの高さ・太さの均一性である。コート性は、主に磁気規制力とトナー量によって決定される。マクロなコート性は、大きなトナー量であるＲｚやＲｍａｘが影響する。一方ミクロなコート性、Ｒｚの山と山の間の穂立ち形成は、形状係数が影響する。上記説明した形状係数は理論的には０．１２程度が限界であるが、平坦になりすぎると、ミクロな穂立ち（５０μ間隔）が形成できず、高解像度のドット再現性などに影響を与える。本件では、トナーの粒度を５〜７μとしているため、実験では、形状係数を０．２０以上０．４５以下がコート性を安定させる領域であった。
【０１０３】
実施例（２）―５は、上流、下流スリーブの形状係数をともに０．２５とすると、下流スリーブ付着力が０．０５まで低下している。しかしながら、下流スリーブでミクロなコート性が悪化した。原因は上流スリーブと同じである。同じトナー、同じ形状係数なのに下流が悪い理由は、下流スリーブの磁気規制力が上流に比べ大きいためである。上流はマグネットの磁束密度と規制ブレードの磁気によって規制されている。一方、下流スリーブは、下流マグネットの磁束密度と上流の密度で規制されているため磁気拘束力が上流にくらべ大きい。したがって、ある程度のトナー量でないとミクロなコート性を満足することができない。
【０１０４】
このように、上流現像剤担持体に比べ下流現像剤担持体の形状係数を少なくすることで、上流現像剤担持体の付着力を低下させ、かつ、画質を安定させ、また、耐久安定性を向上することができた。好ましくは、上流現像剤担持体の形状係数を０．２０以上０．４５以下、下流現像剤担持体の形状係数を０．３以上０．５５以下とする。
【０１０５】
尚、本件の現像条件、あくまでも一例であり、画像形成装置の仕様、条件に応じて最適化することが望ましい。
【０１０６】
［第三実施形態］
次に本発明に係る現像装置及び画像形成装置の第三実施形態について図を用いて説明する。上記第一実施形態と説明の重複する部分については、同一の符号を付して説明を省略する。
【０１０７】
上記第二実施形態では、スリーブ付着力が低減し濃度安定は達成できた。しかし、画質的に従来例とほぼ同じである。たとえば、飛び散りは従来の２１に対して、実施例（２）―１では２１でほとんど変わらない。そこで、本実施形態では、スリーブ付着力を下げたまま、画質、特に飛び散りを高める方法について提案する。
【０１０８】
現像における飛び散りは、潜像と現像間に形成された電界に応じてトナーが飛翔し、ライン潜像、ドット潜像のエッジ部で、不適切なトナー、たとえば、ネガ帯電量が少ないトナーが潜像のない場所へ飛翔する現象である。また、感光ドラム表面のトナー像を転写するとき、トナー像に電荷を与えるときなどでもトナーが潜像形成部から散ることがある。つまり、トナー自体の電荷量であるトリボを上げることで、対ドラムとの吸着力をため、飛び散りを改善することが可能になる。
【０１０９】
しかしながら、上記説明したとおり、トリボをあげるために、外添剤であるシリカ量を増加する、粒径を小さくするなどを実施すると、スリーブ付着が発生し、耐久による濃度低下が発生する。
【０１１０】
そこで本実施形態では、トナーではなく現像剤担持体でトナーの帯電量をコントロールする。上記説明したが、主にスリーブ付着力が高いのは上流現像剤担持体である。そこで、下流現像剤担持体に注目した。
【０１１１】
下流現像剤担持体のスリーブ付着力は、図２２に示す実施例（１）の場合、ほぼ上流現像剤担持体の半分、０．１弱である。しかも下流スリーブの付着力が増加しても濃度耐久性は低下していない。
【０１１２】
そこで、下流現像剤担持体の粗さＲｚを下げることで、帯電量を増加させ、画質による影響を検証した。実験結果を図２４に示す。本実験の条件は、ＳＢギャップ２００μ、ＳＳギャップ４００μ、上流下流現像剤担持体回転速度を５００ｍｍ／ｓｅｃ、上流現像剤担持体と感光ドラムの距離を２００μｍ、下流現像剤担持体と感光ドラムとの距離を３００μｍ、現像バイアスはＶｐｐ１．５ｋｖ、ｆ２．７ｋＨｚ、シリカ量２％、粒度８μｍ、微粉量２０％、環境２３度７０％、画像ｄｕｔｙ５％、連続通紙でスリーブ付着力、画質、を測定している。
【０１１３】
図２４に示すように、実施例（３）―１は、実施例（２）―１にくらべ、下流現像剤担持体（スリーブ）のＲｚを６μから５μに小さくしている。これにより、スリーブ付着力は０．１ｍｇ・Ｗ・ｃｍ２から０．１５ｍｇ・Ｗ・ｃｍ２と増加しているが、飛び散りは２１から１９と良くなり、かつ耐久安定性は、７００ｋ枚と変化していない。これは、上流と下流の現像剤担持体の機能が異なるため発生している。
【０１１４】
本実施例（３）では、上流現像剤担持体は主にベタ潜像の現像を行い、下流現像剤担持体は小さいドット（３ｄｏｔや５ｄｏｔ、１ｄｏｔは解像度１２００ｄｐｉの場合、約２１μ×２１μ）やライン潜像の現像を行う機能分離を実現している。これにより、下流現像剤担持体は多少スリーブ付着が発生しても、濃度などの耐久安定性に影響を及ぼすことはすくない。一方で、下流現像剤担持体の帯電量をあげることで、飛び散りや、ドット再現性を向上させている。具体的には、現像剤担持体３ａに担持されたトナーの帯電量（μｃ／ｍｇ）を、現像剤担持体３ｂに担持されたトナーの帯電量（μｃ／ｍｇ）よりも小さくする。これにより、飛び散りや、ドット再現性を向上させている。
【０１１５】
本実施例（３）―１では、実施例（２）-１に比べ、Ｒｚを６μから５μにした。これにより、トナーの載り量が減少し、帯電量を９μｃ／ｍｇから12μｃ／ｍｇへ増加させている。これにより、飛び散りも従来の２１から１９へ良くなり、反射濃度が１．４以上である耐久性も７００ｋ枚とほぼ同じ寿命をもつ。
【０１１６】
実施例（３）―３では、下流スリーブの粗さＲｚを３μまで下げている。結果、トナーの乗り量が減少し、帯電量は１４まで上昇、飛び散りも１７までよくなっている。濃度耐久性も７００ｋ枚と維持している。しかしながら、現像剤担持体上でコート性が不均一になり、画像ムラが悪化している。これは、粗さＲｚが低く、磁気規制力よりトナー量が小さくなったためである。このように下流スリーブの粗さＲｚは４μから６μが好ましい。
【０１１７】
本実施例（３）の帯電量（Ｑ：μｃ／ｍｇ）は、現像剤（Ｍ：ｍｇ）が保持する単位質量あたりの電荷量であり、現像剤担持体表面を一定の吸引力（Ｗ：ワット）、一定時間（Ｔ秒）、一定の面積（Ｓ：ｃｍ２）吸った時のＱ／Ｍであらわす。
【０１１８】
Ｍ＝Ｍｘ＋Ｍｙ（式３）
Ｑ＝Ｍｘ／Ｓ（式４）
現像剤担持体表面の現像剤量（Ｍ）、吸引で吸い取られた現像剤量（Ｍｘ：ｍｇ）、現像剤残量（Ｍｙ：ｍｇ）、吸引力（Ｗ：ワット）、吸引時間（Ｔ：ｓｅｃ）、吸引面積（Ｓ：ｃｍ２）、吸引電荷量（Ｑ：μｃ）
【０１１９】
上記説明したとおり、現像スリーブの表面荒さ（Ｒｚと形状係数）の最適化によって、スリーブは付着力を低減し、かつ帯電量を増加させ、画質の向上、耐久安定性を実現できる。
【０１２０】
本実施例によれば、形状係数、最大高さ等の粗さを規定することで山と山の隙間に小径物質の付着を抑制できる。平均山間隔によって、トナー量を安定させ、高速回転でも十分コートを安定させることができる。現像剤担持体表面に安定して均一に現像剤（トナー）を薄層コートし、かつ、環境変動や耐久変動等に対応し長時間安定コート、特に現像剤担持体付着を低減できる。
【０１２１】
尚、本件の現像条件はあくまでも一例であり、画像形成装置の仕様、条件に応じて最適化することが望ましい。
【０１２２】
図２０は、上記説明したパラメータを変更した場合の効果を記載した図である。
【図面の簡単な説明】
【０１２３】
【図１】第一実施形態に係る現像装置を備えた画像形成装置の構成図である。
【図２】現像バイアスを示す図である。
【図３】従来例のスリーブ付着量、濃度推移を示す図である。
【図４】スリーブ付着力と反射濃度の関係図である。
【図５】スリーブ付着量（透過濃度）と付着量の関係図である。
【図６】吸引時間に対するスリーブ付着量の関係図である。
【図７】スリーブ付着力に対する付着力（透過濃度）の関係図である。
【図８】帯電量に対するスリーブ付着力の関係図である。
【図９】画像比率に対するスリーブ付着力の関係図である。
【図１０】ＳＢギャップに対するスリーブ付着力の関係図である。
【図１１】ＳＳギャップに対するスリーブ付着力の関係図である。
【図１２】回転速度に対するスリーブ付着力の関係図である。
【図１３】第二実施形態に係る現像剤担持体の表面粗さを示す図である。
【図１４】第二実施形態に係る谷の高さと形状係数の関係を示す図である。
【図１５】第二実施形態に係る現像剤担持体の表面粗さを示す図である。
【図１６】現像剤担持体の表面粗さを示す図である。
【図１７】現像剤担持体の表面粗さを示す図である。
【図１８】現像剤担持体の表面粗さを示す図である。
【図１９】第二実施形態における形状係数とスリーブ付着力の関係を示す図である。
【図２０】パラメータと効果の関係を示す図である。
【図２１】透過濃度と付着力との関係
【図２２】実施例（１）の実験結果を示す図である。
【図２３】実施例（２）の実験結果を示す図である。
【図２４】実施例（３）の実験結果を示す図である。
【符号の説明】
【０１２４】
Ｌ …画像露光
Ｐ …転写材
ｔ …トナー
１ …感光ドラム（像担持体）
２ …一次帯電器
３ …現像装置
３ａ …現像剤担持体（第１のトナー担持体）
３ｂ …現像剤担持体（第２のトナー担持体）
３ｃ …現像容器
３ｄ …第一攪拌部
３ｅ …第二攪拌部
３ｆ …表面
３ｇ …表面
３ｈ …上流マグネットロール
３ｉ …下流マグネットロール
３ｊ …層厚規制ブレード（規制部材）
４ …ポスト帯電器
５ …転写帯電器
６ …分離帯電器
７ …クリーニング装置
８ …定着装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体に形成された静電像を現像するべく互いに近接して設けられ磁性トナーを磁気的に担持して搬送する第１及び第２のトナー担持体と、前記第１のトナー担持体に担持されたトナーの層厚を規制する規制部材と、を有し、前記第２のトナー担持体に担持されたトナーの層厚規制を前記第１のトナー担持体により行う現像装置において、
所定の吸引力Ｗ（Ｗ）で所定時間Ｔ（ｓｅｃ）に亘り前記トナー担持体の所定の吸引面積Ｓ（ｃｍ２）からトナーを吸引した後に前記トナー担持体に残留したトナー量をＭｙ（ｍｇ）、吸引後にトナー量が安定するまでの平衡時間をＴｓ（ｓｅｃ）とし、前記トナー担持体に対するトナーの付着力Ａｆを（Ｍｙ×Ｗ／Ｓ）×（Ｔｓ／Ｔ）としたとき、
前記第１のトナー担持体に対するトナーの付着力Ａｆは、前記第２のトナー担持体に対するトナーの付着力Ａｆよりも小さいことを特徴とする現像装置。
【請求項２】
前記トナー担持体の表面粗さ面積を二分する平均値に対して、山の高さをＲｐ、谷の高さをＲｖ、山谷の高さをＲｍａｘとしたとき、
前記第１のトナー担持体の形状係数Ｋは０．２０以上０．４５以下、前記第２のトナー担持体の形状係数Ｋは０．３以上０．５５以下であり、且つ、前記第１のトナー担持体の形状係数Ｋ（Ｋ＝Ｒｖ／Ｒｍａｘ）は前記第２のトナー担持体の形状係数Ｋよりも小さいことを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
【請求項３】
前記第１のトナー担持体に担持されたトナーの帯電量（μｃ／ｍｇ）は、前記第２のトナー担持体に担持されたトナーの帯電量（μｃ／ｍｇ）よりも小さいことを特徴とする請求項１又は２に記載の現像装置。
【請求項４】
前記第１のトナー担持体の表面粗さＲｚは６．０以上８．０以下、前記第２のトナー担持体の表面粗さＲｚは３．０以上６．０以下であり、且つ、前記第２のトナー担持体の表面粗さＲｚは前記第１のトナー担持体の表面粗さＲｚよりも小さいことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の現像装置。
【請求項５】
前記第１のトナー担持体と前記第２のトナー担持体に直流電圧と交流電圧を重畳した現像バイアスを印加するバイアス印加手段を有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の現像装置。
【請求項１】
像担持体に形成された静電像を現像するべく互いに近接して設けられ磁性トナーを磁気的に担持して搬送する第１及び第２のトナー担持体と、前記第１のトナー担持体に担持されたトナーの層厚を規制する規制部材と、を有し、前記第２のトナー担持体に担持されたトナーの層厚規制を前記第１のトナー担持体により行う現像装置において、
所定の吸引力Ｗ（Ｗ）で所定時間Ｔ（ｓｅｃ）に亘り前記トナー担持体の所定の吸引面積Ｓ（ｃｍ２）からトナーを吸引した後に前記トナー担持体に残留したトナー量をＭｙ（ｍｇ）、吸引後にトナー量が安定するまでの平衡時間をＴｓ（ｓｅｃ）とし、前記トナー担持体に対するトナーの付着力Ａｆを（Ｍｙ×Ｗ／Ｓ）×（Ｔｓ／Ｔ）としたとき、
前記第１のトナー担持体に対するトナーの付着力Ａｆは、前記第２のトナー担持体に対するトナーの付着力Ａｆよりも小さいことを特徴とする現像装置。
【請求項２】
前記トナー担持体の表面粗さ面積を二分する平均値に対して、山の高さをＲｐ、谷の高さをＲｖ、山谷の高さをＲｍａｘとしたとき、
前記第１のトナー担持体の形状係数Ｋは０．２０以上０．４５以下、前記第２のトナー担持体の形状係数Ｋは０．３以上０．５５以下であり、且つ、前記第１のトナー担持体の形状係数Ｋ（Ｋ＝Ｒｖ／Ｒｍａｘ）は前記第２のトナー担持体の形状係数Ｋよりも小さいことを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
【請求項３】
前記第１のトナー担持体に担持されたトナーの帯電量（μｃ／ｍｇ）は、前記第２のトナー担持体に担持されたトナーの帯電量（μｃ／ｍｇ）よりも小さいことを特徴とする請求項１又は２に記載の現像装置。
【請求項４】
前記第１のトナー担持体の表面粗さＲｚは６．０以上８．０以下、前記第２のトナー担持体の表面粗さＲｚは３．０以上６．０以下であり、且つ、前記第２のトナー担持体の表面粗さＲｚは前記第１のトナー担持体の表面粗さＲｚよりも小さいことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の現像装置。
【請求項５】
前記第１のトナー担持体と前記第２のトナー担持体に直流電圧と交流電圧を重畳した現像バイアスを印加するバイアス印加手段を有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の現像装置。
【図１】
【図２】
【図１３】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１４】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２】
【図１３】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図３】
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【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１４】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【公開番号】特開２００９−２８２０７４（Ｐ２００９−２８２０７４Ａ）
【公開日】平成２１年１２月３日（２００９．１２．３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１３１０８１（Ｐ２００８−１３１０８１）
【出願日】平成２０年５月１９日（２００８．５．１９）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１２月３日（２００９．１２．３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年５月１９日（２００８．５．１９）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
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