JP2012155251A - 現像装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、複数の現像スリーブを備えた現像装置において、現像剤搬送性を経時的に安定させて現像スリーブの長寿命化を実現するとともに、濃淡ムラの発生を抑えることが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。
【解決手段】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、感光ドラム１０１上の静電潜像を現像剤にて現像する現像装置１０４において、感光ドラム１０１上の静電潜像を現像する為の現像剤を表面に担持する複数の現像スリーブ６、７を有し、複数の現像スリーブ６、７の内、駆動トルクが最も大きい現像スリーブの周表面は、現像スリーブの少なくとも軸方向に沿う成分が含まれる複数の溝１４を所定間隔に並列配置する処理が施されており、他の現像スリーブの周表面には、球状粒子によりブラスト処理が施されていることを特徴とする。
【選択図】 図３

Description

本発明は、電子写真複写機やレーザービームプリンタ等の画像形成装置及びこれに用いられる現像装置に関するものである。

従来の画像形成装置に用いられる現像装置として、現像スリーブを用いた二成分現像方式の磁気ブラシ現像装置がある。このような現像装置において、複写機への高速化の要求に答える為に、特許文献１のような多段磁気ブラシ現像方法を用いて、現像装置及び現像スリーブの周速度を大きくしている。多段磁気ブラシ現像方法では、現像装置及び現像スリーブの周速度を上げても、複数の現像スリーブで現像できるため、必要な現像時間を確保でき、好適な画像形成を行える。

また近年、現像装置のさらなる長寿命化が求められている。この現像装置の寿命の原因となるのが、二成分現像剤を担持搬送する現像スリーブ表面の経時的な摩耗である。通常は、現像スリーブ表面にブラスト処理を施して適度な凹凸を作り、この凹凸によって現像剤の搬送力を上げて現像剤搬送量を確保している。しかしながら、ブラスト処理では、凸の高さが大きい部分が現像剤との摺擦による磨耗を強く受け易く、画像形成の耐久によって凹凸が減少し、現像剤の搬送量が低下して現像装置の寿命が来てしまう。

そこで、特許文献２のように、現像スリーブ表面に長手軸方向に沿う成分を含む複数の溝を所定間隔に並列配置する処理（即ち、溝加工処理）を施して、さらに前記の溝の深さ、幅、間隔をコントロールするようにして、現像剤搬送量を経時的に一定に維持する対策が提案されている。具体的には、現像スリーブ表面の溝の深さを、通常のブラスト加工による微小な凹凸深さ（約５〜１５μｍ）よりも遥かに大きい深さ（約５０〜１５０μｍ）とし、さらにこの深さバラツキを小さくしている。これにより、現像剤との摺擦による摩耗が一様になり、さらに溝深さがブラスト加工の凹凸よりも非常に大きい為に、摩耗による現像剤搬送性の変化が小さく、経時的に安定した長寿命の現像スリーブを実現できる。

特開２００４−２１１２５号公報 特開２００３−２９５５９９号公報

しかしながら、上記特許文献２に記載の技術では、複数の現像スリーブ表面に加工された溝の周期によって、形成した画像に濃淡のムラが発生し易い。

特に、近年の高画質化・高精細度化の要請によって重合法等で作製される所謂球形トナーや表面平滑性の高いトナーを使用する場合には、現像剤搬送量の現像スリーブ表面状態への依存性が高い。このため、現像スリーブ表面の溝の凹部分で搬送される現像剤の量が、溝の凸部分（鏡面に近い）で搬送される現像剤の量よりも顕著に多くなり、形成した画像に現像剤の搬送量のムラに起因する濃度ムラが発生し易い。

また特に、現像剤の耐久により、キャリアへのトナースペントやトナーの外添剤剥れ等の現像剤劣化が進んだ場合には、現像時の現像トナーの電場依存性が高くなる。このとき、現像スリーブ表面の溝の凹部分は、溝の凸部分に比べて感光体と現像スリーブとのギャップが大きいため、凸部分に比べて感光体と現像スリーブ間の電界強度が小さくなり、現像され難くなって濃淡ムラが発生し易くなる。

そこで本発明は、複数の現像スリーブを備えた現像装置において、現像剤搬送性を経時的に安定させて現像スリーブの長寿命化を実現するとともに、濃淡ムラの発生を抑えることが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。

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、像担持体上の静電潜像を現像剤にて現像する現像装置において、前記像担持体上の静電潜像を現像する為の現像剤を表面に担持する複数の現像剤担持体を有し、前記複数の現像剤担持体の内、駆動トルクが最も大きい現像剤担持体の周表面は、前記現像剤担持体の少なくとも軸方向に沿う成分が含まれる複数の溝を所定間隔に並列配置する処理が施されており、他の現像剤担持体の周表面には、球状粒子によりブラスト処理が施されていることを特徴とする。

本発明によれば、複数の現像スリーブを備えた現像装置において、現像剤搬送性を経時的に安定させて現像スリーブの長寿命化を実現するとともに、濃淡ムラの発生を抑えることができる。

第１実施形態に係る画像形成装置の構成図である。 （ａ）第１実施形態に係る現像装置の構成図である。（ｂ）第１実施形態に係る現像装置の長手方向の断面図である。 現像スリーブの溝加工処理の形状を示す図である。 第１実施形態に係る実験結果を示す図である。 第２実施形態に係る現像装置の構成図である。 第２実施形態に係る実験結果を示す図である。

[第１実施形態]
本発明に係る現像装置及び画像形成装置の第１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画像形成装置の構成図である。

図１に示すように、本実施形態の画像形成装置１００は、４つの画像形成ステーションＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋ、中間転写装置１２０を有している。各画像形成ステーションは、感光ドラム（像担持体）１０１（１０１Ｙ、１０１Ｍ、１０１Ｃ、１０１Ｋ）を有している。中間転写装置１２０は、中間転写ベルト（中間転写体）１２１を、ローラ１２２、１２３、１２４で帳架している。

一次帯電装置１０２（１０２Ｙ、１０２Ｍ、１０２Ｃ、１０２Ｋ）によって帯電された感光ドラム１０１の表面は、画像情報に応じたレーザ１０３（１０３Ｙ、１０３Ｍ、１０３Ｃ、１０３Ｋ）によって露光され、静電潜像が形成される。像担持体上に形成された静電潜像は、現像装置１０４（１０４Ｙ、１０４Ｍ、１０４Ｃ、１０４Ｋ）によって、それぞれイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのトナー像として現像される。

各画像形成ステーションで形成されたトナー像は、転写ブレード（一次転写手段）１０５（１０５Ｙ、１０５Ｍ、１０５Ｃ、１０５Ｋ）による転写バイアスによって、中間転写ベルト１２１上に転写され重ね合わせられる。一次転写後に感光ドラム１０１上に残った一次転写残トナーは、クリーナー１０９（１０９Ｙ、１０９Ｍ、１０９Ｃ、１０９Ｋ）により除去され、次の画像形成に備える。

中間転写ベルト１２１上に形成された４色のトナー像は、ローラ１２４と対向して配置された二次転写ローラ（二次転写手段）１２５によってシートＰに転写される。シートＰに転写されずに中間転写ベルト１２１に残った二次転写残トナーは、中間転写ベルトクリーナー１１４ｂによって除去される。

トナー像が転写されたシートＰは、定着ローラ１３１、１３２を備えた定着装置１３０によって加圧、加熱されて、定着され、装置本体外へ排出される。

＜現像装置１０４＞
図２（ａ）は本実施形態に係る現像装置の構成図である。図２（ｂ）は本実施形態に係る現像装置の長手方向の断面図である。図２（ａ）に示すように、現像装置１０４は、現像容器２を備え、現像容器２内に現像剤としてトナーとキャリアを含む２成分現像剤１が収容されている。また、現像容器２内に２本の現像スリーブ（現像剤担持体）６、７を備えており、現像剤搬送方向（矢印ｂ方向）に対して上流の現像スリーブ６から下流の現像スリーブ７へと２成分現像剤１は搬送される。

図２（ａ）、図２（ｂ）に示すように、現像容器２の内部は、隔壁８によって現像室４ａと攪拌室４ｂに水平方向の左右に区画されている。現像室４ａ、攪拌室４ｂに設けられた第１の搬送スクリュー３ａ、第２の搬送スクリュー３ｂによって、現像剤１が隔壁８の両端部の開口部９、１０を通じて現像室４ａ、攪拌室４ｂを循環する。なお、現像室４ａと攪拌室４ｂは上下に配置されていてもよい。

現像スリーブ６、７は、現像容器２の感光ドラム１０１に対向した現像領域Ａ、Ｂに相当する開口部において、感光ドラム１０１に対して一部露出するように回転可能に配設されている。現像スリーブ６、７の内部には、マグネットローラ（磁界発生手段）６ｍ、７ｍが非回転状態で設置されている。

第１のマグネットローラ６ｍは、現像磁極Ｓ１、Ｎ１、Ｎ２、Ｎ３、Ｓ２の合計５極を有している。磁極Ｓ１が第１の現像領域Ａに形成する現像磁界により現像剤の磁気ブラシが形成される。磁極Ｎ２とＮ３は現像剤容器２内において同極で隣り合っており、現像剤１に対してバリアが形成されている。第２のマグネットローラ７ｍは、磁極Ｓ３、Ｓ４、Ｎ４の合計３極を有している。

現像スリーブ６及び７は、現像時に図２（ａ）中の矢印ｂ方向、矢印ｃ方向に回転し、規制ブレード（穂切り部材）５による磁気ブラシの穂切りによって層厚を規制された２成分現像剤を担持する。現像スリーブ６、７は、層厚が規制された現像剤を感光ドラム１０１と対向した現像領域Ａ、Ｂに搬送し、感光ドラム１０１上に形成された静電潜像に現像剤を供給して静電潜像を現像する。

具体的な現像剤１の流れとして、まず、第１の搬送スクリュー３ａの搬送及び跳ね上げにより、第１の現像スリーブ６のＮ２（汲み上げ極）に現像剤１はトラップされる。次に、第１の現像スリーブ６の回転に伴って、Ｎ２（汲み上げ極）→Ｓ２（カット極）→Ｎ１（搬送極）→Ｓ１（第１の現像極）→Ｎ３（受け渡し極）と搬送される。その後、第１の現像スリーブ６上の現像剤は第２の現像スリーブ７へと移動し、第２の現像スリーブ７上をＳ３（受け取り極）→Ｎ４（第２の現像極）→Ｓ４（剥ぎ取り極）と搬送される。最後に、Ｓ３極とＳ４極は現像剤容器２内において同極で隣り合っており、現像剤１に対してバリアが形成されている為、現像剤は磁極による磁気拘束力から解放されて、第１の搬送スクリュー３ａに再び戻ってきて搬送される。

このうち、第２の現像スリーブ７と感光ドラム１０１の対向部、つまり第２の現像領域Ｂにて、Ｎ４極は感光ドラム１０１に接触しており、第１の現像領域Ａを通過後の感光ドラム１０１上の静電潜像に対し、更に２度目の現像を実行する。このように、２回目の現像を行なうことにより、高い現像効率が達成される。

上述のように、現像スリーブを２本設けた構成をとることで、例えば感光ドラム１０１の周速度の高速化に伴い現像時間が短くなっても、高い現像効率が可能となり、現像濃度の低下や濃度ムラを発生することなく良好に画像形成ができる。

画像形成によって消費された分のトナーは、補給スクリュー１３の回転力と、現像剤の重力によって、ホッパー１２から現像剤補給口１１を通過して、現像容器２内に補給される。

現像効率、つまり、潜像へのトナーの付与率を向上させるために、現像スリーブ６、７には不図示の電源から直流電圧と交流電圧を重畳した現像バイアス電圧が印加される。本実施形態では、−５００Ｖの直流電圧と、ピーク・ツウ・ピーク電圧Ｖｐｐが１８００Ｖ、周波数ｆが１２ｋＨｚの交流電圧とした。しかし、直流電圧値、交流電圧波形はこれに限られるものではない。

一般に、２成分磁気ブラシ現像法においては、交流電圧を印加すると現像効率が増して画像は高品位になるが、逆にカブリが発生し易くなる。このため、現像スリーブ６、７に印加する直流電圧と感光ドラム１０１の帯電電位（即ち白地部電位）との間に電位差を設けることにより、カブリを防止する。

本実施形態にて、上流の現像スリーブ６の直径は２４ｍｍ、下流の現像スリーブ７の直径は２０ｍｍ、感光ドラム１０１の直径は８０ｍｍ、現像スリーブ６及び７と感光ドラム１０１との最近接領域を約４００μｍの距離となっている。現像スリーブ６、７は、アルミニウムやステンレスのような非磁性材料で構成されている。現像スリーブ６、７の基本部材は、主としてアルミニウム合金若しくは銅合金又はビッカース高度Ｈｖが５０〜１５０の範囲を満足する金属から成る。

規制ブレード５は、現像スリーブ６及び７の長手方向軸線に沿って延在した板状の部材で構成される。規制ブレード５の材質としては、アルミニウムやステンレス等の非磁性材料、またはＳＰＣＣ等の磁性低炭素鋼材料、或いは前記非磁性材料と前記磁性材料との張り合わせ部材が用いられる。規制ブレード５と現像スリーブ６は、間隙を２００〜１０００μｍ、好ましくは３００〜７００μｍに設定される。本実施形態では５００μｍに設定した。

現像領域Ａ、Ｂにおいて、現像装置１０４の現像スリーブ６及び７は、共に感光ドラム１０１の移動方向と順方向で移動し、周速比は、対感光ドラム２．０倍で移動している。この周速比に関しては、０〜３．０倍の間で設定され、好ましくは、０．５〜２．０倍の間に設定されれば、何倍でも構わない。移動速度比は、大きくなればなるほど現像効率はアップするが、あまり大きすぎると、トナー飛散、現像剤劣化等の課題が発生するので、上記の範囲内で設定することが好ましい。

＜現像剤１＞
２成分現像剤１のトナーは、結着樹脂、着色剤、そして、必要に応じてその他の添加剤を含む着色樹脂粒子と、コロイダルシリカ微粉末のような外添剤が外添されている着色粒子とを有している。トナーは、負帯電性のポリエステル系樹脂であり、体積平均粒径は４μｍ以上、１０μｍ以下が好ましい。より好ましくは８μｍ以下であることが好ましい。また、近年のトナーにおいては、定着性を良くするために低融点のトナー或いは低ガラス転移点Ｔｇ（例えばＴｇ≦７０℃）のトナーが用いられることが多い。さらに定着後の分離性を良くするためにトナーにワックスを含有させている場合もある。

２成分現像剤１のキャリアは、例えば表面酸化或は未酸化の鉄、ニッケル、コバルト、マンガン、クロム、希土類などの金属、及びそれらの合金、或は酸化物フェライトなどが好適に使用可能であり、これらの磁性粒子の製造法は特に制限されない。キャリアは、重量平均粒径が２０〜６０μｍ、好ましくは３０〜５０μｍであり、抵抗率が１０７Ωｃｍ以上、好ましくは１０８Ωｃｍ以上である。本実施形態では１０８Ωｃｍのものを用いた。

なお、本実施形態にて用いられるトナーについて、体積平均粒径は、以下に示す装置及び方法にて測定した。測定装置としては、コールターカウンターＴＡ−ＩＩ型（コールター社製）、個数平均分布、体積平均分布を出力するためのインターフェース（日科機製）及びＣＸ−Ｉパーソナルコンピュータ（キヤノン製）を使用した。電解水溶液として、一級塩化ナトリウムを用いて調製した１％ＮａＣｌ水溶液を使用した。

測定方法は以下に示す通りである。即ち、上記の電解水溶液１００〜１５０ｍｌ中に分散剤として界面活性剤、好ましくはアルキルベンゼンスルホン酸塩を０．１ｍｌ加え、測定試料を０．５〜５０ｍｇ加える。試料を懸濁した電解水溶液は、超音波分散器で約１〜３分間分散処理を行ない、上記のコールターカウンターＴＡ−ＩＩ型により、アパーチャーとして１００μｍアパーチャーを用いて２〜４０μｍの粒子の粒度分布を測定して体積平均分布を求める。こうして求めた体積平均分布より、体積平均粒径を得る。

また、本実施形態にて用いられるキャリアの抵抗率は、測定電極面積４ｃｍ、電極間間隔０．４ｃｍのサンドイッチタイプのセルを用いた。片方の電極に１ｋｇの重量の加圧下で、両電極間の印加電圧Ｅ（Ｖ／ｃｍ）を印加して、回路に流れた電流から、キャリアの抵抗率を得る方法によって測定した。

＜現像スリーブの表面処理と寿命との関係＞
複数の現像スリーブを備えた現像装置の寿命は、一般的に複数の現像スリーブのどれか１本が十分な現像性を与える機能を失った時に訪れる。即ち、複数の現像スリーブの内どれか１本の現像スリーブが寿命に達した時に、現像装置が寿命に達したとして、現像装置が丸々交換されてしまう。

ここで現像スリーブの寿命とは、一般的に、現像スリーブの表面性の変化により現像スリーブの現像剤搬送能力が低下し、現像領域への現像剤の搬送が不十分になり、画像濃度の低下等の不良画像が発生した時を言う。本実施形態の現像装置においては、現像スリーブ上を搬送される現像剤の単位面積あたりの質量が２３ｍｇ／ｃｍ２以下になった場合に、画像濃度の低下が発生するので、これを現像装置の寿命と定められる。

ここで、現像装置の寿命を延ばす為に、初期の設定時に、規制ブレード５と現像スリーブ６のギャップを離して、現像スリーブ上を搬送される現像剤の単位面積当たりの質量を多くすることも考えられる。しかし、現像スリーブ上を搬送される現像剤の単位面積当たりの質量を増やし過ぎると、感光ドラムとのギャップに現像剤が詰まりキャリ着等の画像不良が起きる場合がある。従って、初期の設定時における現像スリーブ上を搬送される現像剤の、単位面積当たりの質量の最適な値が存在し、本実施形態においては、３０ｍｇ／ｃｍ２となるように、規制ブレード５と現像スリーブ６のギャップを管理している。

ここで、現像スリーブの現像剤搬送性が経時的に変化するメカニズムについて説明する。まず、現像スリーブの表面が鏡面のような平滑な場合は、現像剤と現像スリーブ表面との摩擦が極端に少ない為に、現像剤は殆ど搬送されない。そこで、現像スリーブ表面に適度な凹凸を作り、この凹凸によって現像剤と現像スリーブ表面との摩擦を意図的に作り出し、現像剤の搬送量を確保している。現像スリーブ表面に適度な凹凸を作成する手法としては一般的に以下の２つの方法（ブラスト処理、溝加工処理）がある。

ブラスト処理とは、例えば、高温下でスリーブ状に押し出された素管金属に対して、冷間で、所定の粒度分布を有する砥粉やガラスビーズ等の粒子を高圧で吹き付ける加工法である。表面の微小な凹凸深さは約５〜１５μｍ程度であり、この凹凸深さが大きいほど現像剤搬送能力が高い。

溝加工処理とは、例えば、高温下でスリーブ状に押し出された素管金属を冷間で引き抜き、ダイスにより溝を形成する加工方法である。溝の形状としては、図３（ａ）〜図３（ｃ）に示すようなＶ字型、台形型、Ｕ字型等（総じて略Ｖ字形状）が一般的である。溝の深さは現像スリーブの表面から約５０〜１５０μｍ程度、溝の本数は、例えば外径φ２０のスリーブでは５０〜１２０本程度が一般的である。溝の深さが深いほど、また溝の本数が多いほど搬送能力が高い。

上述の２つの表面処理方法のどちらでも、現像剤との摺擦による経時的な磨耗により、ブラスト処理の凸部分の先端が削れたり、溝加工処理のエッジ部分が削れたりして、現像剤の搬送性が低下する。ただし、溝加工処理の現像スリーブは、一般的にブラスト処理の現像スリーブよりも経時的な磨耗による現像剤搬送性の変化が小さく、長寿命を達成できる。

＜現像スリーブ６、７の両方に溝加工処理をした場合＞
そこで、現像装置１０４の現像スリーブ６、７に対して、表面に溝加工処理を施し、図３（ｄ）に示すようなＶ字型の溝１４を形成し、現像スリーブ６、７の長寿命の達成を試みた。溝１４は、現像スリーブ６、７の軸方向に略平行にほぼ等間隔（ピッチ）に設けられている。溝１４は、現像スリーブ６、７の回転方向上流側の側壁１４ａが現像スリーブ６、７の法線方向と角度α＝４５°で形成され、一方、下流側の側壁１４ｂが法線方向と角度β＝４５°で形成された形状となっている。また、溝１４の深さｈ＝９０μｍとなっている。さらに溝の本数は上流の現像スリーブ６に対しては７５本、下流の現像スリーブ７に対しては６０本とした。

しかしながら、現像スリーブ６、７を共に溝加工処理した上述の例だと、画像上に約０．５ｍｍピッチのピッチムラが発生する場合があった。これは、現像スリーブ６、７の溝ピッチが約１．０ｍｍであり、かつ、現像スリーブの周速が現像装置比で２．０倍の速度で回転しているからである。以上のように、本実施形態の現像装置において現像スリーブ６、７の表面を溝加工処理にすると、現像スリーブの長寿命は達成できるが、ピッチムラの発生が起きてしまう場合があった。

＜長寿命とピッチムラ無の両立を図る最適な現像スリーブの表面処理の組み合わせ＞
そこで、長寿命でかつピッチムラの発生を防止できる最適な現像スリーブの表面処理の組み合わせを実現する為に、以下のような実験を行なった。

まず、一般に、現像剤との摺擦による経時的な磨耗により現像スリーブの凹凸が削れて変化することから、現像剤の摺擦の大きさに依存する現像スリーブの駆動トルク（静トルク）の値に着目した。

具体的には、まず実験の準備として、現像スリーブ６、７内のマグネットローラ６ｍ、７ｍを固定のパラメータとして、以下の異なる表面処理を施した４本の現像スリーブ６、７（（１）〜（４））を準備した。

（１）ブラスト処理（平均粗さＲｚ＝１３）の現像スリーブ６⇒上流ブラスト、
（２）ブラスト処理（平均粗さＲｚ＝１３）の現像スリーブ７⇒下流ブラスト、
（３）溝処理（詳細は図３（ｄ）参照、溝本数７５本）の現像スリーブ６⇒上流溝、
（４）溝処理（詳細は図３（ｄ）参照、溝本数６０本）の現像スリーブ７⇒下流溝。

最初に、現像スリーブ６、７の現像剤が無い時の駆動トルク（上流剤無しトルク、下流剤無しトルク）を調べた。次に、現像容器２内に現像剤６００ｇを入れ、現像スリーブ６、７上の単位面積あたりの現像剤量が３０ｍｇ／ｃｍ２になるように規制ブレード５と現像スリーブ６のギャップを調整した。その後、現像スリーブ６、７の現像剤が６００ｇ有る時の駆動トルク（上流剤有りトルク、下流剤有りトルク）を測定した。ここで、『上流剤有りトルク−上流剤無しトルク』を上トルクと呼び、『下流剤有りトルク−下流剤無しトルク』を下トルクと呼ぶ。

最後に、６００ｇの現像剤が入ったままで、現像スリーブ６、７と、第１、第２搬送スクリュー３ａ、３ｂを通常の空回転（以降、現像空回転と呼ぶ）する。ここで現像空回転は、現像スリーブ６又は７の表面が磨耗して、現像スリーブ上の単位面積あたりの現像剤量が２３ｍｇ／ｃｍ２になるまで回し続ける。

ここで、以上の実験より、上記（１）〜（４）の各現像スリーブ６、７の組み合わせに対して、上トルク、下トルク（単位はＮ・ｍ）、現像空回転で現像スリーブ６、７のどちらが２３ｍｇ／ｃｍ２になってしまったのか、そこに至るまでの時間、ピッチムラの発生の有無、を調査した。図４にこの実験結果を示す。

図４に示すように、実験（１）のように上流ブラスト＋下流ブラストにおいては、従来通りに２５０時間の現像空回転で上現像スリーブの寿命が来てしまう。２５０時間とは本実施形態の画像形成装置は約７０ｐｐｍであるため、１０００Ｋ枚通紙程度の寿命である。

実験（２）のように上流溝＋下流溝においては、現像空回転では７５０時間まで寿命が伸びるが、一方でピッチムラが発生してしまう。実験（３）のように上流溝＋下流ブラストにおいては、５００時間の現像空回転で、今までとは異なり下流現像スリーブが寿命に達する。実験（４）のように上流ブラスト＋下流溝においては、実験（１）の結果とほぼ同等で、２５０時間の現像空回転で上流現像スリーブが寿命に達する。実験（１）〜（４）のいずれも上トルクは０．７Ｎ・ｍ、下トルクは０．４Ｎ・ｍとなる。

これらの結果から考察するに、複数の現像スリーブを備えた現像装置（本実施形態では２本）においては、現像剤に起因する駆動トルクが最も大きい現像スリーブが、最も現像剤による磨耗が大きく、磨耗によって現像剤の搬送性の寿命に一番に達し易い。従って、実験（３）のように、現像スリーブの寿命の律則となる、現像剤に起因する駆動トルクが最も大きい現像スリーブの表面処理を溝加工とし、現像スリーブの長寿命化を図ることが可能である。

一方、現像剤に起因する駆動トルクが最も小さな現像スリーブは、現像剤との摺擦による磨耗を受け難く、現像スリーブの寿命はブラスト処理においても十分に寿命が長い。さらに、現像剤に起因する駆動トルクが最も小さな現像スリーブまでも溝処理加工にして更なる長寿命化を図ると、実験（２）のように、複数の現像スリーブの全てが溝加工処理となってしまい、溝ピッチに起因するピッチムラが発生してしまう。従って、現像剤に起因する駆動トルクが最も小さな現像スリーブは、磨耗による寿命に達し難い、かつ、溝加工処理による溝ピッチのピッチムラの発生を防ぐ、という観点から、ブラスト処理のままにしておく方が現像装置全体としては最適である。

なお、本実施形態では、２本の現像スリーブを備えた構成について説明したが、例えば３本の現像スリーブを備えた構成においては、現像剤に起因する駆動トルクが最も大きい現像スリーブの周表面に溝を形成し、他の２本の現像スリーブの周表面にはブラスト処理を施す。

以上より、複数（２本）の現像スリーブを備えた本実施形態の現像装置１０４においては、複数の現像スリーブの内、現像剤に起因する駆動トルクが最も大きい現像スリーブの周表面は、少なくとも軸方向に沿う成分が含まれる複数の溝を所定間隔に並列配置する処理を施す。そして、それ以外の現像スリーブの周表面は、球状粒子によりブラスト処理を施す。これにより、もっとも寿命の短い現像剤に起因する駆動トルクが最も大きい現像スリーブの寿命を延ばすことができ、溝ピッチに起因するピッチムラの発生を防止しながら、現像装置の長寿命を達成できる。

[第２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２実施形態について図を用いて説明する。上記第１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。図５は本実施形態に係る現像装置の構成図である。図６は本実施形態に係る実験結果を示す図である。

図５、図６に示すように、本実施形態の現像装置１０４は、上記第１実施形態の現像装置１０４に連れ回り防止部材１７を設け、現像スリーブ７の現像剤に起因する駆動トルクを、現像スリーブ６の現像剤に起因する駆動トルクより大きくしたものである。

連れ回り防止部材１７は、現像容器と同質の樹脂で構成された角棒状の部材であり、現像剤１が現像マグネットローラ６ｍ、７ｍの反撥極によるバリアを乗り越えて現像スリーブ上を搬送されて連れ回ることを防止する。このように連れ回りによるカブリ等の画像弊害を防止する為に、連れ回り防止部材を剥ぎ取り極の直後に設置した場合、剥ぎ取り極周辺での現像剤の摺擦が大きくなる。これにより、現像スリーブ７の現像剤に起因する駆動トルクを、現像スリーブ６の現像剤に起因する駆動トルクより大きくなっている。

本実施形態においても上記第１実施形態と同様に、駆動トルクの測定と、現像空回転による寿命到達までの時間の実験を行い、その結果を図６の表に示した。

図６に示すように、実験（５）のように上流ブラスト＋下流ブラストにおいては、従来通りに２５０時間の現像空回転で下現像スリーブの寿命が来てしまう。実験（６）のように上流溝＋下流溝においては、現像空回転では７５０時間まで寿命が伸びるが、一方でピッチムラが発生してしまう。実験（７）のように上流溝＋下流ブラストにおいては、実験（５）の結果とほぼ同等で、２５０時間の現像空回転で下流現像スリーブが寿命に達する。実験（８）のように上流ブラスト＋下流溝においては、４００時間の現像空回転で、今までとは異なり上流現像スリーブが寿命に達する。実験（５）〜（８）のいずれも上トルクは０．６Ｎ・ｍ、下トルクは０．８Ｎ・ｍとなる。

これらの結果から考察するに、複数の現像スリーブを備えた現像装置（本実施形態では２本）においては、やはり、現像剤に起因する駆動トルクが最も大きい現像スリーブ即ち下流現像スリーブが、最も現像剤による磨耗が大きく、磨耗によって現像剤の搬送性の寿命に一番に達し易い。従って、現像スリーブの寿命の律則となる、現像剤に起因する駆動トルクが最も大きい現像スリーブの表面処理を溝加工とし、現像スリーブの長寿命化を図ることが可能である。

一方、現像剤に起因する駆動トルクが最も小さな現像スリーブは、現像剤との摺擦による磨耗を受け難く、現像スリーブの寿命はブラスト処理においても十分に寿命が長い。さらに、現像剤に起因する駆動トルクが最も小さな現像スリーブまでも溝処理加工にして更なる長寿命化を図ると、複数の現像スリーブの全てが溝加工処理となってしまい、溝ピッチに起因するピッチムラが発生してしまう。従って、現像剤に起因する駆動トルクが最も小さな現像スリーブは、磨耗による寿命に達し難い、かつ、溝加工処理による溝ピッチのピッチムラの発生を防ぐ、という観点から、ブラスト処理のままにしておく方が現像装置全体としては最適である。

以上より、複数（２本）の現像スリーブを備えた本実施形態の現像装置１０４においては、複数の現像スリーブの内、現像剤に起因する駆動トルクが最も大きい現像スリーブの周表面は、少なくとも軸方向に沿う成分が含まれる複数の溝を所定間隔に並列配置する処理を施す。そして、それ以外の現像スリーブの周表面は、球状粒子によりブラスト処理を施す。これにより、もっとも寿命の短い現像剤に起因する駆動トルクが最も大きい現像スリーブの寿命を延ばすことができ、溝ピッチに起因するピッチムラの発生を防止しながら、現像装置の長寿命を達成できる。

なお、現像剤に起因する駆動トルクが最も小さい現像スリーブ６と最も大きい現像スリーブ７との駆動トルクの差が、０．２Ｎ・ｍ以上である場合には、現像剤に起因する駆動トルクが最も大きい現像スリーブ７がより寿命に達しやすいため、溝１４を設けることにより長寿命化の効果が顕著となる。

Ａ、Ｂ …現像領域
Ｐ …シート
１ …２成分現像剤
２ …現像容器
３ａ、３ｂ …搬送スクリュー
４ａ …現像室
４ｂ …攪拌室
５ …規制ブレード
６、７ …現像スリーブ（現像剤担持体）
６ｍ、７ｍ …マグネットローラ
８ …隔壁
９ …開口部
１００ …画像形成装置
１０１ …感光ドラム（像担持体）
１０４ …現像装置

Claims (4)

1. 像担持体上の静電潜像を現像剤にて現像する現像装置において、
   前記像担持体上の静電潜像を現像する為の現像剤を表面に担持する複数の現像剤担持体を有し、
   前記複数の現像剤担持体の内、現像剤に起因する駆動トルクが最も大きい現像剤担持体の周表面は、前記現像剤担持体の少なくとも軸方向に沿う成分が含まれる複数の溝を所定間隔に並列配置する処理が施されており、
   他の現像剤担持体の周表面には、球状粒子によりブラスト処理が施されていることを特徴とする現像装置。
   
2. 前記複数の現像剤担持体において、前記現像剤に起因する駆動トルクについて、最も小さい現像剤担持体と最も大きい現像剤担持体との駆動トルクの差が、０．２Ｎ・ｍ以上であることを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
   
3. 前記複数の現像剤担持体の基本部材は、主としてアルミニウム合金若しくは銅合金又はビッカース高度Ｈｖが５０〜１５０の範囲を満足する金属から成ることを特徴とする請求項１又は２に記載の現像装置。
   
4. 静電潜像を担持する像担持体と、
   像担持体上の静電潜像を現像剤にて現像する請求項１〜３のいずれかに記載の現像装置と、を有することを特徴とする画像形成装置

Images